(57)【要約】  【課題】  現場にて組み立て可能であり、且つ、砂層の交換等のメンテナンスを容易に行うことのできる砂濾過装置を提供すること。  【解決手段】  砂濾過装置１は、上方に開口した容器２と、少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成され、容器２内に収納された集水材３と、この集水材３に接続されて容器２の外部へ延びる排水管４と、容器２内において、集水材３の上側に充填された砂層５とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方に開口した容器と、
少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成され、前記容器内に収納された集水材と、
前記容器内において、前記集水材の上側に充填された砂層と、
を備えたことを特徴とする砂濾過装置。
【請求項２】
前記集水材内に流体を送り込む流体供給手段を有することを特徴とする請求項１に記載の砂濾過装置。
【請求項３】
前記砂層の中に、透水性を有するシート材が埋設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の砂濾過装置。
【請求項４】
前記砂層の中に、前記容器の内側面に沿って配置された透水性を有する袋体が埋設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の砂濾過装置。
【請求項５】
請求項１の砂濾過装置の集水材を洗浄する方法であって、
前記集水材内に、噴出孔を有する流体供給管を集水材の全長に亙って挿通する挿通工程と、
前記流体供給管の噴出孔から集水材内へ流体を噴出させる流体噴出工程と、
を備えたことを特徴とする集水材の洗浄方法。
【請求項６】
前記流体供給管の先端部に前記噴出孔が設けられており、
前記流体噴出工程において、前記流体供給管の噴出孔から前記流体を噴出させながら、前記流体供給管を前記集水材に対して相対移動させることを特徴とする請求項５に記載の集水材の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水を砂層により濾過する砂濾過装置及び集水材の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや杭孔の掘削工事や河川や湖沼の泥土の浚渫工事等の現場では土砂等を多量に含む廃水が発生するが、従来では、このような廃水はタンクローリー等で処理場まで運搬していることが多い。しかし、発生した廃水をそのまま運搬すると、廃水の量が多いためにその運搬に多大な費用と手間がかかる。そのため、運搬前に廃水を工事現場で濾過して廃水の量を減らしておくことが好ましく、工事現場等において使用できる比較的小型の濾過装置が望まれている。一般的な濾過装置として、例えば、特許文献１に記載の濾過装置は、密閉状のタンクとこのタンク内に充填された砂層とを有し、タンクの上方から導入された被処理水を砂層で濾過して、濾過された水をタンクの下方から排出するように構成されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１５４３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に記載の濾過装置では、密閉状のタンク内に砂層等が配設された構成となっているため、この濾過装置を現場で使用するには、事前に組み立てられた比較的大型の濾過装置を運搬する必要が生じ、運搬作業に困難を伴う場合もある。また、被処理水を濾過していくと、砂層の表面にヘドロ等の堆積物が堆積して、砂層の濾過機能が低下するが、砂層は密閉状のタンク内に充填されているため、タンク内部の砂層等を取り替えることが困難であり、濾過機能を完全に回復させることは難しい。
【０００５】
本発明の目的は、現場にて組み立て可能であり、且つ、砂層の交換等のメンテナンスを容易に行うことのできる砂濾過装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００６】
第１の発明の砂濾過装置は、上方に開口した容器と、少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成され、前記容器内に収納された集水材と、前記容器内において、前記集水材の上側に充填された砂層とを備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
濾過対象である廃水等の被処理水が、開口した容器内に上方から投入されると、この被処理水は砂層で濾過されながら下方へ流れ落ちる。そして、濾過された水は、砂層の下側に位置する集水材内に流れ込み、外部へ排出される。
【０００８】
このように、本発明の砂濾過装置は、容器、集水材、及び、砂層からなる簡単な構成であるので、これらの構成部品を分解した状態で現場へ運搬して組み立てることが可能になるなど、取り扱いが容易である。また、容器が上方に開口しているため、容器内に被処理水を投入しやすい。また、濾過機能が低下した砂層の交換や、砂層の表面に堆積したヘドロ等の堆積物の除去など、容器内部のメンテナンスを容易に行うことができる。
【０００９】
さらに、集水材は、自己保形性を有する筒状織布からなり透水性を有するため、集水材に透水性を持たせるためにわざわざ複数の孔を形成する必要がないし、また、複数の孔を有する合成樹脂製や金属製の集水材と比較して軽量であり、運搬時や組み立て時の取り扱いが容易である。また、容器内で曲げた状態で配置することも可能である。さらに、従来の砂濾過装置では一般的に設けられている礫層等、通水性の高い層が不要となり、現場における分解、組み立てがさらに容易になる。さらに、集水材の織り組織を適宜調整することにより、被処理水の種類等に応じて集水材の透水性を変更することが可能である。
【００１０】
第２の発明の砂濾過装置は、前記第１の発明において、前記集水材内に流体を送り込む流体供給手段を有することを特徴とするものである。従って、目詰まり等により集水材の集水機能（透水性）が低下した場合でも、流体供給手段により、集水材の内部に空気や水等の流体を送り込んで集水材を洗浄すること（逆洗浄）により、集水機能を回復させることができる。
【００１１】
第３の発明の砂濾過装置は、前記第１又は第２の発明において、前記砂層の中に、透水性を有するシート材が埋設されていることを特徴とするものである。砂層の表面に堆積した、ヘドロ等の堆積物を、シート材とこのシート材の上側の砂層とともに容器から取り出して処分することができるため、堆積物の除去と砂層の交換を容易に行うことができる。
【００１２】
第４の発明の砂濾過装置は、前記第１又は第２の発明において、前記砂層の中に、前記容器の内側面に沿って配置された透水性を有する袋体が埋設されていることを特徴とするものである。砂層の表面に堆積した、ヘドロ等の堆積物を、袋体とこの袋体の内側の砂層とともに容器から取り出して処分することができるため、堆積物の除去と砂層の交換を容易に行うことができる。また、堆積物に多量の水分が含まれている場合には、容器から取り出した袋体をそのまま天日干しして、堆積物の水分量が十分低下するまで放置することも可能である。
【００１３】
第５の発明の集水材の洗浄方法は、前記第１の発明の砂濾過装置の集水材を洗浄する方法であって、前記集水材内に、噴出孔を有する流体供給管を集水材の全長に亙って挿通する挿通工程と、前記流体供給管の噴出孔から集水材内へ流体を噴出させる流体噴出工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
前述の砂濾過装置により被処理水を濾過していくと、集水材に目詰まりが生じるために、集水材の集水機能が徐々に低下していく。そこで、この第５の発明では、目詰まりが生じた集水材内にその全長に亙って流体供給管を挿通してから、この流体供給の噴出孔から集水材内へ流体を噴出させる。すると、この流体により集水材が内側から洗浄（逆洗浄）されてその目詰まりが解消されるため、集水材の集水機能が回復する。
【００１５】
第６の発明の集水材の洗浄方法は、前記第５の発明において、前記流体供給管の先端部に前記噴出孔が設けられており、前記流体噴出工程において、前記流体供給管の噴出孔から前記流体を噴出させながら、前記流体供給管を前記集水材に対して相対移動させることを特徴とするものである。このように、噴出孔から流体を噴出させながら、この噴出孔が設けられた流体供給管の先端部を集水材内で移動させることにより、集水材の全長に亙って高い圧力の流体を供給することができ、集水材の目詰まりを全長に亙って確実に解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について図１〜図３を参照して説明する。本実施形態は、トンネルや杭孔の掘削工事や河川や湖沼の泥土の浚渫工事等で発生する廃水を濾過する場合に使用される砂濾過装置に本発明を適用した一例である。
図１に示すように、本実施形態の砂濾過装置１は、上方に開口した容器２と、この容器２内に収納された複数の集水材３と、これら集水材３に接続されて容器２の外部へ延びる排水管４と、容器２内において、複数の集水材３の上側に充填された砂層５とを備えている。
【００１７】
容器２は、例えば、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）やステンレス鋼等の、高強度で耐久性の高い材料からなるものや、樹脂シート製の簡易水槽等、上方に開口した箱形に形成されている。そして、この砂濾過装置１で濾過される廃水は容器２の上方から投入されるようになっている。この容器２の下部には、複数（例えば、４本）の筒状の集水材３が等間隔を空けて平行に配設されている。
【００１８】
集水材３は、図２に示すような、経糸１１と緯糸１２とを用いて環状に織成された筒状織布１０からなり、透水性を有する。ここで、少なくとも緯糸１２の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されており、集水材３を構成する筒状織布１０は自己保形性を有する。そして、集水材３の織り組織を適宜調整することにより、廃水の種類等に応じて集水材３の透水性を変更することが可能である。このような集水材３の一例を挙げると、太さ８３５０ｄｔｅｘのポリエステル繊維からなる経糸１１と、太さφ１．８ｍｍのＳＵＳ製ワイヤーからなり、密度３０Ｐ／１０ｃｍの緯糸１２とで環状に織成された、口径１１０ｍｍの筒状織布１０からなるものを使用できる。そして、図１、図３に示すように、複数の集水材３の両端部には、２本のパイプ１３，１４が集水材３と内部が連通した状態で夫々接続されている。
【００１９】
容器２内において、集水材３の上側には砂が全面的に堆積して砂層５が形成されている。この砂層５の中には、メッシュ状のシート材１５が水平に埋設されており、このシート材１５により砂層５が上下２つの砂層５ａ，５ｂに分離されている。尚、本実施形態の砂濾過装置１は、砂層５により廃水に含まれる砂等の浮遊物質を除去するものであり、廃水中に溶け込んでいる有害物質等を除去することを目的とするものではない。そのため、砂層５は特定の種類のものに限定されない。
【００２０】
複数の集水材３に接続されたパイプ１３は、ソケット１６に接続され、さらに、ソケット１６はバルブ１７を介して容器２の外部へ延びる排水管４に接続されている。さらに、ソケット１６は、バルブ１８を介してエアポンプ１９（流体供給手段）にも接続されている。そして、集水材３に目詰まり等が生じてその集水機能が低下したときには、エアポンプ１９により集水材３の内部に空気を送り込むことにより、集水材３を逆洗浄して集水機能を回復させることができるようになっている。
【００２１】
次に、砂濾過装置１の作用について説明する。
この砂濾過装置１により廃水を濾過する前に、予め、バルブ１７を開放するとともに、バルブ１８を閉止しておく。そして、開口した容器２の上方から廃水を投入すると、廃水は、砂層５で濾過されながら下方へ流れ落ち、廃水中に含まれる固形分は砂層５の表面にヘドロ等の堆積物として残留する。そして、濾過された水は、砂層５の下側に位置する透水性を有する複数の集水材３内に流れ込み、パイプ１３及びソケット１６を介して排水管４へ流れて排出される。
【００２２】
一方、集水材３に目詰まり等が生じて、集水材３の集水機能が低下してきたときには、バルブ１８を開放するとともに、バルブ１７を閉止する。そして、エアポンプ１９により、ソケット１６、パイプ１３を介して複数の集水材３の内部に高圧の空気を送り込んで、集水材３を逆洗浄して目詰まり等を解消し、集水材３の集水機能を回復させる。
【００２３】
また、砂濾過装置１により廃水を濾過していくと、砂層５の表面にヘドロ等の堆積物が徐々に堆積して、廃水の濾過機能が低下する。しかし、本実施形態の砂濾過装置１では、砂層５の中にシート材１５が埋設されているため、ヘドロ等の堆積物を、シート材１５とこのシート材１５の上側の砂層５ａとともに容器２から上方へ取り出して処分することができるため、堆積物の除去と砂層５の交換を容易に行うことができる。
【００２４】
以上説明した砂濾過装置１によれば、次のような効果が得られる。
砂濾過装置１は、容器２、集水材３、排水管４及び砂層５等からなる簡単な構成であるので、これらの構成部品を分解した状態で現場へ運搬し、現場にて組み立てることが可能になるなど、取り扱いが容易である。また、容器２が上方に開口しているため、容器２内に廃水を投入しやすい。さらに、濾過機能が低下した砂層５の交換や、砂層５の表面に堆積したヘドロ等の堆積物の除去を容易に行うことができる。
【００２５】
集水材３は、自己保形性を有する筒状織布１０からなり透水性を有するため、集水材３に特別に複数の孔を形成する必要がない。また、複数の孔を有する合成樹脂製や金属製の集水材３と比較して軽量であり取り扱いが容易である。さらに、一般的な砂濾過装置１では設けられている礫層等、通水性の高い層が不要になり、現場における分解、組み立てがさらに容易になる。さらに、集水材３の織り組織を適宜調整することにより、廃水の種類等に応じて集水材３の透水性を変更することも可能である。
【００２６】
目詰まり等により集水材３の透水性が低下した場合には、エアポンプ１９により、集水材３の内部に空気を送り込んで集水材３を逆洗浄することができるため、集水材３の集水機能を回復させることができる。
【００２７】
次に、前記実施形態の砂濾過装置１を用いた泥水の濾過実験の結果について説明する。
浚渫汚泥を含む水と、赤土を含む水の２種類の泥水とを、砂濾過装置１により濾過したときの、濾過前の濁度と濾過後の濁度を、それぞれ濁度計により測定した結果を表１に示す。尚、表１における濁度は、ホルマジンを標準液として用いてサンプルの濁度を測定した場合の、ホルマジン濁度単位（ＦＴＵ）である。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
表１に示すように、浚渫汚泥を含む水と赤土を含む水の両方で、濾過後の濁度は濾過前の濁度よりも大幅に低下しており、何れの泥水に対しても、砂濾過装置１による濾過能力は非常に高いことがわかる。
【００３０】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］図４に示すように、容器２の上方を覆う蓋部材２０が、容器２に着脱可能に装着されていてもよい。また、この蓋部材２０に、廃水を容器２内に注入する為の注入管２１が設けられてもよい。この場合には、廃水を濾過する際には蓋部材２０を装着した状態で廃水を投入し、濾過機能の低下した砂層５を取り替える際に、蓋部材２０を容器２から取り外すことになる。さらに、蓋部材２０の裏面側に、注入管２１から容器２内の砂層５の一部分に集中的に廃水が注入されて、廃水により砂層５が洗掘されるのを防止するための、板部材２２が下方へ傾斜した状態で取り付けられていてもよい。
【００３１】
２］図５に示すように、砂層５の中に、容器２の内側面に沿って配置された透水性を有する袋体２３が埋設されていてもよい。この場合でも、砂層５の表面に堆積した、ヘドロ等の堆積物を、袋体２３とこの袋体２３の内側の砂層５ａとともに容器２から取り出して処分することができるため、堆積物の除去と砂層５の交換を容易に行うことができる。また、堆積物に多量の水分が含まれている場合に、容器２から取り出した袋体２３をそのまま天日干しして、堆積物の水分量が十分低下するまで放置することも可能である。
【００３２】
３］集水材としては前記実施形態の集水材３に限られるものではなく、種々の形状のものを使用できる。例えば、図６に示すように、コイル状に巻かれており、その一端３ａがソケット１６（図１参照）に接続され、且つ、他端３ｂが金具２６により閉塞された集水材３Ａを使用することができる。また、図７に示すように、夫々コイル状に巻かれた複数の集水材３Ａの一端３ａを、パイプ１３に接続して使用することもできる。これらの場合には、端部３ａを容器２の外部へ延ばして排水管としてもよい。
【００３３】
４］前記実施形態では、集水材３の集水機能が低下したときに、エアポンプ１９から集水材３の内部に直接空気を供給して集水材３の逆洗浄を行っているが、図８〜図１０に示すように、集水材３内にエアチューブ４６（流体供給管）を挿通し、このエアチューブ４６を介して集水材３内に空気を供給して逆洗浄を行ってもよい。
【００３４】
まず、この変更形態の砂濾過装置３１について簡単に説明する。図８〜図１０に示すように、砂濾過装置３１は、上方へ開口した容器３２と、この容器３２内に収納された集水材３３と、容器３２内において集水材３３の上側に充填された砂層３４とを備えている。尚、図８において、容器３２内の左側部分は砂層３４が充填されていない状態での断面を示し、一方、容器２内の右側部分は砂層３４が充填された状態での断面を示している。また、図９、図１０は、砂層３４が充填されていない状態での砂濾過装置３１の平面図を示している。
【００３５】
図９、図１０に示すように、集水材３３は、容器３２内の下部に適度に折り曲げられた状態で配設されている。また、容器３２内において、集水材３３の上側には、砂が全面的に堆積して砂層３４が形成されている。そして、この砂層３４の上方から被処理水である廃水が投入される。容器３２には集水材３３に接続された排水管３５が取り付けられ、排水管３５には開閉用のバルブ４４が設けられている。さらに、排水管３５の、容器３２とバルブ４４との間の途中部には分岐用のティー４５が設けられている。
【００３６】
ところで、この砂濾過装置３１により廃水を濾過していくと、集水材３３に目詰まりが生じて、集水材３３の集水機能が徐々に低下していく。そこで、集水材３３内にエアポンプ４８に接続されるエアチューブ４６を挿通し、このエアチューブ４６を介して集水材３３内に高圧の空気を供給して、集水材３３を内側から逆洗浄する。
【００３７】
砂濾過装置３１による濾過作業中は、ティー４５にエアチューブ４６の先端部を差し込んでおく。そして、集水材３３の集水機能が低下してきたときには、バルブ４４を閉じてから、図９に示すように、エアチューブ４６をティー４５から集水材３３の先端部まで、集水材３３の全長に亙って挿通する（挿通工程）。ここで、エアチューブ４６の先端部には、小径（例えば、２ｍｍ程度）の複数の噴出孔４６ａが適当間隔（例えば、１００ｍｍ間隔）空けて形成されている。尚、集水材３３の奥まで確実に押し込めるように、エアチューブ４６は、硬質樹脂パイプ等からなる、ある程度の剛性を有するチューブであることが好ましい。
【００３８】
また、ティー４５としては、例えば、中空のエアパッカーのようなものを用いることができる。この場合、エアチューブ４６を集水材３３内に挿通する際には、パッカーを開放しながらエアチューブ４６を集水材３３内に押し込み、エアチューブ４６の先端が集水材３３の先端部に到達したときには、パッカーを十分に膨張させて加圧する。
【００３９】
この状態で、エアポンプ４８を起動して高圧（例えば、０．３ＭＰａ程度）の空気をエアチューブ４６を介して集水材３３へ送り込み、集水材３３内において、エアチューブ４６の先端部に設けられた複数の噴出孔４６ａから空気を噴出させる（噴出工程）。すると、この集水材３３内に噴出した空気は、さらに、集水材３３の内部から外部へ噴出するため、集水材３の先端部が逆洗浄されて、集水材３３の目詰まりが確実に解消される。
【００４０】
このように、集水材３３の先端部を逆洗浄した後、エアチューブ４６を少し引き戻して、エアチューブ４６を集水材３３に対して一定距離相対移動させる。すると、図１０に示すように、エアチューブ４６に設けられた複数の噴出孔４６ａが、集水材３３の先端部の内部からその途中部の内部へ移動するため、噴出孔４６ａから噴出した空気により集水材３３の途中部が逆洗浄される。このように、噴出孔４６ａから空気を噴出させながら、噴出孔４６ａが設けられたエアチューブ４６の先端部を集水材３３内で手前へ移動させることにより、集水材３３の全長に亙って高い圧力の空気を供給することができるため、集水材３３の目詰まりを全長に亙って確実に解消することができる。
【００４１】
５］前記実施形態の砂濾過装置１は、エアポンプ１９により集水材３に空気を送り込むことにより、集水材３の逆洗浄を行うように構成されているが、ポンプにより水等の液体を送り込むことにより、集水材の逆洗浄を行うように構成されていてもよい。
【００４２】
６］前記実施形態は、工事現場で発生する廃水を濾過する場合に本発明を適用した一例であるが、本発明の砂濾過装置で濾過可能な被処理水は、このような廃水に限られるものではない。例えば、海水の淡水化装置において取水した海水を濾過する場合などにも本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施形態に係る砂濾過装置の一部切欠斜視図である。
【図２】集水材を構成する筒状織布の一部切欠斜視図である。
【図３】集水材とパイプとが接続された状態を示す斜視図である。
【図４】変更形態の砂濾過装置の斜視図である。
【図５】別の変更形態の集水材に直交する面に関する断面図である。
【図６】さらに別の変更形態の集水材の斜視図である。
【図７】図６の複数の集水材とパイプとが接続された状態を示す斜視図である。
【図８】さらに別の変更形態の砂濾過装置の縦断面図である。
【図９】砂濾過装置（エアチューブが集水材の先端まで挿通された状態）の平面図である。
【図１０】砂濾過装置（エアチューブが少し引き戻された状態）の平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  砂濾過装置
２  容器
３、３Ａ  集水材
４  排水管
５  砂層
１０  筒状織布
１５  シート材
１９  エアポンプ
２３  袋体
３１  砂濾過装置
３２  容器
３３  集水材
３４  砂層
４６  エアチューブ
４６ａ  噴出孔
４８  エアポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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