(57)【要約】      （修正有）【課題】濾過粒子洗浄時の濾過粒子の撹拌効果が高い複層濾過塔を構成できる洗浄モジュールの提供。【解決手段】複層濾過塔の洗浄モジュール１であって、前記複層濾過塔の外縁部に配設される複数のノズルと、これらのノズルに液体を圧送する１又は複数の配管とを備え、前記複数のノズルが、複層濾過塔の径方向を基準として周方向の一方側に傾斜している。前記複数のノズルが、前記複層濾過塔の略同一軸方向位置及び略等角度間隔に位置しており、前記複数のノズルが複層濾過塔の軸方向の上方又は下方に傾斜しており、前記複数のノズルが複層濾過塔内に配設され、前記配管の一部として複層濾過塔内に配設される塔内配管を有し、前記複数のノズル及び塔内配管を支持し、前記複層濾過塔内に配設される円環状の支持部材をさらに備えるとよい洗浄モジュール。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複層濾過塔の洗浄モジュールであって、
上記複層濾過塔の外縁部に配設される複数のノズルと、
これらのノズルに液体を圧送する１又は複数の配管と
を備え、
上記複数のノズルが、複層濾過塔の径方向を基準として周方向の一方側に傾斜している洗浄モジュール。
【請求項２】
上記複数のノズルが、上記複層濾過塔の略同一軸方向位置及び略等角度間隔に位置している請求項１に記載の洗浄モジュール。
【請求項３】
上記複数のノズルが複層濾過塔の軸方向の上方又は下方に傾斜している請求項１又は請求項２に記載の洗浄モジュール。
【請求項４】
上記複数のノズルが複層濾過塔内に配設され、
上記配管の一部として複層濾過塔内に配設される塔内配管を有し、
上記複数のノズル及び塔内配管を支持し、上記複層濾過塔内に配設される円環状の支持部材をさらに備える請求項１、請求項２又は請求項３に記載の洗浄モジュール。
【請求項５】
上記複数のノズルが複層濾過塔の外壁を貫通するよう配設される請求項１、請求項２又は請求項３に記載の洗浄モジュール。
【請求項６】
上記複層濾過塔の外壁の一部を構成し、上記複数のノズル及び上記１又は複数の配管が配設される外部カラムをさらに備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の洗浄モジュール。
【請求項７】
濾過粒子を収容する濾過カラムをさらに備え、
上記複数のノズルが濾過カラム内に液体を噴出するよう設置される請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の洗浄モジュール。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の洗浄モジュールを備える複層濾過塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、洗浄モジュール及び複層濾過塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
油田や工場等で発生する油分や濁質を含んだ油水混合液は、環境保全の観点から油分や濁質（浮遊物質やゲル状物質を含む）の混合量を一定値以下まで低減してから廃棄する必要がある。油分や濁質を被処理液から分離除去する方法としては、重力分離、蒸留分離、薬品分離等があるが、低コストで油分や濁質を分離除去する方法として濾過粒子を封入した濾過塔を用いる方法がある。このような濾過塔では、封入した濾過粒子によって形成される濾過層により油分や濁質を濾過する。
【０００３】
上記濾過塔は、濾過粒子に油分や濁質が付着することにより、濁質の分離が不十分となったり、通水量が減少したりする。このため、濾過塔に、上流側ほど濾過粒子の隙間が大きくなるよう複数種類の濾過粒子を層分けして充填することにより、局所的に濾過粒子が目詰まりすることを抑制する方法が知られている（例えば特開２０１３−２４８５６３号公報参照）。
【０００４】
また、濾過塔において濾過粒子が目詰まりした場合、あるいは目詰まりを予防するために一定時間毎に、濾過塔に通常の通水方向とは逆向きに洗浄水を通水し、濾過粒子に付着した油分や濁質を除去する洗浄工程、いわゆる逆洗が行われる。
【０００５】
上記公報には、上記逆洗を効率よく行うために、比重の異なる濾過粒子を充填し、逆洗時にこれらの粒子が撹拌されて互いにもみ洗い状態となることで、濾過粒子の逆洗を効率化することが提案されている。
【０００６】
加えて、上記公報には、濾過塔胴部に濾過粒子の層に気体を供給するノズルを配設しておき、濾過塔の底部から洗浄水を供給する際に上記ノズルから気体を吹き込むことによって、濾過塔内に発生する旋回流による撹拌効果の向上を図ることも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２４８５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記公報に開示される構成では、気体によって旋回流を発生させるので、旋回エネルギーを大きくできず、撹拌効果の促進が不十分となるおそれがある。
【０００９】
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、濾過粒子洗浄時の濾過粒子の撹拌効果が高い複層濾過塔を構成できる洗浄モジュール及びこの洗浄モジュールを用いた複層濾過塔を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するためになされた本発明の一態様は、複層濾過塔の洗浄モジュールであって、上記複層濾過塔内の外縁部に配設される複数のノズルと、これらのノズルに液体を圧送する１又は複数の配管とを備え、上記複数のノズルが、複層濾過塔の径方向を基準として周方向の一方側に傾斜している洗浄モジュールである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一態様に係る洗浄モジュールは、複層濾過塔の濾過粒子洗浄時の濾過粒子の撹拌効果を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の複層濾過塔を示す模式的垂直断面図である。
【図２】図２は、図１の洗浄モジュールの模式的垂直断面図である。
【図３】図３は、図２の洗浄モジュールの模式的水平断面図である。
【図４】図４は、図２とは異なる実施形態の洗浄モジュールの模式的垂直断面図である。
【図５】図５は、図４の洗浄モジュールの模式的水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［本発明の実施形態の説明］
本発明の一態様は、複層濾過塔の洗浄モジュールであって、上記複層濾過塔の外縁部に配設される複数のノズルと、これらのノズルに液体を圧送する１又は複数の配管とを備え、上記複数のノズルが、複層濾過塔の径方向を基準として周方向の一方側に傾斜している洗浄モジュールである。
【００１４】
当該洗浄モジュールは、複層濾過塔に設置され、ノズルから液体を噴射して複層濾過塔の濾過粒子の洗浄に用いられる。この濾過粒子の洗浄に際して、配管を通して圧送された液体を複数のノズルから複層濾過塔の内部に噴射することができる。この複数のノズルは、複層濾過塔の径方向を基準として周方向の一方側に傾斜する方向に液体を噴射するので、複層濾過塔内に旋回流を確実に発生させることができ、このため複層濾過塔の濾過粒子洗浄時の濾過粒子の撹拌効果を向上させることができる。
【００１５】
上記複数のノズルが、上記複層濾過塔の略同一軸方向位置及び略等角度間隔に位置しているとよい。このように、上記複数のノズルが、上記複層濾過塔の略同一軸方向位置及び略等角度間隔に位置していることによって、より確実に複層濾過塔内に旋回流を発生させることができ、このため上記撹拌効果をより向上させることができる。
【００１６】
上記複数のノズルが複層濾過塔の軸方向の上方又は下方に傾斜しているとよい。このように、上記複数のノズルが複層濾過塔の軸方向の上方又は下方に傾斜していることによって、濾過粒子をさらに効率よく撹拌できる。つまり、仮に複数のノズルによる噴射が上記軸方向に対する垂直面と平行であると、ノズルによって発生する旋回流が上記垂直面と平行な環流となりやすくなる。これに対して、上述のように複数のノズルが複層濾過塔の軸方向の上方又は下方に傾斜していることで、形成される旋回流は、上記垂直面と平行な方向の成分のみならず軸方向に沿った上下方向の成分を持った三次元的な流れとなりやすく、このため濾過粒子をより効率よく攪拌することかできる。
【００１７】
上記複数のノズルが複層濾過塔内に配設され、上記配管の一部として複層濾過塔内に配設される塔内配管を有し、上記複数のノズル及び塔内配管を支持し、上記複層濾過塔内に配設される円環状の支持部材をさらに備えるとよい。このように、濾過塔内に配設される円環状の支持部材に上記複数のノズル及び塔内配管を支持させることにより、複数のノズルを一括して濾過塔内に容易に配設することができる。これにより、複層濾過塔の設置、組立及びメンテナンスが容易となる。
【００１８】
上記複数のノズルが複層濾過塔の外壁を貫通するよう配設されてもよい。このように、上記複数のノズルが複層濾過塔の外壁を貫通するよう配設されることによって、比較的簡単な構成で複数のノズルを上述のように配設できる。
【００１９】
上記複層濾過塔の外壁の一部を構成し、上記複数のノズル及び上記１又は複数の配管が配設される外部カラムをさらに備えるとよい。このように、上記複層濾過塔の外壁の一部を構成し、上記複数のノズル及び上記１又は複数の配管が配設される外部カラムを備えることによって、外部カラムと複層濾過塔の外壁の他の部分を構成する部材とを組み合わせることで複層濾過塔を容易に組み立てることができる。これにより、複層濾過塔の設置、組立及びメンテナンスが容易となる。
【００２０】
濾過粒子を収容する濾過カラムをさらに備え、上記複数のノズルが濾過カラム内に液体を噴出するよう設置されるとよい。このように、濾過粒子を収容する濾過カラムを備えることによって、濾過粒子の交換が容易であり、上記複数のノズルが濾過カラム内に液体を噴出するよう設置されることによって、濾過粒子をさらに効率よく撹拌できる。また、濾過粒子を収容する濾過カラムと、この濾過カラム内に液体を噴射する上記ノズルとの双方を備えることによって、濾過粒子に対するノズルの液体噴射方向の最適化を担保することができ、濾過粒子の攪拌効果をより容易かつ確実に得ることができる。
【００２１】
本発明の別の態様に係る複層濾過塔は、当該洗浄モジュールを備える。
【００２２】
当該複層濾過塔は、当該洗浄モジュールを備えることによって、設置、組立及びメンテナンスが容易であり、かつ当該洗浄モジュールの複数のノズルによって塔内に旋回流を確実に発生させることができるので、濾過粒子の洗浄時の撹拌効果を容易かつ確実に向上することができる。
【００２３】
ここで、「複数のノズルが略同一軸方向位置及び略等角度間隔に位置する」とは、液体の噴射により旋回流を発生する複数のノズルが互いの噴射によって旋回流の発生を阻害しないように軸に対して略均等に配設されていることを意味する。具体的には、「略同一軸方向位置」とは、最も上方に位置するノズルと最も下方に位置するノズルとの軸方向の噴射口先端中心間の上下方向の距離が洗浄モジュールの軸方向の最大高さの１０％以下であること、好ましくは５％以下であることを意味する。また、「略等角度間隔」とは、中心軸から見た角度間隔の最大値が最小値の１２０％以下であること、好ましくは１１０％以下であることを意味する。
【００２４】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明に係る複層濾過塔の実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
【００２５】
［第一実施形態］
図１の複層濾過塔は、略同軸に鉛直方向に積層される２つの洗浄モジュール１を備える。また、当該複層濾過塔は、この洗浄モジュール１の下側に当該洗浄モジュール１と鉛直方向略同軸に積層される濾過モジュール２とを備える。また、当該複層濾過塔は、最上部の洗浄モジュール１の上に当該洗浄モジュール１と略同軸に設置される上端モジュール３を備える。さらに、当該複層濾過塔は、濾過モジュール２の下に当該洗浄モジュール１及び濾過モジュール２と略同軸に設置される下端モジュール４を備える。ここで、「略同軸」とは、中心軸のずれが複層濾過塔の平均内径の１０％以下であること、好ましくは５％以下であることを意味する。
【００２６】
＜洗浄モジュール＞
当該複層濾過塔の構成要素である上記洗浄モジュール１は、それ自体が本発明の一実施形態でもある。当該洗浄モジュール１は、図２に詳しく示すように、濾過粒子５と、この濾過粒子５を収容する濾過カラム６とを備える。当該洗浄モジュール１は、濾過粒子５によって濾過層を形成し、当該複層濾過塔内を流通する被処理液中の油や濁質等を除去する構成要素であると共に、濾過粒子５を洗浄するための構成要素である。
【００２７】
また、当該洗浄モジュール１は、当該複層濾過塔の外壁の一部を構成し、内側に上記濾過カラム６が配設される円筒状の外部カラム７を備える。また、当該洗浄モジュール１は、上記濾過カラム６の上端に配設される洗浄ユニット８を備える。さらに、当該洗浄モジュール１は、この洗浄ユニット８の上部に配設される蓋９を備える。
【００２８】
上記濾過カラム６、洗浄ユニット８及び蓋９は、後で詳しく説明する濾過カラム６の複数の固定孔１４ａ、洗浄ユニット８の複数の固定孔２３及び蓋９の複数の固定孔２５ａの一部を貫通する複数のボルト１０及びこれら複数のボルトに螺合するナット１１を用いて一体に結合される。また、濾過カラム６、洗浄ユニット８及び蓋９を一体化したものは、後で詳しく説明するように、複数の固定孔１４ａ、固定孔２３及び固定孔２５ａの残りを貫通する取付ねじ３７を用いて外部カラム７の内部に固定するよう構成されている。
【００２９】
（濾過粒子）
濾過粒子５は、濾過カラム６内に被処理水を濾過する濾過層を形成する濾材である。この濾過粒子５としては、公知の濾過処理用の粒子を用いることができ、例えば天然砂、無機物粒子、セラミックス、ポリマー（高分子化合物）、天然有機素材等を主成分とする粒子を用いることができる。また、濾過粒子５の粒子径は、濾し取るべき油や濁質に合わせて適宜選択される。また、濾過粒子５の種類及び粒子径は、濾過カラム６毎に異なってもよい。特に上流側の濾過粒子５の粒子径を大きくすることにより、被処理水中の油分や濁質を大きいものから順に濾し取ることで、濾過粒子５が形成する濾過層の目詰まりを抑制することができる。
【００３０】
濾過粒子５によって各濾過カラム６内に形成される濾過層の平均厚さとしては、当該複層濾過塔に要求される処理能力や濾過粒子５の粒子径等によっても異なるが、例えば３ｃｍ以上２００ｃｍ以下とすることができる。当該複層濾過塔が複数の濾過層を形成して被処理水中の油分や濁質を順次濾し取るものであるため、各濾過カラム６内の濾過粒子５の層の厚みを小さくして、濾過カラム６の数、つまり濾過層の数を多くすることにより処理能力を大きくすることがより効果的である。
【００３１】
（濾過カラム）
濾過カラム６は、円筒状の側枠１２と、この側枠１２の下面側を覆う多孔性底体１３とを備える。
【００３２】
〔側枠〕
側枠１２は、当該複層濾過塔つまり外部カラム７内にこの外部カラム７と略同軸に設置される。
【００３３】
側枠１２は、上端外周に配設され、複数の固定孔１４ａが略等間隔に形成される円環板状のフランジ１４を有する。このフランジ１４は、洗浄ユニット８及び蓋９との結合及び外部カラム７への固定のために使用される。
【００３４】
側枠１２の本体に対するフランジ１４の接続方法としては、水密に接続できればよく、例えば溶接、ろう付け、接着剤による接着等が用いられる。また、側枠１２は、フランジ１４が一体に形成されてもよい。
【００３５】
側枠１２の材質としては、例えば樹脂、金属等を用いることができ、中でも強度、耐食性等に優れ、加工が容易なステンレス鋼が好適に使用される。
【００３６】
側枠１２の平均内径としては、例えば当該複層濾過塔に要求される処理能力等に応じて適宜選択することができるが、例えば４ｃｍ以上３００ｃｍ以下とすることができる。
【００３７】
側枠１２の高さは、濾過カラム６に収容される濾過粒子が逆洗時に舞い上がってもみ洗い状態となり得るよう十分な空間を提供できる高さとすることが好ましい。具体的な側枠１２の平均高さとしては、例えば４ｃｍ以上３００ｃｍ以下とすることができる。
【００３８】
〔多孔性底体〕
多孔性底体１３は、側枠１２の下端からの水の流出又は流入を可能にしつつ、濾過粒子５の流出を防止するものである。このため、多孔性底体１３は、例えば板状又はシート状の通水性の材料から形成される。板状又はシート状の通水性の材料の具体例としては、例えば金属、樹脂等で形成される網（メッシュ）が挙げられ、本実施形態ではステンレス鋼製の金網が使用されている。
【００３９】
多孔性底体１３は、側枠１２の下端に固定される。多孔性底体１３の具体的固定方法としては、例えば多孔性底体１３の外縁部を側枠１２の側面に折曲げ、その上から金属製のベルト１５を倦回することで締結する方法が挙げられる。さらに多孔性底体１３のベルト１５の上方に延出する周縁部をさらにベルト１５の外周面上に折返し、ベルト１５上の多孔性底体１３と側枠１２との間をスポット溶接することにより、多孔性底体１３及びベルト１５を側枠１２に対して固定するとよい。このスポット溶接は、例えば周方向に例えば１ｃｍ以上１０ｃｍ以下の間隔で複数箇所行われる。
【００４０】
（洗浄ユニット）
洗浄ユニット８は、図２に加えて図３に示されるように、当該複層濾過塔の内側外縁部、つまり外部カラム７の近傍に配設され、上記濾過カラム６内に液体（濾過粒子５を洗浄するための洗浄水）を噴出する複数のノズル１６と、これらのノズル１６に液体を圧送するための流路を構成する複数の配管とを備える。さらに、この洗浄ユニット８は、上記複数のノズル１６及び複数の配管を支持し、当該複層濾過塔内に配設される円環状の支持部材１９とを備える。
【００４１】
より詳しくは、洗浄ユニット８は、上記複数の配管として、２つの塔内配管１７と、この２つの塔内配管１７にそれぞれ接続される２つの供給配管１８とを備え、各塔内配管１７にそれぞれ２つずつ接続される合計４つのノズル１６を備える。これらの複数の配管及びノズル１６は、上記外部カラム７に配設される。
【００４２】
〔ノズル〕
４つのノズル１６は、当該複層濾過塔の略同一軸方向位置に、当該複層濾過塔の中心軸から見て等角度（９０°）間隔に配設される。また、これらのノズル１６は、当該複層濾過塔の径方向を基準として周方向の一方側に一定の角度かつ当該複層濾過塔の軸方向の下方に一定の角度で傾斜している。このようなノズル１６の配置により、当該複層濾過塔内部の液体に周方向に均等に分散して旋回エネルギーを加えることができ、効率よく旋回流を形成することができる。
【００４３】
ノズル１６は、塔内配管１７を通して圧送されて供給される液体を噴流として噴出できるものであればよい。ノズル１６の口径等の仕様は、例えば当該洗浄モジュールが有するノズル１６の数、濾過カラム６内に収容される濾過粒子５の種類や量、被処理液の種類や量等に応じて選定される。各ノズル１６の仕様は、互いに異なってもよいが、同じ仕様のものを使用する方が、周方向に一様な旋回流を形成できる。１つの当該洗浄モジュールのノズル１６から噴出する液体の合計流量としては、特に限定されないが、濾過時の通水量と同量以上とすることが好ましい。
【００４４】
ノズル１６は、当該複層濾過塔の外縁部に配設される。具体的には、ノズル１６の噴射口先端中心の外部カラム７の中心軸からの距離の下限としては、外部カラム７の内半径の６０％が好ましく、７０％がより好ましく、７５％がさらに好ましい。
【００４５】
当該複層濾過塔の軸方向視におけるノズル１６の噴射方向の傾斜角度の絶対値、つまり、ノズル１６の噴射口先端中心での複層濾過塔の径方向を基準としての周方向の傾斜角度θ（図３参照）の下限としては、１０°が好ましく、２０°がより好ましく、４５°がさらに好ましく、６０°が特に好ましい。一方、ノズル１６の上記周方向の傾斜角度θの上限としては、９０°が好ましく、８０°がより好ましい。ノズル１６の上記周方向の傾斜角度θが上記下限に満たない場合、噴流の周方向の成分、つまり当該複層濾過塔内の液体を旋回させる旋回エネルギーが不十分となり、濾過粒子の撹拌効果が不十分となるおそれがある。逆に、ノズル１６の上記周方向の傾斜角度θが上記上限を超える場合、当該複層濾過塔内に形成される液体の流れの径方向の成分が小さくなり、濾過粒子５の撹拌効果が不十分となるおそれがある。
【００４６】
ノズル１６の噴射方向の水平方向に対する上下方向の傾斜角度の絶対値の下限としては、特に限定されないが、１０°が好ましく、２０°がより好ましい。一方、ノズル１６の上記上下方向の傾斜角度の上限としては、６０°が好ましく、５０°がより好ましい。ノズル１６の上記上下方向の傾斜角度が上記下限に満たない場合、当該複層濾過塔内に形成される液体の流れの上下方向の成分が小さくなり、濾過粒子５の撹拌効果が不十分となるおそれがある。逆に、ノズル１６の上記上下方向の傾斜角度が上記上限を超える場合、当該複層濾過塔内に形成される液体の旋回エネルギーが小さくなり、濾過粒子５の撹拌効果が不十分となるおそれがある。
【００４７】
〔塔内配管〕
２つの塔内配管１７は、互いに等しい形状を有し、当該複層濾過塔の中心軸を挟んで対向するよう対称に配置される。これらの塔内配管１７は、後述する円環状の支持部材１９に沿って円弧状にそれぞれ湾曲している。２つの塔内配管１７は、支持部材１９によって、この支持部材１９の内部に収容されるようにして支持される。これらの塔内配管１７には、それぞれ複数のノズル１６が配設されている。
【００４８】
この塔内配管１７の材質としては、特に限定されないが、例えば樹脂、金属等とすることができる。具体的には、塔内配管１７は、パイプを湾曲させたものの両端を封止して形成することができる。
【００４９】
塔内配管１７の径は、ノズル１６から噴出する液体の流量等を考慮して適宜選択される。また、塔内配管１７の長さは、ノズル１６の取り付け及び塔内配管１７の支持部材１９への固定構造のために必要な長さ等を考慮して適宜選択される。
【００５０】
塔内配管１７へのノズル１６の取り付け方法としては、一端にノズル１６を接続できる構造体、例えば内ねじが形成されたソケット、フランジを備える単管等を塔内配管１７に形成した開口に例えば溶接、ろう付け、接着剤による接着等によって取り付ける方法が挙げられる。
【００５１】
〔供給配管〕
供給配管１８は、塔内配管１７に一対一の対応関係で配設され、外部カラム７を貫通して塔内配管１７に接続される。具体的には、供給配管１８は、塔内配管１７の長さ方向中心部外側にそれぞれ接続される。
【００５２】
供給配管１８の塔内配管１７への接続方法としては、塔内配管１７に形成した開口に例えば溶接、ろう付け、接着剤による接着等によって取り付ける方法や、塔内配管１７をチーズ（Ｔ形の管継手）等の継手を有するものとする方法が挙げられる。
【００５３】
供給配管１８は、外部カラム７の貫通部にシール機構２０が設けられることが好ましい。このようなシール機構２０としては、外部カラム７をパッキンを介して挟み込む枠部材と、この枠部材と供給配管１８の外周との間を例えばグランドパッキン等を用いて封止する封止部材とを有するものとすることができる。
【００５４】
〔支持部材〕
支持部材１９は、断面方形状で内部に空洞を有する円環状に形成され、内周面に塔内配管１７を挿入可能な開口が設けられている。また、支持部材１９は、内側に塔内配管１７を支持する複数のリブ２１が略同軸に配設されている。また、支持部材１９には、内周面に塔内配管１７を固定するための押さえ部材２２が取り付けられている。
【００５５】
リブ２１及び押さえ部材２２の取り付け方法としては、例えばリブ２１の径方向内側先端にねじ穴を設け、支持部材１９の内側部及び押さえ部材２２に形成した貫通孔を通して固定用ネジを螺合させる方法を採用することができる。
【００５６】
また、支持部材１９は、濾過カラム６及び蓋９と一体に結合しつつ、外部カラム７に固定するために、円環状に略等角度間隔で配列され、上下方向に貫通して形成される複数の固定孔２３を有する。
【００５７】
（蓋）
蓋９は、洗浄ユニット８の上端に取り付けられる。この蓋９は、洗浄ユニット８を介した濾過カラム６内への水の流入又は流出を可能にしつつ、濾過粒子５の流出を防止する。
【００５８】
この蓋９は、円筒状の枠部２４と、枠部２４の下端部外周に配設され、複数の固定孔２５ａが略等角度間隔で形成されるフランジ２５と、枠部２４の上端を封止するよう取り付けられる多孔性蓋体２６とを有する。また、蓋９は、フランジ２５の上面に上方に伸びるよう配設され、人が把持できるような形状を有する複数のハンドル２７を備える。
【００５９】
多孔性蓋体２６は、板状又はシート状の通水性の材料から形成される。この多孔性蓋体２６の具体例としては、上記多孔性底体１３と同様のものを使用することができる。また、この多孔性蓋体２６は、上記多孔性底体１３と同様に、枠部２４の側面に折曲げ、その上からベルト２８を倦回することで締結される。さらにベルト２８上の多孔性蓋体２６と枠部２４との間は、スポット溶接されている。
【００６０】
（外部カラム）
外部カラム７は、円筒状の胴部２９と、この胴部２９の上下端外側にそれぞれ配設される円環板状の一対の外部フランジ３０，３１とを有する。
【００６１】
また、外部カラム７は、胴部２９の内周面から内側に突設され、濾過カラム６、洗浄ユニット８及び蓋９が取り付けられる円環板状の取付フランジ３２を有する。従って、上記洗浄ユニット８のノズル１６及び複数の配管は、外部カラム７に配設される。さらに、外部カラム７は、この取付フランジ３２の下方の胴部２９内周面から内側に突設される円環板状の補助フランジ３３と、この補助フランジ３３に固定され、濾過カラム６の底面を支持する補強部材３４とを有する。従って、上記取付フランジ３２は、外部カラム７の下端から濾過カラム６が下方に突出しないような高さに配設される。
【００６２】
さらに、外部カラム７は、取付フランジ３２の上方に開口するよう胴部２９から外側に突設される洗浄水管３５を有する。
【００６３】
〔胴部〕
胴部２９は、当該複層濾過塔の構造体であり、被処理水の流路を画定する外壁の一部を構成するよう円筒状に形成される。この胴部２９は、濾過カラム６を収容すると共に、内部に濾過される被処理液を封止する。また、この胴部２９には、上記洗浄ユニット８の供給配管１８が貫通している。
【００６４】
胴部２９の材質としては、十分な強度を有するものであれば特に限定されないが、例えば樹脂、金属等とすることができる。よって、この胴部２９は、市販の大径パイプを用いて形成することができ、中でも安価で軽量化できる塩化ビニル製パイプが好適に用いられる。
【００６５】
胴部２９の平均内径と濾過カラム６の側枠１２の平均半径との差、つまり胴部２９と側枠１２との平均隙間としては、例えば１ｃｍ以上２０ｃｍ以下とすることができる。この胴部２９と側枠１２との隙間は、デッドスペースであるため、外部カラム７に濾過カラム６を着脱する機構のために必要最小限にすることが好ましい。
【００６６】
胴部２９の平均高さとしては、それぞれの外部カラム７内に１つの濾過カラム６を配設できるよう、濾過カラム６の平均高さより大きいことが好ましい。また、逆洗時に洗浄水管３５から洗浄水を効率よく排水するために、胴部２９の平均高さと濾過カラム６の側枠１２の平均高さとの差を例えば５ｃｍ以上１５ｃｍ以下とするとよい。
【００６７】
〔外部フランジ〕
外部フランジ３０，３１は、当該洗浄モジュールを１を当該複層濾過塔の他の構成要素と接続するために配設される。具体的には、当該洗浄モジュール１は、外部フランジ３０，３１を用いて、他の洗浄モジュール１、濾過モジュール２、上端モジュール３又は下端モジュール４と接続される。このため、外部フランジ３０，３１は、一定のピッチで等角度間隔に配列され、ボルトが挿通される複数のボルト穴３０ａ，３１ａを有する。
【００６８】
この外部フランジ３０，３１としては、胴部２９を大径パイプを用いて形成する場合、胴部２９を形成するパイプに用いるものとして市販されている既製のフランジを用いることができる。
【００６９】
また、上側の外部フランジ３０は、上側の洗浄モジュール１の外部カラム７の下側の外部フランジ３１との間を封止する外壁用Ｏリング３６を有する。つまり、上側の外部フランジ３０の上面には、上記ボルト穴３０ａの内側に形成され、外壁用Ｏリング３６を配設可能な環状溝３０ｂが形成されている。
【００７０】
外部フランジ３０，３１の材質としては、十分な強度を有するものであれば特に限定されず、例えば樹脂、金属等を用いることができ、典型的には、胴部２９と同じ材質とされる。
【００７１】
外部フランジ３０，３１の胴部２９に対する接続方法としては、例えば溶接、ろう付け、接着剤による接着等が用いられる。また、外部フランジ３１は胴部２９と一体に形成されてもよい。
【００７２】
〔取付フランジ〕
取付フランジ３２には、濾過カラム６の固定孔１４ａ、洗浄ユニット８の固定孔２３及び蓋９の固定孔２５ａを貫通する取付ねじ３７が螺合するねじ穴３２ａが形成されている。また、取付フランジ３２には、濾過カラム６、洗浄ユニット８及び蓋９を接続するボルト１０の頭又はナット１１を受け入れる凹部３２ｂが形成されている。さらに、取付フランジ３２は、濾過カラム６のフランジ１４との間を封止する内部封止Ｏリング３８を有する。このため、取付フランジ３２には、上記ねじ穴３２ａ及び凹部３２ｂの内側に形成され、内部封止Ｏリング３８を配設可能な環状溝３２ｃが形成されている。
【００７３】
胴部２９の材質としては、十分な強度を有するものであれば特に限定されないが、例えば樹脂、金属等とすることができ、典型的には、胴部２９と同じ材質とされる。
【００７４】
取付フランジ３２の胴部２９に対する接続方法としては、例えば溶接、ろう付け、接着剤による接着等が用いられる。また、取付フランジ３２は、胴部２９と一体に形成されてもよい。
【００７５】
取付フランジ３２の径方向の幅としては、例えば３ｃｍ以上１０ｃｍ以下とすることができる。また、取付フランジ３２の平均厚さとしては、材質にもよるが、例えばそれぞれ１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることができる。
【００７６】
上記ねじ穴３２ａは、水封性を担保するために、取付フランジ３２を厚さ方向に貫通しないよう形成されることが好ましい。
【００７７】
〔補助フランジ〕
補助フランジ３３は、後述する補強部材３４を保持するために配設され、取付フランジ３２に濾過カラム６を取り付けた状態で、補強部材３４を濾過カラム６の底面、つまり多孔性底体１３の下面の近傍に配置する。
【００７８】
補助フランジ３３の配設位置としては、濾過カラム６の取付フランジ３２への水密な取付を阻害しないよう、補強部材３４が多孔性底体１３に当接せず、かつ補強部材３４と多孔性底体１３との間に大きな隙間が形成されない位置が選択される。
【００７９】
補助フランジ３３の内径は、濾過カラム６の側枠１２の内径以上であることが好ましい。補助フランジ３３の厚さとしては、十分な強度が得られればよい。
【００８０】
また、補助フランジ３３の材質及び胴部２９に対する接続方法としては、上記取付フランジ３２と同様とすることができる。
【００８１】
〔補強部材〕
補強部材３４は、通水性と強度とを備える部材、例えばパンチングメタル、間隔を空けて並列される複数の棒材、線径及び目開きの大きい金網等で形成される。この補強部材３４は、例えばねじを用いて補助フランジ３３に固定される。
【００８２】
補強部材３４は、濾過粒子５の重さや被処理液の圧力によって下方に突出するよう湾曲しようとする多孔性底体１３を下側から支持し、多孔性底体１３が過剰に変形して応力集中により破断することを防止する。
【００８３】
＜濾過モジュール＞
濾過モジュール２は、上記洗浄モジュール１によって濾過された被処理液をさらに濾過するものであり、当該複層濾過塔の構成要素である。具体的には、この濾過モジュール２としては、上記洗浄モジュール１から洗浄ユニット８を取り外したものと同一構成のものが用いられる。つまり、濾過モジュール２は、濾過粒子５と、この濾過粒子５を収容する濾過カラム６とを備える。また、濾過モジュール２は、当該複層濾過塔の外壁の一部を構成し、内側に濾過カラム６が配設される円筒状の外部カラム７を備える。さらに、濾過モジュール２は、濾過カラム６の上部に配設される蓋９を備える。よって、この濾過モジュール２についての詳細な説明は省略する。なお、濾過カラム６の固定孔１４ａ及び蓋９の固定孔２５ａに配設されるボルト１０及び取付ねじ３７は洗浄ユニット８の取り外しにより、上記洗浄モジュール１におけるものよりも長さの短いものが使用されている。
【００８４】
〔洗浄水管〕
洗浄水管３５は、濾過カラム６の蓋９よりも高い位置に開口するよう、外部カラム７に配設されている。
【００８５】
この洗浄水管３５は、濾過カラム６内の濾過粒子５を逆洗する際に、洗浄水を供給又は排出するために用いられる。つまり、当該複層濾過塔では、下側の洗浄モジュール１の洗浄水管３５から洗浄水を供給して上側の洗浄モジュール１の濾過粒子５を逆洗し、濾過粒子５を洗浄した洗浄モジュール１の洗浄水管３５から洗浄水を排水することができる。
【００８６】
＜上端モジュール＞
上端モジュール３は、積層された複数の洗浄モジュール１の上端を封止するために配設され、洗浄モジュール１に被処理水を供給するための給水管３９を備える。
【００８７】
上端モジュール３の構造としては、円筒状の胴部３ａと、この胴部３ａの両端外側に配設される一対のフランジ部３ｂと、上側のフランジ部に取り付けられる盲フランジ３ｃとを有するものとすることができる。
【００８８】
上端モジュール３の材質としては、外部カラム７と同様とすることができる。
【００８９】
＜下端モジュール＞
下端モジュール４は、積層された複数の洗浄モジュール１の下端を封止するために配設され、複数の洗浄モジュール１を通過した処理済水を排出するための排水管４０と、最下層の洗浄モジュール１に洗浄水を供給する洗浄水管４１と、洗浄時に濾過粒子５をスクラブする気泡を供給するための空気供給管４２とを備える。
【００９０】
下端モジュール４の構造としては、上記上端モジュール３と同様に、円筒状の胴部４ａと、この胴部４ａの両端外側に配設される一対のフランジ部４ｂと、下側のフランジ部に取り付けられる盲フランジ４ｃとを有するものとすることができる。
【００９１】
下端モジュール４の材質としては、上記上端モジュール３と同様とすることができる。
【００９２】
＜利点＞
当該洗浄モジュールは、複層濾過塔に設置され、複数のノズル１６から液体を噴射して複層濾過塔の濾過粒子５の洗浄に用いられる。この濾過粒子５の洗浄に際して、複数の供給配管１８及び塔内配管１７を通して圧送された液体を複数のノズル１６から複層濾過塔の内部に噴射することができる。この複数のノズル１６は、複層濾過塔の径方向を基準として周方向の一方側に傾斜する方向に液体を噴射するので、複層濾過塔内に旋回流を確実に発生させることができ、このため複層濾過塔の濾過粒子洗浄時に、この濾過粒子５の撹拌効果を向上させることができる。
【００９３】
また、当該洗浄モジュールでは、複数のノズル１６が、複層濾過塔の略同一軸方向位置及び略等角度間隔に位置していることによって、より確実に複層濾過塔内に旋回流を発生させることができ、このため上記濾過粒子５の撹拌効果をより向上させることができる。
【００９４】
また、当該洗浄モジュールでは、複数のノズル１６が複層濾過塔の軸方向の上下方向に傾斜していることによって、形成される旋回流は、水平方向に旋回する成分のみならず軸方向に沿った上下方向の成分を持った三次元的な流れとなりやすく、このため濾過粒子５をより効率よく攪拌することかできる。
【００９５】
また、当該洗浄モジュールでは、濾過塔内に配設される円環状の支持部材１９に複数のノズル１６及び塔内配管１７を支持させることにより、複数のノズル１６を一括して濾過塔内に容易に配設することができる。これにより、当該複層濾過塔は設置、組立及びメンテナンスが容易である。
【００９６】
また、当該洗浄モジュールでは、複層濾過塔の外壁の一部を構成し、複数のノズル１６及び上記塔内配管１７が配設される外部カラム７を備えることによって、外部カラム７と複層濾過塔の外壁の他の部分を構成する部材とを組み合わせることで旋回流を形成して濾過粒子５を効率よく撹拌できる複層濾過塔を容易に組み立てることができる。このため、当該複層濾過塔は設置、組立及びメンテナンスが容易である。
【００９７】
また、当該洗浄モジュールでは、濾過粒子５を収容する濾過カラム６を備えることによって、濾過粒子５の交換が容易である。また、複数のノズル１６が濾過カラム６内に液体を噴出するよう設置されることによって、濾過粒子５をさらに効率よく撹拌できる。また、当該洗浄モジュールは、濾過粒子５を収容する濾過カラム６と、この濾過カラム６内に液体を噴射する上記ノズル１６との双方を備えることによって、濾過粒子５に対するノズル１６の液体噴射方向の最適化を担保することができ、濾過粒子５の攪拌効果をより容易かつ確実に得ることができる。
【００９８】
［第二実施形態］
図４及び図５の洗浄モジュール５０は、複層濾過塔の外壁の一部を構成する円筒状の外部カラム５１と、この外部カラム５１、つまり複層濾過塔の外縁部に、複層濾過塔の外壁を貫通するよう配設される複数のノズル５２と、これら複数のノズル５２に液体を圧送する複数の配管５３とを備える。
【００９９】
当該洗浄モジュール５０は、複層濾過塔の他の部分を構成し、濾過粒子を収容するモジュールと組み合わせることによって、複層濾過塔を形成するために使用される。この当該洗浄モジュール５０を使用して形成される複層濾過塔も、本発明の一実施形態である。
【０１００】
＜外部カラム＞
外部カラム５１は、複層濾過塔の外壁の一部を構成する円筒状の胴部５１ａと、この胴部５１ａの上下端外側にそれぞれ配設され、複層濾過塔の外壁の他の部分と接続するための円環板状の一対のフランジ５１ｂと、一端が胴部５１ａ内に開口し、ノズル５２を支持する配管５３をそれぞれ配設するための複数のノズル接続管５１ｃとを有する。
【０１０１】
上記ノズル接続管５１ｃは、胴部５１ａの径方向を基準として周方向の一方側に傾斜している。これにより、このノズル接続管５１ｃに配設される配管５３に支持されるノズル５２は、胴部５１ａの径方向を基準として周方向の一方側に傾斜して支持され、この傾斜方向に液体を噴出する。
【０１０２】
また、複数のノズル接続管５１ｃは、胴部５１ａの略同一軸方向位置及び略等角度間隔に配置されている。これより、複数のノズル５２は、複層濾過塔の略同一軸方向位置及び略等角度間隔に位置することになる。これら複数のノズル５２の噴出方向の軸方向視における周方向の傾斜角度及び水平方向に対する上下方向の傾斜角度としては、図２の洗浄モジュールの複数のノズル１６と同様とすることができる。
【０１０３】
＜ノズル＞
ノズル５２としては、図１の複層濾過塔の洗浄モジュール１のノズル１６と同様のものを使用することができる。このため、ノズル５２についての詳細な説明は省略する。
【０１０４】
＜配管＞
配管５３は、ノズル接続管５１ｃに水密に接続される。この配管５３のノズル接続管５１ｃへの接続方法としては、図示するようなフランジを用いる方法や、図１の複層濾過塔の洗浄モジュール１のシール機構２０と同様の構造等が適用できる。
【０１０５】
＜利点＞
当該洗浄モジュール５０は、複数のノズル１６が複層濾過塔の外壁、つまり外部カラム５１を貫通するよう配設されることによって、比較的簡単な構成で複数のノズル５２を上述のように配設できる。
【０１０６】
［その他の実施形態］
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１０７】
例として、当該洗浄モジュールにおいて、ノズルの数は２以上であればいくつであってもよい。また、当該洗浄モジュールにおける塔内配管の数はいくつでもよい。例えば円環状又はＣの字状の塔内配管を１つだけ配設して、全てのノズルに液体を供給してもよい。
【０１０８】
また、当該洗浄モジュールにおいて、複数のノズルが複層濾過塔の異なる軸方向位置に位置してもよく、複数のノズルの複層濾過塔の中心軸から見た角度間隔が不均一であってもよい。
【０１０９】
また、当該洗浄モジュールにおいて、複数のノズルは上下方向に傾斜せず水平に配置されてもよく、上方に傾斜して配置されてもよい。上方に傾斜するノズルを備える洗浄モジュールは、濾過粒子によって形成される濾過層の下側に配置されることが好ましいが、濾過層の上方に配置されてもよい。つまり、当該洗浄モジュールのノズルの上下方向の傾斜は、当該洗浄モジュールと濾過層との位置関係によって限定されない。
【０１１０】
また、当該洗浄モジュールは、当該多層濾過塔内に液体を供給するものの、周方向に傾斜せず、旋回流の形成には寄与しないノズルを備えてもよい。
【０１１１】
また、当該洗浄モジュールにおいて、円環状の支持部材を設ける場合にも、塔内配管を省略して個々のノズルに複層濾過塔の外壁を貫通する配管を直接接続してもよい。
【０１１２】
また、当該洗浄モジュールにおいて、塔内配管を設ける場合であっても、支持部材を省略することができる。つまり、塔内配管を複層濾過塔の外壁に支持させてもよい。
【０１１３】
また、当該洗浄モジュールは、外部カラム、濾過カラム及び蓋を必須としない。例えば上記第一実施形態の洗浄ユニットは、それ単独でも本発明の一態様の洗浄モジュールと理解される。また、当該洗浄モジュールは、ノズルから濾過カラムと上下方向反対側に液体を噴出してもよい。
【０１１４】
また、当該多層濾過塔の外壁、つまり外部カラム、及び外部カラムの内側に収容される濾過カラムの形状は、旋回流を効率よく形成できる点で円筒状が好ましいが、円筒状以外の形状であってもよい。
【０１１５】
また、当該洗浄モジュールは、濾過粒子が充填されていない濾過カラムを備えるものであってもよい。つまり、当該洗浄モジュールは、ユーザーが任意の濾過粒子を充填して使用するものであってもよい。
【０１１６】
また、外部カラムと他の構成要素との接続は、フランジ以外の方法、例えばクランプ等を用いる方法であってもよい。また、フランジを用いる場合、フランジ自体が水密に接続される必要はなく、直胴部の端面同士を直接又は封止部材を介して圧接するいわゆるルーズフランジ構造を用いてもよい。
【０１１７】
また、フランジ等の各部材間の水封に用いる構造は、Ｏリングを用いる構造だけでなく平板状のパッキンを用いる構造等、公知の水封構造を採用することができる。
【０１１８】
また、当該洗浄モジュールにおいて、補助フランジ及び補強部材を省略してもよい。
【０１１９】
濾過カラムの外部カラム内への配設は、濾過カラムのフランジを外部カラムのフランジ間に挟み込むことによって行ってもよい。この場合、必須ではないが、上記第二実施形態の洗浄モジュールを用いることで、被処理水の流路面積の部分的減少を抑制できる。
【０１２０】
下端モジュールの排水管と洗浄水管とは、１つの管を共用してもよい。また、空気供給管は必須ではない。
【産業上の利用可能性】
【０１２１】
当該洗浄モジュール及び当該複層濾過塔は、油や濁質を濾し取るために広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１２２】
１  洗浄モジュール
２  濾過モジュール
３  上端モジュール
３ａ  胴部
３ｂ  フランジ部
３ｃ  盲フランジ
４  下端モジュール
４ａ  胴部
４ｂ  フランジ部
４ｃ  盲フランジ
５  濾過粒子
６  濾過カラム
７  外部カラム
８  洗浄ユニット
９  蓋
１０  ボルト
１１  ナット
１２  側枠
１３  多孔性底体
１４  フランジ
１４ａ  固定孔
１５  ベルト
１６  ノズル
１７  塔内配管
１８  供給配管
１９  支持部材
２０  シール機構
２１  リブ
２２  押さえ部材
２３  固定孔
２４  枠部
２５  フランジ
２５ａ  固定孔
２６  多孔性蓋体
２７  ハンドル
２８  ベルト
２９  胴部
３０，３１  外部フランジ
３０ａ，３１ａ  ボルト穴
３０ｂ  環状溝
３２  取付フランジ
３２ａ  ねじ穴
３２ｂ  凹部
３２ｃ  環状溝
３３  補助フランジ
３４  補強部材
３５  洗浄水管
３６  外壁用Ｏリング
３７  取付ねじ
３８  内部封止Ｏリング
３９  給水管
４０  排水管
４１  洗浄水管
４２  空気供給管
５０  洗浄モジュール
５１  外部カラム
５１ａ  胴部
５１ｂ  フランジ
５１ｃ  ノズル接続管
５２  ノズル
５３  配管
θ  周方向の傾斜角度
【図１】
2018015676.tif 000003
【図２】
2018015676.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018015676.tif 000007