(57)【要約】【課題】対設置面積当たりの処理量の増大を図り、原液の性状の変化に対応して、一定の処理水が得られる上向流式ろ過装置を提供する。【解決手段】密閉状のろ過槽（１）の内側にスクリーン（２）を垂設し、スクリーン（２）の下端に仕切壁（３）を連設して、スクリーン（２）の内部にろ材（６…）を収納して、仕切壁（３）に昇降自在な多孔板からなるろ材押え板（２３）を配設したもので、ろ材押え板（２３）を昇降させてろ材層（９）の圧縮圧を調整し、様々な原液への対応が可能となり、粗ろ過から清澄ろ過までの対応が可能となる。原液の性状の変化に対応して、一定の処理水を得ることもできる。【選択図】      図１
2004188364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉状のろ過槽（１）にろ材（６…）を収納し、ろ過槽（１）の槽底（１ｂ）から供給した原液を、ろ材層（９、２９）で固液分離を行なって、ろ過槽（１）の頂部（１ａ）からろ液を取出すろ過装置において、ろ過槽（１）の周壁（１ｃ）の内側にスクリーン（２）を垂設し、スクリーン（２）の下端に仕切壁（３）を連設すると共に、スクリーン（２）の内部にろ材（６…）を収納してろ材層（９、２９）を形成し、ろ材層（９、２９）に集水ノズル（１２、１２ａ、３９）を埋設したことを特徴とする上向流式ろ過装置。
【請求項２】
上記集水ノズルをろ過槽（１）の頂部（１ａ）中央部から垂下させ、円筒状の集水ノズル（１２）としたことを特徴とする請求項１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項３】
上記集水ノズルを円錐台形状の集水ノズル（１２ａ）としたことを特徴とする請求項１または２に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項４】
上記集水ノズル（１２ａ）の下端に閉止筒体（１３）を連設し、積層したろ材層（９）の下方に突出させたことを特徴とする請求項２または３に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項５】
上記ろ過槽（１）の槽底（１ｂ）に撹拌機（１８）と排水管（２１）を連結したろ材流出防止管（２０）を立設したことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項６】
上記スクリーン（２）の下端に連設した仕切壁（３）に昇降自在なろ材押え板（２３）を配設したことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項７】
上記ろ材押え板（２３）が、ろ過槽（１）の槽底（１ｂ）に立設したエアーシリンダー（２４）の作動杆（２５）に連結してあることを特徴とする請求項６に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項８】
上記ろ過槽（１）に立設した駆動軸（３２）にエアーシリンダー（３３）を外装し、エアーシリンダー（３３）の上端部をろ材押え板（４４）に止着して、ろ材押え板（４４）を昇降自在とすると共に、ろ過槽（１）の槽底（１ｂ）を貫通した駆動軸（３２）の下端に、正逆転可能な揺動モーター（３４）を連動連結したことを特徴とする請求項６に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項９】
上記ろ材押え板（２３、４４）を多孔板で構成して、ろ材層（９、２９）の底面もろ過面としたことを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項１０】
上記ろ材押え板（２３、４４）の上面に散気管（３０）を配設したことを特徴とする請求項６乃至９の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項１１】
上記ろ過槽（１）の頂壁（１ａ）に配設した集水ノズル（３９）を駆動軸（３２）に連結し、集水ノズル（３９）に撹拌羽根（４０）を配設したことを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項１２】
上記回転可能なろ材押え板（４４）に撹拌棒（４１）を立設したことを特徴とする請求項７乃至１１の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項１３】
上記ろ材押え板（２３、４４）の下方の原液室（２８）に撹拌機（１８）を設置したことを特徴とする請求項６乃至１２の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項１４】
上記スクリーン（２）は、ろ材の圧縮に耐えるウエッジワイヤー、金網あるいは、エキスパンドメタルとしたことを特徴とする請求項１乃至１２の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項１５】
上記ろ過槽（１）の内側に配設したスクリーン（２）をウエッジワイヤーで構成し、ウエッジワイヤーのスリットを円輪状に配設したことを特徴とする請求項５または１３に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項１６】
上記集水ノズル（１２、１２ａ、３９）をウエッジワイヤーで構成し、ウエッジワイヤーのスリットを円輪状に配設したことを特徴とする請求項５または１３に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項１７】
上記集水ノズル（１２、１２ａ、３９）をろ過膜としたことを特徴とする請求項１乃至１６の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項１８】
上記ろ材（６）の比重を１または１以下としたことを特徴とする請求項１乃至１７の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項１９】
上記ろ材（６）の比重を１以上としたことを特徴とする請求項６乃至１７の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項２０】
上記ろ材（６）は、弾力性と復元性のある球状あるいは繊維ろ材であることを特徴とする請求項１乃至１９の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項２１】
上記ろ材層（２９）を形成させるろ材押え板（２３、４４）の圧縮圧力を、０．０〜２．０Ｋｇ／ｃｍ2としたことを特徴とする請求項６乃至２０の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項２２】
上記ろ材層（９、２９）の全てのろ過面から集水ノズル（１２、１２ａ、３９）までのろ層厚みを１００〜５００ｍｍとしたことを特徴とする請求項１乃至２１の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【請求項２３】
上記ろ材押え板（２３、４４）を降下させたろ過室（２７）のスペースは、ろ材層（２９）の厚みを４０〜６０％とした時に、洗浄スペースの液層を６０〜４０％としたことを特徴とする請求項６乃至２１の何れか１項に記載の上向流式ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、下水処理場で発生する汚水や産業廃水の処理、あるいは湖沼や河川等の浄化を行なうろ過装置に関し、特に、高速ろ過と精密ろ過を可能とする上向流式ろ過装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、砂ろ過装置は周知であり、樹脂性ろ材や繊維ろ材等を用いて上向流で固液分離を行なう上向流式ろ過装置もよく知られている。樹脂ろ材や繊維ろ材等を用いたろ過装置は、ろ材の比重が軽く、目詰まりしたろ材層が容易に撹拌でき、洗浄水も少ない利点がある。そして、ろ過槽に上向流で供給した原液を、浮上ろ材のろ材層で固液分離を行なったろ液を集水ノズルから取出し、目詰まりしたろ材層を撹拌機で洗浄撹拌してろ材を再生する装置は、特許文献１において、この発明の出願人が提案している。また、密閉ろ過塔に柔軟性のある多孔質ろ材を収納し、上下の集散水板でろ材を圧縮してろ材層を形成し、洗浄時には下部集散水板を数回昇降させて、ろ材が捕捉していた濁質を剥離する装置も、特許文献２に記載してあるように公知である。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−１５５１１６号公報（請求項１、段落番号０００８、図１）
【０００４】
【特許文献２】
特開平１０−２８８１１号公報（段落番号００１１、００１２、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の浮上ろ材を用いたろ過装置は、ろ過槽内に浮上したろ過材でろ材層を形成し、原液を上向流でろ過層中を通過させる構造である。浮上ろ材を用いたろ過装置は、ろ材が軽いため洗浄が容易であり、高速ろ過が可能である。これらの装置は、ろ材層の下面の面積がろ過槽のろ過面積となっている。大規模な浮上ろ材を用いたろ過装置を製作する場合、ろ過槽の直径を大きくして対応する必要があり、設置スペースの関係で問題があった。この発明は、上記のろ過装置を改良したもので、ろ過面積を大きくして、同時に、対設置面積当たりの処理量の増大を図ることを目的とする。また、他の目的は、様々な原液への対応を可能とし、原液の性状の変化に対応して、一定の処理水を得ることができる上向流式ろ過装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨は、密閉状のろ過槽にろ材を収納し、ろ過槽の底部から供給した原液を、ろ材層で固液分離を行なって、ろ過槽の頂部からろ液を取出すろ過装置において、ろ過槽の周壁の内側にスクリーンを垂設して、スクリーンの下端に仕切壁を連設すると共に、スクリーンの内部にろ材を収納してろ材層を形成し、ろ材層に集水ノズルを埋設したもので、ろ材層の周面と下面がろ過面となり、ろ過面積が大きくなり、対設置面積当たりの処理量の増大を図ることができる。そして、ろ材層に埋設した集水ノズルを、ろ過槽の頂部中央部から垂下させ、集水ノズルを円筒状の集水ノズルとしたもので、ろ材層の周面から均等に集水することができる。
【０００７】
この集水ノズルは、円錐台形状の集水ノズルとすれば、ろ材が集水ノズルの回りに容易にろ過層を形成し、ろ過層にムラが生じることがないものである。また、集水ノズルの下端に閉止筒体を連設し、積層したろ材層の下方に突出させれば、ろ材層を形成するろ材の圧縮ムラが防止できる。なお、ろ過槽の槽底に撹拌機と排水管を連結したろ材流出防止管を立設してもよく、仕切壁に沿って上昇する撹拌機の旋回流がろ材層を撹拌し、ろ材間に捕捉した微細粒子を分離させることができる。洗浄排水の排出時にも、ろ材は槽底に集積して立設したろ材流出防止管から排出することがない。
【０００８】
スクリーンの下端に連設した仕切壁に昇降自在なろ材押え板を配設すれば、ろ過槽が完全二重構造となり、洗浄時のろ材の漏出がない。このろ材押え板の昇降手段が、ろ過槽の槽底に立設したエアーシリンダーの作動杆に連結したもので、ろ材層の圧縮により、様々な原液への対応が可能となり、原液の性状の変化に対応して、一定の処理水を得ることができる。ろ過層圧縮の程度を調節することで、粗ろ過から清澄ろ過まで対応可能となる。また、ろ過槽に立設した駆動軸にエアーシリンダーを外装し、エアーシリンダーの上端部をろ材押え板に止着して、ろ材押え板を昇降自在とすると共に、ろ過槽の槽底を貫通した駆動軸の下端に、正逆転可能な揺動モーターを連動連結してもよく、ろ材押え板の昇降と回転が可能となり、ろ過層の圧縮程度の調整とろ材洗浄が容易となる。
【０００９】
昇降自在なろ材押え板を多孔板で構成し、ろ材層の底面もろ過面としたもので、ろ材層の底部と周面がろ過面となり、ろ過継続時間が延長できる。そして、ろ過面積が増大されて必要とする設置面積が縮小できる。ろ材押え板に設けるろ材の撹拌装置は、ろ材押え板の上面に散気管を配設すれば、ろ材層が空気撹拌により循環流動させるので、ろ材の劣化、摩耗が少なくなる。また、ろ過槽の頂壁に配設した集水ノズルを駆動軸に連結し、集水ノズルに撹拌羽根を配設すれば、ろ材層の内側から機械撹拌が行なわれ、ろ材が凝結しても、圧縮解放時のろ層ブリッジを解消できる。そして、ろ材の撹拌は、回転可能なろ材押え板に撹拌棒を立設して、ろ材層を撹拌してもよいものである。このろ材押え板を回転可能とすれば、機械撹拌と空気撹拌を組合せることも可能となる。なお、ろ材押え板の下方の原液室に撹拌機を設置してもよく、ろ材層を強制撹拌させることができ、ろ材洗浄が良好に行われる。
【００１０】
ろ材層を形成させるスクリーンは、金属ろ材のウエッジワイヤー、金網あるいは、エキスパンドメタルとしたもので、ろ材層の圧縮に耐えうるものである。機械撹拌させるろ過槽にあっては、スクリーンをウエッジワイヤーで構成し、ウエッジワイヤーのスリットを円輪状に配設すれば、スクリーンの内周面に沿って洗浄水が流動し、スリット内に詰った夾雑物を洗い流すことができる。また、集水ノズルをウエッジワイヤーで構成し、ウエッジワイヤーのスリットを円輪状に配設すれば、撹拌機による撹拌旋回流に沿ってろ材が流動するので、ろ材の損耗が防止できる。なお、集水ノズルをろ過膜としてもよく、２段階ろ過による精密ろ過が可能となる。
【００１１】
ろ過槽に収納するろ材は、その比重を１または１以下としたもので、原液の上向流でろ材層を形成することができる。また、ろ材押え板を昇降自在としたろ過装置にあっては、ろ材の比重を１以上としても、ろ材押え板を上昇させれば、ろ材層を形成させることができる。比重が１以上のろ材は樹脂性ろ材が好ましいが、ゼオライト、アンスラサイトあるいは砂などの圧縮性のない粒状ろ材としても、ろ材押え板を上昇させればろ材層を形成させることができる。そして、ろ材は弾力性と復元性のある球状あるいは繊維ろ材とすれば、ろ材層の圧縮程度を調節することで、粗ろ過から清澄ろ過まで対応可能となる。ろ材押え板を降下させれば、ろ材層の圧縮が解除され、ろ材の復元力が得られる。好ましくは、ろ材層を形成させるろ材押え板の圧縮圧力を、０．０〜２．０Ｋｇ／ｃｍ2とすれば、ろ層の圧縮により１〜５μｍ程度の清澄ろ過が可能となる。
なお、圧縮性のない粒状ろ材でも、ろ材押え板を上昇させてろ材層を形成させれば、清澄ろ過が可能となる。
【００１２】
ろ材層のろ層厚みは、ろ材層の全てのろ過面から集水ノズル（１２、１２ａ、３９）までの厚みを１００〜５００ｍｍとしたもので、原液の性状によりろ材層の表層で捕捉できなかった微細粒子でも、圧密状のろ材層の内部で捕捉できる。そして、ろ材押え板を降下させたろ過室のスペースは、ろ材層の厚みを４０〜６０％とした時に、洗浄スペースの液層を６０〜４０％としたもので、ろ材の洗浄は強制圧縮を解放して行なうので、洗浄スペースを確保することができ、ろ材間隔が広がり、洗浄性が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明に係る上向流式ろ過装置は上記のように構成してあり、ろ過槽の槽底から供給した原液は、仕切壁の内部を上昇し、垂設したスクリーンの内側に集積したろ材でろ材層を形成させる。また、ろ材押え板を設けたろ過装置にあっては、昇降装置でろ材押え板を仕切壁に沿って上昇させ、スクリーンの内側にろ材層を形成させる。ろ材層の圧縮により、様々な原液への対応が可能となり、原液の性状の変化に対応して、一定の処理水を得ることができる。原液をろ過槽の底部から流入させると、原液はろ材層の下面と、周壁の流入流路からスクリーンの内部のろ材層の側面に流入する。原液中に含まれる微細粒子がろ過層で捕捉され、固液分離を行なったろ液は、ろ材層に埋設した集水ノズルから抜出される。初期の処理水質は安定しないので、捨て水としてろ過槽外部に排出して原液側に返送する。
【００１４】
形成されたろ材層が安定してくると、ろ過工程に入る。スクリーンの内側のろ材層は、その側面と下面に微細粒子を捕捉させるので、ろ過面積が大きくなり、対設置面積当たりの処理量の増大を図ることができる。ろ過面積の増大により、ろ過継続時間が延長でき、必要とする設置面積が縮小できる。固液分離を行なって一定時間経過後、もしくは、別途検知したろ過差圧により、ろ材層の目詰まりを検知したときには、ろ材洗浄工程に移行する。原液の流入を停止して撹拌機を駆動すると、原液が旋回流動されて、ろ材層を撹拌分散させ、ろ材間に捕捉された微細粒子を分離する。また、ろ材押え板でろ材層を圧密状とする装置にあっては、ろ材押え板を昇降装置で降下させ、ろ材層の強制圧縮を解放して洗浄スペースを確保し、洗浄性を向上させる。
【００１５】
次に、ろ材押え板に配設した散気管でエアー撹拌し、或は、撹拌機で機械撹拌を行なう。原液の撹拌により、仕切壁に沿って上昇する原液の旋回流が目詰まりしたろ材層を撹拌流動させて、ろ材間に捕捉した微細粒子を分離させる。ろ材層を撹拌流動させた後、あるいは、引続き撹拌を継続したまま、処理水管に分岐させた逆洗水管を解放し、集水ノズルから洗浄水をろ過室に流入させ、ろ材層から微細粒子を分離して槽底からろ過槽外に抜き出す。通常、逆洗水としては原液を用いればよく、原液の微細粒子の濃度が高く、洗浄が行われない場合にろ過処理水を用いることにより行なう。再び原液を通水してろ材層を形成させ、一定時間捨て水を行なった後、通常のろ過運転を再開すれば、再生されたろ材層から清澄なろ液を取出すことができる。
【００１６】
【実施例】
この発明を図面に基づき詳述すると、図１は上向流式ろ過槽であって、密閉状のろ過槽１の内部に、頂壁１ａから垂下したスクリーン２がろ過槽１の周壁の近傍内側に垂設してあり、スクリーン２の内側をろ過室４としてある。スクリーン２の下端に仕切壁３が連設してあり、仕切壁３の内側から槽底１ｂまでを原液室５としてある。スクリーン２と仕切壁３の内部にろ材６…が収納してあり、ろ材６は樹脂性の粒状の発泡ろ材や繊維ろ材からなり、比重が１または１以下としてある。原液室５の槽底１ａに流入弁７を有する原液の供給管８が連結してあり、ろ材６の浮力により、あるいは、原液室５に圧入した原液の上昇流によりスクリーン２の内側のろ過室４にろ材層９を形成させる。
【００１７】
ろ過槽１に用いるろ材６は、空隙率の大きい繊維ろ材が特にろ材として適するものであり、繊維ろ材は、空隙率が確保され長時間の運転が可能となり、単位ろ材が大きいので流失の恐れもない。繊維ろ材として、ろ過槽に比重が０．７〜１．０で３〜５０ｍｍ□の複合繊維を融着したろ材６を使用している。なお、繊維ろ材は角型のろ材でなくてもよく、繊維ろ材は円筒状、球状、あるいは、筒状であってもよいものである。また、ろ材６は粒状のろ材でも使用が可能であり、比重が０．０５で粒径が０．５〜２．０ｍｍφの発泡ポリスチレンで構成した粒状の発泡ろ材を使用すれば、空隙率は少なくなるが、ろ過室４に流入する原液のゆるやかな上昇流でろ材層９が形成される。
【００１８】
ろ過槽１の槽底１ａと仕切壁３との間に間隔を設け、ろ材６…が通過しない程度の大きさの開口を有する通水板１０を張設してあり、ろ過槽１の周壁１ｃと仕切壁３の間に原液の流入流路１１を形成してある。ろ過槽１の底部から流入した原液は、ろ材層９の下面に向って上昇する。同時に、ろ過槽１の流入流路１１からスクリーン２の内部のろ材層９の側面に流入させる。なお、図２に示すように、仕切壁３をろ過槽１の槽底まで延設し、原液の供給管８を槽底１ｂの原液室５と流水流路４に設けてもよいものである。ろ過槽１の頂壁１ａの中央部から集水ノズル１２が垂下してあり、集水ノズル１２をろ過室４のろ材層９中に埋設させてある。
【００１９】
図１に示すように、ろ材層９中に埋設する集水ノズル１２は円筒状に形成してあり、ろ材層９のろ過面から均等に集水することができる。図２に示すように、集水ノズル１２を円錐台形としてもよく、円錐台形の集水ノズル１２ａはろ材６…が集水ノズル１２ａの回りに容易にろ過層９を形成し、ろ過層９にムラが生じることがない。また、図２に示すように、集水ノズル１２ａの下端に閉止筒体１３を連設し、積層したろ材層９の下方に突出させれば、ろ材層９を形成するろ材６の圧縮ムラが防止できる。なお、閉止筒体１３は、図１の円筒状の集水ノズル１２に設けてもよいものである。ろ材層９中に埋設する集水ノズル１２、１２ａの開口も、ろ材６が流出しない程度の大きさとしてある。集水ノズル１２、１２ａはろ過槽１の外部に抜出す処理水管１４に連結してあり、処理水管１４に処理水弁１５が設けてある。
【００２０】
ろ材層９のろ層厚みは、ろ材層９の側面のスクリーン２及びろ材層９の下面のろ過面から集水ノズル１２までの距離を１００〜５００ｍｍとしてある。原液の性状によりろ材層９の表層で捕捉できなかった微細粒子でも、圧密状のろ材層の内部で捕捉させることができる。ろ過室４に流入した原液は、原液中に含まれる微細粒子をろ過層９で捕捉して、分離したろ液をろ材層９に埋設した集水ノズル１２、１２ａから処理水管１４に抜出す。ろ材層９の側面と下面に微細粒子を捕捉させるので、ろ過面積が大きくなり、対設置面積当たりの処理量の増大を図ることができる。ろ過室４に洗浄水を供給する逆洗水管１６が処理水管１４に連結してあり、逆洗水管１６に逆止弁１７が配設してある。
【００２１】
図１に示す実施例では、原液室５の槽底１ａに撹拌機１８が立設してあり、撹拌機１８に駆動機１９が連動連結してある。微細粒子を捕捉したろ材層９が目詰まりした時に、原液の供給管８に設けた流入弁７を閉止して、撹拌機１８を回転させて原液室５の原液を撹拌する。原液は撹拌されて仕切壁３に沿って上昇し、原液の旋回流が発生する。原液の旋回流が目詰まりしたろ材層９を撹拌流動させて、ろ材６、６間に捕捉した微細粒子を分離させる。原液室５の槽底１ａにろ材流出防止管２０が立設してあり、排水弁２２を有する排水管２１に連結してある。ろ材層９が目詰まりした時に、撹拌機１８の回転を継続したまま、集水ノズル１２、１２ａから逆洗水をろ過室５に流入させて、ろ材を洗浄する。原液室５と流入流路１１に流入した洗浄排水に含まれる微細粒子を、ろ材流出防止管２０から排水管２１に排出させる。ろ材６…は槽底に集積されるので、立設したろ材流出防止管２０からろ材６…が排出することがない。通常、逆洗水としては原液を用いればよく、原液の微細粒子の濃度が高く、洗浄が行われない場合にろ過処理水を用いることにより行なう。
【００２２】
図３は上向流式ろ過槽の他の実施例であって、ろ過槽１の槽底１ｂと仕切壁３の下端の間に間隙を設けた仕切壁３にろ材押え板２３が上下動可能に支架してある。ろ過槽１の槽底１ｂの中央部にエアーシリンダー２４が立設してあり、エアーシリンダー２４の作動杆２５が支持リブ２６でろ材押え板２３に連結してある。頂壁１ａから垂下したスクリーン２と仕切壁３の内部に、ろ材押え板２３の上下動により容積が可変なろ過室２７が形成してある。図３に示すように、エアーシリンダー２４の作動杆２５を伸長して、ろ材押え板２３を仕切壁３に沿って上昇させ、ろ過室２７に分散するろ材６…を押上げてろ過室２７にろ過層２９を形成させる。スクリーン２は金属ろ材のウエッジワイヤー、金網あるいは、エキスパンドメタルとしてあり、ろ材層２９の圧縮や重量に耐える材質としてある。
【００２３】
ろ材押え板２３もろ材６…が通過しない程度の開口の多孔板で構成してあり、ろ材層２９の圧縮に耐えるウエッジワイヤー、金網あるいは、エキスパンドメタルとしてある。ろ材層２９の側面のスクリーン２とろ材層２９の底面のろ材押え板２３をろ過面としてあり、ろ過面積が大きくなり、対設置面積当たりの処理量の増大を図ることができる。ろ材層２９が目詰まりした時には、図４に示すように、ろ材押え板２３を降下させてろ材層２９の強制圧縮を解放し、仕切壁３の内側のろ過室２７に洗浄空間を形成させる。ろ材押え板２３を降下させた時のろ過室２７のスペースは、圧縮時のろ材層４０〜６０％に対し、液層を６０〜４０％としてある。洗浄はろ材層２９の強制圧縮を解放して行なうので、洗浄スペースを確保することができ、ろ材６、６間隔が広がり、洗浄性が向上する。ろ過槽１がスクリーン２の内側のろ過室２７と、仕切壁３下方の原液室２８に完全二重構造とすることで、洗浄時のろ材の漏出が防止できる。
【００２４】
ろ過室２７に収納するろ材６は、弾力性と復元性のある球状あるいは繊維ろ材とすれば、エアーシリンダー２４の作動杆２５を伸長してろ材層２９の圧縮の程度が調節可能となり、様々な原液への対応が行なえる。原液の性状の変化に対応して、一定の処理水を得ることができ、粗ろ過から清澄ろ過まで対応可能となる。ろ材押え板２３を上昇させてろ材層２９を形成させる圧縮圧力を、０．０〜２．０Ｋｇ／ｃｍ2としたもので、ろ材層２９の圧縮により１〜５μｍ程度の清澄ろ過が可能となる。なお、ろ過室２７に収納するろ材６は、比重が１または１以下の樹脂性の粒状ろ材や繊維ろ材、あるいは、比重が１以上の圧縮性のある樹脂性のろ材が好ましいが、圧縮性のないゼオライト、アンスラサイトあるいは砂などの比重の大きい粒状ろ材としても、ろ材押え板２３を上昇させれば、図３に示すように、ろ材層２９が形成されて清澄ろ過が可能となる。
【００２５】
図４及び図５に示す実施例では、ろ材押え板２３の上面に散気管３０が配設してあり、散気管３０に伸縮自在な空気供給管３１が連結してある。ろ材押え板２３を降下させて圧縮空気を供給すれば、ろ材６…が循環流動してろ材洗浄が可能となる。洗浄時に圧縮空気を利用すれば、ろ材の劣化、摩耗が少なくなる。
図６は撹拌装置の他の実施例であって、原液室２８の槽底１ｂに撹拌機１８が配設してあり、駆動機１９に連結してある。ろ材押え板２３を降下させてろ過室２７に洗浄空間を形成し、撹拌機１８を回転させると、原液が撹拌され、多孔板のろ材押え板２３を通過した旋回流が仕切壁３に沿って上昇する。原液の旋回流が目詰まりしたろ材層２９を撹拌流動させて、ろ材６、６間に捕捉した微細粒子を分離させ、ろ材６…が凝結しても、圧縮解放時のろ層ブリッジを強制撹拌により解消できる。
【００２６】
図７は散気管を設けた撹拌装置の他の実施例であって、ろ過槽１の槽底１ｂ中央部から頂壁１ａを貫通して駆動軸３２が立設してあり、駆動軸３２にエアーシリンダー３３が外装してある。エアーシリンダー３３は駆動軸３２に摺動自在に、かつ回動不能に外装してあり、エアーシリンダー３３の上端部がろ材押え板４４に支持リブで３５に止着してある。ろ材押え板４４の上昇は、図７に示すように、エアーシリンダー３３の上室３３ａに圧縮空気を供給し、下室３３ｂの空気を排気すれば、ろ材押え板４４が上昇してろ材６…を圧縮し、ろ材層２９を形成する。ろ材押え板４４の降下は、図８に示すように、エアーシリンダー３３の下室３３ｂに圧縮空気を供給し、上室３３ａの空気を排気すれば、ろ材押え板４４を下降してろ材６…の圧縮を解放する。
【００２７】
図７及び図８に示すように、ろ過槽１の槽底１ｂを貫通した駆動軸３２の下端に、正逆転可能な揺動モーター３４が連動連結してあり、ろ材押え板４４を回動できるようにしてある。図８に示すように、駆動軸３２に配設した検知杆３７に一対の近接スイッチ等の検知器３８が対設してある。揺動モーター３４を作動して駆動軸３２の回転位置を検知して、ろ材押え板４４を所定角度回転させる。散気管３０に連結した空気供給管３１ａを曲回させて、ろ材押え板４４に配設した散気管３０を回転させながら圧縮空気を噴射して、原液を揺動させてろ材６…を撹拌洗浄させる。
【００２８】
図７及び図８に示すように、ろ過槽１の頂部１ａに設けた集水ノズル３９が駆動軸３２に支架してあり、集水ノズル３９の外周に撹拌羽根４０が止着してある。揺動モーター３４を作動してろ材押え板４４を所定角度回転させ、散気管３０で空気洗浄を行ないながら、同時に撹拌羽根４０でろ材層２９を撹拌させてもよいもので、機械撹拌とエアー撹拌が同時に行なわれ、ろ材洗浄が良好に行われる。図９は撹拌装置の他の実施例であって、回転可能なろ材押え板４４に撹拌棒４１を立設してあり、集水ノズル３９の撹拌羽根４０と組合せて、ろ過室２７の上下からろ材層２９を撹拌してもよいものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係る上向流式ろ過装置は、ろ過面積が大きくなり、対設置面積当たりの処理量の増大を図ることができる。そして、様々な原液への対応を可能とし、一定の処理水を得ることができる。即ち、従来の浮上ろ材を用いたろ過装置は、原液の性状の変化に対応できなかった。また、大規模なろ過装置を製作する場合、ろ過槽の直径を大きくする必要があり、設置スペースの関係で問題があったものであるが、この発明にあっては、密閉状のろ過槽にスクリーンとその下端に仕切壁を垂設して、スクリーンの内部にろ材層を形成したので、ろ材層の周面と下面がろ過面となり、ろ過面積が大きくなり、対設置面積当たりの処理量の増大を図ることができる。
【００３０】
ろ過槽の頂部中央部からろ材層に埋設した集水ノズルを、円筒状としたので、ろ材層の周面から均等に集水することができる。また、集水ノズルは、円錐台形状の集水ノズルとすれば、ろ材が集水ノズルの回りに容易にろ過層を形成し、ろ過層にムラが生じることがないものである。この集水ノズルの下端に閉止筒体を連設し、積層したろ材層の下方に突出させれば、ろ材層を形成するろ材の圧縮ムラが防止できる。そして、ろ過槽の槽底に撹拌機と排水管を連結したろ材流出防止管を立設してもよく、強制的に機械撹拌によりろ材層から微細粒子を分離させることができる。洗浄排水の排出時にも立設したろ材流出防止管から排出することがない。
【００３１】
スクリーンに連設した仕切壁に昇降自在なろ材押え板を配設すれば、ろ過槽が完全二重構造となり、洗浄時のろ材の漏出がない。ろ材押え板はろ過槽の槽底に立設したエアーシリンダーで昇降させるので、ろ材層の圧縮圧を調整して、様々な原液への対応が可能となり、粗ろ過から清澄ろ過まで対応可能となる。原液の性状の変化に対応して、一定の処理水を得ることができる。また、正逆転可能な揺動モーターを連動連結した駆動軸にろ材押え板を止着して、エアーシリンダーを昇降自在としたので、ろ過層の圧縮程度の調整とろ材洗浄が容易となる。
【００３２】
ろ過槽を完全二重構造とした昇降自在なろ材押え板を多孔板で構成したので、ろ材層の底部と周面がろ過面となり、ろ過面積が大きくなりろ過継続時間が延長でき、必要とする設置面積も縮小できる。ろ材押え板に設けるろ材の撹拌装置は、空気撹拌によりろ材層を循環流動させれば、ろ材の劣化、摩耗が少なくなる。そして、ろ過槽に立設した駆動軸に、撹拌羽根を配設した集水ノズルを連結すれば、ろ材層の内側から機械撹拌が行なわれ、ろ材が凝結しても、圧縮解放時のろ層ブリッジを解消できる。また、ろ材の撹拌は、回転可能なろ材押え板に撹拌棒を立設してもよく、ろ材押え板を回転させればろ材層が撹拌できる。ろ材押え板を回転可能とすれば、機械撹拌と空気撹拌を組合せることも可能となる。なお、ろ材押え板の下方の原液室に撹拌機を設置してもよく、ろ材層を強制撹拌させることができ、ろ材洗浄が良好に行われる。
【００３３】
ろ材層を形成させるスクリーンは、金属ろ材のウエッジワイヤー、金網あるいは、エキスパンドメタルとしたので、ろ材層の圧縮に耐えるものである。機械撹拌させるろ過槽にあっては、スクリーンと集水ノズルをウエッジワイヤーで構成し、ウエッジワイヤーのスリットを円輪状に配設すれば、スクリーンの内周面に沿って洗浄水が流動し、スリット内に詰った夾雑物を洗い流すことができる。撹拌旋回流に沿ってろ材が流動するので、ろ材の損耗が防止できる。なお、集水ノズルをろ過膜としてもよく、２段階ろ過による精密ろ過が可能となる。
【００３４】
ろ過槽に収納するろ材は比重を１または１以下としたもので、原液の上向流でろ材層を形成することができる。ろ材押え板を昇降自在としたろ過装置にあっては、ろ材の比重を１以上としても、ろ材押え板を上昇させれば、ろ材層を形成させることができる。特に、ろ材は弾力性と復元性のある球状あるいは繊維ろ材とすれば、ろ材層の圧縮程度を調節することで、粗ろ過から清澄ろ過まで対応可能となる。ろ材押え板を降下させれば、ろ材層の圧縮が解除され、ろ材の復元力が得られる。好ましくは、ろ材層を形成させるろ材押え板の圧縮圧力を、０．０〜２．０Ｋｇ／ｃｍ2とすれば、ろ層の圧縮により１〜５μｍ程度の清澄ろ過が可能となる。ろ材層のろ層厚みは、全てのろ過面から集水ノズルまでの距離を、１００〜５００ｍｍとしたので、原液の性状によりろ材層の表層で捕捉できなかった微細粒子でも、圧密状のろ材層の内部で捕捉させることができる。そして、ろ材押え板を降下させたろ過室のスペースは、ろ材層の厚みを４０〜６０％とした時に、洗浄スペースの液層を６０〜４０％としたので、ろ材の洗浄は強制圧縮を解放して行なうので、洗浄スペースを確保することができ、ろ材間隔が広がり、洗浄性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る上向流式ろ過機の縦断面図である。
【図２】同じく、他の実施例の上向流式ろ過機の縦断面図である。
【図３】同じく、ろ材押え板でろ材層を形成した他の実施例の上向流式ろ過機の縦断面図である。
【図４】同じく、ろ材押え板を降下させて洗浄スペースを設けた上向流式ろ過機の縦断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ切断面のろ材押え板の縦断面図である。
【図６】同じく、撹拌装置を設けた他の実施例の上向流式ろ過機の縦断面図である。
【図７】同じく、ろ材押え板を回転可能とした上向流式ろ過機の縦断面図である。
【図８】同じく、回転可能なろ材押え板を降下させた上向流式ろ過機の縦断面図である。
【図９】同じく、ろ材押え板に撹拌装置を設けた他の実施例の上向流式ろ過機の縦断面図である。
【符号の説明】
１  ろ過槽
１ａ  頂部
１ｂ  槽底
１ｃ  周壁
２  スクリーン
３  仕切壁
６  ろ材
９、２９  ろ材層
１２、１２ａ、３９  集水ノズル
１３  閉止筒体
１８  撹拌機
２０  ろ材流出防止管
２１  排水管
２３、４４  ろ材押え板
２４、３３  エアーシリンダー
２５  作動杆
２７  ろ過室
２８  原液室
３０  散気管
３２  駆動軸
３４  揺動モーター
４０  撹拌羽根
４１  撹拌棒
【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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