(57)【要約】【課題】簡単かつコンパクトな装置によって、下水など各種原水中の懸濁粒子を損失水頭の上昇を著しく少なくしながら、高速ろ過できるろ過方法及びそのろ過装置を提供することである。【解決手段】ろ過装置内に設けたろ材充填層の表層面に近接して、吸引水流生起管を回転可能に設け、被処理水のろ過処理を行いながら、該吸引水流生起管を回転させつつ吸引水流を起こし、ろ材充填層の表層面上の濾過物を排除し、排除した濾過物を含む洗浄排水を排出することを特徴とするろ過方法。そのためのろ過装置。前記吸引水流生起管の回転速度を可変とすること、前記ろ材が浮上性ろ材であることが好ましい。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過装置内に設けたろ材充填層の表層面に近接して、吸引水流生起管を回転可能に設け、被処理水のろ過処理を行いながら、該吸引水流生起管を回転させつつ吸引水流を起こし、ろ材充填層の表層面上のろ過物を排除し、排除したろ過物を含む洗浄排水を排出することを特徴とする懸濁水のろ過方法。
【請求項２】
ろ過装置内に、ろ材充填層を設け、該充填層表層面に近接して、吸引口を有する吸引水流生起管を回転可能に設け、被処理水のろ過処理を行いながら、該吸引水流生起管を回転させつつ吸引水流を起こし、該吸引口から該充填層表層面上の濾過物を含む洗浄排水を排出することを特徴とする懸濁水のろ過装置。
【請求項３】
前記吸引水流生起管の回転速度を可変としたことを特徴とする請求項２のろ過装置。
【請求項４】
前記ろ材が浮上性ろ材であることを特徴とする請求項２又は請求項３のろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は下水、工場排水などの懸濁粒子を含有する懸濁水（以下「原水」ともいう）の高速ろ過方法及び装置に関し、原水中の懸濁粒子を低い損失水頭で、高速ろ過できる技術に関する。
また、本発明は、特に有機性の懸濁粒子を含有する合流式下水道の雨天時越流水（ＣＳＯと略される）又は下水処理施設に流入する下水の高速固液分離技術として極めて好適な革新技術である。
【０００２】
【従来の技術】
最近合流式下水道における雨天時越流水（ＣＳＯ）の公共用水域への汚濁負荷が大きな問題になっている。ＣＳＯを極力コンパクトな設備で固液分離できる新技術が待望されている。
従来、懸濁液からＳＳをろ過除去する技術は、砂、アンスラサイトなどの粒状物をろ材とする深層ろ過（Ｄｅｅｐ　Ｂｅｄ　Ｆｉ１ｔｒａｔｉｏｎ）が公知であるが、下水などの有機性ＳＳを大きなろ過速度で除去しようとすると、目詰まり進行が激しく、実用的でなかった。
【０００３】
アンスラサイト、砂以外の各種粒状固体（例えば粒状プラスチック）をろ材とするろ過法も検討されているが、ろ材粒径を大きくして目詰まりを少なくすると、ＳＳの除去率が悪化してしまうなどの矛盾点が生じた（特許文献１、特許文献２）。特に、下水などが含む有機性ＳＳは粘着力が強いので、これら下水などを対象としてＳＳ除去率が高く、かつ目詰まりが少なく、ろ過抵抗の増加が少ないという相反する要求を満足できる技術は実用化されていなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−１８７２９４号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平４−３６３１０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、簡単かつコンパクトな装置によって、下水など各種原水中の懸濁粒子を損失水頭の上昇を著しく少なくしながら高速ろ過できる新技術を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の手段により上記の課題を解決した。
（１）ろ過装置内に設けたろ材充填層の表層面に近接して、吸引水流生起管を回転可能に設け、被処理水のろ過処理を行いながら、該吸引水流生起管を回転させつつ吸引水流を起こし、ろ材充填層の表層面上のろ過物を排除し、排除したろ過物を含む洗浄排水を排出することを特徴とする懸濁水のろ過方法。
（２）ろ過装置内に、ろ材充填層を設け、該充填層表層面に近接して、吸引口を有する吸引水流生起管を回転可能に設け、被処理水のろ過処理を行いながら、該吸引水流生起管を回転させつつ吸引水流を起こし、該吸引口から該充填層表層面上の濾過物を含む洗浄排水を排出することを特徴とする懸濁水のろ過装置。
（３）前記吸引水流生起管の回転速度を可変としたことを特徴とする前記（２）のろ過装置。
（４）前記ろ材が浮上性ろ材であることを特徴とする前記（２）又は（３）のろ過装置。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の高速ろ過装置の一実施態様を示す構成図である。図中、１はろ過装置、２は原水、３は原水流入部、４はろ材充填層、５はろ過水、６はろ過水流出部、７は吸引水流生起管、８はスリット、９はモータ、１０は吸引ポンプ、１２及び１４は網である。
図１に示す本発明の高速ろ過装置は、下部に原水流入部を備え、上部にろ過水流出部を備えたろ過塔の内部に、たとえば比重が１に近い（自力で浮上するか、又は上向水流によって上方に押し上げられる比重が０．９〜１．１程度が好適）プラスチック（ポリプロピレンなど）粒状物を充填する。粒状物の形状は任意であり、小板、星型粒、中空筒などが、充填空隙率が大きくなるので好適である。ろ材粒径は５〜２０ｍｍ程度が適している。充填層厚は１〜２ｍ程度が好適である。
【０００９】
この充填層に対して、原水又は原水に凝集剤（高分子凝集剤単独又は無機凝集剤と高分子凝集剤の併用）を添加したものを、上向流又は下向流で流通させ、原水中の懸濁粒子を充填材の空隙に捕捉させてろ過除去する。図１に示した例は上向流ろ過の場合である。本発明では下向きろ過で行うこともできる。
従来のろ過装置では、このような充填層に原水を通水する運転を続けると、充填層の表層部Ａに最もＳＳが捕捉されるので、表層部Ａから目詰まりが進み、その後徐々に充填層全体にＳＳ捕捉が進み、最終的にＳＳ捕捉容量が限界に達し、処理水のＳＳが急増するか又はろ過抵抗が所定値に達する。この時点で原水流入を止め、ろ材を洗浄するようにしていた。
【００１０】
これに対し本発明は、充填層の表層部Ａの水平面に近接して、槽の半径方向に吸引口を有する吸引水流生起管（単に「吸引水流管」ともいう）を回転可能に設ける。吸引水流生起管は充填層に近接する部分に設けられて、吸引ポンプによって、流速が数ｍ／秒の吸引水流が吸引口に生起する。吸引口の形状としては種々の形状を取ることができるが、表層部に広く接することができる点から、スリット部とすることが好ましい。
スリット幅は、ろ材粒径より小さくし、ろ材が吸引管内に流入しないようにする。スリットに網を張る方法もあるが、網が目詰まりしやすいのであまり推奨できない。スリットに代えて多孔状パイプにしても良い。スリットの長さは、吸引水流生起管を充填層の中心に設けた場合、充填層の直径あるいは半径とすることが好適である。
吸引水流生起管は、モータによって回転可能で、回転数は可変とする。回転数は数〜数十ＲＰＭが適当である。
【００１１】
このような本発明のろ過装置の、上向流ろ過の場合の運転態様を説明する。
原水２は上向流でろ過装置１に流入する。原水ＳＳは主としてろ材充填層４の下部の表層部Ａに捕捉され、表層部ＡのＳＳ捕捉量が増加し、ろ過抵抗が増加する。しかし、原水２のろ過処理を行いながら、間歇的に吸引ポンプ１０を稼動すると、吸引水流生起管７のスリット８に強い吸引水流が起きる。
【００１２】
この結果、充填層４の表層部のろ材は比重が小さいので容易に下方に引かれて展開し、充填層４に捕捉されていたＳＳも同時に吸引され、前記スリット８から吸引水流生起管７に吸引され、そのパイプ内を経由して、表層部洗浄排水１１が槽外に排出される。吸引ポンプ１０の運転は、間歇的に行うのが通常であるが、常時運転しても良い。
このようなメカニズムによって、本発明では、ろ過工程中に、表層部Ａに捕捉されたＳＳの大部分が系外に排出され、表層部ＡのＳＳ捕捉量がほとんど増加しないので、表層部Ａのろ過抵抗の上昇が非常に少なくなる。この結果、充填層全体のろ過抵抗の上昇が少なくなり、大きなろ過速度、高い原水ＳＳ濃度でも、長時問のろ過が行える。
【００１３】
しかし、長時間ろ過を続けると、表層部より高い位置（深い位置）のＳＳ捕捉量が増加するため、ろ過抵抗が徐々に増加し、所定値に達するので、この時点で原水の流入を止め、ろ過を中止し、充填層全体を洗浄する。
充填層４全体のろ材洗浄は、たとえば次のように行う。すなわち、散気部材、例えば散気装置１３から空気１７を数分問散気しながら、吸引水流管７を数十ＲＰＭで回転させると吸引水流管７が攪拌翼の作用を示し、ろ材を強くかく乱するので、ろ材に付着している濁質が剥離する。その後、洗浄排水管１６から槽内の水を急速に排出し、洗浄排水１５として取り出す。この結果充填材に捕捉されていた濁質は排出され、充填層４は清浄になる。
以上のようなメカニズムでろ材充填層が簡単に洗浄されるので、再度原水を供給し上向流ろ過を開始する。
【００１４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが。本発明の範囲はこれらに限定されるものではない。
【００１５】
実施例１（合流式下水道の雨天時越流水のろ過処理試験）
図１の本発明装置を使って、下水のろ過試験を行った。ろ過槽は内径３０ｃｍの円筒形容器に比重０．９１のポリプロピレン製正方形ろ材（寸法４×４×２ｍｍ）を厚２ｍに充填した層（充填層空隙率９４％）である。このろ過槽にＳＳが１３０ｍｇ／リットルである下水をろ過速度１４４０ｍ／ｄで通水した。
吸引水流管は、パイプ径１５ｍｍ、スリット長さ１５ｃｍ、スリット幅１．８ｍｍである。スリット部は充填層の下面から２５ｍｍの位置にあるように配置した。スリット部の吸引水流の流速は０．５ｍ／秒とした。回転数は１０ｒｐｍである。吸引水流は、槽外に設置した吸引ポンプを稼動することによって生起させた。原水のろ過をろ過速度１４４０ｍ／ｄで行いながら、５分間隔で１分間吸引水流を発生させて表層部の洗浄を行った。
【００１６】
このような運転を行った結果、２時問経過後においてもろ過抵抗は０．６ｍ水頭であり、ろ過抵抗が２ｍ水頭に上昇するまでの時問は、７時問２５分後であった。ろ過水ＳＳの平均値は２６ｍｇ／リットルであった。
【００１７】
比較例１
比較試験として、吸引水流生起管を使わずに、実施例１と同じろ材充填層で、通常の上向流ろ過を行った。
下水（ＳＳ１３０ｍｇ／リットル）にろ過速度１４４０ｍ／ｄで上向流で通水した。この結果、運転開始後２時間までのろ過水ＳＳの平均値は２３ｍｇ／リットルである、２時問２０分後にろ過抵抗が２ｍ水頭に増加し、ろ過水ＳＳが８５ｍｇ／リットルに悪化した。
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
（１）最も目詰まりの進行が速い充填層表層部を、原水のろ過処理を行いながら、効果的に洗浄できるので、充填層全体のろ過抵抗の増加率が従来装置よりも非常に少なくなり、「原水流入を止めて行う充填層全体の洗浄」の頻度が少なくなるので、ろ過装置の稼働率が大きく向上する。
（２）ろ過速度を非常に大きくとっても、ろ過抵抗の増加が少ないので、下水ＣＳＯのようなＳＳが多い原水を高速度でろ過できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高速ろ過装置の一実施態様を示す構成図である。
【符号の説明】
１　ろ過装置
２　原水
３　原水流入部
４　ろ材充填層
５　ろ過水
６　ろ過水流出部網
７　吸引水流生起管モータ
８　スリット
９　モータ
１０　吸引ポンプ
１１　表層部洗浄排水
１２　網
１３　散気装置
１４　網
１５　洗浄排水
１６　洗浄排水管
１７　空気
Ａ　表層部
【図１】
2004130164.tif 000003