(57)【要約】【課題】汚液を良好に浮上濾過すると共に、逆洗処理を確実に行う。【解決手段】汚液Ｗ１は濾過塔１０２内に供給され、濾材１０４による濾過層１０４ａを通過して濾過され、濾過液Ｗ２は濾過液管１０８を通って外部に排出される。汚液Ｗ１及び分離した夾雑物１１７は送り管１０９を通って静止塔１０３に送られ、夾雑物１１７は静止塔１０３の下部に堆積する。濾材１０４が静止塔１０３に送られても、この濾材１０４は濾材復帰管１１０を通って濾過塔１０２に戻ってくる。逆洗をする場合には、汚液Ｗ１を逆洗吸引管１１６から吸引し、逆洗吐出管１１２から吐出する。このようにすると、濾過層１０４ａが壊れて濾材１０４が濾過塔１０２内で分散し夾雑物１１７が分離する。静止塔１０３の下部に堆積した夾雑物１１７は、ドレン管１１１を介して外部に排出される。【選択図】　　　　図１
2004016987.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
比重が１よりも小さい粒状の濾材が内部に備えられ、液体が供給されると濾材が浮上し浮上した濾材により濾過層が形成される濾過塔と、
吸引管を介して吸引してきた汚液を、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間に供給する汚液供給構造と、
前記濾過層を通過してきた濾過液を前記濾過塔の外部に取り出す濾過液取出構造と、
静止塔と、
前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間と、前記静止塔とを連通する送り管と、
前記吸引管よりも細い管であり、前記静止塔の上部空間と前記吸引管とを連通する濾材復帰管とを具備することを特徴とする浮上濾材を用いた濾過装置。
【請求項２】
比重が１よりも小さい粒状の濾材が内部に備えられ、液体が供給されると濾材が浮上し浮上した濾材により濾過層が形成される濾過塔と、
吸引管を介して吸引してきた汚液を、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間に供給する汚液供給構造と、
前記濾過層を通過してきた濾過液を前記濾過塔の外部に取り出す濾過液取出構造と、
静止塔と、
前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間と、前記静止塔とを連通する送り管と、
前記吸引管よりも細い管であり、前記静止塔の上部空間と前記吸引管とを連通する濾材復帰管と、
前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間から前記汚液を吸引し、吸引した汚液を、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間に向けて吐出する逆洗構造とを具備することを特徴とする浮上濾材を用いた濾過装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記汚液供給構造において汚液を吸引・供給するために用いるポンプと、前記逆洗構造において汚液を吸引・吐出するために用いるポンプとが、１台のポンプにより共用されていることを特徴とする浮上濾材を用いた濾過装置。
【請求項４】
比重が１よりも小さい粒状の濾材が内部に備えられ、液体が供給されると濾材が浮上し浮上した濾材により濾過層が形成される濾過塔と、
吸引管を介して吸引してきた汚液を、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間に供給する汚液供給構造と、
前記濾過層を通過してきた濾過液を前記濾過塔の外部に取り出す濾過液取出構造と、
静止塔と、
前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間と、前記静止塔とを連通する送り管と、
前記吸引管よりも細い管であり、前記静止塔の上部空間と前記吸引管とを連通する濾材復帰管と、
前記濾過塔の内部に形成された前記濾過層の下層部分から、濾材と汚液を吸引すると共に、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間から汚液を吸引し、吸引した濾材と汚液を、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間に吐出する濾過性能回復構造とを具備することを特徴とする浮上濾材を用いた濾過装置。
【請求項５】
請求項４において、
前記汚液供給構造において汚液を吸引・供給するために用いるポンプと、前記濾過性能回復構造において汚液を吸引・吐出するために用いるポンプとが、１台のポンプにより共用されていることを特徴とする浮上濾材を用いた濾過装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５の何れか一項において、
前記静止塔の上面は、上方に向かうに従い面積が狭められる形状となっており、この上面の頂部に前記濾材復帰管が連結されていることを特徴とする浮上濾材を用いた濾過装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか一項において、
前記汚液供給構造は、前記濾過塔内に供給する汚液を、前記濾過塔の周方向に沿う方向に噴出して汚液を旋回させることを特徴とする浮上濾材を用いた濾過装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか一項において、
前記静止塔の下部には、堆積した夾雑物を外部に排出するドレン構造が配置されていることを特徴とする浮上濾材を用いた濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚液を濾過することにより液中に含まれている夾雑物を除去する、浮上濾材を用いた濾過装置に関するものであり、工場廃液等を確実かつ効率的に濾過処理することができると共に、濾材の外部排出がなくなって濾材の補給が不要になるように工夫したものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場や工事現場では、多量の汚液が発生する。この汚液をそのまま外部に排出したのでは公害が発生するため、汚液中に混入している夾雑物を除去して排水したいという要望がある。
【０００３】
汚液としては、例えば次のようなものがある。
（１）アルカリ脱脂液。
（２）工場で生じる乳化廃液。
（３）水溶性研削液。
（４）鉄板や銅板やステンレス板をバフ研磨するときに使用した水溶液（この水溶液中には、鉄粉や銅粉やステンレス粉等の金属粉が混入している）。
（５）道路工事現場や建築現場にて発生するセメント混入水。
（６）塗料混入水。
【０００４】
従来では、この様な汚液をフィルタ等で濾過しようとしたり、金属粉を磁石により吸着して除去しようとしていた。
【０００５】
ところで上述したような汚液には多量の夾雑物が混入しているため、フィルタ等で濾過しようとしても、短時間でフィルタ等が目詰まりしてしまう。また目詰まりしたこのフィルタ等を交換するため、交換作業が面倒である。更に、交換した使用済のフィルタ等が新たな廃棄物となり、このフィルタをそのまま廃棄したのでは新たに公害が発生してしまい問題であった。
【０００６】
また、金属粉を磁石により吸着しようとしても、その効率は悪く、また、金属粉以外の夾雑物の除去はできなかった。
【０００７】
そこで本願発明者は、汚液から夾雑物を濾過・除去することができ、しかも、濾材の交換が不要な濾過装置を開発して既に出願した（特願２０００−２２６８４７：出願日平成１２年７月２７日，（特開２００２−３５５１１））。
【０００８】
ここで、先に出願した特願２０００−２２６８４７に示した濾過装置を以下に説明する。
【０００９】
図６及び図７は、特願２０００−２２６８４７にて提案した濾過装置１を示す。図６は汚液が供給されている状態を、図７は汚液が排出されている状態を示す。この濾過装置１の濾過筒２は、その軸の向きが上下方向に沿う状態で設置（取り付け、配置）されるものであり、その上端面及び下端面は閉止されている。この濾過筒２内には、後述するように、汚液が供給される。
【００１０】
濾過筒２の内部の上下方向の略中央には漏斗部材３が配置されており、この漏斗部材３により、濾過筒２の内部空間は上側の濾過室４と下側の回収室５に区画されている。漏斗部材３は下方に向かうに従い開口面積が狭められるような円錐形状面となっており、下端が下端開口３ａとなっている。この下端開口３ａを介して、濾過室４と回収室５とが連通している。また漏斗部材３はメッシュ部材により形成されており、その網目径は、後述する濾材６の粒径よりも小さくなっている。
【００１１】
濾過室４のうち漏斗部材３に近い位置には閉止部材用ネット７が張り渡され、濾過室４のうち閉止部材用ネット７よりも上方位置（濾過筒２の上端面近くの位置）には濾材用ネット８が張り渡されている。しかも、濾材用ネット８の網目径は、閉止部材用ネット７の網目径よりも大幅に小さくなっている。具体的には、濾材用ネット８の網目径を０．１〜０．５ｍｍの範囲内の特定の寸法としており、閉止部材用ネット７の網目径を５〜１０ｍｍの範囲内の特定の寸法としている。
【００１２】
濾過室４のうち濾材用ネット８よりも下側の下部空間には、粒状の濾材６が充填されている。この濾材６としては、比重が１よりも小さい（例えば比重が０．１程度の）微細な発泡スチロール粒や樹脂粒や無機質材粒を採用している。しかも、この濾材６の粒径は例えば０．３ｍｍ〜３ｍｍの範囲の特定の寸法となっており、濾材用ネット８の網目径よりも大きく、閉止部材用ネット７の網目径よりも小さくなっている。
【００１３】
濾過室４のうち漏斗部材３と閉止部材用ネット７との間には、寸法（径）が閉止部材用ネット７の網目径や下端開口３ａの開口径よりも大きな球形の閉止部材９が配置されている。閉止部材９の比重は、１よりも小さく、且つ、濾材６の比重よりも大きくなっている（例えば比重が０．３〜０．９となっている）。このため、濾過筒２内に汚液が供給されると、閉止部材９は浮上して閉止部材用ネット７に当接し、濾過筒２内から汚液が排出されると閉止部材９は下降（沈降）して漏斗部材３の下端開口３ａを塞ぐ。
【００１４】
攪拌棒１０は、濾過筒２の軸方向に延びる状態で、濾過筒２に回転自在に取り付けられている。この攪拌棒１０のうち濾過室４に位置する部分には、攪拌翼１０ａが取り付けられている。そして、攪拌棒１０の上端に備えたハンドル１０ｂを回転させると攪拌棒１０が回転し、これにより攪拌翼１０ａが回転して濾材６を攪拌させることができる。
【００１５】
このような構成となっている濾過装置１の濾過室４の空間のうち下部空間には、ポンプＰが介装された供給パイプ１１が連結され、濾過室４の空間のうち上部空間には排出パイプ１２が連結され、回収室５の下部には、ドレン弁１３ａが介装されたドレンパイプ１３が連結されている。
【００１６】
濾過装置１に汚液が供給されていないときには、図７に示すように、濾材６は、個々の濾材間にある程度の隙間を持った状態で、濾過室４内に入っている。また閉止部材９が沈降して漏斗部材３の下端開口３ａを塞いでいる。このように閉止部材９により下端開口３ａを塞ぎ、且つ、漏斗部材３の網目径が濾材６の粒径よりも小さくなっているので、濾材６が下方の回収室５側に落下することはない。
【００１７】
なお図６，図７では、図示の都合上、濾材６を「まばら」に描いているが、図６の状態では稠密状態で濾材６が存在し、図７の状態では図６の状態よりはやや密度が低い状態ではあるが多量に濾材６が存在している。また濾材６の粒径は極めて小さいが、図では実際の寸法に比べて大きく描いている。
【００１８】
濾過処理をする際にはドレン弁１３ａを閉じた状態で、貯溜槽（図示省略）に貯溜している汚液を、ポンプＰ及び供給パイプ１１を介して、濾過室４に供給する。そうすると、汚液は濾過筒２内に充満し、かつ濾過室４内を下方から上方に向かって流れる。
【００１９】
このようにして汚液を濾過筒２に供給すると、図６に示すように、比重の小さい濾材６は浮上して、個々の濾材６が緊密に押しつけられた稠密状態となる。このため浮上した濾材６により、非常にしっかりとした濾過層が形成され、ミクロンオーダの濾過が可能となる。また、閉止部材９も浮上して閉止部材用ネット７に当接し、漏斗部材３の下端開口３ａが開いた状態となる。
【００２０】
汚液は、濾材６の中を下方から上方に向かって流通することにより濾過される。濾過された液は、夾雑物が濾過・除去されているため清澄であり、そのまま外部環境に排出しても、公害の発生の恐れはない。また工場等において、工業用水として再利用することができる。また、汚液が酸性やアルカリ性である場合等には、必要に応じて化学的な中和処理をしてから排出する。
【００２１】
上述したような濾過作業を続けていくと、図６に示すように、濾材６には夾雑物１４が付着する。特に濾材６の下面に夾雑物１４が付着する。この夾雑物１４は堆積して成長し、塊状や粘土状となっていく。夾雑物１４の一部は、濾材６の下面から自然に剥離して自重で下方に落下するものもある。また濾過作業の最中に、ハンドル１０ｂを回し攪拌翼１０ａを回転させて濾材６を攪拌することによっても、夾雑物１４が剥離して下方に落下していく。下方に落下した夾雑物１４は、網目径の大きな閉止部材用ネット７を通過し、更に漏斗部材３の表面に沿って下方に移動し下端開口３ａを通過して回収室５に入り沈殿する。この場合、閉止部材用ネット７の網目径が大きいため、夾雑物１４の落下を邪魔することはない。また、夾雑物１４のうちの一部が漏斗部材３の網目を通って回収室５に入り沈殿するものもある。
【００２２】
濾過室４には汚液が供給されるため乱流が発生して夾雑物１４の剥離が発生し易い。一方、回収室５は漏斗部材３により濾過室４と区画されているため、回収室５内においては汚液はほぼ静止状態となっている。このため、回収室５に落下していった夾雑物１４は沈降して堆積する。また漏斗部材３は下方に向かうに従い開口面積が狭められるような円錐形状面となっているため、回収室５に移動した夾雑物１４が濾過室４側に戻ってくることは無い。この結果、濾過作業の最中においても、濾材６と夾雑物１４との分離・除去を効率的に行うことができる。
【００２３】
濾材６の下面に堆積した夾雑物１４の量がある程度以上になると目詰まり状態となり、汚液が濾材６を通過しにくくなり、排出パイプ１２から排出される液の量が減少してくる。このため排出パイプ１２から排出される液の量が、一定量以下になったら、次に示すような回復作業をする。
【００２４】
この回復作業では、ポンプＰの運転を停止して汚液の供給を停止した状態にし、ハンドル１０ｂを回して攪拌翼１０ａを回転させる。そうすると、濾材６の個々の粒材が攪拌され、濾材６の個々の粒材に付着していた夾雑物１４が下方に移動してきて落下する。特に、濾材６の下面に付着・堆積していた夾雑物１４は、攪拌の振動により簡単に落下する。
【００２５】
落下した夾雑物１４は、網目径の大きな閉止部材用ネット７を通過し、更に漏斗部材３の表面に沿って下方に移動し、下端開口３ａを通って回収室５に落下する。この場合、閉止部材用ネット７の網目径が大きいため、夾雑物１４の落下を邪魔することはない。また、夾雑物１４の一部は漏斗部材３の網目を通って回収室５に入り落下する。回収室５に入った夾雑物１４は、回収室５内で沈降堆積する。
【００２６】
回収室５に落下していった夾雑物１４は沈降して堆積する。また漏斗部材３は下方に向かうに従い開口面積が狭められるような円錐形状面となっているため、回収室５に移動した夾雑物１４が濾過室４側に戻ってくることは無い。この結果、濾材６と夾雑物１４との分離・除去を効率的に行うことができる。
【００２７】
このような回復作業が完了したら、再び濾過作業を行うことができる。つまり、夾雑物１４により目詰まりが発生しても、回復作業をすることにより目詰まりを解消することができ、濾材６の交換は不要である。
【００２８】
濾過運転や回復作業を繰り返していき、回収室５内に多量の夾雑物１４が沈降・堆積したら、汚液の供給を停止し、ドレン弁１３ａを開き、回収室５に沈殿した夾雑物１４を汚液と共に外部に排出することができる。この場合、外部に排出する汚液は少量であるので、簡単に無害化処理することができる。また、濾過筒２内の汚液を抜いていくと、先ず比重の重い閉止部材９が沈降して下端開口３ａを塞いでから、その後に比重の軽い濾材６が沈降してくるので、濾材６は漏斗部材３で塞き止められ、下方の回収室５に落下していくことは殆どない。なお、微量の濾材６が回収室５側に落下し、外部に排出されることはあるが、濾過室４内の濾材６の量が一定量以下になったら、濾材６を濾過室４に補給する。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図６及び図７に示す濾過装置を使用・研究したところ、更に改良すべき点が発見された。即ち
▲１▼漏斗部材３により、濾過室４と回収室５とを区画し、回収室５に入った夾雑物１４が濾過室４に戻らないようにしているが、完全ではなく、夾雑物１４が濾過室４側に戻って濾過性能を低下させることがあった。
▲２▼夾雑物１４の粘性が高い場合には、層状となっている濾材６の下面に夾雑物１４が短時間で膜状に張りついてしまい、濾過性能が低下することがあった。
▲３▼閉止部材用ネット７，閉止部材９，攪拌機構（攪拌棒１０，攪拌翼１０ａ，ハンドル１０ｂ）等の部材が必要であり、構成が複雑となっていた。
【００３０】
本発明は、上記従来技術に鑑み、より確実で高性能な濾過処理ができると共に、効果的な逆洗処理ができる浮上濾材を用いた濾過装置を提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の濾過装置の構成は、比重が１よりも小さい粒状の濾材が内部に備えられ、液体が供給されると濾材が浮上し浮上した濾材により濾過層が形成される濾過塔と、
吸引管を介して吸引してきた汚液を、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間に供給する汚液供給構造と、
前記濾過層を通過してきた濾過液を前記濾過塔の外部に取り出す濾過液取出構造と、
静止塔と、
前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間と、前記静止塔とを連通する送り管と、
前記吸引管よりも細い管であり、前記静止塔の上部空間と前記吸引管とを連通する濾材復帰管とを具備することを特徴とする。
【００３２】
また本発明の構成は、比重が１よりも小さい粒状の濾材が内部に備えられ、液体が供給されると濾材が浮上し浮上した濾材により濾過層が形成される濾過塔と、
吸引管を介して吸引してきた汚液を、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間に供給する汚液供給構造と、
前記濾過層を通過してきた濾過液を前記濾過塔の外部に取り出す濾過液取出構造と、
静止塔と、
前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間と、前記静止塔とを連通する送り管と、
前記吸引管よりも細い管であり、前記静止塔の上部空間と前記吸引管とを連通する濾材復帰管と、
前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間から前記汚液を吸引し、吸引した汚液を、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間に向けて吐出する逆洗構造とを具備することを特徴とする。
【００３３】
また本発明の構成は、比重が１よりも小さい粒状の濾材が内部に備えられ、液体が供給されると濾材が浮上し浮上した濾材により濾過層が形成される濾過塔と、
吸引管を介して吸引してきた汚液を、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間に供給する汚液供給構造と、
前記濾過層を通過してきた濾過液を前記濾過塔の外部に取り出す濾過液取出構造と、
静止塔と、
前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間と、前記静止塔とを連通する送り管と、
前記吸引管よりも細い管であり、前記静止塔の上部空間と前記吸引管とを連通する濾材復帰管と、
前記濾過塔の内部に形成された前記濾過層の下層部分から、濾材と汚液を吸引すると共に、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間から汚液を吸引し、吸引した濾材と汚液を、前記濾過塔の内部空間のうち前記濾過層が形成される空間よりも下方の空間に吐出する濾過性能回復構造とを具備することを特徴とする。
【００３４】
また本発明の構成は、前記静止塔の上面は、上方に向かうに従い面積が狭められる形状となっており、この上面の頂部に前記濾材復帰管が連結されていたり、前記汚液供給構造は、前記濾過塔内に供給する汚液を、前記濾過塔の周方向に沿う方向に噴出して汚液を旋回させたり、
前記静止塔の下部には、堆積した夾雑物を外部に排出するドレン構造が配置されていることを特徴とする浮上濾材を用いた濾過装置。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００３６】
＜第１の実施の形態の構造＞
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる、浮上濾材を用いた濾過装置１０１に、汚液を供給した状態を示している。この濾過装置１０１では、濾過塔１０２と静止塔１０３を備えている。この濾過塔１０２及び静止塔１０３は、上面及び下面が閉塞された筒状の部材である。
【００３７】
濾過塔１０２の内部には、粒状の浮上型の濾材１０４が多数備えられている。この濾材１０４としては、比重が１よりも小さい（例えば比重が０．１程度の）微細な発泡スチロール粒や樹脂粒や無機質材粒を採用している。したがって、濾過塔１０２内に汚液Ｗ１を供給すると、濾材１０４は浮上して、個々の濾材１０４が緊密に押しつけられた稠密状態となる。このため浮上した濾材１０４により濾過層１０４ａが形成され、精密な濾過が可能となる。濾材１０４の粒径（直径）は例えば０．０５ｍｍ〜３ｍｍの範囲内の特定の寸法となっており、汚液の種類に応じて最適な材料で形成した最適な粒径の濾材１０４を採用している。
【００３８】
なお図１では、図示の都合上、濾材１０４を「まばら」に描いているが、図１の状態では稠密状態で濾材１０４が存在している。また濾材１０４の粒径は極めて小さいが、図では実際の寸法に比べて大きく描いている。
【００３９】
濾過塔１０２のうち、濾材１０４が浮上して濾過層１０４ａが形成されない部分（下側部分）には、バルブＶ１が介装された供給管１０５が連結されている。この供給管１０５には、ポンプＰ１が吸引管１０６を介して貯溜槽１０７から吸引した汚液Ｗ１が供給される。このため、ポンプＰ１から吐出された汚液Ｗ１は供給管１０５を通って、濾過塔１０２の内部の下部空間（濾過層１０４ａが形成されない空間）に噴出される。
【００４０】
供給管１０５は、横断面図である図２に示すように、濾過塔１０２の径方向に対して斜めに配置されており、供給管１０５から濾過塔１０２に供給される汚液Ｗ１は、濾過塔１０２の内周縁に沿う方向に噴出されて、この濾過塔１０２内では汚液Ｗ１が濾過塔１０２の内周縁に沿う方向に回流（旋回）するようになっている。
【００４１】
なお、図１，図２では１本の供給管１０５により、汚液Ｗ１を供給するようにしているが、濾過塔１０２の径方向に対して斜めに配置された複数本の供給管を、濾過塔１０２の周方向に離間して配置してもよい。もちろん、このようにした場合には、複数本の供給管から噴出された汚液の回流（旋回）方向が同方向になるように、向きを合わせて複数本の供給管を配置する。
また、供給管１０５を、濾過塔１０２の径方向に対して斜めに配置することなく、濾過塔１０２の中央にまで真っ直ぐに挿入し、供給管１０５の先端に、汚液を周方向に噴出するノズルを備えるようにしてもよい。つまり、汚液を周方向に噴出して汚液を旋回させるような構造にしていればよい。
【００４２】
図１に戻り説明を続けると、濾過塔１０２のうち、濾材１０４が浮上して濾過層１０４ａが形成される部分（上側部分）には、濾過液管１０８が挿入されている。濾過液管１０８のうち、濾過塔１０２の内部に挿入される先端部分は、液体は透過させるが濾材１０４は透過させない集水構造になっている。
【００４３】
即ち、例えば図３（ａ）に展開して示すように、濾過液管１０８の先端部分には多数の孔１０８ａが形成されており、この孔１０８ａが形成された部分を、液体は透過させるが濾材１０４は透過させない液透過膜（例えば布）１０８ｂで包んだ集水構造となっている。または、例えば図３（ｂ）に展開して示すように、濾過液管１０８の先端に網筒１０８ｃを接続し、網筒１０８ｃ及び濾過液管１０８の先端部分を、液体は透過させるが濾材１０４は透過させない液透過膜（例えば布）１０８ｄで包んだ集水構造となっている。集水構造としては、液体は透過させるが濾材１０４を透過させない構造であれば、どのようなものであってもよい。
【００４４】
図１に戻り説明を続けると、濾過塔１０２のうち濾材１０４が浮上して濾過層１０４ａが形成されない部分（本実施の形態では濾過塔１０２の下端部分）と、静止塔１０３の上側部分とが送り管１０９により連結されている。また、静止塔１０３の頂部と、吸引管１０６の途中部分とが、濾材復帰管１１０により連結されている。この場合、吸引管１０６は太く（例えば管直径が２０ｍｍ）、送り管１０９及び濾材復帰管１１０は細く（例えば管直径が６ｍｍ）なっている。
【００４５】
静止塔１０３の上面１０３ａは、上方に向かうに従い面積が狭められるような円錐形状面となっている。静止塔１０３の下面には、バルブＶ２が介装されたドレン管１１１が接続されている。
【００４６】
濾過塔１０２の周面（側面）には、バルブＶ３が介装された逆洗吐出管１１２と、バルブＶ４が介装された濾材吸引管１１３と、バルブＶ５が介装された液吸引管１１４と、バルブＶ６が介装された液吐出管１１５と、バルブＶ７が介装された逆洗吸引管１１６が、順に上方から下方に向かった状態で配置されて接続されている。
【００４７】
しかも、管１１２，１１３は、濾過塔１０２のうち濾材１０４が浮上して濾過層１０４ａが形成される部分（上側部分）に接続され、管１１４，１１５，１１６は、濾過塔１０２のうち濾材１０４が浮上して濾過層１０４ａが形成されない部分（下側部分）に接続されている。更に管１１２，１１３について詳述すると、逆洗吐出管１１２は、濾過塔１０２のうち濾過層１０４ａの上層部分の位置に接続され、濾材吸引管１１３は濾過塔１０２のうち濾過層１０４ａの下層部分に位置して接続されている。
【００４８】
管１１２，１１５はポンプＰ２の吐出部Ｐ２ｏｕｔ　に接続され、管１１３，１１４，１１６はポンプＰ２の吸引部Ｐ２ｉｎに接続されている。
【００４９】
上記構成となっている濾過装置１０１の動作を次に説明する。
【００５０】
＜濾過処理動作＞
濾過処理をする際には、バルブＶ１，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６を開状態にし、バルブＶ２，Ｖ３，Ｖ７を閉状態にして、ポンプＰ１，Ｐ２を駆動させる。つまり、図１においてバルブＶ１〜Ｖ７のうち、白抜きして示したバルブを開状態とし、黒塗りして示したバルブを閉状態にして、ポンプＰ１，Ｐ２を駆動させる。
【００５１】
ポンプＰ１が駆動すると、貯留槽１０７内の汚液Ｗ１は、吸引管１０６を介して吸引され供給管１０５を通って濾過塔１０２内に供給され、濾過塔１０２内が汚液Ｗ１により充満する。更に、濾過塔１０２内に供給された汚液Ｗ１は、細い送り管１０９を通って静止塔１０３内にも供給され、静止塔１０３内が汚液Ｗ１により充満する。このとき、細い濾材復帰管１１０が太い吸引管１０６に接続されているため、吸引管１０６内の汚液Ｗ１がポンプＰ１により吸引されて発生した負圧により、濾材復帰管１１０内が負圧となり、静止塔１０３内の汚液Ｗ１は、濾材復帰管１１０を通って吸引管１０６に戻ってくる。つまり、イジェクタと同じ原理により、静止塔１０３側の汚液Ｗ１が吸引管１０６側に吸引されてくる。
【００５２】
このようにして汚液Ｗ１を濾過塔１０２に供給して充満させると、図１に示すように、比重の小さい浮上型の濾材１０４は浮上して、個々の濾材１０４が緊密に押しつけられた稠密状態となる。このため浮上した濾材１０４により、非常にしっかりとした濾過層１０４ａが形成され、ミクロンオーダの濾過が可能となる。
【００５３】
汚液Ｗ１は、濾過層１０４ａの中を下方から上方に向かって流通することにより濾過される。濾過された濾過液Ｗ２は、濾過液管１０８を介して取り出される。この濾過液Ｗ２は、汚液Ｗ１中に含まれていた夾雑物１１７が濾過・除去されているため清澄であり、そのまま外部環境に排出しても、公害の発生の恐れはない。また工場等において、工業用水として再利用することができる。
【００５４】
一方、汚液Ｗ１に含まれていた夾雑物１１７は、自重により下方に沈下していき、濾過塔１０２の底部にまで落下する。この夾雑物１１７は汚液Ｗ１とともに送り管１０９を通って静止塔１０３内に供給される。つまり、濾過・分離された夾雑物１１７が、濾過塔１０２から静止塔１０３に移送されることになる。
【００５５】
静止塔１０３は濾過塔１０２から分離した塔であり、しかも、送り管１０９が細く汚液Ｗ１は静かに静止塔１０３に流れ込むため、静止塔１０３内の汚液Ｗ１は乱流となることなく略静止状態となっている。このため、汚液Ｗ１と共に静止塔１０３に移送された夾雑物１１７は沈降して、静止塔１０３の底部に堆積する。
【００５６】
なお、汚液Ｗ１を送り管１０９を通って濾過塔１０２から静止塔１０３に供給しているため、濾材１０４の一部も静止塔１０３側に移送されてしまうことがある。このように静止塔１０３側に入ってしまった濾材１０４は浮上し、静止塔１０３の頂部に溜まり、汚液Ｗ１と共に濾材復帰管１１０を通って、吸引管１０６に戻され、供給管１０５を通って濾過塔１０２に戻ってくる。
【００５７】
濾過処理を続けていくと、図１に示すように、濾過層１０４ａの下面に夾雑物１１７が一時的に付着する。このとき、供給管１０５から濾過塔１０２に供給される汚液Ｗ１は、濾過塔１０２の内周面に沿う方向に噴出され、濾過塔１０２のうち濾過層１０４ａよりも下方の空間では、汚液Ｗ１が回流・旋回している。このため、濾過層１０４ａの下面の濾材１０４の一部が旋回流により剥離・離脱され、これに伴い、濾過層下面に一時的に付着していた夾雑物１１７も剥離される。このため、濾材１０４でなる濾過層１０４ａの下面には、夾雑物１１７が付着していない新しい面が次々と形成されることになり、目詰まりが起こりにくくなっている。このため良好な濾過性能を維持したままで、長時間の濾過運転ができる。
【００５８】
なお、一旦剥離・離脱した個々の粒となった濾材１０４は、汚液Ｗ１の旋回流により旋回されて夾雑物１１７から分離し、再び浮上して濾過層１０４ａを形成する。また剥離した夾雑物１１７は濾過塔１０２の下方に落下し静止塔１０３に移送される。
【００５９】
上述したような濾過作業中においては、バルブＶ３，Ｖ７を閉状態としつつバルブＶ４，Ｖ５，Ｖ６を開状態にしてポンプＰ２を駆動している。このため、液吸引管１１４からは汚液Ｗ１がポンプＰ２に向かって吸引されると共に、濾材吸引管１１３からは濾材１０４と汚液Ｗ１の混合液がポンプＰ２に向かって吸引される。ポンプＰ２では、汚液Ｗ１と濾材１０４とが攪拌されるため、濾材１０４の表面に付着したゴミや粘着物質等の夾雑物１１７が濾材１０４の表面から剥離され、濾材１０４の濾過性能が回復する。また粘着物質により塊となっていた多数の濾材１０４は個々の粒子に分離し、分離した個々の濾材１０４の表面に付着したゴミや粘着物質が濾材の表面から剥離され、濾材１０４の濾過性能が回復する。
【００６０】
このように、ポンプＰ２にて濾過性能が回復した濾材１０４と、汚液Ｗ１は、ポンプＰ２から吐出され、液吐出管１１５を通って濾過塔１０２の下部空間（濾過層１０４ａが形成されていない空間）に噴出される。噴出された濾材１０４は、浮上して再び濾過層１０４ａを形成する。
【００６１】
したがって、濾過層１０４ａのうち、特に下層部分の濾材１０４は、次々と濾材吸引管１１３により吸引されると共に、濾過性能が回復した濾材１０４が次々と戻ってくるため、濾材１０４が少しづつ流動する。この結果、この部分（濾過層１０４ａの下層部分）に進入してきた夾雑物１１７は、それ以上は上方に侵入することは殆どなく、濾材１０４と一緒に濾材吸引管１１３，ポンプＰ２及び液吐出管１１５を介して、濾過塔１０２の下部空間（濾過層１０４ａが形成されていない空間）に送られることになる。したがって、濾過層１０４ａの下層部分は、濾過性能が回復した濾材１０４によりリフレッシュされて、常に濾過性能が高い濾材１０４が存在することになり、濾過性能の高い濾過層となる。
【００６２】
一方、濾過層１０４ａのうち上層部分では、濾材１０４の移動は殆どなく濾材１０４が緊密に押しつけられた稠密状態が確保され続けるため、確実な濾過性能を維持することができる。したがって、汚れた液が濾過液管１０８から流失することはない。
【００６３】
かくして、濾過層１０４ａのうち下層部分では濾過性能が常に高く、また上層部分では濾過性能が確実に保持され、総合的に見て、濾過層１０４ａの良好な濾過性能を長時間に亘って維持することができるようになった。つまり、攪拌棒等により濾材１０４ａを攪拌することなく、濾過層１０４ａの濾過性能を長時間に亘り維持することができる。
【００６４】
また上述したように、濾材吸引管１１３から濾材１０４と汚液Ｗ１の混合液を吸引するのみならず、液吸引管１１４により汚液Ｗ１も同時に吸引しているため、濾材１０４が管中やポンプＰ２中で詰まることなく、円滑に流通させることができる。
【００６５】
仮に例えば、液吸引管１１４を用いることなく、濾材吸引管１１３のみにより濾材１０４と汚液Ｗ１の混合液を吸引するようにした場合には、直ちに目詰まりが発生してしまう。このことは、実験により確認した。即ち、濾材吸引管１１３から濾材１０４と汚液Ｗ１の混合液を吸引するのみならず、液吸引管１１４により汚液Ｗ１も同時に吸引することが、目詰まりなく濾材１０４を吸引・流通させるポイントとなっているのである。
【００６６】
＜逆洗処理動作＞
長時間に亘り濾過処理をしていくと、濾過層１０４ａの内部にまで夾雑物１１７が侵入して濾過層１０４ａが目詰まり状態となり、濾過液管１０８から出てくる濾過液Ｗ２の流量が少なくなってくる。このような状態になったら、逆洗処理をする。なお、このような目詰まり状態となったときには、濾過層１０４ａを形成する個々の濾材１０４の間の隙間に、金属粉などの夾雑物１１７が抱き込まれた状態になっている。つまり、濾過層１０４に抱き込まれている金属粉等の夾雑物１１７の濃度が高くなっている。
【００６７】
逆洗処理をする際には、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６を閉状態にし、バルブＶ３，Ｖ７を開状態にして、ポンプＰ１は停止させ、ポンプＰ２を駆動させる。つまり、バルブＶ３〜Ｖ７に関して言うと、図１においてバルブＶ３〜Ｖ７のうち、白抜きして示したバルブを閉状態とし、黒塗りして示したバルブを開状態にする。そして、ポンプＰ２を駆動する。
【００６８】
このようにすると、濾過塔１０２の下部空間に存在していた汚液Ｗ１が逆洗吸引管１１６を介してポンプＰ２に吸引され、ポンプＰ２から吐出した汚液Ｗ１は逆洗吐出管１１２を通って、濾過塔１０２内に形成された濾過層１０４ａの上層部分に噴出される。
【００６９】
このように濾過層１０４ａの上層部分に汚液Ｗ１が噴出されるため濾過層１０４ａは崩れて個々の濾材１０４に分離する。更に、濾過塔１０２の内部では汚液Ｗ１が上部（逆洗吐出管１１２による吐出部分）から下部（逆洗吸引管１１６による吸引部分）に向かって流れるため、個々に分離した濾材１０４は、濾過塔１０２の内部空間の全体に分散して攪拌されることになる。したがって、濾材１０４の間に抱き込まれていた金属粉等の夾雑物１１７は、濾過塔１０２の内部空間中の液全体に分散して、個々の濾材１０４から分離する。換言すると、濾材１０４は抱き込んでいた夾雑物１１７を液中に放出する。
【００７０】
その後にポンプＰ２の駆動を停止すると、濾過塔１０２内では濾材１０４が浮上して再び濾過層１０４ａが形成される。再形成された濾過層１０４ａは夾雑物を放出した濾材１０４により構成されているため、再形成された濾過層１０４ａの濾過性能は高くなっている。
【００７１】
上述した逆洗処理が終了したら、通常の濾過運転状態に戻す。なお、逆洗処理の際に、濾材１０４の一部が送り管１０９を通って静止塔１０３側に移動していくことがあっても、静止塔１０３内に移動した濾材１０４は、濾過運転時に、濾材復帰管１１０，吸引管１０６，ポンプＰ１及び供給管１０５を通って濾過塔１０２に戻ってくる。
【００７２】
＜ドレン排出動作＞
長時間に亘り濾過処理をしていくと、静止塔１０３の下部に多量の夾雑物１１７が堆積してくる。堆積量が多くなったら、バルブＶ２を開状態にして、ドレン管１１１を通して夾雑物１１７を汚液Ｗ１と共に排出する。このとき、静止塔１０３内にある濾材１０４は、静止塔１０３の上部において浮かんでいるため、ドレン排出をしても濾材１０４が外部に排出されることはない。
【００７３】
なお、濾過塔１０２の底部にも、バルブを介装したドレン管を接続するようにしてもよい。このようにすれば、濾過塔１０２の底部に夾雑物等がたまった場合でも、この夾雑物を外部排出することができる。
【００７４】
＜第２の実施の形態の構造＞
図４は、本発明の第２の実施の形態にかかる、浮上濾材を用いた濾過装置１０１Ａを示す。第２の実施の形態にかかる濾過装置１０１Ａは、第１の実施の形態にかかる濾過装置１０１に対して、更に、濾材用ネット１５０と区画部材１５１を備えた構造となっている。
【００７５】
濾材用ネット１５０は、濾過塔１０２内でその上端面近くの位置に張り渡されており、その網目径は濾材１０４の粒径よりも小さくなっている。したがって、浮上してきた濾材１０４は、濾材用ネット１５０により塞き止められ、濾材用ネット１５０よりも上方に移動することはできない。ただし、濾過液Ｗ２は濾材用ネット１５０を通過して上方に移動することができることは勿論である。
【００７６】
濾過液管１０８は通常の管材であり、濾過層１０４ａ及び濾材用ネット１５０を通過してきた濾過液Ｗ１を、濾過塔１０２の外部に排出する。
【００７７】
濾過塔１０２の内部空間のうち濾過層１０４ａが形成されない空間には、区画部材１５１が配置されている。この区画部材１５１は、下方に向かうに従い開口面積が狭められるような円錐形状面となっており、下端が下端開口１５１ａとなっている。なお、区画部材１５１は、図示しない支持部材により、濾過塔１０２の内周面に支持されている。
【００７８】
区画部材１５１には、濾材通過隙間１５２となる孔が形成されており、また、区画部材１５１の上部の外径は、濾過塔１０２の内径に比べて小さくなっており、この間の隙間も濾材通過隙間１５３となっている。
【００７９】
この濾過装置１０１Ａを濾過処理動作した場合には、区画部材１５１よりも上方空間では汚液Ｗ１は旋回流などの乱流となっているが、区画部材１５１よりも下方空間では汚液Ｗ１は静かになっている。したがって、区画部材１５１よりも下方に落下してきた夾雑物１１７は、濾過層１０４ａ側に戻っていくことはなく、濾過を効率的に行うことができる。また、区画部材１５１よりも下方に入ってきた濾材１０４は、濾材通過隙間１５２，１５３を通って濾過層１０４ａ側に戻っていく。
【００８０】
他の部分の構成や動作は、第１の実施の形態に係る濾過装置１０１と同様である。
【００８１】
＜第３の実施の形態＞
図５は、本発明の第３の実施の形態にかかる、浮上濾材を用いた濾過装置１０１Ｂを示す。第３の実施の形態にかかる濾過装置１０１Ｂでは、ポンプＰ１により、濾過処理動作と逆洗処理動作ができるように、逆洗吐出管１１２をポンプＰ１の吐出側に接続し、逆洗吸引管１１６をポンプＰ１の吸引側に接続している。なお、第１及び第２の実施の形態で用いていた、ポンプＰ２，管１１４，１１１５，１１６等は使用しない。
【００８２】
第３の実施形態では、濾過処理動作をする際には、バルブＶ１を開状態にし、バルブＶ２，Ｖ３，Ｖ７を閉状態にしてポンプＰ１を駆動させる。また、逆洗処理動作をする際には、バルブＶ１，Ｖ２を閉状態にし、バルブＶ３，Ｖ７を開状態にしてポンプＰ１を駆動させる。このようにすれば、第１及び第２の実施の形態での濾過処理及び逆洗処理と同様な処理が実行できる。
【００８３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、汚液から夾雑物を濾過・分離する濾過塔と、分離した夾雑物を堆積する静止塔とを別部材としたため、分離した夾雑物が濾過の邪魔となることがなくなり、確実かつ効率的な濾過処理ができる。
その上、静止塔に入っていった濾材は、濾材復帰管を通って濾過塔に戻ってくるため、濾材が装置外部に無駄に排出されることがなくなる。
【００８４】
また、濾過塔内で上方から下方に向けて汚液を流す状態にして、濾材を攪拌して逆洗をするため、濾材に付着した夾雑物を短時間で確実に、濾材から分離させることができ、濾材の目詰まりを短時間で確実に解消することができる。
【００８５】
更に、濾過処理中において、濾過層の下層に存在する濾材を汚液と共に吸引することにより、濾過層の下層を濾過性能の高い濾材に置き換えるため、良好な濾過性能を長時間に亘り維持することができる。このため、従来の攪拌棒が不要になり、構成が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図。
【図２】供給管の接続状態を示す断面図。
【図３】濾過液管の先端部分を展開して示す構成図。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図。
【図５】本発明の第３の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図。
【図６】先に出願した濾過装置を示す構成図。
【図７】先に出願した濾過装置を示す構成図。
【符号の説明】
１０１，１０１Ａ，１０１Ｂ　濾過装置
１０２　濾過塔
１０３　静止塔
１０４　濾材
１０５　供給管
１０６　吸引管
１０７　貯溜槽
１０８　濾過液管
１０９　送り管
１１０　濾材復帰管
１１１　ドレン管
１１２　逆洗吐出管
１１３　濾材吸引管
１１４　液吸引管
１１５　液吐出管
１１６　逆洗吸引管
１１７　夾雑物
１５０　濾材用ネット
１５１　区画部材
Ｐ１，Ｐ２　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】
2004016987.tif 000008
【図７】
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