(57)【要約】【課題】浮上濾材１０３の目詰まりを防止しつつ流体の濾過を行う。【解決手段】濾過筒１０２内に収納された浮上濾材１０３から成る濾過層１０３ａの最表面に、渦状の流れを発生させる。この渦状の流れにより、濾過層１０３ａの最表面を形成する浮上濾材１０３を剥離しつつ流体の濾過を行うことができる。また、この渦状の流れは、濾過筒１０２の内周縁に沿って、流体を噴出させることにより発生させることができる。更に、この渦状の流れを下方向に引き込むことで、トルネード流を発生させることが可能となり、濾過層１０３ａの目詰まり防止の効果は更に大きくなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
層状の濾過層を形成する浮上濾材が収納される濾過容器と、前記濾過容器に被除去物を含む流体を供給する供給手段と、前記浮上濾材により濾過された前記流体を取り出す排出手段とを具備し、
前記濾過層の下側に渦状の流れを発生させることで、前記濾過層の下層の前記浮上濾材に、前記浮上濾材に作用する浮力よりも大きな下方向の力を加え、下層の前記浮上濾材を前記濾過層から分離することを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記供給手段は、前記濾過層の下面よりも下方の前記濾過容器に接続することを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
【請求項３】
前記供給手段よりも下方で前記流体を取り出す吸引手段を具備し、前記吸引手段で前記流体を吸引することにより、前記渦状の流れを下方に引き込むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の濾過装置。
【請求項４】
前記吸引手段により吸引された流体は、前記供給手段を介して前記濾過容器に戻されることを特徴とする請求項３記載の濾過装置。
【請求項５】
前記吸引手段の先端は、前記濾過容器内部空間の中央部付近まで延在することを特徴とする請求項３記載の濾過装置。
【請求項６】
前記供給手段は、前記濾過層が形成される上下方向位置を上方向から下方向に向かう状態で配置され、前記濾過層の下面よりも下方に前記供給手段の先端開口部が位置することを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
【請求項７】
前記浮上濾材の比重は、前記流体よりも小さいことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項記載の濾過装置。
【請求項８】
前記供給手段は前記濾過容器の断面に対して接線方向に接続されることで、前記供給手段から供給される流体が旋回することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項記載の濾過装置。
【請求項９】
前記浮上濾材も含めて、前記濾過容器内部で前記流体を旋回させながら前記吸引手段および前記供給手段を介して前記流体を循環させることにより前記浮上濾材の洗浄を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項記載の濾過装置。
【請求項１０】
前記吸引手段および前記供給手段の駆動は、１つのポンプを用いて行うことを特徴とする請求項３ないし請求項９のいずれか一項記載の濾過装置。
【請求項１１】
前記濾過容器の下部には、区画部材により区画され前記被除去物が沈殿する回収室が設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項記載の濾過装置。
【請求項１２】
前記区画部材は、板を交差して組み合わせた構造体から成り、開口部が設けられることを特徴とする請求項１１記載の濾過装置。
【請求項１３】
前記区画部材は、板を交差して組み合わせた構造体、斜め板、漏斗状部材またはパンチングメタルであることを特徴とする請求項１１記載の濾過装置。
【請求項１４】
前記供給手段、前記吸引手段および前記排出手段には、それぞれ第１のバルブ、第２のバルブおよび第３のバルブが設けられ、前記供給手段にはポンプが接続されることを特徴とする請求項３ないし請求項１３のいずれか一項記載の濾過装置。
【請求項１５】
前記第１のバルブ、前記第２のバルブおよび前記第３のバルブを開いた状態で、前記ポンプを作動させることにより、前記浮上濾材の層状態を保ちつつ前記流体の濾過を行うことを特徴とする請求項１４記載の濾過装置。
【請求項１６】
前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを開き、前記第３のバルブを閉めた状態で、前記ポンプを作動させることで、前記浮上濾材の大部分を巻き込みながら前記渦状の流れを発生させることを特徴とする請求項１４または請求項１５記載の濾過装置。
【請求項１７】
前記濾過層の下面よりも上部の前記濾過容器に接続する循環手段を有し、前記濾過容器から取り出した前記流体を前記循環手段にて前記濾過容器内に戻すことで、前記浮上濾材の大部分を巻き込みながら前記渦状の流れを発生させることを特徴とする請求項１ないし請求項１６のいずれか一項記載の濾過装置。
【請求項１８】
前記吸引手段の吸入口には、前記被除去物および前記浮上濾材を捕獲するための捕獲手段を設けることを特徴とする請求項１ないし請求項１７のいずれか一項記載の濾過装置。
【請求項１９】
前記供給手段と前記吸引手段は、バイパスパイプにより接続され、前記バイパスパイプを介して前記流体が前記吸引手段を逆流することで、前記捕獲手段に堆積した前記被除去物を剥離させることを特徴とする請求項１８記載の濾過装置。
【請求項２０】
前記被除去物が回収される静止塔を具備し、前記静止塔と前記濾過容器とは送り管により接続され、前記静止塔と前記供給手段とは濾材復帰管により接続されることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項記載の濾過装置。
【請求項２１】
前記濾材復帰管は、前記供給手段よりも細いことを特徴とする請求項２０記載の濾過装置。
【請求項２２】
浮上濾材から成る濾過層に被除去物を含む流体を通過させることにより前記流体の濾過を行う濾過方法に於いて、
前記濾過層の下側に渦状の流れを発生させることで、前記濾過層の最下層の前記浮上濾材に、前記浮上濾材に作用する浮力よりも大きな下方向の力を加え、最下層の前記浮上濾材を前記濾過層から分離することを特徴とする濾過方法。
【請求項２３】
前記渦状の水流により、前記濾過層の下面を漏斗状にすることを特徴とする請求項２２記載の濾過方法。
【請求項２４】
前記濾過層が収納される濾過容器の内壁に沿って前記流体を導入することにより、前記渦状の水流を発生させることを特徴とする請求項２２または請求項２３記載の濾過方法。
【請求項２５】
前記濾過面よりも下方で前記流体を吸引することにより、前記流体を下方に引き込むことを特徴とする請求項２２ないし請求項２４のいずれか一項記載の濾過方法。
【請求項２６】
前記浮上濾材として、前記流体よりも比重が小さい粒体を用いることを特徴とする請求項２２ないし請求項２５のいずれか一項記載の濾過方法。
【請求項２７】
前記浮上濾材は濾過容器に収納され、前記流体を濾過容器に供給することで、前記濾過容器の上部に前記浮上濾材から成る前記濾過層を形成することを特徴とする請求項２２ないし請求項２６のいずれか一項記載の濾過方法。
【請求項２８】
前記浮上濾材が剥離されることにより同時に前記被除去物も剥離され、剥離した前記被除去物を濾過容器の下方の回収室に沈殿させることを特徴とする請求項２２ないし請求項２７のいずれか一項記載の濾過方法。
【請求項２９】
前記回収室は区画部材により区画され、前記回収室内では前記水流が抑止されることを特徴とする請求項２２ないし請求項２８のいずれか一項記載の濾過方法。
【請求項３０】
浮上濾材の集合体から成る濾過層に被除去物を含む流体を通過させることにより前記流体の濾過を行う濾過方法に於いて、
前記浮上濾材が収納される濾過容器内部内で、前記浮上濾材を巻き込んで前記流体から成る渦状の流れを発生させることにより前記浮上濾材の洗浄を行うことを特徴とする濾過方法。
【請求項３１】
前記濾過層が収納される濾過容器の内壁に沿って前記流体を導入することにより、前記流れを発生させることを特徴とする請求項３０記載の濾過方法。
【請求項３２】
前記浮上濾材として、前記流体よりも比重が小さい粒体を用いることを特徴とする請求項３０ないし請求項３１のいずれか一項記載の濾過方法。
【請求項３３】
前記浮上濾材の濾過面よりも下方から前記流体を取り出た前記流体を、前記濾過面よりも上方の前記濾過容器内部に戻すことで、前記流体を循環させながら前記浮上濾材の洗浄を行うことを特徴とする請求項３０ないし請求項３２のいずれか一項記載の濾過方法。
【請求項３４】
前記浮上濾材同士が摩擦されることで、前記浮上濾材の洗浄が行われることを特徴とする請求項３０ないし請求項３３のいずれか一項記載の濾過方法。
【請求項３５】
前記渦状の流れを停止させることにより、洗浄された前記浮上濾材は前記濾過容器の上部で層状の状態に戻り、前記浮上濾材から剥離した被除去物は前記濾過容器の下部に沈殿することを特徴とする請求項３０ないし請求項３４のいずれか一項記載の濾過方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は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しつつ、濾材に付着した汚れを濾過処理中に連続的に除去して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、多量の汚濁液が発生する。この汚濁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、汚濁液中に混入している汚濁物（固形分）を除去して排水したいという要望がある。
汚濁液としては、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、セメント混入水や泥混入水。
（６）塗料が混入した塗料洗浄廃液。
【０００３】
従来では、この様な汚濁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（特許文献１を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２２９１９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上述したような汚濁液には多量の汚濁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。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、金属粉以外の汚濁物の除去はできなかった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術に鑑み、濾過層（層状となった濾材）の下面に付着した汚濁物（固形分）を濾過処理中に連続的に除去して、良好な濾過性能を長時間にわたり確保することができる濾過装置および濾過方法を提供することを主な目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の濾過装置は、層状の濾過層を形成する浮上濾材が収納される濾過容器と、前記濾過容器に被除去物を含む流体を供給する供給手段と、前記浮上濾材により濾過された前記流体を取り出す排出手段とを具備し、前記濾過層の下側に渦状の流れを発生させることで、前記濾過層の下層の前記浮上濾材に、前記浮上濾材に作用する浮力よりも大きな下方向の力を加え、下層の前記浮上濾材を前記濾過層から分離することを特徴とする。
【０００８】
更に、本発明の濾過方法は、浮上濾材から成る濾過層に被除去物を含む流体を通過させることにより前記流体の濾過を行う濾過方法に於いて、前記濾過層の下側に渦状の流れを発生させることで、前記濾過層の最下層の前記浮上濾材に、前記浮上濾材に作用する浮力よりも大きな下方向の力を加え、最下層の前記浮上濾材を前記濾過層から分離することを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明の濾過方法は、浮上濾材の集合体から成る濾過層に被除去物を含む流体を通過させることにより前記流体の濾過を行う濾過方法に於いて、前記浮上濾材が収納される濾過容器内部内で、前記浮上濾材を巻き込んで前記流体から成る渦状の流れを発生させることにより前記浮上濾材の洗浄を行うことを特徴とする。
【００１０】
【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。
【００１１】
＜第１の実施の形態＞
図１は本発明の第１の実施の形態に係る、浮上濾材を用いた濾過装置１０１を示す。図１の状態は、濾過装置１０１に汚濁液等の処理液が供給されている状態を示している。ここで、処理液としては、金属粉、塗料成分、プラスチック、または、泥などが混入された水があげられる。また、メッキの残査等の粉体が混入された薬品も、本発明の処理液の範疇に入る。この濾過装置１０１の濾過筒１０２は、円筒形をなしており、使用時において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塞されている。
【００１２】
濾過容器である濾過筒１０２の内部には、粒状の浮上型の濾材１０３が多数備えられている。この濾材１０３としては濾過を行う流体よりも比重が小さいものが採用され、例えば、水が主成分となる排水に於いては、比重が１よりも小さい微細な発泡スチロール粒、樹脂粒または無機質材粒を採用している。したがって、濾過筒１０２内に処理液Ｗ１を供給すると、濾材１０３は浮上して、水圧と濾材の浮力により、個々の濾材１０３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１０３により濾過層１０３ａが形成され、精密な濾過が可能となる。濾材１０３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、処理液Ｗ１に応じて最適な材料で形成した最適な粒径の濾材１０３を採用している。
【００１３】
濾材は処理液の成分により選択され、フッ素樹脂、ナイロン、発泡スチロール等を採用することができる。処理液が腐食性である場合は、フッ素樹脂やナイロンが濾材として採用される。また、処理液が腐食性を有さない場合は、発砲スチロールを濾材として採用することができる。また、被除去物のサイズにより濾材の粒径は選択される。ここで、被除去物のサイズが非常に小さい場合は、粒径が０．０５ｍｍ以下の濾材を採用する場合もある。また、処理液としては、被除去物を含む油を採用することも可能である。
【００１４】
濾過筒１０２のうち、濾材１０３が浮上して濾過層１０３ａが形成されない部分（下側部分）には、バルブＶ１が介装された供給パイプ１０４が連結されている。ポンプＰ１は、処理液パイプ１０５を通して貯溜槽等から吸引した処理液Ｗ１を、供給パイプ１０４に供給する。このため、ポンプＰ１から吐出された処理液Ｗ１は供給パイプ１０４を通って、濾過筒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。
【００１５】
供給手段として機能する供給パイプ１０４は、横断面図である図２（Ａ）に示すように、濾過筒１０２の径方向に対して斜めに配置されており、供給パイプ１０４から濾過筒１０２に供給される処理液Ｗ１は、濾過筒１０２の内周縁に沿う方向に噴出されて、この濾過筒１０２内では処理液Ｗ１が濾過筒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。具体的には、供給パイプ１０４は濾過筒１０２の径方向に対して接線方向に接続している。
【００１６】
更に、図２（Ａ）を参照して、濾過筒１０２と供給パイプ１０４との断面的な接続構造を具体的に説明する。先ず、略円形である濾過筒１０２の断面の中心点をＰ１と仮定し、供給パイプ１０４と濾過筒１０２とが接続する箇所をＰ２と仮定する。そして、Ｐ１とＰ２とを結ぶ線をＬ１と仮定し、供給パイプ１０４の中心線の延在方向をＬ２とする。本発明では、Ｌ１とＬ２とが交差するように、供給パイプ１０４は濾過筒１０２に接続している。Ｌ１とＬ２とが交差する角度をαとすると、角度αが大きいほど、渦状の流を発生させる働きが大きくなる。換言すると、供給パイプ１０４の延在方向は、濾過筒１０２の中心Ｐ１以外の方向に向いている。また、濾過筒１０２の断面形状は、円形以外でも良い。
【００１７】
図２（Ｂ）を参照して、他の形態の断面構造を説明する。ここでは、供給パイプ１０４は、濾過筒１０２の中心部方向に延在している。そして、供給パイプ１０４の先端部付近には、流体を濾過筒１０２内部に噴出させるための噴出口１０４Ａが設けられている。ここでは、噴出口１０４Ａは、濾過筒１０２の内壁沿いに流体が噴出されるような位置に設けられている。また、供給パイプ１０４の延在方向は、濾過筒１０２の中心部方向以外の方向に延在させることも可能である。
【００１８】
なお、図１、図２では１本の供給パイプ１０４により、処理液Ｗ１を供給するようにしているが、濾過筒１０２の径方向に対して斜めに配置された複数本の供給パイプを、濾過筒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、複数本の供給パイプから噴出された処理液Ｗ１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パイプを配置する。
【００１９】
バルブＶ２が介装された吸引手段として機能する吸引パイプ１０６は、供給パイプ１０４が濾過筒１０２に接続されている位置よりも下方位置で、濾過筒１０２に接続されている。本実施の形態では、吸引パイプ１０６は濾過筒１０２を貫通して、先端が濾過筒１０２の内部空間の中央にまで伸びているが、必ずしも濾過筒１０２の内部空間の中央にまで伸ばす必要はない。また、吸引パイプ１０６の基端は処理液パイプ１０５に接続されている。このため、ポンプＰ１が作動すると、濾過筒１０２の内部空間に供給された処理液Ｗ１の一部は、下方に吸引されてから、吸引パイプ１０６を通って外部に取り出される。なお、濾材１０３がポンプＰ１に吸引されることを防止するため、吸引パイプ１０６の先端開口に、処理液Ｗ１は透過させるが濾材１０３を通過させない網部材等を取り付けることもある。また、上記したポンプを使わずとも、排水のタンクを高所に設置することにより発生する水圧により、上記渦状の流れをトルネード流を発生させても良い。
【００２０】
濾過筒１０２のうち、濾材１０３が浮上して濾過層１０３ａが形成される部分（上側部分）には、バルブＶ３が介装された濾過液パイプ１０７が挿入されている。濾過液パイプ１０７のうち、濾過筒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１０３は透過させない集水構造になっている。濾過液パイプ１０７は排出手段として機能している。
【００２１】
即ち、例えば図３（ａ）に展開して示すように、濾過液パイプ１０７の先端部分には多数の孔１０７ａが形成されており、この孔１０７ａが形成された部分を、液体は透過させるが濾材１０３は透過させない液透過膜（例えば布）１０７ｂ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、濾過液パイプ１０７の先端に網筒１０７ｃを接続し、網筒１０７ｃ及び濾過液パイプ１０７の先端部分を、液体は透過させるが濾材１０３は透過させない液透過膜（例えば布）１０７ｄ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１０３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。このように集水構造に工夫をした濾過液パイプ１０７により、濾過液取出構造が構成されている。
【００２２】
濾過筒１０２の内部には、区画部材１０８が固定して配置されている。本実施の形態では、区画部材１０８は、供給パイプ１０４および吸引パイプ１０６が濾過筒１０２に接続されている位置よりも下方位置に配置されている。つまり、渦状の流れの下端、または、それよりも下方に、区画部材１０８は位置している。この区画部材１０８により、濾過筒１０２の内部は、上側の濾過室１０９と、下側の回収室１１０とに区画される。この区画部材１０８は、図４にも示すように、２枚の板を交差して十字に組み合わせた形状となっており、濾過室１０９と回収室１１０との連通状態を維持している。しかし、区画部材１０８は上下方向に厚みがあるため、後述する処理液Ｗ１によるトルネード流Ｔは、区画部材１０８に衝突し、トルネード流Ｔは殆ど回収室１１０に伝わることなく、回収室１１０内の処理液Ｗ１はほぼ静止状態となっている。この区画部材は、図１１や図１２に示す装置に応用可能である。
【００２３】
濾過筒１０２の底面には、バルブＶ４が介装されたドレンパイプ１１１が接続されている。
【００２４】
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。
【００２５】
濾過処理をする際には、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３を開き、バルブＶ４を閉じた状態にして、ポンプＰ１を駆動する。そうすると、処理液Ｗ１は、処理液パイプ１０５、ポンプＰ１、供給パイプ１０４を通って濾過筒１０２内に供給され、濾過筒１０２内は処理液Ｗ１により満たされる。
【００２６】
このようにして処理液Ｗ１を濾過筒１０２に供給すると、図１に示すように、比重の小さい浮上型の濾材１０３は浮上して、個々の濾材１０３が緊密に押しつけられた稠密状態となる。このため濾材１０３により、非常にしっかりとした濾過層１０３ａが形成され、濾材のサイズにもよるが、ミクロンオーダの濾過が可能となる。
【００２７】
処理液Ｗ１の一部は、濾過層１０３ａとなっている濾材１０３の間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、濾過液パイプ１０７を介して取り出される。この濾過液Ｗ２は、汚濁物が濾過・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、汚濁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。更に、例えば、メッキ液は機械加工により発生する排液である。
【００２８】
一方、処理液Ｗ１に含まれていた汚濁物（固形分）１１２は、濾過処理により分離され、濾過室１０９内（濾過室１０９のうち濾過層１０３ａよりも下方空間）を下方に沈下していき、区画部材１０８を通過して下方に移動し、回収室１１０内に落下する。
【００２９】
供給パイプ１０４から濾過塔１０２に供給される処理液Ｗ１は、濾過筒１０２の内周縁に沿う方向に噴出されて、この濾過筒１０２内では処理液Ｗ１が濾過筒１０２の内周縁に沿う方向に回流・旋回する。即ち、濾過室１０９内（濾過室１０９のうち濾過層１０３ａよりも下方空間）において処理液Ｗ１が旋回・回流している。即ち、渦状の流れを形成している。
【００３０】
同時に、濾過室１０９内に供給された処理液Ｗ１の一部は、下方に吸引されてから、吸引パイプ１０６を通ってポンプＰ１に戻っていく。即ち、濾過室１０９内（濾過室１０９のうち濾過層１０３ａよりも下方空間）において処理液Ｗ１は下向流となって下向きに流れる。一般的には、竜巻は地上の物を上方に移動させるが、ここでは逆に、上方の被除去物を下方に移動させる働きを有する。
【００３１】
結局、旋回・回流の流れと、下向流とが組み合わさって、濾過室１０９内において、処理液Ｗ１は、下方に向かって竜巻状に旋回するトルネード流Ｔ（図１参照）となる。即ち、濾過層１０３ａの下面に平行に旋回・回流する流れが渦状の流れであり、何らかの方法により渦状の流れを下方に引き込むことで、下方に移動しながら旋回する渦状の流れが発生する。本発明では、吸引パイプ１０６を介した吸引力により、下方に移動しながら旋回する渦状の流れを発生させている。本発明では、この流れをトルネード流と呼ぶ。
【００３２】
また、上記した流体の流れにより、濾過層１０３ａの最下層の浮上濾材１０３に、浮上濾材１０３に作用する浮力よりも大きな下方向の力が作用する。従って、濾過層１０３ａの最下層に位置する浮上濾材１０３は、濾過層から剥離して、流体の流れに巻き込まれる。
【００３３】
このように、濾過室１０９内において、処理液Ｗ１によるトルネード流Ｔが発生する。このため、濾過層１０３ａの下面の濾材１０３の一部がトルネード流Ｔ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汚濁物１１２も剥離される。この結果、濾材１０３でなる濾過層１０３ａの下面には、汚濁物１１２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。
【００３４】
なお、一旦剥離・離脱した個々の粒となった濾材１０３は、処理液Ｗ１のトルネード流Ｔにより下方に巻き込まれてもみ洗いされる。この結果、個々の粒となった濾材１０３に付着していた汚濁物１１２が分離し脱落する。汚濁物１１７が分離した個々の濾材１０３は、トルネード流Ｔからはずれると、再び浮上して濾過層１０３ａを形成する。また剥離した汚濁物１１２は、その比重が流体よりも小さいので、濾過室１０９を落下し、区画部材１０８を通過してから、回収室１１０に入り、回収室１１０の底部に沈殿する。
【００３５】
なお、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３の開度を調節することにより、トルネード流Ｔの強度を調節することができる。つまり、濾過層１０３ａの層状態を保持しつつ、濾過層１０３ａの下面の一部の濾材１０３を剥離できる程度の強さのトルネード流Ｔを形成することができる。
【００３６】
一方、旋回しつつ下向きに流れていったトルネード流Ｔは、区画部材１０８に衝突するため、回収室１１０には殆どトルネード流Ｔが入っていくことはない。つまり、トルネード流Ｔは、単純な下向流ではなく旋回しているため、旋回成分流が区画部材１０８に衝突してトルネード流Ｔが区画部材１０８にて塞き止められてしまうのである。このため、回収室１１０内の処理液Ｗ１は略静止状態となっており、回収室１１０内に落下した汚濁物１１２は回収室１１０の底部に堆積する。
【００３７】
濾過処理運転をしていき、回収室１１０内に多量の汚濁物１１２が沈降・堆積した場合には、バルブＶ４を開き、回収室１１０に沈殿した汚濁物１１２を処理液Ｗ１とともに外部に排出する。この場合、外部に排出する処理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。これは、濾過中にバルブＶ４を少し開けて処理液を取り出すことも可能である。また、バルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を締めて、バルブＶ４を開けて、処理液を取り出すことも可能である。
【００３８】
長期間に亙り濾過処理運転をして、多量の汚濁物１１２が濾過層１０３ａの内部にまで浸入して濾過性能が低下してきたときには、濾過性能回復運転をする。即ち、バルブＶ１、Ｖ２を開状態にするとともに、バルブＶ３、Ｖ４を閉状態にして、ポンプＰ１を駆動する。そうすると、濾過室１０９内に供給された処理液Ｗ１のすべてが吸引パイプ１０６にて吸引されるため、濾過室１０９内では下向きの流れが強くなり、トルネード流Ｔによりすべての濾材１０３が巻き込まれて濾過層１０３ａが崩れる。つまり、濾過室１０９の全体にまでトルネード流Ｔが成長し、各濾材１０３はトルネード流Ｔにより大部分あるいは濾過筒１０２内にて攪拌される。このため、濾材１０３に付着していた汚濁物１１２が分離され濾材１０３の濾過性能が回復する。この場合、バルブＶ１、Ｖ２の開度を調整することにより、トルネード流Ｔの大きさを調整することができる。即ち、濾材１０３を巻き込みながら旋回する渦状の水流が発生することで、各濾材１０３同士が擦り合いながら旋回し、濾材１０３の洗浄が行われる。
【００３９】
成長したトルネード流Ｔにより、濾材１０３から汚濁物１１２を除去したら、ポンプＰ１を停止する。そうすると、個々に分離した濾材１０３は浮上して再び濾過層１０３ａを形成する。これにより濾過処理性能が回復した濾過層１０３ａとなる。
【００４０】
また、上記した渦状の流体の流れにより、濾過層１０３ａの下面の中央部が下方に盛り上がった形状に成る。即ち、濾過層１０３ａの下面が漏斗状に成り、濾過層１０３ａの下面と流体が接触する面積が大きくなる。従って、濾過の能率を向上させることができる。つまり、トルネード流Ｔを発生させることにより、濾材１０３のリフレッシュが行え、更に、濾過層１０３ａの濾過面積を拡大させることができる。
【００４１】
＜変形例＞
第１の実施の形態では、十字型（４枚板型）の区画部材１０８を採用したが、板の枚数を４枚よりも多くしても、少なくしてもよい。また、板を井桁状に組み合わせてもよい。また、区画部材として、パンチングメタルや、図５に示すような斜め板１０８Ａや、図６に示すような漏斗状部材１０８Ｂを用いることもできる。更に、複数の区画部材を上下方向にずらして配置してもよく、この場合には、各区画部材の形状は同一であっても異なっていてもよい。たとえば十字型（４枚板型）の区画部材１０８の上側及び下側にそれぞれパンチングメタルを配置するような構成にしてもよい。
【００４２】
なお、図５に示す斜め板１０８Ａでは、斜め板１０８Ａの下端と濾過筒１０２の内周面との間に、隙間を形成しており、この隙間を通じて汚濁物１１２が濾過室１０９から回収室１１０に落下していくことができるようにしている。また、斜め板１０８Ａの上端と濾過筒１０２の内周面との間に、隙間を形成しており、回収室１１０に入り込んだ濾材１０３が、この隙間を通じて濾過室１０９に戻ってくるようにしている。
【００４３】
また、図６に示す漏斗状部材１０８Ｂでは、漏斗状部材１０８Ｂの中央の下端に開口を形成しており、この開口を通じて汚濁物１１２が濾過室１０９から回収室１１０に落下していくことができるようにしている。また、漏斗状部材１０８Ｂの周縁上端部分と漏斗状部材１０８Ｂの内周面との間に、隙間を形成しており、回収室１１０に入り込んだ濾材１０３が、この隙間を通じて濾過室１０９に戻ってくるようにしている。
【００４４】
また、吸引パイプ１０６は区画部材１０８よりも上側の濾過室１０９に接続されているが、回収室１１０の空間のうち区画部材１０８に近い部分に接続するようにしてもよい。更に、複数の区画部材を配置した場合には、上下の区画部材の間の位置に接続するようにしてもよい。
【００４５】
また、第１の実施の形態では区画部材１０８を備えていたが、この区画部材１０８を省略することもできる。この場合には、濾過処理中におけるトルネード流Ｔの大きさを最適に調整して、即ちバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ３の開度を調整して、トルネード流Ｔにより濾過層１０３ａの底面の一部の濾材１０３を剥離することができるとともに、トルネード流Ｔの下端が濾過筒１０２の底面にまで達しないように調整する。このようにすることにより、濾過層１０３ａの濾過性能を長時間に亙り維持することができるとともに、濾過筒１０２の底部に沈降・堆積した汚濁物１１２が巻き上がることを防ぐことができる。
【００４６】
さらに、濾過筒１０２のうち濾過層１０３ａが形成される部分に、処理液Ｗ１を濾過筒１０２の内周縁に方向に吹き出す濾過性能回復用の供給パイプを接続し、この濾過性能回復用の供給パイプに、バルブを介装すると共にポンプＰ１に接続しておいてもよい。通常の濾過運転中には、バルブを閉じているが、濾過性能回復運転をするときにはバルブを開ける。そうすると、濾過層１０３ａが形成されていた部分にも処理液Ｗ１が周方向に噴出されるため、濾過層１０３ａが迅速に崩れて濾材１０３の全体が迅速にトルネード流Ｔに巻き込まれる。このようにすることにより、濾材１０３の濾過性能回復を迅速・確実に行うことができる。
【００４７】
＜第２の実施の形態＞
図７は本発明の第２の実施の形態に係る濾過装置１２０を示す。この濾過装置１２０では、処理液パイプ１０５及びポンプＰ１を介して供給されてきた処理液Ｗ１は、供給パイプ１０４から濾過筒１０２内に噴出されて、濾過室１０９内を回流・旋回する。
【００４８】
また、第２の供給パイプ１２１が、濾過筒１０２に接続されている。供給パイプ１２１は、供給パイプ１０４と同様に、濾過筒１０２の径方向に対して斜めに配置されている。この場合、供給パイプ１０４、１２１は、噴出された処理液Ｗ１の回流・旋回方向が同方向となるように、向きを合わせて配置されている。
【００４９】
吸引パイプ１２３は、供給パイプ１０４、１２１が濾過筒１０２に接続されている位置よりも下方位置で、濾過筒１０２に接続されている。ポンプＰ２は、吸引パイプ１２３を介して濾過室１０９の下部位置から処理水Ｗ１を吸引し、吸引した処理水Ｗ１を供給パイプ１２１を介して濾過室１０９の上部位置に吐出する。
【００５０】
濾過室１０９の上部位置には、濾材用ネット１２４が張り渡されている。濾材用ネット１２４の網目径は、濾材１０３の粒径よりも小さくなっている。このため、浮上した濾材１０３は、濾材用ネット１２４により塞き止められるが、濾過層１０３ａを通過して濾過された濾過液Ｗ２は濾材用ネット１２４を通過することができる。
【００５１】
濾過液パイプ１０７は、濾過室１０９のうち濾材用ネット１２４よりも上方位置に配置されており、濾過された濾過液Ｗ２を外部に取り出すことができる。本実施の形態では、濾材用ネット１２４及び濾過液パイプ１０７により、濾過液取出構造が構成されている。上記構成は、第１の実施の形態に応用可能である。
【００５２】
他の部分の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
この第２の実施の形態においても、濾過室１０９にてトルネード流Ｔが発生し、濾過層１０３ａの下面の一部の濾材１０３が離間され、濾過層１０３ａの濾過性能が向上する。また回収室１１０には、トルネード流Ｔは殆ど伝わらず、回収室１１０内の処理液Ｗ１は略静止状態となっており、回収室１１０には濾過・分離された汚濁物１１２が沈降・堆積する。
【００５４】
＜第３の実施の形態＞
図８は本発明の第３の実施の形態にかかる濾過装置１０１を示す。この濾過装置１０１では、濾過筒１０２のうち、濾過室１０９を形成する上側部分に対して、回収室１１０を形成する下側部分の横断面積が狭くなっている。また、区画部材は取り付けていない。他の部分の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００５５】
この濾過装置１３０では、回収室１１０を形成する下側部分の横断面積が狭くなっているため、トルネード流Ｔは、回収室１１０の底部側に殆ど伝わることはない。このため、回収室１１０に沈降・堆積した汚濁物１１２が巻き上がることはない。
【００５６】
なお、濾過筒１０２のうち、濾過室１０９を形成する上側部分を円筒形にしているが、回収室１１０を形成する下側部分を角筒型にしておけば、さらに、トルネード流Ｔが回収室１１０の低部側に伝わりにくくなる。
【００５７】
また、全ての実施例に関して、原理的に、トルネード流Ｔは供給パイプ１０４の先端部で発生して、吸引パイプ１０６の近傍で終了する。このことにより、トルネード流Ｔは、吸引パイプ１０６よりも下方に伝わりにくい。
【００５８】
＜第４の実施の形態＞
図９を参照して、第４の実施の形態に係る濾過装置１０１の構成および動作を説明する。同図に示す濾過装置１０１の基本的な構成は、第１の実施の形態に示したものと同様であり、相違点は循環手段としての逆洗吐出管１３０を有している点にある。この点に関して以下にて詳述する。
【００５９】
循環手段としての逆洗吐出管１３０は、一方が供給パイプ１０４と合流して、ポンプＰ１に接続している。そして逆洗吐出管１３０の他方は、濾過容器の濾過室１０９に接続され、好適には濾過層１０３ａが形成される箇所の濾過筒１０２に接続している。更に、逆洗吐出管１３０の途中には、バルブＶ５が設けられている。また、逆洗吐出管１３０は、供給パイプ１０４と同様に、濾過筒１０２の径方向に対して斜めに配置されており、逆洗吐出管１３０から濾過筒１０２に供給される処理液は、濾過筒１０２の内周縁に沿う方向に噴出されて、この濾過筒１０２内では処理液Ｗ１が濾過筒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。他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００６０】
通常の運転時（濾過時）に於いては、第５のバルブＶ５は閉じた状態であり、従って、濾過を行う状態に於いては、逆洗吐出管１３０は流体が流れない。即ち、逆洗吐出管１３０は、濾材１０３の洗浄を行う時のみに用いるパイプである。
【００６１】
次に、逆洗吐出管１３０を用いた濾材１０３の洗浄方法に関して説明する。先ず、第１のバルブＶ１および第３のバルブＶ３を閉じ、第２のバルブＶ２および第５のバルブＶ５を開く。次にポンプＰ１を駆動させて、吸引パイプ１０６から引き抜いた流体を、逆洗吐出管１３０から濾過筒１０２内部に戻すことで循環させることができる。このことにより、大部分の濾材を巻き込みつつトルネード流が生成され、濾材１０３の洗浄が行われる。トルネード流による濾材１０３の洗浄を行うメカニズムは第１の実施の形態と同様である。
【００６２】
また、浮上濾材１０３の洗浄を行う工程に於いて、浮上濾材１０３がトルネード流に巻き込まれて洗浄されることから、濾過液パイプ１０７の先端部は濾過されていない流体に接触する。従って、浮上濾材１０３の洗浄を繰り返すことにより、濾過液パイプ１０７の先端部に被除去物が付着する場合がある。このような場合は、濾過液パイプ１０７内部から流体を逆流させて、付着した被除去物を離散させる。
【００６３】
＜第５の実施の形態＞
図１０を参照して、第５の実施の形態に係る濾過装置１０１の構成および動作を説明する。同図に示す濾過装置１３０の基本的な構成は、第１の実施の形態に示したものと同様であり、相違点は捕獲手段１３２とバイパスパイプ１３１とを有している点にある。この点に関して以下にて詳述する。
【００６４】
捕獲手段１３２は、吸引パイプ１０６の先端の吸引部を覆うように設けられている。そして、捕獲手段１３２は、トルネード流により濾過層１０３ａから分離された濾材１０３や流体に含まれる被除去物が、吸引パイプ１０６内部に侵入するのを阻止する働きを有する。具体的には、例えば、図３（Ａ）や図３（Ｂ）に示したものと同様の手段を捕獲手段１３２として用いることが可能である。このように捕獲手段１３２にて、濾材１０３および被除去物が吸引パイプ１０６に侵入するのを阻止することで、ポンプＰ１に濾材や被除去物が侵入することにより故障してしまうのを防止することができる。
【００６５】
バイパスパイプ１３１は、吸引パイプ１０６と供給パイプ１０４とを連結するパイプである。具体的には、バイパスパイプ１３１の一方は、Ｖ２よりも濾過筒１０２に近い箇所の吸引パイプ１０６に連続している。そして、バイパスパイプ１３１の他方は、供給パイプに連続している。他の構成は、第１の実施の形態に示したものと同様である。
【００６６】
濾過の進行に伴い、捕獲手段１３２の表面には濾材１０３および被除去物等から成る付着物層が形成され、やがてこの付着物層により濾過装置１０１の濾過が阻害される場合がある。このような場合は、バイパスパイプ１３１を用いた逆流作用により、捕獲手段１３２表面に形成される付着物層を除去する。具体的には、Ｖ２を閉じて、ポンプＰ１を駆動させる。このことにより、ポンプから吐出された流体は、バイパスパイプ１３１および吸引パイプ１０６を通過して、濾過筒１０２に流入する。従って、捕獲手段１３２の表面に付着した付着物層は剥離され、回収室１１０に沈殿する。
【００６７】
＜第６の実施の形態の構造＞
図１１は、本発明の第６の実施の形態にかかる、浮上濾材を用いた濾過装置２０１に、汚液を供給した状態を示している。この濾過装置２０１では、濾過塔２０２と静止塔２０３を備えている。この濾過塔２０２及び静止塔２０３は、上面及び下面が閉塞された筒状の部材である。
【００６８】
濾過容器である濾過塔２０２の内部には、粒状の浮上型の濾材２０４が多数備えられている。この濾材２０４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２０２内に汚液Ｗ１を供給すると、濾材２０４は浮上して、個々の濾材２０４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２０４により濾過層２０４ａが形成され、精密な濾過が可能となる。濾材２０４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２０４を採用している。
【００６９】
なお図１１では、図示の都合上、濾材２０４を「まばら」に描いているが、図１１の状態では稠密状態で濾材２０４が存在している。また濾材２０４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。
【００７０】
濾過塔２０２のうち、濾材２０４が浮上して濾過層２０４ａが形成されない部分（下側部分）には、バルブＶ１が介装された供給手段としての供給管２０５が連結されている。この供給管２０５には、ポンプＰ１が吸引手段としての吸引管２０６を介して貯溜槽２０７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２０５を通って、濾過塔２０２の内部の下部空間（濾過層２０４ａが形成されない空間）に噴出される。
【００７１】
供給管２０５は、横断面図である図２に示すように、濾過塔２０２の径方向に対して斜めに配置されており、供給管２０５から濾過塔２０２に供給される汚液Ｗ１は、濾過塔２０２の内周縁に沿う方向に噴出されて、この濾過塔２０２内では汚液Ｗ１が濾過塔２０２の内周縁に沿う方向に回流（旋回）するようになっている。
【００７２】
なお、図１１、図２では１本の供給管２０５により、汚液Ｗ１を供給するようにしているが、濾過塔２０２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２０２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。
【００７３】
また、供給管２０５を、濾過塔２０２の径方向に対して斜めに配置することなく、濾過塔２０２の中央にまで真っ直ぐに挿入し、供給管２０５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。
【００７４】
図１１に戻り説明を続けると、濾過塔２０２のうち、濾材２０４が浮上して濾過層２０４ａが形成される部分（上側部分）には、排出手段としての濾過液管２０８が挿入されている。濾過液管２０８のうち、濾過塔２０２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２０４は透過させない集水構造になっている。集水構造の詳細に関しては、図３に示したものと同様である。
【００７５】
図１１に戻り説明を続けると、濾過塔２０２のうち濾材２０４が浮上して濾過層２０４ａが形成されない部分（本実施の形態では濾過塔２０２の下端部分）と、静止塔２０３の上側部分とが送り管２０９により連結されている。また、静止塔２０３の頂部と、吸引管２０６の途中部分とが、濾材復帰管２１０により連結されている。この場合、吸引管２０６は太く（例えば管直径が２０ｍｍ）、送り管２０９及び濾材復帰管２１０は細く（例えば管直径が６ｍｍ）なっている。
【００７６】
静止塔２０３の上面２０３ａ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２０３の下面には、バルブＶ２が介装されたドレン管２１１が接続されている。
【００７７】
濾過塔２０２の周面（側面）には、バルブＶ３が介装された逆洗吐出管２１２と、バルブＶ４が介装された濾材吸引管２１３と、バルブＶ５が介装された液吸引管２１４と、バルブＶ６が介装された液吐出管２１５と、バルブＶ７が介装された逆洗吸引管２１６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。
【００７８】
しかも、管２１２、２１３は、濾過塔２０２のうち濾材２０４が浮上して濾過層２０４ａが形成される部分（上側部分）に接続され、管２１４、２１５、２１６は、濾過塔２０２のうち濾材２０４が浮上して濾過層２０４ａが形成されない部分（下側部分）に接続されている。更に管２１２、２１３について詳述すると、逆洗吐出管２１２は、濾過塔２０２のうち濾過層２０４ａの上層部分の位置に接続され、濾材吸引管２１３は濾過塔２０２のうち濾過層２０４ａの下層部分に位置して接続されている。
【００７９】
管２１２、２１５はポンプＰ２の吐出部Ｐ２ｏｕｔ  に接続され、管２１３、２１４、２１６はポンプＰ２の吸引部Ｐ２ｉｎに接続されている。
【００８０】
上記構成となっている濾過装置２０１の動作を次に説明する。
【００８１】
＜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１１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。
【００８２】
ポンプＰ１が駆動すると、貯留槽２０７内の汚液Ｗ１は、吸引管２０６を介して吸引され供給管２０５を通って濾過塔２０２内に供給され、濾過塔２０２内が汚液Ｗ１により充満する。更に、濾過塔２０２内に供給された汚液Ｗ１は、細い送り管２０９を通って静止塔２０３内にも供給され、静止塔２０３内が汚液Ｗ１により充満する。このとき、細い濾材復帰管２１０が太い吸引管２０６に接続されているため、吸引管２０６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２１０内が負圧となり、静止塔２０３内の汚液Ｗ１は、濾材復帰管２１０を通って吸引管２０６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２０３側の汚液Ｗ１が吸引管２０６側に吸引されてくる。
【００８３】
このようにして汚液Ｗ１を濾過塔２０２に供給して充満させると、図１１に示すように、比重の小さい浮上型の濾材２０４は浮上して、個々の濾材２０４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２０４により、非常にしっかりとした濾過層２０４ａが形成され、ミクロンオーダの濾過が可能となる。
【００８４】
汚液Ｗ１は、濾過層２０４ａ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２０８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２１７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。
【００８５】
一方、汚液Ｗ１に含まれていた夾雑物２１７は、自重により下方に沈下していき、濾過塔２０２の底部にまで落下する。この夾雑物２１７は汚液Ｗ１とともに送り管２０９を通って静止塔２０３内に供給される。つまり、濾過・分離された夾雑物２１７が、濾過塔２０２から静止塔２０３に移送されることになる。
【００８６】
静止塔２０３は濾過塔２０２から分離した塔であり、しかも、送り管２０９が細く汚液Ｗ１は静かに静止塔２０３に流れ込むため、静止塔２０３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２０３に移送された夾雑物２１７は沈降して、静止塔２０３の底部に堆積する。
【００８７】
なお、汚液Ｗ１を送り管２０９を通って濾過塔２０２から静止塔２０３に供給しているため、濾材２０４の一部も静止塔２０３側に移送されてしまうことがある。このように静止塔２０３側に入ってしまった濾材２０４は浮上し、静止塔２０３の頂部に溜まり、汚液Ｗ１と共に濾材復帰管２１０を通って、吸引管２０６に戻され、供給管２０５を通って濾過塔２０２に戻ってくる。
【００８８】
濾過処理を続けていくと、図１１に示すように、濾過層２０４ａの下面に夾雑物２１７が一時的に付着する。このとき、供給管２０５から濾過塔２０２に供給される汚液Ｗ１は、濾過塔２０２の内周面に沿う方向に噴出され、濾過塔２０２のうち濾過層２０４ａ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２０４ａの下面の濾材２０４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２１７も剥離される。このため、濾材２０４でなる濾過層２０４ａの下面には、夾雑物２１７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。
【００８９】
なお、一旦剥離・離脱した個々の粒となった濾材２０４は、汚液Ｗ１の旋回流により旋回されて夾雑物２１７から分離し、再び浮上して濾過層２０４ａを形成する。また剥離した夾雑物２１７は濾過塔２０２の下方に落下し静止塔２０３に移送される。
【００９０】
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２１４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２１３からは濾材２０４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２０４とが攪拌されるため、濾材２０４の表面に付着したゴミや粘着物質等の夾雑物２１７が濾材２０４の表面から剥離され、濾材２０４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２０４は個々の粒子に分離し、分離した個々の濾材２０４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２０４の濾過性能が回復する。
【００９１】
このように、ポンプＰ２にて濾過性能が回復した濾材２０４と、汚液Ｗ１は、ポンプＰ２から吐出され、液吐出管２１５を通って濾過塔２０２の下部空間（濾過層２０４ａが形成されていない空間）に噴出される。噴出された濾材２０４は、浮上して再び濾過層２０４ａを形成する。
【００９２】
したがって、濾過層２０４ａのうち、特に下層部分の濾材２０４は、次々と濾材吸引管２１３により吸引されると共に、濾過性能が回復した濾材２０４が次々と戻ってくるため、濾材２０４が少しづつ流動する。この結果、この部分（濾過層２０４ａの下層部分）に進入してきた夾雑物２１７は、それ以上は上方に侵入することは殆どなく、濾材２０４と一緒に濾材吸引管２１３、ポンプＰ２及び液吐出管２１５を介して、濾過塔２０２の下部空間（濾過層２０４ａ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２０４ａの下層部分は、濾過性能が回復した濾材２０４によりリフレッシュされて、常に濾過性能が高い濾材２０４が存在することになり、濾過性能の高い濾過層となる。
【００９３】
一方、濾過層２０４ａのうち上層部分では、濾材２０４の移動は殆どなく濾材２０４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２０８から流失することはない。
【００９４】
かくして、濾過層２０４ａ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２０４ａ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２０４ａを攪拌することなく、濾過層２０４ａの濾過性能を長時間に亘り維持することができる。
【００９５】
また上述したように、濾材吸引管２１３から濾材２０４と汚液Ｗ１の混合液を吸引するのみならず、液吸引管２１４により汚液Ｗ１も同時に吸引しているため、濾材２０４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。
【００９６】
仮に例えば、液吸引管２１４を用いることなく、濾材吸引管２１３のみにより濾材２０４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２１３から濾材２０４と汚液Ｗ１の混合液を吸引するのみならず、液吸引管２１４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２０４を吸引・流通させるポイントとなっているのである。
【００９７】
＜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２０４ａの内部にまで夾雑物２１７が侵入して濾過層２０４ａが目詰まり状態となり、濾過液管２０８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２０４ａを形成する個々の濾材２０４の間の隙間に、金属粉などの夾雑物２１７が抱き込まれた状態になっている。つまり、濾過層２０４に抱き込まれている金属粉等の夾雑物２１７の濃度が高くなっている。
【００９８】
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１１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。
【００９９】
このようにすると、濾過塔２０２の下部空間に存在していた汚液Ｗ１が逆洗吸引管２１６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２１２を通って、濾過塔２０２内に形成された濾過層２０４ａの上層部分に噴出される。
【０１００】
このように濾過層２０４ａの上層部分に汚液Ｗ１が噴出されるため濾過層２０４ａは崩れて個々の濾材２０４に分離する。更に、濾過塔２０２の内部では汚液Ｗ１が上部（逆洗吐出管２１２による吐出部分）から下部（逆洗吸引管２１６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２０４は、濾過塔２０２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２０４の間に抱き込まれていた金属粉等の夾雑物２１７は、濾過塔２０２の内部空間中の液全体に分散して、個々の濾材２０４から分離する。換言すると、濾材２０４は抱き込んでいた夾雑物２１７を液中に放出する。
【０１０１】
その後にポンプＰ２の駆動を停止すると、濾過塔２０２内では濾材２０４が浮上して再び濾過層２０４ａが形成される。再形成された濾過層２０４ａは夾雑物を放出した濾材２０４により構成されているため、再形成された濾過層２０４ａの濾過性能は高くなっている。
【０１０２】
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２０４の一部が送り管２０９を通って静止塔２０３側に移動していくことがあっても、静止塔２０３内に移動した濾材２０４は、濾過運転時に、濾材復帰管２１０、吸引管２０６、ポンプＰ１及び供給管２０５を通って濾過塔２０２に戻ってくる。
【０１０３】
＜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２０３の下部に多量の夾雑物２１７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２１１を通して夾雑物２１７を汚液Ｗ１と共に排出する。このとき、静止塔２０３内にある濾材２０４は、静止塔２０３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２０４が外部に排出されることはない。
【０１０４】
なお、濾過塔２０２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２０２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。
【０１０５】
＜第７の実施の形態の構造＞
図１２は、本発明の第７の実施の形態にかかる、浮上濾材を用いた濾過装置２０１Ａを示す。第７の実施の形態にかかる濾過装置２０１Ａは、第６の実施の形態にかかる濾過装置２０１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。
【０１０６】
濾材用ネット１５０は、濾過塔２０２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２０４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２０４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。
【０１０７】
濾過液管２０８は通常の管材であり、濾過層２０４ａ及び濾材用ネット１５０を通過してきた濾過液Ｗ１を、濾過塔２０２の外部に排出する。
【０１０８】
濾過塔２０２の内部空間のうち濾過層２０４ａ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２０２の内周面に支持されている。
【０１０９】
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２０２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。
【０１１０】
この濾過装置２０１Ａ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２１７は、濾過層２０４ａ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２０４は、濾材通過隙間１５２、１５３を通って濾過層２０４ａ側に戻っていく。
【０１１１】
他の部分の構成や動作は、第６の実施の形態に係る濾過装置２０１と同様である。
【０１１２】
＜第８の実施の形態＞
図１３は、本発明の第８の実施の形態にかかる、浮上濾材を用いた濾過装置２０１Ｂを示す。第８の実施の形態にかかる濾過装置２０１Ｂ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２１２をポンプＰ１の吐出側に接続し、逆洗吸引管２１６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２１４、２２１５、２１６等は使用しない。
【０１１３】
第８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。
【０１１４】
＜第９の実施の形態＞
図１４は本発明の第９の実施の形態に係る、浮上濾材を用いた濾過装置３０１を示す。図１４の状態は、濾過装置３０１に汚濁液等の処理液（金属粉や塗料成分や泥などの固形分を含む水）Ｗ１が供給されている状態を示している。この濾過装置３０１の濾過部３０２は、円筒状をなしており、使用時において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、本実施の形態では、その上端面が上蓋３０２ａにより閉塞され下端面は下蓋３０２ｂにより閉塞されている。なお濾過部３０２の形状は円筒状に限らず、他の多角形の筒形状にしてもよい。
【０１１５】
濾過容器である濾過部３０２の内部には、粒状の浮上濾材３０３が多数備えられている。この濾材３０３としては、処理液Ｗ１よりも比重が小さい（具体的には処理液Ｗ１の主体が水である場合には比重が１よりも小さい）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、濾過部３０２内に処理液Ｗ１を供給すると、濾材３０３は浮上して、個々の濾材３０３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３０３により濾過層３０３ａが形成され、精密な濾過が可能となる。濾材３０３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、処理液Ｗ１に応じて最適な材料で形成した最適な粒径の濾材３０３を採用している。
【０１１６】
濾過部３０２の底部には円筒状の回収室としての沈殿室３０４が連通状態で連結されている。この沈殿室３０４の横断面積は濾過部３０２の横断面積よりも小さくなっている。また、沈殿室３０４は濾過部３０２の中心部分（径方向に沿う中心部分：中央部分）に位置して配置されている。換言すると、沈殿室３０４の軸中心と濾過部３０２の軸中心とが略一致している。
【０１１７】
この沈殿室３０４の底部には、バルブＶ１が介装されたドレインパイプ３０５が接続されている。
【０１１８】
濾過部３０２のうち、濾材３０３が浮上して濾過層３０３ａが形成される部分には、排出手段としての濾過液パイプ３０６が挿入されている。濾過液パイプ３０６のうち、濾過部３０２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３０３は透過させない集水構造になっている。集水構造の詳細は、図３に示すものと同様である。
【０１１９】
供給手段としての供給パイプ３０７は、濾過部３０２の上蓋３０２ａを貫通して濾過部３０２内に挿入されており、濾過層３０３ａが形成される部分（上下方向位置）を上方から下方に向かって配管されている。そして、先端開口３０７ａは濾過層３０３ａが形成される位置よりも下方に位置している。しかも、供給パイプ３０７の先端部分（先端開口３０７ａを含む部分）は、図１４のＩＩＩ−ＩＩＩ断面（横断面）である図１５に示すように、濾過部３０２の内周縁に沿う方向に曲がっている。
【０１２０】
処理液Ｗ１はポンプＰにより供給パイプ３０７に供給されるため、処理液Ｗ１は供給パイプ３０７内を通り、濾過層３０３ａが形成される位置を上方から下方に流れて先端開口３０７ａから噴出される。このとき供給パイプ３０７の先端部分が濾過部３０２の内周縁に沿う方向に曲がっているため、噴出された処理液Ｗ１は濾過部３０２の内周縁に沿う方向に回流・旋回する。図１４では、処理液Ｗ１の回流・旋回の流れ運動を符号Ｒで示している。
【０１２１】
上記構成となっている濾過装置３０１の動作を次に説明する。
【０１２２】
濾過処理をする際には、バルブＶ１を閉じた状態にしてポンプＰを駆動する。そうすると、処理液Ｗ１は、ポンプＰ、供給パイプ３０７を通って濾過部３０２内に供給され、濾過部３０２内は処理液Ｗ１により満たされる。
【０１２３】
このようにして処理液Ｗ１を濾過部３０２に供給すると、図１４に示すように、比重の小さい浮上型の濾材３０３は浮上して、個々の濾材３０３が緊密に押しつけられた稠密状態となる。このため濾材３０３により、非常にしっかりとした濾過層３０３ａが形成され、ミクロンオーダの濾過が可能となる。
【０１２４】
処理液Ｗ１は、濾過層３０３ａとなっている濾材３０３の間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、濾過液パイプ３０６を介して取り出される。この濾過液Ｗ２は、汚濁物が濾過・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、汚濁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。
【０１２５】
一方、処理液Ｗ１に含まれていた汚濁物（固形分）３１０は、濾過処理により分離され、濾過部３０２内（濾過部３０２のうち濾過層３０３ａよりも下方空間）を下方に沈下していき、沈殿室３０４内に落下して堆積する。このとき、濾過部３０２内では処理液Ｗ１が濾過部３０２の内周縁に沿う方向に回流・旋回しているため、沈降していく汚濁物３１０は濾過部３０２の中央部分に集められる。この結果、軸中心が濾過部３０２の軸中心と略一致している沈殿室３０４には、中央部分に集められた汚濁物３１０が効率的に沈降・堆積していく。
【０１２６】
なお、沈殿室３０４の横断面積は濾過部３０２の横断面積よりも狭くなっているので、処理液Ｗ１の回流・旋回の流れ運動Ｒは沈殿室３０４の底部にまで届くことなく、沈殿室３０４の底部においては、処理液Ｗ１の流動は極めて小さくなっている。よって、沈殿室３０４の底部に沈降・堆積した汚濁物３１０が舞い上がって濾過部３０２内に戻ってくることは殆どない。
【０１２７】
なお、沈殿室３０４を角筒状に形成しておけば、処理液Ｗ１の回流・旋回の流れ運動Ｒが沈殿室３０４内に入り込むのをより効果的に防止することができる。
【０１２８】
また、濾過部３０２内において、処理液Ｗ１による回流・旋回の流れ運動Ｒが発生するため、濾過層３０３ａの下面の濾材３０３の一部が流れ運動Ｒ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汚濁物３１０も剥離される。この結果、濾材３０３でなる濾過層３０３ａの下面には、汚濁物３１０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。
【０１２９】
なお、一旦剥離・離脱した個々の粒となった濾材３０３は、処理液Ｗ１の流れ運動Ｒにより巻き込まれてもみ洗いされる。この結果、個々の粒となった濾材３０３に付着していた汚濁物３１０が分離し脱落する。汚濁物３１０が分離した個々の濾材３０３は、再び浮上して濾過層３０３ａを形成する。また剥離した汚濁物３１０は、濾過部３０２を落下し沈殿室３０４に入り沈殿室３０４の底部に沈殿する。
【０１３０】
濾過処理運転をしていき、沈殿室３０４内に多量の汚濁物３１０が沈降・堆積した場合には、バルブＶ１を開き、沈殿室３０４に沈殿した汚濁物３１０を処理液Ｗ１とともにドレインパイプ３０５を介して外部に排出する。この場合、沈殿室３０４の横断面積は濾過部３０２の横断面積よりも狭くなっているので、狭い沈殿室３０４内に汚濁物３１０が集中して堆積することになり、外部に排出する処理液Ｗ１が少量であっても、集中して堆積していた汚濁物３１０を効果的に外部排出することができる。また、同時に外部排出される処理液Ｗ１の量は少なくて済む。
【０１３１】
濾過部３０２内に処理液Ｗ１を供給していないときには、濾材３０３は下方に落ちている。また、供給パイプ３０７から濾過部３０２への処理液Ｗ１の供給を停止し（濾過運転を中止し）、バルブＶ１を開き処理液をドレインパイプ３０５を介して排出するときには、処理液Ｗ１と共に濾材３０３が下方に沈降してくる。このように濾材３０３が下方に落下・沈降しても、この濾材３０３が供給パイプ３０７の中に入り込んで（逆流して）くることはない。
【０１３２】
これは、供給パイプ３０７が、濾過層３０３ａが形成される部分（上下方向位置）を上方から下方に向かって配管されており、その先端開口３０７ａが濾過層３０３ａが形成される位置よりも下方に位置しているからである。
【０１３３】
また、濾材３０３が下方に落下・沈降している状態で供給パイプ３０７を介して処理液Ｗ１を濾過部３０２内に供給すると濾材３０３は上昇してくるが、このときには供給パイプ３０７内では処理液Ｗ１が上方から下方に流れているため、濾材３０３が供給パイプ３０７内に浸入することはない。
【０１３４】
結局、濾材３０３が下方に沈降する際にも、沈降していた濾材３０３が上昇する際にも、濾材３０３が供給パイプ３０７内に逆流することはない。このため、微細な濾材３０３がポンプＰのところにまで浸入することはなく、濾材３０３によりポンプＰが回転停止したり詰まったりして故障することを防止することができる。
【０１３５】
＜第１０の実施の形態＞
図１６は、本発明の第１０の実施の形態にかかる浮上濾材を用いた濾過装置３０１Ａを示す。この濾過装置３０１Ａでは、沈殿室３０４の内部空間のうち濾過部３０２に近い部分（上部空間）に、板状の区画部材３２０を備えている。
【０１３６】
濾過性能回復用のパイプ３２１は、供給パイプ３０７の途中から分岐しており、濾過部３０２の上蓋３０２ａを貫通して濾過部３０２内に挿入されており、先端開口３２１ａは濾過層３０３ａが形成される部分に位置している。つまり、処理液Ｗ１が濾過部３０３内に供給されて濾過層３０３ａが形成されたときに、先端開口３２１ａは濾過層３０３ａの内部に位置する。しかも、パイプ３２１の先端部分（先端開口３２１ａを含む部分）は、供給パイプ３０７の先端部分と同様に、濾過部３０２の内周縁に沿う方向に曲がっている。
【０１３７】
供給用パイプ３２１にはバルブＶ２が介装されており、供給パイプ３０７には、分岐部分よりも下流部分にバルブＶ３が介装されている。他の部分の構成は、図１４に示す第９の実施の形態と同様である。
【０１３８】
濾過処理をする際には、バルブＶ１、Ｖ２を閉じ、バルブＶ３を開いた状態にしてポンプＰを駆動する。この濾過処理の際に濾過部３０２内には、処理液Ｗ１による回流・旋回の流れ運動Ｒが発生する。この流れ運動Ｒは沈殿室３０４の内部にまで浸入しようとするが、流れ運動Ｒは区画部材３２０に衝突するため、流れ運動Ｒは殆ど沈殿室３０４に入ることはない。また、沈殿室３０４内で発生した処理液Ｗ１による乱流も区画部材３２０に衝突して流れが減速ないし停止される。このため、沈殿室３０４の底部においては、処理液Ｗ１の流動は極めて小さくなっており、沈殿室３０４の底部に沈降・堆積した汚濁物３１０が舞い上がって濾過部３０２内に戻ってくることは殆どない。
【０１３９】
長期間に亙り濾過処理運転をして、多量の汚濁物３１０が濾過層３０３ａの内部にまで浸入して濾過性能が低下してきたときには、濾過性能回復運転をする。即ち、バルブＶ２を開状態にするとともに、バルブＶ１、Ｖ３を閉状態にして、ポンプＰを駆動する。そうすると、濾過性能回復用のパイプ３２１の先端開口３２１ａから処理液Ｗ１が噴出される。このため、濾材３０３で形成した濾過層３０３ａが崩れる。しかも、先端開口３２１ａから噴出された処理液Ｗ１は、濾過部３０２の内周縁に沿った方向に旋回・回流するため、濾過部３０２の内部全体に、処理液Ｗ１の回流・旋回の流れ運動Ｒが発生し、各濾材３０３は流れ運動Ｒにより濾過部３０２内にて攪拌される。このため、濾材３０３に付着していた汚濁物３１０が分離され濾材３０３の濾過性能が回復する。
【０１４０】
処理液Ｗ１の回流・旋回の流れ運動Ｒにより、濾材３０３から汚濁物３１０を除去したら、ポンプＰを停止する。そうすると、個々に分離した濾材３０３は浮上して再び濾過層３０３ａを形成する。これにより濾過処理性能が回復した濾過層３０３ａとなる。
【０１４１】
＜第１１の実施の形態＞
図１７は、本発明の第１１の実施の形態にかかる浮上濾材を用いた濾過装置３０１Ｂを示す。この濾過装置３０１Ｂでは、濾過部３０２の内部空間のうち上側部分に、濾材用ネット３３０が張り渡されている。濾材３０３は、濾過部３０２の内部空間のうち濾材用ネット３３０よりも下側空間に充填されている。しかも、濾材用ネット３３０の網目径は、使用する濾材３０３の粒径よりも小さくなっている。このため、処理液Ｗ１が濾過部３０２内に供給されたときには、濾材用ネット３３０よりも下方位置に濾過層３０３ａが形成される。
【０１４２】
濾過液パイプ３０６は濾過部３０２の内部空間のうち、濾材用ネット３３０よりも上方位置に挿入されている。この濾過液パイプ３０６は通常のパイプであり、図１７に示すような集水構造にはなっていない。しかし、濾材１０２は濾材用ネット３３０で塞き止められるため、濾過層３０３ａを通過し更に濾材用ネット３３０を通過してきた濾過液Ｗ２が濾過液パイプ３０６を通って外部に取り出すことができる。
【０１４３】
ポンプＰから導出された供給パイプ３０７は、濾過部３０２の外側位置（隣接する空間）において、濾過層３０３ａが形成される部分（上下方向位置）を上方から下方に向かって配管され（区間α）、その後に配管方向が反転して、濾過部３０２の下蓋３０２ｂを貫通して濾過部３０２内で上方に立ちのぼるように配管され（区間β）、先端開口３０７ａは濾過層３０３ａが形成される位置よりも下方に位置している。供給パイプ３０７の先端開口３０７ａから噴出された処理液Ｗ１は、濾過部３０２の内周縁に沿って回流・旋回するようになっている。
【０１４４】
他の部分の構成は第９の実施の形態と同様である。
【０１４５】
本実施の形態では、供給パイプ３０７は、区間αにおいて、濾過層３０３ａが形成される部分（上下方向位置）を上方から下方に向かって配管されている。このため、濾過運転を停止して濾過部３０２内での処理液Ｗ１の水位が低下してきて濾材３０３が下方に落下・沈降してきても、濾材３０３は、供給パイプ３０７の区間βに入ることはあっても、区間αにおいて上方に立ち上がって入り込むことはできない。この結果、濾材３０３がポンプＰにまで浸入することはなく、濾材３０３によるポンプＰの詰まりや回転停止を防止することができる。
【０１４６】
＜第１２の実施の形態＞
図１８は、本発明の第１２の実施の形態にかかる浮上濾材を用いた濾過装置３０１Ｃを示す。この濾過装置３０１Ｃでは、ポンプＰから導出された供給パイプ３０７は、濾過部３０２の外側位置（隣接する空間）において、濾過層３０３ａが形成される部分（上下方向位置）を上方から下方に向かって配管され（区間α）、その後に配管方向が直交して水平方向に伸び、濾過部３０２の側面（周面）に接続されている。しかも、供給パイプ３０７は、図２に示すように、濾過部３０２の径方向に対して斜めに配置されている。このため、供給パイプ３０７から濾過部３０２に供給される処理液Ｗ１は、濾過部３０２の内周縁に沿う方向に噴出されて、この濾過部３０２内では処理液Ｗ１が濾過筒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。
【０１４７】
他の部分の構成は、図１７に示す第１１の実施の形態と同様である。
【０１４８】
本実施の形態では、供給パイプ３０７は、区間αにおいて、濾過層３０３ａが形成される部分（上下方向位置）を上方から下方に向かって配管されている。このため、濾過運転を停止して濾過部３０２内での処理液Ｗ１の水位が低下してきて濾材３０３が下方に落下・沈降してきても、濾材３０３は、区間αにおいて上方に立ち上がって入り込むことはできない。この結果、濾材３０３がポンプＰにまで浸入することはなく、濾材３０３によるポンプＰの詰まりや回転停止を防止することができる。
【０１４９】
＜第１３の実施の形態＞
図１９は、本発明の第１３の実施の形態にかかる浮上濾材を用いた濾過装置３０１Ｄを示す。この濾過装置３０１Ｄでは、濾過部３０２はその下側部分が漏斗状に絞られており、下端にドレインパイプ３０５が接続されており、沈殿室３０４は接続されていない。また、濾過部３０２の内部には、図４に斜視図で示す十字型の区画部材３４０が配置されている。
【０１５０】
他の部分の構成は、図１４に示す第９の実施の形態と同様である。
【０１５１】
濾過処理をする際には濾過部３０２内には、処理液Ｗ１による回流・旋回の流れ運動Ｒが発生する。この流れ運動Ｒは区画部材３４０よりも下方にまで浸入しようとするが、流れ運動Ｒは区画部材３４０に衝突するため、流れ運動Ｒは区画部材３４０よりも下方に伝わることはない。このため、濾過部３０２のうち区画部材３４０よりも下方の空間では、処理液Ｗ１の流動は極めて小さくなっている。したがって濾過分離された汚濁物３１０は、区画部材３４０を通過して沈降し、濾過部３０２の底部に沈降・堆積した汚濁物３１０は、舞い上がって区画部材３４０よりも上方の空間に戻ってくることは殆どない。
【０１５２】
なお、図１９、図４に示す第１３の実施の形態では、十字型（４枚板型）の区画部材３４０を採用したが、板の枚数を４枚よりも多くしても、少なくしてもよい。また、板を井桁状に組み合わせてもよい。また、区画部材として、パンチングメタルや、斜め板や、漏斗状部材を用いることもできる。更に、複数の区画部材を上下方向にずらして配置してもよく、この場合には、各区画部材の形状は同一であっても異なっていてもよい。
【０１５３】
結局、区画部材としては、区画部材の配置位置よりも上側の空間と下側の空間とを連通しつつ、流れ運動Ｒが下側空間に伝わることを阻止する機能を持つ物であれば良い。
【０１５４】
＜第１４の実施の形態＞
図２０は、本発明の第１４の実施の形態にかかる浮上濾材を用いた濾過装置３０１Ｅを示す。この濾過装置３０１Ｅでは、濾過部３０２の底部は、連結筒３５０を介して沈殿部３０４と連通している。連結筒３５０の断面積（横断面積）は、濾過部３０２の断面積（横断面積）よりも小さくなっている。しかも、連結筒３５０の内部には区画部材３４０が配置されている。
【０１５５】
なお、他の部分の構成は図１４に示す第９の実施の形態と同様である。
【０１５６】
本実施の形態では、濾過部３０２にて発生した処理液Ｗ１による回流・旋回の流れ運動Ｒは、狭い連結筒３５０にて制限されると共に、この流れ運動Ｒは区画部材３４０に衝突する。このため、流れ運動Ｒは殆ど沈殿室３０４に入ることはない。したがって、沈殿室３０４の内部においては、処理液Ｗ１の流動は極めて小さくなっており、沈殿室３０４に沈降・堆積した汚濁物３１０が舞い上がって濾過部３０２内に戻ってくることは殆どない。
【０１５７】
＜第１５の実施の形態＞
図２１から図２３を参照して、本発明の第１５の実施の形態に係る濾過装置１０１の構成および動作を説明する。
【０１５８】
図２１を参照して、本実施の形態に係る濾過装置１０１は、例えば図１を参照して説明した濾過装置と基本的構成は同様であり、相違点は、区画部材１０８の構成にある。具体的には、濾過室１０９と回収室１１０とを区画する区画部材１０８に、開口部１０８Ａが設けられている。
【０１５９】
図２２を参照して、上記区画部材１０８の詳細を説明する。区画部材１０８は、２枚の板を十字に組み合わせた形状となっている。この基本的形状は、図３に示したものと同様である。開口部１０８Ａは、区画部材を部分的に穿孔した箇所であり、ここでは、複数個の開口部１０８Ａが設けられている。ここでは、開口部１０８Ａの形状は円形であるが、他の形状でも良い。具体的には、矩形や三角形等の形状の開口部１０８Ａでも良い。
【０１６０】
図２３を参照して、上記構成の区画部材１０８を中心とした濾過装置１０１の動作を説明する。濾過筒１０２内部には、浮上濾材から成る濾過層１０３ａが形成され、濾過層１０３ａの下方にはトルネード流が形成される濾過室１０９が形成される。また、濾過室１０９の下方には回収室１１０が形成され、濾過室１０９と回収室１１０とは、区画部材１０８により区画されている。濾過室１０９内部では、濾過層１０３ａ下面の詰まりを防止するために、トルネード流が形成され、このトルネード流により、濾過層１０３ａ下面付近の濾材１０３および汚濁物１１２は離間されている。汚濁物１１２は、静止状態となっている回収室１１０に沈殿する。上記動作は、第１の実施の形態と同様である。
【０１６１】
上記濾過動作に於いて、区画部材１０８の役割に関して説明する。上記したトルネード流Ｔは、濾過室１０９内部を旋回しつつ下方に移動する流れである。従って、トルネード流Ｔは、縦方向に移動する第１の流れＦ１と、横方向に旋回する第２の流れＦ２とに分割して捉えることができる。本実施の形態では、区画部材１０８が有する開口部１０Ａにより、第１の流れＦ１と第２の流れＦ２とを衝突させることにより、トルネード流Ｔが回収室１１０に侵入するのを阻止している。即ち、区画部材１０８に設けた開口部１０８Ａから、第２の流れＦ２が部分的に水平方向に移動する。一方、第１の流れＦ１は、縦方向に延在する区画部材１０８に沿って、その一部分が下方に移動する。そして、開口部１０８Ａを通り抜けた第２の流れＦ２は、縦方向に移動する第１の流れＦ１と衝突する。従って、第１の流れＦ１および第２の流れＦ２は、互いに打ち消し合うことにより、弱くなる。このことから、トルネード流Ｔは回収室１１０に侵入しないので、回収室内部の流体は略静止状態に保たれ、回収室１１０に沈降した汚濁物１１２が舞い上がるのを防止することができる。
【０１６２】
【発明の効果】
以上実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明によれば、浮上濾材を用いた濾過装置に於いて、浮上濾材から成る濾過層の下面に渦状の流れを発生させることにより、濾過層の再表層の浮上濾材の一部分を常に剥離しつつ濾過を進行させることができる。従って、濾過層の目詰まりを抑止しながら濾過が行えるので、長期間に渡り濾過層の濾過能力を維持することができる。
【０１６３】
また、この渦状の流れは、濾過筒１０２の内周縁に沿って、流体を噴出させることにより発生させることができる。従って、渦状の流れを発生させるためのファンや別途のポンプを装備すること無く、渦状の流れを発生させることができる。
【０１６４】
更にまた、供給パイプから濾過筒内に供給する処理液を、濾過筒の内周縁に沿う方向に噴出して処理液を回流・旋回させると共に、吸引パイプにより濾過筒内の処理液を下方に引き込むことにより、濾過筒内の処理液がトルネード流となる。このため、浮上した濾材で形成した濾過層の下面では、濾材の一部が剥離され汚濁物が付着していない新たな面が次々と形成され、目詰まりが発生しにくくなっており、良好な濾過性能を長時間にわたり維持することができる。
【０１６５】
また、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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
本発明によれば、濾過層が形成される位置を上方から下方に向かう状態で供給パイプを配置したため、濾過運転を中止して濾材が落下・沈降してきても、濾材が供給パイプの内部に浸入してくることはない。このため、供給パイプに処理液を供給するポンプに濾材が浸入することを防止でき、濾材に起因するポンプの回転停止や詰まりを効果的に防止することができる。
【０１７０】
また本発明では、供給パイプから濾過部内に供給する処理液を、濾過部の内周縁に沿う方向に噴出して処理液を回流・旋回させるようにした。このため、浮上した濾材で形成した濾過層の下面では、濾材の一部が剥離され汚濁物が付着していない新たな面が次々と形成され、目詰まりが発生しにくくなっており、良好な濾過性能を長時間にわたり維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る濾過装置を示す構成図である。
【図２】供給パイプの濾過筒への接続状態を示す横断面図（Ａ）、横断面図（Ｂ）である。
【図３】集水構造を示す展開図である。
【図４】区画部材を示す斜視図である。
【図５】区画部材として斜め板を用いた濾過装置を示す構成図である。
【図６】区画部材として漏斗状部材を用いた濾過装置を示す構成図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る濾過装置を示す構成図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る濾過装置を示す構成図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る濾過装置を示す構成図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る濾過装置を示す構成図である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態に係る濾過装置を示す構成図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態に係る濾過装置を示す構成図である。
【図１３】本発明の第８の実施の形態に係る濾過装置を示す構成図である。
【図１４】本発明の第９の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図である。
【図１５】図１４のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す断面図である。
【図１６】本発明の第１０の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図である。
【図１７】本発明の第１１の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図である。
【図１８】本発明の第１２の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図である。
【図１９】本発明の第１３の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図である。
【図２０】本発明の第１４の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図である。
【図２１】本発明の第１５の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図である。
【図２２】区画部材を示す斜視図である。
【図２３】本発明の第１５の実施の形態にかかる濾過装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１０１、１２０、１３０  濾過装置
１０２  濾過筒
１０３  濾材
１０３ａ  濾過層
１０４  供給パイプ
１０５  処理液パイプ
１０６  吸引パイプ
１０７  濾過液パイプ
２０８  区画部材
１０９  濾過室
１１０  回収室
１１１  ドレンパイプ
１２１  供給パイプ
１２３  吸引パイプ
Ｐ１、Ｐ２  ポンプ
Ｖ１〜Ｖ４  バルブ
１３０  逆洗吐出管
１３１  バイパスパイプ
２０１、２０１Ａ、２０１Ｂ  濾過装置
２０２  濾過塔
２０３  静止塔
２０４  濾材
２０５  供給管
２０６  吸引管
２０７  貯溜槽
２０８  濾過液管
２０９  送り管
２１０  濾材復帰管
２１１  ドレン管
２１２  逆洗吐出管
２１３  濾材吸引管
２１４  液吸引管
２１５  液吐出管
２１６  逆洗吸引管
２１７  夾雑物
２５０  濾材用ネット
２５１  区画部材
３０１、３０１Ａ、３０１Ｂ、３０１Ｃ、３０１Ｄ、３０１Ｅ  濾過装置
３０２  濾過部
３０３  濾材
３０３ａ  濾過層
３０４  沈殿室
３０５  ドレンパイプ
３０６  濾過液パイプ
３０７  供給パイプ
３２０、３４０  区画部材
３３０  濾材用ネット
３４０  区画部材
３５０  連結筒
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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