(57)【要約】【課題】ろ材引抜き管への原水の流出を遮断して原水の短絡を生じないようにする。【解決手段】ろ過槽１内に浮遊するろ材層３を形成して、供給された原水をろ材層３中へ上方から下方へ通過させてろ過するとともに、ろ材３１の一部をろ材引抜き管４４によってろ過槽１外へ引き抜いて浄化した後、再びろ材３１をろ過槽１内に戻す。スクリーン２の一部にろ過槽１内の液面Ｌｈよりも高い位置へ延びるろ材上昇管９１を接続し、ろ材上昇管９１内を浮力によって上昇したろ材３１をろ材搬送管９２によってろ材引抜き管４４へ搬送する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過槽内に浮遊するろ材層を形成して、供給された原水を前記ろ材層中へ上方から下方へ通過させてろ過するとともに、ろ材の一部をろ材引抜き路によってろ過槽外へ引き抜いて浄化した後、再び前記ろ材をろ過槽内に戻すようにした移床式ろ過装置において、ろ材の一部をその浮力によってろ過槽内の液位よりも高い位置へ上昇させ、上昇した前記ろ材を前記ろ材引抜き路へ移動させるようにしたことを特徴とする移床式ろ過装置。
【請求項２】
前記ろ過槽内の液中で前記ろ材の浮上を抑えて前記ろ材層を形成させるスクリーンを設けるとともに、前記スクリーンの一部に前記ろ過槽内の液面よりも高い位置へ延びるろ材上昇路を接続し、当該ろ材上昇路内を浮力によって上昇した前記ろ材を前記ろ材搬送路によって前記ろ材引抜き路へ移動させるようにした請求項１に記載の移床式ろ過装置。
【請求項３】
前記ろ材引抜き路へ、原水からろ過された処理水の一部を搬送水として供給するようにした請求項１又は２に記載の移床式ろ過装置。
【請求項４】
前記ろ過槽内の液位を所望の値に制御する制御手段を設けた請求項１ないし３のいずれかに記載の移床式ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移床式ろ過装置に関し、特に、ろ材引抜き路を設けてろ材の一部を原水と共にろ過槽外へ引き抜いて洗浄した後、再びろ過槽内に戻すようにした移床式ろ過装置の構造改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
移床式ろ過装置には、浮遊性の発泡ポリスチレンや発泡ポリプロピレン等をろ材として使用したものがあり、ろ材が浮遊性のために流動性が高く目詰まりを起こしにくいこと、ろ材が軽いために洗浄が容易であること等の利点があるため注目されている。このような移床式ろ過装置の一例を図３に示す。
【０００３】
図３において、ろ過槽１内の上部には中央を頂点とする山形断面のスクリーン２が配設されており、これの下方に液中に浮遊した状態で多数のろ材３１が集積されて上下方向へ所定厚さのろ材層３が形成されている。ろ材層３の上部にはろ過槽１外から原水供給管４１が貫通させてあり、原水供給管４１の先端には上方へ拡開するガイド板４２が装着されている。ろ材層３の下部には曝気用のエア供給ヘッダ５が配設されて、ろ過槽１外に設けたブロア５１に接続されている。
【０００４】
エア供給ヘッダ５の下方には処理水排出ヘッダ６が設けられて、これに接続された処理水排出管４３がろ過槽１外へ延びている。処理水排出管４３は途中で所定高さまで立ち上げられて補助管４３１によって外気に連通させられ、この後、再び下降させられている。原水供給管４１を経てろ過槽内へ供給された原水（図３中の黒矢印）はろ材層３を上方から下方へ通過し、この間にろ材３１のフィルタ作用によって懸濁物が捕捉除去されるとともに、エア供給ヘッダ５から供給されるエア（図３中の破線矢印）による曝気の下でろ材３１に付着した微生物によって有機物が分解され除去される。浄化された処理水は処理水排出ヘッダ６を経て処理水排出管４３によってろ過槽１外へ排出される。処理水排出管４３は既述のように所定高さまで立ち上げられて外気に通じているから、ろ過槽１内の液位Ｌｈはほぼ上記所定高さに維持される。
【０００５】
スクリーン２の中心部直下にはろ材引抜き管４４の先端が開口し、ろ材引抜き管４４はろ過槽１外へ延びて、途中に設けた引抜きポンプ７１を経て汚泥分離サイクロン７２へ至っている。汚泥分離サイクロン７２からはろ材戻し管４６が延びてろ過槽１の下端部内に開口している。このような構造により、懸濁物を捕捉して汚染されたろ材３１はろ材引抜き管４４により汚泥分離サイクロン７２に送られて懸濁物が汚泥として分離され、浄化される。浄化されたろ材３１はろ材戻し管４６によってろ過槽１の下部へ戻され、山形断面をなすガイド壁８の頂部中央に形成された開口８１からろ材層３の最下位置へ浮上させられる。ろ材層３を構成するろ材３１は順次上方へ移動して循環させられ、この過程で、下方へ移動する原水を浄化処理する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような移床式ろ過装置において、引抜きポンプ７１によってろ材引抜き管４４へろ材３１を取り出すには原水と共に行う必要があるが、原水をろ材引抜き管４４へ流すと汚泥分離サイクロン７２では原水中に含まれる微細な懸濁物が分離されないために、原水がそのままろ過槽１内に戻されて処理水中に混入してしまい、いわゆる原水の短絡を生じる。したがって、ろ材３１と共に引抜き管４４へ流出させる原水量は少ないほど良いが、従来の装置ではろ過槽内の原水と一体にろ材を引き抜いているために、原水の短絡を生じることが避けられないという問題があった。
【０００７】
そこで本発明はこのような課題を解決するもので、ろ材引抜き路への原水の流出を遮断して原水の短絡を生じないようにした移床式ろ過装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１発明では、ろ過槽（１）内に浮遊するろ材層（３）を形成して、供給された原水をろ材層（３）中へ上方から下方へ通過させてろ過するとともに、ろ材（３１）の一部をろ材引抜き路（４４）によってろ過槽（１）外へ引き抜いて浄化した後、再びろ材（３１）をろ過槽（１）内に戻すようにした移床式ろ過装置において、ろ材（３１）の一部をその浮力によってろ過槽（１）内の液位（Ｌｈ）よりも高い位置へ上昇させ、上昇したろ材（３１）を上記ろ材引抜き路（４４）へ移動させるようにする。
【０００９】
本第１発明においては、ろ材の一部をその浮力によってろ過槽内の液位よりも高い位置へ上昇させて原水と分離し、その後、上昇したろ材をろ材引抜き路へ移動させるようにしている。したがって、ろ材の循環から原水が遮断されており、原水の短絡を生じることがない。
【００１０】
本第２発明では、上記ろ過槽（１）内の液中でろ材（３１）の浮上を抑えて上記ろ材層（３）を形成させるスクリーン（２）を設けるとともに、スクリーン（２）の一部にろ過槽（１）内の液面（Ｌｈ）よりも高い位置へ延びるろ材上昇路（９１）を接続し、ろ材上昇路（９１）内を浮力によって上昇したろ材（３１）をろ材搬送路（９２）によってろ材引抜き路（４４）へ移動させるようにする。ろ材搬送路にはスクリューコンベア等の搬送機を設けると良い。
【００１１】
本第３発明では、上記ろ材引抜き路（４４）へ、原水からろ過された処理水の一部を搬送水として供給するようにする。本第３発明においては、搬送水を供給することによってろ材引抜き路に設けた引抜きポンプ等によるろ材の引抜きが良好に行われるとともに、処理水から分流させたものを搬送水として使用することにより、装置外から搬送水を得る必要がない。
【００１２】
本第４発明では、上記ろ過槽（１）内の液位（Ｌｈ）を所望の値に制御する制御手段を設ける。本第４発明においては、ろ材の上昇位置を正確に調整することができるから、ろ材引抜き路へのろ材の移動をスムーズに行うことができる。
【００１３】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の移床式ろ過装置の全体構造を示す。基本構造は既に説明した従来のものと同様であり、同一部分には同一符号を付す。以下、相違点を中心に説明する。図１において、スクリーン２は中心部が開口して、ここに上下方向へ延びるろ材上昇管９１の下端が接続されている。ろ材上昇管９１の上端はろ過槽１内の液面を貫通して上方へ延び、外気に開放されている。ろ材上昇管９１の上端部側壁にはろ材搬送管９２が接続されて斜め下方へ延び、その先端は、上下方向へ延びるろ材引抜き管４４の上端に形成された、上方へ開放するろ材受け部４５に開口している。ろ材搬送管９２内にはスクリューコンベアが設けられている（図示略）。処理水排出管４３からは供給ポンプ７３を介設した搬送水供給管４７が分岐させられて、その先端は上記ろ材受け部４５に開口している。これにより、処理水の一部が搬送水としてろ材受け部４５に供給される。
【００１５】
このような構造において、ろ過槽１内の液よりも比重の小さいろ材３１はその浮力によって液位Ｌｈよりも高い位置へろ材上昇管９１内を上昇する。その上昇高ｈ２について図２を参照しつつ説明する。図２において、ｈ１はろ材３１が液中に浸漬している領域の高さであり、ろ材３１の真密度をρｆ、液の真密度をρｗ、空気に対するろ材３１の占有率をλ、液に対するろ材３１の占有率をεとすると、式（１）が成立する。そして、これを変形した式（２）よりｈ２が算出される。ρｗ＞ρｆであるからｈ２＞０である。
【００１６】
ρｆ・ｈ２・λ＋ρｆ・ｈ１・ε＝ρｗ・ｈ１・ε…（１）
ｈ２＝（ε／λ）・ｈ１（ρｗ−ρｆ）／ρｆ…（２）
【００１７】
したがって、ろ材上昇管９１（図１）を適当な長さとしておけば、その中を上昇したろ材３１の高さがろ材上昇管９１の高さにほぼ等しくなる。そこで、ろ材上昇管９１の最上位置にあるろ材３１をろ材搬送管９２に設けたスクリューコンベアで順次ろ材受け部４５に送る。ろ材受け部４５に至ったろ材３１は、ここに供給されている搬送水と共に引抜きポンプ７１によって汚泥分離サイクロン７２に送られる。汚泥分離サイクロン７２で汚泥が分離され浄化されたろ材３１は、ろ材戻し管４５によって搬送水と共にろ過槽１の下部へ戻される。このようにして、ろ材３１が循環させられる。本実施形態によれば、ろ材３１の一部をその浮力によってろ過槽１内の液位Ｌｈよりも高い位置へ上昇させて原水と分離し、その後、上昇したろ材３１を処理水から分流させた搬送水によって汚泥分離サイクロン７２へ送るようにしているから、ろ材３１の循環経路から原水が遮断されており、原水の短絡を生じることがない。
【００１８】
上記実施形態において、ろ材搬送管９２内のろ材３１の搬送は自然落下によっても良いが、スクリューコンベアを使用した方がより確実である。また、ろ材上昇管９１内のろ材３１の最上端位置を正確に調整するために液位Ｌｈを能動的に制御するようにしても良く、このために、スライド機構等によって処理水排出管４３の立ち上げ高さを変更できるようにし、あるいは処理水排出管４３の立ち上げを行わず、これに代えて処理水排出管４３中に流量制御弁を設ける等の制御手段を採用しても良い。なお、搬送水としては必ずしも処理水から分流させたものを使用する必要はないが、この方が装置外から搬送水を得る必要がない点で有利である。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の移床式ろ過装置によれば、ろ材引抜き管への原水の流出が遮断されるから原水の短絡を生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す移床式ろ過装置の全体構成を示す図である。
【図２】液中に浮ぶろ材の上昇高を示す模擬的な図である。
【図３】従来の移床式ろ過装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１…ろ過槽、２…スクリーン、３…ろ材層、３１…ろ材、４４…ろ材引抜き管、９１…ろ材上昇管、９２…ろ材搬送管、Ｌｈ…液位。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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