(57)【要約】      （修正有）【課題】し渣除塵機等の前処理装置を設けなくても、下水における最初沈殿地の流入水をはじめ、相当量のし渣を含む原水からし渣などのゴミ類を捕捉排出できかつ、大型化も可能な浮上ろ材を用いたろ過装置を提供する。【解決手段】横設した円筒状のろ過槽１内に浮上ろ材２を充填してろ材層３を形成し、原水をろ過槽１の底部から供給して、ろ材層３で分離した処理水をろ過槽１の頂部から取出すろ過装置において、ろ過槽１の下部に円筒形状のスクリーン４を配設し、該スクリーン４に原水流入口６を開口し、さらに、前記スクリーン４にスクリューコンベア５を内設し、該スクリーン４にドレン排出口７を開口したものである。大型のろ過槽１の場合には、前記スクリーン４の下部に複数の原水流入口６と複数のドレン排出口７を開口して、原水流入量のバランスを取る。【選択図】      図１
2004243254.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横設した円筒状のろ過槽（１）内に浮上ろ材（２）を充填して、ろ材層（３）を形成し、原水をろ過槽（１）の底部から供給して、ろ材層（３）で分離した処理水をろ過槽（１）の頂部から取出すろ過装置において、ろ過槽（１）の下部に円筒形状のスクリーン（４）を配設し、該スクリーン（４）に原水流入口（６）を開口したことを特徴とする浮上ろ材を用いたろ過装置。
【請求項２】
上記スクリーン（４）にスクリューコンベア（５）を内設しスクリーン（４）にドレン排出口（７）を開口したことを特徴とする請求項１に記載の浮上ろ材を用いたろ過装置。
【請求項３】
上記スクリーン（４）の下部に複数の原水流入口（６）と複数のドレン排出口（７）を開口したことを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の浮上ろ材を用いたろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水における最初沈殿池の流入水やし渣を相当量含む原水を効率よくろ過する、ろ過装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、横設した円筒状のろ過槽に浮上ろ材を充填してろ材層を形成し、上向流で原水をろ過するろ過装置は例えば、この発明の出願人が、特開２００１−２９３３０７号公報において提案しているように公知である。この提案はろ過方法として、ろ過槽下部に配設した整流板から上部のろ過室に原水を流入させる機構を採用している。しかし整流板に付着したゴミ類を除去する機構を該ろ過装置は備えていない。したがって、該ろ過装置のろ過対象液はし渣などのゴミ類のない比較的、清澄度の高い原水に限られていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２９３３０７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の発明に記載されたろ過装置は比較的、清澄度の高い原液のろ過には適しているが、下水における最初沈殿地の流入水をはじめ、相当量のし渣を含む原水をろ過する場合には、原水中に含まれるし渣および粗大ゴミ等がろ過装置に悪影響を及ぼすことから、し渣除塵機等の前処理装置を設けないと、ろ過することが難しいという問題点があった。
【０００５】
そこで本発明は、し渣除塵機等の前処理装置を設けなくても、下水における最初沈殿地の流入水をはじめ相当量のし渣を含む原水に対して、効率的なろ過運転かつ装置の大型化が可能な浮上ろ材を用いたろ過装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、横設した円筒状のろ過槽内に浮上ろ材を充填してろ材層を形成し、原水をろ過槽の底部から供給して、ろ材層で分離した処理水をろ過槽の頂部から取出すろ過装置において、ろ過槽の下部に円筒形状のスクリーンを配設し、該スクリーンに原水流入口を開口し、さらに、前記スクリーンにスクリューコンベアを内設し、該スクリーンにドレン排出口を開口したものである。さらには、大型のろ過槽の場合には、前記スクリーンの下部に複数の原水流入口と複数のドレン排出口を開口して、原水流入量のバランスを取るようした、浮上ろ材を用いたろ過装置を提供することにより上記課題を解決したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明である浮上ろ材を用いたろ過装置のろ過形態を原水の流れに従って説明する。本ろ過装置の最初の工程は、し渣等の粗大ゴミを含む原水をろ過するために、原水ポンプを運転して、原水槽から原水供給弁を介して、横型円筒形状のろ過槽下部に配設した円筒形状の原水室に原水を流入させる原水供給工程である。なお、原水槽が本ろ過装置の上方に位置し、ヘッド圧入が可能な場合は原水ポンプを使用しなくて、原水槽から原水室に原水を流入させてもよいものとする。原水流入口から原水室に供給された原水は、該原水室に内設した円筒構造で多数の小孔を有するスクリーンを通過した後、浮上ろ材からなる、ろ材層を形成したろ過室に流入する。しかし原水中に含まれた、し渣等の粗大ゴミはスクリーンを通過する際に該スクリーンの内周面に開口された多数の小孔で捕捉される。スクリーンを通過した原水はろ材層を上向流で通過した後、ろ過槽上部に配設した整流板から、ろ材の流出防止用に設けた多数の小孔を有する集水板を通り集水室に流入する。原水が集水室に流入する際に、前記スクリーンの捕捉作用で粗大ゴミが取り除かれた原水中に残存する固形物は、該ろ過室内を上向流で通過する間に浮上ろ材で構成されたろ材層で捕捉される。ろ過室のスクリーン及びろ材層で、し渣等の粗大ゴミ及び固形物が捕捉されて清澄になった原水は集水室から、ろ過槽の上方に配設した処理水管に流出する。処理水管に流入した原水は処理水として処理水管に連結した処理水弁からろ過槽外部に設置した処理水槽に貯水される。
【０００８】
原水室に内設した円筒構造で多数の小孔を有するスクリーンの内周面で捕捉された、し渣等の粗大ゴミの搬送について説明する。捕捉された、し渣等を含む粗大ゴミは放置しておくと、スクリーンが目詰まりし、ろ過室への原水供給に支障が生じる。これを回避するため、該スクリーンの内面に配設したスクリューコンベアのスクリュー羽根で、スクリーンの内面に付着した粗大ゴミを強制的に掻き取る。掻き取られた粗大ゴミはスクリューコンベアの先端部に位置する排出口までスクリュー羽根の回転により運ばれ、排出口の出口部に取付けた排出弁を定期的に開くことで、排出口に堆積した、し渣等の粗大ゴミはろ過槽外部に排出される。このように、ろ過運転と並行して、スクリューコンベアを運転することで、スクリーンの内周面から、し渣等の粗大ゴミを取り除くことができ、ろ過運転中といえどもスクリーンの目が詰まることはない。
【０００９】
次に、ろ過運転の継続中にろ過槽内のろ材層において、固形物等が原因で目詰まりをおこした浮上ろ材の洗浄方法を説明する。本ろ過装置のろ過槽には、上記の目詰まりした浮上ろ材を洗浄するために、撹拌機と散気管で構成された洗浄装置を配設している。ろ過室内の圧力上昇等で目詰まりが検知された時は安定したろ過運転を継続するために、浮上ろ材に固着した固形物を洗浄装置で取り除く必要がある。洗浄の開始前には原水ポンプ及びスクリューコンベアの運転を停止する。原水ポンプ及びスクリューコンベアの運転を停止した後、ろ過槽内に残留した原水を、処理水あるいは下水処理場では二次処理水に置換するのが洗浄効果の面で好ましい。そこで、原水ポンプ及びスクリューコンベアの運転を停止した後、排出弁を開いてろ過室内の原水を排出する。原水の排出が完了した後、洗浄運転の準備として、洗浄水ポンプを運転することで、処理水あるいは二次処理水からなる洗浄水を、処理水槽から洗浄弁を介して、ろ過槽に供給する。このように、ろ過槽内に残留した原水を洗浄水に置換した後、洗浄水ポンプの運転と、散気管への圧縮空気の供給と、撹拌機の運転を、並行して行うと洗浄水ポンプによる排水機能、及び散気管に配設したノズルからの気泡の噴出力による旋回及び撹拌機能、さらに撹拌機の撹拌羽根による旋回及び撹拌機能、等の相乗効果がろ過槽内部の洗浄水に働き、ろ過運転で浮上ろ材に付着した固形物が、効率よく取り除かれ、処理水管の端部に連結した排水弁から洗浄水とともに、ろ過槽外部に排水される。以上のような、ろ材層の洗浄工程を終了させた後、ろ過運転を再開すると、前記洗浄工程において再生された、ろ材層の構成要素である浮上ろ材により、再び清澄な処理水が原水から取出される。
【００１０】
【実施例】
図１は本発明に係わるろ過装置の正面図である。図２は図１の側面図である。図３はろ過槽１下部に配設したスクリーン４部における原水流入口６とドレン排出口７の模式図である。図４は従来のろ過装置の側面図である。図５は浮上ろ材２の斜視図である。以上の図１〜図５により本発明である浮上ろ材を用いたろ過装置の構成について説明する。図１において符号１はろ過槽であって密閉構造をした円筒槽を横設している。該ろ過槽１は原水の最初の流入部にあたる原水室８と、原水室８から流入した原水中の固形物を捕捉するろ過室９と、ろ過された原水が処理水となって流入する集水室１２により構成される。そして上記の原水室８は原水の流入口である原水流入口６と、原水中に含まれるし渣などのゴミ類を捕捉するスクリーン４と、該スクリーン４で捕捉したし渣などのゴミ類を排出するスクリューコンベア５と、上記ゴミ類の排出部であるドレン排出口７により構成される。また上記のろ過室９は原水中の固形物を捕捉する浮上ろ材２からなるろ材層３と、ろ材層３で原水中の固形物を捕捉し清澄にした処理水を均一に集水室１２に流入させる整流板１０とろ材層３を洗浄するための撹拌機１８及び散気管１９から構成される。さらに上記の集水室１２は浮上ろ材２の流出防止用に設けた多数の小孔を有する集水板１１と、集水室１２内の原水を処理水管１３に流出させる集水管２５から構成される。なお図１において符号２６は原水を貯留する原水槽、符号２７は原水を原水槽２６からろ過槽１に供給する原水ポンプ、符号２８は洗浄水ポンプ、符号２９は処理水を貯留する処理水槽、符号３０は排水弁、符号３１は処理水弁、符号３２は原水供給弁、符号３３は洗浄弁である。
【００１１】
図１に示すように、密閉型円筒槽である、ろ過槽１は、横型構造でかつ両側面を外側に膨らむ曲面構造にしている。ろ過槽１を横型構造にすると、スクリューコンベア５内に配設したスクリュー羽根１５の単位長さ当たりに対する、ろ過槽１内に流入した原水の体積比がろ過槽１を縦型構造にしたものに比べて小さくなる。したがって、ろ過槽１を横型構造にすることによって、ろ過槽１内に設置するスクリューコンベア５の搬送効率がろ過槽１を縦型構造にしたものより増し、スクリューコンベア５の小型化が可能となり、設備コスト及び設置面積の面で経済的である。また、ろ過槽１の両側面を外側に膨らむ曲面構造にすると、ろ過槽１内の局面部を流れる原水の槽内抵抗が小さくなる。したがって、ろ過槽１の両側面を外側に膨らむ曲面構造にすることによって、ろ過工程時の原水の流れが円滑になり安定したろ過作用が期待できる。
【００１２】
ろ過槽１の下部に配設されたスクリーン４は、多数の小孔を有する部材を円筒形状に成形した構造であり、両端面に原水室８の原水の流入口にあたる原水流入口６と、し渣等の粗大ゴミを排出するドレン排出口７を開口している。該スクリーン４は原水中に含まれたし渣等の粗大ゴミを捕捉する機能とスクリーン４からろ過室９へ原水を円滑に供給する機能を有している。なお、原水がろ過室９に流入する際、多数の小孔をスクリーン４の全周面に配設しているため、原水はスクリーン４の内周面からろ過室に効率よく流入する。また、ゴミ類の捕捉と原水の通過効率をあげるために、スクリーン４に開口した小孔の径は、原水中に含まれるゴミ類の性状および上部の集水板に配設した小孔の大きさによって決定される。ただし、原水がろ過室を通過する際、集水板１０部においてゴミ類が詰まる恐れがあるため、スクリーン４に開口する小孔の径は上部の集水板１０に配設した小孔の径より小さくする必要がある。
【００１３】
スクリューコンベア５はスクリュー羽根１５を回転させるスクリュー駆動機２１と、該スクリュー駆動機２１の駆動力を伝達させ、かつ、スクリュー羽根１５を固着した、スクリューシャフト２２とスクリーン４の内面に付着した、し渣等の粗大ゴミを強制的に掻き取り排出口１６まで搬送するスクリュー羽根１５とスクリュー羽根１５により搬送されてきた、し渣等の粗大ゴミを堆積させる排出口１６と、排出口１６に堆積したし渣等の粗大ゴミをろ過槽１外部に排出させる排出弁１７によって構成される。なお、該スクリュー羽根１５の外径はスクリーン４の内周径より若干小さくしてある。またスクリュー羽根１５の先端部には弾性体のスクレーパ（図示せず）を取付けても良い。なぜなら、スクリュー羽根１５の回転時に弾性体のスクレーパがスクリーン４の内周面に圧接するので、掻き取り効率ばかりでなく搬送効率も向上する。外径をスクリーン４の内周径より若干小さくし、かつ先端部に弾性体のスクレーパを配設したスクリュー羽根１５は上記のように、スクリーン４で捕捉されたし渣等の粗大ゴミを該スクリーン４の内周面から確実に掻き取る機能と掻き取った、し渣等の粗大ゴミを排出口１６に運ぶ機能を有する。なお、安定した原水の供給を継続させるため、原水のろ過運転中には並行してスクリューコンベア５の運転も行う。つまり、原水のろ過運転中には並行して、スクリューコンベア５の運転をさせることで、ろ過運転中に、スクリーンの内面に堆積しようとするし渣等の粗大ゴミをスクリュー羽根１５で常時、掻き取るため、ろ過運転中といえどもスクリーン４は目詰まりすることなく安定したろ過運転が可能となる。
【００１４】
排出口１６はスクリューコンベア５の先端部に位置し、スクリュー羽根１５でスクリーン４の内周面から運ばれてきた、し渣等の粗大ゴミを貯留する機能を有する。また、排出口１６の下部の先端部には排出弁１７が連結されている。排出弁１７は手動弁でも自動弁でもよく排出口１６に貯まった、し渣等の粗大ゴミをろ過槽１外に排出する機能を有する。排出口１６に堆積した、し渣等を含む粗大ゴミを放置しておくと、スクリューコンベア５の搬送機能に支障が生じる。したがって排出弁１７を定期的に開き堆積した、し渣等を含む粗大ゴミを排出する必要がある。そこで、排出弁１７を開くと、ろ過運転中は排出口１６に、ろ過圧が生じているので、排出口に堆積した、し渣等の粗大ゴミは容易にろ過圧により、ろ過槽１外部に原水とともに排出できる。さらに、排出口１６にし渣等の粗大ゴミが堆積した時、し渣等を検知するセンサー（図示せず）あるいはタイマーの信号で排出弁１７の開閉を行うと、ろ過運転が自動化できる。
【００１５】
上記のように、原水中に含まれたし渣等の粗大ゴミを捕捉する機能およびろ過室９に原水を円滑に供給する機能を有する円筒形状のスクリーン４と、該スクリーン４で捕捉したし渣等の粗大ゴミを該スクリーン４の内周面から掻き取る機能および掻き取った、し渣等の粗大ゴミを排出口１６に運ぶ機能を有するスクリューコンベア５と、排出口１６に貯まったし渣等の粗大ゴミをろ過槽１外に排出する機能を有する排出弁１７をろ過槽１に配設したろ過装置は、し渣除塵機等の前処理装置を設けなくても下水における最初沈殿地の流入水をはじめ相当量のし渣を含む原水から、し渣などのゴミ類を捕捉し、捕捉したゴミ類の容易な排出及び効率的なろ過運転が可能となる。従来、上記の原水に対しては、し渣除塵機等の前処理装置をろ過装置とは別に設けてろ過運転を行っていた。しかし、し渣除去機能を有する本願発明のろ過装置はし渣除塵機等の前処理装置を別装置にする必要がない。したがって、本ろ過装置はコンパクトな構造になり設置面積が小さくなることで設備費が安価となる。さらに本装置に附帯する機器類の減少から運転管理も容易となる。
【００１６】
ろ材層３はろ過槽の上部に多数の浮上ろ材２で構成されており原水が該ろ材層３を通過する際に原水中に含まれた固形物を捕捉する機能を有する。なお、本ろ過装置は上向流でろ過作用を行う構造であるため、使用する浮上ろ材２の比重は１．０以下が好ましいが、上向流で浮上するものであれば、粒状ろ材でも繊維ろ材でも形状及び材質を問わず使用可能である。また、整流板１０はろ材層３の上部に上向流である原水の流れと平行に配設されており集水室１２の全面にわたって均一に原水を流入させる機能を有する。さらに、原水を均一に上昇させることによって、ろ材層３を通過する原水の単位面積当たりの流速が平均化し、ろ材層３においてのろ過作用が安定する。
【００１７】
集水室１２は集水板１１と集水管２５から構成される。集水板１１はろ過槽１の上部に多数の小孔を有した板を全面にわたって配設した構造であり、ろ過室９の浮上ろ材２を流出防止する機能と、原水を均一に集水室１２内に取り入れる機能を有する。また集水管２５は集水室１２の上部に複数個、配設され集水室１２内の原水を処理水管１３に流出させる機能と、処理水管１３をろ過槽１の上方に固定する支持機能を有する。処理水管１３は円筒管であり下部には集水管２５に連結する接続用短管を有する。また、ろ過槽１の上部に処理水管１３を設けると、集水管部を処理水が通過する際の管内流速が平均化し、この平均化した処理水の通水がろ過室９を上昇する原水にも好影響をあたえ、ろ過室９を構成するろ材層３において、安定したろ過作用が期待できる。
【００１８】
ろ過槽１の長手方向で且つ下部中央に配設された撹拌機１８は、撹拌シャフト１４と該撹拌シャフト１４の数箇所に取付けた撹拌羽根２０と該撹拌シャフトを回転させる撹拌モータ２６により構成され、ろ過槽１内の洗浄水を撹拌する機能を有する。また、ろ過槽１の長手方向でかつ下部中央に配設された散気管１９は、配管と該配管に取付けたノズル（図示せず）により構成され、該ノズルから噴出される気泡による洗浄水の撹拌機能とろ材層３の洗浄機能を有する。上記撹拌機１８と散気管１９からなる撹拌装置は、撹拌羽根２０による旋回力及び撹拌力と散気管１９からの気泡による旋回力及び撹拌力の相乗作用により、確実な洗浄効果が期待できる。
【００１９】
図２は図１の側面図である。ろ過槽１下部の中央部に配設したスクリーン４は、側面から見たろ材層３に対して原水を、左右均等に流入させることができる。また、本図に示すように撹拌機１８の撹拌羽根２０はろ過槽１下部の左側に、散気管１９はろ過槽１下部の右側に配設されている。なお、散気管１９と撹拌機１８の配置は本図の位置に限定するものではなく各々、反対側でもよい。そして撹拌機１８の回転による旋回流の方向は散気管１９による旋回流と同方向でも、逆方法でもよいものとする。つまり、同方向の場合は旋回流が増幅され強い洗浄効果が生じ、逆方向の場合はろ過層３内部で乱流が発生し浮上ろ材２に不規則な回転及び振動を促すことで、洗浄効果が期待できる。また、タイマー運転にて撹拌機１８の正逆転を繰り返してもよいものとする。撹拌機１８を正逆転することで浮上ろ材２には旋回流あるいは反転流によって、浮上ろ材２同士間の衝撃力が増し洗浄効果が促進される。
【００２０】
図３はろ過室９下部に配設したスクリーン４部における原水流入口６とドレン排出口７の模式図である。隣接するスクリュー羽根１５の向きを変えること、つまり図３に示すように、隣接するスクリュー羽根１５をドレン排出口７部で対称な羽根形状にすることで、し渣などのゴミ類はスクリーン４の左右からドレン排出口７に集まるようにしている。大型のろ過槽１の場合には、このスクリュー機構と複数のドレン排出口７をスクリーン４部に設けると、し渣などのゴミ類がスクリーン４部の特定箇所に集中することがなくなる。またスクリーン４部に複数の原水流入口６を設けるとスクリーン４の全面にわたって原水の均一な流入ができる。したがって、上記のスクリュー機構と複数のドレン排出口７と複数の原水流入口６をスクリーン４部に配設することによって、安定した原水供給が行われ、ろ過装置の大型化も可能となる。
【００２１】
図４は従来装置として使用されている、ろ過装置の側面図である。該ろ過装置は、ろ過槽１下部に配設した整流板２２から上部のろ過室９に原水が流入する機構を採用している。しかし、整流板２２に付着したゴミ類の除去機構を該ろ過装置は備えていないため、比較的、清澄度の高い原液のろ過には適しているが、し渣等の粗大ゴミを含んだ原水のろ過には適していないという問題がある。
【００２２】
図５は浮上ろ材２の斜視図であり本発明の一実施例を示す浮上ろ材２である。ポリプロピレン繊維とポリプロピレン繊維にポリエチレンを被覆した繊維とを熱融着させて略３ｍｍ厚のシート状に成形したものを、５〜１０ｍｍ角のサイズに裁断したものである。この繊維ろ材５は比重が略０．９で空隙率は９０％以上を有しており、ポリプロピレンをベースとした強度が大きく磨耗に強いものである。尚、浮上ろ材２の種類は上記に記載したものに限定するものではなく、原水の性状や処理量に対応した各仕様、各種類、各サイズの浮上ろ材２の使用が可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、請求頂１に記載の発明によれば、ろ過槽の下部に円筒形状のスクリーンを配設し、該スクリーンに原水流入口を開口することで、原水中に含まれるし渣などのゴミ類を捕捉できる。また、請求項２に記載の発明によれば、上記スクリーンにスクリューコンベアを内設しスクリーンにドレン排出口を開口することで、上記の捕捉したゴミ類を容易にろ過槽の外部に排出することができる。また、請求項３に記載の発明によれば、上記スクリーンの下部に複数の原水流入口と複数のドレン排出口を開口することで、安定した原水供給が可能となりろ過装置の大型化ができる。上記の機能を有した、本発明である浮上ろ材を用いたろ過装置は、し渣除塵機等の前処理装置を設けなくても下水における最初沈殿地の流入水をはじめ、相当量のし渣を含む原水に対して効率的なろ過運転か可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる浮上ろ材を用いたろ過装置の正面図である。
【図２】本発明に係わる浮上ろ材を用いたろ過装置の側面図である。
【図３】本発明に係わる浮上ろ材を用いたろ過装置の原水流入口部の模式図である。
【図４】浮上ろ材を用いた従来装置のろ過装置の側面図である。
【図５】本発明に係わる浮上ろ材を用いたろ過装置の浮上ろ材の斜視図である。
【符号の説明】
１ろ過槽
２浮上ろ材
３ろ材層
４スクリーン
５スクリューコンベア
６原水流入口
７ドレン排出口
【図１】
2004243254.tif 000003
【図２】
2004243254.tif 000004
【図３】
2004243254.tif 000005
【図４】
2004243254.tif 000006
【図５】
2004243254.tif 000007