(57)【要約】【課題】ろ材中に捕捉された懸濁物質を、短い洗浄時間、少ない洗浄水量で効率良くろ材から剥離し、ろ過塔外に排出することができるろ材の洗浄方法を提供する。【解決手段】ろ過槽内にろ材を装入し、ろ材層の上部及び下部にスクリーンを設け、原水供給管をろ材層内部に、処理水・洗浄排水配管をろ過槽上部及び下部に設けたろ過装置においてろ材を洗浄するに際し、ろ材層の内部に洗浄水を供給しながらろ過槽内のろ材を攪拌すると共に、洗浄排水をろ過槽上部及び下部より排出させることを特徴とするろ材の洗浄方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過槽内にろ材を装入したろ過装置においてろ材を洗浄するに際し、ろ材層の内部に洗浄水を供給しながらろ過槽内のろ材を攪拌すると共に、洗浄排水をろ過槽上部及び下部より排出させることを特徴とするろ材の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に都市下水、河川や湖沼水、雨水排水、産業排水等の浮遊物や懸濁物をろ材にてろ過するろ材の洗浄方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のろ過方法は、ろ材として砂、アンスラサイト等を用いたろ過が主体であったが、ろ過速度が高くとれず、ＳＳ捕捉量も少ないという欠点があった（例えば、非特許文献１参照）。近年では、これらの欠点を解決するために、ポリエステル製円柱状繊維ろ材（例えば、特許文献１参照）、オレフィン製板状繊維ろ材（例えば、特許文献２参照）及びポリプロピレン製円筒格子状ろ材（例えば、特許文献３参照）など、様々なろ材を用いた高速ろ過技術が開発されている。特に繊維製ろ材は、空隙率が高く立体網目状を構成していることなどから、懸濁物質の捕捉性が高いといわれている。
【０００３】
このようなろ過においては、ろ過の継続に伴い通水抵抗の増加や処理性能の低下が生じるため、ろ材の洗浄操作が必要となる。繊維・樹脂などで構成されたろ材の洗浄方法としては、ろ過槽内に洗浄水を張り込んだ後、曝気あるいは機械攪拌を行いろ材を振動及び流動させることによりろ材に付着した懸濁物質を剥離させ、次いで曝気を続けながらろ過槽内部の洗浄水をろ過塔下部より排出させる工程を数回繰り返し行う方法（回分洗浄法）がある（例えば、特許文献４参照）。また、洗浄水をろ過槽上部及び下部より供給し、ろ過塔内部を曝気し、ろ材を振動及び流動させながら、洗浄排水を連続的に洗浄水供給とは反対側のろ過槽上部及び下部より排出される方法（連続洗浄法）などが用いられてきた（例えば、特許文献５参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
建設省都市局下水道部監修「下水道施設計画・設計指針と解説　後編」社団法人　日本下水道協会発行、平成７年１月２０日、ｐ．１３９−１４２
【特許文献１】
特開２００１−１７８０８号公報
【特許文献２】
特開平８−３３８１８号公報
【特許文献３】
特開平７−２９００８５号公報
【特許文献４】
特公昭６２−５５８８５号公報
【特許文献５】
特開平１１−５７３２１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の回分洗浄法では、原水の供給を停止した後ろ材を洗浄し、次いで洗浄汚水を排水し洗浄する方法で、この工程を数回繰り返し行うとともに、洗浄水或いは原水の水張りにも長い時間を要する。そして、洗浄の間はろ過の運転を停止しなければならない。
また、上記の連続洗浄法では、洗浄水を連続的に供給し、ろ材を流動させながら洗浄汚水を排水することができるため、ろ過塔内を空にすることなく、洗浄後直ちにろ過運転に入ることができるものの、やはり洗浄時間が長くなり、洗浄効率を高めるためには、洗浄水量が多くならざるを得なかった。
【０００６】
本発明は、ろ材中に捕捉された懸濁物質を、短い洗浄時間、少ない洗浄水量で効率良くろ材から剥離し、ろ過塔外に排出することができるろ材の洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、ろ材層内部へ洗浄水を供給し、曝気することによりろ材を振動及び流動させ、洗浄汚水をろ過槽の上部及び下部より排出することにより、この目的が達成されることを見出し本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、ろ過槽内にろ材を装入したろ過装置においてろ材を洗浄するに際し、ろ材層の内部に洗浄水を供給しながらろ過槽内のろ材を攪拌すると共に、洗浄排水をろ過槽上部及び下部より排出させることを特徴とするろ材の洗浄方法を要旨とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明のろ材の洗浄方法が好適に用いられるろ過装置の断面の一例を示す概略図を図１に示す。ろ材槽１の内部にろ材２が装入されろ材層３を形成している。このろ材層３の上部及び下部には、ろ材２の流出を防ぎ、また支持するためのスクリーン８、９が設置されている。原水及び洗浄水は、原水・洗浄水流入兼用配管４が配設され、ろ材層３の内部に設けられた供給管６に接続されている。ろ過槽１から処理水及び洗浄排水を排出する処理水・洗浄排水兼用配管５が設けられ、切替バルブ１０の操作により処理水及び洗浄排水の流路を切り替えるようになっている。また、ろ材を攪拌するため、ろ材洗浄時に使用させる空気を供給する空気吹込管７がろ材槽１の下部に設けられている。
【００１０】
本発明で用いられるろ材２は、空隙率が大きく比表面積が大きな、繊維製ろ材又はスポンジ状のろ材が好ましいがそれに限定されるものではない。空隙率としては、懸濁物の捕捉性及び圧力損失上昇の制御の点から高い方が好ましく、また、ろ材の強度からは高すぎない方が好ましい。そのため、空隙率としては、８０〜９５％が好ましい。また、その空隙はろ材が中空などの大きな空間を有するものよりも、短繊維或いは長繊維、またはプラスチックの発砲により格子状に支えられた空間による空隙がより好ましい。
比表面積としては、２０００ｍ２／ｍ３−ろ床以上が好ましく、さらに好ましくは５０００ｍ２／ｍ３−ろ床以上である。比表面積は、懸濁物の捕捉性の点から高い方法が好ましい。また、ろ材を繊維製及びスポンジ状とすることにより、比表面積を大きくできるため好ましいが、それに限定されるものではない。
ろ材の真比重は、０．５〜２．０の範囲のものが使用できるが、洗浄性の観点からは１に近いものほど好ましい。
【００１１】
本発明で用いられる上記のようなろ材２の作製方法としては特に限定されるものではなく、例えば繊維製のろ材を作製するには、棒状繊維束を回転させながら熱処理した後、任意長に切断することにより形成することができる。詳細は例えば、特開２００１−１７８０８号公報により記載されている。
【００１２】
本発明で用いられるスクリーン８、９は、ろ材２の流出を防ぎ、また支持するためのものであり特に限定されないが、例えば、ウエッジワイヤースクリーンやパンチングメタル、Ｔバースクリーンなどがある。通水抵抗が少なく、目詰まりが起こりにくい形状であるウエッジワイヤースクリーンやＴバースクリーンなどが好ましく用いられる。沈降性ろ材を用いた場合、上部スクリーンとして、また、浮上性ろ材を用いた場合、下部スクリーンとして局所スクリーンを用いることもできる。ここで、局所スクリーンとは、ある一定以上の圧力が加えられた場合に、スクリーンの片方に存在するろ材の一部又は全部が他方の側に移行しえるようなものを示し、具体的にはスクリーンとろ材槽の壁面との間に間隔を設けたようなものや、スクリーンを一定間隔で配設したものなどが用いられる。また、スクリーン形状としては、ドラム状やスクリーン断面が三角および多角形状のものなどが用いられる。
局所スクリーンを用いると、ろ過による圧力損失の上昇が抑制でき、また、洗浄時のろ材展開層も上部及び下部スクリーンの間隔に支配されることがないため、原水の濁質が高いことが予想される場合には好ましく、また、洗浄時のろ材の流動性が良好となり洗浄の効率を高めることができる。
【００１３】
本発明のろ材の洗浄方法は、ろ過槽１内にろ材２を装入したろ過装置を用いてろ材の洗浄を行うに際し、ろ材層３の内部に洗浄水を供給し、ろ過槽１内を攪拌し、ろ材を振動及び流動させてろ材から懸濁物質を剥離させつつ、懸濁質を含んだ洗浄汚水をろ過槽上部より排水すると同時に、ろ過槽下部より排水するものである。
ろ材の洗浄時、ろ材の展開層となるろ過槽内の洗浄水位を、ろ過運転時のろ材層３高さの１．５倍以上に維持することが好ましい。洗浄水位をろ過層高さの１．５倍より小さい場合、ろ材の振動及び流動性が悪くなりろ材を効率良く洗浄することが困難となる。特に好ましくは、洗浄水位をろ過層高さの１．５〜４倍であり、洗浄水位がろ過高さの４倍より大きくすると、洗浄水量がより多く必要でありまた、ろ過槽の高さが高くなり設備費が高くなる。
【００１４】
本発明で用いられる洗浄水としては、ろ材の洗浄を短時間で行う場合には、ろ過原水を使用することが好ましく、処理水・洗浄排水兼用配管５に配設されている切替バルブ１０の開閉による操作のみで、ろ過及び洗浄工程の流路が切り替えられる点で有利である。
【００１５】
本発明のろ材の振動及び流動方法は、曝気による方法、機械攪拌による方法など、ろ材を十分に流動する方法であればよい。特に、曝気による方法は、ろ材の損耗が少なく好ましい。曝気における空気の供給量としては、ろ材槽のろ過断面積１ｍ２当たり、０．５〜５ｍ３／分であることが好ましい。空気の供給量が０．５ｍ３／分より少ない場合には、ろ材の振動及び流動が不十分となりやすく、懸濁物質のろ材からの剥離も不十分となる傾向がある。一方、空気の供給量が５ｍ３／分より多い場合には、曝気動力ほどには剥離効果があがらない場合がある。
【００１６】
ろ材の洗浄水流量は、ろ過層内での通水速度が５００〜３０００ｍ／日になるように通水することが好ましい。通水速度が５００ｍ／日を下回る場合には、懸濁物質の排出が不十分となり洗浄時間が長くなってしまい、３０００ｍ／日を上回る場合には、洗浄水量が増大してしまい好ましくない。本発明のろ材の洗浄方法における洗浄時間は、通水量によっても異なるが、１０分以下にすることが可能となる。
【００１７】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
参考例１
高融点繊維として、融点２５５℃、沸水熱収縮率０．５％の極限粘度の異なる２種のポリエチレンテレフタレートを用いたサイドバイサイド型複合ポリエステル繊維（６デニール）を３０重量％用いた。融点１６０℃の熱融着繊維（ユニチカ製、商品名キャスベンタイプ７０８０（４デニール））を７０重量％用いた。これらを混綿して紡績用カード機、練条機を通し、１ｍ当たり３ｇの重量のスライバーを得た。このスライバーを紡績用粗紡機に通して、１ｍ当たり２０回の撚りを掛けて巻き取った。この繊維束は、１ｍ当たりの重量が３．５ｇであった。
【００１８】
次に、この繊維束に２００℃に加熱された空気を吹き掛け熱融着繊維を溶融した後、冷却し毎分１．２ｍの速度で引取り棒状の繊維束を得た。得られた棒状繊維束の表面は、羽毛状、ループ状の毛羽を有していた。この棒状繊維束を１０ｍｍに切断し、粒状の水処理用ろ材を得た。
【００１９】
実施例１
図１に示したろ過装置を用いてろ過の後、ろ材の洗浄を行った。図１において、ろ材２として上記で得られたポリエステル繊維を用いて成型した直径５ｍｍφ、長さ１０ｍｍＨ、見掛け密度９０ｇ／ｍｌの棒状繊維束ろ材を用いた。ろ過原水は、ろ材層３の内部に設けられた供給管６より行い、ろ過槽１に一定の流量で通水され、ろ材層を下向流及び上向流にて双方分流通過し処理された後、下部及び上部の配水管を経て処理水として排出した。ろ過塔下部には、ろ材を保持するため、ろ過塔の全面を覆うスクリーン形状の支持板８が、ろ過塔の上部には、ろ材の流出を防止するため、円筒状の局所スクリーン９が配設されている。
ろ過条件は、ろ材の充填塔高さ１．２ｍ、上向流及び下向流に通水したろ過速度ＬＶの合計を２０００ｍ／日、原水ＳＳ濃度が約１００ｍｇ／ｌで主成分は活性汚泥であった。また、ろ過塔下部及び上部スクリーンの間隔は２．２ｍとした。ろ過運転が３時間経過した後、処理水・洗浄排水兼用配管５に設けられた切替バルブ１０を操作して洗浄排水流路に切り替え、空気吹込管７より空気供給量２ｍ３／ｍ２／分で曝気行い洗浄を開始した。これにより、ろ材層は緩み、ろ材はろ過塔内部で旋回をはじめ、ろ材から懸濁物質の剥離が促進された。洗浄経過後７分には洗浄排水のＳＳ濃度が洗浄水ＳＳ濃度とほぼ同程度となったため、洗浄を終了した。なお、ろ過通水再開時の圧力損失は、新品のろ材を使用した場合と同程度であった。
【００２０】
比較例１
図２に示したろ過装置を用いてろ過の後、ろ材の洗浄を行った。図２において、ろ材として実施例１と同様のものを用いた。ろ過原水は、ろ材層３の内部に設けられた供給管６より行い、ろ過槽１に一定の流量で通水され、ろ材層を下向流及び上向流にて双方分流通過し処理された後、下部及び上部の配水管を経て処理水として排出した。
ろ過条件は、実施例１と同様にろ材の充填塔高さ１．２ｍ、上向流及び下向流に通水したろ過速度ＬＶの合計を２０００ｍ／日、原水ＳＳ濃度が約１００ｍｇ／ｌで主成分は活性汚泥であった。また、ろ過塔下部及び上部スクリーンの間隔は２．２ｍとした。ろ過運転が３時間経過した後、切替バルブ１０により洗浄水をろ過塔上部の洗浄水流入管１１より流入させ、洗浄排水をろ過塔下部から排出するように切り替えると共に、空気吹込管７より空気供給量２ｍ３／ｍ２／分で曝気行い洗浄を開始した。洗浄排水のＳＳ濃度が洗浄水ＳＳ濃度とほぼ同程度になるまでに洗浄開始後１５分を要した。なお、ろ過通水再開時の圧力損失は、新品のろ材を使用した場合と同程度であった。
【００２１】
【発明の効果】
このように、本発明のろ材の洗浄方法によれば、高負荷のろ過により懸濁物質を多く捕捉したろ材に対しても、ろ材中に捕捉された懸濁物質を、短い洗浄時間、少ない洗浄水量で効率良くろ材から剥離し、ろ過塔内に排出することが可能である。特に、懸濁物質の捕捉性が高い繊維を素材としたろ材等を使用した場合、より短時間で洗浄を実施したい場合に、他の洗浄方法に対し優位な洗浄方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のろ材の洗浄方法に用いられるろ過装置の一例を示す概略図である。
【図２】比較例１で用いられるろ過装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１　ろ過槽
２　ろ材
３　ろ材層
４　原水・洗浄水流入兼用配管
５　処理水・洗浄排水兼用配管
６　供給管
７　空気吹込管
８　下部スクリーン
９　上部スクリーン
１０　切替バルブ
１１　洗浄水流入管
１２　原水流入管
【図１】
2004136197.tif 000003
【図２】
2004136197.tif 000004