(57)【要約】【課題】夾雑物の混入が懸念される原水に対しても、夾雑物の流入による圧力損失の上昇を抑制することができ、また、ろ過装置より夾雑物を簡便に排出できるろ過装置及びろ過方法を提供する。【解決手段】ろ過槽内にろ材が装入され、ろ材層の上下にスクリーンが設けられ、ろ過槽上部及び下部に処理水排出管が設けられたろ過装置において、ろ過層内部に、原水流入管と通じるスクリーンにより仕切られた原水供給空間を設け、該空間に開閉自在の排出口が備わっていることを特徴とするろ過装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過槽内にろ材が装入され、ろ材層の上下にスクリーンが設けられ、ろ過槽上部及び下部に処理水排出管が設けられたろ過装置において、ろ過層内部に、原水流入管と通じるスクリーンにより仕切られた原水供給空間を設け、該空間に開閉自在の排出口が備わっていることを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
請求項１記載のろ過装置を用いてろ過を行なうに際し、原水供給空間に原水中の夾雑物が蓄積した場合に、その夾雑物を排出口を開口して排出することを特徴とするろ過方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に雨水排水、都市下水、河川や湖沼水、産業排水等の浮遊物や懸濁物をろ材にてろ過するろ過装置及びろ過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】
このようなろ過装置においては、原水流入部とろ材充填層部の間にろ材流出防止用の支持板やスクリーンを配設したり、原水をろ材充填層部に直接流入している。
【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
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のろ過装置を用いて、夾雑物が混入した原水に対してろ過を行なう場合、原水中の懸濁物質が除去され濁質成分の少ない良好な処理水を得ることができるものの、以下のような問題が指摘されていた。すなわち、原水流入部とろ材充填層部の間にろ材流出防止用の支持板やスクリーンを配設しているろ過装置においては、ろ材自体への懸濁物質の捕捉による通水抵抗が増加していないにも係わらず、ろ材流出防止用の支持板やスクリーンが目詰まりを起こして圧力損失を増大させ、洗浄頻度が高くなる問題があった。また、原水がろ材充填層部に直接流入される装置においては、ろ材の洗浄を実施しても夾雑物がろ材槽から排出されず蓄積され、ろ過性能に悪影響を与える原因になっていた。
また、これらの問題を解消し、ろ過装置に夾雑物を流入させないにしようとすれば、ろ過装置とは別に、夾雑物を除去するための設備を配設する必要があった。
【０００６】
本発明は、夾雑物の混入が懸念される原水に対しても、直接ろ過装置に導入することができ、夾雑物の流入による圧力損失の上昇を抑制することができ、また、ろ過装置より夾雑物を簡便に排出できるろ過装置及びろ過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、ろ材層内にスクリーンで仕切られた原水供給空間を設けることにより、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、本発明の第一は、ろ過槽内にろ材が装入され、ろ材層の上下にスクリーンが設けられ、ろ過槽上部及び下部に処理水排出管が設けられたろ過装置において、ろ過層内部に、原水流入管と通じるスクリーンにより仕切られた原水供給空間を設け、該空間に開閉自在の排出口が備わっていることを特徴とするろ過装置を要旨とするものである。
また、本発明の第二は、前記のろ過装置を用いてろ過を行なうに際し、原水供給空間に原水中の夾雑物が蓄積した場合に、その夾雑物を排出口を開口して排出することを特徴とするろ過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。図１は、本発明のろ過装置の一実施例を示す概略図である。ろ過槽１の内部にろ材２が装入されたろ材層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。原水は、原水流入管４からろ材層３内に設けられた原水供給空間６を通じてろ材層３へ供給される。原水供給空間６は、原水中の夾雑物を透過しないスクリーン１３によってろ材層３と仕切られている。また、原水供給空間６には原水から持ち込まれ蓄積した夾雑物を排出するための開閉自在の排出口１１が設けられている。ろ過槽１の上部及び下部には処理水を排出する処理水排出管５が設けられ、ろ材洗浄時に使用する空気を供給する空気吹込管７がろ過槽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。
【００１１】
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２の比重は、０．５〜２．０の範囲内であれば好ましく、洗浄性の観点からは１に近いほど好ましい。
【００１２】
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。
【００１３】
ろ材層の上下に設けられるスクリーン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構造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。
【００１４】
本発明のろ過装置においては、ろ材層中にスクリーン１３により仕切られた原水供給空間６を設けることを特徴とする。原水供給空間６とろ材層３とを仕切るスクリーン１３は、原水中の夾雑物をろ材層３へ混入させないために必要なものであり、その目開きとしては、０．５〜５ｍｍが好ましく、１〜３ｍｍがより好ましい。該空間６は任意の箇所で原水流入管４と繋がり、他の箇所で開閉自在のバルブ１０が付いた排出口１１が備わっている。原水は原水流入管４から原水供給空間６及びスクリーン１３を経てろ材層３へ供給されるが、その途中で原水中に存在する夾雑物が原水供給空間６内に留まり、ろ材層３への流入が防止される。
また、原水供給空間６を仕切るスクリーン１３の形状は、任意の形状でよく、例えば筒状（図２参照）、円盤状（図３参照）、ドーナツ状（図４参照）、Ｕ字管状などが挙げられる。
また、原水供給空間６の容量は、ろ材層３の容量にも影響するが、概ねろ材層３の容量の１／２０以下であり、１／５０以下が好ましく、１／１００以下が最も好ましい。
【００１５】
次に上記したろ過装置を用いてろ過を行なう方法について説明する。
原水は原水流入管４から原水供給空間６に導入される。原水供給空間６からろ材層３へ流入する際、スクリーン１３を通過することになるので、原水中の夾雑物がろ材層へ流入するのを防ぐことができる。原水供給空間６より上側に存するろ材層３を上向流で通過することによりろ過を行ないろ過槽上部より排水すると同時に、原水供給空間６より下側に存するろ材層３を下向流で通過することによりろ過を行ないろ過槽下部より排水する。
また、ろ過を継続することにより原水中に存在していた夾雑物が原水供給空間６内に蓄積することによりろ過装置の一次圧が上昇した場合には、原水供給空間６に付設している開閉バルブ１０を一時的に開くことにより、少量の排出水量で夾雑物をろ過槽外へ排出することができる。この夾雑物排出操作は、ろ過運転を停止することなく継続しながら行なうことが可能である。
【００１６】
また、ろ材２自体のろ過能力が低下したら、ろ過槽１下部に設置した空気吹込管７から圧縮空気をろ過槽１へ吹き込みバブリングする。この際、原水供給空間６より下側に位置するろ材２も原水供給空間６を超えて上側又は下側を行き来しながら、ろ過槽１内のろ材２は激しく動き回るため、ろ材２に付着した固体成分が剥離される。ろ材２から剥離した固体成分は、洗浄排水流出管１２を経て、ろ過槽１外に排出されろ材層３が再生される。
【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を行なった。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棒状繊維束ろ材を用いた。ろ過原水は、原水流入管４からろ材層３の内部に設けられた原水供給空間６を通じてろ過槽１に一定の流量で通水され、ろ材層３を下向流及び上向流にて双方分流通過し処理された後、下部および上部の処理水排出管５を経て処理水として排出した。原水供給空間６を仕切るスクリーン１３は、孔径が２ｍｍφ、開孔率３０％のパンチングメタルを使用した。ろ過槽上部及び下部には、ろ材の流出を防止し或い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、９が配設されている。
【００２０】
ろ過条件は、ろ材の充填高さ１．０ｍ、上向流及び下向流に通水したろ過速度ＬＶの合計を２０００ｍ／日、ろ過原水としては、流入下水を用いた。通水開始３０分でろ過槽内の圧力損失は５ｋＰａであったのに対し、原水供給空間内の圧力損失は１０ｋＰａに上昇したため、原水供給空間６に接続された開閉バルブ１０を一時的に開くことにより、ろ過槽１内の圧力損失と同程度まで低減した。その後もろ過運転を継続して行い、原水供給空間６内の洗浄は、ろ過槽１内の圧力損失に対し、その圧力損失が５ｋＰａ以上上回った時点で実施した。ろ過槽内の圧力損失が１０ｋＰａとなったろ過経過３時間後にろ材の洗浄を実施した。ろ過３時間で、原水供給空間６に接続された開閉バルブ１０は５回稼動し、原水供給空間６内の夾雑物をろ過槽外へ排出した。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、夾雑物の混入が懸念される原水に対しても、直接ろ過装置に導入することができ、夾雑物の流入による圧力損失の上昇を抑制することができ、また、ろ過装置より夾雑物を簡便に排出することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のろ過装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明における原水供給空間を仕切るスクリーン形状の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明における原水供給空間を仕切るスクリーン形状の他の例を示す平面図である。
【図４】本発明における原水供給空間を仕切るスクリーン形状の他の例を示す平面図である。
【符号の説明】
１　ろ過槽
２　ろ材
３　ろ材層
４　原水流入管
５　処理水排出管
６　原水供給空間
７　空気吹込管
８　下部スクリーン
９　上部スクリーン
１０　開閉バルブ
１１　排出口
１２　洗浄排水流出管
１３　スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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