(57)【要約】【課題】高い水質の処理水が得られるとともに、長時間の連続ろ過運転が可能であるろ過装置を提供する。【解決手段】本発明のろ過装置１０は、ろ過槽１２の上部から原水が供給され、ろ過槽１２の下部から処理水が流出される。ろ過槽１２の内部には、ろ材１４が充填されて形成されたろ材充填部１５と、このろ材充填部１５の上層部のろ材１４を浮上させて洗浄する洗浄装置１６とが設けられる。したがって、ろ材充填部１５の上層部のろ材１４は、移床式の如くろ過運転中に洗浄され、それ以外の部分のろ材１４は、固定床式の如く固定された状態でろ過が行われる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が上部から供給され、該被処理水がろ過処理された処理水を下部から流出させるろ過槽と、
前記ろ過槽の内部に粒状のろ材を充填して、前記被処理水のろ過処理を行うろ材充填部と、
前記ろ材充填部の上層部のろ材を浮上させて洗浄する洗浄手段と、
を備え、前記ろ材充填部の上層部のろ材は前記洗浄手段によって浮上されて洗浄された後、落下して前記ろ材充填部の上層部に戻ることを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記洗浄手段は、前記ろ材充填部の上層部付近に下端が配置されるように立設された筒部材と、該筒部材の下端位置に設けられて前記筒部材の内部にエアを吹き込むノズルとを備えたことを特徴とする請求項１に記載のろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はろ過装置に係り、特に水処理の分野で使用される下向流式のろ過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ろ過装置としては、ろ材が固定されている固定床式と、ろ材が移動する移床式とがある。固定床式のろ過装置は一般に、ろ過槽の内部にろ材が充填されており、このろ過槽の上部から原水（被処理水）が供給される。供給された原水は、ろ材同士の間を通過することによって懸濁物質が分離されて処理水となり、ろ過槽の下部から流出される。この固定床式のろ過装置は、ろ材による懸濁物質の捕捉性能が高いので、高い水質の処理水を得ることができる。その反面、ろ材に懸濁物質が付着して処理性能が経時的に低下するため、一定期間ごとにろ過運転を停止し、逆洗水による水洗浄やエア曝気によるエア洗浄を行う必要がある。また、水洗浄とエア洗浄の同時洗浄の際にろ材が系外に流出するのを防止するため、同時洗浄時間が制約されるという問題もある。
【０００３】
これに対し、移床式ろ過装置は、ろ過運転を行いながらろ材を移動させて洗浄している。従来の移床式のろ過装置は、図３に示すように、ろ過槽２の下半部にろ材１が充填され、このろ材１の中に原水が分散ルーバ３を介して供給される。供給された原水は、上昇してろ材１同士の隙間を通過し、懸濁物質が分離されて処理水となり、ろ過槽２の上部の集水トラフ４に集水される。懸濁物質が付着したろ材１は、空気管５からエアリフトポンプ６の下端部にエアを送気することによって、パイプ６の内部を上昇する。そして、上昇する間にエアや水によって攪拌されて懸濁物質が剥離される。剥離された懸濁物質が排水管７から系外に排出される一方で、ろ材１はろ過槽２の内部に戻る。このように移床式のろ過装置は、ろ過運転中もろ材１を洗浄することができるので、長時間にわたって連続してろ過運転を行うことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、移床式のろ過装置は、固定床式のろ過装置よりも、ろ材１による懸濁物質の捕捉性能が低いという問題がある。また、洗浄後のろ材１を処理水の集水側（すなわち集水トラフ４側）に戻しているため、ろ材１の洗浄が不十分である場合には処理水の水質が低下するおそれがある。したがって、移床式のろ過装置は、固定床式のろ過装置よりも処理水の濁度が悪いので、水道水製造の浄水場には適用されず、下水処理場での三次処理や工場等における産業排水の高度処理を目的として適用されているのが実状である。このような背景から、固定床式のように高い水質の処理水が得られ、且つ、移床式のように長時間の連続ろ過運転が可能であるろ過装置が望まれている。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、高い水質の処理水が得られるとともに、長時間の連続ろ過運転が可能であるろ過装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は前記目的を達成するために、被処理水が上部から供給され、該被処理水がろ過処理された処理水を下部から流出させるろ過槽と、前記ろ過槽の内部に粒状のろ材を充填して、前記被処理水のろ過処理を行うろ材充填部と、前記ろ材充填部の上層部のろ材を浮上させて洗浄する洗浄手段とを備え、前記ろ材充填部の上層部のろ材は前記洗浄手段によって浮上されて洗浄された後、落下して前記ろ材充填部の上層部に戻ることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ろ材充填部の上層部のろ材を、洗浄手段によって洗浄してろ材充填部の上層部に戻るようにしたので、ろ材充填部の上層部のろ材を、ろ過運転中も常に洗浄することができる。したがって、ろ材充填部の上層部は、移床式の場合と同様に、懸濁物質の捕集性能が経時的に低下することが抑制されるので、長時間の連続ろ過運転が可能になる。また、洗浄したろ材は原水の供給側である上層部に戻るので、ろ材の洗浄度合いによって処理水の水質が低下するおそれがない。
【０００８】
また、ろ材充填部の上層部以外のろ材は、固定床式の場合と同様に移動せずに固定された状態でろ過を行っている。したがって、固定床式の場合と同様に懸濁物質の捕集性能が良いので、高い水質を得ることができる。
【０００９】
このように請求項１に記載の発明によれば、最も汚れの捕捉性の高い上層部のろ材を移床式の如く移動して洗浄するとともに、それ以外のろ材を固定床式の如く固定してろ過を行うので、移床式と固定床式の両方のメリットが得られる。すなわち、高い水質の処理水が得られるとともに、長時間の連続ろ過運転が可能になる。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、エアリフトポンプの下端にエアを吹き込むようにしたので、ろ材充填部の上層部のろ材は、吹き出されたエアのエアリフト作用によりエアリフトポンプの内部を上昇し、エアと水流による攪拌を受けて効率よく洗浄される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るろ過装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１２】
図１は、本発明に係るろ過装置１０を示す側面断面図である。
【００１３】
同図に示すように、ろ過装置１０は主として、ろ過槽１２、ろ材１４、及び洗浄装置１６で構成される。
【００１４】
ろ過槽１２の上部には原水供給管１８が接続され、この原水供給管１８からろ過槽１２に原水が供給される。また、ろ過槽１２の下部には処理水管２０と逆洗水管２２が接続され、この処理水管２０と逆洗水管２２にそれぞれ処理水弁２４、逆洗水弁２６が配設される。ろ過運転の際に処理水弁２４を開くことによって、ろ過後の処理水が処理水管２０から系外に流出される。また、洗浄運転を行う際に逆洗水弁２６を開くことによって、逆洗水が逆洗水管２２を介してろ過槽１２に供給される。
【００１５】
ろ過槽１２の下部には、多孔板等からなる集水装置２８が水平に設けられる。この集水装置２８の上には支持砂利３０が敷きつめられ、この支持砂利３０の上には、砂等から成る粒状のろ材１４が充填される。以下、充填したろ材１４をろ材充填部１５と称す。
【００１６】
洗浄装置１６、１６、１６は、ろ過槽１２の内部に等間隔で設けられる。この洗浄装置は、ろ材充填部１５の上層部のろ材１４を洗浄する装置であり、エアリフトポンプ３２、洗浄筒３４、洗浄排水渠３６、空気管３８、及び拡散板４０で構成される。
【００１７】
エアリフトポンプ３２は、その下端がろ材充填部１５の上層部付近に配置されるようにして立設される。エアリフトポンプ３２の下端部には、空気管３８が配置され、この空気管３８からエアリフトポンプ３２の内部にエアが送気される。これにより、エアリフトポンプ３２の内部をエアが上昇して原水の上昇流が形成され、この上昇流によって、ろ材充填部１５の上層部のろ材１４がエアリフトポンプ３２内を上昇する。上昇する際にろ材１４は、原水とエアによって攪拌され、ろ材１４に付着していた懸濁物質が剥離される。
【００１８】
エアリフトポンプ３２の上端部には、洗浄筒３４が設けられており、この洗浄筒３４の内部でろ材１４と懸濁物質が分離される。すなわち、洗浄筒３４の内部は、ろ材１４が表洗排水管４２に流出しない構造になっており、ろ材１４はエアリフトポンプ３２と洗浄筒３４との間を通って落下する一方で、懸濁物質を多く含む排水（表洗排水）が洗浄排水渠３６、表洗排水管４２から不図示の排水槽に排水される。なお、洗浄排水渠３６の上部は水面からでており、これによって、原水供給管１８から供給された原水がろ過されずにそのまま表洗排水管４２に流れることが防止される。
【００１９】
エアリフトポンプ３２の外周面には、円錐状の拡散板４０が設けられている。したがって、エアリフトポンプ３２と洗浄筒３４との間を落下したろ材１４は、図２に示す如く、拡散板４０に沿って滑り落ち、エアリフトポンプ３２から離れた位置に落下して槽に戻される。戻されたろ材１４は、安息角（例えば６０°）以上になると、エアリフトポンプ３２の下端へ滑り落ちて再びエアリフトポンプ３２の内部に吸い込まれる。これにより、ろ材充填部１５の上層部全体が常に移動して洗浄される。
【００２０】
なお、図１には、洗浄装置１６を三つ設けた例を示したが、洗浄装置１６の数は、二つ以下であっても、四つ以上であってもよい。ただし、洗浄装置１６を複数設ける場合には、洗浄装置１６を等間隔で配置するとよい。また、ろ過槽１２が円筒状である場合には、ろ過槽１２の中心に対して等しい角度間隔で配置するとよい。
【００２１】
ろ過槽１２の上部には、液面近傍に排水トラフ４４が設けられている。この排水トラフ４４は、逆洗水管２２から逆洗水を供給する際に不図示の排水渠に連通され、この排水トラフ４４によって洗浄水が排水渠に排水される。なお、通常のろ過運転時、排水トラフ４４は、不図示の自動弁によって排水渠との連通が遮断される。
【００２２】
次に上記の如く構成されたろ過装置１０の作用について説明する。
【００２３】
通常のろ過運転を行う際、まず、逆洗水弁２６を閉じて処理水弁２４を開く。そして、空気管３８からエアを送気するとともに、原水供給管１８からろ過槽１２に原水を供給する。ろ過槽１２に供給された原水は、下向流を形成して、ろ材充填部１５、支持砂利３０、及び集水装置２８を通過して処理水管２０から流出される。その際、原水はろ材充填部１５を通過することによって懸濁物質がろ材１４に付着して分離される。この懸濁物質の付着は、ろ材充填部１５の上層部ほど多く、下方になるにつれて少なくなる。
【００２４】
ろ過運転中、ろ材充填部１５の上層部のろ材１４は、空気管３８から吹き出されたエアによってエアリフトポンプ３２内を上昇し、エアと水による攪拌を受けて洗浄され、懸濁物質が剥離される。そして、洗浄筒３４で懸濁物質が分離されたろ材１４は、落下して再びろ材充填部１５の上層部を形成する。その際、エアリフトポンプ３２から離れた位置に落下して堆積するので、上層部全体がエアリフトポンプ３２の下端へ順次移動して洗浄されるようになる。これにより、ろ材充填部１５の上層部全体が常に洗浄された状態に維持される。すなわち、拡散板４０がない場合には、洗浄後のろ材１４がそのまま落下し、エアリフトポンプ３２の下端から吸い込まれて洗浄される。したがって、エアリフトポンプ３２から離れた位置では、上層部も移動せず、汚染が激しくなる。これに対し、拡散板４０を設けてエアリフトポンプ３２から離れた位置に落下させた場合には、上層部全体が順次、エアリフトポンプ３２の下端に移動するので、上層部全体が洗浄される。この上層部は、最も懸濁物質の捕捉量が多いので、上層部全体を常に洗浄することにより、ろ材充填部１５による懸濁物質の捕集能力を高い状態に保つことができる。これにより、長時間にわたって連続してろ過運転を行うことができる。また、上層部のろ材１４が常に洗浄されているので、上層部以外（すなわち、下層部の）ろ材１４は、懸濁物質の捕捉量が非常に少ない。この部分のろ材１４は、移動せずに固定された状態でろ過を行うので、固定床式と同様に、高い水質の処理水を得ることができる。
【００２５】
ところで、ろ過装置１０は、固定床式の場合と同様に、ろ過運転を停止して洗浄運転を行うことも可能である。
【００２６】
洗浄運転を行う際は、まず、処理水弁２４を閉じて逆洗水弁２６を開くとともに、原水供給管１８からの原水の供給を停止する。そして、逆洗水管２２から逆洗水を供給する。その際、空気管３８からのエアの送気は連続して継続してもよい。
【００２７】
この洗浄運転では、逆洗水が上向流を形成してろ材充填部１５を通過する。これにより、ろ材充填部１５で捕捉した懸濁物質が効果的に剥離され、ろ材１４の懸濁物質の捕集性能が飛躍的に復活する。ろ材１４から剥離した懸濁物質は、逆洗水とともに、排水トラフ４４から排出される。また、洗浄運転中に空気管３８からエアを送気することによって、懸濁物質の剥離効果を助長することができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態のろ過装置１０によれば、最も汚れの捕捉性の高い上層部のろ材１４を移床式の如く常に移動して洗浄するので、ろ材充填部１５のろ過性能を常に高い状態に維持することができ、長時間にわたってろ過運転を連続して行うことができる。
【００２９】
また、上層部以外のろ材１４は、固定床式の如く固定された状態でろ過を行うので、このろ材１４による懸濁物質の捕集性能が良く、水道水レベルの高い水質の処理水を得ることができる。さらに、ろ過装置１０は、洗浄したろ材１４を原水の供給側に戻しているので、ろ材１４の洗浄度合いによって処理水の濁度が影響されることがない。したがって、ろ過装置１０は、常に高い水質の処理水を得ることができ、水道水の浄水場などに適用することもできる。
【００３０】
また、本実施の形態のろ過装置１０によれば、洗浄したろ材１４を拡散板４０によって拡散し、エアリフトポンプ３２から離れた位置に落下させるようにしたので、ろ材充填部１５の上層部全体を洗浄することができる。したがって、上層部全体において、常に高いろ過性能を維持することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るろ過装置によれば、最も汚れの補足性の高い上層部のろ材を移床式の如く洗浄しながらろ過を行うとともに、それ以外のろ材を固定床式の如く固定してろ過を行うので、移床式と固定床式の両方のメリットが得られ、高い水質の処理水を得ることができるとともに、長時間の連続ろ過運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るろ過装置の構造を示す断面図
【図２】ろ材の動きを示す図
【図３】従来の移床式のろ過装置の構造を示す断面図
【符号の説明】１０…ろ過装置、１２…ろ過槽、１４…ろ材、１６…洗浄装置、１８…原水供給管、２０…処理水管、２２…逆洗水管、２４…処理水弁、２６…逆洗水弁、２８…集水装置、３０…支持砂利、３２…エアリフトポンプ、３４…洗浄筒、３６…洗浄排水渠、３８…空気管、４０…拡散板、４２…表洗排水管、４４…排水トラフ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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