(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過槽と空間部とが内部の上下に形成され、回転又は揺動可能な横型のドラムと、該ドラムの軸心部から前記空間部に貫入され、原水流入部が前記空間部に位置した原水流入管と、前記ドラムの軸心部から前記空間部に貫入され、ろ過水流出部が前記ろ過槽に位置したろ過水流出管と、を具備したろ過装置において、前記ろ過槽と前記空間部とが板状の仕切網で仕切られて、前記ドラムを回転又は揺動させて前記ドラム内のろ過材の擦り合わせを行うと共に前記ろ過材と前記仕切網との擦り合わせを行いながら、すすぎ水をろ過水の流れ方向へ注入して前記ろ過材を洗浄することを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
ろ過槽と空間部とが内部の上下に形成され、回転又は揺動可能な横型のドラムと、該ドラムの軸心部から前記空間部に貫入され、原水流入部が前記空間部に位置した原水流入管と、前記ドラムの軸心部から前記空間部に貫入され、ろ過水流出部が前記ろ過槽に位置したろ過水流出管と、を具備したろ過装置において、前記ろ過槽と前記空間部とを板状の仕切網で仕切ると共に、処理目的に応じてろ過材の粒度、比重、特性等を選択した単一種又は複数種のろ過材を、単一又は混合した多層で形成することを特徴とするろ過装置。
【請求項３】
前記ろ過材を、比重が異なる複数種で形成したことを特徴とする請求項２に記載のろ過装置。
【請求項４】
多層で形成した前記各ろ過材間に、各ろ過材を分離するための仕切網を介在させたことを特徴とする請求項２又は３に記載のろ過装置。
【請求項５】
前記仕切網の各々には上方に空間を有するようにして各ろ過材が滞留することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のろ過装置。
【請求項６】
前記ろ過水流出管のみをポンプの吸込口に接続して前記ドラムの内部に負圧を作用させることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のろ過装置。
【請求項７】
前記ドラムの両側面又は片側面に固定式又は前記ドラムに追従する回転式で、且つ前記ドラムの一側に管又は中実軸を配すると共に、他側に、内部に一本若しくは二本の配管をするか又は同心上の三重管を配しておいて、これらの管を、所要に応じて原水流入管、ろ過水流出管、ろ過水管又は排水管としたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のろ過装置。
【請求項８】
前記ろ過槽内に、前記ドラムと一体で回転し、前記ろ過水流出管のろ過水流出部と連通する板状のろ過網を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本発明は、回転又は揺動可能な横型のドラムを具備し、該ドラム内のろ過材からなるろ過槽を通過させることにより原水を浄化するろ過装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、池の水、プールの水、浴場の水、一般家庭排水、工業排水、食品工業排水等に含まれる汚濁物質を所要のろ過材で捕集して浄化するろ過装置が知られており、このようなろ過装置のろ過材を洗浄する装置として、ろ過材が滞留した床の底から洗浄水と空気とを圧送して攪拌し、ろ過材を逆洗するものがある。しかしながら、上記したろ過材の洗浄方法においては、ろ過材に付着した汚濁物質の除去が不十分である、多量の洗浄水と時間とを要する、洗浄のための装置が複雑で大型化する、等の問題がある。
【０００３】
また、特開平８−３１８１１０号公報には、この種の定置型のろ過装置で多層のろ過材を有した多層ろ過装置が開示されており、該多層ろ過装置では、ろ過材の層表面に洗浄水を噴出してろ過材を洗浄している。さらに、上記のような多層ろ過装置として、ろ過材が滞留した床の底から、逆流させた洗浄水と空気とを圧送して攪拌することでろ過材を洗浄する装置が、従来から知られている。しかしながら、これら多層ろ過装置においては、ろ過材洗浄後に各ろ過材の機能の復元がなされない、ろ過材に付着した汚濁物質の除去が不十分である、多量の洗浄水と時間とを要する、洗浄のための装置が複雑で大型化する、等の問題がある。
【０００４】
そこで、本発明者等は、ろ過網を設けることにより、ろ過材の洗浄が十分に行われると共に装置を簡素化、小型化することができ、且つろ過能力の向上を図ったろ過装置を提案した（特公昭６１−４１２４６号公報参照）。さらに、上記ろ過網の面積を拡大してろ過効率を向上させると共に、逆洗時にろ過材をろ過網に摺動接触させることにより、ろ過網に付着した汚濁物質を解離させて除去することができ、且つ従来の固定式ろ過装置と比較して、約１／５の洗浄水で十分なろ過材の洗浄が可能なろ過装置等をも提案した（特許第３１７７８２号及び特許第３１７７８８３号）。
【０００５】
しかしながら、これらのろ過装置は、ろ過効率を向上させることに主眼をおいたものであり、逆洗の工程が必要となるため、配管等の構造が複雑となると共に装置の自動化が必要となり、取り扱いが煩雑になると共に製造コスト及び維持コストが増大するといった新たな問題を生じていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、十分なろ過材洗浄能力を備え、且つ製造コスト及び維持コストが安価であると共に取り扱いが容易なろ過装置を提供することを目的とする。さらに、本発明は、高いろ過効率を有すると共に小型化することができ、且つろ過能力を長期に亘って維持することができるろ過装置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】
請求項１のろ過装置に係る発明は、上記目的を達成するため、ろ過槽と空間部とが内部の上下に形成され、回転又は揺動可能な横型のドラムと、該ドラムの軸心部から空間部に貫入され、原水流入部が空間部に位置した原水流入管と、ドラムの軸心部から空間部に貫入され、ろ過水流出部がろ過槽に位置したろ過水流出管と、を具備したろ過装置において、ろ過槽と空間部とが板状の仕切網で仕切られて、ドラムを回転又は揺動させてドラム内のろ過材の擦り合わせを行うと共にろ過材と仕切網との擦り合わせを行いながら、すすぎ水をろ過水の流れ方向へ注入してろ過材を洗浄することを特徴とするものである。
このように構成することで、ドラムを回転又は揺動させることにより、ろ過材は崩落すると共に相互に擦り合わされ、ろ過材に付着した汚濁物質を剥離させることができる。さらに、ろ過材とろ過槽の上下に配設された仕切網（ろ過網）との間で生じる擦り合わせにより上記ろ過材に付着した汚濁物質をより効果的に剥離させることができ、ろ過材を原水又は洗浄水で洗浄することでろ過材から剥離した汚濁物質を除去することができる。
請求項２のろ過装置に係る発明は、上記目的を達成するため、ろ過槽と空間部とが内部の上下に形成され、回転又は揺動可能な横型のドラムと、該ドラムの軸心部から空間部に貫入され、原水流入部が空間部に位置した原水流入管と、ドラムの軸心部から空間部に貫入され、ろ過水流出部がろ過槽に位置したろ過水流出管と、を具備したろ過装置において、ろ過槽と空間部とを板状の仕切網で仕切ると共に、処理目的に応じてろ過材の粒度、比重、特性等を選択した単一種又は複数種のろ過材を、単一又は混合した多層で形成することを特徴とするものである。
このように構成することで、ろ過材とろ過槽の上下に配設された仕切網との間で生じる擦り合わせによりろ過材に付着した汚濁物質を効果的に剥離させることができると共に、ろ過装置のろ過能力及びろ過効率を向上させることができる。
請求項３のろ過装置に係る発明は、上記目的を達成するため、ろ過材を、比重の異なる複数種で形成したことを特徴とするものである。
このように構成することで、各々のろ過材をその比重差に基づいて分級させることができる。
請求項４のろ過装置に係る発明は、上記目的を達成するため、多層で形成した各ろ過材間に、各ろ過材を分離するための仕切網を介在させたことを特徴とするものである。
このように構成することで、各ろ過材をより確実に分離させることができる。
請求項５のろ過装置に係る発明は、上記目的を達成するため、仕切網の各々には上方に空間を有するようにして各ろ過材が滞留することを特徴とするものである。
このように構成することで、ドラムを回転又は揺動させた場合には、上記仕切網で仕切られた各層のろ過材を擦り合わせて、ろ過材に付着した汚濁物質を効果的に剥離させることができる。
請求項６のろ過装置に係る発明は、上記目的を達成するため、ろ過水流出管のみをポンプの吸込口に接続してドラムの内部に負圧を作用させる流出管をポンプの吸込口に接続したことを特徴とするものである。
このように構成することで、原水中の汚濁物質がポンプの羽根で細分化されることがなく、汚濁物質のろ過材による捕集が容易になると共に、タンク内部が負圧となることで耐圧強度を低く設定することが可能となり、タンクを軽量化することができる。
請求項７のろ過装置に係る発明は、上記目的を達成するため、ドラムの両側面又は片側面に固定式又はドラムに追従する回転式で、且つドラムの一側に管又は中実軸を配すると共に、他側に、内部に一本若しくは二本の配管をするか又は同心上の三重管を配しておいて、これらの管を、所要に応じて原水流入管、ろ過水流出管、ろ過水管又は排水管とすることを特徴とするものである。
このように構成することで、シンプルな構造で様々な用途に容易に対応することができる。
請求項８のろ過装置に係る発明は、上記目的を達成するため、ろ過槽内に、ドラムと一体で回転し、ろ過水流出管のろ過水流出部と連通する板状のろ過網を設けたことを特徴とするものである。
このように構成することで、より確実なろ過を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
最初に、本発明のろ過装置の実施の一形態を、図１〜図２１に基づいて詳細に説明する。まず、図５に示したろ過装置を詳細に説明する。このろ過装置は、粒状のろ過材からなるろ過槽１と空間部２とを内部上下方向に配した横型のドラム３と、該ドラム３の外側からその軸心部を貫通し、原水流入部４が空間部２内に位置した原水流入管５と、上記ドラム３の外側からその軸心部を貫通し、ろ過水流出部６がろ過槽１内に位置したろ過水流出管７と、を有し、上記原水流入管５とろ過水流出管７とが、各々軸受部１６，１６を介してドラム３内で回転可能に設けられている。これら原水流入管５とろ過水流出管７との回転はモータＭの駆動によりなされており、この場合のドラム３は、一対のレール１７ａ又はローラ５１，５２（図９参照）により回転可能に支持されている。
【０００９】
なお、図３、図７、図９、図１０及び図１１に示したように、上記ドラム３は架台で回転可能に支持してもよく、その支持構造の一例を図９に基づいて具体的に説明すると、ドラム３の外周に少なくとも１条で、好ましくは２本のレール５０を付設し、該レール５０を、案内する好ましくは一対のガイド溝５１ａ，５２ａを有したガイド溝ローラ５１，５２で支持している。該ガイド溝ローラ５１，５２は、略Ｕ字型の枠５３，５４に軸５５，５６を介して回動可能に取り付けられており、これら枠５３，５４は、上記レール５０を挟持するようにして基台１９上に溶接等して取り付けられている。なお、上記レール５０を凹溝とし、ローラを凸形状に形成することで構成してもよい。
【００１０】
そして、上記ドラム３は、上記モータＭの駆動により、ドラム３の回転軸と同軸上に位置する原水流入管５とろ過水流出管７とを回転軸として回転し、この回転軸の軸受部は、Ｏリングやメカニカルシール等を備えたグランドパッキン１８により支持されている。また、図５に示すように、ドラム３回転軸の軸線上に延出した原水流入管５とろ過水流出管７との一部分は同一の管体で形成されており、その略中央部位で仕切部材１９により仕切られている。
【００１１】
本発明のろ過装置では、原水流入管５、ろ過水流出管７の回転又はドラム３の回転のいずれであってもよいので、以下、ドラム３の回転を支持する軸心部とは両者を含むものとする。また、本発明のろ過装置では、上記原水流入管５とろ過水流出管７とを、所要位置で屈曲させてそれぞれ独立の管で形成してもよい。そして、図３、図５及び図７に示すように、ろ過水流出管７のろ過水流出部６には多数の流水口２０が穿設されており、この部分がフィルタ網２１で包覆されると共にろ過材洗浄時にフィルタ網２１の内表面に摺接する摺接部材２２が上記フィルタ網２１と上記部分とに介在して設けられている。また、上記摺接部材２２は、多数の流水口２０が配設されている部分に巻回した螺旋状又は多数本の環状の線状部材により形成されている。また、ろ過水流出部６とフィルタ網２１と摺接部材２２とでストレーナＳが形成されている。
【００１２】
また、ドラム３の両側面又は片側面に、固定された各管に対してドラム３が回転する固定式で、一側面を管又は中実軸とし、他側面を軸心となる管内の所要位置に１本（図４の（Ｂ）参照）又は２本（図４の（Ｃ）参照）の配管（以下、二重管と称す）とするか、若しくは三重管（図７に示す原水流入管５及びろ過水流出管７と同軸上にさらに管を配置することで回転式となる）とし、図４の（Ｂ）に示すように、これらの管を原水流入管（原水又は洗浄水の流入を兼用する）や、ろ過水流出管（ろ過水流出と排水流出を兼用する）、或いは図４の（Ｃ）に示すように、個々にろ過水管と排水管とを設けてもよい。また、図４の（Ａ）〜（Ｄ）に示したものには切替弁があるが、配管を個々に設けて切替弁を省略してもよい。
【００１３】
さらに、図４の（Ｄ）に示すように、洗浄時にポンプからの原水又は洗浄水の排出口と排水管の流入口とを対峙させて原水又は洗浄水の一部を排水管に圧送し、エゼクターポンプのようなポンプ作用として利用してもよい。そして、ドラム３を支持する原水流入管５と、処理水と排水とに切替可能な切替弁が設けられたろ過水と排水とを流出させる管と、を付設するようにした。また、図３に示すように、ドラム３の内周面に各流水管と平行な攪拌材２３を複数本付設して攪拌手段を形成し、ドラム３の回転時に粒状のろ過材の攪拌移動を助長するように構成されている。上記攪拌手段は、図６に示すように、原水流入管５又はろ過水流出管７及び二重管又は三重管に装着する攪拌装置３９の攪拌用のへら４０がアーム４１に複数配設されており、該アーム４１がドラム３の回転軸の軸心部となる各管に枢軸部を介して支持されて、歯車４３をモータ（図示せず）で回転させることで攪拌装置３９によりろ過材を攪拌する構造になっている。
【００１４】
さらに、図７に示すように、ドラム３の回転軸であって、ろ過水流出管７内に貫通させた原水流入管５により、軸受部１６ａ，１６ｂを介してろ過水流出管７を支持させ、ドラム３内のろ過水流出管７に環状の防砂パッキン８を装着した。また、上記原水流入管５は、ろ過水流出管７に付設したＯリングやメカニカルシールを具備したグランドパッキン１８からなる軸受部を介して、支持枠１７により支持されている。これにより、ろ過材の洗浄時に、粒状のろ過材が各流水管を介してグランドパッキン１８に侵入するのを防止した構造になっている。好ましくは、ドラム３内の各流水管に環状の防砂パッキン８，８を装着したり、また、防砂パッキン８を合成ゴム若しくは可撓性の合成樹脂等で形成し、金属性のワッシャを介してボルト９等でドラム３の側壁に固定してもよい。さらにより好ましくは、上記防砂パッキン８に、例えばサイアベンダゾール（登録商標）等の防ばい剤を混入又は被覆して、該防砂パッキン８に藻類等が付着するの防止するとよい。
【００１５】
この場合、原水流入管５が配管２４の側壁を貫通するので、この部位をＯリング等でシールするのは当然である。また、図示しないが、ドラム３の他側は当該ドラム３を回転可能に支持する中実軸が設けられている。さらに、ドラム３を固定し、ろ過水流出管７を回転させてもよい。また、原水流入管５とろ過水流出管７とにはＯリング等を介して固定の配管２４やホースが取り付けられており、該軸受部と給水管部位とのいずれかに、Ｏリング、メカニカルシール或いはラビリンス構造等の防砂手段を設けることで、ろ過材が軸受部に侵入するのを防ぐことができる。
【００１６】
さらに、図８に示すように、ドラム３の回転を支持する軸心部の軸となる原水流入管５とろ過水流出管７とに、或いは軸受部１６に、ドラム３内に延出すると共に溝に清水を注入する注入口１１をドラム３の外側に配したラビリンス（溝）１０を刻設して構成してもよい。この場合、ドラム３の回転に同期させて清水を注入するようにポンプを作動させると、清水を節約し、且つ動力の無駄を省くことができる。また、軸受部１６のラビリンス（溝）の注入口１１の近傍に凹溝１２を設けると共に該凹溝１２にＯリング１３を嵌合し、さらにメカニカルシール１４とグランドパッキン１８とグランド押え３４等を配した軸受部１６が設けられ、該軸受部１６に支持枠１７が取り付けられる構造になっている。または、防砂パッキンとＯリング、防砂パッキンとメカニカルシール、或いはラビリンスの溝をドラム３内にまで延出させると共に該溝に清水を注入した手段とＯリングとの組み合わせ等は、処理目的に応じて適宜選択すればよい。
【００１７】
次に、図１０に示したろ過装置を詳細に説明する。なお、以下の説明において、上記したろ過装置と同一符号は、同一又は相当部分とする。本ろ過装置は、例えば金網やパンチングメタル等のろ過網１５を横型のドラム３のろ過槽１内に直接、若しくはフランジ等に溶接又は接着等して固定され、好ましくは蓋２６の内面の略全面に当該蓋２６の４方端に配した略ロ字状の部材やフランジ２７を介して溶接等で接合され、又はろ過槽１内若しくは蓋２６の内面にボルト及びナット４４等で着脱可能に付設してストレーナＳが構成されている。そして、ろ過網１５は、上記略ロ字状の部材やフランジ２７により、ドラム３の内面と略面一となるように設けられている。また、上記ろ過網１５と蓋２６との間隙２８に、ろ過材を通過したろ過水が集水され、又は洗浄水（原水でもよい、以下、単に洗浄水と称す）を通水させるためにろ過水流出部６と連通した構造になっている。また、上記蓋２６はドラム３にボルト及びナット等で着脱自在に取り付けられている。
【００１８】
また、上記ろ過網１５はウェッジワイヤであって、図２１に示すように、板材に多数のスリット４６を配して形成するのが望ましい。なお、蓋２６とその内面に付設したろ過網１５としてのウェッジワイヤとは、ドラム３の曲面に整合させて形成してもよいし、また、ろ過網１５のみを偏平状や平面状としてもよい。また、ろ過網１５と蓋２６とに上記した防ばい剤を混入又は被覆し、さらには、ろ過網１５と蓋２８との間隙２８に該防ばい剤を混入又は被覆したブラシ２５を介在させて、ろ過網１５の裏面の清掃手段と藻類の付着防止手段としてもよい。
【００１９】
また、ドラム３と原水流入管５とは、原水流入管５がダストシール２９及びグランドパッキン１８等を介在させた軸受部１６に嵌合され、且つ軸受部１６とドラム３の端壁とが固定された構造になっている。また、上記軸受部１６は、基台３１に立設した両支持軸１７，１７に１２０度の角度位相差で等配した３個のカムフォロア３２により、両支持軸１７，１７で支持されている。そして、上記軸受部１６には当該軸受部１６と一体で回転するギヤスプロケット３０（ベルトを巻回したプーリでも可）が取り付けられており、該ギヤスプロケット３０を図示しないモータの駆動で回転することでドラム３が回転する構造になっている。
【００２０】
なお、ドラム３の所要位置にカムスイッチと摺接する図示しないカムを設けておいて、該カムスイッチの検出信号に基づいて、ドラム３の回転が、ろ過網１５を付設したろ過水流出部６が下側に位置して停止するように構成されている。上記機構は、ろ過水流出部６が下となるような位置を、図示しないセンサで検出したり、回転する軸受け等の回転角度位相をエンコーダで検出して、ろ過水流出部６が下側に位置した状態でドラム３の回転を停止させてもよい。また、ろ過水流出管７と連通した固定管３３（図１０参照）と軸受部１６との間には、ダストシール２９、グランドパッキン１８、グランド押え３４等を介在させている。また、図１０に示すように、原水や洗浄水を選択的にドラム３内に給配するバルブコントロール３５が、配管の所要位置に設けられている。なお、図１０に示す符号３６は原水入口、符号３７は処理水出口、及び符号３８は排水出口である。
【００２１】
また、略板状のろ過網１５をドラム３の内周面の全面に付設することにより、より一層のろ過効率の向上を図ることが可能となる。また、図示しないが、空間部２に配した原水流入部４の開口部を栓等で閉塞して原水流入部４の側壁から散水したり、又は原水流入部４をドラム３の全長幅に付設して構成してもよい。さらに、破線で示す内部配管を、ろ過水流出管７をドラム３の外部に配管すると（原水流入管５と原水流入部４とをも外部配管とすることができる）、タンク３内部の全幅を利用することができる。また、タンク３はモータ（図示せず）の正逆回転、若しくはドラム３に設けたピニオンギヤ（図示せず）と往復運動するラックギヤとで構成したラックアンドピニオン機構を用いて揺動させてもよい。また、略板状のろ過網１５を付設して、上記防砂手段を設けてもよい。さらに、ろ過槽１内と空間部２とに、横型のドラム３と一体で回転し、ろ過水流出部６と連通する板状のウェッジワイヤ等のろ過網１５を付設して、ドラム３の内部を二分割としてもよい。
【００２２】
また、図１１に示すように、上記ろ過水流出部６と連通する板状のウェッジワイヤ等のろ過網１５をも付設してドラム３の内部を三分割とし、左右を軸受部１６と一体で回転するように固定させてもよい。なお、図１０に示すろ過装置と同じ符号を付与した部分は同一若しくは相当部分であり、その説明を省く。そして、上記ろ過網１５とドラム３内周面との間に、ブラシ２５（回転ブラシ、タワシ、スポンジ等）を介在させて、清掃手段及び藻類等の付着を防止する付着防止手段とするか、或いはろ過網１５の孔の外径よりも大径のセラミックスやトルマリンペレット等の水質改善維持材４５を介在させることにより、一次ろ過、水垢や錆等の付着防止及び除去の水処理用としてもよい。
【００２３】
次に、図１２乃至図２０に示したろ過装置を詳細に説明する。なお、以下の説明において、上記したろ過装置と同一符号は、同一又は相当部分とする。図１２〜図１８は、ろ過槽１の構造をドラム３の軸断面で示した図で、ろ過槽１を、比重が異なる複数のろ過材、例えば、砂、砂利、アンスラサイト、ガーネット、セラミックス、イオン交換樹脂及び活性炭等を用いて、複数の層で形成した。即ち、ろ過材からなるろ過槽１と空間部２とを内部上下方向に配した横型のドラム３と、該ドラム３の外側からその軸心部を貫通し、原水流入部４が空間部２内に位置した原水流入管５と、上記ドラム３の外側からその軸心部を貫通し、ろ過水流出部６がろ過槽１内に位置したろ過水流出管７と、を有したろ過装置において、処理目的に応じてろ過材の粒度、比重、特性等を選択し、単一又は混合した多層としたものである。このように、処理目的に応じてろ過材の粒度、比重、特性等を選択したろ過材を単一又は混合した多層で形成し、好ましくは、各ろ過材を比重が異なるろ過材で構成して分級させるとよい。
【００２４】
また、本発明のろ過装置では、多層で形成したろ過槽１を機械力と重力のもとで回転又は揺動させることにより、各ろ過材が互いに擦り合わされ、又は各ろ過材が互いに擦り合わされることに加えてろ過網１５とも擦り合わされ、これにより、各ろ過材に付着した汚濁物質を効果的に解離及び除去して、洗浄水が従来の定置型ろ過装置の２０〜３５％の水量で所要の洗浄を済ませることができ、且つ、各ろ過材を比重の小さいものから順次比重の大きなものとなるように分級させることができる構造になっている。さらに、各ろ過材の層間を完全に分離する仕切網１５ａを設けて各ろ過材が互いに混ざり合うことを極力防止し、処理目的に応じたろ過槽１として保つことにより、処理効率を向上させるように構成されている。この場合、各ろ過材が滞留すると共に各ろ過材の上部に空間を設けることが望まれる。
【００２５】
また、図１２及び図１３に示すように、空間部２に、切替弁６１（図１９参照）により原水流入部、汚水排出部及び洗浄水排出部のいずれかに切替可能な原水流入管５を配すると共に、ろ過槽１内又はろ過材とろ過槽１の底部との間の空間２ａに、切替弁６２（図１９参照）によりろ過水流出部、洗浄水流入部及び洗浄水排出部のいずれかに切替可能なろ過水流出管７を配するとよい。さらに、図１４乃至図１６及び図１８に示すように、処理目的に応じて、例えば、多層のろ過材を下層に向けて粒度が小さくなるように形成しておいて、ろ過に使用する層を選択することで処理水のろ過速度を調節することが可能となり、また、処理目的に対応させ易いように、多層間の各ろ過材内部又は仕切網１５ａで仕切られた多層間の各ろ過材の上部空間の一部又は全部に、原水流入部、汚水排出部及び洗浄水排出部のいずれかに切替可能な原水流入管５を配するとよい。
【００２６】
また、図１５に示すように、最下層のろ過材内部にろ過水流出部、洗浄水流入部及び洗浄水排出部のいずれかに切替可能なろ過水流出管７を配したり、図１６に示すように、原水流入管５を偏平に形成したり、さらに、図１８に示すように、多層間の各ろ過材を分離する仕切網１５ａの下方に孔が開いていない仕切板５７を全面に設けて仕切網１５ａと仕切板５７との間に空間を形成し、各ろ過材の上部空間の一部又は全部に設けた原水流入管５を、通水管５８で支持して各ろ過材の空間部に位置させ、仕切網１５ａと仕切板５７との間の空間に連通する連通孔５８ｂが穿設された通水管５８ａを、各ろ過材の各仕切板５７に連通連結させてもよいし、又は所望数の通水管５８ａで上部の仕切板５７と仕切網１５ａとを連通させてもよい。また、各通水管５８ａの取り付け位置を図１８における紙面視で一致させたり、ずらすように配してもよい。さらに、各ろ過材から仕切網１５ａや通水管５８ａや連結孔５８ｂを介して、ろ過水流出管７へ通水させてもよい。
【００２７】
そして、本発明のろ過装置は、このような仕切板５７を具備したことにより、上記各ろ過材で独立したろ過を行うことで処理能力を増大させることができ、また、通水管５８ａが各ろ過材を連通させていることで反復してろ過を行うことが可能となり、処理目的に対応させ易い構造になっている。なお、図１３、図１４及び図１７に示すように、最上層のろ過材の上方に仕切網１５ａを設けてもよい。また、多層間の各ろ過材を単一にしてもよいし、混合したろ過材（図１６及び図１８参照）としてもよい。
【００２８】
また、図１９及び図２０に示すように、本発明のろ過装置は、ろ過水流出用又は汚水排出用のポンプＰの吸込口をろ過槽１を具備したドラム３に連通させてもよい。この場合、ポンプを介することなく原水をドラム３に供給することが可能となり、原水中の汚濁物質がポンプの羽根（羽根車）で破壊されて細分化されてしまうようなことがなく、汚濁物質を大きな状態に保つことにより当該汚濁物質をろ過材で効率よく捕集することができる。また、ドラム３内部には負圧が負荷されるので、ドラム３の耐圧強度を低く設定することができ、装置の軽量化を図ることができる。
【００２９】
なお、図１９に示した逆洗（原水と逆方向の洗浄水による洗浄）を行う仕様である場合、洗浄水がポンプＰの吐出口からドラム３内部に供給されるが、逆洗時においてはろ過装置がオープンとなるので、ドラム３内部の圧力が上昇するようなことがなく、さらに、原水（洗浄水）中の汚濁物質はポンプの羽根で破壊されたほうがよい。また、ドラム３内部への原水の流入は、ドラム３よりも高い位置に設置した原水貯留タンク（図示せず）から流入管で注入したり、或いは原水貯留タンク等がドラム３よりも低い位置に設置されている場合には、ドラム３内部に呼び水を注入したり、ポンプの起動時のみに使用する原水流入用の補助ポンプを付設してもよい。
【００３０】
また、多層ろ過装置においても、図３乃至図１０に示したろ過装置に基づいて詳述した、原水流入管５とろ過水流出管７とが軸受部を介してドラム３内で回転可能に取り付けられる構造、ろ過水流出管７に付設したストレーナの構造、原水流入管５及びろ過水流出管７の構造、種々の防砂手段の構造、ウェッジワイヤ等の仕切網（ろ過網としての作用を有し、且つ多層で形成したろ過槽を備えたろ過装置では各ろ過材を仕切る作用をも有するので、仕切網と称す）の構造、清掃手段及び付着防止手段の具体的手段、及び一次ろ過手段、清掃手段及び付着防止手段を、適宜適用することができるが、説明が重複するのでその説明を省く。
【００３１】
さらに、上記したろ過装置においては逆洗を行わない場合で説明したが、多層ろ過装置ではこの逆洗を適用することができ、その構造は、例えば図１０の破線で示した矢印の方向が逆となり、３方向弁を組み合わせたり、５方向弁を用いて切替弁を構成しただけのものであるので、その説明を省く。また、多層ろ過装置のろ過槽１及び内部機構の作動方式には、次に示すものが考えられる。
イ．ろ過槽１は逆洗時のみ回転又は揺動する。原水流入部４及びろ過水流出部６は逆洗時にろ過槽１と共に双方とも回転及び揺動しない。
ロ．ろ過槽１は逆洗時のみ回転又は揺動する。逆洗時に原水流入部４はろ過槽１と共に双方とも回転及び揺動せず、ろ過水流出部６はろ過槽１と共に双方とも回転又は揺動する。
ハ．ろ過槽１は逆洗時のみ回転又は揺動する。原水流入部４及びろ過水流出部６は逆洗時にろ過槽１と共に双方とも回転又は揺動する。
ニ．ろ過槽１は逆洗せず、順洗（原水と洗浄水とが同方向）のみで回転又は揺動する。原水流入部４及びろ過水流出部６はろ過槽１と共に双方とも回転及び揺動しない。
ホ．ろ過槽１は逆洗せず、順洗のみで回転又は揺動する。洗浄時に原水流入部４はろ過槽１と共に双方とも回転及び揺動せず、ろ過水流出部６はろ過槽１と共に回転又は揺動する。
ヘ．ろ過槽１は逆洗せず、順洗のみで回転又は揺動する。原水流入部４及びろ過水流出部６は洗浄時にろ過槽１と共に双方とも回転又は揺動する。
ト．ろ過槽１は順洗時又は逆洗時に回転及び揺動せず、原水流入部４及びろ過水流出部６の双方又はろ過水流出部６のみが回転又は揺動する。
【００３２】
次に、このように形成された図１０に示すろ過装置の動作を説明する。通常のろ過装置として使用する場合、原水は、図１の（ａ）に示すように、原水入口３６から流入し、原水流入管５、原水流入部４、空間部２、ろ過槽１表面、ろ過槽１、略板状のろ過網１５、ろ過水流出部６、ろ過水流出管７を経て処理水出口３８へ流出する。そして、ろ過材を洗浄する際には、切替弁を洗浄排水側に切替えて、洗浄水（原水でも可）を、原水流入管５から各図の破線矢印で示す上記した原水をろ過する際の流水経路と同じ経路で給水し、当該洗浄水をドラム３内に継続的に流入させる。
【００３３】
さらに、図５に示すストレーナＳを備えたろ過水流出部６を回転させるか、又は攪拌手段を駆動若しくはドラム３を駆動手段等で駆動することにより、粒状のろ過材が攪拌され、又はドラム３が回転して、図２に示すように、ろ過槽１内の粒状のろ過材が、安息角度よりも大きな角度となることで崩れだし、粒状のろ過材が互いに擦り合わされる。これにより、ろ過材に付着した汚濁物質を解離させ除去することができ、且つ粒状のろ過材がドラム３内に付設したストレーナＳ又は略板状のろ過網１５とも擦り合わされ、該ストレーナＳ又は略板状のろ過網１５に付着した汚濁物質をも解離させ除去することができ、従来のろ過装置と比較して、洗浄水を大幅に削減することが可能となる。そして、上記解離して除去された汚濁物質は、各図中の破線矢印で示す洗浄水の流水経路を経て、排水出口３７から排出される。
【００３４】
したがって、このろ過装置のろ過材では、粒状のろ過材がドラム３内に付設された略板状のろ過網と擦り合わされ、該ろ過網の汚濁物質を解離させるのと、粒状のろ過材が互いに擦り合わされ、該ろ過材に付着した汚濁物質を解離させるのと、ろ過槽１内における原水流入部４からの洗浄水の流出と、の相乗効果により略完璧に行われる。そして、ドラム３又は攪拌手段の駆動を停止して静止状態に戻し、好ましくは洗浄水を注入してろ過槽１内部のすすぎろ過材の均し等を行った後、通常のろ過装置として所定時間使用する。また、ろ過材が蓋の上にない位置、即ち蓋が取り外しできる位置でドラム３の回転を停止させるようにすることで、ろ過材をこぼすことなく蓋を取り外すことができ、ろ過材の交換を容易に行うことができる。さらに、各々の防砂手段を施してあるので、ろ過材が、回転を支持する流水管の軸受部に侵入するのを阻止して、長期の使用に耐え、且つメンテナンスの容易なろ過装置となる。
【００３５】
また、原水の流れに対して上層を、比重が小さく、且つ粒度を粗くし、下層になるに従い順次比重が大きく、且つ粒度を細かくした多層のろ過槽とする、即ち処理目的に応じて、ろ過材の粒度、比重及び特性を単一又は混合して多層とし、単位ろ過面積及び単位ろ過体積当たりの汚濁物質抑留量を増大させたので、原水の処理量の増加と良好な水質の処理水の確保が持続でき、これにより、ろ過材が不交換でよく、肥厚の生じないろ過材の持続により洗浄水を少なくし、さらに、ろ過材の粒径が減少した場合であっても、下層のろ過材として利用してろ過材の再生率を高めることができ、ろ過槽１を低く形成して装置全体をコンパクトに構成することが可能となる。
【００３６】
そして、ろ過時において、汚濁物質のろ過材への付着が電着、固着或いは高粘着、又は長期に亘るろ過装置の不使用でろ過材間の硬化が進行していた場合であっても、原水が流れ易い部位のみ流れることでろ過槽１に生じた、所謂「水みち」や「マッドボール」等の発生がない、確実なろ過材の復元がなされるろ過装置を得ることができる。さらに、ろ過槽１の多層間に各ろ過材を分離する仕切網１５ａを介在させたことにより、ろ過材が互いに混ざり合うことを極力防止して、処理目的に応じたろ過槽１として維持することが可能となり、より処理効率の向上を図ることができる。また、ろ過槽１を多層で構成した場合の各ろ過材の洗浄は、仕切網１５ａが最上層にないものは、ドラム３が回転又は揺動することで、ろ過材は各ろ過材の直下の仕切網１５ａと擦り合わされ、この仕切網１５ａに付着した汚濁物質を解離させると共に粒状のろ過材が互いに擦り合わされ、粒状のろ過材に付着した汚濁物質を解離させると共に、ろ過槽１内の最上層の粒状のろ過材が、安息角度よりも大きな角度となることで崩れて、粒状のろ過材が互いに擦り合わされ、ろ過材に付着した汚濁物質を解離させることも、上述したろ過装置とその動作は同一である。
【００３７】
一方、ろ過槽１内の最上層のろ過材の上にも仕切網１５ａを配したろ過装置の場合、ドラム３が回転又は揺動すると、各ろ過材は、各仕切網１５ａの間で各ろ過材の直下の仕切網１５ａと擦り合わされ、この仕切網１５ａに付着した汚濁物質を解離させると共に粒状のろ過材が互いに擦り合わされ、ろ過材に付着した汚濁物質を解離させて当該ろ過材を復元することができる。そして、各ろ過材が滞留すると共に上部に空間を有するようにろ過網を配し、この空間に位置した、原水流入部、汚水排出部及び洗浄水排出部のいずれかに切替可能な原水流入管５からの原水による洗浄と、図１９に示した逆洗ができるろ過装置の場合には、各仕切網１５ａの下からの洗浄水で各ろ過材を洗浄することができる。しかも、順洗の場合、洗浄に要する洗浄水は圧力を付与しないすすぎ用の水のみでよく、その水量は従来の定置型ろ過装置の２０〜３５％で済み、用水の再利用率の向上と上下水道の大幅な削減を図かることができる。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ろ過槽と空間部とが内部の上下に形成され、回転又は揺動可能な横型のドラムと、該ドラムの軸心部から空間部に貫入され、原水流入部が空間部に位置した原水流入管と、ドラムの軸心部から空間部に貫入され、ろ過水流出部がろ過槽に位置したろ過水流出管と、を具備したろ過装置において、ろ過槽と空間部とが板状の仕切網で仕切られて、ドラムを回転又は揺動させてドラム内のろ過材の擦り合わせを行うと共にろ過材と仕切網との擦り合わせを行いながら、すすぎ水をろ過水の流れ方向へ注入してろ過材を洗浄するので、ドラムを回転又は揺動させることにより、ろ過材を崩落させると共にろ過材を相互に擦り合わせてろ過材に付着した汚濁物質を剥離させることができる。さらに、ろ過材とろ過槽の上下に配設された仕切網とが擦り合わされて、ろ過材に付着した汚濁物質をより効果的に剥離させることが可能となり、ろ過材のろ過能力を効率よく復元させるろ過装置を提供することができる。
請求項２の発明によれば、ろ過槽と空間部とが内部の上下に形成され、回転又は揺動可能な横型のドラムと、該ドラムの軸心部から空間部に貫入され、原水流入部が空間部に位置した原水流入管と、ドラムの軸心部から空間部に貫入され、ろ過水流出部がろ過槽に位置したろ過水流出管と、を具備したろ過装置において、処理目的に応じてろ過材の粒度、比重、特性等を選択した単一種又は複数種のろ過材を、単一又は混合した多層で形成したことにより、例えば、原水の流れに対して上層のろ過材を、比重が小さく、且つ粒度を粗くし、下層に向けて順次比重を大きく、且つ粒度を細かくしてろ過槽のろ過材を多層で形成しておいて、処理目的に応じて、単位ろ過面積及び単位ろ過体積当りの汚濁物質抑留量を増大させることにより、原水の処理量の増加と処理水の良好な水質を持続することが可能となり、また、ろ過材が不交換でよく、肥厚の生じないろ過材の持続により洗浄水を削減し、ろ過材の粒径が減少した場合であっても、下層のろ過材として利用してろ過材再生率を高めることができると共に、ろ過槽を低く形成して装置を小型化することができ、さらに、ろ過においては、汚濁物質のろ過材への付着が電着又は固着或いは高粘着であったり、長期に亘る不使用でろ過材間の硬化が進行した場合であっても、「水みち」や「マッドボール」等の発生のない確実なろ過能力の復元が可能であるろ過装置を提供することができる。
請求項３の発明によれば、請求項２の記載において、ろ過材を、比重の異なる複数種で形成したことにより、ろ過槽に多層で形成した各ろ過材が混ざり合ってしまった場合であっても、各ろ過材間の比重の差を利用して分級させることができ、処理目的に応じたろ過を持続することが可能なろ過装置を提供することができる。
請求項４の発明によれば、請求項２又は３の記載において、多層で形成した各ろ過材間に、各ろ過材を分離するための仕切網を介在させたことにより、各ろ過材が混ざり合うことを極力防止して、処理目的に応じたろ過を持続することができ、より処理効率を向上させることが可能であるろ過装置を提供することができる。
請求項５の発明によれば、請求項２乃至４のいずれかの記載において、仕切網の各々には上方に空間を有するようにして各ろ過材が滞留することにより、ろ過槽の各ろ過材を確実に復元して、処理水の水質の均一化を図ることができ、また、圧力水による逆洗や洗浄方式に依存しない機械力と重力とのもとで、ろ過槽を回転又は揺動させることにより、粒状のろ過材が互いに擦り合わされ、又は各ろ過材が互いに擦り合わされると共に各ろ過材が仕切網とも擦り合わされて、より確実な各ろ過材の復元を図ることができ、さらに、洗浄水は圧力を付与しないすすぎ用の水のみでよく、従来の定置型ろ過装置と比較して、洗浄水の使用量を２０〜３５％に削減することが可能となり、用水の再利用率の向上と上下水道とを大幅に削減したろ過装置を提供することができる。
請求項６の発明によれば、請求項２乃至５のいずれかの記載において、ろ過水流出管のみをポンプの吸込口に接続してドラムの内部に負圧を作用させるので、原水中の汚濁物質がポンプの羽根で破壊されて細分化され、ろ過材での捕集が困難となるようなことがなく、効率よく捕集することが可能となると共に、ドラム内を負圧状態としてろ過装置を使用することができ、従来の内部圧力が高まるドラム及び配管と比較して耐圧強度を低く設定することが可能となり、ドラム及び配管の材料の板厚を薄くしたり、或いはその材料にプラスチックを用いてドラム及び配管の大幅な軽量化を図るろ過装置を提供することができる。
請求項７の発明によれば、請求項１乃至６のいずれかの記載において、ドラムの両側面又は片側面に固定式又はドラムに追従する回転式で、且つ、ドラムの一側に管又は中実軸を配すると共に、他側に、内部に一本若しくは二本の配管をするか又は同心上の三重管を配しておいて、これらの管を、所要に応じて原水流入管、ろ過水流出管、ろ過水管又は排水管としたことにより、種々な用途に応じた好ましいろ過を行うろ過装置を提供することができる。
請求項８の発明によれば、請求項１乃至７のいずれかの記載において、ろ過槽内に、ドラムと一体で回転し、ろ過水流出管のろ過水流出部と連通する板状のろ過網を設けたことにより、ろ過材の耐久性が向上し、長期の使用に耐え得ると共にメンテナンスフリーとなり、且つろ過効率の向上をも図るろ過装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のろ過装置の作動原理及び作動手順を示す説明図である。
【図２】 本発明のろ過装置の作動原理を説明するためのドラムの軸断面の概略を示す図である。
【図３】 本発明のろ過装置の一実施例を示す説明図である。
【図４】 本発明のろ過装置の種々な配管例を説明するための概略図である。
【図５】 本発明のろ過装置の他の実施例を示す説明図である。
【図６】 本発明のろ過装置の攪拌手段を示す斜視図である。
【図７】 本発明のろ過装置の他の実施例の要部の断面図である。
【図８】 本発明のろ過装置の種々の実施例を示す要部の断面図である。
【図９】 本発明のろ過装置の他の実施例を示す説明図である。
【図１０】 本発明のろ過装置の他の実施例を示す説明図である。
【図１１】 本発明のろ過装置の他の実施例を示す説明図である。
【図１２】 本発明のろ過装置のろ過材を多層にした状態を示す軸断面の概略図である。
【図１３】 本発明のろ過装置の多層で構成したろ過材の各層間に仕切網を設けた状態を示す要部の軸断面の概略図である。
【図１４】 本発明のろ過装置の他の実施例を示す要部の軸断面の概略図である。
【図１５】 本発明のろ過装置の他の実施例を示す要部の軸断面の概略図である。
【図１６】 本発明のろ過装置の混合ろ過材を多層で設けた状態を示す要部の軸断面の概略図である。
【図１７】 本発明のろ過装置の混合ろ過材を多層で設けた他の実施例を示す要部の軸断面の概略図である。
【図１８】 本発明のろ過装置の本発明のろ過装置の混合ろ過材を多層で設け、各層間に仕切網と仕切網とを配した状態を示す要部の軸断面の概略図である。
【図１９】 本発明のろ過装置の流水経路の概略を示す図である。
【図２０】 本発明のろ過装置の種々な配管例を示す概略図である。
【図２１】 本発明のろ過装置のろ過網としてのウェッジワイヤを示す図である。
【符号の説明】
１  ろ過槽、２  空間部、３  ドラム、４  原水流入部、５  原水流入管、６  ろ過水流出部、７  ろ過水流出管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0004609622.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
0004609622.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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