(57)【要約】【課題】長期間散気管のメンテナンスをすることなく、ろ過材の洗浄性能を高く維持することができるろ過槽を提供する【解決手段】ろ過槽１の内部は、原水供給管２、上部ろ過材流出防止板３、ろ過材から構成されたろ過層４、散気管５、ろ過材支持板６、処理水排出管７等で構成されており、処理水排出管７から分岐して循環経路１１が形成されている。循環経路１１には、電動弁８、ポンプ９、逆止弁１０が配置され、散気管５の方へ接続されている。一方、空気供給源としてのブロワー１２、逆止弁１３が配置された空気の供給管も散気管５に接続されている。このように構成したろ過槽で、原水をろ過処理中に、循環経路１１に処理水の一部を流して散気管５に水を供給するようにする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水供給部と、原水をろ過するろ過層と、ろ過された処理水を排出する処理水排出部と、ろ過層に空気を供給する貫通孔が形成された散気管とを備えたろ過槽において、
前記散気管に水供給源を接続し、ろ過動作中に前記水供給源から前記散気管に水を供給して前記散気管の貫通孔から出水させることを特徴としたろ過槽。
【請求項２】
前記水供給源は、前記処理排水部からの処理水を分岐して処理水の一部を前記散気管に循環させるように構成したことを特徴とする請求項１記載のろ過槽。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水中に含まれる浮遊物を物理除去するためのろ過材、または溶解性物質を除去するために微生物を定着させるろ過材によりろ過層を形成させたろ過槽に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚水や濁水の処理装置は、円形、または矩形等のろ過槽内に、砂利、砂、活性炭、プラスチックろ過材等の担体のろ過材を充填してろ過層を形成し、ろ過槽上部から原水を供給して下向流で通水したり、またろ過槽下部から原水を供給して上向流で通水し、浮遊物を物理的に除去する。また、粒状担体のろ過材に微生物を定着させ、有機物や窒素成分などの溶解物質を生物酸化処理したりしている。
【０００３】
これらのろ過槽は一定期間ろ過処理を行うと、浮遊物質や生物膜によりろ過層が目詰まりを起こすために、定期的なろ過材洗浄を行う必要がある。
【０００４】
ろ過材の洗浄方法としては、ろ過槽内の下部に洗浄用の散気管を配置し、散気管に設けられた複数の貫通孔から空気を噴出させて、ろ過槽内に注入された洗浄水とともにろ過材に付着した浮遊物や生物膜を剥離させ、洗浄排水としてろ過槽外に排出するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−０２４６７９号公報
【特許文献２】特開平６−１９８２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の技術では、ろ過材洗浄が終了して散気管の貫通孔から空気が噴出されなくなると、ろ過材洗浄の際に排出されなかった残留浮遊物やろ過運転中に発生する生物膜などの汚れが散気管の貫通孔表面や貫通孔内部に付着して目詰まりを起こす。次の洗浄時に散気管の貫通孔から空気が噴出されると、貫通孔の中心部の付着物は噴出される空気により吹き飛ばされて除去されるが、貫通孔の内部壁面周辺に付着した汚れは完全に除去されずに残り、噴出する空気に接触することによりその汚れが乾燥し強く固まってしまう。
【０００６】
このような現象が洗浄毎に繰り返され、散気管の貫通孔の周りの汚れが大きくなってしまうと、空気の噴出量が減少し、ろ過材の洗浄性能が低下するという問題があった。また、散気管の貫通孔の周りの汚れが大きくなってもろ過材の洗浄性能を長期間維持することができるように、散気管の貫通孔の直径をあらかじめ大きくすることが考えられるが、貫通孔を大きくすると空気の出力圧が低下し、やはりろ過材の洗浄性能が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、長期間散気管のメンテナンスをすることなく、ろ過材の洗浄性能を高く維持することができるろ過槽を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、原水供給部と、原水をろ過するろ過層と、ろ過された処理水を排出する処理水排出部と、ろ過層に空気を供給する貫通孔が形成された散気管とを備えたろ過槽において、前記散気管に水供給源を接続し、ろ過動作中に前記水供給源から前記散気管に水を供給して前記散気管の貫通孔から出水させることを特徴としたろ過槽である。
【０００９】
また、請求項２記載の発明は、前記水供給源は、前記処理排水部からの処理水を分岐して処理水の一部を前記散気管に循環させるように構成したことを特徴とする請求項１記載のろ過槽である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ろ過材洗浄終了後に散気管の貫通孔から水が流れ出すようにして、散気管の貫通孔に付着した汚れの乾燥を防ぐとともに、付着した汚れを除去するようにしているので、散気管の孔の目詰まりを防止し、ろ過材を取り出して清掃するという散気管のメンテナンスを長時間実施することなく、ろ過材の洗浄性能を維持することができる。これによりろ過性能が長期間一定のレベルに保たれる。
【００１１】
また、散気管の孔から出水される水に、ろ過槽で処理された処理水の一部を使用することで、他の場所から水を引いてくるような手間を省くことができ、散気管に供給する水を節約することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明が適用されるろ過槽の一例を示す概略構成図である。
【００１３】
図１に示すように、ろ過槽１の内部は、原水供給部としての原水供給管２、上部ろ過材流出防止板３、ろ過材から構成されたろ過層４、散気管５、ろ過材支持板６、処理水排出部としての処理水排出管７等で構成されており、処理水排出管７から分岐して循環経路１１が形成されている。循環経路１１には、電動弁８、ポンプ９、逆止弁１０が配置され、散気管５の方へ接続されている。一方、空気供給源としてのブロワー１２、逆止弁１３が配置された空気の供給管も散気管５に接続されている。
【００１４】
ろ過槽１は、下向流式ろ過槽と呼ばれているもので、原水供給管２から供給された原水がろ過槽１の上部から流入し、ろ過層４によって浄化された処理水は処理水排出管７を通って処理水として外部に取り出される。
【００１５】
ろ過槽１は、断面が円形の圧力容器となっており、ビルの屋上のクーリングタワーの水や、遠方の池や噴水の水を処理することができる。また、圧力容器のため、ろ過槽１から水が溢れるようなこともなく流量の調節が容易である。また、ろ過槽１は圧力容器以外の容器であっても良く、例えば開放容器とすることもできるが、ろ過槽１から水が流れないように、ろ過層４が目詰まりした場合の圧力損失を考慮して流量を決定しなければならないなどの調整が必要になる。
【００１６】
原水供給管２は外部からろ過槽１内に導入されて、ろ過層４の中央位置まで延びている。原水供給管２の原水が排出される口は、上方向に向いてラッパ状に開放されており、原水がろ過層４の表面に均等に流れるようになっている。
【００１７】
上部ろ過材流出防止板３は、ろ過材洗浄の際に、ろ過材がろ過槽１から排出されないようにするために用いられている。この上部ろ過材流出防止板３は、網状やスリット状等の水を通す構造となっており、水圧や散気管５からの空気圧に耐えられるように形成されている。また、上部ろ過材流出防止板３の水を通す開口部分の総面積は、少なくとも原水供給管２の配管断面積以上になるようにする必要があり、ろ過層４に使用されるろ過材が通過しないようにしなければならない。
【００１８】
なお、砂やアンスラサイトのような粒が非常に小さく比重が重いろ過材を使用した場合、洗浄の際、水や空気の流量を調整することでろ過材の排出を防止することができるので、上部ろ過材流出防止板３は設置しなくても良い。
【００１９】
ろ過層４は、繊維ろ過材、プラスチックろ過材等で比重が１以上のものを用いる。比重が１未満の場合、水よりも軽くなり、ろ過材は水に浮いてろ過層４を安定して形成できないからである。
【００２０】
ところで、充填率が高く、空隙率が高いろ過材は、ろ過能力が高く圧力損失が少ないためにポンプなどの原水供給装置やろ過槽に与える負荷が小さい。また、ろ過材洗浄時にろ過材が動きやすく洗浄効率を高くするためには比重が１に近い方が良く、例えば約１．４の比重のものが水に浮くこともなく洗浄効率も良い。これらの点を考慮したろ過材の一例を示したのが図３であり、プラスチック製のろ過材１４が示されている。
【００２１】
図３のろ過材１４は特開２００２−２３３７１７で提示したろ過材と同じものであり、貫通孔を有さないプラスチックの帯状シート部材の一方の側端縁を襞が連続するように葛折りして外周側に配置すると共に、この帯状シート部材の他方の側端縁を収束して中心部に配置することによって、全体として略球状に形成している。
【００２２】
散気管６はろ過層４内の下部に設置されており、配管に複数の貫通孔１５がろ過層４に向かって開いた形状となっている。図４は散気管５の一例であり、ろ過槽１の上側から見た図となっている。散気管５の形状はろ過槽１の断面形状に合わせて円形状になっており、円周に配管が配置され、円周配管に均等に空気が送り込まれるように円の中心から円周配管に向かって空気が送り込まれる。円周配管の上方や円周配管の斜め下方に向かって空気が噴出されるように、散気管５の上部だけでなく、散気管５の斜め下部にも貫通孔１５が形成されている。
【００２３】
例えば、ろ過槽の断面内径がφ１５００ｍｍで、直径φ１５ｍｍの球形のろ過材１４を使用する場合、散気管５としては、円周の直径φ１０００〜１３００ｍｍ、配管内径φ１５〜２５ｍｍ、貫通孔１５の直径φ２〜５ｍｍ、貫通孔１５のピッチ１００〜１５０ｍｍが望ましい。
【００２４】
ろ過材支持板６は上部ろ過材流出防止板３同様、ろ過材がろ過槽１から排出されないように設けられており、網状やスリット状等の水を通す構造のものであれば良く、ろ過材洗浄の際の水圧や空気圧に耐えることができ、ろ過層４の重量にも耐えられるように構成されている。
【００２５】
ろ過材支持板６の水を通す開口部分の総面積は少なくとも原水供給管２の配管断面積以上になるようにする必要があり、ろ過層４に使用されるろ過材が通過しないように構成されている。
【００２６】
処理水排出管７は外部からろ過槽１内に導入されている管で、ろ過層４によりろ過処理された処理水を外部へ排出するとともに、ろ過材洗浄時にろ過層４に洗浄水を送出するものである。処理水排出管７は、均等に洗浄水が送られるようにろ過層４の中央の位置まで延びており、その開口部はラッパ状に上向きに開放されている。
【００２７】
散気管５に水を供給する水供給源として循環経路１１等が構成されており、循環経路１１は処理水排出管７の途中から分岐され、処理水排出管７に流れるろ過処理水の一部を散気管５に供給する。電動弁８が設けられているのは、ろ過材洗浄時に処理水排出管７から洗浄水をろ過槽１内に送り込むが、そのときに散気管５へ洗浄水が流れ込まないようにするためである。
【００２８】
なお、散気管５に水を供給する水供給源として、上記のように処理水の一部を散気管５に循環させる構成をとらずに、逆止弁１３と散気管５との間に水道水の供給源を直結して水道水を直接送る構成としても良い。
【００２９】
ポンプ９はろ過動作中に処理水の一部を散気管５に送り、散気管５の貫通孔１５から水を流出させる。ポンプ９の稼動時に循環経路１１を流れる水がブロワー１２に流入してブロワーが故障しないように逆止弁１３が設けられており、ろ過材洗浄時にブロワー１２から散気管５に送られる空気が循環経路１１に流入しないよう逆止弁１０が設けられている。
【００３０】
このように構成された下向流式ろ過槽を用いて全体のろ過処理システムを示したのが図５であり、その制御動作を示したのが図６である。
【００３１】
図５におけるろ過槽１周辺の構成は、図１に示す構成と全く同じであり、番号が同じ構成部分については図１で述べたものと機能も同様であるので、説明を省略する。
【００３２】
図１の構成に新たに付加された構成としては、原水供給管２の上流にはポンプ４１が設置され、ポンプ４１とろ過槽１との間には電動弁５１が、処理水排出管７には電動弁５７が設置されている。
【００３３】
また、ポンプ４１と電動弁５１との間から分岐して処理水排出管７における電動弁５７とろ過槽１との間まで延びている洗浄水供給管４２があり、洗浄水供給管４２には電動弁５２が設けられている。
【００３４】
一方、原水供給管２上の電動弁５１とろ過槽１との間から分岐して排水溝４５に接続されている洗浄排水排出管４３があり、洗浄排水排出管４３には電動弁５３が設置されている。
【００３５】
さらに、処理水排出管７において循環経路１１と電動弁１７の間から分岐して排水溝４５に流入しているすすぎ排水排出管４４があり、すすぎ排水排出管４４上には電動弁５４が設置されている。
【００３６】
ポンプ４１、ポンプ９、ブロワー１２、電動弁８、５１、５２、５３、５４、５７は制御盤等に接続され、図６の制御動作にしたがって制御される。なお、上記実施例では電動弁を用いているが、手動弁を用いても良く、また、３方弁や５方弁を使用して弁の数を減少させることもできる。
【００３７】
図６の制御動作によると、まず、ポンプ４１、ポンプ９を稼動し、ブロワー１２を停止し、電動弁５１、５７、８を開の状態にし、その他の電動弁を閉にしてろ過動作が行われる。ポンプ４１の稼動により原水供給管２からろ過槽１内に流入した原水は、ろ過層４によりろ過処理され、ろ過処理された処理水は、処理水排出管７、電動弁５７を通って外部へ取り出される。
【００３８】
一方、処理水の一部は電動弁８を通過し、ポンプ９から押し出されて逆止弁１０を経由して散気管５に流れ込み、散気管５の貫通孔１５から流出する。このように、ろ過作動中は散気管５の貫通孔１５から常時水が流れ出しているので、貫通孔１５に付着している汚れの乾燥を防ぐことができ、汚れが強固に固まることがなく、貫通孔１５の目詰まりを防止することができる。
【００３９】
次に、制御盤内のタイマー等により一定時間が経過するとろ過動作から洗浄動作に切り替るようになっている。洗浄動作は図６に示すように３段階に分かれており、最初の第一段階（エアー洗浄）では、ポンプ４１、ポンプ９を停止し、電動弁５２、電動弁５３を開、その他の電動弁を閉にした後、ブロワー１２を稼動し、空気のみを散気管５から噴出させることにより、ろ過層４のろ過材を攪拌するとともにろ過材に付着した浮遊物等からなる汚れをろ過材から剥離させる。
【００４０】
次の第二段階（エアー逆洗）では、第一段階の状態からポンプ４１を稼動し、原水を洗浄水供給管４２を通して処理水排出管７に供給し、ろ過槽１内の下部から噴出させることにより、水流と空気によりさらに洗浄性能を強化させながら、汚れを洗浄排水とともに原水供給管２から洗浄排水排出管４３を通過させて排水溝４５に廃棄する。
【００４１】
最後の第三段階（すすぎ洗浄）では、第二段階の状態からブロワー１２、ポンプ４１を停止し、電動弁５１、電動弁５４を開にし、その他の弁を閉にした後、ポンプ４１を再稼動させる。上記第二段階のエアー逆洗が終了した後、洗浄排水とともに排出されなかった浮遊物や生物膜等の汚れが処理水として流れ出さないようにするため、ろ過動作に切り替える前に、洗浄後一定時間原水供給管２からろ過槽１内に原水を供給し、ろ過層４を通過した処理水を処理水排出管７、すすぎ排水排出管４４を介して排水溝４５に廃棄する。洗浄頻度、洗浄動作の各段階の時間は制御盤内のタイマー等によって管理されている。
【００４２】
洗浄頻度、洗浄動作の各段階のそれぞれの時間は、ろ過材の量、ろ過材の種類、汚れの量、空気の量、ポンプ性能等に影響されるが、例えば、ろ過材として図３に示したプラスチックろ過材を使用し、ろ過槽１の断面径をφ１５００ｍｍ、ろ過材量を１５００Ｌ（リットル）、ろ過流量を毎時４０ｔ（トン）（洗浄流量：毎時４０ｔ）として、鯉のいる池２５０ｔの水を循環系で２４時間稼動で処理した場合、空気の流量を毎分８００Ｌとして、洗浄頻度は１週間〜１ヶ月毎、洗浄動作の第一段階は５〜２５分、第二段階は５〜１５分、第三段階は１〜５分である。
【００４３】
また、第一段階で水を使わずに汚れを剥離させておくことにより、第ニ段階に使用する洗浄水の量を節約できるので、噴水やクーリングタワーなどの水を循環系で処理する場合、噴水やクーリングタワーに足し水をする量を少なくすることができる。
【００４４】
なお、洗浄動作の第一段階を実施せずに第二段階から洗浄運転を始めても良いが、その場合には第二段階の時間を延長する必要がある。
【００４５】
次に本発明を上向流式ろ過槽に適用した実施例を示す。
【００４６】
図２が上向流式ろ過槽に適用した場合の概略構成図であり、図７が図２の上向流式ろ過槽を用いたろ過処理システムの全体構成図、図８が図７のシステムの制御動作を示すものである。
【００４７】
上向流式ろ過槽は、原水から処理水までの処理がろ過槽２１の下部から上部に向かって行われるので、原水供給管２２はろ過槽２１の下部に、処理水排出管２７はろ過槽２１の上部に配置され、図１の下向流式ろ過槽とは逆に配置されている。
【００４８】
ろ過槽２１は密閉型の容器ではなく、上部が開放されているので、処理流量を調整してろ過槽２１から処理水が溢れ出さないように流量を調整する必要がある。
【００４９】
また、ろ過層２４を形成するろ過材は、発泡スチロールなどの水よりも比重が小さい材質を用いた浮上式ろ過材を使用している。
【００５０】
上部ろ過材流出防止板２３は、ろ過材洗浄の際に、ろ過材がろ過槽２１から排出されないようにするために用いられている。また、ろ過材支持板２６も上部ろ過材流出防止板２３同様、ろ過材がろ過槽２１から排出されないように設けられている。上部ろ過材流出防止板２３、ろ過材支持板２６ともに、網状やスリット状等の水を通す構造のものであれば良く、ろ過材洗浄の際の水圧や空気圧に耐えることができるように形成されている。
【００５１】
散気管２５は図４で述べたような構造を有しており、貫通孔１５から空気や水を噴出させるようになっている。散気管２５に水を供給する水供給源として循環経路３１等が構成されており、循環経路３１は処理水排出管２７の途中から分岐され、処理水排出管２７に流れるろ過処理水の一部を散気管２５に供給する。電動弁２８が設けられているのは、ろ過材洗浄時に処理水排出管２７に洗浄排水が流れるが、そのときに散気２５へ洗浄排水が流れ込まないようにするためである。
【００５２】
なお、散気管２５に水を供給する水供給源として、上記のように処理水の一部を散気管２５に循環させる構成をとらずに、逆止弁３３と散気管２５との間に水道水の供給源を直結して水道水を直接送る構成としても良い。
【００５３】
ろ過材洗浄の場合はブロワー３２から散気管２５に空気を供給し、ろ過層２４のろ過材を攪拌しながら、原水供給管２２からろ過槽２１内に供給される洗浄水によりろ過材を洗浄し、処理排出排出管２７より洗浄排水が排出される。
【００５４】
逆止弁３０は、ろ過材洗浄時に、ブロワー３２からの空気が循環経路３１内に入り込まないようにしており、逆止弁３３は、ろ過動作中に循環経路３１から散気管２５へ送り込まれる水の一部がブロワー３２に流入しないようにしている。
【００５５】
ろ過材には上述したように浮上式ろ過材を使用しているが、比重が水よりも大きいろ過材を使用しても良い。比重が水よりも大きいろ過材を使用する場合には、ろ過材が空気により十分攪拌され洗浄が十分行われなければならないので、ろ過槽の下部に攪拌翼等を設け、強制的にろ過材を攪拌する等の構造を付加することが必要である。
【００５６】
図７のろ過処理システムでは、上記図２の上向流式ろ過槽の構成に加えて、原水供給管２２からろ過槽１内に原水を送り込むためにポンプ６１が、原水供給管２２上に設けられており、処理水排出管２７上には電動弁７１が設置されている。電動弁７１の手前で処理水排出管２７の一部が分岐して排水溝７３に接続されており、排水溝７３に向かう配管上には電動弁７２が配置されている。
【００５７】
上述した図７のろ過処理システムの制御動作を図８を参照しつつ説明する。
【００５８】
まず、ブロワー３２を停止、ポンプ６１、２９を稼動させ、電動弁７１、２８を開、電動弁７２を閉にしてろ過動作を行う。ろ過動作中は、原水がポンプ６１により押し出されて原水供給管２２を通ってろ過槽２１内に流入し、ろ過槽２１内に流入した原水はろ過層２４によりろ過されて処理水排出管２７に達し、ろ過された処理水は処理水排出管２７を経由して電動弁７１を通過して外部へ取り出される。
【００５９】
一方、処理水排出管２７を通過する処理水の一部は、電動弁２８を通過してポンプ２９で押し出され逆止弁３０を通って散気管２５に供給される。散気管２５に供給された処理水の一部は、貫通孔１５から流出する。前述したように、ろ過作動中は散気管２５の貫通孔１５から常時水が流れ出しているので、貫通孔１５に付着している汚れの乾燥を防ぐことができ、汚れが強固に固まることがなく、貫通孔１５の目詰まりを防止することができる。
【００６０】
他方、洗浄動作は図６で説明した動作と同様に３段階に分かれており、最初の第一段階（エアー洗浄）では、ポンプ６１、２９を停止し、電動弁７２を開、その他の電動弁を閉にした後、ブロワー３２を稼動し、空気のみを散気管２５から噴出させることにより、ろ過材を攪拌するとともにろ過材に付着した浮遊物等からなる汚れをろ過材から剥離させる。
【００６１】
次の第二段階（エアー逆洗）では、第一段階の状態からポンプ６１を稼動し、原水を原水供給管２２を介してろ過槽２１の下部から噴出させることにより、水流と空気によりさらに洗浄性能を強化させながら、汚れを洗浄排水とともに処理水排出管２７から電動弁７２を経由させて排水溝７３に廃棄する。
【００６２】
最後の第三段階（すすぎ洗浄）では、第二段階の状態からブロワー３２を停止し、ポンプ６１をそのまま稼動させる。原水供給管２２から供給された原水は、ろ過層２４を通過して処理水排出管２７へ流入し、電動弁７２を経由してすすぎ排水を排水溝７３に廃棄する。洗浄頻度、洗浄動作の各段階の時間は制御盤内のタイマー等によって管理されている。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の下向流式ろ過槽の概略構成図である。
【図２】本発明の上向流式ろ過槽の概略構成図である。
【図３】ろ過層を構成するろ過材の一例を示す図である。
【図４】散気管の構成の一例を示す図である。
【図５】下向流式ろ過槽を用いたろ過処理システムの配管系統図である。
【図６】図５のシステムの制御動作を示す図である。
【図７】上向流式ろ過槽を用いたろ過処理システムの配管系統図である。
【図８】図７のシステムの制御動作を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    ろ過槽
２    原水供給管
３    上部ろ過材流出防止板
４    ろ過層
５    散気管
６    ろ過材支持板
７    処理水排出管
８    電動弁
９    ポンプ
１０  逆止弁
１１  循環経路
１２  ブロワー
１３  逆止弁
１４  ろ過材
１５  貫通孔
２１  ろ過槽
２２  原水供給管
２３  上部ろ過材流出防止板
２４  ろ過層
２５  散気管
２６  ろ過材支持板
２７  処理水排出管
２８  電動弁
２９  ポンプ
３０  逆止弁
３１  循環経路
３２  ブロワー
３３  逆止弁
【図１】
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【図２】
2005152777.tif 000004
【図３】
2005152777.tif 000005
【図４】
2005152777.tif 000006
【図５】
2005152777.tif 000007
【図６】
2005152777.tif 000008
【図７】
2005152777.tif 000009
【図８】
2005152777.tif 000010