(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固液分離槽の内部を水平に配した隔壁によって、原水を導入する下部室と原水を濾過して得た濾過水を集液する上部室とに区画し、前記隔壁に形成した多数の開口にそれぞれフィルタを取り付け、前記下部室から前記上部室に向けて通水することにより、原水中に含まれる固形分を前記フィルタで捕捉する固液分離装置において、
前記各フィルタを取り付けた開口に、前記下部室から前記上部室へ向かう水の流れを許し、且つ、前記上部室から前記下部室へ向かう水の流れを阻止する逆止弁を設けると共に、
前記フィルタの逆洗時に前記全部の逆止弁を、該逆止弁を少なくとも１個以上含む複数のグループに分けて、グループ毎に順番に強制的に開放させる強制開放機構を設け、
前記隔壁に形成した開口の周縁部に上端を固定することで、前記フィルタを構成する膜筒、もしくは筒状フレームにろ材を充填した筒体を隔壁の下側に垂下し、前記逆止弁を、前記開口を上側から閉止し且つ閉止方向に付勢された上下方向開閉自在の蓋板で構成すると共に、前記強制開放機構として、前記蓋板の上を順番に通過し且つ通過するときに蓋板に設けたレバーを動かすことで蓋板を付勢力に抗して強制開放させるアームを設けたことを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
前記アームを、汚泥掻き寄せスクレーパの駆動機構によって駆動可能に構成すると共に、前記レバーを操作するときの位置と操作しないときの位置とに選択切り替え可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
前記固液分離槽の平面視形状が円形であり、前記アームを、固液分離槽の径方向に配し、且つ、円周方向に沿って回転することで順番に蓋板を強制的に開放させるものとして構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の固液分離装置。
【請求項４】
前記固液分離槽の平面視形状が矩形であり、前記アームを、固液分離槽の対向辺間を横断する方向に配し、且つ、自身と交差する方向に直線移動することで順番に蓋板を強制的に開放させるものとして構成したことを特徴とする請求項１または２に記載の固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場あるいは浄水処理場の汚泥濃縮処理などに利用される膜濾過式の固液分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の固液分離装置として、図６に示すものが公知である（特開２００１−４７１００号公報参照）。
【０００３】
この図に示す固液分離装置８０では、固液分離槽８１の内部が、水平に配した隔壁８２によって、原水を導入する下部室（第１室）８３と、固形分（汚泥）を濾過して得た濾過水を集液する上部室（第２室）８４とに区画されている。隔壁８２には多数の通水用開口８２ａがあいており、各開口８２ａにはフィルタ９０が取り付けられている。フィルタ９０は、第１室８３側に垂れ下がった形の膜筒９１よりなる。
【０００４】
下部室８３には原水導入口８５が設けられ、この原水導入口８５には原水導入管８６が接続されている。また、下部室８３の底部には汚泥排出口９４が設けられている。また、上部室８４には濾過水排出口８７が設けられ、この濾過水排出口８７には濾過水排出管８８が接続されている。また、この濾過水排出管８８には、必要に応じて上部室８４に加圧空気を導入するための加圧空気管８９が接続されている。
【０００５】
この装置８０で原水の固液分離を行うには、原水導入管８６から下部室８３に原水を所定の圧力で導入する。そうすると、原水中の固形物はフィルタ９０に捕捉され、濾過水は上部室８４に流入して濾過水液排出口８７から外部に排出される。固液分離処理を続けるうち、フィルタ９０には捕捉された固形物が堆積していき、濾過水がフィルタ９０を透過する際の圧力損失が徐々に増大する。
【０００６】
そうしたら、圧力損失が所定の大きさに達した段階で、フィルタ９０の逆洗処理を行う。即ち、まず、原水導入管８６の開閉弁（図示せず）を閉止して原水の導入を停止し、次いで、下部室８３に溜まった汚泥を排出した後、濾過水排出管８８の開閉弁（図示せず）を閉止した状態で、加圧空気管８９から加圧空気を上部室８４に導入し、フィルタ９０に逆洗圧をかけて、フィルタ９０に付着した固形物を下部室８３内に脱落させる。この場合、フィルタ９０には、逆洗圧として空気圧をかけることもできるし液圧をかけることもできる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の固液分離装置８０では、多数のフィルタ９０全部に対して同時に逆洗圧をかけることになるので、個々のフィルタ９０に対する洗浄圧が低くなり、膜表面に堆積した固形物の払い落とし効率（洗浄効率）が悪くなって、結果的に、高い固液分離効率を維持することができなくなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮し、逆洗時の洗浄効果を高め、常時高い処理効率を維持することのできる固液分離装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の固液分離装置は、固液分離槽の内部を水平に配した隔壁によって、原水を導入する下部室と原水を濾過して得た濾過水を集液する上部室とに区画し、前記隔壁に形成した多数の開口にそれぞれフィルタを取り付け、前記下部室から前記上部室に向けて通水することにより、原水中に含まれる固形分を前記フィルタで捕捉する固液分離装置において、前記各フィルタを取り付けた開口に、前記下部室から前記上部室へ向かう水の流れを許し、且つ、前記上部室から前記下部室へ向かう水の流れを阻止する逆止弁を設けると共に、前記フィルタの逆洗時に前記全部の逆止弁を、該逆止弁を少なくとも１個以上含む複数のグループに分けて、グループ毎に順番に強制的に開放させる強制開放機構を設け、前記隔壁に形成した開口の周縁部に上端を固定することで、前記フィルタを構成する膜筒、もしくは筒状フレームにろ材を充填した筒体を隔壁の下側に垂下し、前記逆止弁を、前記開口を上側から閉止し且つ閉止方向に付勢された上下方向開閉自在の蓋板で構成すると共に、前記強制開放機構として、前記蓋板の上を順番に通過し且つ通過するときに蓋板に設けたレバーを動かすことで蓋板を付勢力に抗して強制開放させるアームを設けたことを特徴とする。
【００１０】
この固液分離装置で固液分離を行う場合、第１室に所定の圧力で原水を導入する。そうすると、各開口に設けた逆心弁が開いて、各フィルタを通して原水が濾過される。一方、フィルタの逆洗を行う場合は、第２室側から第１室側へ水（水ではなく空気でも原理上は可能）が流れるように圧をかける。圧をかける方法としては、単純に第１室側を開放する（流出路の弁を開く）方法、第１室側に吸引ポンプで負圧をかける方法、第２室側に加圧ポンプで正圧をかける方法等がある。
【００１１】
そのように圧をかけた場合、逆止弁を閉じる方向の圧であるから、多くの逆止弁は閉じたままであるが、強制開放機構によってグループ毎に順番に逆止弁を強制的に開放していくことにより、開放した部分のフィルタだけに集中的に逆洗圧をかけることができる。つまり、全部のフィルタに同時に逆洗圧をかけるのではなく、一部のフィルタにだけ逆洗圧をかけることができるようになる。従って、個々のフィルタに対する逆洗圧を高く設定することができるようになり、洗浄効率が高まる。強制開放機構はグループ毎に順番に逆止弁を開放していくので、時間の経過により全部のフィルタを洗浄することができる。
【００１２】
なお、蓋板を閉止方向に付勢する手段としては、蓋板の自重を採用してもよいし、バネを採用してもよい。
【００１３】
さらに、固液分離を行うために下部室に所定の圧力の原水を導入すると、各開口に設けた蓋板（逆止弁）が水圧で持ち上げられて開き、各フィルタ（膜筒）を通して原水が濾過される。一方、逆洗時に、アームを各蓋板の上で移動させると、アームが各蓋板の上を通過する毎に、その下の蓋板に設けたレバーがアームと干渉して動かされ、それによりアームの下側の蓋板だけが強制的に解放する。そして、逆洗圧が、開放した部分のフィルタに集中してかかることで、高い洗浄効率が達成される。
【００１４】
請求項２の発明の固液分離装置は、請求項１において、前記アームを、汚泥掻き寄せスクレーパの駆動機構によって駆動可能に構成すると共に、前記レバーを操作するときの位置と操作しないときの位置とに選択切り替え可能に設けたことを特徴とする。
【００１５】
この固液分離装置では、前記アームの駆動に汚泥掻き寄せスクレーパの駆動機構を用いるので、装置の簡略化が図れる。しかし、スクレーパの駆動機構でアームを駆動すると、スクレーパの駆動時に不用意にアームが蓋板のレバーと干渉するおそれがある。そこで、レバーを操作する必要があるときには、アームの位置をレバーを操作できる位置に切り替え、レバーを操作する必要がないときには、アームの位置をレバーを操作できない位置、つまり、レバーと干渉しない上方位置に退避させる。これにより、スクレーパの駆動時に不用意にレバーを操作するおそれがなくなる。
【００１６】
請求項３の固液分離装置は、請求項１または２において、固液分離槽の平面視形状が円形であり、前記アームを、固液分離槽の径方向に配し、且つ、円周方向に沿って回転することで順番に蓋板を強制的に開放させるものとして構成したことを特徴とする。
【００１７】
請求項４の発明の固液分離装置は、請求項１または２において、固液分離槽の平面視形状が矩形であり、前記アームを、固液分離槽の対向辺間を横断する方向に配し、且つ、自身と交差する方向に直線移動することで順番に蓋板を強制的に開放させるものとして構成したことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は実施形態の固液分離装置の固液分離工程時の状態を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）はその要部構成を示す拡大斜視図である。図２は同固液分離装置のフィルタ逆洗時の状態を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
また、図３はフィルタ部分の固液分離時の状態を示す拡大断面図、図４は同フィルタ部分の逆洗時の状態を示す拡大断面図である。
【００１９】
図１（ａ）、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、この固液分離装置１０は汚泥濃縮用のものであり、平面視形状が円形で底部が円錐状に窄まり底部中央に排泥ピット２０が形成された固液分離槽（汚泥濃縮槽）１１を備えている。固液分離槽１１の内部空間は、水平に配した隔壁１２によって、原水を導入する下部室（第１室）１３と、原水を濾過して得た濾過水を集液して外部にオーバーフローさせる上部室（第２室）１４とに区画されている。
【００２０】
下部室１３の側部（排泥ピット２０でも可）には原水導入口１５が設けられ、この原水導入口１５には開閉弁１６を介して原水導入管１７が接続されている。また、下部室１３の底部の排泥ピット２０には汚泥排出口２１が設けられ、この汚泥排出口２１には汚泥排出管２２を介して吸引ポンプ２３が接続されている。また、上部室１４には濾過水をオーバーフローさせる濾過水排出口１８が設けられ、この濾過水排出口１８には濾過水排出管１９が接続されている。
【００２１】
また、下部室１３の円錐状の底部には、回転式の汚泥掻き寄せスクレーパ２５が設けられている。この汚泥掻き寄せスクレーパ２５は、固液分離槽１１の中心に垂直に配した駆動軸２６の下端に連結されており、駆動軸２６の上端に連結したモータ２７を駆動することにより、上から見て右回り〔図２（ａ）の矢印Ｃ方向〕に回転し、下部室１３の底面に堆積した汚泥を、中央の排泥ピット２０に集めることができるものである。
【００２２】
下部室１３と上部室１４を仕切る隔壁１２には、固液分離槽１１の円周方向に沿って、多数の通水用の開口１２ａが配列されており、各開口１２ａにはそれぞれフィルタ３０が取り付けられている。各フィルタ３０として、図１（ｂ）、図３、図４に拡大して示すように、開口１２ａの周縁部に上端を固定した状態で下部室１３側に垂下された膜筒３１が設けられている。
【００２３】
フィルタ３０を取り付けた各開口１２ａには、それぞれ逆止弁としての蓋板３２が設けられている。各蓋板３２は、開口１２ａを上側から閉止し且つ閉止方向である下向きに付勢された上下方向開閉自在のものであり、それにより、下部室１３から上部室１４へ向かう水の流れ〔図１（ａ）の矢印Ａの流れ〕を許し、且つ、上部室１４から下部室１３へ向かう水の流れを阻止する逆止弁としての機能を果たす。この場合、蓋板３２を閉止方向に付勢する手段としては、蓋板３２の自重を採用しているが、バネを採用することもできる。
【００２４】
各蓋板３２は、固液分離槽１１の円周方向に沿った全部同じ側の端部（汚泥掻き寄せスクレーパ２５の回転方向の端部）でヒンジ３４により隔壁１２に回動可能に連結されており、そのヒンジ３４で支持された側の端部に、上方に突出したレバー３３を一体に有している。そして、このレバー３３を倒すことによって、蓋板３２を強制的に開放できるようになっている。なお、過度に蓋板３２が開放側に回動すると自重で元の閉じ位置に戻らなくなるおそれがあるので、適当な位置に回動限を規定するストッパ３５が設けられている。
【００２５】
このように、隔壁１２の上面には、図２（ａ）に示すように、一定の円周方向にレバー３３を向けた状態で蓋板３２が多数配列されている。そして、その上側に、フィルタ３０の逆洗時に、一部の蓋板３２をグループ毎に強制的に開放させるための強制開放機構としてのアーム４２が設けられている。一度に開放する蓋板３２の個数は１個以上であればよく、この場合、アーム４２が固液分離槽１１の半径に沿って設けられているので、同じ半径上に並ぶ蓋板３２が、一度に開放されるグループに属している。
【００２６】
アーム４２は、汚泥掻き寄せスクレーパ２５の駆動軸２６に連結されており、駆動軸２６の回転により、一定方向（スクレーパ２５と同じ方向）に回転駆動されて蓋板３２の上を順番に通過し、通過するときに、図４に示すように、蓋板３２に設けたレバー３３に干渉してこれを倒し、それにより、蓋板３２を付勢力に抗して強制開放させることができるようになっている。この場合、アーム４２がレバー３３を通過した後、蓋板３２は自重で閉位置に戻る。
【００２７】
また、この実施形態では、アーム４２は、ピン４１で駆動軸２６に上下方向回動自在に連結されており、レバー３３を操作するときの水平位置〔図２（ｂ）の位置〕からレバー３３を操作しないときの若干持ち上がった位置〔図１（ａ）の位置〕まで位置の選択切り替えができるように支持されている。これは、逆洗時以外のときにスクレーパ２５を回した場合に、不用意にアーム４２がレバー３３に当たらないようにするためである。
【００２８】
次に作用を説明する。
この固液分離装置１０で固液分離工程を実施する場合は、原水導入管１７より下部室１３に所定の圧力の原水を導入する。そうすると、図１（ｂ）、図３に示すように、隔壁１２の各開口１２ａに設けた蓋板３２が、水圧で持ち上げられて開き、矢印Ａで示すようにフィルタ３０（膜筒３１）を通して原水が濾過され、濾過水は濾過水排出管１９を通して次工程へ送られる。その際、アーム４２を上に退避させた状態で、汚泥掻き寄せスクレーパ２５を回すことにより、下部室１３の底部に堆積した汚泥が排泥ピット２０に集められる。
【００２９】
固液分離工程が終了したら、原水導入管１７の開閉弁１６を閉じて、吸引ポンプ２３を駆動することにより、排泥ピット２０にかき集めた汚泥を外部に排出する。このとき、下部室１３に負圧（吸引圧）を加えることによって、全ての蓋板３２が閉じようとするが、全ての蓋板３２が閉じていると、汚泥の排出ができないので、アーム４２を水平位置に降ろして、いずれかのフィルタ３０の蓋板３２を開いておく。
【００３０】
そして、上記の吸引動作を続けることにより、固液分離槽１１の底部に沈んでいた汚泥を残水と共に外に排出する。この際、吸引を続けながら、強制開放アーム４２を回転させて各蓋板３２のレバー３３に順番に当てて行く。そうすると、図４に示すように、このアーム４２にレバー３３が当たった蓋板３２のみが開放され、吸引ポンプの作用により、上部室１４側の透過水が矢印Ｂのように固液分離工程とは逆方向に膜筒３１を通過し、膜筒３１の外面に付着していた固形分Ｎが洗浄される。
【００３１】
このように、アーム４２を回転させることにより、アーム４２が通過する部分の蓋板３２のみを開放させることができるので、逆洗圧を、開放した部分のフィルタ３０だけに集中してかけることができる。つまり、全部のフィルタ３０に同時に逆洗圧をかけるのではなく、一部のフィルタ３０にだけ逆洗圧をかけることができるようになる。従って、個々のフィルタ３０に対する逆洗圧を高く設定することができ、洗浄効率が高まる。アーム４２を１回転させると、全部の蓋板３２を順番に開放させることができるので、時間の経過により全部のフィルタ３０を洗浄することができる。また、この固液分離装置１０においては、アーム４２の回転駆動機構として、汚泥掻き寄せスクレーパ２５の駆動機構（モータ２７）を流用するので、装置の簡略化が図れる。
【００３２】
なお、上記実施形態では、固液分離槽１１が円形の場合を示したが、図５に示す固液分離装置５０のように、長方形（矩形）の固液分離槽５１にしてもよい。
その場合、蓋板３２を強制開放するアーム６２は、固液分離槽５１の対向長辺間を横断する方向に配し、且つ、アーム６２を、自身と交差する方向（長手方向）に直線移動するように設定することで、順番に蓋板３２を強制的に開放させることができる。
【００３３】
また、上述の実施の形態においては、フィルタとして膜筒を採用した例を掲げたが、他の形態も考えられる。例えば、このフィルタとしては、筒状のフレーム体内部にろ材（砂、アンスラサイト等の粒状ろ材、又は、浮上ろ材）を充填したものであってもよい。また、上述の実施の形態においては、汚泥を吸引・移送するポンプを備えている例を掲げた。これによれば、吸引ポンプの作用によって逆洗圧を高くすることができるが、この吸引ポンプは必ずしも必要ない。すなわち、汚泥の排出を弁の開閉によって行う構造のものである場合、仮に、吸引ポンプがない場合であっても、弁を開くことで逆洗圧を生じさせることは可能であるからである。さらに、上記実施の形態は、本発明を汚泥濃縮槽に適用した例であるが、本発明は、他の種々の沈殿池（最初沈殿池、最終沈殿池、雨水沈殿池、凝集沈殿池）への適用、ろ過設備の代替としての適用も可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、フィルタ毎に逆止弁を設け、フィルタ逆洗時に逆止弁を強制的に開放した一部のフィルタだけに集中的に逆洗圧がかかるようにし、しかも、開放する逆止弁を順次移動するようにしたので、個々のフィルタに対する逆洗圧を高く設定することができ、洗浄効果を高めることができる。従って、常に高い固液分離効率を維持することができる。
【００３５】
そして、逆止弁を蓋板で構成し、逆洗時にこの蓋板を強制開放する機構としてアームを設けたので、機械的な構成だけで、上記の効果を得ることができる。また、請求項２の発明によれば、前記アームの駆動を汚泥掻き寄せスクレーパの駆動機構で行うようにしたので、装置の簡略化が図れる。また、アームの位置を切り替えられるようにしたので、スクレーパの駆動時にアームが作業の邪魔にならない。
【００３６】
また、請求項３の発明によれば、円形の固液分離槽において上記の効果を得ることができるし、請求項４の発明によれば、矩形の固液分離槽において上記の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の固液分離装置の固液分離工程時の状態を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）はその要部構成を示す拡大斜視図である。
【図２】同固液分離装置のフィルタ逆洗時の状態を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】フィルタ部分の固液分離時の状態を示す拡大断面図である。
【図４】同フィルタ部分の逆洗時の状態を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態の概略構成を示す上面図である。
【図６】従来の固液分離装置の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  固液分離装置
１１  固液分離槽
１２  隔壁
１２ａ  開口
１３  下部室（第１室）
１４  上部室（第２室）
２５  汚泥掻き寄せスクレーパ
２６  駆動軸
２７  モータ（駆動機構）
２３  吸引ポンプ
３０  フィルタ
３１  膜筒
３２  蓋板（逆止弁）
３３  レバー
４２  アーム
【図１】
0004553287.tif 000002
【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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