(57)【要約】【課題】本発明は水中の有・無機性粒子状物質及び藻類のような浮遊物質を効果的に濾過分離するだけだけなく濾過層の表面に捕獲された浮遊物質を濾過と同時に連続濃縮して排出させることによって濾過持続時間を延長させ、濾過層に捕獲された浮遊物質を空気や逆洗浄水で容易に脱離させうる水中浮遊物質濾過装置に関する。【解決手段】このための本発明は、所定の管路部材内に設置されて前記管路部材に供給される供給原水に含まれた浮遊物質を捕獲濾過するための繊維糸材質の濾材手段と、前記濾材手段の一端部を固定し、前記濾材手段を逆洗浄するための空気あるいは逆洗浄水のような逆洗浄物質を分配する多数の分配口が形成された濾材手段固定用フランジ手段と、前記濾材手段によって濾過される供給原水の流入状態と前記濾材手段の稠密度及び濾過される浮遊物質の捕獲粒子状態とに対応して設置される捕獲粒子流出防止手段と、前記供給原水及び前記逆洗浄物質を前記濾材手段に各々供給する原水供給手段及び逆洗浄物質供給手段と、前記濾材手段によって濾過された濾過水及び前記濾材手段によって捕獲された浮遊物質及び前記逆洗浄水を各々排出するための濾過水排出手段、浮遊物質排出手段及び逆洗浄水排出手段と、を含んでなることを特徴とする。【選択図】図１
2004524964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水中に含まれた各種浮遊物質を濾過して除去するための濾過装置において、
所定の管路部材内に設置されて前記管路部材に供給される供給原水に含まれた前記浮遊物質を捕獲・濾過するための繊維糸材質の濾材手段と、
前記濾材手段の一端部を固定し、前記濾材手段を逆洗浄するための空気あるいは逆洗浄水のような逆洗浄物質を分配する多数の分配口が形成された濾材手段固定用フランジ手段と、
前記濾材手段によって濾過される供給原水の流入状態と前記濾材手段の稠密度及び濾過される浮遊物質の捕獲粒子状態とに対応して設置される捕獲粒子流出防止手段と、
前記供給原水及び前記逆洗浄物質を前記濾材手段に各々供給する原水供給手段及び逆洗浄物質供給手段と、
前記濾材手段によって濾過された濾過水と前記濾材手段によって捕獲された浮遊物質及び前記逆洗浄水を各々排出するための濾過水排出手段、連続濃縮液排出手段及び逆洗浄水排出手段と、を含んでなったことを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記逆洗浄物質供給手段は、逆洗浄用空気を供給する空気供給手段及び逆洗浄水を供給する逆洗浄水供給手段よりなり、
前記逆洗浄用空気供給手段は、前記濾材手段の水平方向に空気を流入させる空気水平供給手段及び前記濾材手段の垂直方向に空気を流入させる空気垂直供給手段よりなることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項３】
前記濾材手段固定用フランジ手段に形成された前記逆洗浄物質を分配するための分配口のサイズ、数及び配列位置は、前記濾材手段の充填密度によって変わりうることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項４】
前記濾材手段固定用フランジ手段には、前記濾材手段を固定するための多数の固定孔が形成され、この固定孔のサイズ及び数は前記濾材手段の充填密度によって調節されうることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項５】
前記濾材手段の下部に設置されて前記濾材手段を支持する役割及び濾材の充填密度を調節して適切な孔隙と孔隙率とを維持させる多孔板状の濾材手段支持用多孔板手段をさらに含み、
前記多孔板手段は、前記濾材手段に流入される前記原水及び前記逆洗浄物質を濾材手段全体にわたって均一に分配させ、
前記濾材手段から濾過される浮遊物質よりさらに大きい粒子の浮遊物質を濾過・濃縮させて前記浮遊物質排出手段に連続排出できることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項６】
前記捕獲粒子流出防止手段の設置角度、形状及びサイズは、前記濾材手段の孔隙のサイズと孔隙率及び濾過水質と濾過水量によって水平形、逆三角形及び三角形構造に選択されうることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項７】
前記濾材手段がその内部に設置される前記管路部材は、前記供給原水に含まれた浮遊物質が無機性である場合、前記逆洗浄水が前記濾材手段に垂直に流入されることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項８】
前記濾材手段がその内部に設置される前記管路部材は、前記供給原水に含まれた浮遊物質が有機性である場合、前記逆洗浄水が前記濾材手段に水平に流入されることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項９】
前記逆洗浄水及び空気が前記濾過装置内で相互垂直交差して前記濾材手段が垂直方向に膨脹できるように乱流を形成することによって前記濾材手段によって捕獲された浮遊物質の脱離が容易になるように前記濾材手段の一端が固定されていない状態になることを特徴とする請求項１に記載の濾過装置。
【請求項１０】
前記空気供給手段、逆洗浄水供給手段、原水供給手段、濾過水排出手段、逆洗浄水排出手段及び浮遊物質排出手段各々には供給及び排出のためのバルブが設けられて、
濾過工程時には、前記空気供給バルブ、逆洗浄水供給バルブ及び逆洗浄水排出バルブが閉められ、前記原水供給バルブ、浮遊物質排出バルブ及び濾過水排出バルブが開かれた状態で所定の原水供給ポンプによって流入される原水が前記濾材手段を通過して前記濾過水排出手段に排出されて、前記濾材手段によって捕獲・濃縮された浮遊物質濃縮液は前記浮遊物質排出管に連続排出され、
濾材手段の逆洗浄工程時には、前記原水供給バルブ及び濾過水排出バルブが閉められ、空気供給バルブ、逆洗浄水供給バルブ及び逆洗浄水排出バルブが開かれた状態で前記濾過装置の逆洗浄が達成されることを特徴とする請求項１、２及び７のうち何れか一項に記載の濾過装置。
【請求項１１】
前記原水供給手段及び濾過水排出手段各々には供給原水の流入圧力を感知して測定する圧力測定手段と排出される濾過水の量を感知して測定する流量測定手段とが装着され、
前記圧力測定手段によって感知された前記原水の流入圧力が所定の目標圧力値以上であるか、または前記流量測定手段によって感知された前記濾過水の排出量が所定の目標水量値以下であれば、前記濾過装置の逆洗浄工程が進行されることを特徴とする請求項１０に記載の濾過装置。
【請求項１２】
前記濾材手段の設置方向と同じ方向に設置され、多数の空気排出孔が形成されてこの孔を通じて前記濾材手段の垂直方向に逆洗浄空気を排出させる前記濾材手段より短いパイプ状の管部材を含んでなることを特徴とする請求項１に記載の浮遊物質濾過装置。
【請求項１３】
前記濾材手段固定用フランジ手段には前記管部材が挿し込まれる貫通孔が形成され、前記管部材は前記空気水平供給手段と接続されることを特徴とする請求項２または１２に記載の浮遊物質濾過装置。
【請求項１４】
前記濾材手段固定用フランジ手段の分配口が逆洗浄水を前記濾材手段の水平方向に逆洗浄水を分配する場合には逆洗浄空気が前記濾材手段の垂直方向に供給され、
前記濾材手段フランジ手段の分配口が逆洗浄空気を前記濾材手段の水平方向に逆洗浄空気を分配する場合、前記逆洗浄水と他の空気供給手段による逆洗浄空気とが前記濾材手段の垂直方向に共に供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の浮遊物質濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水中に含まれた微粒子及び藻類のような浮遊物質（あるいは浮遊固形物質）を濾過・分離・除去する水中浮遊物質濾過装置に係り、より詳細には前記浮遊物質の濾過・分離・除去はもとより、濾過層に捕獲された浮遊物質を濾過と同時に連続濃縮排出させた水中浮遊物質濾過装置に関する。
【０００２】
一方、本発明は柔軟性及び伸縮性のある多種の濾過材を使用して濾過材の種類、充填密度及び流入水圧によって濾過層の孔隙率及び孔隙のサイズを制御させて濾過効率、濾過速度及び濾過水量を自在に調節できる水中浮遊物質濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般的に、濾過装置の運転は濾過と逆洗浄とよりなる。濾過工程は、水中の微粒子、藻類のような浮遊物質が濾過材（以下、「濾材」と略称）で充填された濾過層（以下、「濾層」と略称）で拡散、濾別効果、遮断、慣性衝突、沈殿、凝集及び吸着のような物理・化学的単位操作が相互作用する複雑なメカニズムによって捕獲・除去され、これによって清浄濾過水が排出される単位工程である。
【０００４】
濾過が持続される過程で濾材で充填された濾層に水中粒子の沈積が発生して濾層の孔隙が減少し、濾過抵抗による圧力損失が増加して濾層内の濾材の逆洗浄過程を必要とする。したがって、濾過装置の性能は浮遊物質除去効率及び除去粒径のサイズ、濾過速度、濾過持続時間、逆洗浄頻度、逆洗浄水量、逆洗浄時間によって評価される。
【０００５】
濾過工程に使われる濾材としては、砂、アントラサイト、活性炭、粘土類、粉砕磁鉄鉱、ザクロ石、不活性メディアのような粒子状物質が主に使われている。このような濾材は購入及び設置が容易な長所があるが、濾過装置及び設置面積が非常に広いことが短所である。そして、濾過時に水中粒子の捕獲空間が表層付近に限定されているだけでなく、濾材の特性上固定細工構造を有しているため、水中の浮遊物質による濾層の孔隙減少や孔隙閉塞が頻繁に発生し、濾過抵抗による圧力損失が多くなり、これによるフローチャンネリング、濁質漏出が発生するため、濾層内の濾材の逆洗浄頻度及び逆洗浄水量が多くなり、充填された濾材による濾過圧力が大きいため、濾過速度が遅くて、逆洗浄時に濾材が流出される問題点がある。
【０００６】
前記のような濾材による濾過方式で発生する問題点を解決するために改善された回転逆洗式精密濾過装置（出願番号：特１９９７−０２３０６８）は、多孔ドラム回転体の側面に放射状で付着された緯糸フィルタ布の一端を圧力容器壁に固定された回転バネに付着してドラムの回転及びバネの張力によってフィルタ層を形成して濾過し、ドラムの逆・正回転の反復を通じて逆洗浄する構造を有する。しかし、前記濾過装置では摩擦による繊維糸の毀損が激しくて均一な濾層の形成が難しいだけでなく、粒子捕獲空間が狭くて濾過持続時間が短く、逆洗浄頻度が多く、流入水の水質変動に対処し難くて濾過水の水質管理が難しいのが短所である。
【０００７】
そして、原水の供給圧力によって緯糸フィルタ布が圧搾されて濾過され、加圧空気及び逆洗浄水圧によって弛緩されて逆洗浄される濾過装置である可変フィルタ層を有する永久濾過装置（出願番号：特１９９８−０４０５５４２）が開発されたが、この方法もピストン内の圧搾と弛緩とが反復される過程で濾材である繊維糸のもつれ及び毀損が激しいだけでなく、濾過操作時に濾層の形成が単層であるゆえに粒子捕獲空間及び粒子捕獲量が少ないので、濾過持続時間が短くて逆洗浄頻度が多く、濾過速度が早くないだけでなく供給原水の水質変化に対処し難くて逆洗浄水量が比較的多いという短所がある。
【０００８】
したがって、前記の問題点を解決するために本発明者が開発して特許出願した柔軟性繊維糸を利用した溶液中の浮遊固形物質分離装置及びその方法（出願番号：特１９９９−０１３３９６）があるが、これは濾材で使用した繊維糸の長さによって濾層の深さ及び粒子捕獲空間の任意調節が可能であり、柔軟性繊維糸の集積密度によって孔隙率及び孔隙のサイズ、粒子捕獲量及び濾過水質の調節が容易であり、供給原水の水質変化に対処が容易な濾過装置や、柔軟性及び伸縮性のある繊維糸の集積方法において機械化が難しいという短所がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は前記のような従来の濾過装置であらわれる問題点を解決するために創出されたものであって、大きい粒子捕獲空間を有しつつ濾材である繊維糸の耐久性を大きく向上させ、施設規模がコンパクトであるだけなく、製作が容易で濾過と同時に原水中の浮遊物質が連続濃縮排出されることによって濾過持続時間が長くて逆洗浄頻度及び逆洗浄水量が少ないだけでなく、供給原水の水質変化に対処が容易であり、中水道として利用できる濾過水質を得られる濾過装置を提供することである。
【００１０】
本発明の他の目的は、水中の微粒子や藻類のような浮遊物質を効果的で経済的に除去できる濾過装置を提供することである。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、逆洗浄用空気分配口が形成された濾材固定用フランジまたは逆洗浄水分配口が形成された濾材固定用フランジに濾材の一端を固定させ、この濾材を濾過装置の長手方向に充填することによって、濾材である柔軟性繊維糸の種類、量及び上向き流に流入される原水の供給圧力、そして捕獲粒子流出防止板の形状によって孔隙率、孔隙のサイズ及び濾過水質を多様に調節できる濾過装置を提供することである。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、濾過及び逆洗浄時に濾材の弛緩・収縮に機械的力を作用させずに濾材の耐久性を向上させた濾過装置を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、逆洗浄時に逆洗浄水を逆洗浄水供給管から濾過装置の垂直方向に注入し、逆洗浄空気は逆洗浄用空気供給管から逆洗浄用空気分配口を通じて水平方向に注入することはもとより、逆洗浄用空気多孔管の空気注入孔と濾過装置の下部の逆洗浄用空気供給管とを通じて垂直方向に注入する濾過装置を提供することである。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、逆洗浄時に逆洗浄水を逆洗浄水供給管から逆洗浄水分配口を通じて濾過装置の水平方向に注入し、濾過装置の下部の逆洗浄用空気供給管を通じて空気を垂直方向に注入する濾過装置を提供することである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、濾過装置に注入された逆洗浄水と逆洗浄用空気とが濾過装置内で交互して乱流を形成し、この乱流によって濾材が垂直膨脹されて弛緩されることによって濾材に捕獲された浮遊物質の脱離が短時間内に容易になされる濾過装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記目的を達成するための本発明による濾過装置は、水中に含まれた各種浮遊物質あるいは浮遊固形物質を濾過して除去するための濾過装置において、所定の管路部材内に設置されて前記管路部材に供給される供給原水に含まれた前記浮遊物質を捕獲濾過するための繊維糸材質の濾材手段と、前記濾材手段の一端部を固定し、前記濾材手段を逆洗浄するための空気あるいは逆洗浄水のような逆洗浄物質を分配する多数の分配口が形成された濾材手段固定用フランジ手段と、前記濾材手段によって濾過される供給原水の流入状態と前記濾材手段の稠密度（充填密度）及び濾過される浮遊物質の捕獲粒子状態とに対応して設置される捕獲粒子流出防止手段と、前記供給原水及び前記逆洗浄物質を前記濾材手段に各々供給する原水供給手段及び逆洗浄物質供給手段と、前記濾材手段によって濾過された清浄濾過水と前記濾材手段によって捕獲された浮遊物質及び前記逆洗浄水を各々排出するための濾過水排出手段、浮遊物質排出手段及び逆洗浄水排出手段と、を含んでなる点を特徴とする。
【００１７】
本発明の望ましい実施例において、前記逆洗浄物質供給手段は空気を供給する空気供給手段及び逆洗浄水を供給する逆洗浄水供給手段よりなり、前記空気供給手段は前記濾材手段の水平方向に空気を流入させる空気水平供給手段及び前記濾材手段の垂直方向に空気を流入させる空気垂直供給手段よりなる。
【００１８】
本発明の望ましい実施例において、前記逆洗浄水及び空気が前記濾過装置内で相互垂直交差して前記濾材手段が垂直方向に膨脹できるように乱流を形成することによって前記濾材手段によって捕獲された浮遊物質の脱離が容易になるように前記濾材手段の一端が固定されていない状態になる。
【００１９】
本発明の望ましい実施例において、前記空気供給手段、逆洗浄水供給手段、原水供給手段、濾過水排出手段、逆洗浄水排出手段及び浮遊物質排出手段各々には供給及び排出のためのバルブが設けられて、濾過工程時には、前記空気供給バルブ、逆洗浄水供給バルブ及び逆洗浄水排出バルブが閉められ、前記原水供給バルブ、連続濃縮液排出バルブ及び濾過水排出バルブが開かれた状態で所定の原水供給ポンプによって流入される原水が前記濾材手段を通過して前記濾過水排出手段に排出され、前記濾材手段によって捕獲・濃縮された浮遊物質濃縮液は前記連続濃縮液排出管に濾過と同時に連続排出され、濾材手段の逆洗浄工程時には、前記原水供給バルブと濾過水排出バルブとが閉められ、空気供給バルブ、逆洗浄水供給バルブ及び逆洗浄水排出バルブが開かれた状態で前記濾過装置の逆洗浄が達成される。
【００２０】
本発明の望ましい実施例において、前記濾材手段の設置方向と同方向に設置され、多数の空気注入孔が形成されて、この孔を通じて前記濾材手段の垂直方向に逆洗浄空気を注入させる前記濾材手段より短いパイプ状の管部材である逆洗浄用多孔管を含む。
【００２１】
本発明の望ましい実施例において、前記濾材手段固定用フランジ手段の分配口が逆洗浄水を前記濾材手段の水平方向に逆洗浄水を分配する場合には逆洗浄空気が前記濾材手段の垂直方向に供給され、前記濾材手段フランジ手段の分配口が逆洗浄空気を前記濾材手段の水平方向に逆洗浄空気を分配する場合、前記逆洗浄水と他の空気供給手段による逆洗浄空気とが前記濾材手段の垂直方向に共に供給される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付した図面を参照しつつ本発明による水中浮遊（固形）物の濾過装置の望ましい実施例を詳細に説明する。本発明を説明するにおいて関連した公知技術または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要にぼやかせると判断される場合にはその詳細な説明は省略する。そして、後述される用語は本発明での機能を考慮して定義された用語であって、これは使用者、運用者の意図または慣例によって変えられる。したがって、本明細書の全般にわたる内容を基に定義されなければならない。
【００２３】
図１は、本発明による逆洗浄水の垂直方向流入型の浮遊物質（濃縮液）の連続排出型精密濾過装置１００の構成図であり、図４は本発明の他の実施例による逆洗浄水の水平方向流入型の連続濃縮液排出型精密濾過装置１００’の構成図である。図２Ａは、本発明による逆洗浄用空気分配口が形成された濾材固定用フランジの平面図であり、図２Ｂは本発明の他の実施例による逆洗浄水分配口が形成された濾材固定用フランジの平面図あり、図２Ｃは本発明による逆洗浄用空気多孔管の断面図である。そして、図３は、本発明による捕獲粒子流出防止板の設置形態を示したものであって、図３Ａは図１に対する一字形設置形態の断面図、図３Ｂは図１に対する逆三角形設置形態の断面図、図３Ｃは図１に対する三角形設置形態の断面図、図３Ｄは図４に対する一字形設置形態の断面図、図３Ｅは図４に対する逆三角形設置形態の断面図、図３Ｆは図４に対する三角形設置形態の断面図である。図５は、図１の逆洗浄水の垂直方向流入型構造と関連した本発明の濾過装置の全体構成図であり、図６は図４の逆洗浄水の水平方向流入型構造と関連した本発明の濾過装置の全体構成図である。
【００２４】
まず、図１を参照すれば、これは逆洗浄水の垂直方向流入型の連続濃縮液排出型精密濾過装置１００の実施例であって、柔軟性及び伸縮性を有し、適当に荒くて太い表面の繊維糸を濾材として使用する。ここで、濾材は望ましくはナイロン糸活性炭素繊維糸、ＰＰやＰＥで発布した繊維糸などとなる。
【００２５】
濾層８を形成する前記濾材の一端は、逆洗浄用空気分配口（図２Ａの２０）が形成された濾材固定用フランジ１ｂの濾材固定孔１９に固定し、他の一側は固定せずに柔軟性を維持させた状態で濾過装置１００の管路部材５０に水平方向に内蔵される。濾過装置１００の左側に逆洗浄用空気供給管１、左側下段に原水供給管２と逆洗浄水供給管３、濾過装置下部の逆洗浄用空気供給管７、右側には逆洗浄水排出管４、右側下段には濾過と同時に濾層８の表面に捕獲された比較的粒径の大きい浮遊物質が濃縮されて排出される連続濃縮液排出管５が配置されている。濾過装置１００の上部には濾過水排出管６が配置されており、各供給及び排出管には自動バルブが付着されている。濾過装置１００の左側及び右側は、濾材を充填、または交替できるように開閉が可能なフランジ１５で連結されており、左側フランジは逆洗浄用空気を水平方向に注入できる逆洗浄用空気分配口（図２Ａの２０）が形成された濾材固定用フランジ１ｂ、そして逆洗浄用空気を垂直方向に注入できる逆洗浄用空気多孔管（図２Ｃの１ｄ）を装着できる。
【００２６】
濾過時に内蔵された濾材及び濾過装置境界面を通じて捕獲された粒子の流出を防止する捕獲粒子流出防止板（図３Ａの１１，図３Ｂの１２，図３Ｃの１３）が濾過装置の管路部材５０内に左右に設置されるが、前記左右側捕獲粒子流出防止板１１，１２，１３間には原水供給管２を通じて流入された原水の供給圧力によって濾層の適切な孔隙及び孔隙率が維持されうるように濾材を圧搾し、供給原水を濾過装置１００の長手方向に適切な分配と濾層８の下部に捕獲された粒子の濃縮排出のための流入水分配と濾材支持及び圧搾用多孔板１４が設置される。流入水分配と濾材支持及び圧搾用多孔板１４は、濾過時に濾層８の下部で濃縮された浮遊物質を連続濃縮液排出孔５を通じて円滑に排出させる機能を有する。
【００２７】
図４は、本発明の他の実施例による逆洗浄水の垂直方向流入型の連続濃縮液排出型精密濾過装置１００’の実施例を示したものであって、これは逆洗浄時に逆洗浄水が濾過装置１００’の左側の逆洗浄水供給管１６から水平方向に注入され、濾過装置の下部の逆洗浄用空気供給管７から空気が垂直方向に注入される方式の濾過装置１００’である。この実施例で逆洗浄水は逆洗浄水供給管１６から逆洗浄水分配口（図２Ｂの２１）を通じて水平方向と、逆洗浄用空気は濾過装置１００’の下部の逆洗浄用空気供給管７を通じて垂直方向とに流入されること及び逆洗浄用空気多孔管（図２Ｃの１ｄ）が装着されていないこと以外には、図１の濾過装置１００と同じであり、流入浮遊物の性状が有機性浮遊物質である場合、濾層８に捕獲された粒子の脱離効果を高めるための方法であり、濾過時に内蔵された濾材及び濾過装置境界面を通じて捕獲された粒子の流出を防止する捕獲粒子流出防止板（図３Ｄの１１，図３Ｅの１２，図３Ｆの１３）が濾過装置の管路部材５０内に左右に設置されている。
【００２８】
前記のように構成された本発明の濾過装置１００，１００’の作用を図１ないし図４を参照して説明すれば、次の通りである。
【００２９】
まず、水中の微粒子及び藻類のような浮遊物質を除去するための本発明の濾過装置の運転は濾過工程及び逆洗浄工程よりなる。
【００３０】
図１及び図５を参照すれば、逆洗浄水の垂直方向流入型である本発明濾過装置１００での濾過工程は、次の通りである。
【００３１】
逆洗浄水供給バルブ３ａ、逆洗浄用空気供給バルブ１ａ、逆洗浄水排出バルブ４ａ及び濾過装置１００の下部の逆洗浄用空気供給バルブ７ａが閉められ、原水供給バルブ２ａ、濾過水排出バルブ６ａ及び連続濃縮液排出バルブ５ａは、開いた状態で原水供給ポンプ２３の稼動で原水供給管２を通じて原水が濾過装置１００に流入されれば、濾層８から前記原水に含まれた浮遊物質が濾過され、濾過水は濾過水排出管６を通じて排出される。
【００３２】
図４及び図６を参照しつつ、本発明の他の実施例の濾過工程を説明すれば、次の通りである。この実施例は粘性のある浮遊固形物質の逆洗浄効果を高めるために逆洗浄水を濾過装置１００’の水平方向に流入させる形態である。
【００３３】
この形態で、濾過時に逆洗浄水供給バルブ１６ａ、濾過装置１００’の下部の逆洗浄用空気供給バルブ７ａ及び逆洗浄水排出バルブ４ａは閉められ、原水供給バルブ１７ａ、濾過水排出バルブ６ａ及び連続濃縮液排出バルブ５ａは開いた状態で原水供給ポンプ２３が稼動されれば、原水が原水供給管１７を通じて流入され、濾層８によって濾過される。濾過された濾過水は濾過水排出管６に排出される。図４の濾過装置１００’は、逆洗浄水と逆洗浄用空気供給方法を異にしたこと以外には図１の逆洗浄水の垂直方向流入型濾過装置１００と同じである。
【００３４】
図１及び図４において、上向き流式濾過工程が続く間に濾層８の孔隙より大きい原水中の浮遊物質は粒径によって濾層８に捕獲される。捕獲された浮遊物質のうち濾層８の表面に比較的粒径の大きい浮遊物質、すなわち濾層８の透過抵抗の大きい浮遊物質は濾層８の下部に蓄積され、この蓄積された浮遊物質は濾層８の下部で濃縮されて連続濃縮液排出管５を通じて濾過と同時に排出される。濾層８に捕獲された浮遊物質を濾過と同時に連続濃縮排出させる濾過特性により濾過時に濾層８に捕獲された浮遊物質によって発生する濾過抵抗を小さくし、濾層８の一部の閉塞及び濁質漏出を防止できる。そして、濾過時に濾層８の孔隙率と孔隙のサイズとは濾材の種類、太さ、充填密度、捕獲粒子流出防止板１１，１２，１３の形状及び原水供給圧力によって調節される孔隙可変型濾過装置であるため、濾過水の利用目的によって濾過水量及び水質の調節が容易であるだけでなく、全体濾層８が粒子捕獲空間に造成される多層濾過の効果があって濾層８の粒子捕獲能力を高められ、濾過持続時間を延ばし、逆洗浄頻度を下げられる。
【００３５】
濾過工程が続くにつれて濾材に浮遊物質捕獲量が多くなれば濾過抵抗が大きくなり、濾過速度が遅くなって濾過水量が少なくなる。したがって、濾過される水量が設定された目標水量以下に減少するか、または濾過圧力が設定された値以上になる時、濾過水排出管６に付着された流量計１０または原水供給管２，１７に付着された圧力計９でこれを感知して逆洗浄工程が始められる。
【００３６】
図１の逆洗浄水の垂直方向流入型である本発明の一実施例での逆洗浄工程は、原水供給ポンプ２３の作動が中断され、原水供給バルブ２ａ及び濾過水排出バルブ６ａは閉められ、濾過装置の左側の逆洗浄用空気供給バルブ１ａ、逆洗浄水供給バルブ３ａ及び逆洗浄水排出バルブ４ａは開き、逆洗浄用空気供給ポンプ２４及び逆洗浄水供給ポンプ２３が稼動された状態で設定された時間内で逆洗浄工程が行われる。
【００３７】
図１の逆洗浄水の垂直方向流入型である本発明の一実施例の逆洗浄作用において、逆洗浄時に濾材に捕獲された浮遊物質の脱離を円滑に行わせるために設定された逆洗浄時間内で濾材の揺れを大きくし、濾材の揺れは逆洗浄用空気分配口（図２Ａの２０）から濾過装置１００に水平方向に注入された空気圧力と逆洗浄用多孔管（図２Ｃの１ｄ）及び濾過装置の下部の逆洗浄用空気供給管７から垂直方向に注入された空気圧力、そして逆洗浄水供給管３から垂直方向に注入された水圧とのベクトル和力によって濾材を垂直方向に膨脹させて濾材の揺れが大きくなり、この力によって濾材に捕獲された粒子の脱離が短時間内に容易に行われ、この時、逆洗浄された濃縮水が逆洗浄水排出管４に排出される。設定された逆洗浄時間内で濾層内に捕獲された浮遊物質の脱離が十分に行われれば、再び濾過工程への転換が行われる。
【００３８】
図４の逆洗浄水の水平方向流入型である本発明の他の実施例での逆洗浄工程は、原水供給ポンプ２３の稼動が止まり、原水供給バルブ１７ａ及び濾過水排出バルブ６ａは閉められ、濾過装置１００’の下部の逆洗浄用空気供給バルブ７ａ、逆洗浄水排出バルブ４ａ及び逆洗浄水供給バルブ１６ａは開き、逆洗浄水供給ポンプ２３及び逆洗浄用空気供給ポンプ２４が稼動された状態で逆洗浄工程が行われ、逆洗浄のための逆洗浄水及び逆洗浄用空気供給方法以外には図１の逆洗浄水の垂直方向流入型濾過装置１００と同じである。
【００３９】
図４の逆洗浄水の水平方向流入型である本発明の他の実施例の逆洗浄作用を説明すれば、逆洗浄水供給管１６を通じて逆洗浄水分配口（図２Ｂの２１）に水平方向に注入された逆洗浄水水圧及び濾過装置１００’の下部の逆洗浄用空気供給管７を通じて垂直方向に注入された空気圧とのベクトル和力によって濾材を垂直方向に膨脹させて濾材の揺れを大きくし、この力によって濾層８内に捕獲された粒子の脱離が行われて逆洗浄排出管に排出され、設定された逆洗浄時間が終われば、再び濾過工程に転換される。
【００４０】
図１及び図４、そして図５及び図６に示した本発明濾過装置１００，１００’の作動原理を説明すれば、次の通りである。
【００４１】
すなわち、濾過時に開閉されるバルブ流及び原水供給ポンプ２３の作動可否は時間制御プログラムによって行われ、逆洗浄時に開閉されるバルブ流、空気供給ポンプ２４及び逆洗浄水供給ポンプ２３の作動可否は、流量計１０または圧力計９に付着された感知センサによって制御される。
【００４２】
本発明の濾過装置１００，１００’の特徴を説明すれば、次の通りである。
濾層８の全体が濾過面積であると同時に粒子捕獲空間として活用されるため、多層濾過効果を期待でき、濾材の孔隙率と孔隙のサイズとは濾材充填密度及び原水供給圧力によって調節されて流出水量及び水質が決定されることもあり、捕獲粒子流出防止板１１，１２，１３の形状によって捕獲粒子の濾過分離粒径が決定される。すなわち、同じ濾材充填密度及び原水供給圧力の条件で、図３Ａないし図３Ｄのように、水平型捕獲粒子流出防止板１１を設置した場合、濾層８の圧密空間が狭くなって濾過時に濾層８の圧密度が高まり、孔隙と孔隙率とが最小化して濾過速度及び濾過水量は少なくなるか、または精密な濾過水質を得られ、図３Ｂないし図３Ｅのように、逆三角形の捕獲粒子流出防止板１２を設置した場合、原水供給圧力による濾材圧搾力作用面積の拡大により濾層の孔隙率と孔隙のサイズとが相対的に大きくなるため、濾過速度及び濾過水量は多くなるか、または濾過水質は図３Ａないし図３ｄの一字形捕獲粒子流出防止板１１を設置した場合より落ちる。
【００４３】
図３Ｃ及び図３Ｆのように、三角形捕獲粒子流出防止板１３を設置した場合、濾材の圧搾力作用面積、濾過速度及び濾過水量が水平形と逆三角形との中間程度であるが、濾層の形成深さが相対的に深くなって濾過速度及び濾過水量は図３Ａないし図３Ｄの一字形捕獲粒子流出放置板１１より多いが、図３Ｂと図３Ｅの逆三角形捕獲粒子流出防止板１２より少なく、濾過水質は一字形捕獲粒子流出防止板１１より多少落ち、逆三角形捕獲粒子流出防止板１２より精密な濾過水質を得られる。
【００４４】
本発明の濾過装置で逆洗浄用空気分配口（図２Ａの２０）が形成された濾材固定用フランジ１ｂ及び逆洗浄水分配口（図２Ｂの２１）が形成された濾材固定用フランジ１ｂは濾材固定孔１９、逆洗浄用空気分配口２０及び逆洗浄水分配口２１が放射形に設計されており、所望の濾過速度、濾過水量、濾過水質、濾過持続時間、逆洗浄頻度及び逆洗浄効果によって濾材固定孔１９、逆洗浄用空気分配口（図２Ａの２０）及び逆洗浄水分配口（図２Ｂの２１）のサイズと水量とを異にできる。
【００４５】
同じ条件で濾過持続時間を延ばし、逆洗浄頻度を減らし、粒子捕獲量を増やすためには濾過装置１００，１００’の長さを延ばすか、断面積を広くし、濾材である繊維糸の種類及び充填密度そして捕獲粒子流出防止板１１，１２，１３の形状を調節できる。
【００４６】
本発明の一実施例による逆洗浄水の垂直方向流入型濾過装置（図１の１００）と逆洗浄水の水平方向流入型濾過装置（図４の１００’）とを比較すれば、その濾過操作は同じであるが、逆洗浄の原理は相異なる。そして、図１の濾過装置１００に装着されている逆洗浄用圧縮空気多孔管（図２Ｃの１ｄ）が図４の濾過装置１００’には設置されていないという点にもその差異点がある。
【００４７】
前述したように、図５は逆洗浄水の垂直方向流入型濾過装置（図１）の全体図であり、図６は逆洗浄水の水平方向流入型濾過装置（図２）の全体図であって、自動または手動で運転できる。
【実施例１】
【００４８】
直径２００ｍｍ、長さ１,５００ｍｍである図１の逆洗浄水の垂直方向流入型濃縮液連続排出型の精密濾過装置に図３Ａのような一字形捕獲粒子流出防止板１１を装着し、柔軟性繊維糸濾材の充填密度を約０.７ｇ／ｃｍ3に充填した本発明の濾過装置に供給原水の平均浮遊物質の濃度が４０ｍｇ／Ｌ、６０ｍｇ／Ｌ、８０ｍｇ／Ｌ、１００ｍｇ／Ｌである生物学的処理水を６ケ月間濾過操作した。
【００４９】
前記濾過装置の濾過持続時間は、濾過が始められる時点から逆洗浄開始前までの時間であり、逆洗浄時点は初期濾過水量が７０％である時点に決定し、逆洗浄時間は３分、逆洗浄水量は濾過水量の１％に固定して逆洗浄した。
【００５０】
本濾過装置から濾過される流出水を採集して分析した結果、濾過線速度は供給原水の浮遊物質の濃度に関係なく平均１０ｍ3／ｈｒ、供給原水の浮遊物質の濃度が４０ｍｇ／Ｌ、６０ｍｇ／Ｌ、８０ｍｇ／Ｌ、１００ｍｇ／Ｌで平均濾過持続時間は各々１２.５時間、８.３時間、６.３時間、５時間であり、濾過流出水の平均浮遊物質の濃度は供給原水の濃度に関係なく平均０.７ｍｇ／Ｌ以下と精密濾過用に適合すると把握された。
【００５１】
この場合、濾過工程で１回濾過時に濾過装置の濾層８に捕獲される平均粒子捕獲量は約５ｋｇ／回と表れ、流出水を粒径分析した結果、平均分離粒径は３？であった。
【実施例２】
【００５２】
図３Ｂのような逆三角形捕獲粒子流出防止板１２を使用したことを除いては、実施例１のような条件で濾過操作した結果は、濾過線速度は供給原水の浮遊物質の濃度に関係なく平均２０ｍ3／ｈｒ、供給原水の浮遊物質の濃度が４０ｍｇ／Ｌ、６０ｍｇ／Ｌ、８０ｍｇ／Ｌ、１００ｍｇ／Ｌで平均濾過持続時間は各々１０時間、６.６時間、５時間、４時間であり、濾過流出水の平均浮遊物質の濃度は供給原水の濃度に関係なく平均２ｍｇ／Ｌ以下と実施例１の場合より高く表れた。
【００５３】
この場合、濾過工程で１回濾過時に濾過装置の濾層８に捕獲される平均粒子捕獲量は、約８ｋｇ／回と表れ、流出水を粒径分析した結果、平均分離粒径は１０？であった。
【実施例３】
【００５４】
図３Ｃのような三角形捕獲粒子流出防止板１３を使用したことを除いては、実施例１のような条件で濾過操作した結果は、濾過線速度は供給原水の浮遊物質の濃度に関係なく平均１５ｍ3／ｈｒ、供給原水の浮遊物質濃度が４０ｍｇ／Ｌ、６０ｍｇ／Ｌ、８０ｍｇ／Ｌ、１００ｍｇ／Ｌで平均濾過持続時間は各々１３.３時間、８.８時間、６.７時間、５.３時間であり、濾過流出水の平均浮遊物質の濃度は供給原水の濃度に関係なく平均１ｍｇ／Ｌ以下と実施例１の場合より高いが、実施例２の場合より低く表れた。
【００５５】
この場合、濾過工程で１回濾過時に濾過装置の濾層８に捕獲される平均粒子捕獲量は、約８ｋｇ／回と表れ、流出水を粒径分析した結果、平均分離粒径は５？であった。
【比較例】
【００５６】
生物学的処理水中の有機性浮遊物質の逆洗浄効果を検討するために逆洗浄用空気多孔管１ｄを装着せずに逆洗浄水の水平方向流入型濃縮液連続排出型の精密濾過装置（図４の１００’）に図３Ｄのように一字形捕獲粒子流出防止板１１と図３Ｅのような逆三角形捕獲粒子流出防止板１２、そして図３Ｆのような三角形捕獲粒子流出防止板１３を各々使用して実験したことを除いては、実施例１のような条件で濾過操作した結果は、濾過持続時間、濾過水の浮遊物質の濃度及び粒子捕獲量は実施例１、実施例２及び実施例３に類似して表れたが、逆洗浄時間は２分以内、逆洗浄水量が０.５％以内と前記実施例のような逆洗浄効果を表して有機性浮遊物質を含有した原水の濾過である場合、図４のような逆洗浄水の水平方向流入型濃縮液連続排出型の精密濾過装置を使用することが効果的であると把握された。
【００５７】
以上、本発明の望ましい実施例について詳細に説明ましたが、当業者ならば、特許請求の範囲に定義された本発明の精神及び範囲を離れずに本発明を多様に変形または変更して実施できることが分かる。したがって、本発明のこれからの実施例の変更は本発明の技術をはずれるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
前述した本発明によれば、小容量の濾過装置で大容量の供給原水を濾過でき、中水道としても利用できる高清浄濾過水質を得られ、水量及び水質変化のような多様な運転条件変化にも対処が容易であり、濾材として使われる多様な太さ及び性質の柔軟性繊維糸を使用するため、設置コストが低く、他の濾過方式に比べて濾過にかかる圧力損失が小さくて濾材の耐久性に優れるため、維持管理コストが低く、濾過水の利用目的によって原水供給圧力、濾材の充填密度及び捕獲粒子流出防止板の位置及び形状を調節して多様なサイズの孔隙と孔隙率とを提供でき、供給原水中の浮遊物質の性状によって逆洗浄方法を異にできるなど運転の柔軟性が大きいだけでなく多様な性状の浮遊物質の固液分離装置に適用できる利点を提供する。
【００５９】
また、本発明は逆洗浄時に圧縮空気によって柔軟性のある濾材の揺れが増幅されるように設計したため、濾層に捕獲された浮遊物質を短時間に脱離させられて逆洗浄水の使用量を最少化できる利点を提供する。
【００６０】
そして、本発明は濾層表面に捕獲された比較的粒径の大きい浮遊物質が濃縮されて濃縮水排出孔に濾過と同時に排出されるように考案して濾過持続時間を延長でき、逆洗浄頻度を下げられる濾過装置で淡水や海水中の藻類、河廃水中の有・無機性浮遊物質、冷却水中の浮遊物質など多様な水中粒子を濾過・分離できる。
【００６１】
また、本発明は本発明の濾過装置を河廃水処理処置の固液分離装置として利用する場合、沈澱池を排除または最小化できる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明による水中浮遊物質濾過装置の構成図
【図２Ａ】本発明による逆洗浄用空気分配口が形成された濾材固定用フランジの平面図
【図２Ｂ】本発明の他の実施例による逆洗浄水分配口が形成された濾材固定用フランジの平面図
【図２Ｃ】本発明による逆洗浄用空気多孔管の断面図
【図３Ａ】本発明による捕獲粒子流出防止防止板の設置形態を示すものであって、図１に対する一字形設置形態の断面図
【図３Ｂ】本発明による捕獲粒子流出防止防止板の設置形態を示すものであって、図１に対する逆三角形設置形態の断面図
【図３Ｃ】本発明による捕獲粒子流出防止防止板の設置形態を示すものであって、図１に対する三角形設置形態の断面図
【図３Ｄ】本発明による捕獲粒子流出防止防止板の設置形態を示すものであって、図４に対する一字形設置形態の断面図
【図３Ｅ】本発明による捕獲粒子流出防止防止板の設置形態を示すものであって、図４に対する逆三角形設置形態の断面図
【図３Ｆ】本発明による捕獲粒子流出防止防止板の設置形態を示すものであって、図４に対する三角形設置形態の断面図
【図４】本発明の他の実施例による水中浮遊物質濾過装置の構成図
【図５】図１の逆洗浄水の垂直方向流入型構造と関連する本発明の濾過装置の全体構成図
【図６】図４の逆洗浄水の水平方向流入型構造と関連する本発明の濾過装置の全体構成図
【符号の説明】
【００６３】
１；    逆洗浄用空気供給管
１ａ；逆洗浄用空気供給バルブ
１ｂ；濾材固定用フランジ
１ｄ；逆洗浄用空気多孔管
２，１７；原水供給管
２ａ，１７ａ；原水供給バルブ
３；逆洗浄水供給管
３ａ；逆洗浄水供給バルブ
４；逆洗浄水排出管
４ａ；逆洗浄水排出バルブ
５；連続濃縮液排出管
５ａ；連続濃縮液排出バルブ
６；濾過水排出管
６ａ；濾過水排出バルブ
７；逆洗浄用空気供給管
７ａ；逆洗浄用空気供給バルブ
８；全体濾層
９；圧力計
１０；流量計
１１；水平型捕獲粒子流出防止板
１２；逆三角形捕獲粒子流出防止板
１３；三角形捕獲粒子流出防止板
１４；圧搾用多孔板
１５；フランジ
１６；逆洗浄水供給管
１６ａ；逆洗浄水供給バルブ
１７；原水供給管
１７ａ；原水供給バルブ
１９；濾材固定孔
２０；逆洗浄用空気分配口
２１；逆洗浄水分配口
２３；逆洗浄水供給ポンプ
２４；逆洗浄用空気供給ポンプ
５０；管路部材
１００；連続濃縮液排出型精密濾過装置
【国際公開パンフレット】
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2004524964.tif 000004
2004524964.tif 000005
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【国際調査報告】
2004524964.tif 000043