(57)【要約】【課題】  現場にて組み立て可能であって作業性の低下を招いてしまうことも抑制でき、且つ、砂層の濾過機能が低下してしまうことを抑制する。【解決手段】  容器１１は上方に開口する。仕切り材１２は、透水性を有し、容器１１内部に立設されて容器１１内部を区画する。被処理水１８が溜められる水槽室１３および被処理水１８の濾過を行う濾過室１４は、仕切り材１２で区画されることで容器１１内に水平方向に並んで配置される。集水材１６は、濾過室１４に配置され、自己保形性を有するとともに透水性を有する筒状体として形成される。砂層１５は、集水材１６を覆うように濾過室１４内に砂が充填されて形成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂層を通過させることで被処理水の濾過を行う砂濾過装置であって、
開口部を有した容器と、
透水性を有し、前記容器内部に立設されて当該容器内部を区画する仕切り材と、
前記仕切り材で区画されることで前記容器内に水平方向に並んで配置され、被処理水が溜められる水槽室および被処理水の濾過を行う濾過室と、
前記濾過室に配置され、自己保形性を有するとともに透水性を有する筒状体として形成される集水材と、
前記集水材を覆うように前記濾過室内に砂が充填されて形成される砂層と、
を備えていることを特徴とする砂濾過装置。
【請求項２】
前記筒状体は、少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の砂濾過装置。
【請求項３】
前記仕切り材は、水平方向において凹凸が設けられた断面形状となるように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の砂濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂層を通過させることで被処理水の濾過を行う砂濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや杭孔の掘削工事や河川や湖沼の泥土の浚渫工事等の現場では土砂等を多量に含む廃水が発生するが、従来では、このような廃水はタンクローリー等で処理場まで運搬していることが多い。しかし、発生した廃水をそのまま運搬すると、廃水の量が多いためにその運搬に多大な費用と手間がかかる。そのため、運搬前に廃水を工事現場で濾過して土砂等を分離し、廃水の量を減らしておくことが好ましく、工事現場等において使用できる比較的小型の濾過装置が望まれている。一般的な濾過装置として、例えば、密閉状のタンクとこのタンク内に充填された砂層とを有し、タンクの上方から導入された被処理水を砂層で濾過して、濾過された水をタンクの下方から排出するように構成された濾過装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−１５４３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記特許文献１に記載の濾過装置では、密閉状のタンク内に砂層等が配設された構成となっているため、この濾過装置を現場で使用するには、事前に組み立てられた比較的大型の濾過装置を運搬する必要が生じ、運搬作業に困難を伴うという問題がある。そして、砂層はタンク内に充填されておりその砂層の上側に被処理水導入口が設けられている構造であるため、装置全体の高さが高くなってしまい、作業性の低下を招いてしまう虞がある。また、砂層の上方から被処理水を導入するものであるため、砂層の表面にヘドロ等の堆積物が堆積し易く、砂層の濾過機能が低下し易いという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、現場にて組み立て可能であって作業性の低下を招いてしまうことも抑制でき、且つ、砂層の濾過機能が低下してしまうことを抑制することができる砂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及び発明の効果】
【０００６】
本発明に係る砂濾過装置は、砂層を通過させることで被処理水の濾過を行う砂濾過装置に関する。
そして、本発明に係る砂濾過装置は、上記目的を達成するために以下のようないくつかの特徴を有している。すなわち、本発明の砂濾過装置は、以下の特徴を単独で、若しくは、適宜組み合わせて備えている。
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る砂濾過装置における第１の特徴は、開口部を有した容器と、透水性を有し、前記容器内部に立設されて当該容器内部を区画する仕切り材と、前記仕切り材で区画されることで前記容器内に水平方向に並んで配置され、被処理水が溜められる水槽室および被処理水の濾過を行う濾過室と、前記濾過室に配置され、自己保形性を有するとともに透水性を有する筒状体として形成される集水材と、前記集水材を覆うように前記濾過室内に砂が充填されて形成される砂層と、を備えていることである。
【０００８】
この構成によると、濾過対象である廃水等の被処理水は、水槽室に投入されてこれに溜められると、透水性を有する仕切り材を通過し、水槽室のとなりで水平に並ぶように配置された濾過室へと流れ込むことになる。また、このとき、水槽室に溜められている被処理水に含まれる土砂は、水平方向に移動しながら重力によって水槽室内で沈降していくことになる。そして、濾過室へと流れ込んだ被処理水は砂層を通過することで濾過されることになり、さらに、濾過された水は砂層で覆われた集水材内へと流れ込み、外部へと排出される。このように、本発明の砂濾過装置では、砂層に対して被処理水が水平方向から流れ込んで濾過されることになるため、従来技術のように砂層の上方から被処理水を導入する場合よりも、砂層の表面にヘドロ等の堆積物が堆積することで砂層の濾過機能が低下してしまうようなことを抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の砂濾過装置は、容器、仕切り材、集水材、および砂を用いて容易に組み立てることができる簡単な構成であるため、取り扱いが容易であり、各構成部品を分解した状態で現場へ運搬して組み立てることが可能になる。そして、水槽室と濾過室とが水平方向に並んで配置される構成であるため、装置全体の高さを低くすることができ、作業性が低下してしまうことを抑制することができる。
【００１０】
したがって、本発明の砂濾過装置によると、現場にて組み立て可能であって作業性の低下を招いてしまうことも抑制でき、且つ、砂層の濾過機能が短期間で低下してしまうことを抑制することができる。
【００１１】
また、本発明に係る砂濾過装置における第２の特徴は、前記筒状体は、少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成されていることである。
【００１２】
この構成によると、集水材は、自己保形性を有する筒状織布として形成されており透水性を有するため、集水材に透水性を持たせるためにわざわざ複数の孔を形成する必要がない。そして、複数の孔を有する剛性樹脂や金属製の集水材と比較して軽量であり、運搬時や組み立て時の取り扱いが容易である。また、容器内で曲げた状態で配置することも可能である。さらに、従来の砂濾過装置では一般的に設けられている礫層等、通水性の高い層が不要となり、現場における分解、組み立てがさらに容易になる。さらに、集水材の織り組織を適宜調整することにより、被処理水の種類等に応じて集水材の透水性を変更することが可能である。
【００１３】
また、本発明に係る砂濾過装置における第３の特徴は、前記仕切り材は、水平方向において凹凸が設けられた断面形状となるように形成されていることである。
【００１４】
この構成によると、水平方向において凹凸が設けられた断面形状の仕切り材を用いることで、水槽室から濾過室へ被処理水が通過する際における被処理水の通過面積を多く確保することができるため、濾過効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係る砂濾過装置は、砂層を通過させることで被処理水の濾過を行うものとして広く用いることができるものである。例えば、トンネルや杭孔の掘削工事や河川や湖沼の泥土の浚渫工事等で発生する廃水を濾過する場合に、本実施形態に係る砂濾過装置を使用することができる。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る砂濾過装置１を示す斜視図であり、図２は、図１のII−II線矢視断面図である。図１および図２に示すように、砂濾過装置１は、上方に開口した容器１１と、容器１２内に配置されている仕切り材１２と、容器１２内に形成されている水槽室１３および濾過室１４と、濾過室１４内に形成されている砂層１５と、濾過室１４内に配置されている集水材１６と、を備えて構成されている。
【００１７】
容器１１は、例えば、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）やステンレス鋼等の、高強度で耐久性の高い材料からなるものや、樹脂シート製の簡易水槽等、上方に開口した箱形に形成されている。この容器１１は、現場にて、鉛直上方に開口するように水平に載置されて使用されることになる。
【００１８】
仕切り材１２は、容器１１内部にて鉛直方向に立設されるとともに、容器１１内部を区画するように配置される。そして、この仕切り材１２は、それぞれ透水性を有するメッシュ状シート１２ａとエキスパンドメタル１２ｂとで構成されている。例えば、メッシュ状シート１２ａは縦２．５ｍｍ×横２．５ｍｍの目開きをもつシートとして形成されており、エキスパンドメタル１２ｂは３６ｍｍ×１０１．６ｍｍの対角線長さのひし形状の目開きをもつ網として形成されている。
【００１９】
水槽室１３および濾過室１４は、仕切り材１２で区画されることで容器１１内に水平方向に並んで配置されている。水槽室１３には廃水等の被処理水が上方から投入されて溜められるようになっている。図１および図２では水槽室１３内に被処理水１８が溜められている状態を示している。濾過室１４は、水槽室１３に溜められた被処理水１８を砂層１５を通過させることで濾過を行う区画として形成されている。
【００２０】
集水材１６は、図２に二点鎖線で示すように、濾過室１４内に配置され、自己保形性を有するとともに浸透性を有する筒状体として形成されている。集水材１６は、濾過室１４内では、例えば、鉛直方向に向かってスパイラル状に組み立てられて配置される。
【００２１】
集水材３は、図３に示すような、経糸２０と緯糸２１とを用いて環状に織成された筒状織布１９からなり、透水性を有する。ここで、少なくとも緯糸２１の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されており、集水材１６を構成する筒状織布１９は上述のように自己保形性を有する。そして、集水材１６の織り組織を適宜調整することにより、廃水の種類等に応じて集水材１６の透水性を変更することが可能である。このような集水材１６の一例を挙げると、太さ８３５０ｄｔｅｘのポリエステル繊維からなる経糸２０と、太さφ１．８ｍｍのＳＵＳ製ワイヤーからなり、密度３０Ｐ／１０ｃｍの緯糸２１とで環状に織成された、口径１１０ｍｍの筒状織布１９からなるものを使用できる。そして、集水材１６の一端は閉じられた状態になっており、集水材１６の他端は、図１および図２に示すように、容器１１の外部へと通じるパイプ１７へと接続されている。
【００２２】
砂層１５は、図２によく示すように、集水材１６を覆うように濾過室１４内に砂が充填されて形成されている。尚、本実施形態の砂濾過装置１は、砂層１５により廃水に含まれる砂等の浮遊物質を除去するものであり、廃水中に溶け込んでいる有害物質等を除去することを目的とするものではない。そのため、砂層１５は特定の種類のものに限定されない。
【００２３】
上述した構成を備える砂濾過装置１では、図２に示すように、水槽室１３に被処理水１８が溜められると、被処理水１８中に含まれる土砂が重力によって沈降し、水槽室１３の底に体積土砂２２の層が形成されつつ、図中矢印Ａで示すように、透水性を有する仕切り材１２を通過して濾過室１５へと水平方向に流れ込み、砂層１５へと浸透していく。このとき、砂層１５によって被処理水１８の濾過が行われることになる。砂層１５にて濾過された水は、集水材１６へと流れ込み、パイプ１７を通じて容器１１の外部へと排出されることになる。
【００２４】
なお、この砂濾過装置１では、水槽室１３に溜められた被処理水１８に含まれる土砂は、重力により徐々に沈降して体積土砂２２を形成するため、仕切り材１２におけるフィルター面２３の多くの部分を土砂が覆うまでには相当な長時間を要するため砂濾過装置１での排水能力がすぐに低下することはない。したがって、赤土などの非常に細かい粒子を含む被処理水を濾過する場合にこの砂濾過装置１が特に適していることになる。また、砂濾過装置１では、フィルター面２３が鉛直方向に沿って設けられているため、フィルター面２３に土砂が堆積しても容易に叩き落すことが可能であり、良好なメンテナンス性を得ることができる。また、砂濾過装置１では、被処理水１８の流れが水平方向になっているため、集水材１６の目開きを大きくして砂層１５の厚みを増やしても水平方向に厚くなるだけであり、砂濾過装置１の高さを低くを抑えることができる。このため、現場の条件に合わせて、集水材１６の目開きの程度と砂層１５の厚さとに関する設計範囲の自由度を高めることができる。
【００２５】
図４は、砂濾過装置１を用いた泥水（被処理水）の濾過実験の結果を示したものである。この図４では、砂濾過装置１の濾過室１４から単位時間当たりに排水された処理水の量（透水量）と、濾過前の泥水の濁度（原水濁度）と、濾過後の水の濁度（処理水濁度）と、の濾過を開始してからの経過時間に対する推移を示している。なお、原水濁度と処理水濁度とは、それぞれ濁度計により測定した結果であり、ホルマジンを標準液として用いてサンプルの濁度を測定した場合のホルマジン濁度単位（ＦＴＵ）で示している。
【００２６】
図４に示すように、濾過開始から時間が経過しても、透水量は約１０リットル／ｍｉｎのまま推移している。そして、原水濁度が約４００ＦＴＵに対して処理水濁度が約４０ＦＴＵのままで推移しており、長時間に亘って良好な濾過処理ができていることが確認された。なお、濾過開始直後に濾過層が砂層１５にて適正に形成されるまでの間のみ処理水濁度が高い値となっているが、すぐに濾過層が形成されて良好な濾過処理ができていることがわかる。
【００２７】
以上説明したように、砂濾過装置１によると、濾過対象である廃水等の被処理水１８は、水槽室１３に投入されてこれに溜められると、透水性を有する仕切り材１２を通過し、水槽室１３のとなりで水平に並ぶように配置された濾過室１４へと流れ込むことになる。また、このとき、水槽室１３に溜められている被処理水１８に含まれる土砂は、重力によって水槽室１３内で沈降しつつ移動していくことになる。そして、濾過室１４へと流れ込んだ被処理水１８は砂層１５を通過することで濾過されることになり、さらに、濾過された水は砂層１５で覆われた集水材１６内へと流れ込み、外部へと排出される。このように、砂濾過装置１では、砂層１５に対して被処理水１８が水平方向から流れ込んで濾過されることになるため、従来技術のように砂層の上方から被処理水を導入する場合とは異なり、砂層の表面全体にヘドロ等の堆積物が堆積することで砂層の濾過機能が早期に低下してしまうようなことを抑制することができる。
【００２８】
また、砂濾過装置１は、容器１１、仕切り材１２、集水材１６、および砂を用いて容易に組み立てることができる簡単な構成であるため、取り扱いが容易であり、各構成部品を分解した状態で現場へ運搬して組み立てることが可能になる。そして、水槽室１３と濾過室１４とが水平方向に並んで配置される構成であるため、濾過室を大きくしても装置全体の高さを低くすることができ、廃水の投入作業性が低下してしまうことを抑制することができる。
【００２９】
したがって、本実施形態の砂濾過装置１によると、現場にて組み立て可能であって作業性の低下を招いてしまうことも抑制でき、且つ、砂層の濾過機能が早期に低下してしまうことを抑制することができる。
【００３０】
また、砂濾過装置１によると、集水材１６は、自己保形性を有する筒状織布として形成されており透水性を有するため、集水材１６に透水性を持たせるためにわざわざ複数の孔を形成する必要がない。そして、複数の孔を有する剛性樹脂や金属製の集水材と比較して軽量であり、運搬時や組み立て時の取り扱いが容易である。また、容器１１内で曲げた状態で配置することも可能である。さらに、従来の砂濾過装置では一般的に設けられている礫層等、通水性の高い層が不要となり、現場における分解、組み立てがさらに容易になる。さらに、集水材１６の織り組織を適宜調整することにより、被処理水の種類等に応じて集水材１６の透水性を変更することが可能である。
【００３１】
次に、上述した実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００３２】
（１）仕切り材が、水平方向において凹凸が設けられた断面形状となるように形成されているものであってもよい。図５は、変形例に係る砂濾過装置２を示す斜視図である。この砂濾過装置２は、水平方向において波型形状の断面形状となるように形成されているメッシュ状シート２４ａとエキスパンドメタル２４ｂとを有する仕切り材２４を備えて構成されている。このように、水平方向において凹凸が設けられた断面形状の仕切り材２４を用いることで、水槽室１３から濾過室１４へと被処理水１８が通過する際における被処理水１８の通過面積を多く確保することができるため、濾過効率を向上させることができる。
【００３３】
（２）図６は、図２に対応した断面図で示す変更例に係る砂濾過装置３を示したものである。この図６に示すように、水槽室１３内に固形物除去用の粗いメッシュのフィルター２５を立設するように配設した砂濾過装置３であってもよい。この場合、水槽室１３内がフィルター２５によって、濾過室１４側の第１室２６とその反対側の第２室２７とに区画されるが、第２室２７の上方から被処理水が投入されることになる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態や変更形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る砂濾過装置の斜視図である。
【図２】図１のII−II線矢視断面図である。
【図３】図２に示す集水材を構成する筒状織布の一部切欠斜視図である。
【図４】図１に示す砂濾過装置による濾過実験の結果を示す図である。
【図５】変更形態の砂濾過装置の斜視図である。
【図６】変更形態の砂濾過装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    砂濾過装置
１１  容器
１２  仕切り材
１３  水槽室
１４  濾過室
１５  砂層
１６  集水材
１８  被処理水
【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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