(57)【要約】【課題】  ろ過面積が大きくても洗浄排水を効率よく均一に流出させることができ、洗浄効果を大幅に向上させることができ、ろ過処理の効率を大幅に向上させることができるろ過装置を提供する。【解決手段】  ろ過槽の上部１６に原水流入部１１と排水トラフ１２とを有し、ろ過槽１６の下部に処理水流出部１３と洗浄水導入部１４と洗浄用空気導入部１５とを有するろ過装置において、前記ろ過槽１６の下方部分に比重が１以上のろ材を充填したろ層２１を形成するとともに、ろ過槽１６の中段部分で前記ろ層２１の直上部に、複数の排水用開口部３１を備えた中間排水手段１７を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過槽の上部に原水流入部と排水トラフとを有し、ろ過槽の下部に処理水流出部と洗浄水導入部と洗浄用空気導入部とを有するろ過装置において、前記ろ過槽の下方部分に比重が１以上のろ材を充填したろ層を形成するとともに、ろ過槽の中段部分で前記ろ層の直上部に、複数の排水用開口部を備えた中間排水手段を設けたことを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記排水用開口部は、前記ろ層のろ過面に対して均等に分布していることを特徴とする請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
前記排水用開口部は、該排水用開口部を開閉する開閉手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のろ過装置。
【請求項４】
前記開閉手段は、前記排水用開口部を設けた中間排水管の外周又は内周に移動可能に嵌合するとともに、前記排水用開口部に対応する位置に開口部を設けた可動管と、該可動管を中間排水管に対して周方向又は軸方向に移動させる可動管移動手段とを有し、該可動管移動手段は、前記排水用開口部に前記開口部を合致させた開位置と、前記排水用開口部を可動管の管壁で閉塞する閉位置とに前記可動管を移動させることを特徴とする請求項３記載のろ過装置。
【請求項５】
前記中間排水手段と前記排水トラフとの間に、ろ材流出防止板を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過装置に関し、詳しくは、上水処理や下水処理等の水処理設備でろ過処理を行うろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ろ過槽内にろ材を充填してろ層を形成したろ過装置は、ろ過槽に原水を流入させて処理水を取り出すろ過処理工程と、ろ材を洗浄するための洗浄工程とを交互に行っている。ろ材の洗浄工程では、一般的に、ろ層の下方から洗浄用の水や空気を導入し、ろ過槽の上部から洗浄排水を導出するようにしている。このようなろ過装置において、洗浄工程時にろ材から洗い出された濁質（抑留物）の排出効果を向上させ、洗浄時間の短縮や洗浄水量の削減を図るため、洗浄排水の流出部に、ろ材の流出を防止するスクリーンを設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−２４２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、洗浄排水の流出部に単にスクリーンを設けただけでは、ろ過面全体から均一に洗浄排水を流出させることはできず、ろ過面積の大きなろ過装置に対しては十分な効果を発揮することができなかった。
【０００４】
そこで本発明は、ろ過面積が大きくても洗浄排水を効率よく均一に流出させることができ、洗浄効果を大幅に向上させることができ、ろ過処理の効率を大幅に向上させることができるろ過装置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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のろ過装置は、ろ過槽の上部に原水流入部と排水トラフとを有し、ろ過槽の下部に処理水流出部と洗浄水導入部と洗浄用空気導入部とを有するろ過装置において、前記ろ過槽の下方部分に比重が１以上のろ材を充填したろ層を形成するとともに、ろ過槽の中段部分で前記ろ層の直上部に、複数の排水用開口部を備えた中間排水手段を設けたことを特徴としている。
【０００６】
特に、本発明のろ過装置は、前記排水用開口部が、前記ろ層のろ過面に対して均等に分布していること、該排水用開口部を開閉する開閉手段を備えていること、前記中間排水手段と前記排水トラフとの間にろ材流出防止板を設けたことを特徴としている。
【０００７】
前記開閉手段は、前記排水用開口部を設けた中間排水管の外周又は内周に移動可能に嵌合するとともに、前記排水用開口部に対応する位置に開口部を設けた可動管と、該可動管を中間排水管に対して周方向又は軸方向に移動させる可動管移動手段とを有し、該可動管移動手段は、前記排水用開口部に前記開口部を合致させた開位置と、前記排水用開口部を可動管の管壁で閉塞する閉位置とに前記可動管を移動させることを特徴としている。
【０００８】
また、排水用開口部にろ材流出防止手段を設けてもよく、排水用開口部は下方向に開口していることが好ましい。さらに、前記ろ材は、粒径が０．４〜２．０ｍｍの珪砂、粒径が０．８〜５．０ｍｍのアンスラサイト、外寸法が０．４〜１０ｍｍのセラミックス、外寸法が２．０〜２０ｍｍのプラスチック、外寸法が３．０〜２０ｍｍの不織布又はスポンジの少なくとも一種であり、比重が１〜３の範囲のものが好ましく、前記ろ層は、前記ろ材の一種を充填した単床式固定床又は前記ろ材の複数種を充填した複床式固定床であることが好ましい。
【０００９】
また、本発明のろ過装置は、前記中間排水手段と前記排水トラフとの間に上下一対のろ材支持板を設け、両ろ材支持板間にろ材を充填した上部ろ層を設けるとともに、下部のろ材支持板の下方に上部ろ材洗浄用空気を導入する上部洗浄空気導入手段を設けることができ、このとき、前記ろ層に充填するろ材は、粒径が０．４〜２．０ｍｍの珪砂、粒径が０．８〜５．０ｍｍのアンスラサイト、外寸法が０．４〜１０ｍｍのセラミックス、外寸法が２．０〜２０ｍｍのプラスチックの少なくとも一種であり、前記上部ろ層に充填されるろ材は、外寸法が３．０〜２０ｍｍの不織布又はスポンジの少なくとも一種であることが好ましい。
【００１０】
さらに、本発明のろ過装置は、前記ろ層の上部に、浮遊担体を投入した担体浮遊部を設けるとともに、該担体浮遊部の下部に該担体浮遊部に散気を行う散気手段を設け、該担体浮遊部上方の排水トラフの下方に浮遊担体流出防止板を設けることもできる。この場合、前記浮遊担体は、外寸法が２〜２０ｍｍ、比重が０．９〜１．１の範囲の不織布、スポンジ、プラスチック発泡体の少なくとも一種であることが好ましく、前記担体浮遊部の下方に浮遊担体支持板を設け、該浮遊担体支持板の下方に前記散気手段と前記中間排水手段とを設けることが好ましい。
【００１１】
加えて、前記ろ過槽に流入する原水に凝集剤を投入する凝集剤投入手段を設けることができ、特に、前記凝集剤としては、リン除去が可能な金属系凝集剤を使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のろ過装置によれば、ろ層の直上部から均一に洗浄排水を流出させることができるので、ろ層の洗浄を効率よく行うことができる。これにより、洗浄水量の削減、処理水質の高度化、ろ過速度の高速化及びろ過装置の小型化を図ることができ、設置費用や維持費用の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は本発明のろ過装置の第１形態例を示すもので、下降流式二層ろ過装置に本発明を適用した説明図である。また、図２は中間排水手段の一形態例を示す概略正面図である。
【００１４】
本形態例に示すろ過装置は、上部に原水流入部１１と排水トラフ１２とを有し、下部に処理水流出部１３と洗浄水導入部１４と洗浄用空気導入部１５とを有するろ過槽１６の内部に上下二層にろ層２１，２２を形成するとともに、上下のろ層２１，２２間に、中間排水手段１７と上部洗浄空気導入手段１８とを設けている。さらに、本形態例では、原水流入部１１からろ過槽１６に流入する原水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段１９を設けている。
【００１５】
各ろ層２１，２２のろ材には、比重が１以上、好ましくは比重が１〜３の範囲のろ材の中から適当に選択して使用することができる。具体的には、粒径が０．４〜２．０ｍｍの珪砂、粒径が０．８〜５．０ｍｍのアンスラサイト、外寸法（最小寸法）が０．４〜１０ｍｍのセラミックス、外寸法が２．０〜２０ｍｍのプラスチック、外寸法が３．０〜２０ｍｍの不織布又はスポンジを使用することができる。これらのろ材は、処理目的に応じて単独あるいは複数を組み合わせて用いることができる。
【００１６】
本形態例では、主たるろ層となる下部のろ層（以下、下部ろ層という）２１は、複数の集水ノズル２３を備えた仕切板２４の上に粒径が２〜１２ｍｍの砂利を０．３ｍ程度の高さに充填した支持層２５を介して約１ｍの高さに形成されている。この下部ろ層２１に使用するろ材は、洗浄時に砂利と上下が逆転しないように、比重が砂利の比重より小さいか、沈降速度が遅いろ材を選択する必要がある。また、処理水質を考慮すると、精密ろ過が可能な小粒径のろ材を使用することが好ましく、例えば、粒径又は外寸法が１ｍｍ以下のろ材、具体的には、粒径（有効径）が０．６ｍｍで、均等係数が１．３の珪砂を好適に用いることができる。
【００１７】
なお、支持層２５を構成する砂利は、下から順に、粒径８〜１２ｍｍ程度の砂利を約１００ｍｍ、粒径４〜８ｍｍ程度の砂利を約１００ｍｍ、粒径２〜４ｍｍ程度の砂利を約１００ｍｍ充填し、合計で約３００ｍｍの充填高さとしている。
【００１８】
上部のろ層（上部ろ層）２２は、約２ｍの間隔で配置した上下一対のろ材支持板２６，２６の間にろ材を約１ｍの高さ（容積比５０％）となるように投入して形成されている。この上部ろ層２２に使用するろ材は、ＳＳ捕捉量が大きいろ材を選択することが好ましく、例えば、外寸法が比較的大きな不織布やスポンジを用いることとが好ましい。具体的には、４〜２５デニールのポリエステル繊維を熱融着した空隙率が９０％程度の不織布であって、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍのサイズとしたものを好適に用いることができる。上下のろ材支持板２６は、このようなろ材を通過させない範囲で、できるだけ大きな通孔を有するものが使用され、例えば前記ポリエステル繊維製不織布の場合には、孔径６ｍｍ程度のパンチングメタルを使用することができる。なお、上下のろ材支持板２６は同一であってもよく、異なっていてもよい。
【００１９】
図２に示すように、中間排水手段１７は、排水用開口部３１を設けた中間排水管３２の外周に、該中間排水管３２の外径に対応した内径を有する可動管３３を周方向に移動可能に嵌合した二重管構造を有するものであって、可動管３３の周壁には、前記排水用開口部３１に対応する位置に開口部３４が設けられている。中間排水管３２の両端部は、ろ過槽１６の槽壁１６ａにそれぞれ固定されており、一端側は外部に貫通して洗浄水排出管１７Ｐに接続され、他端部にはウォームギア等を内蔵したギアボックス３５が設けられている。可動管３３の一端は、ギアボックス３５内の回動部材に接続されており、ろ過槽１６の上方に設置したモーター等の駆動装置３６を作動させて駆動軸３７を回転させることにより、ギアボックス３５を介して可動管３３を開位置と閉位置とに回動できるように形成されている。
【００２０】
したがって、中間排水管３２に対して可動管３３を周方向に移動（回動）させて開位置とすることにより、中間排水手段１７から排水操作を行うときのみ排水用開口部３１に前記開口部３４を合致させた開状態としてろ過槽中間部のろ層２１の直上部からの排水を行い、それ以外のときには、可動管３３を閉位置に回動させて排水用開口部３１を可動管３３の管壁で閉塞した閉状態とすることにより、中間排水手段１７からのろ材の流出を防止することができる。
【００２１】
なお、排水用開口部３１の形状や開口面積、ギアボックス３５の位置や洗浄水排出管１７Ｐへの接続方向は、中間排水手段１７の大きさ、ろ過面積等の条件に応じて任意に設定することができる。
【００２２】
前記排水トラフ１２は、上方が開口した従来と同様のＵ字型トラフであって、洗浄工程中にろ過槽上部から洗浄排水を流出させる。また、上部洗浄空気導入手段１８は、ループ状に設置したパイプに多数の散気孔を設けたものであって、散気孔は、上部ろ層２２に均一に洗浄用空気を供給できるように配置している。
【００２３】
前記凝集剤添加手段１９から添加される凝集剤は、各種高分子ポリマー、あるいは、アルミニウムや鉄等を主成分とする金属系凝集剤を使用することができ、このような凝集剤を添加することによってろ過性能の向上を図ることができる。特に金属系凝集剤、例えばポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）やポリ硫酸第二鉄（ポリ鉄）を使用することにより、ろ過処理と同時にリン除去も行うことができる。
【００２４】
このように形成したろ過装置において、ろ過処理工程は、原水流入部１１及び処理水流出部１３の弁１１Ｖ，１３Ｖをそれぞれ開き、凝集剤添加手段１９から所定量の凝集剤を添加した状態で行われる。工程当初は上部ろ層２２の僅かに上方に液面（ＷＬ）が位置しており、ろ過処理工程の進行に伴って液面が上昇する。排水トラフ１２の上方の所定高さまで液面（ＷＨ）が上昇したとき、あるいは、タイマー、処理水濁度等の条件に応じてろ過処理工程が終了し、弁１１Ｖ，１３Ｖが閉じられて洗浄工程に入る。
【００２５】
洗浄工程では、最初に第１水抜き工程が行われる。この第１水抜き工程は、排水トラフ１２の上部排水弁１２Ｖを開き、駆動装置３６を作動させて排水用開口部３１に前記開口部３４が合致する開位置に可動管３３を回動させるとともに、中間排水手段１７の中間排水弁１７Ｖを開くことにより行われ、上部ろ層２２より所定高さ上の位置まで水位を下降させる。
【００２６】
次に、中間排水手段１７を閉位置として中間排水弁１７Ｖを閉じた後、上部洗浄空気導入手段１８の弁１８Ｖを開いて上部ろ層２２の空洗工程を、例えば空洗速度を約１ｍ／ｍｉｎとして約５分間行う。空洗工程終了後、次の第２水抜き工程でのろ材の流出を防止するため、約１分間静置させてろ材を落ち着かせる静置工程を行う。
【００２７】
静置工程後の第２水抜き工程は、中間排水手段１７を開位置として中間排水弁１７Ｖを開いた状態で、上部洗浄空気導入手段１８からの空洗を行いながら、中間排水手段１７の排水限界まで水位を下降させる。このように上部ろ層２２の空洗を行いながら中間排水手段１７からの水抜きを行うことにより、上部ろ層２２内の抑留物を効率よく排除することができる。
【００２８】
所定位置まで水位が下降したら、中間排水手段１７を閉位置として中間排水弁１７Ｖを閉じ、中間排水手段１７からのろ材の流出を防止した後、洗浄水導入部１４及び洗浄用空気導入部１５の弁１４Ｖ，１５Ｖを開き、下部ろ層２１の空洗・水洗工程を行う。この空洗・水洗工程は、空洗速度を約１ｍ／ｍｉｎ、水洗速度を０．６ｍ／ｍｉｎとして行われ、ろ過槽１６内の水位が前記第１水抜き工程終了時の水位に上昇するまで、約５分間行われる。所定位置まで水位が上昇したら、前記同様の静置工程を行った後、前記同様の第２水抜き工程を行う。
【００２９】
前記静置工程、第２水抜き工程及び空洗・水洗工程を所定回数、例えば１〜３回程度行った後、空洗・水洗工程から水洗工程に入る。この水洗工程は、洗浄用空気導入部１５の弁１５Ｖを閉じて洗浄水のみを導入し、下部ろ層２１を整層させるとともに、排水トラフ１２から排水することにより、上部のろ材支持板２６に捕捉された粗大な夾雑物を排除する。
【００３０】
このように、第１水抜き工程、空洗工程、静置工程、第２水抜き工程、空洗・水洗工程、水洗工程を所定の順序で実施することにより、各ろ層２１，２２を洗浄することができる。この後、洗浄水導入部１４の弁１４Ｖを閉じて原水流入部１１及び処理水流出部１３の弁１１Ｖ，１３Ｖをそれぞれ開き、所定の捨水操作を行った後にろ過処理工程が再開される。
【００３１】
このような下降流式二層ろ過装置の洗浄工程における水抜き工程で、ろ過槽１６の中段部分で下部ろ層２１の直上部に設けた中間排水手段１７から洗浄排水を流出させることにより、下部ろ層２１の表層近くまで排水することができ、洗浄排水を効果的に排出することができる。また、中間排水管３２の排水用開口部３１を可動管３３の移動によって開閉する開閉手段を設け、水抜き工程でのみ排水用開口部３１を開くようにしたことにより、中間排水管３２内へのろ材の侵入を防止でき、ろ過槽１６内からのろ材の流出を防止できる。特に、中間排水管３２の排水用開口部３１を水平方向よりも下方に向けて開口させることにより、開口部３４の部分にろ材が堆積して可動管３３の作動に支障を来したり、堆積したろ材が可動管３３の作動時に排水用開口部３１から中間排水管３２内に入り込んで排出されることを防止できる。
【００３２】
さらに、中間排水手段１７に設ける複数の排水用開口部をろ層２１，２２のろ過面に対して均等に分布させることにより、ろ過面全体から洗浄排水を均一に流出させることができ、濁質を効率よく排出することができる。これにより、ろ材洗浄効果を向上させることができ、洗浄水量の削減、処理水質の高度化、ろ過速度の高速化及びろ過装置の小型化等を図ることができる。特に、第２水抜き工程において、中間排水手段１７から洗浄排水を流出させながら上部ろ層２２の空洗を行うことにより、上部ろ層２２内の抑留物を効率よく排除できるので、上部ろ層２２の洗浄効果を更に向上させることができる。加えて、排水トラフ１２の下部にろ材支持板２６を設けてろ材の流出を防止することにより、排水トラフ１２を上部のろ材支持板２６に近い位置まで下げることができるので、ろ過槽１６の高さを低くすることができる。
【００３３】
図３乃至図８は、中間排水手段１７の他の形態例をそれぞれ示すもので、図３の底面図及び図４の断面図は、中間排水管３２の下方に向けて排水用開口部３１を設けた例を示している。このように、排水用開口部３１を下方に向けて設けることにより、ろ層の表層近くまで排水することができる。また、中間排水管３２及び可動管３３が長い場合や大径の場合には、排水用開口部３１及び開口部３４をスリット状ではなく、複数に分割形成して排水用開口部３１間に補強部３８を設けておくことが好ましい。
【００３４】
図５の正面図及び図６の断面図は、排水用開口部３１を中間排水管３２の斜め下方に向けて二列に設けた例を示している。また、可動管３３の開口部３４には、ろ材の侵入を防止するためのスクリーン３９を装着している。このように、排水用開口部３１を斜め下方に向けて二列に設けることにより、排水速度を向上できるとともに、より均一にろ過面全体から排水することができる。
【００３５】
図７の正面図及び図８の断面図は、排水用開口部３１を中間排水管３２の側方に設けるとともに、開口部３４を設けた可動管３３を軸方向に移動させて排水用開口部３１を開閉させるようにした例を示している。このように、可動管３３を軸方向に移動させることにより、可動管３３の移動を、ギアボックスよりも簡単な機構、例えばレバー、リンク等を利用して行うことができる。
【００３６】
なお、中間排水手段１７の各構造において、可動管３３は中間排水管３２の内周側に挿入することも可能であり、中間排水管３２に対して可動管３３を回動させない図７及び図８に示す構造の場合は、中間排水管３２として角パイプを使用することが可能であり、この場合は可動管３３に代えて板状のスライド部材を使用することも可能である。
【００３７】
図９は、円形等の通孔で形成した排水用開口部３１の配置例を示す平面図であって、複数の中間排水管３２を等間隔で平行に設けるとともに、各中間排水管３２に設ける複数の排水用開口部３１も等間隔とし、各排水用開口部３１がカバーするエリアが略同面積になるようにしている。このように排水用開口部３１をろ過面に対して均等に分布するように配置することにより、洗浄排水をろ過面全体から均一に流出させることができる。
【００３８】
図１０は、本発明のろ過装置の第２形態例を示す説明図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例で示したろ過装置における構成要素と同一の主要な構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３９】
本形態例に示すろ過装置は、ろ過槽１６の下部に、集水ノズル２３を備えた仕切板２４の上に砂利を使用した支持層２５を設け、この支持層２５の上に二種類のろ材を充填して上部側の第１ろ層４１と下部側の第２ろ層４２とを形成した複床式固定床としている。
【００４０】
第１ろ層４１は、前記第１形態例における上部ろ層２２と同様に、ＳＳ捕捉量の大きなろ材が用いられ、前記同様に、外寸法が比較的大きな不織布やスポンジを用いることとが好ましく、具体的には、４〜２５デニールのポリエステル繊維を熱融着した空隙率が９０％程度の不織布であって、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍのサイズとしたものを好適に用いることができる。このポリエステル繊維製不織布は、ポリエステルの真比重が１．３８であることから、見かけの比重は１．０４程度となる。
【００４１】
また、第２ろ層４２も、前記第１形態例の下部ろ床２１と同様に、精密ろ過が可能な小粒径のろ材を使用することが好ましく、例えば、粒径又は外寸法が１ｍｍ以下のろ材、具体的には、粒径が０．６ｍｍで、均等係数が１．３の珪砂を好適に用いることができる。第１ろ層４１及び第２ろ層４２の高さは任意であるが、通常は１ｍ程度である。
【００４２】
第１ろ層４１の直上部には、前記同様の中間排水手段１７が設けられ、ろ過槽１６の上部に設けられた排水トラフ１２の下方、例えば０．８ｍ下方には適当な孔径のパンチングメタルからなるろ材流出防止板４３が設けられており、第１ろ層４１に使用したろ材が排水トラフ１２から流出することを防止している。
【００４３】
このように、流れ方向上流側の第１ろ層４１に、サイズが大きく、空隙率が大きなろ材を使用することにより、表部閉塞を起こしにくくし、ＳＳ捕捉量を大きくできるとともに、見かけの比重が水より僅かに大きい程度であるから洗浄が容易であり、また、第２ろ層４２に使用する小粒径の珪砂等のろ材と混ざり合うこともない。さらに、第１ろ層４１でＳＳ成分の相当量が除去されることから、下流側の第２ろ層４２の負荷が軽減され、第２ろ層４２に粒径が１ｍｍ以下の小さなサイズのろ材を使用することができる。これにより、粒径が１〜２ｍｍの珪砂やアンスラサイトを単独で使用した従来のろ過処理では困難であった精密ろ過が、上水処理だけではなく排水処理においても可能となる。
【００４４】
図１１は、本発明のろ過装置の第３形態例を示す説明図である。本形態例は、図１０に示したろ過装置におけるろ層の上部に、浮遊担体を投入した担体浮遊部５１を設けるとともに、該担体浮遊部５１の下部に散気手段５２を設けた例を示している。担体浮遊部５１は、上下一対の浮遊担体支持板５３間に設けられており、上部の浮遊担体支持板５３の直上には排水トラフ１２が位置し、下部の浮遊担体支持板５３の直下には前記散気手段５２と前記同様の二重管構造を有する中間排水手段１７とが設けられている。
【００４５】
担体浮遊部５１に投入される浮遊担体は、硝化細菌の生育に適したものが用いられており、散気手段５２からの散気によって生物学的な酸化、特に硝化を効率よく行えるようにしている。浮遊担体としては、適当なものを選択することができるが、外寸法が２〜２０ｍｍ、比重が０．９〜１．１の範囲の不織布、スポンジ、プラスチック発泡体を単独で、あるいは適宜組み合わせて使用することが好ましい。具体的には、中空円筒状の発泡ポリプロピレンで、外径１０ｍｍ×長さ１０ｍｍ、比表面積が８００ｍ２／ｍ３で、比重を０．９８程度に調整し、生物膜付着後の比重が約１となるようにした担体を好適に使用することができる。
【００４６】
また、浮遊担体の充填率は、浮遊担体支持板５３間の容積に対して７０〜８０％の範囲とすることにより、散気手段５２からの散気によって容易に流動状態とすることができるとともに、担体同士が擦れ合うことによる生物膜の剥離効果によって必要以上に生物膜が肥大化することを防止できる。このとき、浮遊担体支持板５３として孔径８ｍｍ程度のパンチングメタルを用いると、流動化した浮遊担体が、常時、このパンチングメタルと擦れ合うことで、パンチングメタルの孔の閉塞を防止できる。
【００４７】
このように、ろ層として第１ろ層４１と第２ろ層４２とからなる二層を設けるとともに、その上方に硝化細菌の生育に適した浮遊担体を投入した担体浮遊部５１を設け、この担体浮遊部５１に散気手段５２から散気を行うことにより、担体浮遊部５１で硝化反応を含む生物学的な酸化を十分に行うことができ、さらに、ＳＳ捕捉量の大きなろ材を使用した第１ろ層４１でＳＳ成分を十分に除去できることから、第２ろ層４２に粒径の小さなろ材を使用して精密ろ過を行うことが可能となる。
【００４８】
図１２は、本発明のろ過装置の第４形態例を示す説明図である。本形態例は、前記同様の凝集剤添加手段１９を設けて流入原水に凝集剤を添加することにより、ろ過槽１６の下部に設けるろ層６１を、ＳＳ捕捉量が大きいろ材のみを使用した単床式固定床としている。ろ材としては、例えば前述のように、外寸法が比較的大きな不織布やスポンジ、具体的には、４〜２５デニールのポリエステル繊維を熱融着した空隙率が９０％程度の不織布であって、１０ｍｍ×１０ｍｍ×５ｍｍのサイズとしたものを好適に用いることができる。すなわち、原水中の濁質を凝集剤によって凝集させることにより、不織布のようなろ材を使用しても十分なろ過性能が得られるようにしている。
【００４９】
さらに、担体浮遊部５１に投入される浮遊担体は、前記第３形態例と同じものを使用可能であるが、中空円筒状の発泡ポリプロピレンで、外径８ｍｍ×長さ８ｍｍ、比表面積が１０００ｍ２／ｍ３で、比重を０．９８程度に調整したものを使用し、充填量を増加することにより、硝化能力をより高くすることができる。
【００５０】
また、ろ層６１に外寸法が大きなろ材を使用することにより、砂利を使用した支持層２５を省略して仕切板２４に設けた集水ノズル２３で直接ろ材を受けることができるようになる。さらに、中間排水手段１７についても、中間排水管３２の排水用開口部３１にろ材の侵入を防止するスクリーン３９、例えば孔径６ｍｍのパンチングメタルを装着するだけでろ材が流出する危険がなくなることから、前述のような可動管３３や駆動装置３６を省略して単管構造とすることができる。
【００５１】
添加する凝集剤には適当なものを使用することができるが、硝化反応への阻害が少ないことや、汚泥処理への悪影響を考慮すると、鉄系の凝集剤を用いることが好ましく、鉄系の凝集剤を用いることによってリンの除去も可能となる。
【００５２】
なお、第２形態例乃至第４形態例における洗浄工程は、基本的に第１形態例で説明した手順と同様の手順で行うことができる。但し、第４形態例では、排水用開口部３１からろ材が流出するおそれがないので、静置工程も省略することができる。
【００５３】
ここで、第３，第４形態例に示す浮遊担体を併用したろ過装置におけるろ過速度は、好気性ろ床部である担体浮遊部５１での硝化速度、あるいは、ろ層（第１ろ層４１及び第２ろ層４２又はろ層６１）でのろ過継続時間によって決められる。下水高度処理においては、標準活性汚泥法等によって処理された二次処理水を原水とし、さらに処理する場合が多い。この原水中には、アンモニア性窒素として１０〜３０ｍｇ／Ｌ、ＳＳとして２〜２０ｍｇ／Ｌ程度が含まれていることが多い。前記第３，第４形態例で示したろ過装置では担体浮遊部５１において、約１ｋｇ・Ｎ／ｍ３・浮遊担体／日の高い硝化能力を得ることが可能である。浮遊担体の充填高さを２．５ｍ、原水のアンモニア性窒素を２０ｍｇ／Ｌとすれば、略１００％の消化率が得られるろ過速度は１２５ｍ／日となる。
【００５４】
また、有効なＳＳ捕捉量を５ｋｇ／ｍ３・ろ材充填部として、ろ過継続時間が１日以上となるろ過速度は、原水ＳＳ２０ｍｇ／Ｌ、ろ材充填高さ１ｍの場合で、２５０ｍ／日となる。したがって、この場合は、硝化能力を考慮して１２５ｍ／日以下のろ過速度を設定することになる。
【００５５】
一方、従来の好気性ろ床で高い硝化率を得るためには、ろ過速度は７０ｍ／日程度とするのが一般的であり、また、ろ材の粒径が大きいことから、精密ろ過は期待できない。
【００５６】
好気性ろ床の建設費を考慮した場合、ろ過速度が大きく取れるほど、装置がコンパクトになって経済的となる。さらに、ろ床の洗浄設備は、空洗速度、水洗速度等が同じ場合、ろ過面積に応じて空洗ブロワーや水洗ポンプの容量が決まることから、ろ過速度が大きいほど経済的となる。また、ランニングコストについては、散気動力が大きな割合を占めるが、硝化能力を高く維持するためには、散気速度として１５０〜３００ｍ／日とするのが望ましく、ろ過面積が小さいほど、言い換えればろ過速度が大きいほど、散気動力費を少なくすることができる。
【００５７】
すなわち、第３，第４形態例に示すろ過装置は、硝化反応を含む生物学的な酸化能力が高く、かつ、精密ろ過が可能であり、特に、下水の高度処理に適用した場合、従来のこの種のろ過装置と比較してコンパクトであり、高度な処理水質が得られ、設置費用及び維持管理費用の面でも有利なろ過装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明のろ過装置の第１形態例を示す説明図である。
【図２】中間排水手段の一形態例を示す概略正面図である。
【図３】中間排水手段の他の形態例を示す底面図である。
【図４】同じく断面図である。
【図５】中間排水手段の更に他の形態例を示す正面図である。
【図６】同じく断面図である。
【図７】中間排水手段の更に他の形態例を示す正面図である。
【図８】同じく断面図である。
【図９】円形等の通孔で形成した排水用開口部の配置例を示す平面図である。
【図１０】本発明のろ過装置の第２形態例を示す説明図である。
【図１１】本発明のろ過装置の第３形態例を示す説明図である。
【図１２】本発明のろ過装置の第４形態例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１…原水流入部、１２…排水トラフ、１３…処理水流出部、１４…洗浄水導入部、１５…洗浄用空気導入部、１６…ろ過槽、１７…中間排水手段、１８…上部洗浄空気導入手段、１９…凝集剤添加手段、２１…下部ろ層、２２…上部ろ層、２３…集水ノズル、２４…仕切板、２５…支持層、２６…ろ材支持板、３１…排水用開口部、３２…中間排水管、３３…可動管、３４…開口部、３５…ギアボックス、３６…駆動装置、３７…駆動軸、３８…補強部、３９…スクリーン、４１…第１ろ層、４２…第２ろ層、４３…ろ材流出防止板、５１…該担体浮遊部、５２…散気手段、５３…浮遊担体支持板、６１…ろ層
【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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