(57)【要約】【課題】ろ過砂の洗浄を適正に行いつつ、省動力化と洗浄排水量の低減を図ることができる移床式砂ろ過装置およびその運転方法を提供する。【解決手段】ろ過槽２にろ材としてのろ過砂を充填して形成されるろ過層３に上向きに原水を流すことでその原水をろ過処理するとともに、このろ過処理に供されたろ過砂をエアリフトポンプ１０によるエアリフト用空気で上昇させながら洗浄し、かつそのエアリフト用空気によってろ過砂と共に上昇される水を洗浄排水として洗浄排水遮断弁２４を通して排出するように構成される移床式砂ろ過装置１であって、原水のろ過層３への流入部４の圧力を検出する圧力式水位計２１と、この圧力式水位計２１によって検出される圧力または水位が所定値以上となったときに、エアリフトポンプ１０を作動させるとともに、洗浄排水遮断弁２４を開作動させる制御器２２とを備えるものとする。【選択図】図１
2013144278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過槽にろ材としてのろ過砂を充填して形成されるろ過層に上向きに原水を流すことでその原水をろ過処理するとともに、このろ過処理に供されたろ過砂をエアリフトポンプによるエアリフト用空気で上昇させながら洗浄し、かつそのエアリフト用空気によってろ過砂と共に上昇される水を洗浄排水として洗浄排水遮断弁を通して排出するように構成される移床式砂ろ過装置であって、
原水の前記ろ過層への流入部の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出される圧力が所定値以上となったときに、前記エアリフトポンプを作動させるとともに、前記洗浄排水遮断弁を開作動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする移床式砂ろ過装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記圧力検出手段によって検出される圧力が所定値未満の状態で所定時間を超えたとき、前記エアリフトポンプを作動させるとともに、前記洗浄排水遮断弁を開作動させる請求項１に記載の移床式砂ろ過装置。
【請求項３】
ろ過槽にろ材としてのろ過砂を充填して形成されるろ過層に上向きに原水を流すことでその原水をろ過処理するとともに、このろ過処理に供されたろ過砂をエアリフトポンプによるエアリフト用空気で上昇させながら洗浄し、かつそのエアリフト用空気によってろ過砂と共に上昇される水を洗浄排水として洗浄排水遮断弁を通して排出するように構成される移床式砂ろ過装置の運転方法であって、
原水の前記ろ過層への流入部の圧力が所定値以上となったときに、前記エアリフトポンプを作動させるとともに、前記洗浄排水遮断弁を開作動させることを特徴とする移床式砂ろ過装置の運転方法。
【請求項４】
原水の前記ろ過層への流入部の圧力が所定値未満の状態で所定時間を超えたとき、前記エアリフトポンプを作動させるとともに、前記洗浄排水遮断弁を開作動させる請求項３に記載の移床式砂ろ過装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水・上水、一般排水等の水処理に好適に用いられる移床式砂ろ過装置およびその運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の移床式砂ろ過装置として、例えば図４に示されるようなものがある（特許文献１参照）。
この図４に示される移床式砂ろ過装置５１は、ろ過槽５２にろ材としてのろ過砂が充填されて形成されるろ過層５３を備え、懸濁物質（ＳＳ）を含んだ被処理水としての原水をそのろ過層５３に上向きに流すことでその原水をろ過処理するように構成されている。
【０００３】
この移床式砂ろ過装置５１においては、ろ過層５３内に原水を流入させているときに、エアリフトポンプ５４を連続的に作動させることにより、ろ過処理に供されたろ過砂をエアリフト用空気で上昇させながら洗浄し、分離器５５でろ過砂とＳＳとを分離し、ＳＳを洗浄排水として装置外へ排水する一方で、ろ過砂を再びろ過層５３面に戻すという一連の動作を行うようにされている。
つまり、エアリフト用空気を用いたエアリフトポンプ５４により、ろ過層５３は常時流動・循環され、洗浄排水は常時装置外へと排出されている。ここで、通常、エアリフトポンプ５４のエアリフト用空気は、コンプレッサ５６により供給されている。
【０００４】
なお、複数のろ過槽をまとめた構成のマルチモジュール型のろ過装置についても、上記のろ過装置５１と同様の運転が実施される（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５１１０９号公報
【特許文献２】特開平８−１０３６０４号公報
【０００６】
ところで、従来の移床式砂ろ過装置５１では、ろ過層５３内に原水を流入させているときに、エアリフトポンプ５４を連続的に作動させることで、ろ過層５３を常時流動・循環させるとともに、洗浄排水を常時装置外へと排出するという連続運転が実施されている。
このため、動力費が嵩むとともに、洗浄排水量の増大を招くという問題点がある。
なお、ろ過層５３にＳＳを含んだ原水を通水させつつ、エアリフトポンプ５４の作動と停止とを繰り返すという間欠運転を実施すれば、上記の問題点を解決し得るものと考えられるが、闇雲に間欠運転を実施しただけではろ過処理に供されたろ過砂の洗浄が適正に行われずにＳＳとろ過砂の固着が起こる恐れがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、ろ過砂の洗浄を適正に行いつつ、省動力化と洗浄排水量の低減を図ることができる移床式砂ろ過装置およびその運転方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、第１発明による移床式砂ろ過装置は、
ろ過槽にろ材としてのろ過砂を充填して形成されるろ過層に上向きに原水を流すことでその原水をろ過処理するとともに、このろ過処理に供されたろ過砂をエアリフトポンプによるエアリフト用空気で上昇させながら洗浄し、かつそのエアリフト用空気によってろ過砂と共に上昇される水を洗浄排水として洗浄排水遮断弁を通して排出するように構成される移床式砂ろ過装置であって、
原水の前記ろ過層への流入部の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記圧力検出手段によって検出される圧力が所定値以上となったときに、前記エアリフトポンプを作動させるとともに、前記洗浄排水遮断弁を開作動させる制御手段と、
を備えることを特徴とするものである。
【０００９】
第１発明において、前記制御手段は、前記圧力検出手段によって検出される圧力が所定値未満の状態で所定時間を超えたとき、前記エアリフトポンプを作動させるとともに、前記洗浄排水遮断弁を開作動させるのが好ましい（第２発明）。
【００１０】
次に、第３発明による移床式砂ろ過装置の運転方法は、
ろ過槽にろ材としてのろ過砂を充填して形成されるろ過層に上向きに原水を流すことでその原水をろ過処理するとともに、このろ過処理に供されたろ過砂をエアリフトポンプによるエアリフト用空気で上昇させながら洗浄し、かつそのエアリフト用空気によってろ過砂と共に上昇される水を洗浄排水として洗浄排水遮断弁を通して排出するように構成される移床式砂ろ過装置の運転方法であって、
原水の前記ろ過層への流入部の圧力が所定値以上となったときに、前記エアリフトポンプを作動させるとともに、前記洗浄排水遮断弁を開作動させることを特徴とするものである。
【００１１】
第３発明において、原水の前記ろ過層への流入部の圧力が所定値未満の状態で所定時間を超えたとき、前記エアリフトポンプを作動させるとともに、前記洗浄排水遮断弁を開作動させるのが好ましい（第４発明）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、原水のろ過層への流入部の圧力（以下、この圧力を「原水流入部圧力」という。）が検出される。この原水流入部圧力は、ろ過層内への原水の流入が続きＳＳの堆積量が多くなるにつれて大きくなる。
本発明によれば、原水流入部圧力が所定値以上となったときに、エアリフトポンプが作動されるとともに、洗浄排水遮断弁が開かれる。一方、原水流入部圧力が所定値未満となったときには、エアリフトポンプの作動が停止されるとともに、洗浄排水遮断弁が閉じられる。このような間欠運転が実施されるので、ろ過砂の洗浄を適正に行いつつ、省動力化と洗浄排水量の低減を図ることができる。
【００１３】
なお、例えば、原水のＳＳ濃度が低い場合には、原水流入部圧力の上昇が遅くなり、ろ過砂の洗浄が長時間行われなくなって、ＳＳとろ過砂とが固着する恐れがある。
そこで、原水流入部圧力が所定値未満の状態で所定時間を超えたときに、エアリフトポンプを作動させるとともに、洗浄排水遮断弁を開作動させるという構成を採用することにより、一定時間毎にろ過砂の洗浄が確実に行われるので、ＳＳとろ過砂の固着を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る移床式砂ろ過装置を模式的に表わした構造説明図
【図２】差圧（水位）とエアリフトポンプの作動・停止、および洗浄排水遮断弁の開閉の関係を表わすグラフ（ａ）並びにタイマ制御回路によるエアリフトポンプの作動・停止および洗浄排水遮断弁の開閉のタイミングを表わすグラフ（ｂ）
【図３】本発明の第２の実施形態に係る移床式砂ろ過装置を模式的に表わした構造説明図
【図４】従来の移床式砂ろ過装置を模式的に表わした構造説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明による移床式砂ろ過装置およびその運転方法の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
〔第１の実施形態〕
図１には、本発明の第１の実施形態に係る移床式砂ろ過装置を模式的に表わした構造説明図が示されている。
【００１７】
＜移床式砂ろ過装置の概略説明＞
図１に示される移床式砂ろ過装置１は、筒状の胴部２ａおよび逆コーン状の底部２ｂからなるろ過槽２と、このろ過槽２内にろ材としてのろ過砂が充填されて形成されるろ過層３とを備えている。
【００１８】
＜原水流入部の説明＞
ろ過槽２の下部には、懸濁物質（ＳＳ）を含んだ被処理水としての原水をろ過層３に流入させる原水流入部４が設けられている。この原水流入部４には、三角または五角形状の断面で下面側が開放された単一もしくは複数本の分散板の集合体からなる原水分散板５が配され、この原水分散板５には、ガイドパイプ６を介して原水流入管７が接続され、原水が原水流入管７からガイドパイプ６を介して原水分散板５に供給されるようになっている。そして、原水は原水分散板５の下側から流出され、ろ過層３の上部へと流れる間にろ過層３によってろ過され、このろ過処理が施されたろ過水はろ過槽２の上部に設けられた集水トラフ８に集められ、ろ過水流出管９から次の処理装置（図示省略）へと送られる。
【００１９】
＜エアリフトポンプの説明＞
ろ過槽２には、エアリフトポンプ１０が装備されている。このエアリフトポンプ１０は、ろ過槽２の中心部に配される内部装置外筒１１内においてろ過槽２の上部から下部に亘って挿入されるエアリフト管１２と、エアリフト用空気の供給源としての圧力開閉式エアコンプレッサ（以下、単に「コンプレッサ」という。）１３とを備えている。
【００２０】
エアリフト管１２の下端部には、コンプレッサ１３からのエアリフト用空気を供給するエア供給配管１４が接続されている。このエア供給配管１４には、その管路を開閉しその管路内を流れるエアリフト用空気の流量を調節する空気弁１５が介設されている。この空気弁１５を開くことにより、コンプレッサ１３からエア供給配管１４を介してエアリフト管１２内にエアリフト用空気が吹き込まれ、ろ過処理に供されたろ過砂を水と共にエアリフト管１２内で上昇させながら攪拌して洗浄することができるようになっている。
【００２１】
＜洗浄排水管、洗浄排水遮断弁の説明＞
なお、エアリフト管１２内を上昇したエアリフト用空気とろ過砂と水は分離器１６で分離される。分離器１６で分離処理されたろ過砂は、サンドウォッシャー１７でろ過水と対向流で洗浄されて再びろ過層３へ戻される。分離器１６で分離処理された水は、多量のＳＳを含んでおり、洗浄排水としてオリフィスプレート１８の孔を通して洗浄排水管１９から洗浄排水遮断弁２４を通して装置外へと排出される。
【００２２】
＜圧力検出手段の説明＞
原水分散板５には、水位計管２０が接続され、この水位計管２０の上端部には、圧力式水位計（または接点付水位計）２１が取り付けられている。ここで、水位計管２０としては、原水分散板５の空気抜き用の配管を流用してもよい。圧力式水位計２１は、原水流入部４の圧力を検出することにより、水位計管２０内の液面の高さを計測するものであり、本発明の「圧力検出手段」に相当するものである。なお、圧力式水位計２１には警報接点をもたせるものとする。
【００２３】
圧力式水位計２１の取付高さＬは、ろ過水面ＷＬから全ろ過差圧ΔＰに相当する水位高さ分以上とする。ここで、全ろ過差圧ΔＰは、通常ろ過層差圧ΔＰ１と原水中のＳＳ堆積物による差圧ΔＰ２とを足したものであり、原水の原水流入部４からのろ過層３への流入が続きＳＳの堆積量が多くなるにつれて大きくなる。すなわち、水位計管２０内の圧力と水位とは一義的な関係にあり、ＳＳの堆積量が多くなるにつれて水位計管２０の圧力および水位が共に上昇する。
【００２４】
＜制御手段の説明＞
空気弁１５および洗浄排水遮断弁２４には、それら弁の開閉動作を制御する制御器２２が付設されている。この制御器２２には、圧力式水位計２１からの計測信号が与えられる。また、この制御器２２には、タイマ制御回路２３が組み込まれている。
この制御器２２は、圧力式水位計２１によって検出される圧力または水位が所定値以上となったときや、タイマ制御回路２３によるタイマ設定時間Ｔｓを超えたときに、空気弁１５を開いてエアリフトポンプ１０を作動させたり、洗浄排水遮断弁２４を開作動させたりするものであり、本発明の「制御手段」に相当するものである。
【００２５】
＜作用効果の説明＞
以上に述べたように構成される移床式砂ろ過装置１において、エアリフトポンプ１０の作動により、ろ過層３を流動・循環させて洗浄排水を装置外へと排水する運転が十分にできていることを確認した上で、制御器２２からの弁閉作動信号の送信にて空気弁１５を閉じて、エアリフトポンプ１０の作動を停止させることにより、ろ過層３の流動・循環を停止させる。
なお、コンプレッサ１３として、ロード・アンドロード方式のものを採用した場合には、空気弁１５を閉じた後、一定時間経過後にコンプレッサ１３を停止させるのが好ましい。これにより、コンプレッサ１３の駆動源である電動機の異常加熱を防止することができる。
【００２６】
原水は、原水流入管７からガイドパイプ６を介して原水分散板５に供給される。原水分散板５に供給された原水は、その原水分散板５の下側から流出されてろ過層３内に分散される。ろ過層３内に分散された原水は、ろ過層３内に上向き取り込まれ、ろ過層３の上部へと流れる間にろ過層３によってろ過される。
【００２７】
エアリフトポンプ１０を連続的に作動させている状態では、ろ過層３の流動・循環により、原水中のＳＳはろ過砂と共にエアリフト管１２の下端に向かって動いてゆくが、エアリフトポンプ１０の作動を停止させた状態では、ろ過層３の流動・循環が停止しているため、原水中のＳＳは原水分散板５の周辺および上部のろ過砂の間隙に堆積する。
【００２８】
原水のろ過層３への流入が続きＳＳの堆積量が多くなるにつれて、全ろ過差圧ΔＰ（通常ろ過層差圧ΔＰ１＋原水中のＳＳ堆積物による差圧ΔＰ２）が大きくなる。すなわち、水位計管２０内の圧力および水位が共に上昇する（図２（ａ）中時刻ｔ０〜ｔ１，ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜ｔ５）。
【００２９】
ここで、圧力式水位計２１からの計測信号による計測値が警報設定レベルΔＰ´以上となれば（図２（ａ）中時刻ｔ１，ｔ３，ｔ５）、制御器２２から空気弁１５および洗浄排水遮断弁２４に向けて弁開作動信号をそれぞれ送信し、空気弁１５を開いてエアリフトポンプ１０を作動させることにより、ろ過層３の流動・循環を開始させるとともに、洗浄排水遮断弁２４を開いて洗浄排水管１９からの洗浄排水の排出動作を開始させる（図２（ａ）中時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，ｔ５〜）。
なお、コンプレッサ１３として、ロード・アンドロード方式のものを採用した場合には、先にコンプレッサ１３を始動し、その後、空気弁１５を開くのがよい。
【００３０】
図２（ａ）中時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，ｔ５〜においては、洗浄排水は洗浄排水管１９から装置外へと排出されるが、同図中時刻ｔ０〜ｔ１，ｔ２〜ｔ３，ｔ４〜ｔ５においては、洗浄排水遮断弁２４が閉となり洗浄排水の装置外への排出が停止される。
【００３１】
エアリフトポンプ１０の作動中に、圧力式水位計２１からの計測信号による計測値が警報設定レベルΔＰ１となれば（図２（ａ）中時刻ｔ２，ｔ４）、制御器２２から空気弁１５および洗浄排水遮断弁２４に向けて弁閉作動信号をそれぞれ送信し、空気弁１５を閉じてエアリフトポンプ１０の作動を停止させることにより、ろ過層３の流動・循環を停止させるとともに、洗浄排水遮断弁２４を閉じて洗浄排水管１９から装置外への洗浄排水の排出を停止させる。
【００３２】
こうして、圧力式水位計２１からの計測信号に基づいて、エアリフトポンプ１０の作動と停止、洗浄排水遮断弁２４の開閉が繰り返される間欠運転が実施されることにより、ろ過砂の洗浄を適正に行いつつ、省動力化と洗浄排水量の低減を図ることができる。
なお、長期間、移床式砂ろ過装置１を停止（原水流入の停止）する場合には、予め連続洗浄を行い、ろ過層３内のＳＳを極力排出した状態で停止する必要があるので、少なくとも１日以上前から連続洗浄としておくのが好ましい。
【００３３】
ところで、原水のＳＳ濃度が低い場合には、全ろ過差圧ΔＰの上昇が遅くなり、ろ過層３の流動・循環が長時間停止した状態となる。しかし、長時間のろ過層３の流動・循環の停止は、ＳＳとろ過砂とが固着するといった不具合の発生を招く恐れがあるので、かかる不具合を未然に防ぐために、一定時間毎にろ過層３を流動・循環させる必要がある。
【００３４】
そこで、圧力式水位計２１からの計測信号による計測値が警報設定レベルΔＰ´に達しなくても、タイマ設定時間Ｔｓを超えたとき（図２（ｂ）中時刻ｔ６〜）、制御器２２から空気弁１５および洗浄排水遮断弁２４に向けて弁開作動信号をそれぞれ送信し、空気弁１５を開いてエアリフトポンプ１０を作動させることにより、ろ過層３の流動・循環を開始させるとともに、洗浄排水遮断弁２４を開いて洗浄排水管１９からの洗浄排水の排出動作を開始させる。これにより、一定時間（タイマ設定時間Ｔｓ）毎にろ過砂の洗浄が確実に行われるので、ＳＳとろ過砂の固着を未然に防ぐことができる。
なお、圧力式水位計２１による計測値がΔＰ１にまで戻れば（図２（ｂ）中時刻ｔ７）、制御器２２から空気弁１５および洗浄排水遮断弁２４に向けて弁閉作動信号をそれぞれ送信し、空気弁１５を閉じてエアリフトポンプ１０の作動を停止させることにより、ろ過層３の流動・循環を停止させるとともに、洗浄排水遮断弁２４を閉じて洗浄排水管１９から装置外への洗浄排水の排出を停止させ、かつタイマ制御回路２３によるタイマ設定時間Ｔｓをリセットして再度カウントを開始する。
【００３５】
〔第２の実施形態〕
図３には、本発明の第２の実施形態に係る移床式砂ろ過装置を模式的に表わした構造説明図が示されている。
本実施形態の移床式砂ろ過装置１Ａは、第１の実施形態の移床式砂ろ過装置１におけるろ過槽２に相当するものを複数個備え、これらろ過槽２をまとめた構成のマルチモジュール型のものである。したがって、本実施形態において、第１の実施形態と同一または同様のものについては図に同一符号を付すに留めてその詳細な説明を省略することとし、以下においては、第１の実施形態と異なる点を中心に説明することとする。
【００３６】
本実施形態の移床式砂ろ過装置１Ａにおいては、第１の実施形態の移床式砂ろ過装置１におけるろ過槽２に相当するものを複数基（本例では２基）並べるとともに、各ろ過槽２間の壁を取り除き、全てのろ過槽２を囲むコンクリート槽３０を設けてろ過層３の外壁とされている。
コンクリート槽３０の上部には、調圧槽３１が付設されるとともに、この調圧槽３１に隣接するように原水流入水路３２が設けられている。
原水は、原水流入水路３２から調圧槽３１に流し込まれ、この調圧槽３１から原水流入管７、ガイドパイプ６、原水分散板５を介してろ過層３の下部に供給されるようになっている。また、ろ過層３によってろ過処理が施されたろ過水は、コンクリート槽３０の上部からオーバフローされて流出水路３３から次の処理装置（図示省略）へと送られる。
また、洗浄排水は、洗浄排水管１９から排出される。
【００３７】
本実施形態の移床式砂ろ過装置１Ａでは、原水流入水路３２から原水が流入してくる調圧槽３１に圧力式水位計（または接点付水位計）２１が設置される。
第１の実施形態と同様に、圧力式水位計２１には警報接点をもたせるものとし、圧力式水位計２１の取付高さＬは、ろ過水面ＷＬより全ろ過差圧ΔＰに相当する水位高さ分以上とする。
【００３８】
以上に述べたように構成されるマルチモジュール型の移床式砂ろ過装置１Ａにおいても、第１の実施形態の移床式砂ろ過装置１と同様の運転手法が実施される。すなわち、圧力式水位計２１からの計測信号に基づいて、エアリフトポンプ１０の作動と停止、洗浄排水遮断弁２４の開閉が繰り返される間欠運転が実施されるとともに、タイマ設定時間Ｔｓを超えたとき、エアリフトポンプ１０が作動されるとともに、洗浄排水遮断弁２４が開かれる。したがって、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３９】
以上、本発明の移床式砂ろ過装置およびその運転方法について、複数の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、各実施形態に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の移床式砂ろ過装置およびその運転方法は、ろ過砂の洗浄を適正に行いつつ、省動力化と洗浄排水量の低減を図ることができるという特性を有していることから、下水・上水、一般排水等の水処理の用途に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ａ  移床式砂ろ過装置
２        ろ過槽
３        ろ過層
４        原水流入部
１０      エアリフトポンプ
１２      エアリフト管
１３      圧力開閉式エアコンプレッサ
１５      空気弁
１９      洗浄排水管
２０      水位計管
２１      圧力式水位計（圧力検出手段）
２２      制御器（制御手段）
２３      タイマ制御回路
２４      洗浄排水遮断弁
３１      調圧槽
【図１】
2013144278.tif 000003
【図２】
2013144278.tif 000004
【図３】
2013144278.tif 000005
【図４】
2013144278.tif 000006