(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水から懸濁物質を除去する濾過装置と、被処理水を吸引して濾過装置を透過させるポンプと、濾過装置とポンプ吸込側とを接続する吸引管と、ポンプ吐出側と被処理水の貯留池内とを接続する吐出管とを備えた水の浄化システムにおいて、
前記吐出管に、ポンプから吐出した被処理水を絞り通路から拡大された空間に流出させることにより前記空間内に負圧部を発生させて、外部から空気を導入し混気ジェット水として噴射する混気ジェット装置を設けるとともに、前記吸引管を分岐させてバイパス通路を形成し、このバイパス通路を前記混気ジェット水の噴射により発生する第２の負圧部に接続して、被処理水をバイパス通路からも吸引するようにしたことを特徴とする水の浄化システム。
【請求項２】
混気ジェット装置の噴射口側と濾過装置とを接続する供給管と、前記吸引管のバイパス通路よりも濾過装置寄りと吐出管の供給管との接続部の下流側とを接続する導入管とを設けるとともに、前記供給管に第１の開閉弁、導入管に第２の開閉弁、吸引管の、供給管との接続部と導入管との接続部との間に第３の開閉弁、吐出管の、供給管との接続部と導入管との接続部との間に第４の開閉弁をそれぞれ設け、前記第１および第２の開閉弁を開放するとともに、第３および第４の開閉弁を閉じることにより、前記ポンプを正転させて被処理水を濾過装置内に逆流させることを可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の水の浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水の浄化システムに係り、特に池等のように貯留した状態で流れのない水を浄化する浄化システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
川のように流れがある場合には、バクテリアが有機物を水と炭酸ガスに分解することにより浄化されるが、池のように水流がない場合には、水が汚染されやすく、また、アオコ等の藻類が繁殖し水が濁ってくる場合がある。このように藻類等の有機物があると水が腐り、汚染されてしまう。そして、水中の酸素が不足すると、嫌気性バクテリアが増殖し、メタンガスや硫化水素等の有毒物質を発生する。また、水面からは空気中の酸素が溶け込むが、池のように水流がなく撹拌されない場合には、溶け込む酸素の量が少ないため、浄化を行なう必要がある。
【０００３】
池のように流れがない水の浄化をするために、従来は、濾過材を充填したフィルタを備えた濾過装置を池の水中に配置し、ポンプによって水を吸引してフィルタを透過させることにより濾過するようにしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように単に濾過装置を通して池の水を濾過する場合には、水中の藻類その他の汚濁物質をフィルタによって除去するだけであり、酸素の供給量は増加しないので、バクテリアが有機物を分解することにより水を清浄化することは期待できなかった。また、大量の水を吸引してフィルタを透過させるようにして濾過能力を向上させるためには、大型のポンプが必要であり、設備全体が大規模なものになってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、小型のポンプでも大量の被処理水を吸引し濾過装置を透過させて濾過することができ、しかも、空気を混入させて水中の溶存酸素量を増大させることにより、バクテリアによる有機物の分解を促進させることができる水の浄化システムを提供することを目的とするものである。
【０００６】
また、第２の発明は、濾過装置に用いられる通常のポンプを濾過運転時と同様に正転させることにより、濾過装置の逆洗浄を行なうことが可能な水の浄化システムを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水の浄化システムは、被処理水から懸濁物質を除去する濾過装置と、被処理水を吸引して濾過装置を透過させるポンプと、濾過装置とポンプ吸込側とを接続する吸引管と、ポンプ吐出側と被処理水の貯留池内とを接続する吐出管とを備えたものであって、特に、前記吐出管に、ポンプから吐出した被処理水を絞り通路から拡大された空間に流出させることにより前記空間内に負圧部を発生させて、外部から空気を導入し混気ジェット水として噴射する混気ジェット装置を設けるとともに、前記吸引管を分岐させてバイパス通路を形成し、このバイパス通路を前記混気ジェット水の噴射により発生する第２の負圧部に接続して、被処理水をバイパス通路からも吸引するようにしたものである。
【０００８】
また、第２の発明に係る水の浄化システムは、第１の発明に加えて、前記混気ジェット装置の噴射口側と濾過装置とを接続する供給管と、前記吸引管のバイパス通路よりも濾過装置寄りと吐出管の供給管との接続部の下流側とを接続する導入管とを設けるとともに、前記供給管、導入管、吸引管の供給管との接続部と導入管との接続部との間および吐出管の供給管との接続部と導入管との接続部との間にそれぞれ第１、第２、第３および第４の開閉弁を設け、第１および第２の開閉弁を開放するとともに、第３および第４の開閉弁を閉じることにより、前記ポンプを正転させて被処理水を濾過装置内に逆流させることを可能にしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す実施の形態により本発明を説明する。図１は本発明の一実施の形態に係る水の浄化システムの概略構成を示す図であり、池２の水面２ａ下に濾過装置４が据え付けられている。池２の周縁部にモータ６によって駆動されるポンプ８が配置されており、このポンプ８の吸込口８ａと濾過装置４とが吸引管１０を介して接続されている。また、ポンプ８の吐出口８ｂには吐出管１２が接続され、その下流端１２ａが、池２の水中に挿入されている。なお、この実施例では、吸引管１０の径が吐出管１２の径よりも太くなっている。
【００１０】
ポンプ８の吐出口８ｂに接続されている吐出管１２の上流部１２Ａ、すなわち、ポンプ８の吐出口８ｂ寄りに、混気ジェット装置１４が設けられている。この混気ジェット装置１４について図２および図３により説明する。この混気ジェット装置１４は、前記ポンプ８からの吐出管１２の上流部１２Ａに接続される入口管１６と、吐出管１２の下流部１２Ｂに接続される出口管１８と、これら両管１６，１８の中間に連結され内部に広い室２０を有する負圧発生ボックス２２とを有している。
【００１１】
入口管１６はその内部に、吐出管１２内を送られてきた被処理水の流路を絞る絞り通路１６ａが形成されており、この絞り通路１６ａの前方（図２の右側）寄りに拡大された空間１６ｂが設けられている。この拡大された空間１６ｂ（後に説明するように混気ジェット装置１４の作動時には第１の負圧部となる）は、図２および図３に示すように、周囲を囲む筒状周壁１６ｃに形成された複数の連通孔１６ｄと、その外周側の環状溝１６ｅ、外部に連通する空気取入口１６ｆおよび図示しない流量制御弁を介して空気供給源に連通されている。従って、ポンプ８によって吸引されて吐出管１２（１２Ａ）から吐出された被処理水が、この絞り通路１６ａで絞られて高速ジェット流として前記空間１６ｂ内を通過すると、この空間１６ｂ内が負圧となり、前記空気取入口１６ｆから空間１６ｂ内に空気が導入される。この導入された空気が被処理水と混合して混気ジェットとして負圧ボックス２２の室２０内に吐出される。
【００１２】
入口管１６と出口管１８の中間に連結された負圧発生ボックス２２の側壁（図２の上部の壁）には、吸込口２２ａが設けられており、前記吸引管１０から分岐したバイパス管２４が逆止弁２６を介して接続されている。この負圧ボックス２２の内部の広い室２０は、後に説明するように混気ジェット装置１４の作動時には第２の負圧部となる。前記混気ジェット水がこの室２０内に噴射されると、室（第２負圧部）２０内が負圧となり、前記バイパス管２４を介して被処理水が吸込まれる。また、負圧ボックス２２の吸込口２２ａは、流量調整弁を介してエア供給源（図示せず）に接続されており、前記室２０内に強制的に空気を送り込むことができる。なお、この室２０内にエアを供給するエア供給手段は省略することも可能である。
【００１３】
負圧ボックス２２に連結された出口管１８内には出口通路１８ａが設けられており、前記入口管１６から吐出された混気ジェット水と、吸込口２２ａから吸込まれた被処理水とが混合して出口通路１８ａ内に入り、吐出管１２の下流部１２Ｂ内に吐出される。この吐出管１２の下流端１２ａは前記のように池２内に挿入されており、濾過された後の被処理水と空気とが混合して池２の水中に戻される。
【００１４】
図４および図５は前記濾過装置４を拡大して示す図であり、これらの図により濾過装置４の構成について詳細に説明する。この濾過装置４は円筒状のフィルタ３０を備えている。円筒状フィルタ３０は、メッシュ３２間に濾過材３４（セラミックスや多孔質の石等）を詰めた複数層の構成になっている。この実施例では二重構造になっており、外側には粗い濾過材３４Ａが、そして内側には細かい濾過材３４Ｂが充填されている。なお、濾過材３４の層は二重に限らず、三重あるいはそれ以上の層であっても良い。
【００１５】
前記構成のフィルタ３０は、両端部側をそれぞれスタンド３５によって支持されて全周が池２の水中に位置するように設置されている。この円筒状フィルタ３０の内部空間３６の一方の端部側（図４の左側）に、前記吸引管１０が接続されている。一方、内部空間３６の他方側はキャップ３８によって閉塞されており、中の濾過材３４を洗浄するときには、このキャップ３８を外して取り出せるようになっている。
【００１６】
この濾過装置４を備えた水の浄化システムには、濾過装置４のフィルタ３０が目詰りしたときに逆洗浄を行なうための構成が設けられている。先ず、濾過装置４について説明する。円筒状フィルタ３０の、吸引管１０が接続されている端部側に、円形の取付けプレート４０が固定されている。この取付けプレート４０に、円周方向等間隔で４個の混気ジェットノズル４２が取付けられている。
【００１７】
各混気ジェットノズル４２は、前記吸引管１０に、逆止弁４３を介して接続されており、前記図２および図３に示す混気ジェット装置１４の、入口管１６に相当する部分と同様の構成を備えている。すなわち、前記入口管１６内の絞り通路１６ａと同様の通路（図示せず）と、その通路の周囲に設けられ、高圧ジェット水の通過によって負圧を発生させる拡大された空間（図示せず）と、この空間に連通する空気取入口４２ａと、高圧ジェット水と空気とを混合した混気ジェット水を噴射する吹出口４２ｂとを備えている。さらに、これら混気ジェットノズル４２は、濾過装置４に取付けられて水中に設置されているので、前記各空気取入口４２ａには、水面２ａ上に伸びるエアパイプ４４が連結されており、池２の水面２ａ上から空気を導入するようになっている。また、混気ジェット水を吹出す吹出口４２ｂが、円筒状フィルタ３０の軸線Ｏ1 とほぼ平行な方向を向くように配置されている。
【００１８】
さらに、図１に示すように、前記構成に係る水の浄化システムには、池２の中の水を濾過するための構成に加えて、濾過装置４のフィルタ３０が目詰まりを起こしたときに逆洗を行なうための回路が設けられている。混気ジェット装置１４の出口管１８の噴射口側と、濾過装置４とポンプ８とを接続している吸引管１０との間が、供給管４６によって接続されている。また、吸引管１０の、バイパス管２４の分岐部１０ａと前記供給管４６の接続部１０ｂとの間１０ｃと、吐出管１２の、前記供給管４６の接続部１２ｂよりも下流側１２ｃとの間が、導入管４８によって接続されている。
【００１９】
さらに、前記供給管４６内に第１の開閉弁５０が、導入管４８内には第２の開閉弁５２が、そして、吸引管１０の、供給管４６との接続部１０ｂと導入管４８との接続部１０ｃとの間に第３の開閉弁５４が、また、吐出管１２の、供給管４６との接続部１２ｂと導入管４８との接続部１２ｃの間に、第４の開閉弁５６がそれぞれ設けられている。これら各開閉弁５０，５２，５４，５６を開閉することにより、濾過装置４による水の濾過および濾過装置４の逆洗浄を行なうことができる。
【００２０】
以上の構成に係る水の浄化システムの作用について説明する。先ず、通常の濾過を行なう場合には、前記第１および第２の開閉弁５０，５２を閉じ、第３および第４の開閉弁５４，５６を開放しておく。この状態で、モータ６の運転によりポンプ８を駆動すると、ポンプ８の吸引力によって、池２の中の水が濾過装置４のフィルタ３０の外周側から濾過材３４内を通過して内部の空間３６に入り、吸引管１０を通って吸引される。濾過装置４を介して吸引されることにより濾過された水は、このポンプ８から吐出されて吐出管１２の上流部１２Ａを通り混気ジェット装置１４に送られる。
【００２１】
吐出管１２（１２Ａ）から混気ジェット装置１４の入口管１６内に送り込まれた池２内の水（被処理水）は、絞り通路１６ａによって絞られて高圧ジェット流として噴射されると、その通路の周囲の空間１６ｂが負圧になり、空気取入口１６ｆから空気が吸込まれて前記水と混合されて混気ジェット水となる。さらに、この混気ジェット水が負圧ボックス２２内に噴射されると、この負圧ボックス２２の室２０内が負圧になり、前記吸引管１０から分岐したバイパス管２４および吸込口２２ａを介して、濾過装置４を通って濾過された水が負圧ボックス２２内に吸引される。このバイパス管２４を介して吸込まれた水は、前記ポンプ８側から送られてきた混気ジェット水と混合した気液混合流体として、出口管１８の出口通路１８ａから吐出管１２を経て池２内に還流される。
【００２２】
前記のように、ポンプ８の吐出側に混気ジェット装置１４を設け、混気ジェット水の噴射により発生した負圧部（負圧ボックス２２の室２０内）にバイパス管２４を介して水を吸引するようにしたので、ポンプ８の吸引能力をはるかに上まわる大量の水を吸引することができ、小型のポンプ８でも充分な濾過能力を得ることができる。また、濾過装置４によって濾過した水に、混気ジェット装置１４によって取入れた空気を混入させた後、池２内に戻すようにしたので、溶存酸素量を大幅に増大させることができる。こうして溶存酸素量が増大すると、好気性バクテリアの活動によって有機物の分解が促進される。なお、バイパス管２４には、流量調整弁を介してエア供給源（図示せず）から空気を供給できるようになっており、池２の状態から判断して酸素の混入量を多くしたい場合には流量調整弁を開き、濾過処理をしたい場合には流量調整弁を絞るようにする等の調整を行なうことができる。
【００２３】
このように継続して濾過を行なうと、濾過装置４のフィルタ３０に藻やその他の懸濁物質等が付着して次第に目詰りを起こしてしまう。フィルタ３０が目詰りを起すと濾過能力が低下するので、前記各開閉弁５０，５２，５４，５６を切換えて濾過装置４の逆洗浄を行なう。なお、この逆洗浄への切換えは、手動により切換えるようにしても良く、また、目詰りを起こすとゲージ圧力が上がるので、圧力センサを設けて設定した圧力になったときに自動的に逆洗浄が始まるようにしても良い。さらに、目詰りを起こすとポンプ８からの流量が減るので、この流量の減少を流量計で検知して逆洗浄を開始するようにすることもできる。
【００２４】
逆洗浄を行なう場合には、通常の濾過運転時とは逆に、前記供給管４６内の第１の開閉弁５０と導入管４８内の第２の開閉弁５２を開放し、吸引管１０内の第３の開閉弁５４と吐出管１２内の第４の開閉弁５６を閉じる。この状態で、モータ６の運転によりポンプ８を通常の濾過運転時と同様に正転させる。すると、ポンプ８は、前記吐出管１２の池２の中に挿入されている下流端１２ａから池２の中の水を吸上げ、吐出管１２内を図１の破線で示す矢印方向に吸引する。池２内から吸上げられた水は、導入管４８、第２の開閉弁５２および導入管４８が接続された吸引管１０を通ってポンプ８内に吸入され、前記濾過時と同様にポンプ吐出口８ｂから吐出される。
【００２５】
ポンプ８から吐出された水は、濾過時と同様に混気ジェット装置１４の入口管１６に送られ、入口管１６内の絞り通路１６ａによって絞られて高圧ジェット水として噴射され、この通路の周囲の空間（第１負圧部）１６ｂに負圧を発生させる。この負圧により空気取入口１６ｅから空気が取込まれ、前記水と混合した混気ジェット水となって負圧ボックス２２の室２０内に噴射される。この室（第２の負圧部）２０内が負圧になり、吸込口２２ａからバイパス管２４を通った水が吸込まれる。この水が前記混気ジェット水と混合して出口管１８から噴射される。この気液混合流体は、第１の開閉弁５０および供給管４６を通って濾過装置４に送られる。
【００２６】
濾過装置４に、濾過時とは逆に混気ジェット装置１４から噴射された水が、供給管４６および吸引管１０を介して送り込まれる。濾過装置４に送られた水は、フィルタ３０の内部の空間３６に吐出されるとともに、このフィルタ３０の周囲に配置された４個の混気ジェットノズル４２に供給される。これら各混気ジェットノズル４２は、前記混気ジェット装置１４と同様に、絞り通路で水流を絞って高速ジェット水として噴射し、その通路の周囲に負圧を発生させて、エアパイプ４４からエアを吸引し、混気ジェット水として吹出口４２ｂから噴射する。各吹出口４２ｂは、フィルタ３０の軸線Ｏ1 と平行に配置されており、噴射された混気ジェット水は、フィルタ３０の外周面に吹付けられてその洗浄を行なう。なお、逆洗浄を行なう時点では、フィルタ３０が目詰りしているので、フィルタ３０の内部空間３６に吹込まれた水の流れが悪く抵抗がかかるので、混気ジェットノズル４２から水が勢い良く噴射される。
【００２７】
逆洗浄を行なっているときには、フィルタ３０の内部に吹込まれた水は、濾過材３４内を透過してフィルタ３０の外側へ流れ、濾過材３４に付着している懸濁物質等を含む濃縮汚泥が放出される。この濃縮汚泥は、前記混気ジェットノズル４２からの噴流によって濾過装置４から離れた位置に飛ばされて池２の底に沈殿する。この濃縮汚泥は、別に設けた吸引装置によって、必要に応じて陸上げすれば良い。
【００２８】
この実施例に係る水の浄化システムでは、濾過装置４のフィルタ３０が目詰りしたために逆洗浄を行なう場合には、各配管１０，１２，４６，４８内に設けた開閉弁５０，５２，５４，５６を、濾過運転時と逆に切換えるだけで、ポンプ８および混気ジェット装置１４内を濾過時と同一の方向に水を流して濾過装置４の逆洗浄をすることができる。また、この逆洗浄時にも、混気ジェット装置１４によってバイパス管２４から水を吸引することができるので、小型のポンプ８でも大量の水を噴射して効率良く逆洗浄をすることができる。
【００２９】
なお、この実施例では、各混気ジェットノズル４２にそれぞれエアパイプ４４が連結されているが、一本のエアパイプを介して各混気ジェットノズル４２に空気を送るようにすることもできる。また、フィルタ３０の外周に配置した混気ジェットノズル４２の数は４個に限るものではなく、フィルタ３０の外周にまんべんなく混気ジェット水を噴射できるように配置すれば良い。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、被処理水から懸濁物質を除去する濾過装置と、被処理水を吸引して濾過装置を透過させるポンプと、濾過装置とポンプ吸込側とを接続する吸引管と、ポンプ吐出側と被処理水の貯留池内とを接続する吐出管とを備えた水の浄化システムにおいて、前記吐出管に、ポンプから吐出した被処理水を絞り通路から拡大された空間に流出させることにより前記空間内に負圧部を発生させて、外部から空気を導入し混気ジェット水として噴射する混気ジェット装置を設けるとともに、前記吸引管を分岐させてバイパス通路を形成し、このバイパス通路を前記混気ジェット水の噴射により発生する第２の負圧部に接続して、被処理水をバイパス通路からも吸引するようにしたので、小型のポンプでも大量の被処理水を吸引して濾過装置を透過させることができるので、高い濾過処理能力を得ることができる。また、混気ジェット装置によって混気した水を還流させることができるので、溶存酸素量を増大させることができる。
【００３１】
また、第２の発明に係る水の浄化システムでは、混気ジェット装置の噴射口側と濾過装置とを接続する供給管と、前記吸引管のバイパス通路よりも濾過装置寄りと吐出管の供給管との接続部の下流側とを接続する導入管とを設けるとともに、前記供給管、導入管、吸引管の供給管との接続部と導入管との接続部との間および吐出管の供給管との接続部と導入管との接続部との間にそれぞれ第１、第２、第３および第４の開閉弁を設け、第１および第２の開閉弁を開放するとともに、第３および第４の開閉弁を閉じることにより、前記ポンプを正転させて被処理水を濾過装置内に逆流させることが可能になり、極めて容易に濾過装置の逆洗浄を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る水の浄化システムの構成を簡略化して示す回路図である。
【図２】前記水の浄化システムに備えられた混気ジェット装置の縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】前記水の浄化システムに備えられた濾過装置の一部を断面とした図である。
【図５】図４の横断面図である。
【符号の説明】
２    被処理水の貯留池
４    濾過装置
８    ポンプ
８ａ  ポンプ吸込側
８ｂ  ポンプ吐出側
１０    吸引管
１２    吐出管
１４    混気ジェット装置
２２    第２の負圧部（室）
２４    バイパス通路
４６    供給管
４８    導入管
５０    第１の開閉弁
５２    第２の開閉弁
５４    第３の開閉弁
５６    第４の開閉弁
【図１】
0004110624.tif 000002
【図２】
0004110624.tif 000003
【図３】
0004110624.tif 000004
【図５】
0004110624.tif 000005
【図４】
0004110624.tif 000006