(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状処理材が充填される塔本体と、前記塔本体の底部を貫通して、前記粒状処理材に接触した処理液を流出させ又は逆洗液を流入させるために配設される液体流出入管と、前記液体流出入管に接続され、前記粒状処理材内に配置される集配液管と、リング状に形成されていると共に、その外周面と内周面との間を貫通する貫通孔を備え、前記液体流出入管と集配液管との間に介在配設される連結材とを具備することを特徴とする液体処理塔。
【請求項２】
請求項１記載の液体処理塔であって、前記連結材の貫通孔が、円周方向に所定間隔をおいて複数形成されていることを特徴とする液体処理塔。
【請求項３】
請求項１又は２記載の液体処理塔であって、前記連結材の貫通孔が、内周面における開口位置よりも外周面における開口位置の方が高くなるように傾斜して形成されていることを特徴とする液体処理塔。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の液体処理塔であって、前記集配液管が、前記連結材を介して液体流出入管に接続される接続管部と、この接続管部の上部に、略直交する方向に延びるように設けられ、周面に複数の孔が開口された多孔管部とを具備して構成されていることを特徴とする液体処理塔。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は液体処理塔に関する。
【０００２】
【従来の技術】
砂やアンスラサイト等の各種ろ材、イオン交換樹脂、又は活性炭等の粒状処理材が充填されるろ過器やイオン交換装置などの液体処理塔には、処理液（ろ過水やイオン交換水等）や逆洗液ができるだけ均等にこれらの処理材中を流れるようにするため、塔本体の下部に集配液装置を設置している。
【０００３】
集配液装置としては、目板を塔本体内に設置して、目板に形成された取り付け孔に取り付けられるストレーナを利用したものや、主管の左右に突設された複数の枝管を有すると共に、この主管及び枝管の周壁に多数の孔を設けて構成される多孔管を利用したものなどが知られている。製作コストが低くて済む点では、ストレーナを利用したものよりも多孔管を利用したものの方が優れているが、多孔管を利用したものの場合には次のような欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、図５に示したように、この多孔管１００は、塔本体１１０の底部１１１に貫通して設けられ、処理液を塔本体外へ流出させたり、逆洗液を塔本体内に流入させたりする液体流出入管１２０に接続して配設する必要がある。従って、液体流出入管１２０の上部フランジ１２１と多孔管１００の下部フランジ１０１とをボルト１５１、ナット１５２を用いて接続する作業が必要であり、作業空間確保のため、多孔管１００の設置位置は、塔本体１１０の底部１１１からある程度離れた位置とならざるを得ない。
【０００５】
また、塔本体１１０は、通常、耐圧性を考慮し、円筒状に形成した胴部１１２よりも下方の底部１１１を含む部分（鏡部）１１３は、断面略半楕円状に形成している。このため、集配液装置を構成する多孔管１００が底部１１１方向に寄って設置されているほど、集液時（処理時）において処理液が中央寄りに集中し、処理材（ろ材等）に均等に接することができず、処理材の有効利用が図れない。このことからも、多孔管１００は、塔本体１１０の底部１１１からある程度の高さをもって、好ましくは胴部１１２と鏡部１１３との境界付近に位置するように設置されている。
【０００６】
一方、塔本体１１０内には、ろ材、イオン交換樹脂等の処理材１３０が充填されていると共に、この処理材１３０の下部に、これより粒径の大きな別の粒状処理材１６０が充填されている。すなわち、上記ろ材やイオン交換樹脂等の処理材１３０は、一般に粒径が０．３〜１．０ｍｍ程度と小さなものが多く、したがって、このような小径の処理材１３０を塔本体１１０内に直接充填すると、処理材１３０が多孔管１００に穿った孔を通過して塔外に流出してしまうので、これを防止するために処理材１３０の下部に処理材１３０より大径の粒状処理材１６０を配設してある。この大径の粒状処理材１６０としては、例えば粒径２〜５０ｍｍの範囲の粒径の異なる複数の砂利が使用され、より詳しくは、このような粒径の砂利を、上記の粒径の小さな粒状処理材１３０の直下にはこの粒状処理材１３０の径に近い粒径２ｍｍ程度のものを配置し、そのさらに下にこの砂利より更に粒径の大きな砂利を配置するというようにして、粒径の異なる複数の砂利を、下方ほど粒径の大きな砂利となるように積層して配置する。このような役目をなす処理材１６０は、通常、支持材と称されており、厳密には液体を処理する作用をなすものではないが、本発明においては便宜上このような支持材も「粒状処理材」として扱う。なお、粒状処理材１３０として、粒径が多孔管１００の孔の径より大きなものを使用する場合は、当然のことながら支持材としての粒状処理材１６０は不要である。この粒状処理材１６０は、塔本体１１０内において、集配液装置である多孔管１００の設置位置よりも上部に至る位置まで充填されており、多孔管１００は、この処理材１６０内に位置するようになっている。このため、処理材１３０及び１６０に接触した処理液が多孔管１００の孔を介して多孔管１００内に取り込まれるのであるが、多孔管１００の設置位置よりも下部に至ってしまった処理液は、その後もほとんどが多孔管１００に取り込まれることなく滞留してしまう。
【０００７】
また、逆洗時においては、多孔管１００を通じて吐出される逆洗液は、多孔管１００よりも上部に充填されている処理材１６１及び１３０を洗浄するだけで、多孔管１００よりも下部に充填されている処理材１６２を洗浄することができない。このため、集液時にこの部分に滞留した処理液は置換されることなく、この部分の処理材１６２には汚れが堆積していく。この汚れは、その後の集液時に、多孔管１００の上部にまでリークすることもあり、その場合には多孔管１００から取り込まれ流出する処理液の水質低下をもたらす。また、処理すべき液体が、例えば糖液のように腐敗しやすいものの場合は、滞留した処理液が腐敗してしまうという問題もある。
【０００８】
もちろん、従来においても、集配液装置として多孔管１００を用いた場合のこのような欠点をできるだけ解消するため、塔本体１００の底部に別途ブロー管１４０を設け、定期的に滞留した処理液を排出している。しかしながら、ブローするまでの間は相変わらず滞留しており、その間に多孔管１００を通じて流出する処理液は依然として汚染される。汚染度を低くして処理液質を向上させるためには、従来の手段では、ブロー間隔を短くするしかないが、その場合には、集液と逆洗との間に頻繁にブローしなければならず、処理工程全体の複雑化をもたらすと共に、ブローする液量が増加し、処理効率が低下する。
【０００９】
本発明は上記した点に鑑みなされたものであり、多孔管を利用しているにも拘わらず、塔本体内における処理液の滞留をなくし、従来と比較して処理工程が複雑化させることなく処理液質を向上させることができると共に、被処理液の処理効率も向上させることができる液体処理塔を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、請求項１記載の本発明の液体処理塔は、粒状処理材が充填される塔本体と、前記塔本体の底部を貫通して、前記粒状処理材に接触した処理液を流出させ又は逆洗液を流入させるために配設される液体流出入管と、前記液体流出入管に接続され、前記粒状処理材内に配置される集配液管と、リング状に形成されていると共に、その外周面と内周面との間を貫通する貫通孔を備え、前記液体流出入管と集配液管との間に介在配設される連結材とを具備することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の本発明の液体処理塔は、請求項１記載の液体処理塔であって、前記連結材の貫通孔が、円周方向に所定間隔をおいて複数形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の本発明の液体処理塔は、請求項１又は２記載の液体処理塔であって、前記連結材の貫通孔が、内周面における開口位置よりも外周面における開口位置の方が高くなるように傾斜して形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の本発明の液体処理塔は、請求項１〜３のいずれか１に記載の液体処理塔であって、前記集配液管が、前記連結材を介して液体流出入管に接続される接続管部と、この接続管部の上部に、略直交する方向に延びるように設けられ、周面に複数の孔が開口された多孔管部とを具備して構成されていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を図面に示した実施の形態に基づき説明する。図１は、本実施の形態の液体処理塔１の要部を示す図である。図１に示したように、塔本体１０は、胴部１１とその両端に設けられる鏡部１２（図１では下端側の鏡部のみを示す）とを有して構成され、内部には被処理液の濁質を除去したり、有機物等を吸着したりして処理する粒状処理材２０が充填されている。
【００１５】
上記したように、本発明では、目板を用いない多孔管を利用した集配液装置５０を用いるため、例えば、粒径の小さな粒状処理材２０は、塔本体１０の下端側鏡部１２上に直接、底部１３から所定の高さまで充填された、支持材としての大径の粒状処理材２０ａの上部に積層して充填される。なお、粒状処理材２０としては、上記したように本実施の形態の液体処理塔１をろ過器として用いる場合には砂、アンスラサイトあるいは活性炭等が、イオン交換装置として用いる場合にはイオン交換樹脂等が使用され、大径の粒状処理材２０ａとしては、前述のように粒径２〜５０ｍｍ程度の砂利が使用される。
【００１６】
また、塔本体１０の下端側鏡部１２の底部１３には、該底部１３を貫通するように液体流出入管３０が配設されている。この液体流出入管３０は、処理液を、図示しない弁の動作に従って、塔本体１０外の処理液貯留部や次工程の装置（いずれも図示せず）に移送したり、逆洗液貯留部（図示せず）から供給される逆洗液を塔本体１０内に取り込むために設けられている。なお、逆洗液としては、通常、水が使用される。
【００１７】
また、この液体流出入管３０に隣接する位置には、ブロー管４０が設けられている。本実施の形態では、後述のように多孔管部６３の下部に処理液が滞留することはほとんどなく、従来のように定期的にブローする必要はないが、長期間の使用により多少は滞留する可能性があるため、長期間使用した際に処理液を排出できるよう、念のために設けたものである。
【００１８】
集配液装置５０は、集配液管６０及び連結材７０を有して構成される。集配液管６０は、さらに、図２に示したように、主管６１と、この主管６１に沿って所定の間隔をおいて、かつ主管６１に対して略直交する方向にほぼ水平に突出する枝管６２とを備えた多孔管部６３を有している。なお、多孔管部６３を構成する主管６１及び枝管６２には、それぞれ、周面に複数の孔６１ａ，６２ａが形成されている。また、この集配液管６０には、多孔管部６３の主管６１のほぼ中央部に下方に向かって突出する接続管部６４が設けられている。接続管部６４は、下端に設けられたフランジ部６４ａを、連結材７０を介して液体流出入管３０の上端に設けられたフランジ部３０ａに接続することにより、該液体流出入管３０と連結されて液体が流通する機能を果たすことから、その直径は、該液体流出入管３０とほぼ同じに形成されている。
【００１９】
連結材７０は、図３及び図４に示したように、リング状に形成されている。この連結材７０は、上記した集配液管６０の接続管部６４に形成されたフランジ部６４ａと、液体流出入管３０のフランジ部３０ａとの間に介在配設されるものであり（図１参照）、各フランジ部６４ａ，３０ａとの連結のし易さを考慮して、外径はこのフランジ部６４ａ，３０ａとほぼ同じに形成され、また、液体の流通に支障のないように、内径は接続管部６４及び液体流出入管３０の内径とほぼ同じに形成される。また、外周面７１と内周面７２との間には、両者間を貫通すると共に、円周方向に所定間隔をおいて放射状に貫通孔７３が複数形成されている。
【００２０】
貫通孔７３は、本実施の形態では、図４に示したように、連結材７０の内周面７２における開口部７３ｂの開口位置よりも外周面７１における開口部７３ａの開口位置の方が高くなるように傾斜して形成されている。これは、処理時（集液時）においては、処理液の流れが下向流であるため、該貫通孔７３の外周面７１の開口部７３ｂを通じて処理液が流入し易くする一方で、逆洗時においては、逆洗液が上方に向かって排出され易くするためである。また、貫通孔７３のうち、外周面７１における開口部７３ａ付近及び内周面７２における開口部７３ｂ付近は、他の部位よりも直径が広くなっており、断面皿形に形成されている。これにより、集液時には、一方の開口部７３ａから処理液がより流入し易くなり、逆洗時には、他方の開口部７３ｂから逆洗液が流入し易くなる。
【００２１】
但し、上記したように貫通孔７３を傾斜して貫通したり、開口部７３ａ，７３ｂ付近を断面皿状に形成したりすることは、あくまで好ましい態様の一つの例であり、このような形状に限定されるものではない。例えば、貫通孔７３を外周面７１と内周面７２との間にほぼ水平に貫通形成することも、本発明に含まれる態様である。
【００２２】
また、貫通孔７３は、上記したように、円周方向に所定間隔をおいて放射状に複数形成されているが、この形成数及び孔径は、多孔管部６３に形成された孔６１ａ，６２ａから流出する逆洗液の損失水頭及びこの貫通孔７３から流出する逆洗液の損失水頭とのバランスを考慮して適宜決定される。
【００２３】
次に、本実施の形態の作用を説明する。まず、塔本体１０の底部に配設された液体流出入管３０のフランジ部３０ａ上に、上記した連結材７０を載せ、さらに、連結材７０上に、集配液管６０を構成する接続管部６４のフランジ部６４ａを位置させて、ボルト８１、ナット８２によりこの３つの部材を連結固定する（図１参照）。このとき、ボルト８１、ナット８２による締め付け作業をするための空間及び粒状処理材２０の効率的な利用のため、多孔管部６３が、塔本体１０の胴部１１と下端側の鏡部１２の境界当たりに位置するように設置する。もちろん、集配液管６０の接続管部６４の長さ及び液体流出入管３０の長さは、この点を考慮して定められており、連結材７０を介在させて両者を連結したときに、多孔管部６３が上記した位置に配置されるようになっている。
【００２４】
次に、砂利等の大径の粒状処理材２０ａを塔本体１０内に底部１３から所定の高さの位置まで充填する。このとき、集配液管６０が、充填された粒状処理材２０ａ内に配置されるよう、すなわち、埋もれるようにする。その後、この粒状処理材２０ａの上部にろ過砂や活性炭等の粒状処理材２０を積層して充填する。なお、粒状処理材２０自体の粒径が後述の主管６１及び枝管６２に形成された孔６１ａ，６２ａより大きい場合は、上記大径の粒状処理材２０ａは不要であり、粒状処理材２０を塔本体１０内に直接充填することができる。その他の配管設備等は、通常と同様に行う。
【００２５】
このようにして、本実施の形態にかかる液体処理塔１を配備したならば、処理を開始する。処理時においては、塔本体１０の上部より下向流で被処理液が供給され、粒状処理材２０及び２０ａに接触し、粒状処理材２０が、例えば、ろ材であれば濁質を除去し、活性炭であれば有機物等を吸着するなどして処理する。このようにして処理された被処理液は、粒状処理材２０ａを介して処理液として、集配液管６０の多孔管部６３を構成する主管６１及び枝管６２に形成された孔６１ａ，６２ａからその内部に流入し、接続管部６４及び連結材７０の内周面７２内を経由して液体流出入管３０内に流入し、液体処理塔１外へ流出する。
【００２６】
一方、上記した主管６１及び枝管６２に形成された孔６１ａ，６２ａを通じて集配液管６０内に流入しなかった処理液は、多孔管部６３の設置位置よりも下部に位置する粒状処理材２０ａに接触した後、連結材７０に形成された外周面７１側の開口部７３ａから貫通孔７３内に流入する。なお、貫通孔７３の径は、当然のことながら該貫通孔７３の周囲に配置された粒状処理材２０ａが該貫通孔７３内に入り込まない程度の径としてある。そして、この貫通孔７３を通過すると、連結材７０の下部に連結された液体流出入管３０内に流入し、液体処理塔１外へ流出する。なお、多孔管部６３の孔６１ａ，６２ａから流入し、接続管部６４内、連結材７０の内周面７２内及び液体流出入管３０内を通過する処理液は、それらの外側の処理液、すなわち多孔管部６３の設置位置よりも下部に位置する粒状処理材２０ａに流れ込んだ処理液と比較して、流速が早いため、いわゆるエゼクタ効果によって連結材７０の内周面７２内の方が相対的に低圧になる。これにより、多孔管部６３の設置位置よりも下部に位置する粒状処理材２０ａに流れ込んだ処理液は、この作用により効率的に貫通孔７３内に流入する。
【００２７】
従って、本実施の形態によれば、処理時（集液時）においては、多孔管部６３の主管６１及び枝管６２に形成された孔６１ａ，６２ａ内に流入しなかった処理液も、連結材７０の貫通孔７３を通じて液体流出入管３０内に流入することができるため、多孔管部６３の下部に至った処理液が、そのまま滞留してしまうことがない。
【００２８】
一方、逆洗時においては、逆洗液が液体流出入管３０から上向流で塔本体１０内に供給される。具体的には、液体流出入管３０内に流入した逆洗液は、連結材７０の内周面７２内に流入し、集配液管６０にそのほとんどが向かうのであるが、一部の逆洗液は、連結材７０の内周面７２に形成された開口部７３ｂから貫通孔７３内に流入し、外周面７１の開口部７３ａから塔本体１０内に流出する。貫通孔７３は、集配液管６０を構成する多孔管部６３よりも下部に位置しており、該多孔管部６３よりも下部に充填された粒状処理材２０ａに接触する。従って、従来の構造では逆洗できなかった多孔管部６３よりも下部の粒状処理材２０ａも逆洗することができ、従来のようにこの部分の粒状処理材２０ａに液体が置換されず滞留することにより、藻が発生したり、液体が腐敗したりすることがほとんどなく、この結果、処理液質が従来よりも向上する。なお、集配液管６０に至った逆洗液は、従来と同様、主管６１及び枝管６２に形成された孔６１ａ，６２ａを通じて塔本体１０内に流出し、粒状処理材２０を逆洗する。
【００２９】
なお、上記したように、本実施の形態では多孔管部６３の下部に処理液が滞留することはほとんどないが、長期間の使用により、多少の滞留が生じた場合には、ブロー管４０を開放して排出する。しかしながら、本実施の形態では、従来のように定期的にブロー管４０を開放する必要がなく、この作業により処理工程全体の複雑化をもたらすことはない。また、ブロー管４０を開放して処理液を排出することがほとんどないため、処理液の無駄も防止でき、処理効率を向上させることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の液体処理塔によれば、連結材がリング状に形成され、その外周面と内周面との間を貫通する貫通孔を備えている。従って、集配液管と、処理液を流出させ又は逆洗液を流入させる液体流出入管との間にこの連結材を介在配設すれば、貫通孔を通じて、処理液を塔本体外へ流出させることができ、また逆洗液を塔本体内へ流入させることができる。このため、多孔管を利用した集配液装置を用いているにも拘わらず、塔本体内において多孔管の下部に液体が滞留して腐敗したり、藻が発生したりすることがほとんどなく、従来と比較して処理液質を向上させることができる。
【００３１】
また、処理液質の向上を図るに当たって、従来のように、ブロー管を定期的に開放して滞留した液体を排出する工程を具備する必要がなく、処理工程が複雑化することもない。さらに、ブローする処理液の水量も大幅に低減できるため、被処理液の処理効率も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる液体処理塔の一の実施の形態の要部を示す図である。
【図２】上記実施の形態で用いた集配液装置を示す斜視図である。
【図３】上記実施の形態で用いた連結材を示す平面図である。
【図４】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】従来の液体処理塔の要部を示す図である。
【符号の説明】
１  液体処理塔
１０  塔本体
２０  粒状処理材
３０  液体流出入管
４０  ブロー管
５０  集配液装置
６０  集配液管
６１  主管
６２  枝管
６３  多孔管部
６４  接続管部
７０  連結材
７１  外周面
７２  内周面
７３  貫通孔
【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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