(57)【要約】【課題】従来と比べて細かい粒子まで除去できるとともに、汚泥の含水率を上げることなくろ過性能を回復しえ、更には回復機能に優れた高速ろ過器を提供することを課題とする。【解決手段】上下に２分割することができる上側容器及び下側容器を有する高速ろ過器本体２と、この高速ろ過器本体２に固形分が含まれる原水を加圧しながら送る第１のポンプ６と、前記高速ろ過器本体にろ過用粒子を投入する第２のポンプ７と、前記ろ過用粒子が積層され上部にろ過粒子層が形成されるろ布と、前記ろ過粒子層上に積層された固形分層を少なくとも掻き取る掻取り機構を具備することを特徴とする高速ろ過器。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下に２分割することができる上側容器及び下側容器を有する高速ろ過器本体と、この高速ろ過器本体に固形分が含まれる原水を加圧しながら送る原水送液機構と、前記高速ろ過器本体にろ過用粒子を投入する粒子投入機構と、前記ろ過用粒子が積層され上部にろ過粒子層が形成されるろ布と、前記ろ過粒子層上に積層された固形分層を少なくとも掻き取る掻取り機構を具備することを特徴とする高速ろ過器。
【請求項２】
前記高速ろ過器本体の上側容器を下向きに、もしくは下側容器を上向きに加圧して上側容器と下側容器とが気密に水封された構成にしたことを特徴とする請求項１記載の高速ろ過器。
【請求項３】
前記掻取り機構により固形分層のみが除去される構成であることを特徴とする請求項１もしくは２記載の高速ろ過器。
【請求項４】
前記掻取り機構により固形分層及びろ過用粒子層の表層までが除去される構成であることを特徴とする請求項１もしくは２記載の高速ろ過器。
【請求項５】
前記掻取り機構により固形分層及びろ過用粒子層が除去される構成であることを特徴とする請求項１もしくは２記載の高速ろ過器。
【請求項６】
横方向に移動することができる上側容器、ろ過用粒子層容器及び下側容器を有する高速ろ過器本体と、この高速ろ過器本体に固形分が含まれる原水を加圧しながら送る原水送液機構と、前記高速ろ過器本体にろ過用粒子を投入する粒子投入機構と、前記ろ過用粒子が積層され上部にろ過粒子層が形成されるろ布とを具備することを特徴とする高速ろ過器。
【請求項７】
前記ろ過粒子層の上層は、ろ過用粒子層容器の高さまで積層されており、ろ過用粒子層容器及び下側容器を移動させることで、前記ろ過粒子層上に積層された固形分層を除去することを特徴とする請求項６記載の高速ろ過器。
【請求項８】
前記ろ過粒子層の上層は、ろ過用粒子層容器の高さまで積層されており、前記ろ布の上層は、下側容器の高さに配置されており、下側容器を移動させることで、前記ろ過粒子層上に積層された固形分層及びろ過粒子層を除去することを特徴とする請求項６記載の高速ろ過器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高速ろ過器に関し、特に水処理一般の脱水、希薄な汚水や汚泥の濃縮、表流水の浄水工程の前処理、下水汚泥の一次濃縮として使用される高速ろ過器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水処理の前処理として、砂ろ過法が用いられてきた。砂ろ過は、粗い粒子（文字通り砂）を数ｃｍ〜数１０ｃｍ程度に厚く敷き詰めた円筒状の容器に、汚水を通水し、汚水中に含まれる大きな固形分を取り除くものである。砂ろ過は、一般には、特に動力をかけず重力による水圧のみでろ過し、ろ過面積あたりの処理量は、ＭＦ膜などに比べると非常に大きいものである。
【０００３】
また、砂ろ過の場合、固形分により砂ろ過が閉塞したときには、必要に応じて逆洗することにより、ろ過性能を回復することができる。従来、砂ろ過装置に関する技術としては、例えば特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２００１−２７６５０９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、従来の砂ろ過は非常に粗いものであり、数ミリメートル程度の大きさの粒子を用いるため、除去できる粒子も粗いものに限られる。また、粒子を細かくすると、より細かい粒子まで除去できる代わりに、圧力損失が大きくなり、処理量の低下と高い頻度の逆洗が必要になる。
【０００５】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、従来と比べて細かい粒子まで除去できるとともに、汚泥（固形分）の含水率を上げることなくろ過性能を回復しえ、更には回復機能に優れた高速ろ過器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る高速ろ過器は、上下に２分割することができる上側容器及び下側容器を有する高速ろ過器本体と、この高速ろ過器本体に固形分が含まれる原水を加圧しながら送る原水送液機構と、前記高速ろ過器本体にろ過用粒子を投入する粒子投入機構と、前記ろ過用粒子が積層され上部にろ過粒子層が形成されるろ布と、前記ろ過粒子層上に積層された固形分層を少なくとも掻き取る掻取り機構を具備することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る高速ろ過器は、横方向に移動することができる上側容器、ろ過用粒子層容器及び下側容器を有する高速ろ過器本体と、この高速ろ過器本体に固形分が含まれる原水を加圧しながら送る原水送液機構と、前記高速ろ過器本体にろ過用粒子を投入する粒子投入機構と、前記ろ過用粒子が積層され上部にろ過粒子層が形成されるろ布とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、従来と比べて細かい粒子まで除去できるとともに、汚泥（固形分）の含水率を上げることなくろ過性能を回復しえ、更には回復機能に優れた高速ろ過器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の高速ろ過器について更に詳しく説明する。  
１）本発明の高速ろ過器は、上述したように、上側容器及び下側容器を有する高速ろ過器本体と、原水送液機構と、粒子投入機構と、ろ布と、掻き取る掻取り機構を具備している。原水送液機構や粒子投入機構としては夫々ポンプを用いる場合（図１参照）が挙げられるが、1つのポンプで原水送液機構と粒子投入機構を兼ねる場合（図１０参照）でもよい。粒子投入機構から送られるろ過用粒子は、粉体状又はスラリー状である。原水やろ過用粒子は、高速ろ過器本体の上流側に配置された配管内で混合するのが一般的である。ここで、混合を促進するために、前記配管内にスタティックミキサーを取り付けてもよい。また、原水を満水にした状態でろ過用粒子が分散された液をろ過することにより、ろ布全面にろ過用粒子をいきわたらせることができる。
【００１０】
２）上記１）の高速ろ過器本体において、前記高速ろ過器本体の上側容器を下向きに、もしくは下側容器を上向きに加圧して上側容器と下側容器とが気密に水封された構成であることが好ましい。こうした構成では、例えば上側容器と下側容器の接合面の少なくともいずれかの面にＯ−リング等シール材を設け、上側容器の上部あるいは下側容器の下部の少なくとも一方から加圧する手法が挙げられる。
【００１１】
３）上記１），２）の高速ろ過器において、前記掻取り機構により固形分層（ケーキ層）のみが除去される構成である場合がある。このように、ケーキ層のみを除去する構成とすることにより、従来のような逆洗とは異なり、汚泥の含水率を上げずにろ過性能を回復することができる。また、掻き取りによりろ過流速が十分に回復しなくなった場合、逆洗することで、ろ過用粒子を除去し、再度ろ過用粒子層を形成することが好ましい。なお、再度ろ過用粒子層を形成してもろ過流速が回復しなかった場合は、ろ布を交換することが好ましい。
【００１２】
ろ布支持板は、ろ布表面を平面に保ち、かつ原水送水圧力に耐えるものである。更に、ろ布を透過した清水を排出するための流路を備えている。例えば、片面は平面上に複数の開口穴が形成されている。この開口穴は、前記ろ過用粒子層、ろ布を通過してきた清水を清水流路に落下させるもので、その穴の数や径は特に限定されない。もう片面は複数の突起により支持板を水平になるように支持し、突起間は清水流路になっている。
【００１３】
ろ過用粒子層をなす粒子としては、例えばマグネタイト，珪砂・珪藻土，シリカ・セラミック粒子などの市販の剛体粒子が挙げられる。この粒子径は揃っており、そのサイズは０．０１μｍ〜５ｍｍの範囲がろ過の点で好ましい。粒子径は、対象とする液の性状によって選択することができる。ろ布としては、一般に、見かけ空気通過量２０〜１００００ｃｍ３／ｃｍ２・ｍｉｎ（１２．７ｍｍＨ２Ｏ）で、ＪＩＳ−Ｌ−１０９６に準拠したものを用いる。
【００１４】
４）上記１）の高速ろ過器において、ろ過工程によりろ過用粒子層上に積層した固形分層を削除するとき、前記掻取り機構によりろ過用粒子層の表層までが除去される構成である場合が挙げられる。このように、ろ過用粒子層の表層までが除去される構成にすることにより、新しいろ過用粒子層の新鮮な表面を露出させることができる。また、掻き取りごとに、表面を均すために、ろ過用粒子を少量再度充填することが好ましい。
【００１５】
５）上記１）の高速ろ過器において、ろ過工程によりろ過用粒子層上に積層したケーキ層を削除するとき、前記掻取り機構により固形分層及びろ過用粒子層が除去される構成である場合が挙げられる。このような構成にすることにより、使用済みろ過用粒子層を全く新しいろ過用粒子層に交換することができるので、ろ過用粒子層のろ過効率を上げることができる。ここで、ケーキ層及びろ過用粒子層を掻き取る場合、ろ過用粒子は掻き取り面付近まで充填することが好ましい。
【００１６】
次に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、本実施形態は下記に述べることに限定されない。  
（実施例１）  
図１を参照する。図１は、本発明の実施例１に係る高速ろ過器を備えた汚泥処理装置の説明図である。  
図中の符番１は、高速ろ過器を示す。高速ろ過器１は、高速ろ過器本体２と、この高速ろ過器本体１に汚泥（固形分）が含まれる原水を加圧しながら送る第１のポンプ（原水送液機構）３と、高速ろ過器本体２にろ過用粒子を投入する第２のポンプ（粒子投入機構）４とを備えている。高速ろ過器本体２は、後に詳述するように上下に２分割された上側容器及び下側容器を有している。高速ろ過器本体２の底部には、ろ過用粒子層や濃縮された汚泥（固形分）による層による積層５が形成されている。
【００１７】
第１のポンプ３には、汚泥（固形分）を含んだ原水を収容した原水槽６が接続されている。第２のポンプ４には、ろ過用粒子を収容する貯留槽７が接続されている。貯留槽６からのろ過用粒子は、第１のポンプ３と高速ろ過器本体２とを接続する配管８に供給するようになっている。ろ過用粒子としては、例えば粒径０．０１μｍ〜５ｍｍで粒が揃ったマグネタイト粒子が用いられている。
【００１８】
高速ろ過器本体２には、凝集沈殿槽９、脱水機１０が順次接続されている。高速ろ過器本体２と凝集沈殿槽９を接続する配管１１には、凝集剤注入手段１２が接続されている。高速ろ過器本体２の底部からは濃縮された汚泥が凝集沈殿槽９に送られ、高速ろ過器本体２の上部側からは清水１３が取り出される。また、凝集沈殿槽９の底部からは沈降された汚泥が脱水機１０に送られ、凝集沈殿槽９の上部側からは清水１３が取り出される。更に、脱水機１０の底部からは脱水された汚泥が取り出され、脱水機１０の上部側からは清水１３が取り出される。
【００１９】
こうした構成の汚泥処理装置の一構成である高速ろ過器本体の構成は、例えば図２のような構成になっている。  
高速ろ過器本体２は、フランジ部１４ａを備えた上側容器１４と、フランジ部１５ａを備えた下側容器１５を備えている。上側容器１４のフランジ部１４ａには、下側容器１５と気密性を保持するためのＯ−リング１６が設けられている。下側容器１５内の底部には、複数の突起１７により支持されたろ布支持板１８、ろ布１９が底部側から順に配置されている。複数の突起１７間は清水流路２０になっており、支持板１８には清水を清水流路２０へ自重により落下させるための複数の開口穴（図示せず）が開けられている。
【００２０】
下側容器１５の側部には、清水流路２０と連通する清水排出管２１が取り付けられている。高速ろ過器本体２の近くには、ろ過用粒子層上に積層された濃縮汚泥層（ケーキ層）を掻き取るための掻取り機構２２が配置されている。掻取り機構２２は、ピストン２３を備えたシリンダー２４とピストン２３の先端に取り付けられた掻取りへら２５とから構成されている。ピストン２３は、矢印Ａ方向に移動するようになっている。また、掻取り機構２２によりケーキ層を掻き取る際には、上側容器１４が矢印Ｂの方向に上昇して高速ろ過器本体２が開くようになっている。高速ろ過器本体２の上側容器１４上部には、高速ろ過器本体内を気密に保持するときは、一定の圧力を印加するようになっている。
【００２１】
次に、上記汚泥処理装置を用いて汚泥処理をする動作について、図３〜図９を参照して説明する。但し、図１，２と同部材は同符番を付して説明を省略する。  
１）まず、第２のポンプ４を用いて貯留槽７内のろ過用粒子を高速ろ過器本体２内に送り、高速ろ過器本体２の下側容器１５内のろ布１８上にろ過用粒子層３１を形成した（図３参照）。つづいて、第１のポンプ３を用いて原水槽６内の原水を高速ろ過器本体２内に送り、高速ろ過器本体２の下側容器１５内の剛体粒子層３１上にケーキ層３２を形成される（図４参照）。なお、図４中の符番３３は、未だ濃縮されていない汚泥液を示す。ここで、高速ろ過器２内の清水１３は、下側容器１５の剛体粒子層３１，ろ布１８，ろ布支持板１７を経て清水排出管２１から外部に取り出され、濃縮汚泥はろ過用粒子層３１上にケーキ層３２として堆積する。
【００２２】
２）次に、高速ろ過器本体２の上側容器１４を矢印Ａ方向に移動する（図５参照）。つづいて、掻取り機構２２のピストン２３を動かし、掻取りへら２５でケーキ層３２を押す。これにより、一部のケーキ層３２が高速ろ過器本体２の外部に押し出される（図６参照）。ひきつづき、掻取りへら２５を更に押し出し、全てのケーキ層３２を高速ろ過器本体２の外部に押し出す（図７参照）。更に、掻取り機構２２のピストン２３を動かして、掻取りへら２５を元の位置まで戻す（図８参照）。その後、高速ろ過器本体２の上側容器１４を矢印Ｂ’方向に移動し、上側容器１４を元の位置に戻す（図９参照）。
【００２３】
上述したように、実施例１に係る高速ろ過器１は、上側容器１４及び下側容器１５を備えた上下に開閉自在な高速ろ過器本体２と、高速ろ過器本体２に原水を供給する第１のポンプ３と、高速ろ過器本体２にろ過用粒子を供給する第２のポンプ４と、高速ろ過器本体２内のケーキ層３２を掻き取るための掻取り機構２２を備え、下側容器１５内の底部にはろ布支持板１７，ろ布１８が底部側から順に配置された構成となっている。従って、以下に述べる効果を有する。
【００２４】
１）高速ろ過器本体２の下側容器１５内の底部にろ布１８，細かい粒が揃ったろ過用粒子層３１を配置した構成であるので、第１のポンプ３により高速ろ過器本体２内に加圧しながらろ過用粒子層３１及びろ布１８によりろ過を行うことにより、汚泥中の細かい粒子まで除去することができる。  
２）ろ過用粒子層３１及びろ布１８により細かい粒子まで除去し、ケーキ層３２は掻取り機構３２により掻き取る構成にすることにより、従来の逆洗の場合とは異なり、汚泥の含水率を上げずにろ過性能を回復することができる。
【００２５】
また、上記高速ろ過器を用いた汚泥処理装置によれば、高速ろ過器本体２の下流側に凝集沈殿槽９を配置してあるので、高速ろ過器本体２からの濃縮汚泥は凝集沈殿で更に濃縮される。従って、その際の薬品使用量が削減され、処理流量が小さくなることで、小さな槽で処理が可能になるという効果を有する。更に、高速ろ過器本体２から排出された清水は、更に膜処理などで高度に清澄化されるが、例えば膜処理であれば、高速ろ過器本体により細かい粒子まで除去されたことで、閉塞を防ぎ、高価な膜の寿命を長期化できる。
【００２６】
（実施例２）  
図１０を参照する。図１０は、本発明に係る高速ろ過器を備えた汚泥処理装置の説明図である。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。  
図中の符番４１は、原水槽６と高速ろ過器本体２を接続する配管８に介装された第３のポンプ（原水送液手段と粒子投入手段を兼ねる）である。第３のポンプ４１の原水槽６寄りの配管８には、第１の三方弁４２が介装されている。高速ろ過器本体２と凝集沈殿槽９を接続する配管１１には、第２の三方弁４３が介装されている。ここで、第１の三方弁４２は、原水槽６から高速ろ過器本体２に送る原水の量、及び貯留槽７から高速ろ過器本体２に送るろ過用粒子の量を夫々適切な量に調節するために存在する。同様に、第２の三方弁４３は、高速ろ過器本体２から凝集沈殿槽９に送る濃縮汚泥の量、及び凝縮剤注入手段１２から凝集沈殿槽９に注入する凝縮剤の量を夫々適切な量に調節するために存在する。
【００２７】
実施例２に係る高速ろ過器によれば、実施例１と同様な効果を有する。なお、実施例２の高速ろ過器を備えた汚泥処理装置の作用は、実施例１の場合と同様である。
【００２８】
（実施例３）  
本発明の実施例３に係る高速ろ過器は、図１１、図１２、図１３に示すようになっている。但し、図１〜図３と同部材は同符番を付して説明を省略する。  
即ち、同高速ろ過器は、横方向に移動することができる上側容器１４、ろ過用粒子層容器３１及び下側容器１５を有する高速ろ過器本体と、この高速ろ過器本体に固形分が含まれる原水を加圧しながら送る原水送液機構と、前記高速ろ過器本体にろ過用粒子を投入する粒子投入機構と、前記ろ過用粒子が積層され上部にろ過粒子層が形成されるろ布とを具備している。
【００２９】
同高速ろ過器における、ろ過中、ケーキ層除去時、ろ過用粒子層除去時の夫々の動作は、図１１〜図１３に示すように横スライド方式により行う。  
ろ過時（図１１）：  
図１１中の符番５１は汚水を、符番５２は汚泥回収皿を示す。ろ過時は、汚水５１が高速ろ過器本体に供給される。  
ケーキ層除去時（図１２）：
ケーキ層除去する時は、図１２に示すように、横方向に移動することができる上側容器１４を固定し、ろ過用粒子層容器３１と下側容器１５及び汚泥回収皿５２を動かし、上側容器１４の下部に汚泥回収皿５２を移動させる。そして、まずケーキ層が矢印Ａに示すように汚泥回収皿５２に落下し、その後矢印Ｂに示すように排出する。
【００３０】
ろ過用粒子層除去時（図１３）：  
ろ過用粒子層を除去する時は、図１３に示すように、上側容器１４とろ過用粒子層３１を固定し、下部容器１５及び汚泥回収皿５２を動かし、上側容器１４とろ過用粒子層３１の下部に汚泥回収皿５２を移動させる。そして、まずケーキ層及びろ過用粒子層が矢印Ａに示すように汚泥回収皿５２に落下し、その後矢印Ｂに示すように排出する。  
こうした高速ろ過器では、容器を横スライドさせることによっても、ケーキ層及びろ過用粒子層の除去を行うことができる。  
また、上述したろ過時には、図１４に示すように水受け５３を用いて行うことにより、高速ろ過器の周囲の汚染を回避することができる。
【００３１】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例１に係る高速ろ過器を備えた汚泥処理装置の説明図。
【図２】図１の汚泥処理装置の一構成である高速ろ過器の概略的な断面図。
【図３】ろ過用粒子を投入するときの本発明に係る高速ろ過器の概略的な断面図。
【図４】ろ過時の本発明に係る高速ろ過器の概略的な断面図。
【図５】ケーキ層を掻き取る直前の本発明に係る高速ろ過器の概略的な断面図。
【図６】ケーキ層を掻き取り中の本発明に係る高速ろ過器の概略的な断面図。
【図７】ケーキ層を掻き取った直後の本発明に係る高速ろ過器の概略的な断面図。
【図８】ケーキ層を掻き取った後で開放した状態の本発明に係る高速ろ過器の概略的な断面図。
【図９】ケーキ層を掻き取った後で閉じた状態の本発明に係る高速ろ過器の概略的な断面図。
【図１０】本発明の実施例２に係る高速ろ過器を備えた汚泥処理装置の説明図。
【図１１】ろ過中の本発明に係る高速ろ過器の概略的な説明図。
【図１２】ケーキ層除去時の本発明に係る高速ろ過器の概略的な説明図。
【図１３】ろ過用粒子層除去時の本発明に係る高速ろ過器の概略的な説明図。
【図１４】水受け状態の本発明に係る高速ろ過器の概略的な説明図。
【符号の説明】
【００３３】
１…高速ろ過器、２…高速ろ過器本体、３…第１のポンプ（原水送液手段）、４…第２のポンプ（粒子投入手段）、６…原水槽、７…粒子貯留槽、８，１１…配管、９…凝集沈殿槽、１０…脱水機、１２…凝集剤注入手段、１４…上側容器、１５…下側容器、１７…ろ布支持板、１８…ろ布、２１…清水排出管、２２…掻取り機構、２５…掻取りへら、３１…ろ過用粒子層容器、３２…濃縮汚泥層（ケーキ層）、４１，４２…三方弁。
【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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【図１３】
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【図１４】
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