(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の長繊維からなる長繊維ろ過材を利用する下降流の長繊維ろ過装置であって、
内部に長繊維ろ過材を収容し、この長繊維ろ過材の上方に原水流入口を有し、長繊維ろ過材の下方に処理水排出口を有する長繊維ろ過装置本体と、
この長繊維ろ過装置本体内の長繊維ろ過材上方であって原水流入口よりも下方に設けられた原水の下向き流に対しても浮力を維持する多孔性の浮上性充填材と、
前記長繊維ろ過装置本体内の前記浮上性充填材の上方であって原水流入口の下方に設けられた浮上性充填材の流出を防止する網状支持体と、
を設けたことを特徴とする長繊維ろ過装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記浮上性充填材は、多数の円筒状のろ過体から構成される長繊維ろ過装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記浮上性充填材の層高が、５０ｍｍ〜１，０００ｍｍであることを特徴とする長繊維ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば河川水などを原水として浄水や工業用水を製造する場合や、排水処理等において、懸濁物質を分離する長繊維ろ過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、砂ろ過装置、膜ろ過装置など各種のろ過装置が水処理施設において利用されている。この中で、多数の長繊維ろ過材を利用する長繊維ろ過装置があり、ろ材の空隙率が大きく、ろ過速度が非常に大きく高速のろ過処理が行えるものとして、特に浄水処理における粗ろ過や、下水の三次処理などに利用されている。なお、この長繊維ろ過装置は、特公平５−１２００２号公報などに示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、長繊維ろ過装置の固形分捕捉量（設置面積当たり、１回の運転（逆洗から次の逆洗までの運転）で捕捉される固形分重量）は、原水中の固形分濃度、固形分の性状（特に密度）、ろ過速度によって大きく変化する。そして、原水中の固形分濃度と密度が高ければ高いほど、ろ過速度が遅いほど固形分捕捉量は多くなる。
【０００４】
計画の段階において、ろ過速度を十分遅く設定すれば、目標となる固形物捕捉量を十分維持することが可能である。しかし、このような設計では装置の処理水量が不十分となり、現実的でない。そこで、原水の性状などを調査して、適切なろ過速度を設定して、長繊維ろ過装置を設計する。
【０００５】
しかし、原水の性状は変化することを避けられず、また固形物の濃度が計画通りであって、各種の条件によって、計画通りの固形物捕捉量とならない場合も生じる。その場合は、通水時間が予定よりも短くなり、洗浄頻度が増すため水回収率が低下してしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、簡単な部材の付加により固形物捕捉量を十分増加することができる長繊維ろ過装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多数の長繊維からなる長繊維ろ過材を利用する下降流の長繊維ろ過装置であって、内部に長繊維ろ過材を収容し、この長繊維ろ過材の上方に原水流入口を有し、長繊維ろ過材の下方に処理水排出口を有する長繊維ろ過装置本体と、この長繊維ろ過装置本体内の長繊維ろ過材上方であって原水流入口よりも下方に設けられた原水の下向き流に対しても浮力を維持する多孔性の浮上性充填材と、前記長繊維ろ過装置本体内の前記浮上性充填材の上方であって原水流入口の下方に設けられた浮上性充填材の流出を防止する網状支持体と、を設けたことを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明によれば、長繊維ろ過材の上方に浮上性充填材を設けることによって、長繊維ろ過装置のろ過能力を高めることができる。従って、長繊維ろ過装置の大きさや逆洗設備及び逆洗条件を変えることなく、比較的簡単な部材の追加で固形物捕捉量を増大することができる。特に、既存の装置について、比較的簡単な改造のみで固形物捕捉量を増大することが可能となる。
【０００９】
また、前記浮上性充填材は、多数の円筒状のろ過体から構成されることが好適である。これによって、浮上性充填材の個別の移動が可能となり、その洗浄が容易になる。
【００１０】
また、前記浮上性充填材の層高が、５０ｍｍ〜１，０００ｍｍであることが好適である。これによって、浮上性充填材内のろ過体の移動が容易になり、効率的な洗浄が容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、実施形態に係る長繊維ろ過装置１００およびその付帯施設の構成を示す図である。長繊維ろ過装置１００の処理対象となる原水はバルブ１０２を介し、長繊維ろ過装置本体１０４に供給される。長繊維ろ過装置本体１０４の内部には、長繊維ろ過材１０６が充填されている。この長繊維ろ過材１０６は、長繊維を複数本束ねたものを多数集めたもので、繊維が長繊維ろ過装置本体１０４内で縦方向に並ぶように充填されている。長繊維ろ過材１０６の下端は、多孔体である目板１０８に固定されている。
【００１３】
長繊維ろ過装置本体１０４の上部（長繊維ろ過材１０６の上方）には、原水入口１１０が設けられ、バルブ１０２からの原水がここから供給される。また、長繊維ろ過装置本体１０４の下部（長繊維ろ過材１０６の下方）には、処理水出口１１２が設けられ、長繊維ろ過材１０６によってろ過処理された処理水がここから排出される。すなわち、ろ過工程において、原水入口１１０からの原水が下降流で長繊維ろ過材１０６中を通過し、処理水出口から処理水が排出される。
【００１４】
長繊維ろ過装置本体１０４からのろ過処理水は、バルブ１１４を介し、長繊維ろ過水槽１１６に導入され、ここから処理水が排出される。長繊維ろ過材１０６は、砂ろ過層などに比べ空隙率が大きく、大きなろ過速度を採ることができ、かつ長繊維ろ過材１０６の全体で体積ろ過が行えるため、固形物捕捉量が大きい。
【００１５】
一方、この長繊維ろ過水槽１１６には、バルブ１１８を介し、逆洗ポンプ１２０の吸い込み側が接続されている。逆洗ポンプ１２０の吐き出し側は、長繊維ろ過装置本体１０４の下部に設けられた逆洗水入口１２２に接続されている。また、原水入口１１０にはバルブ１２４が接続されている。さらに、長繊維ろ過装置本体１０４の下部には、逆洗空気入口１２８が設けられ、これがブロア１３０に接続されている。そして、これらによって逆洗が行われる。
【００１６】
すなわち、逆洗工程では、バルブ１０２、１１４を閉じ、バルブ１１８、１２４を開き、逆洗ポンプ１２０およびブロア１３０を運転することで、長繊維ろ過装置本体１０４の下部に逆洗水および洗浄空気が供給され、これによって長繊維ろ過材１０６中を逆洗水および洗浄空気が通過し、これによって長繊維ろ過材１０６に捕捉されていた固形物が剥離されるとともに上方に流れバルブ１２４から逆洗排水として排出される。長繊維ろ過材１０６の表面に捕捉されていた固形物がこの空気および水による逆洗によって、効果的に洗浄される。なお、逆洗工程において、空気のみや水のみの逆洗工程を設けることもできる。
【００１７】
なお、ろ過工程では、バルブ１０２、１１４を開き、バルブ１１８、１２４を閉じ、逆洗ポンプ１２０およびブロア１３０の運転を停止する。
【００１８】
そして、本実施形態に係る長繊維ろ過装置１００においては、長繊維ろ過装置本体１０４の内部の原水入口１１０の下方であって、長繊維ろ過材１０６の上方に浮上性充填材１３２が配置されている。また、この浮上性充填材１３２の上側であって、原水入口１１０の下方には、網状支持体１３４が配置され、この網状支持体１３４によって浮上性充填材１３２の流出を防止している。
【００１９】
この浮上性充填材１３２は、例えばラシヒリングのような空隙率の高いろ過体を多数充填して形成されており、その比重が十分小さいことで、ろ過処理時においても浮上し、網状支持体１３４側に位置する。そして、逆洗時においても、網状支持体１３４が浮上性充填材１３２の流出を防止している。浮上性充填材１３２を構成するろ過体（ラシヒリング）としては、例えば直径５〜１５ｍｍ、高さ５〜１５ｍｍ、厚さ１〜２ｍｍ程度の発泡プラスチック性のものが好適である。なお、発泡率によって比重を任意に設定できるため、ろ過処理の際のろ過速度（空塔速度）の設計値に応じて適切比重のものを採用することが好適である。
【００２０】
また、浮上性充填材１３２の層高は５０ｍｍ〜１，０００ｍｍの範囲内とすることが好適である。浮上性充填材１３２の層高が５０ｍｍ未満であると、懸濁物質（固形物）の捕捉が十分でなくなり、一方１，０００ｍｍを超えると逆洗による洗浄性が悪くなるためである。
【００２１】
このような浮上性充填材１３２を長繊維ろ過装置本体１０４の上部に設けることによって、長繊維ろ過材１０６の固形物捕捉量を補って、長繊維ろ過装置１００全体として固形物捕捉量を増加することができる。また、一般に長繊維ろ過装置１００の上部には、かなりの余裕があり、浮上性充填材１３２をその余裕部に配置することで、既存の装置の改造に好適に利用することができる。
【００２２】
また、浮上性充填材１３２をラシヒリングのような小型のろ過体の集合とすることによって、長繊維ろ過材１０６の空気逆洗を含む逆洗時の浮上性充填材１３２のろ過体が撹拌され、十分な洗浄が行える。従って、長期間にわたり、十分高いろ過能力を発揮できる。
【００２３】
図２は、実施形態の長繊維ろ過装置を含む水処理施設の構成を示す図である。地下水や、河川表流水などを取水するための取水井１０には、原水ポンプ１２が設けられ、ここから被処理水である原水が取水される。原水ポンプ１２からの原水は、混和槽１４に供給されるが、この原水配管には、原水濁度計１６が設けられており、この原水濁度計１６によって、被処理水である原水の濁度が検出される。
【００２４】
混和槽１４には、凝集剤貯槽１８からの凝集剤が凝集剤ポンプ２０によって供給され、また酸化剤貯槽２２からの酸化剤が酸化剤ポンプ２４によって供給される。ここで、凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）が好適であるが、他のアルミ系や鉄系凝集剤を利用することもでき、必要に応じてｐＨ調整剤を添加するとよい。さらに、凝集助剤として高分子凝集剤を添加してもよい。また、酸化剤としては、一般的に次亜塩素酸ナトリウムが利用されるが、塩素ガスでもよい。これによって、前塩素処理が行われる。なお、塩素系の酸化剤でなく、オゾンなど他の酸化剤でもよく、また酸化剤の注入を省略してもよい。混和槽１４には、撹拌機２６が配置されており、ここで原水と凝集剤が撹拌混合され、原水中の固形物が凝集される。
【００２５】
混和槽１４からの凝集処理水は、長繊維ろ過装置１００に供給される。この長繊維ろ過装置１００は、上述のように長繊維ろ過装置本体１０４、長繊維ろ過材１０６、浮上性充填材１３２等を有している。この長繊維ろ過装置１００の処理水は、長繊維ろ過水槽１１６に貯められる。なお、逆洗用の装置などは図示を省略している。
【００２６】
長繊維ろ過水槽１１６には、ろ過水ポンプ３０が接続されており、これによって、長繊維ろ過処理水が二層ろ過器３２に供給される。この二層ろ過器３２は、例えばアンスラサイトと、砂の二層からなるろ過器であり、上述の長繊維ろ過装置１００より、精密なろ過処理を行う。特に、本実施形態の場合には、長繊維ろ過装置１００によって、かなりの固形物が除去されているため、二層ろ過器３２の固形物負荷は、非常に小さい。そこでろ過継続時間を長くして非常に効率的なろ過処理が行える。そして、この二層ろ過器３２の処理水として、水道水として十分に濁度の低い二層ろ過処理水が得られる。
【００２７】
二層ろ過器３２の二層ろ過処理水は、二層ろ過処理水槽３４に一旦貯留され、その後消毒剤ポンプ３６により消毒剤貯槽３８から消毒剤が添加されて、処理水として排出される。この処理水は、例えば配水タンクなどを介し水道水として配水される。なお、消毒剤としては、次亜塩素酸ナトリウムが好適であるが、塩素ガスでもよい。この後塩素処理によって、配水の残留塩素が所定濃度以上となるようにする。
【００２８】
本実施形態の長繊維ろ過装置１００によれば、その固形物捕捉量が向上されているため、原水水質が悪い場合においても、処理水質を十分維持して効果的な処理が可能である。
【００２９】
【実施例】
従来例の長繊維ろ過装置と、本実施形態の実施例の長繊維ろ過装置について、以下に示す。処理フローは、図２に示したとおりであり、従来例の長繊維ろ過装置は、実施例の長繊維ろ過装置１００の浮上性充填材１３２および網状支持体１３４を除去したものである。
【００３０】
この処理における条件は、
（ｉ）原水；湖沼水、原水濁度５〜２０度
（ｉｉ）処理水量；３６０ｍ３／ｄ
（ｉｉｉ）前塩素処理（酸化）；塩素注入量１．０ｍｇ／Ｌ
（ｉｖ）凝集剤；凝集剤（ＰＡＣ）は原水濁度に比例注入
（ｖ）長繊維ろ過装置；通水速度４８０ｍ／ｄ、ろ過損失４０ｋＰａで洗浄
（ｖｉ）二層ろ過装置；ろ過速度１５０ｍ／ｄ
とした。
【００３１】
また、従来の長繊維ろ過装置については、径４３μｍのアクリル製長繊維ろ過材を充填密度８５ｋｇ／ｍ2、層高（長繊維長さ）１，５００ｍｍに充填したものを利用した。なお、充填密度は目板１０８の単位断面積当たり８５ｋｇの長繊維を取り付けることを意味しており、層高が１．５ｍであるため、５６．７ｋｇ／ｍ3である。
【００３２】
一方、実施例長繊維ろ過装置１００では、従来例と同様の長繊維ろ過材１０６の上部にφ８ｍｍ（直径）×Ｌ１０ｍｍ（高さ）、肉厚１．２ｍｍ、ポリプロピレン製、比重０．９７の浮上性充填材１３２を４００ｍｍ充填し、目開き５ｍｍのステンレス製の網状支持材を設置した。
【００３３】
また、逆洗条件は、従来例と実施例とも同じ条件とした。すなわち、通水速度１００ｍ／ｈの水と通気速度３００ｍ／ｈの空気同時逆洗を４分間実施後、通水速度１００ｍ／ｈの水のみによる逆洗を行った。
【００３４】
このような従来例の長繊維ろ過装置と実施例の長繊維ろ過装置のろ過損失の違いを図３に示す。図のように、実施例の長繊維ろ過装置の方がろ過損失の上昇が緩やかになり、ろ過継続時間の延長が図れている。
【００３５】
また、逆洗条件を、従来例と実施例の装置で同じとしたが、洗浄後の状況に差は見られなかった。
【００３６】
このように、本実施形態の装置によれば、長繊維ろ過装置本体の大きさや逆洗設備及び逆洗条件を変えることなく、既存の装置について比較的簡単な改造のみで固形物捕捉量を増大することが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、長繊維ろ過材の上方に浮上性充填材を設けることによって、長繊維ろ過装置のろ過能力を高めることができる。従って、長繊維ろ過装置の大きさや逆洗設備及び逆洗条件を変えることなく、比較的簡単な部材の追加で固形物捕捉量を増大することができる。特に、既存の装置について、比較的簡単な改造のみで固形物捕捉量を増大することが可能となる。
【００３８】
また、浮上性充填材を、多数の円筒状のろ過体から構成することで、浮上性充填材の個別の移動が可能となり、その洗浄が容易になる。
【００３９】
また、浮上性充填材の層高を、５０ｍｍ〜１，０００ｍｍとすることで、浮上性充填材内のろ過体の移動が容易になり、効率的な洗浄が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態に係る長繊維ろ過装置の構成を示す図である。
【図２】  実施形態に係る長繊維ろ過装置を含むシステム全体の構成を示す図である。
【図３】  従来例と実施例における運転時間の経過に伴うろ過損失の上昇を示す図である。
【符号の説明】
１００  長繊維ろ過装置、１０４  長繊維ろ過装置本体、１０６  長繊維ろ過材、１１０  原水入口、１１２  処理水出口、１１６  長繊維ろ過水槽、１２０
逆洗ポンプ、１３２  浮上性充填材、１３４  網状支持体。
【図１】
0003779634.tif 000002
【図２】
0003779634.tif 000003
【図３】
0003779634.tif 000004