(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維塊受止用周側板１に繊維塊受止用上部多孔板２を固定し、昇降用シリンダ３により昇降移動される繊維塊受止用下部可動多孔板４を、繊維塊受止用上部多孔板２の下部において繊維塊受止用周側板１に嵌入し、前記繊維塊受止用上部多孔板２と繊維塊受止用下部可動多孔板４との間に、束状捲縮繊維８の中央部を結束線材９により結束して構成したほぼ球状体であり、かつ圧縮性および復元性を備えた繊維塊５を充填し、
前記昇降用シリンダ３により前記繊維塊受止用下部可動多孔板４を上昇させることによって繊維塊５の空隙率が減少するように圧縮して濾過層６を形成し、
更に、繊維塊受止用下部可動多孔板４の下方に被濾過水供給室７を設け、被濾過水供給室７の下部に繊維塊洗浄散気装置１０を設けた上向流式高速濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、多数の繊維塊からなる濾過層を均一な厚さに設定し、微細な固形分を含む水を上昇させて前記濾過層を通過させることにより、高速で濾過を行なうことができる上向流式高速濾過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、水路の流水を濾過する装置としては、特開平１−２４９１１３号公報により公表されている装置が知られている。この装置の場合は、図１４に示すように、水路１１内の上流側から通水用開口部１２を通って水路底部１３と下部多孔板１４の間の下部室１５に流入した水は、下部多孔板１４および上部多孔板１６を通って上向きに流動し、その上向水流によって各繊維塊５が上部多孔板１６に向かって浮上して上部多孔板１６の下部に繊維塊濾過層１７を形成し、かつ前記上向水流が繊維塊濾過層１７を通過する際に濾過される。
濾過の進行に伴って繊維塊濾過層１７における下層の繊維塊５に上向水流中の微細固形物が付着し、微細固形物が一定量以上付着した繊維塊５は、見かけ比重が大きくなって濾過層１７を形成することができなくなり、前記繊維塊浮遊降下下許容用空間１８内で浮遊するかあるいは下部多孔板１４上に沈降する。したがって、繊維塊濾過層１７の下部には常に新しい繊維塊５が露出し、水平濾床による低圧損上向流濾過が継続される。
昇降仕切板１９を固定仕切板２０の上に降ろすと、水路１１における流水量が少なくなった場合でも、上向水流の流速が一定以上になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の水路流水濾過装置の場合は、低圧損上向流濾過を継続するため、上向流水中の微細固形物が付着した下層の繊維塊５は、見かけ比重が大きくなり、繊維塊浮遊降下許容用空間１８内で浮遊するかあるいは下部多孔板１４上に沈降し、常に新しい繊維塊５が露出するようになっている。
そのため、浮遊または沈降した繊維塊５に付着した微細固形物が水流の影響で分離したり、薄くなった繊維塊濾過層１７の繊維塊５の間から微細固形物が流出するという問題がある。
また、繊維塊濾過層１７を形成するためには、一定流速以上の上向流が必要であるので、流水量に対応して昇降仕切板１９を作動させなければならず、そのため、運転操作が複雑になるという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明に係る上向流式高速濾過装置は、繊維塊受止用周側板１に繊維塊受止用上部多孔板２を固定し、昇降用シリンダ３により昇降移動される繊維塊受止用下部可動多孔板４を、繊維塊受止用上部多孔板２の下部において繊維塊受止用周側板１に嵌入し、前記繊維塊受止用上部多孔板２と繊維塊受止用下部可動多孔板４との間に、束状捲縮繊維８の中央部を結束線材９により結束して構成したほぼ球状体であり、かつ圧縮性および復元性を備えた繊維塊５を充填し、前記昇降用シリンダ３により前記繊維塊受止用下部可動多孔板４を上昇させることによって繊維塊５の空隙率が減少するように圧縮して濾過層６を形成し、更に、繊維塊受止用下部可動多孔板４の下方に被濾過水供給室７を設け、被濾過水供給室７の下部に繊維塊洗浄散気装置１０を設けたことを特徴としている。
【０００５】
【実施例】
図７および図８は本発明の実施例において用いられる捲縮繊維塊からなる濾過用繊維塊５を示すものであって、例えば２０〜２００デニールの合成繊維に２〜１０回／インチの捲縮を付与した多数の捲縮繊維８が束状に集合され、かつその束状捲縮繊維８の中央部が、剛性のある合成繊維糸，硬質プラスチックバンドまたはアルミ線等の耐蝕性金属線からなる結束線材９により絞られるように結束され、その結束された束状捲縮繊維が丸められて、直径１０〜５０ｍｍのほぼ球状に形成されている。
前記捲縮繊維８を構成する合成繊維としては、水よりも高比重の繊維例えばポリ塩化ビニリデン系繊維が最適であるが、ポリ塩化ビニル繊維，ポリエチレン系繊維またはその他の合成繊維を使用してもよい。
【０００６】
図１ないし図６は前記繊維塊５を使用した本発明の実施例に係る上向流式高速濾過装置を示すものであって、原水は給水溝２１に導入されたのち給水堰２２により各水路２３に分配され、上流側昇降遮断板２４により給水を止めることができる。給水溝２１から供給された水は上流側堰２５にそって下降し、通水用開口部２６を通って水路底部２７に導入され、ここから上向流となり整流板２８により各々の濾過層６へ均一に分配される。
水路２３の上流側堰２５と下流側堰２９との間には複数の固定仕切板３０を設け、これらの間に濾過層６の保持圧縮装置を設置する。
この保持圧縮装置は、垂直な角筒状に配置された４枚の繊維塊受止用周側板１と、各周側板１の上部にボルト３１により固定された上部格子フレーム３２に固着されている繊維塊受止用上部多孔板２と、各周側板１により囲まれた部分に嵌入された下部格子フレーム３３に固着されている繊維塊受止用下部可動多孔板４と、その下部格子フレーム３３および下部可動多孔板４を上下移動させる流体圧シリンダからなる昇降用シリンダ３とにより構成されている。また上部格子フレーム３２は、上流側堰２５，下流側堰２９，固定仕切板３０および水路側壁３６に対しボルト４１により固定されている。
昇降用シリンダ３のピストン杆３４は、上部格子フレーム３２の中央部に設けられたガイド筒３５に昇降自在に嵌挿され、前記ピストン杆３４の下端部は下部格子フレーム３３に連結され、両側の水路側壁３６に架設固定された架台３７に、昇降用シリンダ３のシリンダ３８が固定され、各周側板１の下端面と、上流側堰２５，下流側堰２９，固定仕切板３０，水路側壁３６の下部に設けられた受台３９の上面との間に、ゴムパッキング４０が介在されている。
上部多孔板２と下部可動多孔板４と４枚の周側板１とにより構成された室内に多数の繊維塊５が充填され、下部可動多孔板４を上昇させることにより濾過層６が形成され、かつ下部可動多孔板をさらに上昇させて、繊維塊５を圧縮すると、均一でかつ緻密な濾過層６が形成される。
【０００７】
前記各下部可動多孔板４の下部に、水路底部２７に連通する被濾過水供給室７が設けられ、その被濾過水供給室７の下部に、多数の噴気孔を備えている噴気管からなる繊維塊洗浄用散気装置１０が設けられ、その繊維塊洗浄用散気装置１０は空気ブロワからなる送風機４２に接続され、前記水路側壁３６に、下流側堰２９よりも高レベルにおいて複数の排水堰４３が設けられ、かつ下流側堰２９の上部に、昇降用シリンダ４４のピストン杆４５により昇降移動される下流側遮断板４６が設けられている。
下流側堰２９の下流側に濾水受溝４７が設けられ、その濾水受溝４７に隣接して排水溝４８が設けられている。
【０００８】
給水溝２１へ導入された被濾過流水は、給水堰２２により水路２３へ分配される。分配された流水は、上流側堰２５にそって下降し、次いで通水用開口部２６を通って水路底部２７に導入され、ここから上向流となり整流板２８により各々の濾過層６へ均一に分配される。
多数の繊維塊５からなる濾過層６は、昇降用シリンダ３によって下部可動多孔板４を上昇させることにより、上部多孔板２と下部可動多孔板４との間に保持され、その下部可動多孔板４をさらに上昇させて、多数の繊維塊５を圧縮することにより、繊維塊５相互間の隙間をなくすると共に、緻密で均一な濾過層６を形成する。また被濾過水供給室７を上昇する原水（被濾過水）の上向流は、濾過層６を通過する際に濾過され、濾水は、下流側堰２９から溢流して濾水受溝４７を通って放流される。
【０００９】
濾過の進行に伴って、上向水流中の微細固形物は、濾過層６の下部から上部に付着して、濾過抵抗が増大し、通水用開口部２６の上流側の水位が上昇していく。
適当時間の濾過を行なったのち、下流側遮断板４６を下降して閉じると、各濾過層６の上部の水位が上昇して、濾水が排水堰４３を通って流れる。この場合、下部可動多孔板４を下降させて、その下部可動多孔板と上部多孔板２との間に洗浄室を確保する。
【００１０】
次に被濾過水供給室７の下部の水中に設けた繊維塊洗浄用散気装置１０から空気を噴出させることにより、空気混合水の上昇流を発生させて、これにより前記洗浄室内にある繊維塊５を水中で撹拌洗浄し、洗浄排水を排水堰４３から排水溝４８に排出する。
繊維塊５の洗浄を終了したのち、下部可動多孔板４を上昇させて、緻密で均一な濾過層６を形成し、その後で繊維塊洗浄用散気装置１０からの空気噴出を停止し、次いで下流側遮断板４６を上昇して開放することにより、濾過を再び開始する。
【００１１】
真比重が１よりも大きいポリ塩化ビニリデン系捲縮繊維を使用した直径約４０ｍｍの繊維塊５の場合、これを圧縮せずに濾過層６を形成すると、その空隙率は約９３％で、繊維塊５間および繊維塊５と繊維塊受止用周側板１との間に隙間が生じ、濾過性能悪化の原因となる。
繊維塊５を空隙率が約９０％になるまで圧縮すると、前述の無駄な隙間がなくなると同時に緻密でかつ均一な濾過層６が形成されるので、高性能な濾過を行なうことができる。
繊維塊の洗浄が必要になった場合、繊維塊５は圧縮をなくすることにより元の球形にもどり、洗浄の容易な状態となり効率良く洗浄できる。
本発明は上記のような圧密性および復元性を有する繊維塊を濾過層６として使用することにより実施される。
例えば、繊維塊５を７５kg/m2 充填し、濾過層６の厚さを約５０cmとした場合、５０〜１００m3／m2・h までの濾過が可能である
【００１２】
次に本発明の上向流式高速濾過装置の浄化作用を図９ないし図１３に示す原理図によって説明する。
繊維塊受止用下部可動多孔板４を上昇させると、図９に示すように、上部多孔板２と下部可動多孔板４との間に保持された繊維塊５は濾過層６を形成する。
下部可動多孔板４をさらに上昇させると、図１０に示すように、繊維塊５が上下方向から押潰し変形されて、繊維塊５相互間および繊維塊５と周側板１との間の隙間がなくなり、緻密でかつ均一な濾過層６を形成する。
【００１３】
次に濾過層６の上方において水槽４９に接続された濾水排出弁５０を開放し、かつ水槽４９に供給した原水５１を、上向流として濾過層６を通過させると、図１１に示すように、濾過が開始される。
濾過を継続すると、微細固形物が繊維塊５に付着するので、濾過層６の圧損が大きくなり、そのため図１２に示すように、上流側の水位が上昇する。
【００１４】
濾過をさらに継続すると、濾過性能が悪くなり繊維塊５を洗浄する必要が生じる。そこで図１３に示すように、濾水排出弁５０を閉じて濾過層６の上方の水位を上昇させ、濾水をオーバーフローにより排出する。これと同時に下部可動多孔板４を下降させて、上部多孔板２と下部可動多孔板４との間に洗浄室５２を設け、かつ空気供給弁５３を開放して、繊維塊洗浄用散気装置１０から空気を噴出させることにより、空気混合水の上昇流を発生させ、これにより洗浄室５２内の繊維塊５を撹拌浮遊させて、その繊維塊５を洗浄する。
【００１５】
繊維塊５の洗浄を終了したのち、図９および図１０に示すように、繊維塊受止用下部可動多孔板４を順次上昇させて、濾過層６を形成し、その後で、空気供給弁５３を閉じて繊維塊洗浄用散気装置１０からの空気噴出を停止し、続いて図１１に示すように、再び濾過を開始する。
なお原水５１を常時流し続け、洗浄時に逆洗水として使用してもよい。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、繊維塊受止用周側板１に繊維塊受止用上部多孔板２を固定し、昇降用シリンダ３により昇降移動される繊維塊受止用下部可動多孔板４を、繊維塊受止用上部多孔板２の下部において繊維塊受止用周側板１に嵌入し、前記繊維塊受止用上部多孔板２と繊維塊受止用下部可動多孔板４との間に繊維塊５を充填して濾過層６を形成し、繊維塊受止用下部可動多孔板４の下方に被濾過水供給室７を設けたので、多数の繊維塊５は上部多孔板２と下部可動多孔板４との間に保持され、昇降用シリンダ３によって下部可動多孔板４を上昇することにより濾過層６が形成され、下部可動多孔板４をさらに上昇移動すると、繊維塊５が圧縮変形されて繊維塊５相互間の隙間がなくなると共に、緻密で均一な濾過層６が形成され、そのため高性能な濾過を行なうことができ、かつ繊維塊５を使用した濾過層６は、空隙率が大きく、かつ圧縮されても微細固形物の付着に伴なう圧力損失の上昇が少ないので、高速な重力濾過を行なうことができる。
また繊維塊５を洗浄する必要が生じた場合は、下部可動多孔板４を下降させると、上部多孔板２と下部可動多孔板４との間に繊維塊５が自由に移動できる洗浄室が確保されると共に、繊維塊５から圧縮力が解放されて、その繊維塊５が球状の形態に復元して洗浄に適する状態になり、この状態で、被濾過水供給室７の下方の水中に設けた繊維塊洗浄用散気装置１０から空気を噴出させることにより、空気混合水の上昇流を発生させて、その上昇流により繊維塊５を水中で撹拌することにより、繊維塊を容易にかつ迅速に洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る上向流式高速濾過装置を示す縦断側面図である。
【図２】図１の左側部分を拡大して示す縦断側面図である。
【図３】図１の右側部分を拡大して示す縦断側面図である。
【図４】本発明の実施例に係る上向流式高速濾過装置を示す平面図である。
【図５】本発明の実施例に係る上向流式高速濾過装置の縦断正面図である。
【図６】本発明の実施例に係る上向流式高速濾過装置の一部を拡大して示す縦断側面図である。
【図７】繊維塊の正面図である。
【図８】繊維塊の断面図である。
【図９】濾過層を形成した状態を示す原理図である。
【図１０】濾過層を圧縮した状態を示す原理図である。
【図１１】濾過を行なっている状態を示す原理図である。
【図１２】上流側の水位が上昇した状態を示す原理図である。
【図１３】繊維塊の洗浄を行なっている状態を示す原理図である。
【図１４】従来の水路流水の浄化装置を示す縦断側面図である。
【符号の説明】
１  繊維塊受止用周側板
２  繊維塊受止用上部多孔板
３  昇降用シリンダ
４  繊維塊受止用下部可動多孔板
５  繊維塊
６  濾過層
７  被濾過水供給室
８  束状捲縮繊維
９  結束線材
１０  繊維塊洗浄用散気装置
２１  給水溝
２２  排水堰
２３  水路
２４  上流側昇降遮断板
２５  上流側堰
２６  通水用開口部
２７  水路底部
２８  整流板
２９  下流側堰
３０  固定仕切板
３１  ボルト
３２  上部格子フレーム
３３  下部格子フレーム
３４  ピストン杆
３５  ガイド筒
３６  水路側壁
３７  架台
３９  受台
４０  ゴムパッキング
４１  ボルト
４２  送風機
４３  排水堰
４４  昇降用シリンダ
４５  ピストン杆
４６  下流側遮断板
４７  濾水受溝
４８  排水溝
【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】
0003734227.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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