(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過槽（２）内部に水より重い粒状のろ材（３）を積層してろ材層（４）を形成し、前記ろ材層（４）の下層部とろ過槽（２）の上部で開口し、前記ろ材（３）を圧縮空気によってろ材層（４）の底部から引抜いて上方へ移送するとともに、該ろ材（３）を洗浄再生してろ材層（４）の上部へと循環させるようにしたエアリフト管（５）を立設したろ過装置（１）において、前記ろ過槽（２）を密閉型に形成し、前記ろ過槽（２）に装填するろ材（３）には珪藻土（３ａ）を使用し、前記ろ材層（４）上方のろ過室（６）に設けた原水の供給口（７）から原水を圧入供給してろ材層（４）中を下降させ、その処理水を前記ろ過槽（２）の下部から取出すようにしたことを特徴とする移動ろ床式ろ過装置。
【請求項２】
上記ろ過槽（２）に立設したエアリフト管（５）の上端開口部の外周部に分離槽（８）を配設し、前記ろ過槽（２）のろ過室（６）内から該ろ過槽（２）の天板より上方に突出し、前記分離槽（８）を囲撓する洗浄塔（９）を立設し、該洗浄塔（９）の頂部からろ材（３）の洗浄装置（１０）を垂設し、該洗浄装置（１０）の下端は前記分離槽（８）内まで延設し、前記洗浄塔（９）の上方側部にはろ材（３）の洗浄排出口（１１）を設け、前記ろ過槽（２）、洗浄塔（９）、エアリフト管（５）、洗浄装置（１０）は略同心状に配設したことを特徴とする請求項１に記載の移動ろ床式ろ過装置。
【請求項３】
上記ろ材（３）の洗浄装置（１０）として超音波洗浄機（１０ａ）を用いたことを特徴とする請求項２に記載の移動ろ床式ろ過装置。
【請求項４】
上記洗浄塔（９）の上部にエア排気用のレベル計（１２）と、エア排気口（１３）を設け、該エア排気口（１３）には前記レベル計（１２）と連動して開閉する調節弁（１３ａ）を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の移動ろ床式ろ過装置。
【請求項５】
上記ろ過槽（２）の下部に設けた処理水取出口（１４）は、処理水取出管（１４ａ）に接続されているループ状のヘッダー管（１４ｂ）と、該ヘッダー管（１４ｂ）に立設された複数本の流出管（１４ｃ）と、該流出管（１４ｃ）の上方に設けられ該流出管（１４ｃ）へ流入する処理水を均等に分配するループ状の分配傘（１４ｄ）とで構成していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の移動ろ床式ろ過装置。
【請求項６】
上記分配傘（１４ｄ）の下面部と、上記洗浄塔（９）と洗浄排出口（１１）との開口部にろ材流失防止用のフィルター（１１ａ、１４ｅ）を張設したことを特徴とする請求項５に記載の移動ろ床式ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上水、下水、産業廃水等の懸濁液のろ過装置の改良に関し、特に本発明は珪藻土をろ材として使用し、汚染したろ材を循環させて洗浄再生する移動ろ床式ろ過装置の改良に係るもので、連続して清澄ろ過が行なえるろ過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ろ床を構成するろ材が移動し、このろ材を移動させて洗浄再生し、ろ床の上部に返送する上向流移動ろ床式ろ過装置は公知であり、よく知られている。そして、ろ材として比重が１．０以上の粒状の砂等を用い、汚染した砂を輸送するのに圧縮空気で作動するエアリフト管を使用し、ろ過槽上部の洗浄装置で洗浄再生してろ材層の上部へ返送し、洗浄排水は外部に排出するろ過装置もよく知られている。
【０００３】
また、特開平６−４７２０８号公報には、ろ床を構成するろ材として砂粒状の珪藻土を使用したろ過装置において、密閉式のろ過槽の上部に設けた原水供給管から原水を供給し、下降流でろ材層を通過させる間に懸濁物を珪藻土ろ材で除去し、処理水をろ過槽の底部に設けている取出管から取出すようにしたものである。そして、懸濁物によって汚染したろ材を洗浄再生する場合には、前記取出管から洗浄水を供給し、上向流でろ材層を通過させて、ろ材に付着している懸濁物をろ材から剥離させ、汚れた洗浄排水は前記原水供給管より外部へ排出するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図３は従来公知の上向流移動ろ床式ろ過装置を概念的に示した縦断面図であり、原水はろ過槽３０下部に設けられた供給口３１に供給され、供給口３１に接続されているループ状のヘッダー管３２と、このヘッダー管３２に立設された複数本の流入管３３からループ状の分配傘３４を介してろ材層３５下部に均等に供給される。このようにして供給された原水は、粒状の砂で形成されたろ材層３５中を上昇する間に、ろ材層３５で夾雑物が捕捉され、その処理水はろ過槽３０上部に設けられた処理水取出口３６から槽外に排出される。そして、ろ材層３５下部の汚染した砂はろ過槽３０中心部に立設されたエアリフト管３７の下部に圧縮空気を供給することにより、エアリフト管３７を上昇し、ろ過槽３０上部に配設している洗浄塔３８内で、処理水によって洗浄再生される。洗浄されたろ材３５ａは洗浄塔３８内とエアリフト管３７外周部に配設しているシュート３７ａ、３８ａにより、分配されながらろ材層３５の上面に返送される。洗浄塔３８内で洗浄され、ろ材３５ａから分離した夾雑物は洗浄塔３８上部に設けられている洗浄排水口３９から槽外に排出される。上述のろ材３５ａとして粒状の砂を用いた移動ろ床式ろ過装置ではろ材粒子の表面は平坦で、吸着孔が無く、粒子間隙も大きいので微細なコロイド状の懸濁物は捕捉できずろ材層３５を通過するため、処理水の水質が悪化するという課題があった。
【０００５】
また、特開平６−４７２０８号公報に記載の発明においては、ろ材に珪藻土を使用しているので、多孔質な特性を有する珪藻土によって、前記のような問題のある微細なコロイド状の懸濁物でも、この珪藻土特有の多孔質によって捕捉されるので、清澄ろ過が行なえ、処理水の水質も良好となるものである。しかしながら、特開平６−４７２０８号公報に記載の発明におけるろ材の洗浄方法では、洗浄中はろ過運転を停止する必要があり、連続運転が行なえずろ過装置が大型になり、設置面積が広くなる。また、洗浄水を逆洗するだけの洗浄方法のため、珪藻土の多孔質部で捕捉された懸濁物は剥離出来ないという問題があり、さらに、洗浄圧力を高くすれば、ろ材が流失するという課題もある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するため、本発明は密閉型のろ過槽内部に水より重い粒状のろ材を積層してろ材層を形成し、前記ろ材層の下層部とろ過槽の上部で開口し、前記ろ材を圧縮空気によってろ材層の底部から引抜いて、上方へ移送するとともに該ろ材を洗浄再生してろ材層の上部へと循環させるようにしたエアリフト管を立設し、前記ろ過槽に装填するろ材には珪藻土を使用し、前記ろ材層上方のろ過室に設けた原水の供給口から原水を圧入供給してろ材層中を下降させ、その処理水を前記ろ過槽の下部から取出すようにしたものである。
【０００７】
また、ろ過槽に立設したエアリフト管の上端開口部の外周部に分離槽を配設し、前記ろ過槽のろ過室内から該ろ過槽の天板より上方に突出し、前記分離槽を囲撓する洗浄塔を立設し、該洗浄塔の頂部からろ材の洗浄装置を垂設し、該洗浄装置の下端は前記分離槽内まで延設し、前記洗浄塔の上方側部にはろ材の洗浄排出口を設け、前記ろ過槽、洗浄塔、エアリフト管、洗浄装置は略同心状に配設し、前記ろ材の洗浄装置として、超音波洗浄機を用い、前記洗浄塔の上部にはエア排気用のレベル計と、エア排気口を設け、該エア排気口には前記レベル計と連動して開閉する調節弁を設けたものである。
【０００８】
また、前記ろ過槽の下部に設けた処理水の取出口は、処理水の取出管に接続されているループ状のヘッダー管と、該ヘッダー管に立設された複数本の流出管と、該流出管の上方に設けられ該流出管へ流入する処理水を均等に分配するループ状の分配傘とで構成し、この分配傘の下面部と、前記洗浄塔と洗浄排出口との開口部にはろ材流失防止用のフィルターを張設した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る装置は上述のように構成してあるので、上記ろ材層の上部に圧入供給された原水はろ材層中を下降する間に夾雑物（懸濁物）がろ材（珪藻土）に捕捉され、そのろ液（処理水）はろ過槽の下部から槽外へ排出される。これと同時に、エアリフト管に圧縮空気を供給することによって、ろ材層の底部のろ材が引抜かれ、積層したろ材が上方から下方へ徐々に移動する。そして、引抜かれたろ材は、ろ過槽下部の処理水と共にエアリフト管内を撹拌されながら上方の分離槽まで移送される。
【００１０】
エアリフト管内において、ろ材の表面に付着した夾雑物は移送中に撹拌されることにより、ろ材表面から剥離する。そして、分離槽まで移送されたろ材は分離槽内に垂下している超音波洗浄機により超音波振動が加えられ、ろ材の多孔質部で捕捉している微細な懸濁物を剥離する。分離槽からオーバーフローしたろ材は洗浄塔内を沈降し、洗浄塔内部とエアリフト管外周部に配設されたシュートにより、分配されながらろ材層上面に供給される。そして、剥離した軽い夾雑物は分離槽からオーバーフローした後、洗浄排出口から槽外へ排出される。この際、ろ材の一部が洗浄排水中に混入していても、洗浄塔と洗浄排出口との開口部にろ材流失防止用のフィルターを張設しているので、ろ材が流失する恐れはない。
【００１１】
また、エアリフト管内に供給された圧縮空気は、ろ材と共に上昇し、洗浄塔の上部に蓄積するので、洗浄塔内の液面が圧縮空気に押され徐々に低下する。この液面が洗浄排水口より低くなると、洗浄排水を槽外に排出することが出来なくなる為、洗浄塔上部に設けたレベル計により、前記液面を検出し、設定値以下になると洗浄塔上部のエア排気口に設けている調節弁を開き、洗浄塔上部に蓄積している圧縮空気を大気へ放出する。再び、洗浄塔内の液面が上昇して前記レベル計の設定値以上になると、前記調節弁を閉じる。
【００１２】
一方、ろ材を通過して夾雑物を捕捉され、清澄になったろ液（処理水）はろ材層下方に配設されたループ状の分配傘の下面から、均等に分配傘内に流入する。前記分配傘の下面にはろ材流失防止用のフィルターが張設されているので、ろ液だけが流入し、このろ液は分配傘内に立設している複数本の流出管を通じて、前記流出管の下部に接続している処理水取出管から、ろ過槽の外周部に設けられたループ状のヘッダー管に集合し、前記ヘッダー管の一ヵ所に設けている処理水取出口より槽外に排出される。以下、図面に基づいて本発明の移動ろ床式ろ過装置を具体的に説明する。
【００１３】
【実施例】
図１は本発明に係るろ過装置１を模式的に表した縦断面図である。図１において、ろ過槽２は下部が略円錐形をした中空円筒状の密閉容器であり、ろ過槽２の内部下方にはろ材層４を形成する粒状のろ材３が積層されている。本発明では前記ろ材３に市販の珪藻土３ａを使用する。珪藻土３ａは多孔質で大きな空隙率を有し、粒子自体の強度が大きいという特性がある。そして、ろ過槽２の内部上方にはろ過室６を構成し、ろ過室６の上部には、原水を圧入供給する供給口７が設けられている。ろ過槽２の下方には処理水取出部１４ｆが設けられている。前記供給口７から夾雑物や懸濁物を含む原水がポンプ等でろ過室６内に圧入供給され、ろ材層４中を下降し、珪藻土３ａが夾雑物や懸濁物を捕捉することによってろ過され、処理水として処理水取出部１４ｆから槽外へ排出される。
【００１４】
処理水取出部１４ｆは処理水取出管１４ａの一端に処理水取出口１４を設け、他端をループ状のヘッダー管１４ｂに接続し、該ヘッダー管１４ｂに立設した複数本の流出管１４ｃと、ループ状の分配傘１４ｄで構成している。ヘッダー管１４ｂはろ過槽２の下方外部に設けられ、該ヘッダー管１４ｂに立設した複数本の流出管１４ｃはろ過槽２の円錐部を貫通して、上端をろ材層４内で開口している。分配傘１４ｄは流出管１４ｃの上端開口の上方を覆うように配設されている。分配傘１４ｄの下面には、ろ材３の最小粒径よりも細かい目のフィルター１４ｅを張設しているので、ろ材３が処理水と共に排出されることはない。
【００１５】
エアリフト管５はろ過槽２と同心状に立設されており、エアリフト管５の下端は、ろ過槽２底部近辺のろ材層４内で開口している。エアリフト管５の下部には圧縮空気の供給口（図示せず）が設けられており、圧縮空気をエアリフト管５の下部に供給することにより、ろ材層４底部のろ材３がろ過槽２底部の処理水と共にエアリフト管５内を上昇し、積層しているろ材３は徐々に上方から下方に移動する。そして、エアリフト管５内を上昇するろ材３はろ材３…同志の衝突と、処理水によって撹拌、洗浄されながら上方に移送される。
【００１６】
エアリフト管５の上端は、ろ過槽２の上部で開口しており、この開口部の外周部は円筒形状の分離槽８の底面と同心状に連接され、分離槽８の上面は密閉状態のろ過槽内で開放されている。この分離槽８の外周部を囲撓する形で円筒形状の洗浄塔９が同心状に立設され、該洗浄塔９の下端はろ過室６内で開口し、上端はろ過槽２の天板を貫通して上方に突出して、上端には天板を設けている。洗浄塔９の上部側面でろ過槽２の外部の位置には洗浄排出口１１が設けられ、この洗浄排出口１１と洗浄塔９との開口部にはろ材３の最小粒径より細かい目のフィルター１１ａが張設されている。そして、洗浄塔９の天板の中央には洗浄装置１０が垂設されており、その先端部は分離槽８内まで延設している。該洗浄装置１０はろ材３に珪藻土３ａを使用する場合には、超音波によって珪藻土３ａ粒子を振動させる超音波洗浄機１０ａを使用するのが最も効果的であり、使用する超音波の周波数帯としては、２０ＫＨｚ〜４０ＫＨｚの範囲が効果的である。
【００１７】
洗浄再生されたろ材３は分離槽８をオーバーフローして、洗浄塔９内を沈降する。この時、ろ材３はエアリフト管５外周面及び洗浄塔９内周面に多段に配設されているシュート５ａ、９ａに接触しながら分配され、ろ材層４の上面に供給される。そして、ろ材３と共に分離槽８をオーバーフローした軽い夾雑物を含む洗浄排水は、前記洗浄排出口１１から夾雑物と共に槽外に排出される。一部のろ材３が洗浄排水に混入した場合でも、前記のフィルター１１ａによって、ろ材３が洗浄排水と共に排出することは無いものである。尚、図中の符号１１ｂは洗浄排水の排水量を調節するための調節弁である。
【００１８】
又、ろ材３と共にエアリフト管内を上昇する圧縮空気は、洗浄塔９上部に蓄積し、洗浄塔９内の液面は圧縮空気に押され徐々に低下してくる。この圧縮空気を排気する為に、洗浄塔９上部に設けたレベル計１２により低下している液面を検出し、液面がレベル計１２の設定値以下に達すると「開」信号を発し、洗浄塔９上部のエア排気口１３に設けている調節弁１３ａを開き、洗浄塔９上部に蓄積されている圧縮空気をエア排気口１３から大気へ排気する。そして、液面が再び上昇してレベル計１２の設定値以上に達すると「閉」信号を発し、前記調節弁１３ａを閉じるようにしている。尚、符号１５はろ材３等を取出す際に使用するドレーン口である。
【００１９】
このように構成されたろ過装置１を用いることにより、夾雑物（懸濁物）を含む原水は、供給口７からろ過室６内に供給され、ろ材層４を下降する。懸濁物はこの間に珪藻土３ａに捕捉され、ろ液（処理水）はろ過槽２下部に設けた処理水取出部１４ｆを通り、処理水取出口１４から槽外に排出される。一方、ろ材層４底部の汚染した珪藻土３ａはエアリフト管５に圧縮空気を供給することにより、ろ過槽２下部の処理水と共にエアリフト管５を撹拌されながら上方の分離槽８まで移送される。この間に珪藻土３ａ粒子の表面に付着している夾雑物は剥離する。珪藻土３ａ粒子の多孔質部に捕捉された懸濁物は分離槽８内に設けた超音波洗浄機１０ａの超音波振動によって剥離する。剥離した軽い夾雑物（懸濁物）は一緒に上昇してきた処理水と共に洗浄排水として、洗浄排出口１１より槽外に排出され、洗浄再生された珪藻土３ａは洗浄塔９内を沈降しながら、シュート５ａ、９ａによって分配され、ろ材層４の上面に供給される。
【００２０】
上述した珪藻土３ａの粒径は０．１〜２．０ｍｍ程度のものを使用するが、砂を用いた従来の上向流移動床式ろ過装置のろ材粒子径（０．６〜１．２ｍｍ）よりも小さな粒子径（０．５ｍｍ程度以下）の珪藻土３ａだけを使用すれば、更に、精密な清澄ろ過が行なえる。又、小さな粒子径だけの珪藻土３ａを使用することにより、安息角が小さくなり、ろ過槽２下部の円錐状部の傾斜を緩くでき、ろ過槽２の高さが低くなり、ろ過装置１の全高も低くなる。
【００２１】
図２は本発明に係るろ過装置１の他の実施例を模式的に表した縦断面図である。図２におけるろ過槽２及び洗浄塔９は開放型にしているので、原水を圧入供給せず、水柱Ｌ（ろ材層４上面から供給口７までの高さ）をろ過力とするため、ろ過装置１の全高が図１の密閉式のものと比較して高くなる。しかしながら、エアリフト管５上部から排出される圧縮空気の排気装置が不要となり、イニシャルコストの低減が図れる。ろ過方法については、図１の密閉式のものと同様のため、その説明は省略する。
【００２２】
【発明の効果】
本発明に係る移動ろ床式ろ過装置は、従来から用いられている砂粒子をろ材とした上向流移動ろ床式ろ過装置に比べ、ろ材に多孔質を持つ珪藻土粒子を使用しているので、従来の移動ろ床式ろ過装置では捕捉することが出来なかった微細なコロイド状の懸濁物質も、珪藻土の多孔質で捕捉でき、より清澄な精密ろ過が行なえるようになった。又、ろ材の洗浄においては、汚染したろ材をエアリフト管で移送する間に行なう撹拌、洗浄と分離槽内で行なう超音波による振動の２段階洗浄により、珪藻土の多孔質内に捕集されている微細な懸濁物質まで剥離することが出来、完全に洗浄再生をした珪藻土をろ材層の上面に返送するので、連続で安定した清澄ろ過がおこなえる。
【００２３】
ろ過槽を密閉式にしておけば、原水を圧入供給できるため、ろ過装置の全高を低くでき、建屋等のイニシャルコストの低減が図れる。そして、小さい粒径だけの珪藻土を使用することにより、プレコートろ過や精密ろ過膜に相当する清澄な精密ろ過をすることが出来る。また、安息角が小さくなり、ろ過槽下部の円錐状部の傾斜が緩くできるので、更に、ろ過装置の全高が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る移動ろ床式ろ過装置を模式的に表した縦断面図である。
【図２】本発明に係る移動ろ床式ろ過装置の他の実施例を模式的に表した縦断面図である。
【図３】従来の上向流移動ろ床式ろ過装置を模式的に表した縦断面図である。
【符号の説明】
１  ろ過装置
２  ろ過槽
３  ろ材
３ａ  珪藻土
４  ろ材層
５  エアリフト管
６  ろ過室
７  供給口
８  分離槽
９  洗浄塔
１０  洗浄装置
１０ａ  超音波洗浄機
１１  洗浄排出口
１１ａ、１４ｅ  フィルター
１２  レベル計
１３  エア排気口
１３ａ  調節弁
１４  処理水取出口
１４ａ  処理水取出管
１４ｂ  ヘッダー管
１４ｃ  流出管
１４ｄ  分配傘
【図１】
0003809648.tif 000002
【図２】
0003809648.tif 000003
【図３】
0003809648.tif 000004