(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の内部に、濾過材および該濾過材により濾過される液体を収容する濾過槽と、該濾過槽内の前記濾過材を洗浄するための中空の撹拌槽を有する濾過材洗浄機構とを備え、該濾過材洗浄機構は前記濾過材から剥離した汚濁物質を前記容器の外部に排出する濁質排出手段を有し、前記濾過材により濾過されて浄化された液体を前記容器の外部に排出する濾過装置において、
前記攪拌槽が、前記濾過槽内に立設され、該攪拌層が濾過時に閉じられ、前記濾過材の洗浄時に開かれる下部開口を有するとともに、少なくとも前記濾過槽に収容される前記濾過材の上面よりも高い位置に上部開口を有する中空体であり、
前記攪拌槽内には、前記下部開口を通じて前記濾過槽から前記撹拌槽内に流入する前記濾過材および前記液体を、前記撹拌槽の前記下部開口から前記高い位置の開口まで、前記撹拌槽内をもみ洗いしつつ上昇させるスクリューコンベアが設けられ、
前記撹拌槽内での前記スクリューコンベアの回転により、前記濾過材をもみ洗いしつつ上昇させ、その間に前記濾過材から剥離した前記汚濁物質とともに前記濾過材を前記高い位置の開口から前記濾過槽内に排出することを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記濁質排出手段が、開閉手段により前記下部開口を閉鎖した状態において、前記濾床から前記濾過槽に、洗浄されたまたは清浄な新たな液体を噴出する逆流機構と、該逆流機構による前記液体の噴出により、前記濾過槽内で前記液体表層に浮遊せしめられた前記汚濁物質を、前記容器の外部に排出するオーバーフロー排出手段とを備えたものであることを特徴とする請求の範囲第１項記載の濾過装置。
【請求項３】
前記濾過材洗浄機構が、前記容器内に投入された液体を前記濾過槽内部に滞留させる滞留手段をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の濾過装置。
【請求項４】
前記濾過材洗浄機構による濾過材の洗浄と前記濾過とを切り換える切換機構をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の濾過装置。
【請求項５】
前記切換機構が、少なくとも前記下部開口を閉鎖するに足る大きさの、開閉自在の開閉扉と、前記開閉扉を開閉する開閉手段とを備えたものであることを特徴とする請求の範囲第４項記載の濾過装置。
【請求項６】
前記開閉扉が、前記撹拌槽の外壁の内周または外周に沿って可動とされたものであることを特徴とする請求の範囲第５項記載の濾過装置。
【請求項７】
容器の内部に、濾過材および該濾過材により濾過される液体を収容する濾過槽と、該濾過槽内の前記濾過材を洗浄するための中空の撹拌槽を有する濾過材洗浄機構とを備え、該濾過材洗浄機構は前記濾過材から剥離した汚濁物質を前記容器の外部に排出する濁質排出手段を有し、前記濾過材により濾過されて浄化された液体を前記容器の外部に排出する濾過装置において、
前記攪拌槽が、前記濾過槽内に立設され、該攪拌層が濾過時に閉じられ、前記濾過材の洗浄時に開かれる下部開口を有するとともに、少なくとも前記濾過槽に収容される前記濾過材の上面よりも高い位置にそれぞれ開口を有する中空体であり、前記攪拌槽の側面に上下に延びる側面開口を有し、前記攪拌槽内に前記濾過材が常時収容され、前記側面開口には駆動手段により操作されて該側面開口を開閉する側面扉が設けられ、
前記攪拌槽内には、前記下部開口を通じて前記濾過槽から前記撹拌槽内に流入する前記濾過材および前記液体を、前記撹拌槽の前記下部開口から前記高い位置の開口まで、前記撹拌槽内をもみ洗いしつつ上昇させるスクリューコンベアが設けられ、
前記投入された液体が、通常使用状態で開いている前記側面開口から前記攪拌槽内に流れ込んで、前記攪拌槽においても濾過がなされ、洗浄時には、前記撹拌槽内での前記スクリューコンベアの回転により、前記濾過材をもみ洗いしつつ上昇させ、その間に前記濾過材から剥離した前記汚濁物質とともに前記濾過材を前記高い位置の開口から前記濾過槽内に排出することを特徴とする濾過装置。
【請求項８】
前記濁質排出手段が、前記スクリューコンベアにより前記濾過材を攪拌するために前記側面扉が前記側面開口を閉鎖する際、前記濾床から前記濾過槽内に、洗浄されたまたは清浄な新たな液体を噴出して前記濾過材を浮遊状態にする逆流機構を有することを特徴とする請求の範囲第７項記載の濾過装置。
【請求項９】
前記スクリューコンベアの回転時、前記側面扉が閉じていることを特徴とする請求の範囲第７項または第８項記載の濾過装置。
【請求項１０】
前記濁質排出手段が、前記攪拌作用が終了して前記側面扉が前記側面開口を開放する際、前記逆流機構により前記濾床から前記濾過槽に噴出された、洗浄されたまたは清浄な新たな液体の噴出により、前記濾過槽内で前記液体表層に浮遊せしめられた前記汚濁物質を、前記容器の外部に排出するオーバーフロー排出手段を備えたものであることを特徴とする請求の範囲第７項記載の濾過装置。
【請求項１１】
前記濾過材洗浄機構が、前記容器内に投入された液体を前記濾過槽内部に滞留させる滞留手段をさらに備えたことを特徴とする請求の範囲第７項記載の濾過装置。
【請求項１２】
前記攪拌槽内に前記濾過材が常時収容され、前記濾過槽に投入された前記液体が前記濾過槽内に満たされて加圧され、該加圧された前記液体が、前記攪拌槽においても濾過可能であることを特徴とする請求の範囲第１項記載の濾過装置。
【請求項１３】
前記攪拌槽内に前記濾過材が常時収容され、前記濾過槽に投入された前記液体が前記濾過槽内に満たされて加圧され、該加圧された前記液体が、前記攪拌槽においても濾過可能であることを特徴とする請求の範囲第２項記載の濾過装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、水等の液体を濾過する濾過装置および濾過装置内の濾過材の洗浄方法に関するものである。
背景技術
従来、浄水場など大規模な浄水施設においては、河川、湖沼または井水等から引き込んだ原水に薬品を注入して原水中の浮遊物を沈殿しやすい大きさの塊にして沈殿させ、その上澄みを濾過池に送り、ここでさらに微細な浮遊物を濾過砂等の濾過材の層を通して取り除き、濾過して得られた水を塩素で消毒することにより、浄水処理を行っている。
しかし、このように濾過材を用いて水の濾過を長時間続けると、水に混入していた汚れ（汚泥等の汚濁物質（濁質））が濾過材に付着するなどして濾過効率が次第に低下するため、定期的に濾過材の洗浄を行なう必要があり、この濾過材の洗浄としては、ノズルから噴射される水流で砂層表面を叩くように洗浄する表面洗浄や、下部圧力室から浄水を濾過池内に圧入して砂を浮上させ、砂と砂とをもみ合わせて汚れを落とす逆流洗浄が主流であった。
しかしこのような表面洗浄、逆流洗浄は、水流せん断による作用を主体としているため、濾過材を十分効果的に洗浄することができず、長期間の繰り返し使用により、濾過材に濁質が堆積して粒径肥大が進み、濾過材間の空隙が減少したり、濾過材の吸着物質の剥離による目詰まり現象や、濁質そのもののリークなどが起きるようになる。
そこで従来は、逆流洗浄の回数を増やすなどしてこれに対応していたが、逆流洗浄を長年繰り返しているとその水圧により、濾過材を支持している砂利層にも影響が出て、本来水平に敷き詰められているべき砂利層が部分的に厚くなったり薄くなる不陸が生じ、この場合、濾過池の運転を全面的に停止したうえで、濾過材を搬出し、不陸を修正し、清浄な新濾過材または汚濁した濾過材を洗浄して得られた濾過材を敷き直すという更生工事により対処する必要があった。しかしこの更生工事には莫大なコストを要し、また工事の期間中は濾過池の運転を停止する必要があり、更生工事にかかる期間はそのまま浄水効率の低下につながるため、更生工事の間隔をなるべく長くしたいという浄水場側の強い要望がある。
そこで本願出願人は、このような要望に応えるべく、汚濁した濾過材を従来よりも短時間でかつ大幅に洗浄度を高めた砂洗浄装置を開発・提案し（特開平１０−１０９０５１号、同１１−０５７５２６号）、すでに関係方面において実績を挙げ、高い評価を得ている。この砂洗浄装置は、上部に、濾過池から吸い取った濾過材が投入される砂受入口、下部に砂取出口を有して砂及び洗浄水を貯留する洗浄槽と、この洗浄槽内に立設して上端及び下端に開口部を設ける攪拌槽と、この攪拌槽内で回転するスクリューコンベアとを備えたものであり、スクリューコンベアにより撹拌層内を洗浄水とともに上昇される砂が、上昇しながら激しく撹拌されて相互に揉み合い、擦れ合うことにより、砂の表面に付着又は被覆した汚れを十分効果的に取り除くことができるものである。
ところで上述したような大規模な浄水場とは異なり、小規模な簡易水道や工場に設置されている濾過タンク等の濾過装置は、容器の内部に、濾過材およびこの濾過材により浄化するために投入された水を収容する濾過槽を有し、濾過材により濾過されて浄化された水を濾過槽の濾床を通じて容器の外部に排出するように構成されているが、このような濾過装置の濾過材についても、濾過池と同様に、逆流洗浄や表面洗浄が主流であり、濾過池における濾過材と同様の洗浄の問題を内在している。すなわち、逆流洗浄時における大量の浄水の消費、洗浄効果が不十分、という問題である。
また濾過装置における濾過材は狭い容器内に収容されているため、濾過池における濾過材よりも、その汚れの進行速度は速く、さらに高速濾過を行うために濁質がリークしやすく、濾過池における濾過材よりもむしろ厳しい条件下で稼動に供されているということができ、したがって、短いサイクルで新濾過材との置換または更生が必要となる。
そこで、上述した本願出願人による砂洗浄装置（特開平１０−１０９０５１号、同１１−０５７５２６号）を用いて、濾過装置から吸い出した濾過材を洗浄することも考えられるが、濾過池における濾過材の量に比べ、濾過装置内の濾過材は極少量であるとともに、その濾過装置の使用規模が小規模であるため、この少量の濾過材を洗浄・更生する度にわざわざ、上記砂洗浄装置を設置するためのスペースを確保したり、また当該砂洗浄装置の設置・撤収作業にコストを掛けるのは、濾過池の場合と比べて格段に効率が悪く実用的でない。したがって通常は、濾過材を洗浄して再使用するのではなく、新規の濾過材と入れ替えるのが実用的である。
しかし、入れ替えられて廃棄される濾過材は産業廃棄物として処分する必要があり、その処分費用が高価であるとともに、環境保全面からも、安易な使い捨ての慣行を、資源の再利用という方向に転換するのが好ましい。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、新たな専用スペースを占有することがなく、かつ洗浄の都度、洗浄装置の設置・撤収作業を伴わず、しかも少量の浄化された液体を用いるだけで、短時間にかつ十分な洗浄度で濾過材を洗浄することができる濾過装置およびその濾過材の洗浄方法を提供することを目的とするものである。
発明の開示
本発明の濾過装置、および濾過装置内の濾過材の洗浄方法は、濾過槽内に濾過材洗浄機構を設け、この濾過材洗浄機構を用いて、濾過装置内の濾過材を洗浄することにより、濾過装置とは別個に、洗浄のための専用スペースを設けたり、洗浄装置の設置・撤収作業を実施する必要もなく、しかも少量の浄化された液体を用いるだけで、短時間にかつ十分な洗浄度で濾過材を洗浄するものである。
すなわち本発明の濾過装置は、容器の内部に、濾過材および濾過材により濾過するために投入された液体を収容する濾過槽を有し、濾過材により濾過されて浄化された液体を濾過槽の濾床を通じて容器の外部に排出する濾過装置において、濾過槽内に、濾過槽内の濾過材を洗浄する濾過材洗浄機構を備えたことを特徴とするものである。
ここで、容器内に投入される液体としては、濾過により浄化を求める汚れた水などであるが、必ずしも水に限るものではなく、切削油の廃油等であってもよい。また液体として水を適用した場合には、濾過材としては例えば濾過材を適用するのが好適であるが、この態様に限るものではなく、濾過材としては種々の材料を適用することができる。
濾過材洗浄機構としては、濾過槽内に立設された、下部および少なくとも濾過槽に収容される濾過材のよりも高い位置にそれぞれ開口を有する中空の撹拌槽と、下部開口を通じて濾過槽から撹拌槽内に流入する濾過材および液体を、撹拌槽の下部開口から高い位置の開口（上部開口または上端開口という）まで、撹拌槽内を上昇させつつ撹拌させる、撹拌槽内に撹拌槽と略同軸に設けられたスクリューコンベアと、撹拌槽内でのスクリューコンベアの回転による撹拌作用により濾過材から剥離・流出した汚濁物質を、容器の外部に排出する濁質排出手段とを備えたものを適用するのが好ましい。
スクリューコンベアにより濾過材および液体が撹拌槽内部を上昇すると、濾過材は液体中において流動化して、液体中で相互に揉み合い、擦れ合う状態を呈し、濾過材表面に付着・被覆した汚濁物質（濁質）が濾過材から効果的に剥離・流出して除去されるからである。そしてこのように濾過材から除去された濁質は、その上昇する液体中に浮遊し、撹拌槽の上部開口から濾過槽に排出され、濁質排出手段により容器外に排出されるからである。
濁質排出手段としては、開閉手段により撹拌槽の下部開口を閉鎖した状態において、濾床から濾過槽に、洗浄されたまたは清浄な新たな液体を噴出する逆流機構と、この逆流機構による液体の噴出により、濾過槽内で液体表層に浮遊せしめられた濁質を、容器の外部に排出するオーバーフロー排出手段とを備えたものを適用するのが好ましい。濾過装置内の濾過材を逆流洗浄するために当該濾過装置に備えられている逆流機構を利用することにより、濾過材から剥離・流出して濾過槽内に滞留する濁質を効果的に容器外に排出することができるからである。
さらに濾過材洗浄機構は、濾過装置自体が容器内に投入された液体を濾過槽内部に滞留させる止水装置を備えていないものであるときは、この止水機能を有する滞留手段をさらに備えたものとするのが好ましい。滞留された液体のみを用いて効率的に洗浄することができるからである。
本発明の濾過装置においては、濾過材洗浄機構による濾過材の”洗浄”と液体の”濾過”とを切り換える切換機構を濾過槽内にさらに備えることが好ましい。液体の”濾過”を行なうときは切換機構を”濾過”に切り換えて”洗浄”を行わず、”洗浄”を行うときは切換機構を”洗浄”に切り換えて”濾過”を行わないことにより、濾過と洗浄とをそれぞれ効率良く行なうことができるからである。
切換機構としては、少なくとも前記下部開口を閉鎖するに足る大きさの、開閉自在の開閉扉と、開閉扉を開閉する開閉手段とを備えたものを適用するのが好ましい。洗浄時は撹拌槽内に濾過材および液体を流入させ、濾過時は撹拌槽内に濾過材等が流入するのを的確に阻止することができ、開閉扉の開閉操作により、両操作（洗浄と濾過）を確実に切り換えることができるからである。さらに、スクリューコンベアの作用と、撹拌槽に形成された下部開口および上部開口の作用が相俟って、濾過槽内の濾過材が、濾過槽および撹拌槽を順次循環するため、短時間のうちに濾過槽内の全濾過材が満遍なく洗浄されるからである。
開閉扉は、撹拌槽の外壁の外周または内周に沿って可動とされたものを適用するのが好ましい。濾過槽内に堆積する濾過材により、開閉動作時の抵抗を低減することができるからである。同様に開閉手段についても濾過材による抵抗を克服しやすい構成を採用するのが好ましく、例えば、開閉扉の外周面にウォームホイールを固着し、このウォームホイールと螺合するウォームをモーター等により回転させる構成などを採用すればよい。この構成によれば、ウォームの回転により、ウォームホイールの歯間に入り込んだ濾過材が掻き出されるため、比較的開閉手段の開閉操作時において濾過材による抵抗を小さくすることができる。
なお本発明の濾過装置のうち、当該濾過装置の濾過槽内に備えられる、当該濾過槽内の濾過材を洗浄する濾過材洗浄機構、および必要に応じて濾過材洗浄機構による濾過材の”洗浄”と”濾過”とを切り換える切換機構を、既存の濾過装置に後付可能な洗浄装置とすることにより、既存の濾過装置を、濾過材洗浄機能付きの本発明の濾過装置に簡単に改造することができ、導入コストを抑制することができるという効果をも得ることができる。
さらに、本発明の濾過装置は、攪拌槽内に濾過材が常時収容され、攪拌槽の側面が濾過材の上面の上下に亘って延びる側面開口を有すると共に、この側面開口には駆動手段により操作されて側面開口を開閉する側面扉が設けられ、投入された液体が、通常使用状態で開いている側面開口から攪拌槽内に流れ込んで、攪拌槽においても濾過がなされるように構成することができる。
濁質排出手段は、スクリューコンベアにより濾過材を攪拌するために側面扉が側面開口を閉鎖する際、濾床から濾過槽内に、洗浄されたまたは清浄な新たな液体を噴出して濾過材を浮遊状態にする逆流機構を有するようにしてもよい。
また、スクリューコンベアの回転時には、側面扉が閉じていることが好ましい。
濁質排出手段の逆流機構は、攪拌作用が終了して側面扉が側面開口を開放する際、濾床から濾過槽に、洗浄されたまたは清浄な新たな液体を噴出するように構成されており、濁質排出手段が、さらに、逆流機構による液体の噴出により、濾過槽内で液体表層に浮遊せしめられた汚濁物質を、容器の外部に排出するオーバーフロー排出手段を備えたものとすることができる。
濾過材洗浄機構は、容器内に投入された液体を濾過槽内部に滞留させる滞留手段をさらに備えることができる。
攪拌槽内に濾過材が常時収容され、濾過槽に投入された液体が濾過槽内に満たされて加圧され、加圧された液体が、攪拌槽においても濾過されるようにすることができる。
本発明の濾過装置内の濾過材の洗浄方法は、容器の内部に、濾過材および濾過材により濾過するために投入された液体を収容する濾過槽を有し、濾過材により濾過されて浄化された液体を濾過槽の濾床を通じて容器の外部に排出する濾過装置内の濾過材の洗浄方法であって、濾過槽内に、濾過槽内の濾過材を洗浄する濾過材洗浄機構を予め配置し、濾過材洗浄機構により濾過材を当該濾過装置内で自己洗浄することを特徴とするものである。
ここで、容器内に投入される液体としては、濾過により浄化を求める汚れた水などであるが、必ずしも水に限るものではなく、切削油の廃油等であってもよい。また液体として水を適用した場合には、濾過材として濾過材を適用するのが好適であるが、この態様に限るものではなく、種々の濾過材を適用することができる。
本発明の濾過材の洗浄方法においても本発明の濾過装置と同様に、濾過材洗浄機構としては、濾過槽内に立設された、下部および少なくとも濾過槽に収容される濾過材のよりも高い位置にそれぞれ開口を有する中空の撹拌槽と、下部開口を通じて濾過槽から撹拌槽内に流入する濾過材および液体を、撹拌槽の下部開口から高い位置の開口（上部開口または上端開口という）まで、撹拌槽内を上昇させつつ撹拌させる、撹拌槽内に撹拌槽と略同軸に設けられたスクリューコンベアと、撹拌槽内でのスクリューコンベアの回転による撹拌作用により濾過材から剥離・流出した汚濁物質を、容器の外部に排出する濁質排出手段とを備えたものを適用するのが好ましく、洗浄時においては、スクリューコンベアの運転を開始して、撹拌槽の下部開口を通じて濾過槽から撹拌槽内に流入する濾過材および液体を、撹拌槽の下部開口から上部（上端）開口まで、撹拌槽内を上昇させつつ撹拌させて、撹拌槽内において流動化した濾過材をもみ洗いするとともに、もみ洗いされた濾過材と、濁質が混入した液体とを、撹拌槽の上部（上端）開口から濾過槽に排出させ、濾過槽内の濾過材の略全量が撹拌槽を循環した後であって、撹拌槽内に残留する濾過材および液体の略全量が、濾過槽に排出された後に、スクリューコンベアの運転を停止し、濁質排出手段により、汚濁物質を容器の外部に排出するように制御するのが好ましい。
さらに濁質排出手段として、開閉手段により下部開口を閉鎖した状態において、濾床から濾過槽に、洗浄されたまたは清浄な新たな液体を噴出する逆流機構と、逆流機構による液体の噴出により、濾過槽内で液体表層に浮遊せしめられた汚濁物質を、容器の外部に排出するオーバーフロー排出手段とを備えたものを適用し、上記洗浄時の汚濁物質の排出に際して、逆流機構により、濾床から濾過槽に、洗浄された新たな液体を噴出させて、濾過槽内で液体表層に浮遊せしめ、オーバーフロー排出手段により、浮遊せしめられた汚濁物質を、容器の外部に排出するようにするのが好ましい。
さらに濾過洗浄機構は、濾過装置自体が上述した止水装置を備えていないものである場合は、滞留手段をさらに備えたものとするのが好ましい。滞留された液体のみを用いて濾過材を効率的に洗浄することができるからである。
本発明の濾過装置内の濾過材の洗浄方法においても、上述した切換機構を濾過槽内に予め配置しておくことが好ましい。濾過と洗浄とを切り換えることにより、濾過と洗浄とをそれぞれ効率良く行うことができるからである。切換機構としては、少なくとも前記下部開口を閉鎖するに足る大きさの、開閉自在の開閉扉と、開閉扉を開閉する開閉手段とを備えたものを適用するのが好ましい。スクリューコンベアの運転開始前または運転開始後に開閉扉を開閉手段により開放することにより、撹拌槽の下部開口から濾過槽内への濾過材および液体の流入を開始させて洗浄に切り換えて洗浄のみを効果的に行い、洗浄後はスクリューコンベアの運転終了前に開閉手段により開閉扉を閉鎖することにより、撹拌槽内に濾過材や液体が流入するのを阻止して、濾過のみを効果的に行うことができる。
なお、開閉扉が、前記撹拌槽の外壁の内周または外周に沿って可動とされたものを適用するのが、開閉操作時の抵抗に打ち勝つ上で好ましい。
また以上の各工程の操作は、シーケンス制御により自動的に行うことが、より望ましい。
さらに、本発明の濾過装置内の濾過材の洗浄方法においては、濾過材洗浄機構が、濾過槽内に立設された、下部および少なくとも濾過槽に収容される濾過材の上面よりも高い位置にそれぞれ開口を有すると共に、側面に、濾過材の上面の上下に亘って延びる側面開口を有し、この側面開口に駆動手段により操作されて側面開口を開閉する側面扉が設けられた、濾過材が常時収容された中空の撹拌槽と、下部開口を通じて濾過槽から撹拌槽内に流入する濾過材および液体を、撹拌槽の下部開口から前記高い位置の開口まで、撹拌槽内を上昇させつつ撹拌させる、撹拌槽内に撹拌槽と略同軸に設けられたスクリューコンベアと、撹拌槽内での撹拌作用により濾過材から剥離・流出した汚濁物質を、容器の外部に排出する濁質排出手段とを備えたものであり、側面扉を閉じて、スクリューコンベアの運転を開始して、撹拌槽の下部開口を通じて濾過槽から撹拌槽内に流入する濾過材および液体を、撹拌槽の下部開口から高い位置の開口まで、撹拌槽内を上昇させつつ撹拌させて、撹拌槽内において濾過材をもみ洗いするとともに、もみ洗いされた濾過材と、濁質が混入した液体とを、撹拌槽の高い位置の開口から濾過槽に排出させ、濾過槽内の濾過材の略全量が撹拌槽を循環した後に、側面扉を開くと共に、スクリューコンベアの運転を停止し、濁質排出手段により、汚濁物質を容器の外部に排出するよう構成することができる。
本発明の濾過装置は、濾床から濾過槽に、洗浄されたまたは清浄な新たな液体を噴出する逆流機構を備え、濾過材の洗浄時、濾過材を浮遊状態にしてから、側面扉を閉鎖するのが望ましい。
さらに、前記濁質排出手段は、攪拌作用が終了して側面扉が側面開口を開放する際、逆流機構により、濾床から濾過槽に、洗浄されたまたは清浄な新たな液体を噴出することにより、濾過槽内で液体表層に浮遊せしめられた汚濁物質を、容器の外部に排出するようにしてもよい。
また、濾過材洗浄機構は、容器内に投入された液体を濾過槽内に滞留させ、滞留せしめられた液体のみを、撹拌、濾過材のもみ洗い、および濾過槽への排出に供するようにしてもよい。
本発明の濾過装置および濾過装置内の濾過材の洗浄方法によれば、その濾過槽内に、濾過槽内の濾過材を自浄する濾過材洗浄機構を備えた構成としたことにより、濾過装置とは別に濾過材洗浄装置を設置等する必要がなく、したがって、その設置スペースや設置・撤収のコストの問題を解決することでき、しかも、切換機構をさらに備えてこの切換機構によって”濾過”を選択した場合には、洗浄機構を作用させないため、従来通りの濾過作用を確保し、切換機構によって”洗浄”を選択した場合には、洗浄機構を作用させて、濾過槽内部に滞留する量の液体のみを用いて濾過材の洗浄を行うため、所要液体量を最小限に抑えることができ、加えて最終的に、濾過装置に装備されている逆流洗浄作用により濾過材から剥離・流出して濾過槽に滞留している濁質を容器外部に排出すれば、単なる従来の逆流洗浄に比べて、濾過材を効率よくかつ洗浄度よく洗浄することができる。
この結果、新規の濾過材に交換する必要がなくなり、新規濾過材の導入に伴うコストの抑制を図ることができるとともに、使用済みの濾過材を廃棄処分する必要もなく、産業廃棄物の抑制による環境保全（ＩＳＯ１４０００等）および産業廃棄物処分に伴うコストの低減を図ることが可能となる。
さらに、濾過材の洗浄サイクル間隔を従来よりも延長することができるため、濾過継続時間を長く確保することができるとともに、トータルとして洗浄のために濾過を停止させる時間を大幅に短縮することができる。
さらにまた、繰り返し洗浄を行なっても、濾過槽に濁質が沈積することがなく、したがって濾過材の交換、濾過槽内の清掃が不要となり、維持管理関係のコストや作業を大幅に低減することができる。
さらに、本発明の濾過装置が、攪拌槽内に濾過材が常時収容され、攪拌槽の側面が濾過材の上面の上下に亘って延びる側面開口を有すると共に、この側面開口には駆動手段により操作されて側面開口を開閉する側面扉が設けられ、投入された液体が、通常使用状態で開いている側面開口から攪拌槽内に流れ込んで、攪拌槽においても濾過がなされるよう構成されている場合は、濾過面積が拡大するので濾過効率が良くなる。また、攪拌槽内に常に液体が流入するため、攪拌槽内で液体が澱むことがない。従って、液体が澱むことによる液体の汚濁とその汚濁された液体が攪拌槽の外部に染み出て洗浄された液体に混じることが防止される。
また、濁質排出手段が、スクリューコンベアにより濾過材を攪拌するために側面扉が側面開口を閉鎖する際、濾床から濾過槽内に、洗浄されたまたは清浄な新たな液体を噴出して濾過材を浮遊状態にする逆流機構を有する場合は、側面扉の開閉が濾過材により妨げられない、即ち濾過材により大きな抵抗を受けないので、側面扉の開閉が容易になり、側面扉を開閉するための駆動手段にかかる負荷が少なくて済む。
また、スクリューコンベアの回転時に、側面扉が閉じている場合は、濾過材の攪拌が効率的になされる。
濁質排出手段の逆流機構が、攪拌作用が終了して側面扉が側面開口を開放する際、濾床から濾過槽に、洗浄されたまたは清浄な新たな液体を噴出するように構成されており、濁質排出手段が、さらに、逆流機構による液体の噴出により、濾過槽内で液体表層に浮遊せしめられた汚濁物質を、容器の外部に排出するオーバーフロー排出手段を備えたものである場合は、側面扉の開閉が容易になされるとともに汚濁物質が側面扉からも効率良く排出できる。
濾過材洗浄機構は、容器内に投入された液体を濾過槽内部に滞留させる滞留手段をさらに備えた場合には、側面開口とも相俟って濾過材を効率的に洗浄することができる。
攪拌槽内に濾過材が常時収容され、濾過槽に投入された液体が濾過槽内に満たされて加圧され、加圧された液体が、攪拌槽においても濾過されるように構成されている場合は、濾過面積が拡大し、且つ液体が加圧されているので、液体が速やかに浸透し、一層効率的に濾過がなされる。
発明を実施するための最良の形態
本発明の第１の実施形態の濾過装置は、Ｆｉｇ．２に示すように、濾過材としての濾過材５１およびこの濾過材５１により濾過するために投入された水５２を収容する濾過槽１１を有する本体容器１２を有し、濾過材５１により濾過され、濾過槽１１の濾床１３を通じて、浄化された水５２′が容器の外部に排出されるように構成され、さらに濾過槽１１内に、濾過槽１１内の濾過材５１を洗浄する濾過材洗浄機構、および濾過材洗浄機構による濾過材の”洗浄”と”濾過”とを切り換える切換機構とを備えたものである。濾過材洗浄機構および切換機構の具体的な構成は後述する。
濾床１３には、Ｆｉｇ．３Ａに示すように、微細孔を有するセラミック製の、多数の短円柱状フィルター１４が設置されている。このフィルター１４は、詳細には、同Ｆｉｇ．３Ｂの断面図およびＦｉｇ．３Ｃに示す平面図に示すように、十字状の中空部分を有し、堆積する濾過材５１や水５２′に抗する強度を保持しつつ、効率よく浄化された水５２′のみを、濾床１３下方に形成された圧力室１５に浸透させる作用をなす。
圧力室１５には、透過された浄化水５２′を容器１２の外部に排出する集水管１６が固着されており、集水管１６には管内部を開閉する電磁弁（第２電磁弁）１７と、圧力室１５から浄化水５２′を吸引する浄水取出ポンプ１８と、圧力室１５に浄化水５２′を逆流させる逆流水供給ポンプ１８′とが設けられている。
容器１２の上部側面には、濾過して浄化しようとする水５２が濾過槽１１に供給される供給管１９が固着されており、供給管１９には管内部を開閉する電磁弁（第１電磁弁）２０と、濾過槽１１に水５２を供給する浄化用水供給ポンプ２１と、濾過槽１１から後述する濁質５３が浮遊する水５２を吸引する汚濁水オーバーフロー排出ポンプ２１′が設けられている。
濾過材洗浄機構は、濾過槽１１内の略中央に立設された、下部および上端にそれぞれ開口２２ａ，２２ｂを有する中空円柱状の撹拌槽２２と、下部開口２２ａを通じて濾過槽１１から撹拌槽２２内に流入する濾過材５１および水５２を、撹拌槽２２の下部開口２２ａから上端開口２２ｂまで、撹拌槽２２内を上昇させつつ撹拌させる、撹拌槽２２内に撹拌槽２２と略同軸に設けられたスクリューコンベア２３を備え、また、撹拌槽２２内での撹拌作用により濾過材５１から剥離・流出した濁質５３を、容器１２の外部に排出する濁質排出手段と、容器１２内に供給された水５２を濾過槽１１内にある程度滞留させる滞留手段とを備えたものである。
ここでスクリューコンベア２３は、容器１２の上部に設置されたモーター２３ａにその上端が接続されており、下端は容器１１下方に設けられた軸受け２３ｂに軸支されている。またスクリューコンベア２３の回転軸に固着する螺旋状の羽根は、撹拌槽２２の内面と適度な空隙を有し、濾過材５１を効率よく上端開口２２ｂまで搬送する。この空隙が大きすぎると上昇中に落下する濾過材５１の量が多くなり、反対に狭すぎると濾過材５１の咬み込みや破砕及び羽根の摩耗の原因にもなるので、濾過材５１の粒径に合わせて空隙が適宜調整できるよう、スクリューコンベア２３あるいは撹拌槽２２を交換可能に構成するのが好ましい。
一方、切換機構は、Ｆｉｇ．４Ａに示すように、撹拌槽２２の外壁円周面に沿って可動とされた、撹拌槽２２の下部開口２２ａを閉鎖するに足る大きさの開閉扉２４と、この開閉扉２４を開閉する開閉手段と、容器１２内の水を濾過槽１１内部にある程度貯留させる貯留手段としての、前述した第２電磁弁１７とからなる構成である。なお開閉手段は、開閉扉２４の外周面に沿って固着されたウォームホイール２５と、このウォームホイール２５に螺合するウォーム２６（同Ｆｉｇ．４Ｂ参照）と、ウォーム２６を同軸に固着してなる回転軸２７と、回転軸２７を軸回りに回転させるモーター２８からなる。ここで、上記ウォームホイール２５およびウォーム２６等に代えて、同Ｆｉｇ．４Ａ、４Ｃに示すように、開閉扉２４の外周面に固着された、長孔２９ａが穿孔された被駆動フック２９と、この被駆動フック２９の長孔２９ａに貫通する往復動軸３１と、被駆動フック２９を挟んで往復動軸３１に固着された２つのプッシュプーラー３０と、往復動軸３１を往復動させるエアシリンダ３２とを備えた開閉手段を採用してもよい。なお、エアシリンダー３２は、濾過槽１１内の開閉扉２４近傍に設けてもよい。
濁質排出手段は、開閉手段により下部開口２２ａを閉鎖した状態において、濾床１３を通じて圧力室１５から濾過槽１１に、浄化された水５２′を噴出させる逆流機構としての逆流水供給ポンプ１８′と、逆流機構による浄化水５２′の噴出により、濾過槽１１内で水５２中に浮遊された濁質５３を、容器１２の外部に排出するオーバーフロー排出手段としての供給管１９および汚濁水オーバーフロー排出ポンプ２１′とにより構成される。また滞留手段としては、第２電磁弁１７がその機能をなすものである。
第１の実施形態の濾過装置１０においては、濾過槽１１の底部に堆積した濾過材５１および水５２を、撹拌槽２２の下部開口２２ａに流入させるのを補助する傾斜板１２ａが濾過槽１１の底部に付設されているが、この傾斜板１２ａに代えて、堆積した濾過材５１および水５２を撹拌槽２２の下部開口２２ａ方向に押圧するように噴流を吹き出す手段を設けてもよい。さらに、これら特別の補助機構を設けることなく、濾床１３からの浄化水５２′を噴出させることにより、濾過槽１１の底部の濾過材５１を対流させることにより、その底部に濾過材５１が滞留するのを防止してもよい。
次にこの第１の実施形態の”濾過”装置１０の作用について説明する。
まず通常の濾過動作時の作用についてＦｉｇ．２を用いて説明する。容器１２内部の撹拌槽２２の下部開口２２ａは、開閉扉２４により閉鎖されており、濾過槽１１内で堆積する濾過材５１および供給管１９から供給される水５２が撹拌槽２２内に流入するのが阻止されている。
供給管１９の第１電磁弁２０は開放されており、供給管１９内には浄化用水供給ポンプ２１により濾過槽１１に圧送される汚れた水５２が流通し、この水５２は第１電磁弁２０を通過して濾過槽１１に供給される。濾過槽１１に供給された水５２は、そこに堆積する濾過材５１により濾過されて浄化され、浄化された水５２′は濾床１３のフィルタ１４を通過して圧力室１５に圧入される。圧力室１５に通じる集水管１６に設けられた第２電磁弁１７は開放されており、浄水取出ポンプ１８の作用により、圧力室１５内の浄化された水５２′は集水管１６を通って、この濾過装置１０の外部に排出され、種々の用途に供される。
次に”洗浄”への切換えおよび濾過材洗浄作用について、Ｆｉｇ．２および５を用いて説明する。
まず、浄化用水供給ポンプ２１の運転を停止して、水５２の供給をストップするとともに、第１電磁弁２０を閉鎖して、洗浄時における水５２の飛沫等が逆流するのを防止する。このとき、濾過槽１１における水５２の上面（水面）位置が撹拌槽２２の上端開口２２ｂよりも上にならないように、水５２の供給をストップする。なお、濾過材５１の量は、この撹拌槽２２の上端開口２２ｂ以下のレベルであって、オーバーフロー排出手段としての供給管１９以下のレベルとなるように適宜設定する。このとき、水５２に対する濾過材５１の重量比率を多めに設定した方がより高い洗浄効果を呈する場合が多い。
次に、集水管１６の浄水取出ポンプ１８の運転を停止するとともに、第２電磁弁１７を閉鎖する。この作用により、フィルター１４を介して圧力室１５内に水５２′は流れ込まなくなり、供給管１９から供給される汚れた水５２は濾過槽１１に滞留する。
またスクリューコンベア２３のモーター２３ａの運転を開始し、スクリューコンベア２３がＦｉｇ．５の矢印方向に回転する。さらに開閉手段の作用により開閉扉２４が撹拌槽２２の外壁外周面に沿って移動し、撹拌槽２２の下部開口２２ａが開放される。なお開閉扉２４の開放とスクリューコンベア２３の回転開始は、反対の順序であってもよい。
開閉扉２４が開放されたことにより、濾過槽１１の底部の濾過材５１および水５２が、その上方に堆積する濾過材５１および水５２の重量により、撹拌槽２２の下部開口２２ａを通って撹拌槽２２の底部に押し入れられる。そして撹拌槽１１内で回転するスクリューコンベア２３の螺旋状羽根により、撹拌槽２２底部に流入した濾過材５１および水５２は、順次上方の上端開口２２ｂまで搬送されるが、この間、スクリューコンベア２３の上昇力により濾過材５１は浮遊状態となり流動化する。撹拌槽２２の底部においては、濾過材５１は、下部開口２２ａから撹拌槽２２に連続的に流入する濾過材５１によりスクリューコンベア２３の螺旋状羽根および撹拌槽２２内面とにより拘束された状態で押し上げられることになるため、濾過材５１の粒子間の相対的な動きは抑制されるが、スクリューコンベア２３の、下部開口２２ａの上端縁より上部ではこの拘束が少なくなるため、水５２および濾過材５１は激しく撹拌されながら上昇を続け、濾過材５１の粒子間で相互に擦れ合い、この作用により、水５２の濾過によって濾過材５１に付着しまたは濾過材５１を被覆した濁質５３が濾過材５１から剥離除去され、濾過材５１が洗浄される。
ここでスクリューコンベア２３により搬送される濾過材５１の粒子は、相互に擦れ合う機会が増大して洗浄効果が上がる。さらに、水面よりも上部においては、よりその粒子間の接触機会が多くなるので、さらに洗浄効果が上がる。また、スクリューコンベア２３の上部においては、羽根の外周縁と撹拌槽２２の内周面との隙間を通って一部の濾過材５１が落下し、スクリューコンベア２３の下段の羽根上に載って再度上昇を繰り返すため、揉み洗いの工程が実質的に長くなり、洗浄効果が向上する。
なお、スクリューコンベア２３の回転数は、水５２および濾過材５１がスクリューコンベア２３の羽根の上端まで上昇し得るような高速回転に設定することが必要である。また水５２は、少なくとも上端開口２２ｂにおいて濾過材５１の流動化が実現できる程度まで投入する必要があるが、水５２を余り多く投入すると、スクリューコンベア２３上における濾過材５１の粒子の密度が低下して粒子同士の擦れ合う機会が減少するため、洗浄の効率が低下する。さらに、濾過槽１１の水５２および濾過材５１の上面位置に対する上端開口２２ｂの高さ位置の突出量が少ないと、濾過材５１の洗浄効果が低下し、逆に突出量が多くなり過ぎると、洗浄しうる濾過材５１の絶対量が少なくなるので洗浄効率が悪くなる。従って、これらを総合的に判断して水５２の投入量や、撹拌槽２２の高さを決定しなければならない。
濾過材５１はスクリューコンベア２３の羽根上を上昇しながら粒子相互が擦れ合う作用を呈するが、羽根等の装置構成に衝突する作用はほとんどないので、粒子に過大な力が作用せず粒子が破砕する虞はない。しかも、粒子相互間には常に水５２が介在するため、剥離除去された濁質５３は水５２中に混入し、粒子間の擦れ合いによる再付着は生じない。また、スクリューコンベア２３の中〜上部では濾過材５１が接するのは主に羽根の上面のみとなるので、スクリューコンベア２３の摩耗は少ない。
撹拌槽２２の上端開口２２ａまで上昇し、流動化した濾過材５１および濁質５３が混入した水５２は、順次濾過槽１１内に送り出され、洗浄された濾過材５１は、濾過槽１１に堆積する未洗浄の濾過材５１の上部に順次堆積するが、濾過槽１１の底部に堆積する濾過材５１が濾過槽１１から順次撹拌槽２２に押し込まれるため、濾過槽１１の上部に堆積した、洗浄された濾過材５１も、洗浄時間の経過とともに順次濾過槽１１の下方に移動し、再度下部開口２２ａを通って撹拌槽２２で洗浄されるという行程を繰り返し、濾過槽１１内の濾過材５１は満遍なく洗浄される。
なお、濾過槽１１底部の外周部に堆積する濾過材５１は、その上方に堆積する濾過材５１の重量の、傾斜板１２ａの傾斜面に沿った方向の成分により、濾床１３の中心方向すなわち撹拌槽２２の下部開口２２ａへ向かう方向の力も受けるため、当該外周部に堆積する濾過材５１が循環せずに当該部分に滞留して洗浄から取り残されるということはなく、全ての濾過材５１が満遍なく洗浄される。
濾過槽１１内の濾過材５１が満遍なく洗浄された後、開閉手段により開閉扉２４を閉鎖方向に移動させて下部開口２２ａを閉鎖し、撹拌槽２２に新たに濾過材５１および水５２が流入するのを阻止する。そして、さらに所定時間だけスクリューコンベア２３の回転を続行し、撹拌槽２２内に残留する濾過材５１および濁質５３を含む水５２を、すべて濾過槽１１に排出させる。
以上の作用により濾過材５１自体の洗浄は終了し、濾過材５１からは濁質５３が剥離除去されたが、濾過槽１１内には、洗浄された濾過材５１の他に、その剥離除去された濁質５３もそのまま残留しており、このままの状態で新たに水５２の濾過に供するのは不適当である。
そこで次に、濾過槽１１内に残留する濁質５３を容器１２外に排出するすすぎ処理である逆流洗浄を行なうべく、集水管１６に設けられた第２電磁弁を開放するとともに、逆流水供給ポンプ１８′により容器１２外部から供給される浄化された、または清浄された水５２′を圧力室１５に圧送させる（Ｆｉｇ．６参照）。さらに供給管１９に設けられた第１電磁弁２０も開放する。圧力室１５内に圧送された浄化された水５２′はその圧送力により、濾床１３のフィルター１４を通じて濾過槽１１内に逆流噴出する。そしてこの逆流噴出された水５２′の上昇力により、濾過槽１１内の濾過材５１および濾過材５１の粒子間に堆積した濁質５３は水中で激しく上昇するように動くが、このとき、濾過材５１よりも軽い濁質５３は、濾過材５１よりも上方に噴き上げられ、水５２（および５２′）の上面（水面）付近まで浮上される。この結果、濁質５３は、濾過槽１１の底部から濾過材５１が噴き上げられる高さ以上の範囲に排除される。
このようにして圧力室１５側からの逆流噴出が続くことにより、濾過槽１１内の水量が増加してその水面は徐々に上昇し、それに伴って、浮上された濁質５３も上昇する。そして水面が容器１２の供給管１９の位置に達すると、このオーバーフロー排出手段としての供給管１９へ、濁質５３を含む水５２が流れ出す。ここで汚濁水オーバーフロー排出ポンプ２１′によって、供給管１９内の濁質５３が混じる水を、容器１２外に排出するように吸引作用させる。以上の逆流洗浄を所定時間続行することにより、濾過槽１１内に残留する濁質５３は全て除去される。
逆流洗浄が終了した後は、汚濁水オーバーフロー排水ポンプ２１′および逆流水供給ポンプ１８′を停止し、濾過槽１１内で噴き上げられた、洗浄された濾過材５１が沈降して堆積した後に、浄化用水供給ポンプ２１により、濾過に供される新たな洗浄用水５２を濾過槽１１に供給するとともに、浄水取出ポンプ１８により圧力室１５に集水した、浄化された水５２′を容器１２外部に排出して、新たな濾過処理（Ｆｉｇ．２）を行なうことができる。
なお以上の一連の作用は、所定の制御装置を用いたシーケンス制御により、自動的に行うようにするのが、操作者の手間を省く省力化の観点から好ましい。
以上、詳細に説明したように、第１の実施形態の濾過装置１０によれば、その濾過槽内に備えられた濾過材洗浄機構および切換機構により、濾過装置とは別に濾過材洗浄装置を設置等する必要はない。すなわち、”濾過”によって汚れた濾過材５１を容器１２の外に取り出して洗浄し、濾過槽１１に再投入するための設備機器（砂の搬出入装置や別体の洗浄装置等）を省略することができ、またこれに掛かる膨大な作業量も削減できる。この結果、その濾過材洗浄装置の設置スペースや設置・撤収の作業コスト等を大幅に削減でき、しかも、切換機構によって「濾過」に切り換えた場合には、洗浄機構を作用させないため、従来通りの濾過作用を確保し、滞留手段により、濾過槽１１内部に滞留する量の水５２のみを用いて濾過砂５１の洗浄を行うため、所要水量を最小限に抑えることができ、最終的に逆流洗浄により濾過材５１から剥離・流出して濾過槽１１に滞留している濁質５３を容器１１外部に排出することにより、単なる従来の逆流洗浄や表面洗浄に比べて、濾過材５１を効率よくかつ洗浄度よく洗浄することができる。
次に、本発明の第２の実施形態について、Ｆｉｇ．７乃至Ｆｉｇ．１１を参照して説明する。Ｆｉｇ．７は、第２の実施形態の濾過装置の主要部縦断面を示すＦｉｇ．２と同様の断面図、Ｆｉｇ．８は、Ｆｉｇ．７の濾過装置の側面扉の部分拡大断面図、Ｆｉｇ．９は、Ｆｉｇ．７の濾過装置の側面開口を示す部分拡大正面図、Ｆｉｇ．１０は、Ｆｉｇ．９の濾過装置の攪拌槽を１０−１０線に沿って部分的に示す部分拡大断面図、Ｆｉｇ．１１は、Ｆｉｇ．７の濾過装置に使用される駆動手段の要部拡大図である。なお、説明にあたり前述の第１の実施形態と同じ部品については同じ参照番号を使用する。
最初にＦｉｇ．７に示すように、この第２の実施形態の濾過装置１１０は、通常の使用状態において攪拌槽１２２内に濾過材５１が収容されており、攪拌槽１２２においても濾過がなされる点が前述の第１の実施形態と相違する。また、攪拌槽１２２に側面扉１６０が駆動手段１８２により開閉可能に取り付けられている点が前述の第１の実施形態と相違する。この側面扉１６０には、容器１１２の外部に延びる操作ロッド（以下、単にロッドという）１６２が連結され、さらに、容器１１２の外面にロッド１６２に連結されたリンク１６４と、このリンク１６４を駆動するエアシリンダ１６６が取り付けられている。これらのロッド１６２、リンク１６４、エアシリンダ１６６、およびこれらに付帯する設備を総括して駆動手段１８２と称する。エアシリンダ１６６は、各側面扉１６０に対応して、容器１１２の外側に配置されている。なお、Ｆｉｇ．７では、説明のために、側面扉１６０と駆動手段１８２を１組のみ示す。
側面扉１６０の詳細について、Ｆｉｇ．８乃至Ｆｉｇ．１０を合わせて参照して説明する。円筒形の攪拌槽１２２の側面１６８には、Ｆｉｇ．９に最も良く示すように、濾床１３近傍から攪拌槽１２２の上端１７０近傍に至る細長い矩形の側面開口１７２が形成されている。この側面開口１７２は、攪拌槽１２２の円周方向に９０°間隔で４箇所形成されている。この側面開口１７２には、側面開口１７２と相補的な形状の細長い側面扉１６０が下端で、ヒンジ部１７４によりヒンジ結合されて開閉可能に取り付けられている。
側面扉１６０は、攪拌槽１２２の円筒状の外形と略同じ湾曲を有する形状に形成されているが、下端は、直線的な形状に形成され、この部分にヒンジ部１７４が形成されている。側面開口１７２の下端も同様に直線部分が形成されヒンジ部１７４の一部を構成している。側面扉１６０は、濾過するときは、均一に水５２が濾過材５１に行き渡るように開いた状態にある。攪拌槽１２２に流れ込んだ水５２は、攪拌槽の濾過材５１を浸透して濾過され、切欠き１７８から濾過槽１１１に流れ出る。
また、攪拌槽１２２の下端には、隣接する側面開口１７２間に矩形の切欠き（下部開口）１７８が、形成されている。この切欠き１７８も側面開口１７２と同様に、攪拌槽１２２の円周方向に等間隔に４箇所形成されている。切欠き１７８は、前述の第１の実施形態の開口２２ａと同様な機能を有するものであるが、切欠き１７８には、蓋がなく常に開放された状態となっている。
次に、側面扉１６０を開閉する駆動手段１８２について、Ｆｉｇ．１１を合わせて参照して説明する。側面扉１６０の上部外側には、固定ブラケット１８４が、ねじ止め或いは溶接により取り付けられる。この固定ブラケット１８４の先端部は上下に延びる平板状になっている。他方、ロッド１６２の、容器１１２内に位置する先端には、二股状の連結部材１８６が螺合等により装着されている。固定ブラケット１８４は、この連結部材１８６の二股部分において、ピン１８８により回動可能且つ一体に連結された連結部１９０を構成している。この連結部１９０の外側は、水５２、濾過材５１から連結部１９０を保護するために、伸縮可能な蛇腹を有するステンレススチール等の金属製のベローズ１９２により覆われている。Ｆｉｇ．１１において、側面扉１６０は開いた状態を実線で示し、閉じた状態を仮想線で示し、それに対応するロッド１６２の部分もそれぞれ実線、仮想線で示す。なお、Ｆｉｇ．１１において、ロッド１６２の先端部は連結部１９０を除き省略して示す。
容器１１２の側面に形成した取付孔１９４には、ロッド１６２を支持する支持部材１９６が取り付けられる。支持部材１９６は、取付孔１９４内に取り付けられて軸受け２００を支持する支持体１９８と、この支持体１９８の側面に取り付けられて軸受け２００を容器１１２の外側から保持する押さえ部材２０２と、容器１１２の内側で支持体１９８に固定されて、後述するベローズ２０４を固定するベローズ取付部材２０６から構成される。
支持体１９８は、金属製であり、中央に円形の開口２１４を有する円板状を呈し、容器１１２に溶接により固定される。開口２１４の、容器１１２の内側部分にある内縁には、円環状のリブ２１２が一体に形成されている。軸受け２００は、内面が湾曲しており、同様の曲面を有するボールジョイント２０８を回転可能に受容するよう構成されている。軸受け２００は支持体１９８の開口２１４に配置される。支持体１９８の外側には押さえ部材２０２が、支持体１９８にねじ止め（図示せず）されて固定される。押さえ部材２０２は、円形の開口２１８を有する円板状の金属部材であり、開口２１８の内縁には円環状のリブ２２０が突設されており、このリブ２２０と前述の支持体１９８のリブ２１２により軸受け２００が保持される。ボールジョイント２０８は、中央にロッド１６２を挿通する貫通孔２１０が形成された球状の金属部材であり、軸受け２００に角度変位可能に支持される。ロッド１６２は、この貫通孔２１０内を摺動可能に支持されると共に、容器１１２に対し、角度変位可能に支持される。
ロッド１６２の支持部材１９６近傍且つ容器１１２の内側には、前述のベローズ１９２と同様な金属製のベローズ２０４が被嵌されている。このベローズ２０４は、ベローズ１９２と同様に、ロッド１６２の軸方向に伸縮可能な蛇腹を有している。ベローズ２０４の先端はロッド１６２に嵌着固定された円筒部材２１９に溶接固定され、後端はベローズ取付部材２０６に溶接されている。円筒部材２１９はロッド１６２に螺合するナット２２１により固定されている。また円筒部材２１９内には、ロッド１６２の外周に圧接するパッキン２２３が配置されている。これにより、軸受け２００の部分は、水等の液体や、濾過材５１から保護される。
ロッド１６２の後端部２２２には突起２２４が突設され、この突起２２４にＬ形のリンク１６４の一端に形成した長穴２３５が係合している。リンク１６４は軸２２８により支持されており、リンク１６４の他端はエアシリンダ１６６の作動軸２３０に連結されている。リンク１６４の軸２２８は、容器１１２の外側に取り付けられたブラケット２３２に、取付けられている。これにより、リンク１６４は、作動軸２３０の伸縮運動をロッド１６２の、Ｆｉｇ．１１における左右方向の運動に変えて側面扉１６０を開閉するように構成されている。
次に、この第２の実施形態における濾過材５１の洗浄方法について説明する。まず、前述の第１の実施形態の場合と同様に、浄化用水供給ポンプ２１の運転を停止して、水５２の供給をストップするとともに、第１電磁弁２０を閉鎖して、洗浄時における水５２の飛沫等が逆流するのを防止する。このとき、濾過槽１１１における水５２の上面（水面）位置が撹拌槽１２２の上端開口１２２ｂよりも上にならないように、水５２の供給をストップする。なお、濾過材５１の量は、この撹拌槽１２２の上端開口１２２ｂ以下のレベルであって、オーバーフロー排出手段としての供給管１９以下のレベルとなるように適宜設定することは前述の第１の実施形態と同様である。
次に、集水管１６の浄水取出ポンプ１８の運転を停止するとともに、第２電磁弁１７を閉鎖する。この作用により、、フィルター１４を介して圧力室１５内に水５２′は流れ込まなくなり、供給管１９から供給される汚れた水５２は濾過槽１１１に滞留する。
次に、逆流水供給ポンプ１８′により容器１１２外部から供給される浄化された、または清浄された水５２′を、第２電磁弁１７を開いて圧力室１５に圧送させる。これにより水５２′は、濾過槽１１１内に逆流して濾過材５１を浮遊状態にする。浮遊状態になったところで、エアシリンダ１６６を駆動して側面扉１６０を閉鎖するとともに、スクリューコンベア２３のモーター２３ａの運転を開始する。側面扉１６０の閉鎖とスクリューコンベア２３の運転開始は、濾過材５１が浮遊した状態で行った方が好ましい。それは、モーター２３ａとエアシリンダ１６６にかかる、濾過材５１の負荷が少なくて済むからである。側面扉１６０が閉鎖された後は、逆流水供給ポンプ１８′は、停止される。
スクリューコンベア２３が回転すると、攪拌槽１２２内の濾過材５１は、スクリューコンベア２３により上方に互いに擦れ合いながら押し上げられる。他方、常時開放している下部の切欠き１７８からは、前述の第１の実施形態と同様にして、切欠き１７８を通って撹拌槽１２２の底部に押し入れられる。そして撹拌槽１２２内で回転するスクリューコンベア２３の螺旋状羽根により、撹拌槽１２２底部に流入した濾過材５１および水５２は、順次上方の上端開口１２２ｂまで搬送される。このときに、濾過材５１に付着し、または濾過材５１を被覆した濁質５３が濾過材５１から剥離除去される態様については、前述の第１の実施形態と同様である。
また、スクリューコンベア２３の回転数も前述の第１の実施形態と同様にして設定される。撹拌槽１２２の上端開口１２２ａまで上昇し、流動化した濾過材５１および濁質５３が混入した水５２は、順次濾過槽１１１内に送り出される。洗浄された濾過材５１は、濾過槽１１１に堆積する未洗浄の濾過材５１の上部に順次堆積するが、洗浄時間の経過とともに順次濾過槽１１１の下方に移動し、再度切欠き１７８を通って撹拌槽１２２で洗浄される。この行程は、前述の第１の実施形態において下部開口２２ａを通って攪拌槽２２で洗浄されるという工程と同様である。
濾過槽１１１内の濾過材５１が満遍なく洗浄された後、駆動手段１８２により側面扉１６０が開放される。側面扉１６０を開く前に、集水管１６に設けられた第２電磁弁１７を開放し、逆流水供給ポンプ１８′により容器１１２外部から供給される浄化された、または清浄された水５２′を圧力室１５に圧送させて濾過材５１を再度浮遊状態にすることが好ましい。これは、前述の如くエアシリンダ１６６の負荷を軽減するためである。このとき攪拌槽１２２内には、濾過材５１が残っている。
引き続き、逆流水供給ポンプ１８′により容器１１２外部から供給される浄化された、または清浄された水５２′を圧力室１５に圧送させることにより、すすぎ処理を行う。このときスクリューコンベア２３を停止させてもよいが、攪拌槽１２２の濾過材５１の濁質５３を効率的に排出するために所定の時間回転させたままの状態にしておいてもよい。さらに供給管１９に設けられた第１電磁弁２０も開放して、このオーバーフロー排出手段としての供給管１９へ、濁質５３を含む水５２を排出する。なお、この際、濾過通水初期段階で、濾過排水をわずかの時間行う。
第２の実施形態の濾過装置１１０においても同様に、濾過装置とは別に濾過材洗浄装置を設置等する必要はなく、第１の実施形態と同様の作用効果を有する。これらの第１の実施形態の効果に加えて、第２の実施形態では、攪拌槽１２２においても濾過されるので、濾過槽全体で濾過されることとなり、濾過効率が向上する。また、攪拌槽１２２に常に水が流れるので、汚れた水が攪拌槽１１２から染み出すことが防止される。
また、水５２を濾過槽１１１内に充満させて加圧した状態で攪拌槽１２２で濾過することもできる。この場合は、加圧下で濾過されるので、水５２の浸透が平均化され、攪拌槽１２２での濾過と相俟って濾過の効率が向上し、処理能力が増大するという効果がある。加圧下で濾過する場合は、側面扉１６０は常時閉じておいてもよい。加圧下で濾過される場合であっても、洗浄するときは、一旦圧力を取り去って、水位を下げた状態で前述の如く行う。また、加圧下で使用する場合、攪拌槽１２２と容器１１２とを複数本の図示しないステー（連結部材）で連結して、攪拌槽１２２の変形、容器１１２の膨らみを防止することが望ましい。
また、エアシリンダ１６６は、各側面扉１６０に対し、１個づつ設けられているが、１個のエアシリンダを駆動して、リンクを介して全部の側面扉１６０を開閉するようにしてもよい。また、側面開口１７２、および側面扉１６０の数も実施形態に限定されるものではなく、適宜設定できることは言うまでもない。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明の趣旨は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、攪拌槽の直径は、液体の汚濁の程度に対応して、大きく形成したり、或いは小さく形成したりしてもよい。或いは洗浄時間を短縮するために攪拌槽とスクリューコンベアを大きくしてもよい。
【図面の簡単な説明】
Ｆｉｇ．１は、本発明の濾過装置の第１の実施形態の概観を示す斜視図、
Ｆｉｇ．２は、Ｆｉｇ．１に示した濾過装置の主要部縦断面を示す断面図、
Ｆｉｇ．３は、濾床およびフィルターの詳細を示す図、
Ｆｉｇ．４は、開閉扉および開閉手段の詳細を示す図、
Ｆｉｇ．５は、洗浄作用を説明する図、
Ｆｉｇ．６は、濁質の排出を説明する図、
Ｆｉｇ．７は、本発明の第２の実施形態の濾過装置の主要部縦断面を示すＦｉｇ．２と同様の断面図、
Ｆｉｇ．８は、Ｆｉｇ．７の濾過装置の側面扉の部分拡大断面図、
Ｆｉｇ．９は、Ｆｉｇ．７の濾過装置の側面開口を示す部分拡大正面図、
Ｆｉｇ．１０は、Ｆｉｇ．９の濾過装置の攪拌槽を１０−１０線に沿って部分的に示す部分拡大断面図、
Ｆｉｇ．１１は、Ｆｉｇ．７の濾過装置に使用される駆動手段の要部拡大図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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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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