JP3769561B2 - 上向ろ過装置 - Google Patents

Description

本発明は、被処理水を、上方に向けてろ過材中を通過させることにより、ろ過するようにした上向ろ過装置に関する。

上向ろ過装置においては、本ろ過槽の底壁のやや上方に多孔の水平受板を設けるとともに、その水平受板上に、上方へ向って順次粒度が小となる砕石、砂利、砂等の、水より重く堆積が容易なろ過材を重積する。本ろ過槽は、水平受板の下方で予備ろ過槽に連通させ、被処理水はまず予備ろ過槽に供給する。被処理水は一定の圧力を受けて水平受板の下側へ導入され、水平受板を経て、ろ過材層中を上向きに通過する。この間、被処理水中の固形成分や粘稠成分は、ろ過材層により捕捉され、水平受板の多数の透孔を通して落下する。

ろ過材の上方には集水箱が設けられており、この集水箱に到達した被処理水は、集水箱や集水樋に連結された集水管を経て、本ろ過槽から排出される。なお、ろ過材に付着した固形成分や粘稠成分は、ろ過材層中に圧力水を導入して洗浄することによって、水平受板の下方に落下させることができ、ろ過装置のろ過性能を維持することができる（例えば特許文献１参照）。
特公平４−２７８８２号公報

しかし、上述のような上向ろ過装置では、最も微細なろ過材である砂でも、その細粒化には限界があるため、砂の層をいくら厚くしても、砂粒間の間隙は、一定値以下となることはなく、前記間隙よりも小さな微粒子を捕捉することは困難である。

また、不織布等の糸状体の密集物のような砂より微細なろ過材を用いるとしても、砂の上に安定に堆積させておくことは困難であり、目詰まりしたときの上述のような圧力水による洗浄も困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ろ過材のろ過性能を高めるとともに、ろ過材が目詰まりしたときの対策も十全に施した上向ろ過装置を提供することを目的としている。

本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
(１) 本ろ過槽の底壁のやや上方に設けた多孔の水平受板の上面に本ろ過材を重積し、被処理水を水平受板より上方に向けて流通させることによりろ過するようにした上向ろ過装置において、前記本ろ過材の上方に、外周面に多数の集水孔を穿設し、かつ外周面を円筒形のろ過材により覆った集水管をほぼ水平に配設し、さらに本ろ過槽に、集水管のろ過材を交換すべき状態まで前記ろ過材が目詰まりしたときに到達する、ろ過された被処理水の水位を示す印を設ける。

(２)本ろ過槽の底壁のやや上方に設けた多孔の水平受板の上面に本ろ過材を重積し、被処理水を水平受板より上方に向けて流通させることによりろ過するようにした上向ろ過装置において、前記本ろ過材の上方に、外周面に多数の集水孔を穿設し、かつ外周面を円筒形のろ過材により覆った集水管をほぼ水平に配設し、さらに本ろ過槽に、ろ過された被処理水の水位が、集水管のろ過材を交換すべき状態まで前記ろ過材が目詰まりしたときに到達する水位まで上昇したとき、そのことを検知して報知手段を作動させる検出手段を設ける。

(３)本ろ過槽の底壁のやや上方に設けた多孔の水平受板の上面に本ろ過材を重積し、被処理水を水平受板より上方に向けて流通させることによりろ過するようにした上向ろ過装置において、前記本ろ過材の上方に、外周面に多数の集水孔を穿設し、かつ外周面を円筒形のろ過材により覆った集水管をほぼ水平に配設し、さらに集水管及びその外周面を覆うろ過材の断面形状を、上下方向に長い長円形とする。

(４)上記(１)〜(３)のいずれかにおいて、集水管の外周面を覆う円筒形のろ過材を、本ろ過材よりも目の細かい繊維性のろ過材とする。

(５)上記(１)〜(４)のいずれかにおいて、集水管の外周面を覆う円筒形のろ過材を、使用の初期において、ろ過された被処理水の水位より予め定めた水深の水圧により、被処理水を集水でき、かつ目詰まりの程度に応じて、集水可能な水圧が上昇するような性質を有するものとする。

(６)上記(１)〜(５)のいずれかにおいて、集水管の一部と、その外周面を覆うろ過材とを、カートリッジとして、固定の集水管に着脱自在に装着する。

本発明によると、次のような効果を奏することができる。
(１)請求項１〜３記載の発明によると、本ろ過材によりすでにろ過された被処理水を集水する際に、再度集水管を覆う円筒形のろ過材によりろ過されるので、ろ過性能は本ろ過材のみを用いる場合よりもさらに向上する。

(２)特に請求項１の発明によると、本ろ過槽に設けた印と実際の水位とを比較することにより、集水管を覆うろ過材の目詰まりの程度、及びろ過材の交換の時期等をより簡単に知ることができる。

(３)また請求項２記載の発明によると、万一集水管を覆うろ過材の交換を失念した場合でも、警報手段が作動することにより、ろ過材の交換の時期が来たことを確実に知ることができる。

(４)さらに請求項３記載の発明によると、ろ過材の下部から順次上方に向かって目詰まりが進行するとともに、それに伴う水位の上昇により、ろ過材の未使用部分が順次水没し、ろ過を開始するので、ろ過材の交換時期を著しく長くすることができる。

(５)請求項４記載の発明によると、本ろ過材ではろ過できなかった微小な粒子をもろ過することができ、ろ過性能はさらに向上する。また、浮遊するため本ろ過材としては使用し難かった繊維性のろ過材を、円筒形として集水管に巻き付けることにより、浮遊することなく、安定して使用することができる。

(６)請求項５記載の発明によると、集水管を覆うろ過材の目詰まりの程度に応じて、本ろ過槽内の水位が上昇するので、その水位を見ることによって、ろ過材の目詰まりの程度を簡単に知ることができ、直接ろ過材を点検する必要がないので便利である。

(７)請求項６記載の発明によると、ろ過材を簡単に交換することができる。

図１は本発明の一実施形態に係る上向ろ過装置の縦断正面図である。上向ろ過装置(１)の上向ろ過槽(２)は、コンクリート製の箱形状をしており、その内部は、頂壁(３)から垂下する垂直隔壁(４)によって、底壁(５)のやや上方まで、小幅の予備ろ過槽(６)と、これより広幅の本ろ過槽(７)とに仕切られている。予備ろ過槽(６)と本ろ過槽(７)とは、上向ろ過槽(２)の底壁(５)から垂直隔壁(４)の下端までの高さにおいては互いに連通している。符号(８)と(９)はそれぞれ、予備ろ過槽(６)と本ろ過槽(７)の蓋である。

予備ろ過槽(６)内には、内部で上方に延びる取水管(10)と、この取水管(10)の開口(10a)より低い位置に開口(11a)を有するようにして上方に延びる溢液管(11)が設置されている。予備ろ過槽(６)における水位(12)は、溢液管(11)の開口(11a)の高さににより定まる。取水管(10)と溢液管(11)はいずれも上向ろ過槽(２)の外側まで通じているが、取水管(10)には、上向ろ過槽(２)の外側において取水調節弁(13)が取付けられている。

予備ろ過槽(６)における取水管(10)と溢液管(11)の下方には、上下方向に延びる多数の透水孔（図示せず）が穿設され、水平断面を塞ぐようにして設置された水平受板(14)の上に、予備ろ過材層(15)が、その全面にわたって重積されている。予備ろ過材層(15)を構成する、砕石、砂利、砂などの予備ろ過材(15a)は、下方から上方に向けて順に細粒化したものが用いられている。

本ろ過槽(７)には、垂直隔壁(４)のやや上方に、多数の透水孔(16)が穿設された２枚の水平受板(17)が、仕切板(18)を間に挟んで水平断面全体にわたって設けられている。水平受板(17)の上には、全面にわたって本ろ過材層(19)が重積されている。本ろ過材層(19)を構成する砕石、砂利、砂などの本ろ過材(19a)は、下方から上方に向けて順に細粒化したものが用いられている。

本ろ過材層(19)の中程度の高さ位置には、本ろ過材(19a)を洗浄するための圧力水を噴出する噴出し口（図示せず）が多数設けられた圧力水管(20)が配置されている。

本ろ過材層(19)の上方には、ろ過された水を集める集水カートリッジ(21)がほぼ水平に、好ましくは、先端に向かって僅かに上向き傾斜するように配置されている。

図２に示すように、集水カートリッジ(21)は、先端面を端板(22)により閉塞され、かつ外周面に多数の集水孔(23)が穿設された円筒状の集水管(24)と、その外周面を覆うように集水管(24)に外嵌された円筒形のろ過材(25)とからなっている。

ろ過材(25)は、本ろ過槽(19)の最上部にある砂等の本ろ過材(19a)よりも目の細かい(例えば、平均孔径が０．１〜１０ミクロン程度)不織布、織布、和紙または合成紙等の紙材、その他の繊維製のものとするのが好ましい。繊維としては、綿等の天然繊維の他に、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、塩化ビニル繊維等の合成繊維を用いることができる。
また、ろ過材(25)として、活性炭を含有する多孔質セラミック製の円筒体、またはそれと上記の繊維性のものとを組み合わせたもの等を用いることもできる。
ろ過材(25)の厚さは、ろ過性能とろ過流量とを考慮して、５〜６０ｍｍの範囲の中から選択するのがよい。

集水カートリッジ(21)は、連結器(26)を介して、固定の集水管(27)の先端に着脱自在に接続されている。固定の集水管(27)は、上向ろ過槽(２)の外に引き出され、上向ろ過槽(２)の外部において、集水弁(28)が取付けられている。

予備ろ過槽(６)の底壁(５)の近くには、予備ろ過槽(６)の外部とつながった排泥管(29)が設けられている。予備ろ過槽(６)の外側において、排泥管(29)には、排泥弁(30)が付設されている。

本ろ過槽(７)の水位は、集水カートリッジ(21)の目が詰まっていないときは、図１に符号(31)で示すように、集水カートリッジ(21)の上方約１０ｃｍくらいの位置にあるが、集水カートリッジ(21)の目が詰まってくるにつれて徐々に上昇し、最大で符号(32)で示すように、集水カートリッジ(21)の上方約１ｍくらいの位置まで到達する。水位(32)は、予備ろ過槽(６)の水位(12)より高くなることはない。

上向ろ過装置(１)においては、被処理水は、取水調節弁(13)から取り入れられ、取水管(10)を通って予備ろ過槽(６)内における予備ろ過材層(15)の上方に入る。予備ろ過材層(15)のろ過流量よりも取水管(10)から流入する流量が大きい場合は、水位は徐々に上昇していくが、溢液管(９)の開口(9a)の高さによって定まる水位(12)を超えることはない。

予備ろ過材層(15)で予備的なろ過を施された被処理水は、垂直隔壁(４)の下端を経て、本ろ過槽(７)の下部に至る。被処理水は、本ろ過槽(７)内においては、予備ろ過槽(６)内の水圧により上昇し、水平受板(17)の透水孔(16)を通過して本ろ過材層(19)に到達する。本ろ過材層(19)では、下方から上方に向けて大きい順に夾雑物が除去されていくため、大小すべての夾雑物が一度に捕捉されることによって目詰まりを起こすことはない。また、目詰まりを生じたときも、圧力水管(20)からの圧力水によって、効率的に振るい落とすことができる。

本ろ過材層(19)におけるろ過時および本ろ過材層(19)の洗浄時に透水孔(16)を通して落下してきた汚泥その他の夾雑物、ならびに予備ろ過槽(６)におけるろ過時に水平受板(14)の透水孔を通して落下してきた夾雑物は、一旦底壁(５)に堆積するが、底壁(５)は図の左側に向けてなだらかに下方に傾斜しているため、引き続いて排泥管(29)に向かい、排泥弁(30)の開放により、排泥管(29)を通って上向ろ過装置(１)の外へ排出される。

本ろ過材層(19)でろ過された被処理水は、さらに上昇を続けて集水カートリッジ(21)に向かい、集水カートリッジ(21)におけるろ過材(25)によって最終的にろ過される。集水カートリッジ(21)における集水管(24)の集水孔(23)を通って集水管(24)内に入った処理済の水は、集水管(27)を通じて本ろ過槽(７)外に導かれ、集水弁(28)を経て取り出される。

この上向ろ過装置(１)によれば、従来のろ過材層のみの場合に比べ、ろ過性能を上げることができる。また、本ろ過槽(７)内の水位を観察することにより、集水カートリッジ(21)の交換時期を知ることができるため、効率的なろ過を行うことができる。交換は、水位が集水カートリッジ(21)の上方３０ｃｍ〜１ｍの範囲で行うのが好ましい。

この集水カートリッジ(21)の交換時期を容易に知ることができるようにするため、例えば、本ろ過槽(７)における水位確認のためののぞき窓(図示略)等に、集水カートリッジ(21)のろ過材(25)を交換すべき状態までろ過材(25)が目詰まりしたときに到達する水位を示す印(図示略)を設けておくのがよい。

また、図１に想像線で示すように、本ろ過槽(７)に、ろ過された被処理水の水位を検出する公知の水位計(33)等の検出手段を設けておき、この水位計(33)が、集水カートリッジ(21)のろ過材(25)を交換すべき状態までろ過材(25)が目詰まりしたときに到達する予め定めた設定水位に測定した水位が達したことを検出したとき、頂壁(３)の上面またはその他の適所に設けた赤色灯やブザー等の警報手段(34)を作動させるようにするとさらによい。

上記のような手段により、集水カートリッジ(21)の交換時期が到来したことを知ったときは、集水弁(28)を閉じ、連結器(26)を解除して、集水カートリッジ(21)を外し、新たな集水カートリッジ(21)を連結器(26)に装着するか、または、取り外した集水カートリッジ(21)をそのまま、またはさらにろ過材(25)を集水管(24)から外して洗浄し、洗浄し終わった集水カートリッジ(21)を再度組み立てて、連結器(26)に装着する。

集水カートリッジ(21)の交換のインターバルは、一般には３ヶ月〜半年であるが、それをさらに長くしたい場合は、図３に示すように、集水カートリッジ(21)における集水管(24')及びろ過材(25')の断面形状を、上下方向に長い長円形とするのがよい。

このようにすると、ろ過材(25')における被処理水内に浸漬された下部から順次上方に向かって目詰まりが進行するとともに、それに伴う水位の上昇により、ろ過材(25')の未使用部分が順次浸漬され、ろ過を開始するので、ろ過材(25')の交換時期を著しく長くすることができる。

本発明の一実施形態に係る上向ろ過装置の縦断正面図である。 図１における集水カートリッジの一部を破断して示す拡大正面図である。 集水カートリッジの変形例の拡大縦断側面図である。

符号の説明

(１) 上向ろ過装置
(２) 上向ろ過槽
(３) 頂壁
(４) 垂直隔壁
(５) 底壁
(６) 予備ろ過槽
(７) 本ろ過槽
(８)(９) 蓋
(10) 取水管
(10a) 開口
(11) 溢液管
(11a) 開口
(12) 水位
(12a) 開口
(13) 取水調節弁
(14) 水平受板
(15) 予備ろ過材層
(15a) 予備ろ過材
(16) 透水孔
(17) 水平受板
(18) 仕切版
(19) 本ろ過材層
(19a) 本ろ過材
(20) 圧力水管
(21) 集水カートリッジ
(22) 端板
(23) 集水孔
(24)(24') 集水管
(25)(25') ろ過材
(26) 連結器
(27) 集水管
(28) 集水弁
(29) 排泥管
(30) 排泥弁
(31)(32) 水位
(33) 水位計(検出手段)
(34) 警報手段

Claims (6)

1. 本ろ過槽の底壁のやや上方に設けた多孔の水平受板の上面に本ろ過材を重積し、被処理水を水平受板より上方に向けて流通させることによりろ過するようにした上向ろ過装置において、前記本ろ過材の上方に、外周面に多数の集水孔を穿設し、かつ外周面を円筒形のろ過材により覆った集水管をほぼ水平に配設し、さらに本ろ過槽に、集水管のろ過材を交換すべき状態まで前記ろ過材が目詰まりしたときに到達する、ろ過された被処理水の水位を示す印を設けたことを特徴とする上向ろ過装置。
2. 本ろ過槽の底壁のやや上方に設けた多孔の水平受板の上面に本ろ過材を重積し、被処理水を水平受板より上方に向けて流通させることによりろ過するようにした上向ろ過装置において、前記本ろ過材の上方に、外周面に多数の集水孔を穿設し、かつ外周面を円筒形のろ過材により覆った集水管をほぼ水平に配設し、さらに本ろ過槽に、ろ過された被処理水の水位が、集水管のろ過材を交換すべき状態まで前記ろ過材が目詰まりしたときに到達する水位まで上昇したとき、そのことを検知して報知手段を作動させる検出手段を設けたことを特徴とする上向ろ過装置。
3. 本ろ過槽の底壁のやや上方に設けた多孔の水平受板の上面に本ろ過材を重積し、被処理水を水平受板より上方に向けて流通させることによりろ過するようにした上向ろ過装置において、前記本ろ過材の上方に、外周面に多数の集水孔を穿設し、かつ外周面を円筒形のろ過材により覆った集水管をほぼ水平に配設し、さらに集水管及びその外周面を覆うろ過材の断面形状を、上下方向に長い長円形としたことを特徴とする上向ろ過装置。
4. 集水管の外周面を覆う円筒形のろ過材を、本ろ過材よりも目の細かい繊維性のろ過材とした請求項１〜３のいずれかに記載の上向ろ過装置。
5. 集水管の外周面を覆う円筒形のろ過材を、使用の初期において、ろ過された被処理水の水位より予め定めた水深の水圧により、被処理水を集水でき、かつ目詰まりの程度に応じて、集水可能な水圧が上昇するような性質を有するものとした請求項１〜４のいずれかに記載の上向ろ過装置。
6. 集水管の一部と、その外周面を覆うろ過材とを、カートリッジとして、固定の集水管に着脱自在に装着した請求項１〜５のいずれかに記載の上向ろ過装置。

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