ろ過装置
【課題】 ろ過効率に優れ、円筒状スクリーンの外周面に付着する粗大固形物を容易に除去することができ、しかも、簡易な構造を採用することによって製作コストの低減も図ることができるろ過装置を提供する。
【解決手段】 ろ過装置１０は、密閉容器１１の内部に設けられた筒状の外スクリーン１２と、外スクリーンの内部に設けられた内スクリーン１３と、外スクリーンと内スクリーンとの間に充填された圧縮変形可能なろ材と、ろ材を圧縮するろ材圧縮手段２２と、外スクリーンの外周面に付着した固形物を掻き落すためのスクレーパー１８と、密閉容器の内部に設けられた散気管２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、密閉容器の下部に原水を流入させる原水流入部１４と、内スクリーン内の処理水を密閉容器の上部から流出させる処理水流出部１６と、密閉容器の下部から洗浄排水を流出させる洗浄排水流出部１５とを備えている。
【解決手段】 ろ過装置１０は、密閉容器１１の内部に設けられた筒状の外スクリーン１２と、外スクリーンの内部に設けられた内スクリーン１３と、外スクリーンと内スクリーンとの間に充填された圧縮変形可能なろ材と、ろ材を圧縮するろ材圧縮手段２２と、外スクリーンの外周面に付着した固形物を掻き落すためのスクレーパー１８と、密閉容器の内部に設けられた散気管２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、密閉容器の下部に原水を流入させる原水流入部１４と、内スクリーン内の処理水を密閉容器の上部から流出させる処理水流出部１６と、密閉容器の下部から洗浄排水を流出させる洗浄排水流出部１５とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過装置に関し、詳しくは、原水中に含まれる固形物のろ過処理を高速に且つ確実に行うことができる高速ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ろ過装置の一つとして、原水流入口を有するろ過槽の内部に、ろ過液流出口を有する環状多層プリパックスクリーン組立体からなる直径が異なる３個以上の円筒状スクリーンを同軸に配置して隣接するスクリーン間に環状空間を形成すると共に、各環状空間に異なるろ過機能を果たす２以上の異なるろ材を充填した高速ろ過装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような円筒状のスクリーンを使用することにより、一般的なろ過装置に比べてろ過面積を大幅に拡大することができるので、ろ過処理の高速化を図ることができる。
【特許文献１】特開２０００−２４６０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述の高速ろ過装置では、円筒状スクリーンの外周面に粗大固形物が付着することによってろ過効率が低下してしまうことがあった。さらに、前記環状空間内に充填したろ材の洗浄も不十分なものとなりやすいという問題があった。また、円筒状スクリーンの外周にスクレーパーを設置し、円筒状スクリーンを回転させて外周面に付着した粗大固形物をスクレーパーで除去することも考えられるが、大規模のろ過装置では、円筒状スクリーンを回転させるために大きな動力を必要とし、軸受等の構造も大掛かりになって製作コストが上昇するという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、ろ過効率に優れ、円筒状スクリーンの外周面に付着する粗大固形物を容易に除去することができ、しかも、簡易な構造を採用することによって製作コストの低減も図ることができるろ過装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のろ過装置は、密閉容器と、該密閉容器の内部に軸線を鉛直方向に向けて設けられた筒状の外スクリーンと、該外スクリーンの内部に設けられた内スクリーンと、前記外スクリーンと内スクリーンとの間に充填された圧縮変形可能なろ材と、該ろ材を圧縮するろ材圧縮手段と、前記外スクリーンの外周面に付着した固形物を掻き落すための付着物除去手段と、密閉容器の内部に設けられた散気手段と、密閉容器の下部に容器内壁に沿う方向に原水を流入させる原水流入部と、前記内スクリーン内の処理水を密閉容器の上部から流出させる処理水流出部と、密閉容器の下部から洗浄排水を流出させる洗浄排水流出部とを備えていることを特徴としている。
【０００６】
さらに、本発明のろ過装置は、上記構成において、前記付着物除去手段が、駆動手段により駆動されて回転運動又は直線運動することにより、前記外スクリーンの外周面に摺接するスクレーパーであること、又は、前記密閉容器と前記外スクリーンとの間に充填され、ろ過工程時の原水又は洗浄工程時の洗浄水の水流により、前記外スクリーンの外周面に摺接する浮遊体であることを特徴としている。
【０００７】
また、前記ろ材圧縮手段が、複数のシリンダーによって前記外スクリーンと内スクリーンとの間を軸線方向に移動し、前記ろ材を充填体積に対して１０〜５０％の範囲で圧縮及び弛緩する円盤状部材で形成されていることを特徴とし、前記散気手段が、少なくとも前記外スクリーンと前記内スクリーンとの間の底部に設けられていることを特徴としている。
【０００８】
さらに、前記散気手段は、前記洗浄排水流出部の経路を開いた状態で、該散気手段からの散気により密閉容器内の圧力を高めて密閉容器内の洗浄排水を排水可能に形成されていることを特徴とし、該散気手段に散気用空気を供給する経路に、水蒸気、滅菌剤又は洗浄剤を注入する経路が接続されていることを特徴としている。
【０００９】
また、前記ろ材が繊維状又はスポンジ状のろ材であること、さらに、該ろ材が、空隙が多く、加圧による変形量が大きなろ材と、空隙が少なく、加圧による変形量が小さなろ材とを組み合わせた構造を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のろ過装置によれば、ろ材や外スクリーン外周面の洗浄操作を確実に行うことができるとともに、コンパクトで経済的な高速ろ過処理を長期にわたって安定して行うことができ、製作コスト、設備コスト、運転コストの削減が図れる。例えば、同等の大きさの従来のろ過装置と比較すると、数倍のろ過面積を得ることができる。
【００１１】
さらに、原水流入部から容器内壁に沿う方向に原水を流入させることによって遠心分離効果が得られるとともに、外スクリーンでのスクリーン効果も得られるので、しかも、外スクリーンの外周面を清掃する付着物除去手段を設けているので、ろ過装置前段に前処理装置を設ける必要もない。したがって、ろ過設備全体の小型化あるいは能力の向上が図れる。
【００１２】
このように、ろ過面積の増大、設備能力の向上等から、同等の大きさのろ過設備において、ろ過処理能力を数十倍に高めることができる。したがって、下水の三次処理、合流式下水道の雨天時越流水対策、湖沼等のアオコや赤潮対策等、従来から各種ろ過装置が採用されていた用途に適用することにより、コンパクトで経済的な高速ろ過処理を行うことができ、設備コストや運転コストの大幅な削減が図れる。さらに、原水にＰＡＣ、バンド、ポリ鉄等の従来から用いられている金属系凝集剤や、有機系ポリマー等の各種凝集剤を適宜添加することにより、ろ過処理性能を更に向上させることができる。また、浮上分離濃縮や脱水装置を組み合わせて洗浄排水量を削減することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１乃至図６は、本発明のろ過装置の第１形態例を示すもので、図１はろ過装置の縦断面図、図２はろ過装置の横断面図、図３はスクレーパーの平面図、図４はろ材の一例を示す斜視図、図５はろ過装置を設置したろ過設備の一例を示す概略系統図、図６は図５に示した構成のろ過設備における運転工程の一例を示す工程図である。
【００１４】
まず、本形態例に示すろ過装置１０は、略円筒状の密閉容器（ケーシング）１１と、該密閉容器１１の内部に設けられた円筒状の外スクリーン１２と、該外スクリーン１２の内部に設けられた円筒状の内スクリーン１３とを有しており、各円筒体の軸線を鉛直方向に向けて同軸に配置している。密閉容器１１の下部には、原水を容器内壁に沿う方向、すなわち、本形態例では容器接線方向に向けて原水を密閉容器１１内に流入させる原水流入部１４が設けられており、密閉容器１１の底部には、容器下部から洗浄排水を流出させるための洗浄排水流出部１５が設けられている、また、内スクリーン１３には、該内スクリーン１３内に流入した処理水を密閉容器１１の上部から流出させる処理水流出部１６が設けられている。
【００１５】
外スクリーン１２は、周面（胴部）を円筒形のウェッジワイヤースクリーン１２ａで形成し、その両端開口を鏡板１２ｂ，１２ｂで閉塞したものであって、ウェッジワイヤースクリーン１２ａにおける隣接するウェッジワイヤー同士の間隔（目開き）は、ろ材の種類や原水の性状に応じて０．２〜５．０ｍｍ程度に設定されている。内スクリーン１３は、多数の通水孔１３ａを設けたパイプ状のものであって、外スクリーン１２の上部鏡板及び密閉容器１１の天板の中心を気密、水密状態で貫通している。内スクリーン１３の通水孔１３ａは、運転中にろ材が通過したり、ろ材によって閉塞されない大きさ及び形状に形成されるとともに、ろ材圧縮状態でのろ過処理を行えるようにするため、内スクリーン上部側には設けないようにしている。
【００１６】
なお、外スクリーン１２及び内スクリーン１３は、ろ材を通過させない通水構造を有していれば任意の構造を採用することができる。例えば、外スクリーン１２を、内スクリーン１３と同じような多数の通水孔を有するパイプ状、例えばパンチングメタルを筒状に成形したものを使用することができ、内スクリーン１３の通水部に外スクリーン１２と同じようなウエッジワイヤースクリーンを使用することができる。また、内スクリーン１３の形状は、円筒（パイプ）状に限るものでもない。
【００１７】
前記外スクリーン１２の外周には、付着物除去手段として、密閉容器１１と外スクリーン１２との間に、モーター１７等の駆動手段により駆動されて回転運動し、外スクリーン１２の外周面に摺接して外スクリーン１２の外周面に付着した固形物を掻き落すためのスクレーパー１８が設けられている。このスクレーパー１８は、図３に示すように、リング状乃至筒状の保持部材１９に、９０度間隔で筒体軸線と平行な方向に保持されており、モーター１７の回転がピニオン１７ａから保持部材１９の内歯車１９ａに伝達されることにより、一方向に回転、あるいは、往復回動して外スクリーン１２外周面の固形物を掻き落とす。
【００１８】
また、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間には、圧縮変形可能なろ材２１（図４参照）が充填されるとともに、該ろ材２１を上方から下方に向けて圧縮するろ材圧縮手段２２が設けられている。ろ材２１としては、主として圧縮変形可能なろ材を適当に選択して使用することができるが、濁質捕捉量を大きくするためには繊維状又はスポンジ状のろ材を用いることが好ましく、特に、図４に示すように、濁質を捕捉するための空隙が多く、加圧による変形量が大きな疎なろ材２１ａと、濁質を捕捉するための空隙は少ないが、加圧による変形量が小さな密なろ材２１ｂとを張合せるなどして組み合わせた構造を有するろ材２１が最適である。さらに、ろ材２１として、比重が１付近のものを使用することにより、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間の空間内にろ材２１を平均的に分散させた状態にできるので、短絡流の発生も防止できる。
【００１９】
前記繊維状又はスポンジ状のろ材は、一般的にろ材として用いられているケイ砂やアンスラサイト等のろ材と比較して空隙率が大きくなることから、単位容積当たりの固形物（濁質）捕捉量が大幅に増加する。しかし、空隙率の大きなろ材は、圧力の上昇によって変形（圧縮）し易い問題がある。すなわち、ろ過の継続に伴ってろ過抵抗が上昇すると、ろ材が圧縮されて有効な空隙が減少し、さらに急激な圧力上昇を招いてしまうという問題があった。一方、空隙率の小さな緻密なろ材は、ろ材内部の空隙が小さいため、濁質捕捉量が少ないという問題があった。各種ろ材の特徴をより効果的に発揮させるためには、前述のように、疎なろ材２１ａと密なろ材２１ｂとを張り合わせた構造のろ材が最適である。
【００２０】
このような構造のろ材としては、様々な材質及び組合せが可能であるが、耐薬品性、耐熱性及び物理的な強度、比重等を考慮すると、レギュラーポリエステル繊維と低融点ポリエステル繊維とを混合し、熱融着させたものが好ましい。例えば、疎なろ材２１ａでは６〜１０デニール程度の比較的細い繊維を用い、充填密度を少なくして厚さ２〜５ｍｍ程度のシート状に形成し、密なろ材２１ｂでは１０〜２０デニール程度の比較的太い繊維を用い、充填密度を多くして厚さ２〜５ｍｍ程度のシート状に形成する。そして、これらを一枚ずつ２枚張り合わせて２層構造のシートを作成した後、５〜２０ｍｍ程度の角型に打ち抜いたものをろ材として用いるとよい。また、密なシートを中に挟んで両側を疎なシートとした３層構造のシートを形成し、これを打ち抜いてろ材としてもよい。また、２層又は３層構造のシートを作成する際に凸凹状のローラーで押さえ付けることにより、表面を凸凹に仕上げると、より効果的である。
【００２１】
なお、低融点ポリエステル繊維は、ポリエステル単独の繊維でもよいが、ポリエステルを心材とし、その周りにポリエチレン等を配したバインダー機能を有する複合ポリエステル繊維を用いることもできる。また、ポリエステル繊維に代えてポロプロピレン繊維を用いても、ポリエステル繊維の場合と同様の手法で良好なろ材を得ることができる。さらに、ポリエステル繊維とポリプロピレン繊維とを混合することも可能である。また、熱融着に限らず、十分な強度が得られれば、ニードルパンチ、ケミカルボンド、あるいはこれらの併用など、不織布製造において一般的に用いられている手法を採用することができる。
【００２２】
前記ろ材圧縮手段２２は、中央に内スクリーン１３の挿通口２３ａを有し、筒体を横切る方向に配置される円盤状の押圧部材２３と、該押圧部材２３を筒体軸線方向に移動させる複数のシリンダー２４とで形成されており、シリンダー２４を作動させて密閉容器１１の天板を気密、水密状態で貫通したロッド２４ａを伸縮させ、押圧部材２３を移動させることによってろ材２１の圧縮状態を変更できるようにしている。シリンダー２４の本数は任意であり、１本又は２本でもよいが、３本以上を円周上に等間隔に配置して連動させることにより、押圧部材２３でろ材２１を均一に圧縮、弛緩することができる。なお、ろ材圧縮手段２２は、前記押圧部材２３に限らず、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間にバルーンやベローズ等を配設し、これらの内部に圧縮空気を導入してこれらを膨張させることによってろ材を圧縮する構造も採用できる。
【００２３】
ろ材２１の圧縮率は、原水やろ材２１の性状によって適当に設定することができるが、ろ材充填体積に対して１０〜５０％程度圧縮できるように形成することが好ましい、５０％を超える圧縮率では、装置の大きさに対してろ過面積が小さくなりすぎるのでろ過効率が低下し、１０％未満の圧縮率ではろ材を圧縮する効果を十分に得ることができない。
【００２４】
さらに、密閉容器１１の底部、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間の底部及び内スクリーン１３内の底部には、散気手段を構成する散気管２５ａ，２５ｂ，２５ｃがそれぞれ設けられている。各散気管２５ａ，２５ｂ，２５ｃには、空気供給経路２６を介して圧縮空気供給用のブロワ２７にそれぞれ接続されるとともに、空気供給経路２６から分岐した洗浄経路２８を介して洗浄剤供給部２９に接続されている。
【００２５】
なお、ろ材２１の空洗だけを目的とする場合には、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間の底部に散気管２５ｂを設けるだけで十分である。また、密閉容器１１の底部に散気管２５ａを設けることにより外スクリーン１２の外周面に付着した固形物等を空洗によって除去することができる。さらに、内スクリーン１３内の底部に散気管２５ｃを設けることにより、通水孔１３ａの空洗を行うことができる。
【００２６】
このように形成されたろ過装置１０は、図５に示すようにしてろ過設備に組み込むことができ、図６に示す工程を繰り返すことによって連続的にろ過運転を行うことができる。なお、図５ではろ過装置１０の細部の図示は省略している。
【００２７】
まず、ろ過工程のステップ１０１では、処理水流出部１６に接続する経路の弁１６Ｖのみが開状態になるとともに原水ポンプ５１が作動し、原水流入経路５２から原水槽５３に流入した原水が、原水ポンプ５１から逆止弁１４Ｖを通り、原水流入部１４から密閉容器１１の下部に所定圧力で流入する、このとき、円筒状の密閉容器１１の下部に接線方向に原水を流入させて容器下部に旋回流を形成することにより、その遠心力で砂分や比重の大きな夾雑物を分離して槽底部に沈降させ、外スクリーン１２やろ材２１の負担を軽減することができる。
【００２８】
密閉容器１１内に流入した原水は、外スクリーン１２を通過する際に大きな夾雑物が捕捉され、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間に充填されたろ材２１の層を通過することにより、原水中の細かい懸濁成分がろ材２１に捕捉されてろ別される。このろ過工程では、ろ材圧縮手段２２がろ材圧縮方向に作動してろ材２１を充填体積に対して１０〜５０％の範囲で圧縮した状態としている。懸濁成分をろ別した処理水は、内スクリーン１３を通過して上部の処理水流出部１６に流出し、弁１６Ｖを通って処理水槽５４に一時貯留された後、経路５５から系外に流出する。
【００２９】
また、ろ過工程中には、前記付着物除去手段のモーター１７を適宜作動させてスクレーパー１８を外スクリーン１２の外周面に摺接させ、外スクリーン１２の外周面に捕捉された夾雑物を掻き落とす。このスクレーパー１８は、捕捉される夾雑物の量に応じて連続的あるいは間欠的に作動させればよい。
【００３０】
ろ過装置１０の洗浄操作は、ステップ１０２の洗浄開始指令により、ステップ１０３のろ材膨張行程が行われ、原水ポンプ５１が停止し、処理水流出部１６の弁１６Ｖが閉じるとともに、ろ材圧縮手段２２がろ材膨張方向に作動してろ材２１を充填体積にまで、より好ましくは、充填体積に加えて、その１０〜３０％程度の流動化スペースを見込んだ体積にまで膨張させる。ステップ１０２の洗浄開始指令は、タイマーによる設定の他、原水流入管の圧力上昇、原水流入部と処理水流出部との差圧上昇、処理水の濁度の上昇等を検知することにより、自動的に行うことができる。
【００３１】
続いてステップ１０４の洗浄前水抜き工程によって洗浄排水流出部１５の弁１５Ｖが開き、密閉容器１１内の水が沈殿物を伴って洗浄排水流出部１５から洗浄排水槽５６に排出される。さらに、ステップ１０５の空洗工程では、ブロワ２７が運転を開始するとともに空気供給経路２６の弁２６Ｖが開き、散気手段２５から密閉容器１１内への散気による空洗が行われる。この水抜き工程や空洗工程の際には、必要に応じて密閉容器１１の天板部に設けた吸排気経路３１の弁３１Ｖを開き、密閉容器１１内の空気を吸排気する。
【００３２】
続いてステップ１０６のドレン工程が始まり、吸排気経路３１の弁３１Ｖが開いている場合には、これを閉じると、空洗用のブロワ２７から密閉容器１１内に供給された空気によって密閉容器１１内の圧力が高まり、密閉容器１１内の水（洗浄排水）が空気の圧力によって洗浄排水流出部１５から洗浄排水槽５６に向けて強制的に排出される。このように、密閉容器１１内に供給した空洗用空気の圧力によって密閉容器１１内の洗浄排水を押し出すことにより、通常の重力による排水に比べて短時間で洗浄排水を密閉容器１１内から排出することができる。これにより、洗浄工程の時間短縮を図れ、ろ過工程の時間を長くすることができ、ろ過装置におけるろ過効率を向上させることができる。
【００３３】
さらに、洗浄排水槽５６を密閉容器１１と同レベルに配置したり、洗浄排水槽５６を高位置に配置したりしても、密閉容器１１内の洗浄排水を洗浄排水槽５６に送り出せるので、密閉容器１１と洗浄排水槽５６との設置場所の制約が無くなり、洗浄排水槽５６の有効水深も大きくとれるため、ろ過設備のコンパクト化等を図れる。
【００３４】
次に、ステップ１０７の再水張工程に進み、洗浄排水流出部１５の弁１５Ｖが閉じられるとともに吸排気経路３１の弁３１Ｖが開き、原水槽５３内の原水が原水ポンプ５１によって原水流入部１４から密閉容器１１内に導入される。これと同時にブロワ２７を運転して空洗を行ってもよい。
【００３５】
前記ステップ１０５の空洗工程、ステップ１０６のドレン工程及びステップ１０７の再水張工程を、ステップ１０８のカウンターにより所定回数繰返して行った後、ステップ１０９の捨水工程が行われる。捨水工程は通常のろ過設備と同様に、処理水流出部１６から分岐した捨水経路３２に設けた弁３２Ｖのみを開いた状態で原水ポンプ５１を運転し、原水を密閉容器１１内に供給してろ過工程と同様の操作を行い、捨水経路３２から流出する捨水（ろ過水）の濁度が所定濁度以下になるまで行う。なお、捨水経路３２は、密閉容器１１と処理水流出部１６の弁１６Ｖとの間の任意の位置に設けることができ、この捨水経路３２によって密閉容器１１内の吸排気を行える場合には、吸排気経路３１と兼用することができる。
【００３６】
捨水工程が終了したらステップ１１０のろ材圧縮行程に進み、ろ材圧縮手段２２をろ材圧縮方向に作動させてろ材２１を所定量圧縮する。このろ材圧縮工程で圧縮されたろ材から絞り出される濁質によって上昇した濁度が所定濁度以下になるまでステップ１１１の再捨水工程を行い、この再捨水工程が終了したら、捨水用の弁３２Ｖを閉じて処理水流出部１６の弁１６Ｖを開き、ステップ１０１のろ過工程に戻る。このような各工程を順次繰り返すことによって連続的にろ過処理を行うことができる。
【００３７】
前述のように、ろ材圧縮手段２２により、ろ過工程ではろ材を適当に圧縮することによって濁質をより確実に捕捉することができ、洗浄工程ではろ材の圧縮を解除して弛緩した状態にすることによって捕捉した濁質を排出し易い状態とすることができる。さらに、ろ材を弛緩させた状態で散気手段２５から散気して空洗を行うことにより、強い撹拌力が得られ、ろ材を効果的に撹拌混合することができるので、ろ材の洗浄操作をより効率よく行うことができる。加えて、ろ材圧縮手段２２でろ材を強く圧縮することにより、ろ材中に取り込まれた濁質を絞り出すこともできる。
【００３８】
また、洗浄水ポンプ３３を備えた逆洗経路３４を設けておき、洗浄中の適当な時期に処理水を内スクリーン１３内から外スクリーン１２に向けて逆流させ、ろ材の逆洗を行うように設定することもできる。さらに、洗浄剤供給部２９から洗浄経路２８、空気供給経路２６及び散気手段２５を介して密閉容器１１内に、水蒸気、滅菌剤、洗浄剤等を注入することにより、ろ材をより効率よく洗浄することができ、ろ材２１に捕捉された細菌等を滅菌処理することもできる。
【００３９】
これにより、通常の洗浄方法では洗浄が困難なろ材内部に蓄積する生物スライムや油分等を確実に洗浄することができる。水蒸気、滅菌剤、洗浄剤等を利用したろ材の薬液洗浄は頻繁に実施する必要はないが、３ヶ月から１年に１回程度実施すると効果的である。滅菌剤、洗浄剤としては、酸、アルカリ、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、界面活性剤等を用いることができる。また、原水によっては、クリプトスポリジウムやジアルジア等の病原性微生物をろ材が補足する場合があり、これらをそのまま排水することが好ましくない場合もあるが、密閉容器１１や各スクリーン１２，１３に耐熱性、耐薬品性に優れた材質を用いることにより、高温の水蒸気の注入等によって効率的にこれらを滅菌処理することができる。
【００４０】
図７及び図８は、本発明のろ過装置の第２形態例を示すもので、図７はろ過装置の縦断面図、図８はスクレーパーの平面図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例で示したろ過装置における構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４１】
本形態例に示すろ過装置は、付着物除去手段として、密閉容器１１と外スクリーン１２との間に、シリンダー４１等の駆動手段により駆動されて筒体軸線方向に直線運動するリング状のスクレーパー４２を配置している。このスクレーパー４２は、筒体軸線と平行な方向に設けられた棒状の保持部材４３に適当な間隔で複数枚が保持されており、密閉容器１１の外周面に沿うように配置したシリンダー４１のロッド４１ａを連続又は間欠的に伸縮させることにより、連結部材４３ａ及び保持部材４３と共にスクレーパー４２が上下方向に往復し、外スクリーン１２の外周面に摺接して外スクリーン１２の外周面に付着した固形物を掻き落す。掻き落とされた固形物は、スクレーパー４２の外周と密閉容器１１の内周面との間を通って容器底部に沈降落下する。
【００４２】
前記シリンダー４１は、ろ材圧縮手段２２のシリンダー２４と共用することも可能であり、ろ材を圧縮、弛緩する際の押圧部材２３の上下動に連動させてスクレーパー４２を上下動させるように形成し、前記ろ材膨張工程及びろ材圧縮工程において、外スクリーン１２の外周面に付着した固形物を掻き落とすようにしてもよい。また、本形態例に示すように、駆動手段であるシリンダー４１を密閉容器１１の外周部分に配置することにより、さらに、前記ろ材圧縮手段２２のシリンダー２４も密閉容器１１の外周部分に配置することにより、ろ過装置の高さを大幅に低くすることができる。
【００４３】
なお、スクレーパーの駆動手段には、電動式、空気式、油圧式等の任意の駆動方式を採用でき、動力伝達機構も適宜な構造を採用でき、スクレーパーの作動方向に併せて任意の駆動手段を選択使用することができる。さらに、前述のようなリング状のスクレーパーにおいて、スクレーパーに浮き（ブイ）等を取り付けることにより、前記水抜き工程や再水張工程における密閉容器１１内の水位の上下によってスクレーパーを上下動させ、外スクリーン１２の外周面に付着した固形物を掻き落とすように形成することも可能である。
【００４４】
図９及び図１０は、本発明のろ過装置の第３形態例を示すもので、図９はろ過装置の縦断面図、図１０は多孔板の平面図である。本形態例に示すろ過装置は、付着物除去手段として、密閉容器１１と外スクリーン１２との間に浮遊体４５を充填するとともに、外スクリーン１２の上下端に、浮遊体４５の流出を防止するための多孔板４６や網体を設けている。浮遊体４５は、適度な大きさ及び比重を有するものであって、具体的には、比重０．９〜１．１程度、直径２０〜１００ｍｍのボール状、円筒状、立方体等のプラスチック製浮遊体を使用することができる。この浮遊体４５は、ろ過工程時の原水の流れや、洗浄工程中の水抜き工程や再水張工程時の洗浄水の流れ、空洗工程の気液の流れによって流動したり、振動したりすることにより、浮遊体４５が外スクリーン１２の外周面に衝突し、外スクリーン１２の外周面に付着した固形物を掻き落とす。このような浮遊体４５を用いることにより、機械的なスクレーパーを設ける場合に比べて装置構成の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のろ過装置の第１形態例を示す縦断面図である。
【図２】ろ過装置の横断面図である。
【図３】スクレーパーの平面図である。
【図４】ろ材の一例を示す斜視図である。
【図５】ろ過装置を設置したろ過設備の一例を示す概略系統図である。
【図６】ろ過設備における運転工程の一例を示す工程図である。
【図７】本発明のろ過装置の第２形態例を示す縦断面図である。
【図８】スクレーパーの平面図である。
【図９】本発明のろ過装置の第３形態例を示す縦断面図である。
【図１０】多孔板の平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…ろ過装置、１１…密閉容器、１２…外スクリーン、１２ａ…ウェッジワイヤースクリーン、１２ｂ…鏡板、１３…内スクリーン、１３ａ…通水孔、１４…原水流入部、１５…洗浄排水流出部、１６…処理水流出部、１７…モーター、１８…スクレーパー、１９…保持部材、２１…ろ材、２１ａ…疎なろ材、２１ｂ…密なろ材、２２…ろ材圧縮手段、２３…押圧部材、２４…シリンダー、２５…散気手段、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…散気管、２６…空気供給経路、２７…ブロワ、２８…洗浄経路、２９…洗浄剤供給部、３１…吸排気経路、３２…捨水経路、３３…洗浄水ポンプ、３４…逆洗経路、４１…シリンダー、４２…スクレーパー、４３…保持部材、４５…浮遊体、４６…多孔板、５１…原水ポンプ、５２…原水流入経路、５３…原水槽、５４…処理水槽、５６…洗浄排水槽
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ろ過装置に関し、詳しくは、原水中に含まれる固形物のろ過処理を高速に且つ確実に行うことができる高速ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ろ過装置の一つとして、原水流入口を有するろ過槽の内部に、ろ過液流出口を有する環状多層プリパックスクリーン組立体からなる直径が異なる３個以上の円筒状スクリーンを同軸に配置して隣接するスクリーン間に環状空間を形成すると共に、各環状空間に異なるろ過機能を果たす２以上の異なるろ材を充填した高速ろ過装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような円筒状のスクリーンを使用することにより、一般的なろ過装置に比べてろ過面積を大幅に拡大することができるので、ろ過処理の高速化を図ることができる。
【特許文献１】特開２０００−２４６０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上述の高速ろ過装置では、円筒状スクリーンの外周面に粗大固形物が付着することによってろ過効率が低下してしまうことがあった。さらに、前記環状空間内に充填したろ材の洗浄も不十分なものとなりやすいという問題があった。また、円筒状スクリーンの外周にスクレーパーを設置し、円筒状スクリーンを回転させて外周面に付着した粗大固形物をスクレーパーで除去することも考えられるが、大規模のろ過装置では、円筒状スクリーンを回転させるために大きな動力を必要とし、軸受等の構造も大掛かりになって製作コストが上昇するという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、ろ過効率に優れ、円筒状スクリーンの外周面に付着する粗大固形物を容易に除去することができ、しかも、簡易な構造を採用することによって製作コストの低減も図ることができるろ過装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明のろ過装置は、密閉容器と、該密閉容器の内部に軸線を鉛直方向に向けて設けられた筒状の外スクリーンと、該外スクリーンの内部に設けられた内スクリーンと、前記外スクリーンと内スクリーンとの間に充填された圧縮変形可能なろ材と、該ろ材を圧縮するろ材圧縮手段と、前記外スクリーンの外周面に付着した固形物を掻き落すための付着物除去手段と、密閉容器の内部に設けられた散気手段と、密閉容器の下部に容器内壁に沿う方向に原水を流入させる原水流入部と、前記内スクリーン内の処理水を密閉容器の上部から流出させる処理水流出部と、密閉容器の下部から洗浄排水を流出させる洗浄排水流出部とを備えていることを特徴としている。
【０００６】
さらに、本発明のろ過装置は、上記構成において、前記付着物除去手段が、駆動手段により駆動されて回転運動又は直線運動することにより、前記外スクリーンの外周面に摺接するスクレーパーであること、又は、前記密閉容器と前記外スクリーンとの間に充填され、ろ過工程時の原水又は洗浄工程時の洗浄水の水流により、前記外スクリーンの外周面に摺接する浮遊体であることを特徴としている。
【０００７】
また、前記ろ材圧縮手段が、複数のシリンダーによって前記外スクリーンと内スクリーンとの間を軸線方向に移動し、前記ろ材を充填体積に対して１０〜５０％の範囲で圧縮及び弛緩する円盤状部材で形成されていることを特徴とし、前記散気手段が、少なくとも前記外スクリーンと前記内スクリーンとの間の底部に設けられていることを特徴としている。
【０００８】
さらに、前記散気手段は、前記洗浄排水流出部の経路を開いた状態で、該散気手段からの散気により密閉容器内の圧力を高めて密閉容器内の洗浄排水を排水可能に形成されていることを特徴とし、該散気手段に散気用空気を供給する経路に、水蒸気、滅菌剤又は洗浄剤を注入する経路が接続されていることを特徴としている。
【０００９】
また、前記ろ材が繊維状又はスポンジ状のろ材であること、さらに、該ろ材が、空隙が多く、加圧による変形量が大きなろ材と、空隙が少なく、加圧による変形量が小さなろ材とを組み合わせた構造を有していることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のろ過装置によれば、ろ材や外スクリーン外周面の洗浄操作を確実に行うことができるとともに、コンパクトで経済的な高速ろ過処理を長期にわたって安定して行うことができ、製作コスト、設備コスト、運転コストの削減が図れる。例えば、同等の大きさの従来のろ過装置と比較すると、数倍のろ過面積を得ることができる。
【００１１】
さらに、原水流入部から容器内壁に沿う方向に原水を流入させることによって遠心分離効果が得られるとともに、外スクリーンでのスクリーン効果も得られるので、しかも、外スクリーンの外周面を清掃する付着物除去手段を設けているので、ろ過装置前段に前処理装置を設ける必要もない。したがって、ろ過設備全体の小型化あるいは能力の向上が図れる。
【００１２】
このように、ろ過面積の増大、設備能力の向上等から、同等の大きさのろ過設備において、ろ過処理能力を数十倍に高めることができる。したがって、下水の三次処理、合流式下水道の雨天時越流水対策、湖沼等のアオコや赤潮対策等、従来から各種ろ過装置が採用されていた用途に適用することにより、コンパクトで経済的な高速ろ過処理を行うことができ、設備コストや運転コストの大幅な削減が図れる。さらに、原水にＰＡＣ、バンド、ポリ鉄等の従来から用いられている金属系凝集剤や、有機系ポリマー等の各種凝集剤を適宜添加することにより、ろ過処理性能を更に向上させることができる。また、浮上分離濃縮や脱水装置を組み合わせて洗浄排水量を削減することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１乃至図６は、本発明のろ過装置の第１形態例を示すもので、図１はろ過装置の縦断面図、図２はろ過装置の横断面図、図３はスクレーパーの平面図、図４はろ材の一例を示す斜視図、図５はろ過装置を設置したろ過設備の一例を示す概略系統図、図６は図５に示した構成のろ過設備における運転工程の一例を示す工程図である。
【００１４】
まず、本形態例に示すろ過装置１０は、略円筒状の密閉容器（ケーシング）１１と、該密閉容器１１の内部に設けられた円筒状の外スクリーン１２と、該外スクリーン１２の内部に設けられた円筒状の内スクリーン１３とを有しており、各円筒体の軸線を鉛直方向に向けて同軸に配置している。密閉容器１１の下部には、原水を容器内壁に沿う方向、すなわち、本形態例では容器接線方向に向けて原水を密閉容器１１内に流入させる原水流入部１４が設けられており、密閉容器１１の底部には、容器下部から洗浄排水を流出させるための洗浄排水流出部１５が設けられている、また、内スクリーン１３には、該内スクリーン１３内に流入した処理水を密閉容器１１の上部から流出させる処理水流出部１６が設けられている。
【００１５】
外スクリーン１２は、周面（胴部）を円筒形のウェッジワイヤースクリーン１２ａで形成し、その両端開口を鏡板１２ｂ，１２ｂで閉塞したものであって、ウェッジワイヤースクリーン１２ａにおける隣接するウェッジワイヤー同士の間隔（目開き）は、ろ材の種類や原水の性状に応じて０．２〜５．０ｍｍ程度に設定されている。内スクリーン１３は、多数の通水孔１３ａを設けたパイプ状のものであって、外スクリーン１２の上部鏡板及び密閉容器１１の天板の中心を気密、水密状態で貫通している。内スクリーン１３の通水孔１３ａは、運転中にろ材が通過したり、ろ材によって閉塞されない大きさ及び形状に形成されるとともに、ろ材圧縮状態でのろ過処理を行えるようにするため、内スクリーン上部側には設けないようにしている。
【００１６】
なお、外スクリーン１２及び内スクリーン１３は、ろ材を通過させない通水構造を有していれば任意の構造を採用することができる。例えば、外スクリーン１２を、内スクリーン１３と同じような多数の通水孔を有するパイプ状、例えばパンチングメタルを筒状に成形したものを使用することができ、内スクリーン１３の通水部に外スクリーン１２と同じようなウエッジワイヤースクリーンを使用することができる。また、内スクリーン１３の形状は、円筒（パイプ）状に限るものでもない。
【００１７】
前記外スクリーン１２の外周には、付着物除去手段として、密閉容器１１と外スクリーン１２との間に、モーター１７等の駆動手段により駆動されて回転運動し、外スクリーン１２の外周面に摺接して外スクリーン１２の外周面に付着した固形物を掻き落すためのスクレーパー１８が設けられている。このスクレーパー１８は、図３に示すように、リング状乃至筒状の保持部材１９に、９０度間隔で筒体軸線と平行な方向に保持されており、モーター１７の回転がピニオン１７ａから保持部材１９の内歯車１９ａに伝達されることにより、一方向に回転、あるいは、往復回動して外スクリーン１２外周面の固形物を掻き落とす。
【００１８】
また、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間には、圧縮変形可能なろ材２１（図４参照）が充填されるとともに、該ろ材２１を上方から下方に向けて圧縮するろ材圧縮手段２２が設けられている。ろ材２１としては、主として圧縮変形可能なろ材を適当に選択して使用することができるが、濁質捕捉量を大きくするためには繊維状又はスポンジ状のろ材を用いることが好ましく、特に、図４に示すように、濁質を捕捉するための空隙が多く、加圧による変形量が大きな疎なろ材２１ａと、濁質を捕捉するための空隙は少ないが、加圧による変形量が小さな密なろ材２１ｂとを張合せるなどして組み合わせた構造を有するろ材２１が最適である。さらに、ろ材２１として、比重が１付近のものを使用することにより、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間の空間内にろ材２１を平均的に分散させた状態にできるので、短絡流の発生も防止できる。
【００１９】
前記繊維状又はスポンジ状のろ材は、一般的にろ材として用いられているケイ砂やアンスラサイト等のろ材と比較して空隙率が大きくなることから、単位容積当たりの固形物（濁質）捕捉量が大幅に増加する。しかし、空隙率の大きなろ材は、圧力の上昇によって変形（圧縮）し易い問題がある。すなわち、ろ過の継続に伴ってろ過抵抗が上昇すると、ろ材が圧縮されて有効な空隙が減少し、さらに急激な圧力上昇を招いてしまうという問題があった。一方、空隙率の小さな緻密なろ材は、ろ材内部の空隙が小さいため、濁質捕捉量が少ないという問題があった。各種ろ材の特徴をより効果的に発揮させるためには、前述のように、疎なろ材２１ａと密なろ材２１ｂとを張り合わせた構造のろ材が最適である。
【００２０】
このような構造のろ材としては、様々な材質及び組合せが可能であるが、耐薬品性、耐熱性及び物理的な強度、比重等を考慮すると、レギュラーポリエステル繊維と低融点ポリエステル繊維とを混合し、熱融着させたものが好ましい。例えば、疎なろ材２１ａでは６〜１０デニール程度の比較的細い繊維を用い、充填密度を少なくして厚さ２〜５ｍｍ程度のシート状に形成し、密なろ材２１ｂでは１０〜２０デニール程度の比較的太い繊維を用い、充填密度を多くして厚さ２〜５ｍｍ程度のシート状に形成する。そして、これらを一枚ずつ２枚張り合わせて２層構造のシートを作成した後、５〜２０ｍｍ程度の角型に打ち抜いたものをろ材として用いるとよい。また、密なシートを中に挟んで両側を疎なシートとした３層構造のシートを形成し、これを打ち抜いてろ材としてもよい。また、２層又は３層構造のシートを作成する際に凸凹状のローラーで押さえ付けることにより、表面を凸凹に仕上げると、より効果的である。
【００２１】
なお、低融点ポリエステル繊維は、ポリエステル単独の繊維でもよいが、ポリエステルを心材とし、その周りにポリエチレン等を配したバインダー機能を有する複合ポリエステル繊維を用いることもできる。また、ポリエステル繊維に代えてポロプロピレン繊維を用いても、ポリエステル繊維の場合と同様の手法で良好なろ材を得ることができる。さらに、ポリエステル繊維とポリプロピレン繊維とを混合することも可能である。また、熱融着に限らず、十分な強度が得られれば、ニードルパンチ、ケミカルボンド、あるいはこれらの併用など、不織布製造において一般的に用いられている手法を採用することができる。
【００２２】
前記ろ材圧縮手段２２は、中央に内スクリーン１３の挿通口２３ａを有し、筒体を横切る方向に配置される円盤状の押圧部材２３と、該押圧部材２３を筒体軸線方向に移動させる複数のシリンダー２４とで形成されており、シリンダー２４を作動させて密閉容器１１の天板を気密、水密状態で貫通したロッド２４ａを伸縮させ、押圧部材２３を移動させることによってろ材２１の圧縮状態を変更できるようにしている。シリンダー２４の本数は任意であり、１本又は２本でもよいが、３本以上を円周上に等間隔に配置して連動させることにより、押圧部材２３でろ材２１を均一に圧縮、弛緩することができる。なお、ろ材圧縮手段２２は、前記押圧部材２３に限らず、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間にバルーンやベローズ等を配設し、これらの内部に圧縮空気を導入してこれらを膨張させることによってろ材を圧縮する構造も採用できる。
【００２３】
ろ材２１の圧縮率は、原水やろ材２１の性状によって適当に設定することができるが、ろ材充填体積に対して１０〜５０％程度圧縮できるように形成することが好ましい、５０％を超える圧縮率では、装置の大きさに対してろ過面積が小さくなりすぎるのでろ過効率が低下し、１０％未満の圧縮率ではろ材を圧縮する効果を十分に得ることができない。
【００２４】
さらに、密閉容器１１の底部、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間の底部及び内スクリーン１３内の底部には、散気手段を構成する散気管２５ａ，２５ｂ，２５ｃがそれぞれ設けられている。各散気管２５ａ，２５ｂ，２５ｃには、空気供給経路２６を介して圧縮空気供給用のブロワ２７にそれぞれ接続されるとともに、空気供給経路２６から分岐した洗浄経路２８を介して洗浄剤供給部２９に接続されている。
【００２５】
なお、ろ材２１の空洗だけを目的とする場合には、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間の底部に散気管２５ｂを設けるだけで十分である。また、密閉容器１１の底部に散気管２５ａを設けることにより外スクリーン１２の外周面に付着した固形物等を空洗によって除去することができる。さらに、内スクリーン１３内の底部に散気管２５ｃを設けることにより、通水孔１３ａの空洗を行うことができる。
【００２６】
このように形成されたろ過装置１０は、図５に示すようにしてろ過設備に組み込むことができ、図６に示す工程を繰り返すことによって連続的にろ過運転を行うことができる。なお、図５ではろ過装置１０の細部の図示は省略している。
【００２７】
まず、ろ過工程のステップ１０１では、処理水流出部１６に接続する経路の弁１６Ｖのみが開状態になるとともに原水ポンプ５１が作動し、原水流入経路５２から原水槽５３に流入した原水が、原水ポンプ５１から逆止弁１４Ｖを通り、原水流入部１４から密閉容器１１の下部に所定圧力で流入する、このとき、円筒状の密閉容器１１の下部に接線方向に原水を流入させて容器下部に旋回流を形成することにより、その遠心力で砂分や比重の大きな夾雑物を分離して槽底部に沈降させ、外スクリーン１２やろ材２１の負担を軽減することができる。
【００２８】
密閉容器１１内に流入した原水は、外スクリーン１２を通過する際に大きな夾雑物が捕捉され、外スクリーン１２と内スクリーン１３との間に充填されたろ材２１の層を通過することにより、原水中の細かい懸濁成分がろ材２１に捕捉されてろ別される。このろ過工程では、ろ材圧縮手段２２がろ材圧縮方向に作動してろ材２１を充填体積に対して１０〜５０％の範囲で圧縮した状態としている。懸濁成分をろ別した処理水は、内スクリーン１３を通過して上部の処理水流出部１６に流出し、弁１６Ｖを通って処理水槽５４に一時貯留された後、経路５５から系外に流出する。
【００２９】
また、ろ過工程中には、前記付着物除去手段のモーター１７を適宜作動させてスクレーパー１８を外スクリーン１２の外周面に摺接させ、外スクリーン１２の外周面に捕捉された夾雑物を掻き落とす。このスクレーパー１８は、捕捉される夾雑物の量に応じて連続的あるいは間欠的に作動させればよい。
【００３０】
ろ過装置１０の洗浄操作は、ステップ１０２の洗浄開始指令により、ステップ１０３のろ材膨張行程が行われ、原水ポンプ５１が停止し、処理水流出部１６の弁１６Ｖが閉じるとともに、ろ材圧縮手段２２がろ材膨張方向に作動してろ材２１を充填体積にまで、より好ましくは、充填体積に加えて、その１０〜３０％程度の流動化スペースを見込んだ体積にまで膨張させる。ステップ１０２の洗浄開始指令は、タイマーによる設定の他、原水流入管の圧力上昇、原水流入部と処理水流出部との差圧上昇、処理水の濁度の上昇等を検知することにより、自動的に行うことができる。
【００３１】
続いてステップ１０４の洗浄前水抜き工程によって洗浄排水流出部１５の弁１５Ｖが開き、密閉容器１１内の水が沈殿物を伴って洗浄排水流出部１５から洗浄排水槽５６に排出される。さらに、ステップ１０５の空洗工程では、ブロワ２７が運転を開始するとともに空気供給経路２６の弁２６Ｖが開き、散気手段２５から密閉容器１１内への散気による空洗が行われる。この水抜き工程や空洗工程の際には、必要に応じて密閉容器１１の天板部に設けた吸排気経路３１の弁３１Ｖを開き、密閉容器１１内の空気を吸排気する。
【００３２】
続いてステップ１０６のドレン工程が始まり、吸排気経路３１の弁３１Ｖが開いている場合には、これを閉じると、空洗用のブロワ２７から密閉容器１１内に供給された空気によって密閉容器１１内の圧力が高まり、密閉容器１１内の水（洗浄排水）が空気の圧力によって洗浄排水流出部１５から洗浄排水槽５６に向けて強制的に排出される。このように、密閉容器１１内に供給した空洗用空気の圧力によって密閉容器１１内の洗浄排水を押し出すことにより、通常の重力による排水に比べて短時間で洗浄排水を密閉容器１１内から排出することができる。これにより、洗浄工程の時間短縮を図れ、ろ過工程の時間を長くすることができ、ろ過装置におけるろ過効率を向上させることができる。
【００３３】
さらに、洗浄排水槽５６を密閉容器１１と同レベルに配置したり、洗浄排水槽５６を高位置に配置したりしても、密閉容器１１内の洗浄排水を洗浄排水槽５６に送り出せるので、密閉容器１１と洗浄排水槽５６との設置場所の制約が無くなり、洗浄排水槽５６の有効水深も大きくとれるため、ろ過設備のコンパクト化等を図れる。
【００３４】
次に、ステップ１０７の再水張工程に進み、洗浄排水流出部１５の弁１５Ｖが閉じられるとともに吸排気経路３１の弁３１Ｖが開き、原水槽５３内の原水が原水ポンプ５１によって原水流入部１４から密閉容器１１内に導入される。これと同時にブロワ２７を運転して空洗を行ってもよい。
【００３５】
前記ステップ１０５の空洗工程、ステップ１０６のドレン工程及びステップ１０７の再水張工程を、ステップ１０８のカウンターにより所定回数繰返して行った後、ステップ１０９の捨水工程が行われる。捨水工程は通常のろ過設備と同様に、処理水流出部１６から分岐した捨水経路３２に設けた弁３２Ｖのみを開いた状態で原水ポンプ５１を運転し、原水を密閉容器１１内に供給してろ過工程と同様の操作を行い、捨水経路３２から流出する捨水（ろ過水）の濁度が所定濁度以下になるまで行う。なお、捨水経路３２は、密閉容器１１と処理水流出部１６の弁１６Ｖとの間の任意の位置に設けることができ、この捨水経路３２によって密閉容器１１内の吸排気を行える場合には、吸排気経路３１と兼用することができる。
【００３６】
捨水工程が終了したらステップ１１０のろ材圧縮行程に進み、ろ材圧縮手段２２をろ材圧縮方向に作動させてろ材２１を所定量圧縮する。このろ材圧縮工程で圧縮されたろ材から絞り出される濁質によって上昇した濁度が所定濁度以下になるまでステップ１１１の再捨水工程を行い、この再捨水工程が終了したら、捨水用の弁３２Ｖを閉じて処理水流出部１６の弁１６Ｖを開き、ステップ１０１のろ過工程に戻る。このような各工程を順次繰り返すことによって連続的にろ過処理を行うことができる。
【００３７】
前述のように、ろ材圧縮手段２２により、ろ過工程ではろ材を適当に圧縮することによって濁質をより確実に捕捉することができ、洗浄工程ではろ材の圧縮を解除して弛緩した状態にすることによって捕捉した濁質を排出し易い状態とすることができる。さらに、ろ材を弛緩させた状態で散気手段２５から散気して空洗を行うことにより、強い撹拌力が得られ、ろ材を効果的に撹拌混合することができるので、ろ材の洗浄操作をより効率よく行うことができる。加えて、ろ材圧縮手段２２でろ材を強く圧縮することにより、ろ材中に取り込まれた濁質を絞り出すこともできる。
【００３８】
また、洗浄水ポンプ３３を備えた逆洗経路３４を設けておき、洗浄中の適当な時期に処理水を内スクリーン１３内から外スクリーン１２に向けて逆流させ、ろ材の逆洗を行うように設定することもできる。さらに、洗浄剤供給部２９から洗浄経路２８、空気供給経路２６及び散気手段２５を介して密閉容器１１内に、水蒸気、滅菌剤、洗浄剤等を注入することにより、ろ材をより効率よく洗浄することができ、ろ材２１に捕捉された細菌等を滅菌処理することもできる。
【００３９】
これにより、通常の洗浄方法では洗浄が困難なろ材内部に蓄積する生物スライムや油分等を確実に洗浄することができる。水蒸気、滅菌剤、洗浄剤等を利用したろ材の薬液洗浄は頻繁に実施する必要はないが、３ヶ月から１年に１回程度実施すると効果的である。滅菌剤、洗浄剤としては、酸、アルカリ、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、界面活性剤等を用いることができる。また、原水によっては、クリプトスポリジウムやジアルジア等の病原性微生物をろ材が補足する場合があり、これらをそのまま排水することが好ましくない場合もあるが、密閉容器１１や各スクリーン１２，１３に耐熱性、耐薬品性に優れた材質を用いることにより、高温の水蒸気の注入等によって効率的にこれらを滅菌処理することができる。
【００４０】
図７及び図８は、本発明のろ過装置の第２形態例を示すもので、図７はろ過装置の縦断面図、図８はスクレーパーの平面図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例で示したろ過装置における構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４１】
本形態例に示すろ過装置は、付着物除去手段として、密閉容器１１と外スクリーン１２との間に、シリンダー４１等の駆動手段により駆動されて筒体軸線方向に直線運動するリング状のスクレーパー４２を配置している。このスクレーパー４２は、筒体軸線と平行な方向に設けられた棒状の保持部材４３に適当な間隔で複数枚が保持されており、密閉容器１１の外周面に沿うように配置したシリンダー４１のロッド４１ａを連続又は間欠的に伸縮させることにより、連結部材４３ａ及び保持部材４３と共にスクレーパー４２が上下方向に往復し、外スクリーン１２の外周面に摺接して外スクリーン１２の外周面に付着した固形物を掻き落す。掻き落とされた固形物は、スクレーパー４２の外周と密閉容器１１の内周面との間を通って容器底部に沈降落下する。
【００４２】
前記シリンダー４１は、ろ材圧縮手段２２のシリンダー２４と共用することも可能であり、ろ材を圧縮、弛緩する際の押圧部材２３の上下動に連動させてスクレーパー４２を上下動させるように形成し、前記ろ材膨張工程及びろ材圧縮工程において、外スクリーン１２の外周面に付着した固形物を掻き落とすようにしてもよい。また、本形態例に示すように、駆動手段であるシリンダー４１を密閉容器１１の外周部分に配置することにより、さらに、前記ろ材圧縮手段２２のシリンダー２４も密閉容器１１の外周部分に配置することにより、ろ過装置の高さを大幅に低くすることができる。
【００４３】
なお、スクレーパーの駆動手段には、電動式、空気式、油圧式等の任意の駆動方式を採用でき、動力伝達機構も適宜な構造を採用でき、スクレーパーの作動方向に併せて任意の駆動手段を選択使用することができる。さらに、前述のようなリング状のスクレーパーにおいて、スクレーパーに浮き（ブイ）等を取り付けることにより、前記水抜き工程や再水張工程における密閉容器１１内の水位の上下によってスクレーパーを上下動させ、外スクリーン１２の外周面に付着した固形物を掻き落とすように形成することも可能である。
【００４４】
図９及び図１０は、本発明のろ過装置の第３形態例を示すもので、図９はろ過装置の縦断面図、図１０は多孔板の平面図である。本形態例に示すろ過装置は、付着物除去手段として、密閉容器１１と外スクリーン１２との間に浮遊体４５を充填するとともに、外スクリーン１２の上下端に、浮遊体４５の流出を防止するための多孔板４６や網体を設けている。浮遊体４５は、適度な大きさ及び比重を有するものであって、具体的には、比重０．９〜１．１程度、直径２０〜１００ｍｍのボール状、円筒状、立方体等のプラスチック製浮遊体を使用することができる。この浮遊体４５は、ろ過工程時の原水の流れや、洗浄工程中の水抜き工程や再水張工程時の洗浄水の流れ、空洗工程の気液の流れによって流動したり、振動したりすることにより、浮遊体４５が外スクリーン１２の外周面に衝突し、外スクリーン１２の外周面に付着した固形物を掻き落とす。このような浮遊体４５を用いることにより、機械的なスクレーパーを設ける場合に比べて装置構成の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のろ過装置の第１形態例を示す縦断面図である。
【図２】ろ過装置の横断面図である。
【図３】スクレーパーの平面図である。
【図４】ろ材の一例を示す斜視図である。
【図５】ろ過装置を設置したろ過設備の一例を示す概略系統図である。
【図６】ろ過設備における運転工程の一例を示す工程図である。
【図７】本発明のろ過装置の第２形態例を示す縦断面図である。
【図８】スクレーパーの平面図である。
【図９】本発明のろ過装置の第３形態例を示す縦断面図である。
【図１０】多孔板の平面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…ろ過装置、１１…密閉容器、１２…外スクリーン、１２ａ…ウェッジワイヤースクリーン、１２ｂ…鏡板、１３…内スクリーン、１３ａ…通水孔、１４…原水流入部、１５…洗浄排水流出部、１６…処理水流出部、１７…モーター、１８…スクレーパー、１９…保持部材、２１…ろ材、２１ａ…疎なろ材、２１ｂ…密なろ材、２２…ろ材圧縮手段、２３…押圧部材、２４…シリンダー、２５…散気手段、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…散気管、２６…空気供給経路、２７…ブロワ、２８…洗浄経路、２９…洗浄剤供給部、３１…吸排気経路、３２…捨水経路、３３…洗浄水ポンプ、３４…逆洗経路、４１…シリンダー、４２…スクレーパー、４３…保持部材、４５…浮遊体、４６…多孔板、５１…原水ポンプ、５２…原水流入経路、５３…原水槽、５４…処理水槽、５６…洗浄排水槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、該密閉容器の内部に軸線を鉛直方向に向けて設けられた筒状の外スクリーンと、該外スクリーンの内部に設けられた内スクリーンと、前記外スクリーンと内スクリーンとの間に充填された圧縮変形可能なろ材と、該ろ材を圧縮するろ材圧縮手段と、前記外スクリーンの外周面に付着した固形物を掻き落すための付着物除去手段と、密閉容器の内部に設けられた散気手段と、密閉容器の下部に容器内壁に沿う方向に原水を流入させる原水流入部と、前記内スクリーン内の処理水を密閉容器の上部から流出させる処理水流出部と、密閉容器の下部から洗浄排水を流出させる洗浄排水流出部とを備えていることを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記付着物除去手段は、駆動手段により駆動されて回転運動又は直線運動することにより、前記外スクリーンの外周面に摺接するスクレーパーであることを特徴とする請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
前記付着物除去手段は、前記密閉容器と前記外スクリーンとの間に充填され、ろ過工程時の原水又は洗浄工程時の洗浄水の水流により、前記外スクリーンの外周面に摺接する浮遊体であることを特徴とする請求項１記載のろ過装置。
【請求項４】
前記ろ材圧縮手段は、複数のシリンダーによって前記外スクリーンと内スクリーンとの間を軸線方向に移動し、前記ろ材を充填体積に対して１０〜５０％の範囲で圧縮及び弛緩する円盤状部材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項５】
前記散気手段は、少なくとも前記外スクリーンと前記内スクリーンとの間の底部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項６】
前記散気手段は、前記洗浄排水流出部の経路を開いた状態で、該散気手段からの散気により密閉容器内の圧力を高めて密閉容器内の洗浄排水を排水可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項７】
前記散気手段は、該散気手段に散気用空気を供給する経路に、水蒸気、滅菌剤又は洗浄剤を注入する経路が接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項８】
前記ろ材は、繊維状又はスポンジ状のろ材であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項９】
前記ろ材は、空隙が多く、加圧による変形量が大きなろ材と、空隙が少なく、加圧による変形量が小さなろ材とを組み合わせた構造を有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項１】
密閉容器と、該密閉容器の内部に軸線を鉛直方向に向けて設けられた筒状の外スクリーンと、該外スクリーンの内部に設けられた内スクリーンと、前記外スクリーンと内スクリーンとの間に充填された圧縮変形可能なろ材と、該ろ材を圧縮するろ材圧縮手段と、前記外スクリーンの外周面に付着した固形物を掻き落すための付着物除去手段と、密閉容器の内部に設けられた散気手段と、密閉容器の下部に容器内壁に沿う方向に原水を流入させる原水流入部と、前記内スクリーン内の処理水を密閉容器の上部から流出させる処理水流出部と、密閉容器の下部から洗浄排水を流出させる洗浄排水流出部とを備えていることを特徴とするろ過装置。
【請求項２】
前記付着物除去手段は、駆動手段により駆動されて回転運動又は直線運動することにより、前記外スクリーンの外周面に摺接するスクレーパーであることを特徴とする請求項１記載のろ過装置。
【請求項３】
前記付着物除去手段は、前記密閉容器と前記外スクリーンとの間に充填され、ろ過工程時の原水又は洗浄工程時の洗浄水の水流により、前記外スクリーンの外周面に摺接する浮遊体であることを特徴とする請求項１記載のろ過装置。
【請求項４】
前記ろ材圧縮手段は、複数のシリンダーによって前記外スクリーンと内スクリーンとの間を軸線方向に移動し、前記ろ材を充填体積に対して１０〜５０％の範囲で圧縮及び弛緩する円盤状部材で形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項５】
前記散気手段は、少なくとも前記外スクリーンと前記内スクリーンとの間の底部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項６】
前記散気手段は、前記洗浄排水流出部の経路を開いた状態で、該散気手段からの散気により密閉容器内の圧力を高めて密閉容器内の洗浄排水を排水可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項７】
前記散気手段は、該散気手段に散気用空気を供給する経路に、水蒸気、滅菌剤又は洗浄剤を注入する経路が接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項８】
前記ろ材は、繊維状又はスポンジ状のろ材であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のろ過装置。
【請求項９】
前記ろ材は、空隙が多く、加圧による変形量が大きなろ材と、空隙が少なく、加圧による変形量が小さなろ材とを組み合わせた構造を有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のろ過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−１１６４１１（Ｐ２００６−１１６４１１Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０６３３７（Ｐ２００４−３０６３３７）
【出願日】平成１６年１０月２１日（２００４．１０．２１）
【出願人】（３９００１４０７４）前澤工業株式会社 (134)
【出願人】（５９４０７９４２０）財団法人埼玉県下水道公社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２１日（２００４．１０．２１）
【出願人】（３９００１４０７４）前澤工業株式会社 (134)
【出願人】（５９４０７９４２０）財団法人埼玉県下水道公社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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