固液分離洗浄システム
【課題】浄水場等の濾過池に敷設されている濾過材を、洗浄しながら短時間で簡単に且つ確実に分離し、しかも濾過材を洗浄・再生し、リサイクル可能にする。
【解決手段】本発明は、汚水とともに濾過材Ｐが第１固液分離洗浄装置Ｃ供給されると、濾過材Ｐは旋廻筒２で旋廻しながら洗浄され、洗浄された濾過材Ｐは汚い水と分離される。洗浄された濾過材は、第２固液分離洗浄装置においてさらに、旋回流タンク４０で旋廻しながら洗浄され且つ汚い水と分離され、旋回流タンクから落下した濾過材は、逆洗浄タンク３０内で逆洗浄される。
【解決手段】本発明は、汚水とともに濾過材Ｐが第１固液分離洗浄装置Ｃ供給されると、濾過材Ｐは旋廻筒２で旋廻しながら洗浄され、洗浄された濾過材Ｐは汚い水と分離される。洗浄された濾過材は、第２固液分離洗浄装置においてさらに、旋回流タンク４０で旋廻しながら洗浄され且つ汚い水と分離され、旋回流タンクから落下した濾過材は、逆洗浄タンク３０内で逆洗浄される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、浄水場等の濾過池に敷設されている砂利、砂等の濾過材を含んだ汚水を旋回させ、この汚水中に含まれる砂塵と水とを分離すると共に、前記濾過材を洗浄・再生し、リサイクル可能にした固液分離洗浄システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、浄水場に設けた濾過池は、支持層の上面に濾過材を敷き詰めて濾過層を形成し、該濾過層に原水を透過させて濁質（懸濁物質や汚泥等）を取り除く構造物であり、前記濾過池では、濾過層の表層に濁質が溜まるため、この表層を中心に空気洗浄や逆洗といった定期的な洗浄を行っている。
【０００３】
しかしながら、ある程度の期間が経つと、濁質が濾過層の内部まで潜り込み、また、濾過層自体に濁質が付着して目詰まりを誘発し、処理効率を低下させるため、濾過材を引き抜いて洗浄・再生し、再利用する必要がある。
【０００４】
このような濾過材等の粒状物の洗浄と、固液分離を行うための固液分離洗浄装置として、従来、移送ラインの終端に接続された流入口から螺旋終端に向けて螺旋流路を形成し、該螺旋流路の天井を遮蔽、底に床部を形成し、床部に分離穴を形成した固液分離洗浄部と、該螺旋流路の終端に連通し鉛直上方向に延びて螺旋流路の天井よりも高い位置で液体をオーバーフローさせるオーバーフロー部と、固液分離洗浄部を蓋にしてその下方に備え付けられ、前記分離穴を介して螺旋流路に連通する貯留槽と、貯留槽内に沈降堆積した粒状物を排出する排出部と、螺旋流路の少なくとも一部領域に設けられ、液体及び粒状物の流れに障害を与えることで当該流れを乱流化して粒状物の表面付着物の剥離を促進させる流れ障害部と、を備えてなる固液分離洗浄装置が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００５】
すなわち、この固液分離洗浄装置を概略すれば、螺旋状に形成した管路内に砂利、砂等の濾過材を含んだ汚水を流水させることにより、濾過材が洗浄されると共に、前記管路の底部に形成した分離穴を通じて、前記濾過材だけを落下させて固液分離する構造にしたものである。
【特許文献１】特開２００５−３０５３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の固液分離洗浄装置では、多量に流れる前記濾過材が、前記分離穴に目詰まりし易く、前記管路の底部に形成した分離穴を通じて全ての濾過材を効率よく分離できないうえ、作業時間も長期化し、しかも、該固液分離洗浄装置の保守管理を頻繁に行う必要が有るので、極めて不経済であるなどの問題があった。
【０００７】
しかも、環境問題が重要視される最近においては、再利用される濾過材の洗浄基準（洗浄精度）が厳しく要求される場合もある。しかしながら、従来の固液分離洗浄装置では、液体及び粒状物の流れに障害を与えることで当該流れを乱流化して粒状物の表面付着物の剥離を促進させる構成であるため、濾過材の洗浄精度が要求される場合に、その洗浄精度に限界があり、その結果、確実な分離洗浄作業を行うことができない問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決することを目的とするもので、浄水場等の濾過池に敷設されている砂利、砂等の濾過材を、確実に洗浄しながら短時間で簡単に且つ確実に分離し、しかも濾過材を洗浄・再生し、リサイクル可能にした固液分離洗浄システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、汚水中に含まれる砂利、砂等の濾過材と水とを分離すると共に、前記濾過材を洗浄する固液分離洗浄システムであって、汚水とともに濾過材が供給される第１固液分離洗浄装置と、該第１固液分離洗浄装置で洗浄された濾過材をさらに洗浄する第２固液分離洗浄装置とを備え、前記第１固液分離洗浄装置は、筒状体の底部を漏斗状に形成し、該漏斗状の下端を排出口にしてなるホッパー本体と、前記ホッパー本体の排出口に連結され、該排出口を通じて排出される砂等を第２固液分離洗浄装置に輸送する送り手段と、前記ホッパー本体内に固定された上下に開放した円筒の側壁内に、砂塵等の濾過材を含んだ汚水を前記側壁内周方向に噴出させる噴出口を開設してなる旋回筒と、前記ホッパー本体の上端外周に該ホッパー本体上端からオーバーフローした水を受け止めて一方向に集水可能な樋受部とを備え、前記第２固液分離洗浄装置は、筒状体の底部に排出口を有する洗浄タンクと、前記洗浄タンクの上部に固定され且つ前記濾過材が供給される旋回流タンクと、前記洗浄タンクの下部に設けられ且つ前記旋回流タンクから落下して洗浄タンクの下部に溜まった濾過材を洗浄すべく、洗浄タンク内に水を散水する散水手段とを備えていることにある。
【００１０】
すなわち、第１固液分離洗浄装置においては、ホッパー本体内に、上下に開放した円筒状の旋回筒を配置しており、この旋回筒内に砂塵等の濾過材を含んだ汚水を旋回させることにより、前記濾過材を洗浄しながら、該濾過材のうち所定以上の粒径を有するものが、その自重によって旋回筒内を旋回する水の流れ（以下、「旋回流」と呼ぶ。）に乗れずに、前記円筒の下方に自然落下して分離される構造にしている。
【００１１】
このように、第１固液分離洗浄装置によれば、旋回流に乗れない所定以上の粒径を有する全ての濾過材は、洗浄されながら自重によって自然落下して、水と簡単に且つ確実に分離される。
【００１２】
また、旋回筒は、上下に開放した円筒であるため、分離された所定以上の粒径を有する濾過材が前記旋回筒に目詰まりを生じることがなく、作業時間も短時間で行うことができるのであり、しかも、保守管理を頻繁に行う必要がないため、極めて経済的である。
【００１３】
また、本発明の第２固液分離洗浄装置は、前記第１固液分離洗浄装置において洗浄された濾過材を、旋回流タンクにより水と分離しながら洗浄し、旋回流タンクの下方に落下させる。落下した濾過材は洗浄タンクの下部に貯留し、この貯留した濾過材は、散水手段から散水される水によりさらに洗浄される。
【００１４】
また、本発明の第２固液分離洗浄装置においては、旋回流タンクから旋廻しながら濾過材は落下するため、濾過材が前記旋回筒に目詰まりを生じることがなく、作業時間も短時間で行うことができるのであり、しかも、保守管理を頻繁に行う必要がないため、極めて経済的である。
【００１５】
このように、第１固液分離洗浄装置および第２固液分離洗浄装置を通して当該濾過材を確実に洗浄し、再生してリサイクルすることができるのである。
【００１６】
前記固液分離洗浄システムにおいて、前記洗浄タンク内に散水手段から散水される水を、洗浄タンクからオーバーフローさせ、オーバーフローする水が設定濁度になるまで濾過材を逆洗浄することにある。
【００１７】
このように、洗浄タンクでオーバーフローする水が設定濁度になるまで濾過材を逆洗浄するので、濾過材の洗浄精度を向上し、リサイクル品として安定した良品質の濾過材とすることができる。
【００１８】
前記第１固液分離洗浄装置の上流側には、所定の大きさに形成した網目を設けて砂利、砂等の濾過材を通過させることにより、所定以上の大きさの砂利、砂等を分級するためのふるい手段を設け、且つ、前記樋受部で集水された水および前記旋回流タンクから排出された水は、濾過フィルターを通じて、前記水に含まれている微細な粉塵を濾過する濾過手段に給水されると共に、濾過後の濾過水を、本システム内の所定の装置に給水して再利用可能に構成したことにある。
【００１９】
すなわち、濾過池等から汲み上げた汚水に含まれる濾過材には、小石や砂利などの粗目の濾過材が含まれていることも多く、具体的には、２ｍｍ以上の大きさの砂利、砂等が含まれている。
【００２０】
このような粗目の濾過材は、本発明の第１固液分離洗浄装置の旋回筒で分離洗浄することも可能ではあるが、これら粗目の濾過材は、前記第１固液分離洗浄装置を用いなくても既存のふるい手段によって容易に排除することが可能ある。
【００２１】
また、これら粗目の濾過材を、細かな濾過材と一緒に本装置の旋回筒にて旋回させると、いきおい旋回流の流れがスムーズに行われない可能性もある。
【００２２】
そのため、本発明の固液分離洗浄システムは、濾過池等から汲み上げた汚水のうち、所定の大きさの砂利、砂等だけを予めふるい手段で分級して取り除くことで、２ｍｍ以下の濾過材だけを含んだ汚水を旋回筒でスムーズ旋回させることができ、確実な分離洗浄作業を行うものである。
【００２３】
更に、前記のように、旋回筒内の旋回流に乗れずに自然落下した濾過材は、自重によって落下して分離されるが、非常に自重の軽い微細な粉塵（肉眼で識別し難い程度の粉塵）は、前記旋回流に乗りながら、水と一緒に排水処理される。
【００２４】
そのため、本発明の固液分離洗浄システムは、旋回流と共に浮遊されている細かな粉塵を更に濾過手段で濾過すると共に、濾過後の綺麗な水である濾過水を、本システム内の所定の装置にポンプ等で循環させて給水し、再利用するものである。
【００２５】
このように、本発明の固液分離洗浄システムでは、旋回流をスムーズに旋回させて、確実な分離洗浄作業を行って濾過材を再利用できるうえ、濾過水をも本システム内で使用される多量の水として再利用することで、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００２６】
また、記載の固液分離洗浄システムにおいて、前記前記第２固液分離洗浄装置の洗浄タンク内で気泡を発生させる構成としたことにある。かかる場合には、逆洗浄時の洗浄効果を高めることができ、その結果、洗浄能能力の向上と洗浄作業の時間短縮を図ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、第１固液分離洗浄装置および第２固液分離洗浄装置で濾過材を洗浄する構成であるため、濾過材を水と簡単且つ確実に分離させて濾過材をより確実に洗浄し、再生してリサイクルすることができる。
【００２８】
また、第１固液分離洗浄装置の旋回筒および第２固液分離洗浄装置の旋回流タンクは、円筒であり、濾過材は旋回筒および旋回流タンクを旋廻しながら落下するため、分離された所定以上の粒径を有する濾過材が前記旋回筒および旋回流タンクに目詰まりを生じることがなく、作業時間も短時間で行うことができ、しかも、保守管理を頻繁に行う必要がないため、極めて経済的である。
【００２９】
また、本発明は、濾過池等から汲み上げた汚水のうち、所定の大きさの砂利、砂等だけを予めふるい手段によって分級することで、旋回流をスムーズに旋回させて、確実な分離洗浄作業を行うことができる。しかも、旋回流と共に浮遊されている細かな粉塵を更に濾過手段で濾過することで、濾過後の綺麗な水である濾過水を再利用して、大幅なコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る固液分離洗浄システムを、図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る固液分離洗浄システムの一実施例を概略したシステム全体図である。かかる固液分離洗浄システムは、１次ふるい機Ａ、２次ふるい機Ｂ、第１固液分離洗浄装置Ｃ、第２固液分離洗浄装置Ｄ、固液分離処理装置Ｅおよび３次ふるい機Ｆとを備えている。
【００３２】
前記１次ふるい機Ａは、所定の大きさに形成された網目（不図示）を備え、この網目通過させて、前記所定以上の大きさの砂利、砂等を分級可能に構成されている。すなわち、１次ふるい機Ａは、浄水場等の濾過池等からバックホウ又は人力等によって搬出された濾過材Ｐを、３０ｍｍの大きさに形成した網目を通過させることにより、３０ｍｍ以上の濾過材Ｐ（小石、砂利等）を分級して除去することができるものである。
【００３３】
１次ふるい機Ａの下方には、１次ふるい機Ａの網目を通過した濾過材Ｐが投入されるホッパー７が配置されている。このホッパー７の下部には、１次ふるい機の網目を通過したホッパー内の濾過材Ｐを、前記２次ふるい機Ｂに輸送管８を介して流送する送り手段としてのジェットポンプ９が設けられている。
【００３４】
前記２次ふるい機Ｂは、前記第１固液分離洗浄装置Ｃの上方に配置され、例えば２ｍｍの大きさに形成した網目を備え、２ｍｍ以下の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗだけを通過させ、２ｍｍ〜３０ｍｍの濾過材Ｐ（小石、砂利等）を分級して除去することができる。
【００３５】
前記第１固液分離洗浄装置Ｃは、図６および図７に示すように、筒状体の底部１１を漏斗状に形成し、該漏斗状の下端を排出口１２にしてなるホッパー本体１と、このホッパー本体１の排出口１２に連結され、該排出口１２を通じて排出される砂等を前方に輸送可能な送り手段としてのジェットポンプ１３と、前記ホッパー本体１内に連結アーム２１を介して固定された上下に開放した円筒の側壁２２に、砂塵等の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗをポンプを介して前記側壁２２内周方向に噴出させる噴出口２３を開設してなる旋回筒２と、前記ホッパー本体１の上端外周に該ホッパー本体１上端からオーバーフローした水Ｗ１を受け止めて一方向に集水可能な樋受部３と、より構成してなる。
【００３６】
本実施の形態では、ホッパー本体１の底部１１上位に、壁面から中央に向けて下方に傾斜されたドーナツ状の仕切り板１４が設けられており、仮に、濾過材Ｐがホッパー本体１内の水流に影響されて飛散しても、仕切り板１４の上面に落下された濾過材Ｐは、仕切り板１４の傾斜に沿って中央に誘導され、排出口１２に向けてスムーズに落下するようにしている。
【００３７】
また、仕切り板１４は、下方に落下されて沈殿した濾過材Ｐを、ホッパー本体１内の水流に影響されて上方に舞い上がることも防止している。
【００３８】
旋回筒２は、ホッパー本体１の略中央に固定して設置され、具体的には、ホッパー本体１の側壁内面の上端付近に連結アーム２１の一端を固定すると共に、該連結アーム２１の他端を旋回筒２の側壁外面に固定して設置されている。
【００３９】
また、旋回筒２は、上下に開放した単なる円筒でも構わないが、本図で示すように円筒の下端を漏斗状に形成すれば、旋回流に乗れずに自然落下される濾過材Ｐを、旋回筒２の略中央に集約して、濾過材Ｐを簡単に回収できるため好ましい。
【００４０】
本実施の形態では、旋回筒２と、ホッパー本体１の排出口１２との間に、上方に尖った円錐状のジャマ板４を設置しており、このジャマ板４によって、旋回筒２から濾過材Ｐがスムーズに落下できるようにしている。
【００４１】
なお、旋回筒２の上端面の位置は、ホッパー本体１の上端面の位置よりも下位に位置付けている。このように設置された旋回筒２の側壁２２には、砂塵等の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗを既存のポンプ（不図示）を介して側壁２２内周方向に噴出させる噴出口２３を開設している。
【００４２】
樋受部３は、ホッパー本体１の上端からオーバーフローする水Ｗ１を受け止め可能な溝状に形成すると共に、一方向に向けて傾斜させている。そのため、ホッパー本体１の上端からオーバーフローした水Ｗ１は、樋受部３を通じて一方向に集水される。このように集水された水Ｗ１は、図１に示す樋受部３に接続された排出管２５を通して排出される。
【００４３】
前記第２固液分離洗浄装置Ｄは、前記第１固液分離洗浄装置Ｃの下流側に配置されている。この第２固液分離洗浄装置Ｄは、図２に示すように、筒状体の底部３１を漏斗状に形成し、該漏斗状の下端を排出口３２にしてなる洗浄タンクとしての逆洗浄タンク３０と、該逆洗浄タンク３０の上部にサポート３３を介して固定された旋回流タンク４０と、前記逆洗浄タンク３０の下部内に設けられた散水手段５０とを備えている。
【００４４】
旋回流タンク４０は、その下部４０ａが先細りテーパー状に形成された筒状体（サンドセパレーター）からなり、下端は前記逆洗浄タンク３０上部の内で且つ中央に臨んでいる。旋回流タンク４０の円筒状周壁４１には、旋回流タンク４０内外を連通するスラリー入り口部４３が設けられている。このスラリー入り口部４３と前記ジェットポンプ１３とは、輸送管４４を介して接続されている。
【００４５】
従って、前記ホッパー本体１の底部１１の濾過材Ｐは、ホッパー本体１の底部１１中央の排出口１２に集められ、該排出口１２を通じて、ジェットポンプ１３によって輸送管４４を介して旋回流タンク４０に送流される。
【００４６】
また、旋回流タンク４０の上壁４０ｂには、旋回流タンク４０内外を連通する排出口部４５が設けられている。この排出口部４５には排出管４６が接続されており、旋回流タンク４０内で遠心分離により分離された水Ｗ２は、排出管４６を通して排出される。
【００４７】
逆洗浄タンク上部３０ａの内周には、この逆洗浄タンク３０内からオーバーフローする水を受け止めて一方向に集水可能な樋受部３５が設けられている。この樋受部３５は、逆洗浄タンク上部３０ａに設けられ且つ中央部が開口する水平な環状板３６と、この環状板３６の上面に逆洗浄タンク上部３０ａの内周面と間隔Ｌを有して固定された筒状部３７と、この筒状部３７の上端から逆洗浄タンク中心側に延設された環状の案内部３８とから構成されている。
【００４８】
案内部３８の内周径は、環状板３６の内周径と同等に設定されており、環状板３６および案内部３８の中心に開口３９が形成されている。そして、この開口３０に旋回流タンク４０の下端が挿入されているとともに、逆洗浄タンク３０の上端からオーバーフローした水は、開口３９を介して案内部３８を流れ、樋受部３５に集水される。
【００４９】
また、逆洗浄タンク上部３０ａには、樋受部３５に連通する排出口部３４が設けられている。樋受部３５に集水された水は、この排出口部３４に接続された排出管４９を通しては排出される。
【００５０】
前記散水手段５０は、洗浄水を逆洗浄タンク３０内に散水して、旋回流タンク４０から落下した濾過材Ｐの洗浄を行うことが可能なもので、逆洗浄タンク下部３０ｂに設置されている。散水手段５０は、逆洗浄タンク３０の直径方向に配置された主散水管５１と、この主散水管５１から直角方向に接続された複数本の分岐散水管５２とからなる。
【００５１】
分岐散水管５２は、互いに所定の間隔を有して平行になっており、それぞれの長さは、各先端が逆洗浄タンク内周面に接近する程度に設定されている。また、各分岐散水管５２には、その基部から先端にわたって複数のノズル口（不図示）が下向きに形成されている。このように、ノズル口を下向きに形成することにより、洗浄水を下向きに噴出し、逆洗浄タンク３０の下部に蓄積した濾過材Ｐを攪拌して浮遊させることができる。
【００５２】
主散水管５１の一端部は逆洗浄タンク３０から外部に突出された散水管入り口部５４が設けられ、この散水管入り口部５４は、洗浄水供給管５５を介してポンプＰ１に接続されている。ポンプＰ１は散水手段５０に供給する洗浄水の量が調整できるように、制御可能となっている。従って、大量の洗浄水を散水手段５０に供給することにより、濾過材Ｐを浮遊させて逆洗浄作業が可能となる。
【００５３】
また、逆洗浄作業の際よりも少量の洗浄水を散水手段５０から散水し、水を逆洗浄タンク３０からオーバーフローさせながら洗浄作業を行うことも可能である。この作業は、逆洗浄作業までは必要ないが、濾過材Ｐを適宜洗浄する場合に行われる。なお、逆洗浄作業を行った後に、かかる逆洗浄作業以外の洗浄作業を行うことも可能である。
【００５４】
逆洗浄タンク３０の下部に設けられた排出口３２には、送り手段としてのジェットポンプ５７を介して輸送管５８が接続されている。従って、逆洗浄タンク３０で洗浄された濾過材Ｐは、ジェットポンプ５７により輸送管５８を通して前記固液分離処理装置Ｅに供給される。
【００５５】
前記固液分離処理装置Ｅは、前記第２固液分離洗浄装置Ｄで洗浄された濾過材Ｐを、さらに細砂に分け、脱水させるドラムスクリーン６０と、第１固液分離洗浄装置Ｃの樋受部３で集水された水Ｗ１、および第２固液分離洗浄装置Ｄの旋回流タンク４０から排出された水Ｗ２を濾過する濾過手段６１とを備えている。なお、樋受部３で集水された水Ｗ１は、前記排出管２５を通して濾過手段６１に供給される。また、旋回流タンク４０から排出された水Ｗ２は、排出管４６を通して濾過手段６１に供給される。
【００５６】
本実施の形態に係る固液分離洗浄システムは以上の構成からなり、次にかかる固液分離洗浄システムを使用して浄水場等の濾過池等から搬出された濾過材Ｐを処理する場合について説明する。
【００５７】
先ず、浄水場等の濾過池等からバックホウ又は人力等の適宜手段によって搬出された濾過材Ｐを、ベルトコンベア等で１次ふるい機Ａに投入する。３０ｍｍの大きさに形成した網目を通過させることにより、この１次ふるい機Ａにて３０ｍｍ以上の濾過材Ｐ（小石、砂利等）を分級して除去する。
【００５８】
この１次ふるい機Ａを通過した濾過材Ｐは、輸送管８を通じて第１固液分離洗浄装置Ｃの上方に設置された２次ふるい機Ｂに送給される。２次ふるい機Ｂの２ｍｍの大きさに形成した網目を通過させることにより、この２次ふるい機Ｂで２ｍｍ〜３０ｍｍの濾過材Ｐ（小石、砂利等）を分級して除去する。
【００５９】
ここで、２ｍｍ以下の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗだけを第１固液分離洗浄装置Ｃの対象にしたのは、２ｍｍ以下の細かな濾過材Ｐ含んだ汚水Ｗを確実に固液分離することが従来の固液分離装置では困難なためであるが、その大きさは特に限定されるものではない。
【００６０】
本実施例では、この２次ふるい機Ｂで除去された２ｍｍ以上の濾過材Ｐ（小石、砂利等）は、従来の固液分離洗浄装置（３次ふるい機Ｆ）によって洗浄した後、所定の大きさに形成した網目を通過させて、例えば２〜５ｍｍ、５〜１０ｍｍ、１０〜２０ｍｍ、２０ｍｍ〜３０ｍｍに分別して、これら濾過材Ｐ（小石、砂利等）を洗浄・再生してリサイクルすれば良い。
【００６１】
そして、２次ふるい機Ｂによって除去されない２ｍｍ以下の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗだけを第１固液分離洗浄装置Ｃに供給する。かかる第１固液分離洗浄装置Ｃは以下のように作用する。
【００６２】
先ず、ホッパー本体１に水Ｗ１を充満し、旋回筒２を水中に浸水させたうえで、ポンプ（不図示）を駆動すると、２次ふるい機Ｂによって除去されない２ｍｍ以下の砂塵等の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗは、旋回筒２の噴出口２３より噴出され、図６中の実線矢印で示すように、旋回筒２の側壁２２に沿って内周方向に旋回することで、旋回流を発生して、濾過材Ｐを洗浄する。
【００６３】
前記旋回流は、噴出口２３近傍では流速が速いが、旋回筒２内を旋回するうち次第に流速が遅くなってくるため、汚水Ｗに含まれていた濾過材Ｐは、旋回流に乗れずに、次第に自重によって旋回筒２の下方に自然落下されて、水Ｗ１と分離される。
【００６４】
そして、落下した濾過材Ｐは、ホッパー本体１の底部１１中央の排出口１２に集められ、該排出口１２を通じて、ジェットポンプ１３によって下流の第２固液分離洗浄装置Ｄに流送される。
【００６５】
一方、濾過材Ｐが落下して分離された水Ｗ１は、図６中の白抜き矢印で示すように、旋回筒２の上面からオーバーフローしてホッパー本体１に充填され、更に、ホッパー本体１が満水になれば、ホッパー本体１の上端からオーバーフローして、樋受部３に受け止められる。
【００６６】
そして、樋受け部３は、一方向に集水され、集水された水Ｗ１は、排出管２５を通して濾過手段６１に供給される。該濾過手段６１を通じて、水Ｗ１に含まれている微細な粉塵を除去して該粉塵を濾過材として再利用できる。
【００６７】
かかる第１固液分離洗浄装置Ｃによれば、旋回流に乗れない全ての濾過材Ｐは、洗浄されながら自重によって水Ｗと簡単且つ確実に分離されるため、濾過材Ｐを洗浄・再生してリサイクルすることができる。
【００６８】
また、濾過材Ｐが旋回筒２に目詰まりすることがないうえ、作業時間を短時間で行うことができるので、保守管理を頻繁に行う必要がなく、極めて経済的である。
【００６９】
次に、第２固液分離洗浄装置Ｄの作用について説明する。
【００７０】
第２固液分離洗浄装置Ｄの旋回流タンク４０に、第１固液分離洗浄装置Ｃから濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗが流送されると、スラリー入り口部４３から濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗが噴出される。汚水Ｗは、図４に実線矢印で示すように、旋回流タンク４０の側壁に沿って内周方向に旋回することで、旋回流を発生して、濾過材Ｐを洗浄する。前記と同様に、汚水Ｗに含まれていた濾過材Ｐは、遠心分離作用により、次第に自重によって旋回筒２の下方に自然落下されて、水Ｗ２と分離される。
【００７１】
旋回流タンク４０から順次落下した濾過材Ｐは、逆洗浄タンク３０の底部に蓄積される。濾過材Ｐが所定量に達した後に、蓄積された濾過材Ｐの逆洗浄を行う。具体的には、第１固液分離洗浄装置Ｃからの濾過材Ｐの流送を一旦停止し、散水手段５０に洗浄水がポンプＰ１により供給されると、分岐散水管５２のノズル口５３から洗浄水が下方に向けて噴出する。かかる洗浄水は、逆洗浄タンク３０の底部に蓄積されている濾過材Ｐを攪拌および上方に浮遊させながら次第に増水する。
【００７２】
洗浄水は、逆洗浄タンク３０の上部に設けられた開口３９からオーバーフローし、案内部３８上面を流れ、樋受部３５に集水される（図５参照）。樋受部３５に集水された水Ｗ３は、排出口部３４に接続された排出管４９を通しては排出される。
【００７３】
かかる逆洗浄時に、濾過材Ｐは上方に向けて浮遊し、逆洗浄タンク３０の上部に達する場合があっても、環状板３６が邪魔板の機能を有し、その結果、濾過材Ｐが水Ｗ３とともに不用意にオーバーフローするのを防止できる。
【００７４】
このように、洗浄水を散水しながら逆洗浄を所定時間継続し、オーバーフローする水Ｗ３が所定の濁度（例えば、洗浄排水濁度が２度未満）になれば、逆洗浄の運転を停止する。
【００７５】
さらに、第２固液分離洗浄装置Ｄで洗浄された濾過材Ｐは、排出口３２および輸送管５８を通じて、ジェットポンプ５７によって下流の固液分離処理装置Ｅに流送される。そして、流送された濾過材Ｐを、ドラムスクリーン６０で除去した砂を脱水して適宜排出する。
【００７６】
また、逆洗浄作業を行わない場合には、洗浄水（水Ｗ３）がオーバーフローする程度に洗浄水の散水量を調整する。かかる場合には、洗浄作業を連続して行え第１固液分離洗浄装置Ｃからの濾過材Ｐの流送を一旦停止する必要がないので、洗浄水の排出による洗浄を行いながら、１次ふるい機Ａから固液分離処理装置Ｅに到るまでの一連の処理作業を連続して行なうことが可能となる。
【００７７】
また、前記逆洗浄に際して、洗浄水に空気を混入させて、洗浄水とともに気泡を発生せてもよい。かかる場合には、洗浄時に浮遊する細かい藻類やゴミ等を気泡に吸着させて水と一緒に効率よく排水することができ、洗浄能力の向上と洗浄作業の時間短縮を図ることができる。
【００７８】
なお、空気は、図１に示すように、前記散水手段５０とは別に気泡発生器６２を逆洗浄タンク３０の下部に設け、この気泡発生器６２にブロワー等の空気供給手段６３から空気を圧送することにより、気泡を発生させてもよい。
【００７９】
旋回流タンク４０から排出された水Ｗ２は、排出管４６を通して排出され固液分離処理装置Ｅの濾過手段６１に供給され、該濾過手段６１を通じて、水Ｗ２に含まれている微細な粉塵を除去して該粉塵を濾過材として再利用できる。
【００８０】
また、濾過手段６１を通じた水は、微細な粉塵が除去された綺麗な水（以下、「濾過水」と呼ぶ。）であるため、この濾過水を適宜ポンプで汲み上げて水道管を通じて１次ふるい機Ａ、２次ふるい機Ｂ、第１固液分離洗浄装置Ｃ、第２固液分離洗浄装置Ｄ、固液分離処理装置Ｅおよび３次ふるい機Ｆのいずれかに送給して再利用することができる。
【００８１】
本実施の形態の固液分離洗浄システムによれば、濾過池等から汲み上げた汚水のうち、所定の大きさの砂利、砂等だけを予め１次ふるい機Ａ、２次ふるい機Ｂ、３次ふるい機Ｆによって分級するため、第１固液分離洗浄装置Ｃおよび第２固液分離洗浄装置Ｄでの旋回流をスムーズに旋回させることができ、より確実な分離洗浄作業を行うことができる。
【００８２】
しかも、旋回流と共に浮遊されている細かな粉塵を更に濾過手段６１で濾過することで、濾過後の綺麗な水である濾過水も再利用でき、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００８３】
また、第１固液分離洗浄装置Ｃは、旋回筒２の下端を漏斗状に形成しており、旋回流に乗れずに自然落下した濾過材Ｐが、前記旋回筒の略中央に集約されるため、濾過材Ｐを簡単に回収できるのである。
【００８４】
また、第１固液分離洗浄装置Ｃは、旋回筒２と、ホッパー本体１の排出口との間に、上方に尖った円錐状のジャマ板１４を設けてなるので、旋回流に乗れずに自然落下される濾過材が、前記ジャマ板１４に当って落下されるため、濾過材Ｐをスムーズに落下させることができ、作業時間を更に短縮できる。
【００８５】
なお、本実施の形態に係る固液分離洗浄システムは、一般には浄水場等の濾過池付近に設置されるが、例えば、車両の荷台に設置して移動させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る固液分離洗浄システムの一実施例を概略したシステム全体図である。
【図２】同固液分離洗浄システムに使用される第２固液分離洗浄装置の縦断面図である。
【図３】（ａ）は第２固液分離洗浄装置の平面図、（ｂ）は第２固液分離洗浄装置の断面平面図である。
【図４】第２固液分離洗浄装置で濾過材と汚水とを分離する状態を示す断面図である。
【図５】第２固液分離洗浄装置で逆洗浄をする状態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る固液分離洗浄システムに使用される第１固液分離洗浄装置の一実施例を示す一部破断された状態の概略斜視図である。
【図７】図６で示した第１固液分離洗浄装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
Ａ １次ふるい機（ふるい手段）
Ｂ ２次ふるい機（ふるい手段）
Ｃ 第１固液分離洗浄装置
Ｄ 第２固液分離洗浄装置
Ｅ 固液分離処理装置
Ｆ ３次ふるい機（ふるい手段）
Ｗ 汚水
Ｗ１ 水
Ｗ２ 水
Ｗ３ 水
１ ホッパー本体
１１ 底部
１２ 排出口
１３ ジェットポンプ（送り手段）
２ 旋回筒
２２ 側壁
２３ 噴出口
３ 樋受部
４ ジャマ板
３０ 逆洗浄タンク（洗浄タンク）
３１ 底部
３２ 排出口
３５ 樋受部
４０ 旋回流タンク
４７ ジェットポンプ（送り手段）
５０ 散水手段
５１ 主散水管
５２ 分岐散水管
５７ ジェットポンプ（送り手段）
６０ ドラムスクリーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、浄水場等の濾過池に敷設されている砂利、砂等の濾過材を含んだ汚水を旋回させ、この汚水中に含まれる砂塵と水とを分離すると共に、前記濾過材を洗浄・再生し、リサイクル可能にした固液分離洗浄システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、浄水場に設けた濾過池は、支持層の上面に濾過材を敷き詰めて濾過層を形成し、該濾過層に原水を透過させて濁質（懸濁物質や汚泥等）を取り除く構造物であり、前記濾過池では、濾過層の表層に濁質が溜まるため、この表層を中心に空気洗浄や逆洗といった定期的な洗浄を行っている。
【０００３】
しかしながら、ある程度の期間が経つと、濁質が濾過層の内部まで潜り込み、また、濾過層自体に濁質が付着して目詰まりを誘発し、処理効率を低下させるため、濾過材を引き抜いて洗浄・再生し、再利用する必要がある。
【０００４】
このような濾過材等の粒状物の洗浄と、固液分離を行うための固液分離洗浄装置として、従来、移送ラインの終端に接続された流入口から螺旋終端に向けて螺旋流路を形成し、該螺旋流路の天井を遮蔽、底に床部を形成し、床部に分離穴を形成した固液分離洗浄部と、該螺旋流路の終端に連通し鉛直上方向に延びて螺旋流路の天井よりも高い位置で液体をオーバーフローさせるオーバーフロー部と、固液分離洗浄部を蓋にしてその下方に備え付けられ、前記分離穴を介して螺旋流路に連通する貯留槽と、貯留槽内に沈降堆積した粒状物を排出する排出部と、螺旋流路の少なくとも一部領域に設けられ、液体及び粒状物の流れに障害を与えることで当該流れを乱流化して粒状物の表面付着物の剥離を促進させる流れ障害部と、を備えてなる固液分離洗浄装置が提案されている（特許文献１参照。）。
【０００５】
すなわち、この固液分離洗浄装置を概略すれば、螺旋状に形成した管路内に砂利、砂等の濾過材を含んだ汚水を流水させることにより、濾過材が洗浄されると共に、前記管路の底部に形成した分離穴を通じて、前記濾過材だけを落下させて固液分離する構造にしたものである。
【特許文献１】特開２００５−３０５３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の固液分離洗浄装置では、多量に流れる前記濾過材が、前記分離穴に目詰まりし易く、前記管路の底部に形成した分離穴を通じて全ての濾過材を効率よく分離できないうえ、作業時間も長期化し、しかも、該固液分離洗浄装置の保守管理を頻繁に行う必要が有るので、極めて不経済であるなどの問題があった。
【０００７】
しかも、環境問題が重要視される最近においては、再利用される濾過材の洗浄基準（洗浄精度）が厳しく要求される場合もある。しかしながら、従来の固液分離洗浄装置では、液体及び粒状物の流れに障害を与えることで当該流れを乱流化して粒状物の表面付着物の剥離を促進させる構成であるため、濾過材の洗浄精度が要求される場合に、その洗浄精度に限界があり、その結果、確実な分離洗浄作業を行うことができない問題があった。
【０００８】
本発明は、かかる課題を解決することを目的とするもので、浄水場等の濾過池に敷設されている砂利、砂等の濾過材を、確実に洗浄しながら短時間で簡単に且つ確実に分離し、しかも濾過材を洗浄・再生し、リサイクル可能にした固液分離洗浄システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明は、汚水中に含まれる砂利、砂等の濾過材と水とを分離すると共に、前記濾過材を洗浄する固液分離洗浄システムであって、汚水とともに濾過材が供給される第１固液分離洗浄装置と、該第１固液分離洗浄装置で洗浄された濾過材をさらに洗浄する第２固液分離洗浄装置とを備え、前記第１固液分離洗浄装置は、筒状体の底部を漏斗状に形成し、該漏斗状の下端を排出口にしてなるホッパー本体と、前記ホッパー本体の排出口に連結され、該排出口を通じて排出される砂等を第２固液分離洗浄装置に輸送する送り手段と、前記ホッパー本体内に固定された上下に開放した円筒の側壁内に、砂塵等の濾過材を含んだ汚水を前記側壁内周方向に噴出させる噴出口を開設してなる旋回筒と、前記ホッパー本体の上端外周に該ホッパー本体上端からオーバーフローした水を受け止めて一方向に集水可能な樋受部とを備え、前記第２固液分離洗浄装置は、筒状体の底部に排出口を有する洗浄タンクと、前記洗浄タンクの上部に固定され且つ前記濾過材が供給される旋回流タンクと、前記洗浄タンクの下部に設けられ且つ前記旋回流タンクから落下して洗浄タンクの下部に溜まった濾過材を洗浄すべく、洗浄タンク内に水を散水する散水手段とを備えていることにある。
【００１０】
すなわち、第１固液分離洗浄装置においては、ホッパー本体内に、上下に開放した円筒状の旋回筒を配置しており、この旋回筒内に砂塵等の濾過材を含んだ汚水を旋回させることにより、前記濾過材を洗浄しながら、該濾過材のうち所定以上の粒径を有するものが、その自重によって旋回筒内を旋回する水の流れ（以下、「旋回流」と呼ぶ。）に乗れずに、前記円筒の下方に自然落下して分離される構造にしている。
【００１１】
このように、第１固液分離洗浄装置によれば、旋回流に乗れない所定以上の粒径を有する全ての濾過材は、洗浄されながら自重によって自然落下して、水と簡単に且つ確実に分離される。
【００１２】
また、旋回筒は、上下に開放した円筒であるため、分離された所定以上の粒径を有する濾過材が前記旋回筒に目詰まりを生じることがなく、作業時間も短時間で行うことができるのであり、しかも、保守管理を頻繁に行う必要がないため、極めて経済的である。
【００１３】
また、本発明の第２固液分離洗浄装置は、前記第１固液分離洗浄装置において洗浄された濾過材を、旋回流タンクにより水と分離しながら洗浄し、旋回流タンクの下方に落下させる。落下した濾過材は洗浄タンクの下部に貯留し、この貯留した濾過材は、散水手段から散水される水によりさらに洗浄される。
【００１４】
また、本発明の第２固液分離洗浄装置においては、旋回流タンクから旋廻しながら濾過材は落下するため、濾過材が前記旋回筒に目詰まりを生じることがなく、作業時間も短時間で行うことができるのであり、しかも、保守管理を頻繁に行う必要がないため、極めて経済的である。
【００１５】
このように、第１固液分離洗浄装置および第２固液分離洗浄装置を通して当該濾過材を確実に洗浄し、再生してリサイクルすることができるのである。
【００１６】
前記固液分離洗浄システムにおいて、前記洗浄タンク内に散水手段から散水される水を、洗浄タンクからオーバーフローさせ、オーバーフローする水が設定濁度になるまで濾過材を逆洗浄することにある。
【００１７】
このように、洗浄タンクでオーバーフローする水が設定濁度になるまで濾過材を逆洗浄するので、濾過材の洗浄精度を向上し、リサイクル品として安定した良品質の濾過材とすることができる。
【００１８】
前記第１固液分離洗浄装置の上流側には、所定の大きさに形成した網目を設けて砂利、砂等の濾過材を通過させることにより、所定以上の大きさの砂利、砂等を分級するためのふるい手段を設け、且つ、前記樋受部で集水された水および前記旋回流タンクから排出された水は、濾過フィルターを通じて、前記水に含まれている微細な粉塵を濾過する濾過手段に給水されると共に、濾過後の濾過水を、本システム内の所定の装置に給水して再利用可能に構成したことにある。
【００１９】
すなわち、濾過池等から汲み上げた汚水に含まれる濾過材には、小石や砂利などの粗目の濾過材が含まれていることも多く、具体的には、２ｍｍ以上の大きさの砂利、砂等が含まれている。
【００２０】
このような粗目の濾過材は、本発明の第１固液分離洗浄装置の旋回筒で分離洗浄することも可能ではあるが、これら粗目の濾過材は、前記第１固液分離洗浄装置を用いなくても既存のふるい手段によって容易に排除することが可能ある。
【００２１】
また、これら粗目の濾過材を、細かな濾過材と一緒に本装置の旋回筒にて旋回させると、いきおい旋回流の流れがスムーズに行われない可能性もある。
【００２２】
そのため、本発明の固液分離洗浄システムは、濾過池等から汲み上げた汚水のうち、所定の大きさの砂利、砂等だけを予めふるい手段で分級して取り除くことで、２ｍｍ以下の濾過材だけを含んだ汚水を旋回筒でスムーズ旋回させることができ、確実な分離洗浄作業を行うものである。
【００２３】
更に、前記のように、旋回筒内の旋回流に乗れずに自然落下した濾過材は、自重によって落下して分離されるが、非常に自重の軽い微細な粉塵（肉眼で識別し難い程度の粉塵）は、前記旋回流に乗りながら、水と一緒に排水処理される。
【００２４】
そのため、本発明の固液分離洗浄システムは、旋回流と共に浮遊されている細かな粉塵を更に濾過手段で濾過すると共に、濾過後の綺麗な水である濾過水を、本システム内の所定の装置にポンプ等で循環させて給水し、再利用するものである。
【００２５】
このように、本発明の固液分離洗浄システムでは、旋回流をスムーズに旋回させて、確実な分離洗浄作業を行って濾過材を再利用できるうえ、濾過水をも本システム内で使用される多量の水として再利用することで、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００２６】
また、記載の固液分離洗浄システムにおいて、前記前記第２固液分離洗浄装置の洗浄タンク内で気泡を発生させる構成としたことにある。かかる場合には、逆洗浄時の洗浄効果を高めることができ、その結果、洗浄能能力の向上と洗浄作業の時間短縮を図ることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、第１固液分離洗浄装置および第２固液分離洗浄装置で濾過材を洗浄する構成であるため、濾過材を水と簡単且つ確実に分離させて濾過材をより確実に洗浄し、再生してリサイクルすることができる。
【００２８】
また、第１固液分離洗浄装置の旋回筒および第２固液分離洗浄装置の旋回流タンクは、円筒であり、濾過材は旋回筒および旋回流タンクを旋廻しながら落下するため、分離された所定以上の粒径を有する濾過材が前記旋回筒および旋回流タンクに目詰まりを生じることがなく、作業時間も短時間で行うことができ、しかも、保守管理を頻繁に行う必要がないため、極めて経済的である。
【００２９】
また、本発明は、濾過池等から汲み上げた汚水のうち、所定の大きさの砂利、砂等だけを予めふるい手段によって分級することで、旋回流をスムーズに旋回させて、確実な分離洗浄作業を行うことができる。しかも、旋回流と共に浮遊されている細かな粉塵を更に濾過手段で濾過することで、濾過後の綺麗な水である濾過水を再利用して、大幅なコストダウンを図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る固液分離洗浄システムを、図面を参照しながら説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係る固液分離洗浄システムの一実施例を概略したシステム全体図である。かかる固液分離洗浄システムは、１次ふるい機Ａ、２次ふるい機Ｂ、第１固液分離洗浄装置Ｃ、第２固液分離洗浄装置Ｄ、固液分離処理装置Ｅおよび３次ふるい機Ｆとを備えている。
【００３２】
前記１次ふるい機Ａは、所定の大きさに形成された網目（不図示）を備え、この網目通過させて、前記所定以上の大きさの砂利、砂等を分級可能に構成されている。すなわち、１次ふるい機Ａは、浄水場等の濾過池等からバックホウ又は人力等によって搬出された濾過材Ｐを、３０ｍｍの大きさに形成した網目を通過させることにより、３０ｍｍ以上の濾過材Ｐ（小石、砂利等）を分級して除去することができるものである。
【００３３】
１次ふるい機Ａの下方には、１次ふるい機Ａの網目を通過した濾過材Ｐが投入されるホッパー７が配置されている。このホッパー７の下部には、１次ふるい機の網目を通過したホッパー内の濾過材Ｐを、前記２次ふるい機Ｂに輸送管８を介して流送する送り手段としてのジェットポンプ９が設けられている。
【００３４】
前記２次ふるい機Ｂは、前記第１固液分離洗浄装置Ｃの上方に配置され、例えば２ｍｍの大きさに形成した網目を備え、２ｍｍ以下の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗだけを通過させ、２ｍｍ〜３０ｍｍの濾過材Ｐ（小石、砂利等）を分級して除去することができる。
【００３５】
前記第１固液分離洗浄装置Ｃは、図６および図７に示すように、筒状体の底部１１を漏斗状に形成し、該漏斗状の下端を排出口１２にしてなるホッパー本体１と、このホッパー本体１の排出口１２に連結され、該排出口１２を通じて排出される砂等を前方に輸送可能な送り手段としてのジェットポンプ１３と、前記ホッパー本体１内に連結アーム２１を介して固定された上下に開放した円筒の側壁２２に、砂塵等の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗをポンプを介して前記側壁２２内周方向に噴出させる噴出口２３を開設してなる旋回筒２と、前記ホッパー本体１の上端外周に該ホッパー本体１上端からオーバーフローした水Ｗ１を受け止めて一方向に集水可能な樋受部３と、より構成してなる。
【００３６】
本実施の形態では、ホッパー本体１の底部１１上位に、壁面から中央に向けて下方に傾斜されたドーナツ状の仕切り板１４が設けられており、仮に、濾過材Ｐがホッパー本体１内の水流に影響されて飛散しても、仕切り板１４の上面に落下された濾過材Ｐは、仕切り板１４の傾斜に沿って中央に誘導され、排出口１２に向けてスムーズに落下するようにしている。
【００３７】
また、仕切り板１４は、下方に落下されて沈殿した濾過材Ｐを、ホッパー本体１内の水流に影響されて上方に舞い上がることも防止している。
【００３８】
旋回筒２は、ホッパー本体１の略中央に固定して設置され、具体的には、ホッパー本体１の側壁内面の上端付近に連結アーム２１の一端を固定すると共に、該連結アーム２１の他端を旋回筒２の側壁外面に固定して設置されている。
【００３９】
また、旋回筒２は、上下に開放した単なる円筒でも構わないが、本図で示すように円筒の下端を漏斗状に形成すれば、旋回流に乗れずに自然落下される濾過材Ｐを、旋回筒２の略中央に集約して、濾過材Ｐを簡単に回収できるため好ましい。
【００４０】
本実施の形態では、旋回筒２と、ホッパー本体１の排出口１２との間に、上方に尖った円錐状のジャマ板４を設置しており、このジャマ板４によって、旋回筒２から濾過材Ｐがスムーズに落下できるようにしている。
【００４１】
なお、旋回筒２の上端面の位置は、ホッパー本体１の上端面の位置よりも下位に位置付けている。このように設置された旋回筒２の側壁２２には、砂塵等の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗを既存のポンプ（不図示）を介して側壁２２内周方向に噴出させる噴出口２３を開設している。
【００４２】
樋受部３は、ホッパー本体１の上端からオーバーフローする水Ｗ１を受け止め可能な溝状に形成すると共に、一方向に向けて傾斜させている。そのため、ホッパー本体１の上端からオーバーフローした水Ｗ１は、樋受部３を通じて一方向に集水される。このように集水された水Ｗ１は、図１に示す樋受部３に接続された排出管２５を通して排出される。
【００４３】
前記第２固液分離洗浄装置Ｄは、前記第１固液分離洗浄装置Ｃの下流側に配置されている。この第２固液分離洗浄装置Ｄは、図２に示すように、筒状体の底部３１を漏斗状に形成し、該漏斗状の下端を排出口３２にしてなる洗浄タンクとしての逆洗浄タンク３０と、該逆洗浄タンク３０の上部にサポート３３を介して固定された旋回流タンク４０と、前記逆洗浄タンク３０の下部内に設けられた散水手段５０とを備えている。
【００４４】
旋回流タンク４０は、その下部４０ａが先細りテーパー状に形成された筒状体（サンドセパレーター）からなり、下端は前記逆洗浄タンク３０上部の内で且つ中央に臨んでいる。旋回流タンク４０の円筒状周壁４１には、旋回流タンク４０内外を連通するスラリー入り口部４３が設けられている。このスラリー入り口部４３と前記ジェットポンプ１３とは、輸送管４４を介して接続されている。
【００４５】
従って、前記ホッパー本体１の底部１１の濾過材Ｐは、ホッパー本体１の底部１１中央の排出口１２に集められ、該排出口１２を通じて、ジェットポンプ１３によって輸送管４４を介して旋回流タンク４０に送流される。
【００４６】
また、旋回流タンク４０の上壁４０ｂには、旋回流タンク４０内外を連通する排出口部４５が設けられている。この排出口部４５には排出管４６が接続されており、旋回流タンク４０内で遠心分離により分離された水Ｗ２は、排出管４６を通して排出される。
【００４７】
逆洗浄タンク上部３０ａの内周には、この逆洗浄タンク３０内からオーバーフローする水を受け止めて一方向に集水可能な樋受部３５が設けられている。この樋受部３５は、逆洗浄タンク上部３０ａに設けられ且つ中央部が開口する水平な環状板３６と、この環状板３６の上面に逆洗浄タンク上部３０ａの内周面と間隔Ｌを有して固定された筒状部３７と、この筒状部３７の上端から逆洗浄タンク中心側に延設された環状の案内部３８とから構成されている。
【００４８】
案内部３８の内周径は、環状板３６の内周径と同等に設定されており、環状板３６および案内部３８の中心に開口３９が形成されている。そして、この開口３０に旋回流タンク４０の下端が挿入されているとともに、逆洗浄タンク３０の上端からオーバーフローした水は、開口３９を介して案内部３８を流れ、樋受部３５に集水される。
【００４９】
また、逆洗浄タンク上部３０ａには、樋受部３５に連通する排出口部３４が設けられている。樋受部３５に集水された水は、この排出口部３４に接続された排出管４９を通しては排出される。
【００５０】
前記散水手段５０は、洗浄水を逆洗浄タンク３０内に散水して、旋回流タンク４０から落下した濾過材Ｐの洗浄を行うことが可能なもので、逆洗浄タンク下部３０ｂに設置されている。散水手段５０は、逆洗浄タンク３０の直径方向に配置された主散水管５１と、この主散水管５１から直角方向に接続された複数本の分岐散水管５２とからなる。
【００５１】
分岐散水管５２は、互いに所定の間隔を有して平行になっており、それぞれの長さは、各先端が逆洗浄タンク内周面に接近する程度に設定されている。また、各分岐散水管５２には、その基部から先端にわたって複数のノズル口（不図示）が下向きに形成されている。このように、ノズル口を下向きに形成することにより、洗浄水を下向きに噴出し、逆洗浄タンク３０の下部に蓄積した濾過材Ｐを攪拌して浮遊させることができる。
【００５２】
主散水管５１の一端部は逆洗浄タンク３０から外部に突出された散水管入り口部５４が設けられ、この散水管入り口部５４は、洗浄水供給管５５を介してポンプＰ１に接続されている。ポンプＰ１は散水手段５０に供給する洗浄水の量が調整できるように、制御可能となっている。従って、大量の洗浄水を散水手段５０に供給することにより、濾過材Ｐを浮遊させて逆洗浄作業が可能となる。
【００５３】
また、逆洗浄作業の際よりも少量の洗浄水を散水手段５０から散水し、水を逆洗浄タンク３０からオーバーフローさせながら洗浄作業を行うことも可能である。この作業は、逆洗浄作業までは必要ないが、濾過材Ｐを適宜洗浄する場合に行われる。なお、逆洗浄作業を行った後に、かかる逆洗浄作業以外の洗浄作業を行うことも可能である。
【００５４】
逆洗浄タンク３０の下部に設けられた排出口３２には、送り手段としてのジェットポンプ５７を介して輸送管５８が接続されている。従って、逆洗浄タンク３０で洗浄された濾過材Ｐは、ジェットポンプ５７により輸送管５８を通して前記固液分離処理装置Ｅに供給される。
【００５５】
前記固液分離処理装置Ｅは、前記第２固液分離洗浄装置Ｄで洗浄された濾過材Ｐを、さらに細砂に分け、脱水させるドラムスクリーン６０と、第１固液分離洗浄装置Ｃの樋受部３で集水された水Ｗ１、および第２固液分離洗浄装置Ｄの旋回流タンク４０から排出された水Ｗ２を濾過する濾過手段６１とを備えている。なお、樋受部３で集水された水Ｗ１は、前記排出管２５を通して濾過手段６１に供給される。また、旋回流タンク４０から排出された水Ｗ２は、排出管４６を通して濾過手段６１に供給される。
【００５６】
本実施の形態に係る固液分離洗浄システムは以上の構成からなり、次にかかる固液分離洗浄システムを使用して浄水場等の濾過池等から搬出された濾過材Ｐを処理する場合について説明する。
【００５７】
先ず、浄水場等の濾過池等からバックホウ又は人力等の適宜手段によって搬出された濾過材Ｐを、ベルトコンベア等で１次ふるい機Ａに投入する。３０ｍｍの大きさに形成した網目を通過させることにより、この１次ふるい機Ａにて３０ｍｍ以上の濾過材Ｐ（小石、砂利等）を分級して除去する。
【００５８】
この１次ふるい機Ａを通過した濾過材Ｐは、輸送管８を通じて第１固液分離洗浄装置Ｃの上方に設置された２次ふるい機Ｂに送給される。２次ふるい機Ｂの２ｍｍの大きさに形成した網目を通過させることにより、この２次ふるい機Ｂで２ｍｍ〜３０ｍｍの濾過材Ｐ（小石、砂利等）を分級して除去する。
【００５９】
ここで、２ｍｍ以下の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗだけを第１固液分離洗浄装置Ｃの対象にしたのは、２ｍｍ以下の細かな濾過材Ｐ含んだ汚水Ｗを確実に固液分離することが従来の固液分離装置では困難なためであるが、その大きさは特に限定されるものではない。
【００６０】
本実施例では、この２次ふるい機Ｂで除去された２ｍｍ以上の濾過材Ｐ（小石、砂利等）は、従来の固液分離洗浄装置（３次ふるい機Ｆ）によって洗浄した後、所定の大きさに形成した網目を通過させて、例えば２〜５ｍｍ、５〜１０ｍｍ、１０〜２０ｍｍ、２０ｍｍ〜３０ｍｍに分別して、これら濾過材Ｐ（小石、砂利等）を洗浄・再生してリサイクルすれば良い。
【００６１】
そして、２次ふるい機Ｂによって除去されない２ｍｍ以下の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗだけを第１固液分離洗浄装置Ｃに供給する。かかる第１固液分離洗浄装置Ｃは以下のように作用する。
【００６２】
先ず、ホッパー本体１に水Ｗ１を充満し、旋回筒２を水中に浸水させたうえで、ポンプ（不図示）を駆動すると、２次ふるい機Ｂによって除去されない２ｍｍ以下の砂塵等の濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗは、旋回筒２の噴出口２３より噴出され、図６中の実線矢印で示すように、旋回筒２の側壁２２に沿って内周方向に旋回することで、旋回流を発生して、濾過材Ｐを洗浄する。
【００６３】
前記旋回流は、噴出口２３近傍では流速が速いが、旋回筒２内を旋回するうち次第に流速が遅くなってくるため、汚水Ｗに含まれていた濾過材Ｐは、旋回流に乗れずに、次第に自重によって旋回筒２の下方に自然落下されて、水Ｗ１と分離される。
【００６４】
そして、落下した濾過材Ｐは、ホッパー本体１の底部１１中央の排出口１２に集められ、該排出口１２を通じて、ジェットポンプ１３によって下流の第２固液分離洗浄装置Ｄに流送される。
【００６５】
一方、濾過材Ｐが落下して分離された水Ｗ１は、図６中の白抜き矢印で示すように、旋回筒２の上面からオーバーフローしてホッパー本体１に充填され、更に、ホッパー本体１が満水になれば、ホッパー本体１の上端からオーバーフローして、樋受部３に受け止められる。
【００６６】
そして、樋受け部３は、一方向に集水され、集水された水Ｗ１は、排出管２５を通して濾過手段６１に供給される。該濾過手段６１を通じて、水Ｗ１に含まれている微細な粉塵を除去して該粉塵を濾過材として再利用できる。
【００６７】
かかる第１固液分離洗浄装置Ｃによれば、旋回流に乗れない全ての濾過材Ｐは、洗浄されながら自重によって水Ｗと簡単且つ確実に分離されるため、濾過材Ｐを洗浄・再生してリサイクルすることができる。
【００６８】
また、濾過材Ｐが旋回筒２に目詰まりすることがないうえ、作業時間を短時間で行うことができるので、保守管理を頻繁に行う必要がなく、極めて経済的である。
【００６９】
次に、第２固液分離洗浄装置Ｄの作用について説明する。
【００７０】
第２固液分離洗浄装置Ｄの旋回流タンク４０に、第１固液分離洗浄装置Ｃから濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗが流送されると、スラリー入り口部４３から濾過材Ｐを含んだ汚水Ｗが噴出される。汚水Ｗは、図４に実線矢印で示すように、旋回流タンク４０の側壁に沿って内周方向に旋回することで、旋回流を発生して、濾過材Ｐを洗浄する。前記と同様に、汚水Ｗに含まれていた濾過材Ｐは、遠心分離作用により、次第に自重によって旋回筒２の下方に自然落下されて、水Ｗ２と分離される。
【００７１】
旋回流タンク４０から順次落下した濾過材Ｐは、逆洗浄タンク３０の底部に蓄積される。濾過材Ｐが所定量に達した後に、蓄積された濾過材Ｐの逆洗浄を行う。具体的には、第１固液分離洗浄装置Ｃからの濾過材Ｐの流送を一旦停止し、散水手段５０に洗浄水がポンプＰ１により供給されると、分岐散水管５２のノズル口５３から洗浄水が下方に向けて噴出する。かかる洗浄水は、逆洗浄タンク３０の底部に蓄積されている濾過材Ｐを攪拌および上方に浮遊させながら次第に増水する。
【００７２】
洗浄水は、逆洗浄タンク３０の上部に設けられた開口３９からオーバーフローし、案内部３８上面を流れ、樋受部３５に集水される（図５参照）。樋受部３５に集水された水Ｗ３は、排出口部３４に接続された排出管４９を通しては排出される。
【００７３】
かかる逆洗浄時に、濾過材Ｐは上方に向けて浮遊し、逆洗浄タンク３０の上部に達する場合があっても、環状板３６が邪魔板の機能を有し、その結果、濾過材Ｐが水Ｗ３とともに不用意にオーバーフローするのを防止できる。
【００７４】
このように、洗浄水を散水しながら逆洗浄を所定時間継続し、オーバーフローする水Ｗ３が所定の濁度（例えば、洗浄排水濁度が２度未満）になれば、逆洗浄の運転を停止する。
【００７５】
さらに、第２固液分離洗浄装置Ｄで洗浄された濾過材Ｐは、排出口３２および輸送管５８を通じて、ジェットポンプ５７によって下流の固液分離処理装置Ｅに流送される。そして、流送された濾過材Ｐを、ドラムスクリーン６０で除去した砂を脱水して適宜排出する。
【００７６】
また、逆洗浄作業を行わない場合には、洗浄水（水Ｗ３）がオーバーフローする程度に洗浄水の散水量を調整する。かかる場合には、洗浄作業を連続して行え第１固液分離洗浄装置Ｃからの濾過材Ｐの流送を一旦停止する必要がないので、洗浄水の排出による洗浄を行いながら、１次ふるい機Ａから固液分離処理装置Ｅに到るまでの一連の処理作業を連続して行なうことが可能となる。
【００７７】
また、前記逆洗浄に際して、洗浄水に空気を混入させて、洗浄水とともに気泡を発生せてもよい。かかる場合には、洗浄時に浮遊する細かい藻類やゴミ等を気泡に吸着させて水と一緒に効率よく排水することができ、洗浄能力の向上と洗浄作業の時間短縮を図ることができる。
【００７８】
なお、空気は、図１に示すように、前記散水手段５０とは別に気泡発生器６２を逆洗浄タンク３０の下部に設け、この気泡発生器６２にブロワー等の空気供給手段６３から空気を圧送することにより、気泡を発生させてもよい。
【００７９】
旋回流タンク４０から排出された水Ｗ２は、排出管４６を通して排出され固液分離処理装置Ｅの濾過手段６１に供給され、該濾過手段６１を通じて、水Ｗ２に含まれている微細な粉塵を除去して該粉塵を濾過材として再利用できる。
【００８０】
また、濾過手段６１を通じた水は、微細な粉塵が除去された綺麗な水（以下、「濾過水」と呼ぶ。）であるため、この濾過水を適宜ポンプで汲み上げて水道管を通じて１次ふるい機Ａ、２次ふるい機Ｂ、第１固液分離洗浄装置Ｃ、第２固液分離洗浄装置Ｄ、固液分離処理装置Ｅおよび３次ふるい機Ｆのいずれかに送給して再利用することができる。
【００８１】
本実施の形態の固液分離洗浄システムによれば、濾過池等から汲み上げた汚水のうち、所定の大きさの砂利、砂等だけを予め１次ふるい機Ａ、２次ふるい機Ｂ、３次ふるい機Ｆによって分級するため、第１固液分離洗浄装置Ｃおよび第２固液分離洗浄装置Ｄでの旋回流をスムーズに旋回させることができ、より確実な分離洗浄作業を行うことができる。
【００８２】
しかも、旋回流と共に浮遊されている細かな粉塵を更に濾過手段６１で濾過することで、濾過後の綺麗な水である濾過水も再利用でき、大幅なコストダウンを図ることができる。
【００８３】
また、第１固液分離洗浄装置Ｃは、旋回筒２の下端を漏斗状に形成しており、旋回流に乗れずに自然落下した濾過材Ｐが、前記旋回筒の略中央に集約されるため、濾過材Ｐを簡単に回収できるのである。
【００８４】
また、第１固液分離洗浄装置Ｃは、旋回筒２と、ホッパー本体１の排出口との間に、上方に尖った円錐状のジャマ板１４を設けてなるので、旋回流に乗れずに自然落下される濾過材が、前記ジャマ板１４に当って落下されるため、濾過材Ｐをスムーズに落下させることができ、作業時間を更に短縮できる。
【００８５】
なお、本実施の形態に係る固液分離洗浄システムは、一般には浄水場等の濾過池付近に設置されるが、例えば、車両の荷台に設置して移動させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る固液分離洗浄システムの一実施例を概略したシステム全体図である。
【図２】同固液分離洗浄システムに使用される第２固液分離洗浄装置の縦断面図である。
【図３】（ａ）は第２固液分離洗浄装置の平面図、（ｂ）は第２固液分離洗浄装置の断面平面図である。
【図４】第２固液分離洗浄装置で濾過材と汚水とを分離する状態を示す断面図である。
【図５】第２固液分離洗浄装置で逆洗浄をする状態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る固液分離洗浄システムに使用される第１固液分離洗浄装置の一実施例を示す一部破断された状態の概略斜視図である。
【図７】図６で示した第１固液分離洗浄装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００８７】
Ａ １次ふるい機（ふるい手段）
Ｂ ２次ふるい機（ふるい手段）
Ｃ 第１固液分離洗浄装置
Ｄ 第２固液分離洗浄装置
Ｅ 固液分離処理装置
Ｆ ３次ふるい機（ふるい手段）
Ｗ 汚水
Ｗ１ 水
Ｗ２ 水
Ｗ３ 水
１ ホッパー本体
１１ 底部
１２ 排出口
１３ ジェットポンプ（送り手段）
２ 旋回筒
２２ 側壁
２３ 噴出口
３ 樋受部
４ ジャマ板
３０ 逆洗浄タンク（洗浄タンク）
３１ 底部
３２ 排出口
３５ 樋受部
４０ 旋回流タンク
４７ ジェットポンプ（送り手段）
５０ 散水手段
５１ 主散水管
５２ 分岐散水管
５７ ジェットポンプ（送り手段）
６０ ドラムスクリーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水中に含まれる砂利、砂等の濾過材と水とを分離すると共に、前記濾過材を洗浄する固液分離洗浄システムであって、
汚水とともに濾過材が供給される第１固液分離洗浄装置と、該第１固液分離洗浄装置で洗浄された濾過材をさらに洗浄する第２固液分離洗浄装置とを備え、
前記第１固液分離洗浄装置は、筒状体の底部を漏斗状に形成し、該漏斗状の下端を排出口にしてなるホッパー本体と、前記ホッパー本体の排出口に連結され、該排出口を通じて排出される砂等を第２固液分離洗浄装置に輸送する送り手段と、前記ホッパー本体内に固定された上下に開放した円筒の側壁内に、砂塵等の濾過材を含んだ汚水を前記側壁内周方向に噴出させる噴出口を開設してなる旋回筒と、前記ホッパー本体の上端外周に該ホッパー本体上端からオーバーフローした水を受け止めて一方向に集水可能な樋受部とを備え、
前記第２固液分離洗浄装置は、筒状体の底部に排出口を有する洗浄タンクと、前記洗浄タンクの上部に固定され且つ前記濾過材が供給される旋回流タンクと、前記洗浄タンクの下部に設けられ且つ前記旋回流タンクから落下して洗浄タンクの下部に溜まった濾過材を洗浄すべく、洗浄タンク内に水を散水する散水手段とを備えていることを特徴とする固液分離洗浄システム。
【請求項２】
前記請求項１に記載の固液分離洗浄システムにおいて、前記洗浄タンク内に散水手段から散水される水を、洗浄タンクからオーバーフローさせ、オーバーフローする水が設定濁度になるまで濾過材を逆洗浄することを特徴とする固液分離洗浄システム。
【請求項３】
前記請求項１または２に記載の固液分離洗浄システムにおいて、前記第１固液分離洗浄装置の上流側には、所定の大きさに形成した網目を設けて砂利、砂等の濾過材を通過させることにより、所定以上の大きさの砂利、砂等を分級するためのふるい手段を設け、且つ、前記樋受部で集水された水および前記旋回流タンクから排出された水は、前記水に含まれている微細な粉塵を濾過する濾過手段に給水されると共に、濾過後の濾過水を、本システム内の所定の装置に給水して再利用可能に構成したことを特徴とする固液分離洗浄システム。
【請求項４】
前記請求項２に記載の固液分離洗浄システムにおいて、前記前記第２固液分離洗浄装置の洗浄タンク内で気泡を発生させる構成としたことを特徴とする固液分離洗浄システム。
【請求項１】
汚水中に含まれる砂利、砂等の濾過材と水とを分離すると共に、前記濾過材を洗浄する固液分離洗浄システムであって、
汚水とともに濾過材が供給される第１固液分離洗浄装置と、該第１固液分離洗浄装置で洗浄された濾過材をさらに洗浄する第２固液分離洗浄装置とを備え、
前記第１固液分離洗浄装置は、筒状体の底部を漏斗状に形成し、該漏斗状の下端を排出口にしてなるホッパー本体と、前記ホッパー本体の排出口に連結され、該排出口を通じて排出される砂等を第２固液分離洗浄装置に輸送する送り手段と、前記ホッパー本体内に固定された上下に開放した円筒の側壁内に、砂塵等の濾過材を含んだ汚水を前記側壁内周方向に噴出させる噴出口を開設してなる旋回筒と、前記ホッパー本体の上端外周に該ホッパー本体上端からオーバーフローした水を受け止めて一方向に集水可能な樋受部とを備え、
前記第２固液分離洗浄装置は、筒状体の底部に排出口を有する洗浄タンクと、前記洗浄タンクの上部に固定され且つ前記濾過材が供給される旋回流タンクと、前記洗浄タンクの下部に設けられ且つ前記旋回流タンクから落下して洗浄タンクの下部に溜まった濾過材を洗浄すべく、洗浄タンク内に水を散水する散水手段とを備えていることを特徴とする固液分離洗浄システム。
【請求項２】
前記請求項１に記載の固液分離洗浄システムにおいて、前記洗浄タンク内に散水手段から散水される水を、洗浄タンクからオーバーフローさせ、オーバーフローする水が設定濁度になるまで濾過材を逆洗浄することを特徴とする固液分離洗浄システム。
【請求項３】
前記請求項１または２に記載の固液分離洗浄システムにおいて、前記第１固液分離洗浄装置の上流側には、所定の大きさに形成した網目を設けて砂利、砂等の濾過材を通過させることにより、所定以上の大きさの砂利、砂等を分級するためのふるい手段を設け、且つ、前記樋受部で集水された水および前記旋回流タンクから排出された水は、前記水に含まれている微細な粉塵を濾過する濾過手段に給水されると共に、濾過後の濾過水を、本システム内の所定の装置に給水して再利用可能に構成したことを特徴とする固液分離洗浄システム。
【請求項４】
前記請求項２に記載の固液分離洗浄システムにおいて、前記前記第２固液分離洗浄装置の洗浄タンク内で気泡を発生させる構成としたことを特徴とする固液分離洗浄システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−４５９（Ｐ２０１０−４５９Ａ）
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６２０４９（Ｐ２００８−１６２０４９）
【出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【出願人】（５０４０２８６８７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月７日（２０１０．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２０日（２００８．６．２０）
【出願人】（５０４０２８６８７）
【Ｆターム（参考）】
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