放流落差を利用した処理水再利用システム
【課題】 排水等の処理水の放流落差を利用して、ろ過装置の原液供給及びろ過操作と、水車発電による動力源の回収を行う処理水再利用システムを提供する。
【解決手段】 ろ過槽３の給水管４を放流堰１に跨設して上部水槽Ａに水没させて、処理水管１８と洗浄排水管２０を上部水槽Ａの水位よりも低位置に配設し、槽底に立設した攪拌機１７に配設したエアモータ１６の排気管２３を攪拌機１７の羽根１７ａ近傍のろ過槽３に接続し、放流堰１の越流水を受ける水受槽８に吸気エゼクタ１０を設けたエゼクタ管９を垂下し、吸気エゼクタ１０に連結した抽気管２５を給水管４に接続したもので、水受槽８のエゼクタ管９が落水により負圧となり、吸気エゼクタ１０のエゼクタ作用で給水管４に溜まる空気を吸引し、サイフォン作用により放流水を給水管４からろ過槽３に流入させ、機械攪拌と空気攪拌の相乗作用でろ材洗浄が容易となる。
【解決手段】 ろ過槽３の給水管４を放流堰１に跨設して上部水槽Ａに水没させて、処理水管１８と洗浄排水管２０を上部水槽Ａの水位よりも低位置に配設し、槽底に立設した攪拌機１７に配設したエアモータ１６の排気管２３を攪拌機１７の羽根１７ａ近傍のろ過槽３に接続し、放流堰１の越流水を受ける水受槽８に吸気エゼクタ１０を設けたエゼクタ管９を垂下し、吸気エゼクタ１０に連結した抽気管２５を給水管４に接続したもので、水受槽８のエゼクタ管９が落水により負圧となり、吸気エゼクタ１０のエゼクタ作用で給水管４に溜まる空気を吸引し、サイフォン作用により放流水を給水管４からろ過槽３に流入させ、機械攪拌と空気攪拌の相乗作用でろ材洗浄が容易となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、下水、し尿、集落排水、又は工場廃水等の汚水を排水処理設備で浄化し、その処理水を高度処理して工業用水等に利用する再利用システムに関し、詳しくは、処理水の放流堰を利用して、ろ過装置の原液供給と、ろ過操作、及び、動力源の回収を行う放流落差を利用した処理水再利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場やし尿処理場の汚水は、沈殿等の濃縮と生物処理を行い、固液分離を行った分離水を殺菌消毒して河川や海に放流している。水資源の少ない我が国では、放流水を二次処理水として農業用水や工業用水としての活用が期待されている。近年、環境汚染がなく気象条件に左右されない発電設備として、河川、貯水池等の水の位置エネルギーを利用する小水力の水車発電装置が見直されており、水車発電装置に使用した水は通常放流している。例えば、浄水処理設備の電力の一部を賄う水力発電装置として、河川等から取水する導水管に水力発電装置と膜ろ過装置を設けた浄水処理設備が、特許文献１に開示してある。また、河川や貯水池等の放流堰に水車を設置してエゼクタの抽気作用を利用する自己サイフォン形水車発電機も特許文献２で、この特許出願人が提案している。そして、水よりも若干重い繊維ろ材を収納し、槽底に攪拌翼を垂設した下降流式ろ過機も、特許文献３に開示しており、比重が略０．９の繊維ろ材を収納し、槽底に攪拌翼を垂設した上向流式ろ過機も、特許文献４に開示してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６３２６４８号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】特開２００８−８８８９６号公報（段落番号００１１、図１）
【特許文献３】特開２０００−１２６５１５号公報（段落番号０００７、図１）
【特許文献４】特許第３１０９６４４号公報（段落番号０００５、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の、河川や貯水池の水位差を利用する小水力の水車発電装置は、未利用エネルギーやクリーンな自然エネルギーを有効活用でき、環境負荷の低減と電力使用量の削減に寄与するものである。河川等から取水する導水管に水力発電装置と膜ろ過装置を設けた浄水処理設備は、原水の圧力を利用して、浄水処理を行ないながら電力を得ることができる利点があるが、下水処理場やし尿処理場で浄化した処理水は微細な浮遊物を含有し、膜ろ過装置では目詰まりが発生し、頻繁に洗浄する必要があり、早期に劣化する恐れがある。河川や貯水池等の放流堰に水車を設置してエゼクタの抽気作用を利用する自己サイフォン形水車発電機は、小さい水の落差を利用して、簡単な管構造でサイフォン作用を発生させて自動運転が可能となる。また、繊維ろ材を収納した密閉型ろ過槽は、ろ材の洗浄が容易であり、多くの微細浮遊物を含む処理水でも精密ろ過が行える利点がある。
この発明は、河川や貯水池等の放流落差を利用する自己サイフォン形水車発電機の技術を応用し、排水処理設備で浄化した処理水を放流堰の放流落差を利用して、更に高度処理を行うろ過装置を設置し、ろ過槽の原液供給とろ過操作、及びろ材洗浄と動力源の回収を行う放流落差を利用した処理水再利用システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ろ材を収納したろ過槽に排水処理場等の処理水を供給し、高度処理して再利用するろ過装置において、ろ過槽に接続した給水管を放流堰に跨設し、給水管の始端部を上部水槽に水没させてサイフォン状に形成し、ろ過槽の処理水管と洗浄排水管を上部水槽の水位よりも低位置に配設すると共に、放流堰の越流水を受ける水受槽を下部水槽に設置して、水受槽に吸気エゼクタを設けたエゼクタ管を垂下し、吸気エゼクタに連結した抽気管を給水管に接続したもので、放流堰の越流水が水受槽に流入すれば、水受槽に垂下したエゼクタ管が落水により負圧となり、吸気エゼクタのエゼクタ作用で給水管に溜まる空気を吸引し、サイフォン作用により放流水を給水管からろ過槽に流入させることができる。
放流堰を利用して、上部水槽に発電機を搭載した水車を垂設し、水車の吸出管を放流堰に跨設して下部水槽に水没し、水受槽の吸気エゼクタに連結する抽気管を分岐して吸出管に連結したもので、ろ過装置を始動させる吸気エゼクタの抽気作用を利用して、水車を始動させて水車発電を行うことができる。
下部水槽の近傍に設置するろ過装置は、ろ過槽の槽底に立設した攪拌機にエアモータを配設し、エアモータの排気管を攪拌機の羽根近傍のろ過槽に接続したもので、ろ材層を洗浄する時に、攪拌機でろ材を攪拌しながらエアモータの排気空気を噴出させるので、機械攪拌と空気攪拌の相乗作用による洗浄効果が得られ、低出力でろ材の再生が可能となる。
エアモータに圧縮空気を供給する駆動空気管に空気圧縮機を接続し、水車の発電機の給電線を空気圧縮機に接続して、駆動空気管に圧縮空気槽を付設したもので、水車の発電機を利用して空気圧縮機に送電し、エアモータへの圧縮空気の供給圧の脈動を防止しながら、攪拌機を駆動させることができる。ろ材層の攪拌洗浄不用時に圧縮空気を圧縮空気槽に蓄えることも可能となる
ろ過槽に収納するろ材を繊維ろ材とし、ろ過槽の頂部に排水処理水の給水管を垂下し、ろ過槽の下部に高度処理水を抜出す処理水管と、ろ過槽の適所に洗浄水給水管をそれぞれ接続したもので、放流堰の放流落差を利用してろ過装置の原液供給が行なわれ、圧縮性に富む繊維ろ材がろ材層ろ材間空隙率を減少させて微細な懸濁物質が捕捉除去し、高度処理を可能とする。ろ材層を攪拌すれば、繊維ろ材は分散・展開が容易であり、繊維隙間に保持された捕捉懸濁物質を簡単に剥離・脱落できる。洗浄動力が低減でき、洗浄時のろ材の劣化もなく、ろ材の耐久年数が長くなる。
ろ過槽を、浮上ろ材を収納した密閉式のろ過槽に構成し、ろ過槽の槽底に排水処理水を供給する給水管と、ろ過槽の頂部に高度処理水を抜出す処理水管を接続し、処理水管を分岐して洗浄水排水管を連結すれば、上向流によりろ材層を形成し、ろ材間空隙を効率良く充填することも可能となる。ろ材層の下方から攪拌すれば、ろ材の隙間に保持された捕捉懸濁物質は、簡単に剥離・脱落して、洗浄動力が低減できる。
【発明の効果】
【０００６】
排水処理場等の放流堰の放流落差を利用して、ろ過槽に接続した給水管と、発電機を搭載した水車の吸出管を放流堰にそれぞれ跨設して、越流水を受ける水受槽の吸気エゼクタに連結する抽気管を水車の吸出管と水車の吸出管に接続してサイフォン作用を発生させるので、排水処理水が放流堰を越流すれば、水受槽の吸気エゼクタに抽気作用を発生させて、ろ過槽の給水管と水車の吸出管に留まる空気を排出し、ろ過槽のろ過操作と水車による発電を開始することができる。上部水槽の水位が低下してろ過装置と水車が停止しても、水位が上昇すれば吸気エゼクタに抽気作用が発生し、自動的にろ過装置と水車の作動が可能となる。下水処理場等の処理水を無駄に放流することなく微細浮遊物を分離して、高度処理水として工業用水等に有効に活用でき、同時に、回収した電力をろ過装置のろ材洗浄の動力源としても活用できる。ろ材層の攪拌洗浄不用時に圧縮空気を圧縮空気槽に蓄えることができ、電力を蓄電器に蓄えることも、付帯設備に流用することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明に係わる放流落差を利用した処理水再利用システムのフローチャートである。
【図２】同じく、下部水槽の近傍に設置するろ過槽の縦断面図である。
【図３】同じく、下部水槽側に設置したろ過装置を作動させるフローチャートである。
【図４】同じく、上部水槽に垂設した水車を作動させるフローチャートである。
【図５】同じく、ろ過装置の他の実施例の上向流式の密閉ろ過装置の縦断面図である。
【図６】同じく、上向流式のろ過槽に収納する浮上ろ材の正面図及び側面図である。
【図７】同じく、他の実施例の浮上ろ材の側面図である
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を図面に基づき詳述すると、図１は放流落差を利用した処理水再利用システムのフローチャートであって、固液分離等を行った下水処理場等の処理水を貯水する上部水槽Ａと、処理水を放流する下部水槽Ｂの間に放流堰１が配設してあり、下部水槽Ｂの近傍にろ過装置２を設置してある。ろ過装置２にろ過槽３が設置してあり、ろ過槽３の頂部に下水処理場等の処理水を供給する給水管４を接続し、ろ過槽３の給水管４をサイフォン状に形成し、管頂部４ａを放流堰１に跨設して始端部４ｂを上部水槽Ａに垂下してある。上部水槽Ａに、発電機５を搭載した軸流型の水車６を垂設し、水車６に連結した吸出管７の管頂部７ａを放流堰１に跨設して、後端部７ｂを下部水槽Ｂに垂下し、水車６と吸出管７をサイフォン状に形成してある。水車６の吸出管７の後端部７ｂは、上部水槽Ａの水車６の吸込口６ａより低い位置に開口して、下部水槽Ｂに水没させてある。放流堰１の越流水を受ける水受槽８が下部水槽Ｂに設置してあり、水受槽８の槽底から垂下したエゼクタ管９に吸気エゼクタ１０を設けてある。上部水槽Ａの排水処理水が放流堰１を越流すれば、上部水槽Ａの排水処理水が水受槽８に流入して、エゼクタ管９を流下する。エゼクタ管９は落水で負圧となり、吸気エゼクタ１０に抽気作用を発生させる。
図２は下部水槽の近傍に設置するろ過槽であって、ろ過槽３にろ材流出防止用のスクリーン１１が張設してあり、スクリーン１１の上部にろ材層１２を形成するろ過室１３と、スクリーン１１の下部にろ材層１２で微細浮遊物を取り除いた高度処理水を流入させる集水室１４を構成し、ろ過槽３の上端周部にろ材層１２を攪拌洗浄した洗浄排水を越流させる排水トラフ１５が配設してある。ろ過槽３の槽底にエアモータ１６を配設した攪拌機１７が立設してあり、攪拌機１７の羽根１７ａをスクリーン１１上部のろ過室１３に突設させてある。ろ過槽３の集水室１４に処理水管１８と、給水管４から分岐させた洗浄水給水管１９がろ過槽３に構成するろ過室１３の側壁に接続してあり、ろ過槽３の上端周部の排水トラフ１５に洗浄排水管２０が接続してある。ろ過槽３に接続した処理水管１８と洗浄排水管２０の接続口１８ａ、２０ａは、上部水槽Ａに貯留する処理水をろ過装置２で処理する時の最低水位よりも低位置に開口してある。ろ材槽１２を形成するろ材は、比重が水より重い公知のろ材を用いることができる。
図２に示すように、エアモータ１６に連結した駆動空気管２１に空気圧縮機２２を連結してあり、エアモータ１６に連結した排気管２３を、ろ過槽３のろ過室１３に突設した攪拌機１７の羽根１７ａ近傍に接続してある。空気圧縮機２２に連結した駆動空気管２１から分岐して圧縮空気槽２４が配設してあり、エアモータ１６に供給する圧縮空気圧の脈動を防止する。この発明の実施例では、排水トラフ１５の上部を被覆してろ過槽３を密閉型としてあるが、処理水を供給する給水管４をろ過槽３の頂部に垂下して開放型としても良いものである。なお、ろ過槽３近傍の給水管４に給水弁Ｖ６と空気排出弁Ｖ３３が設けてあり、ろ過槽３の集水室１４に接続した処理水管１８に処理水弁Ｖ７が設けてある。給水管４から分岐してろ過槽３に洗浄水を供給する洗浄水給水管１９に給水弁Ｖ９と、ろ過槽３のろ材を洗浄した洗浄排水を排出する洗浄排水管２０に排水弁Ｖ８が設けてある。
図３は下部水槽側に設置したろ過装置を作動させるフローチャートであって、水受槽８に垂下したエゼクタ管９の吸気エゼクタ１０にエゼクタ弁Ｖ３を介装した抽気管２５が接続してあり、抽気管２５の後端部を給水管４の管頂部４ａに上方から連結してある。給水管４の近傍の抽気管２５に管頂部４ａに滞留する空気を排出する抽気弁Ｖ４と、管頂部４ａに上昇水を検知する満水検知器ＬＳ１を介装してある。ろ過槽３を稼動させる時には、抽気管２５に介装したエゼクタ弁Ｖ３と抽気弁Ｖ４を開口し、上部水槽Ａの処理水が放流堰１を越流して下部水槽Ｂの水受槽８に流入すれば、吸気エゼクタ１０に抽気作用を発生させ、抽気管２５から給水管４の管頂部４ａに貯まる空気を排出し、上部水槽Ａの処理水を給水管４に流入させて空気の排出を満水検知器ＬＳ１で検出する。給水管４の空気の排出によりサイフォン作用が発生し、給水弁Ｖ６を開放すれば、上部水槽Ａの処理水がろ過槽３に供給されて、微細浮遊物を分離して高度処理が行なえる。上部水槽Ａの水位が低下してろ過槽３のろ過作用が停止しても、再び水位が上昇して放流堰１を越流すれば、排水処理水が水受槽８に流入してエゼクタ管９の吸気エゼクタ１０に抽気作用が発生し、水位の変動に係わらずろ過槽３の供給ポンプを不要として、自動運転が可能となる。なお、給水管４の管頂部４ａにろ過装置２への供給流量を計測する流量計Ｑ２と給水を停止させる真空破壊弁Ｖ３２が設けてある。
図４は上部水槽に垂設した水車を作動させるフローチャートであって、エゼクタ管９の吸引作用を発生させる吸気エゼクタ１０に接続した抽気管２５が、エゼクタ弁Ｖ３の後方から分岐して、水車６の吸出管７の管頂部７ａに上方から連結してある。水車６に連結した吸出管７の近傍の抽気管２５に、管頂部７ａに滞留する空気を排出する抽気弁Ｖ２を介装してある。なお、吸出管７の管頂部７ａに水車６の揚水量を調整する流量調整弁Ｖ１と、水車６の排出流量を計測する流量計Ｑ１、及び水車６を停止させる真空破壊弁Ｖ３１が設けてある。水車９を稼動させる時には、抽気管２５に介装したエゼクタ弁Ｖ３と抽気弁Ｖ２を開口し、上部水槽Ａの処理水が水受槽８に流入すれば、吸気エゼクタ１０に抽気作用を発生させて吸出管７の管頂部７ａに貯まる空気が排出されて、吸出管７が負圧となる。同時に、水車６の空気も吸引されて負圧となり、水車６の内部の水が上昇して吸出管７に流入し、吸出管７の垂下させた後端部７ｂの液体移動によりサイフォン作用を発生させる。吸出管７のサイフォン作用により水車６を駆動し、水車６に連動連結した発電機５を作動させて発電を開始する。
図１に示すように、この発明の実施例では、発電機５の給電線３９が空気圧縮機２２に接続してあり、水車６を利用して空気圧縮機２２に送電し、圧縮空気槽２４で圧縮空気圧の脈動を防止しながら、空気圧縮機２２からろ過槽３に配設したエアモータ１６を駆動して、攪拌機１７を作動させることができる。ろ材層１２の攪拌洗浄不用時に圧縮空気を圧縮空気槽２４に蓄えることができ、電力を蓄電器に蓄えることも、付帯設備に流用することも可能となる、上部水槽Ａの水位が低下して水車６の稼動が停止しても、再び上部水槽Ａの水位が上昇して放流堰１を越流すれば、処理水が水受槽８に流入してエゼクタ管９の吸気エゼクタ１０に抽気作用が発生し、水位の変動に係わらず水車６の自動運転が可能となる。高水位側の上部水槽Ａに水車６を垂設すれば、高水位側の上部水槽Ａと低水位側の下部水槽Ｂに水位差が少なくても、低水位側に吸出管７の後端部７ｂを水没させてサイフォン作用を起すことができ、低落差で利用できる。
図５はろ過装置の他の実施例の上向流式密閉ろ過装置であって、密閉型のろ過槽２６に浮上ろ材を収納して処理水を上向流で供給し、ろ過槽２６の上半部にろ材層２７を形成してある。ろ過槽２６の槽底に給水管２８と、頂部に集水ノズル２９を配設した処理水管３０を連結してあり、上部水槽Ａの排水処理水を槽底から給水し、ろ材層２７で微細浮遊物を分離した高度処理水を頂部から抜き出す。ろ過槽２６の槽底にエアモータ３１を配設した攪拌機３２が立設してあり、攪拌機３２の羽根３２ａをろ材層２７の下方近傍に突設させてある。エアモータ３１に駆動空気管３３が接続してあり、エアモータ３１に連結した排気管３４と、給水管２８から分岐させた洗浄水給水管３５が、攪拌機３２の羽根３２ａ近傍のろ過槽２６の側壁にそれぞれ接続してある。分岐させた給水管２８と洗浄水給水管３６にそれぞれ給水弁Ｖ６、Ｖ９を介装してある。処理水管３０から洗浄排水管３６を分岐してあり、処理水管３０と洗浄排水管３６に処理水弁Ｖ７と排水弁Ｖ８を介装してある。ろ過槽２６に接続した処理水管３０は、上部水槽Ａに貯留する処理水をろ過槽２６で処理する時の最低水位よりも低位置に開口してある。
図６は、上向流式ろ過槽に収納する浮上ろ材の正面図と側面図であって、図５に示すろ過槽２６にろ材層２７を形成するろ材は、本願発明の実施例ではポリエステル、ナイロンの芯糸３７ａと押え糸３７ｂに固定した放射状短繊維の花糸３７ｃで比重が水よりも軽いモールろ材３７を構成してある。ろ材層１２を形成するモールろ材３７は、モールろ材３７、３７間の空隙を効率良く平均的に充填して、ろ材層形成時のろ材間空隙率を減少させる。ろ過槽３に圧入される処理水が、ろ材層１２を圧縮してモールろ材３７、３７間の空隙率をさらに減少させ、モールろ材３７、３７間の空隙を優先的に通過する処理水中の懸濁物質をろ材間充填短繊維の花糸３７ｃによって捕捉、除去する。このモールろ材３７は、洗浄時の花糸３７ｃの脱落が非常に少ないため、ろ材の耐久性も高く、安定したろ過運転が長期にわたり可能となる。
図７は他の実施例の浮上ろ材であって、比重が０．７〜１．０で３〜５０ｍｍ□の複合繊維を融着したろ材を使用している。この繊維ろ材３８は、合成樹脂性の繊度が１８〜６５デニールの第一フィラメント３８ａと、繊度が３〜１０デニールの第二フィラメント３８ｂ、及び繊度が１．５〜６デニールの第三フィラメント３８ｃを混綿してウエッブを熱融着させて、空隙率を概略９５％に形成してある。この繊維ろ材３８でろ材層２７を形成してあり、ろ過運転時にろ材が目詰りしてきた時には、ろ過圧力の上昇に対抗して細いフィラメントで形成される空隙を太いフィラメントが確保し、この作用も合せて長時間の運転を可能とする。目詰まりして洗浄するに当たっても、あるいは、ろ材層２７を形成した場合でも、その空隙が均一であり洗浄再生を容易となる。浮上ろ材は、粒状のろ材でも使用が可能であり、比重が０．０５で粒径が０．５〜２．０ｍｍφの発泡ポリスチレンで構成した粒状の発泡ろ材を使用すれば、空隙率は少なくなるが、ろ過槽２６に流入する処理水のゆるやかな上昇流でろ材層２７が形成され、攪拌機３２を作動させながら、エアモータ３１の排気圧縮空気を攪拌機３２の羽根３２ａ近傍に供給すれば、撹拌洗浄により容易に拡散され、捕捉された微細粒子をろ材層２７から分離排出できる。
【実施例】
【０００９】
実施例１
図１の処理水再利用システムにおいて、処理場に設置したろ過装置を作動させる手順を説明すると、上部水槽Ａの処理水が満水となり、放流堰１を越流して下部水槽Ｂに設置した水受槽８に流入すれば、エゼクタ管９を流下する落水で負圧が生じ、吸気エゼクタ１０に抽気作用を発生せて抽気管２５の空気を吸引できる。上記の状況において、ろ過装置の単独運転開始は、先ず、
（１）ろ過運転開始時
ａ．ろ過槽３に付設する処理水管１８の処理水弁Ｖ７、洗浄排水管２０の排水弁Ｖ８、洗浄水給水管１９の給水弁Ｖ９と、給水管４の管頂部４ａに設けた真空破壊弁Ｖ３２、及びろ過槽３近傍の給水管４に設けた空気排出弁Ｖ３３を閉止し、
ｂ．吸気エゼクタ１０に接続した抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３と、給水管４の抽気弁Ｖ４、ろ過槽３近傍の給水管４の給水弁Ｖ６を開放する。
ｃ．受水槽８が放流堰１の越流水を受水すると、
ｄ．放流水が流下するエゼクタ管９の落水により負圧となり、吸気エゼクタ１０の抽気作用を開始し、給水管４の管頂部４ａに貯まる空気を吸引する。
ｅ．給水管４の管頂部４ａに設けた満水検知器ＬＳ１で空気排出完了を検知して、
ｆ．ろ過槽３の処理水弁Ｖ７を開放すると、処理水の放流を開始する。
ｇ．給水管４の抽気弁Ｖ４と、抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３を閉止すれば、
ｈ．ろ過装置２で微細浮遊物を処理した高度処理水の放流運転が可能となる。
（２）洗浄排水時
ａ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と処理水弁Ｖ７を開放し、
ｂ．抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３と給水管４の抽気弁Ｖ４、ろ過槽３の洗浄排水弁Ｖ８と洗浄給水弁Ｖ９、及び給水管４の真空破壊弁Ｖ３２と空気排出弁Ｖ３３を閉止した
ｃ．ろ過槽３の処理水の高度処理を継続運転中において、
ｄ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と、処理水弁Ｖ７を閉止し、
ｅ．ろ過槽３の洗浄排水弁Ｖ８と、洗浄給水弁Ｖ９を開放する。
ｆ．エアモータ１６の駆動弁Ｖ２１と、給水管４の空気排出弁Ｖ３３を開放すれば、
ｇ．攪拌機１７の回転と共に、エアモータ１６の排気空気による攪拌洗浄が開始できる洗浄の相乗効果が得られる。
（３）洗浄排水終了後の通常のろ過運転
ａ．ろ過槽３の洗浄排水弁Ｖ８と洗浄給水弁Ｖ９、エアモータ１６の駆動弁Ｖ２１と、給水管４の空気排出弁Ｖ３３を開放し
ｂ．抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３と給水管４の抽気弁Ｖ４、ろ過槽３の給水弁Ｖ６と、処理水弁Ｖ７、給水管４の管頂部４ｂの真空破壊弁Ｖ３２を閉止した
ｃ．洗浄排水運転中において、
ｄ．エアモータ１６の駆動弁Ｖ２１と、給水管４の空気排出弁Ｖ３３を閉止し、ろ過槽３の洗浄排水弁Ｖ８と、洗浄給水弁Ｖ９を閉止する。
ｅ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と処理水管１８の処理水弁Ｖ７を開放すれば、通常高度処理水の放流運転が可能となる。
（４）ろ過装置単独運転停止時
ａ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と、処理水弁Ｖ７を開放し、
ｂ．抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３と給水管４の抽気弁Ｖ４、ろ過槽３の洗浄排水管２０の排水弁Ｖ８と洗浄水給水管１９の洗浄給水弁Ｖ９、エアモータ１６の駆動弁Ｖ２１、及び給水管４の空気排出弁Ｖ３３と給水管４の管頂部４ａの真空破壊弁Ｖ３２を閉止した
ｃ．通常放流運転中において、
ｄ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と、処理水弁Ｖ７を閉止して、
ｅ．給水管４の真空破壊弁Ｖ３２を開放する。
ｆ．給水管の真空破壊により、ろ過槽３への給水を停止することにより、運転を停止できる。
【００１０】
実施例２
図１の処理水再利用システムにおいて、処理場に設置した水車を作動させる手順を説明すると、
1)水車６の吸出管７の流量調整弁Ｖ１と抽気弁Ｖ２、及び抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３を開放する。
2)受水槽８が放流堰１の越流水を受水すると、
3)放流水が流下するエゼクタ管９の落水により負圧となり、吸気エゼクタ１０の抽気作用を開始し、吸出管７の頂部に貯まる空気を吸引し、サイフォンを形成して水車放流発電運転を開始する。
【００１１】
実施例３
図１に示す、放流落差を利用した処理水再利用システムにおいて、水車運転中におけるろ過装置の運転開始は、
ａ．水車６の吸出管７の管頂部７ａの抽気弁Ｖ２と、抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３と給水管４の抽気弁Ｖ４、ろ過槽３の給水弁Ｖ６と処理水弁Ｖ７、ろ過槽３の洗浄排水弁Ｖ８と洗浄水の給水弁Ｖ９、水車６の真空破壊弁Ｖ３１、及び給水管４の真空破壊弁Ｖ３２を閉止し、水車６の吸出管７の流量調整弁Ｖ１を開放した
ｂ．水車単独運転中において、
ｃ．水車６の吸出管７の管頂部７ａの抽気弁Ｖ２、及び、給水管４の給水弁Ｖ６と抽気弁Ｖ４を開放する。
ｄ．水車６の吸出管７の吸気圧力により、ろ過槽３の給水管４内の空気は抽気される。
ｅ．給水管４の満水検知器ＬＳ１で空気排出完了を検知して、
ｆ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と処理水弁Ｖ７を開放すれば、通常高度処理水の放流を開始する。
ｇ．水車６の吸出管７の抽気弁Ｖ２と給水管４の抽気弁Ｖ４を閉止することにより、水車放流発電運転と、通常高度処理水の放流運転が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
この発明に係わる放流落差を利用した処理水再利用システムは、排水処理場等の放流堰の放流落差を利用して、ろ過槽の給水管と、発電機を搭載した水車の吸出管を放流堰にそれぞれ跨設し、ろ過槽の攪拌機を駆動するエアモータに空気圧縮機を配設すると共に、越流水を受ける水受槽の吸気エゼクタに連結する抽気管を水車の吸出管と水車の吸出管に接続してサイフォン作用を発生させるもので、下水等の排水処理水が放流堰を越流すれば、ろ過槽のろ過操作と水車による発電を開始することができ、上部水槽の水位が低下してろ過装置と水車が停止しても、水位が上昇すれば吸気エゼクタに抽気作用が発生して自動的にろ過装置と水車の作動が可能となる。従って、下水処理場等の処理水を無駄に放流することなく微細浮遊物を分離して、高度処理水として工業用水等に有効に活用でき、同時に、回収した電力をろ過装置のろ材洗浄の動力源としても活用できる。ろ材層の攪拌洗浄不用時に圧縮空気を圧縮空気槽に蓄えることができ、電力を蓄電器に蓄えることも、付帯設備に流用することも可能となる、
【符号の説明】
【００１３】
１ 放流堰
３、２６ ろ過槽
４、２８ 給水管
４ｂ 始端部
５ 発電機
６ 水車
７ 吸出管
８ 水受槽
９ エゼクタ管
１０ 吸気エゼクタ
１６ エアモータ
１７、３２ 攪拌機
１７ａ、３２ａ 羽根
１８、３０ 処理水管
２０、３６ 洗浄排水管
１９、３５ 洗浄水給水管
２１、３３ 駆動空気管
２２ 空気圧縮機
２３、３４ 排気管
２４ 圧縮空気槽
２５ 抽気管
３９ 給電線
Ａ 上部水槽
Ｂ 下部水槽
【技術分野】
【０００１】
この発明は、下水、し尿、集落排水、又は工場廃水等の汚水を排水処理設備で浄化し、その処理水を高度処理して工業用水等に利用する再利用システムに関し、詳しくは、処理水の放流堰を利用して、ろ過装置の原液供給と、ろ過操作、及び、動力源の回収を行う放流落差を利用した処理水再利用システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水処理場やし尿処理場の汚水は、沈殿等の濃縮と生物処理を行い、固液分離を行った分離水を殺菌消毒して河川や海に放流している。水資源の少ない我が国では、放流水を二次処理水として農業用水や工業用水としての活用が期待されている。近年、環境汚染がなく気象条件に左右されない発電設備として、河川、貯水池等の水の位置エネルギーを利用する小水力の水車発電装置が見直されており、水車発電装置に使用した水は通常放流している。例えば、浄水処理設備の電力の一部を賄う水力発電装置として、河川等から取水する導水管に水力発電装置と膜ろ過装置を設けた浄水処理設備が、特許文献１に開示してある。また、河川や貯水池等の放流堰に水車を設置してエゼクタの抽気作用を利用する自己サイフォン形水車発電機も特許文献２で、この特許出願人が提案している。そして、水よりも若干重い繊維ろ材を収納し、槽底に攪拌翼を垂設した下降流式ろ過機も、特許文献３に開示しており、比重が略０．９の繊維ろ材を収納し、槽底に攪拌翼を垂設した上向流式ろ過機も、特許文献４に開示してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６３２６４８号公報（請求項１、図１）
【特許文献２】特開２００８−８８８９６号公報（段落番号００１１、図１）
【特許文献３】特開２０００−１２６５１５号公報（段落番号０００７、図１）
【特許文献４】特許第３１０９６４４号公報（段落番号０００５、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の、河川や貯水池の水位差を利用する小水力の水車発電装置は、未利用エネルギーやクリーンな自然エネルギーを有効活用でき、環境負荷の低減と電力使用量の削減に寄与するものである。河川等から取水する導水管に水力発電装置と膜ろ過装置を設けた浄水処理設備は、原水の圧力を利用して、浄水処理を行ないながら電力を得ることができる利点があるが、下水処理場やし尿処理場で浄化した処理水は微細な浮遊物を含有し、膜ろ過装置では目詰まりが発生し、頻繁に洗浄する必要があり、早期に劣化する恐れがある。河川や貯水池等の放流堰に水車を設置してエゼクタの抽気作用を利用する自己サイフォン形水車発電機は、小さい水の落差を利用して、簡単な管構造でサイフォン作用を発生させて自動運転が可能となる。また、繊維ろ材を収納した密閉型ろ過槽は、ろ材の洗浄が容易であり、多くの微細浮遊物を含む処理水でも精密ろ過が行える利点がある。
この発明は、河川や貯水池等の放流落差を利用する自己サイフォン形水車発電機の技術を応用し、排水処理設備で浄化した処理水を放流堰の放流落差を利用して、更に高度処理を行うろ過装置を設置し、ろ過槽の原液供給とろ過操作、及びろ材洗浄と動力源の回収を行う放流落差を利用した処理水再利用システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ろ材を収納したろ過槽に排水処理場等の処理水を供給し、高度処理して再利用するろ過装置において、ろ過槽に接続した給水管を放流堰に跨設し、給水管の始端部を上部水槽に水没させてサイフォン状に形成し、ろ過槽の処理水管と洗浄排水管を上部水槽の水位よりも低位置に配設すると共に、放流堰の越流水を受ける水受槽を下部水槽に設置して、水受槽に吸気エゼクタを設けたエゼクタ管を垂下し、吸気エゼクタに連結した抽気管を給水管に接続したもので、放流堰の越流水が水受槽に流入すれば、水受槽に垂下したエゼクタ管が落水により負圧となり、吸気エゼクタのエゼクタ作用で給水管に溜まる空気を吸引し、サイフォン作用により放流水を給水管からろ過槽に流入させることができる。
放流堰を利用して、上部水槽に発電機を搭載した水車を垂設し、水車の吸出管を放流堰に跨設して下部水槽に水没し、水受槽の吸気エゼクタに連結する抽気管を分岐して吸出管に連結したもので、ろ過装置を始動させる吸気エゼクタの抽気作用を利用して、水車を始動させて水車発電を行うことができる。
下部水槽の近傍に設置するろ過装置は、ろ過槽の槽底に立設した攪拌機にエアモータを配設し、エアモータの排気管を攪拌機の羽根近傍のろ過槽に接続したもので、ろ材層を洗浄する時に、攪拌機でろ材を攪拌しながらエアモータの排気空気を噴出させるので、機械攪拌と空気攪拌の相乗作用による洗浄効果が得られ、低出力でろ材の再生が可能となる。
エアモータに圧縮空気を供給する駆動空気管に空気圧縮機を接続し、水車の発電機の給電線を空気圧縮機に接続して、駆動空気管に圧縮空気槽を付設したもので、水車の発電機を利用して空気圧縮機に送電し、エアモータへの圧縮空気の供給圧の脈動を防止しながら、攪拌機を駆動させることができる。ろ材層の攪拌洗浄不用時に圧縮空気を圧縮空気槽に蓄えることも可能となる
ろ過槽に収納するろ材を繊維ろ材とし、ろ過槽の頂部に排水処理水の給水管を垂下し、ろ過槽の下部に高度処理水を抜出す処理水管と、ろ過槽の適所に洗浄水給水管をそれぞれ接続したもので、放流堰の放流落差を利用してろ過装置の原液供給が行なわれ、圧縮性に富む繊維ろ材がろ材層ろ材間空隙率を減少させて微細な懸濁物質が捕捉除去し、高度処理を可能とする。ろ材層を攪拌すれば、繊維ろ材は分散・展開が容易であり、繊維隙間に保持された捕捉懸濁物質を簡単に剥離・脱落できる。洗浄動力が低減でき、洗浄時のろ材の劣化もなく、ろ材の耐久年数が長くなる。
ろ過槽を、浮上ろ材を収納した密閉式のろ過槽に構成し、ろ過槽の槽底に排水処理水を供給する給水管と、ろ過槽の頂部に高度処理水を抜出す処理水管を接続し、処理水管を分岐して洗浄水排水管を連結すれば、上向流によりろ材層を形成し、ろ材間空隙を効率良く充填することも可能となる。ろ材層の下方から攪拌すれば、ろ材の隙間に保持された捕捉懸濁物質は、簡単に剥離・脱落して、洗浄動力が低減できる。
【発明の効果】
【０００６】
排水処理場等の放流堰の放流落差を利用して、ろ過槽に接続した給水管と、発電機を搭載した水車の吸出管を放流堰にそれぞれ跨設して、越流水を受ける水受槽の吸気エゼクタに連結する抽気管を水車の吸出管と水車の吸出管に接続してサイフォン作用を発生させるので、排水処理水が放流堰を越流すれば、水受槽の吸気エゼクタに抽気作用を発生させて、ろ過槽の給水管と水車の吸出管に留まる空気を排出し、ろ過槽のろ過操作と水車による発電を開始することができる。上部水槽の水位が低下してろ過装置と水車が停止しても、水位が上昇すれば吸気エゼクタに抽気作用が発生し、自動的にろ過装置と水車の作動が可能となる。下水処理場等の処理水を無駄に放流することなく微細浮遊物を分離して、高度処理水として工業用水等に有効に活用でき、同時に、回収した電力をろ過装置のろ材洗浄の動力源としても活用できる。ろ材層の攪拌洗浄不用時に圧縮空気を圧縮空気槽に蓄えることができ、電力を蓄電器に蓄えることも、付帯設備に流用することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】この発明に係わる放流落差を利用した処理水再利用システムのフローチャートである。
【図２】同じく、下部水槽の近傍に設置するろ過槽の縦断面図である。
【図３】同じく、下部水槽側に設置したろ過装置を作動させるフローチャートである。
【図４】同じく、上部水槽に垂設した水車を作動させるフローチャートである。
【図５】同じく、ろ過装置の他の実施例の上向流式の密閉ろ過装置の縦断面図である。
【図６】同じく、上向流式のろ過槽に収納する浮上ろ材の正面図及び側面図である。
【図７】同じく、他の実施例の浮上ろ材の側面図である
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を図面に基づき詳述すると、図１は放流落差を利用した処理水再利用システムのフローチャートであって、固液分離等を行った下水処理場等の処理水を貯水する上部水槽Ａと、処理水を放流する下部水槽Ｂの間に放流堰１が配設してあり、下部水槽Ｂの近傍にろ過装置２を設置してある。ろ過装置２にろ過槽３が設置してあり、ろ過槽３の頂部に下水処理場等の処理水を供給する給水管４を接続し、ろ過槽３の給水管４をサイフォン状に形成し、管頂部４ａを放流堰１に跨設して始端部４ｂを上部水槽Ａに垂下してある。上部水槽Ａに、発電機５を搭載した軸流型の水車６を垂設し、水車６に連結した吸出管７の管頂部７ａを放流堰１に跨設して、後端部７ｂを下部水槽Ｂに垂下し、水車６と吸出管７をサイフォン状に形成してある。水車６の吸出管７の後端部７ｂは、上部水槽Ａの水車６の吸込口６ａより低い位置に開口して、下部水槽Ｂに水没させてある。放流堰１の越流水を受ける水受槽８が下部水槽Ｂに設置してあり、水受槽８の槽底から垂下したエゼクタ管９に吸気エゼクタ１０を設けてある。上部水槽Ａの排水処理水が放流堰１を越流すれば、上部水槽Ａの排水処理水が水受槽８に流入して、エゼクタ管９を流下する。エゼクタ管９は落水で負圧となり、吸気エゼクタ１０に抽気作用を発生させる。
図２は下部水槽の近傍に設置するろ過槽であって、ろ過槽３にろ材流出防止用のスクリーン１１が張設してあり、スクリーン１１の上部にろ材層１２を形成するろ過室１３と、スクリーン１１の下部にろ材層１２で微細浮遊物を取り除いた高度処理水を流入させる集水室１４を構成し、ろ過槽３の上端周部にろ材層１２を攪拌洗浄した洗浄排水を越流させる排水トラフ１５が配設してある。ろ過槽３の槽底にエアモータ１６を配設した攪拌機１７が立設してあり、攪拌機１７の羽根１７ａをスクリーン１１上部のろ過室１３に突設させてある。ろ過槽３の集水室１４に処理水管１８と、給水管４から分岐させた洗浄水給水管１９がろ過槽３に構成するろ過室１３の側壁に接続してあり、ろ過槽３の上端周部の排水トラフ１５に洗浄排水管２０が接続してある。ろ過槽３に接続した処理水管１８と洗浄排水管２０の接続口１８ａ、２０ａは、上部水槽Ａに貯留する処理水をろ過装置２で処理する時の最低水位よりも低位置に開口してある。ろ材槽１２を形成するろ材は、比重が水より重い公知のろ材を用いることができる。
図２に示すように、エアモータ１６に連結した駆動空気管２１に空気圧縮機２２を連結してあり、エアモータ１６に連結した排気管２３を、ろ過槽３のろ過室１３に突設した攪拌機１７の羽根１７ａ近傍に接続してある。空気圧縮機２２に連結した駆動空気管２１から分岐して圧縮空気槽２４が配設してあり、エアモータ１６に供給する圧縮空気圧の脈動を防止する。この発明の実施例では、排水トラフ１５の上部を被覆してろ過槽３を密閉型としてあるが、処理水を供給する給水管４をろ過槽３の頂部に垂下して開放型としても良いものである。なお、ろ過槽３近傍の給水管４に給水弁Ｖ６と空気排出弁Ｖ３３が設けてあり、ろ過槽３の集水室１４に接続した処理水管１８に処理水弁Ｖ７が設けてある。給水管４から分岐してろ過槽３に洗浄水を供給する洗浄水給水管１９に給水弁Ｖ９と、ろ過槽３のろ材を洗浄した洗浄排水を排出する洗浄排水管２０に排水弁Ｖ８が設けてある。
図３は下部水槽側に設置したろ過装置を作動させるフローチャートであって、水受槽８に垂下したエゼクタ管９の吸気エゼクタ１０にエゼクタ弁Ｖ３を介装した抽気管２５が接続してあり、抽気管２５の後端部を給水管４の管頂部４ａに上方から連結してある。給水管４の近傍の抽気管２５に管頂部４ａに滞留する空気を排出する抽気弁Ｖ４と、管頂部４ａに上昇水を検知する満水検知器ＬＳ１を介装してある。ろ過槽３を稼動させる時には、抽気管２５に介装したエゼクタ弁Ｖ３と抽気弁Ｖ４を開口し、上部水槽Ａの処理水が放流堰１を越流して下部水槽Ｂの水受槽８に流入すれば、吸気エゼクタ１０に抽気作用を発生させ、抽気管２５から給水管４の管頂部４ａに貯まる空気を排出し、上部水槽Ａの処理水を給水管４に流入させて空気の排出を満水検知器ＬＳ１で検出する。給水管４の空気の排出によりサイフォン作用が発生し、給水弁Ｖ６を開放すれば、上部水槽Ａの処理水がろ過槽３に供給されて、微細浮遊物を分離して高度処理が行なえる。上部水槽Ａの水位が低下してろ過槽３のろ過作用が停止しても、再び水位が上昇して放流堰１を越流すれば、排水処理水が水受槽８に流入してエゼクタ管９の吸気エゼクタ１０に抽気作用が発生し、水位の変動に係わらずろ過槽３の供給ポンプを不要として、自動運転が可能となる。なお、給水管４の管頂部４ａにろ過装置２への供給流量を計測する流量計Ｑ２と給水を停止させる真空破壊弁Ｖ３２が設けてある。
図４は上部水槽に垂設した水車を作動させるフローチャートであって、エゼクタ管９の吸引作用を発生させる吸気エゼクタ１０に接続した抽気管２５が、エゼクタ弁Ｖ３の後方から分岐して、水車６の吸出管７の管頂部７ａに上方から連結してある。水車６に連結した吸出管７の近傍の抽気管２５に、管頂部７ａに滞留する空気を排出する抽気弁Ｖ２を介装してある。なお、吸出管７の管頂部７ａに水車６の揚水量を調整する流量調整弁Ｖ１と、水車６の排出流量を計測する流量計Ｑ１、及び水車６を停止させる真空破壊弁Ｖ３１が設けてある。水車９を稼動させる時には、抽気管２５に介装したエゼクタ弁Ｖ３と抽気弁Ｖ２を開口し、上部水槽Ａの処理水が水受槽８に流入すれば、吸気エゼクタ１０に抽気作用を発生させて吸出管７の管頂部７ａに貯まる空気が排出されて、吸出管７が負圧となる。同時に、水車６の空気も吸引されて負圧となり、水車６の内部の水が上昇して吸出管７に流入し、吸出管７の垂下させた後端部７ｂの液体移動によりサイフォン作用を発生させる。吸出管７のサイフォン作用により水車６を駆動し、水車６に連動連結した発電機５を作動させて発電を開始する。
図１に示すように、この発明の実施例では、発電機５の給電線３９が空気圧縮機２２に接続してあり、水車６を利用して空気圧縮機２２に送電し、圧縮空気槽２４で圧縮空気圧の脈動を防止しながら、空気圧縮機２２からろ過槽３に配設したエアモータ１６を駆動して、攪拌機１７を作動させることができる。ろ材層１２の攪拌洗浄不用時に圧縮空気を圧縮空気槽２４に蓄えることができ、電力を蓄電器に蓄えることも、付帯設備に流用することも可能となる、上部水槽Ａの水位が低下して水車６の稼動が停止しても、再び上部水槽Ａの水位が上昇して放流堰１を越流すれば、処理水が水受槽８に流入してエゼクタ管９の吸気エゼクタ１０に抽気作用が発生し、水位の変動に係わらず水車６の自動運転が可能となる。高水位側の上部水槽Ａに水車６を垂設すれば、高水位側の上部水槽Ａと低水位側の下部水槽Ｂに水位差が少なくても、低水位側に吸出管７の後端部７ｂを水没させてサイフォン作用を起すことができ、低落差で利用できる。
図５はろ過装置の他の実施例の上向流式密閉ろ過装置であって、密閉型のろ過槽２６に浮上ろ材を収納して処理水を上向流で供給し、ろ過槽２６の上半部にろ材層２７を形成してある。ろ過槽２６の槽底に給水管２８と、頂部に集水ノズル２９を配設した処理水管３０を連結してあり、上部水槽Ａの排水処理水を槽底から給水し、ろ材層２７で微細浮遊物を分離した高度処理水を頂部から抜き出す。ろ過槽２６の槽底にエアモータ３１を配設した攪拌機３２が立設してあり、攪拌機３２の羽根３２ａをろ材層２７の下方近傍に突設させてある。エアモータ３１に駆動空気管３３が接続してあり、エアモータ３１に連結した排気管３４と、給水管２８から分岐させた洗浄水給水管３５が、攪拌機３２の羽根３２ａ近傍のろ過槽２６の側壁にそれぞれ接続してある。分岐させた給水管２８と洗浄水給水管３６にそれぞれ給水弁Ｖ６、Ｖ９を介装してある。処理水管３０から洗浄排水管３６を分岐してあり、処理水管３０と洗浄排水管３６に処理水弁Ｖ７と排水弁Ｖ８を介装してある。ろ過槽２６に接続した処理水管３０は、上部水槽Ａに貯留する処理水をろ過槽２６で処理する時の最低水位よりも低位置に開口してある。
図６は、上向流式ろ過槽に収納する浮上ろ材の正面図と側面図であって、図５に示すろ過槽２６にろ材層２７を形成するろ材は、本願発明の実施例ではポリエステル、ナイロンの芯糸３７ａと押え糸３７ｂに固定した放射状短繊維の花糸３７ｃで比重が水よりも軽いモールろ材３７を構成してある。ろ材層１２を形成するモールろ材３７は、モールろ材３７、３７間の空隙を効率良く平均的に充填して、ろ材層形成時のろ材間空隙率を減少させる。ろ過槽３に圧入される処理水が、ろ材層１２を圧縮してモールろ材３７、３７間の空隙率をさらに減少させ、モールろ材３７、３７間の空隙を優先的に通過する処理水中の懸濁物質をろ材間充填短繊維の花糸３７ｃによって捕捉、除去する。このモールろ材３７は、洗浄時の花糸３７ｃの脱落が非常に少ないため、ろ材の耐久性も高く、安定したろ過運転が長期にわたり可能となる。
図７は他の実施例の浮上ろ材であって、比重が０．７〜１．０で３〜５０ｍｍ□の複合繊維を融着したろ材を使用している。この繊維ろ材３８は、合成樹脂性の繊度が１８〜６５デニールの第一フィラメント３８ａと、繊度が３〜１０デニールの第二フィラメント３８ｂ、及び繊度が１．５〜６デニールの第三フィラメント３８ｃを混綿してウエッブを熱融着させて、空隙率を概略９５％に形成してある。この繊維ろ材３８でろ材層２７を形成してあり、ろ過運転時にろ材が目詰りしてきた時には、ろ過圧力の上昇に対抗して細いフィラメントで形成される空隙を太いフィラメントが確保し、この作用も合せて長時間の運転を可能とする。目詰まりして洗浄するに当たっても、あるいは、ろ材層２７を形成した場合でも、その空隙が均一であり洗浄再生を容易となる。浮上ろ材は、粒状のろ材でも使用が可能であり、比重が０．０５で粒径が０．５〜２．０ｍｍφの発泡ポリスチレンで構成した粒状の発泡ろ材を使用すれば、空隙率は少なくなるが、ろ過槽２６に流入する処理水のゆるやかな上昇流でろ材層２７が形成され、攪拌機３２を作動させながら、エアモータ３１の排気圧縮空気を攪拌機３２の羽根３２ａ近傍に供給すれば、撹拌洗浄により容易に拡散され、捕捉された微細粒子をろ材層２７から分離排出できる。
【実施例】
【０００９】
実施例１
図１の処理水再利用システムにおいて、処理場に設置したろ過装置を作動させる手順を説明すると、上部水槽Ａの処理水が満水となり、放流堰１を越流して下部水槽Ｂに設置した水受槽８に流入すれば、エゼクタ管９を流下する落水で負圧が生じ、吸気エゼクタ１０に抽気作用を発生せて抽気管２５の空気を吸引できる。上記の状況において、ろ過装置の単独運転開始は、先ず、
（１）ろ過運転開始時
ａ．ろ過槽３に付設する処理水管１８の処理水弁Ｖ７、洗浄排水管２０の排水弁Ｖ８、洗浄水給水管１９の給水弁Ｖ９と、給水管４の管頂部４ａに設けた真空破壊弁Ｖ３２、及びろ過槽３近傍の給水管４に設けた空気排出弁Ｖ３３を閉止し、
ｂ．吸気エゼクタ１０に接続した抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３と、給水管４の抽気弁Ｖ４、ろ過槽３近傍の給水管４の給水弁Ｖ６を開放する。
ｃ．受水槽８が放流堰１の越流水を受水すると、
ｄ．放流水が流下するエゼクタ管９の落水により負圧となり、吸気エゼクタ１０の抽気作用を開始し、給水管４の管頂部４ａに貯まる空気を吸引する。
ｅ．給水管４の管頂部４ａに設けた満水検知器ＬＳ１で空気排出完了を検知して、
ｆ．ろ過槽３の処理水弁Ｖ７を開放すると、処理水の放流を開始する。
ｇ．給水管４の抽気弁Ｖ４と、抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３を閉止すれば、
ｈ．ろ過装置２で微細浮遊物を処理した高度処理水の放流運転が可能となる。
（２）洗浄排水時
ａ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と処理水弁Ｖ７を開放し、
ｂ．抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３と給水管４の抽気弁Ｖ４、ろ過槽３の洗浄排水弁Ｖ８と洗浄給水弁Ｖ９、及び給水管４の真空破壊弁Ｖ３２と空気排出弁Ｖ３３を閉止した
ｃ．ろ過槽３の処理水の高度処理を継続運転中において、
ｄ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と、処理水弁Ｖ７を閉止し、
ｅ．ろ過槽３の洗浄排水弁Ｖ８と、洗浄給水弁Ｖ９を開放する。
ｆ．エアモータ１６の駆動弁Ｖ２１と、給水管４の空気排出弁Ｖ３３を開放すれば、
ｇ．攪拌機１７の回転と共に、エアモータ１６の排気空気による攪拌洗浄が開始できる洗浄の相乗効果が得られる。
（３）洗浄排水終了後の通常のろ過運転
ａ．ろ過槽３の洗浄排水弁Ｖ８と洗浄給水弁Ｖ９、エアモータ１６の駆動弁Ｖ２１と、給水管４の空気排出弁Ｖ３３を開放し
ｂ．抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３と給水管４の抽気弁Ｖ４、ろ過槽３の給水弁Ｖ６と、処理水弁Ｖ７、給水管４の管頂部４ｂの真空破壊弁Ｖ３２を閉止した
ｃ．洗浄排水運転中において、
ｄ．エアモータ１６の駆動弁Ｖ２１と、給水管４の空気排出弁Ｖ３３を閉止し、ろ過槽３の洗浄排水弁Ｖ８と、洗浄給水弁Ｖ９を閉止する。
ｅ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と処理水管１８の処理水弁Ｖ７を開放すれば、通常高度処理水の放流運転が可能となる。
（４）ろ過装置単独運転停止時
ａ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と、処理水弁Ｖ７を開放し、
ｂ．抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３と給水管４の抽気弁Ｖ４、ろ過槽３の洗浄排水管２０の排水弁Ｖ８と洗浄水給水管１９の洗浄給水弁Ｖ９、エアモータ１６の駆動弁Ｖ２１、及び給水管４の空気排出弁Ｖ３３と給水管４の管頂部４ａの真空破壊弁Ｖ３２を閉止した
ｃ．通常放流運転中において、
ｄ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と、処理水弁Ｖ７を閉止して、
ｅ．給水管４の真空破壊弁Ｖ３２を開放する。
ｆ．給水管の真空破壊により、ろ過槽３への給水を停止することにより、運転を停止できる。
【００１０】
実施例２
図１の処理水再利用システムにおいて、処理場に設置した水車を作動させる手順を説明すると、
1)水車６の吸出管７の流量調整弁Ｖ１と抽気弁Ｖ２、及び抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３を開放する。
2)受水槽８が放流堰１の越流水を受水すると、
3)放流水が流下するエゼクタ管９の落水により負圧となり、吸気エゼクタ１０の抽気作用を開始し、吸出管７の頂部に貯まる空気を吸引し、サイフォンを形成して水車放流発電運転を開始する。
【００１１】
実施例３
図１に示す、放流落差を利用した処理水再利用システムにおいて、水車運転中におけるろ過装置の運転開始は、
ａ．水車６の吸出管７の管頂部７ａの抽気弁Ｖ２と、抽気管２５のエゼクタ弁Ｖ３と給水管４の抽気弁Ｖ４、ろ過槽３の給水弁Ｖ６と処理水弁Ｖ７、ろ過槽３の洗浄排水弁Ｖ８と洗浄水の給水弁Ｖ９、水車６の真空破壊弁Ｖ３１、及び給水管４の真空破壊弁Ｖ３２を閉止し、水車６の吸出管７の流量調整弁Ｖ１を開放した
ｂ．水車単独運転中において、
ｃ．水車６の吸出管７の管頂部７ａの抽気弁Ｖ２、及び、給水管４の給水弁Ｖ６と抽気弁Ｖ４を開放する。
ｄ．水車６の吸出管７の吸気圧力により、ろ過槽３の給水管４内の空気は抽気される。
ｅ．給水管４の満水検知器ＬＳ１で空気排出完了を検知して、
ｆ．ろ過槽３の給水弁Ｖ６と処理水弁Ｖ７を開放すれば、通常高度処理水の放流を開始する。
ｇ．水車６の吸出管７の抽気弁Ｖ２と給水管４の抽気弁Ｖ４を閉止することにより、水車放流発電運転と、通常高度処理水の放流運転が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
この発明に係わる放流落差を利用した処理水再利用システムは、排水処理場等の放流堰の放流落差を利用して、ろ過槽の給水管と、発電機を搭載した水車の吸出管を放流堰にそれぞれ跨設し、ろ過槽の攪拌機を駆動するエアモータに空気圧縮機を配設すると共に、越流水を受ける水受槽の吸気エゼクタに連結する抽気管を水車の吸出管と水車の吸出管に接続してサイフォン作用を発生させるもので、下水等の排水処理水が放流堰を越流すれば、ろ過槽のろ過操作と水車による発電を開始することができ、上部水槽の水位が低下してろ過装置と水車が停止しても、水位が上昇すれば吸気エゼクタに抽気作用が発生して自動的にろ過装置と水車の作動が可能となる。従って、下水処理場等の処理水を無駄に放流することなく微細浮遊物を分離して、高度処理水として工業用水等に有効に活用でき、同時に、回収した電力をろ過装置のろ材洗浄の動力源としても活用できる。ろ材層の攪拌洗浄不用時に圧縮空気を圧縮空気槽に蓄えることができ、電力を蓄電器に蓄えることも、付帯設備に流用することも可能となる、
【符号の説明】
【００１３】
１ 放流堰
３、２６ ろ過槽
４、２８ 給水管
４ｂ 始端部
５ 発電機
６ 水車
７ 吸出管
８ 水受槽
９ エゼクタ管
１０ 吸気エゼクタ
１６ エアモータ
１７、３２ 攪拌機
１７ａ、３２ａ 羽根
１８、３０ 処理水管
２０、３６ 洗浄排水管
１９、３５ 洗浄水給水管
２１、３３ 駆動空気管
２２ 空気圧縮機
２３、３４ 排気管
２４ 圧縮空気槽
２５ 抽気管
３９ 給電線
Ａ 上部水槽
Ｂ 下部水槽
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ材を収納したろ過槽（３）に排水処理場等の処理水を供給し、高度処理して再利用するろ過装置において、ろ過槽（３）に接続した給水管（４）を放流堰（１）に跨設し、給水管（４）の始端部（４ｂ）を上部水槽（Ａ）に水没させてサイフォン状に形成し、ろ過槽（３）の処理水管（１８）と洗浄排水管（２０）を上部水槽（Ａ）の水位よりも低位置に配設すると共に、放流堰（１）の越流水を受ける水受槽（８）を下部水槽（Ｂ）に設置して、水受槽（８）に吸気エゼクタ（１０）を設けたエゼクタ管（９）を垂下し、吸気エゼクタ（１０）に連結した抽気管（２５）を給水管（４）に接続したことを特徴とする放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項２】
上記上部水槽（Ａ）に発電機（５）を搭載した水車（６）を垂設し、水車（６）の吸出管（７）を放流堰（１）に跨設して下部水槽（Ｂ）に水没し、水受槽（８）の吸気エゼクタ（１０）に連結する抽気管（２５）を分岐して吸出管（７）に連結したことを特徴とする請求項１に記載の放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項３】
上記ろ過槽（３）の槽底に立設した攪拌機（１７）にエアモータ（１６）を配設し、エアモータ（１６）の排気管（２３）を攪拌機（１７）の羽根（１７ａ）近傍のろ過槽（３）に接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項４】
上記エアモータ（１６）に連結した駆動空気管（２１）に空気圧縮機（２２）を接続し、水車（６）の発電機（５）の給電線（３９）を空気圧縮機（２２）に接続して、駆動空気管（２１）に圧縮空気槽（２４）を付設したことを特徴とする請求項３に記載の放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項５】
上記ろ過槽（３）に繊維ろ材を収納し、ろ過槽（３）の頂部に排水処理水の給水管（４）を垂下し、ろ過槽（３）の下部に処理水管（１８）と、ろ過槽（３）の適所に洗浄水給水管（１９）をそれぞれ接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項６】
上記ろ過槽を、浮上ろ材を収納した密閉型のろ過槽（２６）に構成し、ろ過槽（２６）の槽底に給水管（２８）と、ろ過槽（２６）の頂部に処理水管（３０）を接続し、処理水管（３０）を分岐して洗浄水排水管（３６）を連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項１】
ろ材を収納したろ過槽（３）に排水処理場等の処理水を供給し、高度処理して再利用するろ過装置において、ろ過槽（３）に接続した給水管（４）を放流堰（１）に跨設し、給水管（４）の始端部（４ｂ）を上部水槽（Ａ）に水没させてサイフォン状に形成し、ろ過槽（３）の処理水管（１８）と洗浄排水管（２０）を上部水槽（Ａ）の水位よりも低位置に配設すると共に、放流堰（１）の越流水を受ける水受槽（８）を下部水槽（Ｂ）に設置して、水受槽（８）に吸気エゼクタ（１０）を設けたエゼクタ管（９）を垂下し、吸気エゼクタ（１０）に連結した抽気管（２５）を給水管（４）に接続したことを特徴とする放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項２】
上記上部水槽（Ａ）に発電機（５）を搭載した水車（６）を垂設し、水車（６）の吸出管（７）を放流堰（１）に跨設して下部水槽（Ｂ）に水没し、水受槽（８）の吸気エゼクタ（１０）に連結する抽気管（２５）を分岐して吸出管（７）に連結したことを特徴とする請求項１に記載の放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項３】
上記ろ過槽（３）の槽底に立設した攪拌機（１７）にエアモータ（１６）を配設し、エアモータ（１６）の排気管（２３）を攪拌機（１７）の羽根（１７ａ）近傍のろ過槽（３）に接続したことを特徴とする請求項１または２に記載の放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項４】
上記エアモータ（１６）に連結した駆動空気管（２１）に空気圧縮機（２２）を接続し、水車（６）の発電機（５）の給電線（３９）を空気圧縮機（２２）に接続して、駆動空気管（２１）に圧縮空気槽（２４）を付設したことを特徴とする請求項３に記載の放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項５】
上記ろ過槽（３）に繊維ろ材を収納し、ろ過槽（３）の頂部に排水処理水の給水管（４）を垂下し、ろ過槽（３）の下部に処理水管（１８）と、ろ過槽（３）の適所に洗浄水給水管（１９）をそれぞれ接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の放流落差を利用した処理水再利用システム。
【請求項６】
上記ろ過槽を、浮上ろ材を収納した密閉型のろ過槽（２６）に構成し、ろ過槽（２６）の槽底に給水管（２８）と、ろ過槽（２６）の頂部に処理水管（３０）を接続し、処理水管（３０）を分岐して洗浄水排水管（３６）を連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の放流落差を利用した処理水再利用システム。
【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２０１０−１６２４８２（Ｐ２０１０−１６２４８２Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７１０８（Ｐ２００９−７１０８）
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（０００１９７７４６）株式会社石垣 (116)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（０００１９７７４６）株式会社石垣 (116)
【Ｆターム（参考）】
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