濁水処理装置
【課題】濾過槽に濾材を収容した状態で搬送及び設置が可能となるように軽量であって、自動濾過及び自動逆洗を可能にすると共に、メンテナンスが軽減され、しかも建設現場等で発生した濁水を高精度に濾過することが可能な濁水処理装置を提供する。
【解決手段】濾過槽１の内部下方に給排水管２を備えてなる給排水室３が設けられ、給排水管２の供給側は処理水管理槽Ｔ1の処理水を給排水室３へ供給する管ｐ４に逆止弁Ｖ1を介して接続されると共に、給排水管２の排出側は給排水室３の処理水を処理水管理槽Ｔ１へ排出する管ｐ２に自動調節弁Ｖ２を介して接続され、給排水室３の上部に濾材４が設けられ、該濾材４は硅砂４ａの上部に粒状濾材４ｂを積層してなり、該濾材４の上方に設けられたロータリーレイキ８は回転駆動される回転軸８ａの左右の水平アーム９ａ、９ｂに複数の掻混爪１０が櫛状に形成されている。
【解決手段】濾過槽１の内部下方に給排水管２を備えてなる給排水室３が設けられ、給排水管２の供給側は処理水管理槽Ｔ1の処理水を給排水室３へ供給する管ｐ４に逆止弁Ｖ1を介して接続されると共に、給排水管２の排出側は給排水室３の処理水を処理水管理槽Ｔ１へ排出する管ｐ２に自動調節弁Ｖ２を介して接続され、給排水室３の上部に濾材４が設けられ、該濾材４は硅砂４ａの上部に粒状濾材４ｂを積層してなり、該濾材４の上方に設けられたロータリーレイキ８は回転駆動される回転軸８ａの左右の水平アーム９ａ、９ｂに複数の掻混爪１０が櫛状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設現場等で発生した濁水を高精度に濾過するようにした濁水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントを用いた建設工事等においては、工事に伴ってセメント分を含む濁水が発生する。このような濁水は、そのままでは産業廃棄物扱いとなり、処理コストが高騰するものである。また、近時の環境汚染問題にも対処するため、河川に放流するには、高精度な排水処理によって放流規制値をクリアする必要がある。
【０００３】
従来は、上記のような建設工事等において排出した濁水は、図７（本発明の濾過装置と従来の濾過装置との比較表）に示すように、流動床式砂濾過装置或いは加圧式汎用砂濾過装置を使用することによって、濁水処理が行なわれていたが、これらの濾過装置は、いずれも砂を濾材として使用しているため、装置の重量が大となり、可搬性に欠けるうえ、設置のための専有面積が必要となり、重量物のため基礎が必要となるため、恒久設備としては設置可能であるが、建設現場等に搬入し、その工期のみ設置するような現場使用には不向きであった。
【０００４】
また、上記の従来の砂濾過装置は、砂を濾材とするため、遊離凝集剤の架橋が起こり耐久性に欠けるという欠点があり、定期的に濾材を交換する必要があり、メンテナンス費用が多額に必要となっていた。
【０００５】
また、特許文献１に記載している装置は、セメント系泥水の濾過装置に関する従来技術であって、簡易な構成により土木、建設工事現場等に簡単に設置することができる構造とされているが、やはり濾材として砂を使用しているため、装置の全体重量が大となり、濾過槽に濾材を収容した状態で運搬できるほどの軽量化は不可能であり、濾過槽を建設工事現場等に設置した後、濾過槽に濾材を収容する作業が必要となる。
【特許文献１】特開２００４―７４１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、濾過槽に濾材を収容した状態で搬送及び設置が可能となるように軽量であって、自動濾過及び自動逆洗を可能にすると共に、メンテナンスが軽減され、しかも建設現場等で発生した濁水を高精度に濾過することが可能な濁水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の問題を解決するために、本発明における請求項１の濁水処理装置は、濾過槽の内部下方に多数の通水孔を有する給排水管を備えてなる給排水室が設けられ、給排水管の供給側は処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給する管に逆止弁を介して接続されると共に、給排水管の排出側は給排水室の処理水を処理水管理槽へ排出する管に自動調節弁を介して接続され、給排水室の上部に固設された通水性床部に上載された濾材は下部に硅砂を敷設し、上部に粒状濾材を積層してなり、該濾材の上方には濾材の表面付近を掻混するロータリーレイキが設けられ、該ロータリーレイキは回転駆動される回転軸の左右の水平アームに複数の掻混爪が櫛状に形成されてなり、濾過原水槽から供給された原水を濾材の上方から流入し濾材を経て濾過処理された処理水を給排水室から給排水管を経て処理水管理槽へ排出する一方、処理水管理槽から供給された処理水を逆洗水として用いて給排水管を経て給排水室へ供給し、濾材を通過させることによって該濾材を逆洗するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明における請求項２の濁水処理装置は、請求項１において、粒状濾材はアンスラサイトであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明における請求項３の濁水処理装置は、請求項１又は２において、処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給するポンプを停止した状態で、濾過原水槽の原水を濾過槽内に供給するポンプと給排水管の排出側に設けられた自動調節弁とを制御することによって、濾過槽内の濾材を均一に水没した状態で濾過可能としたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明における請求項４の濁水処理装置は、請求項１、２又は３において、濾過原水槽の原水を濾過槽内に供給するポンプと処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給するポンプと給排水管の排出側に設けられた自動調節弁で水位を一定にすることによって自動濾過及び自動逆洗を可能としたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における請求項５の濁水処理装置は、請求項１、２、３又は４において、ロータリーレイキにはタービン羽根が設けられ、該タービン羽根に処理水管理槽から供給された処理水を噴射することによってロータリーレイキを回転するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明における請求項６の濁水処理装置は、請求項１、２、３、４又は５において、ロータリーレイキの左右の水平アームに設けられた複数の掻混爪は、ロータリーレイキを回転したとき、左右の水平アームの各掻混爪が互いに間に入った状態で回転軌跡を描くように配列されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の濁水処理装置によれば、砂よりも比重の軽い粒状濾材を使用することによって濾過槽が従来の砂濾過装置よりも軽量となり、粒状濾材を濾過槽に収容した状態で建設工事現場等へ運搬及び設置することが可能となり、従来のように濾過槽の設置時に濾材を収容する作業等が不要となり、人件費等の削減にも有益となる。
【００１４】
また、本発明による濁水処理装置によれば、濾材の均一濾過、自動濾過及び自動逆洗を実施可能であり、管理の手間を削減し、管理費及び人件費等のコスト削減にも有益となる。
【００１５】
また、濾過槽内において硅砂の上部に軽量なアンスラサイト等の粒状濾材を使用しているため、マット材として使用した硅砂に粒状濾材が沈降することが無く、また逆洗時には、粒状濾材が浮き上がるため、粒子間に隙間が生じ、高効率な逆洗を行うことが可能となる。従って、小水量の逆洗水の使用によって濾材の逆洗を効率的に実施することが可能となり、濾材の濾過性能を長期間にわたって維持することが可能となる。
【００１６】
さらに、従来、濾過処理によって濁水中の汚染物が濾過されると、濾材の表面から約５０ｍｍの深さに付着して固化するため、濾過効率が著しく低下する。また、逆洗時には固化した濾材がひび割れして、逆洗水がひび割れした隙間から上方に吹き上がるという不都合が生じるが、ロータリーレイキで濾材の表面付近を掻混することにより、上記のような不都合が生じること無く、効率的な逆洗が可能となる。
【００１７】
また、濾過原水槽から供給された原水を濾材の上方から流入する水量と給排水管を経て処理水管理槽へ排出される水量とを自動制御によって等しく保つことにより、濾過槽内の濾材を均一に水没した状態とすることにより、均一濾過を可能とすることが可能となる。
【００１８】
さらに、処理水管理槽から供給された処理水を利用してロータリーレイキを回転することができるため、油分を使用しない駆動手段で構成することができ、油分による汚染のおそれがない濾過を行なうことが可能となる。
【００１９】
また、ロータリーレイキの左右の水平アームに設けられた櫛状の各掻混爪が互いに間に入った状態で回転軌跡を描くように配列されているため、掻混爪のピッチが縮小し、効率的な掻混作業を行うことが可能となる。
【００２０】
従って、本発明によれば、上記のような逆洗効果とアンスラサイト等の粒状濾材による濾過性能とが相まって、建設現場等で発生した濁水を河川等に放流することが可能な高精度濾過を実施することができ、例えば建設機械等を洗浄する際に生じたセメント成分を含む汚染水等の濁水を排水処理する最終処理段階に本発明による装置を使用すれば、放流可能な状態にまで濾過することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明による濁水処理装置の全体構成は、図１に概略を示すように、濾過槽１の内部下方に多数の通水孔２ａ、２ａ…を有する給排水管２を備えてなる給排水室３が設けられ、給排水管２の供給側は処理水管理槽Ｔ１の処理水を逆洗水供給ポンプＰｒで汲み上げて給排水室３へ供給する管（逆洗水管ｐ１）に逆止弁Ｖ１を介して接続されると共に、給排水管２の排出側は給排水室３の処理水を処理水管理槽Ｔ１へ排出する管（処理水管ｐ２）に自動調節弁Ｖ２を介して接続された構成とされている。
【００２２】
また、濾過原水槽Ｔ２には、不図示の処理水槽より送られて貯槽された原水を処理水供給ポンプＰｆで汲み上げて濾過槽１へ送る管（原水管ｐ３）が接続され、この管は濾過槽１内を通過する送流管ｐ５に逆止弁Ｖ３を介して接続され、さらに送流管ｐ５は端部が濾過槽１の中央にて上方に曲げられ、原水を周囲へ放出するように形成された散水口５に結合されている。
【００２３】
このような構成において、処理水管理槽Ｔ１の処理水を給排水室３へ供給する逆洗水供給ポンプＰｒを停止した状態で、濾過原水槽Ｔ２の原水を濾過槽１内に供給する処理水供給ポンプＰｆと給排水管２の排出側に設けられた自動調節弁Ｖ２で水位を一定にすることによって、濾過槽１内の濾材４を均一に水没した状態で濾過する均一濾過が可能となる。
【００２４】
また、濾過槽１内の水位を検出する水位発信器１５（ＰＴ）が設けられ、この検出値によって制御装置ＰＣＩＡを水位一定に制御すると共に、逆洗浄時期を検出して各弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の開閉を自動的に行ない、また各ポンプＰ、Ｐｆ、Ｐｒ、Ｐｄの駆動を制御することによって濾過運転、逆洗浄運転を自動化している。
【００２５】
さらに、濾過槽１の上縁外部には濾過槽１内でオーバーフローした逆洗水を流出するオーバーフロー口６が設けられ、オーバーフロー口６には別途設けられた逆洗水貯留槽Ｔ３へオーバーフローした逆洗水を送る管（オーバーフロー管ｐ７）が接続され、逆洗水貯留槽Ｔ３に設けられたポンプＰで使用済みの逆洗水を汲み上げて、返送水管ｐ６を介して不図示の原水槽へ送出可能とされている。
【００２６】
また、上記の濾過槽１内には、この槽内の下部の給排水室３の上部に設けられた通水性床部７に濾材４が上載され、該濾材４は下部に硅砂４ａがマット材として積層され、その上部に粒状濾材４ｂが積層された構成とされている。
【００２７】
さらに、濾材４の上方には濾材４の上部を掻混するロータリーレイキ８が設けられている。このロータリーレイキ８は回転駆動される回転軸８ａの左右の水平アーム９ａ、９ｂに複数の掻混爪１０、１０…が形成された構成とされている。
【００２８】
また、ロータリーレイキ８には不図示のタービン羽根が設けられたタービンジェット１１が構成され、タービン羽根に処理水管理槽Ｔ１から逆洗水供給ポンプＰｒの稼動によって供給された処理水を噴射することによりロータリーレイキ８を回転するようにしている。このような構成において、処理水管理槽Ｔ１に接続された逆洗水管ｐ１の途中に分岐管ｐ４を設け、該分岐管ｐ４を逆止弁Ｖ４を介して上記のタービンジェット１１に接続した構成とすることにより、逆洗時において、処理水管理槽Ｔ１から供給された処理水を使用し、逆洗水供給ポンプＰｒの全圧を利用してタービンジェットとすることができる。これによって油分を使用しない駆動手段が構成され、油分による汚染のおそれがない濾過を行なうことが可能となる。
【００２９】
さらに、ロータリーレイキ８の左右の水平アーム９ａ、９ｂに設けられた複数の掻混爪１０、１０…は、ロータリーレイキ８を回転したとき、左右の水平アーム９ａ、９ｂの各掻混爪１０、１０…が互いに間に入った状態で回転軌跡（図６のＬ１、Ｌ２、Ｌ３参照）を描くように配列されたことによって、左右の掻混爪１０、１０…が略半分に縮小されたピッチで濾材４の表面を掻混することが可能とされている。
【００３０】
このような構成において、濾過運転時においては、図１の実線の矢印で示すように、逆洗水供給ポンプＰｒを停止すると共に逆止弁Ｖ１を停止し、逆止弁Ｖ３を開けた後、処理水供給ポンプＰｆを稼動することにより、濾過原水槽Ｔ２から供給された原水を濾過槽１の上方から流入し、濾材４を経て濾過処理された処理水を給排水室３から給排水管２を経て処理水管理槽Ｔ１へ排出することができる。
【００３１】
また、逆洗運転時においては、図１の点線の矢印で示すように、処理水供給ポンプＰｆを停止すると共に逆止弁Ｖ３を閉じ、自動調節弁Ｖ２を閉じた状態で、逆止弁Ｖ１を開けて逆洗水供給ポンプＰｒを稼動することにより、該ポンプＰｒの全圧を利用することによって処理水管理槽Ｔ１から供給された処理水（逆洗水として使用する）を給排水管２を経て給排水室３へ供給し、濾材４を上方へ通過させることによって濾材４を逆洗することができる。
【００３２】
ところで、本発明においては、粒状濾材４ｂをアンスラサイトで構成するのが望ましい。このアンスラサイトとしては、石炭を平均粒状径１．２ｍｍ程度に粒状化したものを使用する。このようなアンスラサイトは真比重が約１．２であるため、砂の約半分の軽量化を図ることができ、後述する逆洗時において、上方に湧き出す逆洗水によって軽量なアンスラサイトが浮き上がる結果、粒子間に隙間が生じるため、高効率な逆洗効果を得ることが可能となる。従って、小水量の逆洗水の使用によって濾材４の逆洗を効率的に行なうことが可能となる。なお、粒状濾材４ｂとして、吸着力のすぐれた活性炭を使用することも可能である。
【００３３】
上記の発明によれば、次のような濾過試験結果が得られている。この試験は、カリオン４００メッシュを水道水に分散して無機凝集剤（ＰＡＣ）による凝集フロックを検出したものであり、ポリマーは無添加である。
【００３４】
その結果、
水量３０ｍ３で、濃度４０ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は４ｍｇ／Ｌが検出され、
水量３０ｍ３で濃度２０ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は２ｍｇ／Ｌが検出され、
水量３０ｍ３で濃度１５ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は１ｍｇ／Ｌが検出された。
【００３５】
また、水量４０ｍ３で濃度４０ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は５ｍｇ／Ｌが検出され、
水量４０ｍ３で濃度２０ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は３ｍｇ／Ｌが検出され、
水量４０ｍ３で濃度１５ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は３ｍｇ／Ｌが検出された。
【００３６】
なお、水道水として使用される水源地施設等の水は、規制値１０ｍｇ／Ｌであり、上記の試験結果は、いずれもこの規制値をクリアしているため、本発明の濾過装置によって処理された濁水はいずれも河川に放流しうるものとなる。
【実施例１】
【００３７】
次いで、図２〜図６を用いて、上記の発明をより具体的にした構成について説明する。図２は図1の濾過槽１を具体化した上面図であり、図３は図1の濾過槽１を具体化した内部を示す断面図である。また、図４〜図６はロータリーレイキ８について説明するための図であり、図４はロータリーレイキ８の上面図、図５はロータリーレイキ８の平面図、図６はロータリーレイキ８を回転した状態を示すものである。
【００３８】
本実施例の濾過槽１は円筒形のタンクによって構成され、図３に示すように、濾過槽１の内部下方には通水性床部７を介してその下部が給排水室３として構成された空間が形成され、給排水室３には多数の通水孔２ａを有する給排水管２が敷設されている。なお、給排水管２にはドレン弁１８が接続され、給排水管２の内部の泥土等を排出可能とされている。また、濾過槽１内には、給排水室３の上部に設けられた通水性床部７に濾材４が上載され、該濾材４は下部に硅砂４ａがマット材として積層され、その上部に粒状濾材４ｂが積層された構成とされている。このような構成において、通水性床部７は上部に敷設される硅砂４ａを下方へ通過させない径を有する多数の通水孔７ａを穿設した多孔板によって形成することが可能である。
【００３９】
さらに、濾過槽１内の濾材４の上方には濾材４の表面から約５０ｍｍの深さを掻混するロータリーレイキ８が設けられている。このロータリーレイキ８は、回転駆動される回転軸の左右の水平アーム９ａ、９ｂに複数の掻混爪１０、１０…が形成されてなるものである。より具体的には、図２又は図３に示すように、濾過槽１内の途中に固設された支持梁１７の中央にタービンジェット１１を設けてなり、このタービンジェット１１には不図示のタービン羽根が設けられている。上記のように処理水管理槽Ｔ１（図１参照）から供給された処理水をタービン羽根に噴射することによって回転軸８ａが回転する。なお、タービン羽根に接続された回転軸（不図示）とロータリーレイキ８の回転軸８ａとは減速機１９を介して連結されている。従って、タービン羽根の回転は減速機１９の減速比率に従って低速度に減速される。
【００４０】
さらに、図４〜図６に示すように、ロータリーレイキ８は回転軸８ａの左右の水平アーム９ａ、９ｂに複数の掻混爪１０、１０…が形成されている。より詳細には、ロータリーレイキ８の左右の水平アーム９ａ、９ｂに設けられた複数の掻混爪１０、１０…は、図６に示すように、ロータリーレイキ８を回転したとき、左右の水平アーム９ａ、９ｂの各掻混爪１０、１０…が互いに間に入った状態で異なる回転軌跡（図６のＬ１、Ｌ２、Ｌ３を参照）を描くように配列されている。
【００４１】
このような構成の一例として、左右の水平アーム９ａ、９ｂに設けられた掻混爪１０、１０…は、例えばピッチ６０ｍｍで均等に設けるが、左右いずれかの片側を左右の水平アーム９ａ、９ｂの中心から３０ｍｍだけずらして設けることによって、図６に示すように、例えば右方の掻混爪１０、１０の間に左方の掻混爪１０が通過するという関係になって、実質３０ｍｍのピッチで濾材４の表面を異なる回転軌跡（図６のＬ１、Ｌ２、Ｌ３を参照）を描きながら掻き混ぜることになる。このとき、濾過槽１は円形のタンクから形成されているため、ロータリーレイキ８が円を描いて回転すると、濾材４の上方の水が遠心力によって濾過槽１の外周付近に寄せられ、オーバーフロー口６から流出する効率が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の濁水処理装置は、濾過槽に濾材を収容した状態で搬送及び設置が可能となるように軽量であって、自動濾過及び自動逆洗を可能にすると共に、メンテナンスが軽減され、しかも建設現場等で発生した濁水を高精度に濾過することが可能な濁水処理装置として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による濁水処理装置の全体概略図である。
【図２】本発明による実施例に使用する濾過槽の上面図である。
【図３】本発明による実施例に使用する濾過槽の内部構造を内部側方から示す断面図である。
【図４】本発明による実施例に使用するロータリーレイキの上面図である。
【図５】本発明による実施例に使用するロータリーレイキの側面図である。
【図６】本発明による実施例に使用するロータリーレイキの回転状況を示す上面図である。
【図７】本発明による濾過装置と従来の濾過装置との比較表である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 濾過槽
２ 給排水管
２ａ 通水孔
３ 給排水室
４ 濾材
４ａ 硅砂
４ｂ 粒状濾材
５ 散水口
６ オーバーフロー口
７ 通水性床部
７ａ 通水孔
８ ロータリーレイキ
８ａ 回転軸
９ａ、９ｂ 左右の水平アーム
１０ 掻混爪
１１ タービンジェット
１２ 逆洗水入口
１３ 処理水出口
１４ 処理水入口
１５（ＰＴ） 水位発信器
１６ 水位ゲージ
１７ 支持梁
１９ 減速機
Ｐ 逆洗水送出ポンプ
Ｐｆ 処理水供給ポンプ
Ｐｄ 放流水ポンプ
Ｐｒ 逆洗水供給ポンプ
ＰＣＩＡ 中央制御装置
ｐ１ 逆洗水管
ｐ２ 濾過水管
ｐ３ 原水管
ｐ４ 分岐官
ｐ５ 放流管
ｐ６ 返送水管
ｐ７ オーバーフロー管
Ｔ１ 処理水管理槽
Ｔ２ 濾過原水槽
Ｔ３ 逆洗水貯留槽
Ｖ１ 逆止弁
Ｖ２ 自動調節弁
Ｖ３ 逆止弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設現場等で発生した濁水を高精度に濾過するようにした濁水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
セメントを用いた建設工事等においては、工事に伴ってセメント分を含む濁水が発生する。このような濁水は、そのままでは産業廃棄物扱いとなり、処理コストが高騰するものである。また、近時の環境汚染問題にも対処するため、河川に放流するには、高精度な排水処理によって放流規制値をクリアする必要がある。
【０００３】
従来は、上記のような建設工事等において排出した濁水は、図７（本発明の濾過装置と従来の濾過装置との比較表）に示すように、流動床式砂濾過装置或いは加圧式汎用砂濾過装置を使用することによって、濁水処理が行なわれていたが、これらの濾過装置は、いずれも砂を濾材として使用しているため、装置の重量が大となり、可搬性に欠けるうえ、設置のための専有面積が必要となり、重量物のため基礎が必要となるため、恒久設備としては設置可能であるが、建設現場等に搬入し、その工期のみ設置するような現場使用には不向きであった。
【０００４】
また、上記の従来の砂濾過装置は、砂を濾材とするため、遊離凝集剤の架橋が起こり耐久性に欠けるという欠点があり、定期的に濾材を交換する必要があり、メンテナンス費用が多額に必要となっていた。
【０００５】
また、特許文献１に記載している装置は、セメント系泥水の濾過装置に関する従来技術であって、簡易な構成により土木、建設工事現場等に簡単に設置することができる構造とされているが、やはり濾材として砂を使用しているため、装置の全体重量が大となり、濾過槽に濾材を収容した状態で運搬できるほどの軽量化は不可能であり、濾過槽を建設工事現場等に設置した後、濾過槽に濾材を収容する作業が必要となる。
【特許文献１】特開２００４―７４１１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、濾過槽に濾材を収容した状態で搬送及び設置が可能となるように軽量であって、自動濾過及び自動逆洗を可能にすると共に、メンテナンスが軽減され、しかも建設現場等で発生した濁水を高精度に濾過することが可能な濁水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の問題を解決するために、本発明における請求項１の濁水処理装置は、濾過槽の内部下方に多数の通水孔を有する給排水管を備えてなる給排水室が設けられ、給排水管の供給側は処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給する管に逆止弁を介して接続されると共に、給排水管の排出側は給排水室の処理水を処理水管理槽へ排出する管に自動調節弁を介して接続され、給排水室の上部に固設された通水性床部に上載された濾材は下部に硅砂を敷設し、上部に粒状濾材を積層してなり、該濾材の上方には濾材の表面付近を掻混するロータリーレイキが設けられ、該ロータリーレイキは回転駆動される回転軸の左右の水平アームに複数の掻混爪が櫛状に形成されてなり、濾過原水槽から供給された原水を濾材の上方から流入し濾材を経て濾過処理された処理水を給排水室から給排水管を経て処理水管理槽へ排出する一方、処理水管理槽から供給された処理水を逆洗水として用いて給排水管を経て給排水室へ供給し、濾材を通過させることによって該濾材を逆洗するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明における請求項２の濁水処理装置は、請求項１において、粒状濾材はアンスラサイトであることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明における請求項３の濁水処理装置は、請求項１又は２において、処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給するポンプを停止した状態で、濾過原水槽の原水を濾過槽内に供給するポンプと給排水管の排出側に設けられた自動調節弁とを制御することによって、濾過槽内の濾材を均一に水没した状態で濾過可能としたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明における請求項４の濁水処理装置は、請求項１、２又は３において、濾過原水槽の原水を濾過槽内に供給するポンプと処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給するポンプと給排水管の排出側に設けられた自動調節弁で水位を一定にすることによって自動濾過及び自動逆洗を可能としたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明における請求項５の濁水処理装置は、請求項１、２、３又は４において、ロータリーレイキにはタービン羽根が設けられ、該タービン羽根に処理水管理槽から供給された処理水を噴射することによってロータリーレイキを回転するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明における請求項６の濁水処理装置は、請求項１、２、３、４又は５において、ロータリーレイキの左右の水平アームに設けられた複数の掻混爪は、ロータリーレイキを回転したとき、左右の水平アームの各掻混爪が互いに間に入った状態で回転軌跡を描くように配列されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の濁水処理装置によれば、砂よりも比重の軽い粒状濾材を使用することによって濾過槽が従来の砂濾過装置よりも軽量となり、粒状濾材を濾過槽に収容した状態で建設工事現場等へ運搬及び設置することが可能となり、従来のように濾過槽の設置時に濾材を収容する作業等が不要となり、人件費等の削減にも有益となる。
【００１４】
また、本発明による濁水処理装置によれば、濾材の均一濾過、自動濾過及び自動逆洗を実施可能であり、管理の手間を削減し、管理費及び人件費等のコスト削減にも有益となる。
【００１５】
また、濾過槽内において硅砂の上部に軽量なアンスラサイト等の粒状濾材を使用しているため、マット材として使用した硅砂に粒状濾材が沈降することが無く、また逆洗時には、粒状濾材が浮き上がるため、粒子間に隙間が生じ、高効率な逆洗を行うことが可能となる。従って、小水量の逆洗水の使用によって濾材の逆洗を効率的に実施することが可能となり、濾材の濾過性能を長期間にわたって維持することが可能となる。
【００１６】
さらに、従来、濾過処理によって濁水中の汚染物が濾過されると、濾材の表面から約５０ｍｍの深さに付着して固化するため、濾過効率が著しく低下する。また、逆洗時には固化した濾材がひび割れして、逆洗水がひび割れした隙間から上方に吹き上がるという不都合が生じるが、ロータリーレイキで濾材の表面付近を掻混することにより、上記のような不都合が生じること無く、効率的な逆洗が可能となる。
【００１７】
また、濾過原水槽から供給された原水を濾材の上方から流入する水量と給排水管を経て処理水管理槽へ排出される水量とを自動制御によって等しく保つことにより、濾過槽内の濾材を均一に水没した状態とすることにより、均一濾過を可能とすることが可能となる。
【００１８】
さらに、処理水管理槽から供給された処理水を利用してロータリーレイキを回転することができるため、油分を使用しない駆動手段で構成することができ、油分による汚染のおそれがない濾過を行なうことが可能となる。
【００１９】
また、ロータリーレイキの左右の水平アームに設けられた櫛状の各掻混爪が互いに間に入った状態で回転軌跡を描くように配列されているため、掻混爪のピッチが縮小し、効率的な掻混作業を行うことが可能となる。
【００２０】
従って、本発明によれば、上記のような逆洗効果とアンスラサイト等の粒状濾材による濾過性能とが相まって、建設現場等で発生した濁水を河川等に放流することが可能な高精度濾過を実施することができ、例えば建設機械等を洗浄する際に生じたセメント成分を含む汚染水等の濁水を排水処理する最終処理段階に本発明による装置を使用すれば、放流可能な状態にまで濾過することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明による濁水処理装置の全体構成は、図１に概略を示すように、濾過槽１の内部下方に多数の通水孔２ａ、２ａ…を有する給排水管２を備えてなる給排水室３が設けられ、給排水管２の供給側は処理水管理槽Ｔ１の処理水を逆洗水供給ポンプＰｒで汲み上げて給排水室３へ供給する管（逆洗水管ｐ１）に逆止弁Ｖ１を介して接続されると共に、給排水管２の排出側は給排水室３の処理水を処理水管理槽Ｔ１へ排出する管（処理水管ｐ２）に自動調節弁Ｖ２を介して接続された構成とされている。
【００２２】
また、濾過原水槽Ｔ２には、不図示の処理水槽より送られて貯槽された原水を処理水供給ポンプＰｆで汲み上げて濾過槽１へ送る管（原水管ｐ３）が接続され、この管は濾過槽１内を通過する送流管ｐ５に逆止弁Ｖ３を介して接続され、さらに送流管ｐ５は端部が濾過槽１の中央にて上方に曲げられ、原水を周囲へ放出するように形成された散水口５に結合されている。
【００２３】
このような構成において、処理水管理槽Ｔ１の処理水を給排水室３へ供給する逆洗水供給ポンプＰｒを停止した状態で、濾過原水槽Ｔ２の原水を濾過槽１内に供給する処理水供給ポンプＰｆと給排水管２の排出側に設けられた自動調節弁Ｖ２で水位を一定にすることによって、濾過槽１内の濾材４を均一に水没した状態で濾過する均一濾過が可能となる。
【００２４】
また、濾過槽１内の水位を検出する水位発信器１５（ＰＴ）が設けられ、この検出値によって制御装置ＰＣＩＡを水位一定に制御すると共に、逆洗浄時期を検出して各弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３の開閉を自動的に行ない、また各ポンプＰ、Ｐｆ、Ｐｒ、Ｐｄの駆動を制御することによって濾過運転、逆洗浄運転を自動化している。
【００２５】
さらに、濾過槽１の上縁外部には濾過槽１内でオーバーフローした逆洗水を流出するオーバーフロー口６が設けられ、オーバーフロー口６には別途設けられた逆洗水貯留槽Ｔ３へオーバーフローした逆洗水を送る管（オーバーフロー管ｐ７）が接続され、逆洗水貯留槽Ｔ３に設けられたポンプＰで使用済みの逆洗水を汲み上げて、返送水管ｐ６を介して不図示の原水槽へ送出可能とされている。
【００２６】
また、上記の濾過槽１内には、この槽内の下部の給排水室３の上部に設けられた通水性床部７に濾材４が上載され、該濾材４は下部に硅砂４ａがマット材として積層され、その上部に粒状濾材４ｂが積層された構成とされている。
【００２７】
さらに、濾材４の上方には濾材４の上部を掻混するロータリーレイキ８が設けられている。このロータリーレイキ８は回転駆動される回転軸８ａの左右の水平アーム９ａ、９ｂに複数の掻混爪１０、１０…が形成された構成とされている。
【００２８】
また、ロータリーレイキ８には不図示のタービン羽根が設けられたタービンジェット１１が構成され、タービン羽根に処理水管理槽Ｔ１から逆洗水供給ポンプＰｒの稼動によって供給された処理水を噴射することによりロータリーレイキ８を回転するようにしている。このような構成において、処理水管理槽Ｔ１に接続された逆洗水管ｐ１の途中に分岐管ｐ４を設け、該分岐管ｐ４を逆止弁Ｖ４を介して上記のタービンジェット１１に接続した構成とすることにより、逆洗時において、処理水管理槽Ｔ１から供給された処理水を使用し、逆洗水供給ポンプＰｒの全圧を利用してタービンジェットとすることができる。これによって油分を使用しない駆動手段が構成され、油分による汚染のおそれがない濾過を行なうことが可能となる。
【００２９】
さらに、ロータリーレイキ８の左右の水平アーム９ａ、９ｂに設けられた複数の掻混爪１０、１０…は、ロータリーレイキ８を回転したとき、左右の水平アーム９ａ、９ｂの各掻混爪１０、１０…が互いに間に入った状態で回転軌跡（図６のＬ１、Ｌ２、Ｌ３参照）を描くように配列されたことによって、左右の掻混爪１０、１０…が略半分に縮小されたピッチで濾材４の表面を掻混することが可能とされている。
【００３０】
このような構成において、濾過運転時においては、図１の実線の矢印で示すように、逆洗水供給ポンプＰｒを停止すると共に逆止弁Ｖ１を停止し、逆止弁Ｖ３を開けた後、処理水供給ポンプＰｆを稼動することにより、濾過原水槽Ｔ２から供給された原水を濾過槽１の上方から流入し、濾材４を経て濾過処理された処理水を給排水室３から給排水管２を経て処理水管理槽Ｔ１へ排出することができる。
【００３１】
また、逆洗運転時においては、図１の点線の矢印で示すように、処理水供給ポンプＰｆを停止すると共に逆止弁Ｖ３を閉じ、自動調節弁Ｖ２を閉じた状態で、逆止弁Ｖ１を開けて逆洗水供給ポンプＰｒを稼動することにより、該ポンプＰｒの全圧を利用することによって処理水管理槽Ｔ１から供給された処理水（逆洗水として使用する）を給排水管２を経て給排水室３へ供給し、濾材４を上方へ通過させることによって濾材４を逆洗することができる。
【００３２】
ところで、本発明においては、粒状濾材４ｂをアンスラサイトで構成するのが望ましい。このアンスラサイトとしては、石炭を平均粒状径１．２ｍｍ程度に粒状化したものを使用する。このようなアンスラサイトは真比重が約１．２であるため、砂の約半分の軽量化を図ることができ、後述する逆洗時において、上方に湧き出す逆洗水によって軽量なアンスラサイトが浮き上がる結果、粒子間に隙間が生じるため、高効率な逆洗効果を得ることが可能となる。従って、小水量の逆洗水の使用によって濾材４の逆洗を効率的に行なうことが可能となる。なお、粒状濾材４ｂとして、吸着力のすぐれた活性炭を使用することも可能である。
【００３３】
上記の発明によれば、次のような濾過試験結果が得られている。この試験は、カリオン４００メッシュを水道水に分散して無機凝集剤（ＰＡＣ）による凝集フロックを検出したものであり、ポリマーは無添加である。
【００３４】
その結果、
水量３０ｍ３で、濃度４０ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は４ｍｇ／Ｌが検出され、
水量３０ｍ３で濃度２０ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は２ｍｇ／Ｌが検出され、
水量３０ｍ３で濃度１５ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は１ｍｇ／Ｌが検出された。
【００３５】
また、水量４０ｍ３で濃度４０ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は５ｍｇ／Ｌが検出され、
水量４０ｍ３で濃度２０ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は３ｍｇ／Ｌが検出され、
水量４０ｍ３で濃度１５ｍｇ／Ｌの場合、濾過結果は３ｍｇ／Ｌが検出された。
【００３６】
なお、水道水として使用される水源地施設等の水は、規制値１０ｍｇ／Ｌであり、上記の試験結果は、いずれもこの規制値をクリアしているため、本発明の濾過装置によって処理された濁水はいずれも河川に放流しうるものとなる。
【実施例１】
【００３７】
次いで、図２〜図６を用いて、上記の発明をより具体的にした構成について説明する。図２は図1の濾過槽１を具体化した上面図であり、図３は図1の濾過槽１を具体化した内部を示す断面図である。また、図４〜図６はロータリーレイキ８について説明するための図であり、図４はロータリーレイキ８の上面図、図５はロータリーレイキ８の平面図、図６はロータリーレイキ８を回転した状態を示すものである。
【００３８】
本実施例の濾過槽１は円筒形のタンクによって構成され、図３に示すように、濾過槽１の内部下方には通水性床部７を介してその下部が給排水室３として構成された空間が形成され、給排水室３には多数の通水孔２ａを有する給排水管２が敷設されている。なお、給排水管２にはドレン弁１８が接続され、給排水管２の内部の泥土等を排出可能とされている。また、濾過槽１内には、給排水室３の上部に設けられた通水性床部７に濾材４が上載され、該濾材４は下部に硅砂４ａがマット材として積層され、その上部に粒状濾材４ｂが積層された構成とされている。このような構成において、通水性床部７は上部に敷設される硅砂４ａを下方へ通過させない径を有する多数の通水孔７ａを穿設した多孔板によって形成することが可能である。
【００３９】
さらに、濾過槽１内の濾材４の上方には濾材４の表面から約５０ｍｍの深さを掻混するロータリーレイキ８が設けられている。このロータリーレイキ８は、回転駆動される回転軸の左右の水平アーム９ａ、９ｂに複数の掻混爪１０、１０…が形成されてなるものである。より具体的には、図２又は図３に示すように、濾過槽１内の途中に固設された支持梁１７の中央にタービンジェット１１を設けてなり、このタービンジェット１１には不図示のタービン羽根が設けられている。上記のように処理水管理槽Ｔ１（図１参照）から供給された処理水をタービン羽根に噴射することによって回転軸８ａが回転する。なお、タービン羽根に接続された回転軸（不図示）とロータリーレイキ８の回転軸８ａとは減速機１９を介して連結されている。従って、タービン羽根の回転は減速機１９の減速比率に従って低速度に減速される。
【００４０】
さらに、図４〜図６に示すように、ロータリーレイキ８は回転軸８ａの左右の水平アーム９ａ、９ｂに複数の掻混爪１０、１０…が形成されている。より詳細には、ロータリーレイキ８の左右の水平アーム９ａ、９ｂに設けられた複数の掻混爪１０、１０…は、図６に示すように、ロータリーレイキ８を回転したとき、左右の水平アーム９ａ、９ｂの各掻混爪１０、１０…が互いに間に入った状態で異なる回転軌跡（図６のＬ１、Ｌ２、Ｌ３を参照）を描くように配列されている。
【００４１】
このような構成の一例として、左右の水平アーム９ａ、９ｂに設けられた掻混爪１０、１０…は、例えばピッチ６０ｍｍで均等に設けるが、左右いずれかの片側を左右の水平アーム９ａ、９ｂの中心から３０ｍｍだけずらして設けることによって、図６に示すように、例えば右方の掻混爪１０、１０の間に左方の掻混爪１０が通過するという関係になって、実質３０ｍｍのピッチで濾材４の表面を異なる回転軌跡（図６のＬ１、Ｌ２、Ｌ３を参照）を描きながら掻き混ぜることになる。このとき、濾過槽１は円形のタンクから形成されているため、ロータリーレイキ８が円を描いて回転すると、濾材４の上方の水が遠心力によって濾過槽１の外周付近に寄せられ、オーバーフロー口６から流出する効率が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の濁水処理装置は、濾過槽に濾材を収容した状態で搬送及び設置が可能となるように軽量であって、自動濾過及び自動逆洗を可能にすると共に、メンテナンスが軽減され、しかも建設現場等で発生した濁水を高精度に濾過することが可能な濁水処理装置として利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明による濁水処理装置の全体概略図である。
【図２】本発明による実施例に使用する濾過槽の上面図である。
【図３】本発明による実施例に使用する濾過槽の内部構造を内部側方から示す断面図である。
【図４】本発明による実施例に使用するロータリーレイキの上面図である。
【図５】本発明による実施例に使用するロータリーレイキの側面図である。
【図６】本発明による実施例に使用するロータリーレイキの回転状況を示す上面図である。
【図７】本発明による濾過装置と従来の濾過装置との比較表である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 濾過槽
２ 給排水管
２ａ 通水孔
３ 給排水室
４ 濾材
４ａ 硅砂
４ｂ 粒状濾材
５ 散水口
６ オーバーフロー口
７ 通水性床部
７ａ 通水孔
８ ロータリーレイキ
８ａ 回転軸
９ａ、９ｂ 左右の水平アーム
１０ 掻混爪
１１ タービンジェット
１２ 逆洗水入口
１３ 処理水出口
１４ 処理水入口
１５（ＰＴ） 水位発信器
１６ 水位ゲージ
１７ 支持梁
１９ 減速機
Ｐ 逆洗水送出ポンプ
Ｐｆ 処理水供給ポンプ
Ｐｄ 放流水ポンプ
Ｐｒ 逆洗水供給ポンプ
ＰＣＩＡ 中央制御装置
ｐ１ 逆洗水管
ｐ２ 濾過水管
ｐ３ 原水管
ｐ４ 分岐官
ｐ５ 放流管
ｐ６ 返送水管
ｐ７ オーバーフロー管
Ｔ１ 処理水管理槽
Ｔ２ 濾過原水槽
Ｔ３ 逆洗水貯留槽
Ｖ１ 逆止弁
Ｖ２ 自動調節弁
Ｖ３ 逆止弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過槽の内部下方に多数の通水孔を有する給排水管を備えてなる給排水室が設けられ、
給排水管の供給側は処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給する管に逆止弁を介して接続されると共に、給排水管の排出側は給排水室の処理水を処理水管理槽へ排出する管に自動調節弁を介して接続され、
給排水室の上部に固設された通水性床部に上載された濾材は下部に硅砂を敷設し、上部に粒状濾材を積層してなり、
該濾材の上方には濾材の表面付近を掻混するロータリーレイキが設けられ、
該ロータリーレイキは回転駆動される回転軸の左右の水平アームに複数の掻混爪が櫛状に形成されてなり、
濾過原水槽から供給された原水を濾材の上方から流入し濾材を経て濾過処理された処理水を給排水室から給排水管を経て処理水管理槽へ排出する一方、
処理水管理槽から供給された処理水を逆洗水として用いて給排水管を経て給排水室へ供給し、濾材を通過させることによって該濾材を逆洗するようにしたことを特徴とする濁水処理装置。
【請求項２】
粒状濾材はアンスラサイトであることを特徴とする請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項３】
処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給するポンプを停止した状態で、濾過原水槽の原水を濾過槽内に供給するポンプと給排水管の排出側に設けられた自動調節弁とを制御することによって、濾過槽内の濾材を均一に水没した状態で濾過可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載の濁水処理装置。
【請求項４】
濾過原水槽の原水を濾過槽内に供給するポンプと処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給するポンプと給排水管の排出側に設けられた自動調節弁で水位を一定にすることによって自動濾過及び自動逆洗を可能としたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の濁水処理装置。
【請求項５】
ロータリーレイキにはタービン羽根が設けられ、該タービン羽根に処理水管理槽から供給された処理水を噴射することによってロータリーレイキを回転するようにしたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の濁水処理装置。
【請求項６】
ロータリーレイキの左右の水平アームに設けられた複数の掻混爪は、ロータリーレイキを回転したとき、左右の水平アームの各掻混爪が互いに間に入った状態で回転軌跡を描くように配列されていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の濁水処理装置。
【請求項１】
濾過槽の内部下方に多数の通水孔を有する給排水管を備えてなる給排水室が設けられ、
給排水管の供給側は処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給する管に逆止弁を介して接続されると共に、給排水管の排出側は給排水室の処理水を処理水管理槽へ排出する管に自動調節弁を介して接続され、
給排水室の上部に固設された通水性床部に上載された濾材は下部に硅砂を敷設し、上部に粒状濾材を積層してなり、
該濾材の上方には濾材の表面付近を掻混するロータリーレイキが設けられ、
該ロータリーレイキは回転駆動される回転軸の左右の水平アームに複数の掻混爪が櫛状に形成されてなり、
濾過原水槽から供給された原水を濾材の上方から流入し濾材を経て濾過処理された処理水を給排水室から給排水管を経て処理水管理槽へ排出する一方、
処理水管理槽から供給された処理水を逆洗水として用いて給排水管を経て給排水室へ供給し、濾材を通過させることによって該濾材を逆洗するようにしたことを特徴とする濁水処理装置。
【請求項２】
粒状濾材はアンスラサイトであることを特徴とする請求項１記載の濁水処理装置。
【請求項３】
処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給するポンプを停止した状態で、濾過原水槽の原水を濾過槽内に供給するポンプと給排水管の排出側に設けられた自動調節弁とを制御することによって、濾過槽内の濾材を均一に水没した状態で濾過可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載の濁水処理装置。
【請求項４】
濾過原水槽の原水を濾過槽内に供給するポンプと処理水管理槽の処理水を給排水管へ供給するポンプと給排水管の排出側に設けられた自動調節弁で水位を一定にすることによって自動濾過及び自動逆洗を可能としたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の濁水処理装置。
【請求項５】
ロータリーレイキにはタービン羽根が設けられ、該タービン羽根に処理水管理槽から供給された処理水を噴射することによってロータリーレイキを回転するようにしたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の濁水処理装置。
【請求項６】
ロータリーレイキの左右の水平アームに設けられた複数の掻混爪は、ロータリーレイキを回転したとき、左右の水平アームの各掻混爪が互いに間に入った状態で回転軌跡を描くように配列されていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の濁水処理装置。
【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２００９−２１９９４９（Ｐ２００９−２１９９４９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６４２６６（Ｐ２００８−６４２６６）
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（３９２０００４０８）サンエー工業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（３９２０００４０８）サンエー工業株式会社 (4)
【Ｆターム（参考）】
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