濾過装置および濾過材洗浄方法
【課題】複数種類の濾過材が濾過槽内に充填されてなる濾過装置において、各濾過材をそれぞれに合った適切な頻度で洗浄可能とする。
【解決手段】複数の濾過材層１１４〜１１６を内部に有する濾過槽１０１を備えた濾過装置１００において、上下に延びる状態に配置された外筒２、その内部に配置されたスクリュー４、および該スクリュー４の駆動部６から構成されて、濾過材を揉み洗いしつつ上方に移送するスクリューコンベアと、外筒２の下部の入口に連結するとともに一つの濾過材層１１４が有る高さ位置において濾過槽１０１に連結して、この層１１４をなす濾過材を外筒２内に導入する導入管３６と、外筒２の上部の出口に連結するとともに導入管３６の連結位置よりも高い位置で濾過槽１０１に連結して、外筒２内で揉み洗いされた濾過材を濾過槽１０１内に排出する排出管３８とからなる濾過材洗浄手段を、複数の濾過材層１１４〜１１６の一つ毎に各々設置する。
【解決手段】複数の濾過材層１１４〜１１６を内部に有する濾過槽１０１を備えた濾過装置１００において、上下に延びる状態に配置された外筒２、その内部に配置されたスクリュー４、および該スクリュー４の駆動部６から構成されて、濾過材を揉み洗いしつつ上方に移送するスクリューコンベアと、外筒２の下部の入口に連結するとともに一つの濾過材層１１４が有る高さ位置において濾過槽１０１に連結して、この層１１４をなす濾過材を外筒２内に導入する導入管３６と、外筒２の上部の出口に連結するとともに導入管３６の連結位置よりも高い位置で濾過槽１０１に連結して、外筒２内で揉み洗いされた濾過材を濾過槽１０１内に排出する排出管３８とからなる濾過材洗浄手段を、複数の濾過材層１１４〜１１６の一つ毎に各々設置する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は濾過装置、特に詳細には、濾過材を充填した濾過槽の外に、濾過材を洗浄する手段が設けられてなる濾過装置に関するものである。
【０００２】
また本発明は、そのような濾過装置に用いられている濾過材を洗浄する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、例えば特許文献１に示されているように、濾過材の層を内部に有する濾過槽を備え、供給された水等の原液を濾過材の層により濾過して、原液中の汚濁物質（濁質）を除去した濾過液を槽外に排出するタイプの濾過装置が知られている。この種の濾過装置を長期間使用すると、濾過槽内の濾過材が原液中の濁質により目詰まりするので、効果的な濾過が行えなくなり、濾過水の水質が悪化する。このため、必要に応じて、濾過材に付着した濁質を取り除く洗浄を実施して、濾過材の目詰まりを解消することが行われている。
【０００４】
濾過材を洗浄する方法は、濾過材を濾過装置から完全に取り出して洗浄する方法と、濾過材を濾過装置に充填したまま洗浄する方法とに大別されるが、後者は前者と比べて、大掛かりな作業や装置類を必要としないという点で有利となっている。そして後者の中では、いわゆる逆流洗浄が広く採用されている。この逆流洗浄（以下、「逆洗」という）は、濾過槽内において濾過時とは逆方向に清浄な洗浄液を流して、濾過材に付着している濁質を洗浄液中に浮遊させ、この状態で濾過材層よりも上に位置する洗浄液の表層部分ごと濁質を濾過槽外に排出させる、という方法である。
【０００５】
しかし、この逆洗を行うだけでは、濾過材を十分良好に洗浄するのは難しい。この点に鑑みて本出願人は先に、特許文献２に示される通り、逆洗を行う際に濾過材をさらに良好に洗浄可能で、濾過槽の外部に設置することができる濾過材洗浄装置を提案した。
【０００６】
この濾過材洗浄装置は、前述したように濾過材の層を内部に有する濾過槽を備えた濾過装置に適用されるものであって、具体的には、外筒、その内部に回転自在に配置されたスクリューおよび該スクリューの駆動部から構成されて、外筒の下端近傍の入口から上端近傍の出口まで濾過材を揉み洗いしつつ上方に移送するスクリューコンベアと、外筒の入口に連結されて濾過槽内の濾過材を外筒内に導入する導入管と、外筒の出口に連結されて、揉み洗いされた濾過材を濾過槽内に排出する排出管とを備えてなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１６０４３２号公報
【特許文献２】特開２００８−２８４４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、濾過材の層を内部に有する濾過槽を備えてなる濾過装置においては、粒径や比重等が互いに異なる複数種類の濾過材が用いられることがある。例えば濾過材として濾過砂と、除鉄・除マンガン濾過材の２つを適用すれば、前者によって原液の主にＳＳ（浮遊物質）を除去し、後者によって原液を主に除色することが可能になる。このような構成の濾過装置は、濾過槽に濾過砂を充填してなる濾過装置および、濾過槽に除鉄・除マンガン濾過材を充填してなる濾過装置の２つを併せて用いる場合と比べると、設置コストや運転コストを低く抑える上で有利なものとなる。
【０００９】
なお、このように複数種類の濾過材を濾過槽内に充填する場合、それらの濾過材は比重の大きい順に下から配置されて、各々が独自の層をなす。そして前述の逆洗がされているとき、濾過材の各層は上方向に膨張し、層の境界領域では上下の濾過材が一部入り混じる状態となるが、逆洗が終了すると各濾過材は互いの比重差により元通りの成層状態となる。
【００１０】
前述の特許文献２に示された濾過材洗浄装置は、上記のように複数種類の濾過材が各々層をなす状態で濾過槽内に充填されてなる濾過装置に対しても適用可能である。実際、その特許文献２においても、１つの濾過槽に対して１つの濾過材洗浄装置を取り付けた構成の説明において、複数種類の濾過材が混在していてもよい、との記載がなされている（段落〔００４２〕）。
【００１１】
このように、複数種類の濾過材を１つの濾過槽内に充填してなる濾過装置に対して１つの濾過材洗浄装置を取り付けた場合、それら複数種類の濾過材は一緒に洗浄されることになる。その場合、複数種類の濾過材の洗浄頻度は、通常、それらの中で最も高頻度での洗浄が必要である濾過材に合わせて設定される。つまり、例えば１日に１回洗浄が必要な濾過材と、１週間に１回洗浄が必要な濾過材とが用いられているとすると、それら２種類の濾過材は共に１日に１回の頻度で洗浄されることになる。
【００１２】
しかし、そのようにすると、比較的低い頻度で洗浄するだけでよい濾過材については不必要な高頻度で洗浄を行うことになり、運転コストの点から不経済である。また、一部の特殊な濾過材、例えば表面にコーティングが施された濾過材等に対しては、不必要な高頻度で洗浄を行うと、コーティングの剥がれ等による濾過材の寿命低下を招くことにもなる。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数種類の濾過材が各々層をなす状態で濾過槽内に充填されてなる濾過装置において、各濾過材をそれぞれに合った適切な頻度で洗浄可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による濾過装置は、前述の特許文献２に示されたような濾過材洗浄用の構成を、複数の濾過材層に対してそれぞれ専用に設けて、各濾過材を独立して洗浄可能としたものである。
【００１５】
すなわち本発明による濾過装置は、より具体的には、
相異なる種類の複数の濾過材層を内部に有する濾過槽を備え、供給された原液を前記複数の濾過材層により濾過する濾過装置において、
上下に延びる状態に配置された外筒、その内部に回転自在に配置されたスクリュー、および該スクリューの駆動部から構成されて、外筒の下端近傍の入口から上端近傍の出口まで濾過材を揉み洗いしつつ上方に移送するスクリューコンベアと、
外筒の入口に連結するとともに一つの濾過材層が有る高さ位置において濾過槽に連結して、該層をなす濾過材を外筒内に導入する導入管と、
外筒の出口に連結するとともに前記導入管の連結位置よりも高い位置で濾過槽に連結して、外筒内で揉み洗いされた濾過材を濾過槽内に排出する排出管と、
からなる濾過材洗浄手段が前記複数の濾過材層の一つ毎に各々設置されたことを特徴とするものである。
【００１６】
なお、上記構成を有する本発明の濾過装置においては、複数の濾過材層を逆洗するための手段がさらに設けられることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の濾過装置においては、導入管が、一つの濾過材層の表面から該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽に連結する一方、排出管が、逆洗がなされている状態下で前記一つの濾過材層よりも上に有る位置において濾過槽に連結していることが望ましい。
【００１８】
また本発明は、それぞれが層をなす複数の濾過材を、それぞれに合った適切な頻度で洗浄できる方法を提供するものである。すなわち、本発明による濾過材洗浄方法は、本発明の濾過装置の中でも特に上記逆洗を行う手段がさらに設けられた濾過装置において、逆洗を行うのと並行して、前記濾過材洗浄手段を作動させることを特徴とするものである。
【００１９】
この本発明による濾過材洗浄方法においては、前記導入管を、一つの濾過材層の表面から該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽に連結させ、前記排出管を、逆洗がなされている状態下で前記一つの濾過材層よりも上に有る位置において濾過槽に連結させておくのが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の濾過装置によれば、前述のスクリューコンベア、導入管、および排出管からなる濾過材洗浄手段が複数の濾過材層の一つ毎に各々設置されているので、複数の濾過材層の各々を他の濾過材層とは関係なく独立して洗浄可能となる。そうであれば、高頻度で洗浄が必要な濾過材層は高い頻度で、そして比較的低頻度で洗浄すればよい濾過材層は低頻度で洗浄することができるので、不必要な濾過材洗浄を行うことによる運転コストの増大や濾過材の寿命低下を防止可能となる。
【００２１】
なお、本発明の濾過装置において特に、複数の濾過材層を逆洗する手段がさらに設けられている場合は、上記の濾過材洗浄手段による濾過材洗浄を逆洗と並行して行うことができる。
【００２２】
また本発明の濾過装置において特に、導入管が、一つの濾過材層の表面から該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽に連結する一方、排出管が、逆洗がなされている状態下で前記一つの濾過材層よりも上に有る位置において濾過槽に連結している場合は、通常濁質を特に多く捕捉している濾過材層の表層部分を効率良くスクリューコンベアに導入可能となって、良好な濾過材洗浄効果が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による濾過装置を示す一部破断側面図
【図２】上記濾過装置に適用された濾過材洗浄手段を示す一部破断側面図
【図３】上記濾過材洗浄手段のスクリューコンベアを示す一部破断側面図
【図４】上記スクリューコンベアの要部を示す正面図
【図５】上記濾過装置の一部を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による濾過装置１００の一部破断側面形状を示すものである。図示のようにこの濾過装置１００は、後述する複数の濾過材層が充填される濾過槽１０１を有している。この濾過槽１０１は、典型的な形状として、その上部と下部が湾曲凸面で閉鎖された円筒形の外殻体１０２を有し、複数の支持脚１０３（図では１つのみ表示）によって床面や地面の上に支持されている。外殻体１０２の側面上部には、井戸水等の濁質を含む水すなわち原水を導入する原水供給管１０４が形成されている。この原水供給管１０４は層内部まで延ばされ、層中心部において上方に曲げられ、先端には上方に開いたラッパ管１０５が接続されている。一方、外殻体１０２の底面には排出口１０６が接続され、そしてこの底面上には、後述するプレート１１０を下方から支持する支持部材１０７が固定されている。また外殻体１０２の上面には、大径のマンホール１０８が形成されている。
【００２５】
濾過槽１０１の下端に近い位置においてその内部には、多数のストレーナ１０９を有するプレート１１０が固定されている。そしてその上には、砂利層１１１、１１２および１１３、第１濾過材層１１４、第２濾過材層１１５、第３濾過材層１１６がこの順に配置されている。
【００２６】
濾過材の支持床となる上記砂利層１１１、１１２および１１３はこの順に各々、例えば径が７〜１３ｍｍ、３．５〜７ｍｍ、２〜３．５ｍｍ程度の砂利からなるものである。また一例として第１濾過材層１１４は比重が２．２〜２．３程度のガーネットから、第２濾過材層１１５は比重が１．４程度の砂から、第３濾過材層１１６は比重が０．７５程度のアンスラサイトからなるものである。
【００２７】
以上の基本構成を有する濾過装置１００を使用する際、原水は図中矢印１２０で示すように原水供給管１０４から濾過槽１０１内に供給される。この原水はラッパ管１０５の上端から越流して濾過槽内の第３濾過材層１１６、第２濾過材層１１５、第１濾過材層１１４、砂利層１１３、１１２および１１１をこの順に通過して濾過される。こうして濁質が除去された後の濾過液１２１は、ストレーナ１０９を通過して濾過槽１０１の底面上に溜まり、排出口１０６から外部に供給される。
【００２８】
本実施形態の濾過装置１００においても、この種の濾過装置において一般になされている逆洗を行うことができる。この逆洗を行う場合は、ある程度の圧力をかけられた清浄な水等の洗浄液（逆洗水）が、排出口１０６から濾過槽１０１内に供給される。こうして洗浄液が供給されると、濾過材層１１４〜１１６はそれぞれ、構成している濾過材が展開して膨張する。そこで、濾過材層１１４〜１１６の各濾過材に捕捉されていた濁質が洗浄液の中に浮遊して、それらは上方に押し流される。このとき第３濾過材層１１６より上まで上昇した洗浄液を図中１２２で示し、またその水位をＷＬで示してあるが、この洗浄液１２２はラッパ管１０５に流れ込む。そこで、上述のように浮遊している濁質は、洗浄液１２２の表層部分ごとラッパ管１０５から原水供給管１０４に流れ、濾過槽１０１の外に排出される。こうして、逆洗により濾過材層１１４〜１１６の各濾過材が洗浄されることになる。
【００２９】
上述のように洗浄液１２２が供給されたとき各濾過材は、層をなしている場合と比べると高さが１０〜２０％増す程度展開するが、逆洗が終了して洗浄液１２２の供給が断たれると、元通り濾過材層１１４〜１１６を構成するように成層化する。
【００３０】
なお、以上の逆洗を行う際には、排出口１０６は濾過水の流出配管との接続を切って洗浄液を供給する配管と接続する状態に、また原水供給管１０４は原水が送られて来る配管との接続を切って、濁質を含む洗浄液を回収する配管と接続する状態に設定される。そのような切り替えは、バルブ（弁）を用いた公知の流路切替機構によって実行可能であり、それについての詳しい説明は省略する。
【００３１】
また、以上の説明から明らかな通り、原水供給管１０４、ラッパ管１０５および排出口１０６は、逆洗をするための手段としても作用するものである。
【００３２】
この濾過装置１００においては、以上説明した逆洗と並行して、別の手段による濾過材洗浄を行うことも可能となっている。以下、そのための構成について詳しく説明する。本装置においては、スクリューコンベアを用いる濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃが、各々支持部材１３０を用いて濾過槽１０１に取り付けられている。それらの濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、逆洗時に洗浄液を各々上方に移送しながら、そこに含まれる濾過材を揉み洗いするものであるが、基本的に同じ構成を有しているので、以下、一つの濾過材洗浄手段１Ａを詳しく説明する。
【００３３】
図２は上記濾過材洗浄手段１Ａの一部破断側面形状を示すものであり、また図３および図４は、この濾過材洗浄手段１Ａの要部を示すものである。まず図２に示されるように、この濾過材洗浄手段１Ａは、金属からなる概略円筒形の外筒２と、この外筒２の内部に配置されたスクリュー４と、スクリュー４の上端に連結された駆動部６とからなるスクリューコンベア５を有している。
【００３４】
上記外筒２は、その上端にフランジ８を有している。フランジ８の上には、それにボルト１０ａにて結合されたフランジ１０を介して台座１２が固定されている。この台座１２には、スクリュー４の軸１６を軸支する軸受け１４が形成されている。この軸受け１４は、フランジ１０側の軸受け１４ａおよび、台座１２の高さ方向中間位置に配された軸受け１４ｂから構成されている。
【００３５】
一方スクリュー４の軸１６は、外筒２内に配置される螺旋羽根１８が形成された中空すなわちパイプ状の中空軸２０と、この中空軸２０の上端部に挿入、溶接された、中空軸２０よりわずかに小径の支軸部２２とから構成されている。この支軸部２２は前述の軸受け１４により軸支され、その上端には継手２４が連結されている。台座１２の上には、前述の駆動部６すなわち、減速機構部２６およびこの減速機構部２６に接続されたモータ２８が配置されている。このモータ２８には、その回転数を制御する、例えばインバータ回路を有する制御部３０が電気的に接続されている。ここでは、制御部３０は模式的に示されている。
【００３６】
上記外筒２の下部にはフランジ３２が形成されており、このフランジ３２にはボルト３２ａによって別のフランジ３４が結合されている。このフランジ３４は、先端部が９０°曲がった形状とされた導入管３６の先端に固定されたものであり、こうして、外筒２の入口２ａである下端に導入管３６が連通されている。なお導入管３６はフランジ３４を介さないで外筒２の入口に接続されてもよいし、またその材質も特に限定されるものではなく、金属、合成樹脂、ゴムなどを適宜用いて形成可能である。
【００３７】
一方、外筒２の上端に近い位置においてその周壁には出口２ｂが形成されており、この出口２ｂには排出管３８が例えば溶接によって接続されている。この排出管３８および前記導入管３６は、濾過槽１０１の内部と連通するようにして外殻体１０２に接合されている。なお、これらの排出管３８および導入管３６には、必要に応じて、濾過槽１０１内との連通状態を断つ弁が介設されてもよい。
【００３８】
また、中空軸２０の上端に当たる位置においてスクリュー軸１６には、後述するように逆洗に際して外筒２内を通過する濾過材が、軸受け１４側に流入するのを防止する濾過材流入防止羽根４３が取り付けられている。そして上記出口２ｂが形成された部分と反対側の外筒２の周壁には、該出口２ｂとほぼ同じ高さ位置、並びにそれよりもやや上の高さ位置（上記濾過材流入防止羽根４３よりも上の位置）において、それぞれ注入口２ｃが形成されている。これら２つの注入口２ｃには、それぞれ注入管４０が接続されている。さらに下側の注入管４０には、そこから互いに反対の水平方向（図の紙面に対して手前方向と奥行方向）に枝分かれした状態として２つの管が接続され、それらは各々外筒２の外側を約半周して、排出管３８に連通されている。なお図２では、上記２つの管は省略し、排出管３８への連通部分だけを「４０」として示してある。
【００３９】
後述するように濾過材を洗浄する際、必要に応じて、上記注入管４０から外筒２内に適宜水等が注入される。この水等は、洗浄に際して導入管３６から外筒２内に導入された洗浄液（これは濾過材や濁質を含む状態になっている）の濃度が高い場合に、これを薄めて移送し易くしたり、呼び水とするために利用される。
【００４０】
図３に拡大して示す通り、螺旋羽根１８の外周縁１８ａと、外筒２の内面２ｄとの間には僅かな間隙Ｇが設定されている。この間隙Ｇの寸法は、濾過材層１１４〜１１６を構成する濾過材の最大粒径よりもかなり大きい寸法に設定されている。その理由は次の通りである。すなわち、濾過材はスクリューコンベア５によって上方に移送されるとき、スクリュー４の回転による遠心力によって螺旋羽根１８の外周側に向かう。このとき、間隙Ｇが上述のような寸法とされていれば、螺旋羽根１８の外周縁１８ａと、外筒２の内面２ｄとの間で濾過材が押しつぶされて破砕されることが防止される。
【００４１】
次に図４も参照して、スクリュー４の下端部の形状について説明する。図４はスクリュー４の下端部を拡大して示す正面図である。ここに図示されているように、スクリュー４の中空軸２０の下端２０ａには、該下端を閉じるキャップ４２が取り付けられている。
【００４２】
上記構成を有する濾過材洗浄手段１Ａは図１に示す通り、導入管３６が第１濾過材層１１４の一部に開口する一方、逆洗時に膨張した第２濾過材層１１５の一部に排出管３８が開口する状態にして、濾過槽１０１に取り付けられている。また別の濾過材洗浄手段１Ｂは、導入管３６が第２濾過材層１１５の一部に開口する一方、逆洗時に膨張した第３濾過材層１１６の一部に排出管３８が開口する状態にして、濾過槽１０１に取り付けられている。そしてもう一つの濾過材洗浄手段１Ｃは、導入管３６が第３濾過材層１１６の一部に開口する一方、逆洗時にこの第３濾過材層１１６よりも上の位置において排出管３８が濾過槽１０１内に開口する状態にして、濾過槽１０１に取り付けられている。
【００４３】
なお図１においては図示の都合上、濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂ、１Ｃの高さ位置は正確に示してあるが、それらの濾過槽周りの取り付け位置は実際のものとは異なっている。すなわち、これらの濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、実際には濾過槽１０１の周りに、互いに等角度間隔で（１２０°間隔で）取り付けられている。
【００４４】
また濾過材洗浄手段１Ａの排出管３８は、平面視状態では図５に示す通りの形状とされている。すなわち、この排出管３８は、濾過槽１０１内への進入部分からその内部をほぼ半周する湾曲形状とされ、その湾曲部分は図示外の支持部材を用いて濾過槽１０１の内部に取り付けられている。この点は、他の２つの濾過材洗浄手段１Ｂ、１Ｃの各排出管３８も同様である。他方、濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂ、１Ｃの各導入管３６は、濾過槽１０１内への進入部分から少しだけ槽中心方向に延びた形状とされている。
【００４５】
以下、上記構成の濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂ、１Ｃの作用について、濾過材洗浄手段１Ａを例に挙げて説明する。先に述べた逆洗を行う際、濾過材洗浄手段１Ａのモータ２８（図２参照）が作動される。それにより外筒２内でスクリュー４が回転するので、濾過槽１０１内の洗浄液１２２および濾過材層１１４を構成する濾過材が、混合した状態で導入管３６から外筒入口２ａを介して外筒２内に導入され、そして上方に移送される。このとき、前記注入管４０から外筒２内に適宜呼び水を注入してからモータ２８を作動させると、洗浄液１２２や濾過材を容易に外筒２内に導入することができる。
【００４６】
洗浄液１２２やそれに混合した濾過材がスクリュー４によって上方に移送される際、濾過材はスクリュー４の螺旋羽根１８によって揉み洗いされ、そこに付着していた濁質が剥離される。こうして洗浄された濾過材は、剥離した濁質を含む洗浄液１２２とともに、外筒２の出口２ｂから排出管３８を介して濾過槽１０１に戻される。この濾過材が戻される位置は、濾過材層１１４の１つ上の濾過材層１１５が層成される位置であるが、前述したように第１濾過材層１１４を構成する濾過材の比重は、第２濾過材層１１５を構成する濾過材の比重よりも大きいので、その比重差により、前者の濾過材は洗浄液１２２の中で後者の濾過材よりも下方に沈降する。そこで逆洗終了後には、第１濾過材層１１４および第２濾過材層１１５は、本来各々を構成する濾過材によって層成されるようになる。この点は、後述する第２濾過材層１１５と第３濾過材層１１６との間でも同様である。
【００４７】
上記のようにして濾過材から剥離した濁質は洗浄液１２２の中で浮遊し、前述した逆洗によって濾過材から分離した濁質とともに、洗浄液１２２の表層部分ごとラッパ管１０５から原水供給管１０４に流れ、濾過槽１０１の外に排出される。以上のように濾過材洗浄手段１Ａも使用すれば、通常の逆洗だけでは濾過材から分離し得なかった濁質も、スクリューコンベア５の揉み洗い作用によって濾過材から分離されるので、良好に濾過材を洗浄可能となる。
【００４８】
なお本実施形態では、排出管３８が図５に示した通りの形状とされているので、そこから濾過槽１０１に戻される洗浄液１２２および濾過材は、濾過材洗浄手段１Ａの導入管３６から極めて遠い位置において濾過槽１０１に戻されるようになる。そうであれば、導入管３６に近い位置に有る濾過材だけが何度もスクリューコンベア５による揉み洗いを受ける一方、導入管３６から遠い位置に有る濾過材は揉み洗いがなされない、という不具合の発生を防止することができる。また、排出管３８から排出される洗浄液１２２および濾過材は、図５に矢印Ｒで示すように濾過槽１０１の内壁に沿って流れる状態となる。そこで、濾過材が良好に撹拌され、濾過材が均等に揉み洗いされるようになる。
【００４９】
なお、図２に示した制御部３０は、スクリュー４を揉み洗いに適した回転数に設定するために操作される。この回転数は、例えば半径１０ｃｍのスクリュー４の場合、螺旋羽根１８の外周縁１８ａの周速度が約４ｍ/秒となる程度に設定されることが好ましい。
【００５０】
以上説明したように濾過材洗浄手段１Ａが作動されるとき、それと共に他の濾過材洗浄手段１Ｂおよび１Ｃも作動される。そこで、第２濾過材層１１５を構成する濾過材が主に濾過材洗浄手段１Ｂによって、また第３濾過材層１１６を構成する濾過材が主に濾過材洗浄手段１Ｃによって同様に揉み洗いされるようになる。
【００５１】
この濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃによる濾過材の揉み洗いは、逆洗が行われている間ずっと並行して行うようにしてもよいし、あるいは、揉み洗いを逆洗終了の前に終了させて、逆洗をより長い時間行うようにしてもよい。一般には後者を採用して、揉み洗いによって濾過材から分離された濁質が、より確実に濾過槽１０１外に排出されるようにすることが望ましい。
【００５２】
また一般に、濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃの各導入管３６は、それぞれが洗浄対象としている第１濾過材層１１４、第２濾過材層１１５および第３濾過材層１１６の表面から当該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽１０１に連結するようにすると、良好な濾過材洗浄効果が得られることが多い。そのようにする場合、スクリューコンベア５を十分な揉み洗い作用が確保できる長さに形成すると、外筒２の出口２ｂ（図２参照）が、洗浄対象の濾過材層よりかなり高い所に位置することもあり得るが、その際は、上記出口２ｂに接続する排出管３８を適宜立ち下げて、好ましい高さ位置で濾過槽１０１に連結させればよい。
【００５３】
以上説明したように本実施形態の濾過装置１００においては、第１濾過材層１１４、第２濾過材層１１５および第３濾過材層１１６を構成する各濾過材を、それぞれ主に濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃによって独自に洗浄可能となっている。そこで、例えば比較的濁質によって目詰まりしやすい第２濾過材層１１５および第３濾過材層１１６に対しては１回／１日の頻度で濾過材洗浄手段１Ｂおよび１Ｃによる洗浄を行う一方、それらよりも比較的目詰まりし難い第１濾過材層１１４に対しては１回／１週の頻度で濾過材洗浄手段１Ａによる洗浄を行う、というように各濾過材層独自の頻度で洗浄を行うことができる。
【００５４】
そうであれば、濾過材層１１４〜１１６に対して長いスクリューコンベアを有する一つの濾過材洗浄手段だけで洗浄を行う場合のように、第１濾過材層１１４を、他の濾過材層１１５および１１６と合わせて不必要に高い１回／１日の頻度で洗浄してしまうことを回避できるので、濾過材洗浄手段１Ａの運転コストを低減可能となる。また、表面に特殊なコーティングが施された濾過材は、過度の揉み洗いを行うと寿命が徒に短くなってしまうが、上述のようにして不必要な揉み洗い洗浄を行うことを回避可能であれば、濾過材の寿命を延ばすこともできる。
【００５５】
なお、以上説明した実施形態の濾過装置１００は３つの濾過材層１１４〜１１６を有するものであるが、本発明は、３つ以外の複数の濾過材層を有する濾過装置に対しても適用可能である。例えば、主に濁質を除去する砂濾過層と、主に色を除去する除鉄・除マンガン濾過層とを有する濾過装置に対しては、各濾過層に対して１つずつ合計２つの濾過材洗浄手段を設ければよい。
【００５６】
また、以上説明した実施形態の濾過装置１００においては、３つの濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃがそれぞれ濾過槽１０１に固定されているが、濾過材洗浄手段を濾過槽１０１とは離れた位置に設置して、濾過材洗浄手段の導入管および排出管を、例えばフレキシブル管等を介して濾過槽と接続するようにしても構わない。
【００５７】
またその他、前述の特許文献２に示された各種細部の構成も、本願発明において必要に応じて適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５８】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 濾過材洗浄手段
２ 外筒
２ａ 外筒の入口
２ｂ 外筒の出口
４ スクリュー
５ スクリューコンベア
６ 駆動部
１８ 螺旋羽根
２０ 中空軸
３０ 制御部
３６ 導入管
３８ 排出管
１００ 濾過装置
１０１ 濾過槽
１１４ 第１濾過材層
１１５ 第２濾過材層
１１６ 第３濾過材層
【技術分野】
【０００１】
本発明は濾過装置、特に詳細には、濾過材を充填した濾過槽の外に、濾過材を洗浄する手段が設けられてなる濾過装置に関するものである。
【０００２】
また本発明は、そのような濾過装置に用いられている濾過材を洗浄する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来、例えば特許文献１に示されているように、濾過材の層を内部に有する濾過槽を備え、供給された水等の原液を濾過材の層により濾過して、原液中の汚濁物質（濁質）を除去した濾過液を槽外に排出するタイプの濾過装置が知られている。この種の濾過装置を長期間使用すると、濾過槽内の濾過材が原液中の濁質により目詰まりするので、効果的な濾過が行えなくなり、濾過水の水質が悪化する。このため、必要に応じて、濾過材に付着した濁質を取り除く洗浄を実施して、濾過材の目詰まりを解消することが行われている。
【０００４】
濾過材を洗浄する方法は、濾過材を濾過装置から完全に取り出して洗浄する方法と、濾過材を濾過装置に充填したまま洗浄する方法とに大別されるが、後者は前者と比べて、大掛かりな作業や装置類を必要としないという点で有利となっている。そして後者の中では、いわゆる逆流洗浄が広く採用されている。この逆流洗浄（以下、「逆洗」という）は、濾過槽内において濾過時とは逆方向に清浄な洗浄液を流して、濾過材に付着している濁質を洗浄液中に浮遊させ、この状態で濾過材層よりも上に位置する洗浄液の表層部分ごと濁質を濾過槽外に排出させる、という方法である。
【０００５】
しかし、この逆洗を行うだけでは、濾過材を十分良好に洗浄するのは難しい。この点に鑑みて本出願人は先に、特許文献２に示される通り、逆洗を行う際に濾過材をさらに良好に洗浄可能で、濾過槽の外部に設置することができる濾過材洗浄装置を提案した。
【０００６】
この濾過材洗浄装置は、前述したように濾過材の層を内部に有する濾過槽を備えた濾過装置に適用されるものであって、具体的には、外筒、その内部に回転自在に配置されたスクリューおよび該スクリューの駆動部から構成されて、外筒の下端近傍の入口から上端近傍の出口まで濾過材を揉み洗いしつつ上方に移送するスクリューコンベアと、外筒の入口に連結されて濾過槽内の濾過材を外筒内に導入する導入管と、外筒の出口に連結されて、揉み洗いされた濾過材を濾過槽内に排出する排出管とを備えてなるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１６０４３２号公報
【特許文献２】特開２００８−２８４４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、濾過材の層を内部に有する濾過槽を備えてなる濾過装置においては、粒径や比重等が互いに異なる複数種類の濾過材が用いられることがある。例えば濾過材として濾過砂と、除鉄・除マンガン濾過材の２つを適用すれば、前者によって原液の主にＳＳ（浮遊物質）を除去し、後者によって原液を主に除色することが可能になる。このような構成の濾過装置は、濾過槽に濾過砂を充填してなる濾過装置および、濾過槽に除鉄・除マンガン濾過材を充填してなる濾過装置の２つを併せて用いる場合と比べると、設置コストや運転コストを低く抑える上で有利なものとなる。
【０００９】
なお、このように複数種類の濾過材を濾過槽内に充填する場合、それらの濾過材は比重の大きい順に下から配置されて、各々が独自の層をなす。そして前述の逆洗がされているとき、濾過材の各層は上方向に膨張し、層の境界領域では上下の濾過材が一部入り混じる状態となるが、逆洗が終了すると各濾過材は互いの比重差により元通りの成層状態となる。
【００１０】
前述の特許文献２に示された濾過材洗浄装置は、上記のように複数種類の濾過材が各々層をなす状態で濾過槽内に充填されてなる濾過装置に対しても適用可能である。実際、その特許文献２においても、１つの濾過槽に対して１つの濾過材洗浄装置を取り付けた構成の説明において、複数種類の濾過材が混在していてもよい、との記載がなされている（段落〔００４２〕）。
【００１１】
このように、複数種類の濾過材を１つの濾過槽内に充填してなる濾過装置に対して１つの濾過材洗浄装置を取り付けた場合、それら複数種類の濾過材は一緒に洗浄されることになる。その場合、複数種類の濾過材の洗浄頻度は、通常、それらの中で最も高頻度での洗浄が必要である濾過材に合わせて設定される。つまり、例えば１日に１回洗浄が必要な濾過材と、１週間に１回洗浄が必要な濾過材とが用いられているとすると、それら２種類の濾過材は共に１日に１回の頻度で洗浄されることになる。
【００１２】
しかし、そのようにすると、比較的低い頻度で洗浄するだけでよい濾過材については不必要な高頻度で洗浄を行うことになり、運転コストの点から不経済である。また、一部の特殊な濾過材、例えば表面にコーティングが施された濾過材等に対しては、不必要な高頻度で洗浄を行うと、コーティングの剥がれ等による濾過材の寿命低下を招くことにもなる。
【００１３】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、複数種類の濾過材が各々層をなす状態で濾過槽内に充填されてなる濾過装置において、各濾過材をそれぞれに合った適切な頻度で洗浄可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による濾過装置は、前述の特許文献２に示されたような濾過材洗浄用の構成を、複数の濾過材層に対してそれぞれ専用に設けて、各濾過材を独立して洗浄可能としたものである。
【００１５】
すなわち本発明による濾過装置は、より具体的には、
相異なる種類の複数の濾過材層を内部に有する濾過槽を備え、供給された原液を前記複数の濾過材層により濾過する濾過装置において、
上下に延びる状態に配置された外筒、その内部に回転自在に配置されたスクリュー、および該スクリューの駆動部から構成されて、外筒の下端近傍の入口から上端近傍の出口まで濾過材を揉み洗いしつつ上方に移送するスクリューコンベアと、
外筒の入口に連結するとともに一つの濾過材層が有る高さ位置において濾過槽に連結して、該層をなす濾過材を外筒内に導入する導入管と、
外筒の出口に連結するとともに前記導入管の連結位置よりも高い位置で濾過槽に連結して、外筒内で揉み洗いされた濾過材を濾過槽内に排出する排出管と、
からなる濾過材洗浄手段が前記複数の濾過材層の一つ毎に各々設置されたことを特徴とするものである。
【００１６】
なお、上記構成を有する本発明の濾過装置においては、複数の濾過材層を逆洗するための手段がさらに設けられることが望ましい。
【００１７】
また、本発明の濾過装置においては、導入管が、一つの濾過材層の表面から該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽に連結する一方、排出管が、逆洗がなされている状態下で前記一つの濾過材層よりも上に有る位置において濾過槽に連結していることが望ましい。
【００１８】
また本発明は、それぞれが層をなす複数の濾過材を、それぞれに合った適切な頻度で洗浄できる方法を提供するものである。すなわち、本発明による濾過材洗浄方法は、本発明の濾過装置の中でも特に上記逆洗を行う手段がさらに設けられた濾過装置において、逆洗を行うのと並行して、前記濾過材洗浄手段を作動させることを特徴とするものである。
【００１９】
この本発明による濾過材洗浄方法においては、前記導入管を、一つの濾過材層の表面から該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽に連結させ、前記排出管を、逆洗がなされている状態下で前記一つの濾過材層よりも上に有る位置において濾過槽に連結させておくのが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の濾過装置によれば、前述のスクリューコンベア、導入管、および排出管からなる濾過材洗浄手段が複数の濾過材層の一つ毎に各々設置されているので、複数の濾過材層の各々を他の濾過材層とは関係なく独立して洗浄可能となる。そうであれば、高頻度で洗浄が必要な濾過材層は高い頻度で、そして比較的低頻度で洗浄すればよい濾過材層は低頻度で洗浄することができるので、不必要な濾過材洗浄を行うことによる運転コストの増大や濾過材の寿命低下を防止可能となる。
【００２１】
なお、本発明の濾過装置において特に、複数の濾過材層を逆洗する手段がさらに設けられている場合は、上記の濾過材洗浄手段による濾過材洗浄を逆洗と並行して行うことができる。
【００２２】
また本発明の濾過装置において特に、導入管が、一つの濾過材層の表面から該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽に連結する一方、排出管が、逆洗がなされている状態下で前記一つの濾過材層よりも上に有る位置において濾過槽に連結している場合は、通常濁質を特に多く捕捉している濾過材層の表層部分を効率良くスクリューコンベアに導入可能となって、良好な濾過材洗浄効果が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態による濾過装置を示す一部破断側面図
【図２】上記濾過装置に適用された濾過材洗浄手段を示す一部破断側面図
【図３】上記濾過材洗浄手段のスクリューコンベアを示す一部破断側面図
【図４】上記スクリューコンベアの要部を示す正面図
【図５】上記濾過装置の一部を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による濾過装置１００の一部破断側面形状を示すものである。図示のようにこの濾過装置１００は、後述する複数の濾過材層が充填される濾過槽１０１を有している。この濾過槽１０１は、典型的な形状として、その上部と下部が湾曲凸面で閉鎖された円筒形の外殻体１０２を有し、複数の支持脚１０３（図では１つのみ表示）によって床面や地面の上に支持されている。外殻体１０２の側面上部には、井戸水等の濁質を含む水すなわち原水を導入する原水供給管１０４が形成されている。この原水供給管１０４は層内部まで延ばされ、層中心部において上方に曲げられ、先端には上方に開いたラッパ管１０５が接続されている。一方、外殻体１０２の底面には排出口１０６が接続され、そしてこの底面上には、後述するプレート１１０を下方から支持する支持部材１０７が固定されている。また外殻体１０２の上面には、大径のマンホール１０８が形成されている。
【００２５】
濾過槽１０１の下端に近い位置においてその内部には、多数のストレーナ１０９を有するプレート１１０が固定されている。そしてその上には、砂利層１１１、１１２および１１３、第１濾過材層１１４、第２濾過材層１１５、第３濾過材層１１６がこの順に配置されている。
【００２６】
濾過材の支持床となる上記砂利層１１１、１１２および１１３はこの順に各々、例えば径が７〜１３ｍｍ、３．５〜７ｍｍ、２〜３．５ｍｍ程度の砂利からなるものである。また一例として第１濾過材層１１４は比重が２．２〜２．３程度のガーネットから、第２濾過材層１１５は比重が１．４程度の砂から、第３濾過材層１１６は比重が０．７５程度のアンスラサイトからなるものである。
【００２７】
以上の基本構成を有する濾過装置１００を使用する際、原水は図中矢印１２０で示すように原水供給管１０４から濾過槽１０１内に供給される。この原水はラッパ管１０５の上端から越流して濾過槽内の第３濾過材層１１６、第２濾過材層１１５、第１濾過材層１１４、砂利層１１３、１１２および１１１をこの順に通過して濾過される。こうして濁質が除去された後の濾過液１２１は、ストレーナ１０９を通過して濾過槽１０１の底面上に溜まり、排出口１０６から外部に供給される。
【００２８】
本実施形態の濾過装置１００においても、この種の濾過装置において一般になされている逆洗を行うことができる。この逆洗を行う場合は、ある程度の圧力をかけられた清浄な水等の洗浄液（逆洗水）が、排出口１０６から濾過槽１０１内に供給される。こうして洗浄液が供給されると、濾過材層１１４〜１１６はそれぞれ、構成している濾過材が展開して膨張する。そこで、濾過材層１１４〜１１６の各濾過材に捕捉されていた濁質が洗浄液の中に浮遊して、それらは上方に押し流される。このとき第３濾過材層１１６より上まで上昇した洗浄液を図中１２２で示し、またその水位をＷＬで示してあるが、この洗浄液１２２はラッパ管１０５に流れ込む。そこで、上述のように浮遊している濁質は、洗浄液１２２の表層部分ごとラッパ管１０５から原水供給管１０４に流れ、濾過槽１０１の外に排出される。こうして、逆洗により濾過材層１１４〜１１６の各濾過材が洗浄されることになる。
【００２９】
上述のように洗浄液１２２が供給されたとき各濾過材は、層をなしている場合と比べると高さが１０〜２０％増す程度展開するが、逆洗が終了して洗浄液１２２の供給が断たれると、元通り濾過材層１１４〜１１６を構成するように成層化する。
【００３０】
なお、以上の逆洗を行う際には、排出口１０６は濾過水の流出配管との接続を切って洗浄液を供給する配管と接続する状態に、また原水供給管１０４は原水が送られて来る配管との接続を切って、濁質を含む洗浄液を回収する配管と接続する状態に設定される。そのような切り替えは、バルブ（弁）を用いた公知の流路切替機構によって実行可能であり、それについての詳しい説明は省略する。
【００３１】
また、以上の説明から明らかな通り、原水供給管１０４、ラッパ管１０５および排出口１０６は、逆洗をするための手段としても作用するものである。
【００３２】
この濾過装置１００においては、以上説明した逆洗と並行して、別の手段による濾過材洗浄を行うことも可能となっている。以下、そのための構成について詳しく説明する。本装置においては、スクリューコンベアを用いる濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃが、各々支持部材１３０を用いて濾過槽１０１に取り付けられている。それらの濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、逆洗時に洗浄液を各々上方に移送しながら、そこに含まれる濾過材を揉み洗いするものであるが、基本的に同じ構成を有しているので、以下、一つの濾過材洗浄手段１Ａを詳しく説明する。
【００３３】
図２は上記濾過材洗浄手段１Ａの一部破断側面形状を示すものであり、また図３および図４は、この濾過材洗浄手段１Ａの要部を示すものである。まず図２に示されるように、この濾過材洗浄手段１Ａは、金属からなる概略円筒形の外筒２と、この外筒２の内部に配置されたスクリュー４と、スクリュー４の上端に連結された駆動部６とからなるスクリューコンベア５を有している。
【００３４】
上記外筒２は、その上端にフランジ８を有している。フランジ８の上には、それにボルト１０ａにて結合されたフランジ１０を介して台座１２が固定されている。この台座１２には、スクリュー４の軸１６を軸支する軸受け１４が形成されている。この軸受け１４は、フランジ１０側の軸受け１４ａおよび、台座１２の高さ方向中間位置に配された軸受け１４ｂから構成されている。
【００３５】
一方スクリュー４の軸１６は、外筒２内に配置される螺旋羽根１８が形成された中空すなわちパイプ状の中空軸２０と、この中空軸２０の上端部に挿入、溶接された、中空軸２０よりわずかに小径の支軸部２２とから構成されている。この支軸部２２は前述の軸受け１４により軸支され、その上端には継手２４が連結されている。台座１２の上には、前述の駆動部６すなわち、減速機構部２６およびこの減速機構部２６に接続されたモータ２８が配置されている。このモータ２８には、その回転数を制御する、例えばインバータ回路を有する制御部３０が電気的に接続されている。ここでは、制御部３０は模式的に示されている。
【００３６】
上記外筒２の下部にはフランジ３２が形成されており、このフランジ３２にはボルト３２ａによって別のフランジ３４が結合されている。このフランジ３４は、先端部が９０°曲がった形状とされた導入管３６の先端に固定されたものであり、こうして、外筒２の入口２ａである下端に導入管３６が連通されている。なお導入管３６はフランジ３４を介さないで外筒２の入口に接続されてもよいし、またその材質も特に限定されるものではなく、金属、合成樹脂、ゴムなどを適宜用いて形成可能である。
【００３７】
一方、外筒２の上端に近い位置においてその周壁には出口２ｂが形成されており、この出口２ｂには排出管３８が例えば溶接によって接続されている。この排出管３８および前記導入管３６は、濾過槽１０１の内部と連通するようにして外殻体１０２に接合されている。なお、これらの排出管３８および導入管３６には、必要に応じて、濾過槽１０１内との連通状態を断つ弁が介設されてもよい。
【００３８】
また、中空軸２０の上端に当たる位置においてスクリュー軸１６には、後述するように逆洗に際して外筒２内を通過する濾過材が、軸受け１４側に流入するのを防止する濾過材流入防止羽根４３が取り付けられている。そして上記出口２ｂが形成された部分と反対側の外筒２の周壁には、該出口２ｂとほぼ同じ高さ位置、並びにそれよりもやや上の高さ位置（上記濾過材流入防止羽根４３よりも上の位置）において、それぞれ注入口２ｃが形成されている。これら２つの注入口２ｃには、それぞれ注入管４０が接続されている。さらに下側の注入管４０には、そこから互いに反対の水平方向（図の紙面に対して手前方向と奥行方向）に枝分かれした状態として２つの管が接続され、それらは各々外筒２の外側を約半周して、排出管３８に連通されている。なお図２では、上記２つの管は省略し、排出管３８への連通部分だけを「４０」として示してある。
【００３９】
後述するように濾過材を洗浄する際、必要に応じて、上記注入管４０から外筒２内に適宜水等が注入される。この水等は、洗浄に際して導入管３６から外筒２内に導入された洗浄液（これは濾過材や濁質を含む状態になっている）の濃度が高い場合に、これを薄めて移送し易くしたり、呼び水とするために利用される。
【００４０】
図３に拡大して示す通り、螺旋羽根１８の外周縁１８ａと、外筒２の内面２ｄとの間には僅かな間隙Ｇが設定されている。この間隙Ｇの寸法は、濾過材層１１４〜１１６を構成する濾過材の最大粒径よりもかなり大きい寸法に設定されている。その理由は次の通りである。すなわち、濾過材はスクリューコンベア５によって上方に移送されるとき、スクリュー４の回転による遠心力によって螺旋羽根１８の外周側に向かう。このとき、間隙Ｇが上述のような寸法とされていれば、螺旋羽根１８の外周縁１８ａと、外筒２の内面２ｄとの間で濾過材が押しつぶされて破砕されることが防止される。
【００４１】
次に図４も参照して、スクリュー４の下端部の形状について説明する。図４はスクリュー４の下端部を拡大して示す正面図である。ここに図示されているように、スクリュー４の中空軸２０の下端２０ａには、該下端を閉じるキャップ４２が取り付けられている。
【００４２】
上記構成を有する濾過材洗浄手段１Ａは図１に示す通り、導入管３６が第１濾過材層１１４の一部に開口する一方、逆洗時に膨張した第２濾過材層１１５の一部に排出管３８が開口する状態にして、濾過槽１０１に取り付けられている。また別の濾過材洗浄手段１Ｂは、導入管３６が第２濾過材層１１５の一部に開口する一方、逆洗時に膨張した第３濾過材層１１６の一部に排出管３８が開口する状態にして、濾過槽１０１に取り付けられている。そしてもう一つの濾過材洗浄手段１Ｃは、導入管３６が第３濾過材層１１６の一部に開口する一方、逆洗時にこの第３濾過材層１１６よりも上の位置において排出管３８が濾過槽１０１内に開口する状態にして、濾過槽１０１に取り付けられている。
【００４３】
なお図１においては図示の都合上、濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂ、１Ｃの高さ位置は正確に示してあるが、それらの濾過槽周りの取り付け位置は実際のものとは異なっている。すなわち、これらの濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、実際には濾過槽１０１の周りに、互いに等角度間隔で（１２０°間隔で）取り付けられている。
【００４４】
また濾過材洗浄手段１Ａの排出管３８は、平面視状態では図５に示す通りの形状とされている。すなわち、この排出管３８は、濾過槽１０１内への進入部分からその内部をほぼ半周する湾曲形状とされ、その湾曲部分は図示外の支持部材を用いて濾過槽１０１の内部に取り付けられている。この点は、他の２つの濾過材洗浄手段１Ｂ、１Ｃの各排出管３８も同様である。他方、濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂ、１Ｃの各導入管３６は、濾過槽１０１内への進入部分から少しだけ槽中心方向に延びた形状とされている。
【００４５】
以下、上記構成の濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂ、１Ｃの作用について、濾過材洗浄手段１Ａを例に挙げて説明する。先に述べた逆洗を行う際、濾過材洗浄手段１Ａのモータ２８（図２参照）が作動される。それにより外筒２内でスクリュー４が回転するので、濾過槽１０１内の洗浄液１２２および濾過材層１１４を構成する濾過材が、混合した状態で導入管３６から外筒入口２ａを介して外筒２内に導入され、そして上方に移送される。このとき、前記注入管４０から外筒２内に適宜呼び水を注入してからモータ２８を作動させると、洗浄液１２２や濾過材を容易に外筒２内に導入することができる。
【００４６】
洗浄液１２２やそれに混合した濾過材がスクリュー４によって上方に移送される際、濾過材はスクリュー４の螺旋羽根１８によって揉み洗いされ、そこに付着していた濁質が剥離される。こうして洗浄された濾過材は、剥離した濁質を含む洗浄液１２２とともに、外筒２の出口２ｂから排出管３８を介して濾過槽１０１に戻される。この濾過材が戻される位置は、濾過材層１１４の１つ上の濾過材層１１５が層成される位置であるが、前述したように第１濾過材層１１４を構成する濾過材の比重は、第２濾過材層１１５を構成する濾過材の比重よりも大きいので、その比重差により、前者の濾過材は洗浄液１２２の中で後者の濾過材よりも下方に沈降する。そこで逆洗終了後には、第１濾過材層１１４および第２濾過材層１１５は、本来各々を構成する濾過材によって層成されるようになる。この点は、後述する第２濾過材層１１５と第３濾過材層１１６との間でも同様である。
【００４７】
上記のようにして濾過材から剥離した濁質は洗浄液１２２の中で浮遊し、前述した逆洗によって濾過材から分離した濁質とともに、洗浄液１２２の表層部分ごとラッパ管１０５から原水供給管１０４に流れ、濾過槽１０１の外に排出される。以上のように濾過材洗浄手段１Ａも使用すれば、通常の逆洗だけでは濾過材から分離し得なかった濁質も、スクリューコンベア５の揉み洗い作用によって濾過材から分離されるので、良好に濾過材を洗浄可能となる。
【００４８】
なお本実施形態では、排出管３８が図５に示した通りの形状とされているので、そこから濾過槽１０１に戻される洗浄液１２２および濾過材は、濾過材洗浄手段１Ａの導入管３６から極めて遠い位置において濾過槽１０１に戻されるようになる。そうであれば、導入管３６に近い位置に有る濾過材だけが何度もスクリューコンベア５による揉み洗いを受ける一方、導入管３６から遠い位置に有る濾過材は揉み洗いがなされない、という不具合の発生を防止することができる。また、排出管３８から排出される洗浄液１２２および濾過材は、図５に矢印Ｒで示すように濾過槽１０１の内壁に沿って流れる状態となる。そこで、濾過材が良好に撹拌され、濾過材が均等に揉み洗いされるようになる。
【００４９】
なお、図２に示した制御部３０は、スクリュー４を揉み洗いに適した回転数に設定するために操作される。この回転数は、例えば半径１０ｃｍのスクリュー４の場合、螺旋羽根１８の外周縁１８ａの周速度が約４ｍ/秒となる程度に設定されることが好ましい。
【００５０】
以上説明したように濾過材洗浄手段１Ａが作動されるとき、それと共に他の濾過材洗浄手段１Ｂおよび１Ｃも作動される。そこで、第２濾過材層１１５を構成する濾過材が主に濾過材洗浄手段１Ｂによって、また第３濾過材層１１６を構成する濾過材が主に濾過材洗浄手段１Ｃによって同様に揉み洗いされるようになる。
【００５１】
この濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃによる濾過材の揉み洗いは、逆洗が行われている間ずっと並行して行うようにしてもよいし、あるいは、揉み洗いを逆洗終了の前に終了させて、逆洗をより長い時間行うようにしてもよい。一般には後者を採用して、揉み洗いによって濾過材から分離された濁質が、より確実に濾過槽１０１外に排出されるようにすることが望ましい。
【００５２】
また一般に、濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃの各導入管３６は、それぞれが洗浄対象としている第１濾過材層１１４、第２濾過材層１１５および第３濾過材層１１６の表面から当該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽１０１に連結するようにすると、良好な濾過材洗浄効果が得られることが多い。そのようにする場合、スクリューコンベア５を十分な揉み洗い作用が確保できる長さに形成すると、外筒２の出口２ｂ（図２参照）が、洗浄対象の濾過材層よりかなり高い所に位置することもあり得るが、その際は、上記出口２ｂに接続する排出管３８を適宜立ち下げて、好ましい高さ位置で濾過槽１０１に連結させればよい。
【００５３】
以上説明したように本実施形態の濾過装置１００においては、第１濾過材層１１４、第２濾過材層１１５および第３濾過材層１１６を構成する各濾過材を、それぞれ主に濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃによって独自に洗浄可能となっている。そこで、例えば比較的濁質によって目詰まりしやすい第２濾過材層１１５および第３濾過材層１１６に対しては１回／１日の頻度で濾過材洗浄手段１Ｂおよび１Ｃによる洗浄を行う一方、それらよりも比較的目詰まりし難い第１濾過材層１１４に対しては１回／１週の頻度で濾過材洗浄手段１Ａによる洗浄を行う、というように各濾過材層独自の頻度で洗浄を行うことができる。
【００５４】
そうであれば、濾過材層１１４〜１１６に対して長いスクリューコンベアを有する一つの濾過材洗浄手段だけで洗浄を行う場合のように、第１濾過材層１１４を、他の濾過材層１１５および１１６と合わせて不必要に高い１回／１日の頻度で洗浄してしまうことを回避できるので、濾過材洗浄手段１Ａの運転コストを低減可能となる。また、表面に特殊なコーティングが施された濾過材は、過度の揉み洗いを行うと寿命が徒に短くなってしまうが、上述のようにして不必要な揉み洗い洗浄を行うことを回避可能であれば、濾過材の寿命を延ばすこともできる。
【００５５】
なお、以上説明した実施形態の濾過装置１００は３つの濾過材層１１４〜１１６を有するものであるが、本発明は、３つ以外の複数の濾過材層を有する濾過装置に対しても適用可能である。例えば、主に濁質を除去する砂濾過層と、主に色を除去する除鉄・除マンガン濾過層とを有する濾過装置に対しては、各濾過層に対して１つずつ合計２つの濾過材洗浄手段を設ければよい。
【００５６】
また、以上説明した実施形態の濾過装置１００においては、３つの濾過材洗浄手段１Ａ、１Ｂおよび１Ｃがそれぞれ濾過槽１０１に固定されているが、濾過材洗浄手段を濾過槽１０１とは離れた位置に設置して、濾過材洗浄手段の導入管および排出管を、例えばフレキシブル管等を介して濾過槽と接続するようにしても構わない。
【００５７】
またその他、前述の特許文献２に示された各種細部の構成も、本願発明において必要に応じて適用可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５８】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ 濾過材洗浄手段
２ 外筒
２ａ 外筒の入口
２ｂ 外筒の出口
４ スクリュー
５ スクリューコンベア
６ 駆動部
１８ 螺旋羽根
２０ 中空軸
３０ 制御部
３６ 導入管
３８ 排出管
１００ 濾過装置
１０１ 濾過槽
１１４ 第１濾過材層
１１５ 第２濾過材層
１１６ 第３濾過材層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相異なる種類の複数の濾過材層を内部に有する濾過槽を備え、供給された原液を前記複数の濾過材層により濾過する濾過装置において、
上下に延びる状態に配置された外筒、その内部に回転自在に配置されたスクリュー、および該スクリューの駆動部から構成されて、外筒の下端近傍の入口から上端近傍の出口まで濾過材を揉み洗いしつつ上方に移送するスクリューコンベアと、
外筒の入口に連結するとともに一つの濾過材層が有る高さ位置において濾過槽に連結して、この層をなす濾過材を外筒内に導入する導入管と、
外筒の出口に連結するとともに前記導入管の連結位置よりも高い位置で濾過槽に連結して、外筒内で揉み洗いされた濾過材を濾過槽外に排出する排出管と、
からなる濾過材洗浄手段が前記複数の濾過材層の一つ毎に各々設置されていることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記複数の濾過材層を逆流洗浄するための手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
【請求項３】
前記導入管が、一つの濾過材層の表面から該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽に連結し、
前記排出管が、逆流洗浄がなされている状態下で前記一つの濾過材層よりも上に有る位置において濾過槽に連結していることを特徴とする請求項２記載の濾過装置。
【請求項４】
請求項２に記載の濾過装置を用いて濾過材を洗浄する方法であって、前記逆流洗浄を行うのと並行して、前記濾過材洗浄手段を作動させることを特徴とする濾過材洗浄方法。
【請求項５】
前記導入管を、一つの濾過材層の表面から該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽に連結させ、
前記排出管を、逆流洗浄がなされている状態下で前記一つの濾過材層よりも上に有る位置において濾過槽に連結させておくことを特徴とする請求項４記載の濾過材洗浄方法。
【請求項１】
相異なる種類の複数の濾過材層を内部に有する濾過槽を備え、供給された原液を前記複数の濾過材層により濾過する濾過装置において、
上下に延びる状態に配置された外筒、その内部に回転自在に配置されたスクリュー、および該スクリューの駆動部から構成されて、外筒の下端近傍の入口から上端近傍の出口まで濾過材を揉み洗いしつつ上方に移送するスクリューコンベアと、
外筒の入口に連結するとともに一つの濾過材層が有る高さ位置において濾過槽に連結して、この層をなす濾過材を外筒内に導入する導入管と、
外筒の出口に連結するとともに前記導入管の連結位置よりも高い位置で濾過槽に連結して、外筒内で揉み洗いされた濾過材を濾過槽外に排出する排出管と、
からなる濾過材洗浄手段が前記複数の濾過材層の一つ毎に各々設置されていることを特徴とする濾過装置。
【請求項２】
前記複数の濾過材層を逆流洗浄するための手段がさらに設けられていることを特徴とする請求項１記載の濾過装置。
【請求項３】
前記導入管が、一つの濾過材層の表面から該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽に連結し、
前記排出管が、逆流洗浄がなされている状態下で前記一つの濾過材層よりも上に有る位置において濾過槽に連結していることを特徴とする請求項２記載の濾過装置。
【請求項４】
請求項２に記載の濾過装置を用いて濾過材を洗浄する方法であって、前記逆流洗浄を行うのと並行して、前記濾過材洗浄手段を作動させることを特徴とする濾過材洗浄方法。
【請求項５】
前記導入管を、一つの濾過材層の表面から該層の厚さの１／４だけ下に離れた位置近辺において濾過槽に連結させ、
前記排出管を、逆流洗浄がなされている状態下で前記一つの濾過材層よりも上に有る位置において濾過槽に連結させておくことを特徴とする請求項４記載の濾過材洗浄方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１３６２６８（Ｐ２０１１−１３６２６８Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９６８７２（Ｐ２００９−２９６８７２）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（５９６１５４３７６）日本原料株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（５９６１５４３７６）日本原料株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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