砂濾過装置
【課題】 集水材の目詰まりを全長に亙って確実に解消することが可能な砂濾過装置を提供すること。
【解決手段】 砂濾過装置１は、上方から廃水が投入される容器２と、少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成され、容器２内に収納された集水材３と、容器２内において、集水材３の上側に充填された砂層４と、集水材３内にその全長に亙って挿通されたエアチューブ１６とを備えている。そのため、集水材３に目詰まりが生じた場合でも、エアチューブ１６を介して集水材３の奥まで圧力の高い空気を供給することができ、目詰まりを確実に解消することができる。
【解決手段】 砂濾過装置１は、上方から廃水が投入される容器２と、少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成され、容器２内に収納された集水材３と、容器２内において、集水材３の上側に充填された砂層４と、集水材３内にその全長に亙って挿通されたエアチューブ１６とを備えている。そのため、集水材３に目詰まりが生じた場合でも、エアチューブ１６を介して集水材３の奥まで圧力の高い空気を供給することができ、目詰まりを確実に解消することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工事現場で発生する廃水等の被処理水を砂層により濾過する砂濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや杭孔の掘削工事や河川や湖沼の泥土の浚渫工事等の現場では土砂等を多量に含む廃水が発生するが、従来では、このような廃水はタンクローリー等で処理場まで運搬していることが多い。しかし、土砂等を多量に含む廃水をそのまま運搬するとなると、廃水の量が多いためにその運搬に多大な費用と手間がかかる。そこで、運搬前に、濾過装置により工事現場で廃水を濾過して廃水の量を減らしておくことが好ましい。
【０００３】
従来の一般的な濾過装置としては、例えば、特許文献１に記載されたような濾過装置が知られている。この濾過装置は、密閉状のタンクとこのタンク内に充填された砂層とを有し、タンクの上方から導入された被処理水を砂層で濾過して、濾過された水をタンクの下方から排出するように構成されている。
【０００４】
しかし、この特許文献１に記載されたような従来の濾過装置は、密閉状のタンク内に砂層等が配設された構成であるために、必然的に大型の構造を有するものになる。このような濾過装置は現場で容易に組み立てられるものではないことから、事前に組み立てた大型の濾過装置を現場へ運搬することも場合によっては必要になり、その場合には運搬作業に困難を伴う。そこで、本願出願人は、現場にて組み立て可能で取り扱いも容易な濾過装置を提案している（特願２００４−２９３２１９号）。この濾過装置は、上方に開口した容器と、この容器内に収納された筒状織布からなる透水性を有する集水材と、容器内において集水材の上側に充填された砂層とを備えている。この濾過装置において、廃水等の被処理水が容器内に上方から投入されると、この被処理水は砂層で濾過されながら下方へ流れ落ち、さらに、この砂層の下側に透水性の集水材内に流れ込み、集水材を介して容器外へ排出される。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１５４３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したような透水性の集水材を備えた濾過装置においては、被処理水を濾過していくにつれて集水材に目詰まりが生じていき、集水材の集水機能が徐々に低下していく。集水機能が低下すると実質的な濾過能力が低下してしまうことから、集水材の目詰まりを解消することが必要になるが、その１つの方法として、この集水材の一端部から空気を送り込み、集水材の内側から空気を外側に噴出させる（逆洗浄）方法が考えられる。しかし、集水材の一端部からその内部に直接空気を送り込んだだけでは、他端部の目詰まりしている部分まで圧力の高い空気が十分に供給されにくいため、集水材の目詰まりを全長に亙って確実に解消することは難しい。
【０００７】
本発明の目的は、集水材の目詰まりを全長に亙って確実に解消することが可能な砂濾過装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
第１の発明の砂濾過装置は、上方から被処理水が投入される容器と、少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成され、前記容器内に収納された集水材と、前記容器内において、前記集水材の上側に充填された砂層からなる第１濾過層と、前記集水材内にその全長に亙って挿通された流体供給管とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
濾過対象である廃水等の被処理水が容器内に上方から投入されると、この被処理水は砂層からなる第１濾過層で濾過されながら下方へ流れ落ちる。そして、第１濾過層で濾過された水は、この第１濾過層の下側に位置する集水材内に流れ込み、集水材を介して外部へ排出される。ところで、被処理水を濾過していくにつれて集水材には目詰まりが生じて、集水材の集水機能が徐々に低下していく。しかし、この第１の発明の砂濾過装置においては、集水材内にその全長に亙って流体供給管が挿通されている。従って、この流体供給管を介して集水材の奥まで圧力の高い流体を供給することができるため、集水材の目詰まりを確実に解消することができる。
【００１０】
第２の発明の砂濾過装置は、前記第１の発明において、前記流体供給管に、その長手方向に適当間隔空けて配置された複数の噴出孔が形成されていることを特徴とするものである。従って、複数の噴出孔からそれぞれ集水材内へ流体が噴出されて、集水材の内部においてその長手方向に関して流体がほぼ均等に供給されるため、部分的に偏って供給されることがなく、集水材の全長に亙って目詰まりを確実に解消することができる。
【００１１】
第３の発明の砂濾過装置は、前記第２の発明において、前記流体供給管は、前記集水材内に夫々配設された複数本のチューブ状部材からなり、複数本のチューブ状部材の前記噴出孔が形成されている部分が、長さ方向に互いにずれて隣り合わないように配置されていることを特徴とするものである。集水材の長さが長い場合には、集水材内の流体供給管の一端から高い圧力の流体を供給しても、集水材の他端部においては流体の圧力はかなり低くなり、逆洗浄の効果が低下する。しかし、この第３の発明においては、集水材内に複数本のチューブ状部材が挿通されており、これら複数本のチューブ状部材の噴出孔が形成されている部分が、長さ方向に互いにずれて隣り合わないように配置されている。このように、複数本のチューブ状部材において噴出孔が全長に亙って形成されていないため、集水材の一端部から他端部まで全長に亙って高い流体圧を作用させることができる。
【００１２】
第４の発明の砂濾過装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記第１濾過層の上側に、この第１濾過層とは別の第２濾過層が設けられていることを特徴とするものである。この第２濾過層は、被処理水に含まれる比較的大きな固形物を捉えるためのものである。そのため、被処理水が砂層からなる第１濾過層で濾過される前に第２濾過層により被処理水中の固形物がある程度集められることから、第１濾過層の濾過性能が低下しにくくなり、第１濾過層を交換する等のメンテナンス作業の頻度を減らすことができる。
【００１３】
第５の発明の砂濾過装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記流体供給管から前記集水材内に供給された流体を前記第１濾過層へ噴出させて、前記第１濾過層を攪拌可能に構成されていることを特徴とするものである。被処理水を濾過していくにつれて、第１濾過層の表面にはヘドロ等の堆積物が堆積し、第１濾過層の濾過性能が低下する。しかし、この第５の発明においては、集水材の目詰まりを解消するために流体供給管から集水材内に供給された流体が、さらに、集水材の上側の第１濾過層を吹き上げて攪拌し、この第１濾過層表面に形成された堆積物の層を破壊することから、第１濾過層の濾過性能が回復する。つまり、第１濾過層の使用期間を延ばして、第１濾過層の交換等のメンテナンス作業の頻度を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。本実施形態は、トンネルや杭孔の掘削工事や河川や湖沼の泥土の浚渫工事等で発生する廃水を濾過する場合に使用される砂濾過装置に本発明を適用した一例である。
図１〜図４に示すように、本実施形態の砂濾過装置１は、上方へ開口した容器２と、この容器２内に収納された集水材３と、容器２内において集水材３の上側に充填された砂層４とを備えている。尚、図２において、容器２内の左側部分は砂層４が充填されていない状態での断面を示し、一方、容器２内の右側部分は砂層４が充填された状態での断面を示している。また、図３は、砂層４が充填されていない状態での砂濾過装置１の平面図を示している。
【００１５】
容器２は、例えば、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）やステンレス鋼等の、高強度で耐久性の高い材料からなるものや、樹脂シート製の簡易水槽などの、上方に開口した箱形に形成されたものであり、図２に示すように、平坦なベース６上に載置されている。そして、この容器２の上方から、濾過処理される被処理水である廃水が投入されるようになっている。
【００１６】
図２〜図４に示すように、容器２内の下部には、透水性を有するホース状の集水材３が、適度に曲げられた状態で収容されている。図５に示すように、この集水材３は、経糸１１と緯糸１２とを用いて環状に織成された筒状織布１０からなる。ここで、少なくとも緯糸１２の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されており、集水材３を構成する筒状織布１０は自己保形性を有する。そして、集水材３の織り組織を適宜調整することにより、廃水の種類等に応じて集水材３の透水性を変更することが可能である。このような集水材３の一例を挙げると、太さ８３５０ｄｔｅｘのポリエステル繊維からなる経糸１１と、太さφ１．８ｍｍのＳＵＳ製ワイヤーからなり、密度３０Ｐ／１０ｃｍの緯糸１２とで環状に織成された、口径１１０ｍｍの筒状織布１０からなるものを使用できる。図３に示すように、この集水材３の一端部は金具１８により閉塞された状態で容器２内に位置している。一方、集水材３の他端部は容器２の側壁から外部へ延びる排水管５に接続されている。
【００１７】
図１、図２、図４に示すように、容器２内において、集水材３の上側には砂が全面的に堆積して砂層４（第１濾過層）が形成されている。砂層４の砂は、廃水の濁度や廃水に含まれる固形物の種類によって種々の種類のものを使用できるが、例えば、コンクリート骨材用の川砂を用いることができる。この砂層４の高さＨは、集水材３の径（例えば、１１０ｍｍ）の約３倍（約３３０ｍｍ）に設定されている。
【００１８】
この砂層４の上には、３ｍｍ程度の網目状に形成された金属製のふるい１３が配設され、さらに、ふるい１３の上には、砂層４よりもかなり薄い（例えば、厚さ数ｃｍ）の砂層７が設けられている。ふるい１３は、容器２内に投入される廃水によって生じる表面堆積泥膜（マッドフィルター）を取り除くためのものである。また、砂層７は、ふるい１３での表層堆積泥膜の凝集付着を促進するためのものである。つまり、これらふるい１３と砂層７により、廃水が砂層４に浸透する前にその廃水中の固形物がある程度取り除かれることから、固形物が砂層４の内部まで入り込みにくく、砂層４の濾過性能が低下しにくくなっている。尚、ふるい１３と砂層７が本願発明の第２濾過層に相当する。
【００１９】
図１〜図３に示すように、容器２には集水材３に接続された排水管５が取り付けられている。この排水管５には開閉用のバルブ１４が設けられている。そして、バルブ１４を開いた状態では、砂層４により濾過された後に集水材３で集められた水が、排水管５を通して容器２の外に設置された排水用容器２０へ排出される。
【００２０】
また、図２、図３に示すように、排水管５の、容器２とバルブ１４との間の途中部には分岐用のティー１５が設けられており、このティー１５から集水材３内に樹脂製の可撓性を有するエアチューブ１６（流体供給管）が挿通されている。このエアチューブ１６は、エアポンプ１７に接続されている。また、エアチューブ１６は、集水材３の径（例えば、１１０ｍｍ）よりも十分に小さい径（例えば、１０ｍｍ）を有し、図３に示すように、集水材３の閉塞された先端部まで集水材３の全長（例えば、６ｍ）に亙って挿通されている。さらに、図２に示すように、このエアチューブ１６の集水材３内に挿通された部分には、その長さ方向に適当間隔（例えば、１００ｍｍ間隔）空けて、小径（例えば、２ｍｍ程度）の複数の噴出孔１６ａが形成されている。
【００２１】
従って、濾過処理を行うにつれて、集水材３に目詰まり等が生じてその集水機能が低下した場合に、エアポンプ１７からエアチューブ１６へ空気を送り込むと、この空気は、集水材３の内部においてエアチューブ１６の複数の噴出孔１６ａから噴出し、さらに、集水材３の内部から外部の砂層４へ噴出する。そして、噴出する空気により集水材３が逆洗浄されて、その目詰まりが解消されるようになっている。尚、エアチューブ１６から集水材３内に供給された空気が砂層４へ噴出したときに、この空気により砂層４が吹き上げられて攪拌されるようにすることもできる。
【００２２】
次に、砂濾過装置１の作用について説明する。
まず、排水管５に設けられたバルブ１４を開いてから、容器２の上方から廃水を投入すると、この廃水は、砂層４で濾過されながら下方へ流れ落ちる。さらに、濾過された水は、砂層４の下側に位置する透水性を有する集水材３内に流れ込み、集水材３から排水管５を介して容器２の外部へ排出される。尚、本実施形態では、図１、図２、図４に示すように、砂層４の上には網目状のふるい１３が配設され、さらに、その上に薄い砂層７が設けられている。そのため、廃水が砂層４に浸透する前に、ふるい１３及び砂層７により廃水に含まれる固形物がある程度取り除かれる。
【００２３】
ここで、廃水を濾過していくにつれて集水材３には徐々に目詰まりが生じるため、その集水機能が低下していく。そこで、集水材３の集水機能が低下してきたときには、バルブ１４を閉じてから、エアポンプ１７を起動して高圧（例えば、０．３ＭＰａ程度）の空気をエアチューブ１６を介して集水材３へ送り込む。このとき、集水材３内において、エアチューブ１６の複数の噴出孔１６ａから空気が噴出し、さらに、この空気は、集水材３の内部から外部へ噴出する。すると、集水材３が空気により逆洗浄されて、その目詰まりが解消されるため、集水材３の集水機能が回復する。さらに、砂層４の高さや砂の種類によっては、集水材３から砂層４へ噴出した空気により、集水材３の上側の砂層４を吹き上げて攪拌し、砂層４の表面に形成された堆積物の層を破壊することも可能である。
【００２４】
以上説明した砂濾過装置１によれば、次のような効果が得られる。
集水材３内にその全長に亙ってエアチューブ１６が挿通されているため、エアポンプ１７からエアチューブ１６を介して集水材３内に空気を供給して逆洗浄を行う際に、集水材３の奥まで高い圧力の空気を確実に供給することができる。また、このエアチューブ１６には、その長手方向に適当間隔空けて配置された複数の噴出孔１６ａが形成されていることから、集水材３の内部においてその長手方向に関して空気がほぼ均等に供給されるため、空気が部分的に偏って供給されることがなく、集水材３の全長に亙って目詰まりを確実に解消することができる。さらに、逆洗浄時に集水材３から砂層４へ噴出した空気により、集水材３の上側の砂層４を吹き上げて攪拌すると、砂層４の濾過性能を回復させることができる。そのため、砂層４の使用期間を延ばして、交換等のメンテナンス作業の頻度を減らすことができる。
【００２５】
砂層４の上にはふるい１３が配設され、さらに、その上に薄い砂層７が設けられているため、廃水が砂層４に浸透する前に、このふるい１３及び砂層７により廃水に含まれる固形物をある程度集めることができる。そして、砂層７の表面に堆積した固形物を、ふるい１３及び砂層７とともに容器２から容易に取り除くことができ、砂層４の交換等のメンテナンス作業の頻度をさらに減らすことができる。
【００２６】
尚、本実施形態の砂濾過装置１は、砂層４により廃水に含まれる砂等の浮遊物質を除去するものであり、廃水中に溶け込んでいる有害物質等を除去することを主たる目的とするものではない。そのため、砂層４は特定の種類のものに限定されない。但し、前述したように、集水材３の目詰まりを解消する逆洗浄の際に、集水材３から噴出する空気により、砂層４の攪拌を同時に行うためには、砂層４には、比較的粒径の小さな砂を使用し、この砂に合わせて砂層４の高さＨ（図２参照）を設定することが好ましい。
【００２７】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］廃水の濁度がかなり高い場合など、砂層４による濾過を１回行っただけでは、廃水中の固形物を十分に除去することができない場合には、排水用容器２０に排出された水を循環用ポンプ等を用いて再び容器２内に投入して、何度も繰り返し濾過を行うようにしてもよい。
【００２８】
２］集水材３が長い場合に、前記実施形態のように集水材３内にエアチューブ１６が１本しか挿通されていないと、エアチューブ１６の一端から高い圧力の空気を供給しても、集水材３の他端部（先端部）においては供給される空気の圧力がかなり低くなり、先端部における逆洗浄の効果が低下する。そこで、図６に示すように、集水材３の内部に複数本（例えば、３本）のエアチューブ３０，３１，３２（チューブ状部材）が挿通され、これらエアチューブ３０〜３２を介して夫々集水材３内に空気が供給されるように構成されていてもよい。ここで、複数本のエアチューブ３０〜３２の噴出孔が形成されている部分は、長さ方向にずれて隣り合わないように配置されていることが好ましい。例えば、図６に示すように、エアチューブ３０，３１，３２が、それらの先端部３０ａ，３１ａ，３２ａが互いに隣り合わないように長さ方向にずれた状態で束ねられて集水材３内に配設され、各エアチューブ３０，３１，３２の先端部３０ａ，３１ａ，３２ａに、複数の噴出孔３０ｂ，３１ｂ，３２ｂが形成されていてもよい。この構成によれば、噴出孔３０ｂ〜３２ｂがそれぞれエアチューブ３０〜３２の全長に亙って設けられていないため、エアチューブ３０〜３２の先端まで圧力が十分に作用し、集水材３の一端部から他端部まで全長に亙って高い空気圧を作用させて、逆洗浄の効果をさらに高めることができる。
【００２９】
３］図７に示すように、砂層４の中に透水性を有するシート材２１が埋設されていてもよい。この場合、砂層４の表面に堆積するヘドロ等の堆積物を、シート材２１とこのシート材２１の上側の砂層４ａとともに容器２から上方へ取り出して処分することができるため、堆積物の除去と砂層４の交換を容易に行うことができる。さらに、このシート材２１に加えて、容器２の内側面に沿って配置された透水性を有する袋体２２が砂層４の中に埋設されていてもよい。この場合には、砂層４の表面に堆積した堆積物を、袋体２２とこの袋体２２の内側の砂層４ａとともに容器２から取り出して処分することができるため、堆積物の除去と砂層４の交換をさらに容易に行うことができる。また、堆積物に多量の水分が含まれている場合には、容器２から取り出した袋体２２をそのまま天日干しして、堆積物内の水分量が十分低下するまで放置すればよく、脱水するための特別な作業は不要である。
【００３０】
４］前記実施形態では、集水材の一方の端部（排水管５と反対側の端部）が閉塞されて容器２内に位置しているが、この端部も容器２の外部に連通されており、この端部からエアチューブ１６が挿通されていてもよい。あるいは、エアチューブ１６が集水材の両端から突出するように挿通されていてもよい。この場合、集水材の一端又は両端から容器２の外部へ排水するとともに、集水材の他端又は両端からエアチューブ１６を介して逆洗浄用の空気を送り込むことが可能となる。
【００３１】
５］集水材の形状及び構造は、前記実施形態の集水材３に限られるものではない。例えば、図８に示すように、コイル状に巻かれており、その一端３ａが排水管５（図１参照）に接続され、且つ、他端３ｂが金具２４により閉塞された集水材３Ａを使用することができる。また、図９に示すように、夫々コイル状に巻かれた図７の複数の集水材３Ａの一端３ａを、パイプ２５に接続して使用することもできる。あるいは、図１０に示すように、複数の集水材３Ｂが一方向に延びており、これら複数の集水材３Ｂの両端が、それぞれ２本のパイプ２６，２７で連結された構造のものを使用してもよい。尚、この場合には、集水材３Ｂ内に空気を供給する流体供給管は、前記実施形態のエアチューブ１６のような可撓性を有するものでもよいが、剛直なものであってもよい。
【００３２】
６］前述の実施形態では、砂層４の上にふるい１３が配設され、さらに、このふるい１３の上に薄い砂層７が設けられているが、廃水に含まれる固形物が、シルトや粘土を多く含む赤土などのように粘着性を有するものである場合には、ふるい１３のみでも固形物を捉えることは十分に可能である。従って、このような廃水を処理する場合には、砂層４の上にふるい１３だけを設け、その上の砂層７を省略してもよい。この場合、ふるい１３が第２濾過層となる。
【００３３】
尚、ふるい１３は金属製メッシュだけに限定されるものではなく、例えば、ジオグリッド等の、合成繊維と合成樹脂からなる柔軟な網目状面状材を使用してもよい。このような柔軟な面状材は、金属製メッシュよりも砂層表面の不陸によく沿うので、前述した赤土のように、粒径１ｍｍ以下の粘土やシルトを多く含む廃水を濾過する場合において、固形物をよく捉えることができる。
【００３４】
７］前記実施形態では、エアチューブ１６を介して集水材３内に空気を供給することにより、集水材３の逆洗浄を行うようになっているが、水等の液体を送り込むことにより、集水材の逆洗浄を行ってもよい。
【００３５】
８］前記実施形態は、工事現場で発生する廃水を濾過する場合に本発明を適用した一例であるが、本発明の砂濾過装置で濾過可能な被処理水は、このような廃水に限られるものではない。例えば、海水の淡水化装置において取水した海水を濾過する場合などにも本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る砂濾過装置の概略斜視図である。
【図２】砂濾過装置の縦断面図である。
【図３】砂濾過装置の平面図である。
【図４】図２のIV-IV線断面図である。
【図５】集水材を構成する筒状織布の一部切欠斜視図である。
【図６】変更形態のエアチューブの平面図である。
【図７】別の変更形態の図４相当の断面図である。
【図８】さらに別の変更形態の集水材の斜視図である。
【図９】図８の複数の集水材がパイプにより互いに接続された構成を示す斜視図である。
【図１０】さらに別の変更形態の集水材の斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 砂濾過装置
２ 容器
３，３Ａ，３Ｂ 集水材
４ 砂層
７ 砂層
１０ 筒状織布
１３ ふるい
１６ エアチューブ
１６ａ 噴出孔
３０，３１，３２ エアチューブ
３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ 噴出孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工事現場で発生する廃水等の被処理水を砂層により濾過する砂濾過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや杭孔の掘削工事や河川や湖沼の泥土の浚渫工事等の現場では土砂等を多量に含む廃水が発生するが、従来では、このような廃水はタンクローリー等で処理場まで運搬していることが多い。しかし、土砂等を多量に含む廃水をそのまま運搬するとなると、廃水の量が多いためにその運搬に多大な費用と手間がかかる。そこで、運搬前に、濾過装置により工事現場で廃水を濾過して廃水の量を減らしておくことが好ましい。
【０００３】
従来の一般的な濾過装置としては、例えば、特許文献１に記載されたような濾過装置が知られている。この濾過装置は、密閉状のタンクとこのタンク内に充填された砂層とを有し、タンクの上方から導入された被処理水を砂層で濾過して、濾過された水をタンクの下方から排出するように構成されている。
【０００４】
しかし、この特許文献１に記載されたような従来の濾過装置は、密閉状のタンク内に砂層等が配設された構成であるために、必然的に大型の構造を有するものになる。このような濾過装置は現場で容易に組み立てられるものではないことから、事前に組み立てた大型の濾過装置を現場へ運搬することも場合によっては必要になり、その場合には運搬作業に困難を伴う。そこで、本願出願人は、現場にて組み立て可能で取り扱いも容易な濾過装置を提案している（特願２００４−２９３２１９号）。この濾過装置は、上方に開口した容器と、この容器内に収納された筒状織布からなる透水性を有する集水材と、容器内において集水材の上側に充填された砂層とを備えている。この濾過装置において、廃水等の被処理水が容器内に上方から投入されると、この被処理水は砂層で濾過されながら下方へ流れ落ち、さらに、この砂層の下側に透水性の集水材内に流れ込み、集水材を介して容器外へ排出される。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１５４３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したような透水性の集水材を備えた濾過装置においては、被処理水を濾過していくにつれて集水材に目詰まりが生じていき、集水材の集水機能が徐々に低下していく。集水機能が低下すると実質的な濾過能力が低下してしまうことから、集水材の目詰まりを解消することが必要になるが、その１つの方法として、この集水材の一端部から空気を送り込み、集水材の内側から空気を外側に噴出させる（逆洗浄）方法が考えられる。しかし、集水材の一端部からその内部に直接空気を送り込んだだけでは、他端部の目詰まりしている部分まで圧力の高い空気が十分に供給されにくいため、集水材の目詰まりを全長に亙って確実に解消することは難しい。
【０００７】
本発明の目的は、集水材の目詰まりを全長に亙って確実に解消することが可能な砂濾過装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
第１の発明の砂濾過装置は、上方から被処理水が投入される容器と、少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成され、前記容器内に収納された集水材と、前記容器内において、前記集水材の上側に充填された砂層からなる第１濾過層と、前記集水材内にその全長に亙って挿通された流体供給管とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
濾過対象である廃水等の被処理水が容器内に上方から投入されると、この被処理水は砂層からなる第１濾過層で濾過されながら下方へ流れ落ちる。そして、第１濾過層で濾過された水は、この第１濾過層の下側に位置する集水材内に流れ込み、集水材を介して外部へ排出される。ところで、被処理水を濾過していくにつれて集水材には目詰まりが生じて、集水材の集水機能が徐々に低下していく。しかし、この第１の発明の砂濾過装置においては、集水材内にその全長に亙って流体供給管が挿通されている。従って、この流体供給管を介して集水材の奥まで圧力の高い流体を供給することができるため、集水材の目詰まりを確実に解消することができる。
【００１０】
第２の発明の砂濾過装置は、前記第１の発明において、前記流体供給管に、その長手方向に適当間隔空けて配置された複数の噴出孔が形成されていることを特徴とするものである。従って、複数の噴出孔からそれぞれ集水材内へ流体が噴出されて、集水材の内部においてその長手方向に関して流体がほぼ均等に供給されるため、部分的に偏って供給されることがなく、集水材の全長に亙って目詰まりを確実に解消することができる。
【００１１】
第３の発明の砂濾過装置は、前記第２の発明において、前記流体供給管は、前記集水材内に夫々配設された複数本のチューブ状部材からなり、複数本のチューブ状部材の前記噴出孔が形成されている部分が、長さ方向に互いにずれて隣り合わないように配置されていることを特徴とするものである。集水材の長さが長い場合には、集水材内の流体供給管の一端から高い圧力の流体を供給しても、集水材の他端部においては流体の圧力はかなり低くなり、逆洗浄の効果が低下する。しかし、この第３の発明においては、集水材内に複数本のチューブ状部材が挿通されており、これら複数本のチューブ状部材の噴出孔が形成されている部分が、長さ方向に互いにずれて隣り合わないように配置されている。このように、複数本のチューブ状部材において噴出孔が全長に亙って形成されていないため、集水材の一端部から他端部まで全長に亙って高い流体圧を作用させることができる。
【００１２】
第４の発明の砂濾過装置は、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記第１濾過層の上側に、この第１濾過層とは別の第２濾過層が設けられていることを特徴とするものである。この第２濾過層は、被処理水に含まれる比較的大きな固形物を捉えるためのものである。そのため、被処理水が砂層からなる第１濾過層で濾過される前に第２濾過層により被処理水中の固形物がある程度集められることから、第１濾過層の濾過性能が低下しにくくなり、第１濾過層を交換する等のメンテナンス作業の頻度を減らすことができる。
【００１３】
第５の発明の砂濾過装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記流体供給管から前記集水材内に供給された流体を前記第１濾過層へ噴出させて、前記第１濾過層を攪拌可能に構成されていることを特徴とするものである。被処理水を濾過していくにつれて、第１濾過層の表面にはヘドロ等の堆積物が堆積し、第１濾過層の濾過性能が低下する。しかし、この第５の発明においては、集水材の目詰まりを解消するために流体供給管から集水材内に供給された流体が、さらに、集水材の上側の第１濾過層を吹き上げて攪拌し、この第１濾過層表面に形成された堆積物の層を破壊することから、第１濾過層の濾過性能が回復する。つまり、第１濾過層の使用期間を延ばして、第１濾過層の交換等のメンテナンス作業の頻度を減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施の形態について図１〜図５を参照して説明する。本実施形態は、トンネルや杭孔の掘削工事や河川や湖沼の泥土の浚渫工事等で発生する廃水を濾過する場合に使用される砂濾過装置に本発明を適用した一例である。
図１〜図４に示すように、本実施形態の砂濾過装置１は、上方へ開口した容器２と、この容器２内に収納された集水材３と、容器２内において集水材３の上側に充填された砂層４とを備えている。尚、図２において、容器２内の左側部分は砂層４が充填されていない状態での断面を示し、一方、容器２内の右側部分は砂層４が充填された状態での断面を示している。また、図３は、砂層４が充填されていない状態での砂濾過装置１の平面図を示している。
【００１５】
容器２は、例えば、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）やステンレス鋼等の、高強度で耐久性の高い材料からなるものや、樹脂シート製の簡易水槽などの、上方に開口した箱形に形成されたものであり、図２に示すように、平坦なベース６上に載置されている。そして、この容器２の上方から、濾過処理される被処理水である廃水が投入されるようになっている。
【００１６】
図２〜図４に示すように、容器２内の下部には、透水性を有するホース状の集水材３が、適度に曲げられた状態で収容されている。図５に示すように、この集水材３は、経糸１１と緯糸１２とを用いて環状に織成された筒状織布１０からなる。ここで、少なくとも緯糸１２の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されており、集水材３を構成する筒状織布１０は自己保形性を有する。そして、集水材３の織り組織を適宜調整することにより、廃水の種類等に応じて集水材３の透水性を変更することが可能である。このような集水材３の一例を挙げると、太さ８３５０ｄｔｅｘのポリエステル繊維からなる経糸１１と、太さφ１．８ｍｍのＳＵＳ製ワイヤーからなり、密度３０Ｐ／１０ｃｍの緯糸１２とで環状に織成された、口径１１０ｍｍの筒状織布１０からなるものを使用できる。図３に示すように、この集水材３の一端部は金具１８により閉塞された状態で容器２内に位置している。一方、集水材３の他端部は容器２の側壁から外部へ延びる排水管５に接続されている。
【００１７】
図１、図２、図４に示すように、容器２内において、集水材３の上側には砂が全面的に堆積して砂層４（第１濾過層）が形成されている。砂層４の砂は、廃水の濁度や廃水に含まれる固形物の種類によって種々の種類のものを使用できるが、例えば、コンクリート骨材用の川砂を用いることができる。この砂層４の高さＨは、集水材３の径（例えば、１１０ｍｍ）の約３倍（約３３０ｍｍ）に設定されている。
【００１８】
この砂層４の上には、３ｍｍ程度の網目状に形成された金属製のふるい１３が配設され、さらに、ふるい１３の上には、砂層４よりもかなり薄い（例えば、厚さ数ｃｍ）の砂層７が設けられている。ふるい１３は、容器２内に投入される廃水によって生じる表面堆積泥膜（マッドフィルター）を取り除くためのものである。また、砂層７は、ふるい１３での表層堆積泥膜の凝集付着を促進するためのものである。つまり、これらふるい１３と砂層７により、廃水が砂層４に浸透する前にその廃水中の固形物がある程度取り除かれることから、固形物が砂層４の内部まで入り込みにくく、砂層４の濾過性能が低下しにくくなっている。尚、ふるい１３と砂層７が本願発明の第２濾過層に相当する。
【００１９】
図１〜図３に示すように、容器２には集水材３に接続された排水管５が取り付けられている。この排水管５には開閉用のバルブ１４が設けられている。そして、バルブ１４を開いた状態では、砂層４により濾過された後に集水材３で集められた水が、排水管５を通して容器２の外に設置された排水用容器２０へ排出される。
【００２０】
また、図２、図３に示すように、排水管５の、容器２とバルブ１４との間の途中部には分岐用のティー１５が設けられており、このティー１５から集水材３内に樹脂製の可撓性を有するエアチューブ１６（流体供給管）が挿通されている。このエアチューブ１６は、エアポンプ１７に接続されている。また、エアチューブ１６は、集水材３の径（例えば、１１０ｍｍ）よりも十分に小さい径（例えば、１０ｍｍ）を有し、図３に示すように、集水材３の閉塞された先端部まで集水材３の全長（例えば、６ｍ）に亙って挿通されている。さらに、図２に示すように、このエアチューブ１６の集水材３内に挿通された部分には、その長さ方向に適当間隔（例えば、１００ｍｍ間隔）空けて、小径（例えば、２ｍｍ程度）の複数の噴出孔１６ａが形成されている。
【００２１】
従って、濾過処理を行うにつれて、集水材３に目詰まり等が生じてその集水機能が低下した場合に、エアポンプ１７からエアチューブ１６へ空気を送り込むと、この空気は、集水材３の内部においてエアチューブ１６の複数の噴出孔１６ａから噴出し、さらに、集水材３の内部から外部の砂層４へ噴出する。そして、噴出する空気により集水材３が逆洗浄されて、その目詰まりが解消されるようになっている。尚、エアチューブ１６から集水材３内に供給された空気が砂層４へ噴出したときに、この空気により砂層４が吹き上げられて攪拌されるようにすることもできる。
【００２２】
次に、砂濾過装置１の作用について説明する。
まず、排水管５に設けられたバルブ１４を開いてから、容器２の上方から廃水を投入すると、この廃水は、砂層４で濾過されながら下方へ流れ落ちる。さらに、濾過された水は、砂層４の下側に位置する透水性を有する集水材３内に流れ込み、集水材３から排水管５を介して容器２の外部へ排出される。尚、本実施形態では、図１、図２、図４に示すように、砂層４の上には網目状のふるい１３が配設され、さらに、その上に薄い砂層７が設けられている。そのため、廃水が砂層４に浸透する前に、ふるい１３及び砂層７により廃水に含まれる固形物がある程度取り除かれる。
【００２３】
ここで、廃水を濾過していくにつれて集水材３には徐々に目詰まりが生じるため、その集水機能が低下していく。そこで、集水材３の集水機能が低下してきたときには、バルブ１４を閉じてから、エアポンプ１７を起動して高圧（例えば、０．３ＭＰａ程度）の空気をエアチューブ１６を介して集水材３へ送り込む。このとき、集水材３内において、エアチューブ１６の複数の噴出孔１６ａから空気が噴出し、さらに、この空気は、集水材３の内部から外部へ噴出する。すると、集水材３が空気により逆洗浄されて、その目詰まりが解消されるため、集水材３の集水機能が回復する。さらに、砂層４の高さや砂の種類によっては、集水材３から砂層４へ噴出した空気により、集水材３の上側の砂層４を吹き上げて攪拌し、砂層４の表面に形成された堆積物の層を破壊することも可能である。
【００２４】
以上説明した砂濾過装置１によれば、次のような効果が得られる。
集水材３内にその全長に亙ってエアチューブ１６が挿通されているため、エアポンプ１７からエアチューブ１６を介して集水材３内に空気を供給して逆洗浄を行う際に、集水材３の奥まで高い圧力の空気を確実に供給することができる。また、このエアチューブ１６には、その長手方向に適当間隔空けて配置された複数の噴出孔１６ａが形成されていることから、集水材３の内部においてその長手方向に関して空気がほぼ均等に供給されるため、空気が部分的に偏って供給されることがなく、集水材３の全長に亙って目詰まりを確実に解消することができる。さらに、逆洗浄時に集水材３から砂層４へ噴出した空気により、集水材３の上側の砂層４を吹き上げて攪拌すると、砂層４の濾過性能を回復させることができる。そのため、砂層４の使用期間を延ばして、交換等のメンテナンス作業の頻度を減らすことができる。
【００２５】
砂層４の上にはふるい１３が配設され、さらに、その上に薄い砂層７が設けられているため、廃水が砂層４に浸透する前に、このふるい１３及び砂層７により廃水に含まれる固形物をある程度集めることができる。そして、砂層７の表面に堆積した固形物を、ふるい１３及び砂層７とともに容器２から容易に取り除くことができ、砂層４の交換等のメンテナンス作業の頻度をさらに減らすことができる。
【００２６】
尚、本実施形態の砂濾過装置１は、砂層４により廃水に含まれる砂等の浮遊物質を除去するものであり、廃水中に溶け込んでいる有害物質等を除去することを主たる目的とするものではない。そのため、砂層４は特定の種類のものに限定されない。但し、前述したように、集水材３の目詰まりを解消する逆洗浄の際に、集水材３から噴出する空気により、砂層４の攪拌を同時に行うためには、砂層４には、比較的粒径の小さな砂を使用し、この砂に合わせて砂層４の高さＨ（図２参照）を設定することが好ましい。
【００２７】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
１］廃水の濁度がかなり高い場合など、砂層４による濾過を１回行っただけでは、廃水中の固形物を十分に除去することができない場合には、排水用容器２０に排出された水を循環用ポンプ等を用いて再び容器２内に投入して、何度も繰り返し濾過を行うようにしてもよい。
【００２８】
２］集水材３が長い場合に、前記実施形態のように集水材３内にエアチューブ１６が１本しか挿通されていないと、エアチューブ１６の一端から高い圧力の空気を供給しても、集水材３の他端部（先端部）においては供給される空気の圧力がかなり低くなり、先端部における逆洗浄の効果が低下する。そこで、図６に示すように、集水材３の内部に複数本（例えば、３本）のエアチューブ３０，３１，３２（チューブ状部材）が挿通され、これらエアチューブ３０〜３２を介して夫々集水材３内に空気が供給されるように構成されていてもよい。ここで、複数本のエアチューブ３０〜３２の噴出孔が形成されている部分は、長さ方向にずれて隣り合わないように配置されていることが好ましい。例えば、図６に示すように、エアチューブ３０，３１，３２が、それらの先端部３０ａ，３１ａ，３２ａが互いに隣り合わないように長さ方向にずれた状態で束ねられて集水材３内に配設され、各エアチューブ３０，３１，３２の先端部３０ａ，３１ａ，３２ａに、複数の噴出孔３０ｂ，３１ｂ，３２ｂが形成されていてもよい。この構成によれば、噴出孔３０ｂ〜３２ｂがそれぞれエアチューブ３０〜３２の全長に亙って設けられていないため、エアチューブ３０〜３２の先端まで圧力が十分に作用し、集水材３の一端部から他端部まで全長に亙って高い空気圧を作用させて、逆洗浄の効果をさらに高めることができる。
【００２９】
３］図７に示すように、砂層４の中に透水性を有するシート材２１が埋設されていてもよい。この場合、砂層４の表面に堆積するヘドロ等の堆積物を、シート材２１とこのシート材２１の上側の砂層４ａとともに容器２から上方へ取り出して処分することができるため、堆積物の除去と砂層４の交換を容易に行うことができる。さらに、このシート材２１に加えて、容器２の内側面に沿って配置された透水性を有する袋体２２が砂層４の中に埋設されていてもよい。この場合には、砂層４の表面に堆積した堆積物を、袋体２２とこの袋体２２の内側の砂層４ａとともに容器２から取り出して処分することができるため、堆積物の除去と砂層４の交換をさらに容易に行うことができる。また、堆積物に多量の水分が含まれている場合には、容器２から取り出した袋体２２をそのまま天日干しして、堆積物内の水分量が十分低下するまで放置すればよく、脱水するための特別な作業は不要である。
【００３０】
４］前記実施形態では、集水材の一方の端部（排水管５と反対側の端部）が閉塞されて容器２内に位置しているが、この端部も容器２の外部に連通されており、この端部からエアチューブ１６が挿通されていてもよい。あるいは、エアチューブ１６が集水材の両端から突出するように挿通されていてもよい。この場合、集水材の一端又は両端から容器２の外部へ排水するとともに、集水材の他端又は両端からエアチューブ１６を介して逆洗浄用の空気を送り込むことが可能となる。
【００３１】
５］集水材の形状及び構造は、前記実施形態の集水材３に限られるものではない。例えば、図８に示すように、コイル状に巻かれており、その一端３ａが排水管５（図１参照）に接続され、且つ、他端３ｂが金具２４により閉塞された集水材３Ａを使用することができる。また、図９に示すように、夫々コイル状に巻かれた図７の複数の集水材３Ａの一端３ａを、パイプ２５に接続して使用することもできる。あるいは、図１０に示すように、複数の集水材３Ｂが一方向に延びており、これら複数の集水材３Ｂの両端が、それぞれ２本のパイプ２６，２７で連結された構造のものを使用してもよい。尚、この場合には、集水材３Ｂ内に空気を供給する流体供給管は、前記実施形態のエアチューブ１６のような可撓性を有するものでもよいが、剛直なものであってもよい。
【００３２】
６］前述の実施形態では、砂層４の上にふるい１３が配設され、さらに、このふるい１３の上に薄い砂層７が設けられているが、廃水に含まれる固形物が、シルトや粘土を多く含む赤土などのように粘着性を有するものである場合には、ふるい１３のみでも固形物を捉えることは十分に可能である。従って、このような廃水を処理する場合には、砂層４の上にふるい１３だけを設け、その上の砂層７を省略してもよい。この場合、ふるい１３が第２濾過層となる。
【００３３】
尚、ふるい１３は金属製メッシュだけに限定されるものではなく、例えば、ジオグリッド等の、合成繊維と合成樹脂からなる柔軟な網目状面状材を使用してもよい。このような柔軟な面状材は、金属製メッシュよりも砂層表面の不陸によく沿うので、前述した赤土のように、粒径１ｍｍ以下の粘土やシルトを多く含む廃水を濾過する場合において、固形物をよく捉えることができる。
【００３４】
７］前記実施形態では、エアチューブ１６を介して集水材３内に空気を供給することにより、集水材３の逆洗浄を行うようになっているが、水等の液体を送り込むことにより、集水材の逆洗浄を行ってもよい。
【００３５】
８］前記実施形態は、工事現場で発生する廃水を濾過する場合に本発明を適用した一例であるが、本発明の砂濾過装置で濾過可能な被処理水は、このような廃水に限られるものではない。例えば、海水の淡水化装置において取水した海水を濾過する場合などにも本発明を適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る砂濾過装置の概略斜視図である。
【図２】砂濾過装置の縦断面図である。
【図３】砂濾過装置の平面図である。
【図４】図２のIV-IV線断面図である。
【図５】集水材を構成する筒状織布の一部切欠斜視図である。
【図６】変更形態のエアチューブの平面図である。
【図７】別の変更形態の図４相当の断面図である。
【図８】さらに別の変更形態の集水材の斜視図である。
【図９】図８の複数の集水材がパイプにより互いに接続された構成を示す斜視図である。
【図１０】さらに別の変更形態の集水材の斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 砂濾過装置
２ 容器
３，３Ａ，３Ｂ 集水材
４ 砂層
７ 砂層
１０ 筒状織布
１３ ふるい
１６ エアチューブ
１６ａ 噴出孔
３０，３１，３２ エアチューブ
３０ｂ，３１ｂ，３２ｂ 噴出孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上方から被処理水が投入される容器と、
少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成され、前記容器内に収納された集水材と、
前記容器内において、前記集水材の上側に充填された砂層からなる第１濾過層と、
前記集水材内にその全長に亙って挿通された流体供給管と、
を備えたことを特徴とする砂濾過装置。
【請求項２】
前記流体供給管に、その長手方向に適当間隔空けて配置された複数の噴出孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の砂濾過装置。
【請求項３】
前記流体供給管は、前記集水材内に夫々配設された複数本のチューブ状部材からなり、
複数本のチューブ状部材の前記噴出孔が形成されている部分が、長さ方向に互いにずれて隣り合わないように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の砂濾過装置。
【請求項４】
前記第１濾過層の上側に、この第１濾過層とは別の第２濾過層が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の砂濾過装置。
【請求項５】
前記流体供給管から前記集水材内に供給された流体を前記第１濾過層へ噴出させて、前記第１濾過層を攪拌可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の砂濾過装置。
【請求項１】
上方から被処理水が投入される容器と、
少なくとも緯糸の一部に曲げ反発性を有する糸が使用されて自己保形性を有する筒状織布で形成され、前記容器内に収納された集水材と、
前記容器内において、前記集水材の上側に充填された砂層からなる第１濾過層と、
前記集水材内にその全長に亙って挿通された流体供給管と、
を備えたことを特徴とする砂濾過装置。
【請求項２】
前記流体供給管に、その長手方向に適当間隔空けて配置された複数の噴出孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の砂濾過装置。
【請求項３】
前記流体供給管は、前記集水材内に夫々配設された複数本のチューブ状部材からなり、
複数本のチューブ状部材の前記噴出孔が形成されている部分が、長さ方向に互いにずれて隣り合わないように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の砂濾過装置。
【請求項４】
前記第１濾過層の上側に、この第１濾過層とは別の第２濾過層が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の砂濾過装置。
【請求項５】
前記流体供給管から前記集水材内に供給された流体を前記第１濾過層へ噴出させて、前記第１濾過層を攪拌可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の砂濾過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−２７２２２５（Ｐ２００６−２７２２２５Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９７７４０（Ｐ２００５−９７７４０）
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３０日（２００５．３．３０）
【出願人】（０００１１７１３５）芦森工業株式会社 (447)
【Ｆターム（参考）】
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