逆洗型ろ過装置
【課題】原水の処理能力に優れ、また、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を効果的に除去することができ、また、逆圧として作用する出口圧力の問題も解消することができる。
【解決手段】ろ過水室内の圧力と原水室の圧力との差圧が所定の基準値に達しないときは、通常状態でろ過エレメントの洗浄を行う通常の運転モードで運転を行い、差圧が所定の基準値に達したときは、検出手段の検出信号に基づいて制御弁を制御してろ過水室の圧力を上昇させてろ過エレメントの洗浄を行う運転モードで運転した後、通常の運転モードに復帰させることを特徴とする逆洗型ろ過装置。ろ過エレメントの洗浄を、前記の運転モードで開始する前に、ろ過水室内の圧力をＰ２とし、排水弁の出口圧力をＰ４とし、配管抵抗および逆洗を効率的に行うために必要な逆洗水の排水圧をαとしたときに、Ｐ４＋α≦Ｐ２の関係が成立するように制御弁を制御する逆洗型ろ過装置。
【解決手段】ろ過水室内の圧力と原水室の圧力との差圧が所定の基準値に達しないときは、通常状態でろ過エレメントの洗浄を行う通常の運転モードで運転を行い、差圧が所定の基準値に達したときは、検出手段の検出信号に基づいて制御弁を制御してろ過水室の圧力を上昇させてろ過エレメントの洗浄を行う運転モードで運転した後、通常の運転モードに復帰させることを特徴とする逆洗型ろ過装置。ろ過エレメントの洗浄を、前記の運転モードで開始する前に、ろ過水室内の圧力をＰ２とし、排水弁の出口圧力をＰ４とし、配管抵抗および逆洗を効率的に行うために必要な逆洗水の排水圧をαとしたときに、Ｐ４＋α≦Ｐ２の関係が成立するように制御弁を制御する逆洗型ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水をろ過エレメントによりろ過すると共に、ろ過水を逆流させてろ過エレメントを洗浄することができる逆洗型ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の逆洗型ろ過装置は、圧力容器と、前記圧力容器内に配置される複数の筒状ろ過エレメントとを備えている。
【０００３】
そして、逆洗型ろ過装置のろ過運転時には、原水を前記ろ過エレメントの内側に流入させてろ過エレメントに形成されるろ過流路を通過させる一方、複数のろ過エレメントの中から適宜選択されるろ過エレメントに対して、ろ過水を逆流させてろ過流路に詰まった微生物や浮遊固形物質などを除去して前記ろ過エレメントを順次洗浄することにより、連続ろ過を可能にしている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
そして、ろ過エレメントとしては、ノッチワイヤなどのワイヤを巻き付けたものが知られている（例えば、特許文献３）。
【０００５】
しかし、ワイヤを巻き付けて構成されるろ過エレメントは、ワイヤの線径が小さいため、液圧に対して変形し易く、強度面で問題があった。
【０００６】
そこで、かかる問題点を解消するために、ディスク型のろ過材を積層したろ過エレメントが提案されている（例えば、特許文献４）。ディスク型のろ過材は、半径方向の幅を充分に確保できるため、充分の強度を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録第３１３７９８７号公報
【特許文献２】特開２００１−１７０４１６号公報
【特許文献３】特開２０００−１１７０１３号公報
【特許文献４】特開２００１−３００２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ディスク型のろ過材を積層したろ過エレメントは、径方向の幅を充分に確保できる分だけ、ろ過材間のろ過流路の流路長が長くなるため、圧力損失との関係で原水の処理量が低減するという問題があった。また、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を充分に除去することができないという問題があった。
【０００９】
また、ろ過エレメントの洗浄を済ませた逆洗水を逆洗管から排水する時に、逆圧として作用する出口圧力が生じるという問題があった。このような問題は、例えば、逆洗型ろ過装置を船に搭載してバラスト水をろ過するときに発生する。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑み、原水の処理能力に優れ、また、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を効果的に除去することができ、また、逆圧として作用する出口圧力の問題も解消することができる逆洗型ろ過装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る逆洗型ろ過装置は、
原水室およびろ過水室を有する圧力容器と、前記圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントと、制御手段とを備え、前記ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う逆洗型ろ過装置であって、
前記ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、
前記ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成され、
前記制御手段は、
前記ろ過水室からの前記ろ過水の流出を制御する制御弁と、
前記ろ過水室内の圧力と前記原水室の圧力との差圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出信号により前記制御弁を制御する制御部と
を備えており、
前記差圧が所定の基準値に達しないときは、通常状態で前記ろ過エレメントの洗浄を行う通常の運転モードで運転を行い、
前記差圧が所定の基準値に達したときは、前記検出手段の検出信号に基づいて前記制御弁を制御して前記ろ過水室の圧力を上昇させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モードで運転した後、通常の運転モードに復帰させることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る逆洗型ろ過装置は、
前記制御手段は、
前記ろ過水室に強制逆洗用の清水を供給する清水供給手段と、
前記差圧を検出する前記検出手段の検出信号により前記清水供給手段を制御する制御部と
を備えており、
前記制御弁の制御によっても通常の運転モードに復帰させることができないときは、前記制御弁を全閉にした状態で、前記ろ過水室に前記清水を供給して前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モードで運転した後、通常の運転モードに復帰させることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る逆洗型ろ過装置は、
原水室およびろ過水室を有する圧力容器と、前記圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントと、制御手段とを備え、前記ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う逆洗型ろ過装置であって、
前記ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、
前記ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成され、
前記制御手段は、
前記ろ過水室からの前記ろ過水の流出を制御する制御弁と、
前記ろ過水室内の圧力と前記原水室の圧力との差圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出信号により前記制御弁を制御する制御部と
を備えており、
前記差圧が第１基準値に達しないときは、所定の逆洗時間で前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード１で運転を行い、
前記差圧が第１基準値に達したときは、前記所定の逆洗時間よりも長い時間で前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード２で運転した後、運転モード１に復帰させ、
前記差圧が前記第１基準値よりも大きい値の第２基準値に達したときは、前記検出手段の検出信号に基づいて前記制御弁を制御して前記ろ過水室の圧力を上昇させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード３で運転した後、運転モード１に復帰させることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る逆洗型ろ過装置は、
逆洗水の逆洗管に設けられた排水弁と、
前記排水弁の出口圧力を検出する検出手段と
を備えており、
前記ろ過エレメントの洗浄を、前記の運転モードで開始する前に、
ろ過水室内の圧力をＰ２とし、前記排水弁の出口圧力をＰ４とし、配管抵抗および逆洗を効率的に行うために必要な逆洗水の排水圧をαとしたときに、
Ｐ４＋α≦Ｐ２
の関係が成立するように前記制御弁を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、原水の処理能力に優れ、また、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を効果的に除去することができ、また、逆圧として作用する出口圧力の問題も解消することができる逆洗型ろ過装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示したＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントのろ過材を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの一部を拡大した断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの他の例の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００１８】
１．逆洗型ろ過装置の全体構成
図１は本実施の形態の逆洗型ろ過装置の構成を示す断面図である。図２は図１に示したＡ−Ａ線の断面図である。
【００１９】
図１および図２に示すように、逆洗型ろ過装置１は、圧力容器２と、圧力容器２内に配置される複数の筒状のろ過エレメント６と、制御手段Ｃとを備えており、ろ過エレメント６の内側から外側に向けて原水を通過させてろ過する一方、ろ過水を逆流させてろ過エレメント６に詰まった微生物等を洗浄するように構成されている。図１において、３は原水の流入口、４はろ過水の流出口、５は仕切り板、８は逆洗手段、９はモータである。
【００２０】
圧力容器２の内部は、複数の開口部１０を有する仕切り板５により流入口３を有する原水室１１と、流出口４を有するろ過水室１２とに区画されている。
【００２１】
複数のろ過エレメント６はろ過水室１２側に配置され、仕切り板５の複数の開口部１０には、ろ過エレメント６の底面開口部１４が取り付けられている。
【００２２】
そして、原水は、図外の圧送ポンプにより圧送されて、図１の実線矢印に示すように、流入口３より原水室１１を通って開口部１０よりろ過エレメント６内に流入した後、ろ過されてろ過水室１２内にろ過水として流出する。一方、ろ過運転中に、逆洗手段８を用いてろ過エレメント６の逆洗が行われる。
【００２３】
２．逆洗手段
図１に示すように、逆洗手段８は、一端付近にボール弁（排水弁）Ｃ７が設けられた逆洗管２１を備えており、逆洗管２１は、分岐管２１ａ、２１ｂを有する回転管２１０と、ボール弁Ｃ７に繋がる固定管２１１とで構成されており、回転管２１０と固定管２１１との接続部分はシールされている。また、分岐管２１ａ、２１ｂの先端には逆洗ノズル２０ａ、２０ｂが設けられている。逆洗管２１の回転管２１０は回転軸２２によりモータ９に連結されている。
【００２４】
そして、ろ過運転中に、逆洗管２１を回転させて逆洗ノズル２０ａ、２０ｂを仕切り板５の開口部１０に順次接続することにより、圧力差を利用してろ過水をろ過エレメント６の内側に向けて逆流させ、破線矢印のように逆洗管２１を通って逆洗管２１の一端から外部に排出させる。これによりろ過エレメント６に詰まった微生物等が除去される。
【００２５】
３．ろ過エレメント
図３は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントを示す斜視図であり、図４は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントのろ過材を示す斜視図であり、図５は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの一部を拡大した断面図である。
【００２６】
図３〜図５に示すようにろ過エレメント６は、ディスク型で上側表面にろ過流路形成溝１５が形成されたろ過材７を積層した積層体を備えており、上側のろ過材７の平坦な下側表面と、下側のろ過材７のろ過流路形成溝１５とによりろ過流路１６が形成され、最上のろ過材７の上側開口部が天板１３により閉塞されている。
【００２７】
図３に示すように、ろ過エレメント６の固定手段は、仕切り板５（図１参照）に立設されるロッドボルト１７および位置決めロッド１９を備えており、各ろ過材７の外周部には複数個の固定溝７ａ（図４参照）が形成され、これらの固定溝７ａを位置決めロッド１９に嵌合し、ロッドボルト１７および位置決めロッド１９の上端部を天板１３の取付孔１３ａに挿通し、ロッドボルト１７の上端部にナット１８を嵌合している。これにより、ナット１８で天板１３を介してろ過材７の積層体を押圧してろ過材７の積層体を固定している。なお、位置決めロッド１９にねじ部を設け、このねじ部にナットを嵌合しても良い。このような構造にすれは、ロッドボルト１７を省略することができる。
【００２８】
図４に示すように、ろ過材７の固定溝７ａは周方向に不等間隔で複数個設けられている。これにより、ろ過材７が裏返しの状態で積層された場合には、上下のろ過材７の固定溝７ａが一致せず、位置決めロッド１９の嵌合が不可能になるため、ろ過材７の積層作業ミスを防ぐことができる。
【００２９】
図４および図５に示すように、ろ過材７のろ過流路形成溝１５は、ろ過材７の周方向に所定間隔で複数形成されている。
【００３０】
ろ過流路形成溝１５は、上流溝ｅ、中流溝ｆおよび下流溝ｇを備え、上流溝ｅは、全長にわたって同じ深さに形成され、中流溝ｆは、０．５〜５度の傾斜角度で下流側に行くほど深くなるように形成され、下流溝ｇは、全長にわたって同じ深さに形成されている。具体的には、上流溝ｅの長さは２ｍｍ、中流溝ｆの長さ（水平方向）は２．５ｍｍ、下流溝ｇの長さは２．５ｍｍにそれぞれ設定されている。また、流路幅は約１ｍｍに設定されている。なお、ろ過材７の外半径と内半径の差である幅寸法は７ｍｍであり、ろ過材７の厚みｄは０．２〜０．４ｍｍに形成される。このようなろ過材７はプレス加工等により形成される。
【００３１】
図５に示すように、ろ過流路１６は、ろ過流路形成溝１５の上流溝ｅ、中流溝ｆおよび下流溝ｇに対応する、上流部Ｅ、中流部Ｆおよび下流部Ｇを備えており、上流部Ｅおよび下流部Ｇは、全長にわたって同じ流路高に形成され、中流部Ｆは、下流側に行くほど流路高が大きくなるように形成されている。また、原水の流入口３を形成するろ過材の角部は、アールでなくシャープな形状になっている。
【００３２】
４．制御手段
制御手段Ｃは、通常運転、およびＳＳ濃度が高くなる等の高負荷運転に対応できるように装置を制御するものである。
【００３３】
すなわち、通常時には、定期的に逆洗（通常逆洗）を行い、また、高負荷運転時には、通常逆洗では、ろ過エレメント６の詰まりを除去することができず、さらにろ過エレメント６が完全に目詰まり状態となるとろ過が不可能になるため、ろ過エレメント６の目詰まりを解消するように制御する。
【００３４】
制御手段Ｃは、ろ過水室１２からろ過水の流出を制御するバタフライ弁（制御弁の一例）Ｃ１と、検出手段Ｃ２と、ろ過水室１２に強制逆洗用の清水を供給する清水供給手段Ｃ３と、バタフライ弁Ｃ１および清水供給手段Ｃ３を制御する制御部Ｃ４とを備えている。
【００３５】
バタフライ弁Ｃ１は、ろ過水室１２のろ過水の流出口に配置されており、コントロールダンパーモータ（ＣＤＭ）Ｃ１１により駆動してろ過水の流量を調節する。
【００３６】
検出手段Ｃ２は、原水室１１およびろ過水室１２に設けられる圧力計Ｃ４２、Ｃ４１を備えており、原水室１１内の圧力Ｐ１とろ過水室１２内の圧力Ｐ２との差圧ΔＰ（Ｐ１−Ｐ２）が第１基準値に達したとき検出信号を出力し、第１基準値よりも大きい値の第２基準値に達したときにも検出信号を出力するように構成されている。
【００３７】
また、検出手段Ｃ２は、逆洗管２１のボール弁（排水弁）Ｃ７の出口圧力Ｐ４を計測する圧力計Ｃ４３を備えている。
【００３８】
清水供給手段Ｃ３は、図外の清水源からろ過水室１２に清水を供給する供給路Ｃ３１と、供給路Ｃ３１に設けられるボール弁Ｃ３２と、ボール弁Ｃ３２を駆動させるクリーニングモータ（ＣＭ）Ｃ３３を備えている。
【００３９】
５．逆洗型ろ過装置の制御方法
次に、第１の制御方法および第２の制御方法について説明する。
【００４０】
Ａ．第１の制御方法
第１の制御方法は、ＳＳの濃度の程度、ろ過エレメント６の目詰まり状態に応じて、下記の運転モード１〜４により逆洗制御を行う。
【００４１】
（１）運転モード１
差圧ΔＰが第１基準値に達しない場合、運転モード１の定期的逆洗モードで、一定時間おきに、通常逆洗（制御弁は全開状態）を行って差圧ΔＰを低下させることにより、良好な状態でろ過を行う。
【００４２】
（２）運転モード２
差圧ΔＰが低下せずに、差圧ΔＰが第１基準値に達した場合、運転モード２の不定期的逆洗モードにして、運転モード１の定期的逆洗モードよりも逆洗時間を長くして差圧ΔＰを低下させる（制御弁は全開状態）。そして、差圧ΔＰが第１基準値よりも小さい値の復帰基準値を下回れば、運転モード１の定期的逆洗モードに復帰させる。運転モード２における逆洗時間は、具体的には、差圧ΔＰを第１基準値にまで低下させるのに必要な時間に、差圧ΔＰが第１基準値を一定値だけ下回るのに必要な一定時間を加えた時間である。
【００４３】
（３）運転モード３
運転モード２によっても差圧ΔＰが回復せず、差圧ΔＰが第１基準値よりも大きい値の第２基準値に達した場合、バタフライ弁Ｃ１の開度を調整してろ過水室１２内の圧力Ｐ２を高める運転モード３に移る。
【００４４】
これにより、差圧ΔＰが回復して復帰基準値を下回れば、運転モード１の定期的逆洗モードに復帰させる。
【００４５】
一方、バタフライ弁Ｃ１の調整を行っても、差圧ΔＰが回復しない場合には、次の運転モード４の強制洗浄モードに移る。
【００４６】
（４）運転モード４
運転モード４の強制洗浄モードでは、バタフライ弁Ｃ１を全閉にした状態で、清水供給手段Ｃ３により清水をろ過水室１２に供給して清水により逆洗を一定時間行う。
【００４７】
その後、清水の供給を停止し、バタフライ弁Ｃ１の開度を調整し、差圧ΔＰが復帰基準値を下回れば、運転モード１の定期的逆洗モードに復帰させる。
【００４８】
このようにして、ＳＳ濃度が高い場合でも、安定したろ過を継続させることができる。なお、第１基準値、第２基準値は、装置の設計条件、安全度等を考慮して適宜決定される。
【００４９】
また、運転モード２を省略し、運転モード１から運転モード３に直ちに移る制御方法を採用することも可能である。
【００５０】
図１中のＣ６は、バタフライ弁Ｃ１の下流側に設けられる流量計、Ｃ７は逆洗水の逆洗管２１のボール弁、Ｃ７１はボール弁Ｃ７を駆動させるバックウオッシュモータ（ＢＷＭ）、Ｃ８はドレーン管２４のボール弁、Ｃ８１はボール弁Ｃ８を駆動させるドレーンモータ（ＤＭ）である。バックウオッシュモータＣ７１はモータ９と連動し、逆洗時に逆洗水を逆洗管２１から排出する。ドレーンモータＣ８１は、逆洗終了後の所定時間、ボール弁Ｃ８を開路し、原水室１１の底に溜まった汚れを排出する。
【００５１】
なお、ろ過水室１２から排出されるろ過水の流量管理は、バタフライ弁Ｃ１の下流側のろ過水の圧力Ｐ３を圧力計Ｃ５で計測することにより簡易に行われる。また、ろ過水の流量Ｑは、Ｑ、Ｃｖ値、Ｇ（ろ過水の比重）、ΔＰＤ（バタフライ弁Ｃ１の圧力損失）の関係を示す公知の式を用いて算出される。
【００５２】
Ｂ．第２の制御方法
第２の制御方法は、上記のように逆圧として作用する出口圧力が生じる場合に、逆洗開始準備モードを付加する方法である。
【００５３】
逆洗開始準備モードは、ろ過水室内の圧力をＰ２とし、ボール弁（排水弁）Ｃ７の出口圧力をＰ４とし、配管抵抗および逆洗を効率的に行うために必要な逆洗水の排水圧をαとしたときに、Ｐ４＋α≦Ｐ２の関係が成立するようにバタフライ弁Ｃ１を制御する。
【００５４】
そして、Ｐ２≦Ｐ４＋αのときは、バタフライ弁Ｃ１を閉じ方向に動かし、Ｐ２＞Ｐ４＋αになったときは、上記の第１の制御方法に基づいて逆洗運転を行うことにより、出口圧力が逆圧として作用することがないようにする。
【００５５】
６．ろ過材の他の形態
図６は、本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの他の例の一部を示す斜視図である。図６に示すように、ろ過材７は、全周にわたって、内側の厚さよりも外側の厚さの方が薄くなるように形成されている。ろ過材７の上面は、所定の傾斜角度で下流側に行くほど低くなるように傾斜しており、上面には製作が容易で大きな開口率をとることができる円柱状のスペーサ７ｂが均一な密度で所定の間隔を設けて多数形成されている。また、ろ過材７の下面は、平滑な水平面に形成されている。
【００５６】
ろ過エレメント６のさらに他の例として、各ろ過材７を上記のように平板状ではなく、切頭円錐状に形成した態様が考えられる。このような態様にすれば、上記のように固定溝７ａを周方向に不等間隔にしなくても、ろ過材７が裏返しの状態で積層されるという積層作業ミスを防ぐことができる。
【００５７】
そして、ろ過材７を積層することにより、下側のろ過材７のスペーサ７ｂの存在により下流側に行くほど流路高が大きくなるろ過流路１６が形成されている。
【００５８】
７．本発明の効果
（１）制御手段に関する効果
（ａ）差圧ΔＰが第１基準値に達したときは、通常逆洗よりも長い逆洗時間でろ過エレメント６の洗浄を行うため、軽度のろ過エレメント６の詰まりを解消することができる。
【００５９】
（ｂ）また、高負荷運転により、ろ過エレメント６の詰まりの程度が高くなり、差圧ΔＰが第１基準値を超えて第２基準値に達したときに、バタフライ弁Ｃ１によりろ過水室１２の圧力を上昇させるため、差圧ΔＰを回復させることができる。このため、高負荷運転の条件の下でも、ろ過を安定的に行うことができる。
【００６０】
（ｃ）さらに、差圧ΔＰがバタフライ弁Ｃ１によっても回復しないときは、清水を逆洗水として用いることにより、所定の差圧ΔＰに回復させることができる。このため、ろ過エレメント６が完全に目詰まり状態になったときであっても、差圧ΔＰを回復させることができる。
【００６１】
このため、本実施の形態によれば、例えば、バラスト海水の１次ろ過に用いられ、ＳＳのサイズが５０μｍ以上であり、１ｍ３当たり個数が１０５個で、最大１０７個（プランクトンの異常発生時）という条件の下で、ろ過精度が５０μｍと高い値に設定される場合にも対処することができる。
【００６２】
（ｄ）逆洗の運転モード開始前に、ろ過水室内の圧力を、出口圧力、配管抵抗および逆洗を効率的に行うために必要な逆洗水の排水圧の関係を考慮して設定するため、逆圧として作用する出口圧力の問題も解決することができる。
【００６３】
（２）ろ過エレメントに関する効果
（ａ）ろ過エレメント６の内側より外側の流路高が高くなるように構成されているため、ろ過時には微生物等を効率よく捕獲して原水のろ過を行うことができ、逆洗時には、効率よく逆洗できる。
【００６４】
（ｂ）また、ろ過エレメント６のろ過流路１６のうち、上流部Ｅは、全長にわたって同じ小さい流路高に形成され、中流部Ｆは、下流側に行くほど流路高が大きくなるように形成され、下流側は中流側よりも流路高が小さくならないように構成されているため、ろ過時には、小さい流路高の上流部Ｅの流入口で微生物等を捕獲して原水のろ過を行うことができ、下流部Ｇの存在により圧力損失を減少させることができる。そして、中流部Ｆの存在により、圧力損失を徐々に滑らかに減少させることができる。このため、円滑に充分なろ過を行いながら、原水の処理量を向上させることができる。
【００６５】
（ｃ）また、逆洗時には、ろ過エレメント６の外側からろ過流路１６内に流入するろ過水は、上流部Ｅにおいて増速されるため、上流部Ｅの入口に詰まった微生物等に当たるときに、微生物等に大きな衝撃力を与えることができる。このため、上流部Ｅの入口に詰まった微生物等を効率的に除去することができる。
【００６６】
（ｄ）また、中流部Ｆに対応するろ過流路形成溝１５の底面の傾斜角度については、処理量の向上に不利となる損失を抑えるために、適切な角度であることが必要である。本発明においては、ろ過流路形成溝１５の底面の傾斜角度が、適切な角度である０．５〜５度とされているため、処理量の向上に不利となる損失を抑えることができる。なお、ろ過流路形成溝１５の底面の傾斜角度は、０．５〜２度であることがより好ましい。
【００６７】
（ｅ）上流部Ｅの流路高は、上流部Ｅの流入口で微生物等を捕獲するため、一定高さよりも大きくすることができない。本発明においては、上流部Ｅの流路高は、１００μｍ以下に設定されているため、微生物等を適切に捕獲することができる。一方、１０μｍ以上に設定されているため、上流部Ｅへの原水の流入が過剰に制限されることがない。
【００６８】
（ｆ）また、上流部Ｅの流路長は、ろ過流路の全長に対して３０％以下に設定されているため、中流部Ｆおよび下流部Ｇと比べて流路高の低い上流部Ｅでの損失を充分に抑えることができる。また、上流部Ｅの流路長は、ろ過流路１６の全長に対して５％以上に設定されているため、ろ過流路形成溝１５の作製等において支障が生じることがない。
【００６９】
（ｇ）原水の流入口を形成するろ過材の角部は、大きなアールでなくシャープな形状になっているため、流入口において微生物等が詰まり難くなる。
【００７０】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 逆洗型ろ過装置
２ 圧力容器
３ 原水の流入口
４ ろ過水の流出口
５ 仕切り板
６ ろ過エレメント
７ ろ過材
７ａ 固定溝
７ｂ スペーサ
８ 逆洗手段
９ モータ
１０ 開口部
１１ 原水室
１２ ろ過水室
１３ 天板
１３ａ 取付孔
１４ 底面開口部
１５ ろ過流路形成溝
１６ ろ過流路
１７ ロッドボルト
１８ ナット
１９ 位置決めロッド
２０ａ、２０ｂ 逆洗ノズル
２１ 逆洗管
２１ａ、２１ｂ 分岐管
２２ 回転軸
２４ ドレーン管
２１０ 回転管
２１１ 固定管
Ｃ 制御手段
Ｃ１ バタフライ弁（制御弁）
Ｃ２ 検出手段
Ｃ３ 清水供給手段
Ｃ４ 制御部
Ｃ５、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３ 圧力計
Ｃ６ 流量計
Ｃ７、Ｃ８、Ｃ３２ ボール弁
Ｃ１１ コントロールダンパーモータ
Ｃ３１ 供給路
Ｃ３３ クリーニングモータ
Ｃ７１ バックウオッシュモータ
Ｃ８１ ドレーンモータ
Ｅ 上流部
Ｆ 中流部
Ｇ 下流部
ｄ ろ過材の厚み
ｅ 上流溝
ｆ 中流溝
ｇ 下流溝
Ｐ１ 原水室内の圧力
Ｐ２ ろ過水室内の圧力
Ｐ４ ボール弁（排水弁）の出口圧力
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水をろ過エレメントによりろ過すると共に、ろ過水を逆流させてろ過エレメントを洗浄することができる逆洗型ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の逆洗型ろ過装置は、圧力容器と、前記圧力容器内に配置される複数の筒状ろ過エレメントとを備えている。
【０００３】
そして、逆洗型ろ過装置のろ過運転時には、原水を前記ろ過エレメントの内側に流入させてろ過エレメントに形成されるろ過流路を通過させる一方、複数のろ過エレメントの中から適宜選択されるろ過エレメントに対して、ろ過水を逆流させてろ過流路に詰まった微生物や浮遊固形物質などを除去して前記ろ過エレメントを順次洗浄することにより、連続ろ過を可能にしている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
【０００４】
そして、ろ過エレメントとしては、ノッチワイヤなどのワイヤを巻き付けたものが知られている（例えば、特許文献３）。
【０００５】
しかし、ワイヤを巻き付けて構成されるろ過エレメントは、ワイヤの線径が小さいため、液圧に対して変形し易く、強度面で問題があった。
【０００６】
そこで、かかる問題点を解消するために、ディスク型のろ過材を積層したろ過エレメントが提案されている（例えば、特許文献４）。ディスク型のろ過材は、半径方向の幅を充分に確保できるため、充分の強度を確保することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録第３１３７９８７号公報
【特許文献２】特開２００１−１７０４１６号公報
【特許文献３】特開２０００−１１７０１３号公報
【特許文献４】特開２００１−３００２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、ディスク型のろ過材を積層したろ過エレメントは、径方向の幅を充分に確保できる分だけ、ろ過材間のろ過流路の流路長が長くなるため、圧力損失との関係で原水の処理量が低減するという問題があった。また、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を充分に除去することができないという問題があった。
【０００９】
また、ろ過エレメントの洗浄を済ませた逆洗水を逆洗管から排水する時に、逆圧として作用する出口圧力が生じるという問題があった。このような問題は、例えば、逆洗型ろ過装置を船に搭載してバラスト水をろ過するときに発生する。
【００１０】
本発明は、上記の問題に鑑み、原水の処理能力に優れ、また、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を効果的に除去することができ、また、逆圧として作用する出口圧力の問題も解消することができる逆洗型ろ過装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る逆洗型ろ過装置は、
原水室およびろ過水室を有する圧力容器と、前記圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントと、制御手段とを備え、前記ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う逆洗型ろ過装置であって、
前記ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、
前記ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成され、
前記制御手段は、
前記ろ過水室からの前記ろ過水の流出を制御する制御弁と、
前記ろ過水室内の圧力と前記原水室の圧力との差圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出信号により前記制御弁を制御する制御部と
を備えており、
前記差圧が所定の基準値に達しないときは、通常状態で前記ろ過エレメントの洗浄を行う通常の運転モードで運転を行い、
前記差圧が所定の基準値に達したときは、前記検出手段の検出信号に基づいて前記制御弁を制御して前記ろ過水室の圧力を上昇させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モードで運転した後、通常の運転モードに復帰させることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る逆洗型ろ過装置は、
前記制御手段は、
前記ろ過水室に強制逆洗用の清水を供給する清水供給手段と、
前記差圧を検出する前記検出手段の検出信号により前記清水供給手段を制御する制御部と
を備えており、
前記制御弁の制御によっても通常の運転モードに復帰させることができないときは、前記制御弁を全閉にした状態で、前記ろ過水室に前記清水を供給して前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モードで運転した後、通常の運転モードに復帰させることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る逆洗型ろ過装置は、
原水室およびろ過水室を有する圧力容器と、前記圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントと、制御手段とを備え、前記ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う逆洗型ろ過装置であって、
前記ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、
前記ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成され、
前記制御手段は、
前記ろ過水室からの前記ろ過水の流出を制御する制御弁と、
前記ろ過水室内の圧力と前記原水室の圧力との差圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出信号により前記制御弁を制御する制御部と
を備えており、
前記差圧が第１基準値に達しないときは、所定の逆洗時間で前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード１で運転を行い、
前記差圧が第１基準値に達したときは、前記所定の逆洗時間よりも長い時間で前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード２で運転した後、運転モード１に復帰させ、
前記差圧が前記第１基準値よりも大きい値の第２基準値に達したときは、前記検出手段の検出信号に基づいて前記制御弁を制御して前記ろ過水室の圧力を上昇させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード３で運転した後、運転モード１に復帰させることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る逆洗型ろ過装置は、
逆洗水の逆洗管に設けられた排水弁と、
前記排水弁の出口圧力を検出する検出手段と
を備えており、
前記ろ過エレメントの洗浄を、前記の運転モードで開始する前に、
ろ過水室内の圧力をＰ２とし、前記排水弁の出口圧力をＰ４とし、配管抵抗および逆洗を効率的に行うために必要な逆洗水の排水圧をαとしたときに、
Ｐ４＋α≦Ｐ２
の関係が成立するように前記制御弁を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、原水の処理能力に優れ、また、逆洗時には、ろ過エレメントに詰まった微生物等を効果的に除去することができ、また、逆圧として作用する出口圧力の問題も解消することができる逆洗型ろ過装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示したＡ−Ａ線の断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントを示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントのろ過材を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの一部を拡大した断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの他の例の一部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００１８】
１．逆洗型ろ過装置の全体構成
図１は本実施の形態の逆洗型ろ過装置の構成を示す断面図である。図２は図１に示したＡ−Ａ線の断面図である。
【００１９】
図１および図２に示すように、逆洗型ろ過装置１は、圧力容器２と、圧力容器２内に配置される複数の筒状のろ過エレメント６と、制御手段Ｃとを備えており、ろ過エレメント６の内側から外側に向けて原水を通過させてろ過する一方、ろ過水を逆流させてろ過エレメント６に詰まった微生物等を洗浄するように構成されている。図１において、３は原水の流入口、４はろ過水の流出口、５は仕切り板、８は逆洗手段、９はモータである。
【００２０】
圧力容器２の内部は、複数の開口部１０を有する仕切り板５により流入口３を有する原水室１１と、流出口４を有するろ過水室１２とに区画されている。
【００２１】
複数のろ過エレメント６はろ過水室１２側に配置され、仕切り板５の複数の開口部１０には、ろ過エレメント６の底面開口部１４が取り付けられている。
【００２２】
そして、原水は、図外の圧送ポンプにより圧送されて、図１の実線矢印に示すように、流入口３より原水室１１を通って開口部１０よりろ過エレメント６内に流入した後、ろ過されてろ過水室１２内にろ過水として流出する。一方、ろ過運転中に、逆洗手段８を用いてろ過エレメント６の逆洗が行われる。
【００２３】
２．逆洗手段
図１に示すように、逆洗手段８は、一端付近にボール弁（排水弁）Ｃ７が設けられた逆洗管２１を備えており、逆洗管２１は、分岐管２１ａ、２１ｂを有する回転管２１０と、ボール弁Ｃ７に繋がる固定管２１１とで構成されており、回転管２１０と固定管２１１との接続部分はシールされている。また、分岐管２１ａ、２１ｂの先端には逆洗ノズル２０ａ、２０ｂが設けられている。逆洗管２１の回転管２１０は回転軸２２によりモータ９に連結されている。
【００２４】
そして、ろ過運転中に、逆洗管２１を回転させて逆洗ノズル２０ａ、２０ｂを仕切り板５の開口部１０に順次接続することにより、圧力差を利用してろ過水をろ過エレメント６の内側に向けて逆流させ、破線矢印のように逆洗管２１を通って逆洗管２１の一端から外部に排出させる。これによりろ過エレメント６に詰まった微生物等が除去される。
【００２５】
３．ろ過エレメント
図３は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントを示す斜視図であり、図４は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントのろ過材を示す斜視図であり、図５は本実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの一部を拡大した断面図である。
【００２６】
図３〜図５に示すようにろ過エレメント６は、ディスク型で上側表面にろ過流路形成溝１５が形成されたろ過材７を積層した積層体を備えており、上側のろ過材７の平坦な下側表面と、下側のろ過材７のろ過流路形成溝１５とによりろ過流路１６が形成され、最上のろ過材７の上側開口部が天板１３により閉塞されている。
【００２７】
図３に示すように、ろ過エレメント６の固定手段は、仕切り板５（図１参照）に立設されるロッドボルト１７および位置決めロッド１９を備えており、各ろ過材７の外周部には複数個の固定溝７ａ（図４参照）が形成され、これらの固定溝７ａを位置決めロッド１９に嵌合し、ロッドボルト１７および位置決めロッド１９の上端部を天板１３の取付孔１３ａに挿通し、ロッドボルト１７の上端部にナット１８を嵌合している。これにより、ナット１８で天板１３を介してろ過材７の積層体を押圧してろ過材７の積層体を固定している。なお、位置決めロッド１９にねじ部を設け、このねじ部にナットを嵌合しても良い。このような構造にすれは、ロッドボルト１７を省略することができる。
【００２８】
図４に示すように、ろ過材７の固定溝７ａは周方向に不等間隔で複数個設けられている。これにより、ろ過材７が裏返しの状態で積層された場合には、上下のろ過材７の固定溝７ａが一致せず、位置決めロッド１９の嵌合が不可能になるため、ろ過材７の積層作業ミスを防ぐことができる。
【００２９】
図４および図５に示すように、ろ過材７のろ過流路形成溝１５は、ろ過材７の周方向に所定間隔で複数形成されている。
【００３０】
ろ過流路形成溝１５は、上流溝ｅ、中流溝ｆおよび下流溝ｇを備え、上流溝ｅは、全長にわたって同じ深さに形成され、中流溝ｆは、０．５〜５度の傾斜角度で下流側に行くほど深くなるように形成され、下流溝ｇは、全長にわたって同じ深さに形成されている。具体的には、上流溝ｅの長さは２ｍｍ、中流溝ｆの長さ（水平方向）は２．５ｍｍ、下流溝ｇの長さは２．５ｍｍにそれぞれ設定されている。また、流路幅は約１ｍｍに設定されている。なお、ろ過材７の外半径と内半径の差である幅寸法は７ｍｍであり、ろ過材７の厚みｄは０．２〜０．４ｍｍに形成される。このようなろ過材７はプレス加工等により形成される。
【００３１】
図５に示すように、ろ過流路１６は、ろ過流路形成溝１５の上流溝ｅ、中流溝ｆおよび下流溝ｇに対応する、上流部Ｅ、中流部Ｆおよび下流部Ｇを備えており、上流部Ｅおよび下流部Ｇは、全長にわたって同じ流路高に形成され、中流部Ｆは、下流側に行くほど流路高が大きくなるように形成されている。また、原水の流入口３を形成するろ過材の角部は、アールでなくシャープな形状になっている。
【００３２】
４．制御手段
制御手段Ｃは、通常運転、およびＳＳ濃度が高くなる等の高負荷運転に対応できるように装置を制御するものである。
【００３３】
すなわち、通常時には、定期的に逆洗（通常逆洗）を行い、また、高負荷運転時には、通常逆洗では、ろ過エレメント６の詰まりを除去することができず、さらにろ過エレメント６が完全に目詰まり状態となるとろ過が不可能になるため、ろ過エレメント６の目詰まりを解消するように制御する。
【００３４】
制御手段Ｃは、ろ過水室１２からろ過水の流出を制御するバタフライ弁（制御弁の一例）Ｃ１と、検出手段Ｃ２と、ろ過水室１２に強制逆洗用の清水を供給する清水供給手段Ｃ３と、バタフライ弁Ｃ１および清水供給手段Ｃ３を制御する制御部Ｃ４とを備えている。
【００３５】
バタフライ弁Ｃ１は、ろ過水室１２のろ過水の流出口に配置されており、コントロールダンパーモータ（ＣＤＭ）Ｃ１１により駆動してろ過水の流量を調節する。
【００３６】
検出手段Ｃ２は、原水室１１およびろ過水室１２に設けられる圧力計Ｃ４２、Ｃ４１を備えており、原水室１１内の圧力Ｐ１とろ過水室１２内の圧力Ｐ２との差圧ΔＰ（Ｐ１−Ｐ２）が第１基準値に達したとき検出信号を出力し、第１基準値よりも大きい値の第２基準値に達したときにも検出信号を出力するように構成されている。
【００３７】
また、検出手段Ｃ２は、逆洗管２１のボール弁（排水弁）Ｃ７の出口圧力Ｐ４を計測する圧力計Ｃ４３を備えている。
【００３８】
清水供給手段Ｃ３は、図外の清水源からろ過水室１２に清水を供給する供給路Ｃ３１と、供給路Ｃ３１に設けられるボール弁Ｃ３２と、ボール弁Ｃ３２を駆動させるクリーニングモータ（ＣＭ）Ｃ３３を備えている。
【００３９】
５．逆洗型ろ過装置の制御方法
次に、第１の制御方法および第２の制御方法について説明する。
【００４０】
Ａ．第１の制御方法
第１の制御方法は、ＳＳの濃度の程度、ろ過エレメント６の目詰まり状態に応じて、下記の運転モード１〜４により逆洗制御を行う。
【００４１】
（１）運転モード１
差圧ΔＰが第１基準値に達しない場合、運転モード１の定期的逆洗モードで、一定時間おきに、通常逆洗（制御弁は全開状態）を行って差圧ΔＰを低下させることにより、良好な状態でろ過を行う。
【００４２】
（２）運転モード２
差圧ΔＰが低下せずに、差圧ΔＰが第１基準値に達した場合、運転モード２の不定期的逆洗モードにして、運転モード１の定期的逆洗モードよりも逆洗時間を長くして差圧ΔＰを低下させる（制御弁は全開状態）。そして、差圧ΔＰが第１基準値よりも小さい値の復帰基準値を下回れば、運転モード１の定期的逆洗モードに復帰させる。運転モード２における逆洗時間は、具体的には、差圧ΔＰを第１基準値にまで低下させるのに必要な時間に、差圧ΔＰが第１基準値を一定値だけ下回るのに必要な一定時間を加えた時間である。
【００４３】
（３）運転モード３
運転モード２によっても差圧ΔＰが回復せず、差圧ΔＰが第１基準値よりも大きい値の第２基準値に達した場合、バタフライ弁Ｃ１の開度を調整してろ過水室１２内の圧力Ｐ２を高める運転モード３に移る。
【００４４】
これにより、差圧ΔＰが回復して復帰基準値を下回れば、運転モード１の定期的逆洗モードに復帰させる。
【００４５】
一方、バタフライ弁Ｃ１の調整を行っても、差圧ΔＰが回復しない場合には、次の運転モード４の強制洗浄モードに移る。
【００４６】
（４）運転モード４
運転モード４の強制洗浄モードでは、バタフライ弁Ｃ１を全閉にした状態で、清水供給手段Ｃ３により清水をろ過水室１２に供給して清水により逆洗を一定時間行う。
【００４７】
その後、清水の供給を停止し、バタフライ弁Ｃ１の開度を調整し、差圧ΔＰが復帰基準値を下回れば、運転モード１の定期的逆洗モードに復帰させる。
【００４８】
このようにして、ＳＳ濃度が高い場合でも、安定したろ過を継続させることができる。なお、第１基準値、第２基準値は、装置の設計条件、安全度等を考慮して適宜決定される。
【００４９】
また、運転モード２を省略し、運転モード１から運転モード３に直ちに移る制御方法を採用することも可能である。
【００５０】
図１中のＣ６は、バタフライ弁Ｃ１の下流側に設けられる流量計、Ｃ７は逆洗水の逆洗管２１のボール弁、Ｃ７１はボール弁Ｃ７を駆動させるバックウオッシュモータ（ＢＷＭ）、Ｃ８はドレーン管２４のボール弁、Ｃ８１はボール弁Ｃ８を駆動させるドレーンモータ（ＤＭ）である。バックウオッシュモータＣ７１はモータ９と連動し、逆洗時に逆洗水を逆洗管２１から排出する。ドレーンモータＣ８１は、逆洗終了後の所定時間、ボール弁Ｃ８を開路し、原水室１１の底に溜まった汚れを排出する。
【００５１】
なお、ろ過水室１２から排出されるろ過水の流量管理は、バタフライ弁Ｃ１の下流側のろ過水の圧力Ｐ３を圧力計Ｃ５で計測することにより簡易に行われる。また、ろ過水の流量Ｑは、Ｑ、Ｃｖ値、Ｇ（ろ過水の比重）、ΔＰＤ（バタフライ弁Ｃ１の圧力損失）の関係を示す公知の式を用いて算出される。
【００５２】
Ｂ．第２の制御方法
第２の制御方法は、上記のように逆圧として作用する出口圧力が生じる場合に、逆洗開始準備モードを付加する方法である。
【００５３】
逆洗開始準備モードは、ろ過水室内の圧力をＰ２とし、ボール弁（排水弁）Ｃ７の出口圧力をＰ４とし、配管抵抗および逆洗を効率的に行うために必要な逆洗水の排水圧をαとしたときに、Ｐ４＋α≦Ｐ２の関係が成立するようにバタフライ弁Ｃ１を制御する。
【００５４】
そして、Ｐ２≦Ｐ４＋αのときは、バタフライ弁Ｃ１を閉じ方向に動かし、Ｐ２＞Ｐ４＋αになったときは、上記の第１の制御方法に基づいて逆洗運転を行うことにより、出口圧力が逆圧として作用することがないようにする。
【００５５】
６．ろ過材の他の形態
図６は、本発明の実施の形態に係る逆洗型ろ過装置のろ過エレメントの他の例の一部を示す斜視図である。図６に示すように、ろ過材７は、全周にわたって、内側の厚さよりも外側の厚さの方が薄くなるように形成されている。ろ過材７の上面は、所定の傾斜角度で下流側に行くほど低くなるように傾斜しており、上面には製作が容易で大きな開口率をとることができる円柱状のスペーサ７ｂが均一な密度で所定の間隔を設けて多数形成されている。また、ろ過材７の下面は、平滑な水平面に形成されている。
【００５６】
ろ過エレメント６のさらに他の例として、各ろ過材７を上記のように平板状ではなく、切頭円錐状に形成した態様が考えられる。このような態様にすれば、上記のように固定溝７ａを周方向に不等間隔にしなくても、ろ過材７が裏返しの状態で積層されるという積層作業ミスを防ぐことができる。
【００５７】
そして、ろ過材７を積層することにより、下側のろ過材７のスペーサ７ｂの存在により下流側に行くほど流路高が大きくなるろ過流路１６が形成されている。
【００５８】
７．本発明の効果
（１）制御手段に関する効果
（ａ）差圧ΔＰが第１基準値に達したときは、通常逆洗よりも長い逆洗時間でろ過エレメント６の洗浄を行うため、軽度のろ過エレメント６の詰まりを解消することができる。
【００５９】
（ｂ）また、高負荷運転により、ろ過エレメント６の詰まりの程度が高くなり、差圧ΔＰが第１基準値を超えて第２基準値に達したときに、バタフライ弁Ｃ１によりろ過水室１２の圧力を上昇させるため、差圧ΔＰを回復させることができる。このため、高負荷運転の条件の下でも、ろ過を安定的に行うことができる。
【００６０】
（ｃ）さらに、差圧ΔＰがバタフライ弁Ｃ１によっても回復しないときは、清水を逆洗水として用いることにより、所定の差圧ΔＰに回復させることができる。このため、ろ過エレメント６が完全に目詰まり状態になったときであっても、差圧ΔＰを回復させることができる。
【００６１】
このため、本実施の形態によれば、例えば、バラスト海水の１次ろ過に用いられ、ＳＳのサイズが５０μｍ以上であり、１ｍ３当たり個数が１０５個で、最大１０７個（プランクトンの異常発生時）という条件の下で、ろ過精度が５０μｍと高い値に設定される場合にも対処することができる。
【００６２】
（ｄ）逆洗の運転モード開始前に、ろ過水室内の圧力を、出口圧力、配管抵抗および逆洗を効率的に行うために必要な逆洗水の排水圧の関係を考慮して設定するため、逆圧として作用する出口圧力の問題も解決することができる。
【００６３】
（２）ろ過エレメントに関する効果
（ａ）ろ過エレメント６の内側より外側の流路高が高くなるように構成されているため、ろ過時には微生物等を効率よく捕獲して原水のろ過を行うことができ、逆洗時には、効率よく逆洗できる。
【００６４】
（ｂ）また、ろ過エレメント６のろ過流路１６のうち、上流部Ｅは、全長にわたって同じ小さい流路高に形成され、中流部Ｆは、下流側に行くほど流路高が大きくなるように形成され、下流側は中流側よりも流路高が小さくならないように構成されているため、ろ過時には、小さい流路高の上流部Ｅの流入口で微生物等を捕獲して原水のろ過を行うことができ、下流部Ｇの存在により圧力損失を減少させることができる。そして、中流部Ｆの存在により、圧力損失を徐々に滑らかに減少させることができる。このため、円滑に充分なろ過を行いながら、原水の処理量を向上させることができる。
【００６５】
（ｃ）また、逆洗時には、ろ過エレメント６の外側からろ過流路１６内に流入するろ過水は、上流部Ｅにおいて増速されるため、上流部Ｅの入口に詰まった微生物等に当たるときに、微生物等に大きな衝撃力を与えることができる。このため、上流部Ｅの入口に詰まった微生物等を効率的に除去することができる。
【００６６】
（ｄ）また、中流部Ｆに対応するろ過流路形成溝１５の底面の傾斜角度については、処理量の向上に不利となる損失を抑えるために、適切な角度であることが必要である。本発明においては、ろ過流路形成溝１５の底面の傾斜角度が、適切な角度である０．５〜５度とされているため、処理量の向上に不利となる損失を抑えることができる。なお、ろ過流路形成溝１５の底面の傾斜角度は、０．５〜２度であることがより好ましい。
【００６７】
（ｅ）上流部Ｅの流路高は、上流部Ｅの流入口で微生物等を捕獲するため、一定高さよりも大きくすることができない。本発明においては、上流部Ｅの流路高は、１００μｍ以下に設定されているため、微生物等を適切に捕獲することができる。一方、１０μｍ以上に設定されているため、上流部Ｅへの原水の流入が過剰に制限されることがない。
【００６８】
（ｆ）また、上流部Ｅの流路長は、ろ過流路の全長に対して３０％以下に設定されているため、中流部Ｆおよび下流部Ｇと比べて流路高の低い上流部Ｅでの損失を充分に抑えることができる。また、上流部Ｅの流路長は、ろ過流路１６の全長に対して５％以上に設定されているため、ろ過流路形成溝１５の作製等において支障が生じることがない。
【００６９】
（ｇ）原水の流入口を形成するろ過材の角部は、大きなアールでなくシャープな形状になっているため、流入口において微生物等が詰まり難くなる。
【００７０】
以上、本発明を実施の形態に基づき説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 逆洗型ろ過装置
２ 圧力容器
３ 原水の流入口
４ ろ過水の流出口
５ 仕切り板
６ ろ過エレメント
７ ろ過材
７ａ 固定溝
７ｂ スペーサ
８ 逆洗手段
９ モータ
１０ 開口部
１１ 原水室
１２ ろ過水室
１３ 天板
１３ａ 取付孔
１４ 底面開口部
１５ ろ過流路形成溝
１６ ろ過流路
１７ ロッドボルト
１８ ナット
１９ 位置決めロッド
２０ａ、２０ｂ 逆洗ノズル
２１ 逆洗管
２１ａ、２１ｂ 分岐管
２２ 回転軸
２４ ドレーン管
２１０ 回転管
２１１ 固定管
Ｃ 制御手段
Ｃ１ バタフライ弁（制御弁）
Ｃ２ 検出手段
Ｃ３ 清水供給手段
Ｃ４ 制御部
Ｃ５、Ｃ４１、Ｃ４２、Ｃ４３ 圧力計
Ｃ６ 流量計
Ｃ７、Ｃ８、Ｃ３２ ボール弁
Ｃ１１ コントロールダンパーモータ
Ｃ３１ 供給路
Ｃ３３ クリーニングモータ
Ｃ７１ バックウオッシュモータ
Ｃ８１ ドレーンモータ
Ｅ 上流部
Ｆ 中流部
Ｇ 下流部
ｄ ろ過材の厚み
ｅ 上流溝
ｆ 中流溝
ｇ 下流溝
Ｐ１ 原水室内の圧力
Ｐ２ ろ過水室内の圧力
Ｐ４ ボール弁（排水弁）の出口圧力
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水室およびろ過水室を有する圧力容器と、前記圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントと、制御手段とを備え、前記ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う逆洗型ろ過装置であって、
前記ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、
前記ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成され、
前記制御手段は、
前記ろ過水室からの前記ろ過水の流出を制御する制御弁と、
前記ろ過水室内の圧力と前記原水室の圧力との差圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出信号により前記制御弁を制御する制御部と
を備えており、
前記差圧が所定の基準値に達しないときは、通常状態で前記ろ過エレメントの洗浄を行う通常の運転モードで運転を行い、
前記差圧が所定の基準値に達したときは、前記検出手段の検出信号に基づいて前記制御弁を制御して前記ろ過水室の圧力を上昇させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モードで運転した後、通常の運転モードに復帰させることを特徴とする逆洗型ろ過装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記ろ過水室に強制逆洗用の清水を供給する清水供給手段と、
前記差圧を検出する前記検出手段の検出信号により前記清水供給手段を制御する制御部と
を備えており、
前記制御弁の制御によっても通常の運転モードに復帰させることができないときは、前記制御弁を全閉にした状態で、前記ろ過水室に前記清水を供給して前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モードで運転した後、通常の運転モードに復帰させることを特徴とする請求項１に記載の逆洗型ろ過装置。
【請求項３】
原水室およびろ過水室を有する圧力容器と、前記圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントと、制御手段とを備え、前記ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う逆洗型ろ過装置であって、
前記ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、
前記ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成され、
前記制御手段は、
前記ろ過水室からの前記ろ過水の流出を制御する制御弁と、
前記ろ過水室内の圧力と前記原水室の圧力との差圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出信号により前記制御弁を制御する制御部と
を備えており、
前記差圧が第１基準値に達しないときは、所定の逆洗時間で前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード１で運転を行い、
前記差圧が第１基準値に達したときは、前記所定の逆洗時間よりも長い時間で前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード２で運転した後、運転モード１に復帰させ、
前記差圧が前記第１基準値よりも大きい値の第２基準値に達したときは、前記検出手段の検出信号に基づいて前記制御弁を制御して前記ろ過水室の圧力を上昇させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード３で運転した後、運転モード１に復帰させることを特徴とする逆洗型ろ過装置。
【請求項４】
逆洗水の逆洗管に設けられた排水弁と、
前記排水弁の出口圧力を検出する検出手段と
を備えており、
前記ろ過エレメントの洗浄を、前記の運転モードで開始する前に、
ろ過水室内の圧力をＰ２とし、前記排水弁の出口圧力をＰ４とし、配管抵抗および逆洗を効率的に行うために必要な逆洗水の排水圧をαとしたときに、
Ｐ４＋α≦Ｐ２
の関係が成立するように前記制御弁を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の逆洗型ろ過装置。
【請求項１】
原水室およびろ過水室を有する圧力容器と、前記圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントと、制御手段とを備え、前記ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う逆洗型ろ過装置であって、
前記ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、
前記ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成され、
前記制御手段は、
前記ろ過水室からの前記ろ過水の流出を制御する制御弁と、
前記ろ過水室内の圧力と前記原水室の圧力との差圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出信号により前記制御弁を制御する制御部と
を備えており、
前記差圧が所定の基準値に達しないときは、通常状態で前記ろ過エレメントの洗浄を行う通常の運転モードで運転を行い、
前記差圧が所定の基準値に達したときは、前記検出手段の検出信号に基づいて前記制御弁を制御して前記ろ過水室の圧力を上昇させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モードで運転した後、通常の運転モードに復帰させることを特徴とする逆洗型ろ過装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記ろ過水室に強制逆洗用の清水を供給する清水供給手段と、
前記差圧を検出する前記検出手段の検出信号により前記清水供給手段を制御する制御部と
を備えており、
前記制御弁の制御によっても通常の運転モードに復帰させることができないときは、前記制御弁を全閉にした状態で、前記ろ過水室に前記清水を供給して前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モードで運転した後、通常の運転モードに復帰させることを特徴とする請求項１に記載の逆洗型ろ過装置。
【請求項３】
原水室およびろ過水室を有する圧力容器と、前記圧力容器内に配置される筒状のろ過エレメントと、制御手段とを備え、前記ろ過エレメントの内側から外側に向けて原水を通過させてろ過すると共に、ろ過水を逆流させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う逆洗型ろ過装置であって、
前記ろ過エレメントは、半径方向にろ過流路形成溝が形成されたディスク型のろ過材を積層し、上下の前記ろ過材間にろ過流路を形成することにより構成され、
前記ろ過流路の流路高は、下流側が上流側よりも高くなるように構成され、
前記制御手段は、
前記ろ過水室からの前記ろ過水の流出を制御する制御弁と、
前記ろ過水室内の圧力と前記原水室の圧力との差圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出信号により前記制御弁を制御する制御部と
を備えており、
前記差圧が第１基準値に達しないときは、所定の逆洗時間で前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード１で運転を行い、
前記差圧が第１基準値に達したときは、前記所定の逆洗時間よりも長い時間で前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード２で運転した後、運転モード１に復帰させ、
前記差圧が前記第１基準値よりも大きい値の第２基準値に達したときは、前記検出手段の検出信号に基づいて前記制御弁を制御して前記ろ過水室の圧力を上昇させて前記ろ過エレメントの洗浄を行う運転モード３で運転した後、運転モード１に復帰させることを特徴とする逆洗型ろ過装置。
【請求項４】
逆洗水の逆洗管に設けられた排水弁と、
前記排水弁の出口圧力を検出する検出手段と
を備えており、
前記ろ過エレメントの洗浄を、前記の運転モードで開始する前に、
ろ過水室内の圧力をＰ２とし、前記排水弁の出口圧力をＰ４とし、配管抵抗および逆洗を効率的に行うために必要な逆洗水の排水圧をαとしたときに、
Ｐ４＋α≦Ｐ２
の関係が成立するように前記制御弁を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の逆洗型ろ過装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１９２３１０（Ｐ２０１２−１９２３１０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６５０７（Ｐ２０１１−５６５０７）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００１９３５８６）水野ストレーナー工業株式会社 (3)
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００１９３５８６）水野ストレーナー工業株式会社 (3)
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