集水装置、集水装置で使用される有孔ブロック
【課題】圧力損失が小さく、逆洗用媒体を均等に供給することができる有孔ブロックを提供する。
【解決手段】複数の上壁孔部ａ１が形成された上壁２１ａと、上壁２１ａに接続する一対の側壁２１ｂと、側壁２１ｂに接続する底壁２１ｃとを有し、内部空間を形成する外壁２１と、内部空間を、上壁孔部ａ１に連通する第一空間Ｂおよび、第二空間Ａに仕切る内壁２２とを備え、内壁２２に第一空間Ｂと第二空間Ａとを連通する複数の内壁孔部ｂ１，ｂ２，ｂ３が形成してあり、以下の数式の関係を有する。
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ ２３０ かつ ａ／ｂ ≦ １．２
Ｓ：上壁の面積、ａ：上壁孔部の開口面積の和、ｂ：内壁孔部の開口面積の和
【解決手段】複数の上壁孔部ａ１が形成された上壁２１ａと、上壁２１ａに接続する一対の側壁２１ｂと、側壁２１ｂに接続する底壁２１ｃとを有し、内部空間を形成する外壁２１と、内部空間を、上壁孔部ａ１に連通する第一空間Ｂおよび、第二空間Ａに仕切る内壁２２とを備え、内壁２２に第一空間Ｂと第二空間Ａとを連通する複数の内壁孔部ｂ１，ｂ２，ｂ３が形成してあり、以下の数式の関係を有する。
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ ２３０ かつ ａ／ｂ ≦ １．２
Ｓ：上壁の面積、ａ：上壁孔部の開口面積の和、ｂ：内壁孔部の開口面積の和
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水・用水・工業用水・生活廃水・工業廃水等などの被処理水に含まれる懸濁物などの被除去物を除去し、被除去物が除去された処理水を集水する集水装置及び集水装置で使用される有孔ブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理設備で用いられる集水装置は、例えば粒状媒体を充填して濾過層（処理層）を備えて当該懸濁物を除去する濾過手段（除去手段）を支持し、濾過層を通過して被除去物が除去された処理水を集水する有孔ブロックを備える（例えば特許文献１及び２）。
【０００３】
有孔ブロックは、中空の断面が略矩形となる外壁（上壁・側壁・底壁）、および、当該外壁の内部において略逆Ｖ字形断面となる傾斜内壁が設けてある。この傾斜内壁により、有孔ブロックの内部空間を中央流通部および当該中央流通部の両側に位置する側方流通部に仕切っている。上壁の上方部と中央流通空間は上壁に形成された複数の上壁孔部により連通し、側方流通部と中央流通部とは傾斜内壁に形成された複数の内壁孔部を介して連通している。
【０００４】
濾過層には、珪砂・アンスラサイト・粒状活性炭などの粒状媒体が充填してあり、被処理水を濾過手段の上方より下向流で濾過層に通水すると、被処理水中に含まれる懸濁物等が濾過層によって除去される。濾過層を通過して懸濁物が除去された処理水は、重力の作用により有孔ブロックの上壁に設けた上壁孔部を介して側方流通部に流下し、さらに内壁孔部を介して側方流通部から中央流通部に流下することにより集水される。
【０００５】
集水装置で被処理水を濾過処理するに従い、経時的に濾過層が懸濁物によって目詰まりしてくる。当該目詰まりが発生すれば濾過層の濾過性能は低下する。そのため、定期的に逆洗処理を行って濾過層に詰まった懸濁物を除去している。当該逆洗処理を行うことで、濾過層の濾過性能を復活させることができる。
【０００６】
逆洗処理は、逆洗用媒体である液体（水）あるいは空気を濾過手段の下方から上方に向けて供給する。逆洗用媒体は、有孔ブロックの下方に設けたフリューム（水路）等から有孔ブロックの底壁開口部を経て有孔ブロックの中央流通部に供給され、内壁孔部から側方流通部を通過し、上壁孔部を介して濾過手段に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３４６５７４号公報
【特許文献２】特許第３０５３８７０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、効果的に逆洗処理行うためには、逆洗用媒体を有孔ブロックの長手方向のそれぞれの箇所から均等に供給する必要がある。また、逆洗処理の省エネの観点からは、有孔ブロックにおける圧力損失は小さい方が好ましい。
【０００９】
逆洗用媒体を均等に供給するためには、上壁孔部及び内壁孔部の径を小さく設定する必要があり、有孔ブロックにおける圧力損失が増大する。一方、圧力損失を小さくするためには、上壁孔部及び内壁孔部の径を大きく設定する必要があり、逆洗用媒体を均等に供給することが困難であった。
【００１０】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、圧力損失が小さく、逆洗用媒体を均等に供給することができる集水装置及び有孔ブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る有孔ブロックの特徴構成は、複数の上壁孔部が形成された上壁と、前記上壁に接続する一対の側壁と、前記側壁に接続する底壁とを有し、内部空間を形成する外壁と、前記内部空間を、前記上壁孔部に連通する第一空間および、第二空間に仕切る内壁とを備え、前記内壁に前記第一空間と前記第二空間とを連通する複数の内壁孔部が形成してあり、以下の数式の関係を有する点にある。
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ ２３０ かつ ａ／ｂ ≦ １．２
ここで、Ｓは上壁の面積であり、ａは全ての上壁孔部の開口面積の和であり、ｂは全ての内壁孔部の開口面積の和である。
【００１２】
後述する実験例に示すように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０かつａ／ｂ≦１．２に設定することにより、圧力損失を抑制しつつ、逆洗用媒体を均等に供給することができる。
【００１３】
上述の実施形態において、Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≧ ８０ であると好適である。
【００１４】
圧力損失が小さくなりすぎると、逆洗用媒体を均等に供給することが困難になる。そこで、本構成のように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≧８０に設定することにより、逆洗用媒体をより一層均等に供給することができる。
【００１５】
上述の構成において、ａ／ｂ ≧ ０．１ であると好適である。
【００１６】
ａ／ｂを小さくしてその値を０に近づける場合、上壁孔部の面積ａを０に近づけることは現実的には想定しがたく、内壁孔部の面積ｂを大きくすることになる。このため、ａ／ｂを小さくしすぎると、内壁孔部の面積ｂが大きくなり内壁孔部での圧力損失が小さくなりすぎることとなり、その結果、逆洗用媒体を均等に供給することが困難になる。そこで、本構成のように、ａ／ｂ≧０．１に設定することにより、圧力損失が小さくなりすぎることを防止して、逆洗用媒体をより一層均等に供給することができる。
【００１７】
また、上述の構成において、１００ ≦ Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ ≦ １８０かつ０．３ ≦ａ／ｂ ≦ １．０であると一層好適である。
【００１８】
後述する実験例に示すように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ及びａ／ｂを上述の範囲に設定することにより、圧力損失の抑制と逆洗用媒体の均等な供給とをより一層良好に両立することができる。
【００１９】
上述の構成において、前記内壁が前記上壁と前記側壁又は前記底壁とに亘って設けられ前記外壁を補強する補強部材として機能すると好適である。
【００２０】
本構成によれば、内壁が外壁を補強する補強部材として機能するので、有孔ブロックの強度を高めることができ、処理層を確実に支持することができる。
【００２１】
本発明に係る集水装置の特徴構成は、複数の上壁孔部が形成された上壁と、前記上壁に接続する一対の側壁と、前記側壁に接続する底壁とを有し、内部空間を形成する外壁と、前記内部空間を、前記上壁孔部に連通する第一空間および、第二空間に仕切る内壁とを有し、前記内壁に前記第一空間と前記第二空間とを連通する複数の内壁孔部が形成してある有孔ブロックと、複数の前記有孔ブロックを並置する際に、各有孔ブロックの間に充填する充填材と、を備え、以下の数式の関係を有する点にある。
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ ２３０ かつ ａ／ｂ ≦ １．２
ここで、Ｓは上壁の面積であり、ａは全ての上壁孔部の開口面積の和であり、ｂは全ての内壁孔部の開口面積の和である。
【００２２】
後述する実験例に示すように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０かつａ／ｂ≦１．２に設定することにより、圧力損失を抑制しつつ、逆洗用媒体を均等に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の集水装置の概略を一部切欠で示す斜視図である。
【図２】本発明の有孔ブロックの斜視図である。
【図３】有孔ブロック、充填材の配置を示した断面図である。
【図４】開口率比が逆洗用媒体の供給量の均一性に与える影響を示すグラフである。
【図５】開口率比が逆洗用媒体の供給量の均一性に与える影響を示すグラフである。
【図６】開口率の逆数の和が圧力損失に与える影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の集水装置Ｘは、図１に示すように、上水・用水・工業用水・生活廃水・工業廃水等などの被処理水に含まれる懸濁物（被除去物）を除去する水処理設備Ｙにおいて、懸濁物が除去された処理水を集水するために用いられる。
【００２５】
図１〜３に示したように、当該集水装置Ｘは、粒状媒体１２を充填した処理層１１の上方より下向流で被処理水を通水して被処理水中に含まれる被除去物を処理層１１によって除去する除去手段１０を支持し、処理層１１を通過して被除去物が除去された処理水を中空の内部空間に集水する有孔ブロック２０と、複数の有孔ブロック２０を並置する際に、各有孔ブロック２０の間に充填する充填材３０と、を備える。充填材３０の中には、補強部材（図示せず）が配設してある。
【００２６】
（除去手段）
本実施形態の除去手段１０は、濾過処理によって被処理水中に含まれる被除去物を除去する場合について説明する。従って、処理層１１は濾過層となる。しかし、このような態様に限られるものではなく、生物処理によって被処理水中に含まれる被除去物を除去することも可能である。この場合、処理層１１は生物処理層となり、例えば粒状媒体１２の表面に被除去物を生物的に分解する微生物を担持させておく。
【００２７】
処理層１１には、珪砂・アンスラサイト・粒状活性炭などの粒状媒体１２が充填してある。本実施形態では二層の処理層１１を設けてあり、最下層から順に珪砂層１１ａ・アンスラサイト層１１ｂを配設したものを例示するが、これに限られるものではない。
被処理水を除去手段１０の上方に設けた排水トラフ５０より処理層１１に給水して処理層１１を通過させることで、被処理水中に含まれる被除去物が処理層１１によって除去される。なお、排水トラフ５０経由ではなく直接被処理水が供給される場合も有る。
【００２８】
（有孔ブロック）
有孔ブロック２０は除去手段１０の下方に配置して除去手段１０を支持する。本実施形態では、除去手段１０と有孔ブロック２０との間には、多孔プレート６０を配設してある。なお、多孔プレート６０に替えて砂利の支持層を設けてもよい。
【００２９】
有孔ブロック２０は、中空で断面が略矩形となる外壁２１（上壁２１ａ・側壁２１ｂ・底壁２１ｃ）、および、当該外壁２１の内側に接続して有孔ブロック２０の内部空間を複数の空間に分割する内壁（傾斜内壁２２）が設けてある。
有孔ブロック２０は、耐食性・耐圧性に優れた材質であれば、何れの材料で形成してもよいが、例えば、高密度ポリエチレンの発泡成形で成形すれば軽量化することができるため、運搬や施工面で作業性がよい。
【００３０】
上壁２１ａは、除去手段１０の下面に直接接触して、或いは、多孔プレート６０を介して間接的に除去手段１０を支持する。側壁２１ｂは上壁２１ａに接続する一対の対向する壁であり、底壁２１ｃは当該一対の側壁２１ｂに接続する。また、傾斜内壁２２は、その断面が略逆Ｖ字形となるように形成してある。これにより、有孔ブロック２０の内部空間を、両側方に位置する第１空間（側方流通部Ｂ）と二つの側方流通部Ｂの間に位置する第二空間（中央流通部Ａ）とに仕切っている。また、傾斜内壁２２は、上壁２１ａと側壁２１ｂとに亘って設けられ外壁２１を補強する補強部材として機能する。なお、上壁２１ａと底壁２１ｃとに亘って傾斜内壁２２を設けてもよい。
このように、有孔ブロック２０の内部空間は、傾斜内壁２２によって三つの空間に分割されるが、この態様に限られるものではない。
【００３１】
上壁２１ａの上方部および側方流通部Ｂは、上壁２１ａに形成した複数の上壁孔部ａ１を介して連通している。また、側方流通部Ｂおよび中央流通部Ａは、傾斜内壁２２に形成した第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２および第三内壁孔部ｂ３を介して連通している。処理層１１を通過して被除去物が除去された処理水は、重力の作用により、多孔プレート６０を通過した後に上壁孔部ａ１を介して側方流通部Ｂに流下し、さらに第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２および第三内壁孔部ｂ３を介して中流通部Ａに流下して集水される。処理水は、有孔ブロック２０の底壁２１ｃに形成した底壁開口部（図外）を経て有孔ブロック２０の下方に設けたフリューム７０を流下して、或いは、中央流通部Ａに接続する配管（図外）を流下して、所定の貯水槽に搬送される。
【００３２】
この有孔ブロック２０において、Ｓを上壁２１ａの面積とし、ａを全ての上壁孔部ａ１の開口面積の和とし、ｂを全ての内壁孔部の開口面積の和（すなわち、本実施形態の場合には、第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２及び、第三内壁孔部ｂ３の開口面積の和）とした場合、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０になるように、上壁２１ａ、第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２及び、第三内壁孔部ｂ３の直径及びピッチ等が設定されている。 また、好ましくは、８０≦Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０であり、さらに好ましくは、１００≦Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦１８０である。
【００３３】
さらに、この有孔ブロック２０において、ａ／ｂ≦１．２となるように、第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２及び、第三内壁孔部ｂ３の直径及びピッチ等が設定されている。また、好ましくは０．１≦ａ／ｂ≦１．２であり、さらに好ましくは、０．３≦ａ／ｂ≦１．０である。
【００３４】
後述する実験例に示すように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ及びａ／ｂを上述の範囲に設定することにより、有孔ブロック２０の圧力損失、つまり、有孔ブロック２０の流通抵抗を抑制しつつ、逆洗用媒体を処理層１１に均等に供給することができる。
【００３５】
上壁孔部ａ１の直径は、特に限定はされないが、２〜８ｍｍに設定すると好適である。さらに、特に限定されないが、ａ/Ｓ＝０．７％〜１．５％となるように、上壁孔部ａ１の直径・ピッチ等を設定すると好適である。
また、第一内壁孔部ｂ１及び第二内壁孔部ｂ２の直径は、特に限定はされないが、２〜２０ｍｍに設定すると好ましい。また、第三内壁孔部ｂ３の直径は、特に限定はされないが、８〜６０ｍｍに設定すると好ましい。さらに、ｂ/Ｓ＝０．７％〜１０％となるように、内壁孔部の直径・ピッチ等を設定すると好適である。
【００３６】
内壁孔部は、必ずしも、第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２、第三内壁孔部ｂ３の３種類を設ける必要はなく、１種類又は２種類であってもよく、又、４種類以上であってもよい。以下、適宜、第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２、第三内壁孔部ｂ３を区別することなく、内壁孔部ｂ１，ｂ２，ｂ３とも称する。
なお、上壁孔部ａ１及び内壁孔部ｂ１，ｂ２，ｂ３の形状は、円形状に限らず、同等面積の長孔形、長方形、正方形、多角形など、円形状以外であってもよい。
【００３７】
上壁２１ａの上面には、側壁２１ｂから延設する上壁第一リブ部２３ａ、上壁第一リブ部２３ａに平行な上壁第二リブ部２３ｂ、および、上壁第一リブ部２３ａと垂直に交差する上壁第三リブ部２３ｃが設けてある。
これらリブ部２３ａ〜２３ｃによって、上壁２１ａの上面を複数の区画に分割してある。これらリブ部２３ａ〜２３ｃを設けることで上壁２１ａの耐圧性を強化することができ、除去手段１０の荷重による上壁２１ａの撓みを防止できる。
多孔プレート６０は、前記リブ部２３ａ〜２３ｃの上面に載置する。多孔プレート６０は、ボルトによって前記リブ部２３ａ〜２３ｃに固定する。多孔プレート６０は、例えば、直径数ｍｍのペレットを多数接合して構成するとよい。当該ペレットとしては、ポリオレフィン等のプラスチックの他、セラミック、焼結金属等が使用可能である。
【００３８】
側壁２１ｂには、複数の有孔ブロック２０を並置する際に、各有孔ブロック２０の間に充填した充填材３０に、有孔ブロック２０が受けた上方及び下方からの荷重を伝達する側方リブ２４を形成してある。側方リブ２４は、水平方向に伸延する水平側方リブ２４Ａ、および、垂直方向に伸延する垂直側方リブ２４Ｂとすることができる。何れのリブ形状であっても、その上端面２４ａによって有孔ブロック２０が受けた上向荷重を充填材３０に伝達し、その下端面２４ｂによって有孔ブロック２０が受けた下向荷重を充填材３０に伝達する。
【００３９】
（充填材）
充填材３０は、複数の有孔ブロック２０を並置する際に、各有孔ブロック２０の間に充填する。
充填材３０は、モルタル・コンクリート等、間隙等に流動状態で投入した後、経時的に固化する態様のものであれば、公知の充填材を使用することができる。固化した充填材３０は、並置した有孔ブロック２０の間隙を埋めると共に、各有孔ブロック２０どうしを強固に接着して固定することで、有孔ブロック２０の上方に載置した除去手段１０を安定して支持することができる。
有孔ブロック２０および充填材３０の下方にフリューム７０が形成してある場合、充填材３０がフリューム７０に落下するのを防止するため、有孔ブロック２０どうしの間には、それぞれの側壁２１ｂの下方にフリューム７０を受けるブリッジング（図外）を配設する。
【００４０】
（逆洗処理）
水処理設備Ｙで被処理水を濾過するに従い、経時的に処理層１１が被除去物によって目詰まりする。当該目詰まりが発生すれば処理層の濾過性能は低下する。そのため、定期的に逆洗処理を行って処理層に詰まった被除去物を除去している。当該逆洗処理を行うことで、処理層の濾過性能を復活させることができる。
【００４１】
本実施形態の逆洗処理は、有孔ブロック２０の下方に設けたフリューム７０や中央流通部Ａに接続された配管等を介して、中央流通部Ａ内に気体あるいは液体等の逆洗用媒体を流通させる。具体的には、当該逆洗用媒体を、中央流通部Ａから、傾斜内壁２２の内壁孔部ｂ１〜ｂ３、上壁２１ａの上壁孔部ａ１、および多孔プレート６０を介して除去手段の処理層１１に噴出させる。この噴出された逆洗用媒体によって、処理層１１に詰まった異物（被除去物）を取り除くことができる。
尚、本実施形態では、集水処理時には処理水を配管によって所定の貯水槽に搬送しているが、逆洗処理時には、処理水を所定の貯水槽に搬送する方向とは逆方向に逆洗用媒体を当該配管によって流通させる。
【００４２】
〔実験例〕
水槽内に有孔ブロック２０を５個連結して有孔ブロック列を形成し、その有孔ブロック列の両端の有孔ブロックの端部を閉塞板で閉塞し、端部の一つの有孔ブロック２０の下部に設けた開口部から逆洗用媒体を導入することで、有孔ブロック列の長手方向における種々の箇所において上壁孔部ａ１から流出する逆洗用媒体の流量を測定し、流量の標準偏差を求めて、逆洗用媒体の均一性を評価した。
Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ及びａ／ｂをパラメータとして、逆洗処理の際の有孔ブロック２０における圧力損失及び、上壁孔部ａ１から供給される逆洗用媒体の均一性に与える影響を調べた。なお、逆洗用媒体としては、水を用いた。また、圧力損失は、逆洗用媒体が有孔ブロック列に流入する前の逆洗用媒体の水頭圧と上壁孔部ａ１から供給される逆洗用媒体によって満たされる水槽の水頭圧との差をマノメータを用いて測定した。逆洗流速は有孔ブロック列に流入される逆洗用媒体の流量を測定し、式（１）により求めた。
つまり、有孔ブロック２０に供給される逆洗用媒体の単位時間あたりの供給体積（流量）をＱとすると、上壁孔部ａ１から処理層１１に供給される逆洗用媒体の線速度（平均流速）Ｖは以下の式（１）となる。
Ｖ ＝ Ｑ ／ Ｓ （１）
【００４３】
また、流れを一次元的に単純化して考えると、逆洗用媒体が上壁孔部ａ１を通過する際の圧力損失ΔＰ1は、逆洗用媒体が上壁孔部ａ１を通過する際の線速度ｖ1を用いて、以下の式（２）で表すことができる。また、逆洗用媒体が内壁孔部を通過する際の圧力損失ΔＰ2は、逆洗用媒体が内壁孔部を通過する際の線速度ｖ2を用いて、以下の式（３）で表すことができる。
ΔＰ1 ＝ ｋ1ｖ12／（２ｇ） （２）
ΔＰ2 ＝ ｋ2ｖ22／（２ｇ） （３）
ここで、ｋ1、ｋ2は孔部の形態や逆洗用媒体の粘性等によって決まる定数であり、ｇは重力加速度である。
【００４４】
また、ｖ1、ｖ2は、式（１）を用いて、それぞれ以下の式（４）、式（５）で表すことができる。
ｖ1 ＝ Ｑ／ａ
＝ （Ｓ／ａ） × Ｖ （４）
ｖ2 ＝ Ｑ／ｂ
＝ （Ｓ／ｂ） × Ｖ （５）
ここで、上述したａ／Ｓ、ｂ／Ｓの範囲において、有孔ブロック２０にける逆洗用媒体の圧力損失が発生する主な要因は、逆洗用媒体が上壁孔部ａ１を通過する際の圧力損失ΔＰ1、逆洗用媒体が内壁孔部を通過する際の圧力損失ΔＰ2及び、逆洗用媒体が有孔ブロック２０へ流入する際や有孔ブロック２０の中央流通部Ａを通過する際の圧力損失ΔＰ3である。従って、有孔ブロック２０における圧力損失ΔＰは、以下の式（６）で表すことができる。
ΔＰ ≒ ΔＰ1 ＋ ΔＰ2 ＋ ΔＰ3
＝ ｋ1ｖ12／（２ｇ） ＋ ｋ2ｖ22／（２ｇ） ＋ ΔＰ3
＝ ｋ1（Ｓ／ａ）2Ｖ2／（２ｇ）
＋ ｋ2（Ｓ／ｂ）2Ｖ2／（２ｇ） ＋ ΔＰ3 （６）
【００４５】
上述の式（６）から判るように、圧力損失ΔＰは、上壁孔部ａ１の上壁２１ａに対する開口率ａ／Ｓの逆数及び、内壁孔部の上壁２１ａに対する開口率ｂ／Ｓの逆数に相関がある。また、圧力損失ΔＰが同程度の場合でも、上述の開口率ａ／Ｓ及びｂ／Ｓが変化することにより、上壁孔部ａ１から供給される逆洗用媒体の均一性が変化すると考えられる。
【００４６】
そこで、本発明者らは、パラメータとして、上壁孔部ａ１の上壁２１ａに対する開口率ａ／Ｓの逆数と内壁孔部の上壁２１ａに対する開口率ｂ／Ｓの逆数との和Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ、および、上述の開口率の比（ａ／Ｓ）／（ｂ／Ｓ）、すなわち、ａ／ｂに着目して、逆洗処理の際の有孔ブロック２０における圧力損失ΔＰ及び、上壁孔部ａ１から処理層１１に供給される逆洗用媒体の供給量の均一性に対する影響を調べた。
【００４７】
図４、５は、開口率比ａ／ｂが変化した場合の上壁孔部ａ１から供給される逆洗用媒体の均一性の変化を示す。図４、５において、有孔ブロック２０の長手方向における種々の箇所において上壁孔部ａ１から流出する逆洗用媒体の流量を測定し流量の標準偏差を求め、当該標準偏差を均一性の指標とした。つまり、標準偏差が小さいほど有孔ブロック２０の長手方向の各箇所における逆洗用媒体の流量が均一であることを示し、標準偏差が大きいほど各箇所における逆洗用媒体の流量がバラついていることを示す。図４は逆洗流速Ｖ＝０．３ｍ／ｓの場合の結果を示し、図５は逆洗流速Ｖ＝０．６ｍ／ｓの場合の結果を示す。
【００４８】
図４、５から判るように、Ｖ＝０．３ｍ／ｓ、Ｖ＝０．６ｍ／ｓの何れの場合にも、開口率の比ａ／ｂ＝１．０以下の領域においては、標準偏差が小さな値となるが、開口比ａ／ｂ＝１．０と開口比ａ／ｂ＝１．５との間の領域において、標準偏差が急激に増大した。従って、標準偏差を小さくするためには、開口比ａ／ｂ＝１．０と開口比ａ／ｂ＝１．５との略中間であるａ／ｂ≦１．２に設定する必要がある。また、開口率の比ａ／ｂが０に近づく場合、上述したａ／Ｓ、ｂ／Ｓの範囲においては、ａが０となることはく、ｂが大きな値をとることとなる。この結果、有孔ブロック２０における圧力損失ΔＰが非常に小さくなり、標準偏差が大きくなると考えられる。従って、ａ／ｂが小さくなりすぎることは好ましくなく、好ましくは０．１≦ａ／ｂ≦１．２、より好ましくは、０．３≦ａ／ｂ≦１．０である。さらに好ましくは０．３≦ａ／ｂ≦０．６である。
【００４９】
図６は、Ｖ＝０．６ｍ／ｓの場合の上壁孔部ａ１の上壁２１ａに対する開口率ａ／Ｓの逆数と内壁孔部の上壁２１ａに対する開口率ｂ／Ｓの逆数との和Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂが変化した場合の有孔ブロック２０における圧力損失ΔＰの変化を示す。図６から判るように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂが大きくなるほど圧力損失ΔＰが大きくなり、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ＝２００とＳ／ａ＋Ｓ／ｂ＝２５０との間で圧力損失ΔＰが急激に増大した。従って、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ＝２００とＳ／ａ＋Ｓ／ｂ＝２５０との略中間値であるＳ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０に設定する必要がある。また、逆洗処理の省エネの観点からは、圧力損失ΔＰは、２００ｍｍａｑ程度で抑える方が好ましく、この観点からもＳ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０に設定する必要がある。
【００５０】
一方で、圧力損失ΔＰが小さくなりすぎると、上述したように、標準偏差が大きくなるので、圧力損失ΔＰは少なくとも８０ｍｍａｑ程度である方が好ましい。従って、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂが小さくなりすぎることは好ましくなく、好ましくは、８０≦Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０であり、より好ましくは、１００≦Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦１８０である。さらに好ましくは、１００≦Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦１４０である。
【００５１】
Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ及びａ／ｂを上述の範囲に設定することにより、有孔ブロック２０における圧力損失ΔＰを抑制しつつ、処理層１１に逆洗用媒体を均等に供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、上水・用水・工業用水・生活廃水・工業廃水等などの被処理水に含まれる懸濁物（被除去物）を除去し、懸濁物が除去された処理水を集水する集水装置及び集水装置で使用される多孔ブロックに利用できる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｘ 集水装置
Ａ 第二空間（側方流通部）
Ｂ 第一空間（中央流通部）
ａ１ 上壁孔部
ｂ１ 内壁孔部（第一内壁孔部）
ｂ２ 内壁孔部（第二内壁孔部）
ｂ３ 内壁孔部（第三内壁孔部）
１０ 除去手段
１１ 処理層
１２ 粒状媒体
２０ 有孔ブロック
２１ａ 上壁
２１ｂ 側壁
２１ｃ 底壁
２１ 外壁
２２ 内壁（傾斜内壁）
３０ 充填材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上水・用水・工業用水・生活廃水・工業廃水等などの被処理水に含まれる懸濁物などの被除去物を除去し、被除去物が除去された処理水を集水する集水装置及び集水装置で使用される有孔ブロックに関する。
【背景技術】
【０００２】
水処理設備で用いられる集水装置は、例えば粒状媒体を充填して濾過層（処理層）を備えて当該懸濁物を除去する濾過手段（除去手段）を支持し、濾過層を通過して被除去物が除去された処理水を集水する有孔ブロックを備える（例えば特許文献１及び２）。
【０００３】
有孔ブロックは、中空の断面が略矩形となる外壁（上壁・側壁・底壁）、および、当該外壁の内部において略逆Ｖ字形断面となる傾斜内壁が設けてある。この傾斜内壁により、有孔ブロックの内部空間を中央流通部および当該中央流通部の両側に位置する側方流通部に仕切っている。上壁の上方部と中央流通空間は上壁に形成された複数の上壁孔部により連通し、側方流通部と中央流通部とは傾斜内壁に形成された複数の内壁孔部を介して連通している。
【０００４】
濾過層には、珪砂・アンスラサイト・粒状活性炭などの粒状媒体が充填してあり、被処理水を濾過手段の上方より下向流で濾過層に通水すると、被処理水中に含まれる懸濁物等が濾過層によって除去される。濾過層を通過して懸濁物が除去された処理水は、重力の作用により有孔ブロックの上壁に設けた上壁孔部を介して側方流通部に流下し、さらに内壁孔部を介して側方流通部から中央流通部に流下することにより集水される。
【０００５】
集水装置で被処理水を濾過処理するに従い、経時的に濾過層が懸濁物によって目詰まりしてくる。当該目詰まりが発生すれば濾過層の濾過性能は低下する。そのため、定期的に逆洗処理を行って濾過層に詰まった懸濁物を除去している。当該逆洗処理を行うことで、濾過層の濾過性能を復活させることができる。
【０００６】
逆洗処理は、逆洗用媒体である液体（水）あるいは空気を濾過手段の下方から上方に向けて供給する。逆洗用媒体は、有孔ブロックの下方に設けたフリューム（水路）等から有孔ブロックの底壁開口部を経て有孔ブロックの中央流通部に供給され、内壁孔部から側方流通部を通過し、上壁孔部を介して濾過手段に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３４６５７４号公報
【特許文献２】特許第３０５３８７０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、効果的に逆洗処理行うためには、逆洗用媒体を有孔ブロックの長手方向のそれぞれの箇所から均等に供給する必要がある。また、逆洗処理の省エネの観点からは、有孔ブロックにおける圧力損失は小さい方が好ましい。
【０００９】
逆洗用媒体を均等に供給するためには、上壁孔部及び内壁孔部の径を小さく設定する必要があり、有孔ブロックにおける圧力損失が増大する。一方、圧力損失を小さくするためには、上壁孔部及び内壁孔部の径を大きく設定する必要があり、逆洗用媒体を均等に供給することが困難であった。
【００１０】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、圧力損失が小さく、逆洗用媒体を均等に供給することができる集水装置及び有孔ブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る有孔ブロックの特徴構成は、複数の上壁孔部が形成された上壁と、前記上壁に接続する一対の側壁と、前記側壁に接続する底壁とを有し、内部空間を形成する外壁と、前記内部空間を、前記上壁孔部に連通する第一空間および、第二空間に仕切る内壁とを備え、前記内壁に前記第一空間と前記第二空間とを連通する複数の内壁孔部が形成してあり、以下の数式の関係を有する点にある。
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ ２３０ かつ ａ／ｂ ≦ １．２
ここで、Ｓは上壁の面積であり、ａは全ての上壁孔部の開口面積の和であり、ｂは全ての内壁孔部の開口面積の和である。
【００１２】
後述する実験例に示すように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０かつａ／ｂ≦１．２に設定することにより、圧力損失を抑制しつつ、逆洗用媒体を均等に供給することができる。
【００１３】
上述の実施形態において、Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≧ ８０ であると好適である。
【００１４】
圧力損失が小さくなりすぎると、逆洗用媒体を均等に供給することが困難になる。そこで、本構成のように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≧８０に設定することにより、逆洗用媒体をより一層均等に供給することができる。
【００１５】
上述の構成において、ａ／ｂ ≧ ０．１ であると好適である。
【００１６】
ａ／ｂを小さくしてその値を０に近づける場合、上壁孔部の面積ａを０に近づけることは現実的には想定しがたく、内壁孔部の面積ｂを大きくすることになる。このため、ａ／ｂを小さくしすぎると、内壁孔部の面積ｂが大きくなり内壁孔部での圧力損失が小さくなりすぎることとなり、その結果、逆洗用媒体を均等に供給することが困難になる。そこで、本構成のように、ａ／ｂ≧０．１に設定することにより、圧力損失が小さくなりすぎることを防止して、逆洗用媒体をより一層均等に供給することができる。
【００１７】
また、上述の構成において、１００ ≦ Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ ≦ １８０かつ０．３ ≦ａ／ｂ ≦ １．０であると一層好適である。
【００１８】
後述する実験例に示すように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ及びａ／ｂを上述の範囲に設定することにより、圧力損失の抑制と逆洗用媒体の均等な供給とをより一層良好に両立することができる。
【００１９】
上述の構成において、前記内壁が前記上壁と前記側壁又は前記底壁とに亘って設けられ前記外壁を補強する補強部材として機能すると好適である。
【００２０】
本構成によれば、内壁が外壁を補強する補強部材として機能するので、有孔ブロックの強度を高めることができ、処理層を確実に支持することができる。
【００２１】
本発明に係る集水装置の特徴構成は、複数の上壁孔部が形成された上壁と、前記上壁に接続する一対の側壁と、前記側壁に接続する底壁とを有し、内部空間を形成する外壁と、前記内部空間を、前記上壁孔部に連通する第一空間および、第二空間に仕切る内壁とを有し、前記内壁に前記第一空間と前記第二空間とを連通する複数の内壁孔部が形成してある有孔ブロックと、複数の前記有孔ブロックを並置する際に、各有孔ブロックの間に充填する充填材と、を備え、以下の数式の関係を有する点にある。
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ ２３０ かつ ａ／ｂ ≦ １．２
ここで、Ｓは上壁の面積であり、ａは全ての上壁孔部の開口面積の和であり、ｂは全ての内壁孔部の開口面積の和である。
【００２２】
後述する実験例に示すように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０かつａ／ｂ≦１．２に設定することにより、圧力損失を抑制しつつ、逆洗用媒体を均等に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の集水装置の概略を一部切欠で示す斜視図である。
【図２】本発明の有孔ブロックの斜視図である。
【図３】有孔ブロック、充填材の配置を示した断面図である。
【図４】開口率比が逆洗用媒体の供給量の均一性に与える影響を示すグラフである。
【図５】開口率比が逆洗用媒体の供給量の均一性に与える影響を示すグラフである。
【図６】開口率の逆数の和が圧力損失に与える影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明の集水装置Ｘは、図１に示すように、上水・用水・工業用水・生活廃水・工業廃水等などの被処理水に含まれる懸濁物（被除去物）を除去する水処理設備Ｙにおいて、懸濁物が除去された処理水を集水するために用いられる。
【００２５】
図１〜３に示したように、当該集水装置Ｘは、粒状媒体１２を充填した処理層１１の上方より下向流で被処理水を通水して被処理水中に含まれる被除去物を処理層１１によって除去する除去手段１０を支持し、処理層１１を通過して被除去物が除去された処理水を中空の内部空間に集水する有孔ブロック２０と、複数の有孔ブロック２０を並置する際に、各有孔ブロック２０の間に充填する充填材３０と、を備える。充填材３０の中には、補強部材（図示せず）が配設してある。
【００２６】
（除去手段）
本実施形態の除去手段１０は、濾過処理によって被処理水中に含まれる被除去物を除去する場合について説明する。従って、処理層１１は濾過層となる。しかし、このような態様に限られるものではなく、生物処理によって被処理水中に含まれる被除去物を除去することも可能である。この場合、処理層１１は生物処理層となり、例えば粒状媒体１２の表面に被除去物を生物的に分解する微生物を担持させておく。
【００２７】
処理層１１には、珪砂・アンスラサイト・粒状活性炭などの粒状媒体１２が充填してある。本実施形態では二層の処理層１１を設けてあり、最下層から順に珪砂層１１ａ・アンスラサイト層１１ｂを配設したものを例示するが、これに限られるものではない。
被処理水を除去手段１０の上方に設けた排水トラフ５０より処理層１１に給水して処理層１１を通過させることで、被処理水中に含まれる被除去物が処理層１１によって除去される。なお、排水トラフ５０経由ではなく直接被処理水が供給される場合も有る。
【００２８】
（有孔ブロック）
有孔ブロック２０は除去手段１０の下方に配置して除去手段１０を支持する。本実施形態では、除去手段１０と有孔ブロック２０との間には、多孔プレート６０を配設してある。なお、多孔プレート６０に替えて砂利の支持層を設けてもよい。
【００２９】
有孔ブロック２０は、中空で断面が略矩形となる外壁２１（上壁２１ａ・側壁２１ｂ・底壁２１ｃ）、および、当該外壁２１の内側に接続して有孔ブロック２０の内部空間を複数の空間に分割する内壁（傾斜内壁２２）が設けてある。
有孔ブロック２０は、耐食性・耐圧性に優れた材質であれば、何れの材料で形成してもよいが、例えば、高密度ポリエチレンの発泡成形で成形すれば軽量化することができるため、運搬や施工面で作業性がよい。
【００３０】
上壁２１ａは、除去手段１０の下面に直接接触して、或いは、多孔プレート６０を介して間接的に除去手段１０を支持する。側壁２１ｂは上壁２１ａに接続する一対の対向する壁であり、底壁２１ｃは当該一対の側壁２１ｂに接続する。また、傾斜内壁２２は、その断面が略逆Ｖ字形となるように形成してある。これにより、有孔ブロック２０の内部空間を、両側方に位置する第１空間（側方流通部Ｂ）と二つの側方流通部Ｂの間に位置する第二空間（中央流通部Ａ）とに仕切っている。また、傾斜内壁２２は、上壁２１ａと側壁２１ｂとに亘って設けられ外壁２１を補強する補強部材として機能する。なお、上壁２１ａと底壁２１ｃとに亘って傾斜内壁２２を設けてもよい。
このように、有孔ブロック２０の内部空間は、傾斜内壁２２によって三つの空間に分割されるが、この態様に限られるものではない。
【００３１】
上壁２１ａの上方部および側方流通部Ｂは、上壁２１ａに形成した複数の上壁孔部ａ１を介して連通している。また、側方流通部Ｂおよび中央流通部Ａは、傾斜内壁２２に形成した第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２および第三内壁孔部ｂ３を介して連通している。処理層１１を通過して被除去物が除去された処理水は、重力の作用により、多孔プレート６０を通過した後に上壁孔部ａ１を介して側方流通部Ｂに流下し、さらに第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２および第三内壁孔部ｂ３を介して中流通部Ａに流下して集水される。処理水は、有孔ブロック２０の底壁２１ｃに形成した底壁開口部（図外）を経て有孔ブロック２０の下方に設けたフリューム７０を流下して、或いは、中央流通部Ａに接続する配管（図外）を流下して、所定の貯水槽に搬送される。
【００３２】
この有孔ブロック２０において、Ｓを上壁２１ａの面積とし、ａを全ての上壁孔部ａ１の開口面積の和とし、ｂを全ての内壁孔部の開口面積の和（すなわち、本実施形態の場合には、第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２及び、第三内壁孔部ｂ３の開口面積の和）とした場合、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０になるように、上壁２１ａ、第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２及び、第三内壁孔部ｂ３の直径及びピッチ等が設定されている。 また、好ましくは、８０≦Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０であり、さらに好ましくは、１００≦Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦１８０である。
【００３３】
さらに、この有孔ブロック２０において、ａ／ｂ≦１．２となるように、第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２及び、第三内壁孔部ｂ３の直径及びピッチ等が設定されている。また、好ましくは０．１≦ａ／ｂ≦１．２であり、さらに好ましくは、０．３≦ａ／ｂ≦１．０である。
【００３４】
後述する実験例に示すように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ及びａ／ｂを上述の範囲に設定することにより、有孔ブロック２０の圧力損失、つまり、有孔ブロック２０の流通抵抗を抑制しつつ、逆洗用媒体を処理層１１に均等に供給することができる。
【００３５】
上壁孔部ａ１の直径は、特に限定はされないが、２〜８ｍｍに設定すると好適である。さらに、特に限定されないが、ａ/Ｓ＝０．７％〜１．５％となるように、上壁孔部ａ１の直径・ピッチ等を設定すると好適である。
また、第一内壁孔部ｂ１及び第二内壁孔部ｂ２の直径は、特に限定はされないが、２〜２０ｍｍに設定すると好ましい。また、第三内壁孔部ｂ３の直径は、特に限定はされないが、８〜６０ｍｍに設定すると好ましい。さらに、ｂ/Ｓ＝０．７％〜１０％となるように、内壁孔部の直径・ピッチ等を設定すると好適である。
【００３６】
内壁孔部は、必ずしも、第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２、第三内壁孔部ｂ３の３種類を設ける必要はなく、１種類又は２種類であってもよく、又、４種類以上であってもよい。以下、適宜、第一内壁孔部ｂ１、第二内壁孔部ｂ２、第三内壁孔部ｂ３を区別することなく、内壁孔部ｂ１，ｂ２，ｂ３とも称する。
なお、上壁孔部ａ１及び内壁孔部ｂ１，ｂ２，ｂ３の形状は、円形状に限らず、同等面積の長孔形、長方形、正方形、多角形など、円形状以外であってもよい。
【００３７】
上壁２１ａの上面には、側壁２１ｂから延設する上壁第一リブ部２３ａ、上壁第一リブ部２３ａに平行な上壁第二リブ部２３ｂ、および、上壁第一リブ部２３ａと垂直に交差する上壁第三リブ部２３ｃが設けてある。
これらリブ部２３ａ〜２３ｃによって、上壁２１ａの上面を複数の区画に分割してある。これらリブ部２３ａ〜２３ｃを設けることで上壁２１ａの耐圧性を強化することができ、除去手段１０の荷重による上壁２１ａの撓みを防止できる。
多孔プレート６０は、前記リブ部２３ａ〜２３ｃの上面に載置する。多孔プレート６０は、ボルトによって前記リブ部２３ａ〜２３ｃに固定する。多孔プレート６０は、例えば、直径数ｍｍのペレットを多数接合して構成するとよい。当該ペレットとしては、ポリオレフィン等のプラスチックの他、セラミック、焼結金属等が使用可能である。
【００３８】
側壁２１ｂには、複数の有孔ブロック２０を並置する際に、各有孔ブロック２０の間に充填した充填材３０に、有孔ブロック２０が受けた上方及び下方からの荷重を伝達する側方リブ２４を形成してある。側方リブ２４は、水平方向に伸延する水平側方リブ２４Ａ、および、垂直方向に伸延する垂直側方リブ２４Ｂとすることができる。何れのリブ形状であっても、その上端面２４ａによって有孔ブロック２０が受けた上向荷重を充填材３０に伝達し、その下端面２４ｂによって有孔ブロック２０が受けた下向荷重を充填材３０に伝達する。
【００３９】
（充填材）
充填材３０は、複数の有孔ブロック２０を並置する際に、各有孔ブロック２０の間に充填する。
充填材３０は、モルタル・コンクリート等、間隙等に流動状態で投入した後、経時的に固化する態様のものであれば、公知の充填材を使用することができる。固化した充填材３０は、並置した有孔ブロック２０の間隙を埋めると共に、各有孔ブロック２０どうしを強固に接着して固定することで、有孔ブロック２０の上方に載置した除去手段１０を安定して支持することができる。
有孔ブロック２０および充填材３０の下方にフリューム７０が形成してある場合、充填材３０がフリューム７０に落下するのを防止するため、有孔ブロック２０どうしの間には、それぞれの側壁２１ｂの下方にフリューム７０を受けるブリッジング（図外）を配設する。
【００４０】
（逆洗処理）
水処理設備Ｙで被処理水を濾過するに従い、経時的に処理層１１が被除去物によって目詰まりする。当該目詰まりが発生すれば処理層の濾過性能は低下する。そのため、定期的に逆洗処理を行って処理層に詰まった被除去物を除去している。当該逆洗処理を行うことで、処理層の濾過性能を復活させることができる。
【００４１】
本実施形態の逆洗処理は、有孔ブロック２０の下方に設けたフリューム７０や中央流通部Ａに接続された配管等を介して、中央流通部Ａ内に気体あるいは液体等の逆洗用媒体を流通させる。具体的には、当該逆洗用媒体を、中央流通部Ａから、傾斜内壁２２の内壁孔部ｂ１〜ｂ３、上壁２１ａの上壁孔部ａ１、および多孔プレート６０を介して除去手段の処理層１１に噴出させる。この噴出された逆洗用媒体によって、処理層１１に詰まった異物（被除去物）を取り除くことができる。
尚、本実施形態では、集水処理時には処理水を配管によって所定の貯水槽に搬送しているが、逆洗処理時には、処理水を所定の貯水槽に搬送する方向とは逆方向に逆洗用媒体を当該配管によって流通させる。
【００４２】
〔実験例〕
水槽内に有孔ブロック２０を５個連結して有孔ブロック列を形成し、その有孔ブロック列の両端の有孔ブロックの端部を閉塞板で閉塞し、端部の一つの有孔ブロック２０の下部に設けた開口部から逆洗用媒体を導入することで、有孔ブロック列の長手方向における種々の箇所において上壁孔部ａ１から流出する逆洗用媒体の流量を測定し、流量の標準偏差を求めて、逆洗用媒体の均一性を評価した。
Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ及びａ／ｂをパラメータとして、逆洗処理の際の有孔ブロック２０における圧力損失及び、上壁孔部ａ１から供給される逆洗用媒体の均一性に与える影響を調べた。なお、逆洗用媒体としては、水を用いた。また、圧力損失は、逆洗用媒体が有孔ブロック列に流入する前の逆洗用媒体の水頭圧と上壁孔部ａ１から供給される逆洗用媒体によって満たされる水槽の水頭圧との差をマノメータを用いて測定した。逆洗流速は有孔ブロック列に流入される逆洗用媒体の流量を測定し、式（１）により求めた。
つまり、有孔ブロック２０に供給される逆洗用媒体の単位時間あたりの供給体積（流量）をＱとすると、上壁孔部ａ１から処理層１１に供給される逆洗用媒体の線速度（平均流速）Ｖは以下の式（１）となる。
Ｖ ＝ Ｑ ／ Ｓ （１）
【００４３】
また、流れを一次元的に単純化して考えると、逆洗用媒体が上壁孔部ａ１を通過する際の圧力損失ΔＰ1は、逆洗用媒体が上壁孔部ａ１を通過する際の線速度ｖ1を用いて、以下の式（２）で表すことができる。また、逆洗用媒体が内壁孔部を通過する際の圧力損失ΔＰ2は、逆洗用媒体が内壁孔部を通過する際の線速度ｖ2を用いて、以下の式（３）で表すことができる。
ΔＰ1 ＝ ｋ1ｖ12／（２ｇ） （２）
ΔＰ2 ＝ ｋ2ｖ22／（２ｇ） （３）
ここで、ｋ1、ｋ2は孔部の形態や逆洗用媒体の粘性等によって決まる定数であり、ｇは重力加速度である。
【００４４】
また、ｖ1、ｖ2は、式（１）を用いて、それぞれ以下の式（４）、式（５）で表すことができる。
ｖ1 ＝ Ｑ／ａ
＝ （Ｓ／ａ） × Ｖ （４）
ｖ2 ＝ Ｑ／ｂ
＝ （Ｓ／ｂ） × Ｖ （５）
ここで、上述したａ／Ｓ、ｂ／Ｓの範囲において、有孔ブロック２０にける逆洗用媒体の圧力損失が発生する主な要因は、逆洗用媒体が上壁孔部ａ１を通過する際の圧力損失ΔＰ1、逆洗用媒体が内壁孔部を通過する際の圧力損失ΔＰ2及び、逆洗用媒体が有孔ブロック２０へ流入する際や有孔ブロック２０の中央流通部Ａを通過する際の圧力損失ΔＰ3である。従って、有孔ブロック２０における圧力損失ΔＰは、以下の式（６）で表すことができる。
ΔＰ ≒ ΔＰ1 ＋ ΔＰ2 ＋ ΔＰ3
＝ ｋ1ｖ12／（２ｇ） ＋ ｋ2ｖ22／（２ｇ） ＋ ΔＰ3
＝ ｋ1（Ｓ／ａ）2Ｖ2／（２ｇ）
＋ ｋ2（Ｓ／ｂ）2Ｖ2／（２ｇ） ＋ ΔＰ3 （６）
【００４５】
上述の式（６）から判るように、圧力損失ΔＰは、上壁孔部ａ１の上壁２１ａに対する開口率ａ／Ｓの逆数及び、内壁孔部の上壁２１ａに対する開口率ｂ／Ｓの逆数に相関がある。また、圧力損失ΔＰが同程度の場合でも、上述の開口率ａ／Ｓ及びｂ／Ｓが変化することにより、上壁孔部ａ１から供給される逆洗用媒体の均一性が変化すると考えられる。
【００４６】
そこで、本発明者らは、パラメータとして、上壁孔部ａ１の上壁２１ａに対する開口率ａ／Ｓの逆数と内壁孔部の上壁２１ａに対する開口率ｂ／Ｓの逆数との和Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ、および、上述の開口率の比（ａ／Ｓ）／（ｂ／Ｓ）、すなわち、ａ／ｂに着目して、逆洗処理の際の有孔ブロック２０における圧力損失ΔＰ及び、上壁孔部ａ１から処理層１１に供給される逆洗用媒体の供給量の均一性に対する影響を調べた。
【００４７】
図４、５は、開口率比ａ／ｂが変化した場合の上壁孔部ａ１から供給される逆洗用媒体の均一性の変化を示す。図４、５において、有孔ブロック２０の長手方向における種々の箇所において上壁孔部ａ１から流出する逆洗用媒体の流量を測定し流量の標準偏差を求め、当該標準偏差を均一性の指標とした。つまり、標準偏差が小さいほど有孔ブロック２０の長手方向の各箇所における逆洗用媒体の流量が均一であることを示し、標準偏差が大きいほど各箇所における逆洗用媒体の流量がバラついていることを示す。図４は逆洗流速Ｖ＝０．３ｍ／ｓの場合の結果を示し、図５は逆洗流速Ｖ＝０．６ｍ／ｓの場合の結果を示す。
【００４８】
図４、５から判るように、Ｖ＝０．３ｍ／ｓ、Ｖ＝０．６ｍ／ｓの何れの場合にも、開口率の比ａ／ｂ＝１．０以下の領域においては、標準偏差が小さな値となるが、開口比ａ／ｂ＝１．０と開口比ａ／ｂ＝１．５との間の領域において、標準偏差が急激に増大した。従って、標準偏差を小さくするためには、開口比ａ／ｂ＝１．０と開口比ａ／ｂ＝１．５との略中間であるａ／ｂ≦１．２に設定する必要がある。また、開口率の比ａ／ｂが０に近づく場合、上述したａ／Ｓ、ｂ／Ｓの範囲においては、ａが０となることはく、ｂが大きな値をとることとなる。この結果、有孔ブロック２０における圧力損失ΔＰが非常に小さくなり、標準偏差が大きくなると考えられる。従って、ａ／ｂが小さくなりすぎることは好ましくなく、好ましくは０．１≦ａ／ｂ≦１．２、より好ましくは、０．３≦ａ／ｂ≦１．０である。さらに好ましくは０．３≦ａ／ｂ≦０．６である。
【００４９】
図６は、Ｖ＝０．６ｍ／ｓの場合の上壁孔部ａ１の上壁２１ａに対する開口率ａ／Ｓの逆数と内壁孔部の上壁２１ａに対する開口率ｂ／Ｓの逆数との和Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂが変化した場合の有孔ブロック２０における圧力損失ΔＰの変化を示す。図６から判るように、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂが大きくなるほど圧力損失ΔＰが大きくなり、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ＝２００とＳ／ａ＋Ｓ／ｂ＝２５０との間で圧力損失ΔＰが急激に増大した。従って、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ＝２００とＳ／ａ＋Ｓ／ｂ＝２５０との略中間値であるＳ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０に設定する必要がある。また、逆洗処理の省エネの観点からは、圧力損失ΔＰは、２００ｍｍａｑ程度で抑える方が好ましく、この観点からもＳ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０に設定する必要がある。
【００５０】
一方で、圧力損失ΔＰが小さくなりすぎると、上述したように、標準偏差が大きくなるので、圧力損失ΔＰは少なくとも８０ｍｍａｑ程度である方が好ましい。従って、Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂが小さくなりすぎることは好ましくなく、好ましくは、８０≦Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦２３０であり、より好ましくは、１００≦Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦１８０である。さらに好ましくは、１００≦Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ≦１４０である。
【００５１】
Ｓ／ａ＋Ｓ／ｂ及びａ／ｂを上述の範囲に設定することにより、有孔ブロック２０における圧力損失ΔＰを抑制しつつ、処理層１１に逆洗用媒体を均等に供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、上水・用水・工業用水・生活廃水・工業廃水等などの被処理水に含まれる懸濁物（被除去物）を除去し、懸濁物が除去された処理水を集水する集水装置及び集水装置で使用される多孔ブロックに利用できる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｘ 集水装置
Ａ 第二空間（側方流通部）
Ｂ 第一空間（中央流通部）
ａ１ 上壁孔部
ｂ１ 内壁孔部（第一内壁孔部）
ｂ２ 内壁孔部（第二内壁孔部）
ｂ３ 内壁孔部（第三内壁孔部）
１０ 除去手段
１１ 処理層
１２ 粒状媒体
２０ 有孔ブロック
２１ａ 上壁
２１ｂ 側壁
２１ｃ 底壁
２１ 外壁
２２ 内壁（傾斜内壁）
３０ 充填材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の上壁孔部が形成された上壁と、前記上壁に接続する一対の側壁と、前記側壁に接続する底壁とを有し、内部空間を形成する外壁と、
前記内部空間を、前記上壁孔部に連通する第一空間および、第二空間に仕切る内壁とを備え、
前記内壁に前記第一空間と前記第二空間とを連通する複数の内壁孔部が形成してあり、以下の数式の関係を有する有孔ブロック。
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ ２３０ かつ ａ／ｂ ≦ １．２
Ｓ：上壁の面積
ａ：全ての上壁孔部の開口面積の和
ｂ：全ての内壁孔部の開口面積の和
【請求項２】
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≧ ８０ である請求項１に記載の有孔ブロック。
【請求項３】
ａ／ｂ ≧ ０．１ である請求項１又は２に記載の有孔ブロック。
【請求項４】
１００ ≦ Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ １８０ かつ ０．３≦ ａ／ｂ ≦ １．０ である請求項１に記載の有孔ブロック。
【請求項５】
前記内壁が前記上壁と前記側壁又は前記底壁とに亘って設けられ前記外壁を補強する補強部材として機能する請求項１〜４の何れか一項に記載の有孔ブロック。
【請求項６】
複数の上壁孔部が形成された上壁と、前記上壁に接続する一対の側壁と、前記側壁に接続する底壁とを有し、内部空間を形成する外壁と、前記内部空間を、前記上壁孔部に連通する第一空間および、第二空間に仕切る内壁とを有し、前記内壁に前記第一空間と前記第二空間とを連通する複数の内壁孔部が形成してある有孔ブロックと、
複数の前記有孔ブロックを並置する際に、各有孔ブロックの間に充填する充填材と、を備え、以下の数式の関係を有する集水装置。
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ ２３０ かつ ａ／ｂ ≦ １．２
Ｓ：上壁の面積
ａ：全ての上壁孔部の開口面積の和
ｂ：全ての内壁孔部の開口面積の和
【請求項１】
複数の上壁孔部が形成された上壁と、前記上壁に接続する一対の側壁と、前記側壁に接続する底壁とを有し、内部空間を形成する外壁と、
前記内部空間を、前記上壁孔部に連通する第一空間および、第二空間に仕切る内壁とを備え、
前記内壁に前記第一空間と前記第二空間とを連通する複数の内壁孔部が形成してあり、以下の数式の関係を有する有孔ブロック。
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ ２３０ かつ ａ／ｂ ≦ １．２
Ｓ：上壁の面積
ａ：全ての上壁孔部の開口面積の和
ｂ：全ての内壁孔部の開口面積の和
【請求項２】
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≧ ８０ である請求項１に記載の有孔ブロック。
【請求項３】
ａ／ｂ ≧ ０．１ である請求項１又は２に記載の有孔ブロック。
【請求項４】
１００ ≦ Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ １８０ かつ ０．３≦ ａ／ｂ ≦ １．０ である請求項１に記載の有孔ブロック。
【請求項５】
前記内壁が前記上壁と前記側壁又は前記底壁とに亘って設けられ前記外壁を補強する補強部材として機能する請求項１〜４の何れか一項に記載の有孔ブロック。
【請求項６】
複数の上壁孔部が形成された上壁と、前記上壁に接続する一対の側壁と、前記側壁に接続する底壁とを有し、内部空間を形成する外壁と、前記内部空間を、前記上壁孔部に連通する第一空間および、第二空間に仕切る内壁とを有し、前記内壁に前記第一空間と前記第二空間とを連通する複数の内壁孔部が形成してある有孔ブロックと、
複数の前記有孔ブロックを並置する際に、各有孔ブロックの間に充填する充填材と、を備え、以下の数式の関係を有する集水装置。
Ｓ／ａ ＋ Ｓ／ｂ ≦ ２３０ かつ ａ／ｂ ≦ １．２
Ｓ：上壁の面積
ａ：全ての上壁孔部の開口面積の和
ｂ：全ての内壁孔部の開口面積の和
【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２０１０−２４７０３１（Ｐ２０１０−２４７０３１Ａ）
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９７４１４（Ｐ２００９−９７４１４）
【出願日】平成２１年４月１３日（２００９．４．１３）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月４日（２０１０．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１３日（２００９．４．１３）
【出願人】（０００００１０５２）株式会社クボタ (4,415)
【Ｆターム（参考）】
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