JP3419640B2 - 濾過装置及び濾過方法 - Google Patents
濾過装置及び濾過方法Info
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Description
化処理において使用される粒状の濾材からなる濾材層に
よって原水を濾過する濾過装置及び濾過方法の改良に関
する。
浄化水を得るための濾過装置において砂等の粒状の濾材
が所定高さを有するように充填された濾材層が設けられ
た濾過装置が使用されている。
さに充填して単一の濾材層を形成し、該濾材層の上から
原水を導入して濾過する濾過装置である。この濾材とし
て使用される砂は通常比重が2.57〜2.67で、ま
た粒径が0.45〜0.7mm程度の大きさで、球状に
近い形状のものが使用されている。
材層に原水が通水された場合に、原水中の濁質は濾材表
面を中心に抑留されるため、通水の流速を余り早くする
と原水中の濁質を早く限界値まで抑留してしまうため濾
材の閉塞が早まる。また、濾材層の高さは余り高いと濾
過抵抗も高くなり濾過速度も早くすることができない。
等の濾材の材質や濾材層の高さによって決定され、上記
のような砂を濾材とした濾材層を使用する場合には、通
常120〜150m/日であり、濾過処理のスピードを
向上させることが困難であった。また、通水の流速を向
上させる方法としては、原水に高分子凝集剤を添加して
濾過する方法があるが、上水の場合に高分子凝集剤が処
理水に混合するという安全・衛生上の問題があった。
濾材が閉塞して濾過能力が低下すると濾材層の上部に未
濾過水が貯留していく。この未濾過水の貯留高さを濾過
抵抗値として濾材の処理能力の目安とし、濾過抵抗値が
所定の値に達するまでの時間を濾過継続時間という。
う長さをこの濾過継続時間によって決定して、その一定
時間濾過工程を続けた後に濾過を停止し洗浄工程を行う
が、通常、砂の濾材の場合には濾材上部の未処理水が1
00〜200cmに達すると洗浄工程を行うように濾過
抵抗値を設定してあり、時間として24〜48時間の濾
過継続時間が一般的であり、これ以上の長期間濾過工程
を連続して行うことができず作業効率の向上が困難であ
った。
用いて濾過抵抗値を低くし且つ高速で濾過できるように
した多層濾過装置もあるが、このような多層濾過装置の
場合には各濾材層の境界部に濁質が抑留されるため、そ
の濁質の除去のための最適な洗浄方法や水量及び空気量
の把握や管理が煩雑であるという問題があった。
めになされたもので、処理水の水質を低下させることな
く濾過速度を向上し、さらに濾材の洗浄も良好に行える
濾過装置及び濾過方法を提供することを課題とする。
題を解決するために濾過装置及び濾過方法としてなされ
たもので、濾過装置としての特徴は、粒状の単一の濾材
からなる濾材層2 が形成された濾過装置本体1 を有し、
該濾過装置本体1 内の濾材層2 に原水を通水して濾過す
る濾過装置において、前記濾材が比重2以下、粒径0.
8〜1.1mmであり、濾材層2 の高さh が1.0〜
1.5mに形成され、且つ原水を流速(LV)300m/日
以上で濾材層2 に通水して、濾過後の処理水の濁度を
0.1度以下にすることが可能であることにある。
体に、洗浄水供給部及び気体供給部が形成されており、
該洗浄水供給部及び気体供給部が、濾材層の洗浄時に、
洗浄水及び気体を別々或いは同時に濾材層に供給可能に
設けられたことにある。
下、粒径0.8〜1.1mmの粒状の濾材が高さ1.0
〜1.5mに形成された濾材層に、原水を流速300m
/日で濾過し、濾過後の処理水の濁度を0.1度以下に
することにある。さらに、濾過方法としての別の特徴
は、前記原水の濾過を一定期間行った後に、原水の濾材
層への供給を停止して水位を所定位置に低下して、濾材
層に下方から気体を噴射し、次に気体と洗浄水を噴射
し、さらに洗浄水を噴射することによって濾材層を洗浄
して、再び原水を濾材層に供給して濾過を行うことにあ
る。
材層を比重2以下、粒径0.8mm以上1.1mm以下
の従来の砂に比して軽くて大きい粒状濾材から1.0〜
1.5mの高さの濾材層を形成したため、この濾材層を
使用して濾過を行った場合には原水を流速300m/日
以上で濾材層2 に通水しても濾過後の処理水の濁度を
0.1度以下にすることができ、従来の濾過速度より高
速で濾過処理を行うことができ且つ処理水の水質は高水
質に保持できる。
として形成された濾材層よりも高いが濾過速度を高くと
れるため、濾過装置本体1の面積を小さく形成すること
ができる。
原水の濁度が平均2度の原水を処理した場合に濾過継続
時間が70時間以上、原水の濁度が平均0.35度の場
合に濾過継続時間が240時間以上と長時間濾材を洗浄
することなく連続して濾過処理を続けることが可能とな
る。尚、ここでいう濾過継続時間とは、濾過抵抗値20
0cmに達するまでの時間をいう。また、濁度の平均と
は、原水を濾過継続時間流した時の平均の濁度をいう。
を停止して、まず空気による洗浄をおこなって、更に洗
浄水と空気によって濾材を洗浄し、その後洗浄水のみに
よって濾材層を洗浄した場合には確実に洗浄を行うこと
ができ、特に従来の砂濾材に比べ軽質の濾材であるため
良好に洗浄することができる。
ているため、層全体を洗浄しにくいが上記のように空気
と逆洗浄を使用した場合には、層全体を確実に洗浄する
ことができる。
て図面に従って説明する。
過装置本体1の上部には処理すべき原水を装置本体1内
に導入する原水導入路5が接続され、また下部には装置
本体1内で処理された処理水を外部へ排出する処理水排
出口6が設けられている。
された濾材層で、該濾材層2の高さ(h)1.0〜1.
5mに形成された単一素材からなる濾材層である。
使用されており、該アンスラサイトは粒径が0.8mm
〜1.1mm、粒径の均等係数が1.4以下で比重2以
下、空隙率50%の破砕状の軽質の粒状体である。この
アンスラサイトは、上記のように比重が低く、空隙率が
大きいため濁質を濾材の表面で濾過するだけに止まら
ず、また形状も球状ではなく破砕形状であるために表面
積も大きく、濁質を捕捉する量が砂等の濾材に比して多
い。
ため、粗粒な濾材と細粒な濾材による粒径勾配が小さく
でき濾材が径によって固まることなく適度な状態で分散
している。即ち、濾過の状態で粗粒のものが下層に細粒
のものが上層に集まりにくくなり、濾材表層部が閉塞し
にくくなるので十分な濾過持続時間を保つことができ
る。
た濾材層2を下方から洗浄するための洗浄水を導入する
洗浄水供給管で、4は同様に濾材層2を下部から空気洗
浄するための空気を導入する空気導入管である。
を上水の高度浄化処理に使用する場合について説明す
る。
ゴミ等を除去された後に、図2に示すように、凝集槽7a
において硫酸アルミニウム等の凝集剤を添加されて沈殿
槽7において処理される。この凝集沈殿処理された上澄
み水を、オゾン発生器8が接続されたオゾン槽9におい
てオゾン処理される。
活性炭処理槽11及び再凝集槽12を経て上澄み処理水を濾
過原水として前記濾過装置10の濾過装置本体1に原水導
入路5を介して導入される。この時の濾過原水の濁度は
所定流量において最大10度、最低0.1度、平均2度
程度である。
部に導入され、下向きに濾材層2内部を流れて濾過され
る。
砂等の濾材に比して粒径が大きく、比重が軽く且つ粉砕
状であるため偏平なものが少ないアンスラサイトからな
るため、濾材槽2の高さ(h)を従来の砂からなる濾材
層の高さより高くしても原水の濾材層2における通水性
が良好であり、濾材層2の高さを高くすることができ
る。
接触する部分が多くなるため、早い流速、例えばLV3
00m/日の流速で濾過した場合にも濾過後の処理水の
濁度は所定の数値(本実施の形態の場合には濁度0.1
度以下)まで減少させることができ、浄化水の水質を保
持したまま濾過効率を向上することができる。
導入し続けて、濾過工程を続けていくと、濾材表面に原
水中の濁質が抑留されて濾材の濾過抵抗が大きくなるた
め、一定期間濾過を続けた後に定期的に濾材を洗浄する
必要がある。
部に溜まった水の高さh’で表すが、この高さの値(濾
過抵抗値)が200cmに達するまで時間を濾過継続時
間という。
は、砂等の濾材に比べて径が大きいため、濾材表面が閉
塞するまでの時間、即ち濾過継続時間が長い。
ために原水導入路5からの原水の供給を停止して、濾材
の洗浄工程を行う。
まで低下させた後に前記空気導入管4から0.9m/m
inで空気を濾材層2の下方から噴射し、1分間濾材を
空気洗浄する。そして、上記と同量の空気を噴射しなが
ら洗浄水供給管3から洗浄水を0.83m/minで噴
射して、空気と洗浄水の両方によって1分間濾材を洗浄
する。
1分間沈静させた後、今度は洗浄水のみで10分間逆流
洗浄し、さらにこの逆流洗浄後、再び1分間沈静させ
る。
は、洗浄水を濾過装置本体1から排出して、再び濾過工
程を行う。
よって攪拌しながら濾材を洗浄するが濾材のアンスラサ
イトは比重が軽い軽質の濾材であるために、展開させた
り流動させたり或いは攪拌されやすく良好に洗浄するこ
とができる。
水によって確実に洗浄を行っても、濾材層が単一濾材層
であるため、多層濾材層のように濾材の構成を整備する
必要がないため、その洗浄及び洗浄後の濾過工程が速や
かに行える。
用した従来のものより深層に形成されているため、濾材
層全体を確実に洗浄するためには、従来の濾材層より入
念に洗浄する必要があるが、洗浄水による逆流洗浄は空
気洗浄を段階的に行うことによって層全体を確実に洗浄
することができる。
復するため再度、原水導入路5から濾過装置本体1に原
水を導入して、再び濾過抵抗値が所定の値になるまで、
即ち濾過継続時間の間濾過工程を継続して行うことがで
きる。
濾材として使用したが、濾材の材質はこれに限定される
ものではなく、例えば合成樹脂や軽石、活性炭等からな
る濾材であってもよい。要は、比重、径、空隙率が上記
条件を満たす粒状の濾材であればよい。
上水処理に使用したが、本発明の濾過装置によって濾過
するのは上水に限定されるものではなく、排水等の下水
処理に使用してもよい。
導入される原水は、凝集槽7a、沈殿槽7、オゾン槽9、
生物活性炭処理槽11及び再凝集槽12によって前処理され
た処理水を使用したが、このような処理が施された処理
水を使用することは条件ではなく、広く濾過を必要とす
る水を処理することかできる。
いて、まず濾材の径、濾材層の高さ、原水の流速を種々
に変えて濾過した後の処理水の濁度が所定の基準を満た
すかどうかの実験を行いその結果を表1に示す。
を導入して濾過後の処理水の基準(濁度0.1)を満た
したか否かを○×で示した。濾材の種類はすべてアンス
ラサイトを使用し、粒径が0.8mm、1.1mm、
1.5mmのものを用意した。
設定し、濾材の高さをそれぞれ1m、1.5m、2mに
形成し、各濾材層高において実験を行った。
300、380、400、500、800m/日の各流
速について粒径1.1mmの濾材を用いて実験した。ま
た、粒径0.8mm、1.5mmの濾材を使用して流速
(LV)300、500m/日で原水を濾過させて実験
を行った。
mの場合には流速LVが300、500m/日どちらで
も基準を満たす処理能力を有する。尚、濾材層の高さは
1.5mで実験を行った。
流速LVが380m/日までは基準を満たす結果となっ
たが流速LVが400m/日以上では基準を満たさなか
った。
水はいずれの流速でも基準を満たしていなかった。
より高く、濾材の粒径は0.8mm及び1.1mmの場
合に原水を基準値(濁度0.1度以下)まで濾過するこ
とができた。
1.1mmのアンスラサイトを使用して、濁度0.1〜
10度の原水を流速LV300m/日で濾過して濾過抵
抗値200cmに達するまでの濾過継続時間を測定し
た。また、水温は10°Cと30°Cでそれぞれ測定し
た。表2に示すように、どの濁度の原水でも処理水は基
準値の0.1度以下になった。
0.8mmの場合には水温10°Cでは48時間以下で
あったものの、水温30°Cの場合には72時間であっ
た。また、濾材が1.1mmの場合には水温10°Cの
場合でも72時間で、水温が30°Cの場合には168
時間であった。
した場合に、処理水の水質を低下させることなく濾過速
度を上げることができるため、濾過効率が向上し、特に
高速濾過装置として適している。また、濾材層の構成も
単純であるため、製造や設置が容易であり、製造コスト
や管理維持コストを低減させることができる。
ると同時に、濾過継続時間が長いため、洗浄頻度を少な
くし、長期間連続して濾過工程を行うことが可能にな
る。
て形成された濾材層よりも高く且つ濾過速度を高くとれ
るため、濾過装置の面積を小さく形成することができ、
狭い面積の場所にも濾過装置を設置することが可能であ
る。
略図。
ー説明図。
Claims (10)
- 【請求項1】 粒状の単一の濾材からなる濾材層(2) が
形成された濾過装置本体(1) を有し、該濾過装置本体
(1) 内の濾材層(2) に原水を通水して濾過する濾過装置
において、前記濾材が比重2以下、粒径0.8〜1.1
mmであり、濾材層(2) の高さ(h) が1.0〜1.5m
に形成され、且つ原水を流速(LV)300m/日以上で濾
材層(2) に通水して、濾過後の処理水の濁度を0.1度
以下にすることが可能であることを特徴とする濾過装
置。 - 【請求項2】 前記原水の濁度が平均2度の場合に濾過
継続時間が70時間以上である請求項1に記載の濾過装
置。 - 【請求項3】 前記原水の濁度が平均0.35度の場合
に濾過継続時間が240時間以上である請求項1に記載
の濾過装置。 - 【請求項4】 前記濾過装置本体(1) に、洗浄水供給部
(3) 及び気体供給部(4) が形成されており、該洗浄水供
給部(3) 及び気体供給部(4) が、前記濾材層(2) の洗浄
時に、洗浄水及び洗浄用気体を別々或いは同時に濾材層
(2) に供給可能に設けられた請求項1乃至3のいずれか
に記載の濾過装置。 - 【請求項5】 濾材がアンスラサイトからなる請求項1
乃至4のいずれかに記載の濾過装置。 - 【請求項6】 比重2以下、粒径0.8〜1.1mmの
粒状の濾材が高さ1.0〜1.5mに形成された濾材層
に、原水を流速(LV)300m/日以上で濾過し、濾過後
の処理水の濁度を0.1度以下にすることを特徴とする
濾過方法。 - 【請求項7】 前記原水の濁度が平均2度であり、且つ
この場合に濾過継続時間が70時間以上である請求項6
に記載の濾過方法。 - 【請求項8】 前記原水の濁度が平均0.35度であ
り、且つこの場合に濾過継続時間が240時間以上であ
る請求項6に記載の濾過方法。 - 【請求項9】 前記原水の濾過を一定期間行った後に、
原水の濾材層への供給を停止して水位を所定位置に低下
させ、濾材層に下方から気体を噴射して、次に気体と洗
浄水を同時に噴射し、さらに洗浄水のみを噴射すること
によって濾材層を洗浄して、再び原水を濾材層に供給し
て濾過を行う請求項6乃至8のいずれかに記載の濾過方
法。 - 【請求項10】 濾材がアンスラサイトからなる請求項
6乃至9のいずれかに記載の濾過方法。
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JP01573797A JP3419640B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 濾過装置及び濾過方法 |
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JPH10211404A JPH10211404A (ja) | 1998-08-11 |
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JP01573797A Expired - Fee Related JP3419640B2 (ja) | 1997-01-29 | 1997-01-29 | 濾過装置及び濾過方法 |
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- 1997-01-29 JP JP01573797A patent/JP3419640B2/ja not_active Expired - Fee Related
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