JP7145544B2 - 微小水量逆洗変速上向流式軽量濾材フィルタ及びその方法 - Google Patents
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Description
反応器1、給水配水システム、ガス逆洗システム、微量水逆洗スプレーシステム、集水システム、及び排水/排泥システムを含み、
反応器1の内部には、給水/排泥領域2、逆洗剥離領域3、変速濾過領域4、圧縮濾過領域5、及び集水領域6が区画されており、圧縮濾過領域5の上部には浮上防止フィルタプレート12が取り付けられ、浮上防止フィルタプレート12上にはフィルタヘッド13が取り付けられ、浮上防止フィルタプレート12の真上には蓋板14が取り付けられ、蓋板14の周囲にはガイドプレートが設けられ、蓋板14には排気バルブ9が設けられ、
給水/排泥領域2は反応器1の底部に位置し、逆洗剥離領域3は給水領域2の上部に位置し、逆洗剥離領域3は円筒状であり、逆洗剥離領域3の容積は、変速濾過領域4と圧縮濾過領域5との容積の和と等しく、処理される水中の汚物は、最初、変速濾過領域の濾過層によって遮断され、
変速濾過領域4は逆洗剥離領域3の上部に位置し、この領域は、断面積が下から上へ徐々に小さくなる円錐台状であり、給水流量が一定であり、断面積が小さくなることで、この領域の濾過層が受ける上向きの濾過圧力は徐々に大きくなり、
圧縮濾過領域5は変速濾過領域4の上部に位置し、この領域は円筒状であり、その断面積が変速濾過領域4の上部の断面積と同じ、圧縮濾過領域5の初期水流速度は変速濾過領域4の最大水流速度であり、圧縮濾過領域5における濾過層が受ける圧力は最大であり、濾過層は最も緻密である、フィルタ。
上記フィルタにおいて、排水/排泥システムは、排水/排泥管21及び排水/排泥バルブ27を含み、排水/排泥管21は、給水/排泥領域2の底部に設けられ、排水/排泥管21には排水/排泥バルブ27が設けられる。
(1)濾過過程:排水/排泥バルブ27、逆洗吸気バルブ28及び連通バルブ29を閉じ、給水バルブ25及び排気バルブ9を開き、給水ポンプ18を起動し、水ポンプ18により原水タンク37における処理される水を、給水管10を介して反応器1に送入し、処理される水が給水管10から反射板11を経て均等に配給され、濾過水流が上へ順に逆洗剥離領域3、変速濾過領域4、圧縮濾過領域5を通過し、最後に水流がフィルタヘッドを通過して清水領域に入り、上昇する水流が蓋板14に当たったときに、出水がまず排ガス管から排出され、この場合、排気バルブ9を閉じることにより、水流がガイドプレートを通過して清水槽15に流入し、さらに越流堰16を通して集水領域6に流入し、最後出水管17を経て清水タンク38に入る。
(2)逆洗時に、遮断された汚泥の重力作用を利用し、ガススプレーによる撹拌によりそれと濾材を分離し、重力により沈降させることで軽量濾材と分離し、逆洗水を必要とせず、節水で省エネである。
(3)初めて軽量濾材領域に濾材洗浄補助ノズル孔を設ける。これによって、逆洗開始時に圧縮された濾材が下へ移動するのを促進するとともに、逆洗後の濾材復位時にさらに微小水量で濾材に残留した不純物を洗い流し、濾過層の洗浄効果を高めることができる。
給水/排泥領域2は反応器1の底部に位置し、逆洗剥離領域3は給水領域2の上部に位置し、逆洗剥離領域3は円筒状であり、容積が変速濾過領域4と圧縮濾過領域5との容積の和と等しい。濾過領域に充填された濾材は発泡ポリスチレン粒子(EPS)であり、濾材の粒径は0.5~1mmである。処理される水中の汚物は最初変速濾過領域における濾過層により遮断される。
変速濾過領域4は逆洗剥離領域3の上部に位置し、この領域は、断面積が下から上へ徐々に小さくなる円錐台状であり、給水流量が一定であり、断面積が小さくなる。一般式Q=A・υから分かるように、水流速度が徐々に速くなるため、この領域の濾過層が受ける上向きの濾過圧力は徐々に大きくなる。変速濾過領域4に充填された濾材は発泡ポリスチレン粒子(EPS)であり、濾材の粒径は0.5~1mmである。
微量水逆洗システムは2つの機能を有する。一つ目は、濾過終了後、逆洗段階に入り、逆洗スプレーの作用により緻密に圧縮された軽量濾材36を分散させ、逆洗剥離領域3に戻らせることである。二つ目は、逆洗終了後の濾材復位過程において、逆洗スプレーの作用により軽量濾材36の表面をさらに洗い流すとともに、濾材を均等に配列させる作用を奏する。
排水/排泥システムは、排水/排泥管21及び排水/排泥バルブ27を含み、排水/排泥管21は、給水/排泥領域2の底部に設けられ、排水/排泥管21には排水/排泥バルブ27が設けられる。
微小水量逆洗変速上向流式軽量濾材フィルタの作動操作の過程は、1濾過過程、2逆洗過程、及び3軽量濾過層復位過程に分けられ、この3つの過程はサイクルで行われる。
Claims (9)
- 微小水量逆洗変速上向流式軽量濾材フィルタであって、
反応器(1)、給水配水システム、ガス逆洗システム、微量水逆洗スプレーシステム、集水システム、及び排水/排泥システムを含み、
反応器(1)の内部には、給水/排泥領域(2)、逆洗剥離領域(3)、変速濾過領域(4)、圧縮濾過領域(5)、及び集水領域(6)が区画されており、圧縮濾過領域(5)の上部には浮上防止フィルタプレート(12)が取り付けられ、浮上防止フィルタプレート(12)上にはフィルタヘッド(13)が取り付けられ、浮上防止フィルタプレート(12)の真上には蓋板(14)が取り付けられ、蓋板(14)の周囲にはガイドプレートが設けられ、蓋板(14)には排気バルブ(9)が設けられ、
給水/排泥領域(2)は反応器(1)の底部に位置し、逆洗剥離領域(3)は給水領域(2)の上部に位置し、逆洗剥離領域(3)は円筒状であり、逆洗剥離領域(3)の容積は、変速濾過領域(4)と圧縮濾過領域(5)との容積の和と等しく、処理される水中の汚物は、最初、変速濾過領域の濾過層によって遮断され、
変速濾過領域(4)は逆洗剥離領域(3)の上部に位置し、この領域は、断面積が下から上へ徐々に小さくなる円錐台状であり、給水流量が一定であり、断面積が小さくなることで、この領域の濾過層が受ける上向きの濾過圧力は徐々に大きくなり、
圧縮濾過領域(5)は変速濾過領域(4)の上部に位置し、この領域は円筒状であり、その断面積が変速濾過領域(4)の上部の断面積と同じ、圧縮濾過領域(5)の初期水流速度は変速濾過領域(4)の最大水流速度であり、圧縮濾過領域(5)における濾過層が受ける圧力は最大であり、濾過層は最も緻密であることを特徴とする、フィルタ。 - 処理される原水は給水/排泥領域(2)を通過して反応器(1)の底部に入り、順に逆洗剥離領域(3)、変速濾過領域(4)及び圧縮濾過領域(5)の濾過層を通過して遮断されて濾過され、濾過水はフィルタヘッドを通過して蓋板(14)に当たり、蓋板(14)のガイドプレートを通過して清水槽(15)に流入し、さらに越流堰(16)を経て集水領域(6)に入り、最後に出水管(17)を介して水が清水タンク(38)に収集されることを特徴とする、請求項1に記載のフィルタ。
- 反応器内に充填される濾材は、粒径0.5~1mmの発泡ポリスチレン粒子(36)であることを特徴とする、請求項1に記載のフィルタ。
- 給水配水システムは、原水タンク(37)、水ポンプ(18)、原水給水管(10)、給水バルブ(25)及び反射板(11)を含み、
原水給水管(10)には給水バルブ(25)が取り付けられ、反射板(11)は給水管口の真下に位置し、水を均等に配給するために用いられ、
原水タンク(37)は水ポンプ(18)の給水口に接続され、水ポンプ(18)の出水口は原水給水管(10)の給水バルブ(25)に接続され、反射板(11)は原水給水管(10)の管口の真下に位置し、
処理される水は、水ポンプにより加圧され、原水給水管により反応器(1)の底部の給水/排泥領域(2)に輸送され、給水は反射板(11)により均等に配給されることを特徴とする、請求項1に記載のフィルタ。 - 集水システムは、清水出水管(17)及び清水タンク(38)を含み、清水出水管(17)の一端は集水領域(6)に接続され、他端は清水タンク(38)に連通し、集水領域と清水タンク(38)の間には高低差があり、高低差により清水は自動的に清水タンクに流入することを特徴とする、請求項1に記載のフィルタ。
- 微量水逆洗スプレーシステムは、清水ポンプ(19)、微量水逆洗主管(23)、微量水逆洗バルブ(30)及びバルブ(31)、微量水逆洗スプレー分岐管(8)、濾材洗浄補助ノズル(24)、液面センサ(35)及び液面検知器(34)を含み、
清水ポンプ(19)は清水タンク(38)に接続され、清水ポンプ(19)は微量水逆洗主管(23)、微量水逆洗バルブ(30)、バルブ(31)により微量水逆洗スプレー分岐管(8)に接続され、微量水逆洗スプレー分岐管(8)は周方向に沿って圧縮濾過領域(5)及び変速濾過領域(4)の外部に設けられ、各微量水逆洗スプレー分岐管(8)には複数の濾材洗浄補助ノズル(24)が設けられ、これにより水が圧縮濾過領域(5)及び変速濾過領域(4)の内部に導入され、
液面センサ(35)は逆洗剥離領域(3)の頂部に設けられ、データ線により液面検知器(34)に接続され、逆洗過程において液面センサ(35)の水位検知結果に基づいて水位を逆洗剥離領域(3)の頂部に制御することを特徴とする、請求項1に記載のフィルタ。 - ガス逆洗システムは、空気圧縮機(20)、逆洗ガス管(22)、逆洗ガス管ノズル(7)、逆洗エアバルブ(28)及びチェックバルブ(26)、逆洗リリースバルブ(9)を含み、
反応器(1)の排水管(21)には排水/排泥バルブ(27)が取り付けられ、
反応器(1)内の逆洗ガス管(22)は、逆洗剥離領域(3)の底部にある管部に均等に分布する逆洗ガス管ノズル(7)が設けられ、逆洗ガス管(22)には逆洗エアバルブ(28)及び逆流を防止するチェックバルブ(26)が取り付けられ、
反応器(1)の頂部の蓋板には排気バルブ(9)が設けられることを特徴とする、請求項1に記載のフィルタ。 - 排水/排泥システムは、排水/排泥管(21)及び排水/排泥バルブ(27)を含み、
排水/排泥管(21)は、給水/排泥領域(2)の底部に設けられ、排水/排泥管(21)には排水/排泥バルブ(27)が設けられることを特徴とする、請求項1に記載のフィルタ。 - 請求項1に記載のフィルタの作動操作方法であって、
微小水量逆洗変速上向流式軽量濾材フィルタの作動操作の過程は、(1)濾過過程、(2)逆洗過程、及び(3)軽量濾過層復位過程に分けられ、この3つの過程はサイクルで行われ、
(1)濾過過程:排水/排泥バルブ(27)、逆洗吸気バルブ(28)及び連通バルブ(29)を閉じ、給水バルブ(25)及び排気バルブ(9)を開き、給水ポンプ(18)を起動し、水ポンプ(18)により原水タンク(37)における処理される水を、給水管(10)を介して反応器(1)に送入し、処理される水が給水管(10)から反射板(11)を経て均等に配給され、濾過水流が上へ順に逆洗剥離領域(3)、変速濾過領域(4)、圧縮濾過領域(5)を通過し、最後に水流がフィルタヘッドを通過して清水領域に入り、上昇する水流が蓋板(14)に当たったときに、出水がまず排ガス管から排出され、この場合、排気バルブ(9)を閉じることにより、水流がガイドプレートを通過して清水槽(15)に流入し、さらに越流堰(16)を通して集水領域(6)に流入し、最後出水管(17)を経て清水タンク(38)に入り、
(2)逆洗過程:給水バルブ(25)を閉じ、排水/排泥バルブ(27)を開き、反応器(1)内の水位は、水の排水/排泥バルブ(27)からの排出に伴い徐々に下降し、濾材も下降し、このとき、連通バルブ(29)、微小水量給水調節バルブ(30)及びバルブ(31)を開き、微小水量スプレー水ポンプ(19)を起動し、濾材洗浄補助ノズル孔(24)のスプレー作用により圧縮濾過領域(5)の濾材を分散して下に移動させ、最後に液面センサ(35)及び液面検知器(34)により水位を逆洗剥離領域(3)の頂部に制御し、このとき、連通バルブ(29)、微小水量給水調節バルブ(30)及びバルブ(31)を閉じ、微小水量スプレー水ポンプ(19)を閉じ、逆洗吸気バルブ(28)、排気バルブ(9)を開き、空気圧縮機(20)を起動し、ガスが空気圧縮機(20)により加圧された後、空気圧縮機(20)、ガス量調節バルブ(28)、チェックバルブ(26)を経て反応器に入り、さらに逆洗ガス管ノズル(7)により吐出され、軽量濾材を5分-10分間撹拌することで、濾過層が遮断した汚物がガスせん断作用及びそれ自体の重力作用により濾材から剥離され、そして、空気圧縮機(20)及びバルブ(28)を閉じ、沈殿作用により剥離した不純物を排水/排泥領域(2)に集中させ、沈殿時間が20分-30分間であり、さらに、排水/排泥バルブ(27)を開き、汚泥を、排泥管(21)を介して水流と共に排出し、逆洗過程を完成させ、
(3)軽量濾過層復位過程:逆洗が終了し、排泥した後、次の濾過過程に入る前に、軽量濾過層復位を行う必要があり、まず、排水/排泥バルブ(27)及び逆洗エアバルブ(28)を閉じ、微小水量スプレー給水バルブ(30)及びバルブ(31)を開き、連通バルブ(29)及び排気バルブ(9)を開き、微小水量スプレー水ポンプ(19)を起動し、微小水量スプレー水ポンプ(19)の洗い流し作用により、水流は濾材洗浄補助ノズル孔(24)から反応器(1)内にスプレーされ、反応器(1)内の水位が徐々に上昇し、発泡ポリスチレン粒子(EPS)濾材(36)は比重が水より小さいため、上昇水流の押し上げにより自動復位が実現されるとともに、微小水量スプレーが上昇過程中の軽量濾材の分布を補助的に調整し、上昇濾材が浮上防止フィルタプレートにより遮断されるとともに水流の上向きの作用力により作用されることにより、濾過層は徐々に緻密に圧縮され、このとき、微小水量スプレー給水バルブ(30)及びバルブ(31)を閉じ、引き続き微小水量スプレー水ポンプ(19)の動作を5分-10分間保持した後、微小水量スプレー水ポンプ(19)及び連通バルブ(29)を閉じ、濾過層の復位過程を完成させることを特徴とする、方法。
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