JPH04210202A - 下向流濾過方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［０００１１

【産業上の利用分野］本発明は、懸濁液を濾過により清
澄化する新方式の清澄濾過方法および装置に関するもの
である。 ［０００２］ 【従来の技術】スポンジ状の弾性多孔性粒状物を濾材と
した上向流濾過装置は、従来公知である（特開昭６０−
１４７２０７号公報）。この公知技術は、多孔通水部材
の下部に圧縮された状態のスポンジ粒状物の充填層に原
水を上向流で圧入し、ＳＳを濾過するというものである
。 しかしながら、本発明者がこの従来技術を追試した結果
、短時間で充填層がＳＳによって目詰まりしスポンジが
著しく圧縮される結果急激な濾抗増加を招くことが認め
られた。しかも、充填層を空気と水によって洗浄する場
合、濾材が多孔通水部材の下面に圧縮されてしまい濾材
が流動しなくなるため、効果的な洗浄が極めて困難であ
ることも認められた。この点は重大な欠点である。 ［０００３］

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来装
置の欠点を解決することを目的とするもので、ＳＳの捕
捉容量が大きく、濾抗の上昇が少なく、かつ濾材の洗浄
が容易な新規濾過装置を提供することを課題としている
。 ［０００４］

【課題を解決するための手段】本発明は従来装置とは全
く逆の着想に基づくもので、多段状に設けた多孔通水部
材の上に弾性多孔性粒状物の充填層を設けて、原水を下
向流で通水することによって、前記従来装置の欠点が兄
事に解決されることを見出して完成された。また、本発
明を完成する過程で従来装置の欠点の本質的原因は、弾
性多孔性粒状物の充填層を極力圧縮させた状態で原水を
上向流で圧入するという技術思想に起因していることを
突きとめた。そこで、本発明者は原水を各々の充填層の
各段に分配して供給することによって弾性多孔体粒状物
が圧縮されるのを効果的に防止でき、ＳＳ捕捉容量を大
幅に増加できることを見出し、本発明を完成した。 ［０００５］即ち、本発明は、下記■〜■記載のもので
あり、これにより上記課題を解決することができる。■
槽内の水平断面に多孔通水部材を多段状に設け、該多孔
通水部材の各々の上に弾性多孔性粒状物の充填層を形成
し、原水を下向流で通水し、前記充填層の下部より濾過
水を得ることを特徴とする下向流濾過方法。■　前記弾
性多孔性粒状物の充填層の各々の上部に、原水を分配し
て供給することを特徴とする上記■記載の下向流濾過方
法。■　槽内の水平断面に多孔通水部材を多段状に設け
、該多孔通水部材の各々の上に弾性多孔性粒状物の充填
層を形成し、かつ原水を下向流で通水し、前記充填層の
下部より濾過水を得るように原水流入部と濾過水流出部
を設けたことを特徴とする下向流濾過装置。■　前記弾
性多孔性粒状物の充填層の各々の上部に、原水を分配し
て供給することを特徴とする上記■記載の下向流濾過装
置。■　前記各充填層の間に空間部を設けた上記■また
は■記載の下向流濾過装置。 ［０００６１本発明に使用される多孔通水部材は、槽内
に少なくとも２以上垂直方向において異なる水平断面に
設けられる。この場合、多孔通水部材は、必ずしも厳密
に水平にならなくともよく、水平から若干ずれていても
よい。また、多孔通水部材の構造、素材等は特に制限な
く、原水を容易に流下させる孔を有し、かつ弾性多孔性
粒状物を保持して充填層を安定に維持しえる強度と耐腐
食性、耐久性等を有していればよい。多孔通水部材とし
ては、例えば、プラスチック、ステンレス製等の網、板
等が挙げられる。あるいは、最下部の多孔通水部材は、
砂利等を充填したもののみで構成してもよい。また、適
宜、アンスラサイト、活性炭等の粒状物を組み合わせて
濾過層の機能を有するように構成してもよい。 ［０００７］また、本発明においては、原水、即ち、被
処理水は、充填層の最上部から少なくとも流下させて下
向流にて濾過処理するものであるが、好ましくは、原水
供給を各充填層の上部から各々供給すること、即ち、原
水を分配することにより、ＳＳ捕捉量を平均化し、引い
ては濾抗を低減化させると共に弾性多孔性粒状物の圧縮
を防止することが望ましい。ここで、原水が供給される
充填層の上部としては、特に厳密に規定するものではな
いが、該空間部を設けた時は、当該空間部に対応した位
置に設けることが好ましい。この場合、原水供給部は槽
壁口でも槽内でも任意であるが、槽壁が好ましい。また
、原水を充填層に供給する部材の噴出部の構造も特に制
限はなく、管を単に切断したものでも、シャワー構造等
にしたものでもよい。また、供給部からの噴出量は、各
々の供給部において一定でも互いに異なるように設定し
てもよく、適宜設定でき、充填層におけるＳＳの捕捉量
、即ち目詰まりが充填層のある一部に偏らないように充
填層全体にＳＳがより均一に分布されるように調整でき
、更に濾過継続時間、実質処理水量（処理水量−洗浄用
水量）および除去効率を向上させることができる。 ［０００８］各充填層の間、即ち、該多孔通水部材の下
面と多孔通水部材下の充填層上端面の間に空間部を設け
ることが、洗浄時に弾性多孔性粒状物の運動、攪拌を確
保するうえで好ましく、効果的な洗浄を行うことができ
る。また、上述のように原水を分配、供給する上で都合
がよい。本発明において、各充填層の各厚さは、その段
順位、弾性多孔性粒状物の弾性的強度、槽の高さ、空間
部の大きさ等により、適宜選定すればよく、通常、５０
ｃｍ〜１００ｃｍの範囲から選択されえる。 ［０００９］本発明に使用される弾性多孔性粒状物は、
大気圧下圧縮すると内部空気を排除して収縮し、圧縮を
やめると空気を内部に吸収して元の状態に復元される弾
性を有する多孔性の小体であって、吸水性を有するもの
ならいかなる形状、素材、孔構造等のものでも適用でき
る。該弾性多孔性粒状物は、表面から内部にかけて連続
した穴を持つように形成され、公知の発泡法等により製
造できる。該弾性多孔性粒状物の素材としては、上記性
質を有するものであるならば、特に制限されず、有機高
分子、無機化合物等公知のものを使用できるが、中でも
素材自体に適度な弾性と強度とを有する素材が好ましく
、特にウレタン樹脂等が好ましい。例えば、ポリウレタ
ンフォーム等の弾性多孔性粒状物は、ウレタン樹脂等の
プラスチックスを連続気泡を造る発泡法で発泡して作製
され、そのまま使用するか所望形状、サイズに切断して
使用する。弾性多孔性粒状物のサイズは、１０〜３０ｍ
ｍ、好ましくは１５〜２０ｍｍであり、その形状は角形
、球状、その他種々の形状がとれるが、角形が好ましい
。その比重は、通常０．　８〜１．２程度が好ましい。 弾性多孔性粒状物の空隙率は、９０％以上が好ましい。 また、気孔径、即ち、穴径は、０．１〜６ｍｍ、好まし
くは２〜４ｍｍの範囲から選択することが望ましい。ま
た、１ｃｍ長さ当たりの穴の数は、５〜２０個が好まし
い。 ［００１０１本発明は、ＳＳの物理的除去のみに限定さ
れることはなく、該充填層に酸素含有気泡を供給して好
気的条件を保持させることにより、微生物を付着繁殖さ
せてその表面に生物膜を形成させて少なくとも好気性生
物濾過可能な汚水成分、例えば、ＢＯＤ　、　ＮＨ３Ｎ
等の生物学的除去とＳＳの物理的除去を行うことができ
、そのための酸素含有気泡供給装置を充填層の上方部等
適宜位置に配備することができる。あるいは、槽内を嫌
気性条件に維持して嫌気性生物濾過装置とすることも可
能である。さらに、単一槽内に好気性濾過層と嫌気性濾
過層が共存した濾過装置を該充填層により構成してもよ
い。また１弾性多孔性粒状物からなる充填層の下方に弾
性多孔性粒状物以外の粒状固体からなる充填層を設けて
もよく、本発明装置を好気性生物濾過装置とする場合は
、該後者の充填層内に酸素含有気泡供給部を設けること
が好ましい。 更に、該酸素含有気泡供給部の下方に弾性多孔性粒状物
あるいは公知濾材の嫌気性充填層を設けるように構成し
てもよい。 ［００１１１本発明において、処理された処理水は、槽
下部に設けられた処理水流出部から得られるが、この処
理水流出部の構造も公知の装置が適用でき、特に制限は
なく、単独に設けても上記酸素含有気泡供給装置や下記
充填層洗浄手段と組み合わせた構造、例えば、ブロック
構造等でもよい。 ［００１２］本発明装置は、濾過継続可能時間を過ぎる
と充填層を洗浄しなければならないが、その手段は特に
制限な〈従来公知の手段が適用できる。この場合、上記
酸素含有気泡供給装置を洗浄用として兼用しても別途専
用の手段、例えば、空気洗浄用空気供給装置、水洗浄用
水供給装置等を配備することができる。この場合、通常
洗浄用水としては本発明装置による処理水が使用される
が、所望により、他の水を併用してもよい。また、洗浄
用空気に代えて任意の酸素を含有しない無毒な気体、例
えば窒素ガス等を併用してもよく、特にこのようなガス
は嫌気性充填層を設けた場合、特に好適であり、好気性
充填層を併設した場合はこれらも共通に洗浄し得る位置
に該供給装置を配備すると良い。 ［００１３］また、処理時、洗浄時等に弾性多孔性粒状
物が種糸外に流出しないように充填層の上に流出防止装
置を配備することが好ましい。該流出防止装置としては
、ネット等を使用できる。上記洗浄装置により充填層を
洗浄して発生したＳＳ等を含む洗浄排水は、通常、処理
槽上部に設けられる洗浄排水流出部から排出される。該
流出部の構成は公知のものが適用できるが、上記流出防
止装置を設けた場合は該装置の上部に該流出部を設ける
とよい。 ［００１４］

【作用】図１及び図２を参照しつつ、本発明の作用と一
実施態様を詳しく述べる。図１において、１は下水等の
懸濁粒子を含む原水であり、矢印は原水流入部を示し、
２は本発明の濾過槽、３は網などの多孔通水部材であり
、多段状に設けられている。４〜７はポリウレタンフォ
ームなどの弾性多孔性粒状物の充填層であり、やはり多
段状に設けることが重要である。なぜならば、本発明者
の実験によれば、多孔通水部材３を除去すると、下部の
充填層７，６がその上の弾性多孔性粒状物の重量によっ
て、強く圧縮されてしまい、濾過抵抗が非常に大きなも
のとなってしまい、濾過抵抗が非常に大きなものとなっ
てしまうことが判明したからである。この傾向は濾過速
度が大きい程、濾材重量のほかに濾過の圧力が加わるた
め著しくなる。しかして、８は濾過水流出管であり、充
填層４の上部界面近くまで立ちあがっている。また。 ９は洗浄用水供給管、１０は空気洗浄用空気である。ま
た、１４〜１７は充填層４〜７の上部の空間部であり、
この空間部分は濾材の逆洗時に重要な機能を果たす。即
ち、洗浄用水供給管５からの洗浄水と該空気６を供給す
ると、濾材か膨張し、流動しやすくなるため、効果的な
洗浄が可能となる。この点は前記の従来装置とは極めて
対照的な構成である。 ［００１５］さて、以上のような構造をもつ本発明濾過
装置において、下水などの原水を下向流で、弾性多孔性
粒状物をできるだけ緩やかに充填した多段状の充填層４
〜７に通水して、流下させると、原水中のＳＳが弾性多
孔性粒状物濾材の表面および内部に捕捉され、最終的に
充填層７の下部から清澄な処理水が流出する。図１の構
成は充填層の洗浄時に特に有効であり、洗浄用水と空気
とを上向流で通水するだけで、簡単に洗浄できる。従来
装置は原水を上向流で通水し、洗浄用水も上向流で通水
するため、洗浄開始の時点で濾材が多孔通水部材の下面
に圧縮され、押しつけられた状態になっているため、洗
浄用水と空気を上向流で供給してもさらに濾材が多孔通
水部材の下面に圧縮されてしまい、全く濾材を流動化で
きないので、洗浄が極めて困難であることを追試実験で
確認した。 ［００１６１次に本発明の他の重要構成を図２に基づい
て説明する。 図２は原水１を多段充填層４〜７に多段状に分配供給す
ることを特徴とするものである。１−１〜１−４は原水
の分配供給管であり、１−２〜１−４は空間部１５〜１
７に位置する槽壁にとりつけるのが好適である。図２の
構成によれば弾性多孔性粒状物による充填層４〜７への
ＳＳ流入負荷量が分配されるため、例えば１段供給（図
１）法の場合より、充填層４へのＳＳ負荷量が軽減され
る。この結果、充填層４部での濾抗の増加率が減少し、
弾性多孔性粒状物の圧縮度も減少する。従って、充填層
４〜７全体の弾性多孔体の圧縮度も減少し、ゆるやかな
充填状態を長時間維持でき、ＳＳの捕捉容量も著しく増
加する。図２の濾床洗浄法は、図１と同様に容易であり
、同一方法によって洗浄できる。 ［００１７］次に本発明に適用する弾性多孔性粒状物の
物性はかなり重要な因子であり、特に多孔率と気孔径が
重要である。多孔率とは、例えば、ポリウレタンフォー
ムなどの弾性多孔性粒状物の１ｃｍ当たりの穴の数であ
り、気孔径とはその穴の直径である。本発明にとって好
適な多孔率は、従来装置（特開昭６０−１４７２０７号
公報）が４０〜５０個／　ｃ　ｍとかなり大きいのに対
し、５〜２０ｆ［１／ｃｍと小さな多孔率のものを使用
し、かつ気孔径が２〜４ｍｍの大きな穴のものを使用す
ることが好適である。即ち、従来装置の弾性多孔性粒状
物の多孔率では気孔径が０．　１〜０．２ｍｍと非常に
小さく原水中のＳＳが弾性多孔性粒状物の内部に進入せ
ずに表面でしか捕捉されないのに対し、本発明では穴の
大きさが桁違いに大きいので、ＳＳが濾材表面だけでな
く内部にも多量に捕捉されることを実験的に確かめた。 なお、弾性多孔性粒状物の粒径は０．　５〜２ｃｍ程度
のものを採用するのがよく、あまり小さい粒径のものを
使うと、強度が小さく容易につぶれてしまい、ゆるやか
な充填状態の充填層を形成できない。また、あまり大き
な粒径（例えば、５〜ｌ　Ｏｃ　ｍ）のものを使うと、
ＳＳの濾過効率が悪化するので好ましくない。充填層４
〜７の層厚は０．３〜１、Ｏｍ程度にすれば充分である
。各充填層の厚さをあまり高くすると、弾性多孔性粒状
物がつぶされやすくなるので、多段に分割した意味を失
う。以上述べたように本発明は従来装置の問題点の発生
原因がスポンジなどの弾性多孔性粒状物を圧縮した状態
で濾過および洗浄していることに起因することを突きと
め、極力弾性多孔性粒状物濾材を圧縮しない状態で濾過
、洗浄できる方法が、技術改善のポイントであることを
見出して確立されたユニークな装置である。 ［００１８］

【発明の効果】■　従来装置に比べ、同一原水、同一濾
過速度で数倍以上の濾過継続時間がとれる。■　従来装
置よりも高い濾過速度で運転しても、濾過抵抗の増加が
少ない。■　濾材の洗浄が従来装置よりもはるかに簡単
にでき、洗浄排水の発生量が減少する。従来装置では濾
材洗浄が充分に行えないまま、次の濾過に移らざるを得
なくなり、長い日数運転していると濾材の著しい汚染を
招き、濾過不能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用した本発明の濾過装置の一例
を説明するための図で、その縦断面を示す説明図である
。

【図２】本発明方法を適用した本発明の他の濾過装置の
一例を説明するための図で、その縦断面を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１　原水 １−１．１−２．１−３．１−４　　分配供給管２　濾
過槽 ３　多孔性部材 ４．５．６．７　充填層 ８　濾過水流出管 ９　洗浄用水供給管 １０　空気洗浄用空気 １１　洗浄排水流出管 １２　多孔通水部材 １３　槽内水位 １４．１５．１６．１７　空間部

【図１】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】槽内の水平断面に多孔通水部材を多段状に
   設け、該多孔通水部材の各々の上に弾性多孔性粒状物の
   充填層を形成し、原水を下向流で通水し、前記充填層の
   下部より濾過水を得ることを特徴とする下向流濾過方法
   。
2. 【請求項２】前記弾性多孔性粒状物の充填層の各々の上
   部に、原水を分配して供給することを特徴とする請求項
   １記載の下向流濾過方法。
3. 【請求項３】槽内の水平断面に多孔通水部材を多段状に
   設け、該多孔通水部材の各々の上に弾性多孔性粒状物の
   充填層を形成し、かつ原水を下向流で通水し、前記充填
   層の下部より濾過水を得るように原水流入部と濾過水流
   出部を設けたことを特徴とする下向流濾過装置。
4. 【請求項４】前記弾性多孔性粒状物の充填層の各々の上
   部に、原水を分配して供給することを特徴とする請求項
   ３記載の下向流濾過装置。
5. 【請求項５】前記各充填層の間に空間部を設けた請求項
   ３または４記載の下向流濾過装置。