JPH0686904A

JPH0686904A - 地下排水管分配装置

Info

Publication number: JPH0686904A
Application number: JP4217997A
Authority: JP
Inventors: Charles Maxon Richard; リチャード・チャールズ・マクソン
Original assignee: Johnson Filtration Systems Inc
Current assignee: Wheelabrator Clean Water Inc
Priority date: 1992-08-17
Filing date: 1992-08-17
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】横管部材式地下排水管システム内で空気、水
及び空気／水の逆流洗浄分配を行う手段であって、別個
の空気分配装置を使用せず、地下排水管の位置にて空気
を導入することの出来る手段を提供すること。【構成】重力式急速ろ過槽の床に使用し得るようにし
た横管部材式地下排水管装置は、ワイヤー（３０）を巻
いたスロット付きスクリーン面（２８）を有する横管部
材（２６）を備えている。該スクリーン面（２８）は、
ろ過槽媒体の粒子を直接支持しかつ保持し、また、自身
はワイヤー（３０）に溶接された溝形ロッド部材（３
４）により支持される。溝形ロッド部材のウェブ部分
（３６）は、逆流洗浄中、空気及び水を同時に分配する
機能を果たす。ウェブ部分（３６）は、横管部材が完全
に水平でない場合でさえ、該横管部材の全体を通じて空
気及び水が均一に分配されるようにするプレナム（５
６）を横管部材の内側に形成すべく、上方通路に総面積
の小さい穴（３８）、下方通路に総面積の大きい穴（４
０）を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体内、特に、重力式
急速ろ過槽内に空気又はその他の気体を分配する技術に
関するものである。重力式急速ろ過槽を逆流洗浄するた
めに空気を使用することは、米国の水処理業界で益々、
一般的なものとなりつつある。他方、空気による逆流洗
浄は、欧州では、数十年に亙って採用されている。これ
ら欧州の施設における経験に基づき、水処理技術者は、
水単独ではなく、空気を使用することにより、ろ床をよ
り効果的に洗浄し得ることが分かった。

【０００２】

【従来の技術】水のみを使用する典型的な逆流洗浄方法
は、比較的長時間に亙り、ろ床に高速の逆流を流動させ
るものである。典型的な逆流洗浄の流量は、15乃至20 G
PM／ft²（ガロン毎分／フィート²）の範囲内である。こ
れは、3乃至5 GPM／ft²の通常の流量と大きく異なる。
この水洗いは、原水中の固体量いかんにより、毎日、又
は２日に一回行われ、典型的には10乃至20分の時間をか
ける。

【０００３】空気逆流洗浄方法は、典型的には、２つの
基本的なパターンに従って行われる。その第一のパター
ンは、2乃至4 SCFM／ft²（標準立法フィート毎分／フィ
ート²）の流量にて空気逆流洗浄サイクルを約5分間、継
続して行うものである。次に、この空気のみを使用する
逆流洗浄に続けて、15乃至20 GPM／ft²の上述の流量に
て約5分間、短時間の水逆流洗浄を行う。

【０００４】第二の方法は、上述の別個の空気及び水サ
イクルの間に、空気／水サイクルを同時に行うことであ
る。こうした同時に流動させるときの流量は、典型的に
は2乃至4 SCFM／ft²及び3乃至5 GPM／ft²である。これ
ら同時的な流動サイクルの持続時間は約5分間である。
この方法を採用する場合、水のみを使用する最後のサイ
クルの持続時間は、約5分と更に短縮することが出来
る。

【０００５】水逆流洗浄に使用される総水量の計算結果
から、上述の第二の方法によれば、水の使用量は、水の
みを使用する逆流洗浄サイクル中の150乃至400 ガロン
／ft²から約90乃至125 ガロン／ft²に減少させることが
出来、これは、顕著な減少量であることが分かる。更
に、ろ床は、通常、空気逆流洗浄を行うことによって一
層良く洗浄することが出来、その結果、逆流洗浄間のろ
過槽の作用期間を長くすることが出来る。こうしたより
長時間の作用期間の結果、逆流洗浄に使用される水量は
更に少なくなる。この方法には、明らかな経済的利点が
あり、従って、この方法は、益々、一般的になりつつあ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】欧州における地下排水
管の設計の一般的な方法は、数百又は数千の個々の直接
的な保持ろ過槽噴出口を偽床（二重床）に配置するもの
である。この偽床は、一般に、真のろ床から約30ｃｍ
（12インチ）上方にあり、ろ過中の流れを集め、逆流洗
浄中に分配するためのチャンバを提供する。かかるシス
テム内での水の分配は、各噴出口とろ床との接続箇所に
おける流動面積を制限することにより、比較的容易に行
うことが出来る。この制限された流動面積は、圧力低下
をもたらし、その結果、水流は、一部の噴出口にのみ集
中されずに、全ての噴出口に向かう傾向となる。しか
し、空気も分配しようとする場合、更に別の設計上の問
題点が生じる。逆流洗浄中に空気を利用するこれらシス
テムの設計者は、空気は、水よりもはるかに密度が小さ
いから、水を分配し得るようにした噴出口の接続箇所の
圧力低下が極めて小さいことを了知している。従って、
かかるシステムに導入された空気は、全て、出会う最初
の数個の噴出口から排出されてしまう傾向となる。他
方、空気を均一に分配し得るように、噴出口の接続部の
穴を十分に小さく設計した場合、水が流動する間の圧力
低下は、許容し得ない程、大きくなる。空気流を「予分
配する」手段が必要とされる。

【０００７】この予分配は、典型的に、各噴出口の接続
箇所に、「ドロップ管」を介在させることにより行われ
る。かかる管は、典型的に、長さ約15ｃｍ（6インチ）
であり、下端が開放している。その径は、接続箇所の径
に等しい。これらドロップ管は、その管の側部にスロッ
ト、又は一連の小径穴の何れかを有し、噴出口までは伸
長しないが、噴出口の下方の所定の位置から開始する側
穴を形成する。この穴を形成することにより、空気がド
ロップ管の何れかの側穴から出始める前に、全ての空気
を偽床の下側の全体から排出する空気「プレナム（ｐｌ
ｅｎｕｍ）」を形成することが可能となる。システム内
により多くの空気が導入されると、ドロップ管の全ての
穴から出る総流量とシステムに入る空気流量とが均衡す
るまで、空気／水の境界の位置は低下し続ける。上述の
型式の管を使用することにより、水は、プレナム状態を
害することなく、空気管の開放端を通って流動すること
が出来るため、空気／水を同時に分配することが可能と
なる。

【０００８】上述の型式のシステムの欠点は、高価であ
ること、構造的に堅牢なろ床を提供する必要があるこ
と、通常、プラスチック材料から成る個々の噴出口が損
傷し易いこと、かかるシステムを既存のヘッダ／横管部
材式ろ過槽に組み込むことが困難であることである。

【０００９】空気をろ過層に導入する別の方法は、穿孔
管の横管部材式ヘッダのような独立的な空気供給システ
ムを使用することである。しかし、かかる方法は、極め
てコスト高となり、又、多くのろ過層に一般的な勾配付
き支持砂利の上方に空気分配装置を配置しなければなら
ない。かかる分配装置を砂利の下方に配置するならば、
通常、砂利層は持ち上げられかつくずれ、その結果、ろ
床の寿命が短くなる。

【００１０】空気分配装置を組み込む更に別の方法は、
別個の空気分配装置の部分をブロックの形態の「横管部
材（ｌａｔｅｒａｌ）式」地下排水管（ｕｎｄｅｒｄｒ
ａｉｎ）システムに組み込むことである。この設計は、
比較的複雑であるため、かかる地下排水管システムのコ
ストは比較的高くつく。又、かかる設計は、ブロックの
上方に勾配付きの砂利を使用することが必要である。砂
利の安定性は、空気の流量を制限することによりかなり
制御可能であるが、この設計の場合、砂利のくずれが依
然、問題である。

【００１１】従来技術の構造の一例は、米国特許第801,
810号（パーマリ（Parmalee））に記載されており、こ
こで、空気を粗い砂利床内に分配するための小さい上方
穴が単一の上方位置に形成され、水を分配する大きい下
方穴が単一の位置に形成される。米国特許第4,214,992
号は、単一の高さに空気穴を有し、空気／水により同時
に逆流洗浄することを目的としない点で、上記パーマリ
の特許と同様である。米国特許第4,707,257号には、同
一のチャンバ及び同一の位置に設けられた空気及び水穴
が示してあり、これにより、該装置は水平度に敏感とな
る。該装置は、２つのプレナムを備えており、その一方
の空気プレナムは偽床の下方に配置される一方、他方の
プレナムはろ過槽媒体を支持するスクリーンの一部を有
する平坦な分配板の下方に配置される。米国特許第5,01
5,383号及び米国特許第5,118,419号には、内部分配部材
を備える、第７図、第１５図、第１６図及び第１７図の
スカラッブ状の横管部材式地下排水管システムが示して
ある。内部分配部材に形成された穴は、水流を受け入れ
得るように寸法決めされており、これにより、横管部材
が完全に水平でない場合であっても、空気の均一な流量
が妨げられることはない。例えば、第１５図及び第１６
図に開示された分配管は、穴をその下面にのみ有する。
この構成は、空気を導入した場合にはプレナムを形成す
るが、空気は全て横管部材の上端の穴から外に流動する
傾向となる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、横管部材式地
下排水管システム内で空気、水及び空気／水の逆流洗浄
分配を行う手段であって、別個の空気分配装置を使用せ
ず、地下排水管の位置にて空気を導入することの出来る
手段を提供することである。本発明の別の目的は、下方
の砂利床を必要とせずに、媒体床を直接、支持する地下
排水管システムを提供することである。本発明の更に別
の目的は、圧力の過度の低下を生ずることなく、水流が
均一に分配されるようにする、「空気プレナム」の形成
を許容する横管部材式地下排水管システムを提供するこ
とである。本発明の更に別の目的は、異常な圧力低下を
生じさせずかつ水又は空気流の何れかの分配の均一さを
損なうことなく、空気及び水を同時に分配することを許
容する横管部材式地下排水管システムを提供することで
ある。

【００１３】上記及びその他の目的は、非平面状の多孔
質の媒体保持部分であって、逆流洗浄工程中、上記逆流
洗浄液体及び逆流洗浄気体が同時に通って上方に流動
し、上記媒体床に入るときに通る第１の所定の寸法の上
記分配部材の単位長さ当たりの総開放面積を有する媒体
保持部分を備える分配部材を提供し、該分配部材が、逆
流洗浄液体及び逆流洗浄気体の供給源に接続され、上記
分配部材の軸線に対して直角の断面で見たとき、多数の
垂直位置に配置された複数の穴を備える外面を有し、こ
れら穴が、上記多孔質の媒体保持部分を通って下方に流
動したろ液を集める集水モード、及び上記逆流洗浄液体
及び逆流洗浄気体を同時に外方に噴出して、上記媒体に
接触させる逆流洗浄モードの双方で使用可能であるよう
にされ、上記複数の穴が、上記多孔質の媒体保持部分の
上記第１の所定の寸法の単位長さ当たりの上記総開放面
積よりも著しく小さい第２の所定の寸法の上記分配部分
の単位長さ当たりの総開放面積を有し、多数の垂直位置
に配置された上記複数の穴が、逆流洗浄気体を比較的均
一に噴出し得るように分配部材の長さに沿って寸法決め
されかつ配置された第１の複数の上方穴と、逆流洗浄液
体を比較的均一に噴出し得るように分配部材の長さに沿
って寸法決めされかつ離間した第２の複数の下方穴とか
ら成り、上記第１の複数の上方穴が多数の垂直位置にて
開放した部分を有し、その少なくとも一部が、少なくと
も2.5ｃｍの距離だけ上記外面の最上方部分から下方に
伸長し、上記第２の複数の下方穴が、上記外面の底面又
は該底面に又はその上方に配置された少なくとも１つの
垂直位置に配置され、上記第１の複数の上方穴が上記第
２の複数の下方穴の単位長さ当たりの総開放面積よりも
著しく小さい単位長さ当たりの総開放面積を有すること
を特徴とする本発明の装置により実現される。

【００１４】上述の各種の気体及び液体穴を形成しかつ
位置決めすることにより、制限された量の気体のみが上
方穴を通って出ることが出来、その結果、残りの気体を
してプレナムを形成し、分配部材の長さに沿って分配す
ることが出来る。

【００１５】多数の位置に穴を備えることにより、プレ
ナムの高さの増大に伴い分配部材の単位長さ当たりより
多くの逆流洗浄気体が出ることが可能となる。その結
果、プレナムは分配部材に導入された逆流洗浄気体の総
容積に依存するある高さにて安定する。分配の均一性
は、分配部材の単位長さ当たり「露出された」穴の総数
いかんにより、米国特許第5,015,383号に記載された設
計の場合よりも水平度に依存する程度がはるかに少な
い。

【００１６】穴の寸法及び穴間の間隔を適当に選択する
ことにより、逆流洗浄気体及び液体の所望の流量を実現
することが可能となり、気体プレナムは、より大きい液
体分配穴の位置の上方の位置にて安定する。

【００１７】逆流洗浄気体用の上記第１の複数の上方穴
は、逆流洗浄液体用の第２の複数の下方穴の単位長さ当
たりの総面積の90％以下、望ましくは65％乃至40％の範
囲、選択随意的には50％乃至40％以下の単位長さ当たり
の総面積を備えることが望ましい。

【００１８】分配部材の媒体保持部分の単位長さ当たり
の総開放面積は、逆流洗浄モードにて、上記逆流洗浄液
体及び逆流洗浄気体を同時に外方に噴出し得るように設
けられた上記包み込んだ流れ分配部分にて多数の垂直位
置に設けられた複数の穴の単位長さ当たりの総面積の少
なくとも２倍であることが望ましい。

【００１９】小径穴は、内側流れ分配部分の上方位置に
形成し、大径穴は上記部分の底部に形成することが望ま
しいが、例えば、穴の寸法を頂部の極めて小径穴から底
部の極めて大径穴まで段階を付けるようなその他の構成
とすることも可能である。しかし、個々の穴の寸法は重
要でなく、単位長さ当たり総開放面積が重要であること
を認識すべきである。故に、より小径の同一数の穴とす
るか、又は同一径の穴であるが、その数を少なくするこ
とにより、制限された開放面積を実現することが可能で
ある。

【００２０】

【実施例】本発明は、一例として、添付図面に関して以
下に更に詳細に説明する。

【００２１】第１図を参照すると、ろ過槽組立体は、全
体として符号１０で示してある。該ろ過槽組立体１０
は、典型的にコンクリートから成る側壁１２と、コンク
リート製ろ床１４とを備えている。集水モード中、原水
のような液体をろ過槽組立体１０内に分配する目的にて
オーバーフロー樋１６がろ過槽の頂部に沿って離間した
位置に取り付けられており、かかる液体は、ろ床１８を
通って下方に流動し、複数の分配部材２０により集めら
れる。分配部材２０の上面は多孔質であり、ろ床１８を
構成する粒子を保持し得る寸法とした細いスロットのよ
うな有孔部分を備えることが望ましい。分配部材２０
は、スカラップ状（扇形状）断面の横部分として示して
あるが、これら部材は、例えば円筒状のような任意の筒
状の形状とすることも出来る。逆流洗浄モード中、オー
バーフロー樋１６は、分配部材２０によりろ床を通って
上方に向けられかつ排出箇所に向けられる水を集める。
下方に伸長する流動管２２は、各分配部材に取り付ける
ことが望ましく、複数の穴２３を備え、水は該穴２３を
通ってヘッダ部材２４内に流動することが出来、ヘッダ
部材２４は板２４′で覆った床１４に形成された樋の形
態で示してある。板２４′は、凹所１４内で板の各側端
縁の下方に配置されかつボルト（図示せず）により床に
締結されたエラストマー的密封片２５により樋に密封状
態に保持される。分配部材２０は、ボルト２１′により
床１４に締結された一対の締め付けバー２１により固定
される。流動管の穴２３は、一連の垂直方向に離間した
横列穴として示してあるが、これら穴は、より正確に
は、垂直方向に伸長する穴手段として説明することが出
来、例えば、１又は２以上の垂直スロットのようなその
他の形態とすることも可能である。

【００２２】第２図には、スカラップ状横管部材２６の
形態の分配部材２０の好適な構造が示してある。該横管
部材２６の湾曲上面２８は、米国特許第4,096,911号に
記載されたように、楔状断面のワイヤー３０を溝形ロッ
ド部材３４を円筒状列に配置した周囲に巻き付け、溝形
ロッド部材と各溝の交差部分にて溝の半径方向外方に伸
長する脚部分３２にワイヤーを溶接することにより形成
される湾曲スクリーンであることが望ましい。該溝形ロ
ッド部材３４は、ウェブ部分３６を備え、該ウェブ部分
３６の幾多の部分は、予想される運転状態いかんによ
り、素材のままにするか、又はその長さに沿って離間し
た位置に各種寸法の穴を設けることが出来る。逆流洗浄
中、空気及び水の好適な分配を実現し、分配部材２０
が、その一端から他端までのその垂直位置の僅かな変化
に比較的影響を受けないようにするため、幾つかの上方
垂直位置に設けられた溝には、空気／水の逆流洗浄工程
中に空気が通過するの特に適した小径穴３８が設けられ
る。同様に、より下方の位置にある１又は２以上の溝に
は、水が通過するのに適したより大径穴４０が設けられ
る。横管部材の底部は、無孔の平坦な底部板４２により
覆った状態で示してあり、該底部板４２により、分配板
に対する流れの全ては、ワイヤ３０ー間のスロット穴４
４を通じて出入りする。逆流洗浄中、所望の流動状態を
実現するため、スロット穴４４の総面積は、通路の穴３
８、４０の総面積よりも著しく大きくする。逆流洗浄運
転中の場合のように、横管部材の内側の下方部分に水５
４を満たし、上方部分に空気５６を満たす場合、横管部
材の頂部と水５４の表面位置６０との間に分配部材の空
気プレナム５８が形成される。該横管部材は典型的に、
30ｃｍ（12インチ）の中心線間隔でヘッダに取り付けら
れ、横管部材は約28ｃｍ（11インチ）の幅及び約75乃至
100ｍｍ（3乃至4インチ）の高さを有するため、上方及
び下方位置の穴３８、４０の面積は、所望の流動状態の
とき、プレナム５６が少なくとも25ｍｍ（１インチ）の
高さとなるように寸法決めすることが望ましい。又、小
径の上方位置の穴３８は、空気／水の境界部の位置６０
の下方から少なくとも幾分かの距離、伸長するようにす
ることが望ましい。穴３８、４０は、「小径」及び「大
径」として記載したが、最も重要なファクタは、上方穴
３８の単位長さ当たりの総面積が、単位長さ当たりの下
方穴４０の総面積よりも著しく小さいことであり、これ
は、所望の流量の空気を受け入れるためには、所望の流
量の水を受け入れるのに必要とされるよりも遥かに小さ
くて済むからである。当然、上方穴をそのそれぞれの通
路内で下方穴よりも相互により離して配置する場合、又
は、上方通路の一部が穴を有しない場合、全ての穴３
８、４０は、同一寸法とすることが可能である。しか
し、横管部材の長さに沿って均一に分配するためには、
異なる寸法の穴を採用することが望ましい。更に、穴３
８、４０は、相互に垂直方向に離間した横列で示してあ
るが、穴の所望の面積は、多数の垂直位置にて開放する
部分を有する垂直スロットを使用するようなその他の方
法で実現することが可能であると考えられる。例えば、
分配部材２０は、プラスチック材料から成り、空気及び
水に対する所望の流動面積を提供し得るようその外周の
一部に沿ってその表面に開けた一連の細いスロットを有
する管を備えることが出来る。

【００２３】図３には、側壁１１２と、基部又は床１１
４と、オーバーフロー樋１１６と、ろ床１１８と、穴１
２３を有する流動管１２２と、図４により明確に示すよ
うに、床１１４に埋め込んだ円筒状ヘッダ部材１２４
と、スカラップ状横管部材１２６とを備えるろ過槽１１
０内の逆流洗浄工程が示してある。この逆流洗浄工程
中、水１２７は、加圧状態で水導管１２９内に噴射さ
れ、空気導管１３３内に噴出した空気１３１と共に、中
空の管状ヘッダ１２４内に入る。流動管の穴１２３の面
積が狭小である結果、空気は、ヘッダのプレナム領域１
３５を充填し、このことにより、空気１３１及び水１２
７は、ヘッダの長さに沿って比較的均一な流量にて確実
にそれぞれの横管部材１２６に入る。空気及び水が横管
部材に入った後、これら空気及び水は、ろ床１１８を通
って上方に流動し、ここで、これら空気及び水は、該媒
体を撹拌しかつ流動層にし、集水サイクル中に床内の媒
体の粒子に付着した塵埃又はその他の部分１３７を床の
頂部に動かし、最後の洗浄サイクル中、オーバーフロー
樋１１６まで上昇させ、そこから導管１３９を介して廃
棄箇所に運ぶことが出来る。逆流洗浄工程について図示
しかつ説明したが、集め工程は、略その反対である。例
えば、原水は、横管部材１３９導管に入り、ろ床１１８
の表面上に落下し、そこから横管部材１２６に進み、流
動管１２２を通ってヘッダ１２４に入る。該水は、導管
１２９を通ってヘッダから出る。図示しない適当な弁は
水及び空気が所望通りに流動するのを許容する。

【００２４】図４には、図３に示した側部を有する円筒
状ヘッダ１２４の端面図が示してあり、該図４には、
又、該ヘッダ１２４を流動管１２２及び横管部材１２６
に取り付ける方法が示してある。該流動管１２２には、
ヘッダフランジ部分１２４′と横管部材１２６の底部と
の間に配置されたフランジ部分１２２′が設けられる。
取り付けガスケット１２５は、フランジ部分１２２′の
上方及び下方に配置し、管１２２を横管部材及びヘッダ
に密封することが望ましい。

【００２５】図５には、図１に示した型式の樋状ヘッダ
２４が示してある。該図５には、又、ろ床１４がカバー
板２４′及びエラストマー的密封片２５、を受け入れる
凹所１４′を備える方法が示してある。管２２は、図４
に示した方法でヘッダ２６に取り付けられよう。

【００２６】図６乃至図９は、図６に示した本発明の流
れ分配装置と図７乃至図９に示した幾つかの従来技術の
構成との主な相違点を示す断面図である。図６には、ス
カラップ状横管部材２６がその上に着座する床１４を有
するろ過槽組立体１０を備えている。横管部材２６上に
着座しかつ該横管部材２６によって支持されるろ床１８
は、二重の媒体床として示してあり、該媒体床は、例え
ば、その下方位置に砂粒子５０を、及びその上方位置に
石炭粒子５２を備えることが可能である。又、該床は、
３又は４種の異なる粒子が異なる位置に配置された「混
合媒体」床としてもよい。３層の床において、頂部床
は、一般に石炭とし、中間層は、シリカ砂、下方層はガ
ーネット又はイルメナイトとする。これら層は、上方に
行くのに伴って密度の小さい粒子とし、このため、空気
／水逆流洗浄サイクル中、床を撹拌して循環を起こさせ
る場合であっても、最初に、各種の層中に装填された粒
子は、最後の「水単独」のサイクル中、その最初の層に
戻る傾向となる。図６Ａは、図６と同様であるが、本発
明の分配部材は、スカラップ状以外の形状にて形成する
ことが出来、従って、円筒状のスクリーン部材２７とし
て形成することも可能であることを示す。図７乃至図９
に示した従来技術の設計は、全て、出口穴と媒体床２１
８、３１８、４１８との間に砂利層２５６、３５６、４
５６が存在することを必要とする程、十分に大きい空気
／水、又は水の出口穴を備えている。砂利層及び媒体層
は、ろ過槽内に最初に装填するとき、慎重に位置決めし
なければならず、空気及び水の噴射圧力及び量を極めて
慎重に制御しなかったならば、破壊し、又はくずれる可
能性がある。図７、図８及び図９に示すように、かかる
くずれの結果、砂利は上方に動き、媒体が下方に動いて
その変位した砂利に置換するのを許容する。次に、該媒
体は分配部材に入り、極めて多量の水が均一な方法でろ
過されずに、そのくずれた領域にて装置から出るのを許
容することにより、ろ過槽を妨害し、又は該ろ過槽を無
効にすることが出来る。又、媒体が失われ、その失われ
た媒体が回収した水を汚染させる可能性もある。図示し
た各種の形態のろ過槽は、図７のろ過槽２１０に示した
ブロック型式の分配部材２２０を備えており、該ろ過槽
内には、多数の分配部材ブロックがろ床２１４の上に配
置され、該ブロックの頂部面は砂利２５６の層を支持す
る偽床を形成する。この設計は、空気プレナムの形成を
許容しかつ空気が１つの位置から出て、別の位置で水が
出るのを許容する２つの位置に穴を有する中央の略三角
形の管部分を備えるが、空気及び水は共に、ブロックの
頂部面の比較的大径の穴を通ってブロックから出る。図
８には、空気プレナムがその下方に形成される偽床３５
８に取り付けられた多数の離間した分配部材のキャップ
又は噴出口３２０を有するろ過槽３１０が示してある。
この設計は、図７のブロックの設計の場合と同様、ろ過
槽の床３１４とろ床３１８の底部との間に相当な量の垂
直スペースを必要とし、従って、図６の設計と比較し
て、同一寸法のろ過槽に対して同一高さの媒体床、又は
より低い媒体床を受け入れるためにより高い側壁を有す
るろ過槽ハウジングを備えることを必要とする。媒体床
４１８の高さは、分配部材の管４２０に比べて極めて低
いため、砂利が層４５６から媒体床４１８の頂部まで移
動するとき、床がくずれるときの動作を明確に示すた
め、図９は、多少、縮尺通りではなく示してある。分配
部材の管４２０は、「水単独」のシステムの典型であ
る。管４２０は、図８のキャップ又は噴出口３２０と同
様、比較的広く離間されており、かかるシステムは、逆
流洗浄流体を均一に上方に流動させることが出来ず、分
配部材の間には、逆流洗浄中、満足し得る程に洗浄する
ことの出来ない「デッドスポット」が生じる。又、この
幅の広い間隔の結果、分配部材間の媒体床には、集水モ
ード中、作用しない部分が生ずる。

【００２７】図１０及び図１１には、逆流洗浄流体が３
つの側部材２６から上方に流動するときの方法を示すこ
とを目的とする。「水単独」のサイクルを示す図１０に
おいて、水は、下方矢印で示すように、全ての穴（図２
の３８、４０）を通って上方に流動し、上方矢印で示す
ように、媒体床１８内に上方に比較的均一に流動する。
空気／水の組み合わせサイクルを示す図１１において、
分配部材の空気プレナム５８が形成され、その結果、そ
の空気は、矢印「Ａ」で示すように、上方穴３８（図
２）から媒体床１８内まで真直ぐ上方に流動する一方、
水は、矢印「Ｗ」で示すように、下方穴４０（図２）か
ら上方に流動する。空気は、より速く動くため、該空気
は、横管部材の真上の領域内で媒体粒子を上方に動か
し、次に、側部材間の領域内を下方に落下させる。その
結果、媒体粒子は上方矢印「Ｃ」で示すように循環され
る。

【００２８】図１２には、ヘッダ及び横管部材内の空気
及び水の双方を一層良く分配するため、逆流洗浄中に二
重プレナムを形成する方法が示してある。横管部材２６
は、図４に示した方法でヘッダ部材１２４に取り付けら
れかつ穴１２３を有する流動管１２２によって接続され
る。穴１２３は、十分に小さい面積であるため、これら
穴は加圧空気１５６が加圧水１５４の液位を低くして、
ヘッダプレナム１６４を形成する背圧を生じさせる。空
気１５６は、穴１２３及び流動管１２２を通って横管部
材１２６内まで上方に流動し、これに伴って、水１５４
が各管１２２の底穴を通って上方に流動する。空気及び
水は、横管部材内にある間、上方穴３８（図２）の小面
積及び下方穴４０（図２）の大面積部分の抵抗を受け、
分配部材の空気プレナム１５８を形成し、該プレナム１
５８は、図１１に示すように、空気及び水を床１８内に
分配する。

【００２９】本発明に従って形成された実際の横管部材
式地下排水管システムの一例は、次のように説明するこ
とが出来る。図２に示したスカラップ状で、長さ325ｃ
ｍ（128インチ）の一連の３２ケの横管部材が30ｃｍ（1
2インチ）中心上で直径50ｃｍ（20インチ）のヘッダに
取り付けられかつろ過槽組立体の底部に配置する。微細
砂から成る約15ｃｍ（6インチ）の底部層、粗大砂から
成る約30ｃｍ（12インチ）の中間層、及び石炭から成る
約45ｃｍ（18インチ）の上部層から成る混合媒体が横管
部材の頂部でろ過槽組立体内に配置される。スカラップ
（扇形形状）は、幅27.3ｃｍ（10.75インチ）×高さ10.
7ｃｍ（4.2インチ）であり、スクリーンワイヤーの幅は
2.36ｍｍ（0.093インチ）であるため、10％の開放領域
に設けられた0.25ｍｍ（0.010インチ）のスロット幅を
有している。長さ30ｃｍ（１フィート）当たりのスクリ
ーンの総開放面積は、100ｃｍ²（16.0 インチ²）であ
る。スクリーン内の１７本の通路の内、１３本がスクリ
ーン頂部にあり、これら通路は、空気用に寸法決めされ
る一方、残りの４本は底部に設けられ、水用に寸法決め
されている。１３本の上方通路の各々には、10ｃｍの中
心線上で離間させた2.36ｍｍ（3/32インチ）の穴が形成
されており、長さ30ｃｍ（１フィート）当たり、空気穴
の1.74ｃｍ²（0.269 インチ²）の総流動面積を提供す
る。４本の底部通路は、中心線から76ｍｍ（3インチ）
の位置に4.8ｍｍ（3/16インチ）の穴を備え、30ｃｍ
（１フィート）の長さ当たり、水の穴の2.85ｃｍ²（0.4
42 インチ²）の総流動面積を提供する。横管部材の空気
流量が４ SCFM／ft（媒体床の４ SCFM／ft²と同一）の
場合、横管部材は30ｃｍ（１フィート）の中心線間隔で
位置するため、３ GPM/ftの水量が横管部材内に噴出さ
れ、横管部材の頂部の内側から約38ｍｍ（1.5イン
チ）、又はその底部から上方に約44ｍｍ（1.75イン
チ）、伸長する空気プレナムが形成される。横管部材
は、長さ33ｃｍ（13インチ）の76ｍｍ（3インチ）管を
備える流動管により、ヘッダ管に接続され、該76ｍｍ
（3インチ）管は、８列の横列で25ｍｍ（１インチ）の
中心線の位置で垂直に離間した直径9.5ｍｍ（3/8イン
チ）の穴が形成された４つのコラムを備えている。各流
動管の穴の総面積は、22.8ｃｍ²（3.53 インチ²）とな
り、これは、1120 SCFMの空気流量及び840 GPMの水量の
場合、約35ｃｍ（14インチ）の水位にヘッダ空気プレナ
ムを形成する。該システムは、その集水モードのとき、
約4 GPM／ft²の量を回収した。その「水単独」の逆流洗
浄モードのとき、その流量は、17 GPM／ft²であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の横管部材式地下排水管システムを組み
込んだろ過槽を示す、一部切欠いた部分斜視図である。

【図２】図１のろ過槽の逆流洗浄中、空気及び水を均一
に分配する好適な構造を示す、スカラップ状横管部材を
明確にするため一端を省略した一部切欠き部分斜視図で
ある。

【図３】逆流洗浄工程中、図１のろ過槽が作用する間に
水及び空気が占める流路を示す概略図的な側面図であ
る。

【図４】ろ過槽のコンクリート床に鋳造された１本の管
を備えるヘッダ部材の変形例を示す部分端面図である。

【図５】その頂部が平坦面を備え、その側部及び底部が
ろ過槽底部に一体に形成された樋により形成される、ヘ
ッダ部材の好適な実施例を示す部分端面図である。

【図６】図６は、本発明によるスカラップ状横管部材式
分配部材を組み込んだろ過槽の断面側面図である。図６
Ａは、本発明によるスカラップ状横管部材式分配部材を
組み込んだろ過槽の断面立面図である。

【図７】砂利の下方床及びろ過槽媒体の上方床の下方に
配置された横管部材式分配部材として、ろ過槽ブロック
要素を組み込んだ従来技術の断面側面図であり、該ろ過
槽ブロックの頂部面に形成した比較的大径の空気／水用
穴を通じて過度に多くの空気又は水を流動させたとき、
床がくずれる状態を示す図である。

【図８】砂利の下方床及びろ過槽媒体の上方床の下方に
配置された分配部材として、偽底部及び比較的広く離間
した流動噴出口を組み込んだ従来技術の断面側面図であ
り、偽底部の頂部面に形成した比較的大径の空気／水用
穴を通じて過度に多くの空気又は水を流動させたとき、
床がくずれる状態を示す図である。

【図９】砂利の下方床及びろ過槽媒体の上方床の下方に
配置された分配部材として、一連の平行な有孔管の横管
部材を組み込んだ従来技術の断面側面図であり、有孔管
の横管部材の表面に設けられた比較的大径の水用穴を通
って過度に多量の空気が流動するとき、床がくずれる状
態を示す図である。

【図１０】「水単独」逆流洗浄工程中、媒体床内に水を
均一に上方に分配する状態を示す、図１のろ過槽の概略
図的な部分側面図である。

【図１１】媒体を循環させ得るように「空気／水」又は
「水単独」の逆流洗浄工程中、空気及び水が媒体床内に
上方に交互に動く状態を示す、図１のろ過槽の概略図的
な部分側面図である。

【図１２】「空気／水」逆流洗浄工程中、横管部材及び
ヘッダの双方に形成された空気プレナムを示す、図４の
線XII−XIIに沿った部分断面図である。

【符号の説明】

１０ろ過槽組立体（分配装置）１２側壁１４床１６オーバー
フロー樋１８媒体床２０分配部材２１締め付けバー２１′ボルト２２流動管（連通ポート）２３穴２４ヘッダ部材２４′ヘッダの
板２５密封片２６横管部材２８上面（多孔質の媒体保持部分）３０ワイヤー
（内壁部分）３２脚部分３４溝形ロッド部
材（流れ分配部分）３６ウェブ（穴を有する外面）３８小径穴４０大径穴４２底部板
（底面）４４スロット穴５４水５６空気５８空気プレ
ナム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】逆流洗浄液体（５４）及び逆流洗浄気体
（５６）を含む流体による定期的な逆流洗浄を必要とす
る粒状媒体の床（１８）の下方に略水平に配置し得るよ
うにした少なくとも１つの細長い分配部材（２０）を有
する地下排水管分配装置（１０）であって、加圧された
逆流洗浄液体（５４）及び逆流洗浄気体（５６）を内部
に受け入れ、前記気体の上方に気体の垂直プレナムスペ
ース（５８）を形成する手段を備える分配装置（１０）
にして、前記分配部材（２０）が、逆流洗浄工程中、前
記逆流洗浄液体及び逆流洗浄気体が前記媒体床（１８）
内に同時に上方に流動するときに通る第１の所定の寸法
の前記分配部材の単位長さ当たりの総開放面積を有する
非平面状で多孔質の媒体保持部分（２８）を備え、前記
分配部材（２０）が、逆流洗浄液体（１２７）及び逆流
洗浄気体（１３１）の供給源に接続され、包み込まれた
流れ分配部分（３４）を更に備え、前記流れ分配部分
（３４）が、前記分配部材の軸線に対し直角な断面にみ
たとき、多数の垂直位置に配置された複数の穴（３８、
４０）を有する外面（３６）を備え、前記穴が、前記多
孔質の媒体の保持部分（１８）を通って下方に流動した
ろ液を集める集水モードと、逆流洗浄モードとの双方で
使用し、前記逆流洗浄液体（５４）及び逆流洗浄気体
（５６）を同時に外方に噴出して前記媒体に接触させ、
前記複数の穴（３８、４０）が、前記多孔質の媒体保持
部分の前記第１の所定の寸法の単位長さ当たりの前記総
開放面積よりも著しく小さい前記所定の寸法の前記分配
部材の単位長さ当たりの総開放面積を有し、多数の垂直
位置に配置された前記複数の穴（３８、４０）が、逆流
洗浄気体（５６）を比較的均一に噴出し得るように分配
部材（２０）の長さに沿って寸法決めされかつ離間した
第１の複数の上方穴（３８）と、逆流洗浄液体（５４）
を比較的均一に突出し得るように分配部材（２０）の長
さに沿って寸法決めされかつ離間された第２の複数の下
方穴（４０）とから成り、前記第１の複数の上方穴（３
８）が、多数の垂直位置にて開放した部分を有し、前記
開放部分の少なくとも一部が、少なくとも2.5ｃｍの距
離だけ、前記外面（２８）の最上部から下方に伸長し、
前記第２の複数の下方穴（４０）が、前記外面の底部又
はその上方に配置された少なくとも１つの垂直位置に配
置され、前記第１の複数の上方穴（３８）が、前記第２
の複数の下方穴（４０）の単位長さ当たりの総開放面積
よりも著しく小さい単位長さ当たりの総開放面積を有す
ることを特徴とする地下排水管分配装置。
【請求項２】請求項１に記載の地下排水管分配装置に
して、前記分配部材（２０）の前記多孔質の媒体保持部
分（２８）が、粒状媒体を保持するのに十分、小さい寸
法である穴（４４）を有する円弧状の有孔面部分（２
８）を備える略管状部材（２６、２７、１２６）である
ことを特徴とする地下排水管分配装置。
【請求項３】請求項２に記載の地下排水管分配装置に
して、前記管状部材（２６、１２６）が、略平坦な底面
（４２）と、前記粒状媒体（１８、１１８）を直接支持
し得るようにした略凸状に湾曲した上面部分（２８）と
を備え、前記管状部材（２６、１２６）の前記凸状に湾
曲した上面部分（２８）が、スロット付きスクリーン部
分を備えることを特徴とする地下排水管分配装置。
【請求項４】請求項１乃至３に記載の地下排水管分配
装置にして、前記分配部材（２０）の前記流れ分配部分
（３４）が、前記管状部材（２６、２７、１２６）の内
側に配置されることを特徴とする地下排水管分配装置。
【請求項５】請求項１乃至４に記載の地下排水管分配
装置にして、前記分配部材（２０）の前記流れ分配部分
（３４）が、略管状の断面を有し、前記管状部材（２
６、２７、１２６）の内壁部分（３０）に一体に取り付
けられることを特徴とする地下排水管分配装置。
【請求項６】請求項１乃至５に記載の地下排水管分配
装置にして、前記分配部材（２０）の前記流れ分配部分
（３４）の外面が、前記管状部材（２６、２７、１２
６）の内壁（３０）に一体に取り付けられた半径方向外
方に伸長する脚部分（３２）を有する複数の隣接した細
長い溝形部材（３４）のウェブ部分（３６）により画成
され、前記多孔質の媒体保持部分（２８）が、複数の平
行で狭く離間したワイヤー（３０）により形成されるそ
の穴（４４）を備え、前記溝形部材（３４）の前記脚部
分（３２）が、前記ワイヤーに溶接され、前記管状部材
（２６、２７、１２６）の内壁の支持体を備えることを
特徴とする地下排水管分配装置。
【請求項７】請求項６に記載の地下排水管分配装置に
して、前記分配部材（２０）の前記流れ分配部分（３
４）の前記外面を画成する前記複数の隣接する細長い溝
形部材（３４）の前記ウェブ部分（３６）の少なくとも
相当数が、その長さに沿った離間した位置に配置された
穴（３８、４０）を備え、前記穴が、前記第１の複数の
上方穴（３８）と、前記第２の複数の下方穴（４０）と
を含むことを特徴とする地下排水管分配装置。
【請求項８】請求項１乃至７に記載の地下排水管分配
装置にして、前記分配部材（２０）が、流体が流動する
ときに通ることの出来る連通ポート（２２）を介してヘ
ッダ部材（２４、１２４）に取り付けられた複数の横管
部材（２６、１２６）の１つであり、前記連通ポート
（２２、１２２）を通って前記横管部材（２６、１２
６）の各々から下方に伸長する流動管（２２、１２２）
を備え、前記流動管が、前記分配部材（２０）の前記流
れ分配部分（３４）の内側から前記ヘッダ部材（２４、
１２４）の内部に伸長することを特徴とする地下排水管
分配装置。
【請求項９】請求項８に記載の地下排水管分配装置に
して、前記流動管（２２、１２２）が、底部が開放し、
その側壁に形成されかつ前記ヘッダ部材（２４、１２
４）の内側に配置され、垂直方向に伸長する穴手段（２
３、１２３）を備えることを特徴とする地下排水管分配
装置。
【請求項１０】請求項１乃至９に記載の地下排水管分
配装置にして、前記多数の垂直位置にて開放したその部
分を有する前記第１の複数の上方穴（３８）が、前記分
配部材内に噴射された逆流洗浄気体（１３１）に背圧を
作用させるのに十分、小さい総面積を有し、これによ
り、分配部材のプレナム（５８、１５８）を形成し、前
記分配部材が完全に水平でない場合でさえ、前記逆流洗
浄気体（１３１）が前記分配部材の一端から他端までか
なり均一に分配され得るようにし、前記第１の複数の上
方穴（３８）及び前記第２の複数の下方穴（４０）を設
ける前記構成が又、前記流れ分配部分（３４）の幅を横
断して前記逆流洗浄気体及び液体が水平方向に離間した
位置にて別個に分配されるのを許容し、前記気体（１３
１）及び液体（１２７）が、分配部材（２０）の幅に沿
って離間した位置にて媒体床内に上方に流動し、これに
より、粒状媒体（１８、１１８）の床を流動化し、前記
媒体を循環させることを特徴とする地下排水管分配装
置。
【請求項１１】請求項１０に記載の地下排水管分配装
置にして、前記分配部材（２０）が、前記気体及び液体
が流動するときに通る連通ポート（１２２）を介してヘ
ッダ部材（１２４）に取り付けられた複数の横管部材
（１２６）の１つであり、前記連通ポートを通って、前
記横管部材の各々から下方に伸長する流動管（１２２）
を備え、前記流動管（１２２）が、前記分配部材（２
０）の前記流れ分配部分（３４）の内側から前記ヘッダ
部材の内部まで伸長し、前記流動管が、その底部が開放
し、その側壁に形成されかつ前記ヘッダ部材の内側に配
置され、垂直方向に伸長する穴手段（１２３）を備え、
前記流動管の壁に設けられた前記垂直方向に伸長する穴
手段（１２３）が、前記ヘッダ部材内に噴出した逆流洗
浄気体（１５６）に背圧を作用させるのに十分、小さい
面積を有し、これにより、前記ヘッダ部材にヘッダプレ
ナム（１６４）を形成し、前記ヘッダ部材が完全に水平
でない場合でさえ、前記逆流洗浄気体が、前記ヘッダ部
材の一端から他端までかなり均一に分配され得るように
し、分配部材（１５８）及びヘッダ（１６４）プレナム
を配置する前記構成が、何れかのプレナム単独の場合よ
りも逆流洗浄気体（１５６）及び水（１５４）の流れを
より均一にする働きをすることを特徴とする地下排水管
分配装置。
【請求項１２】請求項１乃至１１に記載の地下排水管
分配装置にして、前記逆流洗浄気体用の前記第１の複数
の上方穴（３８）が、逆流洗浄液体用の第２の複数の下
方穴（４０）の単位長さ当たりの総面積の90％以下、望
ましくは65％乃至40％の範囲にあることを特徴とする地
下排水管分配装置。
【請求項１３】請求項１２に記載の地下排水管分配装
置にして、前記逆流洗浄気体用の前記第１の複数の上方
穴（３８）が、逆流洗浄液体用の第２の複数の下方穴
（４０）の単位長さ当たりの総面積の50％乃至40％の範
囲にあることを特徴とする地下排水管分配装置。
【請求項１４】請求項１２又は１３に記載の地下排水
管分配装置にして、前記分配部材（２０）媒体保持部分
（２８）の単位長さ当たりの総開放面積が、逆流洗浄モ
ードにおいて、前記逆流洗浄液体（５４）及び逆流洗浄
気体（５６）を同時に外方に噴出し得るように設けられ
た前記包み込んだ流れ分配部分（３４）内の多数の垂直
位置に配置された複数の穴（３８、４０）の単位長さ当
たりの総面積の少なくとも２倍であることを特徴とする
地下排水管分配装置。