JPS6254521B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、濾材逆洗機能付き濾過装置、更に詳
述すれば、濾過槽内の濾材が洗浄の必要な目詰り
状態となつたとき、当該濾材を濾過槽内から取り
外すことなく自動的に逆洗（通常の濾過作用時に
於ける原水流通方向とは逆向きに洗浄水を流通さ
せて行う洗浄）させることが出来る濾材逆洗機能
付き濾過装置に関するものである。

濾過装置に使用される多孔質濾材としては、多
孔質磁器、発泡樹脂、天然又は合成繊維、金属
網、焼結金属等があり、これ等の濾材は気孔径１
〜100μの範囲に調整され、安定性も高く一般に
広く用いられている。このような多孔質濾材は、
原水中の懸浮物質（以下、SSと略称する）が濾
材中に付着する目詰りによつて濾過能力が低下す
れば、新しい物と交換したり洗浄して再使用する
必要がある。従来の濾過装置で、濾材を濾過槽内
から取り外すことなく逆洗し得るようにしたもの
も知られているが、従来のこの種の濾過装置で
は、原水流通路とは別に濾材逆洗用洗浄水の流通
路を設け、逆洗必要時期に原水供給を断つて洗浄
水供給に切り換える必要があつたため、濾過装置
全体の構造が非常に複難になるばかりでなく、原
水とは別に洗浄水を必要とする欠点があつた。

更に、従来の濾過装置は一般に強制加圧濾過法
によるものであつて、原水を濾過槽へ加圧供給し
て濾材を通過させるものであるから、原水中の
SSは濾材中に強固に付着することになり、当該
濾材を逆洗するためには同等以上の高圧で洗浄水
を供給する必要があるばかりでなく、十分な洗浄
効果を得ることが困難であつた。又、濾材の洗浄
開始を自動的に行わせるためには、濾材目詰りに
伴う原水圧力の変化を高精度に検出する必要があ
り、自動制御を行う点でも問題があつた。

本発明は上記のような問題点を悉く解消し得る
濾材逆洗機能付き濾過装置を提供するものであつ
て、以下にその実施例を添付の例示図に基づいて
説明する。

第１図は多筒式の濾過装置を示し、第２図は単
筒式の濾過装置を示す。何れの濾過装置も基本的
には同一構造であつて、互いに対応する箇所には
同一符号を付している。図に於て、１は濾過槽、
２は濾過槽１の上部に連設された浄水槽、３は浄
水槽２よりも高所に配設された原水槽、４は減速
槽、５は上昇管部５ａの下端が濾過槽１の原水供
給部１ａに接続されたサイフオン用逆Ｕ字形管、
６は前記逆Ｕ字形管５の下降管部５ｂの下端に接
続された自動開閉手段、７は前記濾過槽１内に垂
直に内装された筒状濾材（以下、濾筒と略称す
る）である。前記逆Ｕ字形管５の上端Ｕターン部
５ｃは前記浄水槽２の上端より高所に位置し、こ
の上端Ｕターン部５ｃ内の上部と前記浄水槽２内
の底部とが連通管８によつて連通せしめられてい
る。

前記濾筒７は、第３図及び第４図に示すように
多孔管９に一定の環状空間を隔てて同心状に遊嵌
された状態で上端蓋板１０ａと下端蓋板１０ｂと
によつて挾着保持されている。前記多孔管９は、
その上端部が濾過槽１と浄水槽２との間に隔壁１
１を貫通して浄水槽２内に開口し、下端開口部は
キヤツプ１２によつて閉塞されている。１３は濾
筒７に対して一定の環状空間１４を隔てて同心状
に外嵌する外筒であつて、その上端が前記上端蓋
板１０ａに取付けられ、下端は開放されている。
尚、第２図に示す単筒式濾過装置では濾過槽１の
囲壁が前記外筒１３を兼用している。

前記自動開閉手段６の詳細は第５図に示されて
いる。図示の通り自動開閉手段６は、上部主開閉
バルブ１５と下部副開閉バルブ１６、及びフロー
ト１７を内装した水槽１８から構成されている。
前記主開閉バルブ１５は、円錐状弁座１９を備え
且つ上端が前記逆Ｕ字形管５の下降管部５ｂに連
通する弁函２０と、この弁函２０内に於て上下動
可能で且つ上下方向の貫通路２１を備えた円錐状
可動弁体２２とから構成され、前記円錐状弁座１
９の側面には、下降限位置にある前記可動弁体２
２によつて閉塞される弁孔２３が設けられてい
る。２４は前記上下両バルブ１５，１６を内装す
る放水槽であつて、放水管２５を備え、且つ前記
弁孔２３と連通している。

前記副開閉バルブ１６は、前記弁函２０の底部
に可動弁体２２と同心位置に於て形成された弁孔
２６を上下動によつて開閉するニードル弁体２７
を備え、このニードル弁体２７は、その上方軸部
２７ａが前記可動弁体２２を相対上下動可能に貫
通し、上動により前記可動弁体２２を押し上げる
ことが出来る。このニードル弁体２７によつて開
閉される弁孔２６の下側空間２８は、連通孔２９
を介して前記放水槽２４に連通すると共に、連通
孔３０を介して前記水槽１８に連通している。

前記水槽１８内のフロート１７は、上動によつ
て前記副開閉バルブ１６のニードル弁体２７を、
その上方突出軸部１７ａを介して押し上げること
が出来る。３１は水槽１８内の水を抜くための小
径のサイフオン管である。３２は水槽１８内と逆
Ｕ字形管５に於ける上端Ｕターン部５ｃ内の上部
とを連通させる連通管である。

次に使用方法及び作用を説明する。河川水、工
業汚水、一般廃水等、懸浮物質（SS）の少ない
水、或いは前処理した水（以下、原水と略称す
る）は、原水供給管３３より原水槽３に供給さ
れ、オーバーフロー管３４により一定水位に保た
れた状態で給水管３５を経て減速槽４に流入す
る。ここで流速が落され、給水管３６及び流量調
整バルブ３７を経由して濾過槽１の底部開口、即
ち原水供給部１ａから濾過槽１内に入る。そして
この濾過槽１内の濾筒７で濾過された後の浄水は
浄水槽２内に入り、浄水槽２内を一定レベルL1
まで満たした後に浄水槽上端の出水管３８よりオ
ーバーフローし、給水として利用される。３９は
浄水槽２内からの空気抜き管である。濾過槽１の
原水供給部１ａに供給される原水の一部は逆Ｕ字
形管５の上昇管部５ａ内に入り、水圧により自然
に上昇する。前記給水管３６中の流量調整バルブ
３７は、出水管３８からの出水量が規定の水量と
なるように調整し、固定しておく。このときの逆
Ｕ字形管５の上昇管部５ａに於ける原水レベル
L2と浄水槽２内の浄水レベルL1との水位差が本
装置の濾過開始水頭H1となる。

濾過運転が進むにつれて濾筒７に付着するSS
量が増加し、この濾筒７に於ける水流抵抗が増し
て濾過水量が減少する。一方、原水供給量は一定
であるため上昇管部５ａに於ける原水レベルが上
昇することになり、遂には原水の一部が逆Ｕ字形
管５の上端Ｕターン部５ｃを越えて下降管部５ｂ
に流入し始める。このとき、第５図に示すように
自動開閉手段６に於ける主開閉バルブ１５の可動
弁体２２及び副開閉バルブ１６のニードル弁体２
７は下降限位置にあつて、これ等弁体２２，２７
によつて開閉される弁孔２３，２６が閉塞されて
いるので、下降管部５ｂ内に原水が貯留されてゆ
くことになる。逆Ｕ字形管５内の空気は、連通管
３２、水槽１８、連通孔３０，２９、放水槽２
４、及び放水管２５を経由して排出される。

下降管部５ｂ内に流入して漸次上昇する原水
は、遂には上端Ｕターン部５ｃを含めて逆Ｕ字形
管５の全体に充満するレベルL3に到達し、この
結果、上端Ｕターン部５ｃ内の上部から連通管３
２を経由して原水が水槽１８内に流入することに
なる。この水槽１８内に流入した原水がフロート
１７を上昇させる結果、その上端突出軸部１７ａ
が副開閉バルブ１６のニードル弁体２７を押し上
げ、弁孔２６を開放する。続いて、上昇するニー
ドル弁体２７が主開閉バルブ１５の可動弁体２２
を押し上げるので、弁孔２３が開放される。従つ
て下降管部５ｂ内の原水が弁函２０、弁孔２３、
及び放水槽２４を経由して放水管２５より急速に
放出され、この結果サイフオン作用が開始され、
原水が連続的に放出される。このサイフオン作用
による単位時間当り放水量を給水管３６から供給
される原水の単位時間当り給水量よりも十分大な
らしめておくことにより、当該サイフオン作用に
よる高水頭の吸水力は、原水供給部１ａ及び濾過
槽１内を経由して浄水槽２内の浄水に作用し、こ
の浄水槽２内の浄水が濾過槽１及び逆Ｕ字形管５
を経由して、給水管３６より供給されている原水
と共に放出管２５より連続的に放出される。これ
が濾筒７に対する高水頭の逆洗水となる。

即ち、逆Ｕ字形管５の上端に到達した原水レベ
ルL3と浄水槽２に於ける浄水レベルL1との水位
差が、濾筒７に対する逆洗開始水頭H2となり、
前記のように逆洗作用が開始される結果、濾過開
始水頭H1から逆洗開始水頭H2までの範囲の低〜
中レベルの水頭に対応する圧力で濾筒７の表側に
付着しているSSが、高水頭の逆洗水となつて濾
過槽１内の濾筒７を裏側から表側へ逆向きに流動
する浄水槽２内の浄水によつて洗浄除去される。

浄水槽２内の浄水レベルが連通管８の開口レベ
ルと等しい下限レベルL4に達すると、空気がこ
の連通管８を経由して逆Ｕ字形管５に於ける上端
Ｕターン部５ｃ内に流入するため、サイフオン作
用が停止し、供給管３６より供給される原水は再
び濾過槽１内に流入し、所期の濾過作用が開始さ
れる。同時に、逆Ｕ字形管５の上昇管部５ａに於
ける原水は濾過開始水頭H1に対応するレベルL2
まで戻る。

尚、上記のサイフオン作用に基づく濾筒逆洗作
用時に於ては、自動開閉手段６に於ける水槽１８
内の水はサイフオン管３１より漸次排出される
が、この排出水量よりも多量の水が連通管３２、
副開閉バルブ１６の弁孔２６、及び放水槽２４よ
り水槽１８内に連続的に流入しているので、フロ
ート１７は所要レベルまで浮上した状態に保持さ
れる。又、逆Ｕ字形管５内への空気の流入により
逆洗作用が終了したときは、下降管部５ｂ内の水
は主開閉バルブ１５の弁孔２３及び副開閉バルブ
１６の弁孔２６から完全に流出し、この後、水槽
１８内の水がサイフオン管３１によつて排出され
る結果、フロート１７が下降し、これに伴つてニ
ードル弁体２７及び可動弁体２２が重力によつて
下降限位置まで下降し、弁孔２３，２６が夫々閉
塞される。こうして次の逆洗作用の準備が整う。

本発明の濾材逆洗機能付き濾過装置は以上のよ
うに実施し且つ使用し得るものであつて、その特
徴とする点は、多孔質濾材を使用した濾過槽を通
過した浄水を前記濾過槽の上部に形成された浄水
槽を経由させて流出させるようにした濾過装置に
於て、前記濾過槽の原水供給部に、前記浄水槽内
の浄水レベル（実施例ではL1）より上端Ｕター
ン部が高いサイフオン用逆Ｕ字形管の一端を接続
し、この逆Ｕ字形管の他端に、この逆Ｕ字形管内
が満水状態となつたときに開路に切り換えられ且
つ前記浄水槽内の浄水レベルが一定レベル以下
（実施例ではL4）となつたときに閉路に切り換え
られる自動開閉手段を接続した点にある。

このような本発明の濾過装置によれば、濾過運
転開始時に於ける前記逆Ｕ字形管の上昇管部での
原水レベルが前記浄水槽内の浄水レベルより若干
（例えば10cm程度）高くなるように、濾過槽に対
する原水の供給量と供給圧力を調整しておけば、
上記原水レベルと浄水レベルとの水位差（実施例
ではL2−L1）に相当する低水頭（実施例では
H1）に対応した圧力差から、前記逆Ｕ字形管内
の原水レベルが当該逆Ｕ字形管の上端に達したと
きの浄水レベルとの水位差（実施例ではL3−
L1）に相当する中水頭（実施例ではH2）に対応
した圧力差までの範囲内で濾過作用を行わせ、濾
材の目詰りによつて前記中水頭に対応する圧力差
が生じれば、自動的にサイフオン作用を開始させ
て浄水槽内の浄水を高水頭に対応する逆向きの圧
力差で逆流させ、以て濾過槽内の濾材を逆洗する
ことが出来る。又、所定量の浄水が逆流して逆洗
が完了すれば、自動的に元の濾過運転状態に復帰
させることが出来るのである。

従つて従来装置のように、原水流通路とは別に
濾材逆洗用洗浄水の流通路を設け、逆洗必要時期
に原水供給を断つて洗浄水供給に切り換える必要
がないため、濾過装置全体の構造が非常にシンプ
ルになるばかりでなく、原水とは別に洗浄水を準
備しておく必要もなくなる。更に、上記のように
濾材に対する原水の通過圧力差は非常に低く抑え
ることになるため、原水中のSSは濾材表面に軽
く付着することになり、従つて濾過槽上部の浄水
槽内の浄水をサイフオン作用で逆流させるだけで
あるにも拘わらず十分な洗浄効果を得ることが出
来るに至つたのである。

又、逆洗開始及び濾過運転再開を自動的に行わ
せるために、濾材目詰りに伴う微妙な原水圧力の
変化を検出する必要はなく、逆Ｕ字形管内の原水
や浄水槽内の浄水の水位の変化を捉えて自動開閉
手段を開閉させれば良いので、制御系も簡単とな
り、しかも高精度の自動制御が行える。

又、濾過槽内の構造も、実施例に示したような
濾筒利用の構造に限定されないが、実施例に示す
ように濾筒を垂直に配設して、濾過槽内で原水が
下方から上方へと流通する間に当該濾筒を通過す
るような濾過槽を構成する場合に於ては、濾過運
転時の濾過槽内での原水流程が所謂短絡流又は偏
流となると、濾筒の全有効濾材表面を原水が均等
に流通しなくなり、濾筒の有効濾材表面の内、原
水流量が多い箇所（原水流速の大なる箇所であつ
て、濾材の目詰りによつて漸次移行する）での濾
材に対するSSの侵入深さが大となり、全体的に
は、濾筒の全有効濾材表面を原水が均等に流通す
る場合と比較して、濾材に対するSSの付着力が
増大する。このことは、サイフオン作用によつて
浄水を逆流させて行う濾材の逆洗作用に悪影響を
もたらすことになる。更に、逆洗作用時に於て
も、濾過槽内を逆流する洗浄水（浄水槽内の浄
水）が短絡流や偏流となると、その洗浄水が流通
する箇所の濾材表面だけが逆洗されることにな
り、部分的な洗浄によつて水流抵抗が部分的に低
下すると、その箇所にのみ洗浄水が集中的に流通
することになり、濾筒の全有効濾材表面を均等に
洗浄することが不可能となる。

上記の点に鑑み、第１図及び第２図に示すよう
に濾筒７を垂直に配設した濾過槽１に対する原水
の出入り口の配置と、濾筒７に対する原水の出入
り口の配置とを考慮することにより、原水の流程
を短絡流や偏流とならないように調整し、又、第
１図に示す多筒式の濾過槽に於ては、第４図に示
すように各濾筒７に対して導水作用をする外筒１
３を付設することにより、総ての濾筒７に於て、
その全有効濾材表面を原水又は逆洗時の浄水が均
等に流通するようにしている。

第３図は実験的に外筒１３を付設した濾筒７と
外筒１３を付設しない濾筒７とを併用した濾過槽
１を示しており、図に於て、Ｃ位置〜Ｅ位置に配
設された濾筒７、即ち外筒１３を付設した濾筒７
の周囲では、第４図にも示すように外筒１３の外
周にのみ×××で示す緩慢流乃至流れの静止状態
が生じ、濾筒７と外筒１３との間の原水流通空間
１４では矢印で示すように濾筒７の全長、全周囲
に於て所期流速の原水の流れが生じているのに比
べ、外筒１３を付設していないＡ位置及びＢ位置
の濾筒７の周囲では、濾過槽囲壁に接する箇所に
於て×××で示す緩慢流乃至流れの静止状態が生
じ、濾筒７間では△△△で示す緩慢流及び斜めの
矢印で示す偏流が生じているため、これ等Ａ位置
及びＢ位置にある外筒１３を付設されていない濾
筒７では、その有効濾材表面の全面に原水を均等
に流通させることが出来ていないことが理解出来
よう。

上記のように濾筒７に対して外筒１３を付設す
ることにより、総ての濾筒７の全有効濾材表面に
原水を均等に流通させることが出来、濾過効率を
高め、濾材に対するSSの付着状態を逆洗により
容易に洗浄除去し得る状態となし得る。又、逆洗
作用時には、有効濾材表面の全面を確実に洗浄す
ることが出来、所期の逆洗効果を期待し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例にかかる多筒式濾過装
置の構成説明図、第２図は同単筒式濾過装置の構
成説明図、第３図は第１図の濾過槽内部の詳細を
示す縦断側面図、第４図は第３図の要部を拡大し
た縦断側面図、第５図は自動開閉手段の一実施例
を示す縦断側面図である。 １……濾過槽、１ａ……原水供給部、２……浄
水槽、３……原水槽、５……サイフオン用逆Ｕ字
形管、５ａ……上昇管部、５ｂ……下降管部、５
ｃ……上端Ｕターン部、６……自動開閉手段、７
……濾筒、８，３２……連通管、９……多孔質、
１３……導水用外筒、１５……上部主開閉バル
ブ、１６……下部副開閉バルブ、１７……フロー
ト、１８……水槽、１９……円錐状弁座、２１…
…貫通路、２２……円錐状可動弁体、２３，２６
……弁孔、２４……放水槽、２５……放水管、２
７……ニードル弁体、３１……小径のサイフオン
管、３３……原水供給管、３４……オーバーフロ
ー管、３５，３６……給水管、３７……流量調整
バルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多孔質濾材を使用した濾過槽を通過した浄水
   を前記濾過槽の上部に形成された浄水槽を経由さ
   せて流出させるようにした濾過装置に於て、前記
   濾過槽の原水供給部に、前記浄水槽内の浄水レベ
   ルより上端Ｕターン部が高いサイフオン用逆Ｕ字
   形管の一端を接続し、この逆Ｕ字形管の他端に放
   水管付き放水槽を接続し、該放水槽の下に排水口
   付き水槽を配置し、該水槽と上記上端Ｕターン部
   内の上部とを連通管により連通させ、上記水槽内
   にフロートを昇降自在に内装し、前記放水槽内
   に、下降状態で逆Ｕ字形管と上記放水管とを分断
   すると共にフロートの上昇により押上げられたと
   きには、その分断を解除する可動弁体を昇降自在
   に配置し、前記浄水槽内の底部と上記上端Ｕター
   ン部内の上部とを連通させて成る濾材逆洗機能付
   き濾過装置。