JP5350301B2

JP5350301B2 - 砂ろ過装置

Info

Publication number: JP5350301B2
Application number: JP2010069220A
Authority: JP
Inventors: 大祐鮎川
Original assignee: Takuma Co Ltd
Current assignee: Takuma Co Ltd
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2030-03-25
Also published as: JP2011200776A

Description

本発明は、下水の高度処理などに用いられる上向流移床式の砂ろ過装置に関するものである。

従来、下水の高度処理に用いられる砂ろ過装置としては、重力式下向流ろ過方式（固定床）、重力式上向流ろ過方式（固定床）および上向流移床式ろ過方式がある。このうち、上向流移床式ろ過方式は、ろ過操作を実施すると同時にろ材である砂を連続的に洗浄する方式であるため、ろ過池の損失水頭の上昇が少なく、連続してろ過水が得られ、かつメンテナンスが容易であるという特徴を有しており、水処理に広く用いられている。

次に、図５を参照しつつ、従来の上向流移床式の砂ろ過装置の概略構成および作用について説明する。
上向流移床式砂ろ過装置５０は、筒状部５１の下部が逆コーン状の底部５２とされた容器５３内にろ材の砂が充填されてろ過層（砂層）５４が形成されるよう構成されている。原水は原水流入管５５からガイドパイプ５６および原水分散装置５７を介してろ過層５４の下部に供給される。原水分散装置５７は、複数本（８本）の五角形の断面をもつパイプで下面が開放されている。こうして、原水は原水分散装置５７の下部より流出し、ろ過層５４を上部へと流れる間にろ過層５４によりろ過され、ろ過後の処理水は上部からオーバーフローされて集水トラフ５８に流れ、次のプロセスへと送られる。一方、容器５３の下部にはエアリフト管５９が挿入されており、このエアリフト管５９に空気を吹き込むことにより、内部の空気＋砂＋原水の重量と、周囲の砂＋水の重量差による循環力の発生により、汚れた砂と原水がエアリフト管５９内部を上昇する。この上昇中に、砂は空気と水とにより撹拌洗浄される。上昇した空気と砂と水は分離器６０で分離され、砂はサンドウォッシャー６１でろ過水と対向流で洗浄され、再びろ過層５４へ戻される。水は、洗浄排水となりオリフィスプレート（孔のあいた板）６２の孔を通り洗浄排水管６３に流れる。

図５に示されるユニットを複数個並べて構成されるものはマルチモジュール型砂ろ過装置と称される。このマルチモジュール型砂ろ過装置７０においては、図６に示されるように、各ユニット７１が平面視で円形となっていることから、各ユニット７１間に囲まれる部分と、ユニット７１とろ過池壁７２とで囲まれる部分とには鉄筋コンクリート製の支柱７３が配される（特許文献１参照）。

特開平１１−１７９１１０号公報

しかしながら、上記従来のマルチモジュール型砂ろ過装置７０においては、以下に示すような問題点がある。
（１）支柱７３が配された部分はろ過と関係のないデッドスペースとなり、このデッドスペースがろ過池の２０％以上にもなる。また、ユニット配置に合わない既設ろ過池の場合には、更にデッドスペースが増す。
（２）支柱７３は通常１ｍ角で３ｍ高さの直方体で、鉄筋コンクリート製であるため、鉄筋作成とコンクリート流し込み・乾燥のため、工期が１ケ月程度かかる（通常は、コンクリートの乾燥のため、２回打ちされる。）。その期間は、型枠や補強、足場があるため、内部のろ過器の工事ができない。
（３）内部構造はガイドパイプに原水分散装置が複数本（８本）取り付けられた構造であるため、その取り付け部分の構造が複雑となる。

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、移床式の特徴である連続洗浄を維持しながら、デッドスペースをなくして、ろ過池当たりの処理水量を向上させることができ、しかも構造を簡素化して装置の製作コストの削減と工期短縮とを図ることのできる砂ろ過装置を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明による砂ろ過装置は、
原水流入管を介してろ過池の下部に原水が流入され、原水は砂層を上向流で通過する際にろ過されて上部からろ過水として排出され、汚れた砂はエアリフト管に導入される空気で押し上げられて分離器で砂と洗浄排水とに分離され、砂はサンドウォッシャーでろ過水と対向流で洗浄されて砂層に戻されるとともに、洗浄排水はオリフィスプレートを通って洗浄排水管に排水されるように構成された砂ろ過装置において、
前記ろ過池は、平面視で矩形状の横側壁と縦側壁とを備え、平面視で前記横側壁に沿うように少なくとも１本の原水流入管を配設するとともに、該原水流入管に接続される複数本の原水分散管を平面視で前記縦側壁に平行に配設し、かつ前記エアリフト管を互いに隣接する原水分散管の間に配設することを特徴とするものである。

本発明によれば、複数本の原水分散管が平面視でろ過池の縦側壁に平行に配されるとともに、各原水分散管の間にエアリフト管が配された構成とされているので、従来のガイドパイプに複数本の原水分散装置を取り付けた構成に比べて、各ユニット間に配される支柱をなくすことができて、デッドスペースをなくすことができ、ろ過池の敷設面積の削減、ろ過池の掘削深さの低減を図って、ろ過池当たりの処理水量を向上させることができる。また、原水分散装置の取り付けのための構造が不要となるため、構造を簡素化して装置の製作コストの削減と工期短縮とを図ることができる。

本発明の一実施形態に係る砂ろ過装置の断面図本実施形態の砂ろ過装置の平面図本実施形態の砂ろ過装置（ａ）（ｂ）を従来装置（ｃ）（ｄ）との対比で示す図（１）本実施形態の砂ろ過装置（ａ）を従来装置（ｂ）（ｃ）との対比で示す図（２）従来の砂ろ過装置の断面図従来のマルチモジュール型砂ろ過装置の平面図

次に、本発明による砂ろ過装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係る砂ろ過装置の断面図が示され、図２には、同砂ろ過装置の平面図が示されている。

本実施形態の砂ろ過装置１は、平面視で矩形状の側壁（ろ過池壁）２ａ，２ｂと、逆四角錐状のコーン状部を縦横に並べて組み合わせた集合体よりなる底壁３とを備えるとともに、これら側壁２ａ，２ｂおよび底壁３よりなるろ過池内にろ材の砂が充填されることにより形成されたろ過層（砂層）４を備えている。なお、以下の説明においては、便宜上、図２の横方向の側壁２を横側壁２ａと称し、縦方向の側壁２を縦側壁２ｂと称することとする。

ろ過層４の上方には横側壁２ａに沿うように原水流入管５が配されている。この原水流入管５の下面には鉛直向きに配される複数本のガイドパイプ６の上端部が接続され、各ガイドパイプ６の下端部には原水分散管７の基端部が接続されている。原水分散管７は、縦側壁２ｂに平行に（原水流入管５に垂直に）配置されており、その形状は、五角形の断面をもつパイプで下面が開放された形状とされている。また、この原水分散管７の総延長長さは従来の原水分散装置５７（図５、図６参照）の総延長長さと同等とされている。こうして、原水は原水流入管５からガイドパイプ６および原水分散管７を介してろ過層４の下部に供給され、ろ過層４を上部へと流れる間にろ過される。また、ろ過後の処理水は上部からオーバーフローされて集水トラフ８に流れ、次のプロセスへと送られる。

一方、底壁３のコーン状部の頂部に対応する部分であって、互いに隣接する原水分散管７の間にはエアリフト管９が等間隔で配されており、このエアリフト管９に空気を吹き込むことにより、内部の空気＋砂＋原水の重量と、周囲の砂＋水の重量差による循環力の発生により、汚れた砂と原水がエアリフト管９内部を上昇するようになっている。この上昇中に、砂は空気と水とにより撹拌洗浄される。上昇した空気と砂と水は上方に配された分離器１０にて分離され、砂はサンドウォッシャー１１でろ過水と対向流で洗浄され、再びろ過層４へ戻される。水は、洗浄排水となりオリフィスプレート１２の孔を通り、洗浄排水トラフ１３から洗浄排水管１４に流れる。

本実施形態において、ろ過層の単位面積当たりの原水分散管７の敷設長さは、０．８〜１．４ｍ／ｍ^２とし、エアリフト管９の１本当たりのろ過層面積は１．５〜２．５ｍ^２／本とするのが好適である。

以上のように本実施形態の砂ろ過装置１においては、複数本の原水分散管７がろ過池の縦側壁２ｂに平行に配されるとともに、各原水分散管７の間にエアリフト管９が配された構成とされているので、図６に示される従来装置における支柱７３をなくすことができて、デッドスペースをなくすことができる。したがって、ろ過池の敷設面積を削減することができる。また、底壁３のコーン状部が小分割になるため、ろ過池の掘削深さを低減することもできる。さらに、従来の原水分散装置の取り付けのための構造が不要になるため、構造の簡素化を図ることができて、装置の製作コストの削減と工期短縮とを図ることができる、という優れた効果を有する。

図３には、本発明の砂ろ過装置（ａ）（ｂ）と従来のマルチモジュール型の砂ろ過装置（ｃ）（ｄ）とを対比させた模式図が示されている。この例は、処理量６０００ｍ^３／日、ろ過速度３００ｍ／日の場合の配置を示すものである。この例の場合、必要ろ過面積は６０００／３００＝２０ｍ^２となるので、従来装置（ｃ）（ｄ）の場合には１ユニット５ｍ^２型が４台必要となり、ユニット設置寸法が２．５ｍ×２．５ｍであるので、５ｍ×５ｍのろ過池が必要となって、必要接地面積は２５ｍ^２となる。これに対して、本発明装置（ａ）（ｂ）においては、２０ｍ^２で良く、従来装置に比べて２０％のスペース低減を行うことができる。また、本発明装置では底部のコーン状部が小分割になるため、このコーン状部のコンクリート必要量が５０％低減できるとともに、ろ過池の掘削深さが０．７ｍ程度（全深さの１２％程度）浅くできるという利点がある。

図４には、本発明の砂ろ過装置（ａ）を敷設した場合と、従来のマルチモジュール型の砂ろ過装置（ｂ）（ｃ）を既設水槽に入れた場合とのスペース比較が示されている。なお、従来装置の（ｂ）は３ｍ^２ユニットを６台入れた場合、（ｃ）は５ｍ^２ユニットを４台入れた場合の例である。（ｂ）では未利用スペースＳ_１が４０％、（ｃ）では未利用スペースＳ_２が３５％生じており、本発明装置において３５％以上のスペース削減が達成できることがわかる。

このほか、本発明装置では、従来装置のような鉄筋コンクリート製の支柱７３（図５参照）が不要になるため、ろ過面積１ｍ^２当たり０．８ｍ^３程度のコンクリートと鉄筋が不要になる。また、構造がシンプルなため、従来の原水分散装置取り付け部に要する製作費用を削減することができる。そして、全体として、施工のための土木工事を１ケ月程度短縮することができるという優れた効果を奏するものである。

本発明は、下水の高度処理などに用いられる上向流移床式の砂ろ過装置に適用することにより、省スペース化、製作コストの削減等に寄与する効果が大である。

１砂ろ過装置
２ａ，２ｂ側壁（ろ過池壁）
３底壁
４ろ過層（砂層）
５原水流入管
６ガイドパイプ
７原水分散管
８集水トラフ
９エアリフト管
１０分離器
１１サンドウォッシャー
１２オリフィスプレート
１３洗浄排水トラフ
１４洗浄排水管

Claims

原水流入管を介してろ過池の下部に原水が流入され、原水は砂層を上向流で通過する際にろ過されて上部からろ過水として排出され、汚れた砂はエアリフト管に導入される空気で押し上げられて分離器で砂と洗浄排水とに分離され、砂はサンドウォッシャーでろ過水と対向流で洗浄されて砂層に戻されるとともに、洗浄排水はオリフィスプレートを通って洗浄排水管に排水されるように構成された砂ろ過装置において、
前記ろ過池は、平面視で矩形状の横側壁と縦側壁とを備え、平面視で前記横側壁に沿うように少なくとも１本の原水流入管を配設するとともに、該原水流入管に接続される複数本の原水分散管を平面視で前記縦側壁に平行に配設し、かつ前記エアリフト管を互いに隣接する原水分散管の間に配設することを特徴とする砂ろ過装置。