特許 7174577 重力式濾過装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-09

(45)【発行日】2022-11-17

(54)【発明の名称】重力式濾過装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 29/00 20060101AFI20221110BHJP

   C02F 3/02 20060101ALI20221110BHJP

   B01D 24/46 20060101ALI20221110BHJP

   B01D 29/62 20060101ALI20221110BHJP

【ＦＩ】

B01D23/02 Z

C02F3/02 Z

B01D23/24 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018173460

(22)【出願日】2018-09-18

(65)【公開番号】P2020044479

(43)【公開日】2020-03-26

【審査請求日】2021-05-19

(73)【特許権者】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100086689

【弁理士】

【氏名又は名称】松井 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100157772

【弁理士】

【氏名又は名称】宮尾 武孝

(72)【発明者】

【氏名】大矢知 裕行

【審査官】壷内 信吾

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－０５５２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３１２１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２１５９８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－００９４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００５－００４６０７６（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０７２５１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２３７０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５０８１４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ ２３／００－３５／０４，３５／０８－３７／０８

Ｃ０２Ｆ ３／０２－３／１０

Ｃ０２Ｆ ９／００－９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水を下向流によって濾過処理する重力式濾過装置であって、
被処理水の導入部が上部に設けられ、被処理水の取出部が下部に設けられた処理槽と、
前記処理槽の前記導入部の下方に設けられた、微生物が担持された生物浄化層と、
前記生物浄化層の下方に配置され、前記生物浄化層を支持すると共に、前記生物浄化層を通過した処理水を下方に透過させる支持層と、
前記支持層を通過した被処理水中の不溶成分を捕捉して分離するセラミックス濾過体が配置された濾過層とを備えており、
前記セラミックス濾過体は、上端面に設けられた被処理水の導入口と、該導入口から上下方向に伸びる流路と、該流路を仕切る濾過壁とを有し、
前記処理槽の前記取出部は、前記濾過層の外周に配置されており、
前記被処理水は、前記処理槽の導入部から、前記生物浄化層、前記支持層、前記セラミックス濾過体の導入口、前記流路、前記濾過壁を通過し、前記取出部から取出されるように構成されていることを特徴とする重力式濾過装置。

【請求項2】

前記セラミックス濾過体は、上下方向に伸びる柱状をなし、その内部に多数の前記流路が並列して上下に伸びるように形成されており、前記流路の上端が開口して前記導入口をなしており、前記流路を囲むセラミックス壁が前記濾過壁をなしている請求項１記載の重力式濾過装置。

【請求項3】

前記濾過層の前記セラミックス濾過体の外側空間に、逆洗水を導入する逆洗水導入部が設けられ、前記濾過層の下方には、逆洗用下方空間が設けられ、該逆洗用下方空間には、開閉弁を有する逆洗水取出部が設けられており、前記セラミックス濾過体の前記流路の下端には、前記逆洗用下方空間に連通する導出口が形成されている、請求項１又は２記載の重力式濾過装置。

【請求項4】

前記濾過層は、前記セラミックス濾過体を複数有し、前記セラミックス濾過体の周囲であって、複数の前記セラミックス濾過体どうしの空隙には、粒状物が充填されている請求項１～３のいずれか１つに記載の重力式濾過装置。

【請求項5】

前記濾過層には、複数の支持孔が形成されてハニカム構造をなしたコンクリート製の濾過体支持部が設けられており、各前記支持孔に前記セラミックス濾過体が挿入されて支持されている請求項１～３のいずれか１つに記載の重力式濾過装置。

【請求項6】

前記被処理水の沈殿槽の下流側に配置される請求項１～５のいずれか１つに記載の重力式濾過装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、上水や下水等における被処理水を濾過処理するための、重力式濾過装置に関する。

【背景技術】

【0002】

浄水場等では、例えば、次のようにして、処理すべき被処理水が処理される。すなわち、処理場に取水された被処理水は、沈砂池で砂や土が沈殿されて除去された後、着水井から薬品混和地に送られ、凝集剤等の薬品と混ぜられて、懸濁物質等が凝集される。その後、被処理水は、フロック形成池に送られて攪拌され、塊状のフロックが形成される。次いで、被処理水は、沈澱池に送られフロックが沈殿された後、濾過処理される。

【0003】

例えば、下記特許文献１には、原水に凝集剤を添加して急速撹拌槽においてマイクロフロックを形成し（凝集工程）、反応槽においてエアレーション撹拌を行ってフロックを粗大化し（フロック化工程）、沈殿槽において粗大フロックを沈降分離して上澄水を槽外設置された分離膜に送水し、同分離膜が、クロスフローろ過を行って処理水を取り出すようにした、凝集－膜ろ過方法が記載されている。また、上記分離膜として、モノリス型のセラミック濾過膜を用いることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－２２６２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記のような被処理水の処理方法や、特許文献１に記載の凝集－膜ろ過方法では、いずれも濾過処理の過程において、懸濁物質を凝集させる工程、及び、それをフロック化させる工程があるため、処理の効率が良くなかった。

【0006】

したがって、本発明の目的は、凝集及びフロック化工程を行わなくても、被処理水の濾過処理を効率良く行うことができる、重力式濾過装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明は、被処理水を下向流によって濾過処理する重力式濾過装置であって、被処理水の導入部が上部に設けられ、被処理水の取出部が下部に設けられた処理槽と、前記処理槽の前記導入部の下方に設けられた、微生物が担持された生物浄化層と、前記生物浄化層の下方に配置され、前記生物浄化層を支持すると共に、前記生物浄化層を通過した処理水を下方に透過させる支持層と、前記支持層を通過した被処理水中の不溶成分を捕捉して分離するセラミックス濾過体が配置された濾過層とを備えており、前記セラミックス濾過体は、上端面に設けられた被処理水の導入口と、該導入口から上下方向に伸びる流路と、該流路を仕切る濾過壁とを有し、前記処理槽の前記取出部は、前記濾過層の外周に配置されており、前記被処理水は、前記処理槽の導入部から、前記生物浄化層、前記支持層、前記セラミックス濾過体の導入口、前記流路、前記濾過壁を通過し、前記取出部から取出されるように構成されていることを特徴とする。

【0008】

上記発明によれば、被処理水は、処理槽の導入部から、生物浄化層を通って、含有される有機物等が微生物によって分解される。次いで、支持層を通って、セラミックス濾過体の導入口から流路を通り、濾過壁を通過して不溶成分を除去され、セラミックス濾過体の外側に流出する。こうして、含有する有機物等の成分や、不溶成分を除去されて清浄化された被処理水は、濾過層の外周に配置された取出部から取出される。したがって、この重力式濾過装置においては、凝集及びフロック化工程を行わなくても、被処理水の濾過処理を効率良く行うことができる。

【0009】

本発明の重力式濾過装置においては、前記セラミックス濾過体は、上下方向に伸びる柱状をなし、その内部に多数の前記流路が並列して上下に伸びるように形成されており、前記流路の上端が開口して前記導入口をなしており、前記流路を囲むセラミックス壁が前記濾過壁をなしていることが好ましい。

【0010】

上記態様によれば、セラミックス濾過体が、上下方向に伸びる柱状をなし、その内部に多数の流路が並列して上下に伸びるように形成されているので、被処理水が通過する濾過壁の表面積を大きくとって、濾過効率を高めることができる。

【0011】

本発明の重力式濾過装置においては、前記濾過層の前記セラミックス濾過体の外側空間に、逆洗水を導入する逆洗水導入部が設けられ、前記濾過層の下方には、逆洗用下方空間が設けられ、該逆洗用下方空間には、開閉弁を有する逆洗水取出部が設けられており、前記セラミックス濾過体の前記流路の下端には、前記逆洗用下方空間に連通する導出口が形成されていることが好ましい。

【0012】

上記態様によれば、通常運転時には、開閉弁を閉じておくことにより、逆洗用下方空間が被処理水で充満するため、セラミックス濾過体の流路に流入した被処理水は、逆洗用下方空間に流入できなくなり、濾過壁を通過して、濾過層の外周に配置された取出部から取出される。

【0013】

一方、セラミックス濾過体の濾過壁や流路内壁に不溶成分が堆積した場合には、目詰まりを防止するために逆洗を行う必要がある。この逆洗時には、開閉弁を開いて、濾過層の外周の逆洗水導入部から逆洗水を流入させ、前記濾過層に配置された前記セラミックス濾過体の外周から、濾過壁を通過させて逆洗水を流路内に流入させる。この逆洗水は、流路内壁に堆積した不溶成分を剥がして、セラミックス濾過体の流路の下端の導出口から、前記不溶成分と共に逆洗用下方空間に流入し、逆洗水取出部から取出される。この逆洗水は、必要に応じて被処理水の供給側に戻すことができる。なお、濾過層の外周に配置された取出部を、逆洗水導入部として利用することもできる。

【0014】

本発明の重力式濾過装置においては、前記濾過層は、前記セラミックス濾過体を複数有し、前記セラミックス濾過体の周囲であって、複数の前記セラミックス濾過体どうしの空隙には、粒状物が充填されていることが好ましい。

【0015】

上記態様によれば、セラミックス濾過体の周囲であって、複数のセラミックス濾過体どうしの空隙に、粒状物が充填されているので、各セラミックス濾過体により濾過処理された被処理水の流動を妨げないようにしつつ、複数のセラミックス濾過体を並列した状態に支持させやすくすることができる。

【0016】

本発明の重力式濾過装置においては、前記濾過層には、複数の支持孔が形成されてハニカム構造をなしたコンクリート製の濾過体支持部が設けられており、各前記支持孔に前記セラミックス濾過体が挿入されて支持されていることが好ましい。

【0017】

上記態様によれば、セラミックス濾過体は、複数の支持孔が形成されてハニカム構造をなしたコンクリート製の濾過体支持部の支持孔に挿入されて支持されているので、複数のセラミックス濾過体を並列した状態で倒れないように確実に支持することができると共に、ハニカム構造によって、各セラミックス濾過体により濾過処理された被処理水の流動を妨げないようにすることができる。

【0018】

本発明の重力式濾過装置は、前記被処理水の沈殿槽の下流側に配置されることが好ましい。上記態様によれば、この重力式濾過装置は、沈殿槽の下流側に配置されるので、比較的大きな不溶成分が沈殿槽により沈殿除去された被処理水を、更に重力式濾過装置によって濾過処理することができ、濁度が高い被処理水であっても、効率よく濾過処理することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、被処理水は、処理槽の導入部から生物浄化層を通って、有機物等が微生物によって分解された後、支持層を通って、セラミックス濾過体の導入口から流路を通り、濾過壁を通過して不溶成分を除去され、セラミックス濾過体の外側に流出することで、取出部から取出されるので、凝集及びフロック化工程を行わなくても、被処理水の濾過処理を効率良く行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明に係る重力式濾過装置の一実施形態を示す断面説明図である。

【図2】同重力式濾過装置を適用した、浄水処理構造を示す説明図である。

【図3】同重力式濾過装置の濾過層を構成するセラミックス濾過体の、一部を破断した状態の断面斜視図である。

【図4】同重力式濾過装置の濾過層を構成する濾過体支持部、及び、同濾過体支持部により支持されたセラミックス濾過体を示す、斜視図である。

【図5】同重力式濾過装置において、複数のセラミックス濾過体を支持するための、他構造を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、図面を参照して、本発明に係る重力式濾過装置の、一実施形態について説明する。

【0022】

この重力式濾過装置は、被処理水を下向流（図１の矢印参照）によって濾過処理するものである。また、この重力式濾過装置は、主として、上水道の原水を浄水処理するための過程に設置されるものであるが、利用箇所は特に限定されない。

【0023】

図１に示すように、この実施形態の重力式濾過装置１０（以下、単に「濾過装置１０」ともいう）は、主として、処理槽２０と、微生物が担持された生物浄化層３０と、生物浄化層３０の下方に配置された支持層３５と、支持層３５の下方に配置され、セラミックス濾過体５０が配置された濾過層４０と、セラミックス濾過体５０の目詰まりを抑制するための、逆洗水による洗浄構造（逆洗水導入部、逆洗用下方空間Ｒ、及び逆洗水取出部７０）とを有している。

【0024】

また、図２に示すように、この濾過装置１０の上流側には、被処理水Ｗ中に含有された、砂や土、汚泥等の懸濁物質や、その他の固形物などの、比較的大きな不溶成分を沈殿して除去するための、沈殿槽１が設置されている。すなわち、この濾過装置１０は、このような沈殿槽１の下流側に直接設置されている。また、沈殿槽１の底部側には、沈殿した不溶成分を、凹部２に掻き寄せるための、掻き寄せ機３が設置されている。

【0025】

前記処理槽２０は、底壁２１と、該底壁２１の周縁から立設した側壁２２とを有し、上方が開口した有底箱状をなしている。この処理槽２０の上部、すなわち、上方の開口部に、被処理水Ｗを処理槽２０内に導入するための、導入部２３が設けられている。また、この処理槽２０の内側には、上方から下方に向けて順に、生物浄化層３０、支持層３５、濾過層４０が配置されている。言い換えると、濾過層４０と、支持層３５と、生物浄化層３０とが、下方から上方に向けて積層された構造となっている。

【0026】

また、底壁２１の上方には、所定距離をあけて底壁２１と平行に配置された、隔壁２４が設けられている。この隔壁２４と、底壁２１と、側壁２２の下方部分とで囲まれた空間が、逆洗用下方空間Ｒをなしている。なお、この逆洗用下方空間Ｒは、前記濾過層４０の下方に位置している。また、隔壁２４には、セラミックス濾過体５０の下端部を支持すると共に、セラミックス濾過体５０の内部と逆洗用下方空間Ｒとを連通させる、開口孔２４ａが形成されている。すなわち、図１に示すように、開口孔２４ａの内径は、セラミックス濾過体５０の下端部外径よりも小さく形成されており、開口孔２４ａの周縁部で、セラミックス濾過体５０を支持可能となっている。

【0027】

更に、処理槽２０の下部には、濾過処理された被処理水Ｗを処理槽２０から取出すための、取出部が設けられている。この実施形態では、処理槽２０の側壁２２の、濾過層４０に整合する位置に設けた流通口２５が取出部をなしている。この流通口２５は、濾過層４０に設けられた濾過体支持部６０の外周の空隙Cを連通させる連通路６２に連通するように形成されている。

【0028】

この流通口２５が、本発明における「取出部」をなしている。また、この流通口２５は、濾過層４０のセラミックス濾過体５０の外側空間に、逆洗水Ｂを導入するための、本発明における「逆洗水導入部」ともなっている。

【0029】

なお、上記構造をなした処理槽２０は、例えば、コンクリートや、鋼等の金属材料、ＦＲＰ等の樹脂材料、などから形成することができる。

【0030】

また、前記逆洗用下方空間Ｒには、開閉弁７３を有する逆洗水取出部７０が設けられている。すなわち、処理槽２０の側壁２２の下部側であって、前記逆洗用下方空間Ｒに整合する位置に、逆洗水Ｂを取出すための、逆洗水取出口７１が形成されている。この逆洗水取出口７１からは、重力式濾過装置１０の下流側に、逆洗水Ｂを流通させるための、配管７２が伸びている。この配管７２の途中に、配管７２の内部流路を開閉するための、開閉弁７３が設けられている。

【0031】

更に、微生物が担持された前記生物浄化層３０は、前記処理槽２０の内側であって、前記導入部２３の下方に設けられている。生物浄化槽３０としては、当業界で公知のものが採用でき、その材質や構造について特に限定されないが、一般的には微生物が担持された担体が充填された層で構成されている。担体としては、例えば、プラスチックのパイプ、繊維状プラスチック、粒状活性炭、ゼオライト、珪砂、ろ過砂などが使用できる。被処理水Ｗを流通させることによって、これらの担体の表面に微生物が付着堆積して担持され、生物浄化槽３０となる。そして、導入部２３から処理槽２０内に導入された、被処理水Ｗは、下向流によって生物浄化層３０を下向きに通過する際に、被処理水Ｗに含有された有機物等が、微生物によって分解されるようになっている。

【0032】

また、前記支持層３５は、前記処理槽２０の内側であって、前記生物浄化層３０の下方に配置され、生物浄化層３０を支持すると共に、生物浄化層３０を通過した処理水を下方に透過させるものとなっている。この実施形態の支持層３５は、前記生物浄化層３０の下方に配置された第１支持層３６と、この第１支持層３６の下方に配置された第２支持層３８とから構成されている。

【0033】

前記第１支持層３６は、例えば、砂等の、比較的小さい粒径の支持材からなり、生物浄化層３０を通過した被処理水Ｗを、下向きに通過させる。一方、前記第２支持層３８は、例えば、玉砂利や、軽石等の、比較的径が大きい支持材からなり、前記第１支持層３６を支持する。更に、第２支持層３８は、第１支持層３６を通過した、被処理水Ｗを下方に向けて通過させるものでもある。

【0034】

なお、この実施形態の支持層３５とは、第１支持層３６及び第２支持層３８からなる多層構造（二層構造）をなしているが、単層構造としたり、三層以上の多層構造としてもよく、特に限定はされない。

【0035】

前記濾過層４０は、支持層３５の下方、ここでは第２支持層３８の下方に配置されるものであって、支持層３５を通過した被処理水Ｗ中の不溶成分を捕捉して分離する、セラミックス濾過体５０（以下、単に「濾過体５０」ともいう）が配置されている。

【0036】

図３を併せて参照すると、この濾過体５０は、上下方向に伸びる略円柱状をなしており、その上端面５１に設けられた被処理水Ｗの導入口５２と、この導入口５２から上下方向に伸びる流路５３と、この流路５３を仕切る濾過壁５４とを有している。なお、濾過体５０の軸方向長さは、濾過層４０に設けられた、後述する濾過体支持部６０の高さ（上下方向に沿った長さ）よりも大きく形成されている。

【0037】

この実施形態では、図４に示すように、上記構成をなした濾過体５０が、所定間隔を空けて、濾過層４０の所定範囲（ここでは、ほぼ全域）に亘って互いに平行となるように、複数個並列して配置されている。なお、各濾過体５０は垂直に立設した状態となっている（すなわち、濾過体５０の軸方向が、処理槽２０の上下方向に沿って配置される）。

【0038】

また、図３に示すように、濾過体５０の内部には、多数の前記流路５３が並列して上下に伸びるように形成されている。なお、この実施形態の流路５３は、断面が略六角形状をなしている。そして、各流路５３の上端が開口して、前記導入口５２が形成されており、各流路５３を囲むセラミックス壁が前記濾過壁５４をなしている。すなわち、この実施形態における濾過体５０は、いわゆるモノリス型をなしている。また、各流路５３の下端も開口して、前記逆洗用下方空間Ｒに連通する、導出口５５が形成されている。更に、濾過体５０の上下方向所定位置には、濾過体５０の径方向中央から外径方向に向けて、スリット状に切欠かれて伸びる、スリット状流出口５７が複数形成されている。

【0039】

なお、この実施形態の濾過体５０は、その内部に図示しない孔を無数に有する、多孔質セラミックスで形成されている。また、この実施形態における流路５３は、その断面が六角形状をなしているが、丸穴や、三角孔、四角孔等をなしていてもよい。

【0040】

そして、前記被処理水Ｗは、図１の矢印に示すような下向流によって、処理槽２０の上方から下方に向けて流通するようになっており、具体的に被処理水Ｗは、処理槽２０の導入部２３から、生物浄化層３０、支持層３５（ここでは第１支持層３６及び第２支持層３８）、セラミックス濾過体５０の導入口５２、流路５３、濾過壁５４を通過して、取出部（流通口２５）から取出されるように構成されている。また、この実施形態における濾過体５０においては、前記濾過壁５４によって（特に濾過壁５４の無数の孔）、被処理水Ｗの不溶成分を捕捉・除去して濾過可能とすると共に、同被処理水Ｗを通過させて、濾過体５０の外周面（径方向外方に沿った周面）から流出させるようになっている。

【0041】

ところで、流路５３の下端に形成された導出口５５は、逆洗用下方空間Ｒ内に被処理水Ｗが充満した状態で、閉塞されるようになっている。そのため、この状態で、導入口５２から被処理水Ｗが導入されると、被処理水Ｗは流路５３を流通して、取出口（流通口２５）から取出されることとなる。また、前記スリット状流出口５７は、濾過体５０の外周面から流出されにくい、濾過体５０の径方向中央に位置する流路５３から、被処理水Ｗを流出させやすくするものである（図３参照）。

【0042】

また、濾過層４０には、複数の支持孔６１が形成されて、ハニカム構造をなしたコンクリート製の濾過体支持部６０（以下、単に「支持部６０」ともいう）が設けられている。

【0043】

図４を併せて参照すると、前記支持孔６１は、支持部６０の上端面から下端面に至るまで、支持部６０の上下方向に沿って伸びる、六角孔状をなしている。この六角孔状をなした支持孔６１が、支持部６０の縦方向及び横方向に複数個並列して形成されて、ハニカム状をなしている。また、各支持孔６１の内部には、円柱状をなした濾過体５０がそれぞれ挿入されている。その結果、支持孔６１の内周と、濾過体５０の外周との間に、空隙Ｃが形成されるようになっている。また、隣接する支持孔６１，６１に形成された空隙Ｃ，Ｃどうしは、連通路６２（図１参照）によって互いに連通されている。

【0044】

更に図１に示すように、支持部６０の、処理槽２０の側壁２２に近接する箇所には、本発明における「取出部」及び「逆洗水導入部」をなす前記流通口２５が設けられている。この流通口２５は、上記連通路６２の１つに連通し、連通路６２を介して、各濾過体５０の外周に配置された隙間Ｃに連通するように構成されている。

【0045】

また、濾過体５０は、前述したように、支持部６０の高さよりも長いので、図１に示すように、支持部６０の支持孔６１に挿入した状態では、濾過体５０の上端部が、支持孔６１の上方開口から所定長さ突出すると共に、濾過体５０の下端部が、隔壁２４の開口孔２４ａに支持されて、濾過体５０の導出口５５が逆洗用下方空間Ｒと連通するようになっている。また、支持孔６１の下端部内周と、濾過体５０の下端部外周との間の隙間は、ゴム等からなる環状の第１シール部材Ｓ１により閉塞されている。その結果、支持孔６１内周と濾過体５０外周との間の空隙Ｃと、逆洗用下方空間Ｒとが、隙間なく区分けされて、逆洗用下方空間Ｒ内の被処理水Ｗや逆洗水Ｂが、前記空隙Ｃ内へと逆流することが防止されるようになっている。

【0046】

一方、支持部６０の支持孔６１の上端部内周と、濾過体５０の上端部外周との間の隙間も、ゴム等からなる環状の第２シール部材Ｓ２により閉塞されている。この第２シール部材Ｓ２によって、支持孔６１内周と濾過体５０外周との間の空隙Ｃと、第２支持層３８が配置される空間とが、隙間なく区分けされるようになっている。なお、濾過体５０の支持は、その下端部が隔壁２４の開口孔２４ａに支持されたものに限られない。例えば、第１シール部材Ｓ１及び第２シール部材Ｓ２による把持により、支持されたものであってもよい。

【0047】

また、支持孔６１の上方開口から突出した、濾過体５０の上端部外周には、略ハット状をなしたキャップ６５が配置されている。このキャップ６５は、支持層３５等の上部荷重を支持し得る構造部材となっている。また、このキャップ６５には、図示しない複数の流入孔が形成されている。なお、キャップ６５に形成された流入孔は、第２支持層３８の玉砂利等の支持材の外径よりも、小さい内径とされており、第２支持層３８の支持材の流入が阻止されるようになっている。また、このキャップ６５は配置しなくてもよく、本濾過装置１０は、キャップ無しでも成り立つものであり、キャップは任意部材である。

【0048】

したがって、支持層３５の第２支持層３８を通過した被処理水Ｗは、前記第２シール部材Ｓ２によって、前記空隙Ｃ内への流入を阻止されつつ、キャップ６５の図示しない流入孔を通過して、濾過体５０の上端面５１に設けられた導入口５２（図３参照）へと流入するようになっている。

【0049】

上記のように、この実施形態においては、コンクリート製の濾過体支持部６０の複数の支持孔６１に、濾過体５０をそれぞれ挿入配置することで、複数の濾過体５０が垂直に立設して並列配置された状態に保持される（図１及び図４参照）。また、濾過体５０の下端部が第１シール部材Ｓ１により支持され、同濾過体５０の上端部が第２シール部材Ｓ２により支持されることで、濾過体５０が、支持孔６１内で傾いて倒れないように支持されて、垂直に立設した姿勢が維持されるようなっている（図１参照）。

【0050】

なお、複数の濾過体５０の倒れを防止して並列状態を保持する構造としては、例えば、図５に示すような構造としてもよい。すなわち、図５に示す構造では、濾過体５０の周囲であって、複数の濾過体５０，５０どうしの空隙に、例えば、石や、砂、砂利等の粒状物５８が充填されている。この場合には、石や、砂、砂利等の粒状物の隙間が、前記隙間Ｃ及び連通路６２と同じ役割をなす。

【0051】

次に、上記のような構造をなした、本発明の重力式濾過装置１０による濾過処理工程、及び、その作用効果について説明する。

【0052】

図２に示すように、沈澱池１に導入された被処理水Ｗは、沈殿槽１内で、砂や土、汚泥等の懸濁物質や、その他の固形物などの、比較的大きな不溶成分が沈殿除去された後、処理槽２０の上方の導入部２３から処理槽２０内に導入される。なお、逆洗水取出部７０の開閉弁７３は閉じておく。そして、被処理水Ｗは、処理槽２０の上方から下方に向かう下向流によって、処理槽２０内の生物浄化層３０、支持層３５、濾過層４０を、順次流通する。

【0053】

図１に示すように、処理槽２０に導入された被処理水Ｗは、初めに生物浄化層３０を通過する。すると、被処理水Ｗに含有される有機物等が、生物浄化層３０に担持された微生物によって分解される。次いで、被処理水Ｗは、支持層３５を構成する、第１支持層３６及び第２支持層３８を通過する。

【0054】

その後、支持層３５を通過した被処理水Ｗは、キャップ６５の図示しない流入孔を通過して、濾過体５０の上端面５１に設けられた導入口５２（図３参照）へと流入する。この場合、重力式濾過装置１０の運転初期段階では、導入口５２から流路５３内に流入した被処理水Ｗは、下方へと流れて導出口５５から流出して、逆洗用下方空間Ｒ内に充満する。それによって、導出口５５は被処理水Ｗによって閉塞された状態となる。そのため、これ以降に、導入口５２から流路５３内に流入した被処理水Ｗは、逆洗用下方空間Ｒに流入できなくなる。その結果、被処理水Ｗは、濾過壁５４を通過して、支持孔６１内周と各濾過体５０外周との間の空隙Ｃ内へと流出し、更に、支持部６０の連通路６２を通過して、取出部である流通口２５から、処理槽２０の外部へと取出されるようになっている。そして、上記のように、被処理水Ｗは、濾過体５０の濾過壁５４を通過するので、生物浄化層３０では除去できなかった、被処理水Ｗ中の不溶成分が捕捉されて除去され、被処理水Ｗが清浄化される。

【0055】

なお、支持部６０に設けられた、隣接する支持孔６１，６１に形成された空隙Ｃ，Ｃどうしは、連通孔６２によって互いに連通されているので、例えば、濾過層４０の中央に配置された濾過体５０を通過する被処理水Ｗであっても、取出部である流通口２５から、処理槽２０の外部へと取出されることとなる。

【0056】

以上のように、この濾過装置１０では、被処理水Ｗは、処理槽２０の導入部２３から生物浄化層３０を通って、含有した有機物等が微生物によって分解された後、支持層３５を通って、濾過体５０の導入口５２から流路５３を通過し、更に濾過壁５４を通過することで、不溶成分が除去されて、濾過体５０の外側に流出する。こうして、有機物等の成分や不溶成分が除去されて清浄化された被処理水Ｗは、取出部（流通口２５）から取出される。したがって、この濾過装置１０においては、従来のように、凝集工程やフロック化工程を行わなくても、被処理水Ｗの濾過処理を効率良く行うことができる。また、この濾過装置１０においては、従来の浄水処理場のように、薬品混和池やフロック形成池が不要となるので、被処理水Ｗの清浄化のためのコスト（装置設置のためのコストや、ランニングコスト等）を低減することができる。

【0057】

また、この実施形態の濾過装置１０は、図２に示すように、沈殿槽１の下流側に配置されるようになっている、そのため、比較的大きな不溶成分が沈殿槽１により沈殿除去された被処理水Ｗを、更に重力式濾過装置１０によって濾過処理することができ、濁度が高い被処理水Ｗであっても、効率よく濾過処理することができる。

【0058】

更に、この実施形態においては、図１や図３等に示すように、濾過体５０は、上下方向に伸びる柱状をなし、その内部に多数の流路５３が並列して上下に伸びるように形成されており、各流路５３の上端が開口して導入口５２をなしており、各流路５３を囲むセラミックス壁が濾過壁５４をなしている。そのため、被処理水Ｗが通過する濾過壁５４の表面積を大きくとって、濾過効率を高めることができる。

【0059】

また、この実施形態においては、図４に示すように、濾過層４０には、複数の支持孔６１が形成されてハニカム構造をなしたコンクリート製の濾過体支持部６０が設けられており、各支持孔６１に各濾過体５０が挿入されて支持されている。そのため、複数の濾過体５０を並列した状態で倒れないように確実に支持することができると共に、ハニカム構造によって、各濾過体５０により濾過処理された被処理水Ｗの流動を妨げないようにすることができる。

【0060】

なお、図５に示すように、濾過体５０の周囲であって、複数の濾過体５０，５０どうしの空隙に、粒状物５８が充填されている場合には、各濾過体５０により濾過処理された被処理水Ｗの流動を妨げないようにしつつ、複数の濾過体５０を並列した状態に支持させやすくすることができる。

【0061】

ところで、上記のような濾過装置１０を長期に亘って使用した場合には、濾過体５０の流路５３の内壁に不溶成分が堆積して、目詰まりが生じることがある。この目詰まりを解消するために、逆洗水導入部、逆洗用下方空間Ｒ、及び逆洗水取出部７０を通して、逆洗水による洗浄がなされる。

【0062】

その際には、まず、逆洗水取出部７０の開閉弁７３を開く。それにより、逆洗用下方空間Ｒ内に充満した被処理水Ｗが、逆洗水取出口７１から配管７２の下流側へと流動可能となり、濾過体５０の流路５３の下端側の導出口５５（図３参照）から流出可能となる。それと共に、濾過層４０の外周の逆洗水導入部をなす流通口２５から、逆洗水Ｂを、支持部６０の連通路６２を通して、支持孔６１内周と各濾過体５０外周との間の空隙Ｃ内へと流入させる。その後、逆洗水Ｂは、濾過体５０の外周から濾過壁５４を通過して流路５３内に流入するので、流路５３の内壁に堆積した不溶成分を剥がすことができる。更に逆洗水Ｂは、流路５３の下端の導出口５５から、不溶成分と共に逆洗用下方空間Ｒ内に流入し、逆洗水取出口７１から取出されて、配管７２の下流側へと流動する。このようにして、濾過体５０の流路５３の内壁に堆積した不溶成分を剥がすことで、その目詰まりを解消して、濾過体５０の濾過処理性能を復活させることができる。なお、逆洗水取出口７１から取出された逆洗水は、必要に応じて被処理水Ｗの供給側に戻すことができる。

【0063】

また、この実施形態においては、濾過層４０の外周に配置された取出部である流通口２５を、逆洗水導入部として利用することもできるので、逆洗水による洗浄構造を簡素化することができる。

【0064】

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で、各種の変形実施形態が可能であり、そのような実施形態も本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0065】

１ 沈殿槽
２ 凹部
３ 掻き寄せ機
１０ 重力式濾過装置（濾過装置）
２０ 処理槽
２１ 底壁
２２ 側壁
２３ 導入部
２４ 隔壁
２４ａ 開口孔
２５ 流通口
３０ 生物浄化層
３５ 支持層
３６ 第１支持層
３８ 第２支持層
４０ 濾過層
５０ セラミックス濾過体（濾過体）
５１ 上端面
５２ 導入口
５３ 流路
５４ 濾過壁
５５ 導出口
５７ スリット状流出口
５８ 粒状物
６０ 濾過体支持部（支持部）
６１ 支持孔
６２ 連通路
６５ キャップ
７０ 逆洗水取出部
７１ 逆洗水取出口
７２ 配管
７３ 開閉弁
Ｂ 逆洗水
Ｃ 空隙
Ｆ 下向流
Ｒ 逆洗用下方空間
Ｓ１ 第１シール部材
Ｓ２ 第２シール部材
Ｗ 被処理水

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】