JP4906936B2 - 濾材の洗浄システム及び濾材の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、濾材を繰り返し使用するために、使用済みの濾材を洗浄して再生させる濾材の洗浄システム及び濾材の洗浄方法に関するものである。

例えば、濾過塔の濾過器あるいはろ過池の濾材が古くなると、ろ過機能が低下するために、濾材を入れ替える必要が生じる。
しかし、古い濾材は、法律上産業廃棄物とみなされ、それを処理するのに多額の廃棄処理の費用が必要となるうえ、新しい濾材の購入コストも高くなるという問題がある。
そこで、使用済みの濾材を洗浄して再生することにより、上記問題点を解決するものとして特許文献１に示す濾材の洗浄装置を本出願人が先に提案している。

ところが、洗浄される古い濾材の汚れの度合い（濾材に付着した汚れの量や質）が一定でないことに加えて、濾材の材質（例えば材質の硬軟）等が多岐にわたっていることから、上記の先の提案にかかる濾材の洗浄装置では、充分に対応することがむずかしいという問題があった。
斯くして洗浄むらがある濾材や、汚れが再付着した濾材を使用すると、その濾過機能や耐久性が低下してしまうという問題があり、材質がやわらかいものの場合には、洗浄しながら流送するときに割れてしまい、再使用することができないという問題があった。

特開平５−２５３４２０号公報

本発明は、上記問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、濾材の質及びこれ付着している汚れの質にあわせて確実に且つ均一に除去して洗浄することができる濾材の洗浄システムならびに濾材の洗浄方法を提供することができるようにすることを目的とするものである。

上記目的を達成するために提案されたもので、本発明の濾材の洗浄システムは、貯水部と、貯水部の水を吸引して加圧する加圧ポンプと、複数の分級ステージを有する分級部分と、洗浄される濾材を貯留する濾材貯留部と、前記加圧ポンプで加圧された高圧の洗浄水を噴射した負圧形成管内に形成された負圧で濾材貯留部の濾材を吸引し分級部分に送給するときに濾材を洗浄する濾材吸引用ジェットポンプとを備え、濾材吸引用ジェットポンプに加圧ポンプからの高圧の洗浄水を供給する主圧力水供給路を分岐し、分岐された副圧力水供給路を補助ジェットポンプに連結し、当該補助ジェットポンプの吐出口を濾材吸引用ジェットポンプの吐出口と分級部分とを連結する送給路を介して、若しくは直接分級部分に連通させるとともに、前記主圧力水供給路及び副圧力水供給路に高圧の洗浄水の流水量を制御する水量制御手段を設けたことを最も主要な特徴とするものである。

また、本発明にかかる濾材の洗浄システムでは、濾材吸引用ジェットポンプ及び補助ジェットポンプが、加圧ポンプで加圧された高圧の洗浄水を噴射する噴射ノズルと、この噴射ノズルから噴射されるジェット流の下流側に負圧形成管若しくは混合気管を介して負圧形成管を設けて形成したことや、水量制御手段が開閉弁若しくは流量調節弁であることも特徴とするものである

次に、本発明にかかる濾材の洗浄方法は、加圧ポンプで貯水部の水を吸引して加圧し、加圧された高圧の洗浄水を負圧形成管内に噴射することにより、負圧形成管内に形成された負圧で濾材貯留部の濾材を吸引し、分級部分に送給する間に濾材を洗浄する濾材の洗浄方法において、濾材吸引用ジェットポンプに加圧ポンプからの高圧の洗浄水を供給する主圧力水供給路を分岐し、分岐された副圧力水供給路を補助ジェットポンプに連結し、当該補助ジェットポンプの吐出口を濾材吸引用ジェットポンプの吐出口と分級部分とを連結する送給路を介して、若しくは直接分級部分に連通させ、前記主圧力水供給路及び副圧力水供給路に高圧の洗浄水の水量を制御する水量制御手段を設け、洗浄する濾材を強力に洗浄する場合は、副圧力水供給路に高圧の洗浄水の水量を停止若しくは減少させて濾材吸引用ジェットポンプに主圧力水供給路から高圧の洗浄水を供給して強力に洗浄するとともに、優しく洗浄する場合には濾材吸引用ジェットポンプと補助ジェットポンプとに高圧の洗浄水を供給することにより濾材吸引用ジェットポンプへの洗浄水の供給量を減少させ、この濾材吸引用ジェットポンプへの洗浄水の供給量の減少にともなって濾材吸引用ジェットポンプから分級部分への送給力が減少するのを補助ジェットポンプにより補償して洗浄された濾材を分級部分に送給するようにしたことを最も主要な特徴とするものである。

本発明にかかる濾材の洗浄装置及び濾材の洗浄方法によれば、濾材吸引用ジェットポンプに加圧ポンプからの高圧の洗浄水を供給する主圧力水供給路を分岐し、分岐された副圧力水供給路を補助ジェットポンプに連結し、当該補助ジェットポンプの吐出口を濾材吸引用ジェットポンプの吐出口と分級部分とを連結する送給路を介して、若しくは直接分級部分に連通させ、前記主圧力水供給路及び副圧力水供給路に高圧の洗浄水の流水量を制御する水量制御手段を設けるとともに、副圧力水供給路に高圧の洗浄水の水量を停止若しくは減少させて濾材吸引用ジェットポンプに主圧力水供給路から高圧の洗浄水を供給して強力に洗浄し、濾材吸引用ジェットポンプと補助ジェットポンプとに高圧の洗浄水を供給して濾材吸引用ジェットポンプへの洗浄水の供給量を減少させ、濾材吸引用ジェットポンプへの洗浄水の供給量の減少にともなって濾材吸引用ジェットポンプから分級部分への送給力が減少するのを補助ジェットポンプにより補償することにより、濾材をソフトに洗浄することができる。

これにより、濾材の質及びこれ付着している汚れの質にあわせて確実に且つ均一に除去して洗浄することができる利点がある。

は本発明にかかる濾材の洗浄システムの概略図である。 は本発明にかかる濾材の洗浄システムにおけるジェットポンプの構造を示す概略図である。 は本発明にかかる濾材の洗浄システムにおけるジェットポンプの変形例を示す概略の構造図である。 は本発明にかかる濾材の洗浄システムにおけるジェットポンプの負圧を形成するときの作用説明図である。 は本発明にかかる濾材の洗浄システムにおけるジェットポンプ内での濾材洗浄作用の説明図である。

以下、本発明の濾材の洗浄システム及び濾材の洗浄方法にかかる最も好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は濾材を洗浄して再利用するための濾材の洗浄システムの概略図であって、図中符号１は濾材の洗浄システムを全体的に示す。
なお、本発明にいう濾材とは例えば天然石はもとより、イオン交換を行うイオン交換塔に収納して使用される粒状のイオン交換等樹脂をも包含するものである。

この濾材のリサイクルシステム１は、給水槽２と、給水槽２から給水される貯水部３と、洗浄用濾材貯留部４と、洗浄された濾材を粒径に応じて複数に分級するステージを有する分級洗浄部分５と、分級された細かな濾材をさらに洗浄するシャワーリング洗浄部６と、洗浄用濾材貯留部４から濾材７を洗浄しながら前記洗浄部分５や所望する場所等に送給するためのジェットポンプ８ａ、８ｂ、８ｃとを備えてなり、これらの各ジェットポンプ８ａ、８ｂ、８ｃは、ジェットポンプ８ａは濾材吸引用ジェットポンプ、ジェットポンプ８ｂは補助ジェットポンプ、ジェットポンプ８ｃは排出用ジェットポンプとなっている。
給水槽２には、ここに貯留した水９を洗浄用濾材貯留部４及び貯水部３に送水管１０で給水するための送給用ポンプ１１が設けられている。
貯水部３には、給水槽２から給水された水と後述するシャワーリング洗浄部６からの水を吸引して加圧し、濾材吸引用ジェットポンプ８ａ及び補助ジェットポンプ８ｂに送給する加圧ポンプ１２ならびに排出用ジェットポンプ８ｃに送給する給水ポンプ１３を設けてある。

分級部分５は第１分級洗浄部５ａと第２分級洗浄部５ｂとからなる。
第１分級洗浄部５ａには、濾材７が投入される投入口１４と、この投入口１４に投入された濾材７を粒径の小さなものから順に複数段に分級するもので、起震手段１５で振動する第１分級ケーシング１６内にはメッシュが異なる複数段階のふるい（図示せず）を設けてあり、この第１分級ケーシング１６には洗浄水を噴射す洗浄水ノズル１７が取り付けられている。
また、各ふるいの下方には分級された洗浄済みの濾材７を取りだす漏斗状のシュータ１８と粒径の大きな側のシュータ１８の下方には集積用のボックス１９が設けられている。
そして、第１分級洗浄部５ａの出口２０側に第２分級洗浄部５ｂが設けられており、この第２分級洗浄部５ｂは、第１分級洗浄部５ａと略同様に構成されている。

すなわち、起震手段１５で振動する第２分級ケーシング２１内にメッシュが異なる複数段階のふるい（図示せず）を設けてあり、第２分級ケーシング２１の上方には洗浄水を噴射す洗浄水ノズル２２が配設されている。
各ふるいの下方及び出口２０部分には分級された洗浄済みの濾材を取りだす漏斗状のシュータ２４が設けられ、シュータ２４の下方には回収用ボックス２５が設けられている。
図中符号２６は、洗浄水ノズル１７に給水する配管２７に設けられた開閉バルブ、符号２８は固定された配管２７と振動する第１分級ケーシング１６の振動が配管２７に伝わるのを防止する防震具である。

上記貯水部３を形成する貯水部用ケーシング２９には、第２分級洗浄部５ｂで分離された水を貯留する排水貯留部３０と、後述する濾材の洗浄部からの洗浄済みの濾材を水洗するシャワーリング洗浄部６が形成されている。
そして、第１分級洗浄部５ａで分級された最も細かい粒径の濾材は、シャワーリング洗浄部６に送られ、ここで洗浄されて前記集積用のボックス３１に回収されるとともに、分離された水分は排水貯留部３０から排水ポンプ３２で外部に排水されるようになっている。
上記加圧ポンプ１２で加圧された高圧水は、前記濾材吸引用ジェットポンプ８ａ及び補助ジェットポンプ８ｂに送給される。
この濾材吸引用ジェットポンプ８ａ、補助ジェットポンプ８ｂ及び排出用ジェットポンプ８ｃの夫々の構造は、図２に示すようになっている。

図２に示すように、加圧ポンプ１２で加圧された高圧の洗浄水を噴射する小径で短寸円筒状の噴射ノズル３３と、この噴射ノズル３３から噴射されるジェット流３４の下流側に大径で有底の負圧形成管３５を配設し、前記噴射ノズル３３はこの負圧形成管３５の底部３６の中心部に位置させるとともに、噴射ノズル３３寄りの負圧形成管３５の一側に吸引口３７を開口させて構成してある。

本例の濾材吸引用ジェットポンプ８ａ、補助ジェットポンプ８ｂ及び排出用ジェットポンプ８ｃは上述ように噴射ノズル３３を負圧形成管３５の底部３６の中心部に設けるようにしてあるが、こうしたものに限られず、図３に示すように負圧形成管３５の底部３６に噴射ノズル３３の口径よりも大径で、負圧形成管３５の内径より小径の円筒状で底部の近傍に吸気口３８を有する混合気管３９を設け、この混合気管３９の底部中央に噴射ノズル３３を設けた混気式のジェットポンプにすることもできる。

濾材吸引用ジェットポンプ８ａ、補助ジェットポンプ８ｂは、図１に示すように貯水部３に設けられた加圧ポンプ１２で吸引されて加圧された高圧の洗浄水を濾材吸引用ジェットポンプ８ａに供給する主圧力水供給路３９から副圧力水供給路４０を分岐し、分岐された副圧力水供給路４０に補助ジェットポンプ８ｂを設けるとともに、この補助ジェットポンプ８ｂの吐出口４２を濾材吸引用ジェットポンプ８ａの吐出口４１と第１分級洗浄部５ａとを連結する送給路４３を介して第１分級洗浄部５ａに連通させ、上記主圧力水供給路３９及び副圧力水供給路４０には高圧の洗浄水の水量を制御する流量調節弁からなる水量制御手段４４ａ、４４ｂを設けて形成されている。
尚、補助ジェットポンプ８ｂの吐出口４２を、濾材吸引用ジェットポンプ８ａの吐出口４１と第１分級洗浄部５ａとを連結する送給路４３を介して、第１分級洗浄部５ａに連通させる構成を、補助ジェットポンプ８ｂの吐出口４２を第１分級洗浄部５ａに直接連通させる構成にすることもできる。

上記のように構成された濾材７のリサイクルシステム１の作用を説明する。
先ず、通常の硬質の濾材７の周面に付着している頑固な汚れ等を洗浄・除去する場合には、主圧力水供給路３９の水量制御手段４４ａの流量制御弁を開き、副圧力水供給路４０の水量制御手段４４ｂの流量制御弁を閉じて、貯水部３の加圧ポンプ１２を起動させる。
この貯水部３の加圧ポンプ１４の起動により貯水部３の水が吸引されて加圧され、高圧の圧力水のすべてが主圧力水供給路から濾材吸引用ジェットポンプ８ａの噴射ノズル３３に供給される。

噴射ノズル３３から負圧形成管３５内に向けて噴射された高圧の洗浄水は、負圧形成管３５の中を徐々に広がるジェット流３４となってと吐出口４１に向って飛翔し、負圧形成管の噴射ノズル３３側部分（吸引口３７側部分）に負圧が形成される。
この負圧の形成は、負圧形成管３５の中を徐々に広がるジェット流３４は飛翔する無数の水滴４５となっており、図４に示すようにこの飛翔する水滴４５の前半部分は圧力が高く、後半部分は点描で示す部分の圧力が低くなる。
この圧力が低くなった無数の部分が合一して負圧形成管３５内いっぱいに広がった状態で吐出口４１側に流送すると、ここに図２及び図３の網目４６で示すような、あたかも吐出口４１側に向って作用するような連続する仮想ピストンが形成され、負圧形成管３５の噴射ノズル３３側部分（吸引口３７側部分）に負圧が形成されることになる。

負圧形成管３５の噴射ノズル３３側部分（吸引口３７側部分）に負圧が形成されると、この負圧で洗浄用濾材貯留部４の濾材７を吸引口３７から負圧形成管３５内に吸引し、ジェット流３４とともに吐出口４１に流送される。
この流送時に負圧形成管３５内の濾材７は、図５に示すように濾材７同士が擦れあい、表面に付着している汚れ等は剥がれたり、周囲を高圧のジェット流３４で洗浄されたりして強力に洗浄された後、吐出口４１から送給路４３を介して第１分級洗浄部５ａに送られて分級される。
斯くして、第１分級洗浄部５ａで分給された濾材７は、シュータ１８から集積用のボックス１９に回収されて再使用される。
尚、図１中符号４７はシャワーリング洗浄部６で濾材７から分離されて沈殿する汚れ等の取り出し部であって、開閉弁４８が開かれると１３からの圧力水が排出用ジェットポンプ８ｃに供給され、沈殿していたヘドロ状の汚れ等は、この排出用ジェットポンプ８ｃの駆動により吸出され、排出用ボックス４９に放出される。

因みに、濾材吸引用ジェットポンプ８ａを図３に示すような混気式ジェットポンプにすると、噴射ノズル３３から噴射されたジェット流３４が混合気管３９内でその周囲に気体（空気）が混入された混気ジェット流３４となって負圧形成管３５内を流走するので、混入された気体が、負圧形成管３５の内周面とここを流走する混気ジェット流３４とのインシュレータとなり混気ジェット流３４の流速の低下を可及的に防止することができる。
これにより、さらに多量の濾材７を強力に洗浄することができる。

次に、濾材７の材質が比較的軟らかいような場合や、濾材７の材質は硬くても付着している汚れ等が軟らかく、洗浄時に濾材７が欠けたり壊れたりするのを防止して濾材７の回収率（再使用可能な割合）を高めるために、濾材７をソフトで優しく洗浄するような場合には、上記した通常の硬質の濾材７の周面に付着している頑固な汚れ等を洗浄・除去する場合と同様に、主圧力水供給路３９の水量制御手段４４ａの流量制御弁を開くとともに、副圧力水供給路４０の水量制御手段４４ｂの流量制御弁も開き、貯水部３の加圧ポンプ１４を起動させて両供給路に加圧ポンプ１４からの高圧の洗浄水を供給する。

高圧の洗浄水を濾材吸引用ジェットポンプ８ａと補助ジェットポンプ８ｂとに供給することにより、濾材吸引用ジェットポンプ８ａへの高圧の洗浄水の供給量が減少し、その圧力も低下することから、濾材吸引用ジェットポンプ８ａの負圧形成管３５乃至その吐出口４１から第１分級洗浄部５ａで処理される濾材７の処理量は減少するものの、ソフトで優しく、濾材７を壊したりすることなく、洗浄することができる。
そして、濾材吸引用ジェットポンプ８ａへの洗浄水の供給量の減少にともなって、濾材吸引用ジェットポンプ８ａから第１分級洗浄部５ａへの送給力が減少することから、この送給力に低下を、補助ジェットポンプ８ｂを駆動させることにより、補助ジェットポンプ８ｂの吸引口３７から吸引し、その吐出口４２から第１分級洗浄部５ａに送給するので、ソフトで優しく洗浄された濾材７を確実に第１分級洗浄部５ａに送給することができるのである。

上述したように、水量制御手段４４ａ、４４ｂで主圧力水供給路３９及び副圧力水供給路４０への高圧の洗浄水の供給量を調整することにより、洗浄処理量や濾材７の材質、さらには汚れ具合等の種々の要因に応じて洗浄の態様を変更することができる利点がある。
尚、上記実施の形態では、主圧力水供給路３９及び副圧力水供給路４０には高圧の洗浄水の水量を制御する水量制御手段４４ａ、４４ｂを流量制御弁で構成するようにしてあるが、本発明にいうところの水量制御手段は、オン・オフ式の開閉弁をも包含するものである。
すなわち、主圧力水供給路３９及び副圧力水供給路４０への高圧の洗浄水の切り換え操作によっても、強力な洗浄とソフトな洗浄とを切り換えて行うことができる。

１・・・濾材のリサイクルシステム
２・・・給水層
３・・・貯水部
４・・・洗浄用濾材貯留部
５・・・分級洗浄部分
５ａ・・・第１分級洗浄部
５ｂ・・・第２分級洗浄部
６・・・シャワーリング洗浄部
７・・・濾材
８ａ・・・濾材吸引用ジェットポンプ
８ｂ・・・補助ジェットポンプ
８ｃ・・・排出用ジェットポンプ
９・・・水
１０・・・送水管
１１・・・送給用ポンプ
１２・・・加圧ポンプ
１３・・・給水ポンプ
１４・・・投入口
１５・・・起震手段
１６・・・第１分級ケーシング
１７・・・洗浄ノズル
１８・・・シュータ
１９・・・ボックス
２０・・・出口
２１・・・第２分級ケーシング
２２・・・洗浄ノズル
２３・・・出口
２４・・・シュータ
２５・・・回収ボックス
２６・・・開閉バルブ
２７・・・配管
２８・・・防震具
２９・・・貯水部用ケーシング
３０・・・排水貯留部
３１・・・集積用ボックス
３２・・・送水ポンプ
３３・・・噴射ノズル
３４・・・ジェット流
３５・・・負圧形成管
３６・・・底部
３７・・・吸引口
３８・・・吸気口
３９・・・主圧力水供給路
４０・・・副圧力水供給路
４１・・・濾材吸引用ジェットポンプの吐出口
４２・・・補助ジェットポンプの吐出口
４３・・・送給路
４４ａ・４４ｂ・・水量制御弁
４５・・・水滴
４６・・・網目
４７・・・取出し部
４８・・・開閉弁
４９・・・排出用ボックス

Claims (4)

1. 貯水部と、貯水部の水を吸引して加圧する加圧ポンプと、複数の分級ステージを有する分級部分と、洗浄される濾材を貯留する濾材貯留部と、前記加圧ポンプで加圧された高圧の洗浄水を噴射した負圧形成管内に形成された負圧で濾材貯留部の濾材を吸引し分級部分に送給するときに濾材を洗浄する濾材吸引用ジェットポンプとを備え、濾材吸引用ジェットポンプに加圧ポンプからの高圧の洗浄水を供給する主圧力水供給路を分岐し、分岐された副圧力水供給路を補助ジェットポンプに連結し、当該補助ジェットポンプの吐出口を濾材吸引用ジェットポンプの吐出口と分級部分とを連結する送給路を介して、若しくは直接分級部分に連通させるとともに、前記主圧力水供給路及び副圧力水供給路に高圧の洗浄水の流水量を制御する水量制御手段を設けたことを特徴とする濾材の洗浄システム。
2. 濾材吸引用ジェットポンプ及び補助ジェットポンプが、加圧ポンプで加圧された高圧の洗浄水を噴射する噴射ノズルと、この噴射ノズルから噴射されるジェット流の下流側に負圧形成管若しくは混合気管を介して負圧形成管を設けて形成したことを特徴とする請求項１に記載の濾材の洗浄システム。
3. 水量制御手段が開閉弁若しくは流量調節弁であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の濾材の洗浄システム。
4. 加圧ポンプで貯水部の水を吸引して加圧し、加圧された高圧の洗浄水を負圧形成管内に噴射することにより、負圧形成管内に形成された負圧で濾材貯留部の濾材を吸引し、分級部分に送給する間に濾材を洗浄する濾材の洗浄方法において、濾材吸引用ジェットポンプに加圧ポンプからの高圧の洗浄水を供給する主圧力水供給路を分岐し、分岐された副圧力水供給路を補助ジェットポンプに連結し、当該補助ジェットポンプの吐出口を濾材吸引用ジェットポンプの吐出口と分級部分とを連結する送給路を介して、若しくは直接分級部分に連通させ、前記主圧力水供給路及び副圧力水供給路に高圧の洗浄水の水量を制御する水量制御手段を設け、洗浄する濾材を強力に洗浄する場合は、副圧力水供給路に高圧の洗浄水の水量を停止若しくは減少させて濾材吸引用ジェットポンプに主圧力水供給路から高圧の洗浄水を供給して強力に洗浄するとともに、優しく洗浄する場合には濾材吸引用ジェットポンプと補助ジェットポンプとに高圧の洗浄水を供給することにより濾材吸引用ジェットポンプへの洗浄水の供給量を減少させ、この濾材吸引用ジェットポンプへの洗浄水の供給量の減少にともなって濾材吸引用ジェットポンプから分級部分への送給力が減少するのを補助ジェットポンプにより補償して洗浄された濾材を分級部分に送給するようにしたことを特徴とする濾材の洗浄方法。