水處理裝置的上層清洗裝置及水處理裝置濾材層的清洗方法
水處理裝置的上層清洗裝置及水處理裝置濾材層的清洗方法
【專利摘要】一種水處理裝置，包括：原水特殊混氣噴嘴（7）；過濾槽（5），其由上層（2）和下層（3）這兩層構成，上層收納由比下層的濾材比重小且粒徑大的濾材構成的濾材層（4）；集水管（13），其抽取過濾水并且在反沖時向濾材層供給反沖水；排水槽（12）；和上層清洗裝置（10），上層清洗裝置具有上層清洗管支承部件（17）、上層清洗水管（18）、表洗特殊混氣噴嘴（19）、空氣吸入管（20）、水平空氣管（31、32），原水特殊混氣噴嘴（7）安裝在設于排水槽（12）的一部分上的原水流入槽上。
【專利說明】水處理裝置的上層清洗裝置及水處理裝置濾材層的清洗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理裝置的清洗裝置，尤其涉及水處理裝置的上層清洗裝置及其濾材層的清洗方法，能夠不使用氧化劑和凝集劑等化學品地、通過簡單且小型的裝置使地下水等中的鐵、錳及其他溶解性成分氧化而不溶解，由此進行處理。
【背景技術】
[0002]地下水被用作自來水的原水，另外還利用于食品工業(yè)、清涼飲料、釀造、公眾浴場、染色業(yè)等需要大量用水的產(chǎn)業(yè)，但當前地下水中含有的鐵、錳成分成為較大問題。鐵和錳雖然對人體來說是必要成分，但若超過一定量則會使水帶有金屬味，并成為赤水和黑水的原因，不僅不適于飲用，在這些產(chǎn)業(yè)中也會產(chǎn)生各種問題。另外，在建筑施工中，地下水抽取施工為必不可少的工序，但在地下水中含有大量的鐵、錳的情況下，法令上禁止將其直接排放到下水道中，存在必須在除去地下水中的鐵、錳之后進行排放的問題。
[0003]當前最普及的除鐵、除錳裝置為，在原水中添加次氯酸鈉等氧化劑和聚合氯化鋁(PAC)等凝集劑，使溶入水中的鐵、錳氧化而成為不溶性的氧化鐵、氧化錳，并通過過濾砂將其過濾而去除。
[0004]但是，在采用該注入氧化劑和凝集劑的方式的水處理裝置中，由于消耗比較大量的氧化劑、凝集劑，所以它們的購入成本較大。另外，作為氧化劑而使用的次氯酸鈉在使鐵、錳氧化后還殘留在處理后的凈水中，因此會生成作為致癌物質的三鹵甲烷(trihalomethane),作為其對策,必須進一步使水通過活性炭層進行處理，因此不經(jīng)濟。另夕卜，若出于經(jīng)濟方面的考慮而舍棄活性炭層的設置，則為了防止因氧化劑的過剩注入而產(chǎn)生三鹵甲烷，需要不斷地分析并監(jiān)視過濾后的水，根據(jù)狀況調整氧化劑的注入量，存在除藥品購入成本以外，維持管理費也高昂的缺點。另外，該基于藥品注入方式的水處理裝置由曝氣槽、凝集槽、沉淀槽、砂過濾塔、除鐵、除錳塔及藥液箱構成，系統(tǒng)復雜且裝置整體大規(guī)?；枰獙掗煹脑O置空間，因此存在無法在市區(qū)等設置空間受限的環(huán)境中設置裝置的問題。而且，在該基于藥品注入方式的水處理裝置中，需要處理清洗排水，但在該情況下由于砂中含有藥品而必須作為工業(yè)廢棄物處理，存在其棄置場所也受到限制等不便。
[0005]為了消除上述現(xiàn)有的基于藥品注入方式的水處理裝置的缺點，提供一種不使用氧化劑和凝集劑等藥品地、通過簡單且小型的裝置使地下水等中的鐵、錳及其他溶解性成分氧化而不溶解來進行處理的水處理裝置，提出有專利文獻I所記載的水處理裝置。根據(jù)該水處理裝置，通過噴射噴嘴使原水成為噴射水流，另一方面，從在噴射噴嘴內開口的空氣口或氣體導入管將空氣導入到噴射噴嘴內，由此，含有大量氣泡的噴射水流從噴射噴嘴的原水噴出口拍擊在配置于其下方的濾材層上的水面上，在水中及濾材表面上發(fā)生激烈的曝氣，由此水中的鐵、錳等溶解性成分被氧化而成為不溶性成分,并在形成濾材層的過濾砂等濾材顆粒的表面被捕捉，因此，能夠不使用任何氧化劑和凝聚劑等藥品地、通過簡單且小型的裝置使原水中的鐵、錳及其他溶解性成分不溶解而將其過濾。[0006]另外，作為用于對水處理裝置的表面層進行清洗的其他類型的清洗裝置，公知有專利文獻2所記載的旋轉式清洗裝置。該旋轉式清洗裝置從沿著安裝在垂直旋轉軸下端上的水平旋轉管的長度方向而設的多個噴水噴嘴，使水向斜下方噴射而使噴射水拍擊在濾材層的表面上，由此，通過其反作用使水平旋轉管旋轉，通過從各噴水噴嘴噴射的水對濾材的表面層進行攪拌清洗。
[0007]現(xiàn)有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2002-126768公報
[0010]專利文獻2:美國專利第2769547號公報
【發(fā)明內容】
[0011]在上述專利文獻I所記載的水處理裝置及其他同型的水處理裝置中，皮膜化的鐵在濾材層的上層部和下層部處于清洗過度和清洗不足始終并存的狀態(tài)。另外，簡單地說，即使除去鐵、錳，如后述那樣，鐵在濾材層的上層部通過氧化作用而皮膜化，另一方面，錳在濾材層的下層部通過生物處理而被濾材顆粒的表面捕捉，但是，在原水中的鐵的濃度顯著大于錳的濃度的情況下，若為了除去被濾材層的上層部捕捉的鐵而使用大量的清洗水來清洗濾材層整體，則在下層部，為了進行錳處理而棲息的生物也會被沖洗掉，從而給之后的錳的生物處理帶來影響。
[0012]另一方面，關于水處理裝置，越是使單位時間內的過濾速度高速化，越能夠削減裝置的規(guī)模和空間，因此是有利的。尤其是在水處理裝置的設置空間因設置場所的關系而受到限制、無法設置大規(guī)模的裝置的情況下，必須通過設置在狹窄場地上的小規(guī)模的裝置對必要量的原水進行過濾處理，迫切地需要提高過濾速度。
[0013]為了提高水處理裝置的過濾速度，必要的一個重要條件為高效地進行水處理裝置的清洗。
[0014]在水處理裝置中，通常，若持續(xù)過濾作用，則在隨著時間的經(jīng)過而在濾材層尤其在濾材層表面上覆蓋了氫氧化鐵等氧化物的絮凝物(flock)或其他異物時，濾材的過濾功能降低，因此必須暫時停止過濾處理并進行濾材層的清洗。因此，若無法高效進行濾材層的清洗，就無法實現(xiàn)過濾處理的高速化。
[0015]在上述專利文獻I所記載的水處理裝置中，使原水送水管在與濾材層的表面平行的面上往復運動，通過從原水送水管噴出的含有大量氣泡的噴射水流來使閉塞的濾材層從閉塞狀態(tài)開放而恢復過濾功能。另外，該水處理裝置在由過濾砂構成的單層的濾材層的底部配置有支承濾材層的由板狀屏(screen)構成的濾材層支承件，在濾材層支承件的下方配置有用于對濾材層進行反向清洗的反沖管。構成為，在濾材層的上部尤其是表面被氧化物的絮凝物或其他異物覆蓋時，暫時停止向過濾槽供給原水，使反沖水從反沖管經(jīng)由濾材槽支承件在濾材層整個范圍內從下方向上方流動，由此，將覆蓋在濾材層上部的異物從濾材層剝離，并且沖洗掉在濾材層內捕捉的鐵、錳成分，從反沖水排出口排出到系統(tǒng)外。
[0016]該水處理裝置的過濾速度為60m/日?120m/日，但在需要更高速地進行過濾處理的情況下，也必須更頻繁地進行濾材層的清洗，由此對濾材層的下層部的生物處理的負載量也進一步增大，因此，在該水處理裝置中濾材層的清洗效率存在極限，無法實現(xiàn)進一步高速化。
[0017]另外，包括上述水處理裝置在內，現(xiàn)有的水處理裝置為了進行濾材層的上述清洗而必須消耗過濾水量的約10%?15%的水，因此大大降低了水處理的效率。
[0018]另外，上述水處理裝置具有為了清洗濾材層的表面而使原水送水管在與濾材層的表面平行的面上往復運動的機構，但該機構必須通過電動馬達使原水供給管往復運動，因此為了清洗表面不僅需要很大的動力，而且用于往復運動的機構復雜，而且，存在原水送水管的移動用導軌的磨耗、向原水送水管供水的軟管的損耗等部件的維護工作量和費用高昂的問題點。另外，為了使呈直線狀排列的一系列原水送水管同時移動，必須使過濾槽的形狀為矩形，因此裝置較大，還存在即使在裝置的設置場所狹窄的情況下也無法實現(xiàn)裝置的緊湊化的問題。
[0019]另外，在上述專利文獻2所記載的清洗裝置中，通過從水平旋轉管的噴水噴嘴噴射的水與濾材層表面接觸時的反作用而使水平旋轉管旋轉，因此，不需要專利文獻I中的電動馬達等驅動裝置而能夠以簡單的裝置對表面層進行清洗，但由于過濾槽由單層構成，所以存在與上述專利文獻I所記載的裝置相同的問題，另外，由于安裝有水平旋轉管的噴水噴嘴一邊旋轉一邊噴射清洗水，所以與從固定式噴水噴嘴噴射清洗水的情況相比，能夠對濾材層進行沖刷攪拌的深度較淺，可能雖然僅清洗除去在濾材層的比較上部處捕捉的鐵但無法攪拌清洗至足夠深度。因此，在該旋轉式清洗裝置中，過濾速度的提高存在極限，只能夠得到最大120m/日的過濾速度。
[0020]另外，在現(xiàn)有的水處理裝置中，在清洗濾材層時產(chǎn)生的噪音強烈，尤其在受限于水處理裝置的設置空間為狹窄場所的情況下，存在噪音成為問題的情況，期望在清洗濾材層時不產(chǎn)生噪音的水處理裝置。
[0021]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有的水處理裝置的問題點而研發(fā)的，提供一種與現(xiàn)有的水處理裝置相比能夠實現(xiàn)高速下的過濾處理且噪音小的新型水處理裝置的濾材層的清洗裝置及使用該清洗裝置的濾材層的清洗方法。
[0022]本 申請人:為了解決上述問題而進行了銳意研究和反復試驗，結果發(fā)現(xiàn)存在如下事實:在應被水處理裝置捕捉的鐵和錳中，鐵的大部分沉積在濾材層的上層部，而錳與之相反，大部分沉積在濾材層的下層部，并且原水中的鐵和錳的濃度不固定，根據(jù)原水的不同而大致存在一定的濃度差，通常鐵的濃度比錳的濃度大幅偏高，將這些事實利用于清洗，使反沖水從反沖水供給管以上層部清洗速度流入，邊通過向上水流松緩上層部的濾材邊通過設有多個表洗特殊混氣噴嘴的旋轉型的上層清洗裝置來清洗上層部，由此成功地做到不產(chǎn)生噪音且顯著地改善在濾材層上層部除去鐵的清洗效果。另外，本發(fā)明人通過濾材層的局部清洗來除去原水中的鐵，通過濾材層的整體清洗來除去錳，從而顯著地改善了清洗效果，由此成功地實現(xiàn)以往無法實現(xiàn)的高速過濾并節(jié)約了清洗水。
[0023]S卩，實現(xiàn)本發(fā)明的目的第I結構為一種水處理裝置的上層清洗裝置，該水處理裝置包括:原水送水管；一根或多根原水特殊混氣噴嘴，其一端部與該原水送水管連通，在另一端部具有將原水作為原水與空氣的混氣噴射水流而噴出的原水噴出口 ；俯視觀察時為圓形的過濾槽，其由上層和下層這兩層構成，該上層收納由與該下層的濾材相比比重小且粒徑大的濾材構成的濾材層；過濾水抽取管,其為了抽取被該濾材層過濾后的水而設在該過濾槽上；反沖水供給管，其為了向該濾材層供給反沖水而設在該過濾槽上；排水槽或排水口，其在該濾材層的上方設在過濾槽上；和上層清洗裝置，其從該反沖水供給管使反沖水以上層清洗速度流入，通過向上水流松緩上層的濾材并進行上層的清洗，該原水特殊混氣噴嘴在該原水噴出口與該濾材層的表面或該排水槽的底面之間隔開規(guī)定間隔地配置在該濾材層或該排水槽的上方，該上層清洗裝置的特征在于，具有:
[0024]上層清洗管支承部件，其與上層清洗水送水管連通，并配置在濾材層的徑向上方；
[0025]上層清洗水管，其包括中心清洗水管及一對水平清洗水管，所述中心清洗水管與該上層清洗管支承部件連通且能夠旋轉地安裝在該支承部件上并沿上下方向延伸，所述一對水平清洗水管以與該中心清洗水管連通的方式與該中心清洗水管的下端部連結，且從該連結部向半徑方向兩側沿水平方向延伸；
[0026]表洗特殊混氣噴嘴，其是使噴出口分別從該一對水平清洗水管朝向該過濾槽的周向而向斜下方突出的多個表洗特殊混氣噴嘴，一方的水平清洗水管的該噴嘴的噴出口的朝向與另一方的水平清洗水管的該噴嘴的噴出口的朝向為相反方向；
[0027]至少一根空氣吸入管，其固定在該中心清洗水管上且沿上下方向延伸；和
[0028]一對水平空氣管，其以與該空氣吸入管連通的方式與該空氣吸入管連結，并且沿該水平清洗水管在水平方向上延伸，固定在該水平清洗水管上，
[0029]該水平空氣管通過連接管而與該表洗特殊混氣噴嘴分別連通，該空氣吸入管的上端部向大氣開放，比該排水槽或排水口靠上方配置。
[0030]本發(fā)明的第2結構為結構I的上層清洗裝置，其特征在于，該上層清洗水管的轉速處于3周/分?5周/分的范圍內。
[0031]本發(fā)明的第3結構為結構2的上層清洗裝置，其特征在于，送水壓力的上限值為0.2MPa，送水壓力為0.2MPa時的、表洗特殊混氣噴嘴相對于經(jīng)過水平清洗水管的軸心的垂直面的傾斜角度為18°?22°的范圍內。
[0032]本發(fā)明的第4結構為結構I?3中任一項的上層清洗裝置，其特征在于，在該空氣吸入管的上端部設有防止產(chǎn)生噪音機構，所述防止產(chǎn)生噪音機構具有與該空氣吸入管連通的開放孔，該開放孔形成有錐部，該錐部隨著趨向于上端部的開放端部而直徑逐漸擴大，且具有帶有細孔的上蓋。
[0033]本發(fā)明的第5結構為，一種水處理裝置濾材層的清洗方法，該水處理裝置包括:原水送水管；一根或多根原水特殊混氣噴嘴，其一端部與該原水送水管連通，在另一端部具有將原水作為原水與空氣的混氣噴射水流而噴出的原水噴出口 ；過濾槽，其由上層和下層這兩層構成，該上層收納由與該下層的濾材相比比重小且粒徑大的濾材構成的濾材層；過濾水抽取管，其為了抽取被該濾材層過濾后的水而設在該過濾槽上；反沖水供給管，其為了向該濾材層供給反沖水而設在該過濾槽上；排水槽或排水口，其在該濾材層的上方設在過濾槽上；和第I?第4結構中的任一結構的上層清洗裝置，該原水特殊混氣噴嘴在該原水噴出口與該濾材層的表面或該排水槽的底面之間隔開規(guī)定間隔地配置在該濾材層或該排水槽的上方，所述水處理裝置濾材層的清洗方法的特征在于，選擇主要進行該上層的清洗的局部清洗和清洗該上層及該下層雙方的整體清洗的某一方來進行該濾材層的清洗，該局部清洗工序包括:
[0034](一)過濾處理中斷工序，暫時停止供給原水；[0035](二)上層清洗工序，使反沖水從該反沖水供給管作為向上水流以上層清洗速度流入，并通過結構I?4中任一項所述的上層清洗裝置來清洗該上層，由此，使封堵濾材表面的氫氧化鐵從濾材剝離并通過向上水流將其沖洗掉；和
[0036](三)濁水排放工序，以該上層清洗速度持續(xù)進行向上水流的供給，將含有從該上層的濾材分離出來的濁質成分的濁水從該排水槽或排水口排出，
[0037]該整體清洗工序包括:
[0038](一)過濾處理中斷工序，停止供給原水；
[0039](二)清洗工序，使反沖水從該反沖水供給管以比該上層清洗速度更大且比濾材的沉降速度更快的整體清洗速度流入，并使該上層清洗裝置工作，從而對該上層及該下層的濾材進行清洗；
[0040](三)靜置工序，在結束該上層及下層的濾材的清洗后，以濾材的沉降速度以下的速度持續(xù)進行向上水流的供給，并使該上層及下層的濾材沉降；和
[0041](四)濁水排放工序，以該上層清洗速度持續(xù)進行向上水流的供給，并將含有從該上層及下層的濾材分離出來的濁質成分的濁水從該排水槽或排水口排出。
[0042]發(fā)明效果
[0043]根據(jù)本發(fā)明的第I結構，構成為具有一對水平空氣管，其以與上端部向大氣開放的空氣吸入管連通的方式與該空氣吸入管連結，并且沿水平清洗水管在水平方向上延伸，固定在旋轉式水平清洗水管上，通過連接管使水平空氣管與多個表洗特殊混氣噴嘴分別連通，由此，與僅在通過清洗噴嘴時攪拌濾材的現(xiàn)有的清洗噴嘴往復運動方式及旋轉式清洗方式相比，能夠飛躍性地提高單位時間內的清洗效率，由此能夠促進高速過濾。
[0044]另外，通過使用表洗特殊混氣噴嘴，與專利文獻2所記載的僅使用清洗水的清洗裝置相比，可將能夠沖刷攪拌的濾材層的深度加深20%以上，能夠提高過濾效率并增加過濾速度。
[0045]另外，由于不像清洗噴嘴往復運動方式那樣需要極大動力和復雜機構，因此，能夠節(jié)約裝置的制造成本，并且能夠使過濾槽在俯視觀察時呈圓形地構成，因此能夠通過緊湊且簡單的機構提供一種維護也簡單的水處理裝置。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的第2結構，通過使清洗水管的轉速處于3周/分?5周/分的范圍內，在上層清洗時，攪拌清洗不會波及到下層，可將能夠攪拌清洗的濾材層限定于上層且能夠實現(xiàn)最聞的清洗效率，從而能夠實現(xiàn)最聞的過濾速度。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的第3結構，送水壓力的上限值為0.2MPa，送水壓力為0.2MPa時的、表洗特殊混氣噴嘴相對于經(jīng)過水平清洗水管的軸心的垂直面的傾斜角度處于18°?22°的范圍內，由此，能夠將清洗水的送水用的動力控制到最低且能夠實現(xiàn)最佳的清洗效果。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的第4結構，在空氣吸入管的上端部設有防止產(chǎn)生噪音機構，該防止產(chǎn)生噪音機構具有與空氣吸入管連通的開放孔，開放孔形成有錐部，該錐部隨著趨向于上端部的開放端部而直徑逐漸擴大，且具有帶有細孔的上蓋，由此，能夠通過簡單的裝置減少在清洗材層時產(chǎn)生的噪音，即使在水處理裝置的設置空間狹小的場所也能夠不存在產(chǎn)生噪音的問題地使裝置工作。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的第5結構，使濾材層為上層和下層的兩層構造，上層使用與下層的濾材相比比重小且粒徑大的濾材來實施局部清洗、整體清洗，由此，關于被上層捕捉的濃度高的鐵，通過由上述結構的上層清洗裝置與基于流速比較緩慢的向上水流進行的清洗的組合而實現(xiàn)的局部清洗來頻繁地進行上層的清洗，由此被清洗、除去，另一方面，關于被下層捕捉的濃度低的錳，通過以比上層的清洗低的頻率進行的、基于快流速的向上水流的整體清洗而與上層的鐵一起被清洗、除去。因此，濃度高且上層中的蓄積量多的鐵通過頻繁的清洗而被充分地除去，另一方面，濃度低且下層中的蓄積量少的錳通過低頻率的整體清洗而被充分地除去，不會由于頻繁的清洗而妨礙下層中的生物的棲息，能夠到最高程度地實現(xiàn)作為上下濾材層整體的清洗效果，由此能夠實現(xiàn)所需要的高速過濾。根據(jù)本發(fā)明，與專利文獻I所記載的水處理裝置的過濾速度60m/日?120m/日相比，能夠列舉跨越性的400?500m/日的過濾速度。另外，不需要通過用于除去上層的鐵的水量多的反沖水來頻繁地進行整體清洗，其結果是，節(jié)約了整體的清洗水的使用量，根據(jù)本發(fā)明，能夠將在現(xiàn)有的藥品注入方式的水處理裝置中使用過濾水量的約10?15%的清洗水的量減少至過濾水量的約3 ?5%。
[0050]另外，根據(jù)本發(fā)明，清洗頻率高的上層由比重較小且粒徑較大的濾材構成，因此在上層清洗時濾材被攪拌而劇烈地向上方翻滾，提高了濾材的清洗效果，并能夠將用于實現(xiàn)相同清洗效果的清洗水的使用量限于最小限度。另一方面，下層由比重較大且粒徑較小的(孔細的)濾材構成，因此相對于單位容量的比面積大，生物處理效果高。另外，在整體清洗時，上層的濾材和下層的濾材均被攪拌，但由于下層的濾材與上層的濾材相比比重大而沉降速度快，所以下層的濾材在上層的濾材沉降之前先行沉降而靜置于下層，然后上層的濾材在下層濾材的上方沉降而靜置，能夠恢復到原來的上層、下層的狀態(tài)。像這樣，通過將清洗效果高的上層的濾材和生物處理效果高的下層的濾材組合，包括除鐵、錳在內，能夠充分地捕捉原水中含有的濁質并提高最高清洗效率。另外，由于上層由粒徑較大的濾材構成，所以相對于水流的阻力小，因此，能夠促進高速過濾。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0051]圖1是示意地表示本發(fā)明的水處理裝置的上層清洗裝置的一個實施方式的概略首1J視圖。
[0052]圖2是表示實施方式的俯視圖。
[0053]圖3是表示圖1的上層清洗裝置的更具體的一個實施方式的側視圖。
[0054]圖4是表示圖3的實施方式中的水平清洗水管和水平空氣管的配置的俯視圖。
[0055]圖5是表示安裝有表洗(surface wash)特殊混氣噴嘴的上層清洗裝置的一例的構造的剖視圖。
[0056]圖6是表示將空氣吸入管固定在中心清洗水管上的固定金屬件的一例的圖。
[0057]圖7是表示通過圖6的固定金屬件將一對空氣吸入管固定在中心清洗水管上的狀態(tài)的俯視圖。
[0058]圖8是表示構成本發(fā)明的防止產(chǎn)生噪音機構的螺入套筒(socket)的剖視圖。
[0059]圖9是表示集水管的配置狀態(tài)的俯視圖。
[0060]圖10是表示上層清洗裝置的轉速與送水壓力的關系的曲線圖。
[0061]圖11是表示上層清洗裝置的轉速與表洗特殊混氣噴嘴傾斜角度的關系的曲線圖?！揪唧w實施方式】
[0062]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0063]本發(fā)明的清洗裝置不限于具有由上層和下層的兩層構造構成的濾材層的水處理裝置，也能夠適用于具有單層構造的濾材層的水處理裝置，但在以下說明中，作為優(yōu)選實施方式，列舉在具有上層和下層的兩層構造的濾材層的水處理裝置中適用本發(fā)明的情況為例進行說明。
[0064]圖1及圖2是示意地表示本發(fā)明的水處理裝置的一個實施方式的概略圖。
[0065]在圖1中，水處理裝置I作為主要構成要素而具有收納由上層2及下層3構成的濾材層4的過濾槽5、原水送水管6、原水特殊混氣噴嘴7、上層清洗裝置10、排水槽或排水口 12、兼作過濾水抽取管和反沖水供給管的集水管13。過濾槽5被蓋68覆蓋。
[0066]向過濾槽5供給要過濾的地下水的由鋼管等構成的原水送水管6與送水泵(未圖示)連接，該送水泵根據(jù)需要從原水的水源經(jīng)由受水槽(未圖示)供給原水，并以規(guī)定流速向原水送水管6供給原水。
[0067]原水送水管6以在與濾材層4的表面平行的面上延伸的方式配置在過濾槽5的上方。在圖示的實施方式中，如圖2所示，原水送水管6以穿過原水流入槽70的上方的方式配置，并安裝在原水流入槽70的兩端部，其中原水流入槽70是使排水槽12的一部分向過濾槽的半徑方向外側擴張而形成的。
[0068]以從原水送水管6垂直地分支的方式設有一根至多根(在圖示的實施方式中為三根)原水特殊混氣噴嘴7。各噴嘴7的上游側的端部以使內部與原水送水管6連通的方式嵌入在原水送水管6中，在下游側的端部形成有將原水作為噴射水流而噴出的原水噴出口Ib0原水特殊混氣噴嘴7的內徑例如優(yōu)選為3?30_左右。此外，原水特殊混氣噴嘴的位置不限于此，只要在原水噴出口 7b與濾材層4的表面或排水槽12的底面之間隔開規(guī)定間隔地配置在濾材層或排水槽的上方即可。
[0069]在原水特殊混氣噴嘴7上設有與其數(shù)量相同(在圖示的實施方式中為三個)的空氣口 15。各空氣口 15向大氣開放。空氣口 15的內徑優(yōu)選為噴嘴內徑以上。
[0070]在過濾槽5內，需要使填充于濾材層4的上層2中的濾材與填充于下層3中的濾材相比為比重小且粒徑大的材質。作為滿足該條件的上層的濾材，例如優(yōu)選無煙煤等，尤其優(yōu)選無煙煤(粒徑約1.2mm)。另外，作為滿足該條件的下層的濾材，優(yōu)選過濾砂(粒徑約
0.6mm)ο過濾槽4捕捉從噴嘴供給的作為噴射流而供給的原水中的氧化物絮凝物及其他異物，由此發(fā)揮對原水進行過濾的功能，并且，發(fā)揮供鐵細菌及其他微生物棲息并將原水中的鐵、錳氧化而吸附的功能。通氫氧化鐵的自催化作用，鐵主要在上層2的表面上皮膜化(在距濾材層的表面300mm左右的部分最多)，錳主要通過生物處理而在下層3的過濾砂表面上皮膜化(在距濾材層的表面300?1300mm左右的部分最多)。
[0071]通過支承砂石層17來支承濾材層4。支承砂石層17優(yōu)選構成為從上層按順序由小粒徑層、中粒徑層、大粒徑層的多層組成，但不限于此。
[0072]在過濾槽5的支承砂石層17的中心部，沿水平方向配置有集水管13。在本實施方式中，集水管13兼作用于抽取被濾材層4過濾后的水的過濾水抽取管和用于向濾材層4供給反沖水的反沖水供給管。在集水管13上，如圖9所示，以與集水管13連通的方式分支、且以沿水平方向延伸的方式安裝有多根支管14。此外，過濾水抽取管和反沖水供給管不限于上述例子，也可以設置其他過濾水抽取管和反沖水供給管。
[0073]在比上層2的表面靠上方的過濾槽5中，設有用于將反沖時溢出的水排出的排水槽12。對于將反沖時溢出的水排出，不限于排水槽12，也可以使用其他形狀的排水口。此夕卜，在圖2所示的實施方式中，排水槽12也起到使從原水特殊混氣噴嘴供給的原水向過濾槽移動的作用。
[0074]在圖1的實施方式中，上層清洗裝置10具有:上層清洗管支承部件17，其與上層清洗水送水管25連通，且配置在濾材層4的徑向上方；上層清洗水管18，其包括，與上層清洗管支承部件17連通、通過回轉管接頭(swivel joint) 29而能夠旋轉地安裝在該支承部件上且沿上下方向延伸的中心清洗水管26、以及以與該中心清洗水管26連通的方式與其下端部連結且向半徑方向兩側沿水平方向延伸的一對水平清洗水管27、28 ;表洗特殊混氣噴嘴19，其是從該一對水平清洗水管27、28分別將噴出口朝向過濾槽4的周向而向斜下方突出的多個表洗特殊混氣噴嘴，且一方的水平清洗水管27的該噴嘴的噴出口的朝向與另一方的水平清洗水管28的該噴嘴的噴出口的朝向為相反方向；至少一根空氣吸入管20，其固定在中心清洗水管26上且沿上下方向延伸；和一對水平空氣管31、32，其以與空氣吸入管20連通的方式與該空氣吸入管20連結，并且沿水平清洗水管27、28在水平方向上延伸，固定在水平清洗水管27、28上，水平空氣管31、32通過后述的連接管而分別與氣液特殊混氣噴嘴19連通，空氣吸入管20的上端部向大氣開放，且比排水槽12靠上方配置。
[0075]接下來，參照圖3?圖8說明本發(fā)明的上層清洗裝置的更具體的一個實施方式。
[0076]在圖3中，上層清洗裝置10具有上層清洗管支承部件17、上層清洗水管18、表洗特殊混氣噴嘴19、空氣吸入管20、和水平空氣管21。
[0077]上層清洗管支承部件17通過三向管接頭22而將以沿水平方向延伸的方式配置的一對管部件17a、17b結合，其兩端被圓盤狀的凸緣23、23封閉。上層清洗管支承部件17通過固定在其兩端部的底壁上的一對支柱24、24而固定在排水槽12的外周凸緣部12a上。上層清洗管支承部件17在其一端部與上層清洗水送水管25連通，能夠從與上層清洗水送水管25連接的上層清洗水供給源(未圖示)接受上層清洗水的供給。
[0078]上層清洗水管18由中心清洗水管26和一對水平清洗水管27、28構成。
[0079]中心清洗水管26由在過濾槽5的中心位置沿上下方向延伸的管體構成，設在其上端部的圓盤狀的凸緣26a焊接固定在回轉管接頭29的下端部的圓盤狀凸緣29a上，其中回轉管接頭29配置于中心清洗水管26上方。在回轉管接頭29的上端部設有圓盤狀凸緣29b，該凸緣29b焊接固定在設于管接頭22的下部開口部上的圓盤狀凸緣22a上。圓盤狀凸緣26a、29a、29b、22a均為中央部開口，因此，中心清洗水管26與上層清洗水管支承部件17連通，并且能夠旋轉地安裝在支承部件17上。
[0080]一對水平清洗水管27、28通過三向管接頭30而相互連結并與中心清洗水管26的下端部連結，與中心清洗水管26連通并從中心清洗水管26的下端部向半徑方向兩側沿水平方向延伸。水平清洗水管27、28的、與水平清洗水管27、28和中心清洗水管26的連結部相反一側的端部被帽43、44封閉。
[0081]在水平清洗水管27、28上分別安裝有將噴出口朝向過濾槽5的周向而向斜下方突出的多個(在圖示的例子中各五個)表洗特殊混氣噴嘴19。一方的水平清洗水管27的噴嘴19的噴出口的朝向與另一方的水平清洗水管28的噴嘴19的噴出口的朝向為相反方向。
[0082]在圖3的實施方式中，在這些噴嘴19中，水平清洗水管27的圖中左端的噴嘴19的噴出口配置成從周向偏離而朝向過濾槽5的內壁側，由此能夠容易地對上層的外周端部的濾材進行攪拌清洗。另外，水平清洗水管28的圖中左端的噴嘴19的噴出口配置成從周向偏離而朝向過濾槽5的中心側，由此能夠容易地對上層的中心部的濾材進行攪拌清洗。
[0083]一對空氣吸入管20、20以使向大氣開放的上端部比排水槽12靠上方配置的方式沿上下方向延伸，并通過固定金屬件33而固定在中心清洗水管26上。
[0084]如圖6所示，固定金屬件33由一對金屬件部件33a、33b構成，各金屬件部件33a、33b具有中央部的中心清洗水管嵌合部33c和其兩側的空氣吸入管嵌合部33d，在這些嵌合部33c、33d的兩側形成有螺栓孔33e。另外，在一方的金屬件部件33a的外側表面的螺栓孔33e之上焊接有螺母34。
[0085]如圖7所示，以使中心清洗水管嵌合部33c與中心清洗水管26嵌合、且使空氣吸入管嵌合部33d與空氣吸入管20嵌合的方式安裝該金屬件部件33a、33b，并將螺栓螺入至兩金屬件部件33a、33b的螺栓孔33e中來緊固兩金屬件部件33a、33b，由此，能夠將空氣吸入管20、20固定在中心清洗水管26上。
[0086]水平空氣管31、32分別經(jīng)由管接頭36、36以與空氣吸入管20、20連通的方式與空氣吸入管20、20連結。水平空氣管31、32分別與水平清洗水管27、28并行地沿水平方向延伸。如圖5所示，在水平空氣管31、32與水平清洗水管27、28的彼此相對的一側，隔開規(guī)定間隔地分別焊接有固定金屬件37、38 (圖4)，在這些固定金屬件37、38上分別形成有螺栓穿插孔(未圖示)。水平空氣管31、32和水平清洗水管27、28如圖5所示那樣，使固定金屬件37、38重合，在其螺栓穿插孔中插入螺栓39并通過螺母40緊固，由此能夠相互固定。水平空氣管31、32的與管接頭36為相反側的端部被帽45、46封閉。
[0087]在表洗特殊混氣噴嘴19中，如圖5所示，在將來自水平清洗水管27、28的清洗水作為噴射水流而噴出的噴水噴嘴48的噴出口附近，與水平空氣管31、32和水平清洗水管27,28連通且將水平空氣管31、32和水平清洗水管27、28相互連接的由軟管等構成的連接管50的前開口部50a開口，通過噴射水流的壓力，從向大氣開放的空氣吸入管20的上端部吸入空氣而使其與噴射水流混合，并從噴嘴口 19a噴出。
[0088]在各空氣吸入管20、20的上端部螺入有螺入套筒34，該套筒34如圖8所示，使中央部向上下方向開放而形成有開放孔34a，并設有錐部，關于該錐部，在安裝位置處，開放孔34a的下端部34b與空氣吸入管20的中心孔20a為相同直徑且與該中心孔20a對齊，但隨著趨向于上端部的開放端部34c而直徑逐漸擴大。套筒34的上端部被帶有細孔66的上蓋65覆蓋。由此，在上層清洗裝置工作時，能夠顯著地降低從空氣吸入管20的上端部吸入空氣時的噪音，能夠與非工作時沒有顯著差別地、以在水槽外部沒有實際產(chǎn)生噪音污染的狀態(tài)進行上層清洗作業(yè)。
[0089]將送水壓力設定成0.2MPa，將上層清洗水管的轉速設定成4周/分，并將表洗特殊混氣噴嘴的傾斜角度設定成20°C，測定了通過上層清洗裝置向水面直接進行噴嘴噴射時及以沒于水中狀態(tài)噴射時的噪音，如下表I所示(單位為dB)。
[0090][表 I]
[0091]
【權利要求】
1.一種水處理裝置的上層清洗裝置，該水處理裝置包括:原水送水管；一根或多根原水特殊混氣噴嘴，其一端部與所述原水送水管連通，在另一端部具有將原水作為原水與空氣的混氣噴射水流而噴出的原水噴出口 ；俯視觀察時為圓形的過濾槽，其由上層和下層這兩層構成，該上層收納由比該下層的濾材比重小且粒徑大的濾材構成的濾材層；過濾水抽取管，其為了抽取被所述濾材層過濾后的水而設在所述過濾槽上；反沖水供給管，其為了向所述濾材層供給反沖水而設在所述過濾槽上；排水槽或排水口，其在所述濾材層的上方設在過濾槽上；和上層清洗裝置，其從所述反沖水供給管使反沖水以上層清洗速度流入，通過向上水流松緩上層的濾材并進行上層的清洗，所述原水特殊混氣噴嘴在所述原水噴出口與所述濾材層的表面或所述排水槽的底面之間隔開規(guī)定間隔地配置在所述濾材層或所述排水槽的上方，所述上層清洗裝置的特征在于，具有:
上層清洗管支承部件，其與上層清洗水送水管連通，并配置在濾材層的徑向上方；上層清洗水管，其包括中心清洗水管及一對水平清洗水管，所述中心清洗水管與所述上層清洗管支承部件連通且能夠旋轉地安裝在所述支承部件上并沿上下方向延伸，所述一對水平清洗水管以與所述中心清洗水管連通的方式與所述中心清洗水管的下端部連結，且從所述連結部向半徑方向兩側沿水平方向延伸； 表洗特殊混氣噴嘴，其是使噴出口分別從所述一對水平清洗水管朝向所述過濾槽的周向而向斜下方突出的多個表洗特殊混氣噴嘴，一方的水平清洗水管的所述噴嘴的噴出口的朝向與另一方的水平清洗水管的所述噴嘴的噴出口的朝向為相反方向； 至少一根空氣吸入管，其固定在所述中心清洗水管上且沿上下方向延伸；和一對水平空氣管，其以與所述空氣吸入管連通的方式與所述空氣吸入管連結，并且沿所述水平清洗水管在水平方向上延伸，固定在所述水平清洗水管上， 所述水平空氣管通過連接管而與所述表洗特殊混氣噴嘴分別連通，所述空氣吸入管的上端部向大氣開放，比所述排水槽或排水口靠上方配置。
2.如權利要求1所述的上層清洗裝置，其特征在于，所述上層清洗水管的轉速處于3周/分~5周/分的范圍內。
3.如權利要求2所述的上層清洗裝置，其特征在于，送水壓力的上限值為0.2MPa，送水壓力為0.2MPa時的、表洗特殊混氣噴嘴相對于經(jīng)過水平清洗水管的軸心的垂直面的傾斜角度為18°~22°的范圍內。
4.如權利要求1至3中任一項所述的上層清洗裝置，其特征在于，在所述空氣吸入管的上端部設有防止產(chǎn)生噪音機構，所述防止產(chǎn)生噪音機構具有與所述空氣吸入管連通的開放孔，所述開放孔形成有錐部，該錐部隨著趨向于上端部的開放端部而直徑逐漸擴大，且具有帶有細孔的上蓋。
5.一種水處理裝置濾材層的清洗方法，所述水處理裝置包括:原水送水管；一根或多根原水特殊混氣噴嘴，其一端部與所述原水送水管連通，在另一端部具有將原水作為原水與空氣的混氣噴射水流而噴出的原水噴出口 ；過濾槽，其由上層和下層這兩層構成，所述上層收納由比所述下層的濾材比重小且粒徑大的濾材構成的濾材層；過濾水抽取管，其為了抽取被所述濾材層過濾后的水而設在所述過濾槽上；反沖水供給管，其為了向所述濾材層供給反沖水而設在所述過濾槽上；排水槽或排水口，其在所述濾材層的上方設在過濾槽上；和權利要求1~4中任一項所述的上層清洗裝置，所述原水特殊混氣噴嘴在所述原水噴出口與所述濾材層的表面或所述排水槽的底面之間隔開規(guī)定間隔地配置在所述濾材層或所述排水槽的上方，所述水處理裝置濾材層的清洗方法的特征在于， 選擇主要進行所述上層的清洗的局部清洗和清洗所述上層及所述下層雙方的整體清洗的某一方來進行所述濾材層的清洗，所述局部清洗工序包括: (一)過濾處理中斷工序，暫時停止供給原水； (二)上層清洗工序，使反沖水從所述反沖水供給管作為向上水流以上層清洗速度流入，并通過權利要求1~4中任一項所述的上層清洗裝置來清洗所述上層，由此，使封堵濾材表面的氫氧化鐵從濾材剝離并通過向上水流將其沖洗掉；和 (三)濁水排放工序，以所述上層清洗速度持續(xù)進行向上水流的供給，將含有從所述上層的濾材分離出來的濁質成分的濁水從所述排水槽或排水口排出， 所述整體清洗工序包括: (一)過濾處理中斷工序，停止供給原水； (二)清洗工序，使反沖水從所述反沖水供給管以比所述上層清洗速度更大且比濾材的沉降速度更快的整體清洗速度流入，并使所述上層清洗裝置工作，從而對所述上層及所述下層的濾材進行清洗； (三)靜置工序，在結束所述上層及下層的濾材的清洗后，以濾材的沉降速度以下的速度持續(xù)進行向上水流的 供給，并使所述上層及下層的濾材沉降；和 (四)濁水排放工序，以所述上層清洗速度持續(xù)進行向上水流的供給，并將含有從所述上層及下層的濾材分離出來的濁質成分的濁水從所述排水槽或排水口排出。
【文檔編號】C02F3/06GK103764244SQ201280036987
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年7月5日 優(yōu)先權日:2011年7月25日
【發(fā)明者】三村等, 大巖忠男, 蔡惠良 申請人:日本那賀株式會社
【專利摘要】一種水處理裝置，包括：原水特殊混氣噴嘴（7）；過濾槽（5），其由上層（2）和下層（3）這兩層構成，上層收納由比下層的濾材比重小且粒徑大的濾材構成的濾材層（4）；集水管（13），其抽取過濾水并且在反沖時向濾材層供給反沖水；排水槽（12）；和上層清洗裝置（10），上層清洗裝置具有上層清洗管支承部件（17）、上層清洗水管（18）、表洗特殊混氣噴嘴（19）、空氣吸入管（20）、水平空氣管（31、32），原水特殊混氣噴嘴（7）安裝在設于排水槽（12）的一部分上的原水流入槽上。
【專利說明】水處理裝置的上層清洗裝置及水處理裝置濾材層的清洗方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水處理裝置的清洗裝置，尤其涉及水處理裝置的上層清洗裝置及其濾材層的清洗方法，能夠不使用氧化劑和凝集劑等化學品地、通過簡單且小型的裝置使地下水等中的鐵、錳及其他溶解性成分氧化而不溶解，由此進行處理。
【背景技術】
[0002]地下水被用作自來水的原水，另外還利用于食品工業(yè)、清涼飲料、釀造、公眾浴場、染色業(yè)等需要大量用水的產(chǎn)業(yè)，但當前地下水中含有的鐵、錳成分成為較大問題。鐵和錳雖然對人體來說是必要成分，但若超過一定量則會使水帶有金屬味，并成為赤水和黑水的原因，不僅不適于飲用，在這些產(chǎn)業(yè)中也會產(chǎn)生各種問題。另外，在建筑施工中，地下水抽取施工為必不可少的工序，但在地下水中含有大量的鐵、錳的情況下，法令上禁止將其直接排放到下水道中，存在必須在除去地下水中的鐵、錳之后進行排放的問題。
[0003]當前最普及的除鐵、除錳裝置為，在原水中添加次氯酸鈉等氧化劑和聚合氯化鋁(PAC)等凝集劑，使溶入水中的鐵、錳氧化而成為不溶性的氧化鐵、氧化錳，并通過過濾砂將其過濾而去除。
[0004]但是，在采用該注入氧化劑和凝集劑的方式的水處理裝置中，由于消耗比較大量的氧化劑、凝集劑，所以它們的購入成本較大。另外，作為氧化劑而使用的次氯酸鈉在使鐵、錳氧化后還殘留在處理后的凈水中，因此會生成作為致癌物質的三鹵甲烷(trihalomethane),作為其對策,必須進一步使水通過活性炭層進行處理，因此不經(jīng)濟。另夕卜，若出于經(jīng)濟方面的考慮而舍棄活性炭層的設置，則為了防止因氧化劑的過剩注入而產(chǎn)生三鹵甲烷，需要不斷地分析并監(jiān)視過濾后的水，根據(jù)狀況調整氧化劑的注入量，存在除藥品購入成本以外，維持管理費也高昂的缺點。另外，該基于藥品注入方式的水處理裝置由曝氣槽、凝集槽、沉淀槽、砂過濾塔、除鐵、除錳塔及藥液箱構成，系統(tǒng)復雜且裝置整體大規(guī)?；枰獙掗煹脑O置空間，因此存在無法在市區(qū)等設置空間受限的環(huán)境中設置裝置的問題。而且，在該基于藥品注入方式的水處理裝置中，需要處理清洗排水，但在該情況下由于砂中含有藥品而必須作為工業(yè)廢棄物處理，存在其棄置場所也受到限制等不便。
[0005]為了消除上述現(xiàn)有的基于藥品注入方式的水處理裝置的缺點，提供一種不使用氧化劑和凝集劑等藥品地、通過簡單且小型的裝置使地下水等中的鐵、錳及其他溶解性成分氧化而不溶解來進行處理的水處理裝置，提出有專利文獻I所記載的水處理裝置。根據(jù)該水處理裝置，通過噴射噴嘴使原水成為噴射水流，另一方面，從在噴射噴嘴內開口的空氣口或氣體導入管將空氣導入到噴射噴嘴內，由此，含有大量氣泡的噴射水流從噴射噴嘴的原水噴出口拍擊在配置于其下方的濾材層上的水面上，在水中及濾材表面上發(fā)生激烈的曝氣，由此水中的鐵、錳等溶解性成分被氧化而成為不溶性成分,并在形成濾材層的過濾砂等濾材顆粒的表面被捕捉，因此，能夠不使用任何氧化劑和凝聚劑等藥品地、通過簡單且小型的裝置使原水中的鐵、錳及其他溶解性成分不溶解而將其過濾。[0006]另外，作為用于對水處理裝置的表面層進行清洗的其他類型的清洗裝置，公知有專利文獻2所記載的旋轉式清洗裝置。該旋轉式清洗裝置從沿著安裝在垂直旋轉軸下端上的水平旋轉管的長度方向而設的多個噴水噴嘴，使水向斜下方噴射而使噴射水拍擊在濾材層的表面上，由此，通過其反作用使水平旋轉管旋轉，通過從各噴水噴嘴噴射的水對濾材的表面層進行攪拌清洗。
[0007]現(xiàn)有技術文獻
[0008]專利文獻
[0009]專利文獻1:日本特開2002-126768公報
[0010]專利文獻2:美國專利第2769547號公報
【發(fā)明內容】
[0011]在上述專利文獻I所記載的水處理裝置及其他同型的水處理裝置中，皮膜化的鐵在濾材層的上層部和下層部處于清洗過度和清洗不足始終并存的狀態(tài)。另外，簡單地說，即使除去鐵、錳，如后述那樣，鐵在濾材層的上層部通過氧化作用而皮膜化，另一方面，錳在濾材層的下層部通過生物處理而被濾材顆粒的表面捕捉，但是，在原水中的鐵的濃度顯著大于錳的濃度的情況下，若為了除去被濾材層的上層部捕捉的鐵而使用大量的清洗水來清洗濾材層整體，則在下層部，為了進行錳處理而棲息的生物也會被沖洗掉，從而給之后的錳的生物處理帶來影響。
[0012]另一方面，關于水處理裝置，越是使單位時間內的過濾速度高速化，越能夠削減裝置的規(guī)模和空間，因此是有利的。尤其是在水處理裝置的設置空間因設置場所的關系而受到限制、無法設置大規(guī)模的裝置的情況下，必須通過設置在狹窄場地上的小規(guī)模的裝置對必要量的原水進行過濾處理，迫切地需要提高過濾速度。
[0013]為了提高水處理裝置的過濾速度，必要的一個重要條件為高效地進行水處理裝置的清洗。
[0014]在水處理裝置中，通常，若持續(xù)過濾作用，則在隨著時間的經(jīng)過而在濾材層尤其在濾材層表面上覆蓋了氫氧化鐵等氧化物的絮凝物(flock)或其他異物時，濾材的過濾功能降低，因此必須暫時停止過濾處理并進行濾材層的清洗。因此，若無法高效進行濾材層的清洗，就無法實現(xiàn)過濾處理的高速化。
[0015]在上述專利文獻I所記載的水處理裝置中，使原水送水管在與濾材層的表面平行的面上往復運動，通過從原水送水管噴出的含有大量氣泡的噴射水流來使閉塞的濾材層從閉塞狀態(tài)開放而恢復過濾功能。另外，該水處理裝置在由過濾砂構成的單層的濾材層的底部配置有支承濾材層的由板狀屏(screen)構成的濾材層支承件，在濾材層支承件的下方配置有用于對濾材層進行反向清洗的反沖管。構成為，在濾材層的上部尤其是表面被氧化物的絮凝物或其他異物覆蓋時，暫時停止向過濾槽供給原水，使反沖水從反沖管經(jīng)由濾材槽支承件在濾材層整個范圍內從下方向上方流動，由此，將覆蓋在濾材層上部的異物從濾材層剝離，并且沖洗掉在濾材層內捕捉的鐵、錳成分，從反沖水排出口排出到系統(tǒng)外。
[0016]該水處理裝置的過濾速度為60m/日?120m/日，但在需要更高速地進行過濾處理的情況下，也必須更頻繁地進行濾材層的清洗，由此對濾材層的下層部的生物處理的負載量也進一步增大，因此，在該水處理裝置中濾材層的清洗效率存在極限，無法實現(xiàn)進一步高速化。
[0017]另外，包括上述水處理裝置在內，現(xiàn)有的水處理裝置為了進行濾材層的上述清洗而必須消耗過濾水量的約10%?15%的水，因此大大降低了水處理的效率。
[0018]另外，上述水處理裝置具有為了清洗濾材層的表面而使原水送水管在與濾材層的表面平行的面上往復運動的機構，但該機構必須通過電動馬達使原水供給管往復運動，因此為了清洗表面不僅需要很大的動力，而且用于往復運動的機構復雜，而且，存在原水送水管的移動用導軌的磨耗、向原水送水管供水的軟管的損耗等部件的維護工作量和費用高昂的問題點。另外，為了使呈直線狀排列的一系列原水送水管同時移動，必須使過濾槽的形狀為矩形，因此裝置較大，還存在即使在裝置的設置場所狹窄的情況下也無法實現(xiàn)裝置的緊湊化的問題。
[0019]另外，在上述專利文獻2所記載的清洗裝置中，通過從水平旋轉管的噴水噴嘴噴射的水與濾材層表面接觸時的反作用而使水平旋轉管旋轉，因此，不需要專利文獻I中的電動馬達等驅動裝置而能夠以簡單的裝置對表面層進行清洗，但由于過濾槽由單層構成，所以存在與上述專利文獻I所記載的裝置相同的問題，另外，由于安裝有水平旋轉管的噴水噴嘴一邊旋轉一邊噴射清洗水，所以與從固定式噴水噴嘴噴射清洗水的情況相比，能夠對濾材層進行沖刷攪拌的深度較淺，可能雖然僅清洗除去在濾材層的比較上部處捕捉的鐵但無法攪拌清洗至足夠深度。因此，在該旋轉式清洗裝置中，過濾速度的提高存在極限，只能夠得到最大120m/日的過濾速度。
[0020]另外，在現(xiàn)有的水處理裝置中，在清洗濾材層時產(chǎn)生的噪音強烈，尤其在受限于水處理裝置的設置空間為狹窄場所的情況下，存在噪音成為問題的情況，期望在清洗濾材層時不產(chǎn)生噪音的水處理裝置。
[0021]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有的水處理裝置的問題點而研發(fā)的，提供一種與現(xiàn)有的水處理裝置相比能夠實現(xiàn)高速下的過濾處理且噪音小的新型水處理裝置的濾材層的清洗裝置及使用該清洗裝置的濾材層的清洗方法。
[0022]本 申請人:為了解決上述問題而進行了銳意研究和反復試驗，結果發(fā)現(xiàn)存在如下事實:在應被水處理裝置捕捉的鐵和錳中，鐵的大部分沉積在濾材層的上層部，而錳與之相反，大部分沉積在濾材層的下層部，并且原水中的鐵和錳的濃度不固定，根據(jù)原水的不同而大致存在一定的濃度差，通常鐵的濃度比錳的濃度大幅偏高，將這些事實利用于清洗，使反沖水從反沖水供給管以上層部清洗速度流入，邊通過向上水流松緩上層部的濾材邊通過設有多個表洗特殊混氣噴嘴的旋轉型的上層清洗裝置來清洗上層部，由此成功地做到不產(chǎn)生噪音且顯著地改善在濾材層上層部除去鐵的清洗效果。另外，本發(fā)明人通過濾材層的局部清洗來除去原水中的鐵，通過濾材層的整體清洗來除去錳，從而顯著地改善了清洗效果，由此成功地實現(xiàn)以往無法實現(xiàn)的高速過濾并節(jié)約了清洗水。
[0023]S卩，實現(xiàn)本發(fā)明的目的第I結構為一種水處理裝置的上層清洗裝置，該水處理裝置包括:原水送水管；一根或多根原水特殊混氣噴嘴，其一端部與該原水送水管連通，在另一端部具有將原水作為原水與空氣的混氣噴射水流而噴出的原水噴出口 ；俯視觀察時為圓形的過濾槽，其由上層和下層這兩層構成，該上層收納由與該下層的濾材相比比重小且粒徑大的濾材構成的濾材層；過濾水抽取管,其為了抽取被該濾材層過濾后的水而設在該過濾槽上；反沖水供給管，其為了向該濾材層供給反沖水而設在該過濾槽上；排水槽或排水口，其在該濾材層的上方設在過濾槽上；和上層清洗裝置，其從該反沖水供給管使反沖水以上層清洗速度流入，通過向上水流松緩上層的濾材并進行上層的清洗，該原水特殊混氣噴嘴在該原水噴出口與該濾材層的表面或該排水槽的底面之間隔開規(guī)定間隔地配置在該濾材層或該排水槽的上方，該上層清洗裝置的特征在于，具有:
[0024]上層清洗管支承部件，其與上層清洗水送水管連通，并配置在濾材層的徑向上方；
[0025]上層清洗水管，其包括中心清洗水管及一對水平清洗水管，所述中心清洗水管與該上層清洗管支承部件連通且能夠旋轉地安裝在該支承部件上并沿上下方向延伸，所述一對水平清洗水管以與該中心清洗水管連通的方式與該中心清洗水管的下端部連結，且從該連結部向半徑方向兩側沿水平方向延伸；
[0026]表洗特殊混氣噴嘴，其是使噴出口分別從該一對水平清洗水管朝向該過濾槽的周向而向斜下方突出的多個表洗特殊混氣噴嘴，一方的水平清洗水管的該噴嘴的噴出口的朝向與另一方的水平清洗水管的該噴嘴的噴出口的朝向為相反方向；
[0027]至少一根空氣吸入管，其固定在該中心清洗水管上且沿上下方向延伸；和
[0028]一對水平空氣管，其以與該空氣吸入管連通的方式與該空氣吸入管連結，并且沿該水平清洗水管在水平方向上延伸，固定在該水平清洗水管上，
[0029]該水平空氣管通過連接管而與該表洗特殊混氣噴嘴分別連通，該空氣吸入管的上端部向大氣開放，比該排水槽或排水口靠上方配置。
[0030]本發(fā)明的第2結構為結構I的上層清洗裝置，其特征在于，該上層清洗水管的轉速處于3周/分?5周/分的范圍內。
[0031]本發(fā)明的第3結構為結構2的上層清洗裝置，其特征在于，送水壓力的上限值為0.2MPa，送水壓力為0.2MPa時的、表洗特殊混氣噴嘴相對于經(jīng)過水平清洗水管的軸心的垂直面的傾斜角度為18°?22°的范圍內。
[0032]本發(fā)明的第4結構為結構I?3中任一項的上層清洗裝置，其特征在于，在該空氣吸入管的上端部設有防止產(chǎn)生噪音機構，所述防止產(chǎn)生噪音機構具有與該空氣吸入管連通的開放孔，該開放孔形成有錐部，該錐部隨著趨向于上端部的開放端部而直徑逐漸擴大，且具有帶有細孔的上蓋。
[0033]本發(fā)明的第5結構為，一種水處理裝置濾材層的清洗方法，該水處理裝置包括:原水送水管；一根或多根原水特殊混氣噴嘴，其一端部與該原水送水管連通，在另一端部具有將原水作為原水與空氣的混氣噴射水流而噴出的原水噴出口 ；過濾槽，其由上層和下層這兩層構成，該上層收納由與該下層的濾材相比比重小且粒徑大的濾材構成的濾材層；過濾水抽取管，其為了抽取被該濾材層過濾后的水而設在該過濾槽上；反沖水供給管，其為了向該濾材層供給反沖水而設在該過濾槽上；排水槽或排水口，其在該濾材層的上方設在過濾槽上；和第I?第4結構中的任一結構的上層清洗裝置，該原水特殊混氣噴嘴在該原水噴出口與該濾材層的表面或該排水槽的底面之間隔開規(guī)定間隔地配置在該濾材層或該排水槽的上方，所述水處理裝置濾材層的清洗方法的特征在于，選擇主要進行該上層的清洗的局部清洗和清洗該上層及該下層雙方的整體清洗的某一方來進行該濾材層的清洗，該局部清洗工序包括:
[0034](一)過濾處理中斷工序，暫時停止供給原水；[0035](二)上層清洗工序，使反沖水從該反沖水供給管作為向上水流以上層清洗速度流入，并通過結構I?4中任一項所述的上層清洗裝置來清洗該上層，由此，使封堵濾材表面的氫氧化鐵從濾材剝離并通過向上水流將其沖洗掉；和
[0036](三)濁水排放工序，以該上層清洗速度持續(xù)進行向上水流的供給，將含有從該上層的濾材分離出來的濁質成分的濁水從該排水槽或排水口排出，
[0037]該整體清洗工序包括:
[0038](一)過濾處理中斷工序，停止供給原水；
[0039](二)清洗工序，使反沖水從該反沖水供給管以比該上層清洗速度更大且比濾材的沉降速度更快的整體清洗速度流入，并使該上層清洗裝置工作，從而對該上層及該下層的濾材進行清洗；
[0040](三)靜置工序，在結束該上層及下層的濾材的清洗后，以濾材的沉降速度以下的速度持續(xù)進行向上水流的供給，并使該上層及下層的濾材沉降；和
[0041](四)濁水排放工序，以該上層清洗速度持續(xù)進行向上水流的供給，并將含有從該上層及下層的濾材分離出來的濁質成分的濁水從該排水槽或排水口排出。
[0042]發(fā)明效果
[0043]根據(jù)本發(fā)明的第I結構，構成為具有一對水平空氣管，其以與上端部向大氣開放的空氣吸入管連通的方式與該空氣吸入管連結，并且沿水平清洗水管在水平方向上延伸，固定在旋轉式水平清洗水管上，通過連接管使水平空氣管與多個表洗特殊混氣噴嘴分別連通，由此，與僅在通過清洗噴嘴時攪拌濾材的現(xiàn)有的清洗噴嘴往復運動方式及旋轉式清洗方式相比，能夠飛躍性地提高單位時間內的清洗效率，由此能夠促進高速過濾。
[0044]另外，通過使用表洗特殊混氣噴嘴，與專利文獻2所記載的僅使用清洗水的清洗裝置相比，可將能夠沖刷攪拌的濾材層的深度加深20%以上，能夠提高過濾效率并增加過濾速度。
[0045]另外，由于不像清洗噴嘴往復運動方式那樣需要極大動力和復雜機構，因此，能夠節(jié)約裝置的制造成本，并且能夠使過濾槽在俯視觀察時呈圓形地構成，因此能夠通過緊湊且簡單的機構提供一種維護也簡單的水處理裝置。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的第2結構，通過使清洗水管的轉速處于3周/分?5周/分的范圍內，在上層清洗時，攪拌清洗不會波及到下層，可將能夠攪拌清洗的濾材層限定于上層且能夠實現(xiàn)最聞的清洗效率，從而能夠實現(xiàn)最聞的過濾速度。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的第3結構，送水壓力的上限值為0.2MPa，送水壓力為0.2MPa時的、表洗特殊混氣噴嘴相對于經(jīng)過水平清洗水管的軸心的垂直面的傾斜角度處于18°?22°的范圍內，由此，能夠將清洗水的送水用的動力控制到最低且能夠實現(xiàn)最佳的清洗效果。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的第4結構，在空氣吸入管的上端部設有防止產(chǎn)生噪音機構，該防止產(chǎn)生噪音機構具有與空氣吸入管連通的開放孔，開放孔形成有錐部，該錐部隨著趨向于上端部的開放端部而直徑逐漸擴大，且具有帶有細孔的上蓋，由此，能夠通過簡單的裝置減少在清洗材層時產(chǎn)生的噪音，即使在水處理裝置的設置空間狹小的場所也能夠不存在產(chǎn)生噪音的問題地使裝置工作。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的第5結構，使濾材層為上層和下層的兩層構造，上層使用與下層的濾材相比比重小且粒徑大的濾材來實施局部清洗、整體清洗，由此，關于被上層捕捉的濃度高的鐵，通過由上述結構的上層清洗裝置與基于流速比較緩慢的向上水流進行的清洗的組合而實現(xiàn)的局部清洗來頻繁地進行上層的清洗，由此被清洗、除去，另一方面，關于被下層捕捉的濃度低的錳，通過以比上層的清洗低的頻率進行的、基于快流速的向上水流的整體清洗而與上層的鐵一起被清洗、除去。因此，濃度高且上層中的蓄積量多的鐵通過頻繁的清洗而被充分地除去，另一方面，濃度低且下層中的蓄積量少的錳通過低頻率的整體清洗而被充分地除去，不會由于頻繁的清洗而妨礙下層中的生物的棲息，能夠到最高程度地實現(xiàn)作為上下濾材層整體的清洗效果，由此能夠實現(xiàn)所需要的高速過濾。根據(jù)本發(fā)明，與專利文獻I所記載的水處理裝置的過濾速度60m/日?120m/日相比，能夠列舉跨越性的400?500m/日的過濾速度。另外，不需要通過用于除去上層的鐵的水量多的反沖水來頻繁地進行整體清洗，其結果是，節(jié)約了整體的清洗水的使用量，根據(jù)本發(fā)明，能夠將在現(xiàn)有的藥品注入方式的水處理裝置中使用過濾水量的約10?15%的清洗水的量減少至過濾水量的約3 ?5%。
[0050]另外，根據(jù)本發(fā)明，清洗頻率高的上層由比重較小且粒徑較大的濾材構成，因此在上層清洗時濾材被攪拌而劇烈地向上方翻滾，提高了濾材的清洗效果，并能夠將用于實現(xiàn)相同清洗效果的清洗水的使用量限于最小限度。另一方面，下層由比重較大且粒徑較小的(孔細的)濾材構成，因此相對于單位容量的比面積大，生物處理效果高。另外，在整體清洗時，上層的濾材和下層的濾材均被攪拌，但由于下層的濾材與上層的濾材相比比重大而沉降速度快，所以下層的濾材在上層的濾材沉降之前先行沉降而靜置于下層，然后上層的濾材在下層濾材的上方沉降而靜置，能夠恢復到原來的上層、下層的狀態(tài)。像這樣，通過將清洗效果高的上層的濾材和生物處理效果高的下層的濾材組合，包括除鐵、錳在內，能夠充分地捕捉原水中含有的濁質并提高最高清洗效率。另外，由于上層由粒徑較大的濾材構成，所以相對于水流的阻力小，因此，能夠促進高速過濾。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0051]圖1是示意地表示本發(fā)明的水處理裝置的上層清洗裝置的一個實施方式的概略首1J視圖。
[0052]圖2是表示實施方式的俯視圖。
[0053]圖3是表示圖1的上層清洗裝置的更具體的一個實施方式的側視圖。
[0054]圖4是表示圖3的實施方式中的水平清洗水管和水平空氣管的配置的俯視圖。
[0055]圖5是表示安裝有表洗(surface wash)特殊混氣噴嘴的上層清洗裝置的一例的構造的剖視圖。
[0056]圖6是表示將空氣吸入管固定在中心清洗水管上的固定金屬件的一例的圖。
[0057]圖7是表示通過圖6的固定金屬件將一對空氣吸入管固定在中心清洗水管上的狀態(tài)的俯視圖。
[0058]圖8是表示構成本發(fā)明的防止產(chǎn)生噪音機構的螺入套筒(socket)的剖視圖。
[0059]圖9是表示集水管的配置狀態(tài)的俯視圖。
[0060]圖10是表示上層清洗裝置的轉速與送水壓力的關系的曲線圖。
[0061]圖11是表示上層清洗裝置的轉速與表洗特殊混氣噴嘴傾斜角度的關系的曲線圖?！揪唧w實施方式】
[0062]以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發(fā)明的實施方式。
[0063]本發(fā)明的清洗裝置不限于具有由上層和下層的兩層構造構成的濾材層的水處理裝置，也能夠適用于具有單層構造的濾材層的水處理裝置，但在以下說明中，作為優(yōu)選實施方式，列舉在具有上層和下層的兩層構造的濾材層的水處理裝置中適用本發(fā)明的情況為例進行說明。
[0064]圖1及圖2是示意地表示本發(fā)明的水處理裝置的一個實施方式的概略圖。
[0065]在圖1中，水處理裝置I作為主要構成要素而具有收納由上層2及下層3構成的濾材層4的過濾槽5、原水送水管6、原水特殊混氣噴嘴7、上層清洗裝置10、排水槽或排水口 12、兼作過濾水抽取管和反沖水供給管的集水管13。過濾槽5被蓋68覆蓋。
[0066]向過濾槽5供給要過濾的地下水的由鋼管等構成的原水送水管6與送水泵(未圖示)連接，該送水泵根據(jù)需要從原水的水源經(jīng)由受水槽(未圖示)供給原水，并以規(guī)定流速向原水送水管6供給原水。
[0067]原水送水管6以在與濾材層4的表面平行的面上延伸的方式配置在過濾槽5的上方。在圖示的實施方式中，如圖2所示，原水送水管6以穿過原水流入槽70的上方的方式配置，并安裝在原水流入槽70的兩端部，其中原水流入槽70是使排水槽12的一部分向過濾槽的半徑方向外側擴張而形成的。
[0068]以從原水送水管6垂直地分支的方式設有一根至多根(在圖示的實施方式中為三根)原水特殊混氣噴嘴7。各噴嘴7的上游側的端部以使內部與原水送水管6連通的方式嵌入在原水送水管6中，在下游側的端部形成有將原水作為噴射水流而噴出的原水噴出口Ib0原水特殊混氣噴嘴7的內徑例如優(yōu)選為3?30_左右。此外，原水特殊混氣噴嘴的位置不限于此，只要在原水噴出口 7b與濾材層4的表面或排水槽12的底面之間隔開規(guī)定間隔地配置在濾材層或排水槽的上方即可。
[0069]在原水特殊混氣噴嘴7上設有與其數(shù)量相同(在圖示的實施方式中為三個)的空氣口 15。各空氣口 15向大氣開放。空氣口 15的內徑優(yōu)選為噴嘴內徑以上。
[0070]在過濾槽5內，需要使填充于濾材層4的上層2中的濾材與填充于下層3中的濾材相比為比重小且粒徑大的材質。作為滿足該條件的上層的濾材，例如優(yōu)選無煙煤等，尤其優(yōu)選無煙煤(粒徑約1.2mm)。另外，作為滿足該條件的下層的濾材，優(yōu)選過濾砂(粒徑約
0.6mm)ο過濾槽4捕捉從噴嘴供給的作為噴射流而供給的原水中的氧化物絮凝物及其他異物，由此發(fā)揮對原水進行過濾的功能，并且，發(fā)揮供鐵細菌及其他微生物棲息并將原水中的鐵、錳氧化而吸附的功能。通氫氧化鐵的自催化作用，鐵主要在上層2的表面上皮膜化(在距濾材層的表面300mm左右的部分最多)，錳主要通過生物處理而在下層3的過濾砂表面上皮膜化(在距濾材層的表面300?1300mm左右的部分最多)。
[0071]通過支承砂石層17來支承濾材層4。支承砂石層17優(yōu)選構成為從上層按順序由小粒徑層、中粒徑層、大粒徑層的多層組成，但不限于此。
[0072]在過濾槽5的支承砂石層17的中心部，沿水平方向配置有集水管13。在本實施方式中，集水管13兼作用于抽取被濾材層4過濾后的水的過濾水抽取管和用于向濾材層4供給反沖水的反沖水供給管。在集水管13上，如圖9所示，以與集水管13連通的方式分支、且以沿水平方向延伸的方式安裝有多根支管14。此外，過濾水抽取管和反沖水供給管不限于上述例子，也可以設置其他過濾水抽取管和反沖水供給管。
[0073]在比上層2的表面靠上方的過濾槽5中，設有用于將反沖時溢出的水排出的排水槽12。對于將反沖時溢出的水排出，不限于排水槽12，也可以使用其他形狀的排水口。此夕卜，在圖2所示的實施方式中，排水槽12也起到使從原水特殊混氣噴嘴供給的原水向過濾槽移動的作用。
[0074]在圖1的實施方式中，上層清洗裝置10具有:上層清洗管支承部件17，其與上層清洗水送水管25連通，且配置在濾材層4的徑向上方；上層清洗水管18，其包括，與上層清洗管支承部件17連通、通過回轉管接頭(swivel joint) 29而能夠旋轉地安裝在該支承部件上且沿上下方向延伸的中心清洗水管26、以及以與該中心清洗水管26連通的方式與其下端部連結且向半徑方向兩側沿水平方向延伸的一對水平清洗水管27、28 ;表洗特殊混氣噴嘴19，其是從該一對水平清洗水管27、28分別將噴出口朝向過濾槽4的周向而向斜下方突出的多個表洗特殊混氣噴嘴，且一方的水平清洗水管27的該噴嘴的噴出口的朝向與另一方的水平清洗水管28的該噴嘴的噴出口的朝向為相反方向；至少一根空氣吸入管20，其固定在中心清洗水管26上且沿上下方向延伸；和一對水平空氣管31、32，其以與空氣吸入管20連通的方式與該空氣吸入管20連結，并且沿水平清洗水管27、28在水平方向上延伸，固定在水平清洗水管27、28上，水平空氣管31、32通過后述的連接管而分別與氣液特殊混氣噴嘴19連通，空氣吸入管20的上端部向大氣開放，且比排水槽12靠上方配置。
[0075]接下來，參照圖3?圖8說明本發(fā)明的上層清洗裝置的更具體的一個實施方式。
[0076]在圖3中，上層清洗裝置10具有上層清洗管支承部件17、上層清洗水管18、表洗特殊混氣噴嘴19、空氣吸入管20、和水平空氣管21。
[0077]上層清洗管支承部件17通過三向管接頭22而將以沿水平方向延伸的方式配置的一對管部件17a、17b結合，其兩端被圓盤狀的凸緣23、23封閉。上層清洗管支承部件17通過固定在其兩端部的底壁上的一對支柱24、24而固定在排水槽12的外周凸緣部12a上。上層清洗管支承部件17在其一端部與上層清洗水送水管25連通，能夠從與上層清洗水送水管25連接的上層清洗水供給源(未圖示)接受上層清洗水的供給。
[0078]上層清洗水管18由中心清洗水管26和一對水平清洗水管27、28構成。
[0079]中心清洗水管26由在過濾槽5的中心位置沿上下方向延伸的管體構成，設在其上端部的圓盤狀的凸緣26a焊接固定在回轉管接頭29的下端部的圓盤狀凸緣29a上，其中回轉管接頭29配置于中心清洗水管26上方。在回轉管接頭29的上端部設有圓盤狀凸緣29b，該凸緣29b焊接固定在設于管接頭22的下部開口部上的圓盤狀凸緣22a上。圓盤狀凸緣26a、29a、29b、22a均為中央部開口，因此，中心清洗水管26與上層清洗水管支承部件17連通，并且能夠旋轉地安裝在支承部件17上。
[0080]一對水平清洗水管27、28通過三向管接頭30而相互連結并與中心清洗水管26的下端部連結，與中心清洗水管26連通并從中心清洗水管26的下端部向半徑方向兩側沿水平方向延伸。水平清洗水管27、28的、與水平清洗水管27、28和中心清洗水管26的連結部相反一側的端部被帽43、44封閉。
[0081]在水平清洗水管27、28上分別安裝有將噴出口朝向過濾槽5的周向而向斜下方突出的多個(在圖示的例子中各五個)表洗特殊混氣噴嘴19。一方的水平清洗水管27的噴嘴19的噴出口的朝向與另一方的水平清洗水管28的噴嘴19的噴出口的朝向為相反方向。
[0082]在圖3的實施方式中，在這些噴嘴19中，水平清洗水管27的圖中左端的噴嘴19的噴出口配置成從周向偏離而朝向過濾槽5的內壁側，由此能夠容易地對上層的外周端部的濾材進行攪拌清洗。另外，水平清洗水管28的圖中左端的噴嘴19的噴出口配置成從周向偏離而朝向過濾槽5的中心側，由此能夠容易地對上層的中心部的濾材進行攪拌清洗。
[0083]一對空氣吸入管20、20以使向大氣開放的上端部比排水槽12靠上方配置的方式沿上下方向延伸，并通過固定金屬件33而固定在中心清洗水管26上。
[0084]如圖6所示，固定金屬件33由一對金屬件部件33a、33b構成，各金屬件部件33a、33b具有中央部的中心清洗水管嵌合部33c和其兩側的空氣吸入管嵌合部33d，在這些嵌合部33c、33d的兩側形成有螺栓孔33e。另外，在一方的金屬件部件33a的外側表面的螺栓孔33e之上焊接有螺母34。
[0085]如圖7所示，以使中心清洗水管嵌合部33c與中心清洗水管26嵌合、且使空氣吸入管嵌合部33d與空氣吸入管20嵌合的方式安裝該金屬件部件33a、33b，并將螺栓螺入至兩金屬件部件33a、33b的螺栓孔33e中來緊固兩金屬件部件33a、33b，由此，能夠將空氣吸入管20、20固定在中心清洗水管26上。
[0086]水平空氣管31、32分別經(jīng)由管接頭36、36以與空氣吸入管20、20連通的方式與空氣吸入管20、20連結。水平空氣管31、32分別與水平清洗水管27、28并行地沿水平方向延伸。如圖5所示，在水平空氣管31、32與水平清洗水管27、28的彼此相對的一側，隔開規(guī)定間隔地分別焊接有固定金屬件37、38 (圖4)，在這些固定金屬件37、38上分別形成有螺栓穿插孔(未圖示)。水平空氣管31、32和水平清洗水管27、28如圖5所示那樣，使固定金屬件37、38重合，在其螺栓穿插孔中插入螺栓39并通過螺母40緊固，由此能夠相互固定。水平空氣管31、32的與管接頭36為相反側的端部被帽45、46封閉。
[0087]在表洗特殊混氣噴嘴19中，如圖5所示，在將來自水平清洗水管27、28的清洗水作為噴射水流而噴出的噴水噴嘴48的噴出口附近，與水平空氣管31、32和水平清洗水管27,28連通且將水平空氣管31、32和水平清洗水管27、28相互連接的由軟管等構成的連接管50的前開口部50a開口，通過噴射水流的壓力，從向大氣開放的空氣吸入管20的上端部吸入空氣而使其與噴射水流混合，并從噴嘴口 19a噴出。
[0088]在各空氣吸入管20、20的上端部螺入有螺入套筒34，該套筒34如圖8所示，使中央部向上下方向開放而形成有開放孔34a，并設有錐部，關于該錐部，在安裝位置處，開放孔34a的下端部34b與空氣吸入管20的中心孔20a為相同直徑且與該中心孔20a對齊，但隨著趨向于上端部的開放端部34c而直徑逐漸擴大。套筒34的上端部被帶有細孔66的上蓋65覆蓋。由此，在上層清洗裝置工作時，能夠顯著地降低從空氣吸入管20的上端部吸入空氣時的噪音，能夠與非工作時沒有顯著差別地、以在水槽外部沒有實際產(chǎn)生噪音污染的狀態(tài)進行上層清洗作業(yè)。
[0089]將送水壓力設定成0.2MPa，將上層清洗水管的轉速設定成4周/分，并將表洗特殊混氣噴嘴的傾斜角度設定成20°C，測定了通過上層清洗裝置向水面直接進行噴嘴噴射時及以沒于水中狀態(tài)噴射時的噪音，如下表I所示(單位為dB)。
[0090][表 I]
[0091]
【權利要求】
1.一種水處理裝置的上層清洗裝置，該水處理裝置包括:原水送水管；一根或多根原水特殊混氣噴嘴，其一端部與所述原水送水管連通，在另一端部具有將原水作為原水與空氣的混氣噴射水流而噴出的原水噴出口 ；俯視觀察時為圓形的過濾槽，其由上層和下層這兩層構成，該上層收納由比該下層的濾材比重小且粒徑大的濾材構成的濾材層；過濾水抽取管，其為了抽取被所述濾材層過濾后的水而設在所述過濾槽上；反沖水供給管，其為了向所述濾材層供給反沖水而設在所述過濾槽上；排水槽或排水口，其在所述濾材層的上方設在過濾槽上；和上層清洗裝置，其從所述反沖水供給管使反沖水以上層清洗速度流入，通過向上水流松緩上層的濾材并進行上層的清洗，所述原水特殊混氣噴嘴在所述原水噴出口與所述濾材層的表面或所述排水槽的底面之間隔開規(guī)定間隔地配置在所述濾材層或所述排水槽的上方，所述上層清洗裝置的特征在于，具有:
上層清洗管支承部件，其與上層清洗水送水管連通，并配置在濾材層的徑向上方；上層清洗水管，其包括中心清洗水管及一對水平清洗水管，所述中心清洗水管與所述上層清洗管支承部件連通且能夠旋轉地安裝在所述支承部件上并沿上下方向延伸，所述一對水平清洗水管以與所述中心清洗水管連通的方式與所述中心清洗水管的下端部連結，且從所述連結部向半徑方向兩側沿水平方向延伸； 表洗特殊混氣噴嘴，其是使噴出口分別從所述一對水平清洗水管朝向所述過濾槽的周向而向斜下方突出的多個表洗特殊混氣噴嘴，一方的水平清洗水管的所述噴嘴的噴出口的朝向與另一方的水平清洗水管的所述噴嘴的噴出口的朝向為相反方向； 至少一根空氣吸入管，其固定在所述中心清洗水管上且沿上下方向延伸；和一對水平空氣管，其以與所述空氣吸入管連通的方式與所述空氣吸入管連結，并且沿所述水平清洗水管在水平方向上延伸，固定在所述水平清洗水管上， 所述水平空氣管通過連接管而與所述表洗特殊混氣噴嘴分別連通，所述空氣吸入管的上端部向大氣開放，比所述排水槽或排水口靠上方配置。
2.如權利要求1所述的上層清洗裝置，其特征在于，所述上層清洗水管的轉速處于3周/分~5周/分的范圍內。
3.如權利要求2所述的上層清洗裝置，其特征在于，送水壓力的上限值為0.2MPa，送水壓力為0.2MPa時的、表洗特殊混氣噴嘴相對于經(jīng)過水平清洗水管的軸心的垂直面的傾斜角度為18°~22°的范圍內。
4.如權利要求1至3中任一項所述的上層清洗裝置，其特征在于，在所述空氣吸入管的上端部設有防止產(chǎn)生噪音機構，所述防止產(chǎn)生噪音機構具有與所述空氣吸入管連通的開放孔，所述開放孔形成有錐部，該錐部隨著趨向于上端部的開放端部而直徑逐漸擴大，且具有帶有細孔的上蓋。
5.一種水處理裝置濾材層的清洗方法，所述水處理裝置包括:原水送水管；一根或多根原水特殊混氣噴嘴，其一端部與所述原水送水管連通，在另一端部具有將原水作為原水與空氣的混氣噴射水流而噴出的原水噴出口 ；過濾槽，其由上層和下層這兩層構成，所述上層收納由比所述下層的濾材比重小且粒徑大的濾材構成的濾材層；過濾水抽取管，其為了抽取被所述濾材層過濾后的水而設在所述過濾槽上；反沖水供給管，其為了向所述濾材層供給反沖水而設在所述過濾槽上；排水槽或排水口，其在所述濾材層的上方設在過濾槽上；和權利要求1~4中任一項所述的上層清洗裝置，所述原水特殊混氣噴嘴在所述原水噴出口與所述濾材層的表面或所述排水槽的底面之間隔開規(guī)定間隔地配置在所述濾材層或所述排水槽的上方，所述水處理裝置濾材層的清洗方法的特征在于， 選擇主要進行所述上層的清洗的局部清洗和清洗所述上層及所述下層雙方的整體清洗的某一方來進行所述濾材層的清洗，所述局部清洗工序包括: (一)過濾處理中斷工序，暫時停止供給原水； (二)上層清洗工序，使反沖水從所述反沖水供給管作為向上水流以上層清洗速度流入，并通過權利要求1~4中任一項所述的上層清洗裝置來清洗所述上層，由此，使封堵濾材表面的氫氧化鐵從濾材剝離并通過向上水流將其沖洗掉；和 (三)濁水排放工序，以所述上層清洗速度持續(xù)進行向上水流的供給，將含有從所述上層的濾材分離出來的濁質成分的濁水從所述排水槽或排水口排出， 所述整體清洗工序包括: (一)過濾處理中斷工序，停止供給原水； (二)清洗工序，使反沖水從所述反沖水供給管以比所述上層清洗速度更大且比濾材的沉降速度更快的整體清洗速度流入，并使所述上層清洗裝置工作，從而對所述上層及所述下層的濾材進行清洗； (三)靜置工序，在結束所述上層及下層的濾材的清洗后，以濾材的沉降速度以下的速度持續(xù)進行向上水流的 供給，并使所述上層及下層的濾材沉降；和 (四)濁水排放工序，以所述上層清洗速度持續(xù)進行向上水流的供給，并將含有從所述上層及下層的濾材分離出來的濁質成分的濁水從所述排水槽或排水口排出。
【文檔編號】C02F3/06GK103764244SQ201280036987
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年7月5日 優(yōu)先權日:2011年7月25日
【發(fā)明者】三村等, 大巖忠男, 蔡惠良 申請人:日本那賀株式會社
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