水处理装置以及水处理装置过滤用材料层的清洗方法

专利名称：水处理装置以及水处理装置过滤用材料层的清洗方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理装置，特别是，涉及不需使用氧化 剂、凝聚剂等化学品、而以简单且小型的装置就能使地下水等 中的铁、锰及其他溶解性成分氧化而形成为不溶性成分来进行 处理的水处理装置以及其过滤用材料层的清洗方法。
背景技术：
地下水被用作自来水的原水、或被用在食品工业、清凉饮 料、酿造、公共浴池、印染行业等需要大量水的工业中，但现 在地下水所含有的铁、锰成分成为大问题。虽然铁、锰对人体 是必须的成分，但若超过一定量，会使水产生金属味、或导致
水成为铁錄水、黑水(manganese contained water ), 不只不 适合饮用、还会在上述工业中产生各种问题。另外，在建筑基 础工程中，基础工程前的地下水抽出工程是不可或缺的工序， 但在地下水中含有大量的铁、锰时，法令禁止将该地下水直接 排放到下水道中，存在必须在去除地下水中的铁、锰之后再排 放地下水的问题。
现在最普及的除铁、除锰的装置是在原水中添加次氯酸钠 等氧化剂、聚合氯化铝(PAC)等凝聚剂，使溶入水中的铁、 锰氧化而使它们形成为不溶性的氧化铁、氧化锰，利用过滤砂 过滤氧化铁、氧化锰而去除。
但是，在采用注入该氧化剂、凝聚剂的方式的水处理装置 中，由于消耗比较大量的氧化剂、凝聚剂，因此它们的购入成 本较大。另外，用作氧化剂的次氯酸使铁、锰氧化之后也会残 留在处理后的净水中，因此生成致癌物质即三卣曱烷(Trihalomethane ),作为消除该三卣曱烷的对策、必须再使 水通过活性炭层来进行处理，不利于节约成本。另外，为了节 约成本而先不设置活性炭层时，为了防止因注入过量的氧化剂 而产生三卣曱烷，必须不停地分析过滤后的水而进行监视，并 根据情况调整氧化剂的注入量，存在除了增加药品购入成本之 外还增加了维持管理费的缺点。而且，采用药品注入方式的该 水处理装置由曝气槽、凝聚槽、沉淀槽、沙滤塔，除铁、除锰 塔以及药液箱构成，系统复杂，整个装置大规模化而必须有广 阔的设置空间，因此存在无法在市区等设置空间有限的环境中 设置装置的问题。并且，在采用药品注入方式的该水处理装置 中使用的过滤砂由于杂质的堆积而堵塞，因此必须时常进行更 换，届时由于砂中含有药品，因此必须将其作为工业废弃物进 行处理，存在其丢弃场所也受到限制等不便情况。
以提供可以去除上述以往的采用药品注入方式的水处理 装置的缺点、不使用氧化剂、以及凝聚剂等药品就能以简单且 小型的装置使地下水等中的铁、锰及其他的溶解性成分氧化并 形成为不溶性成分从而进行处理的水处理装置为目的，提出了 专利文献l所述的水处理装置。采用该水处理装置，利用喷嘴 使原水形成为喷射水流，并将空气自开口于喷嘴内的空气导入 管或气体导入管导入喷嘴内，从而含有许多气泡的喷射水流自 喷嘴的原水喷出口被喷到配置于喷嘴下方的过滤用材料层的水 面上，在水中以及过滤用材料的表面引起剧烈的曝气
(aeration),从而水中的铁、锰等溶解性成分被氧化而形成为 不溶性成分，形成絮凝物或沉淀而可以在用于形成过滤用材料 层的过滤砂等过滤用粒子的表面捕捉该不溶性成分，因而能完 全不用使用氧化剂、凝聚剂等药品、就能以简单且小型的装置 使原水中的铁、锰及其他溶解性成分形成为不溶性成分来进行过滤。
专利文献l:曰本特开2002—126768号7>才艮 在上述专利文献l所述的水处理装置及其他同类型的水处 理装置中，形成为被覆膜的铁在过滤用材料层的上层部和下层 部上因过度清洗或清洗不足而始终处于同时存在的状态。另夕卜， 即使一下子去除铁、锰，如下所述，铁在过滤用材料层的上层 部因氧化作用而形成为覆膜，而锰在过滤用材料层的下层部通 过生物处理而被过滤用粒子的表面捕捉，在原水中的铁的浓度 明显大于锰的浓度时，为了去除在被过滤用材料层的上层部捕 捉的铁而利用大量的清洗水清洗整个过滤用材料层时，也会将 为了在下层部处理锰而栖息的生物冲走，从而妨碍之后的锰的 生物处理。
另 一方面，水处理装置的每单位时间内的过滤速度越高速 化，越可以减小装置的规模和空间，因此是有利的。特别是在 设置水处理装置的空间受到设置场所的关系的限制、不能设置 大规模的装置时，必须利用设在狭窄用地上的小规模的装置对 需要量的原水进行过滤处理，急切需要提高过滤速度。
为了提高水处理装置的过滤速度，必要的重要条件之一是 高效清洗水处理装置。
在水处理装置中，通常在继续发挥过滤作用时，随着时间 的经过，在过滤用材料层特别是其表面被氢氧化铁等氧化物的 絮凝物及其他杂质覆盖时，过滤用材料的过滤功能减弱，因此 必须暂时停止过滤处理而对过滤用材料层进行清洗。因而，若 不高效清洗过滤用材料层，则无法实现过滤处理的高速化。
在上述专利文献l所述的水处理装置中，使原水送水管在 与过滤用材料层的表面平行的面上进行往返运动，利用自原水 送水管喷出的包含许多气泡在内的喷射水流使阻塞的过滤用材料层自阻塞状态开放而恢复过滤功能。另外，该水处理装置在 由过滤砂构成的1层过滤用材料层的底部配置有用于支承过滤 用材料层的由板状丝网构成的过滤用材料层支承部，在过滤用 材料层支承部的下方配置有用于对过滤用材料层进行反清洗的 反清洗管。在过滤用材料层的上部特别是表面被氧化物的絮凝 物、其他杂质覆盖时，暂时停止向过滤槽供给原水，使反清洗 水自反清洗管经由过滤槽支承部遍及整个过滤层地自下方流向 上方，从而将覆盖过滤用材料层上部的杂质自过滤用材料层剥 离，并且冲走在过滤用材料层内捕捉到的铁、锰成分，将其自 反清洗排出口排出系统外。
该水处理装置的过滤速度是60m/日 130m/日，在需要以 更快的速度进行过滤处理时，也需要更频繁地清洗过滤用材料
更大，所以在该水处理装置中过滤用材料层的清洗效率存在极 限，不能进行极限以上的高速的清洗。
而且，包括上述水处理装置在内，以往的该类型水处理装 置为了对过滤用材料层进行上述清洗，必须消耗取水量(过滤 水量)的大约10%~ 15%的水，因此大幅降低了水处理的效率。
而且，上述水处理装置为了清洗过滤用材料层的表面而具 有使原水送水管在与过滤用材料层的表面平行的面上进行往返 运动的机构，但是由于该机构必须利用电动机使原水供给管进 行往返运动，因此为了清洗表面不仅需要很大的动力而且用于 往返运动的机构复杂，还存在原水送水管的移动用导轨的磨损、 向原水送水管中供给水的软管的损耗等零部件的维修的劳力、 时间和费用增加的问题。另外，为了使呈直线状排列的一连串 的原水送水管同时移动，过滤槽的形状必须是矩形，因此存在 装置变大、即使在装置的设置场所狭窄时也不能实现装置的小型化的问题。

发明内容
本发明是鉴于上述以往的水处理装置的问题点而做成的， 提供一种能以比以往的水处理装置更快的速度进行过滤处理的 新型水处理装置的清洗方法以及能应用该清洗方法的水处理装 置。
并且，在上述以往的水处理装置中，使原水送水管进行往 返运动地进行清洗，因此原水送水管所通过的点之外的过滤用 材料表面未被清洗，直到结束对整个过滤用材料表面的必要清 洗需要相当长的时间，在高速处理方面存在极限。
而且，本发明提供通过减少清洗水量相对于取水量(过滤 水量)的比率来提高水处理效率、并且不需要很大的动力、机 构小型且简单、也易于维修的水处理装置及其清洗方法。
本发明人为了解决上述问题，反复潜心研究并进行了实
验，结果发现如下事实在要利用水处理装置捕捉的铁和锰中， 铁的大部分沉积在过滤用材料层的上层部，而锰的大部分沉积 在过滤用材料层的下层部，并且原水中的铁和锰的浓度并不恒 定，根据原水的不同，铁和锰存在大概恒定的浓度差，且通常 铁的浓度远大于锰的浓度，着眼于上述情况，将上述事实利用 在清洗中，发现通过在过滤用材料层表面上的水中形成涡流或 湍流地清洗过滤用材料层可以显著改善在过滤用材料层上层部 中去除铁的清洗效果，从而构成了本发明。另外本发明人发现 如下情况，而构成了本发明通过利用过滤用材料层的局部清 洗去除原水中的铁，利用过滤用材料层的整体清洗去除锰能显 著改善清洗效果，由此能进行以往无法实现的高速过滤，并且 可以节约清洗水。即、用于实现上述目的的本发明的第l技术方案提供一种 用于清洗水处理装置的过滤用材料层的方法，该水处理装置包 括原水送水管、 一个或多个原水混流喷嘴、过滤槽、过滤水排 出管、反清洗水供给管、多个过滤用材料层清洗喷嘴以及排水
槽或排水口 ；上述原水混流喷嘴的一端部与该原水送水管相连 通，另 一端部具有将原水做成原水与空气的混流喷射水流而喷 出的原水喷出口；上述过滤槽用于收容过滤用材料层，该过滤 用材料层的表面与该原水混流喷嘴的原水喷出口隔开规定间隔 地配置在该原水混流喷嘴的下方；上述过滤水排出管设在该过 滤槽上，用于排出被该过滤用材料层过滤了的水；上述反清洗 水供给管设在该过滤槽上，用于向该过滤用材料层供给反清洗 水；上述过滤用材料层清洗喷嘴的 一端部与过滤用材料层清洗 水送水管相连通，另 一端部具有将清洗水做成喷射水流喷出的 清洗水喷出口 ，该过滤用材料层清洗喷嘴以该清洗水喷出口位 于该过滤用材料层的表面附近的方式以规定间隔配置在该过滤 用材料层的上方；上述排水槽或排水口设在该过滤用材料层上 方的过滤槽上，其特征在于，利用该过滤用材料层清洗喷嘴在 该过滤用材并牛层表面上的水中形成涡流或湍流来清洗该过滤用 材料层。
本发明的第2技术方案的水处理装置过滤用材料层的清洗 方法，根据第l所述的技术方案，其特征在于，还包括自该过 滤用材料层清洗喷嘴中的 一 部分喷嘴朝向该过滤用材料层的下 部中央部喷出喷射水流从而对该过滤用材料层进行穿孔的工 序。
本发明的第3技术方案的水处理装置过滤用材料层的清洗 方法，根据第1或第2所述的技术方案，该水处理装置包括原水 送水管、 一个或多个原水混流喷嘴、过滤槽、过滤水排出管、反清洗水供给管、多个上层清洗喷嘴以及排水槽或排水口 ；上 述原水混流喷嘴的一端部与该原水送水管相连通，另 一端部具 有将原水做成原水与空气的混流喷射水流进行喷射的原水喷出 口；上述过滤槽用于收容过滤用材料层，该过滤用材料层由使 表面与该原水混流喷嘴的原水喷出口隔开^见定间隔地配置在该 原水混流喷嘴下方的上层和下层这两层构成，该上层由比该下 层的过滤用材料比重小且粒径大的过滤用材料构成；上述过滤 水排出管设在该过滤槽上，用于排出被该过滤用材料层过滤了 的水；上述反清洗水供给管设在该过滤槽上，用于向该过滤用 材料层供给反清洗水；上述上层清洗喷嘴的一端部与上层清洗 水送水管相连通，另 一端部具有将清洗水做成喷射水流喷出的 清洗水喷出口 ，该上层清洗喷嘴以该清洗水喷出口位于该过滤 用材料层的上层的表面附近的方式以规定间隔配置在该上层的 上方；上述排水槽或排水口设在该过滤用材料层上方的过滤槽 上，其特征在于，选择用于主要清洗该上层的局部清洗和用于 清洗该上层以及该下层双方的整体清洗中的任一个来进行该过 滤用材料层的清洗，该局部清洗包括
(1) 过滤处理中断工序，停止供给原水，进行过滤处理， 从而将过滤槽的水位降低到规定水位；
(2) 上层清洗工序，使反清洗水以上层清洗速度自该反 清洗水供给管流入，利用上升流使该上层的过滤用材料层疏松 并且自该上层清洗喷嘴的清洗水喷出口喷出清洗水而对上层的 过滤用材料进行搅拌清洗；
(3) 静置工序，在结束了该上层过滤用材料的搅拌清洗 之后，以该上层清洗速度继续供给上升流并且使该上层的被搅 拌后的过滤用材料沉淀；
(4) 污水排出工序，以该上层清洗速度继续供给上升流而自该排水槽或排水口排出包括自该上层的过滤用材料分离出
的污浊成分在内的污水； 该整体清洗工序包括
(1) 过滤处理中断工序，停止供给原水，进行过滤处理， 从而将过滤槽的水位降低到规定水位；
(2) 清洗工序，使反清洗水以大于该上层清洗速度的整 体清洗速度自该反清洗水供给管流入，搅拌该上层以及该下层 的过滤用材料并且自该上层清洗喷嘴的清洗水喷出口喷出清洗 水而对该上层以及该下层的过滤用材料进行清洗；
(3) 静置工序，在结束了该上层及下层的过滤用材料的 清洗之后，以该上层清洗速度继续供给上升流并且使该上层以 及下层的过滤用材料沉淀；
(4) 污水排出工序，以该上层清洗速度继续供给上升流 而自该排水槽或排水口排出包括自该上层以及下层的过滤用材 料分离出的污浊成分在内的污水。
本发明的第4技术方案的水处理装置过滤用材料槽的清洗 方法，根据第3所述的技术方案，其特征在于，该局部清洗工 序包括这样的工序在该过滤处理中断工序中将该过滤层的水 位降低到该上层的下部之后，在该上层清洗工序中，自该上层 清洗喷嘴中的 一部分的喷嘴朝向该上层的下部中央部喷出喷射 水流，从而对该上层进行穿孔。
本发明的第5技术方案的水处理装置过滤用材料层的清洗 方法，根据第3或第4所述的技术方案，该水处理装置沿过滤水 排出方向观察在该过滤水排出管的下游侧具有用于收容由与该 下层的过滤用材料相同的材料构成的下 一 级过滤用材料层的下 一级过滤槽，该下一级过滤槽还包括过滤水流出口、过滤水排 出管和反清洗水供给管、多个下一级过滤用材料层清洗喷嘴以及排水槽或排水口 ；上述过滤水流出口与该过滤水排出管相连 通，开口于该下一级过滤用材料层的上方；上述过滤水排出管 用于排出被该下一级过滤用材料层过滤了的水，上述反清洗水 供给管用于将反清洗水供给到该下一级过滤用材料层中；上述 下 一 级过滤用材料层清洗喷嘴的 一 端部与下 一 级过滤用材料层 清洗水送水管相连通，另 一端部具有将清洗水做成喷射水流喷 出的清洗水喷出口 ，该下一级过滤用材料层清洗喷嘴以该清洗 水喷出口位于该下 一级过滤用材料层的表面附近的方式以规定 间隔配置在该下一级过滤用材料层的上方；上述排水槽或排水 口设置在该下 一级过滤用材料层的上方的该下 一级过滤槽上， 其特征在于，
该局部清洗工序包括
(1) 过滤处理中断工序，停止供给原水，进行过滤处理， 从而将该过滤槽以及该下 一 级过滤槽的水位降低到规定水位；
(2) 上层清洗工序，使反清洗水以上层清洗速度自该过 滤槽的该反清洗水供给管流入，利用上升流使该上层的过滤用 材料层疏松并且自该上层清洗喷嘴的清洗水喷出口喷出清洗水 而对上层的过滤用材料进行搅拌清洗；
(3) 静置工序，在结束了该上层过滤用材料的搅拌清洗 之后，以该上层清洗速度继续供给上升流并且使该上层的被搅 拌后的过滤用材料沉淀；
(4) 污水排出工序，以该上层清洗速度继续供给上升流 而自该排水槽或排水口排出含有自该上层的过滤用材料分离出
的污浊成分的污7jC ;
该整体清洗工序包括
(l)过滤处理中断工序，停止供给原水，进行过滤处理， 从而将过滤槽以及该下 一级过滤槽的水位降低到规定水位；
18(2) 清洗工序，使反清洗水以大于该上层清洗速度的整
体清洗速度自该过滤槽的该反清洗水供给管以及该下一级过滤 槽的该反冲水供给管流入，搅拌该上层、该下层以及该下一级 过滤槽的过滤用材料并且自该上层清洗喷嘴以及该下一级过滤 材料层清洗喷嘴的各自的清洗水喷出口喷出清洗水而分别对该 上层、该下层的过滤用材料以及该下一级过滤槽的该过滤用材
料层的过滤用材料进行清洗；
(3) 静置工序，在结束了该上层、该下层的过滤用材料 以及该下 一 级过滤槽的过滤用材料层的清洗之后，以该上层清 洗速度继续供给上升流并且使该上层、下层的过滤用材料以及 该下 一 级过滤用材料层的过滤用材料沉淀；
(4) 污水排出工序，以该上层清洗速度继续供给上升流 而自该过滤槽的排水槽或排水口以及该下一级过滤槽的排水槽 或排水口分别排出含有自该上层、下层的过滤用材料以及该下
一级过滤用材料层的过滤用材料分离出的污浊成分的污水。
本发明的第6技术方案的水处理装置过滤用材料层的清洗 方法，根据第3~第5中任意一项所述的技术方案，其特征在于， 测量用于进行过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值，在该 阻力值达到规定值以上时，自动开始该局部清洗工序。
本发明的第7技术方案的水处理装置过滤用材料层的清洗 方法，根据第3~第5中任意一项所述的技术方案，其特征在于，
阻力值达到^L定值以上时，进行该局部清洗工序，在该局部清 洗工序之后到过滤槽的阻力值达到规定值为止的时间为规定时 间以下时，自动开始该整体清洗工序。
本发明的第8技术方案提供一种水处理装置，包括原水送 水管、 一个或多个原水混流喷嘴、过滤槽、过滤水排出管、反清洗水供给管、多个过滤用材料层清洗喷嘴和排水槽；上述原 水混流喷嘴的一端部与该原水送水管相连通，另 一端部具有将
原水做成原水与空气的混流喷射水流进行喷射的原水喷出口 ； 上述过滤槽用于收容过滤用材料层，该过滤用材料层的表面与 该原水混流喷嘴的原水喷出口隔开^L定间隔地配置在该原水混 流喷嘴的下方；上述过滤水排出管设在该过滤槽上，用于排出 被该过滤用材料层过滤了的水；上述反清洗水供给管设在该过 滤槽上，用于向该过滤用材料层供给反清洗水；上述过滤用材 料层清洗喷嘴的 一 端部与过滤用材料层清洗水送水管相连通， 另一端部具有将清洗水做成喷射水流喷出的清洗水喷出口 ；上 述排水槽设在该过滤用材料层的上方的过滤槽上，其特征在于， 该过滤槽俯视为圓形，该过滤用材料层清洗喷嘴以该清洗水喷 出口位于该过滤用材料层的表面附近、在该过滤用材料层表面 上的水中形成涡流或湍流的方式以*见定间隔配置在该过滤用材 料层的上方。
本发明的第9技术方案的水处理装置，根据第8所述的技术 方案，其特征在于，该过滤用材料层清洗喷嘴分别在与该过滤 用材料层的表面平行的面上相对于该过滤槽的径向以规定角度 自该过滤槽向斜下方开口于该过滤槽内， 一端部与空气供给源 相连通的空气导入管的另 一端开口于比该清洗水喷出口处于更 上游的该过滤用材料层清洗喷嘴内。
本发明的第IO技术方案的水处理装置，根据第8或第9所述 的技术方案，其特征在于，该过滤用材料层清洗喷嘴中的一部 分以该清洗水喷出口位于该过滤用材料层的表面附近、并且朝 向该过滤用材津牛层的下部中央部喷出喷射水流,人而对该过滤用 材料层进行穿孔的方式以规定间隔配置在该过滤用材料层的上 方。
20本发明的第ll技术方案的水处理装置，根据第8 第10中 任意一项所述的技术方案，其特征在于，该水处理装置还包括 向该过滤用材料层中追加供给溶解氧的部件。
本发明的第12技术方案的水处理装置，根据第8~第ll中 任意一项所述的技术方案，其特征在于，包括原水送水管、一 个或多个原水混流喷嘴、过滤槽、过滤水排出管、反清洗水供 给管、多个上层清洗喷嘴和排水槽；上述原水混流喷嘴的一端 部与该原水送水管相连通，另 一 端部具有将原水做成原水与空 气的混流喷射水流喷出的原水喷出口 ；上述过滤槽用于收容过 滤用材料层，该过滤用材料层由表面与该原水混流喷嘴的原水 喷出口隔开规定间隔地配置在该原水混流喷嘴下方的上层和下 层这两层构成，该上层由比该下层的过滤用材料比重小且粒径 大的过滤用材料构成；上述过滤水排出管设在该过滤槽上，用 于排出被该过滤用材料层过滤了的水；上述反清洗水供给管设 在该过滤槽上，用于向该过滤用材料层供给反清洗水；上述上 层清洗喷嘴的一端部与上层清洗水送水管相连通，另 一端部具 有将清洗水做成喷射水流喷出的清洗水喷出口 ；上述排水槽设 在该过滤用材料层的上方的过滤槽上。
本发明的第13技术方案的水处理装置，根据第12所述的技 术方案，其特征在于，该水处理装置沿过滤水排出方向观察在 该过滤水排出管的下游侧具有用于收容由与该下层的过滤用材 料相同的材料构成的下 一 级过滤用材料层的下 一 级过滤槽，该 下一级过滤槽还包括过滤水流出口 、过滤水排出管和反清洗水 供给管、多个下一级过滤用材料层清洗喷嘴、以及排水槽或排 水口；上述过滤水流出口与该过滤水排出管相连通，开口于该 下 一级过滤用材料层的上方；上述过滤水排出管用于排出被该 下一级过滤用材料层过滤了的水，上述反清洗水供给管用于将反清洗水供给到该下 一级过滤用材料层中；上述下 一级过滤用 材料层清洗喷嘴的一端部与下一级过滤用材料层清洗水送水管 相连通，另 一端部具有将清洗水做成喷射水流喷出的清洗水喷 出口，该下一级过滤用材料层清洗喷嘴以该清洗水喷出口位于 该下一级过滤用材料层的表面附近的方式以规定间隔配置在该 下 一级过滤用材料层的上方；上述排水槽或排水口设在该下一 级过滤用材料层的上方的该下 一 级过滤槽上。
本发明的第14技术方案的水处理装置，根据第8~第13中 任意一项所述的技术方案，其特征在于，该过滤水排出管以及 该反清洗水供给管由多根沿水平方向并行配置在该过滤槽的底 部上的集配水管构成，各集配水管由外筒即滤筒和配置在滤筒 内侧中央的内部多孔管构成，该内部多孔管在两侧沿长度方向 形成有多个集配水孔。
采用本发明的第l技术方案，由于过滤用材料层清洗喷嘴 以清洗水喷出口位于过滤用材料层的表面附近、并且在过滤用 材料层表面上的水中形成涡流或湍流的方式以规定间隔配置在 过滤用材料层的上方，因此能利用该涡流或湍流强烈搅拌过滤 用材料层的过滤用材料。因而，在产生该涡流或湍流的期间继 续不间断地搅拌清洗过滤用材料层的过滤用材料，与只在清洗 喷嘴通过时搅拌过滤用材料的清洗喷嘴往返运动方式相比，能 飞速提高每单位时间内的清洗效率，从而能促进高速过滤。而 且，由于不像清洗喷嘴往返运动方式那样需要很大的动力和复 杂的机构，因此能节约装置的制造成本，而且能俯视呈圆形地 构成过滤槽，所以能提供机构小型且简单、也易于维修的水处 理装置。
另外采用本发明的第2技术方案，通过自过滤用材料层清 洗喷嘴中的 一 部分的喷嘴朝向过滤用材料层的下部中央部喷出喷射水流而对过滤用材料层进行穿孔，从而只利用涡流或湍流 有可能无法进行充分搅拌的过滤层中央部也能被喷射水流的穿 孔松开而易于移动，并且被充分地搅拌并清洗。
采用本发明的第3技术方案，将过滤用材料层形成为具有 上层和下层的双层构造，上层使用比下层的过滤用材料的比重 小且粒径大的过滤用材料，如此来实施第l技术方案的工序， 从而被上层捕捉的浓度高的铁利用组合上层清洗喷嘴的清洗和 流速比较緩慢的上升流的清洗而成的局部清洗而通过频繁地进 行上层清洗被清洗、去除，而被下层捕捉的浓度低的锰被以小 于上层清洗的频率进行的流速较快的上升流的整体清洗连同上 层的铁一起被清洗、去除。因而，浓度高且在上层中的累积量 较多的铁通过频繁的清洗而被充分去除，而浓度低且在下层中 的累积量较少的锰通过频率小的整体清洗被充分去除，能不会 因频繁的清洗而妨碍下层中的生物的栖息、最高程度的实现作 为上下过滤用材料层整体的清洗效果，从而能实现必要的高速 过滤。采用本发明，能获得与专利文献l所述的水处理装置的 过滤速度60m/日~ 120m/日相比更划时4戈的400m/日的过滤速 度。另外，不需要为了去除上层的铁而频繁地利用水量较多的 反清洗水进行整体清洗，结果可以节约清洗水整体的使用量， 采用本发明，可以将以往的药品注入方式的水处理装置所用的 过滤水量的大约10 ~ 15%的清洗水的量减少到取水量的大约 3~ 5%。
另外采用本发明，由于清洗频率高的上层由比重比较小且 粒径比较大的过滤用材料构成，因此在清洗上层时过滤用材料 被搅拌而大幅度地向上方飞扬，从而能提高过滤用材料的清洗 效果，并且可以将用于获得相同清洗效果的清洗水的使用量控 制在最小限度。另一方面，由于下层由比重比较大且粒径比较小(网眼较细)过滤用材料构成，因此捕捉原水中的污浊物的 功能提高，可以可靠地捕捉被上层的过滤用材料未完全捕捉到 的污浊物。另外，在进行整体清洗时一起搅拌上层的过滤用材 料和下层的过滤用材料而进行混合，由于下层的过滤用材料相 比上层的过滤用材料比重大且沉淀速度快，因此在上层的过滤 用材料沉淀之前沉淀而静置在下层上，上层的过滤用材料沉淀 而静置在该下层的过滤用材料上，可以恢复到原来的上层、下 层的状态。通过这样地组合清洗效果好的上层的过滤用材料和 生物处理效果好的下层的过滤用材料，可以充分地捕捉铁、锰 之外的原水中所含有的污浊物，同时可以实现最高的清洗效率。 另外，由于上层由粒径比较大的过滤用材料构成，因此对水流 的阻力较小，因而能促进高速过滤。
另外采用本发明的第4技术方案，局部清洗工序在利用过
滤处理中断工序将过滤层的水位降低到上层的下部之后，在上 层清洗工序中通过自上层清洗喷嘴中的 一 部分的喷嘴朝向上层 的下部中央部喷出喷射水流而对上层进行穿孔，从而只利用涡 流或湍流有可能无法充分搅拌的上层中央部也可以被喷射水流 的穿孔+》开而易于移动，利用接下来进行的组合涡流或湍流和 上升流而成的搅拌能被充分地搅拌并清洗。
采用本发明的第5技术方案，在原水中的锰的浓度非常浓、 只利用下层的过滤用材料不能充分去除锰时，使反清洗水以比 上层清洗速度更大的整体清洗速度自过滤槽的反清洗水供给管 以及下一级过滤槽的反清洗水供给管流入，搅拌上层、下层以 及下 一级过滤槽的过滤用材料，并且自上层清洗喷嘴以及下一 级过滤用材料层喷嘴的各自的清洗水喷出口喷出清洗水而分别 清洗上层、下层的过滤用材料以及下 一 级过滤槽的过滤用材料 层，从而即使锰的浓度较大也可以充分去除。
24采用本发明的第6技术方案，测量用于进行过滤处理的通 常运转时的过滤槽的阻力值，在该阻力值达到规定值以上时使 局部清洗工序自动开始，因此在过滤层的上层发生了需要清洗 那样程度的堵塞时，由于局部清洗工序能自动开始，因此与按 照预先决定的计划进行局部清洗工序相比更能有效地进行局部 清洗工序。
采用本发明的第7技术方案，在局部清洗工序之后阻力值
达到规定值的时间在规定时间以下时，自动进入进行整体清洗 工序的时间，因此只测量过滤槽的阻力值就可自动进行整体清 洗工序，从而能将过滤用材料层始终维持在理想状态。
采用本发明的第8技术方案，能提供起到上述第l技术方案 的效果的水处理装置。
采用本发明的第9技术方案，能利用简单的机构高效产生 期望的涡流或湍流。
采用本发明的第10技术方案，能利用简单的机构高效地实 现第2技术方案的工序。
采用本发明的第ll技术方案，在原水含有高浓度的氨态氮 时，利用追加供给溶解氧的部件将溶解氧供给到过滤用材料层 中，从而能利用该溶解氧氧化氨态氮而将氨态氮去除。
采用本发明的第12技术方案，能提供起到上述第3技术方 案的效果的水处理装置。
采用本发明的第13技术方案，能提供起到上述第5技术方 案的效果的水处理装置。
采用本发明的第14技术方案，通过将由滤筒以及内部多孔 管构成的集配水管埋设在过滤槽底部，即使在原水中的锰浓度 是非常高的情况下，锰也会堆积在集配水管的滤筒的外周部，
因此只需将滤筒拆下而进行清洗，从而能利用比较简单的作业结束对过滤槽底部的清扫。


图l是示意性地表示本发明的水处理装置的一实施方式的
图2是示意性地表示本发明的水处理装置的另 一实施方式 的概略图。
图3是表示上层清洗喷嘴的配置的俯视图。
图4是表示集配水管的配置状态的支承沙砾层的截面俯视图。
图5是表示本发明的水处理装置的另 一实施方式的概略俯 视图。
图6是表示该实施方式的动作的概略局部纵剖视图。 图7是示意性地表示本发明的水处理装置的另 一实施方式 的概略图。
图8是表示图7的装置所使用的集配水管的一例的图，(a) 是侧视图，(b)是俯视图。
图9是表示本发明的水处理装置的另 一实施方式的概略图。
图IO是表示本发明的水处理装置的另 一 实施方式的概略图。
图ll是表示每经过恒定时间进行局部清洗工序时的时间 与过滤槽的阻力值(压力差)Ap的关系的曲线图。
具体实施例方式
下面，参照

本发明的实施方式。
本发明并不限定于具有由上层和下层的双层构造构成的过滤用材料层的水处理装置，也可以适用于具有单层构造的过滤 用材料层的水处理装置，但在以下的说明中，作为优选的实施 方式、以在具有上层和下层的双层构造的过滤用材料层的水处 理装置中应用了本发明的情况为例进行说明。
图l是示意性地表示本发明的水处理装置的一实施方式的 概略图，图2是示意性地表示本发明的水处理装置的另 一实施
方式的概略图，图3是表示图1以及图2的实施方式中的上层清
洗喷嘴的配置的俯视图。
在图1中，作为主要的构成要素，水处理装置l包括收容有
管6、原水混流喷嘴7、上层清洗水送水管8、上层清洗喷嘴9、 空气导入管IO、水位降低用排水口ll、排水槽或排水口12、兼 用作过滤水排出管和反清洗水供给管的集配水管13。
用于供给要被过滤槽5过滤的地下水的由钢管等构成的原 水送水管6与送水泵(未图示)相连接，该送水泵根据需要自 原水的水源经由受水槽(未图示)供给原水，以规定流速将原 水供给到原水送水管6中。
原水送水管6在与过滤用材料层4的表面平行的面上延伸 地配置在过滤槽5的一端部的上方。
自原水送水管6垂直分支地设有1个~多个(在图示的实施 方式中为2个)原水混流喷嘴7。各喷嘴7的上游侧的端部7a使 内部与原水送水管6相连通地嵌入在原水送水管6中，在下游侧 的端部形成有将原水做成喷射水流喷出的原水喷出口 7b。原水 混流 喷嘴7的内径例如为3 6mm左右为佳。
在原水混流喷嘴7上设有与该原水混流喷嘴7相同数量(在 图示的实施方式中为2根)的空气导入管15。各空气导入管15 的上游侧的端部以内部与送气管21相连通地自原水混流喷嘴7向斜上方突出，下游侧的端部开口于比原水喷出口 7b位于更上
游的原水混流喷嘴7内。空气导入管15的内径例如为1 ~ 10mm 左右为佳。
在过滤槽5内，过滤用材料层4的上层2以其表面与原水混 流喷嘴7的原水喷出口 7b隔开规定间隔的方式配置在原水混流
与填充在下层3中的过滤用材料相比，必须是比重小且粒径大 的材质。作为满足该条件的上层的过滤用材料，发现选用沸石 等为佳，特别优选沸石(粒径大约为1.2mm)。而且，作为满 足该条件的下层的过滤用材料，选用过滤砂(粒径大约为 0.6mm)为佳。过滤材料层4捕捉自喷嘴供给的做成喷射水流 供给的原水中的氧化物絮凝物及其他杂质，从而发挥过滤原水 的功能，并且发挥对铁细菌及其他微生物所生存的原水中的铁、 锰进行氧化而进行吸附的功能。利用碱式氢氧化铁的自动催化 作用，使铁主要在上层2的表面上形成为覆膜(距过滤用材料 层的表面200mm左右的部分最多)，利用生物处理使锰主要在 下层3的过滤砂表面上形成为覆膜(距过滤用材料层的表面 500~ 800mm左右的部分最多)。
利用支承沙砾层17支承过滤用材料层4。优选支承沙砾层 17由自上层依次为小粒径层、中粒径层、大粒径层这样的多层 构成，但本发明并不限于此。
在过滤槽5的支承沙砾层17的中心部沿水平方向配置有集 配水管13。在本实施方式中，集配水管13兼用作用于排出被过 滤用材料层4过滤了的水的过滤水排出管、和用于向过滤用材 料层4供给反清洗水的反清洗水供给管。在集配水管13上如图4 所示那样安装有多根支管14，该多根支管14与集配水管13相连 通地进行分支而沿水平方向延伸。另外，过滤水排出管和反清洗水供给管并不限于上述例子，也可以设置独立的过滤水排出 管和反清洗水供给管。
在过滤槽5的上部的上层2的上方配置有多个上层清洗喷 嘴9。各上层清洗喷嘴9的一端部与上层清洗水送水管8相连通， 另 一 端部具有将清洗水做成喷射水流喷出的清洗水喷出口 9 a, 上层清洗喷嘴9以使清洗水喷出口 9a位于过滤用材料层4的上 层2的表面附近的方式以规定间隔配置在上层2的上方。作为上 层清洗喷嘴，可以使用以往所用那样的将多个喷嘴沿与上层2 的表面垂直的方向突出地配置的方式的喷嘴等，但作为本发明 的优选实施方式，如图3所示，上层清洗喷嘴9分别在与过滤用 材料层4的表面平行的面上、相对于过滤槽5的径向以规定角度 自过滤槽5的内壁面朝向斜下方开口在过滤槽5内。上层清洗喷 嘴9的清洗水喷出口 9 a的另 一 端与上层清洗水送水管8相连接。 而且，与送气管20相连接的空气导入管10的另一端部开口于比 清洗水喷出口 9a处于更上游的上层清洗喷嘴9内，该送气管20 的一端部与空气供给源(未图示)相连通。另外，空气导入管
IO的上述另 一端部也可以不与送气管20相连通、而只与大气相 连通。
而且，在上述实施方式中，多个上层清洗喷嘴的向过滤槽 内的开口都朝向相同的方向，由此产生相同方向的涡流，^f旦本 发明并不限于此，也可以将多个喷嘴中的一部分喷嘴的开口方 向设成与其他喷嘴的开口方向不同的方向从而产生湍流。而且， 喷嘴并不限于图示的实施方式那样地设为 一级，也可以沿上下 方向设置多级，下级的喷嘴向上层的内部喷出喷射水流。另夕卜， 由于还自喷嘴喷出喷射水流(喷流)，因此能不利用空气导入管 10、而是利用压力泵产生加压水，自喷嘴喷出该加压水。
在上层2的表面的上方的过滤槽5上设有用于使被过滤用材料层4处理的水的水位降低的水位降低用排水口 11 ，在水位
降低用排水口 11的上方的过滤槽5上设有用于排出在反清洗时 上溢的水的排水槽12。为了排出在反清洗时上溢的水，并不限 定于使用排水槽12，也可以使用其他形状的排水口 。
接下来，说明图l的实施方式的水处理装置的动作。
在过滤原水时，将上层2的表面上的水的水深保持在规定 的深度，并且自送水泵经由原水送水管6将原水供给到原水混 流喷嘴7中，将喷嘴7中的水的流速例如设为1.5 3升/分，从而 使原水成为喷射水流，自开口于喷嘴7内的空气导入管15以例 如0.5 ~ l升/分的流速将空气吸入原水混流喷嘴7内，从而喷射 水流混入空气并形成许多小气泡，含有该许多气泡的混流喷射 水流自喷嘴7的原水喷出口 7b喷在上层2上的水面上，在水面以 及水中引起剧烈的曝气。利用该曝气，水中的铁等溶解性成分 被氧化而形成为不溶性成分，形成絮凝物或沉淀而铁成分主要 被形成上层2的沸石粒子的表面捕捉，锰成分主要利用生物处 理被形成下层3的过滤砂的粒子表面捕捉。利用过滤用材料层4 过滤上述不溶性成分以及其他杂质后得到的过滤水自作为过滤 水排出管发挥功能的集配水管13排出到外部。
在继续上述过滤作用时，随着时间的经过在上层2的表面 上累积氧化物的絮凝物及其他杂质，上层2的表面部被絮凝物 及其他杂质覆盖、引起堵塞而阻塞，因此过滤用材料层4的过 滤功能减弱。在发生上层表面部的堵塞时，上层表面上的水位 逐渐变高，因此若水位达到一定水平时，选择实施接下来的局 部清洗工序和整体清洗工序中的任意一个，从而清洗过滤用材 料层4。
局部清洗工序
(1 )进行过滤处理中断工序停止供给原水，进行过滤处理直到水位降低到上层的过滤用材料的表面附近或上层中的
规定高度、或利用上述水位降低用排水管降低过滤槽5的水位。 原因在于，在反清洗时来自上层清洗喷嘴9的清洗水和自反清 洗水供给管14供给的反清洗水这两方的水都溢出而自排水槽 或排水口12流出时，上层2的过滤用材料有可能随着流出，因 此必须预先在反清洗开始前尽量降低上层表面的水位。
(2) 进行上层清洗工序使反清洗水以上层清洗速度(例 如5~ 30m/h)自在反清洗时作为反清洗水供给管发挥功能的集 配水管13流入，利用上升流使上层2的过滤用材料疏松，并且 自上层清洗喷嘴9的清洗水喷出口 9a喷出清洗水而对上层2的 过滤用材料进行搅拌清洗。此时，预先关闭水位降低用排水口 ll的开闭阀lla。以速度比较低的上层清洗速度供给反清洗水 从而使上层2的过滤用材料易于动作，能促进自上层清洗喷嘴9 喷出的喷射水流的过滤用材料搅拌清洗作用。在水位到达排水 槽12之前结束上层清洗工序。
(3) 进行静置工序在结束了上层过滤用材料的搅拌清 洗之后，使上层2的被搅拌后的过滤用材料沉淀。
(4) 进行污水排出工序使反清洗水以上层清洗速度自 集配水管13流入，利用上升流清洗下层3以及上层2的过滤用材 料，从而自排水槽12排出包括主要在上层捕捉到的铁成分在内的水。
整体清洗工序
(1 )进行过滤处理中断工序停止供给原水，进行过滤
规定高度、或利用上述水位降低用排水口 11降低过滤槽5的水 位。
(2)进行清洗工序使反清洗水以大于上层清洗速度的整体清洗速度(例如30~ 60m/h)自集配水管13流入，利用急 速的上升 流清 洗下层3以及上层2的过滤用材料。
(3) 进行静置工序在结束了上层以及下层的过滤用材 料的清洗之后，以上述上层清洗速度供给上升流，并且使上层 以及下层的过滤用材料沉淀。
(4) 进行污水排出工序以上层清洗速度继续供给上升 流而自排水槽12排出包括自上层以及下层的过滤用材料分离 出的污浊成分在内的污水。
选择上述局部清洗工序和整体清洗工序的哪 一 个可以根 据原水中的铁与锰的浓度比以及过滤处理速度等而决定局部清
洗工序和整体清洗工序的各自的频率，根据该频率选择任意一 个工序，之后以该频率进行局部清洗以及整体清洗。
图2是示意性地表示本发明的水处理装置的另 一实施方式 的概略图。在图2中，对于与图l的实施方式相同的结构要素标 注相同的附图标记，省略其说明。
在图2的装置中，用于吸引过滤水而排出该过滤水的泵18 与集配水管13相连接，另外在过滤槽5的上部设有用于测量上 层2之上的水位的水位计19。
如下所述那样控制该泵18。比原水供给量稍多地预先设定 泵18的每单位时间的处理水量。在继续发挥过滤作用时，上层 2之上的水位逐渐降低，因此利用水位计19测量该水位，在水 位下降到规定水位时，暂时停止泵18而等待水位恢复到 一 定水 平。在水位恢复到该水平时，重新使泵18工作，之后反复进行 上述动作。
也可以这样控制泵18:与上述相反地比原水供给量稍少地 预先设定泵18的每单位时间的处理水量，在水位上升到规定水 位时，暂时停止供给原水而等待水位上升到一定水平，在水位
32上升到该水平时，重新供给原水，之后反复进行上述动作。
接下来参照图5以及图6说明本发明的水处理装置以及清 洗方法的另一实施方式。图5是该实施方式的俯视图，图6是表 示中央穿孔喷嘴的动作的概略局部纵剖视图。在该实施方式中， 对与图1以及图2的实施方式相同的构成要素标注相同的附图 标记，省略其i兌明。
在该实施方式中，如图5所示，上层清洗喷嘴包括涡流形 成喷嘴9以及中央穿孔喷嘴20。用于构成上层清洗喷嘴的一部 分的涡流形成喷嘴9具有与图l以及图2的实施方式中的上层清 洗喷嘴9相同的功能。另外，在该实施方式中，用于构成上层 清洗喷嘴的另 一 部分的中央穿孔喷嘴2 0在过滤槽5的圆周方向 上、在涡流形成喷嘴9之间等间隔地设有多个(图示的例子中 为4个)。中央穿孔喷嘴20的一端部与上层清洗水送水管8相连 通，另 一端部具有将清洗水做成喷射水流喷出的清洗水喷出口 20a,清洗水喷出口20a位于过滤用材料层4的上层2的表面附近 地配置。如图5所示，各中央穿孔喷嘴20的喷射口20a所喷出的 喷射流朝向可到达上层2的下部中央部那样的方向。
在该实施方式中，在清洗上层时，首先将过滤槽5的水位 降低到上层2的下部，之后使中央穿孔喷嘴2 0与涡流形成喷嘴9 的动作同时、或使中央穿孔喷嘴20先动作而朝向上层2的下部 中央部喷出喷射水流，乂人而对上层2进行穿孔。
接下来以局部清洗速度^f吏上升流流动而术^开上层2的过滤 用材料并利用涡流进行搅拌。可以在上升流开始流动之后，使 中央穿孔喷嘴20在涡流形成喷嘴9的动作过程中停止动作。通 过对上层2的中央部进行穿孔而松开上层2的中央部的过滤用 材料，从而使上层2易于移动，能被由涡流形成喷嘴9产生的涡 流充分搅拌并清洗。采用该实施方式，利用中央穿孔喷嘴20和涡流形成喷嘴9 构成上层清洗喷嘴，适当组合上述2种喷嘴的动作时刻和上升 流的开始速度以及速度，从而能以最短时间和最少水量获得最 好的清洗效果。
而且，上层清洗喷嘴的种类并不限于上述2种喷嘴，还可 以根据需要追加用于对上层的周边部和中央部的中间区域进行 穿孔的第3喷嘴等其他种类的喷嘴。
而且，在本发明的另一实施方式中，测量用于进行过滤处 理的通常运转时的过滤槽5的阻力值，在该阻力值达到规定值 以上时自动开始局部清洗工序。为了测量阻力值，也可以利用 压差计测量过滤槽的压力差，还可以在由水位系统测量到的水 位上升到规定值时将该水位视为规定的阻力值。由此，在过滤 用材料层的上层中发生了需要清洗那样程度的堵塞时，由于会 自动开始进行局部清洗工序，因此与按照预先决定的进度进行 部分清洗工序相比能更有效地进行局部清洗工序。
作为其他方法，也可以在过滤槽的阻力值达到规定值时进 行局部清洗(既可以是自动的，也可以随时测量规定值)，在进 行了局部清洗之后，在阻力值达到规定值的时间在规定时间以 下时，自动进行整体清洗工序。
图11是表示在每经过恒定时间T进行局部清洗工序时的时 间与过滤槽的阻力值(压力差)Ap的关系的曲线图。横轴表 示时间，纵轴表示阻力值。在图11中，在每次局部清洗工序中 求出阻力值△ p达到规定值b的时间时，该时间如下所述那样变 化。即、若将运转开始时的初始阻力值设为a、将在最初的局 部清洗时P1中的阻力值设为规定值b 、将达至U该规定值的时间 设为tl，则阻力值因最初的局部清洗而下降到c，但由于该阻力 值不会下降到初始阻力值a,因此在接下来进行用于过滤处理的运转时，阻力值达到规定值b的时间t2比tl短。阻力值因第二 次的局部清洗而下降到e,但该值高于c。因而，在接下来进行 用于过滤处理的运转时，阻力值达5 'J规定值b的时间13比时间12短。
因此，在阻力值每次达到规定值时进行局部清洗工序，届 时在用于过滤处理的通常运转时预先测量过滤槽的阻力值Ap 在每个局部清洗工序中达到规定值b的时间tl、 t2、 t3,在第二 次的局部清洗P2之后最后的局部清洗工序P3之前、阻力值达到 规定值b的时间t3在^L定的时间Ta以下时，只要使整体清洗工 序自动开始，则只测量规定值b就能以简单的方法有效地进行 整体清洗，从而能将过滤用材料层始终保持在理想状态。
图7是表示用于实施本发明的方法的水处理装置的另 一实 施方式的概略图。该实施方式是即使在原水中的锰的浓度非常 高、无法利用图l或图2所示的装置充分去除锰时也可以有效去 除锰的清洗方法。在图7的装置中，对与图l的装置相同的结构 要素标注与图l相同的附图标记，省略说明。
该水处理装置6 0在图1的装置的集配水管13的下游侧具有 下一级过滤槽35，该下一级过滤槽35用于收容由与下层3的过 滤用材料相同的材料构成的下一级过滤用材料层33，下一级过 滤槽35还包括过滤水流出口 27、集配水管43、多个下一级过滤 用材料层清洗喷嘴19以及排水槽或排水口 12;上述过滤水流出 口 27与作为过滤水排出管发挥功能的集配水管13相连通，开口 于该下一级过滤用材料层33的上方；上述集配水管43作为用于 排出被下一级过滤用材料层33过滤了的水的过滤水排出管以 及用于向下一级过滤用材料层33供给反清洗水的反清洗水供 给管发挥功能；上述下一级过滤用材料层清洗喷嘴19的一端部 与下一级过滤用材料层清洗水送水管28相连通，另 一端部具有将清洗水作为喷射水流喷出的清洗水喷出口 19a,上述下一级 过滤用材料层清洗喷嘴19以清洗水喷出口 19a位于下一级过滤 用材料层3 3的表面附近的方式以规定间隔配置在下 一 级过滤 用材料层33的上方；上述排水槽或排水口 12设在下一级过滤用 材料层33的上方的下一级过滤槽35上。由于过滤水流出口27 以及下 一 级过滤用材料层清洗喷嘴19的构造与原水混流喷嘴7 以及上层清洗喷嘴9是相同的，因此省略其说明。上层清洗水 供给管8和下一级过滤用材料层清洗水送水管28自共通的清洗 水送水管34分支，在下一级过滤用材料层清洗水送水管28上设 有开闭阀36。而且，集配水管13以及43与反清洗水送水管47 相连接，在反清洗水送水管47上设有开闭阀48、 55。而且，集 配水管13与过滤水送水管49相连接，在过滤水送水管49上设有 开闭阀50。而且，集配水管13与过滤水流出口27由过滤水送水 管54相连接，在过滤水送水管54上插入设有用于向下一级过滤 用材料层3 3中供给过滤水的泵5 2以及开闭阀5 3 。
在该装置60中，与图l的装置不同点在于，并未使用在图l 的装置中使用的支承沙砾层17,而是将集配水管13、 43埋设在 过滤用材料层4的下层3以及下一级过滤用材料33的底部中。
图8 ( a)的侧剖视图以及图8 ( b)的俯视图表示未使用支 承沙砾层时的集配水管13的一个较佳的例子。另外，图示的例 子表示的是集配水管13，集配水管43也是相同的结构。集配水 管13在过滤槽5内沿水平方向平行配置有多根，各集配水管在 外筒即滤筒70的内侧中央配置有内部多孔管72,各内部多孔管 72在两侧沿长度方向形成有多个集配水孔74。滤筒70可以采用 将螺旋状线巻绕在以规定间隔沿周向配置而成的支承杆上而形 成的公知的构造。另外，在图8(a)中，局部去除地表示滤筒 70。各内部多孔管72利用凸缘部78与滤筒70相连接，并且利用 凸缘部80与集配水主管76相连接。
在图l的装置l中，在原水中的锰的浓度非常高时，在支承 沙砾层17上也会堆积锰而形成覆膜从而有时在支承沙砾层以 及集配水管发生堵塞，此时即使利用整体清洗工序也无法清洗 支承沙砾层17的沙砾以及集配水管，因此需要取出整个支承沙 砾层17以及集配水管而进行清洗，变成非常耗费劳动力和时间 的作业，但在图7的装置60中，并未使用支承沙砾层、而是将 由滤筒70以及内部多孔管72构成集配水管13 、 43埋设在过滤用 材料层4的下层3以及下一级过滤用材料层33中，从而即使原水 中的锰的浓度非常高，由于锰堆积在集配水管的滤筒的外周部， 因此此时只通过拆下滤筒而进行清洗就能以比较筒单的操作完
成作业，是有利的。
另外，该集配水管不只适用于装置60，还可以用在图l的 装置1中。此时在图l的装置l中，也可以不使用支承沙砾层17、 而是将集配水管埋设在下层3的底部中。
接下来，说明该装置60的动作。
在进行过滤时，由上层2去除铁、由下层3去除大部分锰后 得到的过滤水自集配水管13经由过滤水送水管5 4被供给到下 一级过滤用材料层33中，剩余的锰由下一级过滤用材料层33去 除。此时反清洗水送水管47的阀48、 55关闭，过滤水送水管54、 49的阀53、 59打开。
如下进行局部清洗工序以及整体清洗工序。
局部清洗工序
(1 )进行过滤处理中断工序停止供给原水，进行过滤 处理直到水位降低到上层的过滤用材料的表面附近或上层中的 规定高度、或利用上述水位降低用排水管降低过滤槽5的水位。此时反清洗水送水管47的阀48、 55关闭，过滤水送水管54、 49 的阀53、 59打开。
(2) 进行上层清洗工序在保持反清洗水送水管47的阀 55关闭而打开阀48、关闭过滤水送水管54、 49的阀53、 49以 及下 一 级过滤用材料层清洗水送水管2 8的阀3 6的状态下，使反 清洗水以上层清洗速度(例如5 30m/h)自集配水管13流入， 利用上升流使上层2的过滤用材料疏松，同时自上层清洗喷嘴9 的清洗水喷出口 9 a喷出清洗水而对上层2的过滤用材料进行搅 拌清洗。此时，预先关闭水位降低用排水口 ll的开闭阀lla。 在水位到达排水槽12之前结束上层清洗工序。
(3) 进行静置工序在结束了上层过滤用材料的搅拌清 洗之后，使上层2的被搅拌后的过滤用材料沉淀。
(4) 进行污水排出工序使反清洗水以上层清洗速度自 集配水管13流入，利用上升流清洗下层3以及上层2的过滤用材 料从而自排水槽12排出包括主要被上层捕捉到的铁成分在内 的水。
整体清洗工序
(1 )进行过滤处理中断工序停止供给原水，进行过滤 处理直到水位降低到上层的过滤用材料的表面附近或上层以及 下 一级过滤用材料层中的规定高度、或利用上述水位降低用排 水口降低过滤槽5以及下 一 级过滤用材料层的水位。
(2)进行上层清洗工序在关闭过滤水送水管54的阀53、 过滤水送水管49的阀50并且打开反清洗水送水管47的阀48以 及55以及下一级过滤用材料层清洗水送水管28的阀36的状态 下，使反清洗水以大于上层清洗速度的整体清洗速度(例如 30~60m/h)自集配水管13流入，利用急速的上升流搅拌上层 2的过滤用材料以及下一级过滤用材料层33的过滤用材料，并且自上层清洗喷嘴9的清洗水喷出口 9a以及下一级过滤用材料 层清洗喷嘴19的清洗水喷出口 19a喷出清洗水而对上层、下层 以及下 一 级过滤用材料层的过滤用材料进行搅拌清洗。
(3) 进行静置工序在结束了上层、下层以及下一级过 滤用材料层的过滤用材料的清洗之后，以上述上层清洗速度供 给上升流、同时使上层、下层以及下一级过滤用材料层的过滤 用材料沉淀。
(4) 进行污水排出工序以上层清洗速度继续供给上升 流而自排水槽12排出包括自上层、下层以及下一级过滤用材料 层的过滤用材料分离出的污浊成分在内的污水。
选择上述局部清洗工序和整体清洗工序的哪 一 个可以根
洗工序和整体清洗工序的各自的频率，根据该频率选择任意一 个工序，之后以该频率进行局部清洗以及整体清洗。
图9以及图IO是示意性地表示本发明的另 一实施方式的概 略图。
当在原水中含有高浓度的氨态氮时，为了捕捉去除氨态氮 而需要大量的溶解氧。因而，可知在过滤处理过程中只利用来 自原水混流喷嘴的混流喷射水流的曝气难以在过滤用材料层中 充分地捕捉去除氨态氮。
因此，为了应对上述情况，优选在原水中含有高浓度的氨 态氮时，在过滤用材料层中追加性地供给溶解氧来辅助混流喷 射水流的曝气。
对于在过滤用材料层中追加供给溶解氧，有各种方法，作 为优选的方法之一，在过滤用材料层中注入直径在数百lim以下 的微细气泡的这 一 方法是有效的。
图9表示上述方法的1例，溶解氧供给装置90包括处理水吸入管92和-隊细气泡产生装置94;上述处理水吸入管92用于吸入 处理水的一部分；上述微细气泡产生装置94自该吸入管92吸入 处理水的 一 部分，将混合有处理水和孩i细气泡的气液混合流体 自气液注入管91注入到过滤用材料层中。能使用公知的装置作 为该微细气泡产生装置94。另外，作为处理水吸入管92和气液 注入管91，能使用与集配水管13相同构造的管。在气泡的直径 较大时，气泡停留在过滤用材料层的过滤用材料中，易于产生 空气积存，由于该空气积存减小过滤用材料的水处理面积，因 此会妨碍过滤效率，但本实施方式所用的微细气泡的浮力小且 浮上速度慢，因此通过加快处理水流的流速而微细气泡可以流 动，向过滤用材料层中供给溶解氧并且到达过滤用材料层的下 层，自集配水管13排出，不必担心产生空气积存。因而，在以 高速处理为目标的本发明中，作为溶解氧的追加供给方法，优 选注入微细气泡的方法。可以根据依赖于氨态氮的浓度等原水 的状态的溶解氧的追加需要量来决定微细气泡的注入量的最佳 值。
图10表示用于实现同一目的的另一例，溶解氧供给装置95 包括处理水吸入管96和微细气泡产生装置98;上述处理水吸入 管96自集配水管13分支地与集配水管13相连接，用于吸入处理 水的一部分；上述樣i细气泡产生装置98自该吸入管96吸入处理 水的 一 部分，将混合有处理水和微细气泡的气液混合流体注入 到气液注入管97中。处理水吸入管96和气液注入管97的构造与 图9的装置相同。
权利要求
1.一种水处理装置过滤用材料层的清洗方法，该水处理装置包括原水送水管、一个或多个原水混流喷嘴、过滤槽、过滤水排出管、反清洗水供给管、多个过滤用材料层清洗喷嘴和排水槽或排水口；上述原水混流喷嘴的一端部与该原水送水管相连通，另一端部具有将原水做成原水与空气的混流喷射水流而喷出的原水喷出口；上述过滤槽用于收容过滤用材料层，该过滤用材料层使表面与该原水混流喷嘴的原水喷出口隔开规定间隔地配置在该原水混流喷嘴的下方；上述过滤水排出管设在该过滤槽上，用于排出被该过滤用材料层过滤了的水；上述反清洗水供给管设在该过滤槽上，用于向该过滤用材料层供给反清洗水；上述过滤用材料层清洗喷嘴的一端部与过滤用材料层清洗水送水管相连通，另一端部具有将清洗水做成喷射水流喷出的清洗水喷出口，该过滤用材料层清洗喷嘴以该清洗水喷出口位于该过滤用材料层的表面附近的方式以规定间隔配置在该过滤用材料层的上方；上述排水槽或排水口设在该过滤用材料层的上方的过滤槽上，其特征在于，利用该过滤用材料层清洗喷嘴在该过滤用材料层表面上的水中形成涡流或湍流来清洗该过滤用材料层。
2. 根据权利要求l所述的水处理装置过滤用材料层的清洗 方法，其特征在于，该方法还包括自该过滤用材料层清洗喷嘴中的一部分的喷 嘴朝向该过滤用材料层的下部中央部喷出喷射水流从而对该过 滤用材料层进行穿孔的工序。
3. 根据权利要求1或2所述的水处理装置过滤用材料层的 清洗方法，其特征在于，该水处理装置包括原水送水管、 一 个或多个原水混流喷嘴、 过滤槽、过滤水排出管、反清洗水供给管、多个上层清洗喷嘴和排水槽或排水口 ；上述原水混流喷嘴的一端部与该原水送水 管相连通，另 一 端部具有将原水做成原水与空气的混流喷射水 流喷出的原水喷出口；上述过滤槽用于收容过滤用材料层，该 过滤用材料层由使表面与该原水混流喷嘴的原水喷出口隔开规 定间隔地配置在该原水混流喷嘴的下方的上层和下层这两层构 成，该上层由比该下层的过滤用材料比重小且粒径大的过滤用 材料构成；上述过滤水排出管设在该过滤槽上，用于排出被该 过滤用材料层过滤了的水；上述反清洗水供给管设在该过滤槽 上，用于向该过滤用材料层供给反清洗水；上述上层清洗喷嘴 的一端部与上层清洗水送水管相连通，另 一端部具有将清洗水做成喷射水流喷出的清洗水喷出口 ，该上层清洗喷嘴以该清洗 水喷出口位于该过滤用材料层的上层的表面附近的方式以规定间隔配置在该上层的上方；上述排水槽或排水口设在该过滤用 材料层的上方的过滤槽上，其特征在于，选择用于主要清洗该上层的局部清洗、用于清洗该上层以 及该下层双方的整体清洗中的任意 一个来进行该过滤用材料层 的清洗，该局部清洗包括(1) 过滤处理中断工序，停止供给原水，进行过滤处理， 从而将过滤槽的水位降低至U规定水位；(2) 上层清洗工序，使反清洗水以上层清洗速度自该反 清洗水供给管流入，利用上升流使该上层的过滤用材料层疏松 并且自该上层清洗喷嘴的清洗水喷出口喷出清洗水而对上层的 过滤用材料进行搅拌清洗；(3) 静置工序，在结束该上层的过滤用材料的搅拌清洗 之后，以该上层清洗速度继续供给上升流并且使该上层的被搅 拌后的过滤用材料沉淀；(4) 污水排出工序，以该上层清洗速度继续供给上升流而自该排水槽或排水口排出包括自该上层的过滤用材料分离出的污浊成分在内的污; 该整体清洗工序包括(1) 过滤处理中断工序，停止供给原水，进行过滤处理， 从而将过滤槽的水位降低到规定水位；(2) 清洗工序，使反清洗水以大于该上层清洗速度的整 体清洗速度自该反清洗水供给管流入，搅拌该上层以及该下层 的过滤用材料并且自该上层清洗喷嘴的清洗水喷出口喷出清洗 水而对该上层以及该下层的过滤用材料进行清洗；(3) 静置工序，在结束该上层和下层的过滤用材料的清 洗之后，以该上层清洗速度继续供给上升流并且使该上层以及 下层的过滤用材料沉淀；(4) 污水排出工序，以该上层清洗速度继续供给上升流 而自该排水槽或排水口排出包括自该上层以及下层的过滤用材 料分离出的污浊成分在内的污水。
4. 根据权利要求3所述的水处理装置过滤用材料层的清洗 方法，其特征在于，该局部清洗工序包括这样的工序在该过滤处理中断工序 中将该过滤层的水位降低到该上层的下部之后，在该上层清洗 工序中，自该上层清洗喷嘴中的一部分的喷嘴朝向该上层的下 部中央部喷出喷射水流，从而对该上层进行穿孔。
5. 根据权利要求3或4所述的水处理装置过滤用材料层的 清洗方法，该水处理装置沿过滤水排出方向观察在该过滤水排 出管的下游侧具有用于收容由与该下层的过滤用材料相同的材 料构成的下 一级过滤用材料层的下 一级过滤槽，该下 一级过滤 槽还包括过滤水流出口、过滤水排出管及反清洗水供给管、多 个下一级过滤用材料层清洗喷嘴以及排水槽或排水口 ；上述过滤水流出口与该过滤水排出管相连通，开口于该下一级过滤用材料层的上方；上述过滤水排出管用于排出被该下一级过滤用 材料层过滤了的水，上述反清洗水供给管用于将反清洗水供给 到该下 一 级过滤用材料层中；上述下 一 级过滤用材料层清洗喷 嘴的一端部与下一级过滤用材料层清洗水送水管相连通，另一 端部具有将清洗水做成喷射水流喷出的清洗水喷出口 ，该下一 级过滤用材料层清洗喷嘴以该清洗水喷出口位于该下 一 级过滤 用材料层的表面附近的方式以规定间隔配置在该下一级过滤用 材料层的上方；上述排水槽或排水口设在该下 一级过滤用材料 层的上方的该下一级过滤槽上，其特征在于， 该局部清洗工序包括(1) 过滤处理中断工序，停止供给原水，进行过滤处理， 从而将该过滤槽以及该下 一级过滤槽的水位降低到规定水位；(2) 上层清洗工序，使反清洗水以上层清洗速度自该过 滤槽的该反清洗水供给管流入，利用上升流使该上层的过滤用 材料层疏松并且自该上层清洗喷嘴的清洗水喷出口喷出清洗水 而对上层的过滤用材料进行搅拌清洗；(3) 静置工序，在结束了该上层的过滤用材料的搅拌清 洗之后，以该上层清洗速度继续供给上升流并且使该上层的被 搅拌后的过滤用材料沉淀；(4) 污水排出工序，以该上层清洗速度继续供给上升流 而自该排水槽或排水口排出含有自该上层的过滤用材料分离出 的污浊成分的污水；该整体清洗工序包括(1) 过滤处理中断工序，停止供给原水，进行过滤处理， 从而将该过滤槽以及该下 一 级过滤槽的水位降低到规定水位；(2) 清洗工序，用于使反清洗水以大于该上层清洗速度的整体清洗速度自该过滤槽的该反清洗水供给管以及该下一级 过滤槽的该反冲水供给管流入，搅拌该上层、该下层以及该下 一级过滤槽的过滤用材料并且自该上层清洗喷嘴以及该下一级 过滤材料层清洗喷嘴的各自的清洗水喷出口喷出清洗水而分别 对该上层以及该下层的过滤用材料以及该下 一级过滤槽的该过滤用材料层的过滤用材料进行清洗；(3) 静置工序，在结束了该上层、该下层的过滤用材料 以及该下一级过滤槽的过滤用材津牛层的清洗之后，以该上层清 洗速度继续供给上升流并且使该上层、下层的过滤用材料以及 该下 一 级过滤用材料层的过滤用材料沉淀；(4) 污水排出工序，以该上层清洗速度继续供给上升流 而自该过滤槽的排水槽或排水口以及该下一级过滤槽的排水槽 或排水口分别排出含有自该上层、下层的过滤用材料以及该下一级过滤用材料层的过滤用材料分离出的污浊成分的污水。
6. 根据权利要求3所述的水处理装置过滤用材料层的清洗 方法，其特征在于，在该阻力值达到*见定值以上时，自动开始该局部清洗工序。
7. 根据权利要求3所述的水处理装置过滤用材料层的清洗 方法，其特征在于，测量用于进行过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值， 在该阻力值达到少见定值以上时，进行该局部清洗工序，在该局 部清洗工序之后到过滤槽的阻力值达到规定值为止的时间为规 定时间以下时，自动开始该整体清洗工序。
8. —种水处理装置，其包括原水送水管、 一个或多个原水 混流喷嘴、过滤槽、过滤水排出管、反清洗水供给管、多个过 滤用材料层清洗喷嘴和排水槽；上述原水混流喷嘴的 一 端部与该原水送水管相连通，另 一端部具有将原水做成原水与空气的混流喷射水流喷出的原水喷出口 ；上述过滤槽用于收容过滤用 材料层，该过滤用材料层使表面与该原水混流喷嘴的原水喷出 口隔开少见定间隔地配置在该原水混流喷嘴的下方；上述过滤水 排出管设在该过滤槽上，用于排出被该过滤用材料层过滤了的 水；上述反清洗水供给管设在该过滤槽上，用于向该过滤用材 料层供给反清洗水；上述过滤用材料层清洗喷嘴的一端部与过 滤用材料层清洗水送水管相连通，另 一端部具有将清洗水做成 喷射水流喷出的清洗水喷出口；上迷排水槽设在该过滤用材料 层的上方的过滤槽上，其特征在于，该过滤槽俯 一见为圓形，该过滤用材料层清洗喷嘴以该清洗 水喷出口位于该过滤用材料层的表面附近、在该过滤用材料层 表面上的水中形成涡流或湍流的方式以规定间隔配置在该过滤 用材料层的上方。
9. 根据权利要求8所述的水处理装置，其特征在于，该过滤用材料层清洗喷嘴分别在与该过滤用材料层的表面 平行的面上相对于该过滤槽的径向以规定角度自该过滤槽向斜 下方开口于该过滤槽内， 一端部与空气供给源相连通的空气导入管的另 一端部开口于比该清洗水喷出口处于更上游的该过滤 用材料层清洗喷嘴内。
10. 根据权利要求9所述的水处理装置，其特征在于，该过滤用材冲+层清洗喷嘴中的 一部分以该清洗水喷出口位 于该过滤用材料层的表面附近、并且朝向该过滤用材料层的下 部中央部喷出喷射水流从而对该过滤用材料层进行穿孔的方式 以^见定间隔配置在该过滤用材冲牛层的上方。
11. 根据权利要求8所述的水处理装置，其特征在于， 该水处理装置还包括向该过滤用材料层中追加供给溶解氧的部件。
12. 根据权利要求8~ ll中任意一项所述的水处理装置， 其特征在于，该水处理装置包括原水送水管、l个或多个原水混流喷嘴、 过滤槽、过滤水排出管、反清洗水供给管、多个上层清洗喷嘴和排水槽；上述原水混流喷嘴的 一 端部与该原水送水管相连通， 另 一端部具有将原水做成原水与空气的混流喷射水流喷出的原水喷出口；上述过滤槽用于收容过滤用材料层，该过滤用材料 层由表面与该原水混流喷嘴的原水喷出口隔开规定间隔地配置 在该原水混流喷嘴的下方的上层和下层这两层构成，该上层由 比该下层的过滤用材料比重小且粒径大的过滤用材料构成；上 述过滤水排出管设在该过滤槽上，用于排出被该过滤用材料层 过滤了的水；上述反清洗水供给管设在该过滤槽上，用于向该 过滤用材料层供给反清洗水；上述上层清洗喷嘴的 一 端部与上 层清洗水送水管相连通，另 一端部具有将清洗水做成喷射水流 喷出的清洗水喷出口 ；上述排水槽设在该过滤用材料层的上方 的过滤槽上。
13. 根据权利要求12所述的水处理装置，其特征在于，该水处理装置沿过滤水排出方向观察在该过滤水排出管的 下游侧具有用于收容由与该下层的过滤用材料相同的材料构成 的下 一 级过滤用材料层的下 一 级过滤槽，该下 一 级过滤槽还包 括过滤水流出口、过滤水排出管和反清洗水供给管、多个下一 级过滤用材料层清洗喷嘴、以及排水槽或排水口；上述过滤水 流出口与该过滤水排出管相连通，开口于该下一级过滤用材料 层的上方；上述过滤水排出管用于排出被该下一级过滤用材料 层过滤了的水，上述反清洗水供给管用于将反清洗水供给到该 下 一 级过滤用材料层中；上述下 一 级过滤用材料层清洗喷嘴的一端部与下一级过滤用材料层清洗水送水管相连通，另 一端部 具有将清洗水做成喷射水流喷出的清洗水喷出口 ，该下一级过 滤用材料层清洗喷嘴以该清洗水喷出口位于该下 一 级过滤用材 料层的表面附近的方式以规定间隔配置在该下一级过滤用材料层的上方；上述排水槽或排水口设在该下 一 级过滤用材料层的 上方的该下一级过滤槽上。
14.根据权利要求12所述的水处理装置，其特征在于， 该过滤水排出管以及该反清洗水供给管由多根沿水平方向 并行配置在该过滤槽的底部上的集配水管构成，各集配水管由 外筒即滤筒和配置在外筒内侧中央的内部多孔管构成，该内部 多孔管在两侧沿长度方向形成有多个集配水孔。
全文摘要
本发明提供一种水处理装置以及水处理装置过滤用材料层的清洗方法。该水处理装置通过减少清洗水量相对于处理水量(过滤水量)的比率来提高水处理效率，并且机构小型且简单。该水处理装置包括原水混流喷嘴(7)；用于收容过滤用材料层(4)的过滤槽(5)，该过滤用材料层(4)由配置在原水混流喷嘴的下方的上层(2)和下层(3)这两层构成，上层由比下层的过滤用材料比重小且粒径大的过滤用材料构成；用于排出过滤水并且在进行反清洗时向过滤层中供给反清洗水的集配水管(13)、用于将清洗水作为喷射水流喷出的多个上层清洗喷嘴(9)和设在过滤用材料层的上方的排水槽(12)。
文档编号C02F1/74GK101607755SQ200910147368
公开日2009年12月23日 申请日期2009年6月18日 优先权日2008年6月19日
发明者三村等, 向井清和 申请人:株式会社永冈