专利名称：渗透取水设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及渗透取水设备，该渗透取水设备是在通过河流、湖、海等进行取水的情况下，不直接取水，而利用埋设集水管通过底面的砂层等对渗透水进行取水。
背景技术：
为了通过埋设于河流区域或河床下等的绕线形过滤器管或有孔管渠对潜流水或自由地下水进行取水等、或者为了通过河流、湖、海等的底面的砂层等并利用埋设集水管对渗透水进行取水，使用各种渗透取水设备。其代表性的设备具有如下构造，即:在专利文献I的图13所示那样的集水埋渠的周围堆积规定粒径的砂砾，并且使其粒径朝向外侧阶段性地变小，从而形成埋设砂砾层，并在其上回埋挖掘出的土砂以形成土砂层。取水时，该土砂层作为对水中的杂质等进行过滤的过滤层而发挥作用。根据日本自来水协会发行的自来水设施设计指南，埋设砂碌层从下开始依次由大砂碌、中砂碌、小砂碌这三层构成，大砂碌层的砂砾的粒径为40 50mm、中砂砾层的砂砾的粒径为30 40mm、小砂砾层的砂砾的粒径为20 30mm被认为是适当的。
在渗透取水设备中，就集水埋管而言，希望集水埋管在取水时具有大开口率和低流入速度。即，若集水埋管的开口率大，则为了获取规定的取水量，能够使水向集水埋管的流入速度变慢，相应地能够减少集水埋管的堵塞。
另一方面，如持续长期取水，则在河流中流动的泥、细沙和垃圾-等将堵塞渗透取水设备的过滤层，由此使水的流路闭塞，从而产生取水量减少即所说的堵塞现象。另外，除了这些泥和砂以外，过滤层的土砂的一部分也侵入埋设砂砾层中，从而也造成埋设砂砾层的堵塞。
为了消除这样的过滤层和埋设砂砾层的堵塞，向集水埋管供给来自逆流清洗水供给源的逆流清洗水，将集水埋管用作逆流清洗水供给管，由此，能够通过从该逆流清洗水供给管作为向上水流而被喷射的清洗水来清洗埋设砂砾层及过滤层。
在像这样将集水埋管用作逆流清洗水供给管的情况下，可知以下情况:为了消除堵塞而从管向过滤层均匀地供给清洗水是不可或缺的要件，但是，若管的开口率大，则存在大量的清洗水在埋设砂砾层的下层的大砂砾层中集中于砂砾之间的间隙较大的几个部位流动的倾向，从而在逆流清洗水中产生偏流，其结果是不能使逆流清洗水均匀地向过滤层供给，只能部分地消除过滤层和埋设砂砾层的堵塞。
因此，在现有的渗透取水设备中，不将集水埋管在逆洗时用作逆流清洗水供给管，而是在通过逆流水对过滤层及埋设砂砾层进行清洗时，使用另一逆清洗用的配管并利用逆流清洗水进行清洗，或者如上述专利文献I记载的那样在集水埋渠的上侧的砂砾层内配设供给来自压缩空气供给机构的压缩空气的空气喷出管，并利用由从该空气喷出管喷出的压缩空气所产生的气泡来消除埋设砂砾层及过滤层的堵塞。这样，在现有的渗透取水设备中，当通过使用了具有高开口率的绕线形过滤器的集水埋管来实现最佳集水的情况下，为了进行清洗以消除过滤层和埋设砂砾层的堵塞，需要另一逆清洗用的配管及用于供给压力空气或压力水的设备，这成为渗透取水设备成本高的原因。
专利文献1:日本特开平9-32046发明内容
本发明的目的在于解决在将绕线形过滤器等高开口率的集水埋管用作逆流清洗水供给管时产生的上述问题点，其目的还在于提供一种新型的渗透取水设备，即使将高开口率的集水埋管直接用作逆流清洗水供给管也能够向过滤层均匀地供给逆流清洗水。
为了解决上述本发明的课题，本发明的发明人进行了锐意研究和反复的实验，其结果是发现了通过如下方法能够达到本发明的目的，即:在集水埋管的周围及上侧配置由粒状物的集合体构成的逆洗水分散用介质，并在逆洗水分散用介质上侧配置水过滤层，在像这样构成的渗透取水设备中，通过调节该逆洗水分散用介质的粒径和层的高度，在将集水埋管用作逆流清洗水供给管的情况下，作为向上水流从该管喷出的逆流清洗水达到水过滤层的下表面时成为均匀的面状的向上水流，并流入水过滤层内。
用于解决上述本发明的课题的本发明的第一结构是一种渗透取水设备，在集水埋管的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，其特征在于，所述集水埋管由绕线形过滤器构成并在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管，所述集水用及逆洗水分散用介质由上层和配置有所述集水埋管的下层这两层构成，所述上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，所述下层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm。
本发明的第二结构，在集水埋管的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，其特征在于，所述集水埋管由绕线形过滤器构成并在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管，所述集水用及逆洗水分散用介质由上层、配置有所述集水埋管的下层、和所述上层与所述下层之间的中间层这三层构成，所述上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，所述下层是粒径为3 20mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm，所述中间层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm。
本发明的第三结构，在集水埋管的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，其特征在于，所述集水埋管由绕线形过滤器构成并在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管，所述集水用及逆洗水分散用介质由最上层、配置有所述集水埋管的最下层、所述最上层正下面的第二层、和所述第二层正下面的第三层这四层构成，所述最上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm,所述最下层是粒径为5 30mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm,所述第二层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，所述第三层是粒径为3 20mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm。
本发明的第四结构，在集水埋管的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，其特征在于，所述集水埋管由绕线形过滤器构成并在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管，所述集水用及逆洗水分散用介质由最上层、配置有所述集水埋管的最下层、所述最上层正下面的第二层、所述第二层正下面的第三层、和所述第三层正下面的第四层这五层构成，所述最上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm,所述最下层是粒径为8 50mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm,所述第二层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm,所述第三层是粒径为3 20mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，所述第四层是粒径为5 30mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm。
本发明的第五结构，在集水埋管的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，其特征在于，所述集水埋管由绕线形过滤器构成并在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管，所述集水用及逆洗水分散用介质由粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm的一层构成。
发明效果
根据本发明，在集水埋管的周围及上侧配置有由粒状物的集合体构成的I层 5层的逆洗水分散用介质，在逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，在像这样构成的渗透取水设备中，通过将各层的逆洗水分散用介质的粒径和层的高度调节成上述结构I 4记载的范围内的值，在将由绕线形过滤器构成的集水埋管用作逆流清洗水供给管的情况下，作为向上水流从该管喷出的逆流清洗水到达过滤层的下表面时成为均匀的面状向上水流，而流入过滤层内，能够使过滤层均匀地膨胀并进行搅拌清洗，能够消除过滤层及逆洗水分散用介质的堵塞。
另外，根据本发明，由于能够通过同一管兼用作集水埋管和逆流清洗水供给管，所以不需要另一逆清洗用的配管以及用于供给压力空气或压力水的设备，能够大幅削减渗透取水设备的成本。
而且，在净水厂进行净水的情况下，也能够使用本发明的渗透取水设备来进行前处理，由此，能够大幅削减净水厂中凝集剂等的药品使用量。另外，在仅以浑浊度为处理对象的设施中，通过使用本发明的渗透取水设备，不需要后续的复杂的处理设备。
图1是表示本发明的渗透取水设备的I个实施例的概要侧视图。
图2是表示集水埋管兼逆流清洗水供给管的配置间隔和逆洗水分散用介质层的高度的关系的概要说明图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的渗透取水设备构成为，在集水埋管的周围及上侧配置集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置水过滤层。集水埋管在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管。
集水埋管为了在集水时能够进行大量取水而优选使用大开口率的管，基于该目的，优选使用绕线型过滤器。
另外，在与集水埋管兼逆清洗水供给管接触的逆洗水分散用介质的粒径小的情况下，需要将集水埋管的开口部(孔和间隙)设定得小。若使用以往的有孔管，则作为逆洗水分散用介质，必须使自来水设施设计指南中记载的粒径为40 50mm的粒状物作为最下层，但在本发明中，能够任意设定间隙(狭缝)，而且，在全周具有均等的间隙，还使用高开口率的绕线型过滤器管，由此，能够使向集水埋管的流入速度变慢，同时，能够将开口部设定得最合适，以使得该开口部的尺寸适合于粒径比自来水设施设计指南记载的粒径小的逆洗水分散用介质的粒径。
集水用及逆洗水分散用介质具有如下功能，即:在集水时，通过水过滤层而使污泥等被过滤，并使被取水到集水埋管内的渗透水以朝向集水埋管的方式通过；在逆流清洗时，使从逆流清洗水供给管喷出的逆流清洗水朝向水过滤层呈放射状扩散。
作为集水用及逆洗水分散用介质的材质，除了砂砾以外，还有树脂、玻璃、金属、陶瓷等，并不做特别限定，只要是具有在逆流清洗水中不会上浮的比重和粒径的材料即可。在这些材料中，砂砾的透水性好、也容易采集到各种粒径的砂砾，所以便宜，是最优选的介质。
集水用及逆洗水分散用介质包含配置有集水埋管的层从而由I层 5层构成。图2的概要说明图示出了集水埋管兼逆流清洗水供水管为2根的情况，关于该介质整体高度，考虑到平行配置于最下层的介质al中的集水埋管T、T之间的间隙(间隔)P及逆流清洗时逆流清洗水从管T、T朝向上方呈放射状分散地喷射时的最大分散角α，并以使在由到达水过滤层b的底面的各管Τ、Τ的逆流清洗水所形成的面W、W之间不产生间隙的方式决定介质a的高度H。最大分散角α根据管T的直径、狭缝宽度、逆流清洗水的流速以及周围介质的粒径而被确定在左右10度 60度的范围内。
在本发明的第一实施方式中，集水用及逆洗水分散用介质由上层和配置有集水埋管的下层这两层构成，上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，下层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm。集水用及逆洗水分散用介质整体高度是100 3500mm。
在本发明的第二实施方式中，集水用及逆洗水分散用介质由上层、配置有集水埋管的下层、上层与下层之间的中间层这三层构成，上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，下层是粒径为3 20mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm，中间层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm。集水用及逆洗水分散用介质整体高度是150 4000mm。
在本发明的第三实施方式中，集水用及逆洗水分散用介质由最上层、配置有集水埋管的最下层、最上层正下面的第二层、第二层正下面的第三层这四层构成，最上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm,最下层是粒径为5 30mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm，第二层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，第三层是粒径为3 20mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm。集水用及逆洗水分散用介质整体高度是200 4500mm。
在本发明的第四实施方式中，集水用及逆洗水分散用介质由最上层、配置有集水埋管的最下层、最上层正下面的第二层、第二层正下面的第三层、第三层正下面的第四层这五层构成，最上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，最下层是粒径为8 50mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm,第二层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，该第三层是粒径为3 20mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm,第四层是粒径为5 30mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm。集水用及逆洗水分散用介质整体高度是250 5000mm。
在本发明的第五实施方式中，集水用及逆洗水分散用介质由粒径为I 8_的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm的一层构成。
对于配置在集水用及逆洗水分散用介质的上侧的水过滤层来说，在利用逆流清洗水进行清洗时膨胀且构成水过滤层的滤材由于需要在被搅拌清洗之后沉降到原来的位置，所以滤材需要使用比重为I以上的材质，作为代表性的滤材能够使用粒径为0.3 2.0mm的过滤砂。另外，取代过滤砂，也可以使用沸石和无烟煤等公知滤材。另外，在对河流区域等的土砂进行挖掘而配置了渗透取水设备的情况下，也能够通过重新填埋该土砂来作为水过滤层。
作为逆流清洗水，能够将使渗透取水设备运转而取出的水的一部分存储在水槽中以将该存储的水用作逆流清洗水。另外，在能够确保可向渗透取水设备施加逆清洗水所需要的流速的水位差的情况下，也可以利用该水位差向逆流清洗水供给管供给逆流清洗水。
实施例
参照图1说明本发明的实施例。
作为渗透取水设备I的过滤水槽12，使用宽度为400mm、长度为1980mm、高度为1400mm的铁制水槽。作为集水埋管兼逆流清洗水供给管8，使用I根绕线形过滤器。该过滤器8的直径为100mm、长度为1.9m，过滤器开口率为50%，狭缝部面积为0.298m2。在该过滤器8周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质2，在集水用及逆洗水分散用介质2上侧配置有水过滤层7。集水用及逆洗水分散用介质2由4层构成，最上层3是粒径为2 4mm的砂碌的集合体且层厚为100mm,埋设有过滤器8的最下层4是粒径为12 20mm的砂石乐的集合体且层厚为200mm,第二层5是粒径为3 6mm的砂碌的集合体且层厚为100mm,第三层6是粒径为6 12mm的砂砾的集合体且层厚为100mm。集水用及逆洗水分散用介质2的整体高度为500mm。作为水过滤层7，将粒径为0.6mm的过滤砂铺满成高度600mm。
在该过滤水槽12中，通过使给水泵(未图示)动作，从作为逆流清洗水供给源的贮水槽11经由配管13将逆流清洗水供给到过滤器8，使逆流清洗水的流速在0.6m/分 0.9m/分的范围内进行各种变更以测定水过滤层7的膨胀率和压力损失。该情况下，该贮水槽11的水位Hl与水过滤层7上的水的水位H2之间的差PL成为压力损失。由于逆流水清洗而充满的逆流清洗水从溢流孔9经由管路10而排出到外部。
水过滤层7的膨胀率和压力损失表示在以下的表I中。
表I
权利要求
1.一种渗透取水设备，在集水埋管的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，其特征在于，所述集水埋管由绕线形过滤器构成并在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管，所述集水用及逆洗水分散用介质由上层和配置有所述集水埋管的下层这两层构成，所述上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm,所述下层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm。
2.一种渗透取水设备，在集水埋管的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，其特征在于，所述集水埋管由绕线形过滤器构成并在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管，所述集水用及逆洗水分散用介质由上层、配置有所述集水埋管的下层、和所述上层与所述下层之间的中间层这三层构成，所述上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，所述下层是粒径为3 20mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm，所述中间层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm。
3.—种渗透取水设备，在集水埋管的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，其特征在于，所述集水埋管由绕线形过滤器构成并在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管，所述集水用及逆洗水分散用介质由最上层、配置有所述集水埋管的最下层、所述最上层正下面的第二层、和所述第二层正下面的第三层这四层构成，所述最上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm,所述最下层是粒径为5 30mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm,所述第二层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，所述第三层是粒径为3 20mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm。
4.一种渗透取水设备，在集水埋管的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，其特征在于，所述集水埋管由绕线形过滤器构成并在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管，所述集水用及逆洗水分散用介质由最上层、配置有所述集水埋管的最下层、所述最上层正下面的第二层、所述第二层正下面的第三层、和所述第三层正下面的第四层这五层构成，所述最上层是粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm,所述最下层是粒径为8 50mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm,所述第二层是粒径为2 15mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm,所述第三层是粒径为3 20mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm，所述第四层是粒径为5 30mm的粒状物的集合体且层厚为50 500mm。
5.一种渗透取水设备，在集水埋管的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质，在集水用及逆洗水分散用介质上侧配置有水过滤层，其特征在于，所述集水埋管由绕线形过滤器构成并在逆流清洗时被用作逆流清洗水供给管，所述集水用及逆洗水分散用介质由粒径为I 8mm的粒状物的集合体且层厚为50 3000mm的一层构成。
全文摘要
本发明提供一种渗透取水设备，即使将由高开口率的绕线形过滤器构成的集水埋管直接用作逆流清洗水供给管也能够向水过滤层均匀地供给逆流清洗水。渗透取水设备(1)，在由绕线形过滤器构成的集水埋管(8)的周围及上侧配置有集水用及逆洗水分散用介质(2)，在集水用及逆洗水分散用介质(2)上侧配置有水过滤层(7)，其中，集水用及逆洗水分散用介质由四层构成，最上层(3)是粒径为2～4mm的砂砾的集合体且层厚为100mm，最下层(4)是粒径为12～20mm的砂砾的集合体且层厚为200mm，第二层(5)是粒径为3～6mm的砂砾的集合体且层厚为100mm，第三层(6)是粒径为6～12mm的砂砾的集合体且层厚为100mm。
文档编号B01D24/46GK103157307SQ201210008448
公开日2013年6月19日 申请日期2012年1月9日 优先权日2011年12月12日
发明者三村等, 林野, 田中诚一郎, 水内贵大 申请人:日本那贺株式会社