申请日2010.06.30
公开(公告)日2011.01.05
IPC分类号B01D24/46; B01D24/14
摘要
本发明提供一种水处理装置及其清洗方法，使清洗水量相对于处理水量(过滤水量)的比率减少由此使水处理效率提高，并且结构紧凑简单。该水处理装置具有：原水混流喷射管嘴(7);过滤槽(5)，其收纳滤材层(4)，该滤材层由上层(2)和下层(3)这两层构成，且上层由比下层的滤材比重小且粒径大的滤材构成，并配置在原水混流喷射管嘴的下方;集配水管(13)，其将过滤水取出并且在逆洗时向滤材层供给逆洗水;滤材振动机构，其使滤材的各粒振动，具有连接在动力源上的振动元件(9)、以及以该振动元件(9)的振动能够传递的方式埋设在上层(2)中的振动扩张元件(10);排水槽(12)，其设在滤材层的上方。
权利要求书
1.一种水处理装置滤材层的清洗方法，具有：原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴，其一端部与该原水送水管连通，在另一端部上具有原水喷出口，该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽，其表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方，该过滤槽收纳滤材层;过滤水取出管，其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管，其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构，其具有埋设在该滤材层中的部分，该滤材振动机构使该滤材层的滤材振动;排水槽或排水口，其在该滤材层的上方设在过滤槽中，其特征在于，一边使逆洗水从该逆洗水供给管流入，一边使该滤材层的滤材振动，由此对该滤材层进行清洗。
2.一种水处理装置滤材层的清洗方法，具有：原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴，其一端部与该原水送水管连通，在另一端部上具有原水喷出口，该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽，该过滤槽收纳滤材层，该滤材层由上层和下层这两层构成，且该上层由比该下层的滤材比重小且粒径大的滤材构成，该上层的表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方;过滤水取出管，其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管，其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构，其具有埋设在该上层中的部分，该滤材振动机构使该上层的滤材振动;排水槽或排水口，其在该滤材层的上方设在过滤槽中，其特征在于，该滤材层的清洗通过选择主要进行该上层的清洗的部分清洗和对该上层以及该下层双方进行清洗的整体清洗的任一个来进行，
该部分清洗工序具有：
过滤处理中断工序，暂时停止原水的供给;
上层清洗工序，一边从该逆洗水供给管使逆洗水作为向上水流以上层清洗速度流入，一边使该上层的滤材振动，由此使滤材摩擦，使将滤材表面闭塞的氢氧化铁从滤材上剥离，通过向上水流将其洗掉;
浊水排水工序，以该上层清洗速度持续向上水流的供给，将含有从该上层的滤材分离出来的浊质成分的浊水从该排水槽或排水口排水，
该整体清洗工序具有：
过滤处理中断工序，停止原水的供给;
清洗工序，一边从该逆洗水供给管使逆洗水以比该上层清洗速度大且比滤材的沉降速度快的整体清洗速度流入，一边使该滤材振动机构动作，对该上层以及该下层的滤材进行清洗;
静置工序，在完成该上层以及下层的滤材的清洗后，一边以滤材的沉降速度以下的速度持续向上水流的供给，一边使该上层以及该下层的滤材沉降;
浊水排水工序，以该上层清洗速度持续向上水流的供给，将含有从该上层以及下层的滤材分离出来的浊质成分的浊水从该排水槽或排水口排出。
3.如权利要求1或2所述的水处理装置滤材层的清洗方法，其特征在于，对用于过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值进行计测，当该阻力值为规定值以上时，自动开始该部分清洗工序。
4.如权利要求2所述的水处理装置滤材层的清洗方法，其特征在于，对用于过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值进行计测，当该阻力值为规定值以上时进行该部分清洗工序，当该部分清洗工序后，直至过滤槽的阻力值达到规定值为止的时间为规定的时间以下时，自动开始该整体清洗工序。
5.一种水处理装置，其特征在于，具有：原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴，其一端部与该原水送水管连通，在另一端部上具有原水喷出口，该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽，其表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方，该过滤槽收纳滤材层;过滤水取出管，其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管，其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构，其具有埋设在该滤材层中的部分，该滤材振动机构使该滤材层的滤材振动;排水槽或排水口，其在该滤材层的上方设在过滤槽中。
6.如权利要求5所述的水处理装置，其特征在于，还具有对该滤材层中追加供给溶存氧的机构。
7.一种水处理装置，其特征在于，具有：原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴，其一端部与该原水送水管连通，在另一端部上具有原水喷出口，该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽，该过滤槽收纳滤材层，该滤材层由上层和下层这两层构成，且该上层由比该下层的滤材比重小且粒径大的滤材构成，该上层的表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方;过滤水取出管，其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管，其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构，其具有埋设在该上层中的部分，该滤材振动机构使该上层的滤材振动;排水槽或排水口，其在该滤材层的上方设在过滤槽中。
8.如权利要求7所述的水处理装置，其特征在于，该水处理装置从过滤水取出方向观察在该过滤水取出管的下游侧具有后段过滤槽，该后段过滤槽收纳由与该下层的滤材相同材料构成的后段滤材层，该后段过滤槽还具有：过滤水流出口，其与该过滤水取出管连通，在该后段滤材层的上方开口;过滤水取出管，其用于将经该后段滤材层过滤的水取出;逆洗水供给管，其用于向该后段滤材层供给逆洗水;排水槽或排水口，其在该后段滤材层的上方设在该后段过滤槽中。
9.如权利要求5～8的任一项所述的水处理装置，其特征在于，该过滤水取出管以及该逆洗水供给管由集配水管构成，该集配水管在该过滤槽的底部在水平方向上多根并列配置，各集配水管包括作为外筒的屏筒和配置在其内侧中央的内部多孔管，该内部多孔管在长度方向上在两侧形成有多个集配水孔。
10.如权利要求5～8的任一项所述的水处理装置，其特征在于，该滤材振动机构具有：一个或多个振动元件，其连接在动力源上;振动扩张机构，其以埋设在滤材中的方式安装在该振动元件上，将该振动元件的振动传递至滤材层的滤材。
11.如权利要求10所述的水处理装置，其特征在于，该振动扩张机构具有：安装在该振动元件上的框体;固定在该框体上的多个振动扩张元件，该振动扩张元件分别具有：支承杆，其在滤材层的上下方向上延长，在上端部固定在该框体上;多个第一振动传递板，其在该滤材层的上下方向上设有规定间隔、相互平行地配置，并被固定在该支承杆上;多个第二振动传递板，其与该第一振动传递板正交，且该第二振动传递板相互平行地配置，该第二振动传递板在该第一振动传递板的该间隔中被固定在该支承杆上。
12.如权利要求11所述的水处理装置，其特征在于，以通过相邻的两个该振动扩张元件形成俯视大致正方形的滤材面的方式配置该多个振动扩张元件。
13.如权利要求11所述的水处理装置，其特征在于，以通过相邻的两个该振动扩张元件形成俯视大致长方形的滤材面的方式配置该多个振动扩张元件。
说明书
水处理装置以及水处理装置滤材层的清洗方法
技术领域
本发明涉及水处理装置，尤其涉及能够不使用氧化剂、凝集剂等化学品、以简单且小型的装置使地下水等中的铁、锰及其他溶解性成分氧化从而不溶解由此进行处理的水处理装置及其滤材层的清洗方法。
背景技术
地下水作为自来水的原水，另外在食品工业、清凉饮料、酿造、公众浴场、染色业等需要大量水的产业中利用，但当前地下水中含有的铁、锰成分成为较大问题。铁和锰虽然对人体来说是必需的成分，但若超过一定量，会使水带有金属味，成为赤水、黑水的原因，不仅不适于饮用而且在上述那些产业中会产生各种各样的问题。另外，建筑基础施工中，基础施工前的地下水抽取施工是必不可少的工序，在地下水中含有大量的铁、锰的情况下，将其直接排放至下水道中是法令所禁止的，存在着必须将地下水中的铁、锰去除再排放的问题。
当前最普及的除铁、除锰装置是，在原水中添加次氯酸钠等的氧化剂或聚氯化铝(PAC)等的凝集剂，使溶入水中的铁、锰氧化成为不溶性的氧化铁、氧化锰，再将其通过过滤砂过滤而去除。
但是，在这种采取注入氧化剂及凝集剂的方式的水处理装置中，由于消耗比较多量的氧化剂、凝集剂因而它们的购入成本较大。另外，作为氧化剂使用的次氯酸在使铁、锰氧化后还残留在处理后的净水中，因此会生成作为致癌物质的三卤甲烷(trihalomethane)，作为其对策必须进一步使水通过活性炭层进行处理，因此不经济。另外，若出于经济方面的考虑放弃活性炭层的设置，那么，为了防止因过剩的氧化剂的注入而导致的三卤甲烷的产生，需要不断地对过滤后的水进行分析监视，根据状况调整氧化剂的注入量，存在着不仅药品购入成本高而且维持管理费高昂的缺点。另外，这种基于药品注入方式的水处理装置，由曝气槽、凝集槽、沉淀槽、砂过滤塔、除铁、除锰塔以及药液罐构成，系统复杂且装置整体大规模化，需要广大的设置空间，因此存在着无法在城市街道等设置空间受限的环境中设置装置的问题。而且，这种基于药品注入方式的水处理装置中使用的过滤砂，由于杂质的堆积而造成的堵塞因此需要经常更替，但在此情况下，由于砂含有药品因而必须作为工业废弃物处理，存在着其丢弃场所也受到限制等的不便。
为了消除上述现有的基于药品注入方式的水处理装置的缺点，提供一种不使用氧化剂及凝集剂等药品、以简单且小型的装置使地下水等中的铁、锰及其他溶解性成分氧化从而不溶解由此进行处理的水处理装置，提出了专利文献1记载的水处理装置。根据该水处理装置，通过喷射管嘴使原水成为喷射水流，另一方面，从在喷射管嘴内开口的空气导入管或气体导入管将空气导入至喷射管嘴内，由此，含有许多气泡的喷射水流从喷射管嘴的原水喷出口拍击到配置在其下方的滤材层上的水面上，在水中以及滤材表面上发生激烈的曝气(aeration)，由此，水中的铁、锰等的溶解性成分被氧化而成为不溶性成分，在形成滤材层的过滤砂等的滤材粒子的表面被捕捉，因此，完全不必使用氧化剂及凝集剂等的药品，能够以简单且小型的装置使原水中的铁、锰及其他溶解性成分变得不溶解并将其过滤。
专利文献1：日本特开2002-126768公报
在上述专利文献1记载的水处理装置及其他同型的水处理装置中，作为经过皮膜化的铁，处于在滤材层的上层部和下层部清洗过多和清洗不足始终并存的状态。另外，简单地说，即使将铁、锰去除，如后述那样、铁在滤材层的上层部因氧化作用而皮膜化而锰在滤材层的下层部因生物处理而被滤材粒子的表面捕捉，但是，在原水中的铁的浓度显著大于锰的浓度的情况下，如果为将被滤材层的上层部捕捉的铁去除，而以大量的清洗水对滤材层整体进行清洗，那么在下层部，为进行锰处理而栖息的生物也会被冲掉，会给其后的锰的生物处理造成障碍。
另一方面，作为水处理装置，越是使单位时间内的过滤速度高速化则越能够削减装置的规模及空间，因此是有利的。尤其是在设置水处理装置的空间因设置场所的关系受到限制、不可能设置大规模装置的情况下，必须通过设置在狭窄场地的小规模的装置对必要量的原水进行过滤处理，迫切需要提高过滤速度。
作为提高水处理装置的过滤速度所必需的一个重要条件，是高效地进行水处理装置的清洗。
在水处理装置中，一般地，若持续过滤作用，则随着时间经过在滤材层尤其是其表面上覆盖氢氧化铁等氧化物的絮凝物(flock)及其他的异物时，滤材的过滤功能会减少，因此，必须暂时停止过滤处理，进行滤材层的清洗。因此，若不能高效地进行滤材层的清洗便无法实现过滤处理的高速化。
在上述专利文献1记载的水处理装置中，使原水送水管在与滤材层的表面平行的面上往复运动，通过从原水送水管喷出的含有许多气泡的喷射水流将闭塞的滤材层从闭塞状态开放，使过滤功能恢复。另外，该水处理装置中，在由过滤砂构成的1层的滤材层的底部配置有支承滤材层的由板状屏构成的滤材层支承件，在滤材层支承件的下方配置有用于对滤材层进行逆清洗的逆洗管。构成为，当滤材层的上部尤其表面上覆盖氧化物的絮凝物及其他异物时，暂时停止向过滤槽的原水供给，从逆洗管使逆洗水经由滤材层支承件在滤材层整个范围内从下方向上方流动，由此，将覆盖在滤材层上部的异物从滤材层剥离，并且将滤材层内捕捉的铁、锰成分冲洗掉，从逆洗水排出口排出至系统外。
该水处理装置的过滤速度为60m/日～130m/日，但在需要以更高速进行过滤处理的情况下，滤材层的清洗也必须频繁地进行，因此，对于滤材层的下层部的生物处理的负载量也进一步增大，所以，该水处理装置中，在滤材层的清洗效率方面存在极限，不可能实现进一步的高速化。
另外，包括上述水处理装置在内，现有的水处理装置，为了进行滤材层的上述清洗必须要消耗过滤水量的约10%～15%的水，因此使水处理的效率大大降低。
另外，上述水处理装置，虽然具有为了清洗滤材层的表面而使原水送水管在与滤材层的表面平行的面上往复运动的机构，但由于该机构必须以电动马达使原水供给管往复运动，因此为进行表面清洗不仅需要很大的动力，而且存在着用于往复运动的机构复杂、而且原水送水管的移动用轨的磨损、对原水送水管供给水的软管的损耗等部件的维护麻烦及费用较高的问题。另外，为了使配列成直线状的一系列的原水送水管同时移动，过滤槽的形状必须为矩形，因此装置变大，存在着即使是在装置的设置场所狭窄的情况下也不可能实现装置的紧凑化的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述现有的水处理装置的问题而做出的，其目的在于提供一种与现有的水处理 装置相比能够进行高速的过滤处理的新颖的水处理装置的清洗方法以及能够适用该清洗方法的水处理装置。
而且，在上述现有的水处理装置中，由于使原水送水管往复运动由此进行清洗，因此，除原水送水管所通过的点以外的滤材层表面不进行清洗，若要完成对滤材层表面的整体进行必要的清洗需要相当长的时间，在高速处理方面存在极限，因此，本发明对这一点进行改良。
另外，本发明提供一种水处理装置及其清洗方法，使清洗水量相对于过滤水量的比率减少，由此使水处理效率的率提高，并且，不需要很大的动力，以紧凑且简单化的机构实现维护也简单的水处理装置及其清洗方法。
为解决上述问题，本发明的发明人经过不断进行锐意研究和试验发现，存在以下事实：在应被水处理装置捕捉的铁和锰中，铁的大部分沉积在滤材层的上层部，而锰与之相反，大部分沉积在滤材层的下层部，并且，原水中的铁和锰的浓度不是一定的，根据原水不同大概存在一定的浓度差，通常铁的浓度比锰的浓度高很多，将这些事实利用于清洗中，发明人发现，通过滤材振动机构使滤材层中的滤材振动并将滤材层清洗，由此，显著改善了在滤材层上层部对铁进行去除的清洗效果，故得出本发明。另外，发明人发现，通过滤材层的部分清洗将原水中的铁去除，通过滤材层的整体清洗将锰去除，由此能够显著改善清洗效果，由此发现以往无法实现的能够进行高速过滤且能够节约清洗水的方案，得出本发明。
即，为实现上述目的，本发明的第1构成是一种水处理装置滤材层的清洗方法，具有：原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴，其一端部与该原水送水管连通，在另一端部上具有原水喷出口，该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽，其表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方，该过滤槽收纳滤材层;过滤水取出管，其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管，其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构，其具有埋设在该滤材层中的部分，该滤材振动机构使该滤材层的滤材振动;排水槽或排水口，其在该滤材层的上方设在过滤槽中，其特征在于，一边使逆洗水从该逆洗水供给管流入一边使该滤材层的滤材振动，由此对该滤材层进行清洗。
本发明的第2构成是一种水处理装置滤材层的清洗方法，具有：原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴，其一端部与该原水送水管连通，在另一端部上具有原水喷出口，该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽，该过滤槽收纳滤材层，该滤材层由上层和下层这两层构成，且该上层由比该下层的滤材比重小且粒径大的滤材构成，该上层的表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方;过滤水取出管，其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管，其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构，其具有埋设在该上层中的部分，该滤材振动机构使该上层的滤材振动;排水槽或排水口，其在该滤材层的上方设在过滤槽中，其特征在于，该滤材层的清洗，通过选择主要进行该上层的清洗的部分清洗和对该上层以及该下层双方进行清洗的整体清洗的任一个来进行，
该部分清洗工序具有：
过滤处理中断工序，暂时停止原水的供给;
上层清洗工序，一边从该逆洗水供给管使逆洗水作为向上水流以上层清洗速度流入，一边使该上层的滤材振动，由此使滤材摩擦，使将滤材表面闭塞的氢氧化铁从滤材上剥离，通过向上水流将其洗掉;
浊水排水工序，以该上层清洗速度持续向上水流的供给，将含有从该上层的滤材分离出来的浊质成分的浊水从该排水槽或排水口排水，
该整体清洗工序具有：
过滤处理中断工序，停止原水的供给;
清洗工序，一边从该逆洗水供给管使逆洗水以比该上层清洗速度大且比滤材的沉降速度快的整体清洗速度流入，一边使该滤材振动机构动作，对该上层以及该下层的滤材进行清洗;
静置工序，在完成该上层以及下层的滤材的清洗后，一边以滤材的沉降速度以下的速度持续向上水流的供给，一边使该上层以及该下层的滤材沉降;
浊水排水工序，以该上层清洗速度持续向上水流的供给，将含有从该上层以及下层的滤材分离出来的浊质成分的浊水从该排水槽或排水口排出。
本发明的第3构成是一种水处理装置滤材层的清洗方法，在第1或第2构成的基础上，对用于过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值进行计测，当该阻力值为规定值以上时，自动开始该部分清洗工序。
本发明的第4构成是一种水处理装置滤材层的清洗方法，在第2构成的基础上，对用于过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值进行计测，当该阻力值为规定值以上时进行该部分清洗工序，当该部分清洗工序后，直至过滤槽的阻力值达到规定值为止的时间为规定的时间以下时，自动开始该整体清洗工序。
本发明的第5构成是一种水处理装置，具有：原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴，其一端部与该原水送水管连通，在另一端部上具有原水喷出口，该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽，其表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方，该过滤槽收纳滤材层;过滤水取出管，其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管，其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构，其具有埋设在该滤材层中的部分，该滤材振动机构使该滤材层的滤材振动;排水槽或排水口，其在该滤材层的上方设在过滤槽中。
本发明的第6构成是一种水处理装置，在第5构成的基础上，还具有对该滤材层中追加供给溶存氧的机构。
本发明的第7构成是一种水处理装置，具有：原水送水管;一根或多根原水混流喷射管嘴，其一端部与该原水送水管连通，在另一端部上具有原水喷出口，该原水喷出口将原水作为原水与空气的混流喷射水流喷出;过滤槽，该过滤槽收纳滤材层，该滤材层由上层和下层这两层构成，且该上层由比该下层的滤材比重小且粒径大的滤材构成，该上层的表面以与该原水混流喷射管嘴的原水喷出口隔开规定的间隔的方式配置在该原水混流喷射管嘴的下方;过滤水取出管，其为了将经该滤材层过滤的水取出而设置在该过滤槽中;逆洗水供给管，其为了向该滤材层供给逆洗水而设置在该过滤槽中;滤材振动机构，其具有埋设在该上层中的部分，该滤材振动机构使该上层的滤材振动;排水槽或排水口，其在该滤材层的上方设在过滤槽中。
本发明的第8构成是一种水处理装置，在第7构成的基础上，该水处理装置从过滤水取出方向观察在该过滤水取出管的下游侧具有后段过滤槽，该后段过滤槽收纳由与该下层的滤材相同材料构成的后段滤材层，该后段过滤槽还具有：过滤水流出口，其与该过滤水取出管连通，在该后段滤材层的上方开口;过滤水取出管，其用于将经该后段滤材层过滤的水取出;逆洗水供给管，其用于向该后段滤材层供给逆洗水;排水槽或排水口，其在该后段滤材层的上方设在该后段过滤槽中。
本发明的第9构成是一种水处理装置，在第5～第8构成的任一项的基础上，该过滤水取出管以及该逆洗水供给管由集配水管构成，该集配水管在该过滤槽的底部在水平方向上多根并列配置，各集配水管包括作为外筒的屏筒和配置在其内侧中央的内部多孔管，该内部多孔管在长度方向上在两侧形成有多个集配水孔。
本发明的第10构成是一种水处理装置，在第5～第8构成的任一项的基础上，1该滤材振动机构具有：一个或多个振动元件，其连接在动力源上;振动扩张机构，其以埋设在滤材中的方式安装在该振动元件上，将该振动元件的振动传递至滤材层的滤材。
本发明的第11构成是一种水处理装置，在第10构成的基础上，该振动扩张机构具有：安装在该振动元件上的框体;固定在该框体上的多个振动扩张元件，该振动扩张元件分别具有：支承杆，其在滤材层的上下方向上延长，在上端部固定在该框体上;多个第一振动传递板，其在该滤材层的上下方向上设有规定间隔、相互平行地配置，固定在该支承杆上;多个第二振动传递板，其与该第一振动传递板正交，且该第二振动传递板相互平行地配置，该第二振动传递板在该第一振动传递板的该间隔中固定在该支承杆上。
本发明的第12构成是一种水处理装置，在第11构成的基础上，以通过相邻的两个该振动扩张元件形成俯视大致正方形的滤材面的方式配置该多个振动扩张元件。
本发明的第13构成是一种水处理装置，在第11构成的基础上，以通过相邻的两个该振动扩张元件形成俯视大致长方形的滤材面的方式配置该多个振动扩张元件。
(发明的效果)
根据本发明的第1构成，能够以具有埋设在滤材层中的部分、使滤材层的滤材的各粒振动的振动机构使滤材层的滤材整体强力振动。因此，在以该振动机构对滤材进行振动的期间，滤材层的滤材通过不断地摩擦而被清洗，与仅当通过清洗喷嘴时对滤材进行搅拌的清洗喷嘴往复运动方式相比，能够飞跃性地提高单位时间内的清洗效率，由此能够促进高速过滤。另外不需要清洗喷嘴往复运动方式那样庞大的动力和复杂的机构，因此不仅能够节约装置的制造成本，还能够将过滤槽构成俯视圆型，因此，能够以紧凑且简单化的机构提供维护也简单的水处理装置。
根据本发明的第2构成，将滤材层制成上层和下层的两层构造，上层使用比下层的滤材比重小且粒径大的滤材，实施部分清洗、整体清洗，由此，在上层被捕捉的浓度高的铁，通过基于振动机构的滤材粒子的振动和基于比较缓慢的流速的向上水流的清洗的组合所实现的部分清洗通过频繁地进行上层的清洗而被清洗、去除;另一方面，在下层被捕捉的浓度低的锰，通过基于以比上层清洗少的频度进行的流速快的向上水流的整体清洗而与上层的铁一同被清洗、去除。因此，浓度高且在上层蓄积量多的铁通过频繁的清洗被充分去除，另一方面，浓度低且在下层蓄积量少的锰通过频度少的整体清洗而被充分去除，不会因频繁的清洗妨碍下层的生物的栖息，作为上下滤材层整体的清洗效果能够实现最高限度，由此能够实现必要的高速过滤。根据本发明，与专利文献1记载的水处理装置的过滤速度60m/日～130m/日相比，能够实现划时代的500m/日的过滤速度。另外，不必为了去除上层的铁而频繁地进行以水量多的逆洗水进行的全体清洗，其结果是，能够节约作为整体的清洗水的使用量，通过采用本发明，能够使现有的药品注入方式的水处理装置中使用的、过滤水量的约10～15%的清洗水的量减少至过滤水量的约3～5%。
另外根据本发明，由于以比重较小且粒径较大的滤材构成清洗频度高的上层，因此，上层清洗时，滤材被搅拌而大规模地向上方飞散，能够提高滤材的清洗效果，能够将用于获得同一清洗效果的清洗水的使用量限制为最小限度。另一方面，由于以比重较大且粒径较小(细小的)的滤材构成下层，因此，相对于单位容量的比表面积大，生物处理效果高。另外，在整体清洗时，虽然上层的滤材和下层的滤材都被搅拌而混合，但由于下层的滤材与上层的滤材相比比重大、沉降速度大，因此，在上层的滤材沉降之前，下层的滤材沉降并在下层静置，上层的滤材沉降在其上并静置，能够复原至原本的上层、下层的状态。这样使清洗效果高的上层的滤材和生物处理效果高的下层的滤材组合，由此，能够充分捕捉铁、锰以及其他原水中所含的浊质，而且能够实现最高的清洗效率。另外，由于上层由粒径比较大的滤材构成，因此相对于水流的阻力小，因此能够促进高速过滤。
根据本发明的第3构成，由于对用于过滤处理的通常运转时的过滤槽的阻力值进行计测，当该阻力值为规定值以上时，自动开始该部分清洗工序，因此，当在滤材层的上层产生需要清洗程度的堵塞时，部分清洗工序自动开始，因此，与按照预先确定的日程进行部分清洗工序的方式相比能够高效地进行。
根据本发明的第4构成，由于将进行整体清洗工序的时期设定为，在部分清洗工序后直至过滤槽的阻力值达到规定值为止的时间为规定的时间以下时，自动进行整体清洗工序，因此，仅通过计测过滤槽的阻力值便能够自动地进行整体清洗工序，能够将滤材层始终维持在理想的状态。
根据本发明的第5构成，能够提供实现上述第1构成的效果的水处理装置。
根据本发明的第6构成，在原水含有高浓度的氨型氮的情况下，通过以追加供给溶存氧的机构对滤材层中供给溶存氧，能够以该溶存氧使氨型氮氧化并将其去除。
根据本发明的第7构成，能够提供实现上述第2构成的效果的水处理装置。
根据本发明的第8构成，能够提供实现上述第3构成的效果的水处理装置。
根据本发明的第9构成，通过在过滤槽底部埋设由屏筒以及内部多孔管构成的集配水管，即使在原水中的锰浓度非常高的情况下，由于锰堆积在集配水管的屏筒的外周部上，因此，通过仅将多孔管取出、从屏筒内侧对屏筒进行直接清洗，能够以相对简单的作业完成过滤槽底部的清扫。
根据本发明的第10构成，由于振动机构具有：一个或多个振动元件，其连接在动力源上;振动扩张机构，其以埋设在滤材中的方式安装在振动元件上，将该振动元件的振动传递至滤材，因此，即使连接在动力源上的振动元件的个数少，也能够将所希望的振动传递至滤材层中的全部滤材，使滤材的各粒振动，与不使用滤材扩张机构而仅以连接在动力源上的振动元件来使全部滤材振动的情况相比，能够显著地节约电力等的动力，能够对水处理作业的节能化做出贡献。
根据本发明的第11构成，由于振动扩张元件的多个第一振动传递板和多个第二振动传递板分别在上下方向上在各振动传递板之间设有规定的间隔，因此，在过滤工序中，被处理水能够通过该间隙向横方向自由流动，不会产生偏流，因此能够实现均匀的过滤。
根据本发明的第12构成，以通过相邻的两个振动扩张元件形成俯视大致正方形的滤材面的方式配置多个振动扩张元件，由此，与通过相邻的4个振动扩张元件形成正方形的滤材面的情况相比，能够减小正方形的面积，由此，能够将正方形中的滤材中距各振动传递板的距离最远位置的滤材的距该振动传递板的距离相对缩短。
根据本发明的第13构成，以通过相邻的两个振动扩张元件形成俯视大致长方形的滤材面的方式配置多个振动扩张元件，由此，与振动扩张元件的其他配置相比，能够将长方形中的滤材中距各振动传递板的距离最远位置的滤材的距该振动传递板的距离相对缩短。