JP3872918B2 - 凝集沈殿装置及びその運転方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝集剤、特にポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸アルミニウム等のアルミニウム系等の無機凝集剤を原水に添加して原水中の懸濁物を凝集沈殿分離する凝集沈殿装置及びその運転方法に関し、更に詳細には、洗浄間隔が長く、かつ洗浄直後でも処理水の水質に与える影響が小さいように構成した凝集沈殿装置及びその運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
河川水などを原水とし、浄水処理して上水や工業用水を製造する場合、又は公共下水及び工場廃水等の排水を基準のレベルまで水処理する場合等に用いる水処理装置として、凝集沈殿性能及び濾過性能が高く、しかも運転が容易である等の理由から、いわゆる上昇流式凝集沈殿装置が採用されることが多い。
上昇流式凝集沈殿装置は、原水に凝集剤を添加する添加手段と、添加手段の下流に設けられ、空隙率の大きな小片接触材を集積させてなる接触材集積層を有し、接触材集積層内を上向流で原水を流して、原水中の懸濁物を凝集、沈殿させる凝集沈殿手段とから構成されている。
【０００３】
ここで、図４を参照して、従来の上昇流式凝集沈殿装置の構成及び運転を説明する。図４は従来の上昇流式凝集沈殿装置の構成を示すフローシートである。
従来の上昇流式凝集沈殿装置１０は、図４に示すように、原水槽１２と、原水槽１２から原水を汲み出し、送水する原水ポンプ１４と、凝集剤添加装置１６と、薬品混和槽１８と、凝集沈殿槽２０とを備えている。
凝集剤添加装置１６は、原水の濁度を測定する濁度計２２と、凝集剤槽２４と、濁度計２２の下流の原水供給管２６に凝集剤槽２４からポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤を注入する凝集剤ポンプ２８とを備え、濁度計２２の計測値に基づいて所要の凝集剤を原水に注入する。
薬品混和槽１８は、攪拌機２９を備えた容器であって、凝集剤が注入された原水を一次的に滞留させ、攪拌機２９により原水を攪拌して、原水と凝集剤とを急速混和し、流入管３０を介して原水を凝集沈殿槽２０に流入させる。
【０００４】
凝集沈殿槽２０は、原水中の懸濁物が凝集剤によってフロック化した凝集フロックを凝集、濾過、分離する槽であって、図５に示すように、下から、順次、区画された原水の流入ゾーン３２、接触材集積ゾーン３４、集水ゾーン３６とから構成されている。
接触材集積ゾーン３４は、ゾーンの上部及び下部に設けられた目板状の流出防止板３８、４０で区画され、その間の領域に、空隙率の大きな小片接触材、例えば、図６に示すような短尺チューブ形状の比較的比重の小さい（例えば比重が１前後の）プラスチック製小片接触材４２を多数収容し、原水の上向流により上部流出防止板３８の下に接触材集積層（以下、集積層と言う）４４を形成するようになっている。
集水ゾーン３６は、接触材集積ゾーン３４を流過して処理された処理水を集水する領域であって、接触材集積ゾーン３４の流出防止板３８の直ぐ上に設けられた集水部４６と、集水部４６の上端から溢流する処理水を集める集水トラフ４８と、集水トラフ４８に接続されて、処理水を流出させる流出管５０とから構成され、処理水を処理水槽５２（図４参照）に送水する。
【０００５】
流入ゾーン３２には、薬品混和槽１８から出た原水が流入管３０を介して流入する。流入管３０は、流入ゾーン３２の中央に貫入して下向きの開口を先端に備えている。流入管３０の開口の下方には、下向きに流入した原水の向きを上方に変えるために、傘を逆にした形状の変流板５４が設けてある。また、流入管３０には、アルカリ剤注入管５６が接続され、必要に応じてアルカリ溶液を注入して原水のｐＨを調整するようになっている。
流入ゾーン３２の底部、即ち変流板５４の下方は、汚泥を集積するために逆円錐状の汚泥貯留ゾーン５８になっていて、汚泥を排出する排泥管６０がその最下部に接続されている。
また、流入ゾーン３２の上部には、上方に向け空気を噴射する空気ノズルを多数備えた空気供給管６２が設けられ、空気ブロアー６４で送入された空気を噴出して、接触材集積ゾーン３４の接触材４２を攪拌洗浄するようになっている。
【０００６】
凝集沈殿槽２０では、凝集剤が添加された原水は、先ず、流入ゾーン３２に流入する。流入ゾーン３２では、原水中の懸濁物が凝集して形成されたフロックのうち比較的大きなフロックが、先ず、沈降分離する。
次いで、原水は接触材集積ゾーン３４に流入する。そこでは、原水中の残りの微小フロックが、接触材と接触して接触材表面に付着したり、あるいは接触材と接触材との間隙に捕捉されたりし、分離される。一方、原水は、接触材の空隙、或いは接触材と接触材との間を流れて、空隙内或いは接触材間に形成されたフロック層により濾過されると共に、原水中の微小フロックがフロック層に捕捉される。
接触材４２に付着した、あるいは接触材４２間に捕捉されたフロックは、後続する微小フロックとの接触等によって徐々に成長し、フロック径が大きくなる。そして、原水の上昇流速より沈降速度が大きいフロックが形成されるにつれて、このフロックが、原水の流れによって接触材４２から剥離し、更には原水の流れに逆らって沈降して、汚泥貯留ゾーン５８に堆積し、次いで排泥管６０により排出される。
このように、原水中の懸濁物は、懸濁物フロックの凝集作用、原水に対する濾過作用、フロックの分離及び沈殿作用等により、原水から分離され、汚泥貯留ゾーン５８に沈殿する。一方、原水は、処理水となって上部の集水ゾーン３６から処理水槽５２に流出する。
【０００７】
本上昇流式凝集沈殿装置は、粗大化した凝集フロックの密度が高く、大きな沈降速度を有することから、高速処理が可能になる。よって、設備がコンパクトになって、設備面積が小さくなり、しかも薬品使用量も少なく、発生汚泥の処理処分が容易であると評価されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の凝集沈殿装置の改良例
ところで、上昇流式凝集沈殿装置は、上述のように、多数の利点を有するものの、更に、その処理効率の向上を図って種々の改良が図られている。
例えば、集積層を構成する小片接触材に比較的大きな寸法の接触材を使用して洗浄処理と洗浄処理との間の原水処理時間を長くすることも試みられているが、処理水の濁度が高くなるという問題がある。
逆に、比較的小さな寸法の接触材を使用して、処理水の濁度を低くしようとすると、集積層の洗浄頻度が高くなって、原水処理時間が短くなるという問題が生じる。
【０００９】
そこで、処理水を低い濁度に維持しつつ、洗浄操作の頻度を低くして原水処理時間を長くすることができるように改良した凝集沈殿装置が、開発された。
改良型の凝集沈殿装置は、原水に凝集剤を添加する添加手段と、第１の接触材集積層を有し、凝集剤が添加された原水（以下、単に原水と言う）を導入して原水中の懸濁物を第１の接触材集積層内で凝集させる前段凝集手段と、第２の接触材集積層を有し、前段凝集手段から流出した一次処理水を第１の接触材集積層中の空塔通水速度より低い空塔通水速度で第２の接触材集積層内に上向流で通水して、一次処理水中の懸濁物を凝集、沈殿させる凝集沈殿手段とを有して、原水より濁度の低い処理水を得るようにした、多段接触材集積層式の凝集沈殿装置である。
【００１０】
多段接触材集積層式の凝集沈殿装置では、前段凝集手段を設け、前段凝集手段の第１の接触材集積層（以下、第１の集積層と言う）中の空塔通水速度を凝集沈殿手段の第２の接触材集積層（以下、第１の集積層と言う）中の空塔通水速度より高くすることにより、前段凝集手段では微小フロックを大きな寸法の粗大凝集フロックに成長させると共に粗大化した凝集フロックの一部を第１の集積層中に止まらせ、凝集作用に寄与させている。
後段の凝集沈殿手段では、前段凝集手段から流出した粗大凝集フロックを流入ゾーンで出来るだけ重力によって沈殿させて除去すると共に残部の微小フロックのみを第２の集積層中に導いて粗大フロックに成長させ、完全に捕捉することができる。
このような作用によって、後段の凝集沈殿手段の第２の集積層内に流入する単位原水量当たりのフロック量を減少させることにより、後段の凝集沈殿手段の洗浄間隔を長くすることができる。
【００１１】
特に、第２の集積層を構成する小片接触材を、第１の集積層を構成する小片接触材と同じ形状であって、第１の集積層を構成する小片接触材より小さい寸法にすることにより、処理水の濁度を低減することができる。
また、第２の集積層では、前段凝集手段で粗大化されなかった微小フロックを確実に捕捉するというように、機能分担が一層明瞭になって、凝集沈殿装置の効果を向上させることができる。
【００１２】
以下に、添付図面を参照して、改良型の凝集沈殿装置の具体な例を詳細に説明する。
第１の多段集積層式の凝集沈殿装置
第１の多段集積層式の凝集沈殿装置は、従来の凝集沈殿装置１０の改良例の一例であって、図７は第１の改良例の凝集沈殿装置の要部、即ち凝集沈殿槽の構成を示すフローシートである。
第１の改良例の凝集沈殿装置７０は、その要部として、図７に示すように、前段凝集手段として設けられた第１の処理槽７２と、第１の処理槽７２内に形成された第１の集積層７４と、第１の処理槽７２の下流に第１の処理槽７２とは別の槽として形成された凝集沈殿槽７６を備えている。
【００１３】
凝集沈殿槽７６は、従来の凝集沈殿装置１０の凝集沈殿槽２０と同じ構成でああって、集積層４４は第２の集積層として機能する。
第１の処理槽７２は、例えば竪型の円筒槽であって、円筒槽の上部と下部に接触材の流出防止板７８、８０を備え、その間に接触材を収容し、原水の導入と共に第１の集積層７４を形成する。第１の集積層７４は、その横断面積が凝集沈殿槽７６内の第２の集積層４４の横断面積より小さくなるように形成されている。原水は、第１の集積層７４内を下向流で流れる。原水中の微小フロックは、接触材及びフロックによる凝集作用により凝集し、凝集したフロックのうち微小フロックは、一次処理水と共に一次処理水管８２から凝集沈殿槽７６に流入する。尚、別法として、原水が第１の集積層７４内を上向流で流れるようにしても良い。
【００１４】
第２の多段集積層式の凝集沈殿装置
第２の多段集積層式の凝集沈殿装置は、従来の凝集沈殿装置１０の別の改良例であって、図８は別の改良例の凝集沈殿装置の要部、即ち凝集沈殿槽の構成を示すフローシートである。
別の改良例の凝集沈殿装置に設けた凝集沈殿槽９０は、図８に示すように、凝集沈殿槽９０の槽内に第２の集積層９２を備えていて、更に、第２の集積層９２の側方に、該第２の集積層９２の横断面積に比べて、横断面積の小さい第１の集積層９４を収容する第１の処理槽９６を備えている。
本実施形態例の第１の集積層９４及び第２の集積層９２は、それぞれ、実施形態例１の第１の集積層７４及び第２の集積層４４と同じ機能を果たし、第１の集積層９４から第２の集積層９２に到る凝集沈殿槽９０の槽内領域９７は、分離ゾーンとして機能する。
本実施形態例では、従来から使用されているスクレーパ付き汚泥掻き寄せ機９８を凝集沈殿槽９０の底部に設け、槽内領域９７及び第２の集積層９２から沈殿した凝集フロックを汚泥掻き寄せ機９８により汚泥貯留ゾーン１００に集泥し、排泥管６０により排出している。
【００１５】
多段集積層式の凝集沈殿装置の洗浄方法
ところで、上述の多段集積層式の凝集沈殿装置でも、長時間、凝集沈殿処理を継続していくと、第１の集積層及び第２の集積層には、懸濁物と凝集剤とからなるフロックが付着し、次第に飽和状態となって行く。そして、遂には、凝集沈殿槽７６、又は凝集沈殿槽９０から流出する処理水の濁度を所定値以下に保持できなくなる。
【００１６】
そこで、上述の多段集積層式の凝集沈殿装置でも、従来の凝集沈殿装置と同様に集積層を洗浄していて、洗浄に際しは、第１の集積層及び第２の集積層を同時に洗浄していた。
例えば、第１の多段集積層式の凝集沈殿装置７０では、先ず、第１の処理槽７２への原水の流入を停止し、次いで空気供給管６２から空気を送入して、空気流により第２の集積層４４を攪拌洗浄する。
次いで、排泥管６０から第２の集積層４４の滞留水を排水することにより、第２の集積層４４から蓄積したフロックを排出し、また、同時に、一次処理水管８２を介して排泥管６０から第１の集積層７４の滞留水を排水する。これにより、第１の集積層７４を第２の集積層４４と同時に洗浄することができる。滞留水の排出により、第１及び第２の集積層７４、４４は、下降する水流の洗浄作用によって洗浄される。
【００１７】
第２の多段集積層式の凝集沈殿装置でも、第１の多段集積層式の凝集沈殿装置７０とほぼ同様であって、排泥管６０による凝集沈殿槽９０の滞留水の排水に引き続き、第１の処理槽９６内の滞留水を流入管３０に設けた図示しないドレン管から排水する。
【００１８】
多段集積層式の凝集沈殿装置の問題
しかし、上述の第１及び第２の多段集積層式の凝集沈殿装置では、集積層を洗浄し、続いて原水の通水を再開した後、可なりの時間、少なくとも１時間程度は、処理水の水質が悪く、特に処理水の濁度が高く、そのまま、処理水として利用することはできないという問題があった。
これでは、水の回収率を高めることが難しく、更に改良することが望まれている。
【００１９】
本発明の目的
そこで、本発明の目的は、処理水の濁度が低く、洗浄操作の頻度が低く、原水通水時間が長く、しかも洗浄後の処理水の水質が急速に向上して、水の回収率を高くできる凝集沈殿装置の運転方法を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
多段集積層式の凝集沈殿装置の洗浄に伴う問題の原因
本発明者は、上述した多段集積層式の凝集沈殿装置で、第１及び第２の集積層を洗浄した後の処理水の濁度が高くなる原因を調べた結果、次のことを見い出した。
（１）上述した多段集積層式の凝集沈殿装置では、第１の集積層及び第２の集積層を同時に並行して洗浄しているために、第１及び第２の集積層に付着、蓄積したフロックが同時に流出する。
その結果、第１及び第２の集積層の双方で、接触材とフロックとにより形成された凝集濾過機能が減退し、少なくとも第１又は第２の集積層にフロックが付着、蓄積するまで、処理水は濁度が高いままになる。
【００２１】
更に説明すれば、通水再開後、しばらくの間は、フロックが第１及び第２の集積層内に堆積していないため、フロックの粗大化が十分に行なわれないし、また、フロックの捕捉が行なわれないため、接触材の目開きよりも小さなフロックを捕捉することが難しい。
第１の集積層でフロックの粗大化が行なわれないため、第２の集積層でのフロックの捕捉も十分ではなく、懸濁物の除去率が低い状態となることが多い。この状態は、原水の通水を継続するうちに解決されるものの、それまでの間は処理水の濁度が目標値に達しない。
【００２２】
（２）第１の集積層は、第２の集積層のように接触材とフロックとの協動による濾過作用によって原水中の懸濁物を捕捉することが目的ではなく、あくまでもフロック形成を促進することが目的であって、寧ろフロックが集積層に堆積していることが望ましい。
従って、接触材がフロックで飽和しても、処理に問題はなく、仮にフロックが一次処理水と共に後段の凝集沈殿手段に流入しても、そこで捕捉されるから処理水の濁度を高めるようなことは生じない。
一方、第２の集積層がフロックで飽和した場合には、フロックが処理水に同伴して処理水の濁度を高めるので、洗浄を行なうことが必要になる。
【００２３】
解決策
以上のことから、本発明者は、第１及び第２の集積層を同時に洗浄するようにした従来の凝集沈殿装置の構成に代えて、別々の適切な時期に独立して第１及び第２の集積層の洗浄操作を行えるように凝集沈殿装置の構成を改良すること、基本的には、第１の集積層と第２の集積層とを独立してその洗浄工程を実施することを着想し、本発明を完成するに到った。
【００２４】
本発明装置
本発明に係る凝集沈殿装置は、前述の多段接触材集積層式の凝集沈殿装置の改良型であって、原水に凝集剤を添加する添加手段と、第１の接触材集積層を有し、凝集剤が添加された原水（以下、単に原水と言う）を導入して原水中の懸濁物を第１の接触材集積層内で凝集させる前段凝集手段と、第２の接触材集積層を有し、前段凝集手段から流出した一次処理水を、第１の接触材集積層中の空塔通水速度より低い空塔通水速度で第２の接触材集積層内に上向流で通水して、一次処理水中の懸濁物を凝集、沈殿させ、処理水を得る凝集沈殿手段とを有して、原水より濁度の低い処理水を得るようにした凝集沈殿装置であって、
凝集沈殿手段を前段凝集手段から分離する手段を備え、
更に、接触材集積層の洗浄手段を前段凝集手段及び凝集沈殿手段にそれぞれ設けている
ことを特徴としている。
【００２５】
本発明で、凝集沈殿手段を前段凝集手段から分離する手段とは、例えば前段凝集手段から凝集沈殿手段に流れる一次処理水管に設けた開閉弁である。好適には、更に、前段凝集手段をバイパスする原水の流路を設け、前段凝集手段をバイパスして凝集剤の添加手段から、直接、凝集沈殿手段に原水を流すようにする。
本発明において、上記接触材集積層の洗浄手段としては接触材集積層に蓄積したフロックを排出できる限りいかなる洗浄手段でもよいが、洗浄操作が容易でかつ良好な洗浄効果が得られるという点で、接触材集積層中の滞留水を排水する機構を備えているもの、又は接触材集積層を空気攪拌洗浄する機構と接触材集積層中の滞留水を排水する機構とを備えているものが好ましい。
排水する機構は、前段凝集手段の滞留水を排水できる開閉弁付き排水管であって、出来るだけ急速に排水できるように、排水管は、前段凝集手段への原水の流入管と少なくとも同じ管径とする。
【００２６】
また、本発明に係る凝集沈殿装置の運転方法は、上述の改良型の多段接触材集積層式の凝集沈殿装置の運転方法であって、凝集沈殿装置を運転中に、定期的に、随時に、又は処理水の水質が目標値より悪化した時に、第１の接触材集積層の洗浄工程及び第２の接触材集積層の洗浄工程の少なくともいずれか一方を行うことを特徴としている。すなわち、第１及び第２の接触材集積層のいずれか一方を洗浄して良く、また第１及び第２の接触材集積層の両方を同時に洗浄しても良いが、本発明方法の効果を高め、水の回収率を向上させる見地から、第１及び第２の接触材集積層のいずれか一方を洗浄することが好ましい。
第１の接触材集積層及び第２の接触材集積層の洗浄方法としては、これらの接触材集積層内に蓄積したフロックを排出できる限りいかなる方法でもよいが、洗浄操作が容易でかつ良好な洗浄効果が得られるという理由から、以下のような洗浄方法が好ましい。
すなわち、第１の接触材集積層を洗浄する工程では、第１の接触材集積層に滞留した原水を排水することにより、又は、先ず、第１の接触材集積層に空気攪拌洗浄を施し、次いで第１の接触材集積層に滞留した原水を排水することにより、第１の接触材集積層を洗浄し、
第２の接触材集積層を洗浄する工程では、第２の接触材集積層に滞留した一次処理水を排水することにより、又は、先ず、第２の接触材集積層に空気攪拌洗浄を施し、次いで第２の接触材集積層に滞留した一次処理水を排水することにより、第２の接触材集積層を洗浄する。
【００２７】
本発明方法では、定期的に、随時に、または、処理水の水質、代表的には処理水の濁度が目標値を越えた時点（目標値より悪化した時点の意）で、第２の接触材集積層を洗浄し、通常、第１の接触材集積層を洗浄することなく、直ちに通水を再開する。なお、処理水の水質の指標としては、濁度の他に水中の微粒子数等も採用することができる。
第１の接触材集積層の洗浄を行っていないので、第１の接触材集積層は、フロックの粗大化を十分に行うことができる。従って、被処理水中の懸濁物のうち粗大化したフロックとなったものの一部は、第２の接触材集積層に流入する前に第２の処理槽の原水流入ゾーンで沈澱分離され、一部は第２の接触材集積層にて捕捉される。
従って、この通水再開の初期段階でも懸濁物が十分に粗大化し、捕捉されるので、従来のように、懸濁物が第２の接触材集積層を通過し、処理水の濁度が高くなるようなことはない。
【００２８】
ここで、処理水水質の安定性の面からは常に第２の接触材集積層のみを洗浄すれば良いと言えるが、処理を継続する間に、第１の接触材集積層も適宜洗浄することが必要である。
すなわち、第１の接触材集積層では、懸濁物と凝集剤とからなるフロックは、数時間は凝集効果があり、順次流入する原水中の微小なフロックや懸濁物を吸合することができるが、第１の集積層内に数十時間滞留したフロックは、吸合能力を失い、単なる固形分となる。こうなると、単に被処理水の流れを妨げるだけとなるため、第１の集積層を洗浄する。
但し、第１の接触材集積層の洗浄を実施する場合、同時には第２の接触材集積層の洗浄を行わず、第１の接触材集積層の洗浄を終了後、通水を開始して例えば２〜３時間以上経過してから、第２の接触材集積層の洗浄を行うようにするのが、本発明方法の効果を高め、水の回収率を向上させる点で、実際的である。
【００２９】
本発明方法の好適な実施態様では、第２の接触材集積層の洗浄工程を実施するものの、同時には、第１の接触材集積層の洗浄工程を実施しない場合には、第２の接触材集積層の洗浄工程では、
前段凝集手段への原水の流入を停止し、かつ前段凝集手段から凝集沈殿手段への一次処理水の流入を停止するステップと、
次いで、前段凝集手段を原水の流入停止時の状態に保持しつつ第２の接触材集積層を洗浄するステップと、
次いで、原水を前段凝集手段に及び一次処理水を凝集沈殿手段にそれぞれ通水し、処理水を得るステップと
を有する。
【００３０】
また、第１の接触材集積層の洗浄工程を実施するものの、同時には、第２の接触材集積層の洗浄工程を実施しない場合には、第１の接触材集積層の洗浄工程では、
前段凝集手段を凝集沈殿手段から分離して前段凝集手段への原水の流入を停止するステップと、
次いで、前段凝集手段の第１の接触材集積層を洗浄するステップと、
次いで、原水を前段凝集手段に、更に、前段凝集手段から流出した一次処理水を凝集沈殿手段に導入して、処理水を得るステップと
を有する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、添付図面を参照して、実施形態例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
実施形態例１
本実施形態例は、本発明に係る凝集沈殿装置の実施形態の一例であって、図１は本実施形態例の凝集沈殿装置の要部の構成を示す模式図である。
本実施形態例の凝集沈殿装置１１０は、流入管３０の第１の処理槽７２の原水入口に開閉弁１１１を、第１の処理層７２の底部に接続して、又は一次処理水管８２から分岐して開閉弁付き排水管１１２を、第１の処理槽７２の頂部に接続して開閉弁付きベント管１１３を、一次処理水管８２に開閉弁１１４を、第１の処理槽７２をバイパスする開閉弁付きバイパス管１１５を設けたことを除いて、図７の第１の多段集積層式の凝集沈殿装置７０と同じ構成を備えている。
排水管１１２及びバイパス管１１５の管径は、流入管３０と同じ管径である。
【００３２】
洗浄方法
本凝集沈殿装置１１０では、通常は、第１の集積層７４は、第２の集積層４４の洗浄時期とは異なる時に行い、また、第１の集積層７４の洗浄回数は第２の集積層４４の洗浄回数に比べて少ない。
例えば、第２の集積層４４を２回洗浄した後、３回目の洗浄の前に第１の集積層７４を洗浄する。
【００３３】
第２の集積層４４を洗浄する際には、開閉弁１１１及び開閉弁１１４を閉止して、原水の第１の処理槽７２への流入を停止し、かつ、凝集沈殿槽７６への一次処理水の流入を停止する。
次いで、第１の処理槽７２を原水の流入停止時の状態に保持しつつ、第２の集積層４４を洗浄する。第２の集積層４４の洗浄では、先ず、排泥管６０の開閉弁を開放して、空気攪拌に支障が生じないように凝集沈殿槽７６の水位を低下させ、続いて閉止する。次に、空気供給管６２から空気を所定時間、例えば２４０秒間、噴出させて、第２の集積層４４を空気攪拌洗浄する。次いで、空気の噴出を停止して、排泥管６０の開閉弁を開放して、第２の集積層４４内の滞留水を排水する。
【００３４】
また、第１の集積層７４を洗浄する際には、開閉弁１１１及び開閉弁１１４を閉止して、原水の第１の処理槽７２への流入を停止し、かつ、凝集沈殿槽７６への一次処理水の流入を停止する。
次いで、一次処理水の流入を停した時の状態に凝集沈殿槽７６を保持しつつ、第１の集積層７４の洗浄を行う。第１の集積層７４の洗浄では、ベント管１１３の開閉弁及び排水管１１２の開閉弁を開放して、第１の処理槽７２内の滞留水を排水することにより、第１の集積層７４を洗浄する。
【００３５】
尚、第１の集積層７４の洗浄工程の間、バイパス管１１５を使って原水を直接凝集沈殿槽７６に流入させ、原水の処理を続行するようにしても良い。
また、第１の処理槽７２の第１の集積層７４の下方に空気攪拌洗浄機構を設け、排水する前に、空気攪拌洗浄するようにしても良い。
更に、上述の実施形態においては、第１の集積層７４及び第２の集積層４４の洗浄を、これらの層内に滞留している水を排出することによって行ったが、洗浄方法はこれに限らず、例えば集積層７４あるいは集積層４４の下方に洗浄用水の供給手段を設け、該供給手段から洗浄用水を上昇流で集積層内に供給し、洗浄排水を槽の上部から排出することによって洗浄するようにしてもよい。
【００３６】
実施形態例２
本実施形態例は、本発明に係る凝集沈殿装置の実施形態の別の例であって、図２は本実施形態例の凝集沈殿装置の凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。
本実施形態例の凝集沈殿装置は、第２の多段集積層式の凝集沈殿装置の改良型であって、凝集沈殿槽１２０の構成が図８の凝集沈殿槽９０とは次の点で異なっていることを除いて第２の多段集積層式の凝集沈殿装置と構成が同じである。
（１）凝集沈殿槽１２０は、独立した第１の処理槽１２１を凝集沈殿槽１２０内に備えている。第１の処理槽１２１は、槽側壁１２１ａの上縁が集水トラフ４８に処理水を流入させる溢流堰１２０ａより高い。
（２）流入管３０に開閉弁１２２を、流入管３０の開閉弁１２２の下流から開閉弁付き排水管１２３を、第１の処理槽１２１をバイパスする開閉弁付きバイパス管１２４をそれぞれ設ける。排水管１２３及びバイパス管１２４の管径は、流入管３０と同じ管径である。
（３）第２の集積層９２から滞留水を排水する排水管１２５を設ける。
【００３７】
洗浄方法
本凝集沈殿装置の洗浄方法は、基本的には、実施形態例１の凝集沈殿装置１１０の洗浄方法と同じであって、第２の集積層９２を洗浄する際には、開閉弁１２２を閉止して、原水の第１の処理槽１２１への流入を停止し、従って凝集沈殿槽１２０への一次処理水の流入を停止すると共に、第１の処理槽１２１をその状態に保持する。
次いで、第２の集積層９２の洗浄を従来と同様に行い、第２の集積層９２の滞留水を排水管１２５から排水する。
【００３８】
また、第１の集積層９４を洗浄する際には、開閉弁１２２を閉止して、原水の第１の処理槽１２１への流入を停止し、従って凝集沈殿槽１２０への一次処理水の流入を停止する。
次いで、第１の処理槽１２１以外の凝集沈殿槽１２０を原水の流入停止時の状態に保持しつつ排水管１２３の開閉弁を開放して第１の処理槽１２１内の滞留水を排水することにより、第１の集積層９４を洗浄する。
尚、第１の集積層９４の洗浄工程の間、バイパス管１２４を使って原水を直接凝集沈殿槽１２０に流入させて原水の処理を続行するようにしても良い。
また、第１の処理槽１２１の第１の集積層９４の下方に空気攪拌洗浄機構を設け、排水する前に、空気攪拌洗浄するようにしても良い。
【００３９】
実験例
本発明の凝集沈殿装置及びその運転方法を評価するために、以下の通水実験を行った。即ち、図１の凝集沈殿装置１１０と同じ構成で次の仕様の実験装置を作製し、原水として 濁度が１０度、水温が１８℃、ｐＨが７．５の河川水を導入し、以下の通水条件で通水実験を行った。
【００４０】

【００４１】

【００４２】
洗浄条件
処理水の濁度が上昇して１度を越えた時点で、実施形態例１で説明した洗浄方法に従って、第２の集積層４４のみ洗浄を行う。次いで、洗浄完了し、通水再開した後、３時間が経過して時点で、実施形態例１で説明した洗浄方法に従って、第１の集積層７４のみを洗浄する。
【００４３】
以上の条件下で通水実験を行ったところ、図３に示すグラフ（１）に示す結果を得た。図３は、横軸に実験開始した後の通水時間（ｈｒ）、縦軸に処理水濁度（度）を取っている。
なお、図３は、実験中のある時期における代表例を示したもので、図３のグラフ（１）は、その直前のＲＵＮにおいて第２の集積層４４のみ洗浄した後の通水開始時点からの通水時間と処理水濁度との関係を示している。
本実験では、図３のグラフ（１）に示すように、実験開始した後、２８時間後に、処理水の濁度が上昇して１度を越えたので、その時点で、第２の集積層４４のみ洗浄した。次いでＲＵＮ２として次の通水を再開した。洗浄直後の処理水の濁度は１．０度であったので、水質要求を満足した処理水として洗浄直後から所定の場所に送水することができた。
また、洗浄終了し、通水再開したＲＵＮ２で、３時間経過した時点で第１の集積層７４のみを洗浄したところ、処理水の濁度が僅かに上昇したものの、処理水の濁度は１．０度以下であった。
【００４４】
比較例
上述の実験例の比較例として、従来の方法で凝集沈殿装置を洗浄することを除いて、同じ実験装置を使って、同じ原水、同じ通水条件で実験を行った。本比較例では、処理水の濁度が上昇して１度を越えた時点で、従来の方法に従って、第１の集積層７４及び第２の集積層４４を同時に洗浄する。
以上の条件下で比較例として通水実験を行ったところ、図３に示すグラフ（２）に示す結果を得た。
なお、図３のグラフ（２）は、その直前ＲＵＮにおいて、第１及び第２の集積層の両方を同時に洗浄した後の通水開始時点からの通水時間と処理水濁度との関係を示している。
【００４５】
本比較例では、図３のグラフ（２）に示すように、実験開始した後、２８時間後に、処理水の濁度が上昇して１度を越えたので、その時点で、第１の集積層７４及び第２の集積層４４の双方を同時に洗浄し、次いでＲＵＮ２として次の通水を再開した。
洗浄直後の処理水の濁度は極めて高く、濁度が１．０度に低下したのは、洗浄して通水開始した後、少なくとも１時間経過した後であって、その間の処理水は、水質要求を満足していないので、処理水として所定の場所に送水することができなかった。逆に言えば、水の回収率が実験例に比べて低いと評価せざるを得ない。
【００４６】
実験例と比較例との比較から、実験例は、比較例に比べて水の回収率が高く、また、処理水の濁度の上昇速度も比較例に比べて低いことが判る。
以上の実験から、本実施形態例の凝集沈殿装置１１０及びその運転方法は、従来の装置及び運転方法に比べて、水の回収率及び処理水の濁度が安定している点で優れていると評価できる。
【００４７】
なお、以上の説明では、上水及び工業用水を得る浄水処理に本発明を適用した例を中心に述べてきたが、浄水処理に限らず、下水、排水処理等においても、本発明を適用することができ、使用する凝集剤としても、アルミニウム系のものに限らず、例えば鉄系無機凝集剤を用いることができる。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、凝集沈殿装置を運転中に、定期的に、随時に、又は処理水の水質が目標値より悪化した時に、第１の接触材集積層の洗浄工程及び第２の接触材集積層の洗浄工程の少なくともいずれか一方を行うように構成し、かつ、そのように運転することにより、洗浄間隔が長く、しかも洗浄直後から水質目標値を満足する処理水を得ることができる。
本発明装置及び発明方法を適用することにより、水の回収率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施形態例１の凝集沈殿装置の構成を示す模式図である。
【図２】実施形態例２の凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。
【図３】実験例及び比較例の実験結果を示すグラフである。
【図４】従来の凝集沈殿装置の構成を示すフローシートである。
【図５】従来の凝集沈殿装置に設けた凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。
【図６】接触材の一例を示す斜視図である。
【図７】第１の改良型の凝集沈殿装置に設けた凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。
【図８】第２の改良型の凝集沈殿装置に設けた凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１０ 従来の上昇流式凝集沈殿装置
１２ 原水槽
１４ 原水ポンプ
１６ 凝集剤添加装置
１８ 薬品混和槽
２０ 凝集沈殿槽
２２ 濁度計
２４ 凝集剤槽
２６ 原水供給管
２８ 凝集剤ポンプ
２９ 攪拌機
３０ 流入管
３２ 原水の流入ゾーン
３４ 接触材集積ゾーン
３６ 集水ゾーン
３８、４０ 流出防止板
４２ 小片接触材
４４ 接触材集積層
４６ 集水部
４８ 集水トラフ
５０ 流出管
５２ 処理水槽
５４ 変流板
５６ アルカリ剤注入管
５８ 汚泥貯留ゾーン
６０ 排泥管
６２ 空気供給管
６４ 空気ブロアー
７０ 第１の多段接触材集積層式の凝集沈殿装置
７２ 第１の処理槽
７４ 第１の接触材集積層
７６ 凝集沈殿槽
７８、８０ 流出防止板
９０ 第２の多段接触材集積層式の凝集沈殿槽
９２ 第２の接触材集積層
９４ 第１の接触材集積層
９６ 第１の処理槽
９７ 凝集沈殿槽の槽内領域
９８ スクレーパ付き汚泥掻き寄せ機
１００ 汚泥貯留ゾーン
１１０ 実施形態例１の凝集沈殿装置
１１１、１１４ 開閉弁
１１２ 開閉弁付き排水管
１１３ 開閉弁付きベント管
１１５ 開閉弁付きバイパス管
１２０ 実施形態例２の凝集沈殿槽
１２１ 第１の処理槽
１２２ 開閉弁
１２３ 開閉弁付き排水管
１２４ 開閉弁付きバイパス管
１２５ 排水管

Claims (6)

1. 原水に凝集剤を添加する添加手段と、第１の接触材集積層を有し、凝集剤が添加された原水（以下、単に原水と言う）を導入して原水中の懸濁物を第１の接触材集積層内で凝集させる前段凝集手段と、第２の接触材集積層を有し、前段凝集手段から流出した一次処理水を、第１の接触材集積層での空塔通水速度より低い空塔通水速度で第２の接触材集積層内に上向流で通水して、一次処理水中の懸濁物を凝集、沈殿させ、処理水を得る凝集沈殿手段とを有して、原水より濁度の低い処理水を得るようにした凝集沈殿装置であって、
   凝集沈殿手段を前段凝集手段から分離する手段を備え、
   更に、接触材集積層の洗浄手段を前段凝集手段及び凝集沈殿手段にそれぞれ設けている
   ことを特徴とする凝集沈殿装置。
2. 前段凝集手段をバイパスして、原水を凝集沈殿手段に、直接、導入するバイパス手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の凝集沈殿装置。
3. 請求項１又は２に記載の凝集沈殿装置の運転方法であって、凝集沈殿装置を運転中に、定期的に、随時に、又は処理水の水質が目標値より悪化した時に、第１の接触材集積層の洗浄工程及び第２の接触材集積層の洗浄工程の少なくともいずれか一方を行うことを特徴とする凝集沈殿装置の運転方法。
4. 第１の接触材集積層を洗浄する工程では、第１の接触材集積層に滞留した原水を排水することにより、又は、先ず、第１の接触材集積層に空気攪拌洗浄を施し、次いで第１の接触材集積層に滞留した原水を排水することにより、第１の接触材集積層を洗浄し、
   第２の接触材集積層を洗浄する工程では、第２の接触材集積層に滞留した一次処理水を排水することにより、又は、先ず、第２の接触材集積層に空気攪拌洗浄を施し、次いで第２の接触材集積層に滞留した一次処理水を排水することにより、第２の接触材集積層を洗浄することを特徴とする請求項３に記載の凝集沈殿装置の運転方法。
5. 第２の接触材集積層の洗浄工程を実施するものの、同時には、第１の接触材集積層の洗浄工程を実施しない場合には、第２の接触材集積層の洗浄工程では、
   前段凝集手段への原水の流入を停止し、かつ前段凝集手段から凝集沈殿手段への一次処理水の流入を停止するステップと、
   次いで、前段凝集手段を原水の流入停止時の状態に保持しつつ第２の接触材集積層を洗浄するステップと、
   次いで、原水を前段凝集手段に及び一次処理水を凝集沈殿手段にそれぞれ通水し、処理水を得るステップと
   を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の凝集沈殿装置の運転方法。
6. 第１の接触材集積層の洗浄工程を実施するものの、同時には、第２の接触材集積層の洗浄工程を実施しない場合には、第１の接触材集積層の洗浄工程では、
   前段凝集手段を凝集沈殿手段から分離して前段凝集手段への原水の流入を停止するステップと、
   次いで、前段凝集手段の第１の接触材集積層を洗浄するステップと、
   次いで、原水を前段凝集手段に、更に、前段凝集手段から流出した一次処理水を凝集沈殿手段に導入して、処理水を得るステップと
   を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の凝集沈殿装置の運転方法。

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