JP6599096B2 - ろ過池の洗浄方法および水処理装置 - Google Patents

Description

本発明はろ過池の洗浄方法および水処理装置に関する。

浄水場におけるろ過池において、洗浄はろ過水質を確保する上で非常に重要な項目である。
一般的に逆洗が行われるタイミングは、浄水場がこれまでの運用経験に基づいて、あるいは浄水場の水道水生産計画に基づいて定めた「ろ過継続時間」終了後、あるいは、ろ過池内水位が規定値に到達した時点である（この洗浄を「ろ抗洗浄」という）。
これまでの浄水場では、前記２種類の洗浄タイミングのどちらか、あるいは両方を併用することで運用されてきた。しかし、近年目立ってきた自然及び社会環境の変化によって、従来の運用方法のままでは問題が生じる可能性が出てきた。
下記に浄水場を取巻く自然及び社会環境の変化を述べる。

・自然環境の変化
近年は、ゲリラ豪雨などの突発的に起きる集中豪雨が問題となっている。ゲリラ豪雨は、河川水の急激な水質悪化（濁度上昇）を引き起こすため、特に表流水を水源とする浄水場では原水水質が急激に悪化することとなる。ゲリラ豪雨の場合は水質変化が急激であるため、混和池における凝集条件の変更（薬品注入率など）が間に合わずに、濁質が沈殿池をキャリーオーバーして、ろ過池に負担を掛けることが想定される。その結果、通常時の運用であれば、まだろ過を継続することが可能だったろ過池が、流入した濁質で閉塞してろ過池内の水位が上昇し、ろ過を継続できなくなることとなる。浄水場において、予定外の急激なろ過池の閉塞は、計画的な水道水生産の上では好ましくない。逆洗に入ると、当該ろ過池は水道水を生産できなくなり、さらに生産した水道水の一部が逆洗に使用されるため、水道水の生産計画に大きな支障を来たすこととなるためである。

・社会環境の変化
上水道事業において近年顕著に現れてきた（あるいは声高に予想される）傾向として、節水意識の高まり、節水器具の普及及び人口減少などの原因による長期的な水道料金収入の低迷がある。この事業環境の中で、将来に渡って安定した上水道事業を継続して行くには、浄水場の効率的な運用で水道水製造単価を下げることが肝要であり、その必要性は今後さらに高まってくる。例えば、ろ過池における効率的な運用方法の一つに、逆洗方法及び頻度の最適化が挙げられる。ろ過池の逆洗は、安全なろ過水質の確保のために、ろ過水質が悪化する前に行われることが一般的であり、その頻度及び方法は「最適」よりも「確実に安全なろ過水質を得るために最適よりはやや過剰」になる傾向がある。
前記の事業環境の中で上水道事業を安定的に継続して行くためには、逆洗頻度及び方法の最適化は今後必要となってくる。
下廃水分野におけるろ過池の洗浄方法としては、例えば特許文献１が挙げられる。

特願２０１４−０７０８７０

近年の自然及び社会環境の変化に伴って、これからの浄水場には（１）急激な原水水質の悪化によって予定外のろ過池の閉塞が生じても水道水生産計画への影響を最小限に抑えることができ、また、（２）浄水場の効率的な運用に資することができる逆洗方法が必要となるが、現状それらを満たすろ過池の逆洗方法は存在しない。本発明では、それを満たす簡便な逆洗方法およびそれを実施することができる水処理装置を提供することを課題とする。

本発明は上記課題を鑑みて成されたものである。
本発明は、ろ層を構成するろ材に少なくとも砂が含まれている浄水用ろ過池の洗浄方法であって、空気洗浄と水洗浄を併用する洗浄を実施した後、次の該併用洗浄を実施するまでの間に、空気洗浄を行わずに水洗浄のみの洗浄を行うことを特徴とするろ過池の洗浄方法である。
このような洗浄方法を、以下では「本発明の方法」ともいう。

本発明の方法は、空気洗浄と水洗浄を併用する洗浄を実施した後、次の該併用洗浄を実施するまでの間隔が８００時間以内であることが好ましい。

本発明の方法は、予定したろ過継続時間よりも短い時間で、ろ過池内の水位がろ過の可能な限界水位に到達したときに、空気洗浄を行わずに水洗浄のみの洗浄を行うことが好ましい。

本発明の方法は、前記ろ過池のろ層が複数のろ材で構成されていることが好ましい。
ここで、複数のろ材とは、材質が複数であっても良いし、粒径が複数であっても、その混合であっても良い。

また、本発明は、ろ層を構成するろ材に少なくとも砂が含まれているろ層に、空気を吹き込んで空気洗浄を行う空気洗浄手段と水洗を行う水洗浄手段を有する水処理装置であって、空気洗浄と水洗浄を併用する洗浄か、あるいは、水洗浄のみの洗浄かを選択可能な制御を行う制御部を有することを特徴とする水処理装置である。
このような水処理装置を、以下では「本発明の装置」ともいう。

本発明の装置は、前記制御部はろ過池内の水位が、予定したろ過継続時間よりも短い時間で、ろ過が可能な限界水位に到達したときに、空気洗浄を行わずに水洗浄のみを行う制御を選択することを可能とした制御部であることを特徴とすることが好ましい。

以下において、単に「本発明」と記す場合、本発明の方法と本発明の装置との両方を意味するものとする。

本発明者らは鋭意研究を進めた結果、通常の洗浄方法として空気洗浄と水洗浄を併用するろ過池において、空気洗浄と水洗浄を併用する洗浄と、空気洗浄と水洗浄を併用する洗浄との間に、空気洗浄を行わずに、水洗浄のみで洗浄を実施しても、ろ過水質及びろ抗の推移に直ちには影響を与えないことを見出した。これは、通常用いる洗浄方法よりも簡略化した洗浄でも、ある一定期間は、ろ過池の機能を維持できることを示している。そのため、上記の課題の解決手段として用いることが可能となった。
ここで、本発明における「空気洗浄と水洗浄の併用」とは、空気と水を同時に使用した洗浄のことのみならず、１回の洗浄の中で、空気洗浄と水洗浄を行うことも「空気洗浄と水洗浄の併用」である。すなわち、１回の洗浄の中で、空気洗浄を行って、その後に水洗浄を行う場合も空気洗浄と水洗浄の併用であるし、空気と水を同時に使用する空気・水同時洗浄の後に、水洗浄を行うことも空気洗浄と水洗浄の併用である。また、空気洗浄を行った後に、空気・水同時洗浄を行い、その後に水洗浄を行うことも空気洗浄と水洗浄の併用である。

本発明のろ過池の洗浄方法を用いると、下記の効果を得ることができる。
ろ過池の洗浄方法には、一般的に逆流洗浄（本発明では、逆流洗浄と水洗浄は同義で用いている）と表面洗浄を組み合わせる方法、逆流洗浄と空気洗浄を組み合わせる方法がある。例えばろ材の粒径が比較的大きいアンスラサイトを用いた複層ろ過方式では、ろ層の内部まで侵入した懸濁物を除去するために、逆流洗浄と空気洗浄を併用する例が多い。

通常、空気洗浄工程を有する洗浄の場合、空気洗浄によるろ材の流出を防ぐために、空気洗浄の前に排水トラフまで池内水位を下げる排水工程が必要となる（この間は、洗浄を行う前の待機時間であり、ろ過池の洗浄は行われていない。この間は、洗浄もろ過も行われていないため、ろ過池にとっては完全な時間のロスとなる）。特に、ろ層の閉塞によって、ろ過が可能な限界の水位まで到達したろ過池内の水を排水するためには多くの時間を必要とする。これは原水の急激な悪化による予定外のろ過池洗浄を行う場合には、重大な時間のロスとなる。予定外のろ過池の洗浄の場合には、早期に洗浄を終了して、速やかに水道水の生産に移行し、水道水生産計画への影響を最小限に抑えることが求められるためである。

一方で、本発明を用いて予定外の洗浄を行うと、通常洗浄であれば空気洗浄と水洗浄を行うところを、多くの排水時間を要する空気洗浄工程を省略して水洗浄のみを行うために、早期のろ過工程への復帰が可能となり、水道水生産計画への影響を最小限に抑えることが可能となる。具体的には、例えば、自然平衡型ろ過池の場合、排水サイフォンで排水するにしたがって自然に逆洗が開始されるので、排水トラフ下まで完全に排水をしないと洗浄を開始できない空気洗浄に比べて、早期に洗浄を開始できる。
空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄を行うろ過池において、毎回の洗浄で空気洗浄を行わなくてもろ層の再生が可能であること、またろ過水濁度においても空気洗浄と水洗浄を併用した場合と変わらない水質を得られることを発明者らは確認している（後述する実施例１）。そのため、浄水場の効率化を達成するための洗浄及び予定外の洗浄に本発明の適用が可能となる。ただし、空気洗浄を行わない洗浄は、その後のろ過水質及びろ抗推移に直ちに影響を与えないが、空気洗浄を行わない洗浄の回数を重ねて行くにつれて、徐々に空気洗浄でしか除去できない濁質がろ層に蓄積されるため、適宜空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄を行うことが必要である。

また、本発明の方法を用いると、ろ過池の稼働率（全時間に占めるろ過している時間の割合）、水回収率（ろ過池に流入した水量のうち、ろ過水として回収できた水量の割合。このとき、水洗浄用に使用したろ過水は回収できた水量から除く）が向上することでランニングコストの削減ができるため、浄水場の効率的な運用に貢献することができる。具体的に削減できるランニングコストは、空気洗浄で使用するブロワの電力費や空気洗浄前に水位を降下させる際に発生する捨水を着水井に返送する排水返送ポンプの電力量の他、ろ過池の稼働率が向上することで一日で生産できるろ過水量が増加して浄水場の効率が上がり、結果として水道水製造単価を低減することができる。

さらには、原水の一時的な悪化ではない原因で、予定外の洗浄が必要となり、かつ水道水の生産量を減らせないときに、本発明のろ過池の洗浄方法を用いると、空気洗浄と水洗浄を併用する場合と比べて短時間でろ層の再生が可能となり、早期に水道水の生産を復旧させることができる。

さらに、空気洗浄方式の課題として、ろ材の流出が多いこと、すなわち、空気洗浄時にろ層に吹き込まれ、そのまま、ろ層内に滞留した空気が水洗浄時に流出し、ろ材を巻き上げて越流することが挙げられる。しかし、本発明を用いると、ろ材が流出するリスクを大幅に軽減して、ろ材（アンスラサイト等）の補充頻度及び補充量を低減するとともに、排水池底部に滞留した、流出ろ材の浚渫作業の頻度を低減でき、その結果、労務費や産業廃棄物処理費の削減につながる。

本発明の装置の好適態様を説明するための概念図である。 本発明の装置の好適態様における制御フローを説明するための図である。 本発明の装置の好適態様における別の制御フローを説明するための図である。 本発明の装置の好適態様を説明するための別の概念図である。 実験装置を説明するための概念図である。 実験結果を示すグラフである。 実験結果を示す別のグラフである。 実験結果を示すさらに別のグラフである。

本発明の装置について、好適例を挙げて説明する。
図１は、本発明の装置の好適態様を示す概略断面図である。
図１において本発明の装置８０は自然平衡型ろ過装置であり、沈殿池（図示せず）から延びる流入渠１と、この流入渠１の下方に配置されて水をろ過処理するろ過池２と、ろ過池２を通過したろ過水が流れ込むろ過水渠３と、ろ過池２に隣接して設置された排水流出部４とを有している。

流入渠１の内部には、垂直堰５と溢流堰６が設けられていると共に、この垂直堰５を跨いで逆Ｕ宇状の流入サイフォン管７が配置される。この流入サイフォン管７の両端部は、水没させた状態におかれている。そして、この流入サイフォン管７の頂部には、流入サイフォン形成弁１１と流入サイフォン破壊弁１２とを有する流入サイフォン形成管１０が連結される。流入サイフォン形成弁１１は、図示しない真空ポンプなどの真空源に接続されている。

流入サイフォン形成弁１１を開き、流入サイフォン破壊弁１２を閉じると、流入サイフォン管７内が真空状態となって、この内部を水が流れ、溢流堰６を溢流した水が流入管８を通じてろ過池２内に流れ込む。流入サイフォン形成弁１１を閉じた状態で、流入サイフォン破壊弁１２を開くと、流入サイフォン管７内が大気圧状態になって、この内部の水流が失われ、流入渠１内の水は、垂直堰５と溢流堰６に堰き止められるようになっている。
なお、流入サイフォン形成弁１１および流入サイフォン破壊弁１２の開閉は、制御部１５によって制御される。

ろ過池２は、仕切壁２０によって排水室２１とろ過室２２とに仕切られる。ろ過室２２の内部には、排水室２１に連通する逆洗排水トラフ３０と、ろ材（例えば、アンスラサイトや珪砂）からなるろ材層４０が設けられ、このろ材層４０の下部に集水装置４１が配置される。集水装置４１は、ろ材層４０を通過したろ過水を通水するための装置であり、集水装置４１として、有孔ブロック型、ストレーナ型、多孔管型、多孔板型などの各種集水装置を用いることができる。

また、ろ過池２は空気洗浄手段７１を有している。空気洗浄手段７１は空洗ブロワ、空気供給管、バルブ、散気部材等を含み、バルブを開けてブロワを駆動することで、外部の空気を、空気供給管を通じて散気部材からろ過池２内へ供給して、ろ材層４０を洗浄できるように構成されている。散気部材として最も採用される場合が多いのは空気洗浄用の有孔ブロックで、多孔管型の場合もある。なお、空洗ブロワの駆動およびバルブの開閉は制御部１５によって制御される。

このろ過池２は、そのろ材層４０の下方において、ろ過水渠３に連通する。また、集水装置４１とろ過水渠３と繋ぐ流路に連通弁７２が配置されている。この連通弁７２によって集水装置４１とろ過水渠３と繋ぐ流路の開閉を行うことが可能であり、また、開度を変更して流量を調整することもできるように構成されている。また、連通弁７２は開閉台の上に設置されたモータ７４の作用によって動作可能に構成されている。モータ７４の動作は制御部１５によって制御されており、ろ過処理を行っている時は、連通弁７２は全開とされる。
そして、ろ過水渠３は、ろ過水溢流堰４５を介してろ過水流出路４６に連通する。

上記したように流入サイフォン管７を動作させることにより、流入管８からろ過池２内に水が流れ込み、当該流入水でろ過池２内の水位は上昇していく。そして、ろ過池２内の水位がろ過水溢流堰４５よりも高い位置に達した時にろ過が開始される。水はろ材層４０および集水装置４１を通過し、ろ過水渠３に流入する。ろ材層４０でろ過されたろ過水は、ろ過水溢流堰４５を溢流して、ろ過水流出路４６から外部に流出する。

このような本発明の装置８０におけるろ材層４０の水洗浄による洗浄について説明する。ろ過池２の排水室２１と排水流出部４は、排水手段である逆Ｕ字状の排水サイフォン管５０で繋がれており、この排水サイフォン管５０の両端部は水没するようになっている。そして、排水サイフォン管５０の頂部に、排水サイフォン形成弁６１と排水サイフォン破壊弁６２とを有する排水サイフォン形成管６０が連結される。排水サイフォン形成弁６１は、図示しない真空ポンプなどの真空源に接続されている。また、排水サイフォン形成弁６１および排水サイフォン破壊弁６２の開閉は、制御部１５によって制御される。

排水サイフォン形成弁６１を開き、排水サイフォン破壊弁６２を閉じると、排水サイフォン管５０内が真空状態となって、この内部をろ過池２内の水が流れ、排水流出部４に導かれる。ろ過池２内の水を排水流出部４に導くことにより、一且ろ過したろ過水渠３内のろ過水が逆流する。ここで連通弁７２の開度を調整して、逆流洗浄水の流量を調整することができる。

これにより逆流するろ過水がろ材層４０の内部を通過し、当該逆流水は、逆洗排水トラフ３０、排水室２１、および排水サイフォン管５０を通って排水流出部４内に導入される。このようにして、ろ材層４０の逆流洗浄が行われる。排水サイフォン形成弁６１を閉じた状態で、排水サイフォン破壊弁６２を開くと、排水サイフォン管５０内が大気圧状態になって、このろ過水の流れが失われる。排水流出部４に導入された排水は、排水流出渠９から外部に排水される。

このような本発明の装置８０において制御部１５は、空気洗浄を行わずに水洗浄のみを行う制御を行うことができる。
制御部１５における制御フローについて、図２に好適例を挙げて説明する。
制御部１５では、ろ過を開始する際にろ過タイマーをリセットし、タイマーの積算を始め、また、水洗浄のみの洗浄カウンターの積算を始める（Ｓ１）。ここでろ過タイマーおよび水洗浄のみの洗浄カウンターの設定値は任意に定めることができ、処理対象水（原水）の種類等によって適した値を設定する。ここで、水洗浄のみの洗浄カウンターは、回数をカウントする。
そして、ろ過が進行し（Ｓ２）、ろ過タイマーの積算時間が設定時間に達した場合（Ｓ３、Ｙｅｓ）、水洗浄のみの洗浄カウンターが設定値に達したか否かを判断する（Ｓ４）。そして、水洗浄のみの洗浄カウンターが設定値に達した場合（Ｓ４、Ｙｅｓ）、空気洗浄と水洗浄の併用洗浄を行い（Ｓ５）、その後、初め（Ｓ１）に戻る。一方、水洗浄のみの洗浄カウンターが設定値に達していない場合（Ｓ４、Ｎｏ）、水洗浄のみの洗浄を行い（Ｓ６）、その後、水洗浄のみの洗浄のカウンターを＋１とし、ろ過タイマーをリセットして（Ｓ７）、ろ過工程（Ｓ２）へ戻る。
制御部１５は、例えばこのような制御フローを備えるので、空気洗浄を行わない制御を行うことができる。

また制御部１５は、予定したろ過継続時間よりも短い時間で、ろ過池内の水位がろ過継続が可能な限界の水位に到達した場合に、空気洗浄を行わずに水洗浄のみを行う制御をすることが好ましい。
このような制御を行うことができる制御部１５の制御フローについて、図３に好適例を挙げて説明する。
制御部１５では、ろ過を開始する際にろ過タイマーをリセットし、タイマーの積算を始める（Ｓ１１）。ここでろ過タイマーの設定時間は任意に定めることができ、処理対象水（原水）の種類等によって適した時間を設定する。
そして、ろ過が進行し（Ｓ１２）、ろ過タイマーのカウントが設定時間に達した場合（Ｓ１３、Ｙｅｓ）、空気洗浄と水洗浄の併用洗浄を行い（Ｓ１４）、初め（Ｓ１１）に戻る。また、ろ過タイマーのカウントが設定時間に達していない場合（Ｓ１３、Ｎｏ）は、池内水位がろ過可能限界水位に達したか否かをチェックし（Ｓ１５）、達していない場合（Ｎｏ）はろ過工程を継続し、達した場合（Ｙｅｓ）は水洗のみの水洗浄を行い（Ｓ１６）、初め（Ｓ１１）へ戻る。
制御部１５がこのような制御フローを備えると、予定したろ過継続時間よりも短い時間で、池内水位がろ過可能限界水位に到達した場合に、空気洗浄を行わずに水洗浄のみを行う制御を行うことができて好ましい。

本発明の装置について、別の好適例を挙げて説明する。
図４は、本発明の装置の別の好適態様を示す概略断面図である。
図４において本発明の装置８１は、ろ層８２に処理対象水（原水８３）を通過させてろ過するバルブ式ろ過装置であって、汚濁物質を除去するろ材８４と、ろ材８４を支える支持層８５と、その下方に配置される集水装置８６と、ろ層の洗浄を行うための水洗浄手段８７および空気洗浄手段８８と、制御部８９とを備える。

ここで、ろ層８２はろ材８４（例えば、アンスラサイトや珪砂）が処理槽９０内に充填されてなるものであり、支持層８５は細かい砂利等が処理槽９０内に充填されてなるものである。また、支持層８５の下部に配置される集水装置８６は、ろ層８２を通過したろ過水を通水するための装置である。集水装置として有孔ブロック型、ストレーナ型、多孔管型、多孔板型などの各種集水装置を用いることができる。また、集水装置８６には後述する水洗浄手段８７および空気洗浄手段８８が接続されている。

そして、処理槽９０内へ、その上部から原水供給管９１を通じて原水８３を供給し、下降流にて、その内部に充填されたろ材８４からなるろ層８２を通過させることによってろ過し、下部から処理水９２として流出するように構成されている。また、排水は排水弁および配管を含む排水手段９３から排出されるように構成されている。なお、排水弁の開閉は制御部８９によって制御される。

水洗浄手段８７は、逆洗部材、逆洗用弁、洗浄水供給管および逆洗ポンプを備える。逆洗部材は多くの場合、集水装置８６であって、洗浄水供給管を介して逆洗ポンプと繋がっていて、逆洗用弁を開け、逆洗ポンプを駆動させることで、外部から洗浄水を洗浄水供給管を通じて、逆洗部材から処理槽９０内へ供給して、ろ材８４を洗浄できるように構成されている。

空気洗浄手段８８は、散気部材、空洗用空気弁、空気供給管および空洗ブロワを備える。散気部材は多くの場合、集水装置８６であって、空気供給管を介して空洗ブロワと繋がっていて、空洗用空気弁を開け、空洗ブロワを駆動することで、外部の空気を空気供給管を通じて、散気部材から処理槽９０内へ供給して、ろ材８４を洗浄できるように構成されている。

制御部８９は、空気洗浄手段８８における空洗ブロワおよび水洗浄手段８７における逆洗ポンプの駆動または停止、ならびに各弁の開閉を制御することができるように構成されている。

このような本発明の装置８１において制御部８９は、空気洗浄を省略する制御を行うことができる。
制御部８９における制御フローは、前述の図２を用いて説明した好適例と同様であってよい。

また制御部８９は、ろ過池内の水位がろ過の可能な限界の水位に到達した場合に、空気洗浄を省略した水洗浄のみを行う制御をすることが好ましい。
このような制御を行うことができる制御部１５は前述の図３を用いて説明した好適例と同様であってよい。

本発明は、主に凝集沈殿池の後に設置される、通常の急速ろ過池において使用されるが、オゾンや活性炭吸着池を通した後に設置される後ろ過池で使用することも可能である。後ろ過池の場合は、前段の処理で大部分の濁質が除去されているため、濁質負荷が低い。このように濁質負荷が低いろ過池において、本発明は更に効果を発揮する。濁質負荷が低いため、毎回の洗浄で空気洗浄と水洗浄を併用する洗浄を行わなくても、十分にろ層の再生が可能なためである。
本発明は、重力式のろ過装置に限らず、圧力式のろ過装置に用いても良い。

次に本発明の方法について説明する。
図１、図４に好適態様を挙げて説明した本発明の装置を用いると、水道水を生産するためのろ過池の洗浄方法であって、空気洗浄と水洗浄を併用する洗浄を実施した後、次の該併用洗浄を実施するまでの間に、空気洗浄を行わずに水洗浄のみの洗浄を行うことができる。すなわち、本発明の方法を行うことができる。

また、本発明の方法では、通常の洗浄として、空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄を実施した後、次の空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄を実施するまでの間隔を８００時間以内とすることが好ましい。この間隔は２４〜２４０時間とすることがより好ましい。

さらに、本発明の方法では、予定したろ過継続時間よりも短い時間で、ろ過池内の水位がろ過の可能な限界の水位に到達した場合に、水洗浄のみの洗浄を行うことが好ましい。このような好ましい本発明の方法は、図３に示したフローの制御を行うことができる制御部を備える本発明の装置を用いて実施することができる。

本発明において、水洗時間は、ろ層内から効率よく濁質を排出できる時間を任意に設定すれば良く、制限はないが、洗浄効率と洗浄排水量の兼ね合いから、通水する洗浄水高さが、好ましくはろ層高さの最大２０倍、より好ましくは５．１〜１５．３倍、さらに好ましくは、６．９〜１３．２倍である。そして、洗浄排水の排出部の位置関係も考慮して洗浄時間を決定すると良い。ここで、洗浄水高さは洗浄ＬＶに洗浄時間を乗じることで求められる。

また、水洗浄を行うときの通常洗浄の線速度は最大２．０ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、０．３〜０．９ｍ／ｍｉｎであることがより好ましく、０．６〜０．８ｍ／ｍｉｎであることがさらに好ましい。さらに通常洗浄水の後には、剥離した濁度をすすぎだすためのスローダウン洗浄を行うことが望ましい。スローダウン洗浄は、通常洗浄より遅い速度で洗浄する。線速度は、最大０．３ｍ／ｍｉｎであることが望ましく、０．１〜０．２ｍ／ｍｉｎであることがさらに好ましい。

また、水洗浄を行うときの洗浄時間は０〜２０分であることが好ましく、５〜１０分であることがより好ましく、５〜８分であることがさらに好ましい。

水洗浄は定期的に行っても良いが、通水抵抗を根拠にして実施しても良い。通水抵抗の値に制限は無いが、通水抵抗で設定する場合は、水位をもとにするのが良く、通水開始時の水位に対して、好ましくは０〜５０００ｍｍ、より好ましくは１０００〜２０００ｍｍ、さらに好ましくは１５００〜２０００ｍｍ上昇した時点で実施するのが効果的である。

なお、通常の洗浄としての空気洗浄における洗浄時間、線速度、洗浄時間等の洗浄条件は従来公知の範囲であってよい。

本発明において用いられるろ材は例えば従来公知のものを用いることができる。具体的には、砂、木炭、活性炭やアンスラサイト、珪砂、ガーネット、樹脂成型物、スポンジなどを用いることができる。
ろ材の仕様にも限定はないが、例えば、ろ材の有効径や均等係数で示すと、本発明の効果が顕著に現れるのは、有効径：０．３〜２ｍｍ、均等係数：１．０〜２．０のろ材である。
ここで有効径とは、ふるいわけ試験において、粒径累積曲線での１０％通過径をｍｍ単位で表したものであり、ＪＩＳ Ｋ １４７４（２００７年）に規定される方法で測定される値を意味するものとする。
また、均等係数とは、ふるいわけ試験において、粒径累積曲線での６０％通過径（ｄ₆₀）と１０％通過径（ｄ₁₀）との比（ｄ₆₀／ｄ₁₀）であり、ＪＩＳ Ｋ １４７４（２００７年）に規定される方法で測定される値を意味するものとする。
なお、均等係数の下限は１．０である。

本発明では、ろ層が複層であることが好ましい。具体的には砂とアンスラサイトとを含むろ層であることが好ましい。この場合に、本発明の効果をより発揮する。

本発明は、浄水場のろ過池に適用する。ただし、上水分野で用いられる生物活性炭ろ過池に適用することは好ましくない。

本発明について実施例を用いて説明する。本発明は以下の実施例に限定されない。

初めに通常の洗浄としての空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄を行い、その後、定期的に、空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄を行った場合と水洗浄のみの洗浄を行った場合とについて、ろ坑およびろ過水濁度を比較する実験を行った。

実験に用いた装置について図５を用いて説明する。図５は、実験装置の概略図である。
図５に示す実験装置１００は２つのろ過塔（ろ過塔１、ろ過塔２）を有しており、同一の原水を同時に供給することができるように構成されている。

実験装置１００は原水槽１１０、ろ過塔１（１０１）、ろ過塔２（１０２）、ろ過水槽１２０および洗浄排水槽１３０を有している。そして、実験装置１００は原水槽１１０に貯留されている原水１１２が、原水ポンプ１１４の作用によって配管１１６を通って、ろ過塔１（１０１）およびろ過塔２（１０２）に供給され、ろ過塔１（１０１）およびろ過塔２（１０２）の内部のろ層１０３、１０４を上から下へ向かって通過することでろ過され、下部から流出し、ろ過水ライン１１８を通ってろ過水槽１２０へ到達するように構成されている。

ここでろ過塔１（１０１）およびろ過塔２（１０２）は、それらの下部から空気を供給してろ層を空気洗浄するための構成（空洗用ブロワ１０５および配管等）を有している。また、それらの下部からろ過水槽１２０に貯留されているろ過水１２２を供給して、ろ層を水洗浄するための構成（逆洗ポンプ１１９および逆洗ライン１０７等）を有している。
さらに、ろ過塔１（１０１）およびろ過塔２（１０２）は、それらの上部に、内部を水洗浄することで発生した洗浄排水を洗浄排水槽１３０へ向けて排出するための洗浄排水ライン１２５を有している。また、上部に表洗するための構成（表洗管１０８等）を有している。

このような実験装置１００を用いて原水１１２をろ過処理した。そして、ろ過塔１（１０１）およびろ過塔２（１０２）について、同時に通常の洗浄としての空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄を行った。その後、ろ過塔１（１０１）については、通常の空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄を行い、一方、ろ過塔２（１０２）については、水洗浄のみの洗浄を行って、各々のろ過塔のろ坑およびろ過水濁度を常時測定して比較した。ここでろ坑は、ろ層１０３、１０４の表面付近に設置したろ坑計１０６（マノメーター）によって測定した。また、ろ過水濁度は各々のろ過塔のろ過水流出管に濁度計を設置して測定した。

実験条件の詳細を以下に記す。
・原水：ダム水を凝集沈殿処理した水
・原水濁度：０．０５〜０．３２度
・ろ層構成：アンスラサイト２００ｍｍ＋珪砂４００ｍｍ
・ろ過速度：３６０ｍ／ｄ
・洗浄間隔：４８時間毎
・ろ過塔１における洗浄条件：空水洗（空気洗浄０．８ｍ／ｍｉｎ＋水洗浄０．２ｍ／ｍｉｎ）３分→水洗（水洗浄０．６ｍ／ｍｉｎ）８分
・ろ過塔２における洗浄条件：水洗（水洗浄０．２ｍ／ｍｉｎ）３分→水洗（水洗浄０．６ｍ／ｍｉｎ）８分
・総ろ過時間：８００時間

ろ坑およびろ過水濁度の測定結果を図６および図７に示す。
総ろ過時間８００時間においては、空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄を行う洗浄（図６、図７および後述する図８において「空気洗浄あり」と記す）（ろ過塔１）でも、水洗浄のみの洗浄（図６、図７および後述する図８において「空気洗浄なし」と記す）（ろ過塔２）でも、ろ抗の推移は同等であり、ろ過水質においても顕著な差は確認できなかった。
このことから、空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄から次の空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄までの間隔が、少なくとも８００時間においては、その間、水洗浄のみの洗浄だけを実施しても、ろ抗の推移およびろ過水質の観点からは十分にろ層の洗浄が成されていることが分かる。
したがって、本発明の場合（ろ過塔２において行った操作が相当）、通常の洗浄としての空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄の他に、空気洗浄を省いた、水洗浄のみの洗浄を行うことができるので、洗浄時間の短縮と洗浄に用いるエネルギーの縮減を図る事ができ、（１）急激な原水水質悪化によって予定外のろ過池の閉塞が生じても水道水生産計画への影響を最小限に抑えることができ、また、（２）浄水場の効率的な運用に資することができる。

次に、ろ過塔１およびろ過塔２の各々について、総ろ過時間８００時間後に、下記の第１表に示す条件で３回の洗浄を連続して実施した場合の、洗浄による濁質排出量を測定した。結果を第２表および図８に示す。

第２表および図８に示す通り、空気洗浄を省いた、水洗浄のみの洗浄で８００時間ろ過を継続した場合は、ろ抗の推移やろ過水質への影響は無いものの、水洗浄のみでは除去することのできなかった濁質がろ層に蓄積されていたことが分かる。これは、十分にろ層を洗浄することを目的として行った３回目の洗浄での濁質排出量が、水洗浄のみの洗浄を繰り返したろ過塔２で多かったことから判断できる。したがって、適切な間隔で空気洗浄と水洗浄を併用した洗浄を実施することは必要なものの、総ろ過時間８００時間程度では、ろ抗の推移やろ過水質への影響は現れないことが分かった。

１：流入渠、２：ろ過池、３：ろ過水渠、４：排水流出部、５：垂直堰、６：溢流堰、７：流入サイフォン管、８：流入管、９：排水流出渠、１０：流入サイフォン形成管、１１：流入サイフォン形成弁、１２：流入サイフォン破壊弁、１５：制御部、２０：仕切壁、２１：排水室、２２：ろ過室、３０：逆洗排水トラフ、４０：ろ材層、４１：集水装置、４５：ろ過水溢流堰、４６：ろ過水流出路、５０：排水サイフォン管、６０：排水サイフォン形成管、６１：排水サイフォン形成弁、６２：排水サイフォン破壊弁、７１：空気洗浄手段、７２：連通弁、７４：モータ、８０：本発明の装置、８１：本発明の装置、８２：ろ層、８３：原水、８４：ろ材、８５：支持層、８６：集水装置、８７：水洗浄手段、８８：空気洗浄手段、８９：制御部、９０：処理槽、９１：原水供給管、９２：処理水、９３：排水手段、１００：実験装置、１１０：原水槽、１０１：ろ過塔１、１０２：ろ過塔２、１０３：ろ層、１０４：ろ層、１０５：空洗用ブロワ、１０６：ろ坑計、１０７：逆洗ライン、１０８：表洗管、１１０：原水槽、１１２：原水、１１４：原水ポンプ、１１６：配管、１１８：ろ過水ライン、１１９：逆洗ポンプ、１２０：ろ過水槽、１２２：ろ過水、１２５：洗浄排水ライン、１３０：洗浄排水槽

Claims (6)

1. ろ過池のろ層を構成する複数のろ材に少なくとも砂が含まれている浄水用ろ過池の洗浄方法であって、
   空気洗浄と水を用いた逆流洗浄とを併用して前記ろ層の内部まで侵入した懸濁物を除去するための併用洗浄を実施した後に、ろ過処理を行い、該ろ過処理後に、次の該併用洗浄を実施することを含み、
   前記併用洗浄を実施した後、次の該併用洗浄が実施されるまでのろ過継続時間の間に、空気洗浄を行わずに水を用いた逆流洗浄のみの洗浄を行うことを特徴とするろ過池の洗浄方法。
2. 前記併用洗浄を実施した後、次の該併用洗浄を実施するまでの間隔が８００時間以内であることを特徴とする、請求項１に記載のろ過池の洗浄方法。
3. 予定したろ過継続時間よりも短い時間で、ろ過池内の水位がろ過の可能な限界水位に到達したときに、空気洗浄を行わずに水を用いた逆流洗浄のみの洗浄を行うことを特徴とする、請求項１または２に記載のろ過池の洗浄方法。
4. 前記併用洗浄が、以下の（１）〜（３）のいずれかの処理を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のろ過池の洗浄方法。
   （１）前記空気洗浄を行った後に前記水を用いた逆流洗浄を行う処理、
   （２）前記空気洗浄と前記水を用いた逆流洗浄とを同時に行う空気・水同時洗浄の後に、水を用いた逆流洗浄を行う処理、
   （３）前記空気洗浄を行った後に、前記空気・水同時洗浄を行い、その後に水を用いた逆流洗浄を行う処理。
5. 浄水用ろ過池のろ層として複数のろ材を備え、前記ろ材に少なくとも砂が含まれているろ層に、空気を吹き込んで空気洗浄を行う空気洗浄手段と、
   前記ろ層に対し、水を用いた逆流洗浄を行う水洗浄手段と、
   前記空気洗浄と水を用いた逆流洗浄を併用して前記ろ層の内部まで侵入した懸濁物を除去するための併用洗浄を行うか、あるいは、該併用洗浄後、次の該併用洗浄を実施するまでのろ過継続時間の間に水を用いた逆流洗浄のみの洗浄を行うかを選択可能な制御を行う制御部を有することを特徴とする水処理装置。
6. ろ過水渠と、排水流出部と、ろ過池内の水を該排水流出部に導く排水サイフォン管と、を備えたろ過池の水処理装置において、
   前記ろ過池内に設けられ、ろ層を構成する複数のろ材に少なくとも砂が含まれているろ層と、
   前記ろ過池に設けられ、外部の空気を空気供給管を介して前記ろ層に空気を吹き込んで前記ろ層の空気洗浄を行う空気洗浄手段と、
   前記排水サイフォン管を介して前記ろ過池内の水を前記排水流出部に流すことにより前記ろ過池でろ過された前記ろ過水渠内のろ過水を逆流させ、前記ろ層に対し、水を用いた逆流洗浄を行う水洗浄手段と、
   前記空気洗浄手段の空気供給管の通気及び前記排水サイフォン管の通水を制御して、前記空気洗浄と前記水を用いた逆流洗浄を併用して前記ろ層の内部まで侵入した懸濁物を除去するための併用洗浄を行うか、あるいは、該併用洗浄後、次の該併用洗浄を実施するまでのろ過継続時間の間に水を用いた逆流洗浄のみの洗浄を行うかを選択可能な制御を行う制御部と、
   を有することを特徴とするろ過池の水処理装置。