JP2000300918A

JP2000300918A - 原水処理装置

Info

Publication number: JP2000300918A
Application number: JP11114852A
Authority: JP
Inventors: Osamu Fukunaga; 修福永; Hiroshi Morikawa; 浩森川; Masahide Masumoto; 昌秀桝本
Original assignee: RISUI KAGAKU KK
Current assignee: RISUI KAGAKU KK
Priority date: 1999-04-22
Filing date: 1999-04-22
Publication date: 2000-10-31
Anticipated expiration: 2019-04-22
Also published as: JP3030024B1

Abstract

(57)【要約】【課題】一般河川の原水が一時的に超高濁度となって
もその原水を前処理することにより一定濁度以下に抑制
し、移動床砂濾過装置を利用して数度以下の濁度の工業
用水又は簡易水道水を供給し得る原水処理装置を得る。【解決手段】原水処理装置は、取水手段１ａからの原
水Ｗを送る給送ライン２に１次凝集剤注入手段４が接続
され、１次凝集剤を注入された原水を沈砂池３で１００
〜１５０度以下の濁度まで沈殿処理し、その２次原水を
送る給送ライン５に２次凝集剤注入手段７が接続され、
２次凝集剤を注入された２次原水を移動床砂濾過装置６
により処理して数度以下の濁度の処理水を得るように構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超高濁度の原水
から凝集剤・凝集補助剤等を用いて浮遊汚濁物質を取り
除き、連続移動床砂濾過装置により一定以下の濁度の処
理水を得ることができる原水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】河川水を水源としてその原水から浮遊汚
濁物質等を除去して飲料水や工業用水を送り出す浄水場
においては、原水の濁質濃度（以下濁度と略記する）が
１０００〜２０００度程度でも処理できるように必要な
設備が設けられている。かかる浄水場設備は、原水に含
まれている砂や泥を沈砂池で大まかに取り除き、その後
着水井に導いて凝集剤や凝集補助剤などの薬剤を注入
し、この原水中に薬剤が速やかに拡散し、混和されるよ
うに混和池で急速かきまぜを行なう。

【０００３】次いでフロック形成池へ原水を送るとそこ
で緩速かきまぜを行なってフロックへの移行を推進し、
このフロック成形池に直結された沈殿池で浮遊汚濁物質
を凝集沈殿させて浄水を得るようになっている。このよ
うな設備では、フロック形成池、沈殿池として処理水量
の５〜６時間分の容量を持つ大規模で広大な敷地を要す
る処理部や、着水井、混和池、フロック形成池、沈殿池
における薬剤注入やその濃度管理などのため高度な計表
設備が設けられている。

【０００４】このような一般的な浄水場設備の他に、流
域面積の小さな小規模河川やダム貯水池、伏流水等を水
源とする原水の処理設備として「上向流式連続移動床砂
濾過装置」を用いた設備も、主として全国各地の簡易水
道用、あるいは工業用水道に用いる設備として普及して
来ている。上述した特定の水源の場合、年間を通じて最
高濁度が１００度に満たないことが多く、上記濾過装置
はこのような条件を前提として設置され、薬剤注入が簡
単でマイクロフロックによる直接濾過方式であり、原水
濁度が１００〜１５０度迄処理出来る設備である。この
ような濾過装置は、例えば特開昭５２−１１１０６２号
公報により公知である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した河
川水を水源とする一般的な浄水場設備は、超高濁度（２
００〜２０００度）の原水であっても処理できる設備を
備えているが、前述したようにフロック形成池や沈殿池
などの設備を設けるために広大な敷地を要し、高度な計
装設備などを設けるため建設費が極めて高価であり、又
設備の維持管理にも非常に手間がかかる。

【０００６】一方、「上向流式連続移動床砂濾過装置」
を用いた原水処理設備は、原水濁度が１００〜１５０度
以下であることが設置するための条件であり、これを飲
料水を供給する一般的な浄水場と同等の設備として設け
ることはともかくとして、たとえ簡易水道用、あるいは
工業用水道に用いるとしても、又年間を通じてわずか１
０日前後の超高濁時しかないとしても原水濁度が設置条
件をはるかに超える超高濁度（２００〜２０００度）の
原水を水源とする場合にまで用いることはできない。

【０００７】しかしながら、この設備は設置に必要な敷
地が小さく、従って当然設備費用が一般的な浄水場程高
価でなく、薬剤注入制御などが簡単であるといういくつ
かの極めて卓れた利点があり、従って超高濁時であって
も使用できるように改善できればこれらの卓れた利点を
生かすことができる。しかし、河川水が台風や集中豪雨
によって急激に増水した時にその濁度がどのように変化
するかは調査データもなく、超高濁度の原水が通常状態
に戻るまでの変化の状況はよく分っていない。

【０００８】そこで、本発明者等は超高濁時の河川水の
濁度の変化を実際の河川において調査、分析したとこ
ろ、その超高濁度の河川水は一般に短時間内に濁度が急
激に減少するという特性があることを見出し、このよう
な特性を利用すれば超高濁度の河川水であっても上記移
動床濾過装置の水源に利用できるとの見透しに立って種
々実験、考案の結果、本発明の原水処理装置を提案する
に至ったのである。

【０００９】この発明は、上記の事情に鑑みて、一般河
川の原水を水源とし、その原水が一時的に超高濁度とな
ってもその原水を前処理することにより一定濁度以下に
抑制し、移動床砂濾過装置を利用して数度以下の濁度の
工業用水又は上水道、簡易水道水を供給し得る原水処理
装置を提供することを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決する手段として、河川の取水手段から取り込まれ
た原水を下流へ贈り給送ラインに１次凝集剤を注入する
１次凝集剤注入手段を接続し、その２次原水を沈砂池へ
導き、沈砂池で濁度１００〜１５０度以下に粗沈殿させ
た原水を下流へ送る給送ラインに２次凝集剤を注入する
２次凝集剤注入手段を接続し、その２次原水を移動床砂
濾過装置へ導き、この濾過装置で濾過処理して処理水を
得るようにして成る原水処理装置としたのである。

【００１１】このように構成したこの発明の原水処理装
置は、台風や集中豪雨により短時間内に急激に増水して
濁質濃度（以下濁度と略記する）が超高濁度（２００〜
２０００度）となる一般河川の河川水を原水として利用
できるものである。このような原水処理装置を設置する
場合、上記構成には明示していないが、一般に各処理工
程での濁度を必要に応じて検知するようになっており、
取水手段で取り込まれた原水の濁度が１５０度を超える
高濁度であることが検知されると、１次凝集剤注入手段
を作動させる。

【００１２】この１次凝集剤注入手段では、原水濁度が
２０００度と極端に高いか、あるいは２００度程度に低
いというその度合いに応じて必要な主凝集剤が注入さ
れ、又必要に応じてＰＨ値の調整のためアルカリ性薬品
や凝集補助剤が注入される。このような１次凝集剤注入
処理によって原水の濁度は１００〜１５０度以下に前処
理される。

【００１３】かかる１次凝集剤による前処理は、図４に
示す原水濁度の変化の調査、分析グラフによりその意義
が理解される。図中に示されているように、午前２時過
ぎの集中豪雨により河川水位が通常の約１．５ｍから急
激に約２．５ｍに増水すると、分析点Ａ₁〜Ａ₅のよう
に濁度が急激に変化する。分析点Ａ₁では河川水位が急
上昇しているが、しかし未だ濁度は急激に増大はしてい
ない。

【００１４】ところが、分析点Ａ₂では濁度が瞬間的に
急激に約２００度まで上昇し、１時間程の短い時間内に
１００度以下に急激に減少している。その後も急激に１
００度を超えて濁度が上昇した後、急激に減少し、分析
点Ａ₃では濁度が最高１００度程となると濁度の減少も
ゆるやかになっており、Ａ₄、Ａ₅では濁度減少がゆる
やかになる傾向がさらに大きくなる。

【００１５】このような分析結果から、超高濁度となっ
た河川水は一般に急激に超高濁度となるが、濁度が減少
するのも短時間内であり、従ってこのような濁度変化の
特性から判断すれば、超高濁度となった河川水でも凝集
剤を注入すればさらに濁度を短時間内に急激に変化させ
ることができ、このような前処理によって移動床砂濾過
装置に対する原水として使用できることとなる。

【００１６】上述した１次凝集剤注入手段によって薬剤
が注入された原水は、沈砂池において原水中に含まれる
超高濁度の汚濁物質が取り除かれ、１００〜１５０度以
下の濁度の２次原水となって給送ラインを経て送られる
が、その給送ライン途中ではさらに２次凝集剤注入手段
によって薬剤が注入され、その原水を移動床砂濾過装置
へ送り込み、この濾過装置により、１度前後の処理水が
得られる。

【００１７】

【実施の形態】以下、この発明の実施の形態について図
面を参照して説明する。図１は実施形態の原水処理装置
の全体概略構成図である。１は一般の河川であり、その
断面を示している。この河川１を流れる原水Ｗは取水手
段として設けた取水口１ａから取水ポンプ１ｐにより取
り込まれ、給送ライン２により下流へ送られる。この給
送ライン２の原水Ｗは、沈砂池３へ送られるが、給送ラ
イン２の途中には１次凝集剤注入手段４が接続されてい
る。

【００１８】１次凝集剤注入手段４は、１次凝集剤注入
装置４ａと１次凝集補助剤注入装置４ｂとを備えてい
る。注入装置４ａと４ｂは同一形式のものでもよいし、
互いに異なる形式のものでもよいが、薬剤を貯留するタ
ンクは前者に後者より一般に容量の大きいものが使用さ
れる。注入装置４ａ、４ｂの形式としては、重力滴下
型、置換型、２重オリフィス型、飽和器型、注入ポンプ
方式のものなど種々の形式があり、そのいずれでもよい
が、この例では注入ポンプ方式のものが用いられ、ポン
プにより強制的に薬剤を注入できる。

【００１９】凝集剤としては、広く使用されている硫酸
ばん土やアルミニウム、鉄、亜鉛、スズなどを含む金属
塩の溶液などであり、これらのうちでアルミニウム、
鉄、ナトリウムなどを含む金属塩はアルカリ性薬品であ
り、ＰＨ調整剤として原水中のＰＨ値を調整するのに用
いられる。又、凝集補助剤は、ベントナイト、ケイ酸ソ
ーダ、活性ケイ酸、アルギン酸ソーダなどであり、フロ
ックを強固にして沈降を促進させるために用いられる。
なお、主凝集剤として硫酸ばん土を用い、凝集補助剤に
替えて上記アルカリ薬品を並列に用いるようにしてもよ
い。

【００２０】沈砂池３は、隣接して設けられる濾過ポン
プ井３ａとの合計で処理水量の１時間分程度の容量を持
つ池として設けられ、従来例の沈殿池に比して１／５程
度の小規模な容量であり、敷地面積も小さいものであ
る。濾過ポンプ井３ａは沈砂池３で浮遊汚濁物質を除去
した原水をオーバフローさせて貯水する小さい井戸であ
り、濾過ポンプ３ｐが設置されている。

【００２１】濾過ポンプ３ｐで汲み上げられた原水は給
送ライン５を経て移動床砂濾過装置６へ送られるが、こ
の給送ライン５にも２次凝集剤注入手段７が接続されて
おり、これは１次凝集剤注入手段４と全く同一の構成の
ものであって、同様に２次凝集剤注入装置７ａと２次凝
集補助剤注入装置７ｂとを備えている。

【００２２】移動床砂濾過装置６は、図２に示すよう
に、円筒状で下部が逆円錐状に絞られた本体６０の下底
外周に設けた原水受け６１に給送ライン５からの原水を
受け、原水受け６１に下端が連通し本体６０の下底から
上向きに挿通された多数の流入管６２が設けられ、その
上端の直ぐ上には原水分散板６３ｓを設けて本体６０内
の濾過砂Ｓによる目詰りを防止しながら原水を濾過砂Ｓ
全域に均等に分配して濾過砂Ｓの間隙を上向流で浸透、
通過させることにより汚濁物質を除去し清澄な濾過水と
して堰６５ｂに集められるようになっている。なお、濾
過砂の粒径は０．８〜１．２ｍｍφで約１ｍの高さ（大
略本体の下半分程度）に充填されている。

【００２３】本体６０の中央にはその上端から下底近く
まで延びるエアーリフト管６４が設けられており、この
エアーリフト管６４の下方に挿入されている吹出管６４
ａへ図示しないエアーポンプから圧縮エアーを吹込んで
空気と水と濾過砂とが混合状態で激しく攪拌されながら
上昇する。このため、エアーリフト管６４の下端に向っ
て汚濁物質を捕捉した濾過砂Ｓが連続的に周囲から集ま
ってエアーリフト管６４内に吸上げられる。

【００２４】エアーリフト管６４内で混合、攪拌された
濾過砂Ｓは、その表面に付着した汚濁物質が剥離洗浄さ
れる。エアーリフト管６４で１次洗浄された濾過砂Ｓ
は、洗浄水トラフ６５ａ内で洗浄排水と分離され、２次
洗浄手段として設けられたサンドウォッシャ６６内のラ
ビリンス機構６７によって分散されながら下方へと落下
する。このとき、濾過水面と洗浄排水面との水位差ΔＨ
によって濾過水の一部がサンドウォッシャ６６内を上昇
し、砂と対向流となって上方に向って流れるため濾過砂
Ｓを再洗浄する。

【００２５】この洗浄水は、砂を下方へ濁質を上方へ流
す程の適宜な流速となるようΔＨを調整することによっ
て流速が設定される。上記２次洗浄によって濾過砂Ｓは
完全に清浄に戻され、サンドウォッシャ６６から落下し
て濾過砂分散傘６３ｇにより濾過層に均等に分散され、
再び原水の濾過作用をする。洗浄排水は洗浄水トラフ６
５ａから外部へ排水される。このように、濾過砂Ｓが常
に清浄な状態に保たれるため、連続的に濾過を行なうこ
とができる。なお、洗浄排水量は原水濁質濃度によって
変わるが、通常原水量の１０％程度である。

【００２６】上記のような構成、機能を有する移動床砂
濾過装置６により原水Ｗを濾過処理した清澄水は受水槽
８に貯水され、必要であれば、図示していないが、給水
ポンプにより需要家へ配管によって給送する。

【００２７】以上の構成とした実施形態の原水処理装置
では、取水１２１ａから取り込まれた原水はその濁度が
常にセンサによりチェックされる。図示の例では、明示
していないが、給送ライン２、沈砂池３、濾過ポンプ井
３ａ、給送ライン５、移動床砂濾過装置６から送り出さ
れた原水を送る給送ライン９のそれぞれにおいて原水の
濁度が自動的に検出され、記録される。

【００２８】給送ライン２で原水の濁度が１００度を越
えているときは、その検出信号により１次凝集剤注入手
段４の注入ポンプが必要に応じて起動され、主凝集剤、
アルカリ性薬品又は凝集補助剤が濁度の程度に応じて必
要量だけ送り出すようになっている。この薬剤の注入量
は、予め濁度に対応して必要量を定めておき、その設定
量を注入するように送り出す。

【００２９】こうして薬剤を注入された原水Ｗは給送ラ
イン２を通り沈砂池３へ送られ、そこでかきまぜ手段に
より薬剤を十分平均的に分散させ、沈殿させる。その結
果沈砂池３で浮遊汚濁物質を除去された原水の濁度は１
００〜１５０度以下となるように前述した予め設定され
る薬剤注入量の設定量を定めておく必要がある。例えば
１次凝集剤を１００ｍｇ／ｌ前後、凝集補助剤（アルカ
リ剤）を１０ｍｇ／ｌ前後注入すると１０００度以上の
原水を１００〜１５０度以下に処理することができる。

【００３０】このように処理された原水は濁度が１００
〜１５０度以下に処理されているから、濾過ポンプ３ｐ
により濾過ポンプ井３ａから送り出されるが、この濁度
の原水であればその後工程の移動床砂濾過装置６へ送る
ための条件が整えられているから、給送ライン５を経由
して送り出すことができる。

【００３１】給送ライン５では２次凝集剤注入手段によ
り２次凝集剤、２次アルカリ剤又は２次凝集補助剤を注
入し、その原水を移動床砂濾過装置６へ送ると１度前後
の処理水が得られることは前述した通りである。

【００３２】なお、上記実施形態の原水処理装置は主と
して工業用水道水又は上水道、簡易水道水を供給する装
置であるが、その用途は同様な各種処理装置にも適用で
きる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
原水処理装置は一般河川から取り込まれる原水を１次凝
集剤注入手段で１次凝集処理して超高濁度であっても１
００〜１５０度以下の濁度とした後２次凝集剤注入手段
で２次凝集処理をすると共に移動床砂濾過装置により濁
度を数度以下に処理する原水処理装置としたから、台風
や集中豪雨により年間を通じてたとえば１０日前後しか
超高濁度とはならない河川水であっても超高濁度時にこ
れを所定以下の濁度に前処理して数度以下の処理水を濾
過装置で作り出すことができるから、一般の浄水場のよ
うな大規模で広大な敷地と設備、計装装置などを必要と
せずに、従って安価な設備費用で工業用水や上水道、簡
易水道用の処理水を提供できるという極めて顕著な効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の原水処理装置の全体概略図

【図２】移動床砂濾過装置の主要断面図

【図３】同上の部分拡大断面図

【図４】河川の原水の濁度変化の測定グラフを示す図

【符号の説明】

１河川２給送ライン３沈砂池４１次凝集剤注入手段４ａ１次凝集剤注入装置４ｂ１次凝集補助剤注入装置５給送ライン６移動床砂濾過装置７２次凝集剤注入手段７ａ２次凝集剤注入装置７ｂ２次凝集補助剤注入装置８受水槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者桝本昌秀大阪市北区南森町１丁目４番10号理水化学株式会社内Ｆターム(参考） 4D066 BB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】河川の取水手段から取り込まれた原水を
下流へ贈り給送ラインに１次凝集剤を注入する１次凝集
剤注入手段を接続し、その原水を沈砂池へ導き、沈砂池
で濁度１００〜１５０度以下に粗沈殿させた２次原水を
下流へ送る給送ラインに２次凝集剤を注入する２次凝集
剤注入手段を接続し、その２次原水を移動床砂濾過装置
へ導き、この濾過装置で濾過処理して処理水を得るよう
にして成る原水処理装置。
【請求項２】前記１次凝集剤注入手段が濁度２００〜
２０００度の超高濁度原水に対しその濁度を１００〜１
５０度以下に凝集処理し得る量の１次凝集剤を供給する
ようにしたことを特徴とする請求項１に記載の原水処理
装置。
【請求項３】前記１次凝集剤注入手段が、主凝集剤を
注入する１次凝集剤注入装置と、アルカリ性薬品又は凝
集補助剤を注入する１次凝集補助剤注入装置とから成る
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の原水処理装
置。
【請求項４】前記移動床砂濾過装置が、筒状の装置本
体内に濾過砂を充填しその内側に下底外から上向きに原
水流入管を設けて２次原水を濾過砂に上向流で通過させ
て濾過するようにし、装置本体内にその下底から上端付
近まで延びるエアーリフト管を設け、その下端寄りで接
続した吹込管を介して外部より圧縮空気を上向きに送り
込んで下端から濾過砂、２次原水を吸い込み圧縮空気と
混合して濾過砂を洗浄する１次洗浄手段と、エアーリフ
ト管上端寄りにその上端から外側へ落下する濾過砂を上
向きの対向流で洗浄する２次洗浄手段とを備えたことを
特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の原水処理
装置。