JP2001276509A

JP2001276509A - ろ材層の逆洗方法及び装置

Info

Publication number: JP2001276509A
Application number: JP2000091589A
Authority: JP
Inventors: Kiyouichi Manabe; 教市真鍋
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-03-29
Filing date: 2000-03-29
Publication date: 2001-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】水温変化又は変動に応じて簡易に且つ確実に
逆洗速度を最適値に調節でき、これにより水温変化又は
変動に関わらず、ろ材層に対して十分な洗浄効果が得ら
れるろ材層の逆洗方法及び装置を提供する。【解決手段】本発明によるろ材層の洗浄方法は、原水
Ｗｇをろ過する砂ろ層４０を逆洗する方法であって、界
面センサ２と、演算制御装置３と、ポンプＰ１を有する
配管Ｌ１を介してろ槽１０に接続された逆洗水貯留槽４
とを備えた本発明による逆洗装置１１を用い、逆洗水Ｗ
ｂをろ槽１０に供給して砂ろ層４０に通水する逆洗水供
給工程と、砂ろ層４０の膨張率又はその界面レベルの上
昇率が所定の範囲、例えば、２０〜３０％となるよう
に、逆洗水Ｗｂのろ槽１０への供給流量を調節する流量
調節工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ろ材層の逆洗方法
及び装置に関し、詳しくは、被処理水をろ過するろ材層
を逆洗するろ材層の逆洗方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、浄水場では、河川等から取水し
た原水、排水、浸出水等の被処理水を処理して水道原水
や清澄水を得ている。これらの被処理水には、病原性原
虫等が含まれていることがあり、特に、塩素殺菌でも死
滅しないクリプトスポリジウムのような耐塩素性病原性
原虫を含む河川水の浄水場では、処理済水としての水道
原水がそのような原虫に汚染される虞がある。

【０００３】このような浄水場に対しては、通常、凝集
沈殿砂ろ過処理によって、３〜４ｌｏｇ（９９．９〜９
９．９９％）のクリプトスポリジウム除去性能を維持す
るよう要求されている。そのためには、浄水設備の一つ
である急速ろ過設備において、流入水中に含まれる懸濁
物質等の固形分（以下、単に「固形分」という）がろ過
水に漏洩する量を可能な限り低減するように、ろ材層を
有するろ過池の操作を適正に行う必要がある。この一環
として、ろ過池内に抑留されてろ材層に含まれる固形分
を洗浄し排出するための洗浄操作の適正化が重要であ
る。

【０００４】ところで、ろ過池等で用いられるろ材を洗
浄水で逆洗する際には、ろ材粒子相互の衝突回数が最大
のときに最良の洗浄効果が得られると言われている。ま
た、このときの最適な逆洗速度（逆洗水の流速）は、ろ
材層の厚さやその空隙率に依存せず、ろ材粒子の終端速
度のみに依存する。ここで、ろ材粒子の終端速度は、い
わゆる「アレンの式」と呼ばれる下記式（１）；

【０００５】

【数１】Ｕｔ：ろ材の終端速度[m/min] ρｓ：ろ材の密度(kg/m³) ρｆ：温度Ｔ[℃]の水の密度[kg/m³] μ ：温度Ｔ[℃]の水の粘性係数[kg/m・s] ｇ：重力加速度[m/s²] Ｄｓ：ろ材有効径（調和平均径）[m] で表される。また、最適逆洗速度Ｕｂ(m/min)は、下記
式（２）；Ｕｂ＝Ｕｔ／１０ …（２）に示す関係で表される。

【０００６】式（１）及び（２）より、例えば、ろ材粒
子の有効径Ｄｓが０．６(mm)の場合、夏季（水温Ｔが２
０℃のとき）及び冬季（水温Ｔが５℃のとき）の最適逆
洗速度Ｕｂは、それぞれ０．７２[m/min]及び０．６[m/
min]と算出される。

【０００７】これに対し、浄水場のろ過池を逆洗する際
には、その逆洗水量を可能な限り低減するために、通常
は逆洗速度を極力低い値（上記の例では０．６[m/mi
n]）に設定して固定しており、その逆洗速度を調節して
逆洗流量を変化させることは少ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のような一定の逆
洗速度でろ材層を逆洗する従来の逆洗方法では、逆洗時
の水温が変化したときに最適な逆洗速度が得られず、ろ
材層に対して十分な洗浄効果が得られないという問題点
がある。こうなると、ろ材層に含まれる固形分の一部が
除去されずに残留し、原水等の被処理水をろ過する際の
水回収率（被処理水の取水量に対するろ過水量の割合；
通常、指針によって９０％以上となるように規定されて
いる）が目標値を下回ることがある。しかも、ろ過開始
時の捨水量が増大してしまう。

【０００９】また、被処理水のろ過においては、ろ材層
に被処理水中の固形分が堆積していき、やがてろ過が継
続できなくなる。ろ過開始からこのような状態になるま
での時間は、一般に「ろ過継続時間」と言われるが、ろ
材層の逆洗が十分に行われないと、このろ過継続時間が
設定値よりも短縮されてしまい、処理効率が低下してし
まう。被処理水の水質が悪く固形分の量が多いと、この
傾向が更に顕著となる傾向にある。

【００１０】さらに、上記従来の逆洗方法において、水
温変化又は変動に応じて逆洗速度を変化させるには、手
動で逆洗水の流量を調節する必要があり、手間が掛かる
と共に迅速な流量調節（調整）を行い難いという問題が
ある。

【００１１】そこで、本発明は、このような事情に鑑み
てなされたものであり、水温変化又は変動に応じて簡易
に且つ確実に逆洗速度を最適値に調節でき、これにより
水温変化又は変動に関わらず、ろ材層に対して最適な洗
浄効果が得られるろ材層の逆洗方法及び装置を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明者は鋭意研究を重ねた結果、ろ材層を逆洗す
る際の洗浄効果と、そのろ材層の膨張率との相関性が極
めて高いことを見出した。つまり、冬の低水温期には水
の粘性が比較的高く、ろ材層として砂ろ層を用いた場合
の膨張率は２０〜３０％に達するのに対し、夏の高水温
期には水の粘性が低下して上記砂ろ層の膨張率は１０〜
２０％程度に留まることを確認した。これにより、上述
の如く、冬季には最適逆洗速度が夏季より小さくても洗
浄効果が高められることを見出した。そして、本発明者
は、これらの知見に基づいて更に研究を進め、本発明を
完成するに到った。

【００１３】すなわち、本発明によるろ材層の逆洗方法
は、被処理水をろ過するろ材層を逆洗するろ材層の方法
であって、逆洗水をろ材層に供給する逆洗水供給工程
と、ろ材層の膨張率又はろ材層の界面レベルが所定の範
囲となるように逆洗水の流量を調節する流量調節工程と
を備えることを特徴とする。このとき、流量調節工程
は、逆洗水供給工程の実施前、実施中及び実施後のいず
れで実行してもよく、逆洗水供給工程を実施していると
きに実行すると特に好ましい。

【００１４】このようなろ材層の逆洗方法では、逆洗水
供給工程において、ろ材層に逆洗水が供給されてろ材層
中を流通する。逆洗水はろ材間に行き渡り、その水流に
よってろ材同士が衝突を繰り返す。これにより、ろ材層
に含まれる固形分が逆洗水に移行してろ材層から排出除
去される。このとき、逆洗水の水圧により、ろ材層全体
が膨張する。この状態で流量調節工程を実施し、ろ材層
の膨張率又はその界面レベルを所定の範囲に調節する。
そして、この所定の範囲を、例えば、ろ材や逆洗水の水
温に応じた最適な逆洗速度が得られる値とすることによ
り、ろ材層に対して十分な洗浄効果が得られ、逆洗効率
が高められる。

【００１５】ここで、ろ材層の膨張率の所定範囲は、洗
浄対象であるろ材層に対して予め経験的に決定しておい
てもよいし、上述の「アレンの式」を用いて理論的に求
めた最適洗浄速度とろ材層の膨張率との関係を予め実験
等で求めておき、この相関関係と洗浄対象である実際の
ろ材層の条件とから決定してもよい。また、ろ材層が設
置される槽等の寸法形状、断面積等が予め分かっていれ
ば、界面レベルの実測により膨張率が求められる。よっ
て、膨張率の好適な範囲から界面レベルの所定の範囲を
決定できる。

【００１６】また、流量調節工程においては、逆洗水が
流通しているときのろ材層の膨張率又はろ材層の界面レ
ベルを実測し、その膨張率又は界面レベルの実測値に基
づいて逆洗水の流量を調節すると好適である。このよう
にすれば、実際の逆洗条件におけるろ材層の膨張率又は
界面レベルを確実に把握でき、この実測値と膨張率又は
界面レベルの設定値（所定の範囲）とを比較し、その差
に基づいて逆洗水の流量調節を的確に実施可能である。
すなわち、膨張率のフィードバック制御が可能となるの
で、ろ材層の膨張率又は界面レベルを迅速且つ適正に最
適な所定範囲に調節及び維持できる。

【００１７】さらに、流量調節工程が、ろ材層の界面レ
ベル又は容積を計測する計測ステップと、逆洗水が流通
している状態におけるろ材層の界面レベル又は容積の計
測値と、逆洗水を供給する前の状態におけるろ材層の界
面レベル又は容積とから、ろ材層の膨張率又はその界面
レベルの上昇率を算出する膨張率算出ステップとを有す
ると好ましい。

【００１８】このような方法では、計測ステップにおい
て計測したろ材層の容積値を用い、膨張率算出ステップ
において、例えば下記式（３）；Ｅｉ＝（Ｖｉ−Ｖ０）／Ｖ０×１００ …（３）で表される関係により、逆洗水が流通している状態にお
けるろ材層の膨張率が算出される。ここで、Ｅｉ［％］
は、逆洗水の流量がｉのときのろ材層の膨張率を示し、
Ｖｉは、逆洗水が流量ｉで流通している状態におけるろ
材層の容積を示し、Ｖ０は逆洗水が供給される前の状態
におけるろ材層の容積を示す。

【００１９】また、ろ材が槽や筒状容器に収納されてろ
材層が形成されている場合には、計測ステップにおいて
ろ材層の界面レベル（基準レベルがろ材層底面のときに
ろ材層の高さに相当する）を計測し、この計測値を用
い、膨張率算出ステップにおいて、例えば下記式
（４）；Ｅｉ＝（Ｌｉ−Ｈ）／（Ｌ０−Ｈ）×１００ …（４）で表される関係により、逆洗水が流通している状態のろ
材層の膨張率が算出される。ここでのＥｉ［％］は、逆
洗水の流量がｉのときのろ材層の膨張率、又は、そのと
きの界面レベルの上昇率を示し、Ｈはろ材層の底面レベ
ルを示し、Ｌｉは、逆洗水が流量ｉで流通しているとき
のろ材層の界面レベルを示し、Ｌ０は逆洗水が供給され
る前の状態におけるろ材層の界面レベルを示す。

【００２０】またさらに、計測ステップにおいては、音
波又は電磁波、好ましくは超音波を界面に照射し、界面
からの反射波を検出することにより音波又は電磁波の出
射源と界面との距離を計測し、この距離の計測値から界
面レベルを決定するとより好ましい。なお、超音波を用
いる場合、その周波数は特に限定されず、一般には２０
ｋＨｚ以上の弾性波であり、周波数及び／又は強度は一
定であってもよく、規則的又は不規則的に変化してもよ
い。また、周波数成分として可聴周波数帯域の音波を含
んでいても構わない。

【００２１】こうすれば、計測ステップにおいて界面レ
ベルを非接触で計測するので、接触方式よりも計測装置
の操作性、保守性及び信頼性を向上できる。また、界面
レベルを自動且つ連続的に計測できるので、ろ材層の膨
張率を自動且つ連続的に測定可能である。さらに、音波
又は電磁波の反射波を検出するので、ろ材層、逆洗水の
水質等の影響を受けずにろ材層の界面レベルを計測でき
る。またさらに、音波又は電磁波の反射波を検出して出
射波との時間差により距離を計測すれば、計測装置を駆
動する必要がないので、保守性及び信頼性を更に向上で
きる。

【００２２】より具体的には、流量調節工程において、
ろ材層が砂ろ層又は活性炭層であるときに、このろ材層
の膨張率又はその界面レベルの上昇率が２０〜３０％と
なるように逆洗水の流量を調節することが望ましい。こ
の膨張率又は上昇率が２０％未満の場合には、ろ材層を
構成する砂粒同士の衝突回数が十分に高められず洗浄効
果が十分に得られない傾向にある。一方、この膨張率又
は上昇率が３０％を超えると、逆洗水量が増加する割に
洗浄効果が飽和する傾向にあり、逆洗水量を節減する観
点から好ましくない。また、この場合には、砂粒がろ材
層から流出してしまう虞がある。

【００２３】なお、ろ材層が設置されるろ槽等の形状、
断面積等が分かっている場合には、上記膨張率又は上昇
率の好適範囲に対応する界面レベルの絶対値、又は、界
面レベルの上昇分の絶対値について、所定範囲を規定し
てもよい。

【００２４】また、本発明によるろ材層の逆洗装置は、
本発明のろ材層の洗浄方法を有効に実施するための装置
であり、被処理水をろ過するろ材層を逆洗するものであ
って、逆洗水をろ材層に供給する逆洗水供給手段と、逆
洗水供給手段に接続され、ろ材層の膨張率又はろ材層の
界面レベルが所定の範囲となるように逆洗水の流量を調
節する流量調節手段とを備えることを特徴とする。

【００２５】好ましくは、流量調節手段が、逆洗水が流
通しているときのろ材層の膨張率又はろ材層の界面レベ
ルを実測する測定部と、測定部により取得した実測値に
基づいて逆洗水の流量を調節する流量調節部とを有する
ものである。

【００２６】さらに、膨張率測定部は、ろ材層の界面レ
ベル又は容積を計測する計測部と、計測部に接続され、
逆洗水が流通している状態におけるろ材層の界面レベル
又は容積の計測値と、逆洗水が供給される前の状態にお
けるろ材層の界面レベル又は容積とから、ろ材層の膨張
率を算出する演算部とを有するとより好ましい。

【００２７】またさらに、計測部が、音波又は電磁波を
界面に照射し、界面からの反射波を検出することにより
音波又は電磁波の出射源と界面との距離を計測し、この
距離の計測値から界面レベルを決定するものであると有
用である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
実施形態を説明する。なお、同一の要素には同一の符号
を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の
位置関係は図面の位置関係に基づくものとする。

【００２９】図１は、本発明によるろ材層の逆洗装置に
係る第１実施形態を示す概略断面図である。逆洗装置１
１（ろ材層の逆洗装置）は、ろ過池１００の内部に設け
られたろ槽１０内に設置された界面センサ２（膨張率測
定部の計測部）と、この界面センサ２に演算制御装置３
を介して接続されたポンプＰ１を有する配管Ｌ１と、配
管Ｌ１を介してろ槽１０の下端部に接続された逆洗水貯
留槽４とを備えるものである。なお、図１においては、
図示の都合上、界面センサ２をろ槽１０の外部上方に記
載しているが、界面センサ２は、後述する排水トラフ５
０の越流面Ｃの下方で且つ固形分含有水Ｗｃに水没する
所定位置に設置されている。

【００３０】一方、この逆洗装置１１が接続されたろ槽
１０は、底部に空間１１が形成されており、その上方に
仕切板２０が固定され、更に砂利層３０及び砂ろ層４０
（ろ材層）がその順に堆積されている。また、ろ槽１０
内部の上端部近傍には、排水用の排水トラフ５０が設置
されている。さらに、ろ過池１００の上端部には、被処
理水としての原水Ｗｇが一時貯留される原水槽６０が配
置されている。なお、この原水槽６０は、逆洗時には特
に使用しない。

【００３１】逆洗装置１１は、このような構成のろ槽１
０に逆洗水Ｗｂを供給し、ろ槽１０の内部、特に砂ろ層
４０及び砂利層３０に含まれる懸濁物質等の固形分をろ
槽１０の外部へ排出除去する。ポンプＰ１は、逆洗水貯
留槽４に収容された逆洗水Ｗｂを、配管Ｌ１を通してろ
槽１０の空間１１内へ供給するものである。このよう
に、逆洗水貯留槽４、ポンプＰ１及び配管Ｌ１から逆洗
水供給手段が構成されている。

【００３２】また、界面センサ２は、超音波Ｓｆをろ槽
１０の内部へパルス状に出射する出射部と、砂ろ層４０
の界面で反射された超音波（反射波Ｓｂ）を検知する検
波部とを有しており、検知した反射波Ｓｂの検知信号を
演算制御装置３へ出力する。後述するように、ろ槽１０
内に逆洗水Ｗｂが供給されると、逆洗水Ｗｂが砂利層３
０及び砂ろ層４０を通過し、固形分含有水Ｗｃが砂ろ層
４０の上部に滞留する。界面センサ２はこの固形分含有
水Ｗｃ下に水没した状態となり、出射された超音波Ｓｆ
は固形分含有水Ｗｃを伝播し、砂ろ層４０の界面へ照射
されて反射される。

【００３３】演算制御装置３は、この反射波Ｓｂの検知
信号の処理及び解析を行い、後述の如く、界面センサ２
と砂ろ層４０の界面との距離を算出し、更にこの距離か
ら砂ろ層４０の界面レベルを決定し、逆洗時の砂ろ層４
０の膨張率を求める。また、演算制御装置３は、このよ
うに定量された砂ろ層４０の膨張率（実測値）と、膨張
率の設定値との差異に基づいて、ポンプＰ１の出力又は
吐出流量を調節することにより、逆洗水Ｗｂのろ槽１０
への供給流量を調節する。

【００３４】このように、界面センサ２と演算制御装置
３とから測定部が構成されており、演算制御装置３とポ
ンプＰ１とから流量調節部が構成されている。なお、演
算制御装置３及びポンプＰ１は、図示しない電源に接続
されており、また、界面センサ２へは、演算制御装置３
を通して電力が供給されるようになっている。

【００３５】次に、このように構成された逆洗装置１１
を用いた本発明によるろ材層の逆洗方法の第１実施形態
について説明する。まず、ポンプＰ１を運転し、逆洗水
貯留槽４から配管Ｌ１を通して逆洗水Ｗｂを、原水Ｗｇ
のろ過処理が行われた後のろ槽１０の空間１１へ連続的
に供給する（逆洗水供給工程）。

【００３６】逆洗水ＷｂはポンプＰ１で印加された水圧
によって、ろ槽１０の内部を上方へ移動し、仕切板２０
に複数穿設された通水孔を通って砂利層３０へ達する。
砂利層３０は、砂ろ層４０に比して空隙容積が大きく、
且つ、上方に砂ろ層４０が存在するので、逆洗水Ｗｂが
通水されても層厚に殆ど変化はない。砂利層３０を通過
した逆洗水Ｗｂは、砂ろ層４０へ到達し、砂ろ層４０を
構成する砂粒子（ろ材）の間を流通して砂ろ層４０全体
に行き渡る。

【００３７】砂ろ層４０の砂粒子は、逆洗水Ｗｂの通過
によって振動され、砂粒子同士の衝突が繰り返される。
これにより、原水Ｗｇのろ過時に砂ろ層４０に残留した
固形分が逆洗水Ｗｂへ移行する。このとき、砂ろ層４０
は、逆洗水Ｗｂの流量に応じた水圧によって全体が膨張
する。これにより、逆洗水Ｗｂが通水される前の界面Ｂ
０（図示の状態４１）は上昇して界面Ｂｉ（図示の状態
４２）に示す位置となる。つまり、状態４２における砂
ろ層４０の層厚は、状態４１における砂ろ層４０の層厚
ｈ１に膨張による増分ｈ２が付加された値となる。

【００３８】それから、固形分を含んだ逆洗水Ｗｂは、
砂ろ層４０を通過して固形分含有水Ｗｃとしてろ槽１０
の上部に一時滞留し、ろ槽１０の所定レベル（越流面
Ｃ）に達すると排水トラフ５０へ流入する。この固形分
含有水Ｗｃは、ろ槽１０の外部のろ過池１００内へ排出
され、更にろ過池１００の外部へ排出される。

【００３９】このように逆洗水Ｗｂをろ槽１０へ供給し
ている状態で、界面センサ２から測距用の超音波Ｓｆを
ろ槽１０の内部へ向けてパルス出射する。界面センサ２
は、固形分含有水Ｗｃ下に水没しており、超音波Ｓｆ
は、固形分含有水Ｗｃを伝播して砂ろ層４０の界面Ｂｉ
へ照射され、少なくとも一部が反射される。そして、こ
の反射波Ｓｂを界面センサ２の検波部で検知し、検知信
号を演算制御装置３へ出力する。

【００４０】演算制御装置３では、これら反射波Ｓｂの
検知信号の波形整形、アナログ−ディジタル（ＡＤ）変
換等を行い、所定の解析処理を実施して砂ろ層４０の界
面Ｂｉで反射された反射波Ｓｂを抽出する。次いで、こ
の界面Ｂｉからの反射波Ｓｂの到達時刻と、超音波Ｓｆ
の出射時刻との差から、界面センサ２と界面Ｂｉとの距
離を演算する。さらに、この距離の計測値と界面センサ
２の設置レベルとから、砂ろ層４０の界面レベルＬｉを
算出する（計測ステップ）。

【００４１】そして、演算制御装置３において、例えば
下記式（４）；Ｅｉ＝（Ｌｉ−Ｈ）／（Ｌ０−Ｈ）×１００ …（４）で表される関係から逆洗水Ｗｂが流通している状態４２
における砂ろ層４０の膨張率を算出する（膨張率算出ス
テップ）。ここで、Ｅｉ［％］は、逆洗水Ｗｂが流通し
ている状態における砂ろ層４０の膨張率（又は界面レベ
ルの上昇率）を示し、Ｈは砂ろ層４０の底面レベルを示
し、Ｌ０は逆洗水Ｗｂを供給する前の状態４１における
砂ろ層４０の界面Ｂ０のレベルを示す。

【００４２】ここで、演算制御装置３には、予め所望の
砂ろ層４０の膨張率を設定しておく。この設定値は、砂
ろ層４０を構成する砂の粒度、平均粒径、種類等によっ
て、或いは砂以外のろ材を用いたときに最適値が異なる
ものの、砂ろ層４０の場合には、２０〜３０％が好まし
い範囲として例示される。

【００４３】この膨張率が２０％未満の場合には、砂ろ
層４０を構成する砂粒同士の衝突回数が十分に高められ
ず、砂ろ層４０の洗浄効果が十分に得られない傾向にあ
る。一方、この膨張率が３０％を超えると、逆洗水量が
増加する割に洗浄効果が飽和する傾向にあり、洗浄に使
用する水量を節減する観点から好ましくない。また、膨
張率が大きくなり過ぎると、ろ材である砂が排水トラフ
５０へ流入して排出される虞がある。

【００４４】演算制御装置３は、このような砂ろ層４０
の膨張率の設定値と、実測した膨張率Ｅｉとを比較し、
砂ろ層の４０の膨張率が設定値の範囲となるようにポン
プＰ１の流量を調節する流量調節信号をポンプＰ１へ出
力する。これにより、膨張率Ｅｉが設定値よりも小さい
場合にはポンプＰ１の出力又は吐出流量を増大させ、逆
に膨張率Ｅｉが設定値よりも大きい場合にはポンプＰ１
の出力又は吐出流量を減少させ、同時に、界面レベルＬ
ｉを常時連続して監視し、砂ろ層４０の膨張率を設定値
の範囲内に維持するといったフィードバック制御を行う
（流量調節工程）。

【００４５】このような構成を有する逆洗装置１１及び
逆洗装置１１を用いた本発明によるろ材層の洗浄方法に
よれば、逆洗水Ｗｂをろ槽１０へ供給して砂ろ層４０の
洗浄を行いながら、逆洗水Ｗｂの通水によって膨張した
砂ろ層４０の界面レベルＬｉを監視し、実測した膨張率
に基づいて逆洗水Ｗｂの流量を調節することにより、砂
ろ層４０の膨張率を最適な洗浄効果が得られる設定値の
範囲とする。

【００４６】よって、砂ろ層４０を流通する逆洗水Ｗｂ
の逆洗速度を簡易に且つ確実に最適な所定値とすること
ができる。したがって、水温の変化又は変動がある場合
にも、更にはこのような水温変化又は変動が短期的又は
長期的なものであっても、常に十分且つ優れた洗浄効果
が得られる。その結果、逆洗水量の増大を抑制しつつ、
砂ろ層４０に含まれる懸濁物質等の固形分を十分に排出
除去できる。

【００４７】また、このように砂ろ層４０を十分に洗浄
できるので、原水等の被処理水をろ過する際の水回収率
を向上できる。さらに、砂ろ層４０による被処理水のろ
過継続時間を十分に長くすることができ、被処理水のろ
過処理効率を向上できる。しかも、原水Ｗｇのろ過開始
時における捨水量の軽減を図ることが可能となる。

【００４８】さらに、砂ろ層４０の膨張率を実測し、こ
の実測値と膨張率の設定値とを比較し、その差に基づい
てポンプＰ１の出力又は吐出流量を調節して逆洗水Ｗｂ
の流量を調節するので、砂ろ層４０の膨張率を迅速且つ
適正に最適な範囲に調節及び維持できる。その結果、逆
洗効率を向上できる。

【００４９】またさらに、砂ろ層４０の膨張率を２０〜
３０％に維持すれば、必要最小限の逆洗水量で砂ろ層４
０に対する洗浄効率を最適化でき、しかも、ろ材である
砂がろ槽１０の外部へ流出してしまうことを防止でき
る。

【００５０】さらにまた、砂ろ層４０の界面レベルＬｉ
を界面センサ２により非接触で計測するので、接触方式
よりも計測装置の操作性、保守性及び信頼性を向上でき
る。また、超音波Ｓｆを砂ろ層４０の界面に照射し、そ
の反射波Ｓｂを検知して界面レベルＬｉを自動且つ連続
的に計測できるので、砂ろ層４０の膨張率を自動且つ連
続的に、しかも簡易に定量可能である。

【００５１】加えて、超音波の反射波Ｓｂを検出するの
で、砂ろ層４０、逆洗水Ｗｂひいては固形分含有水Ｗｃ
の水質の影響を受けずに砂ろ層４０の界面レベルを計測
できる。したがって、砂ろ層４０の膨張率を正確に把握
できる利点がある。しかも、界面センサ２が駆動部を有
しないので、保守性及び信頼性を一層向上できる。

【００５２】図２は、本発明によるろ材層の逆洗装置に
係る第２実施形態を示す概略断面図である。逆洗装置１
２は、ポンプＰ１を有する配管Ｌ１の代りに、ポンプＰ
２及び流量調整弁Ｖ２が設けられた配管Ｌ２を備えるこ
と以外は、図１に示す逆洗装置１１と同等の構成を有す
るものである。すなわち、逆洗水貯留槽４、ポンプＰ
２、流量調整弁Ｖ２及び配管Ｌ２により逆洗水供給手段
が構成されている。なお、ポンプＰ２は、吐出流量が固
定されていても可変でもよい。

【００５３】このような構成の逆洗装置１２を用いて砂
ろ層４０の逆洗を行う場合には、まず、ポンプＰ２を運
転し、流量調整弁Ｖ２を開放することにより、配管Ｌ２
を通して逆洗水貯留槽４から逆洗水Ｗｂをろ槽１０の空
間１１へ供給する。逆洗水Ｗｂの通水により砂ろ層４０
の洗浄が行われる機構、並びに、膨張した砂ろ層４０の
界面レベルＬｉの計測及び膨張率の算出手順は、上述し
た本発明によるろ材層の逆洗方法におけるのと同様であ
るので、ここでの説明は省略する。

【００５４】演算制御装置３は、砂ろ層４０の膨張率設
定値と実測した砂ろ層４０の膨張率との差に基づく逆洗
水Ｗｂの流量調節信号を流量調整弁Ｖ２へ出力する。こ
れにより、流量調整弁Ｖ２の開度を調節して、逆洗水Ｗ
ｂのろ槽１０への供給流量を調節し、砂ろ層４０の膨張
率を設定値の範囲内の値とする。このように、界面セン
サ２、演算制御装置３及び流量調整弁Ｖ２により流量調
節手段が構成されている。

【００５５】このような構成を有する逆洗装置１２及び
この逆洗装置１２を用いた逆洗方法によっても、実測し
た砂ろ層４０の膨張率に基づいて逆洗水Ｗｂの流量を調
節することにより、砂ろ層４０の膨張率を最適な洗浄効
果が得られる設定値の範囲に維持できる。したがって、
砂ろ層４０に流通する逆洗水Ｗｂの逆洗速度を簡易に且
つ確実に最適な値とすることが可能となる。

【００５６】図３は、本発明によるろ材層の逆洗装置に
係る第３実施形態を示す概略断面図である。逆洗装置１
３は、前述した逆洗装置１１，１２と異なり、逆洗水Ｗ
ｂをろ槽１０へ供給するためのポンプを備えていない。
すなわち、逆洗装置１３は、逆洗水貯留槽４が、ろ槽１
０に設けられた排水トラフ５０の設置レベル（高さ位
置）よりも高い位置に設置され、この逆洗水貯留槽４
が、流量調整弁Ｖ３を有する配管Ｌ３を介してろ槽１０
に接続されたものである。

【００５７】この逆洗装置１３においては、流量調整弁
Ｖ３を開放すると、水位差によって生じる圧力により、
逆洗水Ｗｂが配管Ｌ３を通してろ槽１０の空間１１へ供
給される。つまり、逆洗水貯留槽４、流量調整弁Ｖ３及
び配管Ｌ３により逆洗水供給手段が構成されている。こ
のようにして逆洗水Ｗｂをろ槽１０へ供給することによ
り、逆洗水Ｗｂが砂ろ層４０に通水され、砂ろ層４０の
洗浄が行われる。その洗浄機構並びに膨張した砂ろ層４
０の界面レベルＬｉの計測及び膨張率の算出手順は、上
述した本発明によるろ材層の逆洗方法におけるのと同様
であるので、ここでの説明は省略する。

【００５８】そして、演算制御装置３は、砂ろ層４０の
膨張率設定値と実測した砂ろ層４０の膨張率との差に基
づく逆洗水Ｗｂの流量調節信号を流量調整弁Ｖ３へ出力
する。これにより、流量調整弁Ｖ３の開度を調節して、
逆洗水Ｗｂのろ槽１０への供給流量を調節し、砂ろ層４
０の膨張率を設定値の範囲内の値とする。このように、
界面センサ２、演算制御装置３及び流量調整弁Ｖ３によ
り流量調節手段が構成されている。

【００５９】このように構成された逆洗装置１３及びこ
の逆洗装置１３を用いた逆洗方法によっても、実測した
砂ろ層４０の膨張率に基づいて逆洗水Ｗｂの流量を調節
することにより、砂ろ層４０の膨張率を最適な洗浄効果
が得られる設定値の範囲に維持できる。したがって、砂
ろ層４０に流通する逆洗水Ｗｂの逆洗速度を簡易に且つ
確実に最適な値とすることが可能である。また、逆洗水
Ｗｂをろ槽１０へ供給するのにポンプを用いず水位差を
利用するので、保守性が高められると共に、逆洗時の運
転コスト（消費電力）を低減できる。

【００６０】なお、上述した各実施形態においては、砂
ろ層４０の膨張率を算出しているが、ろ槽１０の断面積
（水平断面積）が分かっている場合、界面レベルの所定
範囲を設定し、界面レベルの実測値との比較から流量調
節を行っても簡便であって好ましい。この界面レベルの
所定範囲の規定に代えて、界面センサ２から砂ろ層４０
の界面までの距離そのものを規定してもよい。こうすれ
ば、間接的に界面レベルひいては膨張率を規定するのと
同等であり、簡便性の観点から好ましい。

【００６１】また、砂ろ層４０の界面レベルＬｉと砂ろ
層４０の水平断面積（ろ槽１０の水平断面積）とから砂
ろ層４０の容積を求め、例えば式（３）で表される関係
により膨張率を算出してもよい。さらに、界面センサ２
を複数設置し、砂ろ層４０の界面の複数の部位に超音波
を照射することにより、砂ろ層４０の界面レベルＬｉの
実測データを複数取得してもよい。この場合、それらの
実測値の平均値に基づいて、砂ろ層４０の平均的な膨張
率を実測できる。

【００６２】またさらに、逆洗水Ｗｂを供給する前の状
態４１における砂ろ層４０の界面レベルＬ０を界面セン
サ２によって計測しておいてもよい。さらにまた、界面
センサ２を用いずに、砂ろ層４０の界面位置を例えばス
ケール等で目視計測し、手動又は演算制御装置３に界面
レベルのデータを入力することにより、ポンプＰ１の出
力若しくは吐出流量の調節又は流量調整弁Ｖ２，Ｖ３の
開度調節を行ってもよい。加えて、砂ろ層４０の界面位
置を連続的に監視せずに、所定時間間隔毎に断続的に監
視して膨張率を実測してもよい。

【００６３】また、界面センサ２の超音波出射部に用い
られる超音波発生源としては、特に限定されず、例え
ば、ピエゾ素子のような振動子を用いることができる。
加えて、洗浄装置１１，１２，１３は、砂ろ層４０の洗
浄に適用が限定されるものではなく、他のろ材、例えば
活性炭等で構成されるろ材層の洗浄に用いても好適であ
る。ろ材層として活性炭層を用いた場合にも、砂ろ層４
０と同様に、その膨張率又は界面レベルの上昇率の好適
範囲は２０〜３０％である。このようなろ材層を用いた
設備としては、浄水又は下水処理分野の砂ろ過、活性炭
ろ過、生物ろ過設備等が挙げられる。

【００６４】さらに、界面センサ２としては、超音波式
に限定されず、可聴領域の音波又は電磁波を砂ろ層４０
の界面に照射するものであってもよく、例えば、可視領
域又は赤外領域の波長を有するレーザ装置とその波長域
の光に感度を有する受光センサを備える測距センサを用
いてもよい。この場合、レーザ装置及び受光センサはろ
槽１０の外部上方に設置可能である。また、砂ろ層４０
の界面の一部にレーザ光を反射可能なミラー等の部材を
設置し、その部材にレーザ光を照射して反射光を検出し
てもよい。

【００６５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によるろ材層
の洗浄方法及び装置によれば、水温変化又は変動に応じ
て簡易に且つ確実に逆洗速度を最適値に調節できる。こ
れにより、水温変化又は変動に関係なく、ろ材層に対し
て十分に且つ優れた洗浄効果が得られる。よって、逆洗
水量の増大を抑制しつつ、ろ材層に含まれる懸濁物質等
の固形分を十分に除去することができる。したがって、
原水等の被処理水をろ過する際の水回収率を十分に高く
維持できる。さらに、ろ材層による被処理水のろ過継続
時間を十分に長くすることができ、被処理水のろ過処理
効率の低下を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるろ材層の逆洗装置に係る第１実施
形態を示す概略断面図である。

【図２】本発明によるろ材層の逆洗装置に係る第２実施
形態を示す概略断面図である。

【図３】本発明によるろ材層の逆洗装置に係る第３実施
形態を示す概略断面図である。

【符号の説明】

２…界面センサ（測定部）、３…演算制御装置（測定
部、流量調節部）、４…逆洗水貯留槽（逆洗水供給手
段）、１０…ろ槽、１１，１２，１３…逆洗装置（ろ材
層の逆洗装置）、４０…砂ろ層（ろ材層）、１００…ろ
過池、Ｂ０，Ｂｉ…界面、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…配管（逆
洗水供給手段）、Ｌ０，Ｌｉ…界面レベル、Ｐ１，Ｐ２
…ポンプ（逆洗水供給手段）、Ｓｂ…反射波、Ｓｆ…超
音波、Ｖ２，Ｖ３…流量調整弁（流量調節部）、Ｗｂ…
逆洗水、Ｗｇ…原水（被処理水）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｆ 23/284 Ｇ０１Ｆ 23/28 ＳＪＤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水をろ過するろ材層を逆洗するろ
材層の逆洗方法であって、逆洗水をろ材層に供給する逆洗水供給工程と、前記ろ材層の膨張率又は該ろ材層の界面レベルが所定の
範囲となるように前記逆洗水の流量を調節する流量調節
工程と、を備えることを特徴とするろ材層の逆洗方法。
【請求項２】前記流量調節工程においては、前記逆洗
水が流通しているときのろ材層の膨張率又はろ材層の界
面レベルを実測し、該膨張率又は該界面レベルの実測値
に基づいて前記逆洗水の流量を調節する、ことを特徴と
する請求項１記載のろ材層の逆洗方法。
【請求項３】前記流量調節工程においては、前記ろ材
層が砂ろ層又は活性炭層であるときに、該ろ材層の膨張
率又は該ろ材層の界面レベルの上昇率が２０〜３０％と
なるように前記逆洗水の流量を調節する、ことを特徴と
する請求項１又は２に記載のろ材層の洗浄方法。
【請求項４】被処理水をろ過するろ材層を逆洗するろ
材層の逆洗装置であって、逆洗水をろ材層に供給する逆洗水供給手段と、前記逆洗水供給手段に接続され、前記ろ材層の膨張率又
は該ろ材層の界面レベルが所定の範囲となるように前記
逆洗水の流量を調節する流量調節手段と、を備えること
を特徴とするろ材層の逆洗装置。
【請求項５】前記流量調節手段は、前記逆洗水が流通しているときのろ材層の膨張率又はろ
材層の界面レベルを実測する測定部と、前記測定部により取得した実測値に基づいて前記逆洗水
の流量を調節する流量調節部と、を有することを特徴とする請求項４記載のろ材層の逆洗
装置。