JP2009226332A - ろ過設備の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】急速汚損時にも、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨからオーバーシュートするろ過水槽の発生を防止し、無人運転を可能としたろ過設備の洗浄方法を提供する。
【解決手段】２以上のろ過水槽１を並列に接続したろ過設備の自動洗浄方法である。各ろ過水槽１のろ抗（ろ過抵抗）Ｒとその上昇速度ＲＶを水位計８で測定し、各ろ過水槽１のろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達するまでの予測時間Ｒｔを個別に算出する。各ろ過水槽１のＲｔと一つのろ過水槽１の洗浄に要する時間Ｗｔとの関係に基づいて、ろ抗Ｒが最も高いろ過水槽１の洗浄を、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達する前に開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２以上のろ過水槽を並列に接続したろ過設備の洗浄方法に関するものである。

雨水と汚水が合流して下水処理場に流入する合流式下水では、降雨時に処理能力を越える大量の下水が下水処理場に流入することがあり、その場合には処理能力を超過した水量分の下水を未処理のまま河川などに放流していた。しかし汚濁物質がそのまま河川等に放流されるため、環境を汚染するという問題が生じている。特に合流式下水が採用されているのは、古い時代に下水道が普及した東京や大阪などの大都市部であるため、その解決策が強く求められていた。

そこで出願人会社では、特許文献１に示されるような浮上ろ材を用いた高速ろ過設備を開発し、大量の雨水が下水道に流入した場合に汚濁物質を高速でろ過できるようにした。この高速ろ過設備は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のろ過水槽を並列に接続したろ過設備であり、各ろ過水槽には浮上ろ材が充填されている。原水は共通の分配槽から各槽個別の調圧水路を介して各ろ過水槽の下部に導入され、浮上ろ材により上向流ろ過が行なわれる。処理水は各ろ過水槽の上部に形成された共通処理水槽に流入する。

ろ過を継続すると、ろ材間に次第にＳＳが蓄積され、圧損が増加してろ過能力が低下する。その際には洗浄しようとするろ過水槽の下部に設けられた洗浄排水弁を開くと、ろ過水槽の上部に形成された共通処理水槽内の処理水が下向きに流れ、浮上ろ材の洗浄（逆洗）を行う。浮上ろ材の比重を０．１〜０．２程度としておけば、下向流による逆洗の際にも浮上ろ材が流失することはなく、速やかに洗浄が行える。ろ過水槽の数Ｎは一般的には３〜１０程度であり、１槽の洗浄に要する時間は２分程度である。洗浄は１槽ごとに行われる。このような洗浄方法は特許文献１に記載されている。

上記のように洗浄は１槽ごとに行われるため、Ｎ個のろ過水槽の圧損は各槽毎に異なる。そこで従来から、ろ過水槽のろ抗Ｒを調圧水路のレベルと共通処理水槽のレベルとの差に基づいて測定し、洗浄を行っていた。ここで「ろ抗」とは「ろ過抵抗」を意味し、圧損と同義であってその単位は水柱（mmAq)である。測定されたろ抗Ｒが設定された洗浄開始ろ抗ＲＨに達したときに、そのろ過水槽の洗浄を開始していた。

ところが、このように測定されたろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達したときにそのろ過水槽の洗浄を開始する方法は、ろ抗Ｒの上昇速度が小さい場合には問題はないが、急速汚損時には不適当な場合がある。すなわち、前記したように１槽の洗浄にはある程度の時間Ｗｔ（例えば2分）を要するため、ある槽の洗浄中に他の槽も次々と洗浄開始ろ抗ＲＨに達することがある。しかし同時に複数槽の洗浄を行うとろ過設備全体の処理能力が低下し、また洗浄排水の処理能力が不足してしまう。そこである槽の洗浄中にろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達した他の槽は到達順を記憶しておき、洗浄中の槽の洗浄終了を待って順次洗浄を行っているのが実情である。

しかしこの現在の方法では、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達した他の槽は洗浄開始を待っている間にろ抗Ｒが更に上昇して洗浄開始ろ抗ＲＨからオーバーシュートしてしまい、流入側がオーバーフローしてしまう可能性がある。このようなろ抗Ｒのオーバーシュートを避けるためには監視員が下水の流入量を調整しなければならず、急速汚損時においては無人運転を行うことができなかった。
特開２００４−２９０７５２号公報

従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、急速汚損時にもろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨからオーバーシュートするろ過水槽の発生を防止し、無人運転を可能としたろ過設備の洗浄方法を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のろ過水槽を並列に接続したろ過設備の洗浄方法であって、各ろ過水槽のろ抗Ｒとその上昇速度ＲＶを測定し、各ろ過水槽のろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達するまでの予測時間Ｒｔを個別に算出し、各ろ過水槽のＲｔと一つのろ過水槽の洗浄に要する時間Ｗｔとの関係に基づいて、ろ抗Ｒが最も高いろ過水槽の洗浄を、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達する前に開始することを特徴とするものである。

具体的には、請求項２のように、Ｒｔが一つのろ過水槽の洗浄に要する時間Ｗｔのｎ倍以下に達したろ過水槽の数がｎのときには、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達したろ過水槽から洗浄を行い、Ｒｔが一つのろ過水槽の洗浄に要する時間Ｗｔのｎ倍以下に達したろ過水槽の数がｎ＋１を越えたときには、ろ抗Ｒが高いろ過水槽から直ちに洗浄を行なうことが好ましい。また請求項３のように、上昇速度ＲＶが所定速度ＲＶＨを越えたときには、そのろ過水槽の洗浄を直ちに開始することが好ましい。

なお、請求項４のように、ろ過設備が浮上ろ材が充填されたＮ個のろ過水槽の上部に共通処理水槽を備え、この共通処理水槽内の処理水を流下させてろ過水槽の洗浄を順次行なうことが好ましく、また請求項５のように、ろ過設備が、共通の分配槽から個別の調圧水路を介して原水を各ろ過水槽の下部に導入するものであり、各ろ過水槽のろ抗Ｒを調圧水路のレベルと共通処理水槽のレベルとの差に基づいて測定することが好ましい。

本発明のろ過設備の洗浄方法においては、従来のようにろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達するのを待って洗浄を開始する方法のほかに、まもなくろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達しそうな槽の数ｎが２以上の場合には、ろ抗Ｒが最も高いろ過水槽の洗浄をそのろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達する前に開始する。これによって他のろ過水槽の洗浄開始遅れが防止され、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨからオーバーシュートするろ過水槽の発生を抑制できる。またこの判断を自動化することによって、急速汚損時における無人運転が可能となる。なお請求項３のように、ろ抗Ｒの上昇速度が異常に大きいろ過水槽については、ろ抗Ｒの絶対値にかかわらず直ちに洗浄を開始することにより、ろ抗Ｒのオーバーシュートをより確実に防止することができる。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は、本実施形態において洗浄対象となるろ過設備の斜視図であり、複数のろ過水槽１を並列に備えている。この図ではろ過水槽１の数Ｎは３であるが、２以上であればよい。各ろ過水槽１は浮上ろ材の充填層２を備えている。浮上ろ材は比重が０．１〜０．２であって、上面には浮上防止用のネット３が張ってある。原水は隣接する分配槽４から個別の調圧水路５を介して各ろ過水槽１の下部に導入され、上向流ろ過が行われる。ろ過水はろ過水槽１の上部に形成された共通処理水槽６に流入したうえ、処理水流路７に溢流する。

各調圧水路５と共通処理水槽６に水位計８がそれぞれ設置されており、各ろ過水槽１のろ抗Ｒを、調圧水路５の水位レベルと共通処理水槽６の水位レベルとの差に基づいて測定している。洗浄開始ろ抗ＲＨが予め設定されており、あるろ過水槽１のろ抗Ｒがこの洗浄開始ろ抗ＲＨに達したとき、制御装置からそのろ過水槽１に洗浄開始指令が出され、槽下部の洗浄排水弁９が開かれる。すると共通処理水槽６内の処理水が浮上ろ材の充填層２を通り洗浄排水弁９から排出されるので、浮上ろ材の充填層２の逆洗が行われる。１槽の逆洗に要する時間を時間Ｗｔで表し、その値は前記したように例えば２分程度である。

以下にこのろ過設備の本発明による洗浄方法を説明する。
まず、各ろ過水槽１のろ抗Ｒを所定の時間間隔で測定し、その上昇速度ＲＶを演算する。測定された現在のろ抗Ｒと洗浄開始ろ抗ＲＨとの差（ＲＨ−Ｒ）を上昇速度ＲＶで割ることによって、各ろ過水槽１のろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達するまでの予測時間Ｒｔを個別に算出する。この関係をグラフで示すと図２のようになる。本発明では、制御装置は各ろ過水槽のＲｔと一つのろ過水槽の洗浄に要する時間Ｗｔとの関係に基づいて、以下に示すように洗浄開始指令を出す。

ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達するまでの予測時間Ｒｔが１槽の逆洗に要する時間を時間Ｗｔ未満（Ｒｔ<Ｗｔ）となったとき、その条件を満たす槽の数ｎが１であれば特に洗浄を急ぐ必要はなく、従来と同様に、ろ抗Ｒが最も高いろ過水槽の洗浄を、そのろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達したときに開始する。しかしＲｔ<Ｗｔの条件を満たす槽の数ｎが２であれば、ろ抗Ｒが最も高いろ過水槽の洗浄開始を洗浄開始ろ抗ＲＨに達するまで待っていたのでは、ろ抗Ｒが2番目に高いろ過水槽の洗浄開始が遅れることとなる。すなわち図３に示すように、2番目の槽の洗浄は1番目の槽の洗浄終了後となるから、1番目の槽の洗浄に要する時間Ｗｔの間に2番目の槽のろ抗Ｒは洗浄開始ろ抗ＲＨを超えてしまい、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨからオーバーシュートする事態となる。

そこで本発明ではその場合には、ろ抗Ｒが最も高いろ過水槽の洗浄を、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達するのを待たず、直ちに開始する。そうすれば、図４に示すように2番目の槽のろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達すると同時に洗浄が開始できる。さらに、図５に示すように３つの槽については、Ｒｔが時間Ｗｔの２倍以下に達したろ過水槽の数が３のときには、ろ抗Ｒが高いろ過水槽の洗浄を直ちに開始すればよい。

上記の関係を一般化してまとめると、Ｒｔが一つのろ過水槽の洗浄に要する時間Ｗｔのｎ倍以下に達したろ過水槽の数がｎのときには、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達したろ過水槽から洗浄を行い、Ｒｔが一つのろ過水槽の洗浄に要する時間Ｗｔのｎ倍以下に達したろ過水槽の数がｎ＋１を越えたときには、ろ抗Ｒが高いろ過水槽から直ちに洗浄を行なうこととなる。なお表１にこの関係を示した。

上記したように本発明によれば、各ろ過水槽のＲｔと一つのろ過水槽の洗浄に要する時間Ｗｔとの関係に基づいて、ろ抗Ｒが最も高いろ過水槽の洗浄を、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達する前に開始することによって、急速汚損時にもろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨからオーバーシュートするろ過水槽の発生を防止することができる。またこのような洗浄指令は自動化することができるので、従来のように人が流入水量を調節する必要がなくなり、無人運転が可能となる。

しかし、ある槽の上昇速度ＲＶが所定速度ＲＶＨを越えたときには、何らかの異常が発生した可能性があるため、そのろ過水槽の洗浄を直ちに開始することが好ましい。いずれの場合にも洗浄中はろ抗Ｒの測定が不可能であるので、その槽に関しての演算や判定は中止するものとする。

上記の説明では、図１に示したろ過設備を洗浄対象としたが、本発明は２以上のろ過水槽を並列に接続したろ過設備の洗浄方法に広く適用することができる。

実施例において洗浄対象となるろ過設備の斜視図である。 ろ抗Ｒの時間的変化を示すグラフである。 Ｒｔ<Ｗｔの条件を満たす槽の数ｎが２であるとき、洗浄を従来法により行う場合の１番目の槽と２番目の槽との洗浄時間を示すグラフである。 Ｒｔ<Ｗｔの条件を満たす槽の数ｎが２であるとき、洗浄を本発明法により行う場合の１番目の槽と２番目の槽との洗浄時間を示すグラフである。 Ｒｔ<２Ｗｔの条件を満たす槽の数ｎが３であるとき、洗浄を本発明法により行う場合の１番目の槽と２番目の槽との洗浄時間を示すグラフである。

符号の説明

１ ろ過水槽
２ 浮上ろ材の充填層
３ 浮上防止用のネット
４ 分配槽
５ 個別の調圧水路
６ 共通処理水槽
７ 処理水流路
８ 水位計
９ 洗浄排水弁

Claims (5)

1. Ｎ個（Ｎは２以上の整数）のろ過水槽を並列に接続したろ過設備の洗浄方法であって、各ろ過水槽のろ抗Ｒとその上昇速度ＲＶを測定し、各ろ過水槽のろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達するまでの予測時間Ｒｔを個別に算出し、各ろ過水槽のＲｔと一つのろ過水槽の洗浄に要する時間Ｗｔとの関係に基づいて、ろ抗Ｒが最も高いろ過水槽の洗浄を、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達する前に開始することを特徴とするろ過設備の洗浄方法。
2. Ｒｔが一つのろ過水槽の洗浄に要する時間Ｗｔのｎ倍以下に達したろ過水槽の数がｎのときには、ろ抗Ｒが洗浄開始ろ抗ＲＨに達したろ過水槽から洗浄を行い、Ｒｔが一つのろ過水槽の洗浄に要する時間Ｗｔのｎ倍以下に達したろ過水槽の数がｎ＋１を越えたときには、ろ抗Ｒが高いろ過水槽から直ちに洗浄を行なうことを特徴とする請求項１記載のろ過設備の洗浄方法。
3. 上昇速度ＲＶが所定速度ＲＶＨを越えたときには、そのろ過水槽の洗浄を直ちに開始することを特徴とする請求項１記載のろ過設備の洗浄方法。
4. ろ過設備が、浮上ろ材が充填されたＮ個のろ過水槽の上部に共通処理水槽を備え、この共通処理水槽内の処理水を流下させてろ過水槽の洗浄を順次行なうことを特徴とする請求項１記載のろ過設備の洗浄方法。
5. ろ過設備が、共通の分配槽から個別の調圧水路を介して原水を各ろ過水槽の下部に導入するものであり、各ろ過水槽のろ抗Ｒを調圧水路のレベルと共通処理水槽のレベルとの差に基づいて測定することを特徴とする請求項１記載のろ過設備の洗浄方法。

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