JP2015157233A - 海水浸透取水設備 - Google Patents

Abstract

【課題】生物ろ過に必要な生物膜の生成、もしくは運転中に損傷を受けた生物膜の回復を促進する。【解決手段】海底のろ過砂層２及び支持砂利層３を浸透してきた海水を、支持砂利層３に埋設された取水管４により取水する海水浸透取水設備１である。ろ過砂層２における生物ろ過に必要な生物膜の生成、もしくは損傷を受けた生物膜の回復を促進するために、ろ過砂層２に微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を注入する液体注入手段５を備える。【効果】初期導入時、生物ろ過の機能が発揮されるまでの時間が従来よりも格段に短縮される。ろ過砂層の運転中に、水質の急激な変化などの外的要因により生物膜が損傷した場合も、早期に生物膜を回復することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、海底のろ過砂層における生物ろ過に必要な生物膜の生成もしくは回復を促進可能な海水浸透取水設備に関するものである。

例えば海水淡水化プラントにおいて、不純物のより少ない清浄な海水を得るために、海底に支持砂利層とろ過砂層を設置し、これらの層を浸透してきた海水を支持砂利層に埋設された取水管で取水する海水浸透取水設備が利用されている（例えば、特許文献１の図１）。

この海水浸透取水設備で実施される浸透取水法は、ろ過砂の空隙を利用して不純物を物理的に取り除く「物理ろ過」を利用している。加えて、浸透取水法は、海水中の微生物がろ過砂層に付着することによって形成された生物膜の作用により不要な有機物等を分解除去する「生物ろ過」も利用するものである。

従来、海水浸透取水設備においては、物理ろ過は、特別の準備期間を必要とせず、海底にろ過砂層と支持砂利層を設置した直後から機能させることが可能であった。しかし、生物ろ過については、海底にろ過砂層と支持砂利層を設置しても、微生物がろ過砂に付着して生物膜が生成され、生物ろ過の機能が発揮されるまでには、少なくとも数週間〜数ヶ月の時間を要するという課題があった。

また、従来の海水浸透取水設備では、生物膜が一旦生成されても、設置海域の水質や水温の急激な変化あるいは有害物質の流入などが原因で生物膜中の微生物が大きな損傷を受けると、生物ろ過の機能が著しく低下し、生物膜の機能を回復させるのに長い時間を要していた。

加えて、浸透取水法は、取水を続けていると、ろ過砂層の目詰まりの原因となる例えばシルトやプランクトンなどの懸濁物質がろ過砂層の表面に堆積し、内部にまで入り込むため、懸濁物質はろ過砂層から定期的に取り除いて洗浄する必要がある。

そこで、従来、海水浸透取水設備では、ろ過砂層に水又は海水を注入することによりろ過砂を攪拌し、逆洗浄する方法が採られていた。また、本出願人は、先の出願（特願２０１２−２７３５１４号）では、ろ過砂層に埋設された噴気孔を有した散気管にエアーコンプレッサから圧縮空気を送り込んで、噴気孔から空気を噴出させることによりろ過砂を攪拌して洗浄するろ過砂層の洗浄システムを提案した。

しかし、ろ過砂層に水又は海水を注入する方法、あるいは空気を送り込む方法の何れを採用した場合でも、ろ過砂を攪拌洗浄する際に、ろ過砂層中に生じていた生物膜が剥離するなどして損傷を受けると、生物ろ過の効果が減少してしまうという課題があった。

特開２００４−３３９９３号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来の海水浸透取水設備は、設備を新設した場合、生物ろ過の機能が発揮されるまでに相当の時間を要していた点である。また、従来の海水浸透取水設備は、運転中に生物膜に損傷を受けると、生物ろ過の機能が元どおりに回復するのにも相当の時間を要していた点である。

本発明は、生物膜の生成もしくは回復を促進する手段を設けることで、生物ろ過の機能が発揮もしくは復元されるまでの時間を、従来よりも格段に短縮することができる海水浸透取水設備を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明は、
海底のろ過砂層及び支持砂利層を浸透してきた海水を前記支持砂利層に埋設された取水管により取水する海水浸透取水設備において、前記ろ過砂層における生物ろ過に必要な生物膜の生成もしくは損傷を受けた生物膜の回復を促進すべく、前記ろ過砂層に微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を注入する液体注入手段を備えたことを最も主要な特徴としている。

上記本発明によれば、液体注入手段により、ろ過砂層に微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を注入することで、微生物の増殖速度を向上させて、生物ろ過に必要な生物膜の生成もしくは損傷を受けた生物膜の回復を促進することができる。

本発明は、海水浸透取水設備を設置後、液体注入手段を用いて、ろ過砂層に微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を注入することで、生物膜の生成が促進されるので、従来、生物膜の生成が確認されるまでの間に行っていた「慣らし運転」の期間が短縮される。

また、本発明は、海水浸透取水設備の運転中に、水質の急激な変化などの外的要因、または、ろ過砂層の洗浄により生物ろ過の機能が低下した場合についても、所要のタイミングで液体注入手段を実施することにより、生物膜を早期に回復することができる。

液体注入手段を使用する第１実施例の海水浸透取水設備の構成を示す図である。 散気管、集合立ち上がり配管、吸引管を示す俯瞰図である。 散気管、集合立ち上がり配管、吸引管を側面方向から見た図である。 散気管の横断面図であり、（ａ）は噴気孔を設ける範囲の一例を示す図、（ｂ）は図１の実施例における噴気孔の位置を示す図である。 噴気孔同士の干渉を避けるために、（ａ）は噴気孔を左右何れかの斜め位置に設けて隣接する他の散気管の噴気孔とは位置を揃える構成の図、（ｂ）は噴気孔を鉛直上向きの位置に設けて隣接する他の散気管の噴気孔とは位置をずらす構成の図である。 液体注入手段から送出された微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体が、散気管の噴気孔を通じてろ過砂層に注入される様子を説明する図である。 微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を、より広範囲に拡散させる構成を説明する図であり、（ａ）はリリーフ弁から余分な空気を排出し前記液体の液位を高くした状態を示す図、（ｂ）は液位を高くした状態から圧縮空気を送出することにより前記液体が散気管の噴気孔を通じて勢いよく噴出する様子を示す図である。 散気管や集合管内に残存した微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を、吸引管を通じて吸引除去する構成を説明する図である。 気体注入手段を使用する第２実施例の海水浸透取水設備の構成を示す図である。 状態検出手段の手順を説明するフローチャート図である。

以下、本発明を実施するための形態を、図１〜図１０を用いて詳細に説明する。図１において、１は、海底に設置されたろ過砂層２及び支持砂利層３を備えた本発明の第１実施例の海水浸透取水設備を示している。

海水は、ろ過砂層２と支持砂利層３を浸透する間に、物理ろ過と生物ろ過の作用によって、不純物や不要な有機物が除去される。支持砂利層３には、複数の取水管４が埋設されている。取水管４は、浄化された海水を取り込む小径の孔が多数設けられており、集水ポンプ（図示せず）に接続されている。浄化された海水は、取水管４を通じて陸上部に送られる。

海水浸透取水設備１は、ろ過砂層２に微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を注入する液体注入手段５を備えている。この液体注入手段５は、海底にろ過砂層２と支持砂利層３を設置後、微生物がろ過砂に付着して生物膜が生成され、生物ろ過の機能が発揮されるまでの時間を短縮するための手段である。加えて、液体注入手段５は、運転開始後に損傷を受けた生物膜の回復時間を短縮するための手段でもある。第１実施例の海水浸透取水設備１が採用した液体注入手段５の構成は、以下に説明するとおりである。

ろ過砂層２には、噴気孔６ａを有した散気管６ｂが埋設されている。第１実施例では、散気管６ｂは、図２に示すように、水平方向に複数本並べて埋設されている。各散気管６ｂは直管であり、複数の噴気孔６ａが一定の間隔（例えば１００〜７００mm間隔）を空けて、海底における設置時に上向きとなる位置に設けられている。

図２及び図３に示すように、各散気管６ｂの一端は、散気管６ｂよりも径のサイズが大きい集合管６ｃ１に接続されている。集合管６ｃ１は、各散気管６ｂと交差するように水平方向に配置されている。また、集合管６ｃ１の例えば中央部には、陸上部まで延びる立ち上がり配管６ｃ２が接続されている。以下、集合管６ｃ１と立ち上がり配管６ｃ２を総称する場合は、集合立ち上がり配管６ｃという。

９ａは、内部に残留した微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を陸上部まで輸送するための吸引管を示している。この吸引管９ａの機能については後述する。また、９ｄは、残留した前記液体を回収するピット部を示している。

９ｅは、吸引管９ａとピット部９ｄを接続するためのジョイント部である。ジョイント部９ｅは、曲管９ｅ１，９ｅ２と、接続管９ｅ３で構成される。

再び図１を参照すると、海水浸透取水設備１には、圧縮空気を供給する圧縮エアー送出手段７のラインと、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を供給する液体供給手段８のラインが存在する。この２系統のラインは下流側で合流し、立ち上がり配管６ｃ２と接続されている。

圧縮エアー送出手段７のラインは、エアーコンプレッサ７ａと、このエアーコンプレッサ７ａにより加圧された空気を一時的に蓄積しておく貯気槽７ｂと、加圧された空気を適正な圧力まで減圧する減圧弁７ｃと、空気の流量を調節する調節弁７ｄと、ろ過砂層２に噴出させる空気の流量を計測する流量計７ｅと、配管内の過剰な空気を排出するリリーフ弁７ｆとで構成される。

この圧縮エアー送出手段７が作動すると、集合立ち上がり配管６ｃに接続された各散気管６ｂの噴気孔６ａから空気が噴出する。海水浸透取水設備１は、例えば定期的に圧縮エアー送出手段７を作動させることで、ろ過砂層２のろ過砂を攪拌し、ろ過砂層２の内部に混入または表面に堆積した懸濁物質を、ろ過砂層２の上方の海水中に噴き上げて洗浄することができる。なお、海水中に巻き上げられた懸濁物質は、例えば波浪や潮流によって取水エリアの系外に排出される。

一方、液体供給手段８のラインは、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を貯溜しておくための水槽８ａと、前記液体を水槽８ａから供給するための弁８ｂと、ろ過砂層２に注入する前記液体の供給量を計測するための流量計８ｃとで構成される。

よって、海水浸透取水設備１は、ろ過砂層２及び支持砂利層３を新設したときや、ろ過砂層２の生物膜が運転中に損傷を受けたと考えられるときは、液体供給手段８の弁８ｃを開くことにより、集合立ち上がり配管６ｃに、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を供給することができる。これにより、海水浸透取水設備１は、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を、散気管６ｂを通じてろ過砂層２に注入し、生物膜の生成または回復を促進することができる。

このように、海水浸透取水設備１は、ろ過砂層２に対する洗浄の機能と、生物膜の生成もしくは回復を促進する機能を兼ね備えている。そして、特に、上述の構成よりなる液体注入手段５を採用した第１実施例の海水浸透取水設備１によれば、立ち上がり配管６ｃ２よりも下流側の機器が共通化されているので、導入コストが低減されると共に、装置構成もコンパクトになるという利点がある。

なお、圧縮エアー送出手段７のラインと液体供給手段８のラインの合流部は、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体が圧縮エアー送出手段７のライン側に逆流するのを防止するために、集合立ち上がり配管６ｃの方向に向かって下り勾配となるようにしている。

図４は、散気管６ｂの横断面図である。噴気孔６ａは、例えば、図４（ａ）に示すように、海底における設置時に、水平方向（Ｘ−Ｘ’線方向）よりも上向きとなる範囲（鉛直上向きの方向を基準に±９０°の範囲）に設けることができる。一例として、図４（ａ）は、±３０°の位置に噴気孔６ａを１つずつ設ける場合の例を示している。また、図４（ｂ）は、鉛直上向きの位置に噴気孔６ａを１つ設ける場合の例を示している。

この噴気孔６ａの径は、散気管６ｂ内へのろ過砂の逆流を抑制するために、ろ過砂の平均粒径の５倍以下のサイズとする方が望ましい。また、噴気孔６ａから噴出させる空気又は液体は、隣接する他の散気管６ｂの噴気孔６ａから噴出させる空気又は液体とは、干渉しないことが望ましい。

具体的には、図５（ａ）に示すように、噴気孔６ａを左右何れかの斜め上向きの位置に設ける場合は、例えば＋３０°の位置に設けた噴気孔６ａ１と、−３０°の位置の位置に設けた噴気孔６ａ２の、各位置を揃えるようにすれば、噴気孔６ａから噴出させる空気又は液体同士の干渉を回避できる。

また、図５（ｂ）に示すように、噴気孔６ａを鉛直上向きの位置に設ける場合は、隣接する他の散気管６ｂの噴気孔６ａとは位置をずらして千鳥状にすることで、噴気孔６ａから噴出させる空気又は液体同士の干渉を回避できる。

次に、図６〜図７を参照しながら、ろ過砂層２に微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体１０を注入する方法について説明する。まず、液体供給手段８の弁８ｂを開き、流量計８ｃで計測しながら、水槽８ａ中の液体１０を液体供給手段８のライン内に規定量供給する。

散気管６ｂ内の空気は、散気管６ｂの設置深度に応じた水圧と同等の圧力を有しているので、液体１０を液体供給手段８のライン内に供給するときに逆流を防止するためには、水槽８ａ内に圧縮空気を注入するか、あるいはポンプ等の圧送手段（図示せず）を使用する。

液体供給手段８のラインの圧力は、注入した液体１０の体積に比例して上昇する。そのため、図６に示すように、散気管６ｂ内が液体１０で満たされると自動的に噴気孔６ａから液体１０が投入量に応じて排出される。但し、この第１の方法による場合は、散気管６ｂの周囲にしか液体１０が拡散せず、拡散範囲が狭いというデメリットがある。

そこで、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体１０を、より広範囲に拡散させたい場合は、先ず、リリーフ弁７ｆより余分な空気を排出することで、立ち上がり配管６ｃ２内の圧力を減圧して調整する。すると、図７（ａ）に示すように、液体１０の液位は立ち上がり配管６ｃ２内の所定の位置まで高くなる。

その後、図７（ｂ）に示すように、圧縮エアー送出手段７のラインより空気を圧送すると、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体１０は、散気管６ｂの各噴気孔６ａから勢いよく噴出する。よって、この第２の方法を用いた場合は、液体１０を、ろ過砂層２の広範囲に亘って拡散させることが可能になる。

また、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体１０を、広範囲に拡散させたい場合は、液体１０をろ過砂層２に注入後、ろ過砂層２内に圧縮エアー送出手段７のラインより適当な量の空気を吹き込んで、ろ過砂を適度に攪拌しても良い。この第３の方法を用いた場合も、液体１０を、ろ過砂層２の広範囲に拡散させることができる。

一方、上記いずれの方法を採用した場合も、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体１０が、散気管６ｂや集合管６ｃ１内に残存するという課題がある。

そこで、第１実施例の海水浸透取水設備１は、散気管６ｂと集合管６ｃ１の内部に残存している微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体１０を吸引するために、図１に示すように、集合管６ｃ１に接続された吸引管９ａと、この吸引管９ａに接続された吸引ポンプ９ｂを設ける構成を採用した。なお、９ｃは、吸引する空気の量を調節するための弁を示している。

そのため、散気管６ｂと集合管６ｃ１の内部に残存した液体１０は、吸引ポンプ９ｂを作動させることにより、図８に示すように、吸引管９ａから吸引して陸上部で回収することができる。このような構成を採用すれば、残存した液体１０に含まれる微生物や微生物の栄養素等に起因して散気管６ｂ内でバイオフィルムが発生し、噴気孔６ａが目詰まりを起こすのを防止できる。

散気管６ｂと集合管６ｃ１の内部に残存した液体１０を、吸引管９ａから吸引する構成を採用する場合は、散気管６ｂ内が外部水圧よりも低圧になって海水が逆流することを防止することが望ましい。海水浸透取水設備１においては、散気管６ｂの内圧は、圧縮エアー送出手段７のラインより散気管６ｂに空気を適宜供給することで、常に外部水圧よりも高い状態を維持している。

海水浸透取水設備１においては、液体１０として、例えば微生物と、微生物の栄養素となる物質を混合した液体を使用している。しかし、本発明では、ろ過砂層２に注入する液体は、微生物を含む液体、もしくは、微生物の栄養素となる物質を含む液体の何れか一方のみを使用しても良い。

また、この液体１０に混合する微生物は、海水浸透取水設備１を実際に設置する現地の底砂や底泥から採取、分離もしくは培養したものを使用することが好ましい。現地で確認されていない、あるいは、現地で生息していない微生物を注入することは、生態系を破壊する虞があるからである。

以上に説明した液体注入手段５は、ろ過砂層２を新設したときに用いれば、生物膜の生成が促進されるので、従来、行っていた慣らし運転の期間が短縮される。また、運転開始後に、水質の急激な変化などの外的要因、または、ろ過砂層２の洗浄により生物ろ過の機能が低下した場合についても、所要のタイミングで液体注入手段５を実施すれば、生物膜を早期に回復することができる。

なお、この液体注入手段５は、生物膜の生成もしくは回復以外の目的でも利用することができる。

例えば、散気管６ｂは、噴気孔６ａの径のサイズが数mm以下と小さいため、運転を継続していると生物膜によって閉塞するリスクがある。そこで、液体注入手段５から上記と同様の方法で、例えば次亜塩素ナトリウムや水酸化ナトリウムなどの殺菌剤を散気管６ｂ内に注入し、浸漬洗浄もしくは低流量で噴出することで、噴気孔６ａに付着した生物膜を溶解させて、閉塞のリスクを回避することができる。

この場合、ろ過砂層２内に殺菌剤が漏洩して、ろ過砂層２内の生物膜がダメージを受ける虞があるかも知れないが、仮に、生物膜がダメージを受けたと考えられる場合は、微生物を含む液体を再度ろ過砂層２内に注入することで、生物膜を回復することができる。

次に、図９を参照しながら、第２実施例の海水浸透取水設備１の構成を、第１実施例とは異なる点を中心に説明する。

第２実施例の海水浸透取水設備１は、第１実施例で説明した液体注入手段５に代えて、ろ過砂層２に微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた気体を注入する気体注入手段１１を設けたものである。

海水浸透取水設備１には、圧縮空気を供給する圧縮エアー送出手段７のライン以外に、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた気体を供給する気体供給手段１２のラインが存在する。この２系統のラインは、下流側で合流し、立ち上がり配管６ｃ２と接続されている。

散気管６ｂ、集合立ち上がり配管６ｃ、圧縮エアー送出手段７の構成は、第１実施例と特に異なる点はなく、機器構成は基本的に同じである。但し、第２実施例においては、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた気体を用いるため、散気管６ｂ及び集合管６ｃ１内に液体が残留するという課題はない。したがって、第２実施例においては、ピット部９ｄや、吸引管９ａのラインは設けていない。

気体供給手段１２のラインは、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた気体が格納されるガスボンベなどの貯気槽１２ａと、貯気槽１２ａ内の前記気体を適正な圧力まで減圧する減圧弁１２ｂと、前記気体の流量を調節する調節弁１２ｃと、ろ過砂層２に注入する前記気体の供給量を計測するための流量計１２ｄとで構成される。

気体供給手段１２は、ろ過砂層２の新設時や、ろ過砂層２の生物膜が損傷を受けていると考えられるときに実施される。そして、流量計７ｅの指示値から調節弁７ｄの開度を、また流量計１２ｄの指示値から調節弁１２ｃの開度を調節することで、圧縮エアー送出手段７及び気体供給手段１２の各ラインから、所定の比率の混合気体が、集合立ち上がり配管６ｃを介して散気管６ｂに供給される。

海水浸透取水設備１は、微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた混合気体を、散気管６ｂを通じてろ過砂層２に注入することにより、ろ過砂層２を洗浄すると共に、ろ過砂層２内、及びろ過砂層２の上方の海水に前記気体を溶解させて、生物膜の生成または回復を促進することができる。

例えば、微生物の成長促進剤として酸素を使用する場合は、酸素濃度が２０．９４６％以上〜１００％の範囲となるように混合した気体を、散気管６ｂを通じてろ過砂層２内に吹き込むようにする。これにより、ろ過砂層２中の酸素濃度が上昇し、酸素を必要とする好気性微生物の増殖を促すことができる。

また、例えば、微生物の成長促進剤としてアンモニアを使用する場合は、海水に溶解した場合に現地水質基準を超えない程度の量のアンモニアガスと空気を混合した気体を、散気管６ｂを通じてろ過砂層２内に吹き込むようにする。これにより、ろ過砂層２中のアンモニア性窒素（ＮＨ₄ ⁺）濃度が上昇し、アンモニア性窒素を消化する硝化菌の増殖を促すことができる。

なお、必要であれば、圧縮エアー送出手段７のラインと気体供給手段１２のラインの合流部、もしくはその下流部に、両ラインから流れ込む気体が速やかに混合するように、ガス混合器（スタティックミキサー）を設置しても良い。

このように、第２実施例の海水浸透取水設備１は、ろ過砂層２に対する洗浄の機能と、気体注入手段１１による生物膜の生成もしくは回復を促進する機能を兼ね備えている。そして、特に、上述の構成による気体注入手段１１を採用した場合は、立ち上がり配管６ｃ２よりも下流側の機器が共通化されているので、導入コストが低減されると共に、装置構成がコンパクトになるという利点がある。

続いて、ろ過砂層２の生物膜が損傷し、液体注入手段５、もしくは、気体注入手段１１を実行した方がよい状態になっていることを、タイムリーに検出するために、本発明が採用した状態検出手段１３について説明する。

生物ろ過に期待する効果としては、（１）一般的な微生物による有機物の除去、（２）硝化菌によるアンモニア態窒素の除去、（３）鉄バクテリアによる鉄・マンガンの除去、の３点を挙げることができる。

そこで、本発明においては、上記の細菌が減少している状態にあるか否かを水質分析によって検出し、その結果を、生物膜が損傷している状態にあるか否かを判断する指標として用いる。この水質分析は、ろ過砂層２及び支持砂利層３を浸透する前の海水原水と、取水管４によって取水されたろ過済みの処理水について実施し、値を比較するものである。具体的な指標は、以下に説明するとおりである。

まず、好気性の細菌については、酸素を消費するため、ろ過砂層２の生物膜が正常であれば、処理水は海水原水よりも溶存酸素量（DO）が減少するはずである。そこで、この溶存酸素量（DO）の減少量が小さくなるか、あるいは０となった場合は、ろ過砂層２の生物膜がダメージを受けていると判断することができる。

また、有機物を分解する微生物については、海水中の溶存有機物が減少するため、ろ過砂層２の生物膜が正常であれば、処理水は海水原水よりも有機物が減少するはずである。有機物を定量的に把握するには、一般的に以下の指標が用いられている。
TOC（Total Organic Carbon：全有機炭素）
DOC（Dissolved Organic Carbon：溶存有機炭素）
BOD（Biochemical oxygen demand：生物化学的酸素要求量）
COD（Chemical Oxygen Demand：化学的酸素要求量）
E260
SDI（Silt Density Index）
TEP（Transparent Expolymer Particles）

そこで、上記指標のうち、いずれか１つの指標を選択し、その減少量が小さくなるか、あるいは０となった場合は、ろ過砂層２の生物膜がダメージを受けていると判断することができる。あるいは、必要であれば、上記指標のうち、複数の指標を監視するようにしても良い。

また、硝化菌については、以下の化学反応が進行するため、ろ過砂層２の生物膜が正常であれば、処理水は海水原水よりもアンモニア態窒素（ＮＨ₄ ⁺）の量が減少するはずである。
ＮＨ₄ ⁺ ＋ ３／２Ｏ₂ → ＮＯ₂ ^- ＋ Ｈ₂Ｏ ＋ ２Ｈ₂ ⁺
ＮＯ₂ ^- ＋ １／２Ｏ₂ → ＮＯ₃ ^-

そこで、このアンモニア態窒素（ＮＨ₄ ⁺）の減少量が小さくなるか、あるいは０となった場合は、ろ過砂層２の生物膜がダメージを受けていると判断することができる。

また、アンモニア態窒素（ＮＨ₄ ⁺）が減少すれば、海水のpHは低下するので、ろ過砂層２の生物膜が正常であれば、処理水のpHは、海水原水よりも小さく、酸性側に傾くはずである。そこで、上記とは別の方法として、海水原水と処理水のpHを計測し、海水原水からの低下量に異変が生じた場合に、ろ過砂層２の硝化菌にダメージが生じていると判断する方法も採用できる。

また、鉄バクテリアについては、ろ過砂層２中に鉄バクテリアが繁殖していれば、海水原水中の溶解性の二価鉄やマンガンを酸化して固体状にし、ろ過砂層２の物理ろ過の作用により除去されるはずである。

そこで、海水原水と処理水の鉄（Ｆｅ）やマンガン（Ｍｎ）の量を計測し、海水原水からの低下量に異変が生じた場合は、ろ過砂層２の鉄バクテリアがダメージを受けていると判断することができる。

以上の説明をまとめると、本発明の海水浸透取水設備１は、図１０のフローチャートに示すように、ろ過砂層２及び支持砂利層３を浸透する前の原水の水質を確認し、次に、取水管４によって取水されたろ過済みの処理水の水質を確認し、両者の値を比較することにより、ろ過砂層２の生物膜が損傷を受けている状態にあるか否かを判断する状態検出手段１３を備えたものである。

そして、この状態検出手段１３は、ろ過砂層２の生物膜が損傷を受けている状態にあると判断されたときは、液体注入手段５、もしくは、気体注入手段１１を実施するものである。これとは逆に、ろ過砂層２の生物膜が損傷を受けている状態にないと判断されたときは、液体注入手段５、気体注入手段１１の、いずれの手段も実施しない。

そして、既に説明したとおり、状態検出手段１３による水質の比較は、取水管４によって取水されたろ過済みの処理水を、ろ過砂層２及び支持砂利層３を浸透する前の原水と比較した場合における溶存酸素量の減少量、溶存有機物の減少量、アンモニア態窒素の減少量、ｐＨの低下量、ＦｅもしくはＭｎの減少量の、いずれか一つ、または必要に応じて複数の指標を用いるものである。

本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、上記実施例では、ピット部９ｄは集合管６ｃ１の中央部に設ける例を開示したが、ピット部９ｄを設ける位置はこれに限らず、集合管６ｃ１の、どの位置に設けても良い。また、ピット部９ｄを用いずに集合管６ｃ１の下面に直接、吸引管９ａを接続してもよい。

また、第２実施例では、液体注入手段５に代えて、気体注入手段１１を設ける場合の例を開示したが、本発明においては、液体注入手段５と共に、気体注入手段１１を設けても良い。

１ 海水浸透取水設備
２ ろ過砂層
３ 支持砂利層
４ 取水管
５ 液体注入手段
６ａ 噴気孔
６ｂ 散気管
６ｃ 集合立ち上がり配管
６ｃ１ 集合管
６ｃ２ 立ち上がり配管
７ 圧縮エアー送出手段
７ａ エアーコンプレッサ
８ 液体供給手段
９ａ 吸引管
９ｂ 吸引ポンプ
１０ 微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体
１１ 気体注入手段
１２ 気体供給手段
１３ 状態検出手段

Claims (7)

1. 海底のろ過砂層及び支持砂利層を浸透してきた海水を前記支持砂利層に埋設された取水管により取水する海水浸透取水設備において、前記ろ過砂層における生物ろ過に必要な生物膜の生成もしくは損傷を受けた生物膜の回復を促進すべく、前記ろ過砂層に微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を注入する液体注入手段を備えたことを特徴とする海水浸透取水設備。
2. 前記ろ過砂層に混入又は堆積した懸濁物質を攪拌して洗浄すべく、前記ろ過砂層に埋設され、噴気孔を有した散気管と、この散気管に圧縮空気を送り込むエアーコンプレッサが設けられており、前記液体注入手段による微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体の前記ろ過砂層への注入が、前記散気管を通じて行われることを特徴とする請求項１に記載の海水浸透取水設備。
3. 前記散気管と前記エアーコンプレッサの間に複数の前記散気管と接続された集合管が配設されており、前記散気管と前記集合管の内部に残存している微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた液体を吸引するために、前記集合管に接続された吸引管と、この吸引管に接続された吸引ポンプを備えたことを特徴とする請求項２に記載の海水浸透取水設備。
4. 前記液体注入手段に代えて、あるいは、前記液体注入手段と共に、前記ろ過砂層に微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた気体を注入する気体注入手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の海水浸透取水設備。
5. 前記ろ過砂層に混入又は堆積した懸濁物質を攪拌して洗浄すべく、前記ろ過砂層に埋設され、噴気孔を有した散気管と、この散気管に圧縮空気を送り込むエアーコンプレッサが設けられており、前記気体注入手段による微生物又は微生物の成長促進剤が含まれた気体の前記ろ過砂層への注入が、前記散気管を通じて行われることを特徴とする請求項４に記載の海水浸透取水設備。
6. 前記ろ過砂層及び前記支持砂利層を浸透する前の原水の水質と、前記取水管によって取水されたろ過済みの処理水の水質を比較することにより、前記ろ過砂層の生物膜が損傷を受けている状態にあるか否かを判断する状態検出手段を更に備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の海水浸透取水設備。
7. 前記状態検出手段による水質の比較は、前記処理水を前記原水と比較した場合における溶存酸素量の減少量、溶存有機物の減少量、アンモニア態窒素の減少量、ｐＨの低下量、ＦｅもしくはＭｎの減少量の、いずれか一つまたは複数の指標を用いることを特徴とする請求項６に記載の海水浸透取水設備。

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