JP2016107210A - 濾過装置の逆洗方法及び濾過装置 - Google Patents

Abstract

【課題】逆洗における処理水の使用量を低減する又は使用することなく、濾材を効率的に再生できる洗浄効果の高い濾過装置の逆洗方法を提供すること。【解決手段】濾過装置１０は、通水ルート、第１逆洗ルート、第２逆洗ルート、又は洗浄ルート、の何れかに経路を切替可能に構成される流路切替装置２０と、流路切替装置２０を制御する制御部７０と、を備える。通水処理では、通水ルートを選択して処理水Ｗ２を得る一方で、逆洗処理では、第１逆洗ルートを選択して原水Ｗ１による第１逆洗処理を行い、第１逆洗処理後に第２逆洗ルートを選択して処理水Ｗ２による第２逆洗処理を行い、第２逆洗処理後に洗浄ルートを選択して濾材床の洗浄処理を行う。また、制御部７０は、第２逆洗処理において、濾材床に供給する水量を濾材床の見掛け体積以上に設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、濾過装置の逆洗方法に関する。

従来から、原水に含まれる懸濁物質を濾材床により捕捉して処理水を製造する濾過装置において、処理水を用いた逆洗処理によって濾材の再生を行う濾過装置が知られている。この種の処理水を用いた逆洗処理を行う濾過装置を開示するものとして特許文献１がある。特許文献１には、第１、第２の三方弁によって濾過処理を行う濾過経路と、逆洗及び逆洗水の排水を行う逆洗排水経路と、を切り替えることにより、処理水を用いた逆洗を実現する構成が開示されている。

特開２００８−１３２４３１号公報

濾過装置で処理された処理水を逆洗水として用いることによって、懸濁物質等が除去された清浄な水によって濾材床の再生を行うことができる。しかし、処理水を用いる逆洗処理では、逆洗処理を行うための処理水を処理水タンクに貯留しておく必要がある。逆洗を行うためには、濾材床の展開に必要な水量を確保する必要があるため、処理水タンクを設置するためのスペースを大きく確保する必要があった。また、逆洗で使用される処理水量が大きい場合、処理水を必要としている供給先に、その処理水量分を供給できなくなることになる。処理水の生産性という観点からも、従来の濾過装置の逆洗方法には改善の余地があった。

本発明は、逆洗における処理水の使用量を低減しながら、濾材床を効率的に再生できる洗浄効果の高い濾過装置の逆洗方法を提供することを目的とする。

本発明は、原水に含まれる懸濁物質を濾材床により捕捉して処理水を製造する濾過装置の逆洗方法であって、原水を前記濾材床に供給して逆洗処理を行う第１逆洗工程と、前記第１逆洗工程の後に、処理水又は処理水と同等以上の品質を持つ清浄水を前記濾材床に供給して逆洗処理を行う第２逆洗工程と、を含む濾過装置の逆洗方法に関する。

前記第２逆洗工程において、前記濾材床に供給する水量を前記濾材床の見掛け体積以上に設定することが好ましい。

また、本発明は、原水に含まれる懸濁物質を濾材床により捕捉する濾過処理によって処理水を製造すると共に、逆洗処理によって前記濾材床を再生する濾過装置であって、濾材床が収容され、前記濾材床の上層部と連通する第１通水口及び前記濾材床の下層部と連通する第２通水口を有する圧力タンクと、原水の供給源と前記第１通水口を接続する原水ラインと、前記第２通水口に接続される処理水ラインと、前記原水の供給源と前記第２通水口を接続する第１逆洗ラインと、処理水の供給源又は処理水と同等以上の品質を持つ清浄水の供給源と前記第２通水口を接続する第２逆洗ラインと、前記第１通水口に接続される第１排水ラインと、前記第２通水口に接続される第２排水ラインと、前記原水の供給源から前記原水ラインに原水を流通させると共に前記処理水ラインに処理水を流通させる通水ルート、前記原水の供給源から前記第１逆洗ラインに原水を流通させると共に前記第１排水ラインに逆洗排水を流通させる第１逆洗ルート、前記処理水の供給源若しくは前記清浄水の供給源から前記第２逆洗ラインに処理水若しくは清浄水を流通させると共に前記第１排水ラインに逆洗排水を流通させる第２逆洗ルート、又は前記原水の供給源から前記原水ラインに原水を流通させると共に前記第２排水ラインに洗浄排水を流通させる洗浄ルート、の何れかに経路を切替可能に構成される流路切替装置と、通水処理では、前記通水ルートを選択して処理水を得る一方で、前記逆洗処理では、前記第１逆洗ルートを選択して原水による第１逆洗処理を行い、前記第１逆洗処理後に前記第２逆洗ルートを選択して処理水又は清浄水による第２逆洗処理を行い、前記第２逆洗処理後に前記洗浄ルートを選択して前記濾材床の洗浄処理を行うように前記流路切替装置を制御する制御部と、を備える濾過装置に関する。

前記制御部は、前記第２逆洗処理において、前記濾材床に供給する水量を前記濾材床の見掛け体積以上に設定することが好ましい。

本発明によれば、逆洗における処理水の使用量を低減しながら、濾材床を効率的に再生できる洗浄効果の高い濾過装置の逆洗方法を提供することができる。

第１実施形態の濾過装置を概略的に示す図である。 第２実施形態の濾過装置を概略的に示す図である。

以下、本発明の逆洗方法が適用される濾過装置の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

［第１実施形態］
第１実施形態の濾過装置１０について説明する。図１は、第１実施形態の濾過装置１０を概略的に示す図である。図１に示すように、第１実施形態の濾過装置１０は、圧力タンク１５と、原水Ｗ１や処理水Ｗ２等が流通する各種のラインと、各種のラインの経路を切り替える流路切替装置２０と、濾過処理や逆洗処理等を制御する制御部７０と、を主要な構成として備える。

圧力タンク１５は、有底円筒状の中空容器であり、濾材床（図示省略）を収容する。圧力タンク１５に収容される濾材床は、濾過装置１０の目的や用途に応じて適宜の濾材を選択できる。例えば、除濁を目的とする濾材床は、濾過砂及び／又はアンスラサイトから構成され、除鉄除マンガンを目的とする濾材床は、マンガン砂及び／又はアンスラサイトから構成される。残留塩素の分解や臭気の除去を行いたい場合は、粒状の活性炭等の吸着剤を濾材として組み合わせることもできる。圧力タンク１５の側面上部には、濾材床の上層部に連通する第１通水口１６が配置される。また、圧力タンク１５の底部には、濾材床の下層部に連通する第２通水口１７が配置される。
なお、濾材床の下に濾過砂利などからなる支持床が形成されている場合、本願発明においては、この支持床も濾材床の一部を構成するものとして取り扱う。

本実施形態の濾過装置１０は、各種のラインとして、第１原水ラインＬ１０と、第２原水ラインＬ１１と、処理水ラインＬ２０と、水抜きラインＬ８０と、第１逆洗ラインＬ３０と、逆洗共通ラインＬ３１と、第２逆洗ラインＬ４０と、第１排水ラインＬ５０と、第２排水ラインＬ６０と、原水測定ラインＬ８１と、処理水測定ラインＬ８２と、測定排水ラインＬ８３と、自動エア排出ラインＬ８５と、手動エア排出ラインＬ８６と、を備える。

流路切替装置２０は、第１制御弁２５と、第２制御弁２８と、第３制御弁４０と、逆洗排水制御弁４１と、洗浄排水制御弁４５と、を備える。流路切替装置２０の各構成は、上述した各種のラインに配置される。流路切替装置２０は、制御部７０に電気的に接続されており、制御部７０からの制御信号に基づいて各バルブの経路の開閉及び切替を行う。

次に、各種のライン及びラインに配置される各構成について説明する。

第１原水ラインＬ１０は、その上流側の端部が原水Ｗ１の供給源（例えば、地下水源）に接続され、下流側の端部が第１制御弁２５に接続される。第１原水ラインＬ１０には、原水Ｗ１の流量の調節を行う原水流量調節弁２１が配置される。

第２原水ラインＬ１１は、その上流側の端部が第１制御弁２５に接続され、下流側の端部が第１通水口１６に接続される。

第１制御弁２５は、三方弁であり、第１原水ラインＬ１０及び第２原水ラインＬ１１に加え、後述する第１逆洗ラインＬ３０が接続される。第１制御弁２５によって、第１原水ラインＬ１０と第２原水ラインＬ１１が接続される経路と、第１原水ラインＬ１０と第１逆洗ラインＬ３０が接続される経路と、が切替可能になっている。

処理水ラインＬ２０は、その上流側の端部が第２通水口１７に接続され、下流側の端部が処理水タンク９０に接続される。処理水ラインＬ２０には、上流側から順に、メンテナンスバルブ２６、流量センサ２７、第２制御弁２８、サイホンブレーカ２９、処理水流量調節弁３０が配置される。メンテナンスバルブ２６は、経路の開閉を行うバルブであり、メンテナンス作業で使用される。流量センサ２７は、処理水ラインＬ２０を流れる流体の流量を測定する。第２制御弁２８は、処理水ラインＬ２０の経路の開閉を行う。サイホンブレーカ２９は、処理水ラインＬ２０の内部に生じるサイホン現象を防止する。処理水流量調節弁３０は、処理水Ｗ２の流量を調節する。

水抜きラインＬ８０は、処理水ラインＬ２０の経路途中に接続される。水抜きラインＬ８０には、水抜き弁５１が配置されている。

第１逆洗ラインＬ３０は、その上流側の端部が第１制御弁２５に接続され、下流側の端部が第３制御弁４０に接続される。

逆洗共通ラインＬ３１は、その上流側の端部が第３制御弁４０に接続され、下流側の端部が処理水ラインＬ２０の経路途中に接続される。本実施形態では、逆洗共通ラインＬ３１と処理水ラインＬ２０の接続箇所は、処理水ラインＬ２０におけるメンテナンスバルブ２６と流量センサ２７の間である。

第３制御弁４０は、三方弁であり、第１逆洗ラインＬ３０及び逆洗共通ラインＬ３１に加え、後述する第２逆洗ラインＬ４０が接続される。第３制御弁４０によって、第１逆洗ラインＬ３０と逆洗共通ラインＬ３１が接続される経路と、第２逆洗ラインＬ４０と逆洗共通ラインＬ３１が接続される経路と、が切替可能になっている。

第２逆洗ラインＬ４０は、その上流側の端部が処理水タンク９０に接続され、下流側の端部が第３制御弁４０に接続される。第２逆洗ラインＬ４０には、その上流側から順に、メンテナンスバルブ３１、逆洗ポンプ３２、メンテナンスバルブ３３、逆止弁３４、逆洗流量センサ３５、温度センサ３６、逆洗処理水流量調節弁３７が配置される。メンテナンスバルブ３１及びメンテナンスバルブ３３は、経路の開閉を行うバルブであり、メンテナンス作業で使用される。逆止弁３４は、第２逆洗ラインＬ４０を流れる処理水Ｗ２が処理水タンク９０に逆流するのを妨げる。逆洗流量センサ３５は、逆洗水として圧力タンク１５に送られる処理水Ｗ２の流量を測定する。

第１排水ラインＬ５０は、その上流側の端部が第１通水口１６に接続され、下流側の端部は排水回収部（図示省略）に接続される。第１排水ラインＬ５０には、上流側から順に、逆洗排水制御弁４１、逆洗排水サイホンブレーカ７３が配置される。

第２排水ラインＬ６０は、その上流側の端部が処理水ラインＬ２０における流量センサ２７と第２制御弁２８の間に接続される。第２排水ラインＬ６０の下流側の端部は、第１排水ラインＬ５０における逆洗排水制御弁４１の下流側の近傍で接続される。第２排水ラインＬ６０には、上流側から順に、洗浄排水制御弁４５、排水流量調節弁４６が配置される。

原水測定ラインＬ８１は、その上流側の端部が圧力タンク１５の上部に接続され、下流側の端部が濁度監視装置９６に接続される。原水測定ラインＬ８１には、上流側から順に、メンテナンスバルブ８１、ストレーナ８２、検水弁８３、圧力計８４、原水圧力スイッチ８５が配置される。

処理水測定ラインＬ８２は、その上流側の端部が水抜きラインＬ８０における水抜き弁５１の上流側に接続される。処理水測定ラインＬ８２の下流側の端部は、濁度監視装置９６に接続される。処理水測定ラインＬ８２には、メンテナンスバルブ９１、ストレーナ９２、検水弁９３、圧力計９４、が配置される。また、処理水測定ラインＬ８２と原水測定ラインＬ８１の間には、原水測定ラインＬ８１を流れる流体と処理水測定ラインＬ８２を流れる流体との差圧を検出する差圧スイッチ９５が配置される。濁度監視装置９６で測定された測定排水は、測定排水ラインＬ８３を通じて系外に排出される。

自動エア排出ラインＬ８５は、圧力タンク１５の上部に接続される。自動エア排出ラインＬ８５には、自動空気抜き弁７１が配置される。手動エア排出ラインＬ８６は、自動エア排出ラインＬ８５における自動空気抜き弁７１の上流側に接続される。手動エア排出ラインＬ８６には、手動空気抜き弁７２が配置される。

第１実施形態の濾過装置１０は、以上説明した各種のライン及び流路切替装置２０を備え、各処理工程に応じてその経路が切り替えられる。この濾過装置１０は、原水Ｗ１に対して濾過処理を行って処理水Ｗ２を製造する通水処理（通水工程）、濾材を再生する逆洗処理（逆洗工程）、逆洗後に濾材を洗浄する洗浄処理（洗浄工程）を行う。次に、濾過装置１０の各処理（工程）における制御部７０の制御について説明する。

＜通水処理＞
通水処理では、予め設定される通水ルートに基づいて経路が切り替えられる。通水処理が開始されると、制御部７０は、第１制御弁２５を制御して第１原水ラインＬ１０と第２原水ラインＬ１１を接続すると共に、逆洗排水制御弁４１を閉状態に制御する。また、制御部７０は、第２制御弁２８を開状態に制御すると共に、第３制御弁４０及び洗浄排水制御弁４５を閉状態に制御する。なお、原水Ｗ１の流量は、原水流量調節弁２１によって調節され、処理水Ｗ２の流量は、処理水流量調節弁３０によって調節される。

以上の制御によって、第１原水ラインＬ１０及び第２原水ラインＬ１１によって第１通水口１６が原水Ｗ１の供給源に接続され、原水Ｗ１が圧力タンク１５内の濾材床の上層部に供給される。濾材床によって懸濁物質が除去された処理水Ｗ２は、第２通水口１７から処理水ラインＬ２０を通じて処理水タンク９０に供給される。処理水タンク９０は、処理水Ｗ２を貯留し、供給先の要求に応じて外部に処理水Ｗ２を供給する。

＜逆洗処理＞
制御部７０は、予め設定されるスケジュール又は濁度監視装置９６の検出値等に基づいて逆洗処理を開始する。第１実施形態では、原水Ｗ１を逆洗水として用いる第１逆洗処理（第１逆洗工程）と、処理水Ｗ２を逆洗水として用いる第２逆洗処理（第２逆洗工程）と、の２段階で逆洗処理を行う。逆洗処理全体を通じて供給される水量は、典型的には、５〜１２ＢＶの範囲に設定され、この水量が第１逆洗処理と第２逆洗処理に振り分けられる。ここで、水量の単位である“ＢＶ”は、Ｂｅｄ Ｖｏｌｕｍｅの略語であり、濾材床（支持床を含む）の見掛け体積に対して何倍量の水を流すかを示すものである。また、濾材床における逆洗水の線速度は、典型的には２５〜３５ｍ／ｈの範囲に設定される。

まず、第１逆洗処理について説明する。第１逆洗処理が開始されると、制御部７０は、予め設定される第１逆洗ルートに基づいて各種のラインの経路を切り替える制御を行う。第１実施形態では、制御部７０は、第１制御弁２５を制御して第１原水ラインＬ１０と第１逆洗ラインＬ３０を接続すると共に、第３制御弁４０を制御して第１逆洗ラインＬ３０を逆洗共通ラインＬ３１に接続する。そして、第２制御弁２８及び洗浄排水制御弁４５を閉状態に制御すると共に、逆洗排水制御弁４１を開状態に制御する。なお、原水Ｗ１の流量は、原水流量調節弁２１によって調節される。

以上の制御によって、第１逆洗ラインＬ３０が、逆洗共通ラインＬ３１及び処理水ラインＬ２０を介して第２通水口１７に接続され、原水Ｗ１が圧力タンク１５内の濾材床の下層部に供給される。第１逆洗処理で生じた逆洗排水Ｗ３は、第１通水口１６から第１排水ラインＬ５０を通じて系外に排出される。このように、第１逆洗処理では、原水Ｗ１を用いて逆洗が行われる。また、第１逆洗処理で供給される原水Ｗ１の水量は、前述した逆洗処理全体を通じて供給される水量（５〜１２ＢＶ）から、後述する第２逆洗処理で供給される処理水Ｗ２の水量を差し引いた水量に設定される。

次に、第２逆洗処理について説明する。第１逆洗処理が完了した後、第２逆洗処理が開始される。第２逆洗処理では、制御部７０は、予め設定される第２逆洗ルートに設定される第２逆洗ルートに基づいて各種のラインの経路を切り替える制御を行う。制御部７０は、第３制御弁４０を制御して第２逆洗ラインＬ４０と逆洗共通ラインＬ３１を接続すると共に、第１制御弁２５、第２制御弁２８及び洗浄排水制御弁４５を閉状態に制御し、逆洗排水制御弁４１を開状態に制御する。更に、制御部７０は、逆洗ポンプ３２を駆動する。

以上の制御によって、第２逆洗ラインＬ４０が、逆洗共通ラインＬ３１及び処理水ラインＬ２０を介して第２通水口１７に接続され、処理水Ｗ２が圧力タンク１５内の濾材床の下層部に供給される。第２逆洗処理で生じた逆洗排水Ｗ３は、第１通水口１６から第１排水ラインＬ５０を通じて系外に排出される。このように、第２逆洗処理では、処理水Ｗ２を用いて逆洗が行われる。

第２逆洗処理で圧力タンク１５に供給される処理水Ｗ２の水量について説明する。本実施形態では、逆洗処理後に実行される洗浄処理での供給水量を過剰に増加させない観点から、処理水Ｗ２の供給水量を濾材床の見掛け体積以上（すなわち、１ＢＶ以上）に設定する。処理水Ｗ２の供給水量が１ＢＶ未満の場合には、濾材床（支持床を含む）の空隙部分に、第１逆洗処理で導入した原水Ｗ１に含まれる懸濁物質が残留するおそれがある。懸濁物質の残留は、通水処理初期の処理水Ｗ２の水質に影響するので、洗浄処理においては、排水濁度を所要値以下（例えば、１．０ＮＴＵ以下）まで低下させておく必要がある。しかし、処理水Ｗ２の供給水量が１ＢＶ未満であると、相対的に懸濁物質の残留量が増え、洗浄処理の供給水量が増大する結果を招く。特に、原水Ｗ１の濁度が高い場合には、洗浄処理の供給水量の過剰な増加に繋がる。

一方、処理水Ｗ２の使用量を低減する観点から、処理水Ｗ２の供給水量は、逆洗処理全体を通じて供給される水量（５〜１２ＢＶ）の５０％以下に設定するのが望ましい。なお、上述の通り、濾材床の見掛け体積以上の水量を供給することで清浄効果を十分にもたらすことができる。

＜洗浄処理＞
逆洗処理の後、洗浄処理が開始される。洗浄処理では、予め設定される洗浄ルートに基づいて各種のラインの経路が切り替えられる。洗浄処理が開始されると、制御部７０は、第１制御弁２５を制御して第１原水ラインＬ１０と第２原水ラインＬ１１を接続すると共に、逆洗排水制御弁４１を閉状態に制御する。また、制御部７０は、洗浄排水制御弁４５を開状態に制御すると共に、第２制御弁２８及び第３制御弁４０を閉状態に制御する。

以上の制御によって、第１原水ラインＬ１０及び第２原水ラインＬ１１によって第１通水口１６が原水Ｗ１の供給源に接続され、原水Ｗ１が圧力タンク１５内の濾材床の上層部に供給される。また、第２排水ラインＬ６０が処理水ラインＬ２０を介して第２通水口１７に接続され、第２通水口から流出した洗浄排水Ｗ４は、処理水ラインＬ２０、第２排水ラインＬ６０、第１排水ラインＬ５０を通じて系外に排出される。所定時間の経過又は濁度監視装置９６の検出値等に基づいて洗浄処理を完了し、通水処理に移行する。なお、濾材床における洗浄水（原水Ｗ１）の線速度は、典型的には１０〜２０ｍ／ｈの範囲に設定される。

以上の処理を繰り返すことによって、高品質な処理水Ｗ２を継続して製造し続けることができる。第１実施形態の濾過装置１０は、逆洗処理において原水Ｗ１と処理水Ｗ２を併用しているので、処理水Ｗ２の使用量を効果的に低減できる。これにより、逆洗処理に処理水Ｗ２を使用している場合において、大きな容量が必要だった処理水タンク９０の容量を小さくすることができ、濾過装置１０が適用される設備におけるスペースを有効に活用することができる。更に、原水Ｗ１による逆洗を行った後に処理水Ｗ２による逆洗を行うので、濾材床は処理水Ｗ２によってリンスされた状態となっており、洗浄処理での原水Ｗ１の使用量を低減したり、原水Ｗ１の水質によっては、洗浄処理そのものをなくしたりすることもできる。

以上説明した第１実施形態の濾過装置１０によれば、以下のような効果を奏する。
第１実施形態の濾過装置１０は、原水Ｗ１の供給源から第１原水ラインＬ１０及び第２原水ラインＬ１１に原水Ｗ１を流通させると共に処理水ラインＬ２０に処理水Ｗ２を流通させる通水ルート、原水Ｗ１の供給源から第１逆洗ラインＬ３０に原水Ｗ１を流通させると共に第１排水ラインＬ５０に逆洗排水Ｗ３を流通させる第１逆洗ルート、処理水タンク９０から第２逆洗ラインＬ４０に処理水Ｗ２を流通させると共に第１排水ラインＬ５０に逆洗排水Ｗ３を流通させる第２逆洗ルート、又は原水Ｗ１の供給源から第１原水ラインＬ１０及び第２原水ラインＬ１１に原水Ｗ１を流通させると共に第２排水ラインＬ６０に洗浄排水Ｗ４を流通させる洗浄ルート、の何れかに経路を切替可能に構成される流路切替装置２０と、流路切替装置２０を制御する制御部７０と、を備える。通水処理では、通水ルートを選択して処理水Ｗ２を得る一方で、逆洗処理では、第１逆洗ルートを選択して原水Ｗ１による第１逆洗処理を行い、第１逆洗処理後に第２逆洗ルートを選択して処理水Ｗ２による第２逆洗処理を行い、第２逆洗処理後に洗浄ルートを選択して濾材床の洗浄処理を行う。

これにより、原水Ｗ１による逆洗の後に、清浄な処理水Ｗ２によって濾材床が逆洗されるので、処理水Ｗ２の使用量を大幅に低減しつつ、濾材床を効果的に洗浄することができる。また、従来のように、処理水だけで逆洗処理を行う場合は、処理水タンクの容量を逆洗全体で必要な水量を貯留できるように確保しなければならないため、処理水タンクが大型化してしまう。本実施形態の濾過装置１０であれば、処理水Ｗ２の必要量を低減できるので、処理水タンク９０を小型化することができ、濾過システム全体としての省スペース化を実現できる。

また、本実施形態では、制御部７０は、第２逆洗処理において、濾材床に供給する水量を濾材床の見掛け体積以上に設定する。これにより、濾材床の空隙に懸濁物質が残留しにくいので、原水Ｗ１と共に処理水Ｗ２を逆洗水として併用しつつ、処理水Ｗ２で逆洗処理を行ったときと、同等の再生効果を得ることができる。

［第２実施形態］
次に、圧力タンクの上部にコントロールバルブを配置した構成の濾過装置の一例として、第２実施形態の濾過装置２０１について説明する。図２は、第２実施形態の濾過装置２０１を概略的に示す図である。

図２に示すように、第２実施形態の濾過装置２０１は、圧力タンク２１５と、原水Ｗ１や処理水Ｗ２等が流通する各種のラインと、各種のラインの経路を切り替える供給水制御弁２５０及びコントロールバルブ（流路切替装置）２３０と、経路の切替を制御する制御部２７０と、を主要な構成として備える。

圧力タンク２１５は、有底円筒状の中空容器であり、濾材床を収容する。圧力タンク２１５の上部には、第１通水口２１７が配置される。また、圧力タンク２１５は、その内部に導水管２１８が配置される。導水管２１８は、長手方向が上下方向を向いた状態で圧力タンク２１５の内部中央に固定される。導水管２１８は、その上端部がコントロールバルブ２３０に接続され、下端部には、第２通水口２１９が形成される。

第２実施形態の濾過装置２０１は、各種のラインとして、原水ラインＬ１００と、供給ラインＬ１０１と、処理水搬送ラインＬ１０２と、排出ラインＬ１０４と、逆洗水供給ラインＬ１０５と、を備える。また、通水ラインＬ２１４と、処理水ラインＬ２１５と、バイパスラインＬ２２４と、第１排水ラインＬ２２６と、第２排水ラインＬ２２７と、がコントロールバルブ２３０の内部に各種のラインとして配置される。

原水ラインＬ１００は、その上流側の端部が原水Ｗ１の供給源に接続され、下流側の端部が供給水制御弁２５０に接続される。

供給ラインＬ１０１は、その上流側の端部が供給水制御弁２５０に接続され、下流側の端部がコントロールバルブ２３０に接続される。

供給水制御弁２５０は、三方弁であり、原水ラインＬ１００及び供給ラインＬ１０１に加え、後述する逆洗水供給ラインＬ１０５が接続される。供給水制御弁２５０によって、原水ラインＬ１００と供給ラインＬ１０１が接続される経路と、逆洗水供給ラインＬ１０５と供給ラインＬ１０１が接続される経路と、が切替可能になっている。

処理水搬送ラインＬ１０２は、その上流側の端部がコントロールバルブ２３０に接続され、下流側の端部が処理水タンク（図示省略）又は処理水の供給先に接続される。

排出ラインＬ１０４は、コントロールバルブ２３０に接続され、この排出ラインＬ１０４を通じて逆洗処理で生じる逆洗排水Ｗ３や洗浄処理で生じる洗浄排水Ｗ４が系外に排出される。

逆洗水供給ラインＬ１０５は、その上流側の端部が第２逆洗処理で用いる逆洗水の供給源に接続され、下流側の端部が供給水制御弁２５０に接続される。上述の通り、供給水制御弁２５０によって、逆洗水供給ラインＬ１０５と供給ラインＬ１０１が接続されることによって、コントロールバルブ２３０を介して圧力タンク２１５に第２逆洗処理で用いる逆洗水を供給可能となっている。

第２実施形態では、第２逆洗処理の逆洗水として処理水と同等以上の品質を持つ清浄水Ｗ５を使用する。ここでいう「処理水と同等以上の品質を持つ清浄水」とは、懸濁物質の濃度について、処理水の濁度以下の水をいい、逆洗を行う対象の濾過装置２０１とは別の処理系統で得られた水のことである。

使用する清浄水Ｗ５は、濁度が所定以下であることを条件として以下のものを採用することができる。例えば、上水道や簡易水道から取り入れた飲料水（濁度：０．１〜１．０ＮＴＵ）を清浄水として使用することができる。また、工業用水をＭＦ膜装置やＵＦ膜装置が組み込まれた浄化システムで処理した水（濁度：０．０２〜０．１ＮＴＵ）を清浄水として使用することができる。また、工業用水を２床２塔式イオン交換装置や逆浸透膜装置が組み込まれた純水システムで処理した水（濁度：＜０．０２ＮＴＵ）を清浄水として使用することも可能である。更に、第２実施形態の濾過装置２０１とは別の濾過装置で処理された処理水を逆洗水として使用することも可能である。

なお、清浄水に許容される濁度は、逆洗対象の濾過装置で得られる処理水の濁度により異なるが、典型的には１．０ＮＴＵ以下の水が好ましく、０．５ＮＴＵ以下の水がより好ましい。例えば、逆洗対象の濾過装置で得られる処理水の平均濁度が例えば０．２ＮＴＵである場合、第２逆洗処理では、濁度が０．２ＮＴＵ以下の清浄水を使用する。

以上のように、各種のラインによって、処理対象の原水Ｗ１及び逆洗水としての清浄水Ｗ５がコントロールバルブ２３０に供給可能になっている。次に、コントロールバルブ２３０の内部に配置されるラインについて説明する。

通水ラインＬ２１４は、その上流側の端部が供給ラインＬ１０１に接続され、下流側の端部が第１通水口２１７に接続される。通水ラインＬ２１４には、経路の開閉を行う第１制御弁２０６が配置される。

処理水ラインＬ２１５は、その上流側の端部が導水管２１８を介して第２通水口２１９に接続され、下流側の端部が処理水搬送ラインＬ１０２に接続される。通水ラインＬ２１４には、経路の開閉を行う第２制御弁２０７が配置される。

バイパスラインＬ２２４は、通水ラインＬ２１４と処理水ラインＬ２１５をバイパスする。本実施形態のバイパスラインＬ２２４は、第１制御弁２０６の上流側で通水ラインＬ２１４に接続され、第２制御弁２０７の下流側で処理水ラインＬ２１５に接続される。バイパスラインＬ２２４には、経路の開閉を行う第３制御弁２０８が配置される。

第１排水ラインＬ２２６は、その上流側の端部が第１通水口２１７に接続される。第１排水ラインＬ２２６には、経路の開閉を行う第４制御弁２０９が配置される。第２排水ラインＬ２２７は、その上流側の端部が導水管２１８を介して第２通水口２１９に接続される。第２排水ラインＬ２２７には、経路の開閉を行う第５制御弁２１０が配置される。そして、第２排水ラインＬ２２７及び第１排水ラインＬ２２６は、その下流側で合流し、排出ラインＬ１０４に接続されている。第２排水ラインＬ２２７及び第１排水ラインＬ２２６の合流箇所には、定流量弁（ゴムオリフィス）２２８が配置される。

第２実施形態の濾過装置２０１は、以上のように構成される。次に、濾過装置２０１によって行われる各種の処理について説明する。第２実施形態の濾過装置２０１は、原水Ｗ１に対して濾過処理を行って処理水Ｗ２を製造する通水処理（通水工程）、濾材を再生する逆洗処理（逆洗工程）、濾材を沈降させる沈降処理（沈降工程）、逆洗後に濾材を洗浄する洗浄処理（洗浄工程）を行う。

＜通水処理＞
通水処理では、予め設定される通水ルートに基づいて経路が切り替えられる。通水処理が開始されると、制御部２７０は、供給水制御弁２５０を制御して原水ラインＬ１００と供給ラインＬ１０１を接続する。また、制御部２７０は、第１制御弁２０６及び第２制御弁２０７を開状態に制御すると共に、第３制御弁２０８、第５制御弁２１０及び第４制御弁２０９を閉状態に制御する。これにより、原水ラインＬ１００が、供給ラインＬ１０１及び通水ラインＬ２１４を介して第１通水口２１７に接続され、原水Ｗ１が第１通水口２１７から圧力タンク２１５の内部に供給される。圧力タンク２１５に供給された原水Ｗ１は、濾材床で処理されて処理水Ｗ２が製造され、第２通水口２１９から導水管２１８及び処理水ラインＬ２１５を通じて処理水Ｗ２が処理水搬送ラインＬ１０２に送られる。処理水Ｗ２は、処理水搬送ラインＬ１０２によって処理水タンク（図示省略）又は処理水Ｗ２の供給先に送られる。

＜逆洗処理＞
第２実施形態の逆洗処理では、原水Ｗ１を逆洗水として用いる第１逆洗処理（第１逆洗工程）と、清浄水Ｗ５を逆洗水として用いる第２逆洗処理（第２逆洗工程）と、の２段階で逆洗処理を行う。上述の通り、逆洗水の切替は、コントロールバルブ２３０の上流側で供給水制御弁２５０によって行われる。第１逆洗処理では、制御部２７０は、供給水制御弁２５０を制御して原水ラインＬ１００と供給ラインＬ１０１を接続する。第２逆洗処理では、制御部２７０は、供給水制御弁２５０を制御して逆洗水供給ラインＬ１０５と供給ラインＬ１０１を接続する。

コントロールバルブ２３０に至る時点で逆洗水が切り替えられているので、第１逆洗処理と第２逆洗処理のコントロールバルブ２３０の切替制御は同じ制御である。次に、逆洗処理におけるコントロールバルブ２３０の制御について説明する。

制御部２７０は、第１制御弁２０６を閉状態に制御し、第２制御弁２０７及び第３制御弁２０８を開状態に制御する。また、制御部２７０は、第４制御弁２０９を開状態に制御し、第５制御弁２１０を閉状態に制御する。これにより、逆洗水（原水Ｗ１及び清浄水Ｗ５）が、供給ラインＬ１０１、通水ラインＬ２１４、バイパスラインＬ２２４、処理水ラインＬ２１５、導水管２１８を介して第２通水口２１９から圧力タンク２１５の内部に供給される。圧力タンク２１５の内部では、第２通水口２１９から供給された逆洗水によって、濾材が洗浄され、その逆洗排水Ｗ３は、圧力タンク２１５の第１通水口２１７から第１排水ラインＬ２２６を介して排出ラインＬ１０４に送られ、系外に排出される。

コントロールバルブ２３０が、このように制御された状態で、第１逆洗処理では原水Ｗ１が逆洗水としてコントロールバルブ２３０に供給され、第２逆洗処理では処理水（又は清浄水）Ｗ２が逆洗水としてコントロールバルブ２３０に供給され、それぞれの処理で逆洗が行われる。即ち、第２実施形態の第１逆洗処理では、原水ラインＬ１００が、第１逆洗ラインとして機能し、原水Ｗ１の供給源と第２通水口２１９を接続する。そして、第２逆洗処理では、逆洗水供給ラインＬ１０５が第２逆洗ラインとして機能し、清浄水Ｗ５の供給源と第２通水口２１９を接続する。第１逆洗処理及び第２逆洗処理のいずれの処理においても、逆洗で生じた逆洗排水Ｗ３は第１排水ラインＬ２２６及び排出ラインＬ１０４を通じて系外に排出される。

＜沈降処理＞
沈降処理では、逆洗処理で浮上した濾材を重力で沈降させて静置するため、所定時間が経過するまで第１制御弁２０６を閉じる等して原水Ｗ１の供給を停止する。

＜洗浄処理＞
洗浄処理では、予め設定される洗浄ルートに基づいて経路が切り替えられる。制御部２７０は、供給水制御弁２５０を制御して原水ラインＬ１００と供給ラインＬ１０１を接続する。また、制御部２７０は、第１制御弁２０６を開状態に制御し、第２制御弁２０７及び第３制御弁２０８を閉状態に制御する。更に、制御部２７０は、第５制御弁２１０を開状態に制御し、第４制御弁２０９を閉状態に制御する。これにより、原水ラインＬ１００が供給ラインＬ１０１及び通水ラインＬ２１４を介して第１通水口２１７に接続され、原水Ｗ１が第１通水口２１７から圧力タンク２１５の内部に供給される。圧力タンク２１５の内部に供給された原水Ｗ１は、圧力タンク２１５の上部から下部へ、濾材床を通され、濾材床の濯ぎを行う。洗浄処理で生じた洗浄排水Ｗ４は、圧力タンク２１５の第２通水口２１９から導水管２１８及び第２排水ラインＬ２２７を通じて排出ラインＬ１０４から系外に排出される。

第２実施形態の濾過装置２０１は、以上のように構成される。この第２実施形態の濾過装置２０１によれば、原水Ｗ１を用いた第１逆洗処理と清浄水Ｗ５を用いた第２逆洗処理によって逆洗処理を行うので、濾過装置２０１の処理水Ｗ２を使用することなく、洗浄効果の高い逆洗処理を行うことができる。

以上、本発明の逆洗方法を適用した濾過装置の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

上記実施形態では、濾過装置が単独で用いられるものを例として説明したが、濾過装置を複数台備える構成に本発明を適用できる。例えば、２塔並列接続した濾過装置において交互通水とし、通水中の一方の濾過装置で製造された処理水を直接的に他方の濾過装置に導入して第２逆洗処理の逆洗水として使用することも可能である。

第１実施形態の濾過装置１０では、第２逆洗処理における逆洗水として処理水Ｗ２を用いたが、第２実施形態で説明した清浄水Ｗ５を逆洗水として用いることができる。また、第２実施形態の濾過装置２０１では、第２逆洗処理における逆洗水として清浄水Ｗ５を用いたが、濾過装置２０１で処理した処理水Ｗ２を処理水タンクに貯留し、貯留した処理水Ｗ２を用いて第２逆洗処理を行うように構成することもできる。また、第２実施形態で説明したコントロールバルブ２３０の構成は一例であり、ラインや弁の構成は適宜変更できる。

［実験例］
次に、本発明の逆洗方法を適用したカラム実験について説明する。本実験は、原水で逆洗を行う第１逆洗処理と処理水で逆洗を行う第２逆洗処理とを含む逆洗方法の水使用量の低減効果を検証するものである。

＜実験Ａ＞
本実験では、通水工程として、再生済みの濾材床に対して１５ｍ／ｈの線速度で濁度７０ＮＴＵの原水を通水した。処理水の濁度が１．０ＮＴＵ以上となった時点で通水工程を終了し、引き続いて逆洗工程及び洗浄工程を実施した。第１逆洗工程及び洗浄工程では、濁度７０ＮＴＵの原水を用いて、また第２逆洗工程では、濁度０．１ＮＴＵ程度の水道水（処理水と同等以上の品質を持つ清浄水を模擬した松山市水道水）を用いて、各工程の供給水量（水使用量）について調べた。本試験に適用した諸条件は、次の通りである。
◎カラムの直径：５０ｍｍ
◎濾材床の見掛け体積： １．９Ｌ（カラムの底部から順に、φ１２〜２０の濾過砂利０．１Ｌ、φ２〜４の濾過砂利０．２Ｌ、φ０．５の濾過砂１．２Ｌ、及びアンスラサイト０．４Ｌを充填）
◎第１逆洗工程及び第２逆洗工程の線速度： ３０ｍ/ｈ
◎逆洗工程全体の供給水量： １０．４ＢＶ
◎洗浄工程の線速度： １５ｍ／ｈ
◎洗浄工程の供給水量： ３．１ＢＶ（比較例）

比較例Ａ
従来の濾過装置に再生条件に準じた操作であり、逆洗工程を処理水のみで実施すると共に、供給水量を１０．４ＢＶに設定した。また、洗浄工程の供給水量を３．１ＢＶに設定した。
実施例Ａ１〜Ａ３
本願発明に対応する操作として、逆洗工程全体で使用する１０．４ＢＶの供給水量を第１逆洗工程と第２逆洗工程に振り分けた。洗浄工程では、排水濁度が１．０ＮＴＵとなるまで通水した。
参考例Ａ
逆洗工程を原水のみで実施（すなわち、第２逆洗工程の処理水の供給水量が１ＢＶ未満）すると共に、供給水量を１０．４ＢＶに設定した。洗浄工程では、排水濁度が１．０ＮＴＵとなるまで通水した。

比較例Ａ、実施例Ａ１〜Ａ３及び参考例Ａの結果を表１に示す。

表１によると、実施例Ａ１〜Ａ３は、処理水の供給水量を比較例Ａよりも５０％以上低減させた上で、逆洗工程及び洗浄工程を通じた供給水量を、比較例Ａと同等か（実施例Ａ３）、比較例Ａよりも低減させる（実施例Ａ１，Ａ２）ことができた。特に、実施例Ａ１では、洗浄工程のスタート時点で排水濁度が１．０ＮＴＵ未満となっていたため、洗浄工程での供給水量がほぼゼロの状態で再生を終了することができた。また、原水のみを使用した参考例Ａは、逆洗工程及び洗浄工程を通じた供給水量が比較例Ａの１１４％まで増加した。

＜実験Ｂ＞
本実験では、通水工程として、再生済みの濾材床に対して１５ｍ／ｈの線速度で濁度１０ＮＴＵの原水を通水した。処理水の濁度が１．０ＮＴＵ以上となった時点で通水工程を終了し、引き続いて逆洗工程及び洗浄工程を実施した。第１逆洗工程及び洗浄工程では、濁度１０ＮＴＵの原水を用いて、また第２逆洗工程では、濁度０．１ＮＴＵ程度の水道水（処理水と同等以上の品質を持つ清浄水を模擬した松山市水道水）を用いて、各工程の供給水量（水使用量）について調べた。本試験に適用した諸条件は、上述の試験Ａと同様である。

比較例Ｂ
従来の濾過装置に再生条件に準じた操作であり、逆洗工程を処理水のみで実施すると共に、供給水量を１０．４ＢＶに設定した。また、洗浄工程の供給水量を３．１ＢＶに設定した。
実施例Ｂ１〜Ｂ３
本願発明に対応する操作として、逆洗工程全体で使用する１０．４ＢＶの供給水量を第１逆洗工程と第２逆洗工程に振り分けた。洗浄工程では、排水濁度が１．０ＮＴＵとなるまで通水した。
参考例Ｂ
逆洗工程を原水のみで実施（すなわち、第２逆洗工程の処理水の供給水量が１ＢＶ未満）すると共に、供給水量を１０．４ＢＶに設定した。洗浄工程では、排水濁度が１．０ＮＴＵとなるまで通水した。

比較例Ｂ、実施例Ｂ１〜Ｂ３及び参考例Ｂの結果を表２に示す。

表２によると、実施例Ｂ１〜Ｂ３は、処理水の供給水量を比較例Ｂよりも５０％以上低減させた上で、逆洗工程及び洗浄工程を通じた供給水量を、比較例Ｂよりも低減させることができた。特に、実施例Ｂ１，Ｂ２では、洗浄工程のスタート時点で排水濁度が１．０ＮＴＵ未満となっていたため、洗浄工程での供給水量がほぼゼロの状態で再生を終了することができた。また、原水のみを使用した参考例Ｂは、逆洗工程及び洗浄工程を通じた供給水量が比較例Ｂよりも減少した。

１０ 濾過装置
１５ 圧力タンク
１６ 第１通水口
１７ 第２通水口
２０ 流路切替装置
Ｌ１０ 第１原水ライン（原水ライン）
Ｌ１１ 第２原水ライン（原水ライン）
Ｌ２０ 処理水ライン
Ｌ３０ 第１逆洗ライン
Ｌ４０ 第２逆洗ライン
Ｌ５０ 第１排水ライン
Ｌ６０ 第２排水ライン
７０ 制御部
９０ 処理水タンク（処理水の供給源）
２０１ 濾過装置
２１５ 圧力タンク
２１７ 第１通水口
２１９ 第２通水口
２３０ コントロールバルブ（流路切替装置）
２７０ 制御部
Ｌ１００ 原水ライン（第１逆洗ライン）
Ｌ１０５ 逆洗水供給ライン（第２逆洗ライン）
Ｌ２１５ 処理水ライン
Ｌ２２６ 第１排水ライン
Ｌ２２７ 第２排水ライン

Claims (4)

1. 原水に含まれる懸濁物質を濾材床により捕捉して処理水を製造する濾過装置の逆洗方法であって、
   原水を前記濾材床に供給して逆洗処理を行う第１逆洗工程と、
   前記第１逆洗工程の後に、処理水又は処理水と同等以上の品質を持つ清浄水を前記濾材床に供給して逆洗処理を行う第２逆洗工程と、
   を含む濾過装置の逆洗方法。
2. 前記第２逆洗工程において、前記濾材床に供給する水量を前記濾材床の見掛け体積以上に設定する、請求項１に記載の濾過装置の逆洗方法。
3. 原水に含まれる懸濁物質を濾材床により捕捉する濾過処理によって処理水を製造すると共に、逆洗処理によって前記濾材床を再生する濾過装置であって、
   濾材床が収容され、前記濾材床の上層部と連通する第１通水口及び前記濾材床の下層部と連通する第２通水口を有する圧力タンクと、
   原水の供給源と前記第１通水口を接続する原水ラインと、
   前記第２通水口に接続される処理水ラインと、
   前記原水の供給源と前記第２通水口を接続する第１逆洗ラインと、
   処理水の供給源又は処理水と同等以上の品質を持つ清浄水の供給源と前記第２通水口を接続する第２逆洗ラインと、
   前記第１通水口に接続される第１排水ラインと、
   前記第２通水口に接続される第２排水ラインと、
   前記原水の供給源から前記原水ラインに原水を流通させると共に前記処理水ラインに処理水を流通させる通水ルート、前記原水の供給源から前記第１逆洗ラインに原水を流通させると共に前記第１排水ラインに逆洗排水を流通させる第１逆洗ルート、前記処理水の供給源若しくは前記清浄水の供給源から前記第２逆洗ラインに処理水若しくは清浄水を流通させると共に前記第１排水ラインに逆洗排水を流通させる第２逆洗ルート、又は前記原水の供給源から前記原水ラインに原水を流通させると共に前記第２排水ラインに洗浄排水を流通させる洗浄ルート、の何れかに経路を切替可能に構成される流路切替装置と、
   通水処理では、前記通水ルートを選択して処理水を得る一方で、前記逆洗処理では、前記第１逆洗ルートを選択して原水による第１逆洗処理を行い、前記第１逆洗処理後に前記第２逆洗ルートを選択して処理水又は清浄水による第２逆洗処理を行い、前記第２逆洗処理後に前記洗浄ルートを選択して前記濾材床の洗浄処理を行うように前記流路切替装置を制御する制御部と、
   を備える濾過装置。
4. 前記制御部は、
   前記第２逆洗処理において、前記濾材床に供給する水量を前記濾材床の見掛け体積以上に設定する、請求項３に記載の濾過装置。

Images