JP2020025952A - 浄水処理装置 - Google Patents
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- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Abstract
【課題】“生物処理による浄化法（浄水処理法）”の原理を用いながらも省スペースにし、しかも生物膜の管理を省力化し、ろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過処理工程を付加し浄水処理の安全性を確実にさせる、浄水処理装置の提供。【解決手段】容器状の縦型枠組構造体３と該構造体内（容器になっているから容器内）に砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層を収納し、更に水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体をろ過池Ｇの水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体３の相互の間に存在させ、生物膜に水を接触させるとともに、前記ろ過池Ｇの水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）６を設けた構造とする。【選択図】図３
Description
本発明は水道水に含まれる水質的健康影響物質の低減を目的とし、特に原水処理のために注入添加される塩素剤として多用されている「次亜塩素ナトリウム」（有効塩素濃度は１２％や６％）由来で混入するクロレートや、前駆物質と塩素により生じるトリハロメタン等の薬品由来の汚染物質、あるいは臭気物質等を可能な限り低減する水道原水の浄化処理法の汎用化を可能にする浄水処理装置に関するものである。
本発明の基本技術は英国のＪシンプソン氏の発明（１８００年代前半）による緩速生物ろ過法である。
このろ過法は水質的健康影響物質の低減、すなわち薬品無添加は基よりトータルとしての水処理コストも低減されるだけでなく、近年では原水に溶存するストロンチューム、セシウム等の除去効果も期待されることから、改めてその利便性が見直されている。
本発明は“緩速生物ろ過法”の浄水処理装置において、“省スペース化”、“省力化”、及び画期的に機能促進される可能性がある“緩速生物ろ過法”の浄水処理装置に関するものである。
本発明の基本技術は英国のＪシンプソン氏の発明（１８００年代前半）による緩速生物ろ過法である。
このろ過法は水質的健康影響物質の低減、すなわち薬品無添加は基よりトータルとしての水処理コストも低減されるだけでなく、近年では原水に溶存するストロンチューム、セシウム等の除去効果も期待されることから、改めてその利便性が見直されている。
本発明は“緩速生物ろ過法”の浄水処理装置において、“省スペース化”、“省力化”、及び画期的に機能促進される可能性がある“緩速生物ろ過法”の浄水処理装置に関するものである。
従来において上水道の浄化工程に薬品添加をしない浄化法（浄水処理法）として、微生物を活用する緩速ろ過法（１８２９年、シンプソン発明）が公知である。
これは粒径０．２〜０．４ｍｍ程度の砂を用いて深さ１．５ｍ程度の砂層を有する池に、水道原水（浄化対象水）を砂層内流速４ｍ／日程度で極めて緩やかに流せば砂層の表面に数時間で自然に生物膜が形成されて、対象水の浄化が始まり、多様な有害物質・病原性細菌・化学物質等を微生物の食物連鎖（硝化、脱窒、破砕分解、吸着、補足、変性、及びそれらの複合作用等）で自然消滅する自然浄化原理を用いた無理のない浄化法である。
これは粒径０．２〜０．４ｍｍ程度の砂を用いて深さ１．５ｍ程度の砂層を有する池に、水道原水（浄化対象水）を砂層内流速４ｍ／日程度で極めて緩やかに流せば砂層の表面に数時間で自然に生物膜が形成されて、対象水の浄化が始まり、多様な有害物質・病原性細菌・化学物質等を微生物の食物連鎖（硝化、脱窒、破砕分解、吸着、補足、変性、及びそれらの複合作用等）で自然消滅する自然浄化原理を用いた無理のない浄化法である。
この方法は要するに“Ｊシンプソンの緩速ろ過法”または“生物処理による浄化法（浄水処理法）”である。
自然に生成される前記生物膜の浄化作用は、各種微生物によるもので、また原生動物、藻類、水生生物の浄化作用も観られ、通過する原水に含まれる異物、溶存する有機物、臭気物質、鉄、アンモニア、マンガン、さらにはストロンチューム、セシウム等の除去にも効果があると期待される。
すなわち“生物処理による浄化法（浄水処理法）”は薬品無添加であるが故に薬品汚染を伴わないろ過法であり、ろ過時に塩素添加ゼロの浄水に、ろ過後において有効塩素を微量付与（給水末端で０．１ｍｇ／ｌ程度の残留塩素を目標にすれば０．３ｍｇ／ｌ程度の有効塩素の付与）すれば、日本の水道水で定められている二次汚染のリスクが少ない安全性の高い飲用水道水になる。
自然に生成される前記生物膜の浄化作用は、各種微生物によるもので、また原生動物、藻類、水生生物の浄化作用も観られ、通過する原水に含まれる異物、溶存する有機物、臭気物質、鉄、アンモニア、マンガン、さらにはストロンチューム、セシウム等の除去にも効果があると期待される。
すなわち“生物処理による浄化法（浄水処理法）”は薬品無添加であるが故に薬品汚染を伴わないろ過法であり、ろ過時に塩素添加ゼロの浄水に、ろ過後において有効塩素を微量付与（給水末端で０．１ｍｇ／ｌ程度の残留塩素を目標にすれば０．３ｍｇ／ｌ程度の有効塩素の付与）すれば、日本の水道水で定められている二次汚染のリスクが少ない安全性の高い飲用水道水になる。
しかしこの方法は処理水量増大に比例して水面積（ろ過池の面積）が広大になると共に生物膜の管理に手間がかかるという問題がある。
一方現在用いられている浄化法（浄水処理法）は水面積（ろ過池の面積）が少ない（浄水場のスペースが少なくてすむ）急速ろ過法であり、この方法は運転操作を自動化することで省力的であることから広く用いられている。
しかし、この方法はあくまでも物理化学処理による浄化法（浄水処理法）であり前述の“生物処理による浄化法（浄水処理法）”とは異なり、特に塩素注入率が大きくなるため処理された水道水の薬品汚染（塩素由来の薬液汚染）のリスクが高いのである。
この急速ろ過法においては浄化対象水（原水）に酸化剤として塩素（Ｃｌ２）を注入するが、この場合に対象水中のアンモニア態窒素の除去には条件にもよるが該アンモニア濃度の７倍以上（アンモニア濃度が１ｍｇ／ｌなら７ｍｇ／ｌ以上）の濃度の塩素を注入しなければならないことになるので、どうしても過剰な塩素注入（消毒目的のための塩素量より格段に多い注入）となってしまう。過剰な塩素注入の結果、前駆物質との作用で塩素化合物（トリハロメタン等）が生成したり、異臭味等が生じたりして、浄水への悪影響を生じさせることになる。
一方現在用いられている浄化法（浄水処理法）は水面積（ろ過池の面積）が少ない（浄水場のスペースが少なくてすむ）急速ろ過法であり、この方法は運転操作を自動化することで省力的であることから広く用いられている。
しかし、この方法はあくまでも物理化学処理による浄化法（浄水処理法）であり前述の“生物処理による浄化法（浄水処理法）”とは異なり、特に塩素注入率が大きくなるため処理された水道水の薬品汚染（塩素由来の薬液汚染）のリスクが高いのである。
この急速ろ過法においては浄化対象水（原水）に酸化剤として塩素（Ｃｌ２）を注入するが、この場合に対象水中のアンモニア態窒素の除去には条件にもよるが該アンモニア濃度の７倍以上（アンモニア濃度が１ｍｇ／ｌなら７ｍｇ／ｌ以上）の濃度の塩素を注入しなければならないことになるので、どうしても過剰な塩素注入（消毒目的のための塩素量より格段に多い注入）となってしまう。過剰な塩素注入の結果、前駆物質との作用で塩素化合物（トリハロメタン等）が生成したり、異臭味等が生じたりして、浄水への悪影響を生じさせることになる。
一方日本において厚生労働省は「薬品由来の汚染物質の混入を低減すべきことであること及び次亜塩素酸ナトリウムが本質的に分解性のある物質であることに配慮し」としており、これは「塩素導入率の低減」が望まれている、と解釈できる。
これに関して急速ろ過法において、異臭味対策でオゾン処理を急速ろ過池の前段後段に追加し塩素注入率を低減した事例もあるが、その設備コスト、維持管理コスト、施設更新時のコスト、電力消費費用、消耗品費用等を考慮すれば極めて不経済で、しかも環境負荷を増大させるという問題も生じさせている。
これに関して急速ろ過法において、異臭味対策でオゾン処理を急速ろ過池の前段後段に追加し塩素注入率を低減した事例もあるが、その設備コスト、維持管理コスト、施設更新時のコスト、電力消費費用、消耗品費用等を考慮すれば極めて不経済で、しかも環境負荷を増大させるという問題も生じさせている。
本発明の第１の目的は“Ｊシンプソンの緩速ろ過法”または“生物処理による浄化法（浄水処理法）”の原理を用いながらも省スペースにすることであり、本発明の第２の目的は生物膜の管理の省力化であり、本発明の第３の目的はろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過処理工程を付加し浄水処理の安全性を確実にさせる、以上の３つを目的とする。
以上の３つの目的について以下分説する：
本発明の第１の目的は、上記の従来の急速ろ過法の問題点を解決すべく、“生物処理による浄化法（浄水処理法）”の原理を用い、それを構造的に改良して“生物処理による浄化法（浄水処理法）”のさらなる実用化を図るものである。
すなわちその改良点とは、従来の“生物処理による浄化法（浄水処理法）”においては“ろ過水量”が水平な砂層の平面積（表面負荷率）を基準としているが、その砂層を水平でなく“縦配置”にすることにより省スペースにすることが可能になるのであるが、この“縦配置”は生物膜を構成する好気性微生物への酸素の供給という点から従来は困難とされていたのを、本発明は簡単な電気分解装置（電解装置）を付加することにより解決したのである。
すなわち従来は大気と接する“ろ過池”の水面積から微生物に必要な酸素を大気中から取り込んでいるので、“縦配置”にすれば水面積が縮小され、当然のことながら酸素が不足になる。
その解決方法として本発明では、請求項１乃至４の発明に限定されるが、電気分解装置（電解装置）を付加することにしたのである。
次に本発明の第２の目的は、“生物処理による浄化法（浄水処理法）”における重要な問題であった生物膜の維持管理を省力化及び効率化することにある。
この第２の目的達成のために、まず“生物膜”の構造乃至構成を改良した、その詳細は後述する。
次に省力化及び効率化のために、請求項１乃至４の発明に限定されるが、それらの“電解装置”を酸素供給だけでなく塩素供給も可能にし、そしてそれら選択切り替え可能にし、生物膜の維持管理の省力化及び効率化のための主要な役割を“電解装置”に持たせたのである。
さらに省力化及び効率化のために、具体的構成の詳細は後述するが、“生物膜”の構成（該“生物膜”を複数の構成とし、そのひとつ）として“流動する浮遊担体”なるものを用いて、それが流動することによる物理的作用を生物膜の維持管理の省力化及び効率化に用いたのである。
以上の３つの目的について以下分説する：
本発明の第１の目的は、上記の従来の急速ろ過法の問題点を解決すべく、“生物処理による浄化法（浄水処理法）”の原理を用い、それを構造的に改良して“生物処理による浄化法（浄水処理法）”のさらなる実用化を図るものである。
すなわちその改良点とは、従来の“生物処理による浄化法（浄水処理法）”においては“ろ過水量”が水平な砂層の平面積（表面負荷率）を基準としているが、その砂層を水平でなく“縦配置”にすることにより省スペースにすることが可能になるのであるが、この“縦配置”は生物膜を構成する好気性微生物への酸素の供給という点から従来は困難とされていたのを、本発明は簡単な電気分解装置（電解装置）を付加することにより解決したのである。
すなわち従来は大気と接する“ろ過池”の水面積から微生物に必要な酸素を大気中から取り込んでいるので、“縦配置”にすれば水面積が縮小され、当然のことながら酸素が不足になる。
その解決方法として本発明では、請求項１乃至４の発明に限定されるが、電気分解装置（電解装置）を付加することにしたのである。
次に本発明の第２の目的は、“生物処理による浄化法（浄水処理法）”における重要な問題であった生物膜の維持管理を省力化及び効率化することにある。
この第２の目的達成のために、まず“生物膜”の構造乃至構成を改良した、その詳細は後述する。
次に省力化及び効率化のために、請求項１乃至４の発明に限定されるが、それらの“電解装置”を酸素供給だけでなく塩素供給も可能にし、そしてそれら選択切り替え可能にし、生物膜の維持管理の省力化及び効率化のための主要な役割を“電解装置”に持たせたのである。
さらに省力化及び効率化のために、具体的構成の詳細は後述するが、“生物膜”の構成（該“生物膜”を複数の構成とし、そのひとつ）として“流動する浮遊担体”なるものを用いて、それが流動することによる物理的作用を生物膜の維持管理の省力化及び効率化に用いたのである。
以下各々について説明する。
まず“生物膜（生物ろ過膜）”であるが、これは以下の２つの構成からなり：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様なろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で存在させるもの
以上の２つで構成される。
前記第２の担体については、その浮遊状態の制御により、前記第１の生物ろ過膜の状態を最適化するために用いることが可能になる。
次に、請求項１乃至４の発明に限定されるが、その“電解装置”について説明すれば、その設置位置は大きく分類して２つの設置位置があり、
まず第１の設置位置は、ろ過池において縦型枠組構造体の間（ある間隔で設置される場合はそれらのゾーンの間）の水中に、該水中の上下方向は任意（例えば底部、中部等）に選択可能に設置される。
次に第２の設置位置は、生物膜によるろ過工程の後であり、かつ次の工程である精密ろ過工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために、ここにも電解装置が設置される。
従って、まずろ過池の電解装置について説明し、その後に精密ろ過工程の入り口の電解装置について説明する。
すなわち、ろ過池の電解装置の第１の機能としては、これで生成される酸素ガスを水中に生成溶存させることで微生物の硝化、脱窒、食物連鎖の活性化を図る。
まず“生物膜（生物ろ過膜）”であるが、これは以下の２つの構成からなり：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様なろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で存在させるもの
以上の２つで構成される。
前記第２の担体については、その浮遊状態の制御により、前記第１の生物ろ過膜の状態を最適化するために用いることが可能になる。
次に、請求項１乃至４の発明に限定されるが、その“電解装置”について説明すれば、その設置位置は大きく分類して２つの設置位置があり、
まず第１の設置位置は、ろ過池において縦型枠組構造体の間（ある間隔で設置される場合はそれらのゾーンの間）の水中に、該水中の上下方向は任意（例えば底部、中部等）に選択可能に設置される。
次に第２の設置位置は、生物膜によるろ過工程の後であり、かつ次の工程である精密ろ過工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために、ここにも電解装置が設置される。
従って、まずろ過池の電解装置について説明し、その後に精密ろ過工程の入り口の電解装置について説明する。
すなわち、ろ過池の電解装置の第１の機能としては、これで生成される酸素ガスを水中に生成溶存させることで微生物の硝化、脱窒、食物連鎖の活性化を図る。
すなわち電解装置は、酸素を発生させて水の溶存酸素濃度を最適制御することにより好気性微生物の活動（主として硝化活動）を促進させる。
逆に電解装置の位置（酸素の発生位置）を上下に変化させることにより酸素不足エリアを作り出し、該酸素不足エリアで嫌気性微生物を活性化させるためにも用いることが可能になる。
ろ過池の電解装置の第２の機能としては、生物膜の維持管理の省力化及び効率化のための機能である。
すなわち電解装置は、塩素を発生させて微生物が付着して形成されているバイオ膜（生物膜）を自動更新するためにも用いられる。
バイオ膜（生物膜）での損失水頭の自動制御と“ろ過池”内部、特に“生物膜”、の定期的消毒及び洗浄の自動化（それにより人力による洗浄周期が延長される）が可能になる。
すなわち“生物膜”での損失水頭の自動制御と“ろ過池内部の定期的消毒の自動化”（それにより人力による洗浄周期が延長される）が可能になる。
“生物膜”の洗浄について、詳細は後述するが、次の３つの洗浄がある：
１．水を順方向に流しながら洗浄する（以下「順洗浄」という）。
２．水を逆方向に流しながら洗浄する（以下「逆洗浄」という）。
３．“生物膜”を構成する“容器状の縦型枠組構造体”の表面を洗浄する（以下「表面洗浄」という）。
以上の３つの洗浄の詳細は後述する（図面に示して説明する）。
また“ろ過池内部の定期的消毒及び洗浄”は、“ろ過池”を複数設けておき、それらの“ろ過池”を順次休止し（特定のものを休止し）洗浄する方法を用いるべきであり、それにより定期的消毒及び洗浄を現実的に行うことが可能になる。
逆に電解装置の位置（酸素の発生位置）を上下に変化させることにより酸素不足エリアを作り出し、該酸素不足エリアで嫌気性微生物を活性化させるためにも用いることが可能になる。
ろ過池の電解装置の第２の機能としては、生物膜の維持管理の省力化及び効率化のための機能である。
すなわち電解装置は、塩素を発生させて微生物が付着して形成されているバイオ膜（生物膜）を自動更新するためにも用いられる。
バイオ膜（生物膜）での損失水頭の自動制御と“ろ過池”内部、特に“生物膜”、の定期的消毒及び洗浄の自動化（それにより人力による洗浄周期が延長される）が可能になる。
すなわち“生物膜”での損失水頭の自動制御と“ろ過池内部の定期的消毒の自動化”（それにより人力による洗浄周期が延長される）が可能になる。
“生物膜”の洗浄について、詳細は後述するが、次の３つの洗浄がある：
１．水を順方向に流しながら洗浄する（以下「順洗浄」という）。
２．水を逆方向に流しながら洗浄する（以下「逆洗浄」という）。
３．“生物膜”を構成する“容器状の縦型枠組構造体”の表面を洗浄する（以下「表面洗浄」という）。
以上の３つの洗浄の詳細は後述する（図面に示して説明する）。
また“ろ過池内部の定期的消毒及び洗浄”は、“ろ過池”を複数設けておき、それらの“ろ過池”を順次休止し（特定のものを休止し）洗浄する方法を用いるべきであり、それにより定期的消毒及び洗浄を現実的に行うことが可能になる。
次に精密ろ過工程の入り口の電解装置の機能とは、前記ろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過処理工程を付加し、該微細多孔の物理的精密ろ過処理工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために設ける電解装置についての機能である。
生物膜によるろ過工程の後であり、かつ次の工程（終段工程）である微細多孔の物理的精密ろ過処理工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために新たな電解装置が設けられる。
すなわち消毒目的の塩素についてこの電解装置で発生させた塩素を用いるのである。
なお付言すれば電解装置による塩素発生技術は一例として特開２００４−１４３４８１、特許２７１１３８２、特許３３５７００８等に公知である。
電解装置において微量の食塩水を電解室内に添加すれば、食塩水の電解となり塩素が発生する。
生物膜によるろ過工程の後であり、かつ次の工程（終段工程）である微細多孔の物理的精密ろ過処理工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために新たな電解装置が設けられる。
すなわち消毒目的の塩素についてこの電解装置で発生させた塩素を用いるのである。
なお付言すれば電解装置による塩素発生技術は一例として特開２００４−１４３４８１、特許２７１１３８２、特許３３５７００８等に公知である。
電解装置において微量の食塩水を電解室内に添加すれば、食塩水の電解となり塩素が発生する。
本発明の第２の目的は前述の通り、“生物処理による浄化法（浄水処理法）”における重要な問題であった生物膜の維持管理を省力化及び効率化することにあったが、それに関して生物膜の構成と電解装置について説明した。
ここで電解装置はあくまでも酸素供給手段または洗浄手段のひとつであるから、酸素供給手段についてはポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリングで置換してもよく、また洗浄手段については塩素を電解装置によることなく直接塩素注入してもよく、さらに塩素による洗浄でなく縦型枠組構造体や物理的精密ろ過装置を超音波洗浄で洗浄してもよい。
次に本発明の第３の目的であるが、前記ろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過工程を付加することにある。
すなわち前記生物膜によるろ過工程の次の工程として、微細多孔の物理的精密ろ過、例えば縦型陶板（例えばＮＦ／２ｍｍ級）によるろ過、あるいは物理処理を目的とした砂ろ過（これもスペース的にも、また洗浄のためにも縦型が望ましい）、による“ろ過”（以下“微細多孔の物理的精密ろ過”と称する）を行ない、生物膜による“ろ過”を補完することにある。
この“微細多孔の物理的精密ろ過”は前段の生物膜によるろ過工程でブレークスルー等のアクシデントが発生した場合に「ろ過水（浄水）」の安定性を確保するものである。
この“微細多孔の物理的精密ろ過”は常圧（ポンプ等で加圧して“ろ過”するのでなく水面の水頭の圧力で“ろ過”するという意味である）で行われ、前述の通り生物膜によるろ過工程の次の工程（言い換えれば最終工程）であるから既に生物膜で浄化されており、その結果ろ過面の汚染は限定的であり、電解塩素の作用でその洗浄の必要性はほとんどない。
次に“生物膜（生物ろ過膜）”の他の構成を次に説明する：
すなわち “生物膜（生物ろ過膜）”として、
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様なろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で存在させるもの
以上の２つで構成される“生物膜（生物ろ過膜）”を説明した。
しかし“生物膜（生物ろ過膜）”を他の構成にすることも可能であり、それを次に説明する：
すなわち縦型枠組構造体は同様な位置に設けるが、該縦型枠組構造体には砂等のろ材層を収納しない、すなわち何も収納しない、いわば“空の枠組構造体”、すなわち枠組構造体自体が“ろ過板”であって、一重乃至多重の“ろ過板”にし、この“ろ過板”に水が接触して流れるのでありその際に生物居所となっている“ろ過板”（その表面や多孔板の場合にはその孔）に生物が生息して“生物膜（生物ろ過膜）”として機能する。
ここで電解装置はあくまでも酸素供給手段または洗浄手段のひとつであるから、酸素供給手段についてはポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリングで置換してもよく、また洗浄手段については塩素を電解装置によることなく直接塩素注入してもよく、さらに塩素による洗浄でなく縦型枠組構造体や物理的精密ろ過装置を超音波洗浄で洗浄してもよい。
次に本発明の第３の目的であるが、前記ろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過工程を付加することにある。
すなわち前記生物膜によるろ過工程の次の工程として、微細多孔の物理的精密ろ過、例えば縦型陶板（例えばＮＦ／２ｍｍ級）によるろ過、あるいは物理処理を目的とした砂ろ過（これもスペース的にも、また洗浄のためにも縦型が望ましい）、による“ろ過”（以下“微細多孔の物理的精密ろ過”と称する）を行ない、生物膜による“ろ過”を補完することにある。
この“微細多孔の物理的精密ろ過”は前段の生物膜によるろ過工程でブレークスルー等のアクシデントが発生した場合に「ろ過水（浄水）」の安定性を確保するものである。
この“微細多孔の物理的精密ろ過”は常圧（ポンプ等で加圧して“ろ過”するのでなく水面の水頭の圧力で“ろ過”するという意味である）で行われ、前述の通り生物膜によるろ過工程の次の工程（言い換えれば最終工程）であるから既に生物膜で浄化されており、その結果ろ過面の汚染は限定的であり、電解塩素の作用でその洗浄の必要性はほとんどない。
次に“生物膜（生物ろ過膜）”の他の構成を次に説明する：
すなわち “生物膜（生物ろ過膜）”として、
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様なろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で存在させるもの
以上の２つで構成される“生物膜（生物ろ過膜）”を説明した。
しかし“生物膜（生物ろ過膜）”を他の構成にすることも可能であり、それを次に説明する：
すなわち縦型枠組構造体は同様な位置に設けるが、該縦型枠組構造体には砂等のろ材層を収納しない、すなわち何も収納しない、いわば“空の枠組構造体”、すなわち枠組構造体自体が“ろ過板”であって、一重乃至多重の“ろ過板”にし、この“ろ過板”に水が接触して流れるのでありその際に生物居所となっている“ろ過板”（その表面や多孔板の場合にはその孔）に生物が生息して“生物膜（生物ろ過膜）”として機能する。
本発明は以上の目的達成のために：
請求項１として、フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２の生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設けた、以上の浄水処理装置を提案するものである。
請求項２として、フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２のいずれか一方のみの生物膜とし、該生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設けた、以上の浄水処理装置を提案するものである。
請求項３として、フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２の生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設け、前記ろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過工程を付加した、以上の浄水処理装置を提案するものである。
請求項４として、フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２の生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設け、前記ろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過工程を付加し、次に前記生物膜によるろ過工程の後であり、かつ前記微細多孔の物理的精密ろ過工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させる電解装置を設けた、以上の浄水処理装置を提案するものである。
さらに本発明は請求項５乃至１５の浄水処理装置及び関連発明としての電解装置（記載を省略する、特許請求の範囲を参照下さい）を提案するものである。
請求項１として、フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２の生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設けた、以上の浄水処理装置を提案するものである。
請求項２として、フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２のいずれか一方のみの生物膜とし、該生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設けた、以上の浄水処理装置を提案するものである。
請求項３として、フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２の生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設け、前記ろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過工程を付加した、以上の浄水処理装置を提案するものである。
請求項４として、フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２の生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設け、前記ろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過工程を付加し、次に前記生物膜によるろ過工程の後であり、かつ前記微細多孔の物理的精密ろ過工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させる電解装置を設けた、以上の浄水処理装置を提案するものである。
さらに本発明は請求項５乃至１５の浄水処理装置及び関連発明としての電解装置（記載を省略する、特許請求の範囲を参照下さい）を提案するものである。
以下本発明の浄水処理装置を図面に示す実施例に従って説明する。
図１は前段工程（９０）と本発明の浄水処理装置（２）を有する浄水工程（１）のフロー図を示し、該浄水処理装置（２）の詳細は図２に示される。
すなわち図２を参照して、本発明はフロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理を行うものであるが、まずフロック等を沈殿させる工程は従来公知であるから簡単に説明する。
但しこのフロック等の沈殿工程は沈殿池Ｆで行われ、原水の濁質濃度１０ｍｇ／ｌ以下の（汚濁が低い）場合には省略可能である。
すなわち沈殿池Ｆに設置された沈殿装置は前工程で注入された凝集剤により形成されたフロック等を沈殿させ、すなわち沈殿除去するものである。
前記沈殿池Ｆでフロック等を沈殿乃至沈降させた後の上澄水を浄化するのが本発明であり、以下本発明の浄水処理装置（２）を説明する。
すなわち図２に示す様に、ろ過池（Ｇの池）が前記沈殿池Ｆにプロセス的に接続されて設けられ、本発明の浄水処理装置（２）を構成する生物ろ過処理工程Ｇは該ろ過池に設けられる。
すなわち図示の浄水処理装置（２）の生物ろ過処理工程Ｇは“生物処理による浄化法”としての常圧式縦型生物ろ過装置であり、該ろ過池内に設けられる。
該常圧式縦型生物ろ過装置は“生物膜”を有し、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の２つで構成される。
図１は前段工程（９０）と本発明の浄水処理装置（２）を有する浄水工程（１）のフロー図を示し、該浄水処理装置（２）の詳細は図２に示される。
すなわち図２を参照して、本発明はフロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理を行うものであるが、まずフロック等を沈殿させる工程は従来公知であるから簡単に説明する。
但しこのフロック等の沈殿工程は沈殿池Ｆで行われ、原水の濁質濃度１０ｍｇ／ｌ以下の（汚濁が低い）場合には省略可能である。
すなわち沈殿池Ｆに設置された沈殿装置は前工程で注入された凝集剤により形成されたフロック等を沈殿させ、すなわち沈殿除去するものである。
前記沈殿池Ｆでフロック等を沈殿乃至沈降させた後の上澄水を浄化するのが本発明であり、以下本発明の浄水処理装置（２）を説明する。
すなわち図２に示す様に、ろ過池（Ｇの池）が前記沈殿池Ｆにプロセス的に接続されて設けられ、本発明の浄水処理装置（２）を構成する生物ろ過処理工程Ｇは該ろ過池に設けられる。
すなわち図示の浄水処理装置（２）の生物ろ過処理工程Ｇは“生物処理による浄化法”としての常圧式縦型生物ろ過装置であり、該ろ過池内に設けられる。
該常圧式縦型生物ろ過装置は“生物膜”を有し、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の２つで構成される。
まず第１は、１ｍｍ〜２ｍｍ厚さ等の多孔質材、メッシュ材等のろ材を収容可能な強度を有し、水が通過可能にされた、各種構造板、具体例を例示すれば多数の網目、細かい孔等を有して水が通過可能なチタン等の板で容器状に作られた縦型枠組構造体が設けられる。
該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂（前記多孔質の孔、網目、細かい孔等を通過しない程度の粒の大きさ）の砂層を有する。
縦型枠組構造体の両側外面及び砂層の内部には微生物が生息して“生物膜”（“砂内部”の生物を含めて以下“生物膜”と称する）が構成されることになる。
ここで“生物膜”なる用語は砂内部の生物を含む概念であり、また縦型枠組構造体の両側外面、砂層の内部、砂内部、なる用語における“砂”とは“砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層”を含む概念である。
次に“生物膜”の第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるものである。
すなわち水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体（例えば活性炭の粒であり、該粒の大きさは前記縦型枠組構造体の多孔質の孔、網目または細かい孔を通過しない程度の大きさ）であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるものである。
以上の第２の担体にも自然の原水に含まれる微生物が生息して“生物膜”が構成される。
また“縦型”の意味であるが、容器状の枠組構造体がろ過池に縦方向に（池の上下方向に）設置される意味である。
枠組構造体の多孔質の孔、網目または細かい孔を外側から内側へと、さらに砂層を上から下へと常圧で（すなわちポンプ等で加圧することなく水頭差の圧力で）水が流入ろ過されていき、その過程で水は縦型枠組構造体の両側外面及び砂層の内部の微生物の“生物膜”（“砂内部”の生物を含めて“生物膜”と称する）と接触して浄化される（砂層での物理的ろ過を含む意味である）。
該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂（前記多孔質の孔、網目、細かい孔等を通過しない程度の粒の大きさ）の砂層を有する。
縦型枠組構造体の両側外面及び砂層の内部には微生物が生息して“生物膜”（“砂内部”の生物を含めて以下“生物膜”と称する）が構成されることになる。
ここで“生物膜”なる用語は砂内部の生物を含む概念であり、また縦型枠組構造体の両側外面、砂層の内部、砂内部、なる用語における“砂”とは“砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層”を含む概念である。
次に“生物膜”の第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるものである。
すなわち水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体（例えば活性炭の粒であり、該粒の大きさは前記縦型枠組構造体の多孔質の孔、網目または細かい孔を通過しない程度の大きさ）であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるものである。
以上の第２の担体にも自然の原水に含まれる微生物が生息して“生物膜”が構成される。
また“縦型”の意味であるが、容器状の枠組構造体がろ過池に縦方向に（池の上下方向に）設置される意味である。
枠組構造体の多孔質の孔、網目または細かい孔を外側から内側へと、さらに砂層を上から下へと常圧で（すなわちポンプ等で加圧することなく水頭差の圧力で）水が流入ろ過されていき、その過程で水は縦型枠組構造体の両側外面及び砂層の内部の微生物の“生物膜”（“砂内部”の生物を含めて“生物膜”と称する）と接触して浄化される（砂層での物理的ろ過を含む意味である）。
また砂層は物理的ろ過作用（例えばクリプト原虫等を補足して通過させない）もあるが、前記生物浄化作用が主たるものである。
前記第２の担体は水と同程度の比重でろ過池の水中に電解装置により発生した酸素気泡により多数流動状態で存在させたものであるから、ろ過池内の前記第１の容器状の縦型枠組構造体の両側外面に水の流れと共に接触することになり該構造体の外面の生物膜の表面を擦って削る作用を有し、従って生物膜の膜厚が厚くなり過ぎることを物理的に防止している。
この縦型枠組構造体は、ろ過池内に着脱自在に、また多段、多行、多列に複数設置して、それらを必要に応じて相互に直列に連結、及び／または並列に連結してもよい。
またろ過池自体も、図２に示す様に相互に遮断可能に並列に複数設けることにより、あるろ過池は使用中にし、同時に他のあるろ過池は生物膜の保守や洗浄（逆流によるろ層深部の洗浄と表面表層部の洗浄）中にし、という様に浄水場全体の運転システムを考慮した（すなわちノンストップ運転を考慮した）設置にしなければならない。
前記第２の担体は水と同程度の比重でろ過池の水中に電解装置により発生した酸素気泡により多数流動状態で存在させたものであるから、ろ過池内の前記第１の容器状の縦型枠組構造体の両側外面に水の流れと共に接触することになり該構造体の外面の生物膜の表面を擦って削る作用を有し、従って生物膜の膜厚が厚くなり過ぎることを物理的に防止している。
この縦型枠組構造体は、ろ過池内に着脱自在に、また多段、多行、多列に複数設置して、それらを必要に応じて相互に直列に連結、及び／または並列に連結してもよい。
またろ過池自体も、図２に示す様に相互に遮断可能に並列に複数設けることにより、あるろ過池は使用中にし、同時に他のあるろ過池は生物膜の保守や洗浄（逆流によるろ層深部の洗浄と表面表層部の洗浄）中にし、という様に浄水場全体の運転システムを考慮した（すなわちノンストップ運転を考慮した）設置にしなければならない。
都市部の浄水の原水は大水量で汚濁している場合が多いが、この様な原水では本発明の縦型枠組構造体に砂を収納した縦型枠組構造体は特に省スペースに寄与する。
また縦型であるから、例えば構造体の両外面を“生物膜”にすることで構造体内に収納する砂等の“多様なろ材”の量を節約できる。
また“多様なろ材”の材質として石英、ガーネット、トルマリン、黒曜石、柘榴石、パーライト、真珠石、無煙炭（アンスラサイト）、珪砂、活性炭、焼結アルミナ等を合理的に選択可能である。
次に“電解装置”については「発明が解決しようとする課題」の欄で詳細にその機能を分類して既に説明したが、重複する部分もあるが、以下に再度説明しておく。
すなわち“電解装置”の設置位置は大きく分類して２つの設置位置があり、図３に示す様にまず第１の設置位置として電解装置（６）は、生物ろ過処理工程Ｇのろ過池において縦型枠組構造体（３）の間（図示の様にゾーンで設置される場合はそれらのゾーンの間）の水中に、該水中の上下方向は任意（例えば底部、中部等）に選択可能に設置される。
次に第２の設置位置は、図３に示す様に生物ろ過処理工程Ｇ（生物膜によるろ過工程）の後であり、かつ次の工程である物理的精密ろ過装置（１０）による精密ろ過工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために新たな電解装置（８）が設置される。
従って、まずろ過池の電解装置（６）について説明し、その後に物理的精密ろ過装置（１０）による精密ろ過工程の入り口の電解装置（８）について説明する。
また縦型であるから、例えば構造体の両外面を“生物膜”にすることで構造体内に収納する砂等の“多様なろ材”の量を節約できる。
また“多様なろ材”の材質として石英、ガーネット、トルマリン、黒曜石、柘榴石、パーライト、真珠石、無煙炭（アンスラサイト）、珪砂、活性炭、焼結アルミナ等を合理的に選択可能である。
次に“電解装置”については「発明が解決しようとする課題」の欄で詳細にその機能を分類して既に説明したが、重複する部分もあるが、以下に再度説明しておく。
すなわち“電解装置”の設置位置は大きく分類して２つの設置位置があり、図３に示す様にまず第１の設置位置として電解装置（６）は、生物ろ過処理工程Ｇのろ過池において縦型枠組構造体（３）の間（図示の様にゾーンで設置される場合はそれらのゾーンの間）の水中に、該水中の上下方向は任意（例えば底部、中部等）に選択可能に設置される。
次に第２の設置位置は、図３に示す様に生物ろ過処理工程Ｇ（生物膜によるろ過工程）の後であり、かつ次の工程である物理的精密ろ過装置（１０）による精密ろ過工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために新たな電解装置（８）が設置される。
従って、まずろ過池の電解装置（６）について説明し、その後に物理的精密ろ過装置（１０）による精密ろ過工程の入り口の電解装置（８）について説明する。
すなわち、ろ過池の電解装置（６）の第１の機能としては、これで生成される酸素ガスを水中に生成溶存させることで微生物の硝化、脱窒（脱チッソ）、食物連鎖の活性化を図る。
すなわち電解装置（６）は、酸素を発生させて水の溶存酸素濃度を上げることにより好気性微生物の活動（主として硝化活動）を促進させる。
逆に電解装置（６）の位置（酸素の発生位置）を上下に変化させることにより酸素不足エリアを作り出し、該酸素不足エリアで嫌気性微生物を活性化させるため（主として脱チッソさせるため）にも用いることが可能になる。
ここで電解装置（６）はあくまでも酸素供給手段または洗浄手段のひとつであるから、酸素供給手段についてはポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリングで置換してもよい。
また“生物膜”の膜厚の制御だけに注目すれば、電解装置（６）以外にエアーノズル等を用いて膜厚を物理的に制御する（薄い膜厚にすることを含む）ことも可能である。
ろ過池の電解装置（６）の第２の機能としては、生物膜の維持管理の省力化及び効率化のための機能である。
すなわち電解装置（６）は、モードが切り替えられて、塩素を発生させて縦型枠組構造体（３）等の微生物が付着して形成されているバイオ膜（生物膜）を自動更新するためにも用いられる。
バイオ膜（生物膜）での損失水頭の自動制御とろ過池内部の定期的消毒及び洗浄の自動化（それにより人力による洗浄周期が延長される）が可能になる。
すなわち電解装置（６）は、酸素を発生させて水の溶存酸素濃度を上げることにより好気性微生物の活動（主として硝化活動）を促進させる。
逆に電解装置（６）の位置（酸素の発生位置）を上下に変化させることにより酸素不足エリアを作り出し、該酸素不足エリアで嫌気性微生物を活性化させるため（主として脱チッソさせるため）にも用いることが可能になる。
ここで電解装置（６）はあくまでも酸素供給手段または洗浄手段のひとつであるから、酸素供給手段についてはポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリングで置換してもよい。
また“生物膜”の膜厚の制御だけに注目すれば、電解装置（６）以外にエアーノズル等を用いて膜厚を物理的に制御する（薄い膜厚にすることを含む）ことも可能である。
ろ過池の電解装置（６）の第２の機能としては、生物膜の維持管理の省力化及び効率化のための機能である。
すなわち電解装置（６）は、モードが切り替えられて、塩素を発生させて縦型枠組構造体（３）等の微生物が付着して形成されているバイオ膜（生物膜）を自動更新するためにも用いられる。
バイオ膜（生物膜）での損失水頭の自動制御とろ過池内部の定期的消毒及び洗浄の自動化（それにより人力による洗浄周期が延長される）が可能になる。
すなわち縦型枠組構造体（３）等のバイオ膜（生物膜）での損失水頭の自動制御と“ろ過池内部の定期的消毒の自動化”（それにより人力による洗浄周期が延長される）が可能になる。
すなわち“ろ過池内部の定期的消毒の自動化”とは、図２に示す様に複数あるろ過池において、それらのいずれかを順次休止し（特定のものを休止し）洗浄中にすることで縦型枠組構造体（３）等の生物膜の維持管理の省力化及び効率化が図れる。
次に図３に示す物理的精密ろ過装置（１０）による精密ろ過工程の入り口の電解装置（８）の機能とは、前記生物ろ過処理工程Ｇのろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過処理工程を付加し、該微細多孔の物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために設ける電解装置（８）についての機能である。
生物ろ過処理工程Ｇの生物膜によるろ過工程の後であり、かつ次の工程（終段工程）である微細多孔の物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために新たな電解装置（８）が設けられる。
すなわち消毒目的の塩素についてこの電解装置（８）で発生させた塩素を用いるのである。
なお付言すれば電解装置による塩素発生技術は一例として特開２００４−１４３４８１、特許２７１１３８２、特許３３５７００８等に公知である。
電解装置（８）において微量の食塩水を電解室内に添加すれば、食塩水の電解となり塩素が発生する。
また洗浄手段については塩素を電解装置（８）によることなく直接塩素注入してもよく、さらに塩素による洗浄でなく超音波洗浄で洗浄してもよい。
すなわち“ろ過池内部の定期的消毒の自動化”とは、図２に示す様に複数あるろ過池において、それらのいずれかを順次休止し（特定のものを休止し）洗浄中にすることで縦型枠組構造体（３）等の生物膜の維持管理の省力化及び効率化が図れる。
次に図３に示す物理的精密ろ過装置（１０）による精密ろ過工程の入り口の電解装置（８）の機能とは、前記生物ろ過処理工程Ｇのろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過処理工程を付加し、該微細多孔の物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために設ける電解装置（８）についての機能である。
生物ろ過処理工程Ｇの生物膜によるろ過工程の後であり、かつ次の工程（終段工程）である微細多孔の物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために新たな電解装置（８）が設けられる。
すなわち消毒目的の塩素についてこの電解装置（８）で発生させた塩素を用いるのである。
なお付言すれば電解装置による塩素発生技術は一例として特開２００４−１４３４８１、特許２７１１３８２、特許３３５７００８等に公知である。
電解装置（８）において微量の食塩水を電解室内に添加すれば、食塩水の電解となり塩素が発生する。
また洗浄手段については塩素を電解装置（８）によることなく直接塩素注入してもよく、さらに塩素による洗浄でなく超音波洗浄で洗浄してもよい。
次に精密ろ過工程の入り口の電解装置（８）の機能とは、前記生物ろ過処理工程Ｇのろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過処理工程Ｈを付加し、物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために設ける電解装置（８）についての機能である。
生物ろ過処理工程Ｇの後であり、かつ次の物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために新たな電解装置（８）が設けられる。
すなわち消毒目的の塩素についてこの電解装置（８）で発生させた塩素を用いるのである。
なお付言すれば電解装置による塩素発生技術は一例として特開２００４−１４３４８１、特許２７１１３８２、特許３３５７００８等に公知である。
電解装置（８）において微量の食塩水を電解室内に添加すれば、食塩水の電解となり塩素が発生する。
但し電解装置（８）の代用として電解装置によることなく直接塩素注入してもよく、さらに塩素による洗浄でなく物理的精密ろ過装置（１０）を超音波洗浄で洗浄してもよい。
生物ろ過処理工程Ｇの後であり、かつ次の物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、消毒目的の塩素を発生させるために新たな電解装置（８）が設けられる。
すなわち消毒目的の塩素についてこの電解装置（８）で発生させた塩素を用いるのである。
なお付言すれば電解装置による塩素発生技術は一例として特開２００４−１４３４８１、特許２７１１３８２、特許３３５７００８等に公知である。
電解装置（８）において微量の食塩水を電解室内に添加すれば、食塩水の電解となり塩素が発生する。
但し電解装置（８）の代用として電解装置によることなく直接塩素注入してもよく、さらに塩素による洗浄でなく物理的精密ろ過装置（１０）を超音波洗浄で洗浄してもよい。
本発明の浄水処理装置の理論を以下に説明する。
すなわち“生物処理による浄化法（浄水処理法）”は捕食、硝化（２ＮＨ４ ＋＋３Ｏ２→２ＮＯ２ −＋２Ｈ２Ｏ＋４Ｈ＋、２ＮＯ２＋Ｏ２→２ＮＯ３ −）、脱窒（通性菌等で硝酸や亜硝酸を分解し除去）、破砕、変成化、吸着といった多様な機能を含む。
好気性微生物依存の硝化により、対象水に溶存するアンモニア態窒素（ＮＨ４、ＮＨ４Ｎ）を硝化過程で窒素ガス（Ｎ２）化し、水中から除去することで塩素注入率の低減が可能になる。
また必要な場合には、通性嫌気性微生物に依存する脱窒も可能である。
電解装置は水没形の無隔膜式電解部あるいは隔膜式電解部を選択的に装備すればよく、陽極から酸素ガスを、陰極から水素ガスを通過水中で生成させる。
つまり電解装置はそこにある対象水を原料に電気分解で酸素ガスと水素ガスが必要時に必要量微細気泡で瞬時に対象水に供給できる。
電解部は多段分散、着脱自由に装備可能とし嫌気環境と好気環境をエリア内に形成する。
これは従来からの固液分離、脱色、酸化、脱臭等を目的としたいわゆる電解浮上法とは異なり、本発明における電解装置は嫌気性と好気性の環境を提供する手段である。
すなわち“生物処理による浄化法（浄水処理法）”は捕食、硝化（２ＮＨ４ ＋＋３Ｏ２→２ＮＯ２ −＋２Ｈ２Ｏ＋４Ｈ＋、２ＮＯ２＋Ｏ２→２ＮＯ３ −）、脱窒（通性菌等で硝酸や亜硝酸を分解し除去）、破砕、変成化、吸着といった多様な機能を含む。
好気性微生物依存の硝化により、対象水に溶存するアンモニア態窒素（ＮＨ４、ＮＨ４Ｎ）を硝化過程で窒素ガス（Ｎ２）化し、水中から除去することで塩素注入率の低減が可能になる。
また必要な場合には、通性嫌気性微生物に依存する脱窒も可能である。
電解装置は水没形の無隔膜式電解部あるいは隔膜式電解部を選択的に装備すればよく、陽極から酸素ガスを、陰極から水素ガスを通過水中で生成させる。
つまり電解装置はそこにある対象水を原料に電気分解で酸素ガスと水素ガスが必要時に必要量微細気泡で瞬時に対象水に供給できる。
電解部は多段分散、着脱自由に装備可能とし嫌気環境と好気環境をエリア内に形成する。
これは従来からの固液分離、脱色、酸化、脱臭等を目的としたいわゆる電解浮上法とは異なり、本発明における電解装置は嫌気性と好気性の環境を提供する手段である。
再び図３に戻って説明する。
すなわち生物ろ過処理工程Ｇのろ過池の次に物理的精密ろ過処理工程Ｈの精密ろ過池（前記ろ過池と区別するために“精密ろ過池”と称する）が設けられる。
物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口の電解装置（８）の機能とは、物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、消毒目的の塩素を発生させる機能である。
図３に示す様に物理的精密ろ過処理工程Ｈの物理的精密ろ過装置（１０）はセラミック製、焼結パーライト（黒曜石、真珠岩等由来）製、アルミナ製等の１〜２ミクロン（μｍ）の微細多孔のろ過板を有する。
該ろ過板はろ過面積を確保するために縦型波板、平板、円筒等が用いられ、単層または多層でもよい。
物理的精密ろ過処理工程Ｇに流入する水は既に浄化された浄水であるから目詰まりを強いる高水圧ろ過でなく水の水頭を用いる常圧ろ過が望ましい。
但し生物ろ過処理工程Ｇと同様に物理的精密ろ過処理工程Ｈの物理的精密ろ過装置（１０）においても自動洗浄にするべきである。
また常時電解生成の有効塩素の作用による滅菌乃至除菌及び物理的洗浄は、自動化に貢献し効率的である。
すなわち生物ろ過処理工程Ｇのろ過池の次に物理的精密ろ過処理工程Ｈの精密ろ過池（前記ろ過池と区別するために“精密ろ過池”と称する）が設けられる。
物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口の電解装置（８）の機能とは、物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、消毒目的の塩素を発生させる機能である。
図３に示す様に物理的精密ろ過処理工程Ｈの物理的精密ろ過装置（１０）はセラミック製、焼結パーライト（黒曜石、真珠岩等由来）製、アルミナ製等の１〜２ミクロン（μｍ）の微細多孔のろ過板を有する。
該ろ過板はろ過面積を確保するために縦型波板、平板、円筒等が用いられ、単層または多層でもよい。
物理的精密ろ過処理工程Ｇに流入する水は既に浄化された浄水であるから目詰まりを強いる高水圧ろ過でなく水の水頭を用いる常圧ろ過が望ましい。
但し生物ろ過処理工程Ｇと同様に物理的精密ろ過処理工程Ｈの物理的精密ろ過装置（１０）においても自動洗浄にするべきである。
また常時電解生成の有効塩素の作用による滅菌乃至除菌及び物理的洗浄は、自動化に貢献し効率的である。
すなわち消毒目的の塩素についてこの電解装置（８）で発生させた塩素を用いるのであり、物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、消毒目的の塩素を発生させるものであった。
すなわち物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、流入する水は常時滅菌される。
この塩素の作用は物理的精密ろ過装置（１０）の孔閉塞を防止し、ろ過継続時間を長くするだけでなく、該装置を経由した水に０．１ｍｇ／ｌ乃至０．５ｍｇ／ｌ程度等の残留塩素濃度（水道水として給水栓水で不足しない有効塩素を付与可能とするための残留塩素濃度）を与えることになる。
従来の緩速の“生物処理による浄化法（浄水処理法）”は大気と水面の接触のみで酸素を取り込んでいたが、電解装置は酸素を生成するから水面の面積を広くする必要がなくなり浄化設備の敷地を大幅に削減可能になる。
本発明の浄水処理の用途エリアとしては自由水面、タンク、管路等を選択可能であり、エリアの下層部を無酸素ゾーンにして嫌気性微生物による脱窒を可能にすることもできる。
対象水の溶存酸素濃度、ｐＨ等は濃度計で検出して数値を自動制御してもよく、さらには流入時の生物学的酸素要求量の値でフィードフォワード制御等も可能である。
すなわち物理的精密ろ過処理工程Ｈの入り口において、流入する水は常時滅菌される。
この塩素の作用は物理的精密ろ過装置（１０）の孔閉塞を防止し、ろ過継続時間を長くするだけでなく、該装置を経由した水に０．１ｍｇ／ｌ乃至０．５ｍｇ／ｌ程度等の残留塩素濃度（水道水として給水栓水で不足しない有効塩素を付与可能とするための残留塩素濃度）を与えることになる。
従来の緩速の“生物処理による浄化法（浄水処理法）”は大気と水面の接触のみで酸素を取り込んでいたが、電解装置は酸素を生成するから水面の面積を広くする必要がなくなり浄化設備の敷地を大幅に削減可能になる。
本発明の浄水処理の用途エリアとしては自由水面、タンク、管路等を選択可能であり、エリアの下層部を無酸素ゾーンにして嫌気性微生物による脱窒を可能にすることもできる。
対象水の溶存酸素濃度、ｐＨ等は濃度計で検出して数値を自動制御してもよく、さらには流入時の生物学的酸素要求量の値でフィードフォワード制御等も可能である。
次に図４乃至図６について説明する。
すなわち図３は本発明の浄水処理装置のろ過運転時の概念図であったが、図４は本発明の浄水処理装置の洗浄運転時の概念図である。
すなわち生物ろ過処理工程Ｇのろ過池と物理的精密ろ過処理工程Ｈの精密ろ過池のいずれも洗浄のために底部の弁が開けられて洗浄した水が下方に流れる様になっている。
図５は本発明の浄水処理装置の表面洗浄運転時の概念図であり、生物ろ過処理工程Ｇのろ過池と物理的精密ろ過処理工程Ｈの精密ろ過池の両者に設けられた噴水ノズル（１２）から水が噴出し、その噴出水は縦型枠組構造体（３）と物理的精密ろ過装置（１０）の表面に向けられてそれらの表面を洗浄する。
図６は本発明の浄水処理装置の逆流洗浄運転時の概念図であり、生物ろ過処理工程Ｇのろ過池の縦型枠組構造体（３）と物理的精密ろ過処理工程Ｈの精密ろ過池の物理的精密ろ過装置（１０）の両者について、水が逆方向に流されて、それらが洗浄されるのである。
本発明の浄水処理装置に関連する発明、本発明とは独立した関連発明、をいくつか次に説明する。
まず第１の関連発明は『ＬＥＤ照明付き電解装置』という発明である。
この発明は微生物育成を促進するために、ＬＥＤ照明を電解装置に内蔵し太陽光が不足の場合に該ＬＥＤ光を点灯させるものである。
ここで電解装置が作動すれば必ず点灯する『ＬＥＤ照明』と、電解装置とは独立してＬＥＤ光を点灯させる『ＬＥＤ照明』という２種の方式がある。
従来浄水処理装置に使用する酸素生成機能を有する電解装置として『ＬＥＤ照明付き電解装置』なるものは全く存在しなかった。
次に第２の関連発明は過剰プランクトン、バクテリア残渣等は電解装置で酸素を発生させる等の運転時に例えば酸素が浮上する際に、過剰プランクトン、バクテリア残渣等が酸素と一緒に上昇する（傾向がある）ことになる。
従って電解装置の酸素発生等の運転により過剰プランクトン、バクテリア残渣等がろ過池の水面に集まることになる。
従って電解装置の酸素発生等の運転時には、ろ過池（精密ろ過池があればそれも）を常時オーバーフロー状態にすれば、過剰プランクトン、バクテリア残渣等が排出されて、それらによる「ろ過設備」のろ過抵抗の増加を防止しその洗浄周期を長くすることができる。
すなわち第２の関連発明は『電解装置の酸素発生等の運転時にろ過池を常時オーバーフロー状態にする』という発明である。
これによって過剰プランクトン、バクテリア残渣等による「ろ過設備」のろ過抵抗の増加を防止し、その洗浄周期を長くすることができる。
またオーバーフローさせる場合は、そのフロー水の９９．９％は原水に戻すためそのフロー水は調整槽に入れて、そこで過剰プランクトン、バクテリア残渣等を沈殿除去した後に、その上澄水を原水に戻せばよい。
すなわち図３は本発明の浄水処理装置のろ過運転時の概念図であったが、図４は本発明の浄水処理装置の洗浄運転時の概念図である。
すなわち生物ろ過処理工程Ｇのろ過池と物理的精密ろ過処理工程Ｈの精密ろ過池のいずれも洗浄のために底部の弁が開けられて洗浄した水が下方に流れる様になっている。
図５は本発明の浄水処理装置の表面洗浄運転時の概念図であり、生物ろ過処理工程Ｇのろ過池と物理的精密ろ過処理工程Ｈの精密ろ過池の両者に設けられた噴水ノズル（１２）から水が噴出し、その噴出水は縦型枠組構造体（３）と物理的精密ろ過装置（１０）の表面に向けられてそれらの表面を洗浄する。
図６は本発明の浄水処理装置の逆流洗浄運転時の概念図であり、生物ろ過処理工程Ｇのろ過池の縦型枠組構造体（３）と物理的精密ろ過処理工程Ｈの精密ろ過池の物理的精密ろ過装置（１０）の両者について、水が逆方向に流されて、それらが洗浄されるのである。
本発明の浄水処理装置に関連する発明、本発明とは独立した関連発明、をいくつか次に説明する。
まず第１の関連発明は『ＬＥＤ照明付き電解装置』という発明である。
この発明は微生物育成を促進するために、ＬＥＤ照明を電解装置に内蔵し太陽光が不足の場合に該ＬＥＤ光を点灯させるものである。
ここで電解装置が作動すれば必ず点灯する『ＬＥＤ照明』と、電解装置とは独立してＬＥＤ光を点灯させる『ＬＥＤ照明』という２種の方式がある。
従来浄水処理装置に使用する酸素生成機能を有する電解装置として『ＬＥＤ照明付き電解装置』なるものは全く存在しなかった。
次に第２の関連発明は過剰プランクトン、バクテリア残渣等は電解装置で酸素を発生させる等の運転時に例えば酸素が浮上する際に、過剰プランクトン、バクテリア残渣等が酸素と一緒に上昇する（傾向がある）ことになる。
従って電解装置の酸素発生等の運転により過剰プランクトン、バクテリア残渣等がろ過池の水面に集まることになる。
従って電解装置の酸素発生等の運転時には、ろ過池（精密ろ過池があればそれも）を常時オーバーフロー状態にすれば、過剰プランクトン、バクテリア残渣等が排出されて、それらによる「ろ過設備」のろ過抵抗の増加を防止しその洗浄周期を長くすることができる。
すなわち第２の関連発明は『電解装置の酸素発生等の運転時にろ過池を常時オーバーフロー状態にする』という発明である。
これによって過剰プランクトン、バクテリア残渣等による「ろ過設備」のろ過抵抗の増加を防止し、その洗浄周期を長くすることができる。
またオーバーフローさせる場合は、そのフロー水の９９．９％は原水に戻すためそのフロー水は調整槽に入れて、そこで過剰プランクトン、バクテリア残渣等を沈殿除去した後に、その上澄水を原水に戻せばよい。
本発明の浄水処理装置の効果を次に列挙する。
１．本発明の浄水処理装置は、容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様なろ材層の生物膜であるため、すなわち“縦型”であるため、省スペースが図れる。
例えば縦型枠組構造体は従来の同機能の設備と比較して１／３０程度のスペースにすることが可能であるから既設の沈殿池に設置可能である。
２．本発明の浄水処理装置は、電気分解装置（電解装置）を設けた場合には（請求項１乃至４の場合には）生物膜に十分な酸素を供給できるだけでなく、生物膜の維持管理の省力化及び効率化も可能になった。
３．本発明の浄水処理装置は、生物膜のろ過工程の次に微細多孔の物理的精密ろ過処理工程を付加した場合には（請求項３乃至４の場合には）、生物膜のろ過工程でのブレイクスルーが生じた場合等の安全対策になる。
４．本発明の浄水処理装置は、生物膜のろ過工程の次の微細多孔の物理的精密ろ過処理工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させる電解装置を設けた場合には（請求項４の場合には）、物理的精密ろ過のために設けられた微細孔の閉塞を防止し、ろ過継続時間を長くするだけでなく、該工程を経由した水に０．３ｍｇ／ｌ程度の残留塩素濃度（水道水として付与しなければならない）を与えることが可能になる。
前記０．３ｍｇ／ｌ程度の残留塩素濃度について付言すれば、給水栓水０．１ｍｇ／ｌにするには従来の急速ろ過法での塩素注入率のトータルが１０ｍｇ／ｌにもなる場合もあったのと比較して圧倒的に塩素注入量を低減することが可能になっている（特にアジア地域の浄水処理に適する）。
１．本発明の浄水処理装置は、容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様なろ材層の生物膜であるため、すなわち“縦型”であるため、省スペースが図れる。
例えば縦型枠組構造体は従来の同機能の設備と比較して１／３０程度のスペースにすることが可能であるから既設の沈殿池に設置可能である。
２．本発明の浄水処理装置は、電気分解装置（電解装置）を設けた場合には（請求項１乃至４の場合には）生物膜に十分な酸素を供給できるだけでなく、生物膜の維持管理の省力化及び効率化も可能になった。
３．本発明の浄水処理装置は、生物膜のろ過工程の次に微細多孔の物理的精密ろ過処理工程を付加した場合には（請求項３乃至４の場合には）、生物膜のろ過工程でのブレイクスルーが生じた場合等の安全対策になる。
４．本発明の浄水処理装置は、生物膜のろ過工程の次の微細多孔の物理的精密ろ過処理工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させる電解装置を設けた場合には（請求項４の場合には）、物理的精密ろ過のために設けられた微細孔の閉塞を防止し、ろ過継続時間を長くするだけでなく、該工程を経由した水に０．３ｍｇ／ｌ程度の残留塩素濃度（水道水として付与しなければならない）を与えることが可能になる。
前記０．３ｍｇ／ｌ程度の残留塩素濃度について付言すれば、給水栓水０．１ｍｇ／ｌにするには従来の急速ろ過法での塩素注入率のトータルが１０ｍｇ／ｌにもなる場合もあったのと比較して圧倒的に塩素注入量を低減することが可能になっている（特にアジア地域の浄水処理に適する）。
１ 浄水工程
２ 浄水処理装置
３ 縦型枠組構造体
４ 容器状構造体
５ 担体
６ 電解装置
７ 接続路
８ 電解装置
１０ 物理的精密ろ過装置
１１ 孔
１２ 噴水ノズル
９０ 前段工程
２ 浄水処理装置
３ 縦型枠組構造体
４ 容器状構造体
５ 担体
６ 電解装置
７ 接続路
８ 電解装置
１０ 物理的精密ろ過装置
１１ 孔
１２ 噴水ノズル
９０ 前段工程
本発明の第１の目的は“Ｊシンプソンの緩速ろ過法”または“生物処理による浄化法（浄水処理法）”の原理を用いながらも省スペースにすることであり、本発明の第２の目的は生物膜の管理の省力化であり、本発明の第３の目的はろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過処理工程を付加し浄水処理の安全性を確実にさせる、以上の３つを目的とする。
以上の３つの目的について以下分説する：
本発明の第１の目的は、上記の従来の急速ろ過法の問題点を解決すべく、“生物処理による浄化法（浄水処理法）”の原理を用い、それを構造的に改良して“生物処理による浄化法（浄水処理法）”のさらなる実用化を図るものである。
すなわちその改良点とは、従来の“生物処理による浄化法（浄水処理法）”においては“ろ過水量”が水平な砂層の平面積（表面負荷率）を基準としているが、その砂層を水平でなく“縦配置”にすることにより省スペースにすることが可能になるのであるが、この“縦配置”は生物膜を構成する好気性微生物への酸素の供給という点から従来は困難とされていたのを、本発明は後述の［００１０］に記載の通り「酸素供給手段についてはポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリング」や電気分解装置（電解装置）を付加することにより解決したのである。
すなわち従来は大気と接する“ろ過池”の水面積から微生物に必要な酸素を大気中から取り込んでいるので、“縦配置”にすれば水面積が縮小され、当然のことながら酸素が不足になる。
その解決方法として本発明では、後述の［００１０］に記載の通り「酸素供給手段についてはポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリング」や電気分解装置（電解装置）を付加することにしたのである。
次に本発明の第２の目的は、“生物処理による浄化法（浄水処理法）”における重要な問題であった生物膜の維持管理を省力化及び効率化することにある。
この第２の目的達成のために、まず“生物膜”の構造乃至構成を改良した、その詳細は後述する。
次に省力化及び効率化のために、後述の［００１０］に記載の通り「酸素供給手段についてはポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリング」、また「洗浄手段については直接塩素注入してもよく、さらに塩素による消毒でなく縦型枠組構造体を超音波洗浄 で洗浄してもよい」、あるいは“電解装置”を設けて該“電解装置”により酸素供給だけでなく塩素供給も可能にし、そしてそれら選択切り替え可能にしてもよい。
さらに省力化及び効率化のために、具体的構成の詳細は後述するが、“生物膜”の構成（該“生物膜”を複数の構成とし、そのひとつ）として“流動する浮遊担体”なるものを用いて、それが流動することによる物理的作用を生物膜の維持管理の省力化及び効率化に用いてもよい（［００１４］の「該構造体の外面の生物膜の表面を擦って削る」旨の記載参照）。
以上の３つの目的について以下分説する：
本発明の第１の目的は、上記の従来の急速ろ過法の問題点を解決すべく、“生物処理による浄化法（浄水処理法）”の原理を用い、それを構造的に改良して“生物処理による浄化法（浄水処理法）”のさらなる実用化を図るものである。
すなわちその改良点とは、従来の“生物処理による浄化法（浄水処理法）”においては“ろ過水量”が水平な砂層の平面積（表面負荷率）を基準としているが、その砂層を水平でなく“縦配置”にすることにより省スペースにすることが可能になるのであるが、この“縦配置”は生物膜を構成する好気性微生物への酸素の供給という点から従来は困難とされていたのを、本発明は後述の［００１０］に記載の通り「酸素供給手段についてはポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリング」や電気分解装置（電解装置）を付加することにより解決したのである。
すなわち従来は大気と接する“ろ過池”の水面積から微生物に必要な酸素を大気中から取り込んでいるので、“縦配置”にすれば水面積が縮小され、当然のことながら酸素が不足になる。
その解決方法として本発明では、後述の［００１０］に記載の通り「酸素供給手段についてはポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリング」や電気分解装置（電解装置）を付加することにしたのである。
次に本発明の第２の目的は、“生物処理による浄化法（浄水処理法）”における重要な問題であった生物膜の維持管理を省力化及び効率化することにある。
この第２の目的達成のために、まず“生物膜”の構造乃至構成を改良した、その詳細は後述する。
次に省力化及び効率化のために、後述の［００１０］に記載の通り「酸素供給手段についてはポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリング」、また「洗浄手段については直接塩素注入してもよく、さらに塩素による消毒でなく縦型枠組構造体を超音波洗浄 で洗浄してもよい」、あるいは“電解装置”を設けて該“電解装置”により酸素供給だけでなく塩素供給も可能にし、そしてそれら選択切り替え可能にしてもよい。
さらに省力化及び効率化のために、具体的構成の詳細は後述するが、“生物膜”の構成（該“生物膜”を複数の構成とし、そのひとつ）として“流動する浮遊担体”なるものを用いて、それが流動することによる物理的作用を生物膜の維持管理の省力化及び効率化に用いてもよい（［００１４］の「該構造体の外面の生物膜の表面を擦って削る」旨の記載参照）。
本発明は以上の目的達成のために請求項１として、
濁度を低くする処理をされた処理水または濁度の低い原水について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜の生物居所は、縦型枠組構造体外面と該構造体に収容された多様なろ材層であり、以上の生物居所に生息する前記生物膜に前記処理水または濁度の低い原水を接触させる浄水処理装置、
以上の浄水処理装置を提案するものである。
濁度を低くする処理をされた処理水または濁度の低い原水について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜の生物居所は、縦型枠組構造体外面と該構造体に収容された多様なろ材層であり、以上の生物居所に生息する前記生物膜に前記処理水または濁度の低い原水を接触させる浄水処理装置、
以上の浄水処理装置を提案するものである。
本発明の浄水処理装置の効果を次に列挙する。
１．本発明の浄水処理装置は、縦型枠組構造体なので、すなわち“縦型”なので、省スペースが図れる。
なお枠組構造体に関して“容器状”との表現があるが、［００１３］の記載からも明らかな通り“枠”自体が網目、細かい孔等を有する構造板で“容器状”に作られているということであり、何故なら図３を参照すれば縦型枠組構造体（３）と図示されたものは“枠”と“内部エリア”が示され、該“内部エリア”は空であり水流が図示されていることから、“内部エリア”が収納機能を有することはあり得ない（現に何も収納していない）のであり“容器”ではない、従って“枠”の断面は図示されていないものの“枠”自体が“容器状”ということであり、そこに“ろ材が収容される”ということである。
例えば縦型枠組構造体は従来の同機能の設備と比較して省スペースにすることが可能であるから既設の沈殿池に設置可能である。
２．本発明の浄水処理装置は、特許請求の範囲にはないが電気分解装置（電解装置）を設けた場合には生物膜に十分な酸素を供給できるだけでなく、塩素発生モードに切り換え可能なので生物膜の維持管理の省力化及び効率化も可能になった。
３．本発明の浄水処理装置は、生物膜のろ過工程の次に微細多孔の物理的精密ろ過処理工程を付加した場合には（請求項２乃至５の場合には）、生物膜のろ過工程でのブレイクスルーが生じた場合等の安全対策になる。
４．本発明の浄水処理装置は、生物膜のろ過工程の次の微細多孔の物理的精密ろ過処理工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させる電解装置を設けた場合には（請求項３の場合には）、物理的精密ろ過のために設けられた微細孔の閉塞を防止し、ろ過継続時間を長くするだけでなく、該工程を経由した水に０．３ｍｇ／ｌ程度の残留塩素濃度（水道水として付与しなければならない）を与えることが可能になる。
前記０．３ｍｇ／ｌ程度の残留塩素濃度について付言すれば、給水栓水０．１ｍｇ／ｌにするには従来の急速ろ過法での塩素注入率のトータルが１０ｍｇ／ｌにもなる場合もあったのと比較して圧倒的に塩素注入量を低減することが可能になっている（特にアジア地域の浄水処理に適する）。
１．本発明の浄水処理装置は、縦型枠組構造体なので、すなわち“縦型”なので、省スペースが図れる。
なお枠組構造体に関して“容器状”との表現があるが、［００１３］の記載からも明らかな通り“枠”自体が網目、細かい孔等を有する構造板で“容器状”に作られているということであり、何故なら図３を参照すれば縦型枠組構造体（３）と図示されたものは“枠”と“内部エリア”が示され、該“内部エリア”は空であり水流が図示されていることから、“内部エリア”が収納機能を有することはあり得ない（現に何も収納していない）のであり“容器”ではない、従って“枠”の断面は図示されていないものの“枠”自体が“容器状”ということであり、そこに“ろ材が収容される”ということである。
例えば縦型枠組構造体は従来の同機能の設備と比較して省スペースにすることが可能であるから既設の沈殿池に設置可能である。
２．本発明の浄水処理装置は、特許請求の範囲にはないが電気分解装置（電解装置）を設けた場合には生物膜に十分な酸素を供給できるだけでなく、塩素発生モードに切り換え可能なので生物膜の維持管理の省力化及び効率化も可能になった。
３．本発明の浄水処理装置は、生物膜のろ過工程の次に微細多孔の物理的精密ろ過処理工程を付加した場合には（請求項２乃至５の場合には）、生物膜のろ過工程でのブレイクスルーが生じた場合等の安全対策になる。
４．本発明の浄水処理装置は、生物膜のろ過工程の次の微細多孔の物理的精密ろ過処理工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させる電解装置を設けた場合には（請求項３の場合には）、物理的精密ろ過のために設けられた微細孔の閉塞を防止し、ろ過継続時間を長くするだけでなく、該工程を経由した水に０．３ｍｇ／ｌ程度の残留塩素濃度（水道水として付与しなければならない）を与えることが可能になる。
前記０．３ｍｇ／ｌ程度の残留塩素濃度について付言すれば、給水栓水０．１ｍｇ／ｌにするには従来の急速ろ過法での塩素注入率のトータルが１０ｍｇ／ｌにもなる場合もあったのと比較して圧倒的に塩素注入量を低減することが可能になっている（特にアジア地域の浄水処理に適する）。
Claims (15)
- フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２の生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設けた、以上の浄水処理装置 - フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２のいずれか一方のみの生物膜とし、該生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設けた、以上の浄水処理装置 - フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２の生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設け、前記ろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過工程を付加した、以上の浄水処理装置 - フロック等を沈殿させた沈殿処理水または濁度が低い原水では沈殿処理不要の原水の浄水処理について、ろ過池に設けられた生物膜、該生物膜とは：
第１は容器状の縦型枠組構造体と該構造体内（容器になっているから容器内）に収納された砂等の多様な単層または複層設けられたろ材層
第２は水と同程度の比重の多孔質体等の生物居所となる担体であり、ろ過池の水中に多数流動状態で複数の前記縦型枠組構造体の相互の間に存在させるもの
以上の第１と第２の生物膜に水を接触させ、次に前記ろ過池の水中に、該水中の上下方向は任意に選択可能に、電気分解装置（電解装置）を設け、前記ろ過池の次の工程として微細多孔の物理的精密ろ過工程を付加し、次に前記生物膜によるろ過工程の後であり、かつ前記微細多孔の物理的精密ろ過工程の入り口において、消毒目的の塩素を発生させる電解装置を設けた、以上の浄水処理装置 - 請求項１乃至４についてろ過池の電解装置に代えて、その酸素供給手段としての電解装置の機能の代用としてポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリングで置換した浄水処理装置
- 請求項１乃至４についてろ過池の電解装置に代えて、その洗浄手段としての電解装置の機能の代用として直接塩素注入で置換した浄水処理装置
- 請求項１乃至４についてろ過池の電解装置に代えて、その洗浄手段としての電解装置の機能の代用として縦型枠組構造体について超音波洗浄で置換した浄水処理装置
- 請求項４について微細多孔の物理的精密ろ過工程の入り口の電解装置に代えて、その酸素供給手段としての電解装置の機能の代用としてポンプによる散水、水中キャビテーション、（空気の）マイクロバブリングで置換した浄水処理装置
- 請求項４について微細多孔の物理的精密ろ過工程の入り口の電解装置に代えて、その洗浄手段としての電解装置の機能の代用として直接塩素注入で置換した浄水処理装置
- 請求項４について微細多孔の物理的精密ろ過工程の入り口の電解装置に代えて、その洗浄手段としての電解装置の機能の代用として物理的精密ろ過装置について超音波洗浄で置換した浄水処理装置
- 生物膜として、ろ材層を収納しない縦型枠組構造体自体の一重乃至多重のろ過板を、生物膜として用いた請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の浄水処理装置
- 浄水処理装置に使用する酸素生成機能を有する電解装置についてＬＥＤ照明付きにした電解装置
- ＬＥＤ照明付きにした電解装置を用いた請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の浄水処理装置
- 電解装置の酸素発生等の運転時にろ過池を常時オーバーフロー状態にする浄水処理装置
- 電解装置の酸素発生等の運転時にろ過池を常時オーバーフロー状態にする請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９または１０の浄水処理装置
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