JP3766880B2

JP3766880B2 - 水浄化装置および運転方法

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Publication number: JP3766880B2
Application number: JP24187096A
Authority: JP
Inventors: 拓岩瀬; 定司田中; 典英佐保
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2016-09-12
Also published as: JPH1085722A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、大容量の水の浄化装置およびその運転方法に係り、特に原水濃度の変化あるいは浄化装置内の処理能力の変化に対応した水浄化装置および運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚濁した水からSS分（浮遊物質）を除去する装置・運転方法は、従来より固液分離法として各種の方法が提案実施されている。
固液分離法は、汚濁した水を原水として取水し、撹拌槽（フロック形成槽）に一時貯留した原水中に凝集剤を添加してSS分をフロック化して分離回収し、回収したSS分は脱水装置、焼却装置へと移送して最終処理する方法である。アオコ等の藻類を分離対象のSS分とした例として特開平7−136636号公報に開示の技術が公知である。
【０００３】
上記固液分離法中、フロック化したSS分を分離回収する固液分離手段は多数提案実施されている。主な技術として微細な気泡を用いた加圧浮上分離法・電解浮上分離法、磁力を利用した磁気分離技術がある。
加圧浮上分離法は高圧下にて空気を溶解させた水を大気圧に開放することにより微細気泡を作り、この微細気泡の表面張力と浮力により固液分離を行う技術であり、この技術を用いた例として特開平7−68271号公報に開示の技術が公知である。
電解浮上分離法は上記加圧浮上分離法における微細気泡を水の電気分解により生成する手法であり、この技術を用いた例として特開平7−116643号公報に開示の技術が公知である。
磁気分離技術としては、特開昭59−371号公報に高勾配磁気フィルタを用いた磁気分離装置が開示されている。この装置では水処理する原水に磁気分離工程への前処理として、原水取水後に、例えば四三酸化鉄等の磁性粉と凝集剤の硫酸バン土やポリ塩化アルミニウムを加えて撹拌する。原水中のSS分は凝集剤によって磁性粉と結合し、コロイド状の多数の磁性を持った磁性凝集体（磁性フロック）となる。これらの磁性凝集体は水中に浮遊した状態で水流に乗って磁気分離部に導かれ、磁気分離部を通過する際に磁気分離部の磁場に吸引され、原水中から分離される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
生活排水や汚濁した湖沼や河川の水、雨水等の利用は資源の有効利用の観点から今後の社会生活において必要不可欠な問題である。一般的に普及している上水程度の水質は飲み水、風呂の水等では必要であるが、我々の生活において利用している水の大半はこれほどの水質を必要とはしていない。生活に必要な水（水洗便所用の水・工業用水・空調用の水等）の大半に要求される水質は、水に溶解している成分の除去は必要でなく、目に見える範囲でSS分が浮遊していない程度の水質の水である。従って、汚濁した水のSS分を所定のSS濃度まで除去し、上水よりも安価な中水を大量に得ることが、生活排水や汚濁した湖沼や河川の水、雨水等を利用する場合の課題として挙げられる。さらにまた、需要の状況に応じて、上水として使用可能な程度に浄化された水あるいは中水として使用可能な程度に浄化された水を、湖沼や河川の水、雨水等を処理して供給することを考える必要も出て来る。
【０００５】
今、汚濁した水の浄化を考えたとき、その浄化する対象はSS分を数十ppm含んだ比較的低濃度の原水である。一方、その処理量は毎分数十トン程度の大量のものになると想定できる。
【０００６】
上記の磁気分離装置のような分離装置を大容量の水浄化に適用することを考えると、磁気分離装置は処理速度が非常に速いために他の浄化装置に比べて処理量の大容量化の点で優れている。しかし、原水濃度が低濃度の場合には全ての水を処理するには効率が悪く、また、全量を処理すると磁性粉や凝集剤等の後処理の問題がある。
【０００７】
また、上記の加圧浮上装置のような濃縮装置（固液分離手段）を大容量の水浄化に適用することを考えると、加圧浮上装置は磁気分離装置と比べて処理速度が遅いために処理量の大容量化に伴い設置面積が大きくなる。さらに、加圧浮上装置は磁気分離装置に比べて処理能力の点で劣る。
【０００８】
一方、生活排水や汚濁した湖沼の水のSS濃度は、時間・季節により変化することが考えられる。これに対し、中水の水質は一定であることが要求されている。従来の磁気分離装置では原水のSS濃度の変化に対しては凝集剤・磁性粉の量を制御することにより対処していた。しかし、この対処法では分離部に流入する単位時間当たりのフロック量は変化するので、磁気分離部にかかる負荷も変動するという難点があった。
【０００９】
また、上記の磁気分離装置に代表されるような分離部にフィルタを使用する装置の場合、一定時間後、フィルタ部は捕捉したSS分で目詰まりを起こし、通水時の圧力損失が高まると共にSS分の捕捉（吸着）能力が低下する。このような状態になったとき、一時通水を止め、必要に応じて磁力を取り去って、水又は水と空気により逆洗を行い、フィルタ部に付着したSS分を取り去る必要がある。このため運転は断続運転となり、低SS濃度の処理水の供給を連続的に要求されているときにはこの装置は不利である。
【００１０】
以上に述べたような問題点を整理すると、中水道程度の水質の水を連続的に得るためには（１）処理量の大容量化（２）原水濃度の変動（３）装置の時間的な処理能力低下の問題を解決することが技術課題として挙げられる。さらに、同一レベルの原水を処理して複数の水質レベルの処理水を供給することも課題の一つである。
【００１１】
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、同一レベルの原水を処理して複数の水質レベルの処理水を供給すること、及び加圧浮上装置に代表されるような連続運転可能な前処理装置と磁気分離装置に代表されるような高処理速度の分離装置とを組み合わせることにより、処理量が大容量化しても従来の浄化装置に比して効率が高く、原水SS濃度の変動や浄化装置内の時間的な処理能力低下があっても、連続して所要のSS濃度範囲の処理水を得ることができる水浄化装置および運転方法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】
発明者等は、前処理装置により原水中に浮遊物質濃度（以下、SS濃度という）が低下した部分（水ｃ）を形成してその部分を分離装置を通過させずにバイパスさせ、水ｃよりSS濃度の高い水ｂが分離装置を通過して浄化された浄化水ｄに前記水ｃを混合させることにより所定のSS濃度範囲の水が得られるとともに、分離装置を通過する水量を低減できることに着目した。さらに、前処理装置で得られたSS濃度の最も高い水を、分離装置を通すことなく、浮遊物質を含む汚泥の処理を行うことで分離装置の負担を低減できる。
【００１３】
また、分離装置の逆洗時には、前記水ｃとして前処理装置から排出される水のSS濃度が所望のSS濃度範囲になるようにして、水ｃを浄化装置の排出する処理水とすることで、分離装置の逆洗時にも、処理水の排出を中断することなく、連続的に行うことができる。
【００１４】
すなわち、上記目的を達成するための本発明の第１の手段は、原水中の浮遊物質を除去し、浮遊物質濃度（以下、SS濃度という）が所定の値以下の処理水ｅとして排出する水浄化装置を、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置によるSS濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置と、該深さ方向の位置によるSS濃度の差異を利用してSS濃度が前記浮上分離槽導入時の原水よりも低い水ｃと水ｃよりもSS濃度が高い水ｂを含む複数のSS濃度の水を前記濃縮装置から取り出す複数系統の配管と、前記水ｂを導入してその中の浮遊物質を分離しSS濃度を低下させた浄化水ｄとして排出する分離装置と、を含んで構成し、前記複数系統の配管のうち少なくとも前記濃縮装置から水ｃを取り出す配管と前記分離装置から浄化水ｄを取り出す配管とを、水ｃと浄化水ｄを別々にもしくは混合して排出できるように接続するとともに、前記濃縮装置から水ｃを取り出す配管と前記分離装置から浄化水ｄを取り出す配管にはそれぞれ開度調整可能な弁が介装され、これらの弁は、水ｃと浄化水ｄが混合される際、混合後の SS 濃度が前記所定の値以下でかつ流量が最大となるように制御されるものであることを特徴とする。
【００１５】
上記目的を達成するための本発明の第２の手段は、原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、原水に含まれた浮遊物質を含む汚泥を処理する後処理部と、を有してなる水浄化装置において、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置によるSS濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置出側には少なくとも、前記分離装値に接続され前処理された原水を分離装置に導く配管と、前記分離装値をバイパスし前処理された原水を供給先に導くバイパス配管が接続され、該バイパス配管は、前記分離装置に接続された配管が前処理装置出側に接続されている位置よりも浮遊物質濃度が低い位置で前記前処理装置出側に接続されていることと、前記前処理装置出側の前記分離装置に接続された配管よりも浮遊物質濃度が高い位置と前記後処理部を連通する配管が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
上記目的を達成するための本発明の第３の手段は、前記第２の手段において、前記バイパス配管が、前記分離装置から浄化水を排出する配管に止め弁を介して接続されていることを特徴とする。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の第４の手段は、原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、それぞれ浮遊物質濃度の異なる位置に前処理後の原水を取り出す複数の配管が接続され、少なくともそのうちの一つが前記分離装置に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、取水した原水の浮遊物質濃度Ｂを検知したのち、原水を前処理装置により濃縮して原水に位置による濃度差を生じさせ、設定条件として与えた処理水濃度Ａと前記検知した原水の浮遊物質濃度Ｂの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えるか否かを判定基準として、前処理装置の浮遊物質濃度の低い位置の水を分離装置をバイパスして処理水として排出するか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えた場合はバイパスしないと判定して分離装置下流側へバイパスする送水を止め、前記比Ｃが所定値を越えないときはバイパスすると判定して浮遊物質濃度の低い位置の水を分離装置をバイパスして処理水として排出する送水を行うことを特徴とする。
【００１８】
上記目的を達成するための本発明の第５の手段は、前記第４の手段において、前記検知した原水の浮遊物質濃度Ｂの絶対値が予め定められた所定値を越えているか否かを判定基準として、前処理部から、前処理された原水から浮遊物質を含む汚泥を取り出して処理する後処理部へ濃縮された原水を送水するか否かを判定し、前記検知した原水の浮遊物質濃度の絶対値が前記所定値を越えていないときは後処理部へ送水しないと判定して後処理部への濃縮された原水の送水を止め、前記検知した原水濃度の絶対値が前記所定値を越えているときは後処理部へ送水すると判定して後処理部への濃縮された原水の送水を行うことを特徴とする。
【００１９】
上記目的を達成するための本発明の第６の手段は、原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、それぞれ浮遊物質濃度の異なる位置に前処理後の原水を取り出す複数の配管が接続され、少なくともそのうちの一つが前記分離装置に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、原水の浮遊物質濃度を検知し、前処理装置から分離装置への送水を停止してからの停止経過時間を判定基準として、前処理装置から分離装置へ原水を送るか否かを判定し、該停止経過時間が所定時間ｎになったら分離装置へ水を送ると判定して前処理装置から分離装置への送水を行い、前処理装置から分離装置への送水を開始してからの送水経過時間を判定基準として、前処理装置から分離装置への原水の送水を停止するかどうかを判定し、該送水経過時間が別の所定時間ｍになったら分離装置への送水を停止すると判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を止め、検知した原水濃度Ｂと設定条件として与えた処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えているか否かを判定基準として、バイパス配管で送水されるバイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えているときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いと判定してバイパス配管での送水を停止し、前記比が所定値Ｃを越えていないときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より低いと判定してバイパス水を処理水とすることを特徴とする。
【００２０】
上記目的を達成するための本発明の第７の手段は、原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、それぞれ浮遊物質濃度の異なる位置に前処理後の原水を取り出す複数の配管が接続され、少なくともそのうちの一つが前記分離装置に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、原水の浮遊物質濃度を検知し、分離装置の処理能力を状態量として検知し、前記検知した分離装置処理能力を示す状態量が予め設定された所定値よりも大きいか否かを判定基準として前処理装置から分離装置へ前処理された原水を送るか否かを判定し、前記検出された状態量が前記所定値未満の場合は分離装置へ前処理された原水を送ると判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を行い、前記検出された状態量が所定値以上の場合には分離装置へ前処理された原水を送らないと判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を止め、検知した原水濃度Ｂと設定条件として与えた処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えているか否かを判定基準として、バイパス配管で送水されるバイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えているときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いと判定してバイパス配管での送水を停止し、前記比が所定値Ｃを越えていないときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より低いと判定してバイパス水を処理水とすることを特徴とする。
【００２１】
上記目的を達成するための本発明の第８の手段は、前記第４乃至第７の何れかの手段において、前記比（Ｂ／Ａ）が基準値Ｄを超えているとき、濃縮装置を直列に接続して原水を濃縮装置で繰り返し濃縮することを特徴とする。
【００２２】
上記目的を達成するための本発明の第９の手段は、原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、少なくとも前記分離装置に接続され前処理された原水を分離装置に導く配管と、前記分離装置をバイパスし前処理された原水を供給先に導くバイパス配管が接続され、該バイパス配管は、前記分離装置に接続された配管が前処理装置出側に接続されている位置よりも浮遊物質濃度が低い位置で前記前処理装置出側に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、取水した原水の浮遊物質濃度Ｂを検知したのち、原水を前処理装置により濃縮して原水に位置による濃度差を生じさせ、設定条件として与えた処理水濃度Ａと前記検知した原水の浮遊物質濃度Ｂの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えるか否かを判定基準として、前処理装置の浮遊物質濃度の低い位置の水を分離装置をバイパスして処理水として排出するか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えた場合はバイパスしないと判定して分離装置下流側へバイパスする送水を止め、前記比Ｃが所定値を越えないときはバイパスすると判定して浮遊物質濃度の低い位置の水を分離装置をバイパスして処理水として排出する送水を行うことを特徴とする。
【００２３】
上記目的を達成するための本発明の第１０の手段は、前記第９の手段において、前記検知した原水の浮遊物質濃度Ｂの絶対値が予め定められた所定値を越えているか否かを判定基準として、前処理部から、前処理された原水から浮遊物質を含む汚泥を取り出して処理する後処理部へ濃縮された原水を送水するか否かを判定し、前記検知した原水の浮遊物質濃度の絶対値が前記所定値を越えていないときは後処理部へ送水しないと判定して後処理部への濃縮された原水の送水を止め、前記検知した原水濃度の絶対値が前記所定値を越えているときは後処理部へ送水すると判定して後処理部への濃縮された原水の送水を行うことを特徴とする。
【００２４】
上記目的を達成するための本発明の第１１の手段は、原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、少なくとも前記分離装置に接続され前処理された原水を分離装置に導く配管と、前記分離装置をバイパスし前処理された原水を供給先に導くバイパス配管が接続され、該バイパス配管は、前記分離装置に接続された配管が前処理装置出側に接続されている位置よりも浮遊物質濃度が低い位置で前記前処理装置出側に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、原水の浮遊物質濃度を検知し、前処理装置から分離装置への送水を停止してからの停止経過時間を判定基準として、前処理装置から分離装置へ原水を送るか否かを判定し、該停止経過時間が所定時間ｎになったら分離装置へ水を送ると判定して前処理装置から分離装置への送水を行い、前処理装置から分離装置への送水を開始してからの送水経過時間を判定基準として、前処理装置から分離装置への原水の送水を停止するかどうかを判定し、該送水経過時間が別の所定時間ｍになったら分離装置への送水を停止すると判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を止め、検知した原水濃度Ｂと設定条件として与えた処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えているか否かを判定基準として、バイパス配管で送水されるバイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えているときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いと判定してバイパス配管での送水を停止し、前記比が所定値Ｃを越えていないときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より低いと判定してバイパス水を処理水とすることを特徴とする。
【００２５】
上記目的を達成するための本発明の第１２の手段は、原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、少なくとも前記分離装置に接続され前処理された原水を分離装置に導く配管と、前記分離装置をバイパスし前処理された原水を供給先に導くバイパス配管が接続され、該バイパス配管は、前記分離装置に接続された配管が前処理装置出側に接続されている位置よりも浮遊物質濃度が低い位置で前記前処理装置出側に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、原水の浮遊物質濃度を検知し、分離装置の処理能力を状態量として検知し、前記検知した分離装置処理能力を示す状態量が予め設定された所定値よりも大きいか否かを判定基準として前処理装置から分離装置へ前処理された原水を送るか否かを判定し、前記検出された状態量が前記所定値未満の場合は分離装置へ前処理された原水を送ると判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を行い、前記検出された状態量が所定値以上の場合には分離装置へ前処理された原水を送らないと判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を止め、検知した原水濃度Ｂと設定条件として与えた処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えているか否かを判定基準として、バイパス配管で送水されるバイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えているときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いと判定してバイパス配管での送水を停止し、前記比が所定値Ｃを越えていないときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より低いと判定してバイパス水を処理水とすることを特徴とする。
【００２６】
上記目的を達成するための本発明の第１３の手段は、前記第９乃至第１２の何れかの手段において、前記比（Ｂ／Ａ）が基準値Ｄを超えているとき、濃縮装置を直列に接続して原水を濃縮装置で繰り返し濃縮することを特徴とする。
【００２９】
上記目的を達成するための本発明の第１４の手段は、原水中の浮遊物質を除去し、浮遊物質濃度（以下、SS濃度という）が所定の値以下の処理水ｅとして排出する水浄化方法において、浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置によるSS濃度の差異を生じさせ、該深さ方向の位置によるSS濃度の差異を利用してSS濃度が前記浮上分離槽導入時の原水よりも低い水ｃと水ｃよりもSS濃度が高い水ｂを含む複数のSS濃度の水を前記浮上分離槽から取り出し、前記水ｂを浮遊物質を分離する分離装置に導き、水ｂの浮遊物質を分離して浄化水ｄとし、この浄化水ｄと前記水ｃとを別々にもしくは混合して処理水ｅとして排出するとともに、水ｃと浄化水ｄが混合される際、混合後のSS濃度が前記所定の値以下でかつ流量が最大となるように混合されることを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
〈実施例１〉
以下、本発明の第１の実施例を図面を参照して説明する。図１に本発明の第１の実施例である水浄化装置を示す。図１に示される水浄化装置は、一端が原水の水源に接続された配管１と、配管１に装着されて水質を検出する水質センサ２と、前記配管１の他端に吸込口を接続した原水取水用ポンプ３と、原水取水用ポンプ３の吐出口に接続された前処理装置である加圧浮上部１００と、加圧浮上部１００の出側のそれぞれ底面からの高さの異なる位置に接続された配管１０，１１，１２と、配管１０，１１，１２にそれぞれ介装されたバルブ１３，１４，１５と、バルブ１４下流側の配管１１に分岐管で接続され該配管１１内に薬剤を供給する薬剤調整装置１６と、配管１１の下流端に接続され加圧浮上部１００より送水される水と薬剤調整装置１６より投入される薬剤を収納する撹拌槽１７と、撹拌槽１７に装着され撹拌槽１７内の液体を撹拌する撹拌機１８と、撹拌槽１７出側に一端を接続した配管２１と、配管２１の他端に接続された分離装置である磁気分離部２００と、前記配管１０の下流端に接続された後処理部３００と、磁気分離部２００の出側にバルブ２３を介して接続され磁気分離部２００より出る浄化水を収納する浄化水槽２２と、浄化水槽２２の出側に接続されて浄化水を取り出す配管２４と、前記配管２１にバルブ１９を介して接続された逆洗処理水槽２０と、磁気分離部２００にバルブ２６を介して接続され空気タンク２５と、を含んで構成され、前記配管１２の下流端は配管２４に接続されている。
【００３１】
加圧浮上部１００は、前記原水取水用ポンプ３に接続され原水取水用ポンプ３から送りこまれた原水を滞留させる浮上分離槽４と、一端を原水の水源に接続された配管５と、配管５の他端に吸込口を接続させた取水用ポンプ６と、取水用ポンプ６の吐出口に接続され原水を収納する空気飽和槽７と、空気飽和槽７に接続され空気飽和槽７内の原水に空気を送りこむ空気溶解用コンプレッサ８と、空気飽和槽７と浮上分離槽４を連通し、コンプレッサ８により送りこまれた空気を過飽和に溶解した水を空気飽和槽７から浮上分離槽４中に噴出する配管９と、を含んで構成されている、原水中の浮遊物質を濃縮する濃縮装置である。配管１０は浮上分離槽４の水面に近い位置に、配管１２は浮上分離槽４の底面に近い位置に、配管１１は配管１０の接続位置と配管１２の接続位置の中間の位置に、それぞれ接続されている。配管１２は、先に述べたように、分離装置である磁気分離部２００をバイパスして前処理装置である加圧浮上部１００と処理された原水を需要先に導く配管２４をバルブ１５を介して接続するバイパス配管である。
【００３２】
磁気分離部２００は、磁気分離容器２７と、磁気分離容器２７の外部に巻回配置された空心コイル２９と、空心コイル２９に送電する直流電源装置３１と、磁気分離容器２７内に配置された多孔磁極２８と、ヨーク３２と、多孔磁極２８の間に配置された高勾配磁気フィルタ３０と、を含んで構成されている。
【００３３】
空気タンク２５及び逆洗処理水槽２０は磁気分離部２００の逆洗のための設備で、逆洗時、空気タンク２５に蓄えられた空気がバルブ２６を経て磁気分離部２００に吹き込まれ、高勾配磁気フィルタ３０に溜ったスラッジは、配管２１，逆洗時に開放されるバルブ１９を経て逆洗処理水槽２０に収納される。
【００３４】
さらに、後処理部３００はSS分が濃縮された水を最終処理するもので、例えば、SS分が濃縮された水を一時貯めて天日干しするため池や濃縮されたSS分を処理する生物処理手段等が挙げられる。すなわち、後処理部３００は原水に含まれた浮遊物質を含む汚泥を処理する。
【００３５】
以下、上記構成の装置の水の流れと浄化行程を説明する。原水取水用ポンプ３により取水された原水は浮上分離槽４中に送水される。さらに取水用ポンプ６により取水された原水は一旦空気飽和槽７内に収納され、空気溶解用コンプレッサ８により供給される空気が空気飽和槽７内の水に溶解される。空気飽和槽７内は通常３〜５kgf／cm²の圧力に保たれる。高圧の空気飽和槽７内にて空気を多量に溶解した水は配管９を通って浮上分離槽４内に噴出する。空気飽和７槽内の圧力と大気圧に保たれた浮上分離槽４内の圧力差により、浮上分離槽４内に噴出した水の中に過剰に溶解した空気は微細な気泡として析出する。原水取水用ポンプ３により取水された原水とこの気泡を含んだ原水が浮上槽４内にて混合し、原水中のSS分に微細気泡が付着し、気泡の付着したSS分はゆっくりと矢印Ａの如く浮上分離槽４の下流側付近Ｂに向かって動きつつ水面付近に浮上する。従って、浮上分離槽４の下流側付近Ｂでは、水面に近いほどSS濃度が高く、水面から離れるほど（水深が深くなるほど）SS濃度が低下するようにSS濃度分布が生じる。
【００３６】
加圧浮上部１００からの水の送水方法としては、例えば、水深方向にSS濃度分布のついたＢ部において水面付近の高濃度の水ａは配管１０を通って後処理部３００へ送水し、中間付近の中濃度の水ｂは配管１１を通って撹拌槽１７へ送水し、下部の低濃度の水ｃは配管１２を通って配管２４へ送水する。但し、常にこれら３か所に送水するのではなく、状況に応じてバルブ１３，１４，１５が開閉される。
【００３７】
配管１１を通って撹拌槽１７へ送水された中濃度の水ａは、薬剤調整装置１６より注入された硫酸バン土やポリ塩化アルミニウムの凝集剤・四三酸化鉄等の磁性粉と共に撹拌槽１７内にて撹拌機１８によって撹拌され、水中に浮遊するSS分は凝集剤によって磁性粉と結合し、コロイド状の多数の磁性を持った磁性凝集体（磁性フロック）となる。これらの磁性凝集体は水中に浮遊した状態で水流に乗って配管２１を通り磁気分離部２００へと導かれる。磁気分離部２００を通過する際に磁場のかかった高勾配磁気フィルタ３０に吸引され、水中から分離される。フロックが分離し浄化された浄化水ｄは浄化水槽２２に一旦収納され、配管２４を通って使用先に送水される。浮上分離槽４から撹拌槽１７を経て磁気分離部２００への送水は、重力を用いて送水するように各装置を配置してもよいし、配管１１にポンプを介装して加圧送水するようにしてもよい。
【００３８】
配管１０を通って後処理部３００へ送水された高濃度の水ａは、例えば、一旦ため池等に貯めて天日干しされたり、あるいは生物処理装置により時間をかけて浄化されたりすることになる。
【００３９】
配管１２を通って送水された低濃度の水ｃは磁気分離部２００を通らずにバイパスして、浄化水槽２２より出る浄化水送水用の配管２４を流れる浄化水に合流し、浄化水と混合され、そのまま使用に供される。配管１２を通る送水は、配管１１にポンプが設けられている場合は、同様にポンプによる送水とするのが望ましい。
【００４０】
この水浄化装置の効果について説明する。加圧浮上部１００は単体では浄化能力が磁気分離部２００に比べて劣る。磁気分離部２００は浄化能力は非常に高いが、低濃度の原水の場合効率的な運転が行えず、全量処理するという点では磁性粉と凝集剤の後処理量が増大するという問題がある。
【００４１】
この浄化装置は中水道程度の水質の水を大量に得ることを目的としており、上水道ほどの水質を要求していないので原水全てを磁気分離にかける必要はない。したがって、加圧浮上部１００を、先に述べたように、原水よりもSS濃度が低下した低濃度の水ｃ、原水よりもSS分が濃縮された高濃度の水ａ、両者の中間の中濃度の水ｂの３段階の濃度の水を取り出せるようにし、さらに、この加圧浮上部１００と磁気分離部２００を組み合わせ、低濃度の水ｃは磁気分離部２００を通さずそのまま使用に供し、高濃度の水ａは磁気分離部２００を通さず後処理装置３００に処理をまかせ、中濃度の水ｂのみを磁気分離部２００を通すようにすることで、原水全量を磁気分離部にかける場合と比べて、磁気分離部２００の効率的な運転が可能である。また、後処理汚泥の負荷が低減できる。さらに、原水をバイパス・後処理にまわす分だけ磁気分離部２００の小型化が可能であるという利点もある。従って、同じ大きさの磁気分離装置を用いた場合と比較して処理量の大容量化が可能となる。
【００４２】
なお、本実施例の場合、使用先に送水される処理水ｅは、磁気分離部２００で処理された浄化水ｄと加圧浮上部１００から取り出される低濃度の水ｃが混合されたものであり、混合された処理水ｅのSS濃度が所要の条件を満たしていればよい。したがって、浄化水ｄの濃度が必要な濃度より高くても低濃度の水ｃの濃度が必要な濃度より低ければいいし、浄化水ｄの濃度が必要な濃度以下であれば低濃度の水ｃの濃度が必要な濃度より高くても構わない。浄化水ｄと低濃度の水ｃを混合した水ｅのSS濃度が所要の条件を満たし、かつ混合された水の流量が最大になるように、バルブ１４、１５の開度を制御すればよい。
【００４３】
上記実施例では、配管１２はバイパス配管であって、その下流端は配管２４に接続され、磁気分離部２００で浄化された浄化水ｄと混合されたのち需要先に供給されているが、配管１２を配管２４に接続せず直接需要先に接続するようにしてもよい。こうすれば、配管１２を経て加圧浮上部１００から供給される低濃度の水ｃと、磁気分離部２００で浄化されて水ｃよりもさらに低濃度になっている浄化水ｄを、要求される水質に応じて同時に供給することも可能である。
【００４４】
〈実施例２〉
本発明の第２の実施例を図２を参照して説明する。図２に示される本発明の第２の実施例である水浄化装置は、図１に示す水浄化装置の加圧浮上部１００を加圧浮上部１００ａ（構成要素の符号に添字ａを付した）とし、この加圧浮上部１００ａに並列に加圧浮上部１００ａと同一構成の加圧浮上部１００ｂ（構成要素の符号に添字ｂを付した）を配置し、原水取水用ポンプ３の吐出口と浮上分離槽４ｂ入り側をバルブ３３を介して連通する配管３４と、バルブ３３下流側の配管３４と配管５ｂをバルブ３７を介して連通する配管３８と、バルブ３３下流側の配管３４とバルブ１５ａ上流側の配管１２ａをバルブ３６を介して連通する配管３５と、配管３８接続点の上流側の配管５ｂに介装されたバルブ３９と、を設け、配管１０ｂの下流端をバルブ１３ａ下流側の配管１０ａに、配管１１ｂの下流端をバルブ１４ａ下流側の配管１１ａに、配管１２ｂの下流端をバルブ１５ａ下流側の配管１２ａに、それぞれ接続したものである。他の構成要素は第１の実施例と同じであるので、同一の符号を付して説明を省略してある。
【００４５】
この浄化装置では、加圧浮上部を２台で構成することにより、バルブ３６、３３、３７、３９、１５ａを開閉切り換えし、加圧浮上部１００ａ，１００ｂを並列または直列に切り換えて運転することができる。
【００４６】
すなわち、原水濃度がより高濃度になったときに配管１２ａを通ってバイバスする水の濃度が高すぎて処理水濃度（浄化水ｄと配管１２ａ，ｂからの供給水の混合物の濃度）が所定濃度よりも高い場合、バルブ１５ａ、３３、３９を閉めてバルブ３６、３７を開放し加圧浮上部１００ａ、１００ｂを直列に使用する。浮上分離槽４ａより配管１２ａに流出する水はバルブ３６、配管３５を通って浮上分離槽４ｂに流入し、再び浮上分離処理される。浮上分離槽４ｂにて処理され濃度分布のついた水は、配管１２ｂを経て配管２４に流出する水ｃの濃度が磁気分離部２００より流出する浄化水ｄとブレンドして所望の濃度になるように、配管１０ｂ、１１ｂ、１２ｂに分配され、配管１０ｂからは後処理部３００に、配管１１ｂからは撹拌槽１７を経て磁気分離部２００に、配管１２ｂからは撹拌槽１７及び磁気分離部２００をバイパスして配管２４に、それぞれ送り出される。
【００４７】
また、原水濃度が低いときには、バルブ３６、３７を閉鎖しバルブ１５ａ、１５ｂ、３３、３９を開いて加圧浮上部１００ａ、１００ｂを並列に使用する。
【００４８】
この浄化装置により実施例１の場合よりもより原水濃度の高い場合に濃度の低い処理水を得ることができる。
【００４９】
〈実施例３〉
本発明の第３の実施例を図３，図４により説明する。本実施例は図１に示す実施例１の水浄化装置を用いて原水濃度が変動した場合に対処する運転方法に関する。図３は本実施例の水浄化装置運転方法のフローチャートを示す。また、図４のグラフは浮上分離槽４内Ｂ部のSS濃度と水深の定性的な関係を示しており、原水濃度が変動した場合の送水境界を示す。ここで、ａは配管１０に分配され後処理部３００に流入する高濃度の水、ｂは配管１１に分配され磁気分離部２００に流入する中濃度の水、ｃは配管１２に分配され、磁気分離部２００により浄化された配管２４を通る水と混合する低濃度の水（バイパス水）を示す。
【００５０】
図３を用いて説明する。所望の処理水濃度Ａを設定し（ステップ３０１）、原水を取水する（ステップ３０２）。取水した原水の濃度Ｂを水質センサ２により検知する（ステップ３０３）。取水した水を濃縮装置である加圧浮上部１００に送水し濃縮する（ステップ３０４）。加圧浮上部１００にて濃縮すると、図４に示すグラフの如く濃度分布がつく。バイパス水ｃを送水するか否かは加圧浮上部１００の処理能力に依存するので、検知した原水濃度Ｂと所望の処理水濃度Ａの比（原水濃度Ｂ／所望処理水濃度Ａ）を判定基準として判定する（ステップ３０５）。
【００５１】
原水濃度Ｂと所望処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越して、判定基準を満たさない場合には、バイパスしないと判定し、バルブ１５を閉じ、水をバイパスさせない。そして、磁気分離部２００に送られる水ｂが分離処理された後の浄化水ｄの濃度が所望の処理水濃度を満たすように、図４上図の如く、バルブ１３、１４の開度を調節して配管１０，１１に流れる水の濃度領域（浮上分離槽４の深さ方向の区分け）、つまりは流量の調節を行う（ステップ３０６）。
【００５２】
ステップ３０５で、原水濃度Ｂと所定処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越さずに、判定基準を満たすと判断した場合には、次のステップ３０７に進む。
【００５３】
ステップ３０７では、原水濃度Ｂの絶対値が予め設定されている所定値以上かどうかを判定基準として、後処理部３００へ送水するか否かの判定を行う。この原水濃度Ｂの絶対値により水の分配を決定する。原水濃度の絶対値Ｂ＞所定値ならば後処理部３００へ送水し、原水濃度の絶対値Ｂ≦所定値ならば後処理部３００へ送水しない。
【００５４】
原水濃度Ｂの絶対値が所定値を越えておらず、送水しないと判定した場合には、バルブ１３を閉鎖して後処理部３００への送水を止め、磁気分離部２００に送られる水ｂが分離処理された後の浄化水ｄとバイパス水ｃを混合した水ｅの濃度が所望処理水濃度を満足するように、図４下図に示すグラフの如く、バルブ１４、１５の開度を調節して配管１１，１２に流れる水の濃度領域、つまりは流量の調節を行う（ステップ３０８）。
【００５５】
原水濃度Ｂの絶対値が所定値を越えていて、送水すると判定した場合には、図４中図に示すグラフの如く、水を配管１０，１１，１２に分配し、浄化水ｄとバイパス水ｃを混合した水ｅの濃度が所望処理水濃度を満足するようにバルブ１３、１４、１５の開度を調節する（ステップ３０９）。
【００５６】
上記一連のステップが済んだら原水取水用ポンプ３が運転中であるかどうかが確認され、運転中であれば所定の時間間隔で上記ステップが繰り返される。このような運転方法にて図１に示す水浄化装置を運転すれば、原水濃度が変化した場合でも、磁気分離部２００を常に有効に運転し、かつ常に所定SS濃度以下の処理水ｅを連続的に得ることができる。
【００５７】
〈実施例４〉
本発明の第４の実施例を図５、図６、図７により説明する。図５は本実施例の水浄化装置運転方法のフローチャートを示す。図６は、図１に示される水浄化装置の中の磁気分離部２００のようなフィルタ式浄化装置の時間的運転特性の傾向を示す。フィルタ式浄化装置は図６に示すように一定時間ｍ後、フィルタ部に捕捉したSS分で目詰まりを起こし、通水時の圧力損失が高まると共にSS分の捕捉（吸着）能力が低下する。従って、通常の運転では図６の如くフィルタの目詰まりの程度により流量がＱ１から低下し、ある限界の処理能力に達する流量Ｑ２になったときに、一時通水を止め、磁力を取り去り逆洗を行い、フィルタ部に付着したSS分を取り去る時間ｎが必要である。逆洗時間ｎ後、再び運転を開始し、このサイクルを繰り返す。また、図７のグラフは浮上分離槽４内Ｂ部のSS濃度と水深の定性的な関係を示しており、時間ｔ０は処理能力最大時、時間ｔ１は逆洗開始時、時間ｔ２は逆洗時の水の送水状態を示す。処理能力最大時、つまりフィルタの目詰りが全くない時には、磁気分離部２００は、図７の左端の図のｂで示される水深領域の水（図６の流量Ｑ１に相当）を処理する能力があるが、目詰りが進行（増加）するにつれて処理能力が低下し、処理できる水深領域ｂが狭くなり、低下した処理能力に相当する分（図７の水深領域ａに相当）が後処理装置３００で処理される。図７の中央の図は、磁気分離部２００の処理能力が低下して、フィルタの逆洗が必要になった状態を模式的に示している。逆洗中は、磁気分離部２００で処理される水ｂの流量は０であるから、図７の右端の図のように、ｂで示される水深領域はなくなり、後処理装置３００に送られる水ａとバイパス水ｃ、もしくは後処理装置３００に送られる水ａで示される水深領域のみとなる。
【００５８】
本実施例は、図１に示す実施例１記載の水浄化装置に、通常運転中の経過時間をカウントするタイマＡと逆洗時間をカウントするタイマＢを設けて、磁気分離部２００の処理能力が上述したように時間的に変動する場合に対処する運転方法に関する。
【００５９】
図５を用いて説明する。所望の処理水濃度Ａを設定し（ステップ５０１）、原水を取水する（ステップ５０２）。タイマＡをスタートする（ステップ５０３）。タイマＡは、前記一定時間ｍをカウントするタイマである。取水した原水の濃度Ｂを水質センサ２により検知する（ステップ５０４）。取水した水を濃縮装置である加圧浮上部１００に送水し濃縮する（ステップ５０５）。分離部である磁気分離部２００の逆洗が必要であるか否かを判定する（ステップ５０６）。本実施例では、処理能力が経過時間とともに低下することを利用し、運転開始後の経過時間を判定条件として、前記タイマＡにより逆洗の要否を判定する。タイマ起動後前記一定時間ｍが経過したら逆洗要と判定する。
【００６０】
前記時間ｍが経過しておらず、逆洗が必要でないと判定した場合には、通常運転の手順に移って磁気分離部２００に水を送り、水ａ、ｂ、ｃの流量を処理水ｅが所望濃度になるようにバルブ１３、１４、１５の開度を調節する（ステップ５０７）。通常運転手順に移ったら、予め定められた時間間隔で原水濃度Ｂの検出、逆洗の要否判定を繰り返す。
【００６１】
ステップ５０６において、所定時間ｍが経過していて逆洗が必要であると判定した場合には次のステップ５０８に進む。
【００６２】
ステップ５０８では、検知した原水濃度Ｂと所望処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）を判定基準として、バイバス水ｃが所望処理水濃度を満たすか否かの判定を行う。この判定により所望処理水を得ることができるか否か決定する。
【００６３】
検知した原水濃度Ｂと所望処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えておらず、バイパスすると判定した場合には、バルブ１４を閉鎖し、バルブ１５を開放してバイパス水ｃを処理水ｅとしたのち（ステップ５１０）、ステップ５１１に進む。検知した原水濃度Ｂと所望処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越え、バイパスしないと判定した場合には、バルブ１４，１５を閉鎖し、処理水ｅの供給を停止したのち（ステップ５０９）、ステップ５１１に進む。
【００６４】
逆洗の前段階のステップ５０９もしくは５１０が終了したら、バルブ２６、１９を開いて逆洗を開始し、同時にタイマＢをスタートする（ステップ５１１）。タイマＢは前記逆洗時間ｎをカウントするタイマである。タイマＢのカウントが前記逆洗時間ｎに達したら（ステップ５１２）、バルブ２６、１９を閉じ、逆洗を終了する（ステップ５１３）。
【００６５】
逆洗を終了したら、運転をさらに継続するかどうかを判断し、継続する場合は、タイマＡを０に戻してステップ５０３から前記手順を繰り返す。運転を継続するかどうかの判断には、例えば、処理水ｅの供給先のタンクの水位制御の信号を用いればよい。
【００６６】
浮上分離槽４からSS濃度の異なる水を取り出せるようにしておけばこのような運転方法をとることが可能であり、このような運転方法にて図１に示す水浄化装置を運転すれば、磁気分離部２００の時間的処理能力変化が起きても常に一定濃度以下の処理水ｅを連続的に得ることができる。
【００６７】
〈実施例５〉
本発明の第５の実施例を図８を用いて説明する。図８は本実施例の水浄化装置運転方法のフローチャートを示す。本実施例は図１に示す実施例１記載の水浄化装置に、磁気分離部２００の高勾配磁気フィルタ３０の圧力損失を測定する手段及び逆洗時間をカウントするタイマＢを設け、磁気分離部２００の処理能力が上述したように時間的に変動する場合に対処する運転方法に関する。
【００６８】
図８を用いて説明する。所望の処理水濃度を設定し（ステップ８０１）、原水を取水し、加圧浮上部１００に送る（ステップ８０２）。取水した原水の濃度Ａを水質センサ２により検知する（ステップ８０３）。検出した原水濃度に基づいて後処理装置３００に送る高濃度の水ａ、磁気分離部に送る中濃度の水ｂ、低濃度のバイパス水ｃの流量を、処理水ｅが所望濃度になるように、バルブ１３、１４、１５の開度を調節し、磁気分離部２００に通水する（ステップ８０４）。図６に示すような分離部特性の時間変化を例えば磁気分離部２００内の高勾配磁気フィルタ３０の圧力損失により検知する（ステップ８０５）。磁気分離部２００の処理能力を前記検知したフィルタ３０の圧力損失を判定条件として、この圧力損失が所定値を越えるか否かによって逆洗が必要であるか否かを判定する（ステップ８０６）。
【００６９】
検知した圧力損失が予め設定された所定値を越えず、逆洗が必要でないと判定した場合には、通常運転を継続し、磁気分離部２００に水を送る。この場合、所定の時間間隔でステップ８０３以降の手順を繰り返す。また、検知した圧力損失が所定値を越え、逆洗が必要であると判定した場合には次のステップ８０９に進む。ステップ８０９以降の運転方法は前記実施例４と同様であるので説明を省略する。
【００７０】
このような運転方法にて図１に示す水浄化装置を運転すれば、磁気分離部２００の時間的処理能力変化に追従して処理を行うことができるので実施例４の場合よりも磁気分離部２００を効率的に運転することができる。
【００７１】
〈実施例６〉
本発明の第６の実施例を説明する。図９は本実施例の水浄化装置運転方法のフローチャートを示す。本実施例は図２に示す実施例２に記載の水浄化装置を用いて磁気分離部２００の処理能力が上述したような時間的な変動をする場合に対処する運転方法に関する。
【００７２】
図９を用いて説明する。逆洗の判定およびバイバス水が所望処理水濃度を満足しているか否かの判定については実施例４と同様なので省略する。図９に示すように、ステップ５０４とステップ５０５の間に、ステップ５０４Ａ，５０４Ｂ，５０４Ｃをいれてある。
【００７３】
本実施例においては、検知した原水濃度Ｂと所望処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）を判定基準として、Ｂ／Ａが予め設定されている基準値Ｄより大きいかどうかで処理水を並列に処理するか直列に処理するかを判定する（ステップ５０４Ａ）。（Ｂ／Ａ）＜Ｄならば加圧浮上部１００ａ，１００ｂを並列に接続して濃縮を行い、Ｂ／Ａ≧Ｄならば加圧浮上部１００ａ，１００ｂを直列に接続して濃縮を行う。加圧浮上部１００ａ，１００ｂを並列に接続して濃縮処理すると判定した場合には、バルブ１３ａ，ｂ、１４ａ，ｂ、１５ａ，ｂ、３３及び３９を開放し、バルブ３６，３７を閉鎖する（ステップ５０４Ｂ）。加圧浮上部１００ａ，１００ｂを直列に接続して濃縮処理すると判定した場合には、バルブ１５ａ、３３、３９を閉鎖し、バルブ１３ａ，ｂ、１４ａ，ｂ、１５ｂ、３６、３７を開放する（ステップ５０４Ｃ）。
【００７４】
このような運転方法にて図２に示す水浄化装置を運転すれば、実施例４の効果に加えて原水濃度のより高い水を処理することが可能であり、より広い原水濃度範囲の運転が可能である。
【００７５】
なお、この実施例では加圧浮上部を実施例２に示す２段の装置により説明したが、この濃縮装置をもっと多くの段数により構成すれば、単に直列・並列だけではなくより効率的な組み合わせにより運転することができる。
【００７６】
〈実施例７〉
上記各実施例は、加圧浮上分離法によりSS分を濃縮し、濃縮されたSS分を磁気分離するものであるが、SS分の濃縮に、電解浮上分離法を用いてもよい。図１０に示す第７の実施例は、図１に示す加圧浮上部１００に代えて電解浮上部４００を設けた例である。他の構成は第１の実施例と同じなので同一の符号を付し、説明を省略した。図示の電解浮上部４００は、原水取水用ポンプ３の吐出側に接続された浮上分離槽４と、浮上分離槽４内に配置された電気分解用の電極４１，４２と、電極４１，４２に電圧を印加する直流電源装置４３と、を含んで構成され、前記第１の実施例の場合と同様、浮上分離槽４下流端の水面に近い位置に配管１０、底面に近い位置に配管１２、両者の中間の位置に配管１１が、それぞれ接続されている。
【００７７】
この電解浮上部４００では、直流電源装置４３によって電極４１，４２に電圧が印加されると、この電圧印加により電極４１，４２にて水の電気分解が起こり、一方の電極に酸素が、他方の電極に水素が、それぞれ微細な気泡として発生する。これら電極で発生した気泡が水中のSS分に付着し、気泡の付着したSS分はゆっくりと矢印Ａのごとく浮上分離槽４の下流側Ｂに向かって移動しつつ水面付近に浮上する。その後の浄化過程は前記第１の実施例の加圧浮上部１００の場合と同様である。
【００７８】
また、上記各実施例では、濃縮されたSS分の分離に磁気分離法を適用したが、磁気分離装置のほかに、例えばフィルタあるいはろ材に濃縮された原水を通水する方式のろ過装置を適用することもできる。水の浄化装置としては、このような方式のろ過装置が一般的に使用される。このろ過装置も磁気分離装置と同様に所定時間経過すると目詰りを起こすのでフィルタあるいはろ材の逆洗を行う必要がある。
【００７９】
【発明の効果】
本発明によれば、汚濁した大量の水から中水道程度の水を安価に得ることができ、従来の技術に比して省面積化が可能である。さらにこの水浄化装置により原水濃度の変化及び装置内の時間的処理能力変化にもかかわらず常に一定濃度以下の処理水を連続に得ることができる。また、異なる濃度に浄化された処理水を同時に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わる水浄化装置の模式図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係わる水浄化装置の模式図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係わる水浄化装置運転方法のフローチャートである。
【図４】図１に示す実施例の浮上分離槽の原水深さ方向のSS分濃度差に応じた送水境界を示す説明図である。
【図５】本発明の第４の実施例に係わる水浄化装置運転方法のフローチャートである。
【図６】フィルタ式浄化装置の定性的運転特性傾向を示す説明図である。
【図７】本発明の第４の実施例に係わり、フィルタ式浄化装置の時間的処理能力変化に応じた送水境界変更を示す説明図である。
【図８】本発明の第５の実施例に係わる水浄化装置運転方法のフローチャートである。
【図９】本発明の第６の実施例に係わる水浄化装置運転方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の第７の実施例に係わる水浄化装置の模式図である。
【符号の説明】
１配管２水質センサ
３原水取水用ポンプ４，４ａ，４ｂ浮上分離槽
５，５ａ，５ｂ配管６，６ａ，６ｂポンプ
７，７ａ，７ｂ空気飽和槽８，８ａ，８ｂコンプレッサ
９，９ａ，９ｂ配管１０，１０ａ，１０ｂ配管
１１，１１ａ，１１ｂ配管１２，１２ａ，１２ｂ配管
１３，１３ａ，１３ｂバルブ１４，１４ａ，１４ｂバルブ
１５，１５ａ，１５ｂバルブ１６薬剤調整装置
１７撹拌槽１８撹拌機
１９バルブ２０逆洗処理水槽
２１配管２２浄化水槽
２３バルブ２４配管
２５空気タンク２６バルブ
２７磁気分離容器２８多孔磁極
２９空心コイル３０高勾配磁気フィルタ
３１直流電源装置３２ヨーク
３３バルブ３４配管
３５配管３６バルブ
３７バルブ３８配管
３９バルブ４１，４２電極
４３直流電源装置１００加圧浮上部（前処理装置）
１００ａ，１００ｂ加圧浮上部２００磁気分離部（分離装置）
３００後処理部４００電解浮上部（前処理装置）
Ａ SS分の流れＢ浮上分離槽下流側付近
ａ高濃度の水ｂ中濃度の水
ｃ低濃度の水ｄ浄化水
ｅ処理水Ｑ１磁気分離部能力最大時の流量
Ｑ２磁気分離部逆洗開始時の流量ｍ磁気分離部通水時間
ｎ磁気分離部逆洗時間ｔ０磁気分離部処理能力最大時点
ｔ１磁気分離部逆洗開始時点ｔ２磁気分離部逆洗中時点

Claims

原水中の浮遊物質を除去し、浮遊物質濃度（以下、SS濃度という）が所定の値以下の処理水ｅとして排出する水浄化装置において、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置によるSS濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置と、該深さ方向の位置によるSS濃度の差異を利用してSS濃度が前記浮上分離槽導入時の原水よりも低い水ｃと水ｃよりもSS濃度が高い水ｂを含む複数のSS濃度の水を前記濃縮装置から取り出す複数系統の配管と、前記水ｂを導入してその中の浮遊物質を分離しSS濃度を低下させた浄化水ｄとして排出する分離装置と、を含んで構成され、前記複数系統の配管のうち少なくとも前記濃縮装置から水ｃを取り出す配管と前記分離装置から浄化水ｄを取り出す配管とが、水ｃと浄化水ｄを別々にもしくは混合して排出できるように接続されているとともに、前記濃縮装置から水ｃを取り出す配管と前記分離装置から浄化水ｄを取り出す配管にはそれぞれ開度調整可能な弁が介装され、これらの弁は、水ｃと浄化水ｄが混合される際、混合後のSS濃度が前記所定の値以下でかつ流量が最大となるように制御されるものであることを特徴とする水浄化装置。
原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、原水に含まれた浮遊物質を含む汚泥を処理する後処理部と、を有してなる水浄化装置において、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置によるSS濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置出側には少なくとも、前記分離装値に接続され前処理された原水を分離装置に導く配管と、前記分離装値をバイパスし前処理された原水を供給先に導くバイパス配管が接続され、該バイパス配管は、前記分離装置に接続された配管が前処理装置出側に接続されている位置よりも浮遊物質濃度が低い位置で前記前処理装置出側に接続されていることと、前記前処理装置出側の前記分離装置に接続された配管よりも浮遊物質濃度が高い位置と前記後処理部を連通する配管が設けられていることを特徴とする水浄化装置。
前記バイパス配管が、前記分離装置から浄化水を排出する配管に止め弁を介して接続されていることを特徴とする請求項２に記載の水浄化装置。
原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、それぞれ浮遊物質濃度の異なる位置に前処理後の原水を取り出す複数の配管が接続され、少なくともそのうちの一つが前記分離装置に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、取水した原水の浮遊物質濃度Ｂを検知したのち、原水を前処理装置により濃縮して原水に位置による濃度差を生じさせ、設定条件として与えた処理水濃度Ａと前記検知した原水の浮遊物質濃度Ｂの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えるか否かを判定基準として、前処理装置の浮遊物質濃度の低い位置の水を分離装置をバイパスして処理水として排出するか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えた場合はバイパスしないと判定して分離装置下流側へバイパスする送水を止め、前記比Ｃが所定値を越えないときはバイパスすると判定して浮遊物質濃度の低い位置の水を分離装置をバイパスして処理水として排出する送水を行うことを特徴とする水浄化装置運転方法。
前記検知した原水の浮遊物質濃度Ｂの絶対値が予め定められた所定値を越えているか否かを判定基準として、前処理部から、前処理された原水から浮遊物質を含む汚泥を取り出して処理する後処理部へ濃縮された原水を送水するか否かを判定し、前記検知した原水の浮遊物質濃度の絶対値が前記所定値を越えていないときは後処理部へ送水しないと判定して後処理部への濃縮された原水の送水を止め、前記検知した原水濃度の絶対値が前記所定値を越えているときは後処理部へ送水すると判定して後処理部への濃縮された原水の送水を行うことを特徴とする請求項４に記載の水浄化装置運転方法。
原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、それぞれ浮遊物質濃度の異なる位置に前処理後の原水を取り出す複数の配管が接続され、少なくともそのうちの一つが前記分離装置に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、原水の浮遊物質濃度を検知し、前処理装置から分離装置への送水を停止してからの停止経過時間を判定基準として、前処理装置から分離装置へ原水を送るか否かを判定し、該停止経過時間が所定時間ｎになったら分離装置へ水を送ると判定して前処理装置から分離装置への送水を行い、前処理装置から分離装置への送水を開始してからの送水経過時間を判定基準として、前処理装置から分離装置への原水の送水を停止するかどうかを判定し、該送水経過時間が別の所定時間ｍになったら分離装置への送水を停止すると判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を止め、検知した原水濃度Ｂと設定条件として与えた処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えているか否かを判定基準として、バイパス配管で送水されるバイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えているときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いと判定してバイパス配管での送水を停止し、前記比が所定値Ｃを越えていないときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より低いと判定してバイパス水を処理水とすることを特徴とする水浄化装置運転方法。
原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、それぞれ浮遊物質濃度の異なる位置に前処理後の原水を取り出す複数の配管が接続され、少なくともそのうちの一つが前記分離装置に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、原水の浮遊物質濃度を検知し、分離装置の処理能力を状態量として検知し、前記検知した分離装置処理能力を示す状態量が予め設定された所定値よりも大きいか否かを判定基準として前処理装置から分離装置へ前処理された原水を送るか否かを判定し、前記検出された状態量が前記所定値未満の場合は分離装置へ前処理された原水を送ると判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を行い、前記検出された状態量が所定値以上の場合には分離装置へ前処理された原水を送らないと判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を止め、検知した原水濃度Ｂと設定条件として与えた処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えているか否かを判定基準として、バイパス配管で送水されるバイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えているときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いと判定してバイパス配管での送水を停止し、前記比が所定値Ｃを越えていないときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より低いと判定してバイパス水を処理水とすることを特徴とする水浄化装置運転方法。
前記比（Ｂ／Ａ）が基準値Ｄを超えているとき、濃縮装置を直列に接続して原水を濃縮装置で繰り返し濃縮することを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載の水浄化装置の運転方法。
原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、少なくとも前記分離装置に接続され前処理された原水を分離装置に導く配管と、前記分離装置をバイパスし前処理された原水を供給先に導くバイパス配管が接続され、該バイパス配管は、前記分離装置に接続された配管が前処理装置出側に接続されている位置よりも浮遊物質濃度が低い位置で前記前処理装置出側に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、取水した原水の浮遊物質濃度Ｂを検知したのち、原水を前処理装置により濃縮して原水に位置による濃度差を生じさせ、設定条件として与えた処理水濃度Ａと前記検知した原水の浮遊物質濃度Ｂの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えるか否かを判定基準として、前処理装置の浮遊物質濃度の低い位置の水を分離装置をバイパスして処理水として排出するか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えた場合はバイパスしないと判定して分離装置下流側へバイパスする送水を止め、前記比Ｃが所定値を越えないときはバイパスすると判定して浮遊物質濃度の低い位置の水を分離装置をバイパスして処理水として排出する送水を行うことを特徴とする水浄化装置運転方法。
前記検知した原水の浮遊物質濃度Ｂの絶対値が予め定められた所定値を越えているか否かを判定基準として、前処理部から、前処理された原水から浮遊物質を含む汚泥を取り出して処理する後処理部へ濃縮された原水を送水するか否かを判定し、前記検知した原水の浮遊物質濃度の絶対値が前記所定値を越えていないときは後処理部へ送水しないと判定して後処理部への濃縮された原水の送水を止め、前記検知した原水濃度の絶対値が前記所定値を越えているときは後処理部へ送水すると判定して後処理部への濃縮された原水の送水を行うことを特徴とする請求項９に記載の水浄化装置運転方法。
原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、少なくとも前記分離装置に接続され前処理された原水を分離装置に導く配管と、前記分離装置をバイパスし前処理された原水を供給先に導くバイパス配管が接続され、該バイパス配管は、前記分離装置に接続された配管が前処理装置出側に接続されている位置よりも浮遊物質濃度が低い位置で前記前処理装置出側に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、原水の浮遊物質濃度を検知し、前処理装置から分離装置への送水を停止してからの停止経過時間を判定基準として、前処理装置から分離装置へ原水を送るか否かを判定し、該停止経過時間が所定時間ｎになったら分離装置へ水を送ると判定して前処理装置から分離装置への送水を行い、前処理装置から分離装置への送水を開始してからの送水経過時間を判定基準として、前処理装置から分離装置への原水の送水を停止するかどうかを判定し、該送水経過時間が別の所定時間ｍになったら分離装置への送水を停止すると判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を止め、検知した原水濃度Ｂと設定条件として与えた処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えているか否かを判定基準として、バイパス配管で送水されるバイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えているときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いと判定してバイパス配管での送水を停止し、前記比が所定値Ｃを越えていないときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より低いと判定してバイパス水を処理水とすることを特徴とする水浄化装置運転方法。
原水取水用配管と、該原水取水用配管に吸入側を接続した原水取水用ポンプと、該原水取水用ポンプの吐出側に接続され浮遊物質を含む原水を一時貯溜して該原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置で前処理された原水を浄化して浄化水として排出する分離装置と、を有してなり、前記前処理装置は、原水が導入される浮上分離槽と該浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置による SS 濃度の差異を生じさせる手段とを有してなる濃縮装置であり、前記前処理装置に導入される原水中の浮遊物質を検知する水質センサが設けられているとともに、前記前処理装置出側には、少なくとも前記分離装置に接続され前処理された原水を分離装置に導く配管と、前記分離装置をバイパスし前処理された原水を供給先に導くバイパス配管が接続され、該バイパス配管は、前記分離装置に接続された配管が前処理装置出側に接続されている位置よりも浮遊物質濃度が低い位置で前記前処理装置出側に接続されている水浄化装置を運転する運転方法において、原水の浮遊物質濃度を検知し、分離装置の処理能力を状態量として検知し、前記検知した分離装置処理能力を示す状態量が予め設定された所定値よりも大きいか否かを判定基準として前処理装置から分離装置へ前処理された原水を送るか否かを判定し、前記検出された状態量が前記所定値未満の場合は分離装置へ前処理された原水を送ると判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を行い、前記検出された状態量が所定値以上の場合には分離装置へ前処理された原水を送らないと判定して前処理装置から分離装置への原水の送水を止め、検知した原水濃度Ｂと設定条件として与えた処理水濃度Ａの比（Ｂ／Ａ）が所定値Ｃを越えているか否かを判定基準として、バイパス配管で送水されるバイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いか否かを判定し、前記比が所定値Ｃを越えているときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より高いと判定してバイパス配管での送水を停止し、前記比が所定値Ｃを越えていないときは前記バイパス水の浮遊物質濃度が所望処理水濃度より低いと判定してバイパス水を処理水とすることを特徴とする水浄化装置運転方法。
前記比（Ｂ／Ａ）が基準値Ｄを超えているとき、濃縮装置を直列に接続して原水を濃縮装置で繰り返し濃縮することを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の水浄化装置の運転方法。
原水中の浮遊物質を除去し、浮遊物質濃度（以下、SS濃度という）が所定の値以下の処理水ｅとして排出する水浄化方法において、浮上分離槽に導入した原水を該浮上分離槽の出側に移動させながら該原水中の浮遊物質を水面方向に移動させて深さ方向の位置によるSS濃度の差異を生じさせ、該深さ方向の位置によるSS濃度の差異を利用してSS濃度が前記浮上分離槽導入時の原水よりも低い水ｃと、水ｃよりもSS濃度が高い水ｂを含む複数のSS濃度の水を前記浮上分離槽から取り出し、前記水ｂを浮遊物質を分離する分離装置に導き、水ｂの浮遊物質を分離して浄化水ｄとし、この浄化水ｄと前記水ｃとを別々にもしくは混合して処理水ｅとして排出するとともに、水ｃと浄化水ｄが混合される際、混合後のSS濃度が前記所定の値以下でかつ流量が最大となるように混合されることを特徴とする水浄化方法。