JP4056639B2 - 濾過方法及び濾過装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川水、地下水、上水等に含まれる懸濁浮遊物を濾材層により濾過する濾過方法とその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の装置は、濾過槽内に配設した砂利層、水道用基準濾砂、及びアンスラサイト等の粒状媒体を充填して濾層（濾材）を形成し、河川水、地下水等の原水を凝集沈殿処理した後に通水することによって、濾過装置流入水中に含まれる懸濁浮遊物を除去するものである。
【０００３】
しかし、このような濾過装置で濾過を一定時間行うと、濾過の継続により濾過装置流入水中に含まれる懸濁浮遊物が濾層内部に懸滞し、堆積することにより目詰まりが発生する。
【０００４】
この問題を解消するため、濾層表面への洗浄水（表面洗浄）、濾層下方より洗浄水若しくは空気を濾層に供給して、濾層内部に堆積した懸濁物を除去する、逆流洗浄（逆洗）を実施し、この洗浄工程が終了した後、濾過工程を再開していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、水道法による水質基準では、濁度の基準値は２度以下となっており、この基準が維持されていれば、捨水工程を設けなくてもよいとされていたが、近年、濾過水の濁度をより低いレベル（0.1 度以下）に抑えることが要求されており、従来の濾過装置では、このような要求を満たすための１つの手段として捨水工程を実施する必要が生じた。
【０００６】
しかし、従来の濾過装置では、原水は単一の供給管によって濾過槽に供給されるため、濾過工程再開直後には、定量の原水がそのまま濾槽に供給されることとなり、濾過速度が短時間に定格速度まで上昇することとなる。
【０００７】
このように濾過速度が短時間に速くなると、十分な濾層の熟成ができず、初期の処理水に濁度がリークし、基準値以下の濁度に達するのに長時間を要した。
【０００８】
さらに、濾過水が基準値以下の濁度に達するまでは捨水を行わなければならず、基準に満たない処理水を大量に廃棄する結果となり、きわめて非効率的であった。
【０００９】
特に、濾過速度を高速（240m/d以上〔ここで、m/d とは、濾過速度の単位であって、１日あたりの単位面積を通過する濾過水量を表したものである。以下同じ〕) で運転する場合、濾過速度の変動が大きくなる傾向にあるため、洗浄後の濾過開始直後の濾過速度の変動を極力小さくすることが要求される。
一方、これらの課題を解決するためには、処理水管に流量計測器と自動の流量調節弁を設置し、濾過流量を制御する方法も考えられるが、制御機構が複雑で高価となる欠点があった。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点をすべて解決するためになされたもので、低いレベルの濁度（0.1 度）に短時間で到達できるとともに、捨水量が少なく、効率的であり、高速濾過に好適であり、簡易な構造の濾過装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような課題を解決するために濾過方法及び濾過装置としてなされたもので、濾過方法としての特徴は、濾過装置本体１に具備された濾材層４に原水を通水して濾過する濾過方法において、該濾過装置本体１の洗浄開始直後の濾過開始速度を多段階に制御することにある。
【００１２】
濾過装置本体１の洗浄開始直後の濾過開始速度を多段階に制御する手段としては、複数箇所の原水供給部から濾過装置本体１の１箇所の濾材層４に原水を供給する手段が採用される。
【００１３】
濾過装置本体１の洗浄開始直後の濾過開始速度を多段階に制御することによって、洗浄直後の濾過量を減少させ、それによって低速度で濾過を行うことができ、初期段階から低濁度の処理水を得ることができる。
【００１４】
この結果、所望のレベルの濁度（0.1 度以下）に早期に到達することができる。
【００１５】
そして、初期の濾過量を少なくすることによって、捨水量を少なくすることができる。
【００１６】
また、濾過装置としての特徴は、濾材層４を具備した濾過装置本体１に原水を供給する原水供給部が複数箇所に設けられてなることにある。
【００１７】
このように原水供給部を複数箇所に設ければ、洗浄後の濾過の再開直後は、一の供給部からのみ原水を供給することができる。
【００１８】
供給部がｎ箇所である場合、全供給量をＱとすると、一の供給部からの供給量は1/n ×Ｑとなる。
【００１９】
所定時間経過後、他の供給部も順次「開」にして全供給量を供給する。濾過開始から所定時間経過して処理水が所定の濁度（0.1 度以下）となった後、他の供給部を「開」にして全供給量を供給しても濁度の変動はごくわずかである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図面に従って説明する。
【００２１】
図１において、１は濾過装置本体で、該濾過装置本体１の上部には処理すべき原水を装置本体１内に供給する２本の原水供給管2a,2b が接続されている。
【００２２】
そして、この２本の原水供給管2a,2b には、それぞれバルブ3a,3b が設けられている。
【００２３】
４は、濾過装置本体１の内部に濾材が充填されることによって形成された濾材層で、濾材としてアンスラサイトが使用されている。
【００２４】
５は、前記濾過装置本体１の底部に設けられた濾材層４を下方から洗浄するための洗浄水を供給する洗浄水供給管、６は濾材層４を下部から空気洗浄するための空気を供給する空気供給管である。
【００２５】
また下部には装置本体１内で処理された処理水を外部へ排出する処理水出口７及び所定の濁度となるまで処理水を排出する捨水出口11が設けられている。
【００２６】
そして、このような構成からなる濾過装置で濾過を行う場合には、原水を濾過装置本体１内の濾材層４の上部に供給する。
【００２７】
供給された原水は、濾材層４の内部を流れて濾過される。
【００２８】
このような濾材層２に原水を一定の流速で供給し続けて、濾過工程を続けていくと、濾材内部に原水中の濁質が抑留されて濾材の濾過抵抗が大きくなるため、一定期間濾過を続けた後に定期的に濾材を洗浄する必要がある。
【００２９】
従って、濾過継続時間経過後、濾過を停止するために原水供給管2a,2b からの原水の供給を停止して、濾材の洗浄工程を行う。
【００３０】
この洗浄工程では、先ず水位を所定の位置まで低下させた後に、前記空気供給供給管６から空気を供給し、濾材層４の下方から噴射する。
【００３１】
それとともに、洗浄水供給管５から洗浄水を噴射して、空気と水の両方によって濾材を洗浄する。
【００３２】
このようにして洗浄工程が終了した後には、洗浄水を濾過装置本体１から排出して、再び濾過工程を行う。
【００３３】
洗浄後の濾過再開時には、原水供給管2aのバルブ3aを開にし、原水供給管2bのバルブ3bを閉にする。
【００３４】
これにより、原水供給管2aから1/2 Ｑの原水が濾過装置本体１に供給される。
【００３５】
ここで、Ｑは濾過装置本体１への原水の総供給量である。
【００３６】
この間、通常時の半分の量の原水が濾過槽に供給されることとなり、濾過速度の上昇を抑えることができる。
そして、捨水出口11より初期の規定の濁度に達していない処理水を排出する。
【００３７】
所定時間経過し、濾過量が一定となり、処理水濁度が所定レベルとなった時点で、バルブ3bを開にするとともに、捨水出口11から処理水出口７に管路を切り換える（捨水完了）。
【００３８】
これによって、原水供給管2a及び原水供給管2bからの総供給量は所定の水量（Ｑ）となる。
【００３９】
原水供給管2a、2bの制御は、バルブ3a,3b だけで行うことができ、操作が非常に簡易である。
【００４０】
（実施例）
上記実施形態の濾過装置（濾過面積：120m²)を用いて、先ず原水供給管2aのみから150m/dの濾過速度で原水を供給し、濁度計で濁度を観察したところ15分経過した時点で濁度が0.1 度以下となった。
【００４１】
この時点で、原水供給管2bのバルブ3bを開にして、濾過速度を300m/dとした。
【００４２】
その間の捨水の量は約187m³ であった。
【００４３】
濾過量の推移及び濁度の推移を図２及び図３に示す。
【００４４】
（比較例）
比較例として単一の供給管を用い、洗浄後の濾過開始直後から300m/dの原水を供給した。
【００４５】
比較例では、所定レベル（0.1 度以下）の濁度に達するのに30分要した。
【００４６】
その間の捨水の量は約750m³ であった。
【００４７】
比較例の濾過速度の推移及び濁度の推移を図４及び図５に示す。
【００４８】
（実施例と比較例の結果の対比）
上記のように、本実施例では、比較例に比べて所定レベル（0.1 度以下）の濁度に達する時間が短く、また捨水の量も少なかった。
【００４９】
尚、上記実施形態では、２本の原水供給管を配設したが、原水供給管の本数は該実施形態に限定されるものではなく、３本以上の原水供給管を配設することも可能である。
【００５０】
要は、濾過装置本体１の洗浄開始直後の濾過開始速度を多段階に制御しうるように、濾過装置本体１に原水を供給する原水供給管が複数本設けられていればよいのである。
【００５１】
また、該実施形態では、原水を供給する原水供給部として、それぞれ１本の管からなる原水供給管2a、2bが使用されていたが、これに限らず、図６に示すような側面略Ｕ字状のサイフォン管8a,8b を使用することも可能である。
【００５２】
尚、図６において、9a,9b は真空ポンプ12に連結されたバルブ、10は濾過装置本体１に具備された原水の流入部を示す。
【００５３】
さらに、原水供給部の形態は、これらの管状のものに限定されない。
【００５４】
さらに、上記実施形態ではアンスラサイトを濾材として使用したが、濾材の材質はこれに限定されるものではなく、例えば合成樹脂や軽石、活性炭等からなる濾材であってもよい。
【００５５】
さらに、濾過装置に導入される原水は、予め凝集槽、沈殿槽、オゾン槽、生物活性炭処理槽及び再凝集槽等によって前処理されていてもよい。
【００５６】
尚、本発明の濾過装置の用途は、河川水、地下水、上水等、問うものではない。
【００５７】
【発明の効果】
叙上のように、本発明は、濾過装置本体の洗浄開始直後の濾過開始速度を多段階に制御するものであるため、洗浄直後の濾過量を減少させ、それによって低速度で濾過を行うことができ、初期段階から低濁度の処理水を得ることができ、その結果、所望のレベルの濁度に早期に到達することができるという効果がある。
【００５８】
また、初期の濾過量を少なくすることによって、捨水を少なくすることができ、その結果、濾過装置の運転を効率的に行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の濾過装置の概略側面図。
【図２】一実施例の濾過速度の推移を示すグラフ。
【図３】一実施例の濁度の推移を示すグラフ。
【図４】比較例の濾過速度の推移を示すグラフ。
【図５】比較例の濁度の推移を示すグラフ。
【図６】他の実施形態の原水供給手段であるサイフォン管を示す概略側面図。
【符号の説明】
１…濾過装置本体
2a,2b …原水供給管
４…濾材層

Claims (1)

1. 濾過装置本体（１）に具備された濾材層（４）に原水を通水して濾過する濾過方法において、複数箇所の原水供給部から濾過装置本体（１）の１箇所の濾材層（４）に原水を供給することにより、該濾過装置本体（１）の洗浄開始直後の濾過開始速度を多段階に制御し、且つ前記複数箇所の原水供給部からの濾過装置本体（１）への原水の供給は、一の原水供給部から濾過装置本体（１）に原水を供給して処理水の濁度が０．１度以下となった後に、他の原水供給部から濾過装置本体（１）に原水を供給することによって行うことを特徴とする濾過方法。

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