JP4853899B2 - 濁水処理用排水システム - Google Patents

Description

本発明は、濁水処理用排水システム、特に高濃度のＳＳ（浮遊性懸濁物質）を含む濁水を高精度で処理する排水システムに関する。

従来、原水のＳＳが数千〜数万ｍｇ／Ｌ程度の高濃度の濁水を処理する手法として、凝集沈殿処理法が知られている（特許文献１）。この方法を簡単に説明すると、原水をpH調整し、各種凝集剤を投入して攪拌し、沈殿槽にて水と凝集物とを分離し、最終的に中和調整して処理水を得る方法である。

他方、薬剤を必要としない手法として、濾過装置（砂濾過装置、繊維濾過装置など）を用いる方法があり、その一種として、凝集処理をしない沈殿槽内に貯留した原水をＳＳ分離用の不織布膜濾過装置へ送水して、濃縮された濁水と清浄な処理水とに分離し、前者を沈殿槽へ戻すとともに後者を処理水槽を経て外部へ排出するように構成したシステムが提案されている（特許文献２）。このシステムでは、処理水槽に貯蔵した水を膜濾過装置側へ逆流させてこれを洗浄すること（いわゆる逆洗）も行われている。

更に又、曝気処理水を限外濾過中空糸膜を内蔵した膜モジュールへ循環供給することも知られている（特許文献３）。

尚、排水処理装置の下流に、ＳＳ濃度測定装置を設置して処理水の水質を測定することも行われている（特許文献４）。
特開2002−35800号 特開2001−104953号 特開平４−74584号 特開2002−186956号

凝集沈殿法は、数千〜数万ｍｇ／Ｌの高濃度の濁水を対象とする処理方法であるが、特許文献１の如く中和剤や凝集剤を投入し続ける必要があるため、メンテナンス費用がかかるとともに、処理後の水のＳＳを数10ｍｇ／Ｌ程度にまでしか低下することができない。

他方、一般の濾過装置では、処理できる原水のＳＳ濃度が数10ｍｇ／Ｌ程度に過ぎない。特許文献２では、不織布膜を用いて、100〜1,000ｍｇ／ＬのＳＳ濃度の水（沈殿槽から送水される水）を濾過するようにしているが、膜濾過装置は膜の表面の微細孔に被処理水を透して濾過するため、その想定を超えて高い濃度の被処理水が流入すると、膜の微細孔が完全に詰まってしまう可能性があり、こうなると上述の逆流洗浄をしても濾過性能を回復できず、膜自体を交換しなければならなくなる。

特許文献３では、平膜に代えて限外中空糸膜内蔵の膜モジュールを用いて、これに曝気処理水を循環供給することで、比較的ＳＳ濃度の高い曝気処理水を次第に浄化していくことを提案している。しかし循環濾過にはある程度の時間がかかるため、処理すべき水が増加した場合にどのように処理するかが問題となる。

本出願人は、以上の問題点を検討した結果、高濃度のＳＳ濁水を処理するためには濾材自体の性能に頼るのではなく、逐次供給される被処理水を連続的に循環濾過し、排出するシステムを構築する必要があると考察した。

しかしながら、ある程度の規模の濁水処理用排水システムにおいて、逐次供給される被処理水を循環して濾過する場合には、循環系への水の供給、循環、及び排出の各動作を円滑にかつバランス良く行うことが要求される。即ち、既述の凝集沈殿法では、沈殿槽内の原水からＳＳが凝集分離するまで待機して処理水を取り出すという、いわば静的な手法であり、原水の注入、凝集剤の投入、処理水の排出という各動作のタイミングが遅れても、全体の処理が多少遅れるだけであまり問題とはならない。これに対して、循環系への給水、循環、排水を並行させた動的なシステムでは、例えば排水に対して給水が過剰となれば、循環系から水が溢れてしまう可能性があり、逆に給水に対して排水が過剰となれば循環濾過の工程を維持できなくなるおそれがあるなどの様々な問題が生じ得る。こうした問題点に関して特許文献２及び特許文献３は何も開示していないし、特許文献４のＳＳ濃度測定装置では、処理水の質を評価できるに留まる。

そこで本発明は、濾過装置を通過した処理水で、逐次供給される原水を希釈化して処理する濁水処理用排水システムであって、循環系への水の供給、循環、及び排出の各動作を円滑に行うことができる構造と各動作をバランス良く調整する制御の仕組みを有するものを提供することを目的とする。

第１の手段は、給水口から濾過装置14を経て排水口へ至る主水路２と、この主水路２のうち濾過装置14の下流側に存する分流点Ｄから分流した水を、濾過装置14上流に存する合流点Ｃへ戻す副水路34とを有し、
その合流点Ｃから分流点Ｄまでの主水路部分と副水路34とで循環ループ40を形成し、
この循環ループ40へ流入する被処理水を、上記濾過装置14を通過した処理水で希釈するように、上記循環ループ40への給水、循環ループからの排水、及び循環ループ内での循環の各動作を制御する制御装置54を設け、
また分流点Dよりも下流の主水路2部分に膜濾過装置26を設け、
さらに上記循環ループ40のうち濾過装置14と分流点Ｄとの間の主水路部分に循環水槽18を設置し、
この循環水槽18の水位を測定する水位計20を設け、濾過処理に適した循環水槽18内の水位範囲を低位・中位・高位に分けて、測定した水位が低位レベルL_１にあるときには上記の排水をせずに給水及び循環のみを、中位レベルＬ_２にあるときに上記給水と循環と排水とを、高位レベルＬ_３にあるときに上記の給水をせずに循環及び排水のみをそれぞれ行うように制御装置54を構成している。

本手段では、濾過装置とを含む循環ループの一部に循環水槽を設置することで、循環水量を可変とし、この循環ループに逐次供給される被処理水を、多量の循環水で希釈化し、濾過装置で処理できる濃度として循環濾過することができるように制御している。

尚、本明細書において、特に断わらない限り、「処理水」とは、少なくとも一度濾過装置を通過した水を指すものとする。又、「被処理水」とは、濾過装置を通過する前の水を指し、原水そのものの他、システムの供給口と濾過装置との間で曝気処理をした水を含むものとする。

「制御装置」は、循環ループへの給水、排水、及び循環の各動作を総括しており、循環ループへ流入する被処理水の水量及びＳＳ濃度に応じて循環水量を調節できる機能を有することが望ましい。

「濾過装置」は、高いＳＳ濃度の被処理水が流入しても詰まることがないような濾材（例えば粒状乃至線状の濾材）を用いたものとすることが望ましい。循環工程に必要な水量が循環水槽に蓄積する前には、高濃度の被処理水が希釈化されずに濾過装置に入るので、これによって濾過機能が損なわれないようにするためである。砂濾材の様な粒形の濾材を用いた場合、規定の処理流速では処理能力が90〜99％であるのに対して、その流速以下では40〜50％であるので、詰まりを防止できる。もっとも循環開始前の段階で被処理水を水道水で希釈化することもできるため、それらの濾材を用いることは必須の要件ではない。

「循環水槽」は、濾過装置を通過した水を一時貯水して、給水量に対する循環ループ内の水量を調整する機能を有し、単に逆洗作業のためだけに処理水を貯水する特許文献３の処理水槽とは別個のものである。もっとも循環水槽に逆洗用水槽の機能を兼ねさせても良い。この濾過装置は、循環ループの一部に、流路の構成要素として介在させている。濾過装置の設置箇所は、単に循環濾過が出来れば良いというのであれば、循環ループのどこでも（合流点と濾過装置との間の主水路部分、又は副水路でも）良いのであるが、給排水と循環とを効率的に行うという点を考慮すると、後述の如く濾過装置と分流点との間の主水路部分とすることが望ましい。

「主水路」は、合流点の上流において、原水ポンプ（好ましくは後述の如く流量可変のポンプ）を設け、更に被処理水である原水の供給量を調節し易いように原水槽を設けると良い。又分流点下流の主水路部分には、膜濾過装置などで形成する補助濾過手段を設置すると良い。

「循環ループ」は、濾過装置に処理水を循環供給して浄化効果を高める機能を有する。一旦濾過処理した処理水に被処理水を合流させて希釈化させることで、通常の濾過装置が対応できるＳＳ濃度（数10ｍｇ／Ｌ）よりも高い濃度の濁水までを処理することができる。尚、その循環ループの一部、好ましくは循環水槽から合流点までのループ部分に循環ポンプを設定すると良い。

これら主水路及び循環ループは、合流点へ向かう被処理水及び循環水の各水量が適正となるように、制御装置からの制御指令に応じて、相互に協調して各水量を調整する手段を有することが望ましい。具体的には、上記各原水ポンプ及び循環ポンプの送水量を調整しても良く、或いは各ポンプとは別に流量調整弁を適所に（例えば副水路と合流点より上流の主水路部分とに）設けても良い。後述の如く通常時は被処理水の供給量を一定として、循環水を調整することが望ましいが、被処理水及び循環水の各流量の調整に関しては、被処理水と循環水との混合比を適正とすることが出来ればどのような方法で調整しても構わない。尚、原水ポンプ乃至循環ポンプから合流点に至る各流路部分には流量計を設置することが望ましい。

また本手段では、流水を循環して濾過する通常運転の工程の中で、水槽の水位が上がれば排水し、下がれば給水するという操作を行うため、濾過処理に適した循環水槽の水位範囲（通常運転用水位範囲）を低位・中位・高位の各レベルに分割して、現実の水位が適正な水位範囲を外れないように各レベル毎に適切な動作を割り当てている。即ち、中位のレベルは、給水・循環濾過・排水の３つの動作を並行して行っており、一番バランス良く処理が行われている工程である。又低位レベルでは、循環水槽内の水位が低く、後に循環流を維持出来なくなる可能性があるため、排水を省略して給水及び循環濾過のみを行い、更に高位レベルでは、循環水槽内の水位が高く、後に循環水槽が溢れる可能性があるため、給水を省略して排水及び循環濾過のみを行っている。

尚、上記通常運転用の水位領域の下限と循環水槽の下面との間には、循環ループ内で処理水を循環させるために必要な最小水位に相当する間隙をとるものとし、また、その水位領域の上限と循環水槽の上端との間には、溢水防止代をとることが望ましい。

ここで制御装置は、上記制御を達成するために、循環水槽の水位が、低位レベルの下限を上回ったときに循環動作をオン、低位レベルと中位レベルとの境界水位を上回ったときに排水動作をオン、中位レベルと高位レベルとの境界水位を上回ったときに給水動作をオフとし、逆にそれら下限乃至境界水位を下回ったときにそれぞれの動作状態が反対になるように構成している。

尚、本明細書では、「レベル」という用語を、ある巾を有する水位の範囲という意味として、水位そのものと区別して使用している。又、低位レベル、中位レベル、及び高位レベルは、相対的に高さで区分されている水位の範囲であって、これら各範囲が上述の如く給水・循環、給水・循環・排水、循環・排水という固有の動作モードと結び付いている。これら各水位レベルは、上下両端が固定された一定の水位範囲に限られるものではなく、後述の如く、水位が上昇している場合と下降している場合とでその範囲の下限がシフトするものであっても良い。

第２の手段は、第１の手段を有し、かつ被処理水の濁度を測定する濁度計を設け、この濁度からリアルタイムで計測した被処理水のＳＳ濃度と、合流点Ｃへ向かう被処理水及び循環水の各流量とから、濾過装置14に流入する水のＳＳ濃度が、少なくとも濾過装置で処理できるＳＳ濃度の許容値を超えないように循環水の流量を調整するように構成している。

濾過装置は、ＳＳを除去する装置なので被処理水中のＳＳ濃度が運転に大きく係わる。そこで本手段では、被処理水の水質変動に応じて循環する処理水の水量Ｑ_Ｘや被処理水の水量Ｑ_Ｏ，処理水の排水量等を制御し、安定した処理水質を維持する。被処理水のＳＳ濃度をＳ_Ｏ，処理水のＳＳ濃度をＳとし、更に濾過装置が直接処理できる上限のＳＳ濃度をＳmaxとすると、Ｓmax≧（Ｑ_Ｏ×Ｓ_Ｏ＋Ｑ_Ｘ×Ｓ）／（Ｑ_Ｏ＋Ｑ_Ｘ）であるから、これをＱ_Ｘについて解いて、次式を得る。

［数式１］ Ｑ_Ｘ≦［（Ｓ_Ｏ−Ｓmax）／（Ｓmax−Ｓ）］×Ｑ_Ｏ
従って、被処理水のＳＳ濃度の増減に応じて、循環水を上記数式１に従って増減させるように流量調整手段を制御すれば良い。

第３の手段は、第２の手段を有し、かつ上記循環水の流量に上限値及び下限値を設定して、その循環水の流量が上限値に達したときには被処理水の供給量を減少させ、かつ下限値に達したときには被処理水の供給量を増加させるように構成している。

被処理水と循環水との混合比は、通常時では先の手段で説明したように、一定の被処理水の供給量に対して処理水の流量を調整すれば足りるが、この流量が大きくなり過ぎると、循環ポンプの送水能力或いは濾過装置の処理能力を超えてしまう。また、流量が少なくなり過ぎても、循環ポンプによる円滑な送水が困難となり、或いは濾過装置の処理流速（ＬＶ）に基づく処理流量の許容範囲の下限を下回る可能性がある。そこで本手段では、これらの要素を考慮して循環水の流量に上限値と下限値とを設定し、原水ポンプの送水能力の範囲で被処理水の供給量を調整するようにしている。この場合には、被処理水の供給量と処理水の排水量とを一定にするために、排水口に設けた排水弁を調整することが望ましい。

第４の手段は、第２の手段乃至第３の手段の何れかを有し、かつ上記制御装置(54)は、低水位レベル・モードでは給水及び循環を、中水位レベル・モードでは給水と循環と排水とを、高水位レベル・モードでは循環と排水とを行う動作の制御条件として、下位の水位レベル・モードから上位の水位レベル・モードへ移行するときの水位を、当該上位の水位レベル・モードから下位の水位レベル・モードへ移行するときの水位よりも高くするように構成している。

水槽内の水位がある設定水位を境にこれを上回ったとき及び下回ったときに、流路切替え用の弁が開閉を切り替えるように設定すると、例えば循環水槽内への処理水の注入により水槽内の水面が波立ったりしたときに、水位計で測定した水位が設定水位の両側を行き来することで、弁が頻繁に開閉する現象（チャタリング）を生じ、弁を損傷する可能性がある。そこで本手段では、任意の水位レベルから直ぐ上の水位レベルへ上がるときの設定水位と、上の水位レベルから当該任意の水位レベルへ戻るときの水位レベルとに水位差を設定し、この水位差の範囲での一時的な水位の変動に対してチャタリングを防止できるように構成している。言い換えれば、低位レベルの上限値及び高位レベルの下限値は、水位が上昇していく場合と下降していく場合とで異なることとなる。この場合でも、低位レベルの下限値と高位レベルの上限値とは固定値とすることができる。

尚、１の水位レベルから上の水位レベルへ上がるときの境界水位は、上の水位レベルから当該１の水位レベルへ下がるときの境界水位よりも高い位置に設定することが望ましい。

第５の手段は、第４の手段を有し、かつ低位レベルから中位レベルへ切り上げ時の境界水位Ｈ_２を、高位レベルから中位レベルへの切り下げ時の境界水位Ｍ_１よりも上位としている。

こうすることで、給水・循環・排水の３動作が並行して行われている最適の動作モードでチャタリングが起こることを防止している。

第６の手段は、第１の手段乃至第５の手段の何れかを有し、かつ中位レベルＬ_２と低位レベルＬ_１との間の切り替え用の設定水位を、少なくとも濾過装置14の逆洗に必要な水量が循環水槽18内に蓄えられたときの水位以上に設定している。

こうすることで、既述通常運転用の水位範囲において、常に逆洗を行うことができる態勢とすることが可能となる。

尚、既述の如く、中位レベルから低位レベルへ下がるときの境界水位と、低位レベルから中位レベルへ上がるときの境界水位とをそれぞれ設定したときには、２つの境界水位がともに、逆洗に必要な水位以上とすることが望ましい。

第1の手段に係る発明によれば、次の効果を奏する。
○循環ループ40内へ流入する被処理水を循環水で希釈化するから、高濃度ＳＳを含む濁水を高精度に濾過することができる。
○濾過装置14を含む循環ループ40に被処理水を循環して徐々にＳＳ濃度を低下させるから、膜濾過よりも性能の低い濾過装置でも利用でき、メンテナンスも簡単である。
○循環ループ40に循環水槽18を設けて循環水量を調整可能としたから、循環ループ40への注水、循環及び排水を適宜選択して安全で効率的な処理が可能となる。

また第１の手段に係る発明によれば、循環水槽18を濾過装置14と分流点Ｄとの間に設けたから、循環に必要な水量を循環水槽に注水する過程で濾過を同時に行うことができ、処理効率が良い。

さらに第１の手段に係る発明によれば、循環処理に適した水位範囲内で水位が上がれば水槽からの給水を停止し、水位が下がれば水槽からの排水を停止するようにしたから、水槽内の水位変動を抑制して循環処理を継続し、水処理の質を向上することができる。

第２の手段に係る発明によれば、濾過装置へ流入する水のＳＳ濃度が基準値を超えないようにしたから、濾過装置の詰まることを事前に防止して、濾過運転の継続性を更に確保することができる。

第３の手段に係る発明によれば、上記循環水の流量に上限値及び下限値を設定して、その循環水の流量が循環水の上限値に達したときには被処理水の供給量を減少させ、かつ循環水の下限値に達したときには被処理水の供給量を増加させるように設けたから、循環水が上限乃至下限に達するまでは循環水の水量を調整することで一定の被処理水を処理することができ、その循環能力を十分活用して効率的な水処理を行うことができる。

第４の手段に係る発明によれば、１の水位レベルから直ぐ上の水位レベルへ上がるときの境界水位Ｈ_１、H_２と、この上の水位レベルから当該１の水位レベルへ下がるときの境界水位Ｍ_１、Ｍ_２を、一定の水位差を存してそれぞれ設定したから、その水位範囲内での連続的な水位変動によるチャタリングを防止することができる。

第５の手段に係る発明によれば、低位レベルから中位レベルへ切り上げ時の境界水位Ｈ_２を、高位レベルから中位レベルへの切り下げ時の境界水位Ｍ_１よりも上位としたから、少なくとも、給水・循環・排水の３動作を並行して行う最適の運転状態でチャタリングが起こることを防止することができ、従ってその状態を長く維持して効率的な水処理を行うことができる。

第６の手段に係る発明によれば、中位レベルＬ_２と低位レベルＬ_１との間の切り替え用の設定水位を、少なくとも濾過装置14の逆洗に必要な水量が循環水槽18内に蓄えられたときの水位以上に設定したから、少なくとも通常の運転状態で常に濾過装置14の逆洗を行うことができる。

図１から図９は、本発明の第１の実施形態に係る濁水処理用排水システムを示している。このシステムは、主水路２と、副水路34と、逆洗用の補助水路44と、制御装置54とで形成している。

主水路２は、給水口６から、原水ポンプ８、流量計10、第1流路開閉弁12、濾過装置14、第２流路開閉弁16、循環水槽18、循環ポンプ22、第３流路開閉弁24、膜濾過装置26を経て排水口30へ延びている。これら両口の間の各要素は後述の制御装置と接続されている。

尚、図示例では、主水路２の管路一端の給水口６を、主水路の一部である原水槽４内に挿入している。原水槽内には濁度計を配置すると良い。

上記原水ポンプ８は、少なくともシステム全体の単位時間当りの処理水量Ｑと同程度の水量を送水できる能力を有し、さらにその０〜Ｑの範囲で送水量を調整できるように設ける。

上記流量計10は、圧力損失の少ない電磁流量計とすることが望ましい。

上記濾過装置14は、どのようなものでも良いが、高速濾過が可能な濾材を用いることが望ましい。例えば一般的な砂濾過装置では処理流速が15ｍ/ｈ程度であるのに対して、ポリエステル短繊維で成形した円筒形の濾材では150ｍ/ｈ程度の処理流速が得られ、これにより濾過装置を小型化することができる。

上記循環水槽18は、処理水を一旦貯水するためのタンクであり、その上部に濾過装置14からの処理水の注入口を、又、その下端部に流出口をそれぞれ形成している。図示の循環水槽は、水位と貯水量とが比例するような直筒形としている。又、循環水槽18の適所には、水位計20を設置する。

上記循環ポンプ22は、仮に原水及び処理水の混合比の設定値をαとすると、原水ポンプの送水能力をα倍した程度の送水能力を有するものとする。この混合比が大きいほど、処理水の平均的な循環の回数を多くすることができ、水質を向上することができる。

上記膜濾過装置26は、循環装置により循環・濾過された処理水を更に浄化するためのものであって、第３流路開閉弁24と排水口30との間に設けられている。もっとも膜濾過装置26は省略しても良い。尚、図１中の31は、排出弁である。

副水路34は、循環ポンプ22と第３流路開閉弁24との間の分流点Ｄから、第１流路開閉弁12と濾過装置14との間の合流点Ｃへ延びている。この副水路34には、第２の流量計36と、第４流路開閉弁38とを設ける。この第４流路開閉弁は、その開度を制御することで原水と処理水との混合比を変更できるように設ける。

この副水路34と、合流点Ｃ及び分流点Ｄの間の主水路部分とは、循環ループ40を形成する。

補助水路44は、循環水槽18の流出口から濾過装置の出口へ延びる第１水路部分44ａと、第１流路開閉弁12と合流点Ｃとの間の主水路部分より外方へ延びる第２水路部分44ｂとで形成されている。これら各水路部分には、それぞれ第５、第６流路開閉弁46、48を設け、更に第1水路部分には逆洗ポンプ50を設置する。

制御装置54は、上記第１〜第６流路開閉弁を開閉するとともに第４流路開閉弁38の開度を調整し、上記原水ポンプ８、循環ポンプ22、及び逆洗ポンプ50を駆動させることで、循環ループ40への給水、循環、排水、及び逆洗の各動作を可能とする。制御装置は、上記制御に要する情報を記憶した記憶部を含むコンピュータとして構成することができる。

上記記憶部には、図４に示すようなＬＬ，Ｈ_２，Ｈ₁，ＨＨの４つの境界水位が記憶されている。ＬＬは循環ループ40内で処理水を循環させるための最低限の水位であり、ＨＨは循環水槽18の上端部から必要な安全代をとって設定した水位である。更に記憶部には、本システムを作動させた後に０〜Ｈ₁の範囲で原水ポンプ８が作動し、ＬＬ〜ＨＨの範囲で循環ポンプ22が作動し、Ｈ_２〜Ｈmaxの範囲で排水弁が開弁するという動作が記憶されている（但しＨmaxは循環水槽の上端の高さ）。図３は、それらの動作を水位上昇時及び水位下降時の水位変化に対応して描いたものである。０〜ＬＬは、通常の運転状態に至るまでの準備段階、ＬＬ〜ＨＨは、通常の運転状態、ＨＨ〜Ｈmaxは、溢水の警報が発せられる危険状態である。上記通常の運転状態のうち、ＬＬ〜Ｈ_２は、給水・循環のみを行う低位レベルL_１、Ｈ_２〜Ｈ₁は給水・循環・排水を行う中位レベルＬ_２、Ｈ₁〜ＨＨは、循環・排水のみを行う高位レベルＬ_３である。

上記制御装置54は、循環水槽18内に設定した水位計20の測定水位に応じて各動作を行うように構成されている。

以上の構成において、水位が０〜ＬＬであるときは、第１、第２流路開閉弁12、16を開とし、その他の流路開閉弁を閉とするとともに、原水ポンプ８を作動させることで、図５に示す如く原水槽４内の原水が原水ポンプ８、濾過装置14を通って処理水となり、循環水槽18内へ流入する。これにより、循環水槽18内の水位が上昇していく。

水位がＬＬ〜Ｈ_２であるときは、図５の状態から更に第４流路開閉弁38とを開とするとともに循環ポンプ22を駆動させることで、図６に示す如く原水槽４内の原水が、原水ポンプ８、濾過装置14を通って処理水となり、循環水槽18内へ流入する。そして循環水槽18内の水が、分流点Ｄを経由し、副水路34を通過して合流点Ｃで原水と合流し、再び循環水槽18内へ入る。このとき、循環水槽18内の水位は更に上昇していく。

水位がＨ_２〜Ｈ₁であるときには、図６の状態から更に排出弁31を開くことで、図７に示す如く処理水が循環ループ40の分流点Ｄから排水口30を通って外部へ排出される。このとき、排水量と給水量とが一致すれば、水位は平衡状態となるが、両者の何れか一方が大きくなると、図６の状態に戻り、或いは図８の状態となる。

水位がＨ₁〜ＨＨであるときには、図７の状態から更に第１流路開閉弁12を閉じるとともに原水ポンプ８を停止することで、図８に示す如く循環ループ40への原水の供給が停止する。このとき、循環水槽18内の水位は下降していく。

次に、逆洗動作を行うときには、第５、第６流路開閉弁46,48を開くとともに、他の流路開閉弁を閉じて逆洗ポンプ50を駆動させると、図９に示す如く循環水槽18内の水が逆洗ポンプ50、第５流路開閉弁46を通って、濾過装置14内に入り、濾材を洗浄した後に第６流路開閉弁48を通って外部に排出される。

図10から図13は、本発明の第２実施形態に係る濁水処理用排水システムを示している。本実施形態は制御装置における制御方式が第１実施形態と異なるものであり、図１に示すシステムの具体的構造、及び図５〜図９に示すおおよその動作の手順は、第１実施形態と同じである。

本実施形態では、図11に示す如く水位が上昇するときの中位レベルＬ_２の下限値Ｈ_２及び上限値Ｈ_１とは別に、図12に示す如く水位が下降するときの中位レベルＬ_２の下限値Ｍ_２及び上限値Ｍ_１を設定して、チャタリングを防止するように設けたものである。この場合の原水ポンプ及び循環ポンプのオン・オフ、排水弁の開閉は図10に示されている。

本実施形態の具体的作用を図13を用いて説明する。この図は、横軸に時間を、縦軸に水位をとって、ある循環水槽での水位の変化の仮想例を経時的に表している。本システムを作動させると、水位が上昇していくに従い、図示の軌跡上において、点Ａ_０で給水動作が、点Ａ_１では更に循環動作が、そして点Ａ_２では更に排水動作がそれぞれオンとなる。この排水動作により、循環水槽の水位は、一時的に下降して、点Ｂ_１で上記水位Ｈ_２を割り込むが、排水動作がオンになっている時点での水位レベルは中位レベルＬ_２であり、このレベルから低位レベルＬ_１へ下がるときの境界水位Ｍ_２を割り込んではいない。従って点Ｂ_１から水位が下降しても、水位レベルは中位レベルＬ_２のままである。次に水位は再び上昇し始め、点Ｂ_２で再びＨ_２を超えるが、この場合には、既に中位レベルになっているので、水位レベルの変更はない。更に再び水位が上昇して点Ａ_３を超えると、給水動作がオフとなり、高位レベルＬ_３となる。このとき、水面に波面が波立つなどして一時的にＨ_１を割り込んでも水位レベルは変わらない。更に排水動作により水位が下降し始めてもしばらくは水位レベルは高位レベルのままであり、水位が図13に示すＭ_１に達したときに、中位レベルに移行し、供給動作がオンになる。同様に水位が点Ａ₅に至ったときに排水動作がオフとなる。

尚、図13の左右両側には、低位・中位・高位の各水位レベルの範囲が示されているが、同図左側のそれは水位が単調増加していく場合の各水位レベルＬ_１〜Ｌ_３の範囲を、又、同図右側のそれは水位が単調減少していく場合の各水位レベルＬ_１〜Ｌ_３の範囲を示しているに過ぎない。同図に実線で示す如く水位が単調的に増加する場合と、水位が単調的に減少する場合とでは、それぞれの水位レベルは一致しない。又、仮に循環水槽18内の水位が図13中の点Ｂ２を過ぎた後に二点鎖線で描くように下降していく場合には、循環水槽18内の水位はＨ_１に達していないので高水位レベルＬ_３には入らず、従って同図に二点鎖線で記載する如く循環水槽内の最高水位から水位Ｍ_２までの間は、中水位レベルＬ_２となる。このように本実施形態では、各水位レベルの巾は循環水槽内の水位の動きに応じて変化する。

尚図示例では、低位レベルＬ_１から中位レベルＬ_２に上がるときの境界水位Ｈ_２に比べて、高位レベルＬ_３から中位レベルＬ_２へ下げるときの境界水位Ｍ_１を低く設定している。

［実施例］
ここでは、システム全体としての処理水量が１ｍ^３／ｈ程度、逆洗水量が約１．８ｍ^３／回規模の実施例に関して説明する。この場合、原水ポンプの処理能力は１ｍ^３／ｈ×０．３５Ｍｐａ程度あれば良いが、循環ポンプは、１０．５ｍ^３／ｈ×０．３４Ｍｐａ、逆洗ポンプは、７ｍ^３／ｈ×０．１Ｍｐａ程度の処理能力があることが望ましい。図１４は、循環水槽の各水位範囲乃至運転レベルの境界の設定値を示している。即ち、高さ1640mmの循環水槽において、ＬＬ_１＝250mm、ＬＬ_２＝350mm、Ｌ＝1380ｍｍ，Ｍ２＝1400ｍｍ、Ｍ_１＝1420ｍｍ、Ｈ_２＝1520mm、Ｈ_１＝1540ｍｍ、ＨＨ＝1590mmである。ここで、ＬＬ_１は水位が上昇していく場合に循環動作がオンとなるときの設定水位、ＬＬ_２は水位が下降していく場合に循環動作がオフとなるときの設定水位である。

本発明の第1の実施形態に係る濁水処理用排水システムの全体構成図である。 図１のシステムの概念図である。 図１のシステムでの水槽内の水位と動作との関係の説明図である。 図１のシステムでの各水位レベルの説明図である。 図１のシステムでの給水行程を示す説明図である。 図１のシステムでの給水・循環行程を示す説明図である。 図１のシステムでの給水・循環・排水行程を示す説明図である。 図１のシステムでの循環・排水行程を示す説明図である。 図１のシステムでの逆洗行程を示す説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る濁水処理用排水システムでの水槽内の水位と動作との関係の説明図である。 図１０のシステムで水位が上がっていくときの各水位レベルを示す説明図である。 図１０のシステムで水位が下がっていくときの各水位レベルを示す説明図である。 図１０のシステムでの水位変化の一例を示すグラフである。 図１０のシステムの１実施例を示す図である。

符号の説明

２…主水路 ４…原水槽 ６…給水口 ８…原水ポンプ 10…流量計
12…第1流路開閉弁 14…濾過装置 16…第２流路開閉弁 18…循環水槽
20…水位計 22…循環ポンプ 24…第３流路開閉弁 26…膜濾過装置
30…排水口 34…副水路 36…流量計 38…第４流路開閉弁 40…循環ループ
44…補助水路 44ａ…第1水路部分 44ｂ…第２水路部分 46…第５流路開閉弁
48…第６流路開閉弁 50…逆洗ポンプ 54…制御装置
Ｌ_１…低位レベル Ｌ_２…中位レベル Ｌ_３…高位レベル

Claims (6)

1. 給水口から濾過装置(14)を経て排水口へ至る主水路(2)と、この主水路(2)のうち濾過装置(14)の下流側に存する分流点(D)から分流した水を、濾過装置(14)上流に存する合流点(C)へ戻す副水路(34)とを有し、
   その合流点(C)から分流点(D)までの主水路部分と副水路(34)とで循環ループ(40)を形成し、
   この循環ループ(40)へ流入する被処理水を、上記濾過装置(14)を通過した処理水で希釈するように、上記循環ループ(40)への給水、循環ループからの排水、及び循環ループ内での循環の各動作を制御する制御装置(54)を設け、
   また分流点(D)よりも下流の主水路(2)部分に膜濾過装置(26)を設け、
   さらに上記循環ループ(40)のうち濾過装置(14)と分流点(D)との間の主水路部分に循環水槽(18)を設置し、
   この循環水槽(18)の水位を測定する水位計(20)を設け、濾過処理に適した循環水槽(18)内の水位範囲を低位・中位・高位に分けて、測定した水位が低位レベル(L _１ )にあるときには上記の排水をせずに給水及び循環のみを、中位レベル(Ｌ _２ )にあるときに上記給水と循環と排水とを、高位レベル(Ｌ _３ )にあるときに上記の給水をせずに循環及び排水のみをそれぞれ行うように制御装置(54)を構成したことを特徴とする、濁水処理用排水システム。
2. 被処理水の濁度を測定する濁度計を設け、この濁度からリアルタイムで計測した被処理水のＳＳ濃度と、合流点(C)へ向かう被処理水及び循環水の各流量とから、濾過装置(14)に流入する水のＳＳ濃度が、少なくとも濾過装置で処理できるＳＳ濃度の許容値を超えないように循環水の流量を調整するように構成したことを特徴とする、請求項１に記載の濁水処理用排水システム。
3. 上記循環水の流量に上限値及び下限値を設定して、その循環水の流量が上限値に達したときには被処理水の供給量を減少させ、かつ下限値に達したときには被処理水の供給量を増加させるように構成したことを特徴とする、請求項２記載の濁水処理用排水システム。
4. 上記制御装置(54)は、低水位レベル・モードでは給水及び循環を、中水位レベル・モードでは給水と循環と排水とを、高水位レベル・モードでは循環と排水とを行う動作の制御条件として、下位の水位レベル・モードから上位の水位レベル・モードへ移行するときの水位を、当該上位の水位レベル・モードから下位の水位レベル・モードへ移行するときの水位よりも高くしたことを特徴とする、請求項１乃至請求項３の何れかに記載の濁水処理用排水システム。
5. 低位レベルから中位レベルへ切り上げ時の境界水位(Ｈ_２ )を、高位レベルから中位レベルへの切り下げ時の境界水位(Ｍ_１ )よりも上位としたことを特徴とする、請求項４記載の濁水処理用排水システム。
6. 中位レベル(Ｌ_２ )と低位レベル(Ｌ_１ )との間の切り替え用の設定水位を、少なくとも濾過装置(14)の逆洗に必要な水量が循環水槽(18)内に蓄えられたときの水位以上に設定したことを特徴とする、請求項２乃至請求項５記載の濁水処理用排水システム。

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