JP5956268B2 - ろ過システムの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、ろ過システムおよびろ過システムの運転方法に関し、特には、浮上ろ材よりなる浮上ろ材層を有し、下水の処理に好適に用いられるろ過システムおよびその運転方法に関するものである。

従来、下水等の原水をろ過してろ過水を得るろ過システムとして、発泡高分子製の多数の浮上ろ材よりなる浮上ろ材層と、浮上ろ材層の上側に配置されて浮上ろ材の流出を防止するスクリーンと、浮上ろ材層の下側に配置された原水流入口および逆洗排水排出口と、スクリーンの上側に位置するろ過水貯留部とを備える、上向流式のろ過システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年では、地面等を掘削して形成した縦穴内に上述した浮上ろ材層、スクリーン、原水流入口、逆洗排水排出口およびろ過水貯留部を配置してろ過システムを形成することにより、合流式下水道の越流水等をオンサイト（その場）で処理可能とすることなども提案されている（例えば、特許文献２参照）。

そして、浮上ろ材を用いた上記従来のろ過システムでは、原水流入口から流入した原水を浮上ろ材層に上向流で通水することにより、夾雑物（例えば、ごみ、異物など）や浮遊性懸濁物質が除去されたろ過水を得ている。また、上記従来のろ過システムでは、ろ過の継続に伴い浮上ろ材層に夾雑物や浮遊性懸濁物質が補足されてろ過抵抗が増加すると、ろ過水貯留部に貯留したろ過水を自然流下させることにより、下向流で浮上ろ材層を逆流洗浄（以下「逆洗」と称することがある。）している。

ここで、上記従来のろ過システムでは、図４（ａ）に逆洗中のろ過システムのろ過槽１内の状態を示すように、浮上ろ材層２を構成する浮上ろ材３を下向流により下方に展開させて浮上ろ材層２を逆洗している。そのため、図４（ｂ）に逆洗終了直後のろ過システムのろ過槽１内の状態を示すように、逆洗終了直後の浮上ろ材層２では、浮上ろ材が均一に整列せずに偏った状態で集合し、その結果、ろ過槽１内で浮上ろ材層２の厚みに分布が生じてしまうことがある。そして、厚みが不均一な浮上ろ材層２で原水をろ過すると、特に浮上ろ材層２の厚みが薄い部分において得られるろ過水の性状が悪化し、ろ過システムのろ過性能が低下する可能性がある。
なお、図４中、符号４は原水流入口を示し、符号５は逆洗排水排出口を示し、符号６はスクリーンを示し、符号７はろ過水貯留部を示し、符号８は後述する空気供給用ノズルを示し、符号９は開閉自在な弁を示す。

そこで、従来のろ過システムでは、浮上ろ材層の下側に空気供給用ノズルを配置し、浮上ろ材層の逆洗終了後であってろ過を再開する前に空気供給用ノズルから空気を供給して、浮上ろ材を整列させている。具体的には、上記従来のろ過システムでは、逆洗終了後、ろ過を再開する前に空気供給用ノズルから浮上ろ材層に対して空気を噴出し、空気の噴出により発生する水流により浮上ろ材を流動させて整列させることにより、浮上ろ材層の厚みを均一化し、浮上ろ材層の不均一な厚みに起因したろ過システムのろ過性能の低下を抑制している。

特許第３８５３７３８号公報 特開２０１０−２２１１９７号公報

ここで、浮上ろ材層の逆洗が終了した後のろ過槽内に存在する水は、逆洗に使用した水に最初から含まれていた有機物や、逆洗時に浮上ろ材層から排出された有機物などの有機物を含んでいる。また、逆洗終了後の浮上ろ材層にも、逆洗時に除去しきれなかった若干の有機物（夾雑物や浮遊性懸濁物質）が残存している。

そのため、浮上ろ材層等を配置したろ過槽に換気用の開口部が設けられていない場合や、ろ過槽に配設された換気用の開口部の数が少ない場合や、地面を掘削して形成した縦穴内に浮上ろ材層等を配置してろ過システムを構成した場合等には、例えば、逆洗終了後、ろ過を再開するまでの間にろ過槽内の水に含まれる有機物が嫌気性微生物により分解され（嫌気的発酵が起こり）、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）等が発生することがある。なお、硫化水素（Ｈ_２Ｓ）等は、逆洗終了後、ろ過を再開するまでの時間が長い場合（例えば、逆洗終了後、ろ過システムの運転を直ぐには再開せずにろ過システムを待機状態にする場合など）に特に発生し易い。

そのため、上記従来のろ過システムでは、ろ過槽内で発生した硫化水素が、結露によりろ過槽の壁面に付着した水滴等に溶解した後、硫黄酸化細菌等によって酸化されて硫酸となり、ろ過槽内で金属やコンクリートなどの腐食を発生させる虞がある。なお、逆洗終了後に発生した硫化水素による金属やコンクリートなどの腐食は、ろ過を再開する前に空気供給用ノズルから浮上ろ材層に対して空気を噴きつけて浮上ろ材を整列させた場合に特に発生し易い。空気を噴きつけると、水中に溶存していた硫化水素などがろ過槽内に供給された空気中に放出され、空気中に放出された硫化水素は、空気と共にろ過槽内を上昇し、結露によりろ過槽の壁面に付着した水滴等に溶解した後、硫黄酸化細菌等によって酸化されて硫酸となり、ろ過槽内で金属やコンクリートなどの腐食を発生させるからである。

そこで、この発明は、硫化水素等に起因するろ過槽内での腐食の発生を抑制することができるろ過システムおよびろ過システムの運転方法を提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のろ過システムは、浮上ろ材からなる浮上ろ材層と、前記浮上ろ材層の上側に配置されて前記浮上ろ材の流出を防止するスクリーンと、前記浮上ろ材層より下側に設置された原水流入口および逆洗排水排出口と、前記スクリーンの上側に設けられたろ過水貯留部とを備えるろ過槽と、前記ろ過槽の内壁面のうち、前記ろ過水貯留部よりも上側に位置する上部内壁面に洗浄水を噴きつけて上部内壁面を洗浄する壁面洗浄機構とを有することを特徴とする。このように、壁面洗浄機構を設ければ、上部内壁面を洗浄水で洗浄することができる。従って、硫化水素等がろ過槽の壁面に付着した水滴等に溶解して硫酸に変化した場合であっても、硫酸を洗い流してろ過槽内での腐食の発生を抑制することができる。
なお、ろ過システムが、浮上ろ材層に対して気体を噴出し、浮上ろ材を整列させる浮上ろ材整列機構を有し、浮上ろ材層に対して気体を噴きつけて浮上ろ材を整列させるろ過システムである場合には特に、気体を噴きつけた際に硫化水素等がろ過槽の壁面に付着した水滴等に溶解し易い。従って、浮上ろ材整列機構を有するろ過システムにおいては特に、壁面洗浄機構を設ければ、ろ過槽内での腐食の発生を抑制することができる。

ここで、本発明のろ過システムは、前記壁面洗浄機構が、前記洗浄水を飛沫状にして前記上部内壁面に噴出するノズルを備えることが好ましい。洗浄水を飛沫状にして噴出するノズルを設ければ、上部内壁面を効率的に洗浄することができるからである。

また、本発明のろ過システムは、前記壁面洗浄機構が、水道水供給部と、前記ろ過槽内の前記ろ過水貯留部よりも上側に設けられた水道水噴出部と、前記水道水供給部と前記水道水噴出部とを接続する水道水流路とを有し、前記水道水噴出部から前記上部内壁面に水道水を噴きつけて上部内壁面を洗浄することが好ましい。水道水供給部、水道水噴出部および水道水流路を設け、洗浄水として水道水を使用すれば、上部内壁面を効率的に洗浄することができるからである。また、上部内壁面の洗浄に使用した洗浄水は壁面を伝ってろ過水貯留部に流入するところ、洗浄水として水道水を使用すれば、ろ過水貯留部に貯留されているろ過水の水質の悪化を抑制することができるからである。

また、この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明のろ過システムの運転方法は、浮上ろ材からなる浮上ろ材層と、前記浮上ろ材層の上側に配置されて前記浮上ろ材の流出を防止するスクリーンと、前記浮上ろ材層より下側に設置された原水流入口および逆洗排水排出口と、前記スクリーンの上側に設けられたろ過水貯留部とを備えるろ過槽を有するろ過システムの運転方法であって、前記原水流入口から原水を流入させ、流入させた原水を前記浮上ろ材層に上向流で通水することにより原水をろ過するろ過工程と、前記ろ過工程の後、前記ろ過槽内の水を前記逆洗排水排出口から排出し、前記浮上ろ材層を下向流で逆流洗浄する逆洗工程と、前記逆洗工程の後、浮上ろ材層に対して気体を噴きつけて浮上ろ材層を構成する浮上ろ材を整列させる浮上ろ材整列工程と、前記ろ過槽の内壁面のうち、前記ろ過水貯留部よりも上側に位置する上部内壁面に洗浄水を噴きつけて上部内壁面を洗浄する壁面洗浄工程とを含み、前記浮上ろ材整列工程の後に前記壁面洗浄工程を実施することを特徴とする。このように、壁面洗浄工程を設ければ、上部内壁面を洗浄水で洗浄することができる。従って、硫化水素等がろ過槽の壁面に付着した水滴等に溶解して硫酸に変化した場合であっても、硫酸を洗い流してろ過槽内での腐食の発生を抑制することができる。また、浮上ろ材整列工程の後に壁面洗浄工程を実施すれば、気体を噴きつけた際に気体中に放出される硫化水素等に起因したろ過槽内での腐食の発生を抑制できる。
なお、本発明のろ過システムの運転方法は、前記逆洗工程と前記浮上ろ材整列工程との間に、ろ過システムの運転を停止してろ過システムを待機状態にする待機工程を更に含んでいてもよい。

ここで、本発明のろ過システムの運転方法は、前記壁面洗浄工程において、前記洗浄水を飛沫状にして前記上部内壁面に噴きつけることが好ましい。洗浄水を飛沫状にして噴きつければ、上部内壁面を効率的に洗浄することができるからである。

また、本発明のろ過システムの運転方法は、前記壁面洗浄工程において、前記洗浄水として水道水を使用することが好ましい。洗浄水として水道水を使用すれば、上部内壁面を効率的に洗浄することができるからである。また、上部内壁面の洗浄に使用した洗浄水は壁面を伝ってろ過水貯留部に流入するところ、洗浄水として水道水を使用すれば、ろ過水貯留部に貯留されているろ過水の水質の悪化を抑制することができるからである。

本発明のろ過システムおよびろ過システムの運転方法によれば、硫化水素等に起因するろ過槽内での腐食の発生を抑制することができる。

本発明に従う代表的なろ過システムの設置位置の一例を示す説明図である。 本発明に従う代表的なろ過システムの概略構成を説明する説明図である。 図２に示すろ過システムの要部について逆洗工程、浮上ろ材整列工程および壁面洗浄工程を実施している状態を示す説明図であり、（ａ）は、逆洗工程を実施しているろ過システムの状態を示しており、（ｂ）は、浮上ろ材整列工程を実施しているろ過システムの状態を示しており、（ｃ）は、壁面洗浄工程を実施しているろ過システムの状態を示している。 従来のろ過システムのろ過槽内の状態を示す説明図であり、（ａ）は、浮上ろ材層を逆洗中のろ過槽内の状態を示しており、（ｂ）は、浮上ろ材層の逆洗終了直後のろ過槽内の状態を示している。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において同一の符号を付したものは、同一の構成要素を示すものとする。

ここで、本発明のろ過システムは、特に限定されることなく、下水や、硫黄分および有機物を含む産業排水や、海水の処理等に用いることができる。具体的には、本発明のろ過システムは、図１にろ過システム１００の設置位置の一例を示すように、雨水と汚水とを同一の管路で流す合流式下水道において、合流下水管１１１の近傍に配置して、計画遮集量ｎＱを超えた、下水処理場にて処理しきれない越流水（ｎＱ超過分）をその場（オンサイト）で処理する際に用いることができる。なお、「計画遮集量ｎＱ」とは、下水処理場の処理能力に応じて設計される遮集管の計画遮集量であり、ここで、「ｎ」は都市により異なる数値である。また、「Ｑ」は晴天時時間最大汚水量である。

そして、図１に示す、本発明のろ過システム１００を適用した合流式下水道では、合流下水管１１１に流入する雨水および汚水の量が計画遮集量を超えた場合に、越流水（原水）が合流下水管１１１に設けられた越流部（図示せず）を超えてろ過システム１００へと流入し、処理される。ここで、越流部は、望ましくは既設の雨水吐き１１２の下流側に設けられる。但し、雨水吐き１１２の下流側への設置が困難な場合には、雨水吐き１１２や、雨水吐き１１２の上流側に設けても良い。そして、ろ過システム１００でろ過されて水質が改善した越流水（ろ過水）は、河川１１４等に放流されることとなる。

ここで、図２に示すように、本発明の一例のろ過システム１００は、地面Ｇの下に設置されており、浮上ろ材層１２を有するろ過槽としての第１の縦穴１０と、原水槽としての第２の縦穴２０と、逆洗排水槽としての第３の縦穴３０と、合流下水管１１１と第２の縦穴２０とを接続する原水流路とを具えている。そして、ろ過システム１００は、第１の縦穴１０の内壁面に対して洗浄水としての水道水を噴きつけ、内壁面を水道水で洗浄することができるように構成したことを特徴とする。
なお、ろ過システム１００の原水流路には、第２の縦穴２０内への原水の流入を遮断する原水流入遮断機構としての流量調整弁１１５が設けられている。また、第１の縦穴１０、第２の縦穴２０および第３の縦穴３０の地面Ｇへの開口部には、縦穴内への人や物の落下を防止する蓋（図示せず）が配置されている。

第１の縦穴１０は、原水をろ過してろ過水を得るろ過槽として機能するものであり、第１の縦穴１０としては、例えば、地面Ｇを掘削して形成した新設のマンホール等の構造物を利用することができる。そして、図２に示すように、第１の縦穴１０内には、スクリーン１１と、スクリーン１１で支持された複数の浮上ろ材からなる浮上ろ材層１２と、浮上ろ材層１２の下側に設置された原水流入口１３と、浮上ろ材層１２の下側に設置された複数の逆洗排水排出口１４と、スクリーン１１の上側に設けられたろ過水貯留部１５と、スクリーン１１の上側に設けられたろ過水流出口１６とが配置されている。
また、第１の縦穴１０内の浮上ろ材層１２の下側には、後に詳細に説明する浮上ろ材整列機構の一部を構成する空気噴出部５１が配置されている。なお、空気噴出部５１は、原水流入口１３および逆洗排水排出口１４よりも上側に位置している。
更に、第１の縦穴１０のろ過水貯留部１５の上側、より詳細にはろ過水流出口１６の下端を通る水平面よりも上側には、後に詳細に説明する壁面洗浄機構の一部を構成する水道水噴出部７１が設けられている。

ここで、浮上ろ材とは、原水よりも比重の小さい（即ち、原水中で浮く）ろ材である。そして、ろ過システム１００では、浮上ろ材として、特許文献１や特許文献２に記載の発泡高分子製の粒子状の浮上ろ材などの既知の浮上ろ材を用いることができる。

また、浮上ろ材層１２の上側に配置するスクリーン１１としては、浮上ろ材の流出を防止し得るスクリーン、例えばパンチングメタル等を用いることができる。なお、浮上ろ材層１２は、所定の高さまで水を入れた第１の縦穴１０内に多数の浮上ろ材を投入した後、投入した浮上ろ材の上側にスクリーン１１を設置することにより、第１の縦穴１０内に設けることができる。

ここで、浮上ろ材整列機構は、浮上ろ材層１２に対して空気などの気体を噴出し、浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材を整列させるためのものである。そして、このろ過システム１００では、浮上ろ材整列機構は、空気噴出部５１と、空気噴出部５１に空気を供給する空気供給源としてのブロア（図示せず）と、ブロアと空気噴出部５１とを連結する空気供給配管５２と、空気供給配管５２に設けられた空気供給配管弁５３とで構成されている。
従って、ろ過システム１００では、空気供給配管弁５３を開き、ブロア（図示せず）を運転させることにより、空気供給配管５２を介して第１の縦穴１０内へと空気を送出し、浮上ろ材層１２に空気を噴きつけることができる。なお、空気供給配管弁５３の開閉は、制御装置（図示せず）で制御することができる。

浮上ろ材整列機構の一部を構成する空気噴出部５１は、浮上ろ材層１２に対して空気を噴きつけることができる位置であれば、任意の位置に設置することができる。具体的には、空気噴出部５１は、使用する浮上ろ材の材質や、ろ過条件や、逆洗条件などに応じて、逆洗終了後の浮上ろ材層１２に対して空気を噴きつけ、浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材を流動させることができる位置に設置することができる。より具体的には、空気噴出部５１は、特に限定されることなく、線速度１０００ｍ／ｄａｙで原水を通水した後の浮上ろ材層１２の下面から下方に例えば０〜１２０ｃｍの場所であって、原水流入口１３よりも上側に設置することができる。
なお、空気噴出部５１は、ボルト等の既知の手段を用いて第１の縦穴１０内に固定することができる。

ここで、空気噴出部５１は、空気（気体）を噴出させることができれば、任意の形状とすることができる。そして、空気噴出部５１としては、特に限定されることなく、複数の噴出ノズルを設けたパイプを格子状に組み合わせてなる格子状パイプ体を用いることができる。
なお、格子のサイズは、浮上ろ材よりも大きく、且つ、原水のろ過中に原水中の夾雑物により目詰まりが発生しないサイズとすることが好ましい。格子のサイズが浮上ろ材よりも小さい場合、浮上ろ材層１２の逆洗時に浮上ろ材を下方に展開させることができないからである。また、第１の縦穴１０の下部で目詰まりが発生すると、メンテナンスが困難だからである。

また、壁面洗浄機構は、ろ過槽としての第１の縦穴１０の内壁面のうち、ろ過槽貯留部１５よりも上側に位置する上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃに洗浄水を噴きつけて上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを洗浄するためのものである。
なお、このろ過システム１００では、ろ過槽としての第１の縦穴１０の内壁面は、第１の縦穴１０の側壁面と、上面（即ち、第１の縦穴１０の開口部に配置された蓋の底面）と、底面とからなる。そして、このろ過システム１００では、ろ過水貯留部１５の頂面は、ろ過水流出口１６の下端を通る水平面となる。従って、ろ過システム１００では、ろ過槽貯留部１５よりも上側に位置する上部内壁面には、ろ過水流出口１６の下端を通る水平面よりも上側に位置する第１の縦穴１０の側壁面８１Ｂ，８１Ｃと、第１の縦穴１０の開口部に設けられた蓋の底面８１Ａとが含まれる。

そして、このろ過システム１００では、壁面洗浄機構は、水道水噴出部７１と、水道水噴出部７１に水道水を供給する水道水供給源としての水道水供給部（図示せず）と、水道水供給部と水道水噴出部７１とを連結する水道水流路としての水道水供給配管７２と、水道水供給配管７２に設けられた水道水供給配管弁７３とで構成されている。
従って、ろ過システム１００では、水道水供給配管弁７３を開き、例えば水道管などの水道水供給部（図示せず）から水道水を第１の縦穴１０内へと送出することにより、上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃに水道水を噴きつけることができる。なお、水道水供給配管弁７３の開閉は、制御装置（図示せず）で制御することができる。

なお、本発明のろ過システムの壁面洗浄機構は、水道水以外の水を洗浄水として噴きつけるものであってもよく、洗浄水としては、中水、工水、ろ過水貯留部内のろ過水等を使用してもよい。但し、上部内壁面の洗浄に使用した洗浄水は内壁面を伝ってろ過水貯留部へと流れ落ちるので、ろ過システムから流出するろ過水の性状を悪化させない観点からは、洗浄水としては、水道水などの清浄な水を使用することが好ましい。

壁面洗浄機構の一部を構成する水道水噴出部７１は、上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃに対して水道水を噴きつけることができる位置であれば、任意の位置に設置することができる。具体的には、水道水噴出部７１は、上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃの夫々に対向させた状態で、各上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃから例えば０．２５〜１．０ｍ離隔した位置に配置することができる。
なお、水道水噴出部７１は、ボルト等の既知の手段を用いて第１の縦穴１０内に固定することができる。

ここで、水道水噴出部７１は、洗浄水としての水道水を噴出させることができれば、任意の形状とすることができる。そして、水道水噴出部７１としては、特に限定されることなく、複数の噴出ノズルを設けたパイプを格子状に組み合わせてなる格子状パイプ体や、多方向に水道水を噴出可能なスプリンクラーを用いることができる。
なお、格子状パイプ体のノズルやスプリンクラーとしては、既知のノズルやスプリンクラーを使用することができるが、上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを広範囲に亘って効率的に洗浄する観点からは、格子状パイプ体のノズルやスプリンクラーは、水道水を飛沫状にして噴出可能に構成されていることが好ましい。

因みに、ろ過システム１００では、水道水噴出部７１と水道水供給配管弁７３との間で水道水供給配管７２を３本に分岐させ、合計３つの水道水噴出部７１を上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃの夫々に対向させて配置した。しかし、本発明のろ過システムでは、上部内壁面を洗浄可能であれば、水道水噴出部は第１の縦穴の上部に一つのみ設けられていてもよい。

第２の縦穴２０は、第１の縦穴１０でろ過される原水を貯留する原水槽として機能するものであり、第２の縦穴２０としては、第１の縦穴１０と同様に、地面Ｇを掘削して形成した新設のマンホール等の構造物を利用することができる。そして、図２に示すように、第２の縦穴２０の下部には、原水ポンプ２１が配置されている。また、第２の縦穴２０の上部は、流量調整弁１１５を有する原水流路を介して合流下水管１１１と連通している。更に、第２の縦穴２０内には、第２の縦穴２０内の水位を測定するための水位計（図示せず）が設置されている。なお、原水ポンプ２１および水位計としては、既知のポンプおよび水位計を適宜選択して用いることができる。

そして、このろ過システム１００では、原水ポンプ２１の吸込口は、第２の縦穴２０内に位置している。また、原水ポンプ２１の吐出口は、原水配管４１に接続されており、原水配管４１は、原水ポンプ２１の吐出口と、第１の縦穴１０の原水流入口１３とを接続している。なお、原水配管４１は、原水配管弁４２を有している。

従って、第２の縦穴２０内に原水ポンプ２１を配置したろ過システム１００では、原水配管弁４２を開き、原水ポンプ２１を運転させることにより、原水配管４１を介して第２の縦穴２０内の原水を第１の縦穴１０内へと送出することができる。なお、原水配管弁４２の開閉は、制御装置（図示せず）で制御することができる。

また、第３の縦穴３０は、浮上ろ材層１２の逆洗時に第１の縦穴１０の逆洗排水排出口１４から排出される逆洗排水を貯留する逆洗排水槽として機能するものであり、第３の縦穴３０としては、第１の縦穴１０および第２の縦穴２０と同様に、地面Ｇを掘削して形成した新設のマンホール等の構造物を利用することができる。そして、図２に示すように、第３の縦穴３０の下部には、排水ポンプ３１が配置されている。また、第３の縦穴３０内には、第３の縦穴３０内の水位を測定するための水位計（図示せず）が設置されている。なお、排水ポンプ３１および水位計としては、既知のポンプおよび水位計を適宜選択して用いることができる。

ここで、このろ過システム１００では、排水ポンプ３１の吸込口は、第３の縦穴３０内に位置している。また、排水ポンプ３１の吐出口は、排水配管を介して図１に示す遮集管１１３に接続されており、遮集管１１３は、下水処理場まで延在している。なお、排水配管は、原水（越流水）が合流下水管１１１から越流する越流部よりも下流側で合流下水管１１１に接続させてもよい。

また、ろ過システム１００では、第１の縦穴１０の下部に位置する複数の（図２では６つの）逆洗排水排出口１４は、第１の縦穴１０から逆洗排水を排出する集水配管６１に接続されており、集水配管６１は、第３の縦穴３０の下部まで延在している。即ち、集水配管６１は、逆洗排水排出口１４と、第３の縦穴３０とを接続している。なお、集水配管６１は、集水配管弁６２を有している。

従って、集水配管６１を介して第１の縦穴１０と第３の縦穴３０とを連通させたろ過システム１００では、第３の縦穴３０内の水位が第１の縦穴１０内の水位よりも低い場合、集水配管弁６２を開くことにより、集水配管６１を介して第１の縦穴１０内の水を第３の縦穴３０内へと送出することができる。そして、第３の縦穴内に送出された水（逆洗排水）は、排水ポンプ３１を介して遮集管へと送出することができる。なお、集水配管弁６２の開閉は、制御装置（図示せず）で制御することができる。

そして、このろ過システム１００では、以下のようにして、合流下水管１１１から第２の縦穴２０内に流入した越流水（原水）を第１の縦穴１０の浮上ろ材層１２でろ過する。また、このろ過システム１００では、定期的に、或いは、ろ過抵抗が所定値以上に上昇すると、以下のようにして、第１の縦穴１０内の浮上ろ材層１２を逆洗する。そして、浮上ろ材層１２の逆洗が終了した後は、原水のろ過を再開する前に、以下のようにして、浮上ろ材層１２に対して気体を噴きつけて浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材を整列させる。また、このろ過システム１００では、浮上ろ材を整列させた後に、任意のタイミングで、第１の縦穴１０の上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを水道水で洗浄する。
なお、浮上ろ材層１２を逆洗した後は、任意に、ろ過を再開するまでろ過システム１００を待機状態（各ポンプを運転せず、且つ、各弁を閉じた状態）としておいてもよい。因みに、逆洗終了後にろ過システム１００を待機状態にする場合、浮上ろ材の整列は、ろ過を再開する直前に行うことが好ましい。ろ過を再開する直前に浮上ろ材を整列させれば、空気供給配管内に流入した水を排出してろ過することができるからである。また、浮上ろ材層の下面を洗浄することもできるからである。

＜ろ過工程＞
図２に示すように、ろ過システム１００では、原水配管弁４２を開き、空気供給配管弁５３、集水配管弁６２および水道水供給配管弁７３を閉じた状態で原水ポンプ２１を運転させることにより、合流下水管１１１から原水流路を介して第２の縦穴２０内へと流入した原水を第１の縦穴１０の下部へと送水し、浮上ろ材層１２に原水を上向流で通水して、ろ過水を得る。そして、得られたろ過水は、ろ過水貯留部１５内を上向流で流れた後、ろ過水流出口１６を介して河川等へ放流される。
なお、原水をろ過する場合、第１の縦穴１０内を原水が上向流で流れれば、空気供給配管弁５３および集水配管弁６２を開いた状態としてもよいが、原水を効率的にろ過する観点からは、空気供給配管弁５３および集水配管弁６２を閉じた状態で原水をろ過することが好ましい。また、原水をろ過する際には、水道水供給配管弁７３は、開いていてもよいし、閉じていてもよい。即ち、ろ過システム１００では、原水のろ過中に上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃに対して水道水を噴きつけ、上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを洗浄してもよい。

ここで、原水のろ過時に、第２の縦穴２０から原水配管４１および原水流入口１３を介して第１の縦穴１０内へと送られる原水の流量が第２の縦穴２０内に流入する原水の流量よりも大きい場合、即ち、原水ポンプ２１の吐出量が原水の流入量よりも大きい場合には、第２の縦穴２０内の水位ＬＶが、例えば図２に実線で示す位置から二点鎖線で示す位置まで低下する。

そこで、ろ過システム１００では、第２の縦穴２０内の水位の低下により原水ポンプ２１が空運転するのを防止するために、第２の縦穴２０内の水位が所定の位置（例えば図２に二点鎖線で示す位置）まで低下した場合には、原水ポンプ２１の運転を停止し、原水配管弁４２を閉じて、原水のろ過を中止する。そして、第２の縦穴２０内に再び原水が貯留され、第２の縦穴２０内の水位が上昇すると、原水配管弁４２を開き、原水ポンプ２１の運転を再開して、原水のろ過を再開する。

＜逆洗工程＞
また、図３（ａ）に示すように、ろ過システム１００では、定期的に、或いは、ろ過抵抗が所定値以上に上昇すると、原水配管弁４２を閉じて原水ポンプ２１を停止させ、少なくとも集水配管弁６２を開いた状態で排水ポンプ３１を運転させることにより、浮上ろ材層１２を逆洗する。具体的には、集水配管６１を介して第１の縦穴１０内の水を第３の縦穴３０の下部へと排出し、ろ過水貯留部１５に貯留されたろ過水を浮上ろ材層１２に下向流で通水して、浮上ろ材層１２を構成する多数の浮上ろ材１２Ａを下方に展開させる。そして、浮上ろ材層１２に補足されていた夾雑物や浮遊性懸濁物質を浮上ろ材層１２から排出させ、浮上ろ材層１２を逆洗する。また、第１の縦穴１０内から第３の縦穴３０内へと流入した水（浮上ろ材層１２に補足されていた夾雑物や浮遊性懸濁物質を含む逆洗排水）を、排水ポンプ３１を介して第３の縦穴３０内から遮集管１１３へと送出する。そのため、第１の縦穴１０内の水位は、例えば、図３（ａ）に二点鎖線で示す位置から実線で示す位置まで低下し、第３の縦穴３０内の水位は、例えば、図３（ａ）に二点鎖線で示す位置から実線で示す位置まで上昇する。
なお、浮上ろ材層１２を逆洗する場合、第１の縦穴１０内をろ過水が下向流で流れれば、原水配管弁４２を開き、原水ポンプ２１を運転させた状態としてもよいが、浮上ろ材層１２を効率的に逆洗する観点からは、原水配管弁４２を閉じ、原水ポンプ２１を停止させた状態で浮上ろ材層１２を逆洗することが好ましい。また、浮上ろ材層１２を逆洗する際には、水道水供給配管弁７３は、開いていてもよいし、閉じていてもよい。即ち、ろ過システム１００では、浮上ろ材層１２の逆洗中に上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃに対して水道水を噴きつけ、上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを洗浄してもよい。

ここで、ろ過システム１００では、第３の縦穴３０内の水位の低下により排水ポンプ３１が空運転するのを防止するために、第３の縦穴３０内の水位が所定の位置（例えば図３（ａ）に二点鎖線で示す位置）まで低下した場合には、第３の縦穴３０内の水位が上昇するまで排水ポンプ３１の運転を停止する。

また、ろ過システム１００において、第１の縦穴１０内の水を第３の縦穴３０内へと高流速で自然流下させる場合、第３の縦穴３０内の水位は、逆洗を開始する際の第１の縦穴１０内の水位（通常は、ろ過水流出口１６が設けられている位置）よりも下側にある必要がある。そこで、このろ過システム１００では、第３の縦穴３０内に設置した水位計で測定した第３の縦穴３０内の水位が第１の縦穴１０内の水位以下の場合にのみ浮上ろ材層１２の逆洗を開始するように、制御装置（図示せず）で、原水配管弁４２および集水配管弁６２の開閉を制御する。具体的には、第３の縦穴３０内の水位が第１の縦穴１０内の水位よりも下側に位置する場合にのみ、制御装置が、原水配管弁４２を閉じ、集水配管弁６２を開くことを許容する。

ここで、ろ過工程では浮上ろ材層１２に原水が上向流で通水されているため、浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材は、逆洗工程の開始時にはスクリーン１１側に向かって圧密された状態にある。従って、浮上ろ材層１２の逆洗開始時には、浮上ろ材は塊状のまま下方へ展開する。

そこで、特に限定されることなく、逆洗工程では、逆洗開始直後に、浮上ろ材１２Ａに対して空気噴出部５１から空気を噴きつけることにより、塊状の浮上ろ材を分散させ、浮上ろ材層１２の洗浄効率を向上させてもよい。具体的には、逆洗工程では、逆洗開始直後、所定の時間だけ、空気供給配管弁５３を開き、ブロアを運転させることにより、空気噴出部５１から上方に向けて空気を噴出させ、浮上ろ材を分散させてもよい。

なお、ろ過システム１００では、水道水や、中水や、工水を第１の縦穴１０の上部に供給する手段を設けて、水道水や、中水や、工水を用いて浮上ろ材層１２の逆洗を行うようにしても良い。具体的には、ろ過システム１００では、下記（１）〜（３）のようにして、ろ過水貯留部１５に貯留したろ過水と、水道水とを使用して浮上ろ材層１２を逆洗してもよい。
（１）まず、上述したようにして、ろ過水貯留部１５に貯留したろ過水を浮上ろ材層１２に下向流で通水し、浮上ろ材層１２を逆洗した後、集水配管弁６２を閉じる。
（２）次に、ろ過水貯留部１５に水道水を供給し、ろ過水貯留部１５内を水道水で満たす。
（３）最後に、集水配管弁６２を開いた状態で排水ポンプ３１を運転させることにより、ろ過水貯留部１５に貯留された水道水を浮上ろ材層１２に下向流で通水して、浮上ろ材層１２を逆洗する。なお、浮上ろ材層１２に通水させた水道水は、集水配管６１を介して第３の縦穴３０の下部へと排出した後、逆洗ポンプ３１を用いて遮集管へと送出する。
因みに、水道水を用いて浮上ろ材層１２の逆洗を行う場合、上記（２）における水道水の供給は、水道水供給配管弁７３を開き、水道水噴出部７１から水道水を噴出させることにより行ってもよい。

＜待機工程＞
そして、ろ過システム１００では、逆洗工程が終了すると、任意に、原水配管弁４２、空気供給配管弁５３、集水配管弁６２および水道水供給配管弁７３を閉じ、原水ポンプ２１、排水ポンプ３１およびブロア（図示せず）の運転を停止した状態として、ろ過システム１００の運転を停止する。
なお、この待機工程は、逆洗工程の終了後に、第１の縦穴１０内への原水の流入が無い場合や、第１の縦穴１０内への原水の流入量が少ない場合に実施する。

ここで、ろ過システム１００では、逆洗工程において、浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材１２Ａを下向流により下方に展開させて浮上ろ材層１２を逆洗している。そのため、図３（ｂ）に二点鎖線で示すように、逆洗終了直後の浮上ろ材層１２では、浮上ろ材が均一に整列せずに偏った状態で集合し、その結果、浮上ろ材層１２の厚みに分布が生じてしまうことがある。そして、浮上ろ材層１２の厚みが不均一な状態で原水のろ過を再開すると、特に浮上ろ材層１２の厚みが薄い部分において得られるろ過水の性状が悪化し、ろ過システムのろ過性能が低下する可能性がある。

＜浮上ろ材整列工程＞
そこで、このろ過システム１００では、図３（ｂ）に示すように、逆洗工程および待機工程の終了後に、空気供給配管弁５３を開き、原水配管弁４２、集水配管弁６２および水道水供給配管弁７２を閉じた状態でブロア（図示せず）を運転させることにより、空気供給配管５２および空気噴出部５１を介して第１の縦穴１０内に空気５４を供給する。そして、偏って集合した浮上ろ材よりなる浮上ろ材層１２に対して空気（気泡）５４を噴きつけ、浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材を整列させる。具体的には、空気の噴出により第１の縦穴１０内に水流を発生させ、その水流により浮上ろ材を流動させることにより、浮上ろ材を整列させ、浮上ろ材層１２を図３（ｂ）に二点鎖線で示す状態から図３（ｂ）に実線で示す状態にする。

なお、空気は、連続的に供給しても良いし、断続的（パルス的）に供給してもよい。また、空気を供給する時間は、浮上ろ材を整列させることができれば、任意の時間とすることができ、例えば、２〜１０秒とすることができる。
また、浮上ろ材整列工程では、原水配管弁４２を開き、原水ポンプ２１を運転した状態のままで浮上ろ材層１２に対して空気を噴きつけてもよい。即ち、浮上ろ材整列工程では、浮上ろ材層１２に原水を通水しながら、浮上ろ材を整列させてもよい。更に、浮上ろ材整列工程では、水道水供給配管弁７３は、開いていてもよいし、閉じていてもよい。即ち、ろ過システム１００では、浮上ろ材の整列中に上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃに対して水道水を噴きつけ、上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを洗浄してもよい。

ここで、第１の縦穴１０は、地面Ｇを掘削して形成されており、また、第１の縦穴１０の開口部には蓋が配置されているため、逆洗工程の終了後、第１の縦穴１０内に滞留している水に含まれている有機物は、嫌気性微生物により分解される。そして、有機物の分解により発生した硫化水素等の大部分は、第１の縦穴１０内に滞留している滞留水中に溶解する。そのため、ろ過システム１００では、ろ過の再開前に、浮上ろ材を流動させて浮上ろ材層１２の厚みを均一化させるために空気噴出部５１から上方に向けて空気を噴出させると、滞留水に溶存していた硫化水素等が空気中に放出される。そして、空気中に放出された硫化水素等は、空気と共に第１の縦穴１０内を上昇して、結露等により第１の縦穴１０の内壁面に付着している水滴等に溶解した後、硫黄酸化細菌等によって酸化されて硫酸となる。
そこで、ろ過システム１００では、浮上ろ材整列工程の後に、後述する壁面洗浄工程を実施する。

＜壁面洗浄工程＞
具体的には、ろ過システム１００では、図３（ｃ）に示すように、浮上ろ材整列工程の終了後に、水道水供給配管弁７３を開き、集水配管弁６２および空気供給配管弁５３を閉じた状態とする。そして、水道水供給配管７２および水道水噴出部７１を介して水道水を上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃに噴きつけ、ろ過水貯留部１５よりも上側に位置する上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを洗浄する。即ち、上部内壁面に付着した、硫酸を含む水滴を水道水で洗い落とし、第１の縦穴１０内での腐食の発生を防止する。
なお、壁面洗浄工程では、原水配管弁４２を開き、原水ポンプ２１を運転した状態のままで上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃに対して水道水を噴きつけてもよい。即ち、壁面洗浄工程では、浮上ろ材層１２に原水を通水しながら、上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを洗浄してもよい。

ここで、水道水は、連続的に噴きつけても良いし、断続的（パルス的）に噴きつけてもよい。また、水道水を噴きつける時間は、上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃを洗浄することができれば、任意の時間とすることができる。

そして、このろ過システム１００では、前述した浮上ろ材整列工程の実施後に再びろ過工程を実施し、厚みが均一な浮上ろ材層１２を用いて原水をろ過する。その後、壁面洗浄工程を適宜実施しつつ、逆洗工程、待機工程、浮上ろ材整列工程、ろ過工程を繰り返して行う。
なお、ろ過工程、逆洗工程、浮上ろ材整列工程等を順次繰り返して実施する場合、壁面洗浄工程は、ろ過層としての第１の縦穴１０内の腐食の発生を抑制できれば、任意のタイミングで実施することができる。

ここで、このろ過システム１００では、上述したように、浮上ろ材整列工程の実施後に壁面洗浄工程を実施しているので、例えば待機工程を実施した場合のように、逆洗工程の終了後に第１の縦穴１０内の水に含まれる有機物が嫌気性微生物により分解され、硫化水素等が発生している場合でも、第１の縦穴１０内での腐食の発生を抑制することができる。即ち、このろ過システム１００では、第１の縦穴１０の上部内壁面８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃに付着した水滴を、浮上ろ材整列工程後の壁面洗浄工程において洗い落としているので、浮上ろ材整列工程の実施時に硫化水素などが気体中に放出され、放出された硫化水素等が壁面に付着した水滴等に溶解して硫酸に変化した場合であっても、硫酸を洗い流して腐食の発生を抑制することができる。
なお、ろ過システム１００では、第１の縦穴１０の内壁面のうち、ろ過水流出口１６よりも下側に位置する内壁面は、浮上ろ材整列工程の後にろ過工程を実施すれば原水やろ過水により洗浄されるので、壁面洗浄工程において洗浄しなくても、腐食の発生を抑制することができる。

以上、一例を用いて本発明のろ過システムおよびろ過システムの運転方法について説明したが、本発明のろ過システムおよびろ過システムの運転方法は、上記一例に限定されることはなく、本発明のろ過システムおよびろ過システムの運転方法には、適宜変更を加えることができる。

具体的には、本発明のろ過システムでは、ろ過工程と、逆洗工程と、任意の工程である待機工程と、浮上ろ材整列工程とを繰り返して行う場合であって、逆洗工程においてろ過水貯留部に貯留したろ過水と、水道水とを使用して浮上ろ材層を逆洗する場合には、逆洗工程と、水道水を使用した壁面洗浄工程とを同時に実施してもよい。即ち、本発明のろ過システムでは、第１のろ過工程と、第１の逆洗工程と、待機工程と、第１の浮上ろ材整列工程とを順次実施した後、更に第２のろ過工程と、第２の逆洗工程とを実施する際に、第２の逆洗工程と、水道水を使用した壁面洗浄工程とを同時に実施してもよい。
より具体的には、第２の逆洗工程において、ろ過水貯留部に貯留したろ過水を使用して浮上ろ材層を逆洗した後、水道水を用いて壁面洗浄工程を実施すると共に壁面洗浄工程で使用した水道水をろ過水貯留部に貯留し、その貯留した水道水を用いて浮上ろ材層を再度逆洗してもよい。このように、壁面洗浄工程で洗浄水として使用した水道水を用いて浮上ろ材層を逆洗すれば、腐食の発生を抑制しつつ、浮上ろ材層の逆洗に要する時間およびコストを削減することができる。

また、上記一例のろ過システム１００では、地面Ｇを掘削して形成した縦穴を用いたが、本発明のろ過システムは、地上に設置したろ過槽（例えば、換気用の開口部が少ないろ過槽）等を用いて構成しても良い。

本発明のろ過システムおよびろ過システムの運転方法によれば、浮上ろ材層の逆洗終了後に浮上ろ材層に対して気体を噴きつけて浮上ろ材を整列させる場合であっても、気体中に放出された硫化水素等に起因するろ過槽内での腐食の発生を抑制することができる。

１ ろ過槽
２ 浮上ろ材層
３ 浮上ろ材
４ 原水流入口
５ 逆洗排水排出口
６ スクリーン
７ ろ過水貯留部
８ 空気供給用ノズル
９ 弁
１０ 第１の縦穴
１１ スクリーン
１２ 浮上ろ材層
１３ 原水流入口
１４ 逆洗排水排出口
１５ ろ過水貯留部
１６ ろ過水流出口
２０ 第２の縦穴
２１ 原水ポンプ
３０ 第３の縦穴
３１ 排水ポンプ
４１ 原水配管
４２ 原水配管弁
５１ 空気噴出部
５２ 空気供給配管
５３ 空気供給配管弁
５４ 気泡
６１ 集水配管
６２ 集水配管弁
７１ 水道水噴出部
７２ 水道水供給配管
７３ 水道水供給配管弁
８１Ａ，８１Ｂ，８１Ｃ 上部内壁面
１００ ろ過システム
１１１ 合流下水管
１１２ 雨水吐き
１１３ 遮集管
１１４ 河川
１１５ 流量調整弁

Claims (4)

1. 浮上ろ材からなる浮上ろ材層と、前記浮上ろ材層の上側に配置されて前記浮上ろ材の流出を防止するスクリーンと、前記浮上ろ材層より下側に設置された原水流入口および逆洗排水排出口と、前記スクリーンの上側に設けられたろ過水貯留部とを備えるろ過槽を有するろ過システムの運転方法であって、
   前記原水流入口から原水を流入させ、流入させた原水を前記浮上ろ材層に上向流で通水することにより原水をろ過するろ過工程と、
   前記ろ過工程の後、前記ろ過槽内の水を前記逆洗排水排出口から排出し、前記浮上ろ材層を下向流で逆流洗浄する逆洗工程と、
   前記逆洗工程の後、浮上ろ材層に対して気体を噴きつけて浮上ろ材層を構成する浮上ろ材を整列させる浮上ろ材整列工程と、
   前記ろ過槽の内壁面のうち、前記ろ過水貯留部よりも上側に位置する上部内壁面に洗浄水を噴きつけて上部内壁面を洗浄する壁面洗浄工程と、
   を含み、
   前記浮上ろ材整列工程の後に前記壁面洗浄工程を実施することを特徴とする、ろ過システムの運転方法。
2. 前記壁面洗浄工程において、前記洗浄水を飛沫状にして前記上部内壁面に噴きつけることを特徴とする、請求項１に記載のろ過システムの運転方法。
3. 前記壁面洗浄工程において、前記洗浄水として水道水を使用することを特徴とする、請求項１または２に記載のろ過システムの運転方法。
4. 前記逆洗工程と前記浮上ろ材整列工程との間に、ろ過システムの運転を停止してろ過システムを待機状態にする待機工程を更に含む、請求項１〜３の何れかに記載のろ過システムの運転方法。

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