JP5956269B2 - ろ過システムおよびろ過システムの洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、ろ過システムおよびろ過システムの洗浄方法に関し、特には、浮上ろ材よりなる浮上ろ材層を有するろ過システムおよびそのろ過システムの浮上ろ材層の洗浄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）。

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、逆洗時に浮上ろ材の流動性を向上させて浮上ろ材層を効果的に逆洗するために、浮上ろ材層の下側に逆洗空気供給用ノズルを配置し、浮上ろ材層の逆洗中にブロア等から逆洗空気を供給している。具体的には、上記従来のろ過システムでは、逆洗開始直後に、下向流により下方に展開し始めた浮上ろ材層に対して逆洗空気供給用ノズルから逆洗空気を噴出させることにより、上向流での原水のろ過により圧密されている浮上ろ材を効果的に分散させ、浮上ろ材層を効果的に逆洗している。

特許第３８５３７３８号公報

しかし、逆洗空気を用いて浮上ろ材を分散させる上記従来のろ過システムでは、逆洗空気を供給するためのブロアや空気槽を設ける必要がある。そのため、上記従来のろ過システムには、ろ過システムが大型化すると共に、ろ過システムの設置に要するコストが増大するという問題があった。

そこで、この発明は、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を抑制しつつ、逆洗時に浮上ろ材を効果的に分散させて浮上ろ材層を効果的に逆洗することが可能なろ過システムおよびろ過システムの洗浄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、前記ろ過槽内の水を前記逆洗排水排出口から排出して前記浮上ろ材層を逆流洗浄する際に前記浮上ろ材に対して撹拌水を噴出し、前記浮上ろ材を分散させる水撹拌機構とを備え、前記撹拌水として原水を使用し、前記水撹拌機構が、前記撹拌水の噴出孔を有する撹拌水噴出部を備え、前記撹拌水噴出部が、前記原水流入口および前記逆洗排水排出口よりも上側に位置することを特徴とする。このように、水撹拌機構を設ければ、原水を撹拌水として利用して逆洗時に浮上ろ材を効果的に分散させることができる。従って、浮上ろ材を分散させるための媒体の供給源（例えば、空気槽など）を新たに設けることなく、逆洗時に浮上ろ材を効果的に分散させて浮上ろ材層を効果的に逆洗することができる。よって、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を抑制しつつ、浮上ろ材層を効果的に逆洗することができる。

ここで、本発明のろ過システムは、前記原水流入口を介して前記ろ過槽内に原水を供給する原水ポンプを備え、前記水撹拌機構が、前記原水ポンプの吐出口と、前記噴出孔とを接続する撹拌水供給配管を有することが好ましい。このように、水撹拌機構が、撹拌水供給配管を有し、且つ、撹拌水として原水を使用すれば、原水ポンプを利用して撹拌水としての原水を浮上ろ材に対して噴きつけることができる。従って、撹拌水をろ過槽内に噴出させるためのポンプ等を別途設置する場合と比較して、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を更に抑制しつつ、浮上ろ材層を効果的に逆洗することができる。

また、本発明のろ過システムは、前記水撹拌機構が、複数の方向に撹拌水を噴出して前記浮上ろ材を分散させることが好ましい。このように、撹拌水を複数の方向に噴出するように水撹拌機構を構成すれば、逆洗時に浮上ろ材を更に効果的に分散させて浮上ろ材層を更に効果的に逆洗することができる。

更に、本発明のろ過システムは、前記水撹拌機構が、直径２０〜６０ｍｍの噴出孔から前記撹拌水を噴出することが好ましい。このように、撹拌水を噴出させる噴出孔の直径を２０ｍｍ以上とすれば、噴出孔の近傍における大きな圧力損失の発生を抑制して効率的に撹拌水を噴出させることができると共に、原水中の夾雑物や浮遊性懸濁物質による噴出孔の目詰まりの発生を抑制することができる。また、噴出孔の直径を６０ｍｍ以下とすれば、十分に高い線速度で撹拌水を噴出させ、浮上ろ材を十分に分散させることができる。

そして、本発明のろ過システムは、前記ろ過槽が、縦穴内に、前記浮上ろ材層、前記スクリーン、前記原水流入口、前記逆洗排水排出口および前記ろ過水貯留部を配置して形成されていることが好ましい。縦穴を利用してろ過槽を形成する場合には、ブロアや空気槽の設置空間を確保することが特に困難であるため、水撹拌機構を用いることにより得られるろ過システムの大型化抑制効果および設置コストの増大抑制効果が大きいからである。

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洗浄方法は、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洗浄方法であって、前記ろ過槽内の水を前記逆洗排水排出口から排出して前記浮上ろ材層を逆流洗浄する逆洗工程を含み、前記逆洗工程は、前記浮上ろ材に対して撹拌水を噴きつけて前記浮上ろ材を分散させる水撹拌工程を含み、前記水撹拌工程において、前記撹拌水として原水を使用し、且つ、前記原水流入口および前記逆洗排水排出口よりも上側で前記原水を前記浮上ろ材に対して噴きつけることを特徴とする。このように、逆洗工程において水撹拌工程を実施すれば、原水を撹拌水として利用して逆洗時に浮上ろ材を効果的に分散させることができる。従って、浮上ろ材を分散させるための媒体の供給源（例えば、空気槽など）を新たに設けることなく、逆洗時に浮上ろ材を効果的に分散させて浮上ろ材層を効果的に逆洗することができる。よって、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を抑制しつつ、浮上ろ材層を効果的に逆洗することができる。

ここで、本発明のろ過システムの洗浄方法は、前記ろ過システムが、前記原水流入口を介して前記ろ過槽内に原水を供給する原水ポンプを備え、前記水撹拌工程において、前記原水ポンプを使用して前記原水を前記浮上ろ材に対して噴きつけることが好ましい。このように、水撹拌工程において、撹拌水として原水を使用し、且つ、原水ポンプを使用して原水を浮上ろ材に噴きつければ、撹拌水をろ過槽内に噴出させるためのポンプ等を別途設置する場合と比較して、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を更に抑制しつつ、浮上ろ材層を効果的に逆洗することができる。

そして、本発明のろ過システムの洗浄方法は、前記水撹拌工程において、前記浮上ろ材に対して前記撹拌水を複数の方向から噴きつけることが好ましい。このように、浮上ろ材に対して撹拌水を複数の方向から噴きつければ、逆洗時に浮上ろ材を更に効果的に分散させて浮上ろ材層を更に効果的に逆洗することができる。

本発明によれば、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を抑制しつつ、逆洗時に浮上ろ材を効果的に分散させて浮上ろ材層を効果的に逆洗することができる。

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。 （ａ）は、図２に示すろ過システムの水撹拌機構の撹拌水噴出部の形状を示す平面図であり、（ｂ）は、図３（ａ）に示す撹拌水噴出部の噴出孔の近傍を拡大して示す側面図であり、（ｃ）は、撹拌水噴出部の変形例の噴出孔の近傍を拡大して示す側面図である。 本発明に従うろ過システムの変形例の概略構成を説明する説明図である。

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内に配置した浮上ろ材層１２を逆洗する際に浮上ろ材に対して撹拌水を噴出し、浮上ろ材を分散させる水撹拌機構を有することを特徴とする。
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水撹拌機構の一部を構成する撹拌水噴出部５３が配置されている。なお、撹拌水噴出部５３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。

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や特開２０１０−２２１１９７号公報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。

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。

ここで、このろ過システム１００では、原水ポンプ２１の吸込口２２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、第１配管４１に接続されており、第１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。

また、第１配管４１からは、第２配管５１が分岐して延びている。具体的には、原水ポンプ２１の吐出口と、第１の縦穴１０の原水流入口１３との間で、第１配管４１から第２配管５１が分岐している。そして、第１配管４１は、第２配管５１が分岐する位置と、原水流入口１３との間に第１配管弁４２を有している。

更に、第１配管４１から分岐した第２配管５１は、第１の縦穴１０内の浮上ろ材層１２の下部近傍まで延在し、浮上ろ材層１２の下側に配置された撹拌水噴出部５３に接続されている。そして、第２配管５１は、第２配管弁５２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、第１配管弁４２を開き、原水ポンプ２１を運転させることにより、第１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。また、ろ過システム１００では、第２配管弁５２を開き、原水ポンプ２１を運転させることにより、第１配管４１の一部（原水ポンプ２１の吐出口から第２配管５１が分岐する部分まで）、第２配管５１および撹拌水噴出部５３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、第１配管弁４２および第２配管弁５２の開閉は、制御器（図示せず）で制御することができる。

即ち、このろ過システム１００では、原水ポンプ２１、第１配管４１の一部（原水ポンプ２１の吐出口から第２配管５１が分岐する部分まで）、第２配管５１、撹拌水噴出部５３および制御器（図示せず）が、第１の縦穴１０内に配置した浮上ろ材層１２を逆洗する際に浮上ろ材に対して撹拌水としての原水を噴出し、浮上ろ材を分散させる水撹拌機構として機能する。

ここで、水撹拌機構の一部を構成する撹拌水噴出部５３は、逆洗開始直後の浮上ろ材に対して撹拌水（原水）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、撹拌水噴出部５３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、逆洗時に浮上ろ材を効果的に分散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、撹拌水噴出部５３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および逆洗排水排出口１４よりも上側に設置することができる。
なお、撹拌水噴出部５３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。

また、撹拌水噴出部５３は、撹拌水（原水）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、撹拌水噴出部５３としては、特に限定されることなく、図３（ａ）に平面図を示すような、複数の噴出孔５５を設けたパイプ５４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。因みに、図３（ａ）では、噴出孔５５の一部の図示を省略している。
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。

ここで、図３（ｂ）にパイプ５４を拡大して示すように、噴出孔５５は、パイプ５４の周方向および長手方向の双方に所定のピッチで配置されている。即ち、噴出孔５５は、複数の方向に向かって開口している。なお、図３（ｂ）は、パイプ５４を水平方向から見た側面図である。

そして、図３（ａ）に示す格子状パイプ体を用いたろ過システム１００では、第１配管４１の一部（原水ポンプ２１の吐出口から第２配管５１が分岐する部分まで）、第２配管５１およびパイプ５４が、原水ポンプ２１の吐出口と、撹拌水の噴出孔５５とを接続する撹拌水供給配管として機能する。
なお、撹拌水噴出部の噴出孔は、図３（ａ），（ｂ）に示すようにパイプ５４に直接形成しても良いし、パイプに例えば直径２０〜６０ｍｍのノズルを取り付けて形成してもよい。

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３２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、図１に破線で示すように、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３０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、制御器（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でろ過し、或いは、第１の縦穴１０内の浮上ろ材層１２を逆洗する。

＜ろ過工程＞
ろ過システム１００では、第１配管弁４２を開き、第２配管弁５２および集水配管弁６２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、第２配管弁５２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、少なくとも集水配管弁６２を閉じた状態で原水をろ過することが好ましい。

ここで、原水のろ過時に、第２の縦穴２０から第１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、第１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、第１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、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、第１配管弁４２を閉じ、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。
なお、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２に実線で示す位置）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、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、制御器で、第１配管弁４２、第２配管弁５２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、制御器が、第１配管弁４２を閉じ、第２配管弁５２および集水配管弁６２を開くことを許容する。

ここで、原水のろ過時には浮上ろ材層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、逆洗工程では、逆洗開始直後に、撹拌水噴出部５３の噴出孔５５から撹拌水としての原水を浮上ろ材に対して噴きつけることにより、塊状の浮上ろ材を分散させる（水撹拌工程）。具体的には、逆洗開始直後、所定の時間だけ、第２配管弁５２を開き、原水ポンプ２１を運転させることにより、撹拌水噴出部５３の噴出孔５５から原水を噴出させ、浮上ろ材を分散させる。そして、所定の時間が経過した後は、第２配管弁５２を閉じ、原水ポンプ２１を停止させる。
なお、第２配管弁５２を開き、原水ポンプ２１を運転させる「所定の時間」は、実験的に定めることができ、特に限定されることなく、浮上ろ材層１２が下方への展開を開始した直後から、展開した浮上ろ材層１２の下面が撹拌水噴出部５３を通過するまで（例えば、集水配管弁６２を開いた直後から１０秒経過するまで）とすることができる。

因みに、逆洗工程では、第１の縦穴１０内をろ過水が下向流で流れ、浮上ろ材が下方に展開すれば、原水ポンプ２１を運転させ、第２配管弁５２を開いたままの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、水撹拌工程の終了後は、第２配管弁５２を閉じ、原水ポンプ２１を停止した状態で浮上ろ材層１２を逆洗することが好ましい。また、同様の理由により、逆洗工程では、第１配管弁４２を閉じた状態で浮上ろ材層１２を逆洗することが好ましい。

ここで、このろ過システム１００では、逆洗工程の開始直後に水撹拌工程を実施し、撹拌水噴出部５３の噴出孔５５から撹拌水としての原水を浮上ろ材に対して噴きつけているので、浮上ろ材を効率的に分散させることができる。従って、浮上ろ材を効率的に分散させ、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から効率的に排出させることができる。即ち、浮上ろ材層１２を、効率的に逆洗することができる。

また、このろ過システム１００では、第２の縦穴２０内の原水を撹拌水として使用しているので、浮上ろ材を分散させるための媒体の供給源（例えば、空気槽など）を地上や地中に新たに設置することなく、逆洗時に浮上ろ材を効果的に分散させて浮上ろ材層１２を効果的に逆洗することができる。よって、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を抑制しつつ、浮上ろ材層１２を効果的に逆洗することができる。
なお、地面を掘削して形成した縦穴を用いてオンサイトで下水等を処理する場合には、このようなろ過システムの大型化抑制効果および設置コストの増大抑制効果は特に大きなものとなる。

更に、このろ過システム１００では、ろ過工程と、水撹拌工程との双方において原水ポンプ２１を使用（共用）しているので、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を更に抑制することができる。即ち、本発明のろ過システムでは、ろ過水や、ろ過システムの近傍を流れる既存の水道水、中水または工水等を撹拌水として使用しても、浮上ろ材を分散させるための媒体の供給源を新たに設置することなく、浮上ろ材層を効果的に逆洗することができるが、ろ過水等を撹拌水として使用する場合には、撹拌水供給用のポンプを新たに設ける必要がある。しかし、このろ過システム１００では、撹拌水として原水を使用し、且つ、撹拌水の供給に原水ポンプ２１を使用しているので、新たなポンプの設置を不要として、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を更に抑制することができる。

また、このろ過システム１００の撹拌水噴出部５３は、図３（ｂ）に示すように、様々な方向に開口した噴出孔５５を有している。従って、このろ過システム１００では、逆洗時に下方に展開してきた浮上ろ材に対し、撹拌水としての原水を様々な方向から噴きつけて、浮上ろ材を効率的に分散させることができる。
なお、空気は水中で上昇してしまうため、従来のろ過システムのように逆洗空気を使用して浮上ろ材を分散させる場合には、浮上ろ材に対して浮上ろ材を分散させる力を様々な方向から与えることが困難である。しかし、撹拌水を使用すれば、噴出孔５５が開口する方向への水流を容易に発生させ、浮上ろ材に対して様々な方向から力を与えることができる。

ここで、噴出孔は、撹拌水噴出部の任意の位置に配置することができるが、例えば図３（ｃ）に示すように噴出孔５５を配置すれば、噴出孔５５から噴出させる撹拌水（原水）の線速度を十分に大きくして浮上ろ材を十分に分散させつつ、逆洗中に第１の縦穴１０内に送水する原水の量を少なくして下向流により浮上ろ材層を十分に展開させることができる。具体的には、図３（ｃ）に示すように、噴出孔５５を、噴出孔５５の中心がパイプ５４Ａの中心を通る水平面Ｐよりも上側にのみ位置するように設ければ、噴出孔５５から噴出させる撹拌水（原水）の線速度を十分に大きくしつつ、逆洗中に第１の縦穴１０内に送水する原水の量を少なくすることができる。逆洗中、浮上ろ材は下向流により下向きの力を受けて下方に展開するため、撹拌水を水平方向よりも上方にのみ噴出させた方が、下向きに展開してくる浮上ろ材に対して撹拌水を効果的に噴きつけ、浮上ろ材を効果的に分散させることができるからである。

なお、噴出孔５５の近傍におけるパイプ５４内での大きな圧力損失の発生を抑制すると共に、原水中の夾雑物や浮遊性懸濁物質による噴出孔５５の目詰まりの発生を抑制する観点からは、噴出孔５５の直径は、２０ｍｍ以上とすることが好ましい。また、十分に高い線速度で撹拌水を噴出させ、浮上ろ材を十分に分散させる観点からは、噴出孔５５の直径は、６０ｍｍ以下とすることが好ましい。

また、このろ過システム１００では、逆洗時に、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の下部へと送水し、第１の縦穴１０内から第３の縦穴３０内へと流入した水を、排水ポンプ３１を介して第３の縦穴３０内から遮集管１１３へと送出している。従って、ろ過システム１００では、吐出量の大きいポンプを使用して第１の縦穴１０内の水を引き抜かなくても、第１の縦穴１０内の水位と第３の縦穴３０内の水位との差（水頭差）を利用して第１の縦穴１０内の水を第３の縦穴３０内へと高流速で流入させることができる。よって、ろ過システム１００によれば、浮上ろ材層１２を高流速で効率的に逆洗することができる。

以上、一例を用いて本発明のろ過システムについて説明したが、本発明のろ過システムは、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には、適宜変更を加えることができる。

具体的には、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、図４に示すように、地上に設置したろ過槽７０等を用いて構成しても良い。

ここで、図４に示すろ過システム２００は、第１の縦穴１０ではなく、地上に配置した水槽をろ過槽７０として用いている点、原水ポンプ２１が地上に設置されている点、地上に配置した原水槽（図示せず）から原水が供給される点、および、逆洗排水が地上に配置した逆洗排水槽（図示せず）へと水頭差を利用して排出される点において、先の一例のろ過システム１００と構成が異なっている。
そして、このろ過システム２００では、第１配管弁４２を開き、第２配管弁５２および集水配管弁６２を閉じた状態で原水ポンプ２１を運転させることにより、原水槽（図示せず）から原水を第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。また、このろ過システム２００では、第１配管弁４２を閉じ、集水配管弁６２を開くことにより、浮上ろ材層１２を逆洗する。なお、浮上ろ材層１２の逆洗開始時には、第２配管弁５２を開き、原水ポンプ２１を運転させることにより、撹拌水としての原水を撹拌水噴出部５３の噴出孔５５から噴出させる。

そして、このろ過システム２００によれば、先の一例のろ過システム１００と同様に、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を抑制しつつ、逆洗時に浮上ろ材を効果的に分散させて浮上ろ材層を効果的に逆洗することができる。

また、上記一例のろ過システム１００では、逆洗時にのみ撹拌水噴出部５３の噴出孔５５から原水（撹拌水）を噴出させたが、本発明のろ過システムでは、原水のろ過時に撹拌水噴出部の噴出孔から原水を供給してもよい。但し、撹拌水噴出部の噴出孔のみから原水を供給すると、十分なろ過流束を確保するのが困難であり、また、撹拌水噴出部より下側の部分がデッドスペースになるため、本発明のろ過システムでは、少なくとも、噴出孔とは別に設けた原水流入口からろ過槽内に原水を流入させることが好ましい。

また、本発明のろ過システムでは、水道水や、中水や、工水を第１の縦穴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の逆洗を行うようにしても良い。このようにすれば、雨天時にはろ過水を用いて逆洗すると共に、降雨後には水道水や、中水や、工水を用いて浮上ろ材層を逆洗してろ過システムを次の降雨時まで待機させておくことが可能となる

本発明によれば、ろ過システムの大型化および設置コストの増大を抑制しつつ、逆洗時に浮上ろ材を効果的に分散させて浮上ろ材層を効果的に逆洗することができる。

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
２２ 吸込口
３０ 第３の縦穴
３１ 排水ポンプ
３２ 吸込口
４１ 第１配管
４２ 第１配管弁
５１ 第２配管
５２ 第２配管弁
５３ 撹拌水噴出部
５４ パイプ
５５ 噴出孔
６１ 集水配管
６２ 集水配管弁
７０ ろ過槽
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
２００ ろ過システム

Claims (8)

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と、
   前記ろ過槽内の水を前記逆洗排水排出口から排出して前記浮上ろ材層を逆流洗浄する際に前記浮上ろ材に対して撹拌水を噴出し、前記浮上ろ材を分散させる水撹拌機構と、
   を備え、
   前記撹拌水として原水を使用し、
   前記水撹拌機構が、前記撹拌水の噴出孔を有する撹拌水噴出部を備え、
   前記撹拌水噴出部が、前記原水流入口および前記逆洗排水排出口よりも上側に位置することを特徴とする、ろ過システム。
2. 前記原水流入口を介して前記ろ過槽内に原水を供給する原水ポンプを備え、
   前記水撹拌機構が、前記原水ポンプの吐出口と、前記噴出孔とを接続する撹拌水供給配管を有することを特徴とする、請求項１に記載のろ過システム。
3. 前記水撹拌機構が、複数の方向に撹拌水を噴出して前記浮上ろ材を分散させ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。
4. 前記水撹拌機構が、直径２０〜６０ｍｍの噴出孔から前記撹拌水を噴出することを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載のろ過システム。
5. 前記ろ過槽が、縦穴内に、前記浮上ろ材層、前記スクリーン、前記原水流入口、前記逆洗排水排出口および前記ろ過水貯留部を配置して形成されていることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載のろ過システム。
6. 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洗浄方法であって、
   前記ろ過槽内の水を前記逆洗排水排出口から排出して前記浮上ろ材層を逆流洗浄する逆洗工程を含み、
   前記逆洗工程は、前記浮上ろ材に対して撹拌水を噴きつけて前記浮上ろ材を分散させる水撹拌工程を含み、
   前記水撹拌工程において、前記撹拌水として原水を使用し、且つ、前記原水流入口および前記逆洗排水排出口よりも上側で前記原水を前記浮上ろ材に対して噴きつけることを特徴とする、ろ過システムの洗浄方法。
7. 前記ろ過システムが、前記原水流入口を介して前記ろ過槽内に原水を供給する原水ポンプを備え、
   前記水撹拌工程において、前記原水ポンプを使用して前記原水を前記浮上ろ材に対して噴きつけることを特徴とする、請求項６に記載のろ過システムの洗浄方法。
8. 前記水撹拌工程において、前記浮上ろ材に対して前記撹拌水を複数の方向から噴きつけることを特徴とする、請求項６または７に記載のろ過システムの洗浄方法。

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