JP6660730B2 - 固形物回収システム及び固形物回収システムの運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、固形物回収システム及び固形物回収システムの運転方法、特に、浮上ろ材層を有する上向流式ろ過槽を備える固形物回収システムとその運転方法に関するものである。

従来、下水など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及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）。かかる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、固形物が除去されたろ過水を得ていた。また、かかる従来のろ過システムでは、貯留部に貯留したろ過水を自然流下させることにより、ろ過の継続に伴い浮上ろ材層に補足された固形物を除去し、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。）していた。
なお、「逆流洗浄」又は「逆洗」とは、水流による攪拌等の物理的な方法により、ろ材等を洗浄する物理洗浄の一種である。

特許第３８５３７３８号公報

ここで、水処理においては、原水中の固形物の回収率を向上させることが重要である。そこで、上述したような上向流式のろ過システムにおいて、通常のろ過処理により固形物を回収することに加えて、ろ材層を逆流洗浄することで生じた排水（以下「逆洗排水」と称することがある）を固液分離して得られた固形物を回収することが考えられる。

また、近年、経済性に優れ、設置に要する面積をコンパクト化した都市型下水処理設備へのニーズが高まってきている。上述したような上向流式のろ過システムは、従来使用されてきた比較的大面積の最初沈殿池や雨水貯留槽と比較して省スペース化が可能であり、都市型下水処理設備に適している。さらに、上述の逆洗排水を固液分離するための、重力沈降による固液分離装置は、スクリーン等を用いた固液分離装置よりも低コストである。ここで、重力沈降による固液分離槽は、逆洗排水を重力沈降により固体層と液体層とに分離する。そして、分離された固体層を引き抜くことで、固形物を回収することができる。しかし、重力沈降による分離は完全ではなく、液体層にも固形分が残留しうる。

そこで、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、固形分の回収率に優れた、上向流式のろ過槽を備える固形物回収システム及び固形物回収システムの運転方法を提供することにある。

上記目的を達成する本発明に係る固形物回収システムは、原水流入口から供給された被処理水をろ過してろ過水流出口からろ過水を流出させる上向流式ろ過槽であって、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上側に配置されたろ過水流出口と、前記浮上ろ材層より下側に配置された原水流入口及び逆洗排水排出口と、スクリーンの上側に設けられたろ過水貯留部と、前記浮上ろ材層を下向流で逆流洗浄する逆洗機構とを備える、上向流式ろ過槽と、前記逆洗排水排出口から排出された逆洗排水を、重力沈降により固液分離する固液分離槽であって、重力方向下部に沈降した固形分を排出する固形分排出機構と、重力方向上部に配置された液体分排出口とを備える、固液分離槽と、前記固液分離槽の前記液体分排出口から排出された液体を前記上向流式ろ過槽の原水流入口側に返送する返送手段とを備えることを特徴とする。このような固形物回収システムによれば、上向流式のろ過システムにおいて固形分の回収率を向上させることができる。

さらに、本発明に係る固形物回収システムにおいて前記上向流式ろ過槽は、ろ過抵抗計測装置を更に備え、所定時間毎に前記逆洗機構の運転を開始する第１の逆洗運転設定と、前記逆洗機構を運転していない場合に前記ろ過抵抗計測装置の測定値が第１の所定の閾値に到達したことに基づいて、前記逆洗機構の運転を開始する第２の逆洗運転設定とを有し、前記第１及び第２の逆洗運転設定の少なくとも一方に基づいて前記逆洗機構の運転を開始する運転制御装置を更に備えることが好ましい。このような固形物回収システムによれば、洗浄回数を制御する事で、逆洗排水中の固形分量を安定させ、効率的に固形分を回収することができる。

さらに、本発明に係る固形物回収システムにおいて、前記固形分排出機構は、前記固形分の濃度を検出する濃度計を更に備え、前記運転制御装置は、前記固形分排出機構が運転を停止している場合に、所定条件を満たしたことに基づいて前記固形分排出機構の運転を開始し、前記運転制御装置は、前記濃度計による検出値が所定の閾値に到達したことに基づいて、前記固形分排出機構の運転を停止することが好ましい。このような固形物回収システムによれば、逆洗排水を固液分離槽に流入させた際に、固液分離槽内下部に堆積した固形分の巻き上がりが起きにくくなり、より効率的に固形分を回収することができる。

さらに、本発明に係る固形物回収システムにおいて、前記所定条件は、前記ろ過抵抗計測装置の測定値が、前記第１の所定の閾値よりも低い第２の所定の閾値に到達したことであることが好ましい。このような固形物回収システムによれば、逆洗機構の運転を開始する前から固形分の引き抜きを開始することで固形分の引き抜き時間を十分に確保することができるため、固形分の回収率を一層向上させることができる。

さらに、本発明に係る固形物回収システムにおいて、前記固液分離槽は、固体層と液体層の境界面を検出する界面計測装置を更に備え、前記所定条件は、前記界面計測装置の測定値が所定の閾値に到達したことであることが好ましい。このような固形物回収システムによれば、界面計測装置で制御する事で、往々にして、固形分の引抜時間を十分に確保する事が可能であり、固形分の回収率を一層向上させることができる。

また、本発明に係る固形物回収システムにおいて、前記運転制御装置は、前記固形分排出機構が運転している場合に、前記逆洗機構の運転が開始されたことに基づいて、前記固形分排出機構の運転を停止することが好ましい。このような固形物回収システムによれば、逆洗排水の流入により固形分排出機構から引き抜かれる固形分の含水量が急激に上昇することが無いので、回収された固形分を処理し易くすることができる。

また、本発明に係る固形物回収システムにおいて、前記上向流式ろ過槽と前記固液分離槽との間に逆洗排水槽を更に備え、前記逆洗排水槽は、前記逆洗排水排出口から排出された逆洗排水を流入させる逆洗排水流入口と、前記逆洗排水を前記固液分離槽に供給する逆洗排水供給機構と、を有することが好ましい。このような固形物回収システムによれば、固液分離槽へ逆洗排水が突発的に流入する事を防ぐ事が可能であり、逆洗排水を固液分離槽に流入させた際に、固液分離槽内下部に堆積した固形分の巻き上がりが起きにくくなり、より効率的に固形分を回収することができる。

さらに、本発明に係る固形物回収システムにおいて、前記運転制御装置は、前記固形分排出機構が運転を停止している場合に、前記逆洗機構の運転を開始したことに基づいて前記固形分排出機構の運転を開始することが好ましい。このような固形物回収システムは、運転管理が容易であり、効率的に固形分を回収することができる。

さらに、本発明に係る固形物回収システムにおいて、前記運転制御装置は、前記第１の逆洗運転設定において、前記固形分排出機構が運転を停止している場合に、前記逆洗排水供給機構が運転を終了してから所定時間後に前記固形分排出機構の運転を開始することが好ましい。このような固形物回収システムによれば、固液分離槽に逆洗排水が流入してから固形分を引き抜くまでの時間を一定にする事が可能であり安定的に固形分の回収率を向上させることができる。

さらに、本発明に係る固形物回収システムにおいて、前記運転制御装置は、前記第１の逆洗運転設定において前記固形分排出機構の運転を停止したことに基づいて前記逆洗排水供給機構の運転を開始して、前記逆洗排水の前記固液分離槽への供給を開始することが好ましい。このような固形物回収システムによれば、洗浄回数を制御する事で、逆洗排水中の固形分量を安定化させ、より効率的に固形分を回収することができる。

さらに、本発明に係る固形物回収システムにおいて、前記運転制御装置は、前記第２の逆洗運転設定において前記逆洗機構の運転が開始されたことに基づいて、前記逆洗排水供給機構の運転を開始して前記逆洗排水の前記固液分離槽への供給を開始することが好ましい。このような固形物回収システムによれば、洗浄回数を制御する事で、逆洗排水中の固形分量を安定させ、より効率的に固形分を回収することができる。

さらに、本発明に係る固形物回収システムにおいて、前記固液分離槽の前記重力方向上部に貯留された液体分の水質を検知する上澄水水質センサ、及び／又は、前記上向流式ろ過槽のろ過水流出口側から流出するろ過水の水質を検知するろ過水水質センサを更に備え、前記運転制御装置は、前記上澄水水質センサ及び／又は前記ろ過水水質センサにより検知された水質に基づいて、前記返送手段による返送水量を制御することが好ましい。このような固形物回収システムによれば、一定の回収率を確保しつつ、固形物回収システムの処理負荷を均一化し、安定運転に寄与することができる。

また、上記目的を達成する本発明に係る固形物回収システムの運転方法は、固形物回収システムの運転方法であって、該固形物回収システムは、原水流入口側から供給された被処理水をろ過してろ過水流出口側からろ過水を流出させる上向流式ろ過槽であって、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配置された原水流入口及び逆洗排水排出口と、前記浮上ろ材層を下向流で逆流洗浄する逆洗機構とを備える、上向流式ろ過槽と、前記逆洗排水排出口から排出された逆洗排水を、重力沈降により固液分離する固液分離槽であって、重力方向下部に沈降した固形分を排出する固形分排出機構と、重力方向上部に配置された液体分排出口とを備える、固液分離槽と、を備え、前記固液分離槽の前記液体分排出口から排出された液体を前記上向流式ろ過槽の原水流入口側に返送する返送工程を含むことを特徴とする。このような固形物回収システムの運転方法によれば、上向流式のろ過システムにおいて固形分の回収率を向上させることができる。

本発明によれば、固形分の回収率に優れる、固形物回収システムとその運転方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態による固形物回収システムの概略構成を示す図である。 本発明の第２実施形態による固形物回収システムの概略構成を示す図である。

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。本発明による固形物回収システムの運転方法は、本発明による固形物回収システムにおいて実施されうる。本発明による固形物回収システムは、上向流式ろ過槽を備える固形物回収システムである。そして、本発明による固形物回収システム及び固形物回収システムの運転方法は、特に限定されることなく、下水処理、工業用水処理、排水処理などの各種水処理において被処理水中の固形物を回収する際に用いることができる。特に、本発明による固形物回収システム及び固形物回収システムの運転方法は、省スペース性及び経済性が要求される下水処理に好適である。

そして、本発明による固形物回収システム及びその運転方法によれば、固液分離槽において分離した液体分である上澄水を上向流式ろ過槽の原水流入口側に返送するため、固形物の回収率を向上させることができる。返送により固形物の回収率を向上させることができた理由は明らかではないか、以下のように推察される。
まず、返送にかかる上澄水は、粒子径が細かく沈降させることが困難な、いわゆる難沈降性粒子を含んでおり、そのような上澄水を上向流式ろ過槽の原水流入口側に返送して、再度ろ過を行えば、粒子径の小さい難沈降性粒子がろ材によって捕捉されずにろ過水中に入り込み、ろ過水の水質が悪化することが予想される。しかし、本発明者らが上澄水中に含有される固形物の粒子径分布を調査したところ、驚くべきことに、原水と略同様の粒子径分布が得られた。さらに、本発明者らは、固液分離槽にて得られた上澄水を上向流式ろ過槽の原水流入口側に返送しても、上向流式ろ過槽のろ過性能が低下しないことも確認した。ここで、上澄水に含有される固形物はろ材層で捕捉された際に圧縮されて、会合、集合されることにより、処理原水に含まれる固形物より沈降性が上昇していることが考えられる。同様に、上澄水を上向流式ろ過槽の原水流入口側に返送し、原水と共に再びろ過処理に供した場合、上澄水に含まれる固形物は、原水に含まれる固形物と共に再度浮上濾材層で捕捉・圧縮され、再度会合・凝集され、沈降性が上昇し、返送前に沈降できなかった、少なくとも一部の固形物が沈殿し、回収できるようになったことが推察される。

（第１実施形態による固形物回収システム）
図１は、本発明の第１実施形態による固形物回収システムの概略構成を示す図である。固形物回収システム１００は、上向流式ろ過槽１０、上向流式ろ過槽１０から排出された逆洗排水を重力沈降により固液分離する固液分離槽２０、及び固液分離槽２０から排出された液体を上向流式ろ過槽１０の原水流入口側に返送する返送手段３０を備える。原水は原水供給弁４１を備える原水供給管４０により上向流式ろ過槽１０に供給され、上向流式ろ過槽１０と固液分離槽２０とは、逆洗排水弁４３を備える逆洗排水配管４２を通じて連通している。
さらに、固形物回収システム１００は、各機能部の運転を制御する運転制御装置６０を備えることが好ましい。固形物回収システム１００によれば、上向流式ろ過槽１０の原水流入口側から供給された原水が、上向流式ろ過槽１０にてろ過（一次処理）されて得られたろ過水が、例えば、生物反応槽などにより構成される二次処理設備へと供給される。また、例えば、固形物回収システム１００が合流式下水道に設けられた場合には、一次処理されたろ過水を二次処理設備へと供給することなく直接放流することができる。これにより、固形物回収システム１００の処理能力を一時的に向上させて、固形物回収システム１００の通常の処理能力を超えるレベルの降雨があった際に、一次処理すらしていない、未処理の状態の下水が放流されることにより生じる水質汚染の問題を低減することができる。

＜上向流式ろ過槽＞
上向流式ろ過槽１０は、浮上ろ材からなる浮上ろ材層１１と、浮上ろ材層１１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１２と、浮上ろ材層１１より上側に配置されたろ過水流出口１３と、浮上ろ材層１１より下側に配置された原水流入口１４及び逆洗排水排出口１５と、スクリーン１２の上側に設けられたろ過水貯留部１６とを備える。なお、任意で、浮上ろ材層１１の逆洗時に浮上ろ材の流動性を向上させるためのブロア（図示せず）を上向流式ろ過槽１０内配置してもよい。そして、原水流入口１４には原水供給管４０が接続されており、原水供給管４０には、例えば、流入下水である原水の上向流式ろ過槽１０への供給を制御する原水供給弁４１及び／又は原水供給ポンプ（図示しない）が設けられている。なお、図１においては、明瞭のため、原水供給弁４１は原水供給管４０に設けられているものとして図示するが、上向流式ろ過槽１０の原水流入口１４自体に取り付けられていてもよい。同様に、なお、逆洗排水弁４３は逆洗排水配管４２に設けられているものとして図示するが、上向流式ろ過槽１０の逆洗排水排出口１５自体に取り付けられていてもよい。さらに、ろ過水流出口１３にはろ過水流出管５０が接続されており、ろ過水流出管５０はろ過水水質センサ５１を有することが好ましい。
さらに、上向流式ろ過槽１０は、ろ過抵抗計測装置１７を更に備えることが好ましい。ろ過抵抗に基づいて逆洗の開始を決定することができ、一層効率的に固形分を回収することができるからである。そして、逆洗排水排出口１５及び逆洗排水弁４３により、逆洗機構が構成される。逆洗機構の動作については後述する。

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、固形物回収システム１００では、浮上ろ材として、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、スクリーン１２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。

＜固液分離槽＞
固液分離槽２０は、重力方向下部に配置された固形分排出口２１と図示しない固形分排出ポンプとを有する固形分排出機構、重力方向上部に配置された液体分排出口２２、及び上向流式ろ過槽１０からの逆洗排水を流入させる逆洗排水流入口２３を備える。さらに、固形分排出機構は、固形分の濃度を検出する濃度計２４を備えることが好ましい。固形分の濃度が所定の値まで低くなったことに基づいて、固形分排出機構の運転を停止することができるからである。これにより、固液分離槽にて分離された固形物の量が多い場合にはより多くの固形物を引き抜き、少ない場合にはより少ない量の固形物を引き抜くことが可能となる。このような構成によれば、例えば、下水処理に固形物回収システム１００を利用した場合において、下水の排出量が比較的多く、固液分離槽の負荷が比較的高い昼間には、比較的多くの固形物が引き抜かれるようになり、下水の排出量が比較的少ない夜間には比較的少量の固形物が引き抜かれるようになる。さらに、固液分離槽２０は、重力により固形分を沈降させることにより形成された固体層と液体層との間の境界面を検出する界面計測装置２５を備えることが好ましい。多くの場合、界面計測装置２５の測定値に基づいて固形物の引き抜き工程を開始することで、固液分離槽２０の底部に堆積する固形物の量を確保する事が可能である。これにより、安定的に固形分の回収率を向上させることができる。さらに、固液分離槽２０は、上澄水水質センサ２６を備えることが好ましい。固液分離槽にて分離された液体の水質に基づいて、上向流式ろ過槽１０の原水流入口側に返送する返送水量を制御することが可能となり、一定の回収率を確保しつつ、固形物回収システムの処理負荷を均一化し、固形物回収システムを安定して運転することができるからである。

＜返送手段＞
返送手段３０は、返送配管により実装され、かかる返送配管に設けられた返送水供給弁３１及び／又は返送水供給ポンプ（図示しない）を備えることができる。例えば、返送水の水質やろ過水の水質に基づいて返送水量を制御することができるようになるからである。
なお、図示しないが、返送手段３０は、例えば、分岐口付き水栓などの分岐手段と、かかる分岐手段の各分岐管に分配する水量を調節可能な水量調節手段とを備えてもよい。分岐手段の分岐管のうちの一方は、上記返送配管として機能する、液体分排出口２２と原水供給管４０とを連通させる配管に接続され、他方は、液体分排出口２２とろ過水流出管５０とを連通させる配管であって、液体分（すなわち、上澄水）を返送することなく、ろ過水に合流させうる配管に接続されていても良い。そして、分岐手段の水量調節手段は、上澄水水質センサ２６により測定した水質に基づいて、返送する上澄水の水量と、ろ過水に直接合流させる上澄水の水量とを調節することができる。かかる構成によれば、原水水質が比較的良好であり、浮上ろ材層１１の汚染が少なく、逆洗排水の水質が比較的良好である場合に、一部又は全ての上澄液を直接ろ過水に合流させることができるので、一定の固形分回収率は確保しながら、二次処理設備の処理負荷を均一化することができる。これにより、固形物回収システム全体として、安定的に運転することができるようになる。

＜運転制御装置＞
運転制御装置６０は、各機能部の動作状態や及び各種センサによる検出値に基づいて、各機能部の動作を制御する。運転制御装置６０は、例えば、演算機能を有するコンピュータにより実装されることができ、メモリ等により構成される記憶部（図示しない）を内的又は外的に備えることができる。
運転制御装置６０は、所定時間毎に逆洗機構の運転を開始する第１の逆洗運転設定と、逆洗機構を運転していない場合にろ過抵抗計測装置１７の測定値が第１の所定の閾値に到達したことに基づいて、逆洗機構の運転を開始する第２の逆洗運転設定とを有し、第１及び第２の逆洗運転設定の少なくとも一方に基づいて逆洗機構の運転を開始する。このような固形物回収システムによれば、洗浄回数を制御する事で、逆洗排水中の固形分量を安定させ、効率的に固形分を回収することができる。さらに、かかる第１及び第２の設定を併用することで、基本的には所定時間毎に固形分を回収するとともに、原水の水質の悪化などにより急激に浮上ろ材層１１内に固形分が蓄積された場合には、所定時間が来る前に固形分を回収することができるので、逆洗排水中の固形分量を安定化することができ、結果的に一層効率的に固形分を回収することができる。

なお、第１実施形態にかかる固形物回収システム１００において、固液分離槽２０内などに、逆洗排水を一時的に貯留可能な逆洗排水受け槽を配置することももちろん可能である（図示しない）。かかる受け槽によれば、固液分離槽２０に流入する逆洗排水が、既に固液分離槽２０内に貯留されている逆洗排水に合流するまでに所定のタイムラグを設けることができる。これにより、以下に説明する種々の運転方法のうち、逆洗運転工程としてタイマー逆洗設定を選択し、固形分引き抜き工程として逆洗開始と同時に引き抜きを開始する工程を選択した場合であっても、上記タイムラグにより固形分の引き抜きを十分に行ってから、既に固液分離槽２０内に貯留されている逆洗排水に対して新たに流入させる逆洗排水を合流させることが可能となるので、固形物の巻き上がり等の影響を低減して固形分の回収効率を向上させることができる。

以下、固形物回収システム１００の運転方法について更に詳細に説明する。なお、以下においては運転制御装置６０により各機能部の動作が制御されるものとして記載したが、本発明による固形物回収システムは、運転制御装置６０によらずとも、例えば、マニュアル操作により運転を制御することももちろん可能である。

（第１実施形態による固形物回収システムの運転方法）
［逆洗運転工程］
―第１の逆洗運転設定（タイマー逆洗設定）―
まず、固形物回収システムは、上述した第１の逆洗運転設定では、運転制御装置６０は、所定時間毎に逆洗機構の運転を開始する。具体的には、運転制御装置６０は、予め定められた時間になると、逆洗排水弁４３を開放する。これにより、上向流式ろ過槽１０内の水位と、固液分離槽２０内の水位との差（水頭差）を利用して、逆洗排水配管４２を介して上向流式ろ過槽１０内の水を固液分離槽２０へと排出し、ろ過水貯留部１６に貯留されたろ過水を浮上ろ材層１１に下向流で通水して、浮上ろ材層１１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１１に捕捉されていた固形物を浮上ろ材層１１から排出させ、浮上ろ材層１１を逆洗する。なお、逆洗開始にあたり、逆洗排水弁４３を開放する際に、任意で、原水供給弁４１を閉じても良い。

―第２の逆洗運転設定（強制逆洗設定）―
一方、固形物回収システムは、上述した第２の逆洗運転設定では、運転制御装置６０は、逆洗機構を運転していない場合にろ過抵抗計測装置１７の測定値が第１の所定の閾値に到達したことに基づいて、逆洗機構の運転を開始する。具体的には、運転制御装置６０は、ろ過抵抗計測装置１７が検出したろ過抵抗の値が予め定められた値以上となると、逆洗排水弁４３を開放する。これにより、上述した第１の逆洗運転設定の場合と同様の作用が生じ、浮上ろ材層１１を逆洗することができる。

なお、このような、第１及び第２の逆洗運転設定は、併用することが可能である。すなわち、運転制御装置６０は、基本的には第１の逆洗運転設定に従って所定時間ごとに逆洗機構を運転させるように制御するが、間隙時間に、例えば高濃度の固形物を含有する原水が上向流式ろ過槽１０内に流入するなどして、上向流式ろ過槽１０内のろ過抵抗が急激に上昇した場合には、上述した第２の逆洗運転設定に従って逆洗機構を運転させることができる。そして、第１及び第２の逆洗運転設定を併用するにあたり、第２の逆洗運転設定による逆洗運転の最中に第１の逆洗運転設定において逆洗機構が運転すべき時間となった場合には第１の逆洗運転設定による逆洗運転を行わない（すなわち、定期的な逆洗機構の運転を一回スキップする）ことができる。換言すれば、運転制御装置６０は、逆洗機構が運転している最中には新たに逆洗運転を開始しないように設定されていても良い。

［固形分引き抜き工程］
固形分引き抜き工程では、運転制御装置６０は、固形分排出機構の運転が停止している場合に、所定条件を満たしたことに基づいて固形分排出機構の運転を開始することができる。以下、運転制御装置６０が固形分排出機構の運転を開始するための各条件について順次説明する。

―ろ過抵抗値に基づいて引き抜きを開始する工程―
また、運転制御装置６０は、固液分離槽２０の固形分排出機構が運転を停止している場合に、ろ過抵抗計測装置１７の測定値が、上述した逆洗開始のきっかけとなりうる第１の所定の閾値よりも低い第２の所定の閾値以上となったこと基づいて、固形分排出機構の運転を開始することができる。すなわち、運転制御装置６０は、逆洗開始に先立って、固形分の引き抜きを開始することができる。このような工程によれば、逆洗開始前から固形分の引き抜きを開始するため、固形分の引き抜き時間を十分にとることができるため、固形分回収率の一層の向上に寄与することができる。第２の所定の閾値とは、例えば、第１の所定の閾値よりも所定量小さいろ過抵抗値であり得る。

―界面計測に基づいて引き抜きを開始する工程―
また、運転制御装置６０は、固液分離槽２０の固形分排出機構が運転を停止している場合に、界面計測装置２５の測定値が所定の閾値に到達したことに基づいて、固形分排出機構の運転を開始することができる。例えば、運転制御装置６０は、直近に逆洗が開始されてから、所定値以下の高さの境界面を所定時間以上にわたり連続して検出した場合に、固形分排出機構の運転を開始することができる。このような工程によれば、十分な静置時間を経て固体層と液体層とが確実に分離したタイミングであって、逆洗開始前のタイミングから固形分の引き抜きを開始することができ、固形分の引き抜き時間を十分にとることができるため、固形分回収率を一層向上させることができる。さらに、固形分の引き抜き時間を十分にとることができるので、逆洗排水を固液分離槽に流入させた際に、固液分離槽内下部に堆積した固形分の巻き上がりが起きにくくなり、このことによっても固形分回収率を一層向上させることができる。

―引抜を終了する工程―
なお、上述した各種態様の何れかに従って開始された固形分引き抜き工程は以下のようにして終了することができる。基本的には、運転制御装置６０は、濃度計２４による検出値が所定の閾値に到達したことに基づいて、固液分離槽２０の固形分排出機構の運転を停止することができる。具体的には、運転制御装置６０は、固形分排出機構の運転を停止するにあたり、固液分離槽２０の固形分排出口２１を閉鎖すると共に、図示しない固形分排出ポンプの駆動を停止させることができる。ここで固形物濃度の「所定の閾値」は、引き抜き汚泥中における許容含水量などに応じて適宜設定することができる。また、運転制御装置６０は、特に、上述したろ過抵抗値に基づいて引き抜きを開始する工程や界面計測に基づいて引き抜きを開始する工程を経て固形分排出機構が運転している場合、すなわち、固形分引き抜き工程の最中であっても、逆洗運転機構の運転が開始されたことに基づいて、固形分排出機構の運転を停止することができる。

［返送工程］
また、運転制御装置６０は、固液分離槽２０内に貯留され、所定の水量に達して液体分排出口２２から流出する液体分の全量を返送しても良いし、上澄水水質センサ２６及びろ過水水質センサ５１の少なくとも一方により検出した水質に基づいて、上記分岐手段及び水量調節手段を用いて、液体分返送率を適時変更しても良い。なお、返送にあたり、図示しないバッファータンクに液体分を一端貯留してから、図示しないポンプにより上向流式ろ過槽１０の原水流入口側に返送しても良い。

（第２実施形態による固形物回収システム）
図２は、本発明の第２実施形態による固形物回収システムの概略構成を示す図である。第２実施形態による固形物回収システム２００は、上向流式ろ過槽１０と固液分離槽２０との間に、逆洗排水槽７０及び逆洗排水供給機構を備える以外は第１実施形態による固形物回収システム１００と同様である。同様の構成要素については、同一の参照符号を付して示す。

＜逆洗排水槽＞
逆洗排水槽７０は、上向流式ろ過槽１０の逆洗排水排出口１５から排出された逆洗排水を流入させる逆洗排水流入口７１と、逆洗排水を固液分離槽２０に供給するための逆洗排水供給口７２と、逆洗排水を固液分離槽２０に供給する逆洗排水供給機構とを有する。逆洗排水供給機構は、逆洗排水供給ポンプ７３及び逆洗排水供給配管７４により構成され、逆洗排水槽７０内に貯留された逆洗排水を送出して逆洗排水流入口２３を経て固液分離槽２０内に流入させる。逆洗排水を逆洗排水槽７０に貯留してから固液分離槽２０に送出することで、固液分離槽へ逆洗排水が突発的に流入する事を防ぐ事が可能であり、逆洗排水を固液分離槽に流入させた際に、固液分離槽内下部に堆積した固形分の巻き上がりが起きにくくなり、固液分離槽２０の固液分離能を安定化させることができる。また、洗浄排水供給機構は、供給流量の調整機能があり、固液分離槽に対する水面積負荷を調整することが可能である。これらにより、安定的に固形分の回収率を向上させることができるようになる。

（第２実施形態による固形物回収システムの運転方法）
第２実施形態による固形物回収システム２００は、基本的には第１実施形態による固形物回収システム１００と同様に運転可能である。以下、逆洗排水槽７０及びその周辺構成を備える固形物回収システム２００にて可能な運転態様について説明する。

［固形分引き抜き工程］
―逆洗排水供給機構が運転を終了してから所定時間後に引き抜きを開始する工程―
また、運転制御装置６０は、第１の逆洗運転設定において、固液分離槽２０の固形分排出機構の運転が停止している場合に、逆洗排水供給機構が運転を終了してから所定時間後に固形分排出機構の運転を開始することができる。具体的には、運転制御装置６０は、逆洗排水供給ポンプ７３が停止してから予め定められた時間を経過した後に、固形分排出機構の運転を開始することができる。かかる工程によれば、洗浄排水を供給した後に、十分な固形分沈降時間を経て固形分引き抜きを行うことができるようになり固形分の性状を安定化させることができる。さらに、かかる工程によれば、固液分離槽２０に逆洗排水が流入してから同槽の固形分を引き抜くまでの時間を一定にする事が可能であり、安定的に固形分の回収率を向上させることができる。

―逆洗開始と同時に引き抜きを開始する工程―
そして、運転制御装置６０は、固液分離槽２０の固形分排出機構が運転を停止している場合に、及び逆洗排水弁４３を開放したこと、すなわち逆洗機構の運転を開始したことに基づいて固液分離槽２０の固形分排出機構の運転を開始することができる。すなわち、運転制御装置６０は、逆洗が開始されると同時に、固液分離槽２０からの固形分の引き抜きを開始することができる。このような工程は、特に、第１の逆洗運転設定に併せて採用することで、運転管理を容易とすることができる。

［逆洗排水の送水制御工程］
―第１の逆洗運転設定に伴う送水制御―
運転制御装置６０は、第１の逆洗運転設定において固液分離槽２０の固形分排出機構の運転が停止されたことに基づいて、逆洗排水供給機構の運転を開始することができる。具体的には、運転制御装置６０は、固液分離槽２０の固形分排出機構の運転が停止したことを検出すると、逆洗排水供給ポンプ７３を駆動して、逆洗排水供給配管７４を経て逆洗排水を固液分離槽２０に流入させることができる。そして、運転制御装置６０は、例えば、逆洗排水槽７０の水位が所定値以下、例えば、ゼロとなったことに基づいて、逆洗排水供給ポンプ７３を停止させることができる。

―第２の逆洗運転設定に伴う送水制御―
運転制御装置６０は、第２の逆洗運転設定において逆洗機構の運転が開始されたことに基づいて逆洗排水供給機構の運転を開始することができる。具体的には、運転制御装置６０は、逆洗排水弁４３を開放したことに基づいて、逆洗排水供給ポンプ７３を駆動して、逆洗排水供給配管７４を経て逆洗排水を固液分離槽２０に流入させることができる。この際、固液分離槽２０の固形分排出機構が運転状態、すなわち、固形物引き抜き工程の最中である場合には、固形分排出機構の運転を停止することが好ましい。排出される固形分の含水量が過度に上昇することを回避するためである。これにより、回収された固形分の処理が容易になる。かかる制御によれば、ろ過抵抗の上昇に起因する非定期的な逆洗が生じた場合に、逆洗排水槽７０があふれることを回避することができる。

本発明の固形物回収システムとその運転方法によれば、固形分の回収率を向上させることができる。

１０ 上向流式ろ過槽
１１ 浮上ろ材層
１２ スクリーン
１３ ろ過水流出口
１４ 原水流入口
１５ 逆洗排水排出口
１６ ろ過水貯留部
１７ ろ過抵抗計測装置
２０ 固液分離槽
２１ 固形分排出口
２２ 液体分排出口
２３ 逆洗排水流入口
２４ 濃度計
２５ 界面計測装置
２６ 上澄水水質センサ
３０ 返送手段
３１ 返送水供給弁
４０ 原水供給管
４１ 原水供給弁
４２ 逆洗排水配管
４３ 逆洗排水弁
５０ ろ過水流出管
５１ ろ過水水質センサ
６０ 運転制御装置
７０ 逆洗排水槽
７１ 逆洗排水流入口
７２ 逆洗排水供給口
７３ 逆洗排水供給ポンプ
７４ 逆洗排水供給配管
１００，２００ 固形物回収システム

Claims (9)

1. 原水流入口から供給された被処理水をろ過してろ過水流出口からろ過水を流出させる上向流式ろ過槽であって、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上側に配置されたろ過水流出口と、前記浮上ろ材層より下側に配置された原水流入口及び逆洗排水排出口と、スクリーンの上側に設けられたろ過水貯留部と、前記浮上ろ材層を下向流で逆流洗浄する逆洗機構とを備える、上向流式ろ過槽と、
   前記逆洗排水排出口から排出された逆洗排水を、重力沈降により固液分離する固液分離槽であって、重力方向下部に沈降した固形分を排出する固形分排出機構と、重力方向上部に配置された液体分排出口とを備える、固液分離槽と、
   前記固液分離槽の前記液体分排出口から排出された液体を、前記上向流式ろ過槽の原水流入口側に返送する返送手段と、
   を備え、更に、
   前記上向流式ろ過槽は、ろ過抵抗計測装置を備え、
   所定時間毎に前記逆洗機構の運転を開始する第１の逆洗運転設定と、前記逆洗機構を運転していない場合に前記ろ過抵抗計測装置の測定値が第１の所定の閾値に到達したことに基づいて、前記逆洗機構の運転を開始する第２の逆洗運転設定とを有し、前記第１及び第２の逆洗運転設定の少なくとも一方に基づいて前記逆洗機構の運転を開始する運転制御装置を備え、
   前記固形分排出機構は、前記固形分の濃度を検出する濃度計を備え、
   前記運転制御装置は、前記固形分排出機構が運転を停止している場合に、前記ろ過抵抗計測装置の測定値が、前記第１の所定の閾値よりも低い第２の所定の閾値に到達したことに基づいて前記固形分排出機構の運転を開始し、
   前記運転制御装置は、前記濃度計による検出値が所定の閾値に到達したことに基づいて、前記固形分排出機構の運転を停止する、
   固形物回収システム。
2. 前記運転制御装置は、前記固形分排出機構が運転している場合に、前記逆洗機構の運転が開始されたことに基づいて、前記固形分排出機構の運転を停止する、請求項１に記載の固形物回収システム。
3. 前記上向流式ろ過槽と前記固液分離槽との間に逆洗排水槽を更に備え、前記逆洗排水槽は、前記逆洗排水排出口から排出された逆洗排水を流入させる逆洗排水流入口と、前記逆洗排水を前記固液分離槽に供給する逆洗排水供給機構と、を有する、請求項１又は２に記載の固形物回収システム。
4. 前記運転制御装置は、前記固形分排出機構が運転を停止している場合に、前記逆洗機構の運転を開始したことに基づいて前記固形分排出機構の運転を開始する、請求項３に記載の固形物回収システム。
5. 前記運転制御装置は、前記第１の逆洗運転設定において、前記固形分排出機構が運転を停止している場合に、前記逆洗排水供給機構が運転を終了してから所定時間後に前記固形分排出機構の運転を開始する、請求項３に記載の固形物回収システム。
6. 前記運転制御装置は、前記第１の逆洗運転設定において前記固形分排出機構の運転を停止したことに基づいて前記逆洗排水供給機構の運転を開始して、前記逆洗排水の前記固液分離槽への供給を開始する、請求項４又は５に記載の固形物回収システム。
7. 前記運転制御装置は、前記第２の逆洗運転設定において前記逆洗機構の運転が開始されたことに基づいて、前記逆洗排水供給機構の運転を開始して前記逆洗排水の前記固液分離槽への供給を開始する、請求項３〜６の何れか一項に記載の固形物回収システム。
8. 前記固液分離槽の前記重力方向上部に貯留された液体分の水質を検知する上澄水水質センサ、及び／又は、前記上向流式ろ過槽のろ過水流出口側から流出するろ過水の水質を検知するろ過水水質センサを更に備え、
   前記運転制御装置は、前記上澄水水質センサ及び／又は前記ろ過水水質センサにより検知された水質に基づいて、前記返送手段による返送水量を制御する、請求項１〜７の何れか一項に記載の固形物回収システム。
9. 固形物回収システムの運転方法であって、該固形物回収システムは、
   原水流入口側から供給された被処理水をろ過してろ過水流出口側からろ過水を流出させる上向流式ろ過槽であって、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配置された原水流入口及び逆洗排水排出口と、前記浮上ろ材層を下向流で逆流洗浄する逆洗機構と、ろ過抵抗計測装置と、を備える、上向流式ろ過槽と、
   前記逆洗排水排出口から排出された逆洗排水を、重力沈降により固液分離する固液分離槽であって、重力方向下部に沈降した固形分を排出する固形分排出機構と、重力方向上部に配置された液体分排出口とを備える、固液分離槽と、
   を備え、更に、前記固形分排出機構は、前記固形分の濃度を検出する濃度計を備え、
   前記固液分離槽の前記液体分排出口から排出された液体を前記上向流式ろ過槽の原水流入口側に返送する返送工程と、
   所定時間毎に前記逆洗機構の運転を開始する第１の逆洗運転設定と、前記逆洗機構を運転していない場合に前記ろ過抵抗計測装置の測定値が第１の所定の閾値に到達したことに基づいて、前記逆洗機構の運転を開始する第２の逆洗運転設定と、の少なくとも一方に基づいて逆洗を開始する逆洗制御工程と、
   前記固形分排出機構が運転を停止している場合に、前記ろ過抵抗計測装置の測定値が、前記第１の所定の閾値よりも低い第２の所定の閾値に到達したことに基づいて前記固形分排出機構の運転を開始し、前記濃度計による検出値が所定の閾値に到達したことに基づいて、前記固形分排出機構の運転を停止する固形分排出制御工程と、
   を含む、
   固形物回収システムの運転方法。

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