JP7420544B2 - ろ過装置およびろ過装置の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、ろ過装置およびろ過装置の洗浄方法に関し、特には、下水処理場の最終沈殿池などにおいて好適に使用し得るろ過装置およびろ過装置の洗浄方法に関するものである。

従来、最初沈殿池や最終沈殿池などの沈殿池として、被処理水中の固形分を沈殿させる沈殿部と、沈殿部で固形分の一部を沈殿させた被処理水をろ過するろ過部とを備える沈殿池を用いることが提案されている。この沈殿部およびろ過部を備える沈殿池によれば、沈殿部において固形分の一部を沈殿させた被処理水をろ過部において更にろ過することができるので、固形分が十分に除去された処理水を得ることができる。
そして、当該沈殿池のろ過部としては、複数のろ材よりなるろ材層と、ろ材層の上方に配設されてろ材層を構成するろ材の流出を防止する上部スクリーンと、ろ材層の下方に配設されてろ材層を構成するろ材を支持する下部スクリーンとを有し、被処理水をろ材層に上向流で通水させることによりろ過を行うろ過部が用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。

また、上述したようなろ過部の洗浄方法としては、洗浄水としての被処理水を上向流で流しつつろ過部内に空気等の気体を噴き込み、気体の噴き込みにより生じる水流によってろ材層を構成するろ材を流動させることによりろ材層に捕捉された濁質を剥離させる気体洗浄工程を行った後、剥離させた濁質を洗浄水としての被処理水でオーバーフローさせてろ材層をリンスするリンス工程を行う方法が知られている。そして、ろ過部の洗浄は、通常、所定時間毎に、或いは、ろ過部の固液分離性能が低下した際に行われている（例えば、特許文献３参照）。

特開平８－２５７５８５号公報 国際公開第２０１２／１６１３３９号 特開２０１６－１７５００９号公報

ここで、洗浄水としても用いられる被処理水の流量は経時変化し得るところ、上記従来のろ過部の洗浄方法では、気体洗浄工程およびリンス工程の実施条件、特には気体洗浄工程を実施する時間およびリンス工程を実施する時間を適切に調整することができなかった。

そこで、本発明は、被処理水を上向流でろ過するろ材層を、洗浄水の流量が経時変化する場合であっても適切に洗浄することを可能にする装置および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、本発明のろ過装置は、複数のろ材よりなるろ材層と、前記ろ材層を洗浄する際に曝気により前記ろ材層を撹拌するための気体噴出口とを有し、被処理水を上向流でろ過するろ過部を備えるろ過装置であって、前記ろ過部の水位を測定する水位計と、前記ろ材層を洗浄した際に排出される洗浄排水の透明度または濁度を測定する水質計と、前記ろ材層を洗浄する際のろ過装置の動作を制御する制御機構とを更に備え、前記制御機構は、前記気体噴出口からの曝気を終了するタイミングを前記水位計の測定値を用いて決定すると共に、曝気の終了後に前記ろ材層に洗浄水を流してろ材層をリンスする際にリンスを終了するタイミングを前記水質計の測定値を用いて決定することを特徴とする。このように、水位計および水質計を設け、気体噴出口からの曝気を終了するタイミングを水位計の測定値を用いて決定すると共に、リンスを終了するタイミングを水質計の測定値を用いて決定すれば、洗浄水の流量が経時変化する場合であってもろ材層を適切に洗浄することができる。

ここで、本発明のろ過装置は、前記制御機構が、前記気体噴出口からの曝気を終了するタイミングを、前記水位計の測定値および前記水質計の測定値を用いて決定することが好ましい。気体噴出口からの曝気を終了するタイミングを水位計の測定値および水質計の測定値の双方を用いて決定すれば、より適切なタイミングで曝気を終了させることができる。

また、本発明のろ過装置は、前記ろ過部が、前記水位計で水位を測定する部分の水面の波立ちを抑制する波立ち防止機構を備えることが好ましい。波立ち防止機構を設ければ、ろ過部の水位をより正確に測定し、曝気を終了させるタイミングをより適切に決定することができる。

そして、本発明のろ過装置は、前記洗浄排水が流入する排水槽と、前記ろ過部と前記排水槽とを接続する洗浄排水流路とを更に備え、前記水質計は、前記排水槽内の洗浄排水の透明度または濁度を測定し、前記制御機構は、前記洗浄排水流路の体積Ｖ_１と、前記排水槽の体積Ｖ_２と、前記ろ過部の体積Ｖ_３と、前記洗浄水の流量Ｑと、前記水質計の測定値とを用いて、下記（１）～（３）の何れかのタイミングで前記リンスを終了させることが好ましい。
（１）リンスの開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑになる前に水質計の測定値が所定値に到達した場合には、リンスの開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑになったタイミング
（２）リンスの開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑ以上（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑ以下の間に水質計の測定値が所定値に到達した場合には、水質計の測定値が所定値に到達したタイミング
（３）リンスの開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑになるまで水質計の測定値が所定値に到達しなかった場合には、リンスの開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑになったタイミング
上記（１）～（３）の何れかのタイミングであれば、より適切なタイミングでリンスを終了させることができる。

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、本発明のろ過装置の洗浄方法は、複数のろ材よりなるろ材層と、前記ろ材層を洗浄する際に曝気により前記ろ材層を撹拌するための気体噴出口とを有し、被処理水を上向流でろ過するろ過部を備えるろ過装置の洗浄方法であって、洗浄水を上向流で流しつつ前記気体噴出口から気体を噴き込んで前記ろ材層を構成するろ材を撹拌および洗浄する気体洗浄工程と、前記気体洗浄工程の後に、前記ろ材層に洗浄水を流してろ材層をリンスするリンス工程とを含み、前記気体洗浄工程を終了するタイミングを、前記ろ過部の水位を用いて決定し、前記リンス工程を終了するタイミングを、前記ろ材層をリンスした際に排出される洗浄排水の透明度または濁度を用いて決定することを特徴とする。このように、気体洗浄工程を終了するタイミングをろ過部の水位を用いて決定し、リンス工程を終了するタイミングを洗浄排水の透明度または濁度を用いて決定すれば、洗浄水の流量が経時変化する場合であってもろ材層を適切に洗浄することができる。

ここで、本発明のろ過装置の洗浄方法は、前記気体洗浄工程を終了するタイミングを、前記ろ過部の水位と、前記気体洗浄工程で排出される洗浄排水の透明度または濁度とを用いて決定することが好ましい。気体洗浄工程を終了するタイミングを水位、並びに、透明度または濁度を用いて決定すれば、より適切なタイミングで気体洗浄工程を終了させることができる。

また、本発明のろ過装置の洗浄方法は、前記ろ過部は、水位を測定する部分に水面の波立ちを抑制する波立ち防止機構を備えることが好ましい。波立ち防止機構を設ければ、ろ過部の水位をより正確に測定し、気体洗浄工程を終了させるタイミングをより適切に決定することができる。

そして、本発明のろ過装置の洗浄方法は、前記ろ過装置は、前記洗浄排水が流入する排水槽と、前記ろ過部と前記排水槽とを接続する洗浄排水流路とを更に備え、前記透明度または濁度を測定される洗浄排水が前記排水槽内の洗浄排水であり、前記洗浄排水流路の体積Ｖ_１と、前記排水槽の体積Ｖ_２と、前記ろ過部の体積Ｖ_３と、前記洗浄水の流量Ｑと、前記ろ材層をリンスした際に排出される洗浄排水の透明度または濁度とを用いて、下記（１）～（３）の何れかのタイミングで前記リンスを終了させることが好ましい。
（１）リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑになる前に測定した透明度または濁度が所定値に到達した場合には、リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑになったタイミング
（２）リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑ以上（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑ以下の間に測定した透明度または濁度が所定値に到達した場合には、測定した透明度または濁度が所定値に到達したタイミング
（３）リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑになるまで測定した透明度または濁度が所定値に到達しなかった場合には、リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑになったタイミング
上記（１）～（３）の何れかのタイミングであれば、より適切なタイミングでリンスを終了させることができる。

本発明によれば、被処理水を上向流でろ過するろ材層を、洗浄水の流量が経時変化する場合であっても適切に洗浄することが可能になる。

ろ過装置の一例の概略構成を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ線に沿う断面図である。 図１に示すろ過装置の波立ち防止機構を拡大して示す説明図である。

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、本発明のろ過装置は、特に限定されることなく、例えば、被処理水中の固形分を沈殿させる沈殿領域と、沈殿領域で固形分の一部を沈殿させた被処理水をろ過するろ過領域とを備える沈殿池のろ過領域に設置することができる。また、本発明のろ過装置の洗浄方法は、特に限定されることなく、例えば、被処理水中の固形分を沈殿させる沈殿領域と、沈殿領域で固形分の一部を沈殿させた被処理水をろ過するろ過領域とを備える沈殿池において、ろ過領域を構成するろ過装置を洗浄する際に用いることができる。
以下、本発明のろ過装置の洗浄方法および本発明のろ過装置について、順次説明する。

（ろ過装置の洗浄方法）
本発明のろ過装置の洗浄方法は、複数のろ材よりなるろ材層と、ろ材層を洗浄する際に曝気によりろ材層を撹拌するための気体噴出口とを有し、被処理水を上向流でろ過するろ過部を備えるろ過装置を洗浄する際に用いることができる。具体的には、本発明のろ過装置の洗浄方法は、特に限定されることなく、例えば図１に示すようなろ過装置１００を洗浄する際に用いることができる。

ここで、図１（ａ）に平面図を示し、図１（ｂ）にＡ－Ａ線に沿う断面図を示すように、ろ過装置１００は、被処理水の流れ方向で見て、水槽内に設置された隔壁２１の下流側に設けられており、ろ過装置１００の上流側には、被処理水が流入する流入部１０が設けられている。

流入部１０は、下部でろ過装置１００と連通しており、流入部１０へと流入した被処理水は、流入部１０の下部からろ過装置１００へと流入してろ過される。そして、流入部１０には、流入部の水位を測定する第１の水位計６０が設けられている。なお、流入部１０は、特に限定されることなく、被処理水中の固形分を沈殿させる沈殿領域として機能するものであってもよい。

ろ過装置１００は、隔壁２１，２２間に設けられたろ過部２０と、ろ過部２０から越流した水（処理水または洗浄排水）が流れる流路３０と、洗浄排水が流入する排水槽４０とを備えている。また、ろ過装置１００は、ろ過部２０の水位を測定する第２の水位計５０と、排水槽４０内の洗浄排水の透明度を測定する水質計７０とを備えている。

ろ過部２０は、複数のろ材（図示せず）よりなるろ材層２３と、ろ過部２０からのろ材の流出を防止する上部スクリーン２４および下部スクリーン２６と、ろ材層２３を洗浄する際に曝気によりろ材層２３を撹拌するための気体噴出口を有する曝気管２５とを備えている。また、ろ過部２０は、第２の水位計５０で水位を測定する部分の水面の波立ちを抑制する波立ち防止機構２７を水面近傍に備えている。
そして、ろ過部２０では、下部から流入した被処理水が、流入部１０とろ過部２０との水頭差をろ過の推進力として上向流でろ過される。また、ろ過部２０のろ材層２３は、一定時間毎に、または、予め定めた所定のタイミングで、被処理水を洗浄水として用いて洗浄される。なお、所定のタイミングとしては、特に限定されることなく、例えば、被処理水をろ過して得られる処理水の水質が一定のレベル以下に低下したタイミングや、流入部１０とろ過部２０との水位差が所定値以上になったタイミングなどが挙げられる。

ここで、ろ過部２０を区画形成する隔壁２１，２２は、下端を水槽の底面から離隔させて設けられている。また、水槽の深さ方向において、隔壁２１，２２の上端は水面よりも上側に位置しており、隔壁２１，２２の下端は気体噴出口を有する曝気管２５よりも下側に位置している。
なお、隔壁２１，２２は、特に限定されることなく、仕切り板やコンクリート壁を用いて形成することができる。また、図示例では隔壁２１，２２間にろ過部２０が１つのみ設けられている場合を示したが、隔壁２１，２２間には追加の隔壁によって区画形成された複数のろ過部が設けられていてもよい。

ろ材層２３を構成するろ材としては、特に限定されることなく、例えば樹脂製のろ材を用いることができる。また、ろ材としては、沈降性ろ材（即ち、静止した被処理水中で沈降するろ材）と、浮上ろ材（即ち、静止した被処理水中で浮くろ材）との何れを用いてもよいが、図１（ｂ）に示すように、被処理水の通水中には浮く程度の比重を有するろ材を用いることが好ましく、比重が１．０未満の浮上ろ材を用いることがより好ましい。なお、ろ材として浮上ろ材を使用する場合には、ろ過部２０内に水を貯留した状態でろ材を投入することによりろ過部２０内にろ材を充填することができるので、下部スクリーン２６は設けなくてもよい。

気体噴出口を有する曝気管２５は、ろ過部２０外に設けられたブロア（図示せず）等の空気供給源に接続されている。そして、曝気管２５とブロアとは、気体としての空気の曝気により生じる旋回流を用いてろ材層２３を撹拌洗浄する曝気装置として機能する。なお、曝気管２５とブロアとの接続部には、ろ過中に被処理水が逆流するのを防止するための空気配管弁（図示せず）が設けられている。

波立ち防止機構２７は、第２の水位計５０で水位を測定する部分の水面の波立ちを抑制するものである。そして、波立ち防止機構２７としては、特に限定されることなく、例えば図２に示すような、一端（図２では上端）が水面上に位置すると共に水中に浸漬された他端（図２では下端）が閉止され、且つ、外周面のうちの水中に浸漬されている部分に貫通孔２７Ａが設けられた筒状体を用いることができる。このような波立ち防止機構２７を用いれば、図２に示すように、曝気中であっても波立ち防止機構２７内の水面が波立つのを抑制し、第２の水位計５０でろ過部２０の水位を正確に測定することができる。従って、本発明の洗浄方法を使用し、後述するようにして気体洗浄工程を終了させるタイミングをろ過部２０の水位を用いて決定する際に、気体洗浄工程を終了させるタイミングをより適切に決定することができる。

流路３０は、ろ過部２０から越流した水が流れる流路であり、被処理水のろ過中には処理水が流れる処理水流路となり、ろ材層２３の洗浄中には洗浄排水が流れる洗浄排水流路となる。なお、流路３０には、ろ過部２０から越流した水の流出先を切り替えるゲート３１が設けられており、ろ過装置１００では、被処理水のろ過中にはろ過部２０から越流した処理水がろ過装置１００外へと流出し、ろ材層２３の洗浄中にはろ過部２０から越流した洗浄排水が排水槽４０へと流入するようにゲート３１の開閉が切り替えられれる。

ろ材層２３の洗浄中に洗浄排水が流入する排水槽４０には、洗浄排水を系外へと排出するための排水ポンプ４１と、排水槽４０内の洗浄排水の透明度を測定する水質計７０とが設けられている。

そして、水質計７０は、特に限定されることなく、レーザー光照射装置７１と、受光装置７２とを有しており、受光装置７２で検出されるレーザー光の強度に基づいて透明度の高さを測定するものである。

なお、図１に示す例では、水質計７０として洗浄排水の透明度を測定する水質計を用いたが、水質計は濁度を測定するものであってもよい。また、水質計の設置位置は排水槽４０内に限定されるものではなく、水質計が透明度または濁度を測定する洗浄排水は、流路３０内を流れる洗浄排水や、流路３０内または排水槽４０内などからサンプリングされた洗浄排水であってもよい。

そして、上述した構成を有するろ過装置１００のろ過部２０では、以下のようにして被処理水のろ過およびろ材層２３の洗浄が実施される。

即ち、ろ過装置１００では、曝気管とブロアとの接続部に設けられた空気配管弁を閉じ、ブロアを停止させた状態で被処理水をろ過部２０に上向流で通水することにより、被処理水をろ過する。そして、ろ過部２０内に設けられたろ材層２３で被処理水をろ過して得た清浄な処理水は、流路３０およびゲート３１を介して外部（例えば、処理水槽など）へと送水される。

また、ろ過装置１００では、本発明の洗浄方法を用いて、以下のようにしてろ材層２３を洗浄する。

即ち、本発明の洗浄方法を用いたろ材層２３の洗浄は、洗浄水としての被処理水をろ過部２０に上向流で流しつつ、曝気管２５の気体噴出口から気体としての空気を噴き込んでろ材層２４を構成するろ材を撹拌および洗浄する気体洗浄工程を実施した後、曝気を停止し、ろ材層２３に洗浄水としての被処理水を流してろ材層２３をリンスするリンス工程を実施することにより行う。

そして、本発明の洗浄方法を用いたろ材層２３の洗浄では、気体洗浄工程を終了するタイミングを、ろ過部２０の水位を用いて決定し、リンス工程を終了するタイミングを、ろ材層２３をリンスした際に排出される洗浄排水の透明度または濁度（図１に示すろ過装置１００では水質計７０で測定した透明度）を用いて決定する。

具体的には、気体洗浄工程では、曝気管２５とブロアとの接続部に設けられた空気配管弁を開き、ブロアを運転させた状態で洗浄水としての被処理水をろ過部２０に上向流で通水することにより、ろ材層２３を撹拌洗浄する。そして、ろ材層２３を洗浄中のろ過部２０では、ブロアおよび曝気管２５を介して気体噴出口からろ過部２０内に供給された空気により旋回流が発生し、ろ材層２３を構成するろ材が流動して分散する。その結果、ろ過部２０では、ろ材層２３に捕捉されていた固形分（例えば、濁質など）がろ材層２３から除去される。なお、ろ材層２３から除去された固形分を含む洗浄排水は、洗浄排水流路としての流路３０、排水槽４０および排水ポンプ４１を介して外部（例えば、洗浄排水処理装置など）へと送水される。

そして、曝気を停止して気体洗浄工程を終了させるタイミングは、ろ過部２０の水位を用いて決定される。
具体的には、気体洗浄工程を終了させるタイミングは、例えば、（ｉ）第２の水位計５０で測定したろ過部２０の水位が所定の水位以下になったタイミング、または、（ｉｉ）第２の水位計５０で測定したろ過部２０の水位と第１の水位計６０で測定した流入部１０の水位との差（即ち、水頭差）が所定値以下になったタイミングとすることができる。
このように、ろ過部２０の水位またはろ過部２０の水位と流入部１０の水位との差が所定値以下になり、洗浄中のろ材層２３の一次側と二次側との間の差圧が所定の大きさまで低下したタイミングで気体洗浄工程を終了させれば、ろ材層２３を適切に洗浄することができる。

また、気体洗浄工程を終了させるタイミングは、ろ過部２０の水位および水質計７０の測定値を用いて決定してもよい。
具体的には、気体洗浄工程を終了させるタイミングは、例えば、（ｉｉｉ）第２の水位計５０で測定したろ過部２０の水位が所定の水位以下になり、且つ、水質計７０で測定した透明度が所定値以上になったタイミング、または、（ｉｖ）第２の水位計５０で測定したろ過部２０の水位と第１の水位計６０で測定した流入部１０の水位との差（即ち、水頭差）が所定値以下になり、且つ、水質計７０で測定した透明度が所定値以上になったタイミングとすることもできる。
ろ過部２０の水位またはろ過部２０の水位と流入部１０の水位との差は、ろ材層２３を撹拌洗浄した際に洗浄水が流通し易い部分（水みち）が局所的に形成された場合にも低下し得る。そのため、ろ過部２０の水位またはろ過部２０の水位と流入部１０の水位との差のみを用いて気体洗浄工程を終了させるタイミングを決定した場合には、十分に洗浄されていない部分がろ材層２３に残る虞がある。しかし、ろ過部２０の水位またはろ過部２０の水位と流入部１０の水位との差が所定値以下になり、且つ、水質計７０で測定した透明度が所定値以上になった（即ち、洗浄排水が所定の清浄度になった）タイミングで気体洗浄工程を終了させれば、ろ材層２３をより適切に洗浄することができる。

ここで、上記（ｉ）および（ｉｉｉ）における「所定の水位」、並びに、（ｉｉ）および（ｉｖ）における水位の差の「所定値」は、ろ材層２３の所望の洗浄度合いに応じて実験的または理論的に決定することができ、例えば被処理水のろ過を開始する前の値などとすることができる。
また、（ｉｉｉ）および（ｉｖ）における透明度の「所定値」は、ろ材層２３の所望の洗浄度合いに応じて実験的または理論的に決定することができる。
なお、上記（ｉｉｉ）および（ｉｖ）では、水質計７０が測定する洗浄排水のパラメータが透明度である場合について説明したが、水質計が測定する洗浄排水のパラメータが濁度である場合には、ろ過部２０の水位またはろ過部２０の水位と流入部１０の水位との差が所定値以下になり、且つ、水質計で測定した濁度が所定値以下になった（即ち、洗浄排水が所定の清浄度になった）タイミングで気体洗浄工程を終了させればよい。そして、濁度の「所定値」は、ろ材層２３の所望の洗浄度合いに応じて実験的または理論的に決定することができる。

また、リンス工程では、曝気管２５とブロアとの接続部に設けられた空気配管弁を閉じ、ブロアを停止させた状態で洗浄水としての被処理水をろ過部２０に上向流で通水することにより、ろ材層２３をリンスする。なお、リンス時に発生する、ろ材層２３から除去された固形分を含む洗浄排水は、洗浄排水流路としての流路３０、排水槽４０および排水ポンプ４１を介して外部（例えば、洗浄排水処理装置など）へと送水される。

そして、リンス工程を終了させるタイミングは、洗浄排水の透明度または濁度（図示例では水質計７０で測定した透明度）を用いて決定される。なお、ろ過装置１００では、リンス工程を終了させるタイミングでゲート３１の開閉を切り替え、ろ過を再開することができる。

具体的には、リンス工程を終了させるタイミングは、例えば、水質計７０で測定した透明度が所定値以上になったタイミングとすることができる。なお、水質計が測定する洗浄排水のパラメータが濁度である場合には、水質計で測定した濁度が所定値以下になったタイミングでリンス工程を終了させればよい。
このように、水質計７０で測定した測定値が所定値になり、ろ材層２３を通過した水の清浄度が所望のレベルに到達したタイミングでリンス工程を終了させれば、ろ材層２３を適切に洗浄することができる。

ここで、洗浄排水がろ過部２０から流出してから排水槽４０に流入するまでの時間および排水槽４０内での洗浄排水の滞留時間を考えると、排水槽４０内の洗浄排水の性状（例えば、透明度や濁度）には、ろ過部２０を流出した洗浄排水の性状がリアルタイムで反映されない。そこで、リンス工程を終了させるタイミングは、水質計７０の測定値を用いて以下のようにして決定してもよい。
具体的には、洗浄排水流路としての流路３０の体積をＶ_１とし、排水槽４０の体積をＶ_２とし、ろ過部２０の体積をＶ_３とし、洗浄水として用いる被処理水の流量をＱとして、下記（１）～（３）の何れかのタイミングでリンス工程を終了させてもよい。
（１）リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑになる前に水質計で測定した透明度または濁度が所定値に到達した場合には、リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑになったタイミング
（２）リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑ以上（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑ以下の間に水質計で測定した透明度または濁度が所定値に到達した場合には、水質計で測定した透明度または濁度が所定値に到達したタイミング
（３）水質計で測定した透明度または濁度がリンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑになるまで所定値に到達しなかった場合には、リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑになったタイミング
このようにすれば、十分なリンス時間の確保と、リンス時間が過度に長くなることの防止とを両立し、ろ材層２３を更に適切に洗浄することができる。

なお、リンス工程を終了させるタイミングを決定する際の透明度の「所定値」および濁度の「所定値」は、ろ材層２３の所望の洗浄度合いに応じて実験的または理論的に決定することができる。ここで、上述した気体洗浄工程を終了させるタイミングを決定する際に水質計の測定値を用いる場合には、通常、リンス工程を終了させるタイミングを決定する際の透明度の「所定値」は、気体洗浄工程を終了させるタイミングを決定する際の透明度の「所定値」超であり、リンス工程を終了させるタイミングを決定する際の濁度の「所定値」は、気体洗浄工程を終了させるタイミングを決定する際の濁度の「所定値」未満である。

（ろ過装置）
本発明のろ過装置は、複数のろ材よりなるろ材層と、ろ材層を洗浄する際に曝気によりろ材層を撹拌するための気体噴出口とを有し、被処理水を上向流でろ過するろ過部を備え、更に、ろ過部の水位を測定する水位計と、ろ材層を洗浄した際に排出される洗浄排水の透明度または濁度を測定する水質計と、ろ材層を洗浄する際のろ過装置の動作を制御する制御機構とを更に備える。そして、本発明のろ過装置では、制御機構が、気体噴出口からの曝気を終了するタイミングを水位計の測定値を用いて決定すると共に、曝気の終了後にろ材層に洗浄水を流してろ材層をリンスする際にリンスを終了するタイミングを水質計の測定値を用いて決定する。

具体的には、本発明のろ過装置の一例としては、ろ過装置の動作を制御する制御機構を更に備えている以外は図１に示すろ過装置１００と同様の構成を有するろ過装置を挙げることができる。

ここで、制御機構としては、例えばコンピュータなどのハードウェア手段を用いることができる。そして、制御機構は、曝気管２５とブロア（図示せず）との接続部に設けられた空気配管弁の開閉、ブロアの運転および停止、ゲート３１の開閉、並びに、排水ポンプ４１の運転および停止を制御する。

具体的には、制御機構は、曝気管２５とブロアとの接続部に設けられた空気配管弁を閉じ、ブロアを停止させた状態で被処理水をろ過部２０に上向流で通水させることにより、ろ過部２０に被処理水をろ過させる。

また、制御機構は、一定時間毎に、または、予め定めた所定のタイミングで、被処理水を洗浄水として用いたろ材層２３の洗浄を開始する。なお、所定のタイミングとしては、特に限定されることなく、例えば、被処理水をろ過して得られる処理水の水質が一定のレベル以下に低下したタイミングや、流入部１０とろ過部２０との水位差が所定値以上になったタイミングなどが挙げられる。

具体的には、制御機構は、曝気管２５とブロアとの接続部に設けられた空気配管弁を開き、ブロアを運転させた状態で洗浄水としての被処理水をろ過部２０に上向流で通水させることにより、ろ材層２３を撹拌洗浄させる。また、制御機構は、ゲート３１の開閉を切り替え、ろ材層２３から除去された固形分を含む洗浄排水を、洗浄排水流路としての流路３０、排水槽４０および排水ポンプ４１を介して外部（例えば、洗浄排水処理装置など）へと送水する。

そして、制御機構は、第２の水位計５０で測定したろ過部２０の水位のデータを入手し、必要に応じて第１の水位計６０で測定した流入部１０の水位のデータを更に入手して、曝気を停止するタイミングを決定し、当該タイミングで空気配管弁を閉じると共にブロアを停止させる。
具体的には、制御機構は、例えば、（ｉ）第２の水位計５０で測定したろ過部２０の水位が所定の水位以下になったタイミング、または、（ｉｉ）第２の水位計５０で測定したろ過部２０の水位と第１の水位計６０で測定した流入部１０の水位との差（即ち、水頭差）が所定値以下になったタイミングを曝気を停止するタイミングとして決定する。
このように、ろ過部２０の水位またはろ過部２０の水位と流入部１０の水位との差が所定値以下になり、洗浄中のろ材層２３の一次側と二次側との間の差圧が所定の大きさまで低下したタイミングで曝気を終了させれば、ろ材層２３を適切に洗浄することができる。

また、制御機構は、第２の水位計５０で測定したろ過部２０の水位のデータおよび水質計７０で測定した透明度のデータを入手し、必要に応じて第１の水位計６０で測定した流入部１０の水位のデータを更に入手して、曝気を停止するタイミングを決定してもよい。
具体的には、制御機構は、例えば、（ｉｉｉ）第２の水位計５０で測定したろ過部２０の水位が所定の水位以下になり、且つ、水質計７０で測定した透明度が所定値以上になったタイミング、または、（ｉｖ）第２の水位計５０で測定したろ過部２０の水位と第１の水位計６０で測定した流入部１０の水位との差（即ち、水頭差）が所定値以下になり、且つ、水質計７０で測定した透明度が所定値以上になったタイミングを曝気を停止するタイミングとして決定してもよい。
ろ過部２０の水位またはろ過部２０の水位と流入部１０の水位との差は、ろ材層２３を撹拌洗浄した際に洗浄水が流通し易い部分（水みち）が局所的に形成された場合にも低下し得る。そのため、ろ過部２０の水位またはろ過部２０の水位と流入部１０の水位との差のみを用いて曝気を終了させるタイミングを決定した場合には、十分に洗浄されていない部分がろ材層２３に残る虞がある。しかし、ろ過部２０の水位またはろ過部２０の水位と流入部１０の水位との差が所定値以下になり、且つ、水質計７０で測定した透明度が所定値以上になった（即ち、洗浄排水が所定の清浄度になった）タイミングで曝気を終了させれば、ろ材層２３をより適切に洗浄することができる。

ここで、上記（ｉ）および（ｉｉｉ）における「所定の水位」、並びに、（ｉｉ）および（ｉｖ）における水位の差の「所定値」は、ろ材層２３の所望の洗浄度合いに応じて実験的または理論的に決定することができ、例えば被処理水のろ過を開始する前の値などとすることができる。
また、（ｉｉｉ）および（ｉｖ）における透明度の「所定値」は、ろ材層２３の所望の洗浄度合いに応じて実験的または理論的に決定することができる。
なお、上記（ｉｉｉ）および（ｉｖ）では、水質計７０が測定する洗浄排水のパラメータが透明度である場合について説明したが、水質計が測定する洗浄排水のパラメータが濁度である場合には、ろ過部２０の水位またはろ過部２０の水位と流入部１０の水位との差が所定値以下になり、且つ、水質計で測定した濁度が所定値以下になった（即ち、洗浄排水が所定の清浄度になった）タイミングを曝気を停止するタイミングとして決定すればよい。そして、濁度の「所定値」は、ろ材層２３の所望の洗浄度合いに応じて実験的または理論的に決定することができる。

また、制御機構は、曝気の停止後、曝気管２５とブロアとの接続部に設けられた空気配管弁を閉じ、ブロアを停止させた状態で洗浄水としての被処理水をろ過部２０に上向流で通水させることにより、ろ材層２３をリンスする。なお、リンス時に発生する、ろ材層２３から除去された固形分を含む洗浄排水は、洗浄排水流路としての流路３０、排水槽４０および排水ポンプ４１を介して外部（例えば、洗浄排水処理装置など）へと送水させる。

そして、制御機構は、水質計７０の測定値のデータを入手して、リンスを終了させるタイミングを決定し、当該タイミングでゲート３１の開閉を切り替えてろ過を再開させる。

具体的には、制御機構は、例えば、水質計７０で測定した透明度が所定値以上になったタイミングをリンスを停止するタイミングとして決定する。なお、水質計が測定する洗浄排水のパラメータが濁度である場合には、水質計で測定した濁度が所定値以下になったタイミングをリンスを停止するタイミングとして決定すればよい。
このように、水質計７０で測定した測定値が所定値になり、ろ材層２３を通過した水の清浄度が所望のレベルに到達したタイミングでリンスを終了させれば、ろ材層２３を適切に洗浄することができる。

ここで、洗浄排水がろ過部２０から流出してから排水槽４０に流入するまでの時間および排水槽４０内での洗浄排水の滞留時間を考えると、排水槽４０内の洗浄排水の性状（例えば、透明度や濁度）には、ろ過部２０を流出した洗浄排水の性状がリアルタイムで反映されない。そこで、制御機構は、水質計７０の測定値を用いて以下のようにしてリンスを終了させるタイミングを決定してもよい。
具体的には、洗浄排水流路としての流路３０の体積をＶ_１とし、排水槽４０の体積をＶ_２とし、ろ過部２０の体積をＶ_３とし、洗浄水として用いる被処理水の流量をＱとして、下記（１）～（３）の何れかのタイミングをリンスを終了させるタイミングとして決定してもよい。
（１）リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑになる前に水質計で測定した透明度または濁度が所定値に到達した場合には、リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑになったタイミング
（２）リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２）／Ｑ以上（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑ以下の間に水質計で測定した透明度または濁度が所定値に到達した場合には、水質計で測定した透明度または濁度が所定値に到達したタイミング
（３）水質計で測定した透明度または濁度がリンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑになるまで所定値に到達しなかった場合には、リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ_１＋Ｖ_２＋Ｖ_３）／Ｑになったタイミング
このようにすれば、十分なリンス時間の確保と、リンス時間が過度に長くなることの防止とを両立し、ろ材層２３を更に適切に洗浄することができる。

なお、リンスを終了させるタイミングを決定する際の透明度の「所定値」および濁度の「所定値」は、ろ材層２３の所望の洗浄度合いに応じて実験的または理論的に決定することができる。ここで、上述した曝気を終了させるタイミングを決定する際に水質計の測定値を用いる場合には、通常、リンスを終了させるタイミングを決定する際の透明度の「所定値」は、曝気を終了させるタイミングを決定する際の透明度の「所定値」超であり、リンスを終了させるタイミングを決定する際の濁度の「所定値」は、曝気を終了させるタイミングを決定する際の濁度の「所定値」未満である。

以上、一例を用いて本発明のろ過装置およびろ過装置の洗浄方法について説明したが、本発明のろ過装置およびろ過装置の洗浄方法は、上記一例に限定されることはなく、本発明のろ過装置およびろ過装置の洗浄方法には、適宜変更を加えることができる。

本発明によれば、被処理水を上向流でろ過するろ材層を、洗浄水の流量が経時変化する場合であっても適切に洗浄することが可能になる。

１０ 流入部
２０ ろ過部
２１，２２ 隔壁
２３ ろ材層
２４ 上部スクリーン
２５ 曝気管
２６ 下部スクリーン
２７ 波立ち防止機構
２７Ａ 貫通孔
３０ 流路
３１ ゲート
４０ 排水槽
４１ 排水ポンプ
５０ 第２の水位計
６０ 第１の水位計
７０ 水質計
１００ ろ過装置

Claims (6)

1. 被処理水が流入する流入部と、
   複数のろ材よりなるろ材層と、前記ろ材層を洗浄する際に曝気により前記ろ材層を撹拌するための気体噴出口とを有し、前記流入部と下部で連通されて流入した前記被処理水を上向流でろ過するろ過部と、
   を備えるろ過装置であって、
   前記流入部の水位を測定する第１の水位計と、
   前記ろ過部の水位を測定する第２の水位計と、
   前記ろ材層を洗浄した際に排出される洗浄排水の透明度または濁度を測定する水質計と、
   前記ろ材層を洗浄する際のろ過装置の動作を制御する制御機構と、
   前記洗浄排水が流入する排水槽と、
   前記ろ過部と前記排水槽とを接続する洗浄排水流路と、
   を更に備え、
   前記水質計は、前記排水槽内の洗浄排水の透明度または濁度を測定し、
   前記制御機構は、前記気体噴出口からの曝気を終了するタイミングを前記第１の水位計の測定値と前記第２の水位計の測定値との差を用いて決定すると共に、曝気の終了後に前記ろ材層に洗浄水を流してろ材層をリンスする際に、リンスを、前記洗浄排水流路の体積Ｖ _１ と、前記排水槽の体積Ｖ _２ と、前記ろ過部の体積Ｖ _３ と、前記洗浄水の流量Ｑと、前記水質計の測定値とを用いて、下記（１）～（３）の何れかのタイミングで終了させる、ろ過装置。
   （１）リンスの開始からの経過時間が（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ）／Ｑになる前に水質計の測定値が所定値に到達した場合には、リンスの開始からの経過時間が（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ）／Ｑになったタイミング
   （２）リンスの開始からの経過時間が（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ）／Ｑ以上（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ＋Ｖ _３ ）／Ｑ以下の間に水質計の測定値が所定値に到達した場合には、水質計の測定値が所定値に到達したタイミング
   （３）リンスの開始からの経過時間が（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ＋Ｖ _３ ）／Ｑになるまで水質計の測定値が所定値に到達しなかった場合には、リンスの開始からの経過時間が（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ＋Ｖ _３ ）／Ｑになったタイミング
2. 前記制御機構は、前記気体噴出口からの曝気を終了するタイミングを、前記第１の水位計の測定値と前記第２の水位計の測定値との差および前記水質計の測定値を用いて決定する、請求項１に記載のろ過装置。
3. 前記ろ過部は、前記第２の水位計で水位を測定する部分の水面の波立ちを抑制する波立ち防止機構を備える、請求項１または２に記載のろ過装置。
4. 被処理水が流入する流入部、および、複数のろ材よりなるろ材層と、前記ろ材層を洗浄する際に曝気により前記ろ材層を撹拌するための気体噴出口とを有し、前記流入部と下部で連通されて流入した前記被処理水を上向流でろ過するろ過部を備えるろ過装置の洗浄方法であって、
   洗浄水を上向流で流しつつ前記気体噴出口から気体を噴き込んで前記ろ材層を構成するろ材を撹拌および洗浄する気体洗浄工程と、
   前記気体洗浄工程の後に、前記ろ材層に洗浄水を流してろ材層をリンスするリンス工程と、
   を含み、
   前記気体洗浄工程を終了するタイミングを、前記流入部の水位と前記ろ過部の水位との差を用いて決定し、
   前記リンス工程を終了するタイミングを、前記ろ材層をリンスした際に排出される洗浄排水の透明度または濁度を用いて決定し、
   前記ろ過装置は、前記洗浄排水が流入する排水槽と、前記ろ過部と前記排水槽とを接続する洗浄排水流路とを更に備え、
   前記透明度または濁度を測定される洗浄排水が前記排水槽内の洗浄排水であり、
   前記洗浄排水流路の体積Ｖ _１ と、前記排水槽の体積Ｖ _２ と、前記ろ過部の体積Ｖ _３ と、前記洗浄水の流量Ｑと、前記ろ材層をリンスした際に排出される洗浄排水の透明度または濁度とを用いて、下記（１）～（３）の何れかのタイミングで前記リンスを終了させる、ろ過装置の洗浄方法。
   （１）リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ）／Ｑになる前に測定した透明度または濁度が所定値に到達した場合には、リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ）／Ｑになったタイミング
   （２）リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ）／Ｑ以上（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ＋Ｖ _３ ）／Ｑ以下の間に測定した透明度または濁度が所定値に到達した場合には、測定した透明度または濁度が所定値に到達したタイミング
   （３）リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ＋Ｖ _３ ）／Ｑになるまで測定した透明度または濁度が所定値に到達しなかった場合には、リンス工程の開始からの経過時間が（Ｖ _１ ＋Ｖ _２ ＋Ｖ _３ ）／Ｑになったタイミング
5. 前記気体洗浄工程を終了するタイミングを、前記流入部の水位と前記ろ過部の水位との差と、前記気体洗浄工程で排出される洗浄排水の透明度または濁度とを用いて決定する、請求項４に記載のろ過装置の洗浄方法。
6. 前記ろ過部は、水位を測定する部分に水面の波立ちを抑制する波立ち防止機構を備える、請求項４または５に記載のろ過装置の洗浄方法。

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