JPH0975917A

JPH0975917A - 活性炭塔の逆洗方法

Info

Publication number: JPH0975917A
Application number: JP23857695A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Kubota; 昌良久保田; Tetsuro Haga; 鉄郎芳賀; Shoji Watanabe; 昭二渡辺; Kenji Baba; 研二馬場; Masamitsu Nakazawa; 正光中沢; Nobuyoshi Yamakoshi; 信義山越; Hidenori Nakayama; 英則中山
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Systems Technology Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1995-09-18
Filing date: 1995-09-18
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【目的】活性炭流動層に抑留される懸濁物、及び逆洗
水で流出させることができない懸濁物を効率的に除去し
て、生物活性炭の逆洗性能の向上及び逆洗時間と逆洗水
量の削減を図る。【構成】処理水槽６から処理水を、ブロワー１０から
空気をそれぞれ活性炭塔１に供給して、活性炭層３の逆
洗を行う。そして、逆洗水により懸濁物の大部分を逆洗
排水管１５から流出させた後、活性炭膨張界面の近接位
置に設置した抜き出し管１４から膨張界面に浮遊する懸
濁物を排出させる。同時に、逆洗排水管１５から流出す
る逆洗排水中の懸濁物濃度を濁度計１３で検出し、この
検出値が所定値以下になるまで、上記の逆洗操作を繰り
返して行う。これにより、活性炭流動層に抑留される懸
濁物を効果的に除去することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高度浄水処理における
下向流式の生物活性炭層の処理に係り、特に生物活性炭
塔の逆洗方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オゾン処理と生物活性炭処理による高度
浄水処理システムの導入が急速に進みつつある。生物活
性炭処理では、通水の経過とともに水中の懸濁物等が生
物活性炭層に堆積する。また活性炭坦体に付着している
微生物が増殖して生物膜を形成する。これらにより活性
炭層の閉塞が生ずる。活性炭層の閉塞により通水抵抗が
増加し、活性炭塔内の水位の上昇及び処理水量の低下あ
るいは水質の悪化、生物の漏出などが起きる。このた
め、活性炭層を洗浄して処理性能を回復させるための逆
洗操作が必要となる。逆洗の頻度は、通水量及び水質の
性状、季節に伴う水温の変化等によっても異なるが、夏
季には２〜３日／回の頻度で逆洗を行うのが一般的であ
る。

【０００３】生物活性炭の通水抵抗が増加したかどうか
は、活性炭層入口の水位上昇を水位計で検出するか、ま
たは活性炭層の入口、出口の圧損を検出することにより
判断できる。逆洗方法としては、活性炭層の下方から
逆洗水を上向きに流入させ、懸濁物や生物増殖等の堆積
物を系外に洗い出す全層逆洗方式、機械的撹拌あるい
はジェット噴流により充填層表面を洗浄する方式、活
性炭層の下方から空気を吹き込み、気泡の剪断力を利用
して堆積物を分離してから逆洗水で洗浄する空気洗浄方
式などが知られている。

【０００４】高度浄水処理では空気併用洗浄方式が多く
採用されている。生物活性炭を逆洗する場合には、主に
空気吹き込み後に逆洗水で洗浄する方法、あるいは逆洗
水と空気を同時に流して洗浄する方法が採用されてお
り、空気量及び逆洗水量や洗浄時間等が検討されてい
る。逆洗水と空気の同時逆洗が洗浄効果が大きいとの報
告もある（例えば、小島，佐藤，田村：生物活性炭吸
着池の洗浄特性；第４２回全国水道研究発表会，Ｈ３.
５、東野，阪本，川崎，森本：大阪府における高度浄
水処理実証プラント実験〔IＶ〕）。

【０００５】活性炭の充填層に堆積する活性炭より見掛
け比重が小さい浮遊性の懸濁物や微細粒子などは、逆洗
水で洗い出すことが可能である。しかし、空気洗浄な
どの逆洗により破砕され細粒化した活性炭、生物が増
殖して生物膜に取り込まれた微細活性炭、さらには生
物が増殖して肥大化した塊が空気逆洗により剪断され、
破砕された懸濁物塊などは、活性炭との見掛け比重差が
少ないため逆洗水で洗い出すことは難しい。特に、夏季
には生物増殖が著しいため、生物膜を形成し活性炭と生
物との塊状固化物いわゆるマッドボールが生成される。
このため、空気洗浄の逆洗によりマッドボールを破砕し
ても、上記懸濁物塊や破砕されたマッドボールを逆洗水
で洗い出すことはできない。これらの懸濁物塊や破砕さ
れたマッドボールは逆洗後の再充填時に活性炭層表層に
堆積し、生物増殖と相まって通水抵抗の上昇を早める要
因となり、逆洗頻度が多くなる。その結果、ジェット噴
流で充填層表面の生物膜を破砕する方式を併用した方法
が行われるが固化物生成を防止することはできない。

【０００６】逆洗方法についての従来例としては、例え
ば特開平４−８７６８８号公報（従来例１）に、圧損に
より上昇した水位を排水して下げ、活性炭表層よりも若
干下方の位置から空気を吹き込み、逆洗水を下部から流
入させる逆洗方法が記載されている。また、特開平４−
１９７４８４号公報（従来例２）には、逆洗時の活性炭
層膨張界面を一定に保持するように逆洗水流速を自動制
御する方法が記載されている。特開平６−１７０３５８
号公報（従来例３）及び特開平６−１７０３８４号公報
（従来例４）には、水位変化率に応じて逆洗時間、洗浄
水量等の逆洗条件を制御する方法が記載されている。さ
らに、生物増殖により生成する固化物に着目したものと
しては、逆洗水に空気過飽和水を用い微細気泡を発生さ
せ、活性炭に付着している懸濁物を微細気泡の浮力によ
り排出する方法が特開平６−２３３９７８号公報（従来
例５）に記載されている。

【０００７】なお、以降の説明において、逆洗水で流出
させることができない固化物や懸濁物塊あるいは破砕さ
れたマッドボール等を総称して、懸濁物と記述する。ま
た、逆洗のため逆洗水を活性炭層の下部から流通した
時、活性炭が逆洗水の流速により流動し、見掛け上活性
炭層が膨張している活性炭層の表面を膨張界面と定義す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の生物活性炭の逆
洗方法では、空気撹拌で分離された懸濁物が活性炭層に
混合され、逆洗水による洗浄の時に活性炭の流動層に抑
留されること、さらに、逆洗水で排出が困難な懸濁物が
活性炭層の膨張界面に浮遊することが実験で検証され
た。従来技術では以下の問題がある。

【０００９】（１）従来の活性炭塔の逆洗方法では、逆
洗排水中の懸濁物濃度が減少して飽和することで活性炭
層を洗浄したものとしており、洗浄時間は経験的に余裕
をみて行われているが、実際には懸濁物が活性炭流動層
に抑留されている。

【００１０】（２）濾過層の流動化の理論式を参考にし
て活性炭層の膨張率に関する実験式が導かれており、逆
洗水流速と膨張率の関係は公知である。これに基づき、
逆洗条件が提案されている。通常、活性炭層膨張率が４
０〜５０％になるように逆洗流量が設定されるが、活性
炭層膨張率は逆洗水流速だけではなく水温の影響も受け
るため、逆洗水流量一定では、膨張率が季節による水温
の影響で変化する。従来例２のように逆洗水流速を自動
制御あるいは従来例３，４のように水位変化率に応じて
逆洗条件を制御する方法においては、活性炭層膨張界面
を一定に保持し、活性炭の流出を防止できるので有効な
手段である。しかし、これらの方法では、活性炭流動層
に抑留されている懸濁物あるいは活性炭層膨張界面に浮
遊する生物増殖に起因する懸濁物を除去することはでき
ない。

【００１１】（３）活性炭塔の水位が上昇したならば排
水して設定水位にまで下げ、空気と逆洗水を下部から流
入させる逆洗方法は公知であるが、従来例１のように活
性炭表層の若干下方から空気を吹き込む方法は、生物の
増殖が主に活性炭表層で発生することに着目していると
考える。しかし、前記（２）同様活性炭流動層に抑留さ
れている懸濁物あるいは膨張界面に浮遊する懸濁物を除
去することはできない。

【００１２】（４）従来例５のように、逆洗水に空気過
飽和水を用い、微細気泡の浮力により固化物を排出する
方法に関しては、余剰空気あるいは微細気泡の合体によ
り粗大気泡が発生しやすく、活性炭の膨張層が撹拌され
て逆洗水とともに活性炭が流出する恐れがある。

【００１３】本発明の目的は、活性炭流動層に抑留され
る懸濁物、更には活性炭膨張界面に浮遊する生物増殖に
起因する懸濁物をも効果的に除去することにより、生物
活性炭の逆洗性能の向上、および逆洗時間と洗浄水量の
削減が可能な活性炭塔の逆洗方法を提供することであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、活性炭層を備えた活性炭塔に対して被処
理水を下向流で通水して浄化処理するにあたり、被処理
水中の懸濁物の堆積により該活性炭層が閉塞して活性炭
塔内の水位が設定水位まで上昇したならば、（イ）通水
を停止して、上昇した水位を逆洗を行うための任意の水
位まで下げる排水工程と、その後に（ロ）前記活性炭塔
の下部から逆洗水を通水するとともに空気を吹き込んで
前記活性炭層を撹拌して懸濁物を分離する撹拌工程と、
その後に（ハ）逆洗水だけを通水して前記活性炭塔上部
の逆洗排水管から逆洗水とともに懸濁物を流出させる洗
浄工程とを行い、該洗浄工程時に、前記逆洗排水管から
流出する逆洗排水中の懸濁物濃度を連続的或いは間欠的
に計測して懸濁物濃度の減少傾向を監視し、懸濁物濃度
の減少が飽和に達したならば逆洗水の通水を一旦停止し
て前記（イ）ないし（ハ）の工程を繰返し、洗浄工程時
の逆洗排水中の懸濁物初期濃度が設定値以下になるまで
（イ）ないし（ハ）の工程を繰返すようにしたことを特
徴としている。

【００１５】また、活性炭層を備えた活性炭塔に対して
被処理水を下向流で通水して浄化処理するにあたり、被
処理水中の懸濁物の堆積により該活性炭層が閉塞して活
性炭塔内の水位が設定水位まで上昇したならば、（イ）
通水を停止して、上昇した水位を逆洗を行うための任意
の水位まで下げる排水工程と、その後に（ロ）前記活性
炭塔の下部から逆洗水を通水するとともに空気を吹き込
んで前記活性炭層を撹拌して懸濁物を分離する撹拌工程
と、その後に（ハ）逆洗水だけを所定時間通水して前記
活性炭塔上部の逆洗排水管から逆洗水とともに懸濁物を
流出させる洗浄工程とを行い、該洗浄工程が終了したな
らば逆洗水の通水を一旦停止して前記（イ）ないし
（ハ）の工程を繰返すとともに洗浄工程開始当初に前記
逆洗排水管から流出する逆洗排水中の懸濁物初期濃度を
計測し、該懸濁物初期濃度が設定値以下になるまで
（イ）ないし（ハ）の工程を繰返すようにしたことを特
徴としている。

【００１６】更に上記二つの方法のいずれかにおいて、
洗浄工程時に、逆洗水により流動する活性炭層の膨張界
面に浮遊する浮遊物を逆洗水とともに抜き出すようにし
たことを特徴としている。

【００１７】

【作用】逆洗水による洗浄工程において、逆洗排水中の
懸濁物濃度を濁度計で測定すると、懸濁物濃度は数分の
洗浄時間で減少して清澄となり飽和する。しかし、懸濁
物の大部分は逆洗水の押出し流れで流出するが、その全
回収量のうち約１０％程度が流出せず、活性炭流動層に
抑留されることを実験で見い出した。すなわち、空気撹
拌中に分離された懸濁物が活性炭層に混合され、逆洗水
の押出し流れの時、活性炭の流動層に再付着あるいは濾
過されて抑留される。

【００１８】本発明では、逆洗水による洗浄で懸濁物濃
度が減少しなくなったならば、逆洗水の流通を一旦停止
し、逆洗を行うために排水して水位調整を行い、２回目
以降の逆洗を繰り返すようにしている。すると、前記の
活性炭層に抑留されていた懸濁物を容易に洗い出すこと
ができる。３回、４回と複数回逆洗を繰り返すと、より
効果的であるが、２回目の逆洗までで洗浄の効果は充分
にある。

【００１９】実際に実験例では、逆洗排水中の懸濁物濃
度を濁度計で測定すると、１回目の逆洗で流出する逆洗
排水中の懸濁物初期濃度は高濃度であるが、２回目の逆
洗のときには、それが約１／１０の初期濃度となる。３
回目には、逆洗水の流通により懸濁物濃度が減少して飽
和する程度しか検出されず、活性炭層には懸濁物が抑留
されていないことが分かった。しかも、２回目以降の逆
洗水による洗浄時間は、懸濁物濃度が短時間で減少して
飽和する。このため、最初の逆洗水による洗浄時間は、
逆洗排水中の懸濁物濃度が減少して飽和する数分とし、
２回目の洗浄時間はさらに短時間でよいことから、洗浄
時間を短縮できるとともに洗浄水量を削減することも可
能である。

【００２０】また、逆洗水による洗浄の時、活性炭層膨
張界面には生物増殖に起因する懸濁物が多数浮遊してい
る。本発明では、これらの浮遊物を除去するため、懸濁
物が浮遊する活性炭膨張界面に近接する位置に抜き出し
管を設置し、逆洗水で流出させることにより前記浮遊物
を容易に除去できるようにしている。浮遊物を流出させ
る手段として、例えば抜き出し管を複数配置して、抜き
出し管から流出する逆洗水流速を、活性炭層に通水する
逆洗水流速より大きく設定することにより、前記浮遊物
を効率よく流出させることができる。そして、抜き出し
管には、流出する前記浮遊物量を計測する手段を設け、
浮遊物量が設定値に到達すると逆洗工程を終了にする。
その効果、活性炭層膨張界面の浮遊物が除去されること
から、再通水時の初期圧損及び圧損上昇速度を抑制する
ことができる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に従って詳細に
説明する。図１は本発明の逆洗方法を適用した生物活性
炭塔の構成を示している。図に示すように、生物活性炭
塔１においては粒状活性炭が支持部材２により支持され
て活性炭層３を形成している。生物活性炭塔１の上部に
は被処理水が流入する流入管４が、下部に処理水が流通
する処理水流通管５がそれぞれ設けられている。処理水
は処理水流通管５を介して処理水槽６に流入し、貯水さ
れる。

【００２２】逆洗を行う場合は、逆洗ポンプ７により、
処理水槽６の処理水を生物活性炭塔１に逆洗水として流
入させる。また、支持部材２の下方には、逆洗用空気管
９が設けられ、ブロワー１０から空気が生物活性炭塔１
内に供給される。なお、逆洗用空気管９は支持部材２の
下方ではなく、活性炭層３の任意位置に設けてもよい
し、あるいは両方に設けても良い。

【００２３】生物活性炭塔１には活性炭層入口、出口の
差圧を検出する差圧検出計１１が設置されている。生物
活性炭塔１の上部にはオーバーフローした逆洗排水を外
部に排出する逆洗排水管１２が設けられ、この逆洗排水
管１２には逆洗排水中の懸濁物濃度を検出する濁度計１
３が取り付けられている。また、生物活性炭塔１には、
活性炭層膨張界面の位置に抜き出し管１４が設けられ、
抜き出し管１４には活性炭層膨張界面に浮遊する浮遊物
を計数する粒子計測計１５が取り付けられている。さら
に、生物活性炭塔１の上部には生物活性炭塔内の処理水
の水位を検出する水位レベル検出計１６が設けられてい
る。

【００２４】流入管４に設けられた電磁弁４Ａ、処理水
流通管５に設けられた電磁弁５Ａ、逆洗用の配管に設け
られた電磁弁８Ａ、逆洗用空気管９に設けられた電磁弁
９Ａ、および抜き出し管１４に設けられた電磁弁１４Ａ
はそれぞれ制御装置１７に接続されている。

【００２５】以下、上記構成の生物活性炭塔の動作につ
いて詳細に説明する。図２は逆洗前の通常の処理状態を
示す。高度処理として、オゾンで処理されたオゾン処理
水は流入管４から生物活性炭塔１に流入し、活性炭層２
を流通して処理された後に、処理水流通管５を介してか
ら処理水槽６（図１参照）に流入し貯水される。この
時、流入管４と処理水流通管５の各電磁弁４Ａ，５Ａは
開である。通水初期の水位Ｈｓが通水の経過に伴い懸濁
物が堆積あるいは生物が増殖することにより活性炭層３
が閉塞し、通水抵抗が生じて水位Ｈｐに上昇する（図２
参照）。水位ＨｓとＨｐの差圧Δｐを差圧検出計１１で
検出し、その信号を受けて制御装置１７（図１参照）に
より逆洗操作を開始する。通水抵抗を検出する手段とし
て水位レベル検出計１６により検出する方法も可能であ
る。

【００２６】次に逆洗の動作を図３と図４の制御シーケ
ンスとにより説明する。図５は従来の制御シーケンスを
比較のために示した。本実施例では、通水抵抗が生じ、
生物活性炭塔１内の水位が所定の水位に上昇すると、入
口と出口の差圧を差圧検出計１１で検出し、制御装置１
７からの信号により逆洗が開始される。そして、図４中
の制御シーケンスの（１）の排水工程において、流入管
４の電磁弁４Ａを閉じ、水位をヘッド差で設定水位まで
下げる、または抜き出し管１４の電磁弁１４Ａを開き排
水する。水位が設定水位になると、処理水流通管の電磁
弁５Ａ及び抜き出し管の電磁弁１４Ａを閉じ、同（２）
の撹拌工程において、逆洗水管８の電磁弁８Ａを開いて
逆洗ポンプ７を作動させ、まず活性炭層が流動する最小
流量の逆洗水を流通させて、活性炭層を流動状態にし、
ブロアー１０から逆洗用空気を吹き込んで活性炭層３を
撹拌し、活性炭層に堆積した懸濁物を気泡の剪断力で活
性炭から分離する。そして、同（３）の洗浄工程では、
空気吹き込みを停止し、逆洗水量を活性炭層３の膨張率
が約５０％程度になるように通水して、撹拌工程で分離
した懸濁物を生物活性炭塔１上部の逆洗排水管１２から
逆洗水とともに排出する。これまでの動作は、図５に示
す従来例の制御シーケンスと同じ工程である。

【００２７】本発明による実施例は、前記（３）の洗浄
工程中に、同（４）の検出工程である逆洗排水中の懸濁
物濃度の検出、及び抜き出し管から排出する活性炭膨張
界面に浮遊する浮遊物の流出量の計測が行われる。前者
は逆洗排水を濁度計１３によりオンラインで計測する。
逆洗排水管１２から流出する逆洗排水中の懸濁物の濁度
は流出初期は高濃度であるが、数分の洗浄時間で懸濁物
濃度が減少して飽和するため、所定の飽和濃度を設定し
ておき、懸濁物濁度がその所定値に到達するのを検出す
る。あるいは、予め逆洗水による洗浄時間を設定してお
く。

【００２８】後者は、前者の逆洗排水の懸濁物濃度の検
出後に実行され、前記懸濁物が所定値の飽和濃度に到達
した検出信号あるいは設定時間の信号により抜き出し管
１４の電磁弁１４Ａを開として、活性炭膨張界面に浮遊
する浮遊物を抜き出す排出工程を行い、前者と同じく抜
き出し管から流出する浮遊物を計測する。この場合、浮
遊物粒子が比較的大きいため、流出数を計測する粒子計
測計１５方式がよい。設定濃度の検出あるいは任意の排
出時間が経過すると、前記洗浄工程の逆洗ポンプ７を停
止させるとともに、電磁弁８Ａと電磁弁１４Ａを閉じ
て、１回目の逆洗が終了し、再度上記（１）の排水工程
からの逆洗を順次繰り返す。

【００２９】繰り返しの逆洗の場合、排水工程は抜き出
し管１４の電磁弁１４Ａは開の状態で逆洗ポンプ７の逆
洗水量を撹拌工程の最小流量に制御すると、活性炭の膨
張界面は低下し、ヘッド差で抜き出し管１４から排水で
きると同時に、排出時間内で逆洗排水管８から流出せず
に、水中で浮遊して濃度勾配が生じていた懸濁物の排出
と、設定水位まで下げる上記（１）排水工程が同時に実
行できる。

【００３０】本発明は以下の実験結果により見い出され
たものである。図６は、夏季の凝集沈殿処理水を原水と
して水温２８℃前後の生物活性炭処理実験における通水
時間と通水抵抗の関係を示している。活性炭表層で生物
の増殖が著しく、生物膜が生成するため図中●に示うよ
うに通水抵抗が急激に上昇する。逆洗は、通常の逆洗方
式で空気を吹き込み、気泡の剪断力により生物膜を分離
してから逆洗水で洗い出す空気洗浄方式で逆洗した。そ
の結果、活性炭層膨張率５０％の逆洗水流速では懸濁物
が膨張界面に浮遊し、逆洗水を停止して再充填する時、
これらの懸濁物等が活性炭層表層に堆積することを見い
出した。このような状態で再通水すると初期圧損の増加
及び通水抵抗の上昇速度が増加することが分かった。逆
洗で、これらの懸濁物は、逆洗水流量を増加させ膨張率
を大きくすることにより大部分を流出させ除去すること
ができるが、活性炭の流出が起こったり、さらには逆洗
水を多量に消費するという欠点がある。

【００３１】そこで、抜き出し管を懸濁物が浮遊する活
性炭層膨張界面の近接する位置に設置し、抜き出し管か
ら排出する逆洗水の排出流速を、活性炭層を洗浄するた
めの逆洗水流速より大きくして、前記懸濁物を排出する
ための駆動力とすることにより、逆洗水流速を変化させ
ることなく流出させることを図った。図中○が本実施例
の結果であるが、例えば圧損２００ｍｍＡｑまでの到達
時間が従来の逆洗方法であると４８ｈであるが、本実施
例では７５ｈに延長できた。参考に水温２２℃の結果
（図中△）を併記したが、通水抵抗の上昇は水温の影響
と、これに生物増殖度合いが加わり影響する。水温２８
℃では本実施例でも通水抵抗の上昇は比較的急である
が、これは生物増殖による影響が大きく作用しているか
らである。

【００３２】次ぎに、洗浄工程での実験の結果について
説明する。図７は、従来技術の逆洗方式による洗浄特性
の一例を示す（文献：生物活性炭吸着池の洗浄特性；小
島他，第４２回全国水道研究発表会，平３年５月）。縦
軸は懸濁物濃度を濁度で測定し、初濃度Ｃ₀を１.０とし
て、洗浄時間毎の濃度ＣをＣ／Ｃ₀（−）で無次元化し
てある。排出濁度は数分で飽和している。本発明はこれ
らの洗浄実験実施中においてなされたものである。

【００３３】図８に本発明による実験の洗浄特性を示
す。カオリンフロックを懸濁物として模擬し、８ｈ流通
試験後の水・空気同時逆洗による洗浄特性を示した。カ
オリン注入量は１８ｐｐｍ（累計３０ｇ）である。逆洗
は最小逆洗水流速（ＬＶ）１０ｍ／ｈと逆洗空気の空塔
速度（ＬＶ）５０ｍ／ｈの条件で２分撹拌し、その後空
気吹き込みを停止する。逆洗水のみの洗浄は、ＬＶ４０
ｍ／ｈにして逆洗排水管からオーバーフローさせた。洗
浄時間毎に採取した時の濃度変化を示した。この時の逆
洗排水の初期濃度は濁度１４４０であった。実験結果か
ら空気併用撹拌で分離した懸濁物の大部分は洗浄時間４
分で洗い出される。その後、逆洗水の流通を停止し、排
水して設定水位まで水位を下げ、２回目の空気と水によ
る撹拌及び逆洗水による洗浄を行うと、１回目の逆洗排
水の初期濃度の約１０％の懸濁物濃度（濁度１５０）が
流出した。すなわち、撹拌工程で分離された懸濁物が活
性炭流動層に混合され、逆洗水による押出し流れでは流
出せずに活性炭流動層に抑留されることを見い出した。
本発明は、この実験結果からなされたもので、前記逆洗
の各工程を順次少なくとも２回以上繰り返し実施すれば
効果的である。

【００３４】図９は上記活性炭流動層の抑留量を確認し
た実験結果を示している。すなわち図９（ａ）は、逆洗
水の空塔速度ＬＶ４０ｍ／ｈ、活性炭膨張率５０％（活
性炭充填高さ１.０ｍ）の条件で、洗浄時間４分経過
後、流動中の活性炭層各層（同図（ｂ）に示すサンプル
位置）から採取し、手動で振蘯撹拌して分離した水の濁
度測定結果である。１回目の逆洗流動中の活性炭層に抑
留されている懸濁物量は濁度約２５０（ｍｇ／活性炭容
積リットル当り）が検出され、懸濁物全回収量の約１０
％が抑留されていることになる。同じく、２回目逆洗中
の抑留量は濁度５０に減少し、さらに３回目と繰り返し
たが、２回目以後はほとんど差がなく、逆洗排水中の懸
濁物初期濃度は前述の飽和濃度と同程度しか流出しなか
った。すなわち、前述のように活性炭流動層に抑留され
ている懸濁物は撹拌工程で一度分離されたもので、活性
炭流動層での濾過あるいは付着力は弱く、２回目の撹拌
で容易に分離して流出することが確認できた。逆洗２回
以上行っても流出しない、活性炭に付着している懸濁物
は、水と空気による本逆洗方法では分離できないもので
ある。ここで、２回目の逆洗排水の初期濃度を計測すれ
ば活性炭層の汚れ度合いを推定でき、３回以降の逆洗の
要否が判断できる。

【００３５】図１０は、前記活性炭層膨張界面に浮遊す
る懸濁物を抜き出し管から流出させる原理の模式図を示
している。活性炭の比重と同程度の懸濁物は逆洗水流速
とバランスして膨張界面に浮遊している。そこで、その
近接位置に設けられた抜き出し管への流入速度を逆洗水
流速より大きくすることにより、膨張界面に浮遊してい
る懸濁物を効率よく流出させることができる。これは、
抜き出し管１５の開孔部の断面積合計を生物活性炭塔断
面積より小さくし、既設の生物活性炭塔上部の逆洗排水
管位置と抜き出し管位置との水頭差が１ｍ以上確保でき
ることから、水頭差で抜き出し管への流入速度が充分確
保できる。実験で確認したところ、逆洗水の流通により
活性炭層膨張界面に浮遊する懸濁物塊は、大きいもので
直径１０ｍｍ以下、数ｍｍ平均であった。このため、抜
き出し管１５の開孔部を直径１０ｍｍ以下、または数ｍ
ｍとして適宜配置すればよい。本実施例では抜き出し管
１５の開孔部を直径６ｍｍとした場合、流出速度は逆洗
流速の約１５倍程度となり、効率よく流出させることが
できた。

【００３６】これらの実験結果から、本発明の上記実施
例の制御シーケンスによる洗浄時間を算出した。その一
例を以下に述べる。従来技術による逆洗の制御シーケン
スは、図５に示すように、活性炭塔内の上昇水位検出に
基づき水位を下げる排水工程を除くと、空気と逆洗水に
よる撹拌工程が４分、逆洗排水中の懸濁物濃度が減少し
て飽和する逆洗水のみの洗浄工程を１０分程度行い、計
１４分で逆洗終了としている。

【００３７】これに対して実施例では、前述の図４に示
すように、活性炭層を撹拌混合する撹拌工程を２分と
し、その後逆洗水で洗浄する洗浄工程において、逆洗排
水中の懸濁物濃度が飽和する所定値を検出し、その検出
信号を受けて抜き出し管から浮遊物を排出することにな
るが、上記実施例から懸濁物濃度の検出に要する時間
が、時間設定の制御シーケンスと同じであるとして説明
する。

【００３８】前述の図４に示すように、活性炭層を撹拌
混合する撹拌工程を２分とし、その後逆洗水で洗浄する
洗浄工程を４分に設定し、設定時間が経過すると抜き出
し管から膨張界面の浮遊物を排出する時間を１分とす
る。その後、最小逆洗水量に制御して、抜き出し管から
排水すると、排水工程は水位１ｍ下げるに１分を要しな
い。２回目の逆洗は撹拌工程２分、洗浄工程２分、浮遊
物の排出と排水工程は１分程度に短縮できる。特に、２
回目の逆洗の洗浄工程で、逆洗排水中の懸濁物初期濃度
を検出することは、活性炭層の懸濁物抑留量を把握で
き、逆洗の繰り返し回数の要否が判断できる。実験例で
は、１回の逆洗で懸濁物の大部分が流出し、２回目の逆
洗排水中の懸濁物初期濃度は設定値（濁度２００）以下
であり、洗浄工程は２分以下で所定値になった。したが
って、２回目の逆洗で活性炭層は充分洗浄されたことに
なる。この結果、逆洗時間は合計１３分で、従来の逆洗
時間を僅かであるが短縮でき、逆洗水による洗浄時間は
計８分以下に短縮できることから、逆洗水量が２０％削
減可能である。また、逆洗水による洗浄工程で懸濁物を
洗い出すとき、懸濁物の比重差によって、活性炭膨張界
面から活性炭塔上部の逆洗排水管の間に浮遊する懸濁物
の濃度勾配が生じるが、これらの懸濁物も抜き出し管か
ら効率よく流出させることができ、逆洗の洗浄効率が大
幅に向上する。また必要に応じて逆洗ポンプの流量制御
を行い活性炭層の膨張レベルを増減させれば、膨張界面
の浮遊物除去の効率向上が図れる。

【００３９】本実施例によれば、２回逆洗を行うことで
活性炭層の洗浄性が向上する。さらに、活性炭膨張界面
に浮遊し、通水抵抗の上昇を早める原因となる浮遊物
を、抜き出し管を追加設置する簡便な方法により容易に
除去することができることから、生物活性炭の効率的な
逆洗が可能になる。なお且つ、逆洗水量を削減できる利
点がある。

【００４０】一方、逆洗の洗浄工程で、空気吹き込みを
停止し、逆洗水を流通して活性炭層を洗浄する時、活性
炭層の膨張率を約５０％に設定して逆洗水量を通水す
る。しかし、活性炭層の膨張率は水温に依存し、一定の
逆洗水量では季節により膨張率が変化し、膨張界面の浮
遊物抜き出し位置が変わるという問題がある。そこで、
水温補正を行い、逆洗水量を制御して膨張界面を一定に
保持する、あるいは逆洗水量は一定として水温と膨張率
の相関から膨張界面を推定して、抜き出し管の位置を上
下に移動できる構成にすれば、前記同様に効果が得られ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
以下の効果がある。１）逆洗排水中の懸濁物濃度を検出し、設定濃度以下に
なるまで逆洗が繰り返されるので、活性炭流動層に抑留
される懸濁物を確実に除去することができ、生物活性炭
の洗浄効果が大幅に向上する。２）通水抵抗を早める原因となる懸濁物を簡便な方法で
除去する手段として、懸濁物が浮遊する位置に抜き出し
管が設置されているので、懸濁物を容易に且つ効率的に
除去できる。３）逆洗時間及び逆洗水量を削減できる利点がある。そ
の結果、再通水時の初期圧損及び圧損上昇速度を抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の逆洗方法が適用できる生物活性炭塔の
構成図である。

【図２】図１の生物活性炭処理塔における逆洗前の作動
原理図である。

【図３】図１の生物活性炭処理塔における逆洗時の作動
原理図である。

【図４】本発明による制御シーケンスを示した図であ
る。

【図５】従来技術による制御シーケンスを示した図であ
る。

【図６】通水時間と圧損上昇との関係を示した図であ
る。

【図７】従来技術による逆洗での洗浄特性を示した図で
ある。

【図８】本発明による逆洗での洗浄特性を示した図であ
る。

【図９】活性炭流動層での抑留量の測定結果を示した図
である。

【図１０】本発明の抜き出し管からの流出原理の模式図
である。

【符号の説明】

１生物活性炭塔２支持部材３活性炭層４流入管４Ａ，５Ａ，８Ａ，９Ａ，１４Ａ電磁弁５処理水管６処理水槽７逆洗ポンプ８逆洗水管９逆洗用空気管１０ブロワー１１差圧検出計１２逆洗排水管１３濁度計１４抜き出し管１５粒子計測計１６水位レベル計１７制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者渡辺昭二茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者馬場研二茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者中沢正光茨城県日立市国分町一丁目１番１号株式会社日立製作所国分工場内 (72)発明者山越信義茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者中山英則茨城県日立市大みか町四丁目30番28号株式会社日立システムテクノロジー茨城センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活性炭層を備えた活性炭塔に対して被処
理水を下向流で通水して浄化処理するにあたり、被処理
水中の懸濁物の堆積により該活性炭層が閉塞して活性炭
塔内の水位が設定水位まで上昇したならば、（イ）通水
を停止して、上昇した水位を逆洗を行うための任意の水
位まで下げる排水工程と、その後に（ロ）前記活性炭塔
の下部から逆洗水を通水するとともに空気を吹き込んで
前記活性炭層を撹拌して懸濁物を分離する撹拌工程と、
その後に（ハ）逆洗水だけを通水して前記活性炭塔上部
の逆洗排水管から逆洗水とともに懸濁物を流出させる洗
浄工程とを行い、該洗浄工程時に、前記逆洗排水管から
流出する逆洗排水中の懸濁物濃度を連続的或いは間欠的
に計測して懸濁物濃度の減少傾向を監視し、懸濁物濃度
の減少が飽和に達したならば逆洗水の通水を一旦停止し
て前記（イ）ないし（ハ）の工程を繰返し、洗浄工程時
の逆洗排水中の懸濁物初期濃度が設定値以下になるまで
（イ）ないし（ハ）の工程を繰返すようにしたことを特
徴とする活性炭塔の逆洗方法。
【請求項２】活性炭層を備えた活性炭塔に対して被処
理水を下向流で通水して浄化処理するにあたり、被処理
水中の懸濁物の堆積により該活性炭層が閉塞して活性炭
塔内の水位が設定水位まで上昇したならば、（イ）通水
を停止して、上昇した水位を逆洗を行うための任意の水
位まで下げる排水工程と、その後に（ロ）前記活性炭塔
の下部から逆洗水を通水するとともに空気を吹き込んで
前記活性炭層を撹拌して懸濁物を分離する撹拌工程と、
その後に（ハ）逆洗水だけを所定時間通水して前記活性
炭塔上部の逆洗排水管から逆洗水とともに懸濁物を流出
させる洗浄工程とを行い、該洗浄工程が終了したならば
逆洗水の通水を一旦停止して前記（イ）ないし（ハ）の
工程を繰返すとともに洗浄工程開始当初に前記逆洗排水
管から流出する逆洗排水中の懸濁物初期濃度を計測し、
該懸濁物初期濃度が設定値以下になるまで（イ）ないし
（ハ）の工程を繰返すようにしたことを特徴とする活性
炭塔の逆洗方法。
【請求項３】前記洗浄工程時に、逆洗水により流動す
る活性炭層の膨張界面に浮遊する浮遊物を逆洗水ととも
に抜き出すようにしたことを特徴とする請求項１又は２
に記載の活性炭塔の逆洗方法。