WO2010125662A1 - 微生物処理に優れた緩速濾過装置 - Google Patents

微生物処理に優れた緩速濾過装置 Download PDF

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豊文 宮崎
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Miyazaki Toyofumi
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/04—Disinfection

Definitions

  • the present invention relates to a slow filtration apparatus excellent in microbial treatment, and in particular, a microorganism is grown and propagated in a short time after a new apparatus is assembled, and water collected from a river or underground (hereinafter referred to as “raw water”) is used as a beverage.
  • raw water water collected from a river or underground
  • the present invention relates to a device that can be treated with water or the like.
  • a slow filtration method and a rapid filtration method are known as methods for generating drinking water from raw water.
  • the slow filtration method is a method of purifying raw water by filtering microorganisms with a filtration sand layer and filtering contaminants, although the treatment speed is slower than the rapid filtration method that uses chemicals such as chlorine. It is excellent for beverages in that it has a low chemical odor (Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document 5).
  • the present invention has an object to provide a slow filtration device capable of growing and breeding microorganisms in a short time when the device is newly installed and quickly purifying raw water. To do.
  • the slow filtration apparatus excellent in microbial treatment according to the present invention is provided in a filtration tank, and is provided with a filtered sand layer for filtering raw materials while microbially treating the raw water, and is provided above the filtered sand layer and accepts raw water.
  • a slow filtration apparatus provided with a raw water supply unit for supplying raw water to the filtered sand layer and an outlet port for taking out filtered water provided below the filtered sand layer, the filtered sand layer above the filtered sand layer in the filtration tank
  • an algae growing lamp that promotes the growth and propagation of the algae by irradiating the algae with light.
  • One of the features of the present invention is that a net is provided above the filter sand layer, the net is maintained at a predetermined temperature by a heater, and algae grows by irradiating light similar to sunlight from above the net by an algal growth lamp. It is promoted and the algae are generated, settled and propagated on the net.
  • an algae growing lamp is provided to irradiate light, specifically, light having characteristics similar to sunlight. This promotes the growth and reproduction of algae, and the gap between the algae and the net and the surface layer of the lower filtration sand layer becomes a place where microorganisms live, and the raw water is efficiently treated with microorganisms.
  • the raw water from which the foreign matter is entangled and separated from the algae is sent to the lower filtration sand layer, and the foreign matter is separated by the filtration sand layer, and microbial treatment is performed by the microbial film formed in the filtration sand layer.
  • an artificial solar illumination lamp having an irradiation wavelength range of 300 nm to 780 nm can be used.
  • the algae growing lamp may be lit at regular intervals, but lighting control equipment is required, resulting in high costs, so it is preferable that the algae growing lamp be lit continuously for 24 hours.
  • a heater is provided directly under the net (for example, the surface layer of the filter sand layer) to maintain the surface layer at a certain temperature, for example, 20 ° C to 30 ° C, so that microorganisms can be stably grown and propagated. Can do.
  • the heating heater may be heated by energizing at regular intervals, or may be continuously heated for 24 hours.
  • a reverse washing nozzle provided at the bottom of the filtration tank and pumping back washing water toward the filtration sand layer to bring up excess sludge and filtered matter adhering to the filtration sand layer and the net, and surplus sludge and filtration
  • the algae grows and propagates in the net in a short period of time by irradiation of the algae growth lamp, and microorganisms multiply.Aeration of the raw water promotes oxidation of iron dissolved in the raw water and removes odorous substances. Moreover, the activity of aerobic microorganisms is promoted by dissolved oxygen in the raw water, and organic substances, iron, manganese, and ammonia nitrogen can be removed efficiently.
  • the aeration apparatus may be of a type that blows air, for example, but it is preferable to supply raw water blown with air in order to promote the dissolution of oxygen. That is, it is preferable to further include an aeration pipe that is attached to the filtration tank and aerates the raw water by blowing the raw water containing air into the raw water supply unit.
  • the drive mechanism can adopt the following structure.
  • the drive mechanism is provided with a rotation shaft extending vertically in the center of the filtration tank, and a plurality of suction nozzles are attached to the horizontal arm at intervals in the longitudinal direction.
  • the base can be fixed and the rotation shaft can be rotated by a drive source.
  • the drive mechanism is horizontally supported on the first rail so as to be slidable along the first rail.
  • the first rail is provided horizontally above the filtration tank.
  • a second rail extending in a direction orthogonal to the rail, and a drain pipe that is slidably supported on the second rail along the second rail and extends vertically downward and has a suction nozzle attached to the lower end. be able to.
  • the net has a fine mesh. This is because if the mesh opening is too large, the network of the propagated algae becomes too large, and impurities pass through the mesh of the algae, and the raw water that goes to the filter sand layer increases without coming into contact with the microorganisms of the algae. On the other hand, if the opening is too small, clogging is likely to occur.
  • the net preferably has an opening in the range of 0.053 mm to 0.283 mm.
  • the material of the net is not particularly limited as long as it can support algae, but considering the influence on drinking water, it is preferable to adopt a stainless steel, for example, a wire mesh made of SUS305.
  • the structure of the filter sand layer can be a known one.
  • a first fine baked sand layer having an average diameter of 0.08 mm to 0.3 mm
  • a second fine sand layer having an average diameter of 0.4 mm to 1.8 mm provided on the lower side of the first fine baked sand layer
  • the third fine sand layer is provided under the second fine sand layer, and can be composed of a third gravel layer and a calcite layer having an average diameter of 2 mm to 20 mm.
  • the baked sand was used to remove organic impurities, germs, and other contaminants adhering to mountain sand, river sand, and sea sand in advance, and to clean the filtered sand layer better than the specified turbidity, 30 degrees. This is to obtain turbidity.
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram which shows the whole preferable embodiment of the slow filtration apparatus which concerns on this invention.
  • algae is grown and propagated (a)
  • microorganisms are settled and impurities are captured (b)
  • excess sludge and filtrate are sucked (c).
  • a slow filtration device 10 includes a bottomed cylindrical water purification container (filtration tank) 11, the upper surface opening of the purification container 11 is sealed by a lid 11 ⁇ / b> C, and a perforated plate (or net) is provided at the bottom of the water purification container 11.
  • a filtered water space 11B is partitioned by 11A, and a discharge pipe 12 for extracting filtered water (drinking water) out of the system is connected to the tank wall facing the filtered water space 11B.
  • a filtration sand layer 13 is provided above the partition plate (or net) 11A in the purification container 10 so that the raw water is treated with microorganisms and impurities are filtered.
  • a particle size distribution as shown in FIG. For example, a first fine baked sand layer 13A having an average diameter of 0.08 mm to 0.3 mm and a second fine baked fire having an average diameter of 0.4 mm to 1.8 mm provided on the lower side of the first fine baked sand layer 13A.
  • the sand layer 13B is provided on the lower side of the second fine burnt sand layer 13B, and includes a third gravel layer and a calcite layer 13C having an average diameter of 2 mm to 20 mm.
  • the side surface of the filtration sand layer 13 may be in direct contact with the tank wall, or the side surface of the filtration sand layer 13 may be covered with a filter cloth, for example, a silk cloth.
  • a raw water supply unit 14 is provided above the filtered sand layer 13.
  • the raw water supply unit 14 receives the raw water and supplies the raw water toward the filtered sand layer 13.
  • a net 15 used as a carrier for algae growth and propagation is provided immediately above the filtered sand layer 13 in the purification container 11 so as to cover the surface of the filtered sand layer 13, and the net 15 uses, for example, a stainless steel wire having a wire diameter of 0.051 mm. , 200 mesh, that is, a mesh of 0.076 mm mesh, the circumference of the net 15 is fixed to an annular frame 15A, and the frame 15A is held in close contact with the inner wall surface of the purification container 11.
  • a cylindrical light set pole 17 is attached to the lid 11C of the purification container 11, and the bottom surface of the light set pole 17 is formed of a transparent material, for example, transparent glass.
  • the algae growing lamp 16 is positioned above the net 15 in the purification container 11 and irradiates the algae in the net 15 with light to promote the growth and reproduction of the algae.
  • a heat generating heater 18 with a sensor is embedded in the surface layer of the filtration sand layer 13 immediately below the net 15 so as to keep the surface layer of the filtration sand layer 13 and the net 15 at a constant temperature.
  • a bearing 19A is attached to the center of the lid 11C of the purification container 11, a pipe-like rotary shaft 19 is attached to the bearing 19A so as to extend downward, and a transmission pulley 20 is fixed to the upper portion of the rotary shaft 19,
  • the transmission pulley 20 is connected to a drive pulley 23 of a drive motor 22 by a belt 21, and the drive motor 22 is attached to the lid 11C of the purification container 11 by a mounting bracket 22A.
  • a pipe-like horizontal arm 24 is connected and fixed to the lower end of the rotary shaft 19, the tip of the horizontal arm 24 is closed, and a plurality of suction nozzles 25 are spaced from the horizontal arm 24 and the horizontal arm 24 has an inner space. It is installed in communication with.
  • the upper end of the rotating shaft 19 is closed, the upper end of the rotating shaft 19 is inserted into the insertion hole of the hermetic box 26 and secured by the retaining ring 26 ⁇ / b> A, and a sealing ring ( A discharge port 19B is formed in the rotary shaft 19 and communicates with the inside of the sealed box 26, and a discharge pipe (discharge passage) 27 is connected to the sealed box 26 and connected to the drain pipe 27.
  • a pump 28 is connected in the middle.
  • a flat backwash box 29 is disposed in the filtered water space 11B of the purification container 11 so as to substantially cover the bottom surface of the purification container 11, and the backwash nozzle 30 is located at the position of the lattice point in the backwash box 29.
  • the reverse cleaning pipe 31 is connected to the reverse cleaning box 29, the tip of the reverse cleaning pipe 31 reaches the storage tank 32 for the reverse cleaning water, and a pump 33 is connected to the reverse cleaning pipe 31 in the middle. .
  • an aeration pipe 34 is inserted and attached to the lid 11C of the purification container 11, a nozzle 34B is attached to the tip of the aeration pipe, an air pipe 34A is inserted into the aeration pipe 34, and the tip of the air pipe 34A.
  • a pump is connected to the upstream end of the aeration pipe 34, the air from the air pipe 34A collides with the receiving portion of the nozzle 34B, and is mixed with the raw water circulating in the aeration pipe 34.
  • the nozzle 34B is discharged from the hole.
  • the slow filtration device 10 of this example When the slow filtration device 10 of this example is newly assembled and operated, raw water is supplied to the raw water supply unit 14 and stored, the algae growing lamp 16 is turned on, and the characteristics similar to sunlight are directed toward the net 15. Light is irradiated continuously for 24 hours. At the same time, the heater 18 is energized to keep the surface layer of the filter sand layer 13 and the net 15 at a constant temperature, for example, 20 ° C. to 30 ° C. Then, since the surface layer of the filter sand layer 13 and the net 15 are at a temperature suitable for the growth and propagation of algae contained in the raw water, the algae 40 adheres to the net 15 and grows and settles upon receiving light irradiation. And breed within a short time ((a) in FIG. 2).
  • the microorganisms 41 can be settled by using the algae 40 as a residence and can be rapidly propagated, and the microorganisms also settle and propagate on the surface layer of the lower filtration sand layer 13 ((b) b in FIG. 2).
  • the operation of the slow filtration device 10 is started.
  • the operation is performed by supplying the raw water into the raw water supply unit 14 so that the raw water passes through the filtered sand layer 13 at a flow rate of about 5 to 15 m / hr, and taking out the filtered water from the extraction pipe 12.
  • raw water containing air is supplied from the nozzle 34B of the aeration pipe 34, and oxygen is dissolved in the raw water.
  • oxygen is dissolved in the raw water.
  • the raw water is sent toward the filtered sand layer 13
  • relatively large contaminants such as garbage, insects and eggs contained in the raw water are entangled with the algae 40 of the net 15 and removed.
  • the microorganisms that have settled in the algae 41 decompose organic impurities in the raw water, but when the raw water is aerated as described above, oxidation of iron dissolved in the raw water is promoted and odorous substances are removed.
  • the activity of aerobic microorganisms is promoted by dissolved oxygen in the raw water, and organic substances, iron, manganese, and ammonia nitrogen can be removed efficiently.
  • the raw water thus purified to some extent is sent to the filtration sand layer 13 and filtered by the filtration sand layer 13 and treated by the microorganisms of the filtration sand layer 13.
  • the microorganisms of the filtration sand layer 13 For example, not only relatively small contaminants and organic sludge but also Cryptosporidium, Cross-polars, protozoa such as Giardia are also removed, and filtered water is taken out of the system from the bottom of the purification container 11 and the extraction pipe 12.
  • the environment for the growth of the algae 40 is prepared, so that a large amount of dead algae, excess sludge, filtered contaminants (filtered matter), etc. are deposited on the surface of the net 15 and the filtration sand layer 13. However, clogging occurs, and the purification rate of the raw water becomes slow.
  • the pump 33 is operated, and the backwash water is pumped from the backwash nozzle 30 toward the filtered sand layer 13. Then, the reverse washing water flows out from the surface of the filtered sand layer 13 through the filtered sand layer 13, and the surplus sludge and filtered matter adhering to the surface layer of the filtered sand layer 13 and the net 15 are springed up.
  • the horizontal arm 24 is swung around the rotary shaft 19 and the pump 28 is operated. As shown in FIG. 2 (c) and FIG. Then, when the liquid is sucked and discharged out of the system through the horizontal arm 24, the rotary shaft 19, the sealed box 26 and the discharge pipe 27, the surface layer of the net 15 and the filter sand layer 13 can be washed and regenerated.
  • the cleaning and regeneration of the net 15 and the filter sand layer 13 may be performed by an operator with visual confirmation or periodically (automatically).
  • the filter function of algae and microorganisms is provided before the microorganism treatment and the filtration of contaminants in the filter sand layer 13, the raw water can be efficiently purified over a long period of time, and consumables are generated. There is no need for maintenance, and an inexpensive slow filtration device is obtained as a result.
  • FIG. 6 shows a second embodiment.
  • the purification container (filter tank) 11 ′ has a rectangular box shape, columns 50 are fixed to both sides of the purification container 11 ′, a first rail 51 is spanned between the upper ends of the columns 50, and the first A second rail 52 is slidably supported on the rail 51 along the longitudinal direction of the first rail 51.
  • the second rail 52 extends in a direction perpendicular to the first rail 51, the base 53 of the discharge pipe 54 is slidably supported along the second rail 52, and the discharge pipe 54 extends vertically downward.
  • the suction nozzle 25 is connected to the lower end thereof, and the discharge hose 55 is connected to the base portion 53 so as to be sucked by a pump (not shown).
  • the base 52A of the second rail 52 and the base 53 of the discharge pipe 54 incorporate a drive mechanism including a drive motor.
  • the second rail 52 is slid along the first rail 51, and the discharge pipe 54 is moved to the second rail. It slides along 52, and the excess sludge and filtrate which springed up from the surface layer of the filter sand layer 13 and the net
  • the purification container 11 ′ has a rectangular box shape and discharges excess field sludge and the like by the first and second rails 51 and 52 and the discharge pipe 54.
  • the growth lamp, the reverse cleaning box, and the reverse cleaning nozzle are not shown, but are provided in the same manner as in the first embodiment.
  • operation can be started in a short time when newly assembled, raw water can be purified efficiently over a long period, a maintenance-free and inexpensive slow filtration device can be provided, and its practical value is high.

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Abstract

　新しく組立てから短時間のうちに河川や地下から採取した原水を飲料水などに処理できるようにした緩速濾過装置を提供する。　濾過砂層、原水供給部及び取出し口部とを備えた緩速濾過装置において、濾過槽(11)内の濾過砂層(13)上方に濾過砂層(13)を覆って設けられ、藻類繁殖の担体となるネット(15)と、ネット(15)直下に設けられ、ネット(15)を所定の温度に保持する発熱ヒータ(18)と、濾過槽(11)内のネット(15)上方に設けられ、ネット(15)に光を照射して藻類の生育を促進する藻類育成ランプ(16)と、を備える。　

Description

微生物処理に優れた緩速濾過装置
　この発明は微生物処理に優れた緩速濾過装置に関し、特に新しく装置を組み立ててから短時間のうちに微生物を育成し繁殖させ、河川や地下から採取した水（以下、「原水」という）を飲料水などに処理できるようにした装置に関する。
　原水から飲料水を生成する方式には一般的に緩速濾過方式と急速濾過方式とが知られている。緩速濾過方式は原水を濾過砂層によって微生物処理するとともに夾雑物を濾過することによって浄化するという方式であり、塩素などの薬品を使用して処理する急速濾過方式に比して処理速度は遅いものの、薬品臭さが少ないという点で飲料用には優れている（特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５）。
　かかる緩速濾過装置では装置を新しく組み立てて立ち上げた場合、微生物が濾過砂層に発生し定着し増殖させてから稼働させないと、原水の浄化処理が不十分となるおそれがある。
特開平０７－３０８５１８号公報 特開２００１－２５６１１号公報 特開２００３－２７５７８２号公報 特開２００５－２１１８０４号公報 特開２００３－２４７１７号公報
　しかし、従来の緩速濾過装置では微生物の発生、定着及び増殖を自然のなりゆきにゆだねているので、装置を新設してから稼働するまでに相当な期間を待機する必要があった。
　本発明はかかる問題点に鑑み、装置を新設したときに短時間のうちに微生物を育成させ繁殖させ、原水を迅速に浄化させることができるようにした緩速濾過装置を提供することを課題とする。
　本発明に係る微生物処理に優れた緩速濾過装置は、濾過槽内に設けられ、原水を微生物処理するとともに夾雑物を濾過する濾過砂層と、該濾過砂層の上方に設けられ、原水を受入れて濾過砂層に原水を供給する原水供給部と、上記濾過砂層の下方に設けられ、濾過済み水を取り出す取出し口部とを備えた緩速濾過装置において、上記濾過槽内の濾過砂層上方に濾過砂層を覆って設けられ、藻類育成繁殖の担体となるネットと、該ネット直下に設けられ、上記ネットを所定の温度に保持する発熱ヒータと、上記濾過槽内の上記ネット上方に設けられ、上記ネットの藻類に光を照射して藻類の生育繁殖を促進する藻類育成ランプと、を備えたことを特徴とする。
　本発明の特徴の１つは濾過砂層の上方にネットを設け、発熱ヒータによってネットを所定の温度に保持し、藻類育成ランプによってネット上方から太陽光に似た光を照射して藻類の生育を促進し、ネットに藻類を発生・定着・繁殖させるようにした点にある。
　これにより、微生物が発生し定着し増殖する環境を素早く形成することができ、緩速濾過装置を立ち上げた場合に迅速に稼働を開始することができ、相当の期間を待機する必要がない。本件発明者らの実験によれば、従来の緩速濾過装置では新しく組み立ててから稼働できるまでにほぼ１カ月程度必要であったが、本発明に係る緩速濾過装置では約１０日で稼働できることが確認された。
　藻類を早期に発生させ繁殖させる上で、光と温度が重要である。そこで、藻類育成ランプを設け、光、具体的には太陽光と特性の類似した光を照射するようにしている。これにより、藻類の生育及び繁殖が促進され、藻類及びネットと下方の濾過砂層の表層との間の隙間が微生物の住処となり、原水が効率よく微生物処理されるとともに、原水に漂う夾雑物はネットの藻類に絡まり、夾雑物が分離された原水が下方の濾過砂層に送られ、濾過砂層で夾雑物が分離されるとともに、濾過砂層に形成された微生物膜によって微生物処理される。
　藻類育成ランプには例えば照射波長域が３００ｎｍ～７８０ｎｍである人工太陽照明灯を使用できる。藻類育成ランプは一定時間おきに点灯させるようにしてもよいが、点灯制御の機器が必要となってコスト高を招来するので、２４時間連続点灯させるのがよい。
　また、ネットの直下（例えば、濾過砂層の表層）に発熱ヒータを設けて表層を一定の温度、例えば２０°Ｃ～３０°Ｃに保持しているので、微生物を安定的に育成し増殖させることができる。発熱ヒータは一定時間おきに通電して発熱させてもよく、２４時間連続して発熱させるようにしてもよい。
　上述のように、微生物を効率よく育成し増殖させるようにすると、短期間のうちに余剰汚泥や濾過物（夾雑物、処理残渣等）が多量に発生し、目詰まりを起こして原水の濾過速度が低下するおそれがあることから、汚泥を除去する必要がある。
　従来の緩速濾過装置では装置を分解して濾過砂層の表層を削り取り、あるいは逆洗浄水を用いて汚泥を濾過砂層から分離し、汚泥の混じった原水を排水することが行われていたが、作業が煩雑であるばかりでなく、時間がかかっていた。
　そこで、濾過砂層の直上に複数の吸引ノズルを配列し、これを表層に沿って移動させて逆洗浄水によって湧き上がった余剰汚泥及び濾過物を吸引して系外に排出するようにすると、余剰汚泥及び濾過物を自動的にかつ迅速に除去することができる。
　すなわち、濾過槽の底部に設けられ、濾過砂層に向けて逆洗浄水を圧送して濾過砂層及びネットに付着した余剰汚泥及び濾過物を湧き上がらせる逆洗浄ノズルと、湧き上がった余剰汚泥及び濾過物を複数の吸引ノズルで吸引して排出通路から排出する汚泥排出装置と、上記吸引ノズルを上記ネットの直上方にて上記ネットの表面に沿って移動させる駆動機構とを更に備えるのがよい。
　藻類育成ランプの照射によってネットに藻類が短期間のうちに育成し繁殖し、微生物が増殖するので、原水を曝気すると、原水中に溶存している鉄の酸化が促進されるとともに、臭気物質を除去でき、さらには原水中の溶存酸素によって好気性微生物の活動が促進され、有機物、鉄、マンガン、アンモニア態窒素を効率よく除去できる。
　曝気装置は例えばエアーを吹き込むタイプでもよいが、酸素の溶存を促進する上で、エアーを吹き込んだ原水を供給するのがよい。すなわち、濾過槽に取付けられ、原水供給部にエアーを含有する原水を吹き込むことによって原水を曝気する曝気パイプを更に備えるのがよい。
　駆動機構は次のような構造を採用できる。濾過槽が円筒状の場合、駆動機構は、濾過槽の中央に回転軸を垂直に延びて設ける一方、複数の吸引ノズルを水平アームに長手方向に間隔をあけて取付け、回転軸に水平アームの基部を固定し、駆動源によって回転軸を回転させるように構成することができる。
　また、濾過槽が四角形函状の場合、駆動機構は濾過槽の上方に水平に設けられた第１レールと、該第１レールに該１レールに沿ってスライド自在に水平に支持され上記第１レールと直交する方向に延びる第２レールと、該第２レールに該第２レールに沿ってスライド自在に支持され垂直下方に延設され下端に吸引ノズルが取付けられた排水管とから構成されることができる。
　ネットは微細な目開きであることが望ましい。目開きが大き過ぎると、繁殖した藻類の網目が大きくなりすぎ、夾雑物が藻類の網目をすり抜け、藻類の微生物と接触することなく濾過砂層に向かう原水が多くなるからである。他方、目開きが小さ過ぎると、目詰まりが発生しやすくなる。具体的には、ネットは０．０５３ｍｍ～０．２８３ｍｍの範囲内の目開きが好ましい。
　ネットの材質は藻類を担持できるものであればよいが、飲料水への影響を考慮すると、ステンレス鋼、例えばＳＵＳ３０５製の金網を採用するのがよい。
　濾過砂層の構造は公知のものを採用することができる。例えば、平均径０．０８ｍｍ～０．３ｍｍの第１の微細焼砂層と、該第１の微細焼砂層の下側に設けられ、平均径０．４ｍｍ～１．８ｍｍの第２の細砂層と、該第２の細砂層の下側に設けられ、平均径２ｍｍ～２０ｍｍの第３の砂利層及びぐり石層から構成されることができる。焼砂を用いたのは山砂、川砂、海砂に付着する有機性不純物や雑菌、その他の夾雑物を焼くことによって予め除去し、濾過砂層に規定の濁度、３０度よりも優れた洗浄濁度を得るためである。
本発明に係る緩速濾過装置の好ましい実施形態の全体を示す概略構成図である。 上記実施形態において藻類が育成し繁殖した状態(a)、微生物が定着するとともに夾雑物が捕獲された状態(b)及び余剰汚泥及び濾過物を吸引している状態(c)を示す図である。 上記実施形態における水平アームと吸引ノズルの作動状態を示す図である。 上記実施形態における曝気パイプの構造例を示す図である。 上記実施形態における濾過砂層の構造の１例を示す図である。 第２の実施形態を示す図である。
　以下、本発明を図面に示す具体例に基づいて詳細に説明する。図１ないし図５は本発明に係る微生物処理に優れた緩速濾過装置の好ましい実施形態を示す。図において、緩速濾過装置１０は有底円筒状の浄水容器（濾過槽）１１を備え、浄化容器１１の上面開口は蓋１１Ｃによって封鎖され、又浄水容器１１の底部には多孔板（又はネット）１１Ａによって濾過済み水の空間１１Ｂが仕切られ、濾過済み水の空間１１Ｂに面する槽壁には濾過済み水（飲料水）を系外に取り出す取出し管１２が連通して接続されている。
　浄化容器１０内の仕切り板（又はネット）１１Ａの上方には濾過砂層１３が設けられ、原水を微生物処理するとともに夾雑物を濾過するようになっている。この濾過砂層１３には例えば図５に示されるような粒度分布が採用されている。例えば、平均径０．０８ｍｍ～０．３ｍｍの第１の微細焼砂層１３Ａと、第１の微細焼砂層１３Ａの下側に設けられ、平均径０．４ｍｍ～１．８ｍｍの第２の細焼砂層１３Ｂと、第２の細焼砂層１３Ｂの下側に設けられ、平均径２ｍｍ～２０ｍｍの第３の砂利層及びぐり石層１３Ｃとから構成されている。なお、濾過砂層１３の側面は直接槽壁に接するようにしてもよく、又濾過砂層１３の側面を濾過布、例えば絹布で覆うようにしてもよい。
　濾過砂層１３の上方には原水供給部１４が設けられ、該原水供給部１４は原水を受入れて濾過砂層１３に向けて原水を供給するようになっている。
　浄化容器１１内の濾過砂層１３の直上には藻類育成繁殖の担体として用いられるネット１５が濾過砂層１３の表面を覆うように設けられ、ネット１５は例えば線径０．０５１ｍｍのステンレス鋼線を用い、２００メッシュ、つまり目開き０．０７６ｍｍの金網に製作され、ネット１５の周囲は環状のフレーム１５Ａに固定され、フレーム１５Ａは浄化容器１１の内壁面に密着されて保持されている。
　浄化容器１１の蓋１１Ｃには筒状のライトセットポール１７が取付けられ、ライトセットポール１７の底面は透明材料、例えば透明ガラスで形成され、ライトセットポール１７内の底面近くには藻類育成ランプ１６が内蔵され、藻類育成ランプ１６は浄化容器１１内のネット１５上方に位置され、ネット１５の藻類に光を照射して藻類の生育繁殖を促進するようになっている。
　濾過砂層１３の表層にはセンサー付きの発熱ヒータ１８がネット１５の直下にて埋設され、濾過砂層１３の表層及びネット１５を一定の温度に保持するようになっている。
　また、浄化容器１１の蓋１１Ｃの中央には軸受１９Ａが取付けられ、軸受１９Ａにはパイプ状の回転軸１９が下方に延びて取付けられ、回転軸１９の上部には伝達プーリ２０が固定され、伝達プーリ２０はベルト２１によって駆動モータ２２の駆動プーリ２３に連結され、駆動モータ２２は取付けブラケット２２Ａによって浄化容器１１の蓋１１Ｃに取付けられている。
　また、回転軸１９の下端にはパイプ状の水平アーム２４が連通して固定され、水平アーム２４の先端は閉鎖され、水平アーム２４には複数の吸引ノズル２５が間隔をあけかつ水平アーム２４内に連通して取付けられている。
　回転軸１９の上端は閉鎖され、回転軸１９の上端部は密閉ボックス２６の挿通穴に挿通されて抜止めリング２６Ａによって抜止めされ、密閉ボックス２６と回転軸１９との間にはシールリング（図示せず）が介在され、回転軸１９には排出口１９Ｂが形成されて密閉ボックス２６内に連通され、密閉ボックス２６には排出パイプ（排出通路）２７が連通して接続され、排水パイプ２７の途中にはポンプ２８が接続されている。
　他方、浄化容器１１の濾過済み水の空間１１Ｂ内には平坦な逆洗浄ボックス２９が浄化容器１１の底面をほぼ覆うように配置され、逆洗浄ボックス２９には逆洗浄ノズル３０が格子点の位置に設けられ、逆洗浄ボックス２９には逆洗浄パイプ３１が接続され、逆洗浄パイプ３１の先端は逆洗浄水の貯留タンク３２に至り、逆洗浄パイプ３１の途中にはポンプ３３が接続されている。
　また、浄化容器１１の蓋１１Ｃには曝気パイプ３４が挿通して取付けられ、曝気パイプの先端にはノズル３４Ｂが取付けられ、曝気パイプ３４内にはエアーパイプ３４Ａが挿通され、エアーパイプ３４Ａの先端はノズル３４Ｂの受け部と対向され、曝気パイプ３４の上流端にはポンプが接続され、エアーパイプ３４Ａからのエアーがノズル３４Ｂの受け部に衝突され、曝気パイプ３４内に流通する原水と混合され、ノズル３４Ｂの孔から吐出されるようになっている。
　本例の緩速濾過装置１０を新しく組み立てて稼働する場合、原水供給部１４に原水を供給して貯留するとともに、藻類育成ランプ１６を点灯させ、ネット１５に向けて太陽光に特性の似た光を２４時間連続照射する。同時に、発熱ヒータ１８に通電して濾過砂層１３の表層及びネット１５を一定の温度、例えば２０°Ｃ～３０°Ｃに保持する。すると、濾過砂層１３の表層及びネット１５は原水に含まれていた藻類が育成し繁殖するのに適した温度となるので、藻類４０がネット１５に付着し、光の照射を受けて育成し定着し、短時間のうちに繁殖する（図２の(a) ）。
　藻類４０が繁殖すると、微生物４１が藻類４０を住処として定着し迅速に繁殖することができ、下方の濾過砂層１３の表層にも微生物が定着し繁殖する（図２の(b) ）。
　こうして微生物４１が繁殖すると、緩速濾過装置１０の稼働を開始する。稼働は原水が濾過砂層１３を５～１５ｍ／ｈｒ程度の流速で通過するように原水供給部１４内に原水を供給し、取出し管１２から濾過済み水を取り出すことによって行う。
　また、曝気パイプ３４のノズル３４Ｂからエアーを含んだ原水を供給し、原水内に酸素を溶存させる。原水が濾過砂層１３に向けて送られると、原水に含まれている比較的大きな夾雑物、例えばごみ、虫やたまごなどがネット１５の藻類４０に絡みつき、除去される。同時に、藻類４１に住み着いた微生物が原水中の有機性の不純物を分解処理するが、上述のように原水を曝気すると、原水中に溶存している鉄の酸化が促進されるとともに、臭気物質を除去でき、さらには原水中の溶存酸素によって好気性微生物の活動が促進され、有機物、鉄、マンガン、アンモニア態窒素を効率よく除去できる。
　こうしてある程度浄化された原水が濾過砂層１３に送られ、濾過砂層１３によって濾過されるとともに、濾過砂層１３の微生物によって処理され、例えば比較的小さな夾雑物や有機性汚泥だけでなく、クリプトスポリジウム、サイクロスポーラー、ジアルジア等の原虫なども除去され、濾過済みの水が浄化容器１１の底部及び取出し管１２から系外に取り出される。
　本例の緩速濾過装置１０では藻類４０が繁殖する環境が整っているので、ネット１５や濾過砂層１３の表層には枯れた藻類、余剰汚泥、濾過した夾雑物（濾過物）など多量に堆積し、目詰まりが発生し、原水の浄化速度が遅くなる。
　そこで、ポンプ３３を作動させ、逆洗浄ノズル３０から逆洗浄水を濾過砂層１３に向けて圧送する。すると、逆洗浄水が濾過砂層１３を通って濾過砂層１３の表面から湧き出し、濾過砂層１３の表層及びネット１５に付着した余剰汚泥や濾過物を湧き上がらせるので、駆動モータ２２を作動させ、水平アーム２４を回転軸１９の廻りに旋回させるとともに、ポンプ２８を作動させ、図２の(c)及び図３に示されるように、湧き上がった余剰汚泥や濾過物を吸引ノズル２５から吸引し、水平アーム２４、回転軸１９、密閉ボックス２６及び排出パイプ２７を経て系外に吸引し排出すると、ネット１５及び濾過砂層１３の表層を洗浄し再生することができる。
　ネット１５及び濾過砂層１３の洗浄再生は作業者が目で確認して行ってもよく、定期的（自動的）に行ってもよい。
　以上のように、濾過砂層１３における微生物処理と夾雑物の濾過の前に、藻類と微生物によるフィルターの機能を設けるようにしたので、原水を長期にわたって効率よく浄化できるとともに、消耗品などが生ずることがなく、メンテナンスもほとんど必要がなく、結果的に安価な緩速濾過装置が得られる。
　図６は第２の実施形態を示す。本例では浄化容器（濾過槽）１１’が四角形函状をなし、浄化容器１１’の両側には支柱５０が固定され、支柱５０の上端間には第１レール５１が掛け渡され、第１レール５１には第２レール５２が第１レール５１の長手方向に沿ってスライド自在に支持されている。
　第２レール５２は第１レール５１と直交する方向に延び、第２レール５２には排出パイプ５４の基部５３が第２レール５２に沿ってスライド自在に支持されて排出パイプ５４は垂直下方に延び、その下端には吸引ノズル２５が接続され、又基部５３には排出ホース５５が接続され、図示しないポンプによって吸引されるようになっている。
　また、第２レール５２の基部５２Ａ及び排出パイプ５４の基部５３には駆動モータを含む駆動機構が内蔵され、第２レール５２を第１レール５１に沿ってスライドさせ、排出パイプ５４を第２レール５２に沿ってスライドさせ、逆洗浄水によって濾過砂層１３の表層及びネット１５から湧き上がった余剰汚泥や濾過物を吸引して除去できるようになっている。
　なお、浄化容器１１’が四角形函状であり、第１、第２レール５１、５２及び排出パイプ５４によって余剰野汚泥等を排出する点が第１の実施形態と異なり、濾過砂層、ネット、藻類育成ランプ、逆洗浄ボックス及び逆洗浄ノズルは図示していないが第１の実施形態と同様に設けられている。
　本発明によれば、新しく組み立てたときに短時間のうちに稼働を開始でき、又長期にわたって効率よく原水を浄化でき、メンテナンスフリーで安価な緩速濾過装置を提供でき、その実用価値は高い。
　　１０　　　緩速濾過装置
　　１１　　　浄化容器（濾過槽）
　　１１Ｃ　　蓋
　　１２　　　取出し口部
　　１３　　　濾過砂層
　　１４　　　原水供給部
　　１５　　　ネット
　　１６　　　藻類育成ランプ
　　１８　　　発熱ヒータ
　　１９　　　回転軸
　　２２　　　駆動モータ
　　２４　　　水平アーム
　　２５　　　吸引ノズル
　　２６　　　密閉ボックス
　　２７　　　排出パイプ
　　２８　　　ポンプ
　　３０　　　逆洗浄ノズル
　　５１　　　第１レール
　　５２　　　第２レール
　　５４　　　排出パイプ

Claims (7)

  1. 　濾過槽内に設けられ、原水を微生物処理するとともに夾雑物を濾過する濾過砂層と、該濾過砂層の上方に設けられ、原水を受入れて濾過砂層に原水を供給する原水供給部と、上記濾過砂層の下方に設けられ、濾過済み水を取り出す取出し口部とを備えた緩速濾過装置において、
    　上記濾過槽(11)内の濾過砂層(13)上方に濾過砂層(13)を覆って設けられ、藻類育成繁殖の担体となるネット(15)と、
    　該ネット(15)直下に設けられ、上記ネット(15)を所定の温度に保持する発熱ヒータ(18)と、
    　上記濾過槽(11)内のネット(15)上方に設けられ、上記ネット(15)に光を照射して藻類の生育繁殖を促進する藻類育成ランプ(16)と、
    を備えたことを特徴とする微生物処理に優れた緩速濾過装置。
  2. 　上記濾過槽(11)に取付けられ、上記原水供給部にエアーを含有する原水を吹き込むことによって原水を曝気する曝気パイプ(34)を更に備えた請求項１記載の微生物処理に優れた緩速濾過装置。
  3. [規則91に基づく訂正 18.06.2009]　
    　上記濾過槽(11)の底部に設けられ、上記濾過砂層(13)に向けて逆洗浄水を圧送して濾過砂層(13)及びネット(15)に付着した余剰汚泥及び濾過物を湧き上がらせる逆洗浄ノズル(30)と、
    　上記湧き上がった余剰汚泥及び濾過物を複数の吸引ノズル(25)で吸引して排出通路(19,24,26,27)から排出する汚泥排出装置と、
    　上記吸引ノズル(25)を上記ネット(15)の直上方にて上記ネット(15)の表面に沿って移動させる駆動機構と、
    を更に備えた請求項１記載の微生物処理に優れた緩速濾過装置。
  4. 　上記濾過槽(11)は円筒状をなし、上記駆動機構は、上記濾過槽(11)の中央に回転軸(19)を垂直に延びて設ける一方、上記複数の吸引ノズル(25)を水平アーム(24)に長手方向に間隔をあけて取付け、上記回転軸(19)に水平アーム(24)の基部を固定し、駆動源(22)によって上記回転軸(19)を回転させるように構成されている請求項２記載の微生物処理に優れた緩速濾過装置。
  5. 　上記濾過槽(11')は四角形函状をなし、上記駆動機構は、上記濾過槽(11') の上方に水平に設けられた第１レール(51)と、該第１レール(51)に該１レール(51)に沿ってスライド自在に水平に支持され上記第１レール(51)と直交する方向に延びる第２レール(52)と、該第２レール(52)に該第２レール(52)に沿ってスライド自在に支持され垂直下方に延設され下端に吸引ノズル(25)が取付けられた排水パイプ(54)とから構成されている請求項２記載の微生物処理に優れた緩速濾過装置。
  6. 　上記ネット(15)は０．０５３ｍｍ～０．２８３ｍｍの範囲内の目開きのステンレス鋼製の金網で製作されている請求項１記載の微生物処理に優れた緩速濾過装置。
  7. 　上記濾過砂層(13)の表層は、平均径０．０８ｍｍ～０．３ｍｍの範囲内の微細焼砂によって構成されている請求項１記載の微生物処理に優れた緩速濾過装置。
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