JPH09215904A - 凝集沈澱濾過装置及び充填材流動式の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小さな充填材をランダムに集積させた充填材
集積ゾーンに懸濁物質を凝集させたフロックを含む原水
を通水させる処理を、洗浄のために原水の通水を停止さ
せることなく連続的に処理可能とする。 【解決手段】 大きな空隙率を有する短尺チューブ形状
の充填材を多数ランダムに集積して通水に対するよどみ
部が内部に多数形成される充填材集積ゾーンに、凝集剤
を添加して懸濁物質を凝集させた微細なフロックを含む
原水を上向流で通水させ、フロックをよどみ部で成長さ
せて沈澱，濾過する凝集沈澱濾過方法において、充填材
に上向流の作用下で沈降する比重のものを用いると共
に、充填材集積ゾーンの下部から充填材を間欠的に少数
づつ取出して洗浄した後、充填材集積ゾーンの上側に供
給する流動循環を断続的に繰り返し行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば河川水など
を原水として浄水（上水）や工業用水を製造する処理、
あるいは排水の処理等において用いられる凝集沈澱濾過
装置及び充填材流動式の洗浄方法に関し、詳しくは、ア
ルミニウム系等の凝集剤を添加して原水に含まれる懸濁
物質を凝集させて沈澱濾過分離する凝集沈澱濾過装置と
充填材流動式の洗浄方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】河川水などを原水としてこれに含まれる
懸濁物質（一般的には数μｍないしそれ以下の物質）を
除去する方法はこれまでに種々提案され、例えば濾過の
みを行う方法、沈澱のみを行う方法、凝集剤を用いて懸
濁物質を凝集させて沈澱と濾過を行う方法等が知られて
いる。

【０００３】この凝集剤を用いる方法は、凝集させた懸
濁物質を沈澱処理、濾過処理するのでサブミクロンの濁
質成分まで除去可能という優れた利点がある。しかし、
低濁質の原水を用いる場合には凝集剤を過剰に添加する
必要があって、この凝集剤の過剰添加のためにフロック
内部に包含する間隙水の量が多くなり、極めて脆弱で粘
稠性を有しかつフロック密度が低く沈降しにくいフロッ
クが生成される結果となり、発生する汚泥の濃縮，脱水
性が極端に悪く、汚泥処理が容易でないと共に、処分量
も多くなって維持管理費用が増大するという問題があ
る。

【０００４】これらのことから本出願人は凝集沈澱濾過
法について研究を重ね、凝集剤の添加によって生成した
微小なフロック（例えば１００μｍ以下程度）は、原水
の流れに部分的なよどみを作るとフロックの成長などに
よって沈降，濾過に適した状態になるという知見が得ら
れたことに基づいて、数ｍｍ〜２０ｍｍ程度の円筒形等
の比較的小さな充填材（接触材）をランダムに集積させ
ることでフロック同士の邂逅機会を与えるよどみ部を機
械的，構造的に多数形成させることができる充填材集積
ゾーンをもつ凝集沈澱濾過装置を開発し、提案した（特
開平６−３０４４１１号）。

【０００５】この凝集沈澱濾過装置によれば、懸濁物質
と無機凝集剤からなる１００μｍ程度以下のフロックを
含む原水を充填材集積ゾーンに流すことで、懸濁物質の
凝集体であるフロックが成長し、また、この集積ゾーン
は水流の速度が緩慢となったよどみ部であるためこのゾ
ーンで良好な沈澱と濾過が得られ、しかも原水に添加す
る凝集剤の量は、充填材集積ゾーン前段における生成フ
ロックは粒径１００μｍ程度以下のものでよいため極め
て少量で足りる、懸濁物質の本来もっている沈降分離特
性を有効に利用できる密で粗大な凝集フロックを形成で
きるため迅速な処理を実現できる、設備がコンパクトに
なる、取出される凝集フロックの処分が容易かつ簡単で
設備の維持管理も容易である、密で粗大な凝集フロック
が形成されるので高濃度の汚泥が得られる、回収された
高濃度の汚泥は、密度が高く間隙水が少ないので脱水が
容易かつ簡単で設備の合理化が実現できる、設備運転や
維持管理がバルブの切り換えだけで行えるため容易であ
り、浮上性の成分を除去するような別途の装置が必要で
ない、低濁水処理時であっても凝集剤の添加率が極めて
少ないため、ｐＨ調製用アルカリ剤の添加は殆ど必要な
くアルカリ剤の消費量が少ない、等々の従来法にない優
れた効果が得られた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記提案の
方法は、充填材の集積ゾーン内部で懸濁物質，凝集剤の
フロックが蓄積するという意味において濾過処理の範疇
に属すると言える方法であるから、処理の継続によって
上記充填材（濾過処理という観点からすれば濾材）の空
隙が次第に懸濁物質等により閉塞し、やがては捕捉した
懸濁物質，凝集剤等を処理水側に放出するか、あるいは
通水抵抗が大きくなって通水不可能となることが避けら
れない。そこで通常は、濾過装置が通水不能になるかそ
の前に、通水を止め、水、空気を単独にあるいは水と空
気を集積ゾーンの充填材（濾材）に流入させるか表面に
吹きつけることによって洗浄する操作が行なわれる。

【０００７】しかしこれらの洗浄処理等によって通水の
一旦停止を招くことは、常時処理水を得ようとする場合
や連続処理が必要な場合に適当でなく、その改善が望ま
れる。

【０００８】またこの洗浄の際には、洗浄排水が数分〜
数十分の短時間に一度に排出されるから、高濁度水の一
時の排出を避けるべく排水受け槽の設置が必要となる場
合も多い。

【０００９】本発明者は、上記のような比較的小さな充
填材をランダムに集積させた充填材集積ゾーンに、懸濁
物質を凝集させたフロックを含む原水を通水させる処理
方式の優れた効果を得ながら、同時に、原水の通水を停
止させることなく濾材の連続的な洗浄を可能とした処理
方式の提供を目的として本発明をなすに至ったものであ
る。

【００１０】また本発明の他の目的は、洗浄を濾材全体
に対し一時的に行うのではなく、部分的に連続して行う
ことで、洗浄排水の単位時間あたりの流出量を少なく
し、洗浄排水を一時に排出することの負担を軽減するこ
と、例えば上述した排水受け槽の容量の縮小化を可能に
するところにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を実現する本発
明方法の特徴の一つは、短尺チューブ型等の小さくてか
つ大きな空隙率を有する構造の充填材を多数ランダムに
集積して、通水に対するよどみ部が内部に多数形成され
る充填材集積ゾーン（以下単に「集積ゾーン」という場
合がある）を設けて、この集積ゾーンに、凝集剤を添加
して懸濁物質を凝集させた微細なフロックを含む原水を
上向流で通水させ、該フロックを上記のよどみ部で成長
させて沈澱分離および濾過分離する凝集沈澱濾過方法を
実施するに当たり、充填材には上向流の作用下で沈降す
る比重のものを用い、かつ集積ゾーンの下部から充填材
を間欠的に少数（例えば数個〜数百個）づつ取出して洗
浄した後、集積ゾーンの上側に供給するようにしたとこ
ろにある。

【００１２】この方法によれば、フロックが多量に沈積
した充填材の間欠的な取出しと、この取出しに応じた上
部の充填材の少しづつの沈降と、洗浄後の充填材の供給
という充填材の流動循環により、連続通水と、充填材の
部分的かつ実質的な連続洗浄とが実現される。

【００１３】なお、集積ゾーンから取出した充填材の洗
浄は、これを洗浄するための攪拌手段等を設けることも
できる他、本発明の凝集沈澱濾過方法で生成されるフロ
ックは、粘稠性が低く、また取出し時に充填材が動く
（流動する）ので充填材の上面，内部空隙などに沈積し
ているフロックが自動的に振り落とされる結果、集積ゾ
ーンの上側に供給される充填材はきれいに洗浄されるか
ら、取出し、移送の操作で洗浄作用が得られる場合に
は、別途の洗浄手段を省略することもできる。

【００１４】上記方法における充填材集積ゾーンの下部
からする充填材の取出しは、例えば、通水は許すが充填
材の沈降を阻止するために充填材集積ゾーンの下部に中
央下方の充填材取出し部に向かって径が漸減する構造の
ホッパ型の網体構造物を設けて、その下端の充填材取出
し部から取出すようにすることができる。網体構造物は
例えば金属線で織った金網を用いて作ることができる。

【００１５】本願発明はまた次のように構成することも
できる。すなわち、上記方法では充填材としては比重１
以上、好ましくは比重１．０３〜１．５０であって上向
流が通水されている状態で沈降するものを用いている
が、充填材としては上向流が通水されている状態で浮上
するもの（一般的には比重１以下の充填材）を用いるこ
ともでき、この場合には、上記方式とは上下を逆にして
充填材集積ゾーンの上部から充填材を間欠的に少数づつ
取出し、充填材集積ゾーンの下側に供給する方式とすれ
ばよい。

【００１６】このような浮上する充填材を用いる方法に
おいても、取出し時の充填材の動き（流動）により充填
材の上面，内部空隙などに沈積しているフロックの自動
的な振り落としで洗浄が行われるため、集積ゾーンの下
側に供給される充填材はきれいになるため独立した洗浄
操作は省略できる。なおこの方法では、集積ゾーンを通
る上向流の終端側に位置した比較的少量のフロックが沈
積した充填材が取出されて、上向流の始端側に供給され
ることになる。またこの方法における充填材集積ゾーン
の上部からの充填材の取出しは、例えば、通水は許すが
充填材の沈降を阻止するために充填材集積ゾーンの上部
に中央上方の充填材取出し部に向かって径が漸減する構
造の倒立ホッパ型の網体構造物を設けて、その上端の充
填材取出し部から取出すようにすることができる。

【００１７】上記各方法を実施する際に用いられる凝集
沈澱濾過装置としては、一般的には円筒状の処理槽内の
上部に上側網体構造物と下側網体構造物を離隔設置して
充填材の集積ゾーンを区画したものを挙げることがで
き、例えば、上向流の作用下で沈降する比重（比重１以
上）を有する充填材を用いる場合の方法にあっては、上
述したように、充填材集積ゾーンの下部に、中央下方の
充填材取出し部に向かって径が漸減する構造のホッパ型
の網体構造物を設けたものが例示される。この場合に
は、充填材が沈降するものであるから集積ゾーンの上側
の網体構造物を省略することもできる。但し、万一の充
填材の流出を防止するために例えば平板状の網体構造物
を集積ゾーンの上側に設置しておくことが好ましい。

【００１８】反対に上向流の作用下（上向流の作用を受
けなくても浮上するものを含む）で浮上する比重、好ま
しくは比重０．９０〜１．００の充填材を用いる場合の
方法にあっては、上述のように集積ゾーンの上側に中央
上方の充填材取出し部に向かって径が漸減する構造の倒
立ホッパ型の網体構造物を設けるだけで該ゾーンを形成
できるが、平板状の網体構造物を集積ゾーンの下側に設
置することが好ましい。

【００１９】集積ゾーンの層高は、処理槽の径、処理水
量、原水の水質等によって一律ではないが、一般的には
５０〜２００ｃｍ程度の層高に設けるのが適当である場
合が多く、また上記のように集積ゾーンの上側及び下側
に一対に網体構造物を設ける場合には、集積ゾーンの層
高よりも網体構造物の上下間隔を広く設置しておくこと
が好ましい。

【００２０】上記集積ゾーンにランダムに多数集積され
る充填材は、該ゾーンの内部に多数のよどみ部を多数形
成させることができて上記した凝集沈澱濾過の作用を発
揮できるものであれば、その形状，構造に特に限定され
るものではないが、一般的には、上記した特開平６−３
０４４１１号で接触材として提案されている形状のも
の、具体的には、通水路として機能する空隙が小片の外
観的な輪郭内に６０％以上有していて、これを集積した
時の充填材容積１ｍ³ 当りの表面積が２００ｍ²以上、
好ましくは３００ｍ² 以上有するような、大きな空隙率
と表面積をもつもの、例えば直径４〜１２ｍｍ程度で長
さが１５〜２０ｍｍ程度のプラスチック製の短尺チュー
ブ型小片、内部中空の球体の球面に多数の孔を穿った充
填材、あるいはテラレットパッキン等が好ましく選択し
て使用される。

【００２１】本発明方法により処理される原水（被処理
水）としては、凝集剤を少量添加することによって１０
０μｍ以下、好ましくは数μｍ〜数１０μｍ程度の大き
さの懸濁物質の微小フロックを含むように調製されたも
のであることが好ましい。１００μｍを越えるフロック
の割合が多くなると成長したフロックの粘稠性が増大す
るからであり、特に本発明において、充填材を流動させ
るだけで沈積したフロックを振り落とす方式を採用する
場合には、剥離の容易さ、フロックの粒径等が凝集剤の
添加量に依存することを考慮して上記範囲とするのが望
ましい。なお、１００μｍを越えるフロックを含む場合
にもその割合は一般に５％を越えることがないようにす
るのが好ましい場合が多い。また、凝集剤の添加量が少
ないことは汚泥として回収した後の脱水性が良好となる
ので好ましい。このようなフロックの調製のために添加
される凝集剤としては、無機凝集剤特にアルミニウム塩
の無機凝集剤が好ましく用いられ、このアルミニウム塩
を用いる場合は原水の濁度によっても変わるが一般的に
はＡＬＴ比（原水濁度に対するアルミニウムの注入量
（ｍｇ／ｌ））で０．０５〜０．００５、好ましくは
０．０１〜０．００５とすることがよい。凝集剤の添加
量が少ない状態で生成されたフロックは、成長したフロ
ックの間隙水が少なく密度の大きな沈降性に優れたフロ
ックとなる。

【００２２】接触材集積ゾーンに通水する上向流の通水
速度は、限定されるものではないが、２００ｍ／ｄ〜８
００ｍ／ｄ、好ましくは３００ｍ／ｄ〜５００ｍ／ｄと
でき高速処理が可能である。

【００２３】本発明方法は、処理される原水が、その濁
度が数度〜１０００度の範囲のものに特に好適に適用さ
れ、極めて濁度の低い原水から濁度の高い原水に渡って
有効に適用され、しかも洗浄のための処理の停止が不要
であるため、濁度の変動が大きい河川水を原水として浄
水（上水）を製造する処理において、連続して常に安定
して浄水を供給できるという極めて優れた効果を発揮す
る。

【００２４】充填材をその集積ゾーンから間欠的に取出
す頻度、及び１回あたりの取出し個数（一般的には１０
〜数百個／回程度）は、原水に含まれる懸濁物質の量、
処理水量、凝集剤の添加量、充填材の大きさ、集積ゾー
ンに入れられる充填材の数、等々により必ずしも一定し
て与えられるものではなく、充填材に沈積するフロック
による閉塞が生じない範囲で、設計的，経験的に定める
ことができる。

【００２５】以上のような本発明の方法の実施に用いら
れる凝集沈澱濾過装置の特徴は、上記前者の沈降する充
填材を用いる場合にあっては、短尺チューブ型等の小片
で大きな空隙率を有する構造の充填材が多数ランダムに
集積することで通水に対するよどみ部が内部に多数形成
される充填材集積ゾーンを槽内上部に有し、槽上端に処
理水の排出部を有する処理槽と、無機凝集剤の添加で凝
集した懸濁物質からなる微小フロックを含む原水を上記
槽の下部から上向流で充填材集積ゾーンに通水させる原
水通水手段とを備え、上記充填材集積ゾーンの下部に
は、通水は許すが充填材の沈降を阻止する網体により中
央下方の充填材取出し部に向かって径が漸減するホッパ
型の網体構造物が設けられると共に、該網体構造物下端
の上記充填材取出し部から充填材を間欠的に少数づつ取
出す充填材取出し手段と、該取出した充填材を充填材集
積ゾーンの上側に移送させる充填材移送手段と、移送し
た充填材を充填材集積ゾーンの上側に供給する充填材供
給手段とを有するように構成したところにある。

【００２６】上記の沈降する充填材を用いる凝集沈澱濾
過装置において、集積ゾーン下部のホッパ型の網体構造
物の下端に設けられる充填材取出し手段としては、限定
されるものではないが、吸引により充填材を取出すもの
を好ましい例として挙げることができる。例えば、ホッ
パ型網体構造物の中央下端に網体からなる水平円形の底
部を設け、上方から垂下した吸引移送管の下端開口を、
この底部の上に充填材が吸込みできる程度のすき間を開
けて臨ませることで取出し部を形成できる。

【００２７】また充填材の移送手段としては、例えば、
上記吸引移送管を好ましいものとして例示でき、サイフ
ォン，吸引ポンプ等による吸引作用を該管内の上方から
作用させることで、上記取出し部から充填材を吸引して
集積ゾーンの上側まで移送することができる。これらの
吸引移送管の下端開口を、ホッパ型網体構造物の底部に
臨ませる構成によれば、充填材取出し手段と移送手段を
実質的に一つのものとして構成できる。

【００２８】これらの充填材取出し手段と移送手段によ
れば、ホッパ型網体構造物の下端底部に位置している充
填材は、移送管を通して間欠的に作用される吸引により
管内に吸い込まれ、この際の充填材の動きでこれに沈積
しているフロックは底部の網体を通して下方に落下し、
きれいになった充填材が集積ゾーンの上側に移送され
る。なお移送された充填材は上側から集積ゾーン上部に
供給されるものであるから、移送管の適当な位置（集積
ゾーンの上端よりも若干上方側の位置）には該充填材を
止める手段、例えば網体あるいは充填材が通過できない
細管部分が設けられる。

【００２９】集積ゾーンの上側位置に移送された充填材
は、充填材供給手段により移送管の管外に排出され、該
充填材が比重１以上の沈降性のものであることにより自
然沈降して集積ゾーンの上部に載る。この充填材供給手
段は、充填材を管外に排出できるものであればよいが、
単純な開口では、上記した充填材取出し手段と移送手段
の充填材吹い込み，移送時に吸引作用で水が吸い込まれ
て充填材の吸引，移送が難しくなるため、上記吸引作用
時には閉じ、吸引を解除した時には開くようにした開閉
扉付きの構造とすることが好ましい。扉の開閉機構とし
ては、上記吸引作用のオン，オフに連動する機構、例え
ば吸引のオン，オフにより上下動するフロートを上記扉
に連係させた機構等が例示できる。

【００３０】本発明装置における充填材取出し手段，充
填材移送手段，充填材供給手段は、以上の構成のものに
限定されるものではなく、例えば、処理槽の横（外部）
から槽内中央のホッパ型網体構造物の下端底部まで径方
向に取出し管を設け、吸引等により槽外に充填材を取出
し、処理槽の上部からこの充填材を落とし込むようにす
ることもできる。

【００３１】また浮上する（浮上性の）充填材を用いる
場合の凝集沈澱濾過装置の特徴は、充填材集積ゾーンの
上部に、通水は許すが充填材の浮上を阻止する網体によ
り中央上方の充填材取出し部に向かって径が漸減する倒
立ホッパ型の網体構造物を設けると共に、該網体構造物
上端の上記充填材取出し部から充填材を間欠的に一ない
し少数づつ取出す充填材取出し手段と、該取出した充填
材を充填材集積ゾーンの下側に移送させる充填材移送手
段と、移送した充填材を充填材集積ゾーンの下側に供給
する充填材供給手段とを有する構成としたところにあ
る。

【００３２】この装置においては、上述した沈降性の充
填材を用いる場合の充填材取出し手段に比べて、充填材
移送手段を反転させた構造のものを用いることができ
る。例えば、倒立ホッパ型網体構造物の中央上端に水平
円形の天井部（この場合は網体でなくともよい）を設
け、集積ゾーンの下方から上方に延設した吸引移送管の
上端開口を、この天井部の下に充填材が吸込できる程度
のすき間を開けて臨ませることで取出し部を形成し、サ
イフォン，吸引ポンプ等による吸引作用を該管内の下方
から作用させることで、上記取出し部から充填材を吸引
して集積ゾーンの下側まで移送する構成のものを例示す
ることができる。充填材供給手段としては、上述した吸
引作用のオン，オフに連動する開閉扉付きの構造のもの
が好ましい。また、本発明の凝集沈澱濾過装置は、処理
槽内の下部に、沈降する凝集フロックを滞留させ、かつ
必要に応じて滞留凝集フロックを外部に排出するための
汚泥貯留ゾーンを有するように構成することができ、ま
た原水の処理槽への供給前段に、原水に無機凝集剤を添
加する原水調製手段を設けることができる。

【００３３】原水調製手段は、原水供給配管に凝集剤を
直接注入するか、攪拌槽を設けてこれに凝集剤を注入す
るようにすることができ、更に原水の濁度を測定する濁
度検出手段と、この濁度検出手段の検出結果に基づいて
アルミニウム塩の無機凝集剤をＡＬＴ比（原水濁度に対
するアルミニウムの注入量（ｍｇ／ｌ））で０．０５〜
０．００５の範囲に制御して添加する添加量制御手段と
を有するように設けることが好ましい。このような凝集
剤の添加量制御手段を設けることにより、濁度が変動す
る原水、例えば季節的に変動することが多い河川水を原
水として用いる場合に有効であり、充填材の間欠的な部
分洗浄の操作を採用することと共に、装置の自動化を高
度に達成することができる。

【００３４】本発明によれば、処理を継続しながら、吸
引をオン，オフするなど間欠的に作用させることで、集
積ゾーンを形成する充填材を少数づつ循環流動させて充
填材の洗浄を行うことができる。また充填材の循環流動
により集積ゾーンは断続的に脈動を生ずることになり、
この脈動によってフロック形成の促進がなされ、凝集沈
澱効果が高まるという利点が得られる。

【００３５】

【発明の実施の形態】

実施形態１ 図ｌは、処理槽１内の上向流に対して沈む性質をもつ沈
降性の充填材１１を用いた場合の凝集沈澱濾過装置の構
成概要の一例を示したものであり、槽１の内部は、上か
ら概ね処理水ゾーン２１、充填材集積ゾーン２２、フロ
ック形成ゾーン２３、フロック沈降（貯溜）ゾーン２４
に分かれている。

【００３６】本例の装置においては、処理槽１内下部の
フロック形成ゾーン２３とフロック沈降ゾーン２４の境
界付近の中央に、原水流入管６が下向きに原水を給水す
るように設けられていて、無機凝集剤が添加された原水
をバッフルプレート９にぶつけることにより乱流状態と
なって懸濁物質のフロック形成がはかられ、更に傘型形
状の反射板１０に衝突して一層のフロック形成が促進さ
れる。

【００３７】形成されたフロックのうちで原水の通水速
度（例えば、２００ｍ／ｄ〜８００ｍ／ｄ）よりも速い
沈降速度を持つものは槽１内下部に沈降して汚泥沈降板
７によりすり鉢状に形成された底部に堆積し、一定時間
毎もしくは任意の時間毎に排泥弁２０を開くことで排泥
管８を通し処理槽１の外部に排出される。

【００３８】他方、それ以外のフロックは上向流によっ
てフロック形成ゾーン２３を上昇し、本例の特徴的な構
成部分である充填材集積ゾーン（集積ゾーン）２２を上
向流で流れることになる。

【００３９】本例の集積ゾーン２２は、通水は許すが充
填材１１の沈降を阻止する網体により、中央下方の充填
材取出し部５に向かって径が漸減するホッパ型の網体構
造物４が下部に形成され、その上に多数の充填材１１が
ランダムに載って形成される。本例で用いられる充填材
１１は、図２（ロ）に示すように短尺の筒形状をなして
いると共に、通水される原水の上向流の作用下で沈降す
る比重を有しており、したがって、自重により網体構造
物４に沈降堆積する。

【００４０】なお、１２は充填材の上部流出抑止網板で
あり、本例の充填材は沈降性であるため本来は流出の虞
れはないが、万一の流出を防ぐために処理水ゾーン２１
の中間位置に設置されている。

【００４１】このように形成された集積ゾーン２２にお
いては、充填材１１がランダムに積まれているために、
上向流の通水は、充填材の間、充填材の筒内等によりさ
まざまに形成されている流路を流れることになり、部分
的なよどみ部が該ゾーン内に多数形成されることにな
る。したがって上述したフロックを含む原水が通水され
ると、ほとんどのフロックは充填材１１と接触しなが
ら、上記よどみ部で充填材１１の表面，内部あるいは複
数の充填材１１が形成するすき間に沈積，捕捉されるこ
とになる。そして、捕捉されたフッロクは後から新たに
充填材集積ゾーンに流入してきたフロックと結合し、径
が増大してより大きな沈降速度を持つようになったフロ
ックの一部は、充填材から剥離し、フロック形成ゾーン
２３を沈降してフロック沈降ゾーン２４に到達し、汚泥
沈降板７上に堆積して濃縮汚泥となるが、その他のフロ
ックは充填材の表面等に沈積したままとなり、次第に閉
塞状態に近づく。

【００４２】なお、ほとんどのフロックが上述のように
して充填材集積ゾーン中で沈澱，濾過して除去された処
理水は、極わずかの微小フロック，未凝集の懸濁物質を
含んで処理槽１上部の処理水ゾーン２１に至り、処理槽
１上部の外側に設けられている処理水受け１３に溢流，
集水され、流出管１５より処理槽１外部に排出される。

【００４３】他方、集積ゾーンは、上記のように捕捉，
成長，沈澱等したフロックが沈積して充填材周囲の流路
が次第に閉塞状態に向かうが、本例においては、上述し
たホッパ型構造に設けた網体構造物４と、吸込管（移送
管）３を利用した充填材の流動循環により、充填材１１
の部分的な間欠洗浄が行われる。すなわち、本例のホッ
パ型網体構造物４には、その中央下端に網体からなる水
平円形の底部として形成された充填材取出し部５が設け
られると共に、この取出し部５の底部の上に、吸込管３
の下端開口が適当なすき間を空けて臨むように設置され
る。この吸込管３は、例えばプラスチック製の中空筒体
として形成され、下端開口が上記のように取出し部５の
底部に対向されると共に、集積ゾーン２２を通し上方に
延設されてその上端開口は充填材供給部２に連結されて
いる。

【００４４】本例のこの充填材供給部２の詳細は図２
（イ）に示されている。すなわちこの充填材供給部２
は、吸込管３の上端に連結されて、径が紡錘形に膨らん
だ膨大部３０と、この膨大部３０の上端開口に連結され
た吸引作用管３１と、この膨大部３０と吸引作用管３１
の間を通水可能に仕切るように設けられた遮り網１４
と、膨大部３０の下側紡錘傾斜面に扇形に設けられた複
数の扇形開口３２及びこれを開閉できるように設けられ
た扇形蓋３３と、上記遮り網１４の上側に位置するよう
に配置されたフロート２８と、上端がフロート２８に連
結されて下端が上記複数の扇形蓋３３の近傍まで垂下さ
れた作用棒２５と、この作用棒２５の下端と上記扇形蓋
３３の開閉揺動端を連結した引き糸２７とを備えるよう
に設けられている。なお上記のフロート２８は、静水に
対して沈降性を示し、後述する洗浄のための上方への吸
引作用時には上昇する比重のものが用いられる。

【００４５】このような構成の充填材供給部２によれ
ば、洗浄ポンプ１７により吸引作用管３１を通して充填
材供給部２に吸引力が作用され、この吸引作用により、
フロート２８は上昇し、作用棒２５及び引き糸２７を介
して扇形蓋３３を閉じる。

【００４６】そしてこの扇形蓋３３が閉じることで吸引
作用は吸引管３を通して下端開口まで作用し、底部付近
に存在する充填材１１を充填材供給部２の膨大部３０内
に吸引して引き上げ、この膨大部３０に引き上げられた
充填材１１は遮り網１４によりこの膨大部３０内に止め
られる（図３（イ）参照）。

【００４７】そして所定時間の吸引作用を行った後吸引
を停止すると、フロート２８は沈降して初期位置に戻
り、したがって扇形蓋３３は開口３２が開くため自然沈
降する充填材１１はその開口３２を通して膨大部３０の
外に排出される（図３（ロ）参照）。これらにより、集
積ゾーン２２のホッパ型網体構造物の下端に位置してい
る少数の充填材１１が、集積ゾーン２２の上部に再定位
されることになる。また、このような充填材１１の移動
を行わせることで、移動する充填材の上に沈積していた
フロックは該充填材から離れ、ホッパ型網体構造物の底
部が網体で形成されているために、処理槽１内部を沈降
することになる。

【００４８】以上の操作を行う場合の洗浄ポンプ１７に
よる吸引作用は、充填材を引き上げるのに必要な吸引力
を作用できる大きさに設定されることは当然であり、例
えば吸引管３内の管内流速が０．１〜１．０ｍ／ｓｅｃ
となるような吸引作用とされる。

【００４９】以上の操作で集積ゾーン２２下端部の充填
材１１が断続的に上方に引き上げられるように流動する
ことで、吸い込み管３内部、及び充填材供給部２の膨大
部３０内部で洗浄がなされ、きれになった充填材１１は
集積ゾーン２２の上部に再定位されると共に、他の充填
材１１はホッパ型網体構造物４の斜面を少しづつ転がり
落ちて底部の充填材取出し部５に集められ、以上の操作
の繰り返しで、充填材を間欠的に少しづつ洗浄するとい
う本発明の方法が実施される。

【００５０】洗浄ポンプ１７からの排水は、本例では排
水管１８を通して上述した排泥管８から系外に排出され
るようになっている。また１６は洗浄のための吸引を即
時的に停止させるためのサイフォン切り弁、１９は開閉
切換えされる排水弁である。なお、本例においては洗浄
を行うために吸引式の洗浄ポンプを用いているが、これ
はサイフォン発生装置を用いても同様にして行うことが
できる。

【００５１】実施形態２ 図４及び図５に示される本例は、処理槽１内の上向流に
対して浮上する性質をもつ浮上性の充填材１１１を用い
た場合の凝集沈澱濾過装置の構成概要の一例を示したも
のであり、本例の特徴は、実施形態１と比べて、該充填
材の比重が異なることと、これに伴って充填材集積ゾー
ンの構造が実質的に上下反対になっていること、及び充
填材を流動させるのが実施形態１とは反対に集積ゾーン
の上部から下部に流動させるところにあり、その他の構
成は、図１〜図３で示した実施形態１と同じであるた
め、同じ構成部分については符号に１００を加えて示し
てその説明を省略した。

【００５２】以下本例の特徴的構成を説明すると、本例
の集積ゾーン１２２は、通水は許すが充填材１１１の浮
上を阻止する網体により、中央上方の充填材取出し部１
０５に向かって径が漸減する倒立ホッパ型の網体構造物
１０４が上部に形成され、その下に浮上性の多数の充填
材１１１がランダムに集まって形成される。本例で用い
られる充填材１１１は、図５（ロ）に示すように短尺の
筒形状をなしている点においては実施形態１と形状は同
じであるが、材質を選定することにより上向流の作用下
において浮上する比重のものとされ、したがって、その
浮上性により網体構造物１０４の下に集積する。

【００５３】なお、１１２は充填材の下部沈降抑止網板
であり、本例の充填材は浮上性であるため本来は沈降し
ないが、万一の沈降による不具合を防ぐためにフロック
形成ゾーン１２３の中間位置に設置されている。

【００５４】このように形成された集積ゾーン１２２内
における部分的な多数のよどみ部の形成、この集積ゾー
ン１２２に対するフロックを含む原水の上向流での通
水、これに伴う充填材１１１の表面，内部あるいはすき
間へのフロックの沈積，捕捉、捕捉されたフッロクの径
の増大、一部フロックの充填材からの剥離，沈降、多く
のフロックの沈積による閉塞状態の進行は、実施形態１
と略同様に生じ、また極わずかの微小フロック，未凝集
の懸濁物質を含んだ処理水が処理槽１０１上部の処理水
ゾーン１２１に至り、処理槽１０１上部の外側に設けら
れている処理水受け１１３に溢流，集水され、流出管１
１５より処理槽１０１外部に排出されることも略同様に
生ずる。

【００５５】そして本例においては、上記のように捕
捉，成長，沈澱等したフロックが沈積して集積ゾーン１
２２内部が次第に閉塞状態に向かうことに伴って行うよ
うにした洗浄を、上述した倒立ホッパ型構造の網体構造
物１０４と、吸込管（移送管）１０３とを利用した充填
材１１１の上から下への流動循環により行うようにした
点に特徴がある。

【００５６】すなわち、本例の倒立ホッパ型網体構造物
１０４は、その中央上端に平板からなる水平円形の底部
として形成された充填材取出し部１０５が設けられると
共に、この取出し部１０５の天井の下に、吸込管１０３
の上端開口が適当なすき間を空けて臨むように設置され
る。この吸込管１０３は、例えばプラスチック製の中空
筒体として形成され、上端開口が上記のように取出し部
１０５の天井部に対向されると共に、集積ゾーン１２２
を通し下方に延設されてその下端開口は充填材供給部１
０２に連結されている。

【００５７】本例のこの充填材供給部１０２の詳細は図
５（イ）に示されている。すなわちこの充填材供給部１
０２は、吸込管１０３の下端に連結されて、径が紡錘形
に膨らんだ膨大部１３０と、この膨大部１３０の下端開
口に連結された吸引作用管１３１と、この膨大部１３０
と吸引作用管１３１の間を通水可能に仕切るように設け
られた遮り網１１４と、膨大部１３０の上側紡錘傾斜面
に扇形に設けられた複数の扇形開口１３２及びこれを開
閉できるように設けられた扇形蓋１３３と、上記遮り網
１１４の下側に位置するように配置されたフロート１２
８と、下端がフロート１２８に連結されて上端が上記複
数の扇形蓋１３３の近傍まで延設された作用棒１２５
と、この作用棒１２５の上端と上記扇形蓋１３３の開閉
揺動端を連結した引き糸１２７とを備えるように設けら
れている。なお上記のフロート１２８は、静水に対して
浮上性を示し、後述する洗浄のための下方への吸引作用
時には下降する比重のものが用いられる。

【００５８】このような構成の充填材供給部１０２は、
実施形態１の充填材供給部２を倒立させて構成した構造
をなしているということができ、吸引の作用方向、充填
材の流動方向が反対である他は、実質的に同様に動作す
るものである。

【００５９】すなわち、洗浄ポンプ１１７により吸引作
用管１３１を通して充填材供給部１０２に吸引力が作用
され、この吸引作用により、フロート１２８は下降し、
作用棒１２５及び引き糸１２７を介して扇形蓋１３３を
閉じる。

【００６０】そしてこの扇形蓋１３３が閉じることで吸
引作用は吸引管１０３を通してその上端開口まで作用
し、天井部付近に存在する充填材１１１を充填材供給部
１０２の膨大部１３０内に吸引して引き下げ、この膨大
部１３０に引き下げられた充填材１１１は遮り網１１４
によりこの膨大部１３０内に止められる。

【００６１】そして所定時間の吸引作用を行った後吸引
を停止すると、フロート１２８は浮上して初期位置に戻
り、したがって扇形蓋１３３は開口１３２が開くために
充填材１１１が浮上して開口１３２を通し膨大部１３０
の外に排出される。これらにより、集積ゾーン１２２の
倒立ホッパ型網体構造物の上端に位置している少数の充
填材１１１が、集積ゾーン１２２の下部に再定位される
ことになる。また、このような充填材１１１の移動を行
わせることで、移動する充填材の上に沈積していたフロ
ックは該充填材から離れ、処理槽１０１内部を沈降する
ことになる。

【００６２】以上の操作を行う場合の洗浄ポンプ１１７
による吸引作用は、充填材１１１を引き下げるのに必要
な吸引力を作用できる大きさに設定されることは当然で
あり、例えば吸引管１０３内における管内流速が０．１
〜１．０ｍ／ｓｅｃとなる吸引作用とされる。

【００６３】以上の実施形態１，２で説明される本発明
の方法及び装置によれば、多数の充填材の集積により形
成した集積ゾーンの中で捕捉され次第に蓄積する懸濁物
質及び無機凝集剤のフロックを充填材を少しづつ取出し
て流動させる工程と、この取出し，流動させることで、
あるいはこれとは独立して行うフロックと充填材の剥
離，分離の洗浄工程と、洗浄された充填材を集積ゾーン
の集積ゾーンへの戻しを行う供給（返送する流動循環）
工程とが行われて、充填材の間欠的，部分的洗浄を繰り
返し連続して行うことで、処理と平行した実質的な連続
洗浄処理が実現されることになる。

【００６４】なお各々の工程に要する時間は、通水速
度、原水濁度等によって決定され、例えば、１回の再生
サイクルで洗浄される充填材の量は、充填材供給手段の
上記実施形態で言えば膨大部の内容積で決定され、充填
材全量を再生するのに要する再生サイクル数は、充填材
の全量を膨大部の内容積で除した値となるから、所望ず
る処理量等を考慮してこれらの設計的寸法を決めればよ
い。また吸込管の内径は充填材の最大長さに対して十分
に大きく、なおかつ凝集沈澱濾過槽（処理槽）断面積に
対しては大き過ぎないように、数％〜１０％程度とする
のが好ましい場合が多い。

【００６５】例えば洗浄工程１０秒、流動循環工程２０
秒の断続的な繰り返しとすると、単位時間当たりの洗浄
回数は、２サイクル／ｍｉｎとなり、充填材全量を再生
するのに必要な再生サイクル数は、充填材全容量１００
０リットル、充填材供給部容量１．４リットルの場合、 １０００リットル÷ｌ．４リットル＝７２０サイクル で与えられる。従って充填材全量を再生するのに必要な
時間は、 ７２０サイクル÷２サイクル／ｍｉｎ＝３６０ｍｉｎ となる。

【００６６】

【効果】上記のように、充填材の断続的な流動循環によ
りその洗浄を行う本発明の方法，装置によれば、原水通
水による処理を行いながら並行して充填材を常に再生す
ることが可能となるため、連続処理が求められる用途に
おいてはその効果は極めて大きなものがある。

【００６７】また、洗浄の際の充填材の流動循環によ
り、槽内に通水の上向流とは別に脈動を生じ、無機凝集
剤によって微少なフロックとなった懸濁物質（マイクロ
フロック）同士の衝突機会の増加を与えることができ、
フロック形成が促進され、凝集沈澱濾過処理効率の向
上、処理水濁度の低下という効果も得られる。

【００６８】更に、従来法と違って常に通水を行いなが
ら充填材の洗浄排水を少量づつ断続的に排出するため、
一時に充填材全体の洗浄を行う方式に比べて、一時に大
量に排出される排水の処理を行うのに必要とされてい
た、従来の排水受け槽が不要となったり、容量を縮小す
ることが可能になるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】充填材に沈降するものを用いた本発明の実施形
態１の凝集沈澱濾過装置の構造概略を示したものであ
る。

【図２】図１の凝集沈澱濾過装置の充填材供給手段の構
造一例の詳細を示したものである。

【図３】図１の装置における充填材の流動循環を説明す
るための図であり、（イ）は充填材を集積ゾーンの下部
から引き上げた状態を示し、（ロ）はきれいになった充
填材を集積ゾーンの上部に供給する際の状態を示したも
のである。

【図４】充填材に浮上するものを用いた本発明の実施形
態２の凝集沈澱濾過装置の構造概略を示したものであ
る。

【図５】図４の凝集沈澱濾過装置の充填材供給手段の構
造一例の詳細を示したものである。

【符号の説明】

ｌ：処理槽（凝集沈澱濾過槽） ２：充填材供給部 ３：吸込管 ４：網体構造物 ５：充填材取出し部 ６：原水流入管 ７：汚泥沈降板 ８：排泥管 ９：バッフルプレート １０：反射板 ｌｌ：充填材 １２：上部流出抑止網板 １３：処理水受け １４：遮り網 １５：処理水流出管 １６：サイフォン切り弁 １７：洗浄ポンプ １８：排水管 １９：排水弁 ２０：排泥弁 ２１：処理水ゾーン ２２：充填材集積ゾーン ２３：フロック形成ゾーン ２４：フロック沈降ゾーン ２５：作用棒 ２７：引き糸 ２８：フロート ３０：膨大部 ３１：吸引作用管 ３２：扇形開口 ３３：扇形蓋

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 短尺チューブ型等の小片で大きな空隙率
   を有する構造の充填材が多数ランダムに集積することで
   通水に対するよどみ部が内部に多数形成される充填材集
   積ゾーンに、凝集剤を添加して懸濁物質を凝集させた微
   細なフロックを含む原水を上向流で通水させ、該フロッ
   クを上記よどみ部で成長させて沈澱分離および濾過分離
   する凝集沈澱濾過方法において、 上記充填材には上向流の作用下で沈降する比重のものを
   用いると共に、上記充填材集積ゾーンの下部から充填材
   を間欠的に少数づつ取出して洗浄した後、充填材集積ゾ
   ーンの上側に供給することを特徴とする充填材流動式の
   洗浄方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、充填材集積ゾーンの
   下部からの充填材の取出しは、通水は許すが充填材の沈
   降を阻止するために充填材集積ゾーンの下部に中央下方
   の充填材取出し部に向かって径が漸減するように設けた
   ホッパ型の網体構造物の下端から取出すものであること
   を特徴とする充填材流動式の洗浄方法。
3. 【請求項３】 短尺チューブ型等の小片で大きな空隙率
   を有する構造の充填材が多数ランダムに集積することで
   通水に対するよどみ部が内部に多数形成される充填材集
   積ゾーンに、凝集剤を添加して懸濁物質を凝集させた微
   細なフロックを含む原水を上向流で通水させ、該フロッ
   クを上記よどみ部で成長させて沈澱分離および濾過分離
   する凝集沈澱濾過方法において、 上記充填材には上向流の作用下で浮上する比重のものを
   用いると共に、上記充填材集積ゾーンの上部から充填材
   を間欠的に少数づつ取出して洗浄した後、充填材集積ゾ
   ーンの下側に供給することを特徴とする充填材流動式の
   洗浄方法。
4. 【請求項４】 請求項３において、充填材集積ゾーンの
   上部からの充填材の取出しは、通水は許すが充填材の浮
   上を阻止するために充填材集積ゾーンの上部に中央上方
   の充填材取出し部に向かって径が漸減するように設けた
   倒立ホッパ型の網体構造物の上端から取出すものである
   ことを特徴とする充填材流動式の洗浄方法。
5. 【請求項５】 請求項ｌないし４のいずれかにおいて、
   充填材集積ゾーンに通水される原水が含むフロックは、
   原水に添加された凝集剤によって凝集した懸濁物質から
   なる１００μｍ以下の微小フロックであることを特徴と
   する充填材流動式の洗浄方法。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかにおいて、
   原水に添加される凝集剤がアルミニウム塩の無機凝集剤
   であり、かつ原水に対して添加される量がＡＬＴ比（原
   水濁度に対するアルミニウムの注入量（ｍｇ／ｌ））で
   ０．０５〜０．００５であることを特徴とする充填材流
   動式の洗浄方法。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかにおいて、
   凝集剤の添加により懸濁物質の凝集による微小フロック
   が形成される原水は、濁度が数度〜１０００度の範囲の
   ものであることを特徴とする充填材流動式の洗浄方法。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかにおいて、
   充填材集積ゾーンに通水する上向流の通水速度が２００
   ｍ／ｄ〜８００ｍ／ｄであることを特徴とする充填材流
   動式の洗浄方法。
9. 【請求項９】 短尺チューブ型等の小片で大きな空隙率
   を有する構造の充填材が多数ランダムに集積することで
   通水に対するよどみ部が内部に多数形成される充填材集
   積ゾーンを槽内上部に有し、槽上端に処理水の排出部を
   有する処理槽と、凝集剤の添加で凝集した懸濁物質から
   なる微小フロックを含む原水を上記槽の下部から上向流
   で充填材集積ゾーンに通水させる原水通水手段とを備
   え、上記充填材に上向流の作用下において沈降する比重
   のものを用いた凝集沈澱濾過装置であって、 上記充填材集積ゾーンの下部には、通水は許すが充填材
   の沈降を阻止する網体により中央下方の充填材取出し部
   に向かって径が漸減するホッパ型の網体構造物が設けら
   れると共に、該網体構造物下端の上記充填材取出し部か
   ら充填材を間欠的に少数づつ取出す充填材取出し手段
   と、該取出した充填材を充填材集積ゾーンの上側に移送
   させる充填材移送手段と、移送した充填材を充填材集積
   ゾーンの上側に供給する充填材供給手段とを有すること
   を特徴とする凝集沈澱濾過装置。
10. 【請求項１０】 短尺チューブ型等の小片で大きな空隙
    率を有する構造の充填材が多数ランダムに集積すること
    で通水に対するよどみ部が内部に多数形成される充填材
    集積ゾーンを槽内上部に有し、槽上端に処理水の排出部
    を有する処理槽と、凝集剤の添加で凝集した懸濁物質か
    らなる微小フロックを含む原水を上記槽の下部から上向
    流で充填材集積ゾーンに通水させる原水通水手段とを備
    え、上記充填材に上向流の作用下において浮上する比重
    のものを用いた凝集沈澱濾過装置であって、 上記充填材集積ゾーンの上部には、通水は許すが充填材
    の浮上を阻止する網体により中央上方の充填材取出し部
    に向かって径が漸減する倒立ホッパ型の網体構造物が設
    けられると共に、該網体構造物上端の上記充填材取出し
    部から充填材を間欠的に少数づつ取出す充填材取出し手
    段と、該取出した充填材を充填材集積ゾーンの下側に移
    送させる充填材移送手段と、移送した充填材を充填材集
    積ゾーンの下側に供給する充填材供給手段とを有するこ
    とを特徴とする凝集沈澱濾過装置。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０において、処理槽内
    の下部に、沈降する凝集フロックを滞留させ、かつ必要
    に応じて滞留凝集フロックを外部に排出するための汚泥
    貯留ゾーンを有することを特徴とする凝集沈澱濾過装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項９ないし１１のいずれかにおい
    て、原水の処理槽への供給前段に、原水に凝集剤を添加
    する原水調製手段を設けた凝集沈澱濾過装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２において、原水調製手段
    は、原水供給配管に凝集剤を直接注入するものである
    か、又は攪拌槽に凝集剤を注入するものであることを特
    徴とする凝集沈澱濾過装置。
14. 【請求項１４】 請求項１２又は１３において、原水調
    製手段は、原水の濁度を測定する濁度検出手段と、該濁
    度検出手段の検出結果に基づきアルミニウム塩の無機凝
    集剤をＡＬＴ比（原水濁度に対するアルミニウムの注入
    量（ｍｇ／ｌ））で０．０５〜０．００５の範囲に制御
    して添加する添加量制御手段とを有することを特徴とす
    る凝集沈澱濾過装置。