(57)【要約】【課題】本発明の目的は、塩素剤添加後の水でも生物担体の逆流水洗浄を行うことができる水処理装置、水処理方法を提供することである。【解決手段】本発明の水処理装置１は、被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化するための生物担体を備えた生物ろ過装置１４と、生物ろ過装置１４から排出される生物処理水を固液分離するろ材を備えた固液分離装置１６と、生物ろ過装置１４から排出される生物処理水、固液分離装置１６から排出される固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加装置１８と、前記塩素剤含有の固液分離処理水を生物ろ過装置１４に供給して、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄装置２０とを備え、塩素剤添加装置１８は、生物ろ過装置１４に供給する塩素剤含有の固液分処理水の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとなるように塩素剤を添加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化するための生物担体を備えた生物ろ過装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水を固液分離するろ材を備えた固液分離装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水、前記固液分離装置から排出される固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加手段と、前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記生物ろ過装置に供給して、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄手段とを備え、
前記塩素剤添加手段は、前記生物ろ過装置に供給する塩素剤含有の固液分処理水の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとなるように塩素剤を添加することを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化するための生物担体を備えた生物ろ過装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水を固液分離するろ材を備えた固液分離装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水、前記固液分離装置から排出される固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加手段と、前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記生物ろ過装置に供給して、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄手段とを備え、
前記逆流水洗浄手段は、前記塩素剤含有の固液分離処理水に塩素中和剤を添加する塩素中和剤添加手段を備え、前記生物ろ過装置に供給する塩素剤含有の固液分離処理水の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとなるように塩素中和剤を添加することを特徴とする水処理装置。
【請求項３】
被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化するための生物担体を備えた生物ろ過装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水を固液分離するろ材を備えた固液分離装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水、前記固液分離装置から排出される固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加手段と、前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記生物ろ過装置に供給して、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄手段とを備え、
前記生物ろ過装置は複数設けられ、
前記逆流水洗浄手段は、逆流水洗浄を行う生物ろ過装置に供給する塩素剤含有の固液分離処理水に、逆流水洗浄を行わない生物ろ過装置から排出される生物処理水の一部を添加する処理水添加手段を備え、前記逆流水洗浄を行う生物ろ過装置に供給する塩素剤含有の固液分離処理水の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとなるように生物処理水を添加することを特徴とする水処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の水処理装置であって、前記逆流水洗浄手段は、前記生物担体容量の１００倍量以上で前記被処理水を前記生物ろ過装置に供給した後に、生物担体容量の２〜５倍量の範囲で前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記生物ろ過装置に供給して、前記生物担体の逆流水洗浄を行うことを特徴とする水処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の水処理装置であって、前記逆流水洗浄手段は、前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記固液分離処理装置に供給して、前記ろ材の逆流水洗浄を行うことを特徴とする水処理装置。
【請求項６】
生物担体により被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化する生物ろ過工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水を固液分離する固液分離工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水、前記固液分離工程から得られる固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加工程と、前記塩素剤含有の固液分離処理水により、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄工程とを備え、
前記塩素剤添加工程では、前記塩素剤含有の固液分離処理水の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとなるように塩素剤を添加することを特徴とする水処理方法。
【請求項７】
生物担体により被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化する生物ろ過工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水を固液分離する固液分離工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水、前記固液分離工程から得られる固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加工程と、前記塩素剤含有の固液分離処理水により、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄工程とを備え、
前記逆流水洗浄工程では、前記塩素剤含有の固液分離処理水に塩素中和剤を添加し、前記塩素剤含有の固液分離処理水の残留遊離塩素濃度を０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとすることを特徴とする水処理方法。
【請求項８】
生物担体により被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化する生物ろ過工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水を固液分離する固液分離工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水、前記固液分離工程から得られる固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加工程と、前記塩素剤含有の固液分離処理水により、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄工程とを備え、
前記生物担体は複数設けられ、
前記逆流水洗浄工程では、逆流水洗浄を行う生物担体に供給する塩素剤含有の固液分離処理水に、逆流水洗浄を行わない生物担体から排出される生物処理水の一部を添加し、前記塩素剤含有の固液分離処理水の残留遊離塩素濃度を０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとすることを特徴とする水処理方法。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか１項に記載の水処理方法であって、前記逆流水洗浄工程では、前記生物担体容量の１００倍量以上で前記被処理水を前記生物担体に供給した後に、生物担体容量の２〜５倍量の範囲で前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記生物担体に供給して、前記生物担体の逆流洗浄を行うことを特徴とする水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理水中に含まれるアンモニア、鉄、マンガンを浄化する水処理装置及び水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、浄水処理、工業用水処理、下水処理、排水処理等において、微生物の働きを利用して、被処理水中の汚染物質を除去する生物処理方法が利用されている。この生物処理方法は、有機物やアンモニアの処理等に広く利用されているが、鉄、マンガン等の除去又は酸化にも利用されている。例えば、地下水、河川水中のアンモニア、鉄、マンガンの除去又は酸化に生物ろ過が利用されている。
【０００３】
ここで、生物ろ過を利用して、被処理水中に含まれるアンモニア、鉄、マンガンを浄化する装置として、例えば、特許文献１には、着水井から供給される被処理水を生物ろ過する生物ろ過装置と、生物ろ過装置から排出される処理水にＰＡＣ、塩素剤等を添加して固液分離処理する固液分離装置等を備える水処理装置が提案されている。この特許文献１の装置によれば、生物ろ過装置で、鉄バクテリアや、硝化菌等の微生物の働きにより、被処理水中のアンモニア、鉄、マンガンが酸化され、微生物が付着する生物担体（ろ材）上に、酸化不溶化した鉄、マンガンが捕捉される。また、生物ろ過装置から排出される処理水中にＰＡＣ、塩素剤等が添加され、処理水中に残存する鉄、マンガン等が、固液分離装置で除去される。そして、殺菌処理を目的として、固液分離装置から得られる処理水に塩素剤が添加され、最終処理水が得られる。
【０００４】
しかし、生物ろ過装置の運転を続けると、鉄、マンガン等の不純物の付着量が増加していき、生物担体（ろ材）の通水空間が減少してしまう。したがって、生物担体の通水空間を確保するために、被処理水の流れとは逆向きに洗浄水（逆流水）を流し、生物担体を洗浄する、所謂、逆流水洗浄を定期的に行う必要がある。
【０００５】
従来では、塩素剤を含む水で逆流水洗浄を行うと、生物担体に付着した微生物が、塩素剤により滅菌され、生物ろ過装置としての生物活性が低下すると考えられてきた。そのため、従来では、塩素剤が含まれる最終処理水を洗浄水として用いることはなく、例えば、特許文献１の装置のように、生物ろ過装置から排出される処理水を貯留する貯留槽を設け、その貯留槽内の（塩素剤を含有しない）処理水で生物担体の逆流水洗浄を行っていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２８８４１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、本発明者らは、アンモニア、鉄、マンガンを除去又は酸化する微生物は、塩素剤濃度が所定の範囲、具体的には残留遊離塩素濃度が所定の範囲内の水であれば、生物活性が低下するほど滅菌されないことを見いだした。本発明は、このような知見に基づいて為されたものである。すなわち、本発明の目的は、塩素剤を含有しない水で生物担体の逆流水洗浄を行うために、従来必要とされていた、生物ろ過装置から排出される処理水を貯留する貯留槽を不要とし、塩素剤添加後の水でも生物担体の逆流水洗浄を行うことができる水処理装置、水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の水処理装置は、被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化するための生物担体を備えた生物ろ過装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水を固液分離するろ材を備えた固液分離装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水、前記固液分離装置から排出される固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加手段と、前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記生物ろ過装置に供給して、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄手段とを備え、前記塩素剤添加手段は、前記生物ろ過装置に供給する塩素剤含有の固液分処理水の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとなるように塩素剤を添加する。
【０００９】
また、本発明の水処理装置は、被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化するための生物担体を備えた生物ろ過装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水を固液分離するろ材を備えた固液分離装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水、前記固液分離装置から排出される固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加手段と、前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記生物ろ過装置に供給して、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄手段とを備え、前記逆流水洗浄手段は、前記塩素剤含有の固液分離処理水に塩素中和剤を添加する塩素中和剤添加手段を備え、前記生物ろ過装置に供給する塩素剤含有の固液分離処理水の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとなるように塩素中和剤を添加する。
【００１０】
また、本発明の水処理装置は、被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化するための生物担体を備えた生物ろ過装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水を固液分離するろ材を備えた固液分離装置と、前記生物ろ過装置から排出される生物処理水、前記固液分離装置から排出される固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加手段と、前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記生物ろ過装置に供給して、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄手段とを備え、前記生物ろ過装置は複数設けられ、前記逆流水洗浄手段は、逆流水洗浄を行う生物ろ過装置に供給する塩素剤含有の固液分離処理水に、逆流水洗浄を行わない生物ろ過装置から排出される生物処理水の一部を添加する処理水添加手段を備え、前記逆流水洗浄を行う生物ろ過装置に供給する塩素剤含有の固液分離処理水の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとなるように生物処理水を添加する。
【００１１】
また、前記水処理装置において、前記逆流水洗浄手段は、前記生物担体容量の１００倍量以上で前記被処理水を前記生物ろ過装置に供給した後に、生物担体容量の２〜５倍量の範囲で前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記生物ろ過装置に供給して、前記生物担体の逆流水洗浄を行うことが好ましい。
【００１２】
また、前記水処理装置において、前記逆流水洗浄手段は、前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記固液分離処理装置に供給して、前記ろ材の逆流水洗浄を行うことが好ましい。
【００１３】
また、本発明の水処理方法は、生物担体により被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化する生物ろ過工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水を固液分離する固液分離工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水、前記固液分離工程から得られる固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加工程と、前記塩素剤含有の固液分離処理水により、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄工程とを備え、前記塩素剤添加工程では、前記塩素剤含有の固液分離処理水の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとなるように塩素剤を添加する。
【００１４】
また、本発明の水処理方法は、生物担体により被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化する生物ろ過工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水を固液分離する固液分離工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水、前記固液分離工程から得られる固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加工程と、前記塩素剤含有の固液分離処理水により、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄工程とを備え、前記逆流水洗浄工程では、前記塩素剤含有の固液分離処理水に塩素中和剤を添加し、前記塩素剤含有の固液分離処理水の残留遊離塩素濃度を０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとする。
【００１５】
また、本発明の水処理方法は、生物担体により被処理水中のアンモニア、鉄及びマンガンを除去又は酸化する生物ろ過工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水を固液分離する固液分離工程と、前記生物ろ過工程から得られる生物処理水、前記固液分離工程から得られる固液分離処理水のうち少なくともいずれか一方に塩素剤を添加する塩素剤添加工程と、前記塩素剤含有の固液分離処理水により、前記生物担体の逆流水洗浄を行う逆流水洗浄工程とを備え、前記生物担体は複数設けられ、前記逆流水洗浄工程では、逆流水洗浄を行う生物担体に供給する塩素剤含有の固液分離処理水に、逆流水洗浄を行わない生物担体から排出される生物処理水の一部を添加し、前記塩素剤含有の固液分離処理水の残留遊離塩素濃度を０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとする。
【００１６】
また、前記水処理方法において、前記逆流水洗浄工程では、前記生物担体容量の１００倍量以上で前記被処理水を前記生物担体に供給した後に、生物担体容量の２〜５倍量の範囲で前記塩素剤含有の固液分離処理水を前記生物担体に供給して、前記生物担体の逆流洗浄を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、塩素剤を含有しない水で生物担体の逆流水洗浄を行うために、従来必要とされていた、生物ろ過装置から排出される処理水を貯留する貯留槽を不要とし、塩素剤添加後の水でも生物担体の逆流水洗浄を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る水処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示すように、水処理装置１は、井戸ポンプ１０によって汲み上げられた井水（被処理水）を貯留する着水井１２、生物ろ過装置１４、固液分離装置１６、塩素剤添加装置１８、逆流水洗浄装置２０を備える。また、着水井１２と生物ろ過装置１４、生物ろ過装置１４と固液分離装置１６、固液分離装置１６と逆流水洗浄装置２０は、配管２２ａ，２２ｂ，２２ｃによりそれぞれ接続されている。図１に示す着水井１２は、噴水式曝気型を例としているが必ずしもこれに制限されるものではない。
【００２０】
生物ろ過装置１４の本体部１４ａ内には、微生物が付着する生物担体（ろ材）が充填されたろ層１４ｂが形成されている。また、ろ層１４ｂの上方には、網１４ｃが設置されている。網１４ｃは、逆流水洗浄時にろ層１４ｂを構成する生物担体が流出するのを防止するためのものである。また、ろ層１４ｂの下方側の本体部１４ａには、ブロワ２４が設置された空気配管２６が接続され、ブロワ２４からの空気がろ層１４ｂに向けて噴出されるようになっており、逆流水洗浄と合わせて空気洗浄も行うことができる。
【００２１】
ろ層１４ｂを構成する生物担体は、硝化菌、マンガン酸化細菌、鉄バクテリア等の微生物が付着する担体であれば特に制限されるものではないが、例えば、微生物の付着性、保持性に優れたポリエステル製繊維ろ材、セラミック製ペレット、ポリプロピレン製円筒ろ材等が用いられる。
【００２２】
ろ層１４ｂの下方側の本体部１４ａには、ろ層１４ｂを通過した処理水（本明細書では、生物処理水と呼ぶ場合がある）を排出する処理水排出口（不図示）が設けられており、配管２２ｂの一端が処理水排出口に接続されている。また、配管２２ｂには、弁２８が接続されており、この弁２８の開度を調整することで、生物ろ過装置１４からの処理水排出量が調整され、本体部１４ａ内の水位が調整される。
【００２３】
固液分離装置１６（急速ろ過池）の本体部１６ａには、生物処理水を固液分離するためのろ材が充填されたろ層１６ｂが形成されている。ろ層１６ｂの上方側の本体部１６ａには、生物処理水が導入される処理水供給口（不図示）が設けられており、配管２２ｂの他端（生物ろ過装置１４の反対側）が処理水供給口に接続されている。また、固液分離装置１６は、凝集剤タンク３０、凝集剤添加ポンプ３２、凝集剤流入管３４を備えており、凝集剤流入管３４は、凝集剤タンク３０から配管２２ｂに接続されている。固液分離装置１６に用いられるろ材としては、例えば、ケイ砂、アンスラサイト、マンガン砂等が用いられる。また、凝集剤タンク３０に収容される凝集剤としては、例えば、ポリ塩化アルミニウムや硫酸アルミニウム等の無機系凝集剤や陰イオン性ポリマー等の有機高分子凝集剤等が用いられる。
【００２４】
固液分離装置１６のろ層１６ｂ下方側の本体部１６ａには、ろ層１６ｂを通過した処理水（本明細書では、固液分離処理水と呼ぶ場合がある）を排出する処理水排出口が設けられており、配管２２ｃの一端が処理水排出口に接続されている。また、配管２２ｃには、弁３６が接続されており、この弁３６の開度を調整することで、固液分離装置１６からの処理水排出量が調整され、本体部１６ａ内の水位が調整される。
【００２５】
塩素剤添加装置１８について説明する。塩素剤添加装置１８は、塩素剤タンク３８、塩素剤添加ポンプ４０、残留遊離塩素濃度計４２、塩素剤流入管４４を備える。固液分離処理水に塩素剤を添加するために、塩素剤流入管４４が、塩素剤タンク３８から固液分離処理水が流れる配管２２ｃに接続されている。塩素剤タンク３８に収容される塩素剤は、最終的に得られる処理水（固液分離処理水）の安全性を確保するために、殺菌作用を有するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、次亜塩素酸ナトリウム等が用いられる。
【００２６】
本実施形態では、残留遊離塩素濃度計４２を逆流水洗浄装置２０の貯留槽４５に設置して、逆流水洗浄に使用する固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度を計測しながら、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が適切な濃度範囲となるように、塩素剤の添加量を制御してもよい。ここで、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度の適切な範囲とは、逆流水洗浄をした際に、生物ろ過装置１４の微生物が滅菌され、生物活性が低下しない残留遊離塩素濃度を上限とし、また、水道水等として使用した際に、水の安全性を確保することができる程度の残留遊離塩素濃度値を下限とする。実質的には、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲となるように、塩素剤を添加する。
【００２７】
本実施形態において、固液分離装置１６から排出される固液分離処理水の流量等が変動する場合には、残留遊離塩素濃度計４２を設置して、計測した残留遊離塩素濃度に基づいて塩素剤の添加量を制御することが好ましいが、固液分離処理水の流量等が一定であれば、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が適切な濃度範囲となるように、一定量の塩素剤を添加すればよいため、必ずしも残留遊離塩素濃度計４２を設置する必要はない。
【００２８】
また、本実施形態では、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲となるように塩素剤を添加すればよいので、固液分離装置１６から排出される固液分離処理水、生物ろ過装置１４から排出される生物処理水のうちいずれか一方に塩素剤を添加すればよい。すなわち、塩素剤タンク３８と固液分離処理水が流れる配管２２ｃ、塩素剤タンク３８と生物処理水が流れる配管２２ｂのうち少なくともいずれか一方が、塩素剤流入管４４により接続されていればよい。なお、塩素剤を生物処理水に添加すると、塩素剤は生物処理水中に残留するマンガンを酸化する酸化剤としても機能するため、固液分離処理の処理効率を向上させることができるが、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度は、生物処理水中の残留遊離塩素濃度より低くなる。そのため、塩素剤を生物処理水にのみ添加する場合には、最終的に得られる固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が上記適切な濃度範囲となるように、塩素剤の添加量を多くする必要がある。
【００２９】
逆流水洗浄装置２０について説明する。逆流水洗浄装置２０は、貯留槽４５、逆流水ポンプ４６、逆流水流入管４８を備える。貯留槽４５には、塩素剤が添加された固液分離処理水（明細書では、逆流水と呼ぶ場合がある）が導入される処理水供給口（不図示）が設けられており、配管２２ｃの他端（固液分離装置１６の反対側）が処理水供給口に接続されている。また、生物ろ過装置１４の生物担体、固液分離装置１６のろ材を逆流水洗浄するために、逆流水流入管４８は、貯留槽４５の逆流水排出口（不図示）から、生物ろ過装置１４のろ層１４ｂ下方側の本体部１４ａ、固液分離装置１６の処理水排出口に連通する配管２２ｃに接続されている。
【００３０】
なお、不図示であるが、貯留槽４５又は配管２２ｃのいずれかには、処理水取出管が接続されており、処理水取出管から最終処理水が得られる。
【００３１】
次に、本実施形態の水処理装置の運転方法について説明する。井戸ポンプ１０を稼働させて汲み上げられた被処理水を一旦着水井１２に貯留し、その後、原水ポンプや自然流下等で、被処理水を生物ろ過装置１４に供給する。その際、被処理水中に大気中の酸素が供給される。生物ろ過装置１４内の被処理水が、ろ層１４ｂを通過する際に、ろ層１４ｂを構成する生物担体に付着（生育）する硝化菌、マンガン酸化細菌、鉄バクテリア等の微生物によって、被処理水中のアンモニア、鉄、マンガンが酸化され、酸化不溶化した鉄、マンガン等が生物担体に捕捉される（生物ろ過工程）。
【００３２】
ろ層１４ｂを通過した生物処理水は、配管２２ｂを通り、固液分離装置１６に供給される。生物処理水が固液分離装置１６の本体部１６ａに供給される際に、凝集剤添加ポンプ３２を稼働させ、生物処理水に凝集剤を添加する。そして、処理水中に残存する鉄、マンガン等が固液分離装置１６のろ層１６ｂにより除去される（固液分離工程）。ろ層１６ｂを通過した固液分離処理水は、配管２２ｃを通り、貯留槽４５に供給される。固液分離処理水が貯留槽４５に供給される際に、塩素剤添加ポンプ４０を稼働させ、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲となるように、固液分離処理水に塩素剤を添加する（塩素剤添加工程）。そして、処理水取出管（不図示）からアンモニア、鉄、マンガンが酸化除去された処理水（最終処理水）を取り出すことが可能となる。
【００３３】
また、逆流水洗浄を行う場合には、逆流水ポンプ４６を稼働させると共に、配管２２ｂ，２２ｃの弁２８，３６を閉じ、逆流水流入管４８の弁５０ａ，５０ｂを開放させて、塩素剤が添加された固液分離処理水を逆流水流入管４８から生物ろ過装置１４、固液分離装置１６にそれぞれ供給する。生物ろ過装置１４、固液分離装置１６に供給された逆流水が、被処理水の流れとは逆向きにろ層１４ｂ，１６ｂを通過し、生物担体及びろ材が洗浄される（逆流水洗浄工程）。ろ層１４ｂ，１６ｂを通過した逆流水は、ろ層１４ｂ，１６ｂの上方からそれぞれ排出される。
【００３４】
本実施形態では、被処理水をろ層１４ｂ内に充填した生物担体の容量の１００倍量以上で生物ろ過装置１４に供給（ろ層１４ｂに通水）した後に、塩素剤が添加された固液分離処理水を生物担体容量の２〜５倍量の範囲で生物ろ過装置１４に供給（ろ層１４ｂに供給）して、生物担体の逆流水洗浄を行うことが好ましい。このような、逆流水洗浄の方法は、配管２２ｂ、逆流水流入管４８に流量計を設置して、流量を管理しながら行うことが好ましい。なお、この逆流水洗浄の方法は、後述する水処理装置等にも好適に適用することが可能である。被処理水を生物担体の容量の１００倍量以上で生物ろ過装置１４に供給する前に、逆流水洗浄を行うと、生物担体に付着した微生物が滅菌され、逆流水洗浄後の生物活性が低下する場合がある。また、塩素剤が添加された固液分離処理水を生物担体容量の２倍量未満で生物ろ過装置１４に供給すると、洗浄効果を充分に発揮することができない場合がある。また、塩素剤が添加された固液分離処理水を生物担体容量の５倍量超で生物ろ過装置１４に供給すると、生物担体に付着した微生物が滅菌され、逆流水洗浄後の生物活性が低下する場合がある。なお、固液分離装置１６の逆流水洗浄も同様に行うことが好ましい。
【００３５】
図２は、本発明の他の実施形態に係る水処理装置の構成の一例を示す模式図である。図２に示す水処理装置２において、図１に示す水処理装置１の同様の構成については同一の符合を付し、その説明を省略する。
【００３６】
本実施形態では、必ずしも図２に示す水処理装置の塩素剤添加装置１８において、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲となるように、固液分離処理水に塩素剤を添加する必要はない。例えば、塩素剤添加装置１８により、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が、１．０ｍｇ／Ｌを超えるように、固液分離処理水に塩素剤を添加してもよい。なぜなら、本実施形態では、後述する逆流水洗浄装置２０において、生物ろ過装置１４（及び固液分離装置１６）に供給される固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲となるように塩素剤を添加し、塩素中和を行うからである。
【００３７】
図２に示す水処理装置２の逆流水洗浄装置２０について説明する。図２に示すように、逆流水洗浄装置２０は、図１に示す構成に加え、塩素中和剤供給装置５２を備えている。塩素中和剤供給装置５２は、塩素中和剤タンク５４、塩素中和剤ポンプ５６、塩素中和剤流入管５８を備えている。塩素中和剤流入管５８は、塩素中和剤タンク５４から逆流水流入管４８に接続されている。塩素中和剤タンク５４に収容される塩素中和剤としては、遊離塩素を中和することができるものであれば特に制限されるものではないが、例えば、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ソーダ等が用いられる。
【００３８】
本実施形態では、例えば、塩素剤添加装置１８により、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が、１．０ｍｇ／Ｌを超えるように、塩素剤が添加されている場合には、逆流水ポンプ４６を稼働させると共に、塩素中和剤ポンプ５６を稼働させ、逆流水流入管４８を通る逆流水中の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌとなるように塩素中和剤を添加して、塩素中和する。そして、これを逆流水洗浄に利用する。
【００３９】
貯留槽４５内の固液分離処理水中の残留塩素濃度が一定であれば、逆流水流入管４８を通る固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度を０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲となるように、一定量の塩素中和剤を供給すればよい。しかし、貯留槽４５内の固液分離処理水中の残留塩素濃度が変動する場合には、貯留槽４５内に設置した残留遊離塩素濃度計の残留遊離塩素濃度値に基づいて、塩素中和剤ポンプ５６の稼動を制御して、塩素中和剤の添加量を調整することが好ましい。
【００４０】
また、本実施形態では、例えば、最終的に得られる理水中の残留遊離塩素濃度を０．８ｍｇ／Ｌ超〜１．０ｍｇ／Ｌ以下の比較的高濃度に設定しているが、逆流水洗浄としては、生物担体容量等の点から、上記濃度より低く設定した方が好ましい場合（すなわち、０．１ｍｇ／Ｌ〜０．８ｍｇ／Ｌ以下）にも、上記塩素中和剤を添加する方法を適用することが好ましい。
【００４１】
図３は、本発明の他の実施形態に係る水処理装置の構成の一例を示す模式図である。図３の水処理装置３において、図１及び図２に示す水処理装置１，２と同様の構成については同一の符合を付し、その説明を省略する。
【００４２】
本実施形態も図２に示す水処理装置と同様に、必ずしも図３に示す塩素剤添加装置１８において、固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度が、０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲となるように、固液分離処理水に塩素剤を添加する必要はない。
【００４３】
本実施形態では、図３に示すように、複数の生物ろ過装置１５ａ，１５ｂが設けられている。
【００４４】
図３に示す逆流水洗浄装置２０について説明する。逆流水洗浄装置２０は、図１に示す構成に加え、処理水添加ライン６０ａ，６０ｂを備えている。生物ろ過装置１５ａ又は１５ｂから排出される生物処理水を逆流水流入管４８に添加するために、処理水添加ライン６０ａ，６０ｂが、配管２２ｂ１，２２ｂ２から逆流水流入管４８に接続されている。
【００４５】
本実施形態による逆流水洗浄について説明する。例えば、生物ろ過装置１５ａを逆流水洗浄する場合、逆流水ポンプ４６を稼働させると共に、配管２２ｂ１，２２ｃの弁２８ａ，３６を閉じ、逆流水流入管４８の弁５０ａ１を開放（弁５０ａ２は閉じている）させて、塩素剤が添加された固液分離処理水を逆流水流入管４８から生物ろ過装置１５ａに供給する。この際、塩素剤添加装置１８により、固液分離処理水中の残留塩素濃度が１．０ｍｇ／Ｌを超えるように、塩素剤が添加されている場合、処理水添加ライン６０ｂの弁６２ｂを開放して、逆流水洗浄を行わない生物ろ過装置１５ｂから排出される生物処理水を逆流水流入管４８に供給し、逆流水流入管４８を通る固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度を０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲に希釈する。希釈した固液分離処理水（逆流水）を逆流水流入管４８から生物ろ過装置１５ａに供給する。生物ろ過装置１５ａに供給された逆流水が、被処理水の流れとは逆向きにろ層１４ｂを通過し、生物担体が洗浄される。
【００４６】
貯留槽４５内の固液分離処理水中の残留塩素濃度が一定であれば、逆流水流入管４８を通る固液分離処理水中の残留遊離塩素濃度を０．１ｍｇ／Ｌ〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲に希釈するために、一定量の生物処理水を供給すればよい。しかし、貯留槽４５内の固液分離処理水中の残留塩素濃度が変動する場合には、貯留槽４５内に設置した残留遊離塩素濃度計の残留遊離塩素濃度値に基づいて、処理添加ラインの弁の開放度を制御して、生物処理水の添加量を調整することが好ましい。
【００４７】
また、本実施形態では、例えば、最終的に得られる処理水中の残留遊離塩素濃度を０．８ｍｇ／Ｌ超〜１．０ｍｇ／Ｌ以下の比較的高濃度に設定しているが、逆流水洗浄としては、生物担体容量等の点から、上記濃度より低く設定した方が好ましい場合（すなわち、０．１ｍｇ／Ｌ〜０．８ｍｇ／Ｌ以下）にも、生物処理水を添加する方法を適用することが好ましい。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００４９】
実施例１においては、図１に示したものと同様の水処理装置を用い、以下の条件で逆流水洗浄を行った。表１にその後の処理水の水質結果をまとめた。
【００５０】
＜水処理装置＞
生物ろ過装置の本体部サイズ：Φ２５０ｍｍ×Ｈ４０００ｍｍ
生物担体：Φ４．０ｍｍ×Ｌ４．０ｍｍ、比重１．２５の円筒形ポリプロピレン製ろ材を採用し、これを１５００ｍｍの層高で充填した。
固液分離処理装置の本体部サイズ：Φ３５０ｍｍ×Ｈ３５００ｍｍ
ろ材：有効径０．６ｍｍの珪砂を採用し、これを６００ｍｍの層高で充填した。
＜被処理水＞
被処理水：鉄３．０ｍｇ／Ｌ、マンガン０．４５ｍｇ／Ｌ、アンモニア態窒素０．５ｍｇ／Ｌ含有の深井戸水
水温：約２０℃
被処理水溶存酸素濃度：８．０ｍｇ／Ｌとなるように着水井で噴水式曝気を行った。
【００５１】
＜生物ろ過装置の逆流水洗浄条件＞
ろ過速度２４０ｍ／ｄ、生物担体容量に対して１００倍量で被処理水を通水させた後（通水倍量１００倍）、生物担体容量に対して５倍量で逆流水を供給し（逆洗水倍量５倍）、生物担体の逆流水洗浄を行った。この際の逆流水の生物担体接触時間（すなわち、逆流水洗浄時間）は、１１．２分であった。また、ブロワによる空気逆洗を速度４０ｍ／ｈで４分間行った。逆流水中の残留遊離塩素濃度が１．０ｍｇ／Ｌとなるように、塩素剤を添加した。
【００５２】
＜固液分離装置の逆流水洗浄条件＞
ろ過速度１２０ｍ／ｄで生物処理水を通水し、４８時間毎に、上記空気逆洗を行った後、逆流水洗浄速度を３６ｍ／ｈで６分間、ろ材の逆流水洗浄を行った。
【００５３】
実施例２においては、図２に示したものと同様の水処理装置を用いて逆流水洗浄を行った。実施例２では、塩素中和剤を添加して、逆流水中の残留遊離塩素濃度が１．０ｍｇ／Ｌとなるように塩素中和した。それ以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。表１に、逆流水洗浄を行った後の処理水の水質結果をまとめた。
【００５４】
実施例３においては、図３に示したものと同様の水処理装置を用いて逆流水洗浄を行った。実施例３では、生物ろ過装置から排出される生物処理水を添加して、逆流水中の残留遊離塩素濃度が１．０ｍｇ／Ｌとなるように希釈した。それ以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。表１に、逆流水洗浄を行った後の処理水の水質結果をまとめた。
【００５５】
図４は、比較例１において使用した水処理装置の構成を示す模式図である。まず、比較例１の水処理装置４について説明する。図４に示す水処理装置４は、生物ろ過装置１４と固液分離装置１６との間には、処理水槽６４と混合槽６６が設置されている。生物ろ過装置１４と処理水槽６４との間は、配管６８により接続されており、生物ろ過装置１４から排出される生物処理水が、処理水槽６４に供給される。また、処理水槽６４と混合槽６６との間には、隔壁７０が設けられており、処理水槽６４内の生物処理水は、隔壁７０を越えて、混合槽６６へ供給されるようになっている。また、混合槽６６内に凝集剤が供給され、攪拌機７２により生物処理水と凝集剤とが混合される。混合槽６６と固液分離装置１６との間は、配管７４により接続されており、混合液が固液分離装置１６に供給される。また、処理水槽６４内の生物処理水を生物ろ過装置１４に供給して、逆流水洗浄を行うことができるように、処理水槽６４と生物ろ過装置１４との間には、ポンプ７６を設置した逆流水流入管７８が接続されている。また、貯留槽４５内の固液分離処理水を固液分離装置１６に供給して、逆流水洗浄を行うことができるように、貯留槽４５と固液分離装置１６との間には、ポンプ８０を設置した逆流水流入管８２が接続されている。
【００５６】
比較例１においては、図４に示した水処理装置４を用いて逆流水洗浄を行った。比較例１では、処理水槽６４内の生物処理水を逆流水として用いているため、残留遊離塩素濃度は、０ｍｇ／Ｌとなる。生物ろ過装置１４の逆流水洗浄条件としては、生物担体容量に対して４００倍量で被処理水を通水させた後（通水倍量４００倍）、生物担体容量に対して３倍量で逆流水（生物処理水）を供給し（逆洗水倍量３倍）、生物担体の逆流水洗浄を行った。この際の逆流水の生物担体接触時間（すなわち、逆流水洗浄時間）は、６．７分であった。それ以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。表１に逆流水洗浄を行った後の処理水の水質結果をまとめた。
【００５７】
【表１】
2010082599.tif 000003
【００５８】
表１の結果から判るように、逆流水中の残留遊離塩素濃度を１．０ｍｇ／Ｌに調整した実施例１〜３において、鉄、マンガン、アンモニア態窒素の除去率は、比較例１（従来法）と同様に高い除去率を示した。すなわち、１．０ｍｇ／Ｌの残留遊離塩素濃度を有する逆流水で洗浄を行っても、従来法と同様に硝化菌、マンガン酸化細菌、鉄バクテリアの増殖が抑制されず、生物活性が低下しなかったと云える。したがって、従来法のような処理水槽を必要とせず、水処理装置のスリム化が可能となった。
【００５９】
実施例４においては、生物ろ過装置の逆流水洗浄条件として、生物担体容量に対して１００倍量で被処理水を通水させた後（通水倍量１００倍）、生物担体容量に対して６倍量で逆流水（個液分離処理水）を供給し（逆洗水倍量６倍）、生物担体の逆流水洗浄を行った。この際の逆流水の生物担体接触時間（すなわち、逆流水洗浄時間）は、１３．５分であった。それ以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。表２に逆流水洗浄を行った後の処理水の水質結果をまとめた。
【００６０】
実施例５においては、生物ろ過装置の逆流水洗浄条件として、生物担体容量に対して９０倍量で被処理水を通水させた後（通水倍量９０倍）、生物担体容量に対して５倍量で逆流水（個液分離処理水）を供給し（逆洗水倍量５倍）、生物担体の逆流水洗浄を行った。この際の逆流水の生物担体接触時間は、１１．２分であった。それ以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。表２に逆流水洗浄を行った後の処理水の水質結果をまとめた。
【００６１】
比較例２においては、生物ろ過装置の逆流水洗浄条件として、生物担体容量に対して１００倍量で被処理水を通水させた後（通水倍量１００倍）、生物担体容量に対して５倍量で逆流水（固液分離処理水）を供給し（逆洗水倍量５倍）、生物担体の逆流水洗浄を行った。この際の逆流水の生物担体接触時間は、１３．５分であった。それ以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。表２に逆流水洗浄を行った後の処理水の水質結果をまとめた。
【００６２】
比較例３においては、生物ろ過装置の逆流水洗浄条件として、生物担体容量に対して９０倍量で被処理水を通水させた後（通水倍量９０倍）、生物担体容量に対して６倍量で逆流水（固液分離処理水）を供給し（逆洗水倍量６倍）、生物担体の逆流水洗浄を行った。この際の逆流水の生物担体接触時間は、１３．５分であった。それ以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。表２に逆流水洗浄を行った後の処理水の水質結果をまとめた。
【００６３】
比較例４においては、生物ろ過装置の逆流水洗浄条件として、生物担体容量に対して４００倍量で被処理水を通水させた後（通水倍量４００倍）、生物担体容量に対して３倍量で逆流水（固液分離処理水）を供給し（逆洗水倍量３倍）、生物担体の逆流水洗浄を行った。この際の逆流水の生物担体接触時間は、６．７分であった。それ以外は、実施例１と同様の条件で試験を行った。表２に逆流水洗浄を行った後の処理水の水質結果をまとめた。
【００６４】
【表２】
2010082599.tif 000004
【００６５】
表２の結果から判るように、逆流水中の残留遊離塩素濃度が１．０ｍｇ／Ｌを超えると（比較例２）、通水倍量及び逆洗水倍量が同じ実施例１と比べても、鉄の除去率が低下することがわかった。すなわち、鉄バクテリアの増殖が抑制され、生物活性が低下した。また、比較例２より逆流水中の残留遊離塩素濃度を高くした比較例４では、さらに、微生物の増殖が抑制され、生物活性が低下した。また、通水倍量が１００倍量未満であって、逆洗水倍量が５倍量超であると（比較例３）、さらに微生物の増殖が抑制され、生物活性が低下した。一方、実施例４，５のように、逆流水中の残留遊離塩素濃度を１．０ｍｇ／Ｌとすると、通水倍量が１００倍量未満又は逆洗水倍量が５倍量超えていても、鉄バクテリアの増殖は若干抑制されるが、実施例１に近い除去率を示した。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本実施形態に係る水処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係る水処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る水処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図４】比較例１において使用した水処理装置の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６７】
１，２，３，４  水処理装置、１０  井戸ポンプ、１２  着水井、１４，１５ａ，１５ｂ  生物ろ過装置、１４ａ，１６ａ  本体部、１４ｂ，１６ｂ  ろ層、１４ｃ  網、１６  固液分離装置、１８  塩素剤添加装置、２０  逆流水洗浄装置、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｂ１，２２ｂ２  配管、２４  ブロワ、２６  空気配管、２８，２８ａ，２８ｂ，３６，５０ａ，５０ｂ，５０ａ１，５０ａ２，６２ａ，６２ｂ  弁、３０  凝集剤タンク、３２  凝集剤添加ポンプ、３４  凝集剤流入管、３８  塩素剤タンク、４０  塩素剤添加ポンプ、４２  残留遊離塩素濃度計、４４  塩素剤流入管、４５  貯留槽、４６  逆流水ポンプ、４８，７８，８２  逆流水流入管、５２  塩素中和剤供給装置、５４  塩素中和剤タンク、５６  塩素中和剤ポンプ、５８  塩素中和剤流入管、６０ａ，６０ｂ  処理水添加ライン、６４  処理水槽、６６  混合槽、６８，７４  配管、７０  隔壁、７２  攪拌機、７６，８０  ポンプ。
【図１】
2010082599.tif 000005
【図２】
2010082599.tif 000006
【図３】
2010082599.tif 000007
【図４】
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