(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾過砂により水の浄化を行う急速濾過池の逆流洗浄時に該急速濾過池から所定量の濾過砂を吸い取り、該吸い取った濾過砂を砂洗浄装置に供給し、該砂洗浄装置によって前記濾過砂の汚れを除去し、汚れを除去した前記濾過砂を前記急速濾過池の逆流洗浄時に該急速濾過池に戻し、前記濾過砂の吸取り、洗浄、戻しの工程を繰り返して前記急速濾過池内の濾過砂を洗浄することを特徴とする濾過砂洗浄方法。
【請求項２】
前記砂洗浄装置として、砂とともに洗浄水を貯留する洗浄槽と、該洗浄槽内でほぼ鉛直な軸の回りに回転するスクリューコンベアと、該スクリューコンベアを、前記洗浄水の水面下にある前記スクリューコンベアの下部において該スクリューコンベアの回転により前記砂と前記洗浄水を上昇させるとともに該洗浄水を介在させた前記砂同士の接触により該砂の汚れを除去し、前記洗浄水の水面上にある前記スクリューコンベアの上部において前記砂を前記スクリューコンベア上で流動させて、汚泥を含む水をわずかに含む前記砂同士の接触によって該砂の汚れを除去するような速度で回転させる手段と、上昇させた該砂を前記スクリューコンベアの下部まで下降させ、再び該スクリューコンベアで上昇させる循環手段とからなる装置を使用することを特徴とする請求項１記載の濾過砂洗浄方法。
【請求項３】
前記砂洗浄装置によって濾過砂の汚れを除去した後、該汚れを除去した濾過砂を前記急速濾過池に戻すまで貯留槽に貯留することを特徴とする請求項１または２記載の濾過砂洗浄方法。
【請求項４】
前記貯留槽に、貯留された濾過砂が空気と触れないように水を入れておくことを特徴とする請求項３記載の濾過砂洗浄方法。
【請求項５】
濾過砂により水の浄化を行う急速濾過池の逆流洗浄時に該急速濾過池から所定量の濾過砂を吸い取り、該吸い取った濾過砂を砂洗浄装置に供給し、該砂洗浄装置によって前記濾過砂の汚れを除去し、該汚れを除去した濾過砂を貯留槽に貯留し、該貯留しておいた濾過砂を前記急速濾過池とは異なる急速濾過池の逆流洗浄時に該急速濾過池に戻し、前記濾過砂の吸取り、洗浄、貯留、戻しの工程を繰り返して複数の急速濾過池内の濾過砂を洗浄することを特徴とする濾過砂洗浄方法。
【請求項６】
前記各工程の繰り返しをシーケンス制御により自動的に行うことを特徴とする請求項１から５いずれか１項記載の濾過砂洗浄方法。
【請求項７】
前記急速濾過池内の前記濾過砂を吸い取る位置から離れた位置に前記汚れを除去した濾過砂を戻すことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の濾過砂洗浄方法。
【請求項８】
前記濾過砂を吸い取る位置を、濾過砂を吸い取る毎に移動させることを特徴とする請求項１から７いずれか１項記載の濾過砂洗浄方法。
【請求項９】
前記汚れを除去した濾過砂を戻す位置を、濾過砂を戻す毎に移動させることを特徴とする請求項１から８いずれか１項記載の濾過洗浄方法。
【請求項１０】
前記濾過砂の吸取りを、前記急速濾過池の砂利層の表面に不陸を形成しない大きさの吸引力で行うことを特徴とする請求項１から９いずれか１項記載の濾過砂洗浄方法。
【請求項１１】
急速濾過池と、該急速濾過池から濾過砂を吸い取る手段と、吸い取った該濾過砂を洗浄する砂洗浄装置と、該砂洗浄装置から前記急速濾過池へ汚れを除去した濾過砂を戻す手段とを備えてなることを特徴とする濾過砂洗浄システム。
【請求項１２】
前記砂洗浄装置で汚れを除去した濾過砂を前記急速濾過池へ戻す前に貯留する貯留槽をさらに備えたものであることを特徴とする請求項１１記載の濾過砂洗浄システム。
【請求項１３】
前記貯留槽が、該貯留槽内の濾過砂が空気と触れないように該貯留槽内に水を供給する手段を備えたものであることを特徴とする請求項１２記載に濾過砂洗浄システム。
【請求項１４】
前記急速濾過池を複数備えていることを特徴とする請求項１１、１２または１３記載の濾過砂洗浄システム。
【請求項１５】
前記濾過砂洗浄システムが、前記急速濾過池から濾過砂を吸い取る工程と前記砂洗浄装置で濾過砂を洗浄する工程と前記急速濾過池へ汚れを除去した濾過砂を戻す工程の少なくとも３工程、または前記急速濾過池から濾過砂を吸い取る工程と前記砂洗浄装置で濾過砂を洗浄する工程と洗浄した濾過砂を貯留槽で貯留する工程と前記急速濾過池へ汚れを除去した濾過砂を戻す工程の少なくとも４工程をシーケンス制御により自動的に行う制御手段を備えたものであることを特徴とする請求項１１から１４いずれか１項記載の濾過砂洗浄システム。
【請求項１６】
前記急速濾過池から濾過砂を吸い取る手段と、前記急速濾過池へ汚れを除去した砂を戻す手段が、前記急速濾過池の互いに離れた位置に設けられていることを特徴とする請求項１１から１５いずれか１項記載の濾過砂洗浄システム。
【請求項１７】
前記急速濾過池から濾過砂を吸い取る手段と、前記急速濾過池へ汚れを除去した砂を戻す手段の少なくとも一方が移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１１から１６いずれか１項記載の濾過砂洗浄システム。
【請求項１８】
前記砂洗浄装置が、砂とともに洗浄水を貯留する洗浄槽と、該洗浄槽内でほぼ鉛直な軸の回りに回転するスクリューコンベアと、該スクリューコンベアを、前記洗浄水の水面下にある前記スクリューコンベアの下部において該スクリューコンベアの回転により前記砂と前記洗浄水を上昇させるとともに該洗浄水を介在させた前記砂同士の接触により該砂の汚れを除去し、前記洗浄水の水面上にある前記スクリューコンベアの上部において前記砂を前記スクリューコンベア上で流動させて、汚泥を含む水をわずかに含む前記砂同士の接触によって該砂の汚れを除去するような速度で回転させる手段と、上昇させた該砂を前記スクリューコンベアの下部まで下降させ、再び該スクリューコンベアで上昇させる循環手段とからなるものであることを特徴とする請求項１１から１７いずれか１項記載の濾過砂洗浄システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水の浄化を行う濾過池の濾過砂を洗浄する方法及びシステムに関し、詳しくは急速濾過池の濾過砂の一部を取り出して洗浄を行う洗浄方法及びシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
浄水場における浄水処理は、河川、湖沼から引き込んだ原水に薬品を注入して原水中の浮遊物を沈殿しやすい大きさの塊にして沈殿させ、上澄みを濾過池に送り、ここでさらに微細な浮遊物を砂（濾過砂）の層を通して取り除き、濾過した水を塩素で消毒することにより行われている。急速濾過池では、一般に24〜72時間おきに定期的に濾過材の洗浄が行われる。洗浄には、ノズルから噴射される砂層表面を叩くように洗浄する表面洗浄と、下部圧力室から浄水を濾過池内に圧入して砂を浮上させ、砂と砂とをもみ合わせて汚れを落とす逆流洗浄がある。
【０００３】
この浄水処理に使用される濾過砂は、このような表面洗浄、逆流洗浄を定期的に行っていても、長年繰り返し使用していると表面に汚れ（汚泥等の濁質）が付着してくる。濁質の付着により濾過砂の粒径肥大が進むと、濾過砂間の空隙が減少したり、濾過砂の吸着物質の剥離による目詰まり現象や汚泥そのものの剥離によるリークなどが起きるようになる。逆流洗浄の回数を増やすなどしてこれに対応しているが、逆流洗浄を長年繰り返しているとその水圧により濾過砂を支持している砂利層にも影響が出て、本来水平に敷き詰められているはずの砂利層が部分的に厚くなったり薄くなったりしてしまう現象である不陸が生じたりする。この不陸ができると砂利層の厚い部分では砂層が薄くなり、その部分では濾過が不十分になり、本来発揮される濾過機能が低下して濾過池が正常に働かず安全な水の供給ができなくなってくる。
【０００４】
正常な濾過機能を復帰させるためには、濾過池の運転を一端停止して濾過材を搬出し、搬出した濾過材を洗浄・篩い分けし、濾過池内部を点検修理した後、洗浄した濾過材を再び濾過池へ敷き直すという更生工事を行う必要がある。しかしこの更生工事には莫大なコストを要し、また工事の期間は濾過池の運転を停止する必要があり、更生工事にかかる期間はそのまま浄水効率の低下につながるため、更生工事の周期はなるべく長くしたいという浄水場側の要望がある。
【０００５】
一方、更生工事で敷き直す濾過砂には、新しい砂が用いられる場合もあるが、採取した砂のうち濾過砂として現実に認められるのはわずか１〜２割程度と濾過材には厳しい基準が制定されており、また新しい砂を使用する場合にはコストの増大にもつながるため、濾過砂は洗浄などによって再生されている。本発明者らはすでに、揉み洗い工法という画期的な方法で、洗浄濁度30度以下という新砂に近い状態にまで砂の再生を可能とする砂洗浄装置を提案している（特開平10-109051号,特開平11-57526号）。この装置により、更生工事の際に濾過池へ敷き直す濾過砂に新砂を用いなくても、新砂を用いた濾過池と同様の浄化機能を実現することが可能となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、近年の都市排水、工業排水、農業排水等による河川、湖、海の水質汚染、あるいは大気汚染物質の窒素酸化物や硫黄酸化物が溶け込んで降る酸性雨等により水道用原水は急速に悪化している。このような原水の悪化により、濾過砂の状態は表１に示すように汚濁が進み、かつては通常の運転において７〜10年の長期間にわたり使用可能であった濾過池も、更生工事のペースを早めなければならなくなっている。
【０００７】
【表１】
0003693532.tif 000002
【０００８】
一方、濾過池で行われる濾過砂のメンテナンスはもっぱら不陸測定や粒径調査などの更生工事の時期を判断するために行われるものであり、更生工事によって本来の浄化機能を取り戻した砂の機能を維持するためのメンテナンスは、表面洗浄、逆流洗浄による定期的な濾過砂の洗浄工程のみに限られている。
【０００９】
また、1996年に制定されたクリプトスポリジウム暫定対策を受けて濾過池出口の濁度を0.1 度以下に維持するという厚生省の指針に対応するため、浄水場では上記のような表面洗浄、逆流洗浄の頻度を上げて対応しているが、その間は浄水ができず取得できる水量は減るため浄化効率は悪くなっている。また洗浄のたびに細砂が流出し、さらに逆流洗浄の頻度が増えると不陸の形成を早めることにもなり、結果として更生工事の時期を早める結果となる場合もあり、従来の表面洗浄、逆流洗浄という洗浄工程のみで対応するには限界があると考えられる。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、濾過池の運転を休止することなく、砂の浄化機能を表面洗浄、逆流洗浄という通常の洗浄方法以外の方法で再生させて、濾過池の更生工事の周期を飛躍的に延長することを可能とする濾過砂洗浄方法及びそのための装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の濾過砂洗浄方法は、濾過砂により水の浄化を行う急速濾過池の逆流洗浄時に該急速濾過池から所定量の濾過砂を吸い取り、該吸い取った濾過砂を砂洗浄装置に供給し、該砂洗浄装置によって前記濾過砂の汚れを除去し、汚れを除去した前記濾過砂を前記急速濾過池の逆流洗浄時に該急速濾過池に戻し、前記濾過砂の吸い取り、洗浄、戻しを繰り返して前記急速濾過池内の濾過砂を洗浄することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の濾過砂洗浄システムは、急速濾過池と、該急速濾過池から濾過砂を吸い取る手段と、吸い取った該濾過砂を洗浄する砂洗浄装置と、該砂洗浄装置から前記急速濾過池へ汚れを除去した砂を戻す手段とからなることを特徴とするものである。
【００１３】
「濾過砂の吸取り」を急速濾過池の逆流洗浄時に行うのは、濾過砂は通常の状態では水を濾過している状態であり、この状態で濾過砂の吸取りを行うと濾過砂の層に層厚の薄い部分ができてしまい濁質がリークする可能性があるためである。濾過砂の吸取りは逆流洗浄と同時に表面洗浄が行われている時であっても差し支えない。また、「濾過砂の戻し」も急速濾過池の逆流洗浄時に行うのは、逆流洗浄時は、下部圧力室から浄水を濾過池内に圧入して砂が浮上している状態であるので、この状態で濾過砂を戻せば、逆流洗浄が終わったときには濾過砂が平らな層を形成することができるからである。なお、濾過砂の戻しも、濾過砂の吸取りと同様に逆流洗浄と同時に表面洗浄が行われている時であっても差し支えない。「所定量」とは、濾過池の水の浄化に影響を与えない程度の濾過砂の量を意味する。
【００１４】
また、「濾過砂の吸取り」は、急速濾過池の砂利層の表面に不陸を形成しない大きさの吸引力で行わせることが好ましい。急速濾過池の濾過砂層は60cm前後であるが、あまりに強い吸引力で濾過砂を吸い取ったり、あるいは砂利層との境界近くで濾過砂を吸い取る場合には、濾過砂を支持している砂利層が部分的に薄くなったり厚くなったりするので、砂利層の表面に不陸を形成しない程度の吸引力で濾過砂を吸い取ることが好ましい。濾過砂の吸取りは、その吸取りの吸引力にもよるが濾過砂層の表面から濾過砂の層の30〜70％の深さ、さらには40〜60％の深さが好ましい。また、不陸防止ネットが使用されている場合には、100 ％の深さ、すなわち砂利層のすぐ上からの吸引であっても差し支えない。
【００１５】
砂洗浄装置によって濾過砂の汚れを除去した後、汚れを除去した濾過砂は急速濾過池に戻すまで貯留槽に貯留することが好ましい。また、貯留槽には貯留された濾過砂が空気と触れないように水を入れておくことが好ましい。砂洗浄装置から洗浄後の濾過砂を貯留槽に移すことにより、空いた砂洗浄装置を、他の急速濾過池の砂洗浄に使うことが可能となる。またその貯留槽に濾過砂が乾燥しないように水を張っておくことにより、原水のマンガン除去能力を有する濾過砂のマンガン層の活性を維持することができる。貯留槽の大きさは、少なくとも濾過池から吸い取った１回分の所定量の濾過砂を空気に触れないように水に入れて貯留できる大きさであればよい。
【００１６】
本発明の濾過砂洗浄方法およびシステムは、グリーンリーフと呼ばれる４〜６の急速濾過池がつながっているような複数の急速濾過池の濾過砂の洗浄にも適用することができる。すなわち、本発明の濾過砂洗浄方法は濾過砂により水の浄化を行う急速濾過池の逆流洗浄時に該急速濾過池から所定量の濾過砂を吸い取り、該吸い取った濾過砂を砂洗浄装置に供給し、該砂洗浄装置によって前記濾過砂の汚れを除去し、該汚れを除去した濾過砂を貯留槽に貯留し、該貯留しておいた濾過砂を前記急速濾過池とは異なる急速濾過池の逆流洗浄時に該急速濾過池に戻し、前記濾過砂の吸取り、洗浄、貯留、戻しの工程を繰り返して複数の急速濾過池内の濾過砂を洗浄することを特徴とするものである。
【００１７】
貯留しておいた濾過砂を濾過砂を吸い取った濾過池とは異なる濾過池に戻すこととしたのは、同じ濾過池に戻すと、その濾過池の次の逆流洗浄時まで洗浄した濾過砂を戻すことができないため、実質的には濾過池を１つずつ濾過砂洗浄するのと同じだけの時間が必要となるからである。貯留槽を複数設ければ同じ濾過池に戻しても単一の濾過池の濾過砂を洗浄するのと時間的には差がないが、この場合にはかなりの設備費用と土地が必要となり経済的ではない。また、かなり大きな貯留槽を設ければ、複数の濾過池から吸い取り洗浄した濾過砂を貯留することが可能となるが、この場合にもかなりの設備投資が必要となってくる。しかし、通常、複数の急速濾過池がつながっているような浄水場では、各急速濾過池の逆流洗浄は処理能力の観点から同時には行われず、タイミングをずらして行うようになっている。従って、たとえばこのずれたタイミングを利用すれば、急速濾過池が複数に増えた場合にも、１つの濾過池の濾過砂を全て洗浄する時間と殆ど変わらない時間で全ての濾過池の濾過砂の洗浄を行うことができ、しかも貯留槽は単一の濾過池の濾過砂を洗浄する場合と同様の規模の貯留槽１つで足りるので設備費用の観点からも好ましい。
【００１８】
また、複数の急速濾過池を有する浄水場では、濾過砂の汚れがひどい濾過池と濾過砂の汚れが比較的少ない濾過池が存在する場合がある。このような場合には、濾過砂の汚れがひどい濾過池から吸い取った濾過砂は、濾過砂の汚れが比較的少ない濾過池に戻し、濾過砂の汚れが比較的少ない濾過池から吸い取った濾過砂は、濾過砂の汚れがひどい濾過池に戻すことが複数の濾過池の濾過砂の平準化の観点からより好ましい。
【００１９】
これらの各工程の繰り返しはシーケンス制御により自動的に行うことが好ましい。すなわち、急速濾過池の逆流洗浄は圧力損失や時間をファクターとして制御することができるので、シーケンス制御により、濾過砂の吸取り、洗浄、戻しの工程あるいは、濾過砂の吸取り、洗浄、貯留、戻しの工程の一連の流れを自動的に行うことができる。
【００２０】
濾過砂の吸取りと戻しはともに濾過砂が浮遊している逆流洗浄中に行われるため、吸い取られる濾過砂にすでに汚れを除去された濾過砂が混ざらないことが洗浄効率を上げるために好ましい。従って急速濾過池内の濾過砂を吸い取る位置から離れた位置に汚れを除去した濾過砂を戻すことが好ましい。すなわち、急速濾過池から濾過砂を吸い取る手段と汚れを除去した濾過砂を戻す手段は離して設けることが好ましい。また、濾過砂の洗浄効率の観点から、濾過砂を吸い取る位置は、濾過砂を吸い取る毎に移動させることが、汚れを除去した濾過砂を戻す位置もまた、濾過砂を戻す毎に移動させることが好ましい。すなわち、急速濾過池から濾過砂を吸い取る手段と、前記急速濾過池へ汚れを除去した砂を戻す手段の少なくとも一方が移動可能に設けられていることが好ましい。
【００２１】
「砂洗浄装置」としては、特開平10-109051 号に開示されているような装置、すなわち砂とともに洗浄水を貯留する洗浄槽と、該洗浄槽内でほぼ鉛直な軸の回りに回転するスクリューコンベアと、該スクリューコンベアを、前記洗浄水の水面下にある前記スクリューコンベアの下部において該スクリューコンベアの回転により前記砂と前記洗浄水を上昇させるとともに該洗浄水を介在させた前記砂同士の接触により該砂の汚れを除去し、前記洗浄水の水面上にある前記スクリューコンベアの上部において前記砂を前記スクリューコンベア上で流動させて、汚泥を含む水をわずかに含む前記砂同士の接触によって該砂の汚れを除去するような速度で回転させる手段と、上昇させた該砂を前記スクリューコンベアの下部まで下降させ、再び該スクリューコンベアで上昇させる循環手段とからなる装置を使用することが好ましい。
【００２２】
【発明の効果】
従来表面洗浄、逆流洗浄という洗浄方法のみに頼っていた濾過砂の洗浄を、本発明の濾過砂洗浄方法は、逆流洗浄時に急速濾過池から所定量の濾過砂を吸い取り、吸い取った濾過砂を砂洗浄装置に供給し、砂洗浄装置によって濾過砂の汚れを除去し、汚れを除去した濾過砂を逆流洗浄時に急速濾過池に戻し、この濾過砂の吸い取り、洗浄、戻しを繰り返すことによって急速濾過池内の濾過砂を洗浄することとしたので、濾過池の運転を休止することなく効果的に濾過砂の洗浄ができ、濾過池の更生工事の周期を飛躍的に延長することができる。
【００２３】
より具体的には、たとえば濾過砂の吸取り、洗浄、戻しを繰り返すことによって急速濾過池内のほぼ全濾過砂を自動的に洗浄すれば、濾過池の水浄化機能を再生させることが可能となる。また、濾過砂の汚れが除去されていれば濾過抵抗を減らすことが可能となるので設計通りの圧力で逆流洗浄を行えばよく、従って濾過砂の流出を減らすこと、及び剥離する汚泥の流出を大幅に減らすことが可能となり、また不陸の形成を遅らせることが可能となるので、この点からも濾過池の更生工事の周期を飛躍的に延長することができる。
【００２４】
なお、逆流洗浄時に急速濾過池から所定量の濾過砂を吸い取り、吸い取った濾過砂を砂洗浄装置に供給し、砂洗浄装置によって濾過砂の汚れを除去し、汚れを除去した濾過砂を貯留槽に貯留し、貯留しておいた濾過砂を濾過砂を吸い取った急速濾過池とは異なる急速濾過池の逆流洗浄時に戻し、濾過砂の吸取り、洗浄、貯留、戻しの工程を繰り返すことにより、濾過池の運転を休止することなく複数の濾過池の濾過砂を効率的に洗浄することができる。また、貯留しておいた濾過砂を、濾過砂を吸い取った急速濾過池とは異なる急速濾過池に戻すので、単一の濾過池の濾過砂を全て洗浄するのにかかる時間と殆ど変わらない時間で複数の濾過池の濾過砂の洗浄が可能となる。さらに、濾過砂を戻す際に、濾過砂の汚れがひどい濾過池から吸い取った濾過砂は、濾過砂の汚れが比較的少ない濾過池に戻し、濾過砂の汚れが比較的少ない濾過池から吸い取った濾過砂は、濾過砂の汚れがひどい濾過池に戻すこととすれば、濾過池の濾過砂の平準化を図ることができる。
【００２５】
また、本発明の濾過洗浄方法及びそのシステムの砂洗浄装置に、砂とともに洗浄水を貯留する洗浄槽と、該洗浄槽内でほぼ鉛直な軸の回りに回転するスクリューコンベアと、該スクリューコンベアを、前記洗浄水の水面下にある前記スクリューコンベアの下部において該スクリューコンベアの回転により前記砂と前記洗浄水を上昇させるとともに該洗浄水を介在させた前記砂同士の接触により該砂の汚れを除去し、前記洗浄水の水面上にある前記スクリューコンベアの上部において前記砂を前記スクリューコンベア上で流動させて、汚泥を含む水をわずかに含む前記砂同士の接触によって該砂の汚れを除去するような速度で回転させる手段と、上昇させた該砂を前記スクリューコンベアの下部まで下降させ、再び該スクリューコンベアで上昇させる循環手段とからなる装置を使用すれば、砂を砕くことなく砂同士が揉み合って汚れを落とすことが可能となるので、濾過砂の水浄化機能を新砂に近い状態に再生することができ、濾過池の更生工事の周期をさらに飛躍的に延長することができる。
【００２６】
また、浄水場ではクリプトスポリジウム対策として、従来表面洗浄や逆流洗浄の頻度を上げて対応してきていたが、通常の頻度で表面洗浄、逆流洗浄を行えば濾過池出口の濁度を0.1 度以下に維持することが可能となるので、クリプトスポリジウム対策の一助となり、かつ浄化効率が下がることなく浄水場を稼動させることができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の濾過砂洗浄方法の一実施の形態を示す工程図、図２は本発明の濾過砂洗浄システムの一実施の形態を示す概略図、図３は図２に示す急速濾過池のＡ−Ａ線断面図である。
【００２８】
本発明の濾過砂洗浄システムは、急速濾過池１と、急速濾過池１から汚れが付着した濾過砂を吸い取るポンプ２と、汚れが付着した濾過砂５を洗浄する砂洗浄装置３と、砂洗浄装置３で洗浄された濾過砂６をストックしておく洗浄砂ストック槽４と、洗浄砂ストック槽４から急速濾過池１へ汚れを除去した砂を戻す経路７を備えてなるものである。
【００２９】
急速濾過池１は、図３に示すように濾過層として濾過砂層12と、濾過砂層12を支える13〜16の砂利層を備えている。濾過砂層12は、有効径0.6mm、均等係数1.5以下の砂からなる。砂利層は有効径の異なる４層からなり、支持層として濾過砂12が集水装置（図示していないが、浄化された水が集水される装置が急速濾過池１のさらに下部に設けられている）に入ることを防いでいる。砂利層13〜16は、逆流洗浄を均等に行うため、球形に近く硬質で清浄、均質なものが選定され、その有効径としては一般的に用いられるもの、すなわち砂利層13には有効径2.0 〜3.5mm、砂利層14には3.5〜7.0mm、砂利層15には7.0〜13.0mm、砂利層16には13.0〜20.0mmと、細粒を上層に粗粒を下層に順次不陸のないように敷き詰められている。濾過砂層12の上には原水の濁質を凝集剤によって凝集、沈殿させて前処理された水が導入されている。また濾過砂層12の上方には、表面洗浄の際に濾過砂層を表面から叩くように洗浄する表洗水をノズルから噴射する表洗管22と、表面洗浄、逆流洗浄の際の洗浄排水を排出するトラフ21が設けられている。
【００３０】
次に原水の一般的な浄化処理工程を簡単に説明する。河川、湖などから引き込まれた原水の濁質をポリ塩化アルミニウムなどの凝集剤によって凝集、沈殿させた後、上澄みは急速濾過池１の濾過砂層12の上に送水される。この濾過砂層12によって凝集剤では除去できなかった微細な浮遊物が取り除かれる。濾過した水は急速濾過池１の下部に設けられている集水装置に集水される。集水された水は塩素で消毒されて配水池に貯水される。濾過速度は通常120〜150ｍ／日である。一般にはこの濾過速度で損失水頭が1.5mに達すると、浄水のための濾過は中止され急速濾過池の下部圧力室から洗浄水を圧入して濾過砂を浮上させ、砂と砂とをもみ合わせて洗浄が行われる。表面洗浄は逆流洗浄時または逆洗サイクルのある時間に合わせて、濾過砂12の表面に表洗管22から洗浄水を噴射させて行われる。表面洗浄、逆流洗浄後の洗浄排水11はトラフ21から排出される。洗浄が終了すると再び、前処理された原水が送水されて濾過が再開される。この浄水、洗浄の工程は通常自動化されており、急速濾過砂法で浄水を行う浄水場の原水の状態により、表面洗浄、逆流洗浄を行うタイミングがあらかじめ設定されていたり、あるいは損失水頭が一定値以上になると自動的に表面洗浄、逆流洗浄が行われるように設定されている。
【００３１】
表２に示すように濾過砂の選定標準（日本水道協会規格JWWA A 103-1988 ）は、洗浄濁度は30度以下、塩酸可溶率は3.5％以下、有効径0.45〜0.70mm、均等係数1.7 以下と定められている。上記のような一般的な表面洗浄、逆流洗浄を定期的に行っていても、新砂からＸ年もたつと、表２の原汚砂に示すように洗浄濁度1480度、塩酸可溶率9.7％、有効径0.533mm、均等係数1.485 と濾過砂に濁質が付着し、相当に汚れてくる。
【００３２】
【表２】
0003693532.tif 000003
【００３３】
このように、濁質が付着した濾過砂を使用し続けると濁質による目詰まり現象が起こり、急激な損失水頭の上昇により逆流洗浄の回数が増加し、その逆流洗浄の水圧により砂利層にも影響が出て不陸の形成を早める。不陸の形成により砂利層が厚い部分では砂層が薄くなり、その部分での濾過が不十分となり、また汚泥物質や濾過砂の吸着物質の剥離により、ブレークスルーが起こって濾過水に悪影響を及ぼすようになる。このような状態になると、更生工事が必要となってくる。
【００３４】
以下に、上記の通常の洗浄工程に、さらに濾過砂の一部を取って砂洗浄装置で洗浄し、汚れを除去した砂を再び濾過池に戻す工程を行う濾過砂洗浄システムの実施例を示す。
【００３５】
（実施例１）
砂洗浄装置３には、特開平10-109051 号に開示されている、砂とともに洗浄水を貯留する洗浄槽と、該洗浄槽内でほぼ鉛直な軸の回りに回転するスクリューコンベアと、該スクリューコンベアを、前記洗浄水の水面下にある前記スクリューコンベアの下部において該スクリューコンベアの回転により前記砂と前記洗浄水を上昇させるとともに該洗浄水を介在させた前記砂同士の接触により該砂の汚れを除去し、前記洗浄水の水面上にある前記スクリューコンベアの上部において前記砂を前記スクリューコンベア上で流動させて、汚泥を含む水をわずかに含む前記砂同士の接触によって該砂の汚れを除去するような速度で回転させる手段と、上昇させた該砂を前記スクリューコンベアの下部まで下降させ、再び該スクリューコンベアで上昇させる循環手段とからなる、揉み洗い工法を実現できる装置を用いた。図１、図２に示すように、濾過池１の表面洗浄、逆流洗浄が行われている時間（７分〜10分）内に１ｍ3 の汚れた濾過砂を濾過池１の角部（1a）からポンプ２で吸引した。濾過砂の吸引は、砂利層13の上部から約10cm程度の深さで行った（濾過砂層厚は60cm）。ポンプ２で吸引した濾過砂（５）を、砂洗浄装置３に送り、砂洗浄装置３で約１時間洗浄を行った。表３に示すように、約１時間の洗浄により、吸引された濾過砂（５）の洗浄濁度は1480度から11度へ、塩酸可溶率は9.7％から2.8％へ、均等径数は1.485から1.280と洗浄が新砂と同様にまで行われていることがわかる。
【００３６】
【表３】
0003693532.tif 000004
【００３７】
洗浄後の濾過砂（6a）は水が張られた洗浄砂ストック槽で保管した。急速濾過池１で再び行われていた濾過から約48時間経過後、濾過は中止され、再び表面洗浄、逆流洗浄が開始され、この際に、角部（1a）とは相対する角部（1b）から洗浄した砂を濾過池１へ戻した。このサイクルを繰り返すことにより、濾過池１の濾過砂 60ｍ3のほぼ全量の砂を約120 日で洗浄した。
【００３８】
（実施例２）
上記実施例１で用いた特定の砂洗浄装置を、従来のジェット水流による砂洗浄装置に変えて行うこと以外は実施例１と同様に濾過砂洗浄を行った。表４に示すように実施例１の特定の砂洗浄装置を用いたものに比較して、若干の有意差はあるが原汚砂からは格段に洗浄された。但し、実施例１の場合には砂の粒径にほとんど変化はみられなかったが、長時間洗浄を行ううちに有効径は下がり、均等係数は大きくなった。ジェット水流を用いた従来の砂洗浄装置では、洗浄中に砂が管壁等に衝突して砂の破砕が生じていることがわかる。
【００３９】
【表４】
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【００４０】
次に、急速濾過池が複数の場合の濾過砂の洗浄方法とシステムについて図４、図５を用いて説明する。図４は複数の濾過池に対応した濾過砂の流れを示す図、図５は濾過池間の濾過砂の移動の一例を示す図である。ここでは図４に示すように急速濾過池Ａ〜Ｆの６つの急速濾過池と、１台の砂洗浄装置と１槽の貯留槽とを組み合わせた濾過砂システムを例にとって説明するが濾過池の数はこれ以上であってもまた、これ以下であっても原理は全く同じである。
【００４１】
濾過池Ａ〜Ｆはそれぞれ48時間おきに逆流洗浄が行われる濾過池である。図４に示すように各濾過池の逆流洗浄が行われる時間の間隔は８時間である。まず、濾過池Ａから所定量の濾過砂が吸い取られる。吸い取られた濾過砂は砂洗浄装置で１時間洗浄される。汚れを除去された濾過砂は水が張られた貯留槽に貯留される。貯留された洗浄後の濾過砂は、濾過池Ａの逆流洗浄から８時間経過した後に逆流洗浄が始まる濾過池Ｂに戻される。濾過池Ｂの逆流洗浄時には洗浄された濾過砂が戻されるとともに、汚れた濾過砂が吸い取られる。濾過池Ｂで吸い取られた濾過砂は砂洗浄装置で１時間洗浄され、洗浄された濾過砂は水が張られた貯留槽に貯留される。貯留された洗浄後の濾過砂は、濾過池Ｂの逆流洗浄から８時間経過した後に逆流洗浄が始まる濾過池Ｃに戻される。濾過池Ｃの逆流洗浄時には洗浄された濾過砂が戻されるとともに、汚れた濾過砂が吸い取られる。このようにして、48時間が経過すると濾過池Ａ〜Ｆの全ての濾過池において、所定量の濾過砂が吸い取られるとともに、所定量の洗浄後の濾過砂が戻されることになる。この工程を繰り返して、濾過池Ａ〜Ｆの全ての濾過砂を洗浄することができる。このように複数の濾過池の逆流洗浄のタイミングに合わせることにより、単一の濾過池の濾過砂の洗浄にかかる時間とほとんど変わらない時間で複数の濾過池の濾過砂洗浄を行うことができる。
【００４２】
また、仮に濾過池の濾過砂が、濾過池Ａ→Ｆの順で汚れがひどくなっている場合には、図５に示すように濾過池Ａの洗浄後の濾過砂を濾過池Ｅに、濾過池Ｅの洗浄後の濾過砂を濾過池Ｃに、濾過池Ｃの洗浄後の濾過砂を濾過池Ｄに、濾過池Ｄの洗浄後の濾過砂を濾過池Ａに戻すことにより、濾過池Ａ〜Ｆの濾過砂の平準化を図ることができる。
【００４３】
また、少なくとも、急速濾過池から濾過砂を吸い取る工程と砂洗浄装置で濾過砂を洗浄する工程と急速濾過池へ汚れを除去した濾過砂を戻す工程の３工程、または急速濾過池から濾過砂を吸い取る工程と砂洗浄装置で濾過砂を洗浄する工程と洗浄した濾過砂を貯留槽で貯留する工程と急速濾過池へ汚れを除去した濾過砂を戻す工程の４工程をシーケンス制御により自動的に行うことにより、濾過砂を新砂同様の状態に長期間保つことが可能となり、更生工事の周期を飛躍的に延長することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の濾過砂洗浄方法の一実施の形態を示す工程図
【図２】本発明の濾過砂洗浄システムの一実施の形態を示す概略図
【図３】図２に示す急速濾過池のＡ−Ａ線断面図
【図４】複数の濾過池に対応した濾過砂の流れを示す図
【図５】濾過池間の濾過砂の移動の一例を示す図
【符号の説明】
１    急速濾過池
２    ポンプ
３    砂洗浄装置
４    洗浄砂ストック槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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