(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
緩速濾過水槽に供給される原水から汚れを取り除くための緩速濾過用前処理装置であって、前処理槽の内部に下端より栗石層、砕石層、玉砂利層を順番に積層するとともに、前記玉砂利層の上に玉砂利層よりも粒径が小さい砂からなり上段側ほど粒径が小さくなるように積層された複数段の濾材層を設け、最上段の濾材層の砂の粒径は０．３ｍｍ未満であってこの最上段の濾材層の厚みを他の濾材層の厚みよりも大きくし、前処理槽の上端に原水取り入れ口を設けるとともに、前処理槽の下端に処理水取り出し口を設け、前記原水取り入れ口からの原水の供給を停止させた状態で前記処理水取り出し口より逆流洗浄水を供給するようにしたことを特徴とする緩速濾過用前処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は緩速濾過水槽に供給される原水から汚れを取り除くための緩速濾過用前処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、河川水などを原水として利用して大量の飲料水を速い速度で生産するために急速濾過装置が広く用いられている。この急速濾過装置はこの言葉通り、原水を急速に濾過するために、塩素などの薬品を使用することから、処理された水は薬品臭く、また水源から取り入れた原水に含まれる物質と反応して発癌性物質が生成されるなどの問題も生じている。そこで、濾過速度が遅いが、飲料水として安全な緩速濾過装置が見直されつつある。
【０００３】
緩速濾過装置は濾過水槽の中に設けた複数段の砂の層および砂利の層に原水を通して濾過する仕組みとなっており、砂の表面に形成された微生物の濾過膜により一般細菌から大腸菌などの各種病原菌類を始め、鉄、マンガン、アンモニアなどを取り除き、水質検査基準値をクリアーすることができ、薬品を使う急速濾過装置に比べて安全な飲料水を作ることができることは周知の事実である。
【０００４】
しかしながら、この緩速濾過装置にあって濾過水槽の中に設けた複数段の砂の層や砂利の層を通過させて処理される原水に粘土や土壌、プランクトンなどが混入して原水の濁度が高い場合、砂に汚れが沢山付着することにより目詰まりを起こし、微生物処理に影響を及ぼし、短期間ごとに濾過水槽の中に設けた砂の層や砂利の層を洗浄しなければならず、緩速濾過装置を長期に亘って連続運転させることが不可能であり、作業効率が悪いという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこのような課題を解決するもので、汚れがひどい原水を緩速濾過水槽に供給する前に原水から汚れを効率良く取り除くことができる緩速濾過用前処理装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために本発明は、緩速濾過水槽に供給される原水から汚れを取り除くための緩速濾過用前処理装置であって、前処理槽の内部に下端より栗石層、砕石層、玉砂利層を順番に積層するとともに、前記玉砂利層の上に玉砂利層よりも粒径が小さい砂からなり上段側ほど粒径が小さくなるように積層された複数段の濾材層を設け、最上段の濾材層の砂の粒径は０．３ｍｍ未満であってこの最上段の濾材層の厚みを他の濾材層の厚みよりも大きくし、前処理槽の上端に原水取り入れ口を設けるとともに、前処理槽の下端に処理水取り出し口を設け、前記原水取り入れ口からの原水の供給を停止させた状態で前記処理水取り出し口より逆流洗浄水を供給するようにしたことを要旨とするものである。
【０００７】
この構成により、汚れがひどい原水を緩速濾過水槽に供給する前に前処理槽によって原水から原水に含まれる粘土や土壌、プランクトンなどの汚れを効率良く取り除いておくことによって、緩速濾過装置の長期連続運転が可能となる。特に、前処理槽の下端より逆流洗浄水を供給して特に比重の小さな最上段の濾材層を攪拌させて砂同士を衝突させ、そのときの砂同士の摩擦や水との摩擦によって砂に付着している汚濁物質を剥離させ、砂から剥離した汚濁物質を浮上させて前処理槽の外に取り出すことにより前処理槽の洗浄を短時間で行なうことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１において、１は緩速濾過水槽に供給される原水から汚れを取り除くための緩速濾過用前処理槽であって、前処理槽１の内部に下端より栗石層２、砕石層３、玉砂利層４を順番に積層するとともに、前記玉砂利層４の上に玉砂利層４よりも粒径が小さい砂からなり上段側ほど粒径が小さくなるように積層された複数段の濾材層５〜１４を設けてある。そして、最上段の濾材層１４の砂の粒径は０．３ｍｍ未満であってこの最上段の濾材層１４の厚みを他の濾材層５〜１３の厚みよりも大きくしてある。具体的には、前記栗石層２は厚みが１５ｃｍ、砕石層３〜上から２段目の濾材層１３の各厚みが２ｃｍであるのに対し、最上段の濾材層１４の厚みを４０ｃｍとしている。なお、この最上段の濾材層１４は粒径０．３ｍｍ未満の砂からなり、比重の大小により粒径が小さい砂ほど上側に位置する。つまり、最上段の濾材層１４にも粒径の異なる砂の層が存在することになる。１５は前処理槽１の上端に設けられた原水取り入れ口、１６はこの原水取り入れ口１５よりもやや下側に設けられた越流口である。１７は前記前処理槽１の下端に設けられた処理水取り出し口で、前記原水取り入れ口１５からの原水の供給を停止させた状態で処理水取り出し口１７より逆洗用水を供給するように構成されている。
【０００９】
上記構成において、濁度の高い原水は１４リットル／ｍｉｎ・ｍ2 程度の流速で原水取り入れ口１５より前処理槽１の内部に供給され、前記粒径０．３ｍｍ未満の砂からなる最上段の濾材層１４より濾材層１３〜５を通過し、その後玉砂利層４、砕石層３、栗石層２を通過して前記処理水取り出し口１７より取り出され、前処理槽１に隣接する緩速濾過水槽に原水として供給される。原水取り入れ口１５より前処理槽１の内部に供給される原水の汚れの殆どは前記粒径０．３ｍｍ未満の砂からなる最上段の濾材層１４により取り除かれるのであるが、粒径０．３ｍｍ未満の砂からなる濾材層１４の下に濾材層１３〜５、玉砂利層４、砕石層３、栗石層２が設けられているのは、濾材層１４の砂が処理水取り出し口１７より流れ出さないようにするためと、後述する逆流洗浄水による洗浄作業時において濾材層１４に対して逆流洗浄水を満遍なく送り込むためである。ところで、本実施の形態において流速１４リットル／ｍｉｎ・ｍ2 程度で前処理槽１に供給される原水を処理するように構成されているが、これは緩速濾過水槽に供給される原水の流速の約３倍程度である。前処理槽１に供給される原水の流速を緩速濾過水槽に供給される原水の流速よりも速くしたのは、遅くすると前処理槽１で微生物分解を起こし、目詰まりが発生しやすくなるためである。
【００１０】
前述のように原水の汚れの殆どは粒径０．３ｍｍ未満の砂からなる最上段の濾材層１４に付着するのであるが、前処理槽１内の栗石層２、砕石層３、玉砂利層４、濾材層５〜１４、特に最上段の濾材層１４の汚れを取り除くために前処理槽１を定期的に洗浄する必要がある。この前処理槽１、特に最上段の濾材層１４が汚れるにつれて前処理槽１での処理速度が低下し、処理水取り出し口１７より取り出される処理水の量が減ってくる。これにより前処理槽１内での水面の高さが上昇することになり、前記越流口１６から原水がオーバーフローする。この現象を確認して洗浄作業に移るのである。そこで、その洗浄作業について以下に説明する。
【００１１】
先ず、前処理槽１に対する前記原水取り入れ口１５からの原水の供給を停止させるとともに、前記越流口１６を開いたた状態で前記処理水取り出し口１７より前処理槽１に逆流洗浄水を供給する。前処理槽１の下端より供給された逆流洗浄水は栗石層２、砕石層３、玉砂利層４、濾材層５〜１４を通って前処理槽１内で上昇し、特に比重の小さな最上段の濾材層１４を攪拌させて砂同士を衝突させ、そのときの砂同士の摩擦や水との摩擦によって砂に付着している汚濁物質の剥離が生じる。砂から剥離した汚濁物質は浮上して越流口１６の高さでオーバーフローする水とともに越流口１６に吸い込まれる。このような洗浄作業を持続して濾材層１４上方の前処理槽１上部の水の濁りがなくなったことを確認した後、洗浄作業を停止する。なお、洗浄作業に用いる逆流洗浄水の流速は１７０リットル／ｍｉｎ・ｍ2 〜２５０リットル／ｍｉｎ・ｍ2 の範囲であれば良いが、その中でも２００リットル／ｍｉｎ・ｍ2 程度が最適であり、遅すぎると汚濁物質の剥離が遅れ、洗浄作業に時間がかかることになり、また速すぎると砂も一緒に越流口１６より流出するおそれがある。
【００１２】
ところで、洗浄作業時において前処理槽１上部の水の濁り状態を確認するために図面では示されていないが、前処理槽１の上部に透明な確認窓が形成されている。
【００１３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、汚れがひどい原水を緩速濾過水槽に供給する前に前処理槽によって原水から原水に含まれる粘土や土壌、プランクトンなどの汚れを効率良く取り除いておくことによって、緩速濾過装置の長期連続運転が可能となる。特に、前処理槽の下端より逆流洗浄水を供給して特に比重の小さな最上段の濾材層を攪拌させて砂同士を衝突させ、そのときの砂同士の摩擦や水との摩擦によって砂に付着している汚濁物質を剥離させ、砂から剥離した汚濁物質を浮上させて前処理槽の外に取り出すことにより前処理槽の洗浄を短時間で行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における緩速濾過用前処理装置の断面図である。
【符号の説明】
１          前処理槽
２          栗石層
３          砕石層
４          玉砂利層
５〜１４    濾材層
１５          原水取り入れ口
１６          越流口
１７          処理水取り出し口
【図１】
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