(57)【要約】【課題】廃水などの被処理水からろ過助材を用いて浮遊物質等の浮遊物質を取り除く際に、当該ろ過助材の捕捉性能を安価に最大限に利用する。【解決手段】実施形態の水処理方法は、ろ過助材貯留槽から、ろ過助材供給ラインを介して、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含み、当該フィルターによって内部空間が上下に分割された固液分離装置中の前記フィルター上に前記ろ過助材を供給して、前記ろ過助材からなるプレコート層を形成する第１ステップと、前記ろ過助材供給ライン上に配設したろ過助材濃度管理装置において前記ろ過助材の濃度を計測する第２のステップとを具える。また、被処理水供給ラインを介して、前記固液分離装置中の前記プレコート層に被処理水を供給し、前記被処理水中の浮遊物質を前記プレコート層に捕捉及び除去させる第３のステップを具える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろ過助材貯留槽から、ろ過助材供給ラインを介して、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含み、当該フィルターによって内部空間が上下に分割された固液分離装置中の前記フィルター上に前記ろ過助材を供給して、前記ろ過助材からなるプレコート層を形成する第１ステップと、
前記ろ過助材供給ライン上に配設したろ過助材濃度管理装置において前記ろ過助材の濃度を計測する第２のステップと、
被処理水供給ラインを介して、前記固液分離装置中の前記プレコート層に被処理水を供給し、前記被処理水中の浮遊物質を前記プレコート層に捕捉及び除去させる第３のステップと、
を具えることを特徴とする、水処理方法。
【請求項２】
前記第２のステップにおいて、前記ろ過助材の濃度は、前記ろ過助材濃度管理装置のろ過助材濃度センサーによって計測された、前記ろ過助材供給ラインを介して前記ろ過助材を前記固液分離装置に供給している際の濃度をＡとし、前記ろ過助材の供給を止めた後の濃度をＢとした場合において、Ａ−Ｂから導出することを特徴とする、請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記ろ過助材は磁性体であって、前記ろ過助材の濃度は、前記ろ過助材濃度管理装置のろ過助材濃度センサーによって計測された、前記ろ過助材供給ラインを介して前記ろ過助材を前記固液分離装置に供給している際の濃度をＡとし、前記ろ過助材濃度管理装置の前記ろ過助材濃度センサーの上流側及び下流側に配設した磁石によって前記ろ過助材を前記ろ過助材濃度センサーの検出領域外に固定した後の濃度をＣとした場合において、Ａ−Ｃから導出することを特徴とする、請求項１に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記ろ過助材の濃度Ａ−Ｂ又はＡ−Ｃが設定値より変化した場合において、前記ろ過助材濃度管理装置は所定の信号を発することを特徴とする、請求項２又は３に記載の水処理方法。
【請求項５】
前記プレコート層に対して洗浄水を供給し、使用済みろ過助材供給ラインを介して使用済みろ過助材を再生槽に移送し、当該再生槽内で洗浄して再生する第３のステップを具えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の水処理方法。
【請求項６】
浮遊物質を含む被処理水の水処理に使用するろ過助材濃度管理装置であって、
ろ過助材貯留槽と固液分離装置とを接続するろ過助材供給ライン上に配設されたろ過助材濃度センサーを具えることを特徴とする、ろ過助材濃度管理装置。
【請求項７】
ろ過助材の濃度は、前記ろ過助材供給ラインを介して前記ろ過助材を前記固液分離装置に供給している際の濃度をＡとし、前記ろ過助材の供給を止めた後の濃度をＢとした場合において、Ａ−Ｂから導出するように構成したことを特徴とする、請求項６に記載のろ過助材濃度管理装置。
【請求項８】
前記ろ過助材濃度センサーの上流側及び下流側に配設した磁石を具え、ろ過助材は磁性体を含み、前記ろ過助材の濃度は、前記ろ過助材供給ラインを介して前記ろ過助材を前記固液分離装置に供給している際の濃度をＡとし、前記磁石によって前記ろ過助材を前記ろ過助材濃度センサーの検出領域外に固定した後の濃度をＣとした場合において、Ａ−Ｃから導出するように構成したことを特徴とする、請求項６に記載のろ過助材濃度管理装置。
【請求項９】
前記ろ過助材の濃度Ａ−Ｂ又はＡ−Ｃが設定値より変化した場合において、信号を発するように構成したことを特徴とする、請求項７又は８に記載のろ過助材濃度管理装置。
【請求項１０】
請求項６〜９のいずれか一に記載のろ過助材濃度管理装置を具えることを水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ろ過助材濃度管理装置を利用した水処理方法、水処理装置及びろ過助材濃度管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、工業の発達や人口の増加により水資源の有効利用が求められている。そのためには、工業廃水などの廃水の再利用が非常に重要である。これらを達成するためには水の浄化、すなわち水中から他の物質を分離することが必要である。
【０００３】
液体からほかの物質を分離する方法としては各種の方法が知られており、たとえば膜分離、遠心分離、活性炭吸着、オゾン処理、凝集、さらには所定のろ過助材による浮遊物質質の除去などが挙げられる。このような方法によって、水に含まれるリンや窒素などの環境に影響の大きい化学物質を除去したり、水中に分散した油類、クレイなどを除去したりすることができる。
【０００４】
これらのうち、膜分離はもっとも一般的に使用されている方法のひとつであるが、水中に分散した油類を除去する場合には膜の細孔に油が詰まり易く、膜の寿命が短くなりやすいという問題がある。このため、水中の油類を除去するには膜分離は適切でない場合が多い。
【０００５】
したがって、重油等の油類が含まれている水からそれらを除去する手法としては、例えば、水と重油との比重差に基づく重油の浮上性を利用し、水上に設置されたオイルフェンスにより水の表面に浮いている重油を集め、表面から吸引および回収する方法、または、重油に対して吸着性をもった疎水性材料を水上に敷設し、重油を吸着させて回収する方法等が挙げられる。
【０００６】
一方、近年においては、加圧浮上法や凝集沈殿法などによって、廃水中の浮遊物質を除去する試みがなされている。しかしながら、加圧浮上法では、廃水に凝集ポリマーを添加して廃水中の浮遊物質を粗大化させ、圧縮空気の吹き込みにより当該浮遊物質をフロックとして廃水の水面に浮上させ、当該フロックの形態で廃水より分離除去するものである。この場合、多量の凝集ポリマーが必要になるので薬品コストが増大し、結果として廃水処理のコストが増大するという問題があった（特許文献１）。
【０００７】
また、凝集沈殿法においても、各種金属塩を多量に用いることから薬品コストが増大するとともに、多量に生成した汚泥の処理も必要になることから、廃水処理のコストが増大するという問題があった。
【０００８】
さらに、ろ過助材を用い、油類等の浮遊物質が分散した水中内に浸漬させることによって、上記ろ過助材に油類を吸着させ、水中から除去する試みがなされている。例えば、特許文献２には、ポーラス状の粉を用いて浮遊物質を除去する方法が開示されている。しかしながら、この方法においては、ろ過助剤を繰返し使用すると汚泥にろ過助剤が混ざって系内から排出されてろ過助剤の濃度が把握できないという問題があった。また、繰返し使用した時にろ過助剤槽に水中の不純物が混入して濃度管理が難しいという問題もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２１８３８１号公報
【特許文献２】特開２０１２−５５７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、廃水などの被処理水から磁性体を含有したろ過助材を繰返し用いて浮遊物質等の浮遊物質を取り除く際に、当該ろ過助材の適正な濃度管理をおこなう水処理方法、濃度管理装置及び水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態の水処理方法は、ろ過助材貯留槽から、ろ過助材供給ラインを介して、設置面に対して水平な面を有するフィルターを含み、当該フィルターによって内部空間が上下に分割された固液分離装置中の前記フィルター上に前記ろ過助材を供給して、前記ろ過助材からなるプレコート層を形成する第１ステップと、前記ろ過助材供給ライン上に配設したろ過助材濃度管理装置において前記ろ過助材の濃度を計測する第２のステップとを具える。また、被処理水供給ラインを介して、前記固液分離装置中の前記プレコート層に被処理水を供給し、前記被処理水中の浮遊物質を前記プレコート層に捕捉及び除去させる第３のステップを具える。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態における水処理装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す水処理装置のろ過助材濃度管理装置を拡大して示す図である。
【図３】図２に示すろ過助材濃度管理装置を用いてろ過助材の濃度を測定するための説明図である。
【図４】第１の実施形態における水処理方法の、ろ過助材濃度の工程による変化を示すグラフである。
【図５】第２の実施形態の水処理装置におけるろ過助材濃度管理装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
最初に、実施形態における水処理方法、水処理装置及びろ過助材濃度管理装置に用いるろ過助材について説明する。
【００１４】
本実施形態におけるろ過助材は、磁性体を含有する粒子から構成することができる。  
【００１５】
磁性体としては、例えば鉄、および鉄を含む合金、磁鉄鉱、チタン鉄鉱、磁硫鉄鉱、マグネシアフェライト、マンガンマグネシウムフェライト、マンガン亜鉛フェライト、コバルトフェライト、ニッケルフェライト、ニッケル亜鉛フェライト、バリウムフェライト、銅亜鉛フェライトなどが挙げられる。これら磁性体の粒子からろ過助材を構成することにより、以下に説明するろ過助材の再生を、磁力を用いることによって簡便に行うことができるようになる。
【００１６】
上述した粒子の中でも、水中での安定性に優れたフェライト系化合物からなる磁性粒子であればより好ましい。例えば磁鉄鉱であるマグネタイト（Ｆｅ３Ｏ４）は安価であるだけでなく、水中でも磁性体として安定し、元素としても安全であるため、水処理に使用しやすいので好ましい。
【００１７】
この場合、上述した粒子は、球状、多面体、不定形など種々の形状を取り得るが特に限定されない。また、望ましい粒径や形状は、製造コストなどを考慮して適宜選択すればよい。
【００１８】
特に無機粒子が鋭角の角を持つ磁性粒子である場合、以下に説明するような磁力によるろ過助材の回収工程において、上記コアに磁力が作用し、磁力によってろ過助材が再生出来る限りにおいて、Ｃｕメッキ、Ｎｉメッキなど、通常のメッキ処理を施したり、腐食防止などの目的で表面処理を施したりして、上記鋭角の角を丸めて使用することもできる。
【００１９】
ろ過助材が磁性粒子からなる場合について詳述すると、その大きさは、処理設備の磁力、流速、捕捉方法のほか、磁性粒子の密度、種々の条件によって最適な範囲が変化する。しかしながら、本実施形態における磁性粒子の平均粒子径は、一般に０．１〜１００μｍであり、好ましくは０．３〜５０μｍの範囲である。磁性粒子の下限値が０．１μｍよりも小さくなると、磁性粒子が密に凝集して水中の微細な浮遊物質を除去できるものの、実用に足る通水量を得ることができない場合がある。磁性粒子の上限値が１００μｍよりも大きくなると、粒子間の距離が大きくなり除去すべき水中の浮遊物質を十分に除去することができない場合がある。
【００２０】
なお、磁性粒子の平均粒子径の測定方法には、レーザー回折法により測定することができ、具体的には、株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ−3100型測定装置（商品名）などにより測定することができる。なお、以下に“平均粒子径”なる文言が出現し、その具体的な数値が記載されている場合、別途説明がある場合を除き、当該“平均粒子径”は上述のようなレーザー回折法によって測定したものである。
【００２１】
また、上述した磁性粒子に関する要件は、上述したその他の無機粒子に対しても、その種類によって多少のずれはあるものの、十分に適用することができる。
【００２２】
さらに、ろ過助材の総てが無機粒子で構成される必要はない。すなわち、ろ過助材が磁性粒子を含む場合は、これら磁性粒子間に磁力が作用し、磁力によってろ過助材が回収出来る限りにおいて、スチレン樹脂、水添加スチレン樹脂、ブタジエン樹脂、イソプレン樹脂、アクリロニトリル樹脂、シクロオレフィン樹脂、及びフェノール樹脂、及びアルキルメタアクリレート樹脂、フッ素樹脂等のバインダーで結合されたものであってもよい。また、磁性粒子の表面がメチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシシランなどのアルコキシシラン化合物で結合されたものであってもよい。
【００２３】
この場合、上述した磁性粒子等の一次粒子の平均粒子径をａ（μｍ）とし、上述した樹脂やシランカップリング剤で結合されることによって得た凝集体の平均粒子径をｂ（μｍ）とした場合、ａ＜ｂ≦２０ａの範囲であることが好ましく、ａ＜ｂ≦８ａの範囲であることがより好ましい。後者の条件を満足する場合、磁性粒子等の一次粒子が球状に凝集して凝集体を構成することはなく、いびつな外形の凝集体が得られるようになる。
【００２４】
したがって、このような凝集体をろ過助材として用いることにより、当該ろ過助材によって後に説明するプレコート層を形成した場合において、当該プレコート層に適度な空隙を有するようになるので、水中の浮遊物質を十分に捕捉して除去することができるとともに、十分な通水量を確保することができる。
【００２５】
また、上記凝集体が樹脂をバインダーとして構成されている場合、凝集体の表皮を構成する樹脂層の厚さｃは０．０１μｍ以上０．２５μｍ以下であることが好ましい。樹脂層の厚さｃが０．０１μｍよりも小さいと、上記凝集体の強度が低下してろ過助材として使用することが困難になる場合があり、樹脂層の厚さｃが０．２５μｍよりも大きいと、凝集体間の空隙が狭くなり、ろ過助材として使用した場合に実効的な通水量を確保できない場合がある。
【００２６】
なお、上記樹脂層の厚さｃは、光学顕微鏡やＳＥＭなどによって観察して求めることもできるが、好ましくは上記凝集体を無酸素状態で所定の温度にまで加熱し、凝集体を熱分解させた際の重量減少量から樹脂の被覆量を求め、また凝集体の比表面積から樹脂被覆量の平均値を導出ことにより、より正確に求めることができる。
【００２７】
本実施形態のろ過助材は、上述したような要件を満足すれば任意の方法により製造することができる。例えば、ろ過助材が何らの加工を施すことなく上記平均粒子径を満足するような市販の磁性粒子からなる場合は、市販の磁性粒子をそのまま使用することができる。
【００２８】
また、ろ過助材を上述した凝集体から構成する場合は、例えば磁性粒子を有機溶媒に溶解あるいは分散させ、得られた溶液あるいは分散媒をスプレードライ法等により噴霧することによって得ることができる。この方法によれば、スプレードライの環境温度や噴出速度などを調整することにより、凝集体の平均粒子径が調整できる上、凝集体から有機溶媒が除去される際に孔が形成され、多孔質の凝集体をも形成することができる。
【００２９】
一方、工業的に凝集体のろ過助材を製造するには、例えば樹脂等を溶解して得た溶液を、予め磁性粒子を充填した型等に流し込み、溶媒を除去して固化させたものを破砕したり、あるいはポリマー溶液に磁性体を分散させた組成物から有機溶媒を除去して固化させたものを破砕したりすることによって、上述のようなろ過助材を得ることができる。また、磁性粒子をヘンシェルミキサー、ボールミル、造粒機等に入れた後、樹脂等を有機溶媒に溶解あるいは分散させて得た溶液あるいは分散媒を上記装置内に滴下し、乾燥させることで上述のようなろ過助材を得ることもできる。
【００３０】
（水処理装置及び水処理方法）
次に、本実施形態の水処理装置及び水処理方法について説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１は本実施形態の水処理装置の概略構成を示す図であり、図２は、図１に示す水処理装置のろ過助材濃度管理装置を拡大して示す図である。また、図３は、図２に示すろ過助材濃度管理装置を用いてろ過助材の濃度を測定するための説明図であり、図４は、以下に説明する水処理方法におけるろ過助材濃度の工程による変化を示すグラフである。
【００３２】
なお、以下に示すように、本実施形態では、ろ過助材再生槽及び再生済みろ過助材供給ラインを配設し、使用済みろ過助材を洗浄及び再生して再利用する場合について述べるが、これらの構成要素については適宜削除することができ、これに伴って使用済みろ過助材の洗浄及び再生を省略することもできる。但し、上述したろ過助材再生槽及び再生済みろ過助材供給ラインを配設することにより、使用済みろ過助材の洗浄及び再生をも可能にし、新たなろ過助材を多量に供給することなく、当初に投入したろ過助材を有効使用して長時間動作可能な水処理装置及び水処理方法を提供することができる。
【００３３】
以下においては、ろ過助材が磁性体を含む場合について説明する。ここで、ろ過助材が磁性粒子を含むとは、上述したように、ろ過助材が磁性粒子から構成される場合の他に、ろ過助材が樹脂等をバインダーとした磁性粒子の凝集体の場合を意味するものである。
【００３４】
図１に示す水処理装置１０は、ろ過助材を貯留するろ過助材貯留槽１１と、浮遊物質を含有する被処理水Ｗ１を一時的に貯留するための被処理水貯留槽１２と、ろ過助材貯留槽１１及び被処理水貯留槽１２の下流側に位置し、設置面に対して水平な面を有するフィルター１３１を含み、当該フィルター１３１によって内部空間が上下１３Ａ及び１３Ｂに分割された固液分離装置１３とを有している。ろ過助材貯留槽１１及び被処理水貯留槽１２には、それぞれ撹拌機１１１及び１２１が配設されている。
【００３５】
本実施形態における浮遊物質としては、例えばアオコ、セリナイト、その他微生物等の有機物やアルミナ、水酸化鉄などを挙げることができる。
【００３６】
なお、固液分離装置１３中のフィルター１３１を設置面と水平とすることにより、後に形成するろ過助材からなるプレコート層１３２が均一となるため、安定した水量と水質を得ることができる。
【００３７】
ろ過助材貯留槽１１と固液分離装置１３とは、ポンプ４４及び配管３６，２４によって接続されており、以下に説明するように、これらポンプ４４、及び配管３６，２４は、ろ過助材供給ラインを構成する。
【００３８】
また、被処理水貯留槽１２及び固液分離装置１３は、ポンプ４２を介して配管２４によって接続されており、以下に説明するように、これらポンプ４２、及び配管２４は、被処理水供給ラインを構成する。
【００３９】
ろ過助材貯留槽１１の上部にはろ過助材供給ラインを構成する配管２１が配設されており、被処理水貯留槽１２の上部には被処理水導入ラインを構成する配管２３が配設されている。固液分離装置１３の上部１３Ａには洗浄水供給ラインを構成する配管２６が接続されている。
【００４０】
また、固液分離装置１３の下流側において、使用済みのろ過助材を再生させるための再生槽１４が配設されており、再生槽１４内には、撹拌機１４１及び側面に沿うようにして電磁石１４２が配設されている。固液分離装置１３と再生槽１４とはろ過助材回収ラインを構成する配管２７によって接続されている。また、再生槽１４と固液分離装置１３とは、ろ過助材貯留槽１１を中継し、ポンプ４４を介して配管３６で接続されている。
【００４１】
被処理水貯留槽１２の容器形状、容量、材質等は特に制限されないが、少なくとも滞留時間１５分を稼げるような容量を有することが好ましい。また、被処理水貯留槽１２内には邪魔板を設けるなど、被処理水Ｗ１が供給配管２３から配管２４に向けてショートカットできないようにしておくのがよい。
【００４２】
また、固液分離装置１３の下流側において、使用済みのろ過助材を再生させるための再生槽１４が配設されており、再生槽１４内には、撹拌機１４１及び側面に沿うようにして電磁石１４２が配設されている。
【００４３】
さらに、ろ過助材供給ラインを構成する配管３６にはろ過助材濃度管理装置１７が配設されており、ろ過助材濃度管理装置１７の上流側及び下流側には一対の逆止弁４７が配設されている。図２に示すように、ろ過助材濃度管理装置１７は、配管３６の外側面において互いに対向するように配置された発信部１８１及び受信部１８２からなるろ過助材濃度センサー１８を含んでいる。なお、図１においては、ろ過助材濃度管理装置１７の位置を明確化すべく、その配設された部分を拡大して記載しているが、実際には、図２に示すように、配管３６の外側面においてろ過助材濃度センサー１８が配設されたような構成を採っている。
【００４４】
ろ過助材濃度センサー１８は、マイクロ波型、放射線型、光学型のいずれの態様とすることもできる。マイクロ波型のろ過助材濃度センサー１８の場合、発信部１８１から受信部１８２に向けてマイクロ波が発信され、受信部１８２におけるマイクロ波の強度変化から目的とする物質の濃度を測定する。放射線型のろ過助材濃度センサー１８の場合、発信部１８１から受信部１８２に向けて例えばγ線が発信され、受信部１８２におけるγ線の強度変化から目的とする物質の濃度を測定する。光学型のろ過助材濃度センサー１８の場合、発信部１８１から受信部１８２に向けて所定の波長の光学が発信され、受信部１８２における光の強度変化から目的とする物質の濃度を測定する。
【００４５】
次に、図１に示す水処理装置１０を用いた水処理方法について説明する。
最初に、配管２１からろ過助材をろ過助材貯留槽１１内に供給し、当該ろ過助材貯留槽１１内でスラリー状のろ過助材を調整する。なお、スラリー状のろ過助材を調整するためには、ろ過助材貯留槽１１内に配設された攪拌機１１１を適宜用いて行う。
【００４６】
次いで、ろ過助材貯留槽１１からろ過助材供給ライン、すなわちポンプ４４、及び配管３６、２４を介して固液分離装置１３のフィルター１３１上にろ過助材を供給し、フィルター１３１上において、ろ過助材からなるプレコート層１３２を形成する。なお、プレコート層１３２を形成するためには、フィルター１３１の目開きを、上記ろ過助材がフィルター１３１を貫通しないような大きさに設定する。また、プレコート層１３２の厚さは、被処理水中の浮遊物質が捕捉除去されれば特に限定されず、さらに、ろ過助材の大きさ及び空孔率などに依存するが、例えば０．１ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。
【００４７】
次いで、被処理水導入ラインである配管２３から浮遊物質を含む被処理水Ｗ１を被処理水貯留槽１２内に導入する。その後、必要に応じて撹拌機１２１で撹拌して、被処理水Ｗ１中の浮遊物質を均一に分散させた後、被処理水供給ラインであるポンプ４２、及び配管２４を介して、被処理水Ｗ１を固液分離装置１３中のフィルター１３１上に形成したプレコート層１３２に供給する。
【００４８】
このとき、被処理水Ｗ１中に含まれる浮遊物質は、プレコート層１３２を構成するろ過助材に捕捉され、除去される。固液分離装置１３のプレコート層１３２及びフィルター１３１を通過した水は、処理水Ｗ２として配管２８より外部に排出される。
【００４９】
所定の時間が経過し、プレコート層１３２を構成するろ過助材における被処理水Ｗ１中の浮遊物質の捕捉量が増大して、浮遊物質を捕捉しなくなる前に洗浄をおこなう。この制御は、ろ過時間や通水圧力、通水量、ろ過流速などをモニタリングしておこなう。例えばろ過流速で制御する場合には、プレコート層１３２及びフィルター１３１のろ過流速が例えば２ｍ／ｈ以下となった際に、洗浄水供給ラインである配管２６から固液分離装置１３の上部１３Ａに洗浄水Ｗ３を供給し、プレコート層１３２の一部あるいは全部を構成するろ過助材を剥離して、ろ過助材回収ラインを構成する配管２７から再生槽１４内に導入する。なお、配管２８より排出した処理水Ｗ２を単独で洗浄水Ｗ３として用いることもできるし、水道水等と混合し、洗浄水Ｗ３として用いることもできる。
【００５０】
再生槽１４内では、洗浄水供給ラインである配管３１より、エタノール、メタノール、プロパノール、イソプロパノール、ヘキサン、アセトンなどの有機溶剤や、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤などの洗浄液が供給され、ろ過助材に捕捉された浮遊物質を洗浄する。このとき、攪拌機１４１を駆動させることによって、ろ過助材には洗浄液によるせん断力が作用するようになるので、ろ過助材からの浮遊物質除去を効率的に行うことができる。
【００５１】
ろ過助材がコア粒子として磁性体を含む場合は、電磁石１４２を用いて回収すると、浮遊物質を含む洗浄液が簡易に回収され、配管３５から排出することができる。また、給水ラインである配管３２から水を供給して電磁石１４２をオフにすると、ろ過助材のスラリー溶液となる。なお、再生槽１４においては電磁石を使用しているが、筒状のカバーを有する永久磁石を用い、永久磁石をエアシリンダーなどの動力で上下させることにより使用することもできる。
【００５２】
このスラリー溶液は、ろ過助材貯留槽１１に移送され、当該ろ過助材貯留槽１１から上記のようにして固液分離装置１３に供給され、再度プレコート層１３２の形成に使用される。そして、上述のように、プレコート層１３２上に被処理水Ｗ１を供給し、浮遊物質の捕捉除去、プレコート層１３２を構成するろ過助材の洗浄及びろ過助材の再生等を行う。そして、上述のような操作を繰り返し行うことにより、被処理水Ｗ１中の浮遊物質の除去を連続的に行うことができる。
【００５３】
一方、上述のような操作を繰り返し行うと、例えば配管２８から排出される処理水Ｗ２中にろ過助材が混入して外部に排出されてしまい、図１に示す水処理装置１０内のろ過助材の量（濃度）が当初に投入したろ過助材の量（濃度）に比較して低下している場合がある。
【００５４】
したがって、本実施形態では、配管３６に配設したろ過助材濃度管理装置１７によって、配管３６内を通過してろ過助材貯留槽１１から固液分離装置１３に供給されるろ過助材の量（濃度）を測定する。
【００５５】
具体的には、ろ過助材濃度管理装置１７のろ過助材濃度センサー１８によって計測された、配管３６を介してろ過助材を固液分離装置１３に供給している際の濃度をＡとし、ろ過助材の供給を止めてろ過助剤が沈降した後の濃度をＢとした場合において、Ａ−Ｂから導出することができる。この場合、濃度Ａは主としてろ過助材及び再生塔１４にて分離しきれず当該ろ過助材に付着している浮遊物質の濃度に相当し、濃度Ｂはろ過助材を除く浮遊物質等の濃度に相当する。
【００５６】
これは、浮遊物質等に比較してろ過助材の方が密度が高く重いため、ろ過助材の供給を止めた後、ろ過助材は配管３６の底部に沈降し、ろ過助材濃度センサー１０の検出領域外に存在するようになるためである。したがって、濃度Ｂを正確に計測するには、ろ過助材が沈降するのに十分な時間、例えばろ過助材の供給を停止した後、５分から１５分経過した後に、上記濃度Ｂを計測することが好ましい。
【００５７】
なお、ろ過助材濃度管理装置１７の上流側及び下流側には逆止弁４７が配設されているので、配管３６の底部に沈殿したろ過助材は、ろ過助材貯留槽１１等へ逆流することがない。
【００５８】
ろ過助材の量（濃度）は、上述のようにして計測した濃度Ａ及び濃度Ｂの差分として直接求めることもできるが、図３に示すような検量線及び濃度Ａの実測値に基づく実測線が記載されたグラフを用いることによって、ろ過助材の正確な量（濃度）を求めることができる。なお、図３における検量線は予めろ過助材濃度管理装置１７を用いてろ過助材のみを配管３６内を移送させた際に計測して導出したものである。また、図３における実測線は、図３の横軸に示す量（濃度）のろ過助材を用いて図１に示す水処理装置１０を駆動させた際の、ろ過助材濃度管理装置１７でろ過助材を計測して得たグラフである。
【００５９】
なお、図３において、検量線及び実測線ともに、量（濃度）の増大に伴ってろ過助材濃度管理装置１７、すなわちろ過助材濃度センサー１８の出力値が増大していることが分かる。
【００６０】
図３においては、実測線の切片、すなわちろ過助材の濃度が０％のときの出力値がろ過助材に付着した浮遊物質等の濃度Ｂに相当するので、当該濃度Ｂを、図１に示す水処理装置１０を駆動させ、配管３６内を通過するろ過助材等の濃度Ａの実測値から差引くことによって、当該濃度Ａの測定時におけるろ過助材の濃度を求めることができる。
【００６１】
一方、図１に示す水処理装置１０内のろ過助材の量（濃度）が当初に投入したろ過助材の量（濃度）に比較して低下し、当初の設定値より低くなって当該設定値外となった場合においては、最早、水処理装置１０を駆動させて被処理水Ｗ１の処理を行った場合においても、被処理水Ｗ１中の浮遊物質を十分に除去することができない。例えば、図１に示す水処理装置１０を駆動させるために必要なろ過助材の量（濃度）が図３に示すように１．５重量％〜２．５重量％である場合において、上述のようにして測定したろ過助材の量（濃度）が前記設定値の範囲外である場合、被処理水Ｗ１中の浮遊物質を十分に除去することができない。
【００６２】
このような場合においては、ろ過助材濃度管理装置１７において、図示しないランプやスピーカー等から、警告灯や警告音などの所定の信号を発するようにすることが好ましい。これによって、作業者は水処理装置１０におけるろ過助材の量（濃度）が設定値よりも低下しているのを知ることができ、配管２１からろ過助材をろ過助材貯留槽１１内に供給し、配管３６を通ってろ過助材貯留槽１１から固液分離装置１３に供給されるろ過助材の量（濃度）、すなわち水処理装置１０におけるろ過助材の量（濃度）を設定値内に調節することができる。
【００６３】
なお、図３に示すように、図２に示すろ過助材濃度センサー１８において、配管３６内を通るろ過助材等の量（濃度）を発信部１８１及び受信部１８２間の差分として求めた（導出した）場合、上述した水処理方法の工程におけるろ過助材の量（濃度）は図４に示すようになる。
【００６４】
すなわち、時間０−Ｔ１間においては、固液分離装置１３内のフィルター１３１上のプレコート層１３２を形成すべく、ろ過助材貯留槽１１から固液分離装置１３には多量のろ過助材が供給されるので、ろ過助材の量（濃度）は増大するが、時間Ｔ１−Ｔ２間では、プレコート層１３２に被処理水Ｗ１が供給されて浮遊物質の捕捉除去が行われるようになるので、配管２８を介して処理水Ｗ２とともにろ過助材が外部に排出され、ろ過助材の量（濃度）は減少する。なお、時間Ｔ２−Ｔ３間における洗浄工程、すなわち、プレコート層１３２の一部あるいは全部を構成するろ過助材を洗浄水Ｗ３で剥離して、ろ過助材回収ラインを構成する配管２７から再生槽１４内に導入し、当該再生槽１４内でろ過助材の再生を行う間は、ろ過助材の量（濃度）は変化しないので、一定となる。
【００６５】
このように、本実施形態では、廃水などの被処理水からろ過助材を用いて浮遊物質等の浮遊物質を取り除く際に、当該ろ過助材の捕捉性能を最大限に利用し、廃水などの被処理水から、汚泥を発生することなく、浮遊物質を高効率かつ低コストに回収できることが分かる。
【００６６】
＜第２の実施形態＞
図５は、本実施形態の水処理装置で使用するろ過助材管理装置の概略構成を示す図である。なお、水処理装置の全体構成は、第１の実施形態における図１に示すものと同じであるので、本実施形態では記載を省略し、以下においては、ろ過助材管理装置の相違に基づく水処理方法の相違を主に説明する。また、図１及び図２に示す構成要素と類似あるいは同一の構成要素に関しては同一の参照数字を用いている。
【００６７】
本実施形態の水処理方法では、図１に示す水処理装置１０の配管３６に図５に示すろ過助材管理装置１７が配設されており、また、ろ過助剤管理装置１７のろ過助材濃度センサー１８の上下には電磁石１９１及び１９２が配設されている。さらに、ろ過助材濃度センサー１８は、第１の実施形態と同様に、マイクロ波型、放射線型、光学型のいずれの態様とすることもできる。
【００６８】
本実施形態の水処理方法は、第１の実施形態と同様に、ろ過助材貯留槽１１から固液分離装置１３にろ過助材を供給してフィルター１３１上にプレコート層１３２を形成し、当該プレコート層１３２に対して被処理水Ｗ１を供給して、被処理水Ｗ１に含まれる浮遊物質の捕捉除去を行った後、プレコート層１３２の一部あるいは全部を構成するろ過助材を洗浄水Ｗ３によって剥離し、ろ過助材回収ラインを構成する配管２７から再生槽１４内に導入して再生する。
【００６９】
しかしながら、上述のような操作を繰り返し行うと、第１の実施形態で述べたように、例えば配管２８から排出される処理水Ｗ２中にろ過助材が混入して外部に排出されてしまい、図１に示す水処理装置１０内のろ過助材の量（濃度）が当初に投入したろ過助材の量（濃度）に比較して低下している場合がある。
【００７０】
したがって、本実施形態では、配管３６に配設したろ過助材濃度管理装置１７によって、配管３６内を通過してろ過助材貯留槽１１から固液分離装置１３に供給されるろ過助材の量（濃度）を測定する。
【００７１】
具体的には、ろ過助材濃度管理装置１７のろ過助材濃度センサー１８によって計測された、配管３６を介してろ過助材を固液分離装置１３に供給している際の濃度をＡとし、ろ過助材濃度管理装置１７のろ過助材濃度センサー１８の上流側及び下流側に配設した電磁石１９１及び１９２によってろ過助材をろ過助材濃度センサー１８の検出領域外に固定した後の濃度をＣとした場合において、Ａ−Ｃから導出することができる。この場合、濃度Ａは主としてろ過助材及び当該ろ過助材に対して捕捉あるいは付着した浮遊物質等の濃度に相当し、濃度Ｃはろ過助材を除く浮遊物質等の濃度に相当する。
【００７２】
なお、電磁石１９１及び１９２の代わりに、筒状のカバーを有する永久磁石を用い、永久磁石をエアシリンダーなどの動力で上下させるようにしてもよい。
【００７３】
本実施形態においても、ろ過助材の量（濃度）は、上述のようにして計測した濃度Ａ及び濃度Ｃの差分として直接求めることもできるが、第１の実施形態と同様に、図３に示すような検量線及び濃度Ａの実測値に基づく実測線が記載されたグラフを用いることによって、ろ過助材の正確な量（濃度）を求めることができる。なお、本例によるろ過助材の量（濃度）の導出は、濃度Ｂが濃度Ｃに変わったのみで、その他は第１の実施形態で説明したようにして行うことができる。
【００７４】
また、本実施形態においても、図１に示す水処理装置１０内のろ過助材の量（濃度）が当初に投入したろ過助材の量（濃度）に比較して低下し、当初の設定値より低くなって当該設定値外となった場合においては、最早、水処理装置１０を駆動させて被処理水Ｗ１の処理を行った場合においても、被処理水Ｗ１中の浮遊物質を十分に除去することができない。
【００７５】
このような場合においては、第１の実施形態と同様に、ろ過助材濃度管理装置１７において、図示しないランプやスピーカー等から、警告灯や警告音などの所定の信号を発するようにすることが好ましい。これによって、作業者は水処理装置１０におけるろ過助材の量（濃度）が設定値よりも低下しているのを知ることができ、配管２１からろ過助材をろ過助材貯留槽１１内に供給し、配管３６を通ってろ過助材貯留槽１１から固液分離装置１３に供給されるろ過助材の量（濃度）、すなわち水処理装置１０におけるろ過助材の量（濃度）を設定値内に調節することができる。
【００７６】
なお、本実施形態においても、図２に示すろ過助材濃度センサー１８において、配管３６内を通るろ過助材等の量（濃度）を発信部１８１及び受信部１８２間の差分として求めた（導出した）場合、上述した水処理方法の工程におけるろ過助材の量（濃度）は図４に示すようになる。
【実施例】
【００７７】
本実施例では、図１に示す水処理装置１０を用いた。ろ過助材としては、平均粒子径１５μｍのマンガンマグネシウムフェライトを用い、被処理水Ｗ１には平均粒子径０．１μｍの持つアルミナ粒子をSSとして200mg/L含むスラリーを用いた。
【００７８】
最初に、マンガンマグネシウムフェライトのスラリーを固液分離装置１３に供給してフィルター１３１上にプレコート層１３２を形成しながら、配管３６内を通過するスラリー濃度をろ過助材濃度管理装置１７の光学式濃度センサー１８によって計測し、上記スラリーの検量線を求めた。濃度をＸ重量％、出力値をＹとした時に、Ｙ＝０．６５Ｘであった。この検量線を元にして、水処理装置１０における磁性体の設定値を、センサーの出力値１．７６〜２．１５（濃度２．７〜３．３重量％）の範囲とした。
【００７９】
次いで、ろ過助剤貯留槽１１中に、磁性体をスラリー濃度が重量３％となるように調整し、このスラリーを、ポンプ４４を用いて固液分離装置１３に供給し、フィルター１３１上に厚さ１ｍｍのプレコート層１３２を形成した。同時に上記光学式濃度センサー１８でスラリー濃度を測定し、値Ａとした。
【００８０】
次いで、被処理水貯留槽１１の被処理水Ｗ１を、ポンプ４２を用いて固液分離装置１３のプレコート層１３２に供給し、被処理水Ｗ１中に含まれるアルミナ粒子を捕捉して除去した。この時、濃度管理センサー１８で磁性体以外の濃度を測定して値Ｂとし、Ａ−Ｂを計算した。
【００８１】
その後、プレコート層１３２に洗浄水Ｗ３を供給してプレコート層１３２を構成するろ過助材及び除去したSSを再生槽１４に移送し、攪拌しながら電磁石１４２で磁性体のみを回収した。次いで、SS濃縮水を排出したあと、電磁石１４２をOFFにして処理水の一部を用いて磁性体スラリーとし、ろ過助剤貯留槽１１へと戻した。１回目の濃度管理は、Ａ＝１．７９、Ｂ＝０でＡ−Ｂ＝１．７９で設定値の範囲内であった。
【００８２】
これを繰返し試験したところ、磁性体スラリー中にSSであるアルミナ粒子が混在し始めた。２０回試験をおこなったところ、Ａ＝１．８５、Ｂ＝０．１４でありＡ−Ｂ＝１．７１で設定値の範囲であった。
【００８３】
一方、この状態から磁石を用いて意図的にろ過助剤貯留槽１１から磁性体を１重量％以上引き抜いたところ、Ａ＝１．１３、Ｂ＝０．１４でＡ−Ｂ＝０．９９であり、管理範囲より下がったと判断して、ろ過助材濃度管理装置１７から警報を流した。
【００８４】
以上のことから、磁性体の濃度が設定値よりはずれた際に、設定値からのずれを検出できることがわかった。
【００８５】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８６】
１０  水処理装置
１１  ろ過助材貯留槽
１１１  攪拌機
１２  被処理水貯留槽
１２１  攪拌機
１３  固液分離装置
１３１  フィルター
１３２  プレコート層
１４  再生槽
１４１  攪拌機
１４２  電磁石
２１，２３，２４，２６〜２８，３１，３２，３５，３６  配管
４２，４４  ポンプ
【図１】
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【図２】
2014158995.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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