(57)【要約】【課題】浄水と共に、ランゲリア指数を改善し、且つ製造コストを抑えた浄水システムの提供。【解決手段】被処理水の流入部及び処理水の流出部を備え、濾過材料が充填された濾過池と、濾過池に充填された濾過材料を洗浄する逆流洗浄装置とを備えた浄水システムであって、前記濾過材料は、濾過砂と共に、炭酸カルシウムを主成分とし且つ積層構造を有する貝殻を粉砕してなる粉砕貝殻を含み、前記濾過砂の平均粒径ｂに対する前記粉砕貝殻の平均粒径ａの値（ａ／ｂ）が、１．０〜８．０である、浄水システム。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水の流入部及び処理水の流出部を備え、濾過材料が充填された濾過池と、濾過池に充填された濾過材料を洗浄する逆流洗浄装置とを備えた浄水システムであって、
前記濾過材料は、濾過砂と共に、炭酸カルシウムを主成分とし且つ積層構造を有する貝殻を粉砕してなる粉砕貝殻を含み、
前記濾過砂の平均粒径ｂに対する前記粉砕貝殻の平均粒径ａの値（ａ／ｂ）が、１．０〜８．０である、浄水システム。
【請求項２】
被処理水に対してオゾンを接触させるオゾン処理池、オゾン処理された処理水に対して生物活性炭吸着処理を行う生物活性炭吸着池、及び生物活性炭吸着処理後の処理水を濾過する濾過池を含む浄水システムであって、
前記生物活性炭吸着池には、活性炭と共に、炭酸カルシウムを主成分とし且つ積層構造を有する貝殻を粉砕してなる粉砕貝殻が充填されている、浄水システム。
【請求項３】
前記生物活性炭吸着池は、少なくとも前記生物活性炭と粉砕貝殻とを洗浄する逆流洗浄装置を備えている、請求項２に記載の浄水システム。
【請求項４】
前記生物活性炭の平均粒径ｃに対する前記粉砕貝殻の平均粒径ａの値（ａ／ｃ）が、１．０〜８．０である、請求項３に記載の浄水システム。
【請求項５】
濾過材料が充填された濾過池、及び沈殿池を含んで構成される浄水システムであって、
前記濾過池には、水源から得られた被処理水が沈殿池を経て導かれ、
前記濾過材料は、濾過砂と共に、炭酸カルシウムを主成分とし且つ積層構造を有する貝殻を粉砕してなる粉砕貝殻を含む、浄水システム。
【請求項６】
前記粉砕貝殻は、濾過面積１ｍ2あたり、０．１〜０．３ｍ3の量で充填されている請求項１〜５の何れか１項記載の浄水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川、ダム、湖沼等の水道水源（以下、単に水源という場合もある）から供給される被処理水を浄水するための浄水システムに関し、特に粉砕貝殻を用いて形成された浄水システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理水（処理される水）は、一般にランゲリア指数がマイナス側に大きくて腐食性が大きいことから、浄水場設備、送配水管等の腐食を生じさせ、故障の発生を誘因することが知られている。また、このような被処理水は末端給水栓からの白濁出水や赤水出水をもたらし、保健上も問題となっている。
【０００３】
この問題を解決するために、従来は、遊離炭酸を減少あるいは中和させるアルカリ液注入法やエアレーション法等が実施されており、また粉砕・殺菌したシェルビーズ（かき殻等）を用いて遊離炭酸を中和する方法が提案されている（特許文献１〜３）。特に、特許文献１〜３に示されているような、シェルビーズ（粉砕貝殻）を用いた方法は、アルカリ液注入法やエアレーション法に比べて、それに用いられる装置が単純で、且つ安定して稼働させ得ることから水道用原水のｐＨを改善すると共に、ランゲリア指数を改善する上で優れた方法となっている。依り具体的には、これら特許文献１〜３においては、予め形成された充填塔内に粉砕したかき殻などを充填し、これに被処理水を通すことによって、被処理水中の遊離炭酸を中和し、ランゲリア指数を改善するものとなっている。そして従来、かかる充填塔内に導かれる被処理水としては、一般に、汚泥やゴミ等の濁度成分の含有量が比較的少ない地下水が使用されていた。
【０００４】
そして従来に於いて、河川やダム等から供給される被処理水を浄化し、また消毒して上水を製造する浄水設備で、更に粉砕貝殻を用いてランゲリア指数をも改善することは行われていない。
【特許文献１】特公昭５５−０４９５５３号公報
【特許文献２】特開平０７−３０８６８１号公報
【特許文献３】特開平０８−０４７６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許文献１〜３に記載されている様に、従前に於いては、被処理水のランゲリア指数を改善する為には、別途構築されたシェルビーズの充填塔等が必要になり、その結果、製造コストの増大を招いていた。依って本発明は、製造コストの増大をなくして構築することのできる浄水システムを提供する。
【０００６】
また従来の充填塔を用いた処理設備では、地下水を水源としている関係上、その処理水量は、一日あたり１０，０００ｍ3に満たないものとなっている。依って本発明は、地下水のみでなく、河川、ダム、湖沼等の水道水源から供給される被処理水を、直接処理することができ、一日あたり１０，０００ｍ3以上でも難なく処理することのできる浄水システムを提供する。
【０００７】
更に、従前の充填塔は、ＦＲＰ等を用いて工場で製作し、これを輸送して現地に設置する関係上、その大きさは必然的に制限されるものとなっていた。そこで本発明は、このような充填塔を不要としながらも、ランゲリア指数を改善し、更に、河川やダム等から供給される被処理水を浄化し、消毒して、上水を製造することのできる浄水システムを提供する。
【０００８】
そして本発明は、稼働過程に於いて汚れてきたシェルビーズを随時洗浄する為の逆流洗浄装置を備え、かつその逆流洗浄を効果的に行うことのできる浄水システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は粉砕貝殻を用いて形成された浄水システムを提供する。
【００１０】
即ち本発明は、被処理水の流入部及び被処理水の流出部を備え、濾過材料が充填された濾過池と、濾過池に充填された濾過材料を洗浄する逆流洗浄装置とを備えた浄水システムであって、前記濾過材料は、濾過砂と共に、炭酸カルシウムを主成分とし且つ積層構造を有する貝殻を粉砕してなる粉砕貝殻を含み、前記濾過砂の平均粒径ｂに対する前記粉砕貝殻の平均粒径ａの値（ａ／ｂ）が、１．０〜８．０である、浄水システムを提供する。
【００１１】
かかる浄水システムでは、濾過砂と共に粉砕貝殻を濾過材料として使用しており、被処理水は少なからず炭酸カルシウムを主成分とする粉砕貝殻に接触することになることから、処理水におけるランゲリア指数を最適なものとすることができる。更に、この処理工程に於いて、次第に濾過材料が汚されることも考えられるが、逆流洗浄装置を備えていることから、任意に当該濾過材料を洗浄することができる。特に本発明に於いては、濾過砂の平均粒径ｂに対する前記粉砕貝殻の平均粒径ａの値（ａ／ｂ）が１．０〜８．０に調整されることから、この濾過材料から成る層は、逆洗過程に於いて２０〜３０％膨脹することができ、依って、付着濁質の剥離や濾層からの分離（即ち逆洗）を効果的に行うことができる。この点、仮に粉砕貝殻だけを充填した場合には、当該貝殻材料は、一般に平面的な形状（薄肉形状）であるため、このような濾過材料層の膨脹が十分に行われず、依って効果的な逆洗浄を行うことができないものとなる。よって、前記比率ａ／ｂが８．０を超えると効果的な逆洗浄が困難となる。更に、上記本発明では、従前における充填塔とは異なり、設置場所に構築された濾過池を使用し、これに濾過材料を充填していることから、従前における輸送上の理由に起因する大きさの制限や、処理能力の制限を無くして、任意の大きさのものを構築することができる。
【００１２】
また本発明は、被処理水に対してオゾンを接触させるオゾン処理池、オゾン処理された処理水に対して生物活性炭吸着処理を行う生物活性炭吸着池、及び生物活性炭吸着処理後の処理水を濾過する濾過池を含む浄水システムであって、前記生物活性炭吸着池には、活性炭と共に、炭酸カルシウムを主成分とし且つ積層構造を有する貝殻を粉砕してなる粉砕貝殻が充填されている、浄水システムを提供する。
【００１３】
かかる浄水システムでは、被処理水は、オゾン処理が行われた後、生物活性炭吸着処理が行われることから、仮に処理水中にオゾンとの接触によりトリハロメタンなどが混入した場合であっても、これは生物活性炭吸着処理によって吸着除去されることになる。特に本発明では、オゾン処理を経た処理水は、そのまま生物活性炭吸着池に導かれ、当該生物活性炭吸着池には、生物活性炭と共に、炭酸カルシウムを主成分とする粉砕貝殻が充填されていることから、ランゲリア指数も迅速に最適な範囲に調整されることになる。これにより、生物活性炭吸着池における壁面の劣化を効果的に防止することができる。更に、当該生物活性炭吸着池に、少なくとも前記生物活性炭と粉砕貝殻とを洗浄する逆流洗浄装置を設けることにより、これら生物活性炭と粉砕貝殻とを無駄なく使用でき、かつ被処理水との接触を効果的に行うことができる。また、かかる浄水システムにおいても、生物活性炭の平均粒径ｃに対する前記粉砕貝殻の平均粒径ａの値（ａ／ｃ）が１．０〜８．０に調整されることが、効果的な逆洗浄を行うために好ましい。
【００１４】
生物活性炭は、粒状活性炭内部に微生物を繁殖させて生物処理の効果を持たせたものであり、活性炭の吸着作用と共に活性炭層内に増殖した微生物により有機物を分解することで、活性炭の吸着機能がより長く持続する。活性炭層に繁殖する微生物としては、従属栄養細菌、硝化菌、大腸菌、原生動物、ワムシ類、貧毛類、線虫類等が観察される。
【００１５】
更に本発明は、濾過材料が充填された濾過池、及び沈殿池を含んで構成される浄水システムであって、前記濾過池には、水源から得られた被処理水が沈殿池を経て導かれ、前記濾過材料は、濾過砂と共に、炭酸カルシウムを主成分とし且つ積層構造を有する貝殻を粉砕してなる粉砕貝殻を含む、浄水システムを提供する。この浄水システムは、上記２つの本発明の他の浄水システムと組み合わせることができる。
【００１６】
かかる浄水システムでは、従前における充填塔とは異なり、設置場所に構築された濾過池を使用し、これに濾過材料を充填していることから、従前における輸送上の理由に起因する大きさの制限や、処理能力の制限を無くして、任意の大きさのものを構築することができる。また、予め濾過池が構築されている場合には、その中に充填される濾過材料に、粉砕貝殻を適量で配合することにより、浄水と同時にランゲリア指数を最適にすることのできる浄水システムが実現する。更に、濾過池には、河川、ダム、湖沼等の水源から得られた被処理水が沈殿池を経て導かれることから、地下水を原水とする場合と比較して、製造費用の増大を無くして、大幅に処理量を増大させることができる。なお、依り具体的には、河川、ダム、湖沼等から採取された原水は、一旦、凝集・沈殿池で処理された後に、濾過池に導かれることになる。
【００１７】
上記粉砕貝殻は、炭酸カルシウムを主成分とし且つ積層構造を有する貝殻、例えばかき殻、ホタテ貝殻等を粉砕したものであり、望ましくはかき殻を粉砕したものが使用される。かき殻は生長の過程に対応して殻体が層状を形成していることから、水処理システムに使用した場合における、被処理水との接触面積を高めることができ、ｐＨ調整に関する水処理効率を高めることができるためである。更に、かき殻は、多孔質構造（又は多層構造）を有し、生物処理法において水道水用原水中のアンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化させる為の硝化菌を捕捉し、且つ担持するのに好適な大きさであることから、他の貝殻に比べて硝化菌の繁殖に有利な為である。そして、かき殻は他の貝殻と比較して粉砕が容易であって、所望の粒度のものを容易に得ることができる為である。
【００１８】
そしてこの粉砕貝殻の使用量は、処理する水（被処理水）の流量との関係に於いて、処理された水（処理水）が最適なｐＨを示すように、適宜調整することができる。一般には、この粉砕貝殻の使用量は、濾過面積１ｍ2あたり、０．１〜０．３ｍ3の量で充填されている事が望ましい。また、通常、濾過速度（濾過流速）が同じであれば、粉砕貝殻の使用量が多いほど処理水のｐＨは高くなる傾向を示すので、これを処理水の目標ｐＨを決める際の指標の一つとすることができる。得られた処理水のｐＨ値は、数値上の相違がわずかでも、長期、大量の処理を行う工業的な浄水処理においては、設備への影響に差が生じる場合があり、目標とすべきｐＨ値を維持できるような系（粉砕貝殻の粒径や充填量、その他の濾過条件等）を構築することが望ましい。
【００１９】
上記本発明の水処理システムに使用される粉砕貝殻は、使用される原料貝殻を海中などに保管し、その後、陸上に堆積させて天日乾燥を行い、そして水蒸気乾燥又は火力乾燥（例えばロータリードライヤーを使用する等）を行ってから、浄化又は殺菌処理を施して製造することが望ましい。原料貝殻の粉砕工程や、ゴミその他の雑物の除去工程は、この粉砕貝殻の製造工程上、どこで行っても良いが、望ましくは、除去工程は水蒸気乾燥又は火力乾燥の前に、粉砕工程は水蒸気乾燥又は火力乾燥の後に行う。
【００２０】
本発明で使用されている粉砕貝殻は、粉砕貝殻の水分含有量を一旦１％以下にして得られるもの、或いは水分含有量を一旦１０％以下にしてから浄化又は殺菌して得られるものが望ましい。これにより原料貝殻に付着している臭気（磯臭）は十分に除去され、かつその後の蒸れ臭の発生も阻止できるためである。また、処理水中の有機物量も低減できるため好ましい。この様に形成された粉砕貝殻を用いて成る浄水システムでは、粉砕貝殻に基因する臭気（磯臭）が処理水に移ることのない水処理システムとなる。かかる粉砕貝殻の水分含有量は、乾燥法によって測定することができる。
【００２１】
粉砕貝殻の製造に際し、粉砕貝殻の水分含有量を調整するためには、水蒸気乾燥又は火力乾燥など従来公知の方法を使用することができる。特に水分含有量を１０％以下にするには水蒸気乾燥を行うことができ、また水分含有量を１０％以下にするには、ロータリードライヤーを用いた火力乾燥を行うことができる。
【００２２】
水分含有量が１％以下に調整された粉砕貝殻には、必要に応じて浄化又は殺菌処理が施され、一方、水分含有量が１０％以下に調整された粉砕貝殻には、その後、浄化又は殺菌処理が施される。浄化・殺菌処理に先立ち、乾燥された粉砕貝殻を真水で洗浄することもできる。この浄化・殺菌処理は、所定濃度の薬液が充填された槽内に、水分含有量が調整された乾燥済みの粉砕貝殻を浸漬させることによって行うことができる。かかる薬液としては、次亜塩素酸ソーダ、二酸化塩素及び／又はオゾン水等を使用することができる。このような薬液を使用して粉砕貝殻を浄化又は殺菌することによって、水処理用粉砕貝殻を衛生的なものとすることができる他、より確実に原料に起因する臭気（磯臭）を除去することができ、更に原料となる貝殻自体の色を脱色して、白色乃至淡色系の水処理用粉砕貝殻を形成することができる。かかる薬剤を用いた浄化又は殺菌方法は、使用する薬剤の殺菌力などに応じて、薬液濃度や処理時間を適宜調整することができる。
【００２３】
上記本発明で使用される粉砕貝殻は、望ましくは、その平均粒径が１〜６ｍｍ、更に望ましくは１〜５ｍｍ、特に望ましくは２ｍｍ以上３ｍｍ未満の粒度に粉砕されたものが使用される。このような粒度の粉砕貝殻は、各種の破砕機、粗砕機又は粉砕機等によって貝殻を粉砕し、篩い分けすることによって得ることができる。平均粒径が１ｍｍ未満であると、逆洗浄工程に於いて当該粉砕貝殻までもが付着濁質と共に排出されてしまうことになり、逆に平均粒径が６ｍｍを超えてしまうと、逆洗工程における付着濁質の剥離や濾層からの分離が的確に行われない虞がある。
【００２４】
なお、本発明に用いられる粉砕貝殻のうち、かき殻粉砕物は、通常、平板不定形であり、その平均粒径は、最大長の平均値（数平均）とする。
【００２５】
また前記逆洗浄装置としては、従来の急速濾過システムに採用されているものを使用することができる。一般に、かかる逆洗装置は、それが設けられる池（又は槽）内に、水又は空気を導入して粉砕貝殻等を撹拌・接触させ、付着濁質の剥離や濾層からの分離を行い、剥離又は分離した付着濁質（粉砕貝殻に付着した濁質）を、池（又は槽）外に排出するものとして構成されている。
【００２６】
そして、粉砕貝殻が充填される層、特に濾過砂が充填される層には、適量の砂利層を設けることが望ましい。砂利層を設けることにより、粉砕貝殻や濾過砂などの流出を阻止し、逆流洗浄時には池内に注入される洗浄水や空気を均等に分散させることができるためである。
【００２７】
濾過材料は、粉砕貝殻と、濾過砂もしくは生物活性炭（その前駆物質である粒状活性炭）とを混合したもので単一の濾過層を形成してもよいが、粉砕貝殻の層、濾過砂もしくは生物活性炭の層、砂利の層からなる多層構造であることが好ましい。この場合、濾過面積１ｍ2あたりの各層の厚みは、粉砕貝殻の層が１００〜５００ｍｍ、濾過砂もしくは生物活性炭の層が５００〜３０００ｍｍ、砂利の層が３００〜６００ｍｍであることが好ましい。
【００２８】
また、粉砕貝殻が充填される池は、その平面形状が長方形であることが望ましい。円形や扇形に形成することも考えられなくはないが、建設面では長方形に形成されていることが望ましい。長方形に形成される場合、池内での水流の均一性を担保する為に、長さと幅の比が、大凡５：１以下であることが望ましい。
【００２９】
以上のように、粉砕貝殻を用いて形成された浄水システムでは、濾過砂に依って被処理水に混在する濁度成分が除去され、且つ粉砕貝殻によって遊離炭酸が中和されて適切なｐＨに調整されることから、簡易な水処理工程により、清澄且つランゲリア指数が改善された処理水を得ることができる。その結果、水道施設の劣化を防いで安全な水を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面に基づき本発明の実施態様を説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されるものではない。
〔実施の形態１〕
図１は、オゾン処理設備、及び生物活性炭吸着処理設備を含んで構成された浄水システムの要部拡大略図を示している。
【００３１】
この図１に示す浄水システムにおいて、河川やダムなどからの原水を取水塔から浄水場に取り入れ、沈砂池で大きな土砂を沈降によって分離してから、取水ポンプで着水井に汲み上げる。着水井に取り入れられた水は、その水位や水量が調整されながら、途中、薬品混和池に導かれ凝集剤が注入される。薬品混和池に導かれた原水は凝集剤と十分に混和されてからフロック形成池に導かれ、その後沈殿池に導かれて、形成されたフロックを沈降させて分離する。フロックが分離された水は、図１に示すオゾン処理設備に案内されてオゾンとの接触処理が行われ、その後、生物活性炭吸着処理設備で生物活性炭吸着処理及びｐＨ調整が行われる。更に、被処理水は、急速濾過池に導かれ浄化され、最後に消毒のために塩素を注入し、配水池に貯水され、送水ポンプによって給水所に送水される。
【００３２】
図１において、オゾン処理設備１０は、被処理水とオゾンとを接触させるオゾン接触池１１と、オゾンを発生させるためのオゾン発生器１２とを含んで構成されており、また生物活性炭吸着処理設備２０は、オゾン処理設備から流出した水（被処理水）の流入部２１（上部）と処理水の流出部２２（下部）、及び流入部から流出部に至る水が通過する生物活性炭吸着層２３を備える生物活性炭吸着池として形成されており、更に当該生物活性炭吸着池は、通常の生物活性炭吸着処理とは逆向きに水及び／又は空気を通す逆流洗浄装置３０を含んで構成されており、この逆流洗浄装置３０は、逆洗ポンプ３１及び配管３２を備えている。
【００３３】
そして生物活性炭吸着層２３は、生物活性炭と、貝殻を粉砕してなる粉砕貝殻とから形成されており、生物活性炭の平均粒径ｃは０．８５〜２．０ｍｍが好ましく、該生物活性炭吸着層２３では約１．２ｍｍ程度のものが、また、粉砕貝殻の平均粒径ａは１〜６ｍｍが好ましく、該生物活性炭吸着層２３では約３ｍｍ程度のものが使用されており、依って生物活性炭の平均粒径ｃに対する前記粉砕貝殻の平均粒径ａの値（ａ／ｃ）は、２．５程度に調整されている。なお、生物活性炭の平均粒径は、微生物を繁殖させる前の粒状活性炭のものであってもよい。また、生物活性炭は、濾過面積１ｍ2あたり１〜３ｍ3（該生物活性炭吸着層２３では２．５ｍ3）となるように充填されており、一方、粉砕貝殻は、濾過面積１ｍ2あたり０．１〜０．５ｍ3（該生物活性炭吸着層２３では０．３ｍ3）の量で充填されている。但し、この粉砕貝殻の充填量は、原水（被処理水）のｐＨに基づき適宜調整されるものであり、処理水が適切なｐＨを示し、最適なランゲリア指数を呈することができるような量で使用される。かかる粉砕貝殻は、被処理水のｐＨ調整処理過程で、次第に減っていくことになるが、減った分は随時補給することにより、処理水の適切なｐＨ、及び最適なランゲリア指数を保つことができる。また、生物活性炭吸着処理によって、生物活性炭吸着剤や粉砕貝殻が汚れた場合には、逆流洗浄装置３０によって逆流洗浄処理を行い、生物活性炭吸着処理やｐＨ調整処理の処理効率を高めることができる。
【００３４】
上記のように、本発明の浄水システムでは、被処理水は生物活性炭と粉砕貝殻とを含んで構成される生物活性炭吸着層２３を通過するため、オゾン処理によってオゾンが混入した水が流入した場合であっても、当該水は迅速に粉砕貝殻によって適正なｐＨ値に調整されることから、これに接する生物活性炭吸着処理設備の壁面などの劣化を防ぐことができる。また、粉砕貝殻は、生物活性炭吸着層２０内に配合されることから、別途、ｐＨ調整のための設備を設ける必要はなくなる。更に、粉砕貝殻は、随時追加、逆流洗浄することができるので、ランニングコストを抑えることができる。
【００３５】
〔実施の形態２〕
図２は、オゾン処理設備や生物活性炭吸着処理設備を省略して形成された浄水システムの要部略図である。この図２に示す浄水システムでは、被処理水は、取水塔、沈砂池、取水ポンプ、着水井、凝集剤注入、薬品混和池、フロック形成池を経てから、図２に示すように沈殿池４０に導かれ、その後、急速濾過池５０に導かれ、浄化と共に、ｐＨ調整が行われる。そして最後に消毒のために塩素が注入されて配水池に貯水され、送水ポンプによって給水所に送水される。
【００３６】
図２に示す急速濾過池５０は、沈殿池４０から導かれる水（被処理水）の流入部５１（上部）と処理水の流出部５２（下部）、及び流入部から流出部に至る水が通過する濾過層５３を備える急速濾過池として形成されており、更に当該急速濾過池は、通常の浄水処理とは逆向きに水及び／又は空気を通す逆流洗浄装置３０を含んで構成されている。
【００３７】
上記急速濾過池５０内に充填されている濾過層５３は、濾過砂及び砂利と共に、炭酸カルシウムを主成分とし且つ積層構造を有する貝殻を粉砕してなる粉砕貝殻を含んでおり、濾過砂の平均粒径ｂは０．５〜０．７ｍｍが好ましく、該濾過層５３では約０．６ｍｍ程度のものが、また、粉砕貝殻の平均粒径ａは１〜６ｍｍが好ましく、該濾過層５３では約３ｍｍ程度のものが使用されており、依って濾過砂の平均粒径ｂに対する前記粉砕貝殻の平均粒径ａの値（ａ／ｂ）は、５．０程度に調整されている。また、この濾過層において、濾過砂は、濾過面積１ｍ2あたり０．６ｍ3となるように充填されており、一方、粉砕貝殻は、濾過面積１ｍ2あたり０．３ｍ3の量で充填されている。粉砕貝殻の充填量は、原水（被処理水）のｐＨに基づき適宜調整される点、及び濾過砂や粉砕貝殻が汚れた場合には、逆流洗浄装置３０によって逆流洗浄処理を行う点は前記の通りである。
【００３８】
本実施の形態に於いて、濾過層に使用される砂利は、粉砕貝殻や濾過砂が濾過中に流出してしまうのを防ぐためのものであり、逆流洗浄時には池内に注入される洗浄水や空気を均等に分散させる役割を果たしている。
【００３９】
上記のように、濾過層５３は、炭酸カルシウムを主成分とする粉砕貝殻（特にかき殻を粉砕して形成された粉砕貝殻）を含有していることから、被処理水の濾過（浄水処理）と共に、そのｐＨ値を適正な値とすることができる。その結果、別途、ｐＨ調整のための設備を設ける必要なく、ランゲリア指数を適正なものとすることができる。更に、粉砕貝殻は、随時追加、逆流洗浄することができるので、ランニングコストを抑えることができる。
【実施例】
【００４０】
以下実施例に基づき、本発明に係る浄水システムの効果を明らかにする。
【００４１】
実施例１
以下の実施例では、以下のように調整された図２の急速濾過池で浄水処理を行い、得られた処理水について後述の基準で評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４２】
〔測定条件〕
（１）急速濾過池の仕様
濾過面積：１つの池あたり、５０ｍ2
濾過速度：１日あたり、１２０〜１４０ｍ
砂利層  ：５００ｍｍ
濾過砂層：６００ｍｍ
粉砕貝殻層：３００ｍｍ
処理能力：１つの池で１日あたり、６，０００〜７０００ｍ3
（２）かき貝粉砕物（表中シェルビーズと表記）の仕様
粒径    ：１〜５ｍｍ（平均粒径３ｍｍ）
見掛比重：０．７ｋｇ／ｍ3
充填量  ：１池あたり、４，４００ｋｇ（６．２８６ｍ3）
（３）濾過砂の仕様
粒径    ：０．５〜０．７ｍｍ（平均粒径０．６ｍｍ）
見掛比重：１．５ｋｇ／ｍ3
充填量  ：１池あたり、４５ｔ（３０ｍ3）
（４）処理条件
平均濾過水量：１日あたり、６，１４４ｍ3
空間速度(SV)：２４．６（１／時間）
空塔速度(LV)：５．１２（ｍ／時間）
【００４３】
ここで、空間速度(SV)とは、連続流通系反応装置における流体原料の処理効率を表した値であり、時間の逆数の次元を持っている。特に粉砕貝殻処理では、以下の計算式によって算出される。
空間速度(SV)  ＝  処理水量(m3/時間)  ／  粉砕貝殻容量(m3)
【００４４】
また、空塔速度(LV)とは、充填塔などの装置内を流体が流れているとき、装置内の内容物がない空塔として求められる装置内平均流速で、以下の計算式によって算出される。
空塔速度(LV)  ＝  処理水量(m3/時間)  ／  装置内の断面積(m2)
【００４５】
〔評価〕
（１）遊離炭酸及び浸食性遊離炭酸
遊離炭酸は、水中に溶解している二酸化炭素であり、これは炭酸塩や有機物質が分解して発生した二酸化炭素や空気中の二酸化炭素などが水中に溶解したものである。地下水には有機物の分解などにより、一般に多くの遊離炭酸が含有されている。そしてこの遊離炭酸には水中のアルカリ化合物と反応して炭酸化合物を生成させるような腐食性のある浸食性遊離炭酸と、腐食性のない従属性遊離炭酸がある。これらは総酸度の分析結果に基づき、以下の計算式で求めることができる。
遊離炭酸（CO2[mg/L]）＝  総酸度（CaCO3[mg/L]）×０．８８
浸食性遊離炭酸（CO2[mg/L]）＝  遊離炭酸（CO2[mg/L]）−従属性遊離炭酸（CO2 [mg/L]）
【００４６】
（２）ランゲリア指数
ランゲリア指数は、水の腐食性と炭酸カルシウム皮膜形成の目安であり、ランゲリア指数がプラスの値で、数値が大きい程、炭酸カルシウムの析出が起こり易く非腐食性であり、ゼロであれば炭酸カルシウムは析出も溶解もしない平衡状態にあり、マイナスの値では炭酸カルシウム皮膜は形成されにくく、その絶対値が大きくなるほど水の腐食傾向は強くなる。かかるランゲリア指数は、水のpH、カルシウムイオン濃度、総アルカリ度及び溶解性物質（補正値計算に使う）から、次の式によって求めることができる。
ランゲリア指数（LI）＝水の実際のｐＨ値 − 平衡状態にあるときのｐＨ値
【００４７】
（３）蒸発残留物
蒸発残留物とは、水を蒸発乾固した時に残る物質であり、これは一定量の検水（処理水）を蒸発皿に入れて水浴上で蒸発乾固して残った物質の重量として求められる。かかる蒸発残留物の成分は、主にカルシウム、マグネシウム、ナトリウムなどの無機塩類や有機物であり、蒸発残留物が多いと、処理水は苦みや渋みを帯びたものとなり、適度（望ましくは３０mg/l以上２００mg/l以下）に含まれると、まろやかな味になる。
【００４８】
【表１】
2006142283.tif 000003
【００４９】
実施例２
図１の装置の生物活性炭吸着処理設備２０を用いたモデル試験として、内径２００ｍｍのカラムに、表２に示す充填量で生物活性炭及びかき殻粉砕物（シェルビーズ）を充填し濾過層を形成し、オゾン処理された処理水を通水して浄水処理を行った。得られた処理水の水質を表２に示した。濾過層の厚みは、生物活性炭層及びシェルビーズ層の合計で１ｍとした。
【００５０】
＜シェルビーズの仕様＞
粒径    ：１〜５ｍｍ（平均粒径３ｍｍ）
見掛比重：０．７ｋｇ／ｍ3
【００５１】
＜生物活性炭の仕様＞
粒径：０．８５〜２．００ｍｍ（平均粒径１．２ｍｍ）（粒状活性炭の粒径）
見掛比重：０．５ｋｇ／ｍ3（粒状活性炭の見掛比重）
【００５２】
【表２】
2006142283.tif 000004
【００５３】
＊シェルビーズの充填量は、濾過面積１ｍ2あたりの充填量である（以下同様）。
【００５４】
実施例３
シェルビーズとして表３に示す仕様のものを用いて、実施例２と同様に浄水処理を行い、水質を評価した。ただし、生物活性炭及びシェルビーズの充填高さは、生物活性炭／シェルビーズ＝０．７ｍ／０．３ｍ（シェルビーズの充填量０．３ｍ3／ｍ2）とした。結果を表３に示す。
【００５５】
【表３】
2006142283.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】１の実施態様に於ける浄水システムの要部略図
【図２】他の実施態様に於ける浄水システムの要部略図
【符号の説明】
【００５７】
１０ オゾン処理設備
２０ 生物活性炭吸着処理設備
２３ 生物活性炭吸着層
３０ 逆流洗浄装置
４０ 沈殿池
５０ 急速濾過池
５３ 濾過層
【図１】
2006142283.tif 000006
【図２】
2006142283.tif 000007