(57)【要約】【課題】無薬注による生物膜濾過法を解明し、逆洗による濾材の流動を制御して所望の濾過水質レベルを達成できる生物膜濾過装置を提供する。【解決手段】容器本体３１の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、濾材よりなる濾過層３２に濾過対象水を下向きに通水して浄化する生物膜濾過装置３０であって、濾過層３２の上下方向を複数の層に分割し、上層側の濾材および下層側の濾材が砂であり、上層側の濾材粒径を下層側の濾材粒径より大きな値にし、上層側の濾材が下層側の濾材よりも重い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象水を下向きに通水して浄化する生物膜濾過装置であって、
前記濾過層の上下方向を複数の層に分割し、上層側の濾材および下層側の濾材が砂であり、前記上層側の濾材粒径を前記下層側の濾材粒径より大きな値にし、前記上層側の濾材が前記下層側の濾材よりも重いことを特徴とする生物膜濾過装置。
【請求項２】
前記濾過層の分割面に混合防止材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の生物膜濾過装置。
【請求項３】
前記濾過層の上面に流動化防止部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の生物膜濾過装置。
【請求項４】
容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象水を下向きに通水して浄化する生物膜濾過装置であって、
前記濾過層の上面に、前記濾過対象水を通すことができ、且つ、逆洗水の流れで浮上しない重量を有する流動化防止部材を設けたことを特徴とする生物膜濾過装置。
【請求項５】
容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象水を下向きに通水して浄化する生物膜濾過装置の逆洗方法であって、
前記濾過層の上下方向を複数の層に分割するとともに、上層側の濾材および下層側の濾材を砂とし、前記上層側の濾材粒径を前記下層側の濾材粒径より大きな値にして、前記上層側の濾材を前記下層側の濾材よりも重くし、前記濾材の逆洗時に通水される逆洗水の上向きの流れに対し、前記濾材を上層側で流動可能とし、かつ、下層側で流動不能としたことを特徴とする生物膜濾過装置の逆洗方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば海水淡水化システムにおいて、淡水化装置の上流側で水質浄化（前処理）等の処理に適用される生物膜濾過装置及び生物膜濾過装置の逆洗方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、砂などの濾材を充填した塔に通水し、水中の有機栄養物を利用して濾材表面に生物膜を生成させ、この生物膜により水中の溶存有機物や浮遊微粒子（Suspended Solids）を除去して水を浄化する生物膜濾過装置（濾過方法）が知られている。
この生物膜濾過装置は、例えば凝縮濾過のような濾過装置と異なり、新しく濾材表面に生物膜を形成するが、この生物体は絶えず老化と新生を繰り返している。このため、生物体の老廃物や生物の排出物は、水中に移行して新しい浮遊微粒子（濁質分）となる。
【０００３】
このような生物膜濾過装置においても、例えば所定の運転時間を経過した後には、他の濾過装置と同様に、水中から除去した溶存有機物や浮遊微粒子を濾材から取り除くため、逆洗と呼ばれる運転操作が必要となる。
また、被処理水流の入口を上部に設けて下部の出口から流出させる下向流式生物膜濾過装置の場合、例えば下記の特許文献１に開示されているように、充填剤充填層の上層部で表層部下方の上から１／３〜１／４の層部分に洗浄用の気体や液体の流入口を設けて、表層部に沈積する大量の浮遊物のみを適宜洗浄して除去し、充填層全体の生物濾過機能を継続させる技術が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２５２５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、原水の淡水化システムにおいては、例えば海水の脱塩装置前処理のように、淡水化装置上流の水質浄化を実施するため、海水等の被処理水に薬品を入れない無薬注前処理を行う生物膜濾過装置が小型プラントの一部に採用されている。しかし、従来の無薬注前処理は、経済的で無公害の処理となるが、現状では信頼性に乏しい。このため、無薬注の生物膜濾過装置は、新規の大型プラントにおいて採用可能な状況にはない。これは、無薬注による生物膜濾過法の解明が十分でなく、従って、水質浄化による所望の濾過水質（ＳＤＩ）レベルを達成できないためである。
【０００６】
また、生物膜濾過装置は、濾材表面の生物膜に付着した濁質分を除去するために逆洗を行うが、下向流式の濾過装置では、通常流れ方向が逆向きとなる上向流の逆洗水で逆洗する。しかし、このような逆洗により、生物膜濾過装置の濾材層では、粒子状の濾材が流動して混合され、かつ、濾材表面に付着した生物膜の一部が剥離して微粒子となる。この剥離微粒子は、一部が逆洗水とともに排出されるものの、剥離微粒子の残りが濾材層に残留して老化する。
【０００７】
さらに、下向流式の生物膜濾過装置は、上流の濾材層入口側で被処理水に溶存する有機物が多い。このため、濾材表面の生物付着量は、濾材層の上流側で大きくなり、溶存有機物の少ない下流側で小さくなる。
しかし、逆洗時に生じる濾材の混合撹拌により生物膜の剥離が進行すると、上述した生物付着量の大小は、濾材層の上下で逆転することが懸念される。このような生物付着量の逆転を生じた状態で水質浄化の運転を実施した場合、溶融有機物の少ない濾過層下流側では、生物の栄養不足により老化が速くなる。この結果、濾過層には濁質分が多く発生することとなり、この濁質分が濾過水に混入して濾過水質（ＳＤＩ）を上昇（悪化）させるため、逆洗時に濾材を撹拌混合することは好ましくない。
【０００８】
すなわち、被処理水中の濁質分を除去するためには、逆洗による濾過層の流動洗浄を必要とするが、この流動洗浄が濾過水の水質悪化に至る原因となるので、逆洗による濾材の流動を制御することにより、濾材の撹拌・混合を防止または抑制して経済的で無公害な無薬注による生物膜濾過装置（濾過方法）の信頼性を向上させることが望まれる。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、無薬注による生物膜濾過法を解明し、逆洗による濾材の流動を制御して所望の濾過水質レベルを達成できる生物膜濾過装置及び生物膜濾過装置の逆洗方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明の第１参考態様に係る生物膜濾過装置は、容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象水を濾過方向へ通水して浄化する生物膜濾過装置であって、前記濾材の逆洗時に前記濾過方向とは逆方向への通水をする逆洗水の流速（Ｖ）を、所定の逆洗効果を得られる値を下限とし、かつ、前記濾材の逆洗膨張率を０とした場合の値を上限とする範囲内に設定した逆洗機構を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
このような本発明の第１参考態様の生物膜濾過装置によれば、濾材の逆洗時に濾過方向とは逆方向への通水をする逆洗水の流速（Ｖ）を、所定の逆洗効果を得られる値を下限とし、かつ、濾材の逆洗膨張率を０とした場合の値を上限とする範囲内に設定した逆洗機構を備えているので、濾材を非流動状態にして有効な逆洗効果を得ることができる。
この場合、前記所定の逆洗効果を得られる前記流速（Ｖ）は、前記生物膜濾過装置から流出する逆洗排水の濁度または汚れ係数の変化が、逆洗開始後にいったん上昇してから所定時間内に所定値以下まで低下する値に設定されることが好ましい。
【００１１】
本発明の第１態様に係る生物膜濾過装置は、容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象の原水を下向きに通水して浄化する生物膜濾過装置であって、前記濾過層の上下方向を複数の層に分割し、上層側の濾材および下層側の濾材が砂であり、前記上層側の濾材粒径を前記下層側の濾材粒径より大きな値にし、前記上層側の濾材が前記下層側の濾材よりも重いことを特徴とするものである。
【００１２】
このような本発明の第１態様の生物膜濾過装置によれば、濾過層の上下方向を複数の層に分割し、上層側の濾材および下層側の濾材が砂であり、上層側の濾材粒径を下層側の濾材粒径より大きな値にし、上層側の濾材を下層側の濾材よりも重くしたので、逆洗時に上向きに流れる逆洗水の流れを受けると、上層側濾材は流動するものの、濾材粒径が小さく軽い下層側濾材は、濾材粒径が大きく重い上層側濾材によって上面を押さえつけられた状態になる。このため、下層濾材の流動を防止または抑制できるので、濾過層を形成する上層側濾材及び下層側濾材が、逆洗により撹拌混合されることを防止できる。
この場合、上層側濾材の粒径は、下層側濾材の粒径を基準として、１．５〜３倍程度とすることが望ましい。
【００１３】
上記の発明において、前記濾過層の分割面に混合防止材を介在させることが好ましく、これにより、混合防止材が軽い下層側濾材の流動を確実に抑えるので、逆洗により上層側濾材と撹拌混合されることを確実に防止できる。この場合、好適な混合防止材としては、例えば網状部材等を例示できる。
【００１４】
上記の発明において、前記濾過層の上面に流動化防止部材を設けることが好ましく、これにより、流動化防止部材が濾過層の上面から濾材を下向きに押さえて流動を確実に防止するので、逆洗により上層側濾材と撹拌混合されることを確実に防止できる。この場合、好適な流動化防止部材としては、例えば逆洗水の流れで浮上しない重量を有するグリッド構造材等を例示できる。
【００１５】
また、容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象の原水を下向きに通水して浄化する生物膜濾過装置であって、前記濾過層の上面に、前記濾過対象水を通すことができ、且つ、逆洗水の流れで浮上しない重量を有する流動化防止部材を設けた構成としてもよい。すなわち、濾過層を上下に分割しない１層構造とし、濾過層の上面にグリッド構造材等の流動化防止材を設置して撹拌混合を防止してもよい。
【００１６】
本発明の第２参考態様に係る生物膜濾過装置の逆洗方法は、容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象水を濾過方向へ通水して浄化する生物膜濾過装置の逆洗方法であって、前記濾材の逆洗時に前記濾過方向と逆方向への通水をする逆洗水の流速（Ｖ）が、所定の逆洗効果を得られる値を下限とし、かつ、前記濾材の逆洗膨張率を０とした場合の値を上限とする範囲内に設定されていることを特徴とするものである。
【００１７】
このような本発明の第２参考態様の生物膜濾過装置の逆洗方法によれば、濾材の逆洗時に濾過方向と逆方向への通水をする逆洗水の流速（Ｖ）が、所定の逆洗効果を得られる値を下限とし、かつ、前記濾材の逆洗膨張率を０とした場合の値を上限とする範囲内に設定されているので、濾材を非流動状態にして有効な逆洗効果を得ることができる。
この場合、前記所定の逆洗効果を得られる前記流速（Ｖ）は、前記生物膜濾過装置から流出する逆洗排水の濁度または汚れ係数の変化が、逆洗開始後にいったん上昇してから所定時間内に所定値以下まで低下する値に設定されることが好ましい。
【００１８】
本発明の第２態様に係る生物膜濾過装置の逆洗方法は、容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象の原水を下向きに通水して浄化する生物膜濾過装置の逆洗方法であって、前記濾過層の上下方向を複数の層に分割するとともに、上層側の濾材および下層側の濾材を砂とし、前記上層側の濾材粒径を前記下層側の濾材粒径より大きな値にして、前記上層側の濾材を前記下層側の濾材よりも重くし、前記濾材の逆洗時に通水される逆洗水の上向きの流れに対し、前記濾材を上層側で流動可能とし、かつ、下層側で流動不能としたことを特徴とするものである。
【００１９】
このような本発明の第２態様の生物膜濾過装置の逆洗方法によれば、濾過層の上下方向を複数の層に分割するとともに、上層側の濾材および下層側の濾材を砂とし、上層側の濾材粒径を下層側の濾材粒径より大きな値にして、上層側の濾材を下層側の濾材よりも重くし、濾材の逆洗時に通水される逆洗水の上向きの流れに対し、濾材を上層側で流動可能とし、かつ、下層側で流動不能としたので、濾過層を形成する上層側濾材及び下層側濾材が、逆洗により撹拌混合されることを防止できる。
この場合、上層側濾材の粒径は、下層側濾材の粒径を基準として、１．５〜３倍程度とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
上述した本発明によれば、逆洗時に濾材が撹拌混合されることを防止または抑制できるようになり、この結果、水質浄化による所望の濾過水質レベルを達成できるようになる。従って、経済的で無公害な無薬注による生物膜濾過装置（濾過方法）は、その信頼性が向上して新規の大型プラントに採用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る生物膜濾過装置及び生物膜濾過装置の逆洗方法の第一実施形態を示す図で、逆洗時における濾材周囲の流速と逆洗浄効果との関係を示す図である。
【図２】逆洗時の異なる流速１及び２について、逆洗時間と濁度との関係を示す図である。
【図３】本発明に係る生物膜濾過装置及び生物膜濾過装置の逆洗方法について第二実施形態を示す図で、（ａ）は生物膜濾過装置の縦断面図、（ｂ）は濾材流動化に関する定義の説明図である。
【図４】図３（ａ）に示した生物膜濾過装置について、第三実施形態を示す縦断面図である。
【図５】図３（ａ）に示した生物膜濾過装置について、第四実施形態を示す縦断面図である。
【図６】本発明に係る生物膜濾過装置及び生物膜濾過装置の逆洗方法を適用した淡水化プラントの構成例を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
＜第一実施形態＞
以下、本発明に係る生物膜濾過装置及び生物膜濾過装置の逆洗方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図６に示す実施形態の淡水化プラント１は、海水や廃水等の原水（被処理水）を淡水化する装置である。図示の淡水化プラント１は、海水を淡水化前処理（以下、「前処理」と呼ぶ）する浄化装置１０と、前処理後の海水（１次処理済海水）を淡水化する淡水化装置４０と、を具備して構成される。なお、浄化装置１０と淡水化装置４０との間は、配管１１により接続されている。
【００２３】
浄化装置１０は、海水を２段階で前処理するため、下向流式の１次生物膜濾過装置（以下、「１次濾過装置」と呼ぶ）２０と２次生物膜濾過装置（以下、「２次濾過装置」と呼ぶ）３０とが連結配管１２で直列に接続された構成となっている。すなわち、被処理水の海水は、最初に１次濾過装置２０で第１段階の前処理（１次前処理）がなされた後、１次処理海水が連結配管１２を通って２次濾過装置３０に導かれる。
図示の浄化装置１０は、鉛直方向で下向流に濾過処理する形態を示しているが、これに限定するものではない。濾過処理方向は鉛直方向に対して斜め下向きのものや、水平方向のものでも対応が可能である。
【００２４】
２次濾過装置３０に導かれた１次処理海水は、第２段階の前処理（２次前処理）がなされた２次処理海水となり、この２次処理海水が配管１１を通って淡水化装置４０へ供給される。従って、１次濾過装置２０で除去される溶融有機物や浮遊微粒子等の回収物は、２次濾過装置３０と比較してかなり多くなる。
この場合、１次濾過装置２０及び２次濾過装置３０では、経済的で無公害な無薬注の前処理が行われている。
【００２５】
１次濾過装置２０及び２次濾過装置３０で浄化された海水は、配管１１により浄化装置１０から淡水化装置４０へ供給される。
淡水化装置４０は、浄化された海水を導入するポンプ４１と、海水を真水と濃縮海水とに分離する逆浸透膜４２とを備えている。
【００２６】
下向流式の１次濾過装置２０は、容器本体（濾過塔）２１の内部に砂（粒状の濾材）を充填して濾過層２２を形成し、濾過層２２の砂表面（濾材表面）に生物膜を形成して無薬注の前処理を行う装置である。なお、濾過層２２は、上下に適当な空間部を残して濾過塔２１の中間部分に設置されている。
容器本体２１の上部には、原水配管１３を接続して容器内部に海水を導入する入口開口２３が設けられている。
また、容器本体２１の下部には、１次前処理海水を排水して２次濾過装置３０へ導くため、連結配管１２を接続する出口開口２４が設けられている。
【００２７】
さらに、１次濾過装置２０は、濾過層２２の回収物を除去するため、逆洗機構を備えている。この逆洗機構として、容器本体２１の下部には、図示省略の水源から逆洗浄水を供給するため、逆洗水供給管２５の接続用として逆洗入口開口２６が設けられ、さらに、容器本体２１の上部には、逆洗浄排水を排出するため、逆洗排水管２７の接続用として濾過層２２より上方の空間部に開口する逆洗出口開口２８が設けられている。上述した逆洗浄水の供給には、図示省略のポンプが用いられる。
なお、原水配管１３、連結配管１２、逆洗水供給管２５及び逆洗排水管２７には、図示省略の開閉弁が適所に設けられている。
【００２８】
下向流式の２次濾過装置３０は、１次濾過装置２０と同様の逆洗機構を備え、容器本体３１の内部に砂を充填して濾過層３２を形成し、濾過層３２の砂表面（濾材表面）に生物膜を形成して無薬注の前処理を行う装置である。
図示の２次濾過装置３０は、上部濾過層３２ａ及び下部濾過層３２ｂに二分割された濾過層３２の構造を除き、実質的に１次濾過装置２０と同様の構成となっている。なお、図中の符号３３は連結配管１２を接続する入口開口、３４は配管１１を接続する出口開口、３５は逆洗水供給管、３６は逆洗入口開口、３７は逆洗排水管、３８は逆洗出口開口である。
【００２９】
上述した本実施形態の１次濾過装置２０及び２次濾過装置３０においては、すなわち、容器本体２１の内部に充填した砂の表面に生物膜を形成し、砂よりなる濾過層２２，３２に濾過対象水（海水または１次処理海水）を通水して浄化する生物膜濾過装置の逆洗機構において、濾材の逆洗時に上向きに通水する逆洗水の流速（Ｖ）が、所定の逆洗効果を得られる値を下限とし、かつ、濾材の逆洗膨張率を０とした場合の値を上限とする範囲内に設定されている。このように、逆洗水を適正な流速範囲内に設定して逆洗を実施すれば、流速濾材を非流動状態にして有効な逆洗効果を得ることができる。
【００３０】
ところで、上述した本実施形態の下向流式生物膜濾過装置において、上向きとは濾過方向となる濾過対象水の通水方向と逆の方向を示す。すなわち、図示のように鉛直方向で下向流に濾過処理する形態に対しては上向きと表記しているが、上向きとは、鉛直方向に対する方向に限定したものではなく、斜め下向きに濾過処理するものに対しては、その逆方向の斜め上向きとなる。
また、逆洗膨張率とは、逆洗浄水の上向流を受けて濾材の砂が上昇（膨張）する現象時の、濾材高さに対する上昇高さの割合を示す。濾材の逆洗時に、逆洗浄水の上向流を受けて濾材の砂が上昇（膨張）する現象が観測されない時に、逆洗膨張率を０とする。
【００３１】
上述した逆洗水の適正な流速範囲を具体的に説明すると、図１に示すように、逆洗水の濾材周囲の流速（Ｖ）は、逆洗浄効果なしの流速（Ｖｓ）から濾材が非流動状態となる流速（Ｖｍ）までの範囲内（Ｖｓ≦Ｖ≦Ｖｍ）に設定される。
濾材が非流動状態となる上限の流速（Ｖｍ）は、下記の数１に示す数式によって求められる逆洗速度（Ｖ）において、数式中に示される濾材の逆洗膨張率（ｅｓ）を０とした場合の算出値となる。すなわち、逆洗水の流速が上限の流速（Ｖｍ）を超えて速くなると、濾材の流動が生じるため好ましくない。
【００３２】
【数１】
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なお、この数式は、「水処理技術  Ｖｏｌ．５，Ｎｏ．９，１９６４  篠原  紀  著」より引用したものである。
【００３３】
また、所定の逆洗効果を得られる流速（Ｖｓ）は、逆洗時に生物膜濾過装置から流出する逆洗排水の濁度または汚れ係数の変化が、逆洗開始後にいったん上昇してから所定時間内に所定値以下まで低下する値に設定されることが好ましい。これを図２に基づいて具体的に説明すると、実線表示とした逆洗水の流速１は、濁度がいったん上昇した後に所定レベルまで低下する時間ｔ２が所定時間を超えている。しかし、破線表示とした逆洗水の流速２は、濁度がいったん上昇した後に所定レベルまで低下する時間ｔ１が所定時間以下である。
【００３４】
従って、所定の逆洗効果を得られる流速（Ｖｓ）は、上述した流速２のように、逆洗開始後にいったん上昇した濁度が所定時間内に所定レベルまで低下する値をサンプリング試験等により見出して設定すればよい。
すなわち、濾材の逆洗時に上向きの通水をする逆洗水の流速（Ｖ）が、所定の逆洗効果を得られる値（Ｖｓ）を下限とし、かつ、濾材の逆洗膨張率を０とした場合の値（Ｖｍ）を上限とする範囲内に設定される逆洗方法を採用することで、濾材を非流動状態にして有効な逆洗効果を得ることができる。
【００３５】
＜第二実施形態＞
次に、図３に基づいて第二実施形態を説明する。なお、上述した第一実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態において、上述した濾過層３２の二層構造は、上部濾過層３２ａを形成する砂粒径が下部濾過層３２ｂの砂粒径と比較して大粒径とされ、逆洗浄水の上向流となる逆洗時に流動する濾過層３２が、上部濾過層３２ａに限定される構造となっている。すなわち、上部濾過層３２ａを形成する砂の粒径は、例えば下部濾過層３２ｂを形成する砂の粒径を基準として１．５〜３倍程度の大粒径となるため、下部濾過層３２ｂは、大径の重い粒子が多数上面に載せられた状態にある。換言すれば、２層構造の濾過層３２は、少粒径で軽量となる下部濾過層３２ｂの上面が、重い上部濾過層３２ａによって上方から押さえつけられた状態にある。
【００３６】
このような本実施形態は、濾過層２２の上下方向を複数の層に分割し、上層側の濾材粒径を下層側の濾材粒径より大きな値にして、濾材の逆洗時に通水される逆洗水の上向きの流れに対し、濾材を上層側で流動可能とし、かつ、下層側で流動不能とする生物膜濾過装置の逆洗方法となる。
【００３７】
このため、逆洗時に逆洗水供給管３５から逆洗浄水を供給し、容器本体３１の内部に上向きの流れを形成して濾過層３２の逆洗を実施する場合には、濾材の流動が上部濾過層３２ａに限定されるので、濾過層３２の砂全体が流動して撹拌・混合されることを防止できる。すなわち、下部濾過層３２ｂの濾材は、上面を上部濾過層３２ａの濾材に押さえつけられた状態にあるので、逆洗浄水の上向流を受けてもほとんど流動せず、従って、流動する上部濾過層３２ａの濾材と混合されることはない。
ここで、濾過層３２を形成する砂の流動は、図３（ｂ）に示すように、逆洗浄水の上向流を受けて濾材の砂が上昇（膨張）する現象を意味している。
【００３８】
上述したように、生物膜濾過装置の２次濾過装置３０は、容器本体３１の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、砂を濾材とした濾過層３２に濾過対象の海水を下向きに通水して浄化する装置である。そして、濾過層３２の上下方向を２層に分割し、上層側となる上部濾過層３２ａの濾材粒径を下層側となる下部濾過層３２ｂの濾材粒径より大きな値にしたので、逆洗時に上向きに流れる逆洗水の流れを受けると、上部濾過層３２ａの上層側濾材は流動する。
【００３９】
しかし、濾材粒径が小さく軽い下部濾過層３２ｂの下層側濾材は、濾材粒径が大きく重い上層側濾材によって上面を押さえつけられた状態にある。このため、下層濾材の流動が上層濾材によって防止または抑制され、この結果、濾過層３２を形成する上層側濾材及び下層側濾材が、逆洗により撹拌混合されることを防止できる。
なお、下層側濾材の流動を防止するうえで好適な上層側濾材の粒径は、下層側濾材の粒径を基準として、１．５〜３倍程度である。
【００４０】
このように、濾過層３２を二層構造とした２次濾過装置３０は、濾材表面の生物膜に付着した濁質分の除去を目的として上向流の逆洗を実施しても、濾過層３２を形成する砂の流動を制御することにより、砂の撹拌・混合が防止または抑制される。
従って、濾材表面に付着した生物膜の一部が剥離して微粒子となることを防止または抑制できるので、濾過層３２に残留した剥離微粒子が老化して濁質分となることもない。
【００４１】
そして、下向流式の２次濾過装置３０は、上流の入口開口３３側で海水に溶存する有機物が多いため、濾材表面の生物付着量は、濾過層３２の上流側で大きくなり、下流側では少なくなるが、撹拌混合が抑制されたことにより、生物付着量の上下逆転現象が生じることもない。このような生物付着量の上下逆転現象は、溶融有機物の少ない下部濾過層３２ｂにおいて、生物の栄養不足により老化が促進されるので、濾過層３２に濁質分が多く発生することとなり、この濁質分が濾過水に混入して濾過水質（ＳＤＩ）を上昇（悪化）させるため好ましくない。
【００４２】
そこで、上述した実施形態は、海水中の濁質分を除去するために必要な逆洗が濾過水質の悪化を招いていることを解消するため、濾材を流動させる部分を限定して流動による混合を防止したものである。換言すれば、濾材表面の生物膜を流動化させないことで、生物膜の剥離防止及び生物活動の活性化を維持できるため、濾過水の水質の悪化を防止することができる。
なお、上述した実施形態では、濾過層３２を濾材粒径の異なる上下２層に分割しているが、必要に応じて３層以上の複数層に分割してもよい。
【００４３】
＜第三実施形態＞
また、図４に示す第三実施形態のように、濾過層３２の分割面に混合防止材として、海水や濾過水を通す網状部材５０を介在させてもよい。このような網状部材５０は、上部濾過層３２ａと下部濾過層３２ｂとの間に設置して濾材の混合移動を防止または抑制するものであり、軽い下層側濾材の流動をより確実に抑えることが可能になる。従って、下層側濾材は、逆洗による上層側濾材との撹拌混合が確実に防止される。
【００４４】
＜第四実施形態＞
また、図５に示す第四実施形態のように、１層とした濾過層３２の上面に流動化防止部材としてグリッド構造材６０を設置してもよい。このグリッド構造材６０は、海水や濾過水を通し、逆洗水の流れで浮上しない重量を有することが望ましい。
このようなグリッド構造材６０は、濾過層３２の上面から濾材を下向きに押さえて流動をより確実に防止するので、濾過層３２内で濾材が逆洗により撹拌混合されることを確実に防止できる。なお、図示は省略したが、上下２層の濾過層３２においても、上面に流動化防止部材としてグリッド構造材６０を設置することで、上部濾過層３２ａ及び下部濾過層３２ｂの濾材を下向きに押さえて流動をより確実に防止できる。
【００４５】
上述した本実施形態によれば、逆洗時に濾材が撹拌混合されることを防止または抑制できるようになるので、原水の水質浄化について所望の濾過水質レベルを容易に達成できるようになる。従って、経済的で無公害な無薬注による生物膜濾過装置（濾過方法）は、その信頼性が向上して新規の大型プラントにも容易に採用可能となる。
【００４６】
ところで、上述した実施形態では、１次濾過装置２０及び２次濾過装置３０を用いた２段階の原水浄化を行っているが、浄化装置１０を構成する生物膜濾過装置の数については特に限定されることはなく、１段階または３段階以上としてもよい。この場合、上述した逆洗機構及び逆洗方法を適用する生物膜濾過装置についても、最終段または最終段に近いものに適用することが望ましいが、特に限定されることはない。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１    淡水化プラント
１０    浄化装置
１１    配管
１２    連結配管
１３    原水配管
２０    １次生物膜濾過装置（１次濾過装置）
２１，３１    容器本体（濾過塔）
２２，３２    濾過層
２３，３３    入口開口
２４，３４    出口開口
２５，３５    逆洗水供給配管
２６，３６    逆洗入口開口
２７，３７    逆洗排水管
２８，３８    逆洗出口開口
３０    ２次生物膜濾過装置（２次濾過装置）
３２ａ    上部濾過層
３２ｂ    下部濾過層
４０    淡水化装置
４１    ポンプ
４２    逆浸透膜
５０    網状部材（混合防止材）
６０    グリッド構造材（流動化防止部材）
【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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【図６】
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