(57)【要約】【課題】設置初期の段階から必要なマンガン除去機能を確保できる浄水装置及び浄水方法を提供する。【解決手段】浄水装置は、自然環境に存在する水である原水に含まれるマンガンを除去するための浄水装置において、原水に含まれる菌であってマンガンを酸化する菌が付着する材料で構成され、濾過機能を備えた第１濾過材と、非生物学的方法によりマンガンを除去する材料で構成され、濾過機能を備えた第２濾過材と、第１濾過材と第２濾過材とを収納し、原水が、第１濾過材と第２濾過材とのそれぞれの収納領域を通過することにより原水を濾過する濾過部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
2015116521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然環境に存在する水である原水に含まれるマンガンを除去するための浄水装置において、
前記原水に含まれる菌であってマンガンを酸化する菌が付着する材料で構成され、濾過機能を備えた第１濾過材と、
非生物学的方法によりマンガンを除去する材料で構成され、濾過機能を備えた第２濾過材と、
前記第１濾過材と前記第２濾過材とを収納し、前記原水が前記第１濾過材と前記第２濾過材とのそれぞれの収納領域を通過することにより、前記原水を濾過する濾過部と、
を備えることを特徴とする浄水装置。
【請求項２】
前記濾過部は、
前記第１濾過材を充填した第１濾過部と、
前記第２濾過材を充填し、前記原水の通過する方向に対して、前記第１濾過部の下流側に配置された第２濾過部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の浄水装置。
【請求項３】
前記第１濾過材の少なくとも一部は、予め前記菌が付着しているものである、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の浄水装置。
【請求項４】
前記濾過部に導く前に、前記原水を酸素を含む気体で曝気する曝気部を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の浄水装置。
【請求項５】
前記濾過部を通過した後の前記原水である浄化水を少なくとも一部貯留し、該貯留した前記浄化水を、前記濾過部に対して、前記原水を流す方向とは逆方向に流す逆洗浄装置を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の浄水装置。
【請求項６】
自然環境に存在する水である原水に含まれるマンガンを除去するための浄水方法において、
前記原水に含まれる菌であってマンガンを酸化する菌が付着する材料で構成され、濾過機能を備えた第１濾過材に前記原水を流す通水ステップと、
非生物学的方法によりマンガンを除去する材料で構成され、濾過機能を備えた第２濾過材に前記原水を流す通水ステップと、を備え、
前記２つの通水ステップのうち、一方の通水ステップが、他方の通水ステップに先行して実行され、前記他方の通水ステップにおける前記原水は、前記一方の通水ステップの処理後の前記原水である、
ことを特徴とする浄水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、河川や地下水などの自然環境に存在する水（以下では原水と呼ぶ）に含まれるマンガンを除去する浄水装置及び浄水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原水に含まれるマンガンは最も重要な除去対象物質の一つである。マンガンを除去する方法として生物学的処理がある。特許文献１に開示されている生物学的処理は、微生物によるマンガンの酸化作用を利用する。この処理では、原水は生物酸化濾床を通過する。浄水装置の生物酸化濾床にはマンガンの酸化を促進させるバクテリア（マンガン酸化菌と呼ぶ）が付着している。このマンガン酸化菌は、原水中のマンガンを酸化し、粒子状のマンガン酸化物を生成する。生成された粒子状のマンガン酸化物は生物酸化濾床で濾過されることにより原水から除去される。以上の処理により原水に含まれるマンガンが除去される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９０７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
生物酸化濾床は、予めマンガン酸化菌が十分に付着した濾床を使用するのが好ましいが、そのような濾床を必要な量確保することは、下記の理由により簡単ではない。
【０００５】
生物酸化濾床はマンガン酸化菌の付着しやすい材料で構成される。原水はマンガン酸化菌を含むので、原水をこの濾床に通水することにより、時間と共にマンガン酸化菌が濾床に付着し増殖して行く。これにより生物酸化濾床は必要なマンガン酸化機能、すなわちマンガン除去機能を達成できるようになる。
【０００６】
しかし、このような方法で必要なマンガン除去機能を有する生物酸化濾床を得るにはある程度の時間が必要である。従って、マンガン酸化菌が十分に付着した濾床を必要な量だけ確保することは容易ではない。
【０００７】
そのため、マンガン酸化菌が十分に付着していない濾床を使用すると、浄水装置の設置初期にはマンガンの除去機能の低い状態が続くという問題が残る。
【０００８】
本発明は、上記の事情の下になされたもので、浄水装置の設置初期から必要なマンガン除去機能を確保できる浄水装置及び浄水方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点に係る浄水装置は、自然環境に存在する水である原水に含まれるマンガンを除去するための浄水装置において、前記原水に含まれる菌であってマンガンを酸化する菌が付着する材料で構成され、濾過機能を備えた第１濾過材と、非生物学的方法によりマンガンを除去する材料で構成され、濾過機能を備えた第２濾過材と、前記第１濾過材と前記第２濾過材とを収納し、前記原水が前記第１濾過材と前記第２濾過材とのそれぞれの収納領域を通過することにより、前記原水を濾過する濾過部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の観点に係る浄水方法は、自然環境に存在する水である原水に含まれるマンガンを除去するための浄水方法において、前記原水に含まれる菌であってマンガンを酸化する菌が付着する材料で構成され、濾過機能を備えた第１濾過材に前記原水を流す通水ステップと、非生物学的方法によりマンガンを除去する材料で構成され、濾過機能を備えた第２濾過材に前記原水を流す通水ステップと、を備え、前記２つの通水ステップのうち、一方の通水ステップが、他方の通水ステップに先行して実行され、前記他方の通水ステップにおける前記原水は、前記一方の通水ステップの処理後の前記原水である、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る浄水装置及び浄水方法によれば、浄水装置の設置初期の段階から必要なマンガン除去機能を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本願の実施形態１に係る浄水装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】実施形態１に係る浄水装置の制御部のハードウェア構成例を示す図である。
【図３】実施形態１に係る浄水装置の第１濾過材のマンガン除去率の原水通水開始からの経過日数への依存性を示す図である。
【図４】実施形態１に係る浄水装置の第１濾過材による濾過後の原水中のマンガン濃度の原水通水開始からの経過日数への依存性を示す図である。
【図５】実施形態１に係る浄水装置の第２濾過材のマンガン除去率の原水通水開始からの経過日数への依存性を示す図である。
【図６】実施形態１に係る浄水装置の第２濾過材による濾過後の原水中のマンガン濃度の原水通水開始からの経過日数への依存性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施形態１）
本願発明に係る浄水装置１は、図１に示すように、曝気部２と、濾過部３と、逆洗浄装置４と、制御部５と、ポンプ１００と、バルブ２００、２１０、２２０、２３０、３００、３１０、３２０、３３０と、水流路６０、６１、６２と、逆洗浄水供給路７０と、逆洗浄水排出路７１、７２とを備える。濾過部３は第１濾過塔３０と第２濾過塔３１とを備える。水流路６０、６１、６２と、逆洗浄水供給路７０と、逆洗浄水排出路７１、７２とにそれぞれ付した矢印は、それぞれの流路内での水の流れる方向を示す。
【００１４】
曝気部２は、曝気槽２０とガス注入装置２１とガス流路２２とを備える。曝気槽２０は曝気された原水を貯留する容器である。ガス注入装置２１は、例えばダイヤフラムポンプなどの各種ポンプで構成され、酸素を含む気体、例えば空気をガス流路２２を経由して曝気槽２０に供給する。曝気槽２０に貯留されている原水は、供給された気体により曝気される。ポンプ１００は、曝気槽２０に貯留された曝気された原水を、原水排出口２０Ａ、水流路６０、及びバルブ２００を経由して、濾過部３に供給する。曝気槽２０の破線で示す位置は、曝気槽２０に貯留された原水の上面を示す。曝気処理は、濾過部３でのマンガン除去機能を増進させるために行われる。
【００１５】
濾過部３は、曝気後の原水を濾過し、原水に含まれるマンガンを除去する。
【００１６】
濾過部３の第１濾過塔３０と第２濾過塔３１とは、水流路６１とバルブ２１０、２２０とを介して直列に接続されている。
【００１７】
第１濾過塔３０は、第１濾過材と、第１濾過材を収納する容器とで構成される。第１濾過塔３０は、供給された原水を第１濾過材で濾過し、原水に含まれるマンガンと固形物とを除去する。
【００１８】
第１濾過塔３０を構成する容器は金属材料、ガラス材料、コンクリート材料、プラスチック材料等の少なくとも１種類の材料で構成される。第１濾過塔３０は、曝気槽２０から濾過部３に供給された曝気後の原水が流入する原水流入口３０Ａと、第１濾過材で濾過された後の原水が流出する原水流出口３０Ｂとを備える。原水流入口３０Ａは、第１濾過材の収納された領域の上面３０Ｅより上方に配置される。原水流出口３０Ｂは、第１濾過材の収納された領域の下面３０Ｆより下方に配置される。また、第１濾過塔３０は、第１濾過塔３０を洗浄するための浄化水（逆洗浄水）が流入する逆洗浄水流入口３０Ｃと、逆洗浄水の排出される逆洗浄水排水口３０Ｄとを備える。逆洗浄水流入口３０Ｃは、第１濾過材の収納された下面３０Ｆより下方に配置される。逆洗浄水排出口３０Ｄは、第１濾過材の収納された上面３０Ｅより上方に配置される。
【００１９】
第１濾過材は、表面積が大きく、マンガン酸化菌が付着しやすい材料で構成される。第１濾過材は、例えばアンスラサイト、セラミック材、ケイ砂などのうち、少なくとも一種類で構成される。第１濾過塔３０に収納される第１濾過材は、充填時に、マンガン酸化菌が付着していないもの、マンガン酸化菌の付着量が飽和していないもの、又はその一部にマンガン酸化菌が付着したものである。これは、十分な量のマンガン酸化菌の付着した第１濾過材の確保には時間がかかり容易ではないという事情による。原水はマンガン酸化菌を含む。原水を通水することにより、第１濾過材には、マンガン酸化菌が付着する。第１濾過材に付着するマンガン酸化菌の量は原水の通水時間と共に増加し、飽和する。これに伴い第１濾過材は必要なマンガン除去機能を備えるようになる。
【００２０】
第１濾過材によるマンガンの除去は、第１濾過材に付着したマンガン酸化菌の働きにより実行される。第１濾過材に付着したマンガン酸化菌は、原水中のマンガンを酸化し、粒子状のマンガン酸化物を生成する。第１濾過材は、生成された粒子状のマンガン酸化物を含む固形物を濾過する。これにより原水に含まれるマンガンが除去される。なお、第１濾過材に通水される原水は曝気部２で曝気処理されているため、溶存酸素を多く含む。この溶存酸素により、第１濾過材に付着したマンガン酸化菌のマンガン酸化機能が増進される。
【００２１】
第２濾過塔３１は、第２濾過材と、第２濾過材を収納する容器とで構成される。第２濾過塔３１は、第１濾過塔３０で濾過された原水を第２濾過材で濾過し、原水に含まれるマンガンと固形物とを更に除去する。
【００２２】
図１には、明示されていないが、第１濾過塔３０は第２濾過塔３１よりも高い位置に設置されている。原水は、第１濾過塔３０から第２濾過塔３１へ重力を利用して供給される。
【００２３】
第２濾過塔３１を構成する容器は金属材料、ガラス材料、コンクリート材料、プラスチック材料等の少なくとも１種類の材料で構成される。第２濾過塔３１は、第１濾過塔３０で濾過された原水が流入する原水流入口３１Ａと、第２濾過材で濾過された後の原水が流出する原水流出口３１Ｂとを備える。原水流入口３１Ａは、第２濾過材の収納された領域の上面３１Ｅより上方に配置される。原水流出口３１Ｂは、第２濾過材の収納された領域の下面３１Ｆより下方に配置される。また、第２濾過塔３１は、第２濾過塔３１を洗浄するための浄化水（逆洗浄水）が流入する逆洗浄水流入口３１Ｃと、逆洗浄水の排出される逆洗浄水排水口３１Ｄとを備える。逆洗浄水流入口３１Ｃは、第２濾過材の収納された下面３１Ｆより下方に配置される。逆洗浄水排出口３１Ｄは、第２濾過材の収納された上面３１Ｅより上方に配置される。
【００２４】
第２濾過材は、非生物学的手法により原水中のマンガンを除余する機能を有する材料で構成される。非生物学的手法とは、バクテリアなどの生物の働きを介さない方法という意味である。非生物学的手法によりマンガンを除去する機能を有する材料の具体例として、活性炭、陽イオン交換樹脂、マンガン砂などが挙げられる。活性炭及び陽イオン交換樹脂は、その表面にマンガンを吸着する機能を有する。マンガン砂は、表面に接触したマンガンを酸化し、粒子状のマンガン酸化物を生成するとともに、生成された粒子状のマンガン酸化物を濾過する機能を有する。第２濾過材はこのような機能を有する材料の内、少なくとも１種類の材料で構成される。このような第２濾過材を収納した第２濾過塔３１は、第１濾過塔３０で濾過された後の原水を更に濾過し、マンガン及び固形物を除去することにより浄化水とする。
【００２５】
逆洗浄装置４は、浄化水貯留タンク４０とポンプ１１０とを備える。なお、図１では、明示していないが、第２濾過塔３１は逆洗浄装置４よりも高い位置に設置されている。
【００２６】
浄化水貯留タンク４０は、第２濾過部３１から重力により供給される浄化水の少なくとも一部を貯留する。浄化水貯留タンク４０は、浄化水流入口４０Ａと逆洗浄水供給口４０Ｂと浄化水供給口４０Ｃとを備える。浄化水流入口４０Ａは、第２濾過部３１からの浄化水の流入口である。逆洗浄水供給口４０Ｂは、浄化水貯留タンク４０に貯留された浄化水を内部洗浄のために濾過部３に供給する供給口である。浄化水供給口４０Ｃは浄化水貯留タンク４０に貯留された浄化水をその利用先に供給する供給口である。
【００２７】
ポンプ１１０は、動作することにより、浄化水貯留タンク４０に貯留された浄化水を逆洗浄水として、逆洗浄水供給口４０Ｂを経由して第１濾過塔３０と第２濾過塔３１とに並列に供給する。ポンプ１１０により供給された逆洗浄水は、バルブ３００と逆洗浄水流入口３０Ｃを経由して第１濾過塔３０に流入する。流入した逆洗浄水は、ポンプ１１０の浄化水供給圧により、第１濾過材の収納領域を原水とは逆方向に流れ、逆洗浄水排出口３０Ｄから、バルブ３２０と逆洗浄水排出路７１を経由して逆洗浄排水として排出される。また、ポンプ１１０により供給された逆洗浄水は、バルブ３１０と逆洗浄水流入口３１Ｃを経由して第２濾過塔３１に流入する。流入した逆洗浄水は、ポンプ１１０の浄化水供給圧により、第２濾過材の収納領域を原水とは逆方向に流れ、逆洗浄水排出口３１Ｄから、バルブ３３０と逆洗浄水排出路７２を経由して逆洗浄排水として排出される。なお、逆洗浄水排出口３０Ｄ及び逆洗浄水排出口３１Ｄを介して排出される逆洗浄排水は、通常、ポンプ１１０の浄化水供給圧と重力とを利用して排出される。
【００２８】
逆洗浄装置４は、このように逆洗浄水を原水とは逆方向に流すことにより、第１濾過塔３０の第１濾過材と第２濾過塔３１の第２濾過材のそれぞれに濾過処理により残った固形物を浄化水とともに排出する。逆洗浄装置４は、これにより第１濾過塔３０と第２濾過塔３１のそれぞれの内部を洗浄する。逆洗浄とは浄化水を原水とは逆方向に流して洗浄することに由来する。
【００２９】
制御部５は、図１で制御部５と矢印破線で結ばれた機器を制御する。具体的には、制御部５は、ガス注入装置２１の運転開始／停止、ポンプ１００、１１０の運転開始／停止、及びバルブ２００、２１０、２２０、２３０、３００、３１０、３２０、３３０の開／閉動作を制御する。
【００３０】
制御部５の具体的なハードウェア構成を図２に示す。制御部５は中央演算装置（ＣＰＵ）５０と、メモリ５１と、入力装置５２と、出力装置５３とこれらを結ぶ信号線であるバスライン５４とで構成される。
【００３１】
メモリ５１は制御機能を実現するためのプログラム、その他のデータ及び／又は各種パラメータを格納する。
【００３２】
入力装置５２は外部からの各種指示などの入力を受け付けてＣＰＵ５０に伝達する。出力装置５３はＣＰＵ５０からの指示を外部に出力する。
【００３３】
ＣＰＵ５０は、メモリ５１に格納されているプログラム等を読み出して実行し、入力装置５２から入力された指示に基づき必要な処理を行い、出力装置５３を介してポンプの動作やバルブの開閉を制御する信号を出力することにより制御部５の制御機能を実現する。
【００３４】
第１濾過材と第２濾過材のマンガン除去性能について、より詳しく説明する。
【００３５】
図３は、第１濾過材としてアンスラサイトを用いたときのマンガン除去性能を測定した例である。
＜実験条件＞
１）第１濾過塔３０を構成する容器（カラム）；内径φ１．６ｃｍ、高さ２０ｃｍの円筒形状のポリカーボネイト管を使用。
２）第１濾過材；アンスラサイトを使用。新品のアンスラサイトとマンガン酸化菌を含む既存浄水場の使用済みアンスラサイトの混合比率をパラメータとする。使用済みアンスラサイトの混合比率（図中では種菌混合比率と記す）は０％、５％、１０％、２０％、５０％、１００％とした。
３）原水；除鉄濾過処理済のマンガン濃度０．４ｍｇ／Ｌの地下水を使用。
４）マンガン濃度計測；ＭＡＣＨＥＲＥＹＮＡＧＥＬ  ＧｍｂＨ  ＆Ｃｏ．ＫＧ  ＰＯ．Ｂｏｘ社製「ＶＩＳＯＣＯＬＯＲ  ＨＥ  Ｍａｎｇａｎｅｓｅ  マンガン測定用高感度テストキット」を使用してホルムアルドキシム法によりマンガン濃度を測定。
＜実験手順＞
Ａ）６種類の種菌混合比率の第１濾過材を、それぞれカラムに高さ１５ｃｍまで充填。
Ｂ）カラム内にマンガンを含む地下水を連続通水。
Ｃ）通水前後の水のマンガン濃度をホルムアルドキシム法により測定し、測定結果からマンガン除去率を次の（１）、（２）式により算出。
マンガン除去率（％）＝マンガン除去量（ｍｇ／Ｌ）／通水前の水のマンガン濃度（ｍｇ／Ｌ）×１００・・・・・（１）
マンガン除去量（ｍｇ／Ｌ）＝通水前の水のマンガン濃度（ｍｇ／Ｌ）−通水後のマンガン濃度（ｍｇ／Ｌ）・・・（２）
【００３６】
図３の横軸はカラムに原水の通水を開始した時点からの経過日数、縦軸は第１濾過材による原水に含まれるマンガンの除去率（％）を示す。経過日数によるマンガン除去率の変化は、種菌混合比率の違いに対応する６種類の折れ線グラフで示される。
【００３７】
種菌混合比率１００％に対応するグラフは経過日数の早い時点から高いマンガン除去率を示す。これに対して、種菌混合比率が１００％でない場合は、種菌混合比率が小さいほど、経過日数の初期でのマンガン除去率は小さい。しかしいずれの場合も、マンガン除去率は時間の経過とともに増加し、種菌混合比率１００％のときのマンガン除去率に近づいていく。
【００３８】
図４は図３に対応した図で、経過日数と、そのときの原水及び通水後（濾過後）のマンガン濃度と、規制値との関係を示す。図４は、種菌混合比率がどのような値であっても経過日数が大きくなると、第１濾過材のマンガン除去機能は大きくなり、濾過後の原水中のマンガン濃度は、規制値以下になることを示している。
【００３９】
図５は、第２濾過材として活性炭を用いたときのマンガン除去性能を測定した例である。
＜実験条件＞
１）第２濾過塔３１を構成する容器（カラム）；内径φ１．５ｃｍ、高さ２０ｃｍの円筒形状のガラス管を使用。
２）第２濾過材；造粒活性炭を使用。
３）原水；マンガン濃度０．１３ｍｇ／Ｌ〜０．２８ｍｇ／Ｌの地下水を使用。
４）マンガン濃度計測；ＨＡＣＨ社製ポータブル吸光光度計ＤＲ２８００を使用してＰＡＮ法によりマンガン濃度を測定。
＜実験手順＞
Ａ）粒造活性炭をカラムに高さ１５ｃｍまで充填。
Ｂ）カラム内にマンガンを含む地下水を連続通水。
Ｃ）通水前後の水のマンガン濃度をＰＡＮ法により測定し、測定結果からマンガン除去率を算出。マンガン除去率は既に説明した（１）（２）式により算出する。
【００４０】
図５の横軸はカラムに原水の通水を開始した時点からの経過日数、縦軸は原水からのマンガン除去率を示す。マンガン除去率は、活性炭にマンガンが吸着されることにより活性炭に蓄積されるマンガン量が増加するとともに、すなわち経過日数とともに急速に低下する。
【００４１】
図６は図５に対応した図で、経過日数と、そのときの原水及び通水後（濾過後）のマンガン濃度と、規制値との関係を示す。図６は、第１濾過材の場合とは逆に、経過日数とともに、マンガン除去率の急速な低下により、濾過後の原水中のマンガン濃度は規制値を満たさなくなることを示す。これは、造粒活性炭のマンガン吸着量には上限があるためである。従って、図６の濾過後のマンガン濃度の経過日数依存性のグラフは濾過前のマンガンの濃度が高ければ横軸方向に圧縮され、濾過前のマンガン濃度が低ければ横軸方向に引き延ばされる。
【００４２】
図１に基づき、原水の浄化処理のときの浄水装置１の動作について説明する。  
【００４３】
制御部５は、図示を省略したポンプを制御し、原水を曝気部２に供給する。供給された原水は曝気槽２０に貯留される。
【００４４】
次に、制御部５は、ガス注入装置２１を動作させる制御を行う。ガス注入装置２１が動作することにより、ガス流路２２を経由して、曝気槽２０に貯留されている原水に、酸素を含む気体、例えば空気が注入される。これにより、曝気槽２０に貯留されている原水は曝気処理される。
【００４５】
制御部５は、次に、曝気槽２０に貯留され曝気された原水を濾過部３に供給すると共に、濾過部３で濾過された原水を逆洗浄装置４に供給する制御を行う。そのために、制御部５は、バルブ３００、３１０、３２０、及び３３０を閉にし、バルブ２００、２１０、２２０、及び２３０を開にする制御を行う。そしてポンプ１００を動作させる制御を行う。
【００４６】
ポンプ１００が動作することにより、曝気槽２０に貯留された曝気処理された原水は、原水排出口２０Ａから、バルブ２００を経由して第１濾過塔３０に供給される。
【００４７】
第１濾過塔３０は、初期には低いマンガン除去性能しか有していない。しかし、原水の通水時間の経過と共にマンガン除去性能は向上する。
【００４８】
第１濾過塔３０で濾過された原水は、重力の作用により、バルブ２１０、及び２２０を経由して、第２濾過塔３１に供給される。
【００４９】
第２濾過塔３１は、非生物学的作用により原水中のマンガンを除去する機能を有する濾過材が収納されている。そのため浄化装置１の設置後しばらくの間、第１濾過塔３０で十分に除去しきれなかったマンガンは第２濾過塔３１で除去される。すなわち、第２濾過塔３１は、浄水装置１の設置初期における第１濾過塔３０のマンガン除去性能を補うために設けられたものである。図４及び図６から、第１濾過塔３０と第２濾過塔３１を組み合わせることにより、設置後の経過日数によらず、濾過後の原水のマンガン濃度を規制値以下にしうることがわかる。
【００５０】
浄水装置１では、設置初期においては、第２濾過塔３１がマンガンの除去を主に担い、第１濾過塔３０は、マンガンの除去に対して従という位置づけになる。しかし、第２濾過塔３１に充填する濾過材によるマンガンの除去性能は、原水の通水時間とともに、すなわち除去されたマンガンの積算量とともに劣化する。一方、第１濾過塔３０によるマンガンの除去性能は原水の通水時間と共に大きくなっていく。従って両者のマンガンの除去についての主従の位置づけは原水の通水時間と共に変化し、逆転する。
【００５１】
第２濾過塔３１に充填される第２濾過材のマンガン除去性能は、一旦劣化した後は復元させることは困難である。そのため、マンガン除去性能が劣化した第２濾過材は、新品に交換する必要がある。この濾過材は高価であるため、頻繁に交換することになると不経済である。従って、第２濾過塔３１を第１濾過塔３０の下流側に配置し、第２濾過材で処理するマンガン量をできるだけ少なくすることが望ましい。このように配置することにより、第２濾過塔３１は、第１濾過塔３０のバックアップとして使用され、第２濾過材を交換する頻度が低減する。
【００５２】
第２濾過塔３１で濾過されて出てくる浄化水は、原水流出口３１Ｂからバルブ２３０と、水流路６２と、浄化水流入口４０Ａとを経由して浄化水貯留タンク４０に一旦貯留される。貯留水量が浄化水貯留タンク４０のタンク容量により定められた所定値を超えると、浄化水は、浄化水排出口４０Cを経由して浄化水貯留タンク４０外に排出され、各種目的に利用される。以上が、原水の浄化に関する浄化装置１の動作である。
【００５３】
次に、図１に基づき、濾過部３を洗浄するときの浄化装置１の動作について説明する
制御部５は、所定の頻度で、又は入力指示により逆洗浄処理を開始する制御を行う。所定の頻度は、ＣＰＵ５０が備えるタイマーにより指定される。入力指示は入力装置５２を介しての所定の入力による。逆洗浄処理時には、制御部５はポンプ１００の運転を停止する。次にバルブ２００、２１０、２２０、２３０を閉にするとともにバルブ３００、３１０、３２０、３３０を開にする制御を行う。次に制御部５はポンプ１１０の運転を開始する制御を行う。
【００５４】
ポンプ１１０は、その運転により、浄化水貯留タンク４０に貯留された浄化水を、逆洗浄水として、逆洗浄水供給口４０Ｂ、バルブ３００、及び逆洗浄水流入口３０Ｃを経由して、第１濾過塔３０に供給する。更に、ポンプ１１０は、その運転により、浄化水貯留タンク４０に貯留された浄化水を、逆洗浄水として、逆洗浄水供給口４０Ｂ、バルブ３１０、及び逆洗浄水流入口３１Ｃを経由して、第２濾過塔３１に供給する。
【００５５】
第１濾過塔３０に供給された逆洗浄水は、ポンプ１１０の浄化水供給圧により第１濾過材を原水の通過する方向とは逆方向に通過する。通過後、逆洗浄水は、第１濾過材の収納された領域の上方に配置された浄化水排出口３０Ｄから、バルブ３２０と逆洗浄水排出路７１とを経由して逆洗浄排水として所定の場所に排出される。このとき逆洗浄水は、第１濾過材で濾過された粒子状のマンガン酸化物を含む固形物を、第１濾過材から剥がし、逆洗浄排水とともに第１濾過塔３０から排出する。このようにして、第１濾過塔３０の内部は、制御部５の制御の下、逆洗浄装置４により洗浄される。
【００５６】
第２濾過塔３１に供給された逆洗浄水は、ポンプ１１０の浄化水供給圧により第２濾過材を原水の通過する方向とは逆方向に通過する。通過後、逆洗浄水は、第２濾過材の収納された領域の上方に配置された浄化水排出口３１Ｄから、バルブ３３０と逆洗浄水排出路７２とを経由して逆洗浄排水として所定の場所に排出される。このとき逆洗浄水は、第２濾過材で濾過された固形物を、第２濾過材から剥がし、逆洗浄排水とともに第２濾過塔３１から排出する。このようにして、第２濾過塔３１の内部は、制御部５の制御の下、逆洗浄装置４により洗浄される。
【００５７】
実施形態１に係る浄水装置１によれば、マンガン酸化菌を利用してマンガンを除去する機能を有する第１濾過材と、非生物学的方法によりマンガンを除去する機能を有する第２濾過材とを直列に配置して原水を濾過するので、浄水装置１の設置初期から長期間にわたりマンガン除去性能を高く保つことができる。
【００５８】
曝気部２は、ガス注入装置２１とガス流路２２を省略したものであってもよい。その場合の曝気部２は、空気雰囲気中に設置された曝気槽２０を備えるとともに、曝気槽２０の原水流入口にシャワー装置を備える。このような曝気部２では、原水は、シャワー装置を経由して空気雰囲気中でシャワー状になって曝気槽２０に落下することにより、曝気される。
【００５９】
これまで、原水は、重力を利用して第１濾過塔３０から第２の濾過塔３１へ供給されると説明した。しかし、浄水装置１が更に水流路６１にポンプ備え、第１濾過塔３０から第２の濾過塔３１への原水の供給は、そのポンプを利用して行ってもよい。第２濾過塔３１から逆洗浄装置４の浄化水貯留タンク４０への浄化水の供給も、重力ではなく、水流路６２にポンプを備え、そのポンプを利用して実行されてよい。このようにポンプを利用することにより、第１濾過塔３０と第２濾過塔３１、及び第２濾過塔３１と浄化水貯留タンク４０は、それぞれの設置高さについての自由度が大きくなるため、それらの設置が容易になる。
【００６０】
なお、これまでは第１濾過塔３０を第２濾過塔３１の上流側に配置するとしたが、必ずしもこれに限定されない。配置の順序は逆にしてもよい。
【００６１】
逆洗浄処理時には、制御部５は、バルブ３００、３１０、３２０、３３０をすべて開にする制御を行うとしたが、バルブ３００と３２０、及びバルブ３１０と３３０のいずれかの組を選択して開にする制御を行ってもよい。これにより、第１濾過材と第２濾過材の固形物による目詰まりの程度に応じて、第１濾過塔３０と第２濾過塔３１のいずれかを選択して逆洗浄処理を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１  浄化装置
２  曝気部
３  濾過部
４  逆洗浄装置
５  制御部
２０  曝気槽
２０Ａ  原水流出口
２１  ガス注入装置
２２  ガス流路
３０  第１濾過部
３０Ａ  原水流入口
３０Ｂ  原水流出口
３０Ｃ  逆洗浄水流入口
３０Ｄ  逆洗浄水排出口
３１  第２濾過部
３１Ａ  原水流入口
３１Ｂ  原水流出口
３１Ｃ  逆洗浄水流入口
３１Ｄ  逆洗浄水排出口
４０  浄化水貯留タンク
４０Ａ  浄化水流入口
４０Ｂ  逆洗浄水供給口
４０C  浄化水排出口
５０  中央演算装置（ＣＰＵ）
５１  メモリ
５２  入力装置
５３  出力装置
５４  バスライン
６０、６１、６２  水流路
７０  逆洗浄水供給路
７１、７２  逆洗浄水排出路
１００、１１０  ポンプ
２００、２１０、２２０、２３０  バルブ
３００、３１０、３２０、３３０  バルブ
【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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