(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオスティミュレーションが適用された汚染土壌から揚水され、バイオフィルムを含む地下水をろ砂層に通してろ過処理すると共に、該ろ過処理とは逆向きに前記ろ砂層に洗浄水を通して該ろ砂層を逆洗浄する砂ろ過器と、
前記ろ砂層に通す洗浄水を加熱する洗浄水加熱器と、
を備え、
前記洗浄水加熱器は、洗浄水を４０℃以上、７０℃以下に加熱する、
砂ろ過装置。
【請求項２】
前記砂ろ過器に接続され、該砂ろ過器に前記汚染土壌から揚水された前記地下水を供給する揚水ラインを備える、
請求項１に記載の砂ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂ろ過装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＶＯＣ（揮発性有機化合物）等によって汚染された被処理水を浄化する浄化装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、温度によって伸縮する膜状ろ材（温度応答性膜）を備える膜ろ過装置が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０５９０５号公報
【特許文献２】特開２００９−０５６３５５号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５２５４４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、被処理水をろ砂層に通してろ過処理する砂ろ過装置が知られている。この砂ろ過装置では、ろ過処理に伴って、例えば被処理水中のバイオフィルム等がろ砂層に蓄積されるため、ろ過処理の処理効率が徐々に低下する（クロッギング）。この対策として、砂ろ過装置では、ろ過処理とは逆向きにろ砂層に洗浄水を通して当該ろ砂層を洗浄する逆洗浄が定期的（１日数回程度）に行われる。
【０００６】
しかしながら、逆洗浄中には、ろ過処理が中断されるため、逆洗浄の効率化が望まれている。
【０００７】
本発明は、上記の事実を考慮し、逆洗浄の洗浄効率を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１態様に係る砂ろ過装置は、バイオスティミュレーションが適用された汚染土壌から揚水され、バイオフィルムを含む被処理水をろ砂層に通してろ過処理すると共に、該ろ過処理とは逆向きに前記ろ砂層に洗浄水を通して該ろ砂層を逆洗浄する砂ろ過器と、前記ろ砂層に通す洗浄水を加熱する洗浄水加熱器と、を備え、前記洗浄水加熱器は、洗浄水を４０℃以上、７０℃以下に加熱する。
【０００９】
第１態様に係る砂ろ過装置によれば、ろ過処理に伴って被処理水中のバイオフィルムがろ砂層に蓄積される。このようにろ砂層に蓄積されたバイオフィルムは、逆洗浄によってろ砂層から除去される。
【００１０】
ここで、本発明では、逆洗浄時に、洗浄水加熱器によって加熱された洗浄水をろ砂層に通すため、バイオフィルムを形成する菌等が死滅し易くなる。これにより、加熱しない洗浄水によってろ砂層を逆洗浄する場合と比較して、ろ砂層に付着したバイオフィルムが除去され易くなる。したがって、ろ砂層の逆洗浄の洗浄効率を向上することができる。
【００１２】
また、逆洗浄時に、４０℃以上、７０℃以下に加熱された洗浄水をろ砂層に通すことにより、バイオフィルムを形成する菌がさらに死滅し易くなる。したがって、ろ砂層に付着したバイオフィルムの除去効率がさらに向上する。
【００１３】
第２態様に係る砂ろ過装置は、第１態様に係る砂ろ過装置において、前記砂ろ過器に接続され、該砂ろ過器に前記汚染土壌から揚水された前記地下水を供給する揚水ラインを備える。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によれば、逆洗浄の洗浄効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る水処理システムを示す模式図である。
【図２】図１に示される曝気装置を示す模式図である。
【図３】図２に示される曝気槽を示す縦断面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、図３に示されるディフューザ及びメンブレンフィルタを示す縦断面図である。
【図５】図４（Ｂ）の一部拡大図である。
【図６】（Ａ）及び（Ｂ）は、図３に示される曝気槽の変形例を示す縦断面図である。
【図７】図３に示される曝気槽の変形例を示す縦断面図である。
【図８】図１に示される液体遠心分離装置を示す模式図である。
【図９】図１に示される砂ろ過装置を示す模式図である。
【図１０】図９に示される砂ろ過器を模式的に示す縦断面図である。
【図１１】（Ａ）は地下水の温度とバイオフィルムの形成量との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は地下水の温度と砂ろ過器の処理水量（処理能力）との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。
【００２９】
[水処理システム]
図１には、本実施形態に係る水処理システム１０が示されている。水処理システム１０は、汚染された地盤（土壌）１２から汲み上げられた地下水を浄化するものである。
【００３０】
地盤１２は、難透水層１２Ａと、難透水層１２Ａの上に堆積された帯水層１２Ｂとを有している。なお、図１では、帯水層１２Ｂの地下水位がＳで示されている。
【００３１】
帯水層１２Ｂは、難透水層１２Ａよりも通水性が高く、地下水が流動し易くなっている。この帯水層１２Ｂには、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）等の汚染物質を含む汚染土壌１２Ｂ１が存在し、従来土壌と同様に鉄やマンガンを有している。土壌粒子中の鉄やマンガンは通常は非溶解性であることが多いが、ｐＨが低下した場合や、還元条件下では溶解性となり、溶解性鉄や溶解性マンガンとなって地下水中に溶出する。
【００３２】
なお、ＶＯＣとしては、例えば、トリクロロエチレンやベンゼン、塩化ビニルモノマー等が挙げられる。
【００３３】
本実施形態に係る水処理システム１０は、仮受水槽２２、曝気装置３０、液体遠心分離装置７６、砂ろ過装置９０、及び注入槽１００を備え、帯水層１２Ｂから汲み上げられた地下水（被処理水）を曝気装置３０、液体遠心分離装置７６、及び砂ろ過装置９０において水処理し、浄化する。そして、水処理システム１０によって浄化された地下水（処理水）は、帯水層１２Ｂに再び注水される。このような水処理を繰り返し、帯水層１２Ｂと水処理システム１０との間で地下水を循環させることにより、汚染土壌１２Ｂ１が浄化される。
【００３４】
なお、図１には、地下水の流れが矢印で示されている。また、帯水層１２Ｂには、遮水壁１６が形成されている。この遮水壁１６は、汚染土壌１２Ｂ１を囲むように形成されると共に、その下端部が難透水層１２Ａに根入れされている。これにより、汚染された地下水等の拡散が防止されている。
【００３５】
また、本実施形態に係る水処理システム１０には、バイオスティミュレーション（嫌気性バイオスティミュレーション）が採用されており、帯水層１２Ｂに注水される地下水（処理水）には、有機物が添加される。これにより、汚染土壌１２Ｂ１中のＶＯＣ等の汚染物質の浄化効率（分解効率）が高められている。
【００３６】
なお、バイオスティミュレーションとは、例えば、ポリ乳酸エステル、アミノ酸、酵母抽出物質等の有機物（栄養剤）を帯水層１２Ｂに注入し、帯水層１２Ｂ（汚染土壌１２Ｂ１）に生息している微生物を増殖、活性化させて汚染物質（ＶＯＣ）の浄化を促進させる方法である。この一方で土壌中を還元状態とすることから、溶解性鉄や溶解性マンガンの溶出量は増える。
【００３７】
次に、本実施形態に係る水処理システム１０の概略構成について説明する。
【００３８】
仮受水槽２２には、揚水ライン２０を介して揚水井戸１８が接続されている。揚水ライン２０は、例えば配管やホース等で形成されている。なお、後述する各種のラインも、揚水ライン２０と同様に、例えば配管やホース等で形成されている。
【００３９】
揚水井戸１８は、地盤１２を掘削して形成されており、帯水層１２Ｂに達している。また、揚水ライン２０には、図示しない揚水ポンプが設けられている。この揚水ポンプが作動されることにより、帯水層１２Ｂから汚染された地下水が仮受水槽２２に汲み上げられる。
【００４０】
仮受水槽２２に汲み上げられた地下水は、配水ライン２４を介して曝気装置３０へ供給され、曝気処理される。これにより、地下水中のＶＯＣが揮発され、地下水中からＶＯＣが除去される。なお、揮発したＶＯＣを含むガスは、後述する吸着装置４８（図２参照）へ供給され、ＶＯＣが除去された後、大気に放出される。
【００４１】
曝気装置３０において曝気処理された地下水は、配水ライン７４を介して液体遠心分離装置７６へ供給され、さらに配水ライン８４を介して砂ろ過装置９０へ供給される。
【００４２】
ここで、曝気装置３０における曝気処理に伴って、地下水中の溶解性金属（溶解性鉄、溶解性マンガン等）が酸化され、地下水中に析出される。また、地下水中の微生物等によって、バイオフィルムが形成される。これらの析出物やバイオフィルムを総称してスケールＷという。
【００４３】
スケールＷは、図３に示されるように、曝気槽３２の底壁部３２Ｌに沈殿物として沈殿し、後述する吸引部７０を介して曝気槽３２の外部へ排出される。また、地下水中に残存するスケールＷは、後続する液体遠心分離装置７６及び砂ろ過装置９０によって地下水中から段階的に除去される。
【００４４】
なお、スケールＷとしては、例えば、鉄塩、マンガンスケール、シリカスケール、及びバイオフィルム(スライム)等が挙げられる。鉄塩、マンガンスケールとしては、例えば、水酸化鉄、酸化鉄、酸化マンガンが挙げられる。また、シリカスケールとしては、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム等が挙げられる。さらに、バイオフィルム(スライム)としては、藻、バクテリア等が挙げられる。
【００４５】
砂ろ過装置９０には、配水ライン９８を介して注入槽１００が接続されている。さらに、注入槽１００には、注水ライン１０２を介して注水井戸１０４が接続されている。
【００４６】
注水井戸１０４は、地盤１２を掘削して形成されており、帯水層１２Ｂに達している。この注水ライン１０２には、後述する注水ポンプ１０３（図９参照）が設けられている。そして、注水ポンプ１０３が作動されることにより、砂ろ過装置９０でろ過された地下水が注水井戸１０４を介して帯水層１２Ｂに注水される。
【００４７】
次に、水処理システム１０を構成する曝気装置３０、液体遠心分離装置７６、及び砂ろ過装置９０について詳説する。
【００４８】
[曝気装置]
先ず、曝気装置３０について説明する。
【００４９】
図２に示されるように、曝気装置３０は、曝気槽３２、被処理水加熱器３８、及び複数の噴射器５４を備えている。曝気槽３２は、被処理水としての地下水が貯留される。この曝気槽３２には、配水ライン２４を介して前述した仮受水槽２２（図１参照）が接続されている。配水ライン２４には、図示しない給水ポンプが設けられている。この給水ポンプが作動されることにより、仮受水槽２２から曝気槽３２に地下水が供給される。
【００５０】
また、曝気槽３２には、循環配水ライン３４が設けられている。循環配水ライン３４には、循環ポンプ３６及び被処理水加熱器３８が設けられている。そして、循環ポンプ３６が作動されることにより、曝気槽３２と被処理水加熱器３８との間で地下水が循環される。
【００５１】
被処理水加熱器３８は、例えば、電気ヒータ、ガス給湯器等で形成されており、循環配水ライン３４を流れる地下水を、ＶＯＣが揮発し易い温度に加熱する。具体的には、被処理水加熱器３８には、被処理水温度制御部４０が電気的に接続されている。また、被処理水温度制御部４０には、図示しない被処理水温度センサが電気的に接続されている。
【００５２】
被処理水温度センサは、曝気槽３２に貯留された地下水または循環配水ライン３４を流れる地下水の温度を検出し、被処理水温度制御部４０に出力する。被処理水温度制御部４０は、被処理水温度センサで検出された地下水の温度が所定値以上になるように被処理水加熱器３８の動作を制御する。
【００５３】
なお、ＶＯＣを揮発させる地下水（被処理水）の温度としては、２５〜５０度（℃）が好ましく、３５〜４５度がより好ましい。また、被処理水加熱器３８は、循環配水ライン３４に限らず、例えば、曝気槽３２や、仮受水槽２２から曝気槽３２へ地下水を供給する配水ライン２４に設けても良い。
【００５４】
また、曝気槽３２の上部には、排気ライン４２Ａを介して気液分離槽４４が接続されている。この気液分離槽４４には、曝気槽３２から揮発したＶＯＣを含むガスが排気ライン４２Ａを介して供給される。そして、気液分離槽４４では、ガスとガス中の液体とが分離される。
【００５５】
気液分離槽４４には、排気ライン４２Ｂを介して吸着装置４８が接続されている。この吸着装置４８には、気液分離槽４４からＶＯＣを含むガスが排気ライン４２Ｂを介して供給される。なお、排気ライン４２Ｂは、気液分離槽４４から吸着装置４８へガスを送るブロア４６が設けられている。
【００５６】
吸着装置４８は、例えば、活性炭等の吸着材を有する。この吸着材によって、気液分離槽４４から供給されたガス中のＶＯＣ等の汚染物質が吸着される。そして、ＶＯＣ等の汚染物質が除去されたガスは、排気ライン４２Ｃを大気に放出される。
【００５７】
図３に示されるように、曝気槽３２の底壁部３２Ｌには、設置面４９に対して曝気槽３２の底壁部３２Ｌを支持する複数の脚部５０が設けられている。これらの脚部５０によって、曝気槽３２の底壁部３２Ｌの下に、後述する噴射器５４用の設置スペース５１が形成されている。
【００５８】
さらに、曝気槽３２の底壁部３２Ｌには、当該底壁部３２Ｌを厚み方向に貫通する複数の吸気口５２が形成されている。複数の吸気口５２は円形状に形成されており、水平二方向に配列されている。これらの吸気口５２には、後述する噴射器５４のディフューザ５６がそれぞれ設置される。
【００５９】
噴射器５４は、曝気槽３２の底壁部３２Ｌから地下水中に空気を噴射して地下水を曝気する散気装置である。この噴射器５４は、ディフューザ５６、送風機６０、空気加熱器６２、及びメンブレンフィルタ６６（図４（Ａ）参照）を有している。
【００６０】
ディフューザ５６は、平面視にて円盤状に形成されたディスク型とされており、曝気槽３２の底壁部３２Ｌに形成された複数の吸気口５２にそれぞれ嵌め込まれている。各ディフューザ５６には、吸気ライン５８が接続されている。
【００６１】
なお、ディフューザ５６は、平面視にて円盤状に限らず、例えば、平面視にて矩形状であっても良い。また、曝気槽３２の底壁部３２Ｌの下には、ディフューザ５６に替えて散気管等を設置しても良い。
【００６２】
吸気ライン５８は、前述した設置スペース５１に敷設されている。この吸気ライン５８には、送風機６０及び空気加熱器６２が設けられている。なお、吸気ライン５８は、複数のディフューザ５６に接続される集合ライン（集合管）とされている。
【００６３】
送風機６０は、例えば、ファンやコンプレッサとされている。この送風機６０が作動されることにより、吸気ライン５８を介してディフューザ５６に空気が供給される。そして、ディフューザ５６に供給された空気は、ディフューザ５６の中央部に形成された吹出口５６Ａ（図４（Ａ）参照）から曝気槽３２内へ吹き出される。
【００６４】
空気加熱器６２は、例えば、ヒータ等で形成されており、曝気槽３２に供給される空気をＶＯＣが揮発し易い温度に加熱する。具体的には、空気加熱器６２には、空気温度制御部６４が電気的に接続されている。また、空気温度制御部６４には、図示しない空気温度センサが電気的に接続されている。
【００６５】
空気温度センサは、外気または吸気ライン５８を流れる空気の温度を検出し、空気温度制御部６４に出力する。空気温度制御部６４は、空気温度センサで検出された空気の温度が所定値以上になるように空気加熱器６２の動作を制御する。
【００６６】
なお、ＶＯＣが揮発させるための空気の温度としては、前述した地下水（被処理水）と同様に、２５〜５０度（℃）が好ましく、３５〜４５度がより好ましい。また、空気加熱器６２は、適宜省略可能である。
【００６７】
図４（Ａ）に示されるように、ディフューザ５６の上面は、メンブレンフィルタ６６によって被覆されている。弾性カバーの一例としてのメンブレンフィルタ６６は、例えば、膜状のゴム等によって形成されている。このメンブレンフィルタ６６は、ディフューザ５６の上面を覆うと共にその外周部がディフューザ５６の外周部に固定されており、ディフューザ５６の吹出口５６Ａを塞いでいる。
【００６８】
これにより、吹出口５６Ａから空気が吹き出されると、図４（Ｂ）に示されるように、メンブレンフィルタ６６が空気から受ける圧力によって曝気槽３２内へ半球形状（ドーム状）に膨張（弾性変形）される。一方、吹出口５６Ａからの空気の吹き出しが停止されると、図４（Ａ）に示されるように、メンブレンフィルタ６６が収縮すると共に、収縮したメンブレンフィルタ６６によってディフューザ５６の上面が被覆される。
【００６９】
ここで、メンブレンフィルタ６６には、膨縮（膨張及び収縮）に伴って開閉する複数の噴射孔６６Ａが形成されている。具体的には、図４（Ａ）に示されるように、複数の噴射孔６６Ａは、スリット状に形成されており、メンブレンフィルタ６６が収縮した状態（自然状態）で閉じられている。
【００７０】
一方、図４（Ｂ）及び図５に示されるように、メンブレンフィルタ６６が膨張すると、複数の噴射孔６６Ａが開かれる。これにより、ディフューザ５６の吹出口５６Ａから吹き出した空気が各噴射孔６６Ａを介して地下水中に噴射される。
【００７１】
なお、ディフューザ５６の吹出口５６Ａは、メンブレンフィルタ６６と同様の機能を有する他のフィルタによって塞いでも良い。また、メンブレンフィルタ６６は、適宜省略可能である。
【００７２】
図３に示されるように、曝気槽３２には、スケールＷ等の沈殿物を曝気槽３２の外部へ排出する排出ライン６８が接続されている。排出ライン６８の先端部には、曝気槽３２の底壁部３２Ｌと対向する吸引部７０が設けられている。また、排出ライン６８には、吸引ポンプ７２が設けられている。この吸引ポンプ７２が作動されることにより、曝気槽３２の底壁部３２Ｌに堆積されたスケールＷ等の沈殿物が吸引部７０から吸引され、排出ライン６８を介して曝気槽３２の外部へ排出される。
【００７３】
次に、曝気装置３０の作用及び効果について説明する。
【００７４】
図２及び図３に示されるように、曝気槽３２の底壁部３２Ｌの下には、複数の噴射器５４が設けられている。この噴射器５４のディフューザ５６は、曝気槽３２の底壁部３２Ｌに形成された複数の吸気口５２にそれぞれ設置されている。そして、送風機６０が作動されると、図４（Ｂ）及び図５に示されるように、吸気ライン５８を介してディフューザ５６に空気が供給され、ディフューザ５６の吹出口５６Ａから空気が吹き出される。
【００７５】
これにより、ディフューザ５６の吹出口５６Ａを塞ぐメンブレンフィルタ６６が膨張し、複数の噴射孔６６Ａが開かれる。この結果、複数の噴射孔６６Ａから曝気槽３２に貯留された地下水中に空気が噴射され、地下水が曝気される。この曝気に伴って、地下水中のＶＯＣが揮発する。
【００７６】
また、揮発したＶＯＣを含むガスは、図２に示されるように、排気ライン４２Ａを介して気液分離槽４４へ供給され、液体と分離された後、排気ライン４２Ｂを介して吸着装置４８へ供給され、ＶＯＣが除去される。そして、ＶＯＣが除去されたガスは、排気ライン４２Ｃを介して大気へ放出される。
【００７７】
ここで、本実施形態では、曝気槽３２の底壁部３２Ｌに形成された吸気口５２から地下水内に空気が噴射される。したがって、曝気槽３２に貯留された地下水全体を効率的に曝気することができる。
【００７８】
また、帯水層１２Ｂから汲み上げられた地下水は一般に低温であるため、地下水中のＶＯＣが揮発し難いが、本実施形態では、曝気槽３２に貯留された地下水が被処理水加熱器３８によって所定温度に加熱される。これにより、地下水中のＶＯＣが揮発し易くなるため、ＶＯＣの揮発効率が向上する。また、ＶＯＣの揮発効率の向上に伴って、噴射器５４から曝気槽３２に供給する空気量を低減することができる。
【００７９】
さらに、本実施形態では、噴射器５４から曝気槽３２に供給される空気が、空気加熱器６２によって所定温度に加熱される。これにより、地下水中のＶＯＣがさらに揮発し易くなる。したがって、ＶＯＣの揮発効率がさらに向上する。
【００８０】
ところで、曝気槽３２の底壁部３２Ｌには、地下水の曝気処理に伴って、例えばスケールＷ等の沈殿物が堆積する可能性がある。そして、曝気槽３２の底壁部３２Ｌに沈殿物が堆積すると、吸気口５２が塞がれ、噴射器５４からの空気の噴出効率が低下する可能性がある。そのため、定期的に送風機６０を停止し、すなわち定期的に曝気処理を中断して曝気槽３２の底壁部３２Ｌに沈殿した沈殿物を除去する必要がある。したがって、曝気槽３２の底壁部３２Ｌに沈殿した沈殿物の除去効率の向上が望まれる。
【００８１】
特に、本実施形態では、前述したバイオスティミュレーションが採用されており、帯水層１２Ｂには、微生物を増殖、活性化させる有機物が注入される。この有機物によって帯水層１２Ｂが還元性雰囲気となるため、帯水層１２Ｂ中の溶解性金属が地下水に溶出し易くなる。この結果、曝気槽３２に供給される地下水中の溶解性金属の濃度が高くなるため、曝気槽３２内でのスケールＷの析出量が多く、曝気槽３２の底壁部３２Ｌに沈殿物が堆積し易くなっている。
【００８２】
さらに、帯水層１２Ｂに注水される地下水は、前述した被処理水加熱器３８によって加熱されており、温度が高くなっている。この場合、帯水層１２Ｂ中の微生物が増殖し易くなり、ＶＯＣの分解速度が上がると同時に、溶解性金属は地下水にさらに溶出し易くなる。したがって、曝気槽３２内でのスケールの析出量がさらに多くなり易い。
【００８３】
ここで、従来のように、曝気槽３２の底壁部３２Ｌ上に散気管等の噴射器が設置されていると、噴射器が障害となって、スケールＷ等の沈殿物を除去し難くなる。
【００８４】
これに対して本実施形態では、曝気槽３２の底壁部３２Ｌの下に噴射器５４が設けられるため、曝気槽３２の底壁部３２Ｌ上には障害物が存在しない。これにより、曝気槽３２の底壁部３２Ｌの上面からスケールＷ等の沈殿物を除去し易くなるため、沈殿物の除去効率が向上する。
【００８５】
また、本実施形態では、前述したように、曝気槽３２に貯留される地下水が被処理水加熱器３８によって所定温度に加熱されると共に、噴射器５４から曝気槽３２に供給される空気が空気加熱器６２によって所定温度に加熱される。これにより、地下水中のＶＯＣの揮発効率が向上する。この結果、噴射器５４から曝気槽３２に供給する空気量を低減することができる。つまり、本実施形態では、少ない空気量で、地下水中のＶＯＣを揮発させることができる。したがって、曝気装置３０の処理水量（処理能力）が向上する。一つの例として、通常の地下水温（１５℃から２０℃）では、処理水量に対して１００倍量の曝気風量が必要（処理水量が１０Ｌ／分であれば、曝気風量は１０００Ｌ／分）であるが、地下水温を３０℃程度上昇させると５０倍量（処理水量が１０Ｌ／分であれば５００Ｌ／分）の曝気風量での処理も可能である。
【００８６】
さらに、噴射器５４から曝気槽３２に供給される空気量が低減されると、地下水中に供給される酸素量も低減されるため、溶解性金属の酸化が抑制される。したがって、酸化鉄等のスケールＷの析出量を低減することができる。
【００８７】
ところで、沈殿物を除去する際には、送風機６０が停止される。そのため、ディフューザ５６の吹出口５６Ａに地下水やスケールＷ等の沈殿物が逆流する可能性があるが、本実施形態では、ディフューザ５６の上面がメンブレンフィルタ６６によって被覆されている。
【００８８】
そのため、送風機６０が停止されると、図４（Ａ）に示されるように、メンブレンフィルタ６６が収縮して複数の噴射孔６６Ａが閉じられる。これにより、メンブレンフィルタ６６によってディフューザ５６の吹出口５６Ａが塞がれるため、当該吹出口５６Ａへの地下水や沈殿物の逆流が抑制される。したがって、ディフューザ５６の吹出口５６Ａの詰まり等を抑制することができる。
【００８９】
さらに、図３に示されるように、曝気槽３２には、排出ライン６８及び吸引ポンプ７２が設けられている。そして、吸引ポンプ７２が作動されることにより、曝気槽３２の底壁部３２Ｌに沈殿したスケールＷ等の沈殿物が吸引部７０から吸引され、排出ライン６８を介して曝気槽３２の外部へ排出される。したがって、沈殿物の除去効率が向上する。
【００９０】
さらにまた、沈殿物の除去効率の向上に伴い、後続する液体遠心分離装置７６及び砂ろ過装置９０における水処理の負荷が低減される。
【００９１】
次に、曝気装置の変形例について説明する。
【００９２】
図６（Ａ）に示される変形例では、曝気槽３２における一方側に、スケールＷ等の沈殿物を吸引する吸引部７０が設けられている。このような場合において、例えば、複数の噴射器５４のうち、吸引部７０側の一部の噴射器５４の空気の噴射量を相対的に少なくすると、矢印Ｆで示されるように地下水が流動し、沈殿物が吸引部７０側に移動し易くなる。したがって、スケールＷ等の沈殿物の除去効率が向上する。
【００９３】
なお、図６（Ｂ）に示されるように、吸引部７０側の一部の噴射器５４（ディフューザ５６）の大きさを相対的に小さくすることにより、矢印Ｆで示されるように地下水を流動させ、沈殿物を吸引部７０側に移動し易くすることも可能である。
【００９４】
また、例えば、図７に示される変形例のように、曝気槽３２の底壁部３２Ｌの上面を吸引部７０に向けて下る傾斜面とすることにより、曝気槽３２の底壁部３２Ｌに沈殿したスケールＷ等の沈殿物を吸引部７０へ移動し易くしても良い。
【００９５】
なお、吸引部７０の形状や配置は、適宜変更可能である。また、吸引部７０は、必要に応じて設ければ良く、適宜省略可能である。
【００９６】
[液体遠心分離装置]
次に、液体遠心分離装置について説明する。
【００９７】
図１に示されるように、曝気装置３０には、配水ライン７４を介して液体遠心分離装置７６が接続されている。図２に示されるように、配水ライン７４には、給水ポンプ７５が設けられている。この給水ポンプ７５が作動されることにより、曝気槽３２から配水ライン７４を介して液体遠心分離装置７６に地下水が供給される。
【００９８】
図８に示されるように、液体遠心分離装置７６は、遠心力を利用して地下水と地下水中に残存するスケールＷ等とを分離する液体サイクロンである。この液体遠心分離装置７６では、比重が大きい鉄塩やマンガンスケール等の沈殿物は下端部から排水ライン７７を介して沈殿槽７８へ排水される。一方、比重が大きい鉄塩等を含まない地下水は、液体遠心分離装置７６の上部から排水ライン８０を介してろ過原水槽８２へ供給される。
【００９９】
このように液体遠心分離装置７６を用いることにより、地下水から比重が大きいスケールＷ等を効率的に除去することができる。また、液体遠心分離装置７６は、その構造が単純であるため、耐久性及びメンテナンス性に優れている。
【０１００】
なお、沈殿槽７８から溢れた地下水は、矢印Ｇで示されるように、ろ過原水槽８２へ供給される。また、ろ過原水槽８２には、配水ライン８４を介して後述する砂ろ過器９２が接続されている。また、配水ライン８４には、給水ポンプ８６が設けられている。この給水ポンプ８６が作動されることにより、ろ過原水槽８２から配水ライン８４を介して砂ろ過器９２に地下水が供給される。
【０１０１】
[砂ろ過装置]
次に、砂ろ過装置について説明する。
【０１０２】
図９に示されるように、砂ろ過装置９０は、地下水に残存するバイオフィルムＶ（図１０参照）等を除去するものであり、砂ろ過器９２と、洗浄水加熱器１１８とを備えている。
【０１０３】
図１０に示されるように、砂ろ過器９２は、ろ過槽９４と、ろ過槽９４内に設けられたろ砂層９６とを備えている。ろ砂層９６は、ろ材としてのろ過砂によって形成されている。このろ過砂には、例えば、セラミックサンド等の多孔質体が用いられる。なお、ろ過砂は、多孔質体に限らず、例えば、通常の砂を用いても良い。
【０１０４】
ここで、地下水のろ過処理時には、給水ポンプ８６（図８参照）が作動されることにより、ろ過原水槽８２から配水ライン８４を介してろ過槽９４の底部９４Ｌに被処理水（ろ過原水）としての地下水が供給される。この地下水は、ろ砂層９６を通過し（白矢印）、バイオフィルムＶ等が除去された後、ろ過槽９４の上部９４Ｕから配水ライン９８を介して注入槽１００（図９参照）に排水にされる。これにより、地下水がろ過処理される。
【０１０５】
図９に示されるように、注入槽１００には、注水ライン１０２を介して注水井戸１０４（図１参照）が接続されている。注水ライン１０２には、注水ポンプ１０３が設けられている。この注水ポンプ１０３が作動されることにより、注入槽１００に貯留された地下水が注水ライン１０２を介して注水井戸１０４に供給される。この際、地下水には、前述したバイオスティミュレーション用の有機物等が適宜添加される。
【０１０６】
また、注入槽１００には、配水ライン１０６を介して逆洗水槽１０８が接続されている。逆洗水槽１０８には、ろ砂層９６を逆洗浄するための洗浄水（地下水）が貯留されている。
【０１０７】
また、逆洗水槽１０８には、給水ライン１１２を介してろ過槽９４が接続されている。この給水ライン１１２には、洗浄ポンプ１１０が設けられている。この洗浄ポンプ１１０が作動されることにより、図１０に示されるように、逆洗水槽１０８から給水ライン１１２を介してろ過槽９４の上部９４Ｕに洗浄水としての地下水が供給される。
【０１０８】
ろ過槽９４に供給された洗浄水は、ろ過処理とは逆向きにろ砂層９６を通過し（黒矢印）、ろ砂層９６に付着したバイオフィルムＶ等を除去した後、ろ過槽９４の底部９４Ｌから排水ライン１１４を介して逆洗受槽１１６（図９参照）へ排水される。なお、逆洗浄中には、給水ポンプ８６（図８参照）が停止され、ろ過処理が中断される。
【０１０９】
ここで、給水ライン１１２には、洗浄水加熱器１１８が設けられている。この洗浄水加熱器１１８は、給水ライン１１２を流れる洗浄水を、バイオフィルムＶを形成する菌が死滅し易い所定温度に加熱する。これにより、ろ砂層９６からバイオフィルムＶが除去され易くなる。
【０１１０】
次に、砂ろ過装置９０の作用及び効果について説明する。
【０１１１】
図１０に示されるように、砂ろ過器９２では、ろ過処理に伴って地下水中のバイオフィルムＶがろ砂層９６に蓄積される。このろ砂層９６に蓄積されたバイオフィルムＶは、逆洗浄によってろ砂層９６から除去される。
【０１１２】
ここで、本実施形態では、逆洗浄時に、洗浄水加熱器１１８によって加熱された洗浄水をろ砂層９６に通すため、バイオフィルムＶを形成する菌等が死滅し易くなる。これにより、加熱しない洗浄水によってろ砂層９６を逆洗浄する場合と比較して、ろ砂層９６に付着したバイオフィルムＶが除去され易くなる。したがって、ろ砂層９６の逆洗浄の洗浄効率を向上することができる。
【０１１３】
また、図１１（Ａ）には、地下水の温度とバイオフィルムの形成量との関係が示されている。この図１１から分かるように、地下水の温度が４０度（℃）以上になると、バイオフィルムの形成量が減少する。これは、地下水の温度が４０度以上になると、バイオフィルムを形成する菌が死滅し易くなるためである。
【０１１４】
したがって、洗浄水の温度は、４０度以上に加熱することが好ましく、５０〜７０度がより好ましい。なお、洗浄水加熱器１１８は、洗浄水の温度を少なくともろ過処理される地下水（被処理水）の温度よりも高温にすれば良い。
【０１１５】
また、図１１（Ｂ）には、地下水の温度と、砂ろ過器９２の処理水量（処理能力）との関係が示されている。この図１１（Ｂ）中のグラフ１２０は、ろ砂層９６が未使用の場合の砂ろ過器９２の処理水量を示している。また、グラフ１２２は、バイオフィルムによってろ砂層９６が閉塞された場合の砂ろ過器９２の処理水量を示している。
【０１１６】
さらに、グラフ１２４は、バイオフィルムＶによって閉塞されたろ砂層９６を３０度の洗浄水で逆洗浄した場合の砂ろ過器９２の処理水量を示しており、グラフ１２６は、バイオフィルムＶによって閉塞されたろ砂層９６を６０度の洗浄水で逆洗浄した場合の砂ろ過器９２の処理水量を示している。
【０１１７】
グラフ１２４，１２６に示されるように、洗浄水の温度が高くなるに従って、砂ろ過器９２の処理水量が大きくなることが分かる。つまり、ろ砂層９６に付着したバイオフィルムの除去効率が向上することが分かる。
【０１１８】
次に、上記実施形態に係る水処理システムの変形例について説明する。
【０１１９】
上記実施形態では、バイオスティミュレーションを用いた例を示したが、これに限らない。例えば、外部で培養された微生物を栄養剤等と共に帯水層１２Ｂ中に注入するバイオオーグメンテーションを用いても良い。また、上記実施形態は、地下水中の有機物や溶解性金属等の濃度が比較的高い原地盤の浄化にも適している。さらに、上記実施形態に係る水処理システム１０は、工場排水等の水処理にも適用可能である。
【０１２０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１２１】
３０    曝気装置
３２    曝気槽
３２Ｌ  底壁部
５２    吸気口
５４    噴射器
５６    ディフューザ
５６Ａ  吹出口
６０    送風機
６６    メンブレンフィルタ
６６Ａ  噴射孔
７０    吸引部
９０    ろ過装置
９２    ろ過器
９６    ろ砂層
１１８  洗浄水加熱器
Ｖ      バイオフィルム
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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