(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に凝集剤を添加する凝集ユニットと、
複数の第１ろ材を含む第１ろ材層を有し、前記凝集ユニットを通過した凝集処理水を上向流で通過させる第１ろ過ユニットと、
複数の第２ろ材を含む第２ろ材層を有し、前記第１ろ過ユニットを通過したろ水を下向流で通過させる第２ろ過ユニットと、を備え、
前記第１ろ材層の空隙率は、８５％以上９１％以下であり、
前記第２ろ材層の空隙率は、９２％以上９６％以下であり、
前記第１ろ材は、ろ材表面に捲縮糸を有さず、
前記第２ろ材は、ろ材表面に捲縮糸を有することを特徴とする、浄水システム。
【請求項２】
前記第１ろ材は、柱形状を有し、前記第１ろ材の長さ方向と直交する方向に切断したときの切断面形状が不定形状であり、
前記第２ろ材は、円柱形状または球形状を有することを特徴とする、請求項１に記載の浄水システム。
【請求項３】
前記第１ろ材は、前記長さ方向に貫通する貫通穴を有することを特徴とする、請求項２に記載の浄水システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の浄水システムを準備する工程と、
前記凝集ユニットに前記原水を供給して、前記凝集剤を添加する工程と、
前記凝集処理水を前記第１ろ過ユニットに上向流で通過させる工程と、
前記ろ水を前記第２ろ過ユニットに下向流で通過させる工程と、を備えることを特徴とする、浄水方法。
【請求項５】
前記第１ろ過ユニットを通過する前記凝集処理水の通過速度は、２００ｍ／日以上２５０ｍ／日以下であり、
前記第２ろ過ユニットを通過する前記ろ水の通過速度は、７５０ｍ／日以上１０００ｍ／日以下であることを特徴とする、請求項４に記載の浄水方法。
【請求項６】
前記ろ水を前記第２ろ過ユニットに下向流で通過させる工程において、前記第２ろ材層の上方に、前記ろ水からなる水層を形成し、
前記ろ水の通過方向における前記水層の寸法が、０．５ｍ以上であることを特徴とする、請求項４または５に記載の浄水方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水システムおよび浄水方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、浄水処理として、河川などから取水した原水に凝集剤を添加した後、ろ過することが知られている。
【０００３】
そのような浄水処理が実施可能な浄水装置として、例えば、上向流式のろ過塔内に活性炭が充填されたろ層が設けられ、ろ層の上方に浸漬型の膜モジュールが配設されている浄水処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
そのような浄水処理装置では、凝集沈殿処理された原水が、ろ過塔の下部に導入された後、上昇してろ層を通過する。そして、原水中の懸濁物質が、ろ層に充填される活性炭に吸着される。その後、ろ層を通過した水は、膜モジュールを通過して、浄水処理装置から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０９０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の浄水処理装置において、原水の濁度が増加すると、活性炭に吸着する懸濁物質（以下、ＳＳとする。）が増加して、ろ過抵抗が増大する場合がある。この場合、原水を効率よく浄水できない。
【０００７】
本発明は、原水の濁度が増加しても、原水を効率よく浄水できる浄水システムおよび浄水方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明［１］は、原水に凝集剤を添加する凝集ユニットと、複数の第１ろ材を含む第１ろ材層を有し、前記凝集ユニットを通過した凝集処理水を上向流で通過させる第１ろ過ユニットと、複数の第２ろ材を含む第２ろ材層を有し、前記第１ろ過ユニットを通過したろ水を下向流で通過させる第２ろ過ユニットと、を備え、前記第１ろ材層の空隙率は、８５％以上９１％以下であり、前記第２ろ材層の空隙率は、９２％以上９６％以下である、浄水システムを含んでいる。
【０００９】
本発明［２］は、前記第１ろ材は、ろ材表面に捲縮糸を有さず、前記第２ろ材は、ろ材表面に捲縮糸を有する、上記［１］に記載の浄水システムを含んでいる。
【００１０】
本発明［３］は、前記第１ろ材は、柱形状を有し、前記第１ろ材の長さ方向と直交する方向に切断したときの切断面形状が不定形状であり、前記第２ろ材は、円柱形状または球形状を有する、上記［１]または［２］に記載の浄水システムを含んでいる。
【００１１】
本発明［４］は、前記第１ろ材は、前記長さ方向に貫通する貫通穴を有する、上記［３］に記載の浄水システムを含んでいる。
【００１２】
本発明［５］は、前記凝集処理水の通過方向における前記第１ろ材層の寸法は、０．３ｍ以上０．７ｍ以下であり、前記ろ水の通過方向における前記第２ろ材層の寸法は、０．５ｍ以上１．５ｍ以下である、上記［１]〜［４］のいずれか一項に記載の浄水システムを含んでいる。
【００１３】
本発明［６］は、上記［１］〜［５］のいずれか一項に記載の浄水システムを準備する工程と、前記凝集ユニットに前記原水を供給して、前記凝集剤を添加する工程と、前記凝集処理水を前記第１ろ過ユニットに上向流で通過させる工程と、前記ろ水を前記第２ろ過ユニットに下向流で通過させる工程と、を備える、浄水方法を含んでいる。
【００１４】
本発明［７］は、前記第１ろ過ユニットを通過する前記凝集処理水の通過速度は、２００ｍ／日以上２５０ｍ／日以下であり、前記第２ろ過ユニットを通過する前記ろ水の通過速度は、７５０ｍ／日以上１０００ｍ／日以下である、上記［６］に記載の浄水方法を含んでいる。
【００１５】
本発明［８］は、前記ろ水を前記第２ろ過ユニットに下向流で通過させる工程において、前記第２ろ材層の上方に、前記ろ水からなる水層を形成し、前記ろ水の通過方向における前記水層の寸法が、０．５ｍ以上である、上記［６］または［７］に記載の浄水方法を含んでいる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の浄水システムおよび浄水方法では、第１ろ材層の空隙率が上記上限以下であるので、原水に凝集剤が添加された凝集処理水が第１ろ過ユニットに供給されたときに、凝集処理水に含まれるＳＳの少なくとも一部が、第１ろ材層に含まれる第１ろ材とぶつかって、第１ろ過ユニット内に落ちる。そのため、凝集処理水に含まれるＳＳの少なくとも一部が、第１ろ過ユニット内に沈殿する。その後、凝集処理水は、第１ろ材層を上向流で通過する。
【００１７】
そのため、原水の濁度が増加しても、まず、ＳＳの少なくとも一部が、第１ろ材とぶつかって、第１ろ過ユニット内に落ちて沈殿するので、第１ろ材層を通過する凝集処理水に含まれるＳＳ量を低減できる。その結果、第１ろ材に付着するＳＳ量を低減でき、ろ過抵抗の上昇を抑制できる。
【００１８】
そして、第１ろ材層の空隙率が上記下限以上であるので、第１ろ材層は、沈殿せずに残ったＳＳを含む凝集処理水を円滑に通過させながらろ過することができる。
【００１９】
次いで、第２ろ材層の空隙率が上記範囲であるので、第１ろ過ユニットを通過したろ水が第２ろ過ユニットを下向流で通過するときに、第２ろ材は、ろ水を円滑に通過させながら確実にろ過することができる。
【００２０】
その結果、原水の濁度が増加しても、原水を効率よく浄水できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態としての浄水システムの概略構成図である。
【図２】図２は、実施例１における、第１ろ過ユニットのろ過継続時間と、原水およびろ水の濁度との相関を示すグラフである。
【図３】図３は、実施例１における、第２ろ過ユニットのろ過継続時間と、ろ水および浄水の濁度との相関を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
１．浄水システム
本発明の一実施形態としての浄水システム１を、図１を参照して説明する。
【００２３】
浄水システム１は、原水としての表流水を浄水するための浄水施設であり、例えば、河川水、湖沼水、ダム貯水池から取水する。
【００２４】
原水における濁度は、例えば、１０００ＮＴＵ以下、好ましくは、８００ＮＴＵ以下である。なお、濁度は、ＪＩＳ  Ｋ０１０１に準拠して測定できる（以下同様）。
【００２５】
原水におけるＳＳ濃度は、例えば、２０００ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは、１６００ｍｇ／Ｌ以下である。なお、ＳＳ濃度は、例えば、遠心分離法およびガラス繊維ろ紙法により測定できる（以下同様）。
【００２６】
また、原水が含む濁質（ＳＳ）には、例えば、水に対する比重が１．７を超過する高比重濁質（例えば、土砂、シルトなど）が含まれる。
【００２７】
図１に示すように、浄水システム１は、凝集ユニット２と、第１ろ過ユニット３と、貯留ユニット５と、第２ろ過ユニット４とを備える。
【００２８】
凝集ユニット２は、原水に凝集剤を添加する。原水に凝集剤を添加すると、原水に含まれるＳＳが凝集して、凝集フロックを形成する。凝集ユニット２は、凝集処理槽２０と、原水供給ライン２１と、第１凝集剤供給ライン２２と、第１撹拌部材２４と、第２凝集剤供給ライン２３と、第２撹拌部材２５とを備える。
【００２９】
凝集処理槽２０は、原水に凝集剤を添加する混合槽である。凝集処理槽２０は、槽本体２０Ａと、仕切壁２０Ｂとを備える。
【００３０】
槽本体２０Ａは、略ボックス形状を有している。槽本体２０Ａは、上方に向かって開放されている。仕切壁２０Ｂは、槽本体２０Ａ内に配置されている。仕切壁２０Ｂは、槽本体２０Ａの内部空間を、第１処理室２０Ｃ（上流側）と、第２処理室２０Ｄ（下流側）とに仕切っている。なお、仕切壁２０Ｂは、原水が第１処理室２０Ｃから第２処理室２０Ｄへオーバーフローできるように、高さが設定されている。
【００３１】
原水供給ライン２１は、第１処理室２０Ｃに上記した原水を供給するための配管である。原水供給ライン２１の下流端部は、第１処理室２０Ｃ内に位置する。原水供給ライン２１の上流端部は、図示しないが、上記した原水を取水する取水施設に接続される。
【００３２】
第１凝集剤供給ライン２２は、第１処理室２０Ｃに凝集剤を供給するための配管である。第１凝集剤供給ライン２２の下流端部は、第１処理室２０Ｃ内に位置する。第１凝集剤供給ライン２２の上流端部は、図示しないが、凝集剤を貯留する第１凝集剤タンクに接続されている。
【００３３】
凝集剤は、浄水処理に用いられる公知の凝集剤であって、例えば、高分子凝集剤（有機凝集剤）、無機凝集剤などが挙げられる。
【００３４】
高分子凝集剤として、例えば、ポリアミン系凝集剤（例えば、ジメチルアミンとエピクロルヒドリンとの重合物など）、ポリアクリルアミド系凝集剤（例えば、アクリルアミドとアクリル酸ナトリウム（アクリル酸ソーダ）との重合物など）などが挙げられる。
【００３５】
無機凝集剤としては、例えば、アルミニウム系凝集剤（例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、塩化アルミニウムなど）、鉄系凝集剤（例えば、塩化第二鉄、ポリシリカ鉄、ポリ硫酸第二鉄など）などが挙げられる。
【００３６】
凝集剤は、単独使用または２種類以上併用することができる。
【００３７】
このような凝集剤のうち、第１凝集剤供給ライン２２が供給する凝集剤として、好ましくは、無機凝集剤が挙げられ、より好ましくは、ポリ塩化アルミニウムが挙げられる。
【００３８】
第１撹拌部材２４は、第１処理室２０Ｃにおいて、凝集剤が添加された原水を撹拌混合する。第１撹拌部材２４は、第１処理室２０Ｃに配置される。
【００３９】
第２凝集剤供給ライン２３は、第２処理室２０Ｄに、上記した凝集剤を供給するための配管である。第２凝集剤供給ライン２３の下流端部は、第２処理室２０Ｄ内に位置する。第２凝集剤供給ライン２３の上流端部は、図示しないが、凝集剤を貯留する第２凝集剤タンクに接続されている。
【００４０】
上記した凝集剤のうち、第２凝集剤供給ライン２３が供給する凝集剤として、好ましくは、第１凝集剤供給ライン２２が供給する凝集剤と異なる凝集剤が挙げられ、より好ましくは、高分子凝集剤が挙げられ、より好ましくは、ポリアクリルアミド系凝集剤が挙げられる。
【００４１】
第２撹拌部材２５は、第２処理室２０Ｄにおいて、凝集剤が添加された原水を撹拌混合する。第２撹拌部材２５は、第２処理室２０Ｄに配置される。
【００４２】
第１ろ過ユニット３は、凝集ユニット２を通過した凝集処理水に含まれる凝集フロックの少なくとも一部を、凝集沈殿させる。第１ろ過ユニット３は、第１ろ材３５が充填され、凝集ユニット２を通過した凝集処理水を上向流で通過させる。第１ろ過ユニット３は、第１ろ過タンク３０と、第１ろ材層３１と、凝集液供給ライン３２と、ポンプ３３と、引き抜きシステム３８とを備える。
【００４３】
第１ろ過タンク３０は、上下方向に延びる中空形状を有する。
【００４４】
第１ろ材層３１は、第１ろ過タンク３０内に位置する。詳しくは、第１ろ材層３１は、第１ろ過タンク３０における上側部分に位置する。第１ろ材層３１は、上下方向と直交する方向において、第１ろ過タンク３０の内部空間の全体にわたって設けられている。第１ろ材層３１は、第１ろ過タンク３０の内部空間を、第１ろ材層３１よりも上側の空間と、第１ろ材層３１よりも下側の空間である沈殿部３６とに仕切っている。
【００４５】
第１ろ材層３１は、複数の第１ろ材３５を含む。言い換えれば、第１ろ過タンク３０には、複数の第１ろ材３５が充填されている。
【００４６】
第１ろ材３５は、凝集処理水に含まれる凝集フロック（ＳＳ）を除去可能である。第１ろ材３５は、凝集処理水が第１ろ過タンク３０に供給されたときに、凝集フロックとぶつかって、凝集フロックを沈殿部３６に沈殿させる。第１ろ材３５は、繊維を材料とする繊維ろ材である。
【００４７】
第１ろ材３５の繊維として、例えば、ポリエステル系繊維（例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維など）、ポリオレフィン系繊維（例えば、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維など）、ナイロン系繊維などが挙げられる。
【００４８】
また、第１ろ材３５の繊維には、芯部（中心部）と、芯部の周囲を被覆する鞘部とが異なる材料から形成される芯鞘構造繊維が含まれる。芯鞘構造繊維として、例えば、芯部の材料がポリプロピレン（ＰＰ）を含み、鞘部の材料がポリエチレン（ＰＥ）を含むＰＰ／ＰＥ芯鞘繊維、例えば、芯部の材料がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含み、鞘部の材料がポリエチレン（ＰＥ）を含むＰＥＴ／ＰＥ芯鞘繊維などが挙げられる。
【００４９】
また、第１ろ材３５の繊維として、１種のみを使用してもよく、２種以上を混紡することもできる。
【００５０】
第１ろ材３５の繊維のなかでは、好ましくは、表面極性がなく疎水性の高いポリオレフィン系繊維が挙げられ、より好ましくは、ＰＰ／ＰＥ芯鞘繊維が挙げられる。第１ろ材３５の繊維が、表面極性がなく疎水性の高いポリオレフィン系繊維であると、凝集処理水に含まれる凝集フロックを繊維表面に固着させることがなく、第１ろ材３５の洗浄時に、第１ろ材３５を空気および／または水で流動させるだけで凝集フロックを払い落とすことができる。
【００５１】
第１ろ材３５の形状として、例えば、柱形状、球形状などが挙げられ、好ましくは、柱形状が挙げられる。
【００５２】
第１ろ材３５が柱形状を有する場合、第１ろ材３５の長さ方向と直交する方向に切断したときの切断面形状として、例えば、円形状、多角形状、不定形状などが挙げられ、好ましくは、不定形状が挙げられる。言い換えれば、第１ろ材３５は、より好ましくは、長さ方向と直交する方向に切断したときの切断面形状が不定形状である柱形状を有する。
【００５３】
第１ろ材３５が、切断面形状が不定形状である柱形状を有すると、第１ろ材３５の比表面積の向上を図ることができる。
【００５４】
また、第１ろ材３５は、好ましくは、貫通穴３５Ａを有する。貫通穴３５Ａは、第１ろ材３５の長さ方向に貫通する。第１ろ材３５が有する貫通穴３５Ａの数は、特に制限されないが、好ましくは、２以上である。
【００５５】
後述する浄水方法において、複数の第１ろ材３５の間の間隙のみで凝集フロックを捕捉すると、水の流路が減少し、第１ろ過タンク３０内部における圧力損失（損失水頭）が上昇するおそれがある。すると、第１ろ材３５が浮上してしまう場合がある。
【００５６】
一方、第１ろ材３５が貫通穴３５Ａを有すると、第１ろ材３５の内部構造に間隙を確保することができるので、第１ろ材３５の内部においても、凝集フロックを安定して捕捉することができる。そのため、第１ろ過タンク３０内部における損失水頭の上昇を抑制でき、第１ろ材３５の浮上を抑制できる。
【００５７】
また、第１ろ材３５は、好ましくは、ろ材表面に捲縮糸（毛羽）を有していない。言い換えれば、第１ろ材３５の表面（側面）において、上記した繊維が毛羽立っていない。そのため、第１ろ材３５は、とりわけ好ましくは、表面に捲縮糸（毛羽）を有さず、複数の貫通穴３５Ａを備える柱状を有する。
【００５８】
第１ろ過ユニット３は、第２ろ過ユニット４と比較して高濁度の原水を受け入れる。そのため、第１ろ材３５は、後述する第２ろ材４５よりも洗浄頻度が高い。第１ろ材３５の表面に捲縮糸（毛羽）がないと、第１ろ材３５同士の摩擦が小さく、第１ろ材３５に付着する凝集フロックを容易に剥離できる。その結果、第１ろ材３５の洗浄時において、複数の第１ろ材３５を比較的短時間でほぐすことができるので、第１ろ材３５が多量の凝集フロックを保持していても、第１ろ材３５の洗浄を比較的短時間で完了することができる。
【００５９】
第１ろ材３５が柱状を有する場合、第１ろ材３５の長さ方向の寸法は、例えば、３ｍｍ以上、好ましくは、５ｍｍ以上、例えば、２０ｍｍ以下、好ましくは、１０ｍｍ以下である。
【００６０】
第１ろ材３５の長さ方向の寸法が上記下限以上であれば、圧力損失の上昇を抑えながら、汎用スクリーンにより第１ろ材３５を水から分離できる。第１ろ材３５の長さ方向の寸法が上記上限以下であれば、第１ろ材層３１の至適空隙率を維持できる。
【００６１】
第１ろ材３５の比重は、水に対して、例えば、０．８５以上、好ましくは、０．９０以上、例えば、１．０未満、好ましくは、０．９５以下である。
【００６２】
第１ろ材３５の比重が上記下限以上であれば、ろ過によって凝集フロック（濁質）を除去できる。第１ろ材３５の比重が上記上限以下であれば、水に浮くことができ、第１ろ過ユニット３に凝集処理水が上向流で通過するときに、凝集処理水を確実にろ過できる。
【００６３】
このような第１ろ材３５として、具体的には、特開２００６−３５１３５号公報に記載の繊維ろ材、特開２００３−２９９９０８号公報に記載の繊維ろ材などが挙げられ、好ましくは、特開２００６−３５１３５号公報に記載の繊維ろ材が挙げられる。
【００６４】
第１ろ材層３１は、１種の第１ろ材３５のみを含んでもよく、２種以上の第１ろ材３５を含んでもよい。
【００６５】
第１ろ材層３１の空隙率は、８５％以上９１％以下である。なお、空隙率は、第１ろ材層３１の嵩密度の測定により算出でき、より具体的には、下記式（１）により算出できる（以下同様）。
【００６６】
式（１）：
空隙率＝（単位体積あたりのろ材の材料の質量［ｋｇ／ｍ３］−（ろ材１つあたりの質量［ｋｇ］×ろ材層における単位体積あたりのろ材の個数［個／ｍ３］）／単位体積あたりのろ材の材料の質量［ｋｇ／ｍ３］×１００
【００６７】
第１ろ材層３１の空隙率が上記上限以下であるので、凝集フロックを含む凝集処理水が第１ろ材層３１に浸入するときに、凝集処理水に含まれる凝集フロックの少なくとも一部（好ましくは、凝集フロックの大部分）が、第１ろ材層３１の下端部に位置する第１ろ材３５とぶつかって、沈殿部３６に落ちる。これによって、凝集フロックの少なくとも一部（大部分）を、沈殿部３６に沈殿させることができる。一方、第１ろ材層３１の空隙率が上記下限以上であるので、沈殿せずに残った凝集フロックを含む凝集処理水を円滑に通過させながらろ過することができる。
【００６８】
第１ろ材層３１は、通常、浄水システム１により後述する浄水方法が実施されたとき（第１ろ材層３１が凝集処理水をろ過するとき）に、凝集処理水の水圧により実質的に圧縮されない。そのため、第１ろ材層３１の空隙率は、浄水システム１が後述する浄水方法を実施する前（第１ろ材層３１が凝集処理水のろ過に供される前）の充填時と、浄水システム１が後述する浄水方法を実施中のろ過時との両方において、上記の範囲に含まれる。
【００６９】
第１ろ材層３１における第１ろ材３５の充填密度は、例えば、７０ｋｇ／ｍ３以上、好ましくは、８０ｋｇ／ｍ３以上、例えば、１２０ｋｇ／ｍ３以下、好ましくは、１１０ｋｇ／ｍ３以下である。
【００７０】
第１ろ材層３１の充填密度が上記下限以上であると、凝集フロックを含む凝集処理水が第１ろ材層３１に浸入するときに、凝集フロックの少なくとも一部（大部分）が、第１ろ材層３１の第１ろ材３５とぶつかって沈殿部３６に落ちる。そのため、凝集フロックの少なくとも一部（大部分）を、沈殿部３６に安定して沈殿させることができる。第１ろ材層３１の充填密度が上記上限以下であると、沈殿せずに残った凝集フロックを含む凝集処理水をより円滑に通過させながらろ過することができる。
【００７１】
凝集処理水の通過方向における第１ろ材層３１の寸法Ｌ１は、第１ろ材層３１の上下方向寸法Ｌ１であって、例えば、０．３ｍ以上、好ましくは、０．４ｍ以上、例えば、０．７ｍ以下、好ましくは、０．６ｍ以下である。
【００７２】
第１ろ材層３１の上下方向寸法Ｌ１は、第１ろ過タンク３０の上下方向寸法に対して、例えば、０．１以上、好ましくは、０．１２以上、例えば、０．３以下、好ましくは、０．２以下である。
【００７３】
第１ろ材層３１の上下方向寸法Ｌ１が上記下限以上であれば、凝集処理水を確実にろ過することができる。第１ろ材層３１の上下方向寸法Ｌ１が上記上限以下であれば、ろ過抵抗の増大を抑制することができる。
【００７４】
凝集液供給ライン３２は、凝集処理槽２０からの凝集処理水を第１ろ過タンク３０に供給するための配管である。凝集液供給ライン３２の上流端部は、槽本体２０Ａに接続されている。凝集液供給ライン３２の内部空間は、図示しない穴を介して、第２処理室２０Ｄと通じている。凝集液供給ライン３２の下流端部は、第１ろ過タンク３０の下端部に接続されている。凝集液供給ライン３２の内部空間は、図示しない穴を介して、第１ろ過タンク３０における第１ろ材層３１よりも下側の空間である沈殿部３６と通じている。
【００７５】
沈殿部３６は、第１ろ過タンク３０における凝集フロックの沈殿部である。沈殿部３６は、第１ろ過タンク３０に流入する凝集フロックのうち、目視できるようなフロックサイズの大きな画分が、第１ろ材３５とぶつかって落ちることにより、ここで沈殿分離される。凝集液供給ライン３２から供給される凝集処理水は、沈殿部３６を通過してから第１ろ過タンク３０内を上昇する。このとき、凝集液供給ライン３２から供給された凝集フロックは、沈殿部３６にて保持されている凝集フロックと衝突することにより一部が合一し、さらにフロックサイズが大きくなる。このように、第１ろ過タンク３０では、沈殿部３６において凝集フロックの成長を促す効果を持つ。沈殿部３６を通過した凝集処理水は、細かい凝集フロックが含まれる状態で第１ろ材層３１へ上向流で流入する。そして、沈殿部３６にて沈殿しなかった凝集フロックは、第１ろ材層３１において、第１ろ材３５内部および複数の第１ろ材３５の間に形成される間隙にて捕捉される。
【００７６】
このように本発明者らは、第１ろ過タンク３０に、凝集処理水に含まれる凝集フロックの一部（大部分）を沈殿部３６に沈殿させ、かつ、成長させる機能を付与することで、従来は高濁水に対応できなかった繊維ろ過が適用できることを明らかにした。この効果が得られるためは、２つの要素が必要である。第１の要素は、第１ろ材層３１の空隙率を上記の範囲とすることにより、沈殿部３６に流入する凝集フロックの少なくとも一部（大部分）を、第１ろ材層３１の第１ろ材３５にぶつけて落とし、沈殿部３６に沈殿物を常に保持することである。これによって、新たに沈殿部３６に流入する凝集フロックと、沈殿部３６に保持されている凝集フロックとを衝突させて、それらの一部を合一させ、フロックサイズを大きくできる。第２の要素は、原水が表流水であり、原水に含まれる濁質（ＳＳ）が、土砂やシルトなど比重が１．７を超える重い濁質を含むということである。
【００７７】
本発明者らは、表流水を原水とする高濁水を対象とした浄水システムにおいて、第１ろ過タンク３０下部の沈殿部３６に常に汚泥を保持させて、第１ろ過タンク３０内の全体を効率よく凝集フロック捕捉に供することができることを見出したのである。
【００７８】
ポンプ３３は、凝集処理槽２０と第１ろ過タンク３０との間において、凝集液供給ライン３２に設けられる。ポンプ３３として、例えば、公知の送液ポンプが挙げられる。凝集処理槽２０の設置場所が、第１ろ材層３１よりも十分に高い位置に設けることができる場合、ポンプ３３を設けずに自然流下にて送水することも可能である。
【００７９】
引き抜きシステム３８は、沈殿部３６に沈殿する凝集フロックを第１ろ過タンク３０から引き抜き可能である。引き抜きシステム３８は、例えば、第１ろ過タンク３０から凝集フロックを排出するための配管である。沈殿部３６に沈殿する凝集フロックは、浄水処理の継続につれて増加するため、適宜、引き抜きシステム３８から排出される。
【００８０】
貯留ユニット５は、第１ろ過ユニット３を通過したろ水を一旦貯留する。貯留ユニット５は、貯留槽５０と、ろ水供給ライン５１とを備える。
【００８１】
貯留槽５０は、第１ろ過タンク３０からのろ水を後段の第２ろ過タンク４０に送ることができないときに一時的にろ水を貯留するために必要である。貯留槽５０において、必要に応じて、ろ水に上記した凝集剤を添加することもできる。
【００８２】
ろ水供給ライン５１は、第１ろ過タンク３０からのろ水を貯留槽５０に供給するための配管である。ろ水供給ライン５１の上流端部は、第１ろ過タンク３０の上端部に接続されている。ろ水供給ライン５１の内部空間は、図示しない穴を介して、第１ろ過タンク３０における第１ろ材層３１よりも上側の空間と通じている。ろ水供給ライン５１の下流端部は、貯留槽５０の上端部に接続されている。ろ水供給ライン５１の内部空間は、図示しない穴を介して、貯留槽５０の内部空間と通じている。
【００８３】
第２ろ過ユニット４は、第１ろ過ユニット３を通過したろ水をろ過する。第２ろ過ユニット４は、第２ろ材４５が充填され、第１ろ過ユニット３を通過したろ水を下向流で通過させる。第２ろ過ユニット４は、第２ろ過タンク４０と、第２ろ材層４１と、ろ水供給ライン４２と、ポンプ４３と、浄水排出ライン４４とを備える。
【００８４】
第２ろ過タンク４０は、上下方向に延びる中空形状を有する。
【００８５】
第２ろ材層４１は、第２ろ過タンク４０内に位置する。第２ろ材層４１は、上下方向と直交する方向において、第２ろ過タンク４０の内部空間の全体にわたって設けられている。第２ろ材層４１は、第２ろ過タンク４０の内部空間を、第２ろ材層４１よりも上側の空間と、第２ろ材層４１よりも下側の空間とに仕切っている。
【００８６】
第２ろ材層４１は、複数の第２ろ材４５を含む。言い換えれば、第２ろ過タンク４０には、複数の第２ろ材４５が充填されている。
【００８７】
第２ろ材４５は、ろ水に含まれる凝集フロック（ＳＳ）を除去可能である。第２ろ材４５は、ろ水に含まれる凝集フロック（ＳＳ）を捕捉する。第２ろ材４５は、第１ろ材３５と同様に、繊維を材料とする繊維ろ材である。
【００８８】
第２ろ材４５の繊維として、例えば、上記した第１ろ材３５の繊維と同様のものが挙げられ、好ましくは、ポリエステル系繊維が挙げられ、より好ましくは、ポリエチレンテレフタレート繊維が挙げられる。
【００８９】
第２ろ材４５の形状として、例えば、柱形状または球形状が挙げられる。
【００９０】
第２ろ材４５が柱形状を有する場合、第２ろ材４５の長さ方向と直交する方向に切断したときの切断面形状として、例えば、円形状、多角形状、不定形状などが挙げられ、好ましくは、円形状が挙げられる。言い換えれば、第２ろ材４５は、より好ましくは、円柱形状を有する。なお、第２ろ材４５は、好ましくは、繊維が絡み合って形成されており、貫通穴を有さない。
【００９１】
また、第２ろ材４５は、好ましくは、ろ材表面に捲縮糸（毛羽）を有している。言い換えれば、第２ろ材４５の表面（側面）において、上記した繊維が毛羽立っている。第２ろ材４５は、とりわけ好ましくは、表面に捲縮糸（毛羽）を有する円柱状または球形状を有する。
【００９２】
第２ろ材４５が表面に捲縮糸（毛羽）を有すると、第１ろ材３５と比較して、より微細な凝集フロック（ＳＳ）を捕捉できる。とりわけ、第１ろ材３５が、切断面形状が不定形状であり、貫通穴３５Ａを有する柱形状を有し、第２ろ材４５が表面に捲縮糸（毛羽）を有すると、第１ろ材３５で除去しなかったより微細な凝集フロック（ＳＳ）を、その捲縮糸（毛羽）により、複数の第２ろ材４５の間において捕捉することができる。
【００９３】
第２ろ材４５が円柱形状を有する場合、第２ろ材４５の長さ方向の寸法は、例えば、５ｍｍ以上、好ましくは、８ｍｍ以上、例えば、１５ｍｍ以下、好ましくは、１２ｍｍ以下である。
【００９４】
第２ろ材４５の長さ方向の寸法が上記下限以上であれば、汎用スクリーンにより第２ろ材４５を水から分離できる。第２ろ材４５の長さ方向の寸法が上記上限以下であれば、第２ろ材層４１の至適空隙率を維持できる。
【００９５】
第２ろ材４５が円柱形状を有する場合、第２ろ材４５の外径は、例えば、３ｍｍ以上、好ましくは、５ｍｍ以上、例えば、１０ｍｍ以下、好ましくは、８ｍｍ以下である。第２ろ材４５が球形状を有する場合、第２ろ材４５の外径の範囲は、上記した外径の範囲と同じである。
【００９６】
第２ろ材４５の比重は、水に対して、例えば、１．０を超過し、好ましくは、１．１以上、例えば、１．６以下、好ましくは、１．４以下である。
【００９７】
第２ろ材４５の比重が上記下限以上であれば、水に沈むことができ、第２ろ過ユニット４にろ水が下向流で通過するときに、ろ水を確実にろ過できる。第２ろ材４５の比重が上記上限以下であれば、逆洗時のろ材流動を容易にできる。
【００９８】
このような第２ろ材４５として、具体的には、特開平１１−１５１４０５号公報に記載の水処理ろ材、特開２００１−２５４２６０号公報に記載の繊維収束体、特開２００１−１７８０８号公報に記載の水処理用ろ材、特開２０１４−１８８４７７号公報に記載のろ過材、特開２０１６−１２０４５６号公報に記載の水処理用繊維濾材などが挙げられ、好ましくは、特開２００１−１７８０８号公報に記載の水処理用ろ材、および、特開２０１６−１２０４５６号公報に記載の水処理用繊維濾材が挙げられる。
【００９９】
第２ろ材層４１は、１種の第２ろ材４５のみを含んでもよく、２種以上の第２ろ材４５を含んでもよい。
【０１００】
第２ろ材層４１の空隙率は、９２％以上９６％以下である。
【０１０１】
第２ろ材層４１の空隙率が上記下限以上であると、ろ水から安定して凝集フロックを除去できる。第２ろ材層４１の空隙率が上記上限以下であると、ろ過抵抗の低減を図ることができ、ろ水を円滑に通過させることができる。
【０１０２】
第２ろ材層４１は、浄水システム１により後述する浄水方法が実施されたとき（第２ろ材層４１がろ水をろ過するとき）に、ろ水の水圧により圧縮される場合がある。そのため、第２ろ材層４１の空隙率は、浄水システム１が後述する浄水方法を実施する前（第２ろ材層４１がろ水のろ過に供される前）の充填時において、上記範囲を超過する一方、浄水システム１が後述する浄水方法を実施中のろ過時において、上記の範囲に含まれる場合がある。本発明の範囲には、第２ろ材層４１の空隙率が、充填時において上記範囲を超過する一方、ろ過時において上記の範囲に含まれる態様が含まれる。つまり、第２ろ材層４１の空隙率は、少なくともろ過時において上記の範囲に含まれる。第２ろ材層４１の空隙率は、充填時においても上記の範囲に含まれることが好ましい。
【０１０３】
第２ろ材層４１における第２ろ材４５の充填密度は、例えば、８５ｋｇ／ｍ３以上、好ましくは、１００ｋｇ／ｍ３以上、より好ましくは、１０５ｋｇ／ｍ３以上、例えば、１５０ｋｇ／ｍ３以下、好ましくは、１３０ｋｇ／ｍ３以下である。
【０１０４】
第２ろ材層４１の充填密度が上記下限以上であると、ろ水からより安定して凝集フロックを除去できる。第２ろ材層４１の充填密度が上記上限以下であると、ろ過抵抗の低減を確実に図ることができ、ろ水を円滑に通過させることができる。
【０１０５】
ろ水の通過方向における第２ろ材層４１の寸法Ｌ２は、第２ろ材層４１の上下方向寸法Ｌ２であって、例えば、０．５ｍ以上、好ましくは、０．８ｍ以上、例えば、１．５ｍ以下、好ましくは、１．２ｍ以下である。
【０１０６】
第２ろ材層４１の上下方向寸法Ｌ２は、第２ろ過タンク４０の上下方向寸法に対して、例えば、０．１以上、好ましくは、０．２以上、例えば、０．４以下、好ましくは、０．３以下である。
【０１０７】
第２ろ材層４１の上下方向寸法Ｌ２が上記下限以上であれば、ろ水を確実にろ過することができる。第２ろ材層４１の上下方向寸法Ｌ２が上記上限以下であれば、ろ過抵抗の増大を確実に抑制することができる。
【０１０８】
ろ水供給ライン４２は、貯留槽５０からのろ水を第２ろ過タンク４０に供給するための配管である。ろ水供給ライン４２の上流端部は、貯留槽５０内の下端部に位置する。ろ水供給ライン４２の下流端部は、第２ろ過タンク４０の上端部に接続されている。ろ水供給ライン４２の内部空間は、図示しない穴を介して、第２ろ過タンク４０における第２ろ材層４１よりも上側の空間と通じている。
【０１０９】
ポンプ４３は、貯留槽５０と第２ろ過タンク４０との間において、ろ水供給ライン４２に設けられる。ポンプ４３として、例えば、公知の送液ポンプが挙げられる。
【０１１０】
浄水排出ライン４４は、第２ろ材層４１を通過した浄水を第２ろ過タンク４０から排出するための配管である。浄水排出ライン４４の上流端部は、第２ろ過タンク４０の下端部に接続されている。浄水排出ライン４４の内部空間は、図示しない穴を介して、第２ろ過タンク４０における第２ろ材層４１よりも下側の空間と通じている。浄水排出ライン４４の下流端部は、図示しないが、浄水を貯留する浄水タンクに接続されている。
【０１１１】
２．浄水方法
次に、浄水システム１における原水の浄水方法について説明する。このような浄水方法は、上記した浄水システム１を準備する準備工程と、原水に凝集剤を添加する凝集剤添加工程と、第１ろ過ユニット３によってろ過する第１ろ過工程と、第２ろ過ユニット４によってろ過する第２ろ過工程とを含む。
【０１１２】
このような浄水方法では、まず、上記した浄水システム１を準備する。そして、上記した原水を、原水供給ライン２１を介して、凝集処理槽２０の第１処理室２０Ｃに供給する。凝集処理槽２０における原水の混和時間は、例えば、３分以上３０分以下である。
【０１１３】
また、上記した凝集剤が、第１凝集剤供給ライン２２を介して第１処理室２０Ｃに供給される。これによって、原水に凝集剤（好ましくは、無機凝集剤）が添加される。第１処理室２０Ｃにおける無機凝集剤の添加割合は、原水の濁度に応じて決定できる。予めジャーテストを実施し、無機凝集剤の最適添加割合を決定し、無機凝集剤を定量注入することもできる。
【０１１４】
そして、凝集剤が添加された原水は、第１撹拌部材２４によって撹拌された後、例えば、オーバーフローにより、第１処理室２０Ｃから第２処理室２０Ｄに移送される。
【０１１５】
次いで、上記した凝集剤が、第２凝集剤供給ライン２３を介して第２処理室２０Ｄに供給する。これによって、原水に凝集剤（好ましくは、高分子凝集剤）が添加される。第２処理室２０Ｄにおける高分子凝集剤の添加割合は、原水の単位体積当たり、例えば、０．０１ｍｇ／Ｌ以上１ｍｇ／Ｌ以下である。
【０１１６】
次いで、凝集ユニット２を通過した凝集処理水（凝集剤が添加された原水）は、ポンプ３３の駆動により、凝集液供給ライン３２を介して第１ろ過タンク３０に供給される。凝集ユニット２の設置場所が、第１ろ過タンク３０よりも十分に高い位置に設けることができる場合、ポンプ３３を設けずに凝集ユニット２を通過した凝集処理水（凝集剤が添加された原水）を自然流下にて第１ろ過タンク３０に送水することも可能である。
【０１１７】
すると、凝集処理水は、第１ろ過タンク３０における第１ろ材層３１よりも下側の空間である沈殿部３６に流入する。ここで、第１ろ過タンク３０に流入する凝集フロックのうち、目視できるようなフロックサイズの大きな画分が沈殿分離される。
【０１１８】
このとき、凝集処理水に含まれる凝集フロック（ＳＳ）の大部分は、第１ろ材層３１の下端部に位置する第１ろ材３５とぶつかって沈殿部３６に落ちる。すると、凝集処理水に含まれる凝集フロック（ＳＳ）の大部分は、第１ろ過タンク３０の第１ろ材層３１よりも下側の空間である沈殿部３６において沈殿する。
【０１１９】
また、凝集液供給ライン３２から供給された凝集フロックは、沈殿部３６にて保持されている凝集フロックと衝突することにより一部が合一し、さらにフロックサイズが大きくなる。浄水処理を継続するにつれて、沈殿部３６に沈殿する凝集フロックは増加する。
【０１２０】
その後、沈殿部３６を通過した凝集処理水は、細かい凝集フロックすなわちＳＳが含まれる状態で、第１ろ過タンク３０内を上向流で、第１ろ材層３１に浸入する。そして、凝集処理水は、所定の通過速度で、第１ろ材層３１を上向流で通過する。
【０１２１】
第１ろ材層３１を通過する凝集処理水の通過速度は、例えば、１００ｍ／日以上、好ましくは、２００ｍ／日以上、例えば、３００ｍ／日以下、好ましくは、２５０ｍ／日以下である。
【０１２２】
第１ろ材層３１を通過する凝集処理水の通過速度が上記範囲であれば、所望の除濁効果を奏することができる。
【０１２３】
このとき、沈殿部３６に沈殿しなかった凝集フロック（ＳＳ）は、第１ろ材層３１に上向流で流入し、第１ろ材３５内部、および、複数の第１ろ材３５同士で形成される間隙において捕捉される。なお、凝集処理水に含まれる凝集フロックの大部分は、第１ろ材３５とぶつかって沈殿部３６に沈殿しているので、第１ろ材３５に捕捉されるＳＳ量は低減されている。
【０１２４】
そして、第１ろ材層３１を通過したろ水（第１ろ材３５によりろ過された凝集処理水）は、ろ水供給ライン５１を介して、第１ろ過タンク３０から貯留槽５０に排出される。
【０１２５】
次いで、ろ水は、貯留槽５０に一旦貯留される。貯留水は、第１ろ過ユニット３の逆洗用水として使用できるので、貯留槽５０におけるろ水の滞留時間は、例えば、０．５時間以上２４時間以下である。また、貯留槽５０において、ろ水に上記した凝集剤が添加されてもよい。
【０１２６】
その後、ろ水は、ポンプ４３の駆動により、ろ水供給ライン４２を介して第２ろ過タンク４０に供給される。
【０１２７】
すると、ろ水は、第２ろ過タンク４０内を下降して、所定の通過速度で、第２ろ材層４１を下向流で通過する。このとき、ろ水に含まれる凝集フロック（ＳＳ）が、複数の第２ろ材４５同士の間の間隙にて捕捉されて除去される。
【０１２８】
また、第２ろ過タンク４０内において、第２ろ材層４１の上方にろ水からなる水層（水かぶり）を形成することが好ましい。ろ水の通過方向における水層の寸法は、０．５ｍ以上である。
【０１２９】
第２ろ材層４１の上方にろ水の通過方向における寸法が０．５ｍ以上である水層（水かぶり）を形成すると、第２ろ材層４１に、所望しないろ水の流路が形成されることを抑制でき、第２ろ材層４１においてろ水から凝集フロック（ＳＳ）を安定して除去できる。
【０１３０】
第２ろ材層４１を通過するろ水の通過速度は、例えば、５００ｍ／日以上、好ましくは、７５０ｍ／日以上、例えば、１５００ｍ／日以下、好ましくは、１０００ｍ／日以下である。
【０１３１】
第２ろ材層４１を通過するろ水の通過速度が上記下限以上であれば、第２ろ材４５が圧密されて十分な除濁効果を奏することができる。第２ろ材層４１を通過するろ水の通過速度が上記上限以下であれば、濁質をリークすることなく、第２ろ材層４１全体を有効に利用して除濁することができる。
【０１３２】
その後、第２ろ材層４１を通過した浄水（第２ろ材４５によりろ過されたろ水）は、浄水排出ライン４４を介して、第２ろ過タンク４０から排出される。
【０１３３】
以上によって、原水の浄水処理が完了する。
【０１３４】
浄水における濁度は、世界保健機関（ＷＨＯ）によれば、例えば、５ＮＴＵ以下、好ましくは、１ＮＴＵ以下とされる。
【０１３５】
なお、上記した浄水処理の継続により、第１ろ過タンク３０内部における圧力損失（損失水頭）が、所定値以上となると、上記した浄水処理を一旦停止して、第１ろ材３５の洗浄処理が実行される。第１ろ材３５の洗浄処理では、図示しない逆洗用ブロワーから第１ろ材層３１に空気が送られる。
【０１３６】
すると、第１ろ材３５の内部および／または第１ろ材３５の表面に捕捉されている凝集フロックが、第１ろ材３５から剥離される。その後、第１ろ材３５から剥離された凝集フロックを含む洗浄水は、引き抜きシステム３８を介して、第１ろ過タンク３０から排出される。
【０１３７】
以上によって、第１ろ材３５の洗浄処理が完了して、上記した浄水処理が再開される。
【０１３８】
３．作用効果
浄水システム１では、第１ろ材層３１の空隙率が上記上限以下であるので、原水に凝集剤が添加された凝集処理水が第１ろ過タンク３０に供給されたときに、凝集処理水に含まれる凝集フロックの少なくとも一部（好ましくは、大部分）が、第１ろ材層３１の下端部に位置する第１ろ材３５とぶつかって、沈殿部３６に落ちる。そのため、凝集処理水に含まれるＳＳの少なくとも一部（大部分）が、沈殿部３６において沈殿する。
【０１３９】
凝集処理水は、凝集液供給ライン３２から連続して第１ろ過タンク３０に供給され、沈殿部３６を通過してから、第１ろ過タンク３０内を上昇する。このとき、凝集液供給ライン３２から供給された凝集フロックは、沈殿部３６にて保持されている凝集フロックと衝突することにより一部が合一し、さらにフロックサイズが大きくなる。浄水処理を継続するにつれて、沈殿部３６に沈殿する凝集フロックは、増加する。沈殿部３６を通過した凝集処理水には、残った細かい凝集フロックがわずかに含まれる状態で、第１ろ材層３１へ流入する。
【０１４０】
そして、第１ろ材層３１の空隙率が上記下限以上であるので、第１ろ材３５は、第１ろ材３５の内部および複数の第１ろ材３５同士で形成される間隙において、沈殿部３６に沈殿せずに残った凝集フロックを捕捉する。そのため、原水の濁度が増加しても、第１ろ材３５に付着するＳＳ量を低減でき、ろ過抵抗の上昇を抑制できる。
【０１４１】
次いで、第２ろ材層４１の空隙率が上記範囲であるので、第１ろ過ユニット３を通過したろ水が第２ろ過タンク４０を下向流で通過するときに、第２ろ材４５は、ろ水を円滑に通過させながら確実にろ過することができる。
【０１４２】
その結果、原水の濁度が増加しても、原水を効率よく浄水できる。
【０１４３】
＜変形例＞
上記した浄水システム１は、貯留ユニット５を備えるが、浄水システム１は、貯留ユニット５を備えなくてもよい。この場合、ろ水供給ライン５１の下流端部が、第２ろ過タンク４０の上端部に接続される。
【０１４４】
このような変形例によっても、上記した実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【実施例】
【０１４５】
以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、それらに限定されない。以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」として定義されている数値）または下限値(「以上」、「未満」として定義されている数値）に代替することができる。
【０１４６】
実施例１：
図１に示す浄水システムと同様の構成を有するモデルシステムを準備した。なお、モデルシステムにおいて、第１ろ過タンクおよび第２ろ過タンクのそれぞれ有効容量は、２０Ｌであった。
【０１４７】
また、第１ろ過タンクには、第１ろ材３．９Ｌが充填されて、第１ろ材層が形成された。第１ろ材は、ＰＰ／ＰＥ芯鞘繊維を材料とする繊維ろ材であった。また、第１ろ材は、切断面形状が不定形状である柱形状を有し、表面に捲縮糸（毛羽）を有さず、複数の貫通穴を有していた。第１ろ材層における空隙率は、９１％であった。
【０１４８】
また、第２ろ過タンクには、第２ろ材７．８Ｌが充填されて、第２ろ材層が形成された。第２ろ材４５は、ポリエチレンテレフタレート繊維を材料とする繊維ろ材であった。また、第２ろ材は、円柱形を有し、表面に捲縮糸（毛羽）を有していた。第２ろ材層における空隙率は、９２％であった。
【０１４９】
また、黒土を水道水に投入して攪拌して、濁度が５００ＮＴＵであるモデル原水を調製した。
【０１５０】
次いで、モデル原水を凝集処理槽に供給して、モデル原水に、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を、モデル原水におけるＰＡＣの濃度が８０ｐｐｍとなるように添加した後、ポリアクリルアミド系凝集剤を、モデル原水におけるポリアクリルアミド系凝集剤の濃度が０．５ｐｐｍとなるように添加した。その後、モデル原水を攪拌して、凝集フロックを形成した。これにより、凝集フロックを含む凝集処理液が調製された。
【０１５１】
次いで、凝集処理液を、ろ過速度（第１ろ材層の通過速度）が２５０ｍ／日となるように、第１ろ過タンクに供給した。凝集処理液は、第１ろ材層を上向流で通過し、第１ろ材層を通過したろ水が、第１ろ過タンクから貯留槽に排出された。第１ろ過タンクに供給される凝集処理液および第１ろ過タンクから排出されるろ水のそれぞれを、３０分ごとにサンプリングして濁度を測定し、濁度の除去率を算出した。その結果を図２に示す。
【０１５２】
凝集処理液の平均濁度は、２３３ＮＴＵであり、ろ水の平均濁度は、４．６ＮＴＵであり、濁度の平均除去率は、９８％であった。
【０１５３】
なお、第１ろ過タンクにおける沈殿部には、ＳＳ（凝集フロック）が沈殿しており、徐々に増加した。沈殿するＳＳが第１ろ材層の下端部に到達した際に、引き抜きシステムによりＳＳを第１ろ過タンクから抜き取った。
【０１５４】
次いで、貯留槽に貯留されるろ水に、ＰＡＣを、ろ水におけるＰＡＣの濃度が２０ｐｐｍとなるように添加した後、ポリアクリルアミド系凝集剤を、ろ水におけるポリアクリルアミド系凝集剤の濃度が０．５ｐｐｍとなるように添加した。その後、ろ水を攪拌して、凝集フロックを形成した。
【０１５５】
次いで、ろ水を、ろ過継続時間０分から４５分までは、ろ過速度（第２ろ材層の通過速度）が約５００ｍ／日となるように、第２ろ過タンクに供給し、ろ過継続時間４５分以降は、ろ過速度（第２ろ材層の通過速度）が１０００ｍ／日となるように、第２ろ過タンクに供給した。図３に示すように、ろ過速度（第２ろ材層の通過速度）を１０００ｍ／日に変更すると、ろ過性能の向上が確認された。
【０１５６】
ろ過速度（第２ろ材層の通過速度）が７５０ｍ／日以上（１０００ｍ／日）であると、第２ろ材層が水圧により圧縮されて、第２ろ材層における間隙が低減し、ろ過性能が向上したものと推定される。
【０１５７】
ろ水は、第２ろ材層を下向流で通過し、第２ろ材層を通過した浄水が、第２ろ過タンクから排出された。第２ろ過タンクに供給されるろ水および第２ろ過タンクから排出される浄水のそれぞれを、１０分ごとにサンプリングして濁度を測定し、濁度の除去率を算出した。その結果を図３に示す。
【０１５８】
ろ過継続時間が６０分以降において、ろ水の平均濁度は、２．１ＮＴＵであり、浄水の平均濁度は、０ＮＴＵであり、濁度の平均除去率は、１００％であった。
【０１５９】
実施例２：
図１に示す浄水システムと同様の構成を有するモデルシステムを準備した。なお、モデルシステムにおいて、第１ろ過タンクおよび第２ろ過タンクのそれぞれ有効容量は、２０Ｌであった。
【０１６０】
また、第１ろ過タンクには、第１ろ材３．９Ｌが充填されて、第１ろ材層が形成された。第１ろ材は、ＰＰ／ＰＥ芯鞘繊維を材料とする繊維ろ材であった。また、第１ろ材は、切断面形状が不定形状である柱形状を有し、表面に捲縮糸（毛羽）を有さず、複数の貫通穴を有していた。第１ろ材層における空隙率は、９１％であった。
【０１６１】
また、第２ろ過タンクには、第２ろ材７．８Ｌが充填されて、第２ろ材層が形成された。第２ろ材４５は、ポリエチレンテレフタレート繊維を材料とする繊維ろ材であった。また、第２ろ材は、球形状を有し、表面に捲縮糸（毛羽）を有していた。第２ろ材層における空隙率は、９６％であった。
【０１６２】
また、黒土を水道水に投入して攪拌して、濁度が５００ＮＴＵであるモデル原水を調製した。
【０１６３】
次いで、モデル原水を凝集処理槽に供給して、モデル原水に、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を、モデル原水におけるＰＡＣの濃度が１００ｐｐｍとなるように添加した後、ポリアクリルアミド系凝集剤を、モデル原水におけるポリアクリルアミド系凝集剤の濃度が１ｐｐｍとなるように添加した。その後、モデル原水を攪拌して、凝集フロックを形成した。これにより、凝集フロックを含む凝集処理液が調製された。
【０１６４】
次いで、凝集処理液を、ろ過速度（第１ろ材層の通過速度）が２５０ｍ／日となるように、第１ろ過タンクに供給した。凝集処理液は、第１ろ材層を上向流で通過し、第１ろ材層を通過したろ水が、第１ろ過タンクから貯留槽に排出された。第１ろ過タンクに供給される凝集処理液および第１ろ過タンクから排出されるろ水のそれぞれを、３０分ごとにサンプリングして濁度を測定し、濁度の除去率を算出した。
【０１６５】
凝集処理液の平均濁度は、２９６ＮＴＵであり、ろ水の平均濁度は、２６ＮＴＵであり、濁度の平均除去率は、９１％であった。
【０１６６】
なお、第１ろ過タンクにおける沈殿部には、ＳＳ（凝集フロック）が沈殿しており、徐々に増加した。沈殿するＳＳが第１ろ材層の下端部に到達した際に、引き抜きシステムによりＳＳを第１ろ過タンクから抜き取った。
【０１６７】
次いで、ろ水を、ろ過速度（第２ろ材層の通過速度）が１０００ｍ／日となるように、第２ろ過タンクに供給した。
【０１６８】
ろ水は、第２ろ材層を下向流で通過し、第２ろ材層を通過した浄水が、第２ろ過タンクから排出された。第２ろ過タンクに供給されるろ水および第２ろ過タンクから排出される浄水のそれぞれを、１５分ごとにサンプリングして濁度を測定し、濁度の除去率を算出した。
【０１６９】
ろ水の平均濁度は、２６ＮＴＵであり、浄水の平均濁度は、３．２ＮＴＵであり、濁度の平均除去率は、８８％であった。
【符号の説明】
【０１７０】
１      浄水システム
２      凝集ユニット
３      第１ろ過ユニット
４      第２ろ過ユニット
３５    第１ろ材
４５    第２ろ材
【要約】
【課題】原水の濁度が増加しても、原水を効率よく浄水できる浄水システムおよび浄水方法を提供すること。
【解決手段】
浄水システム１に、原水に凝集剤を添加する凝集ユニット２と、複数の第１ろ材３５を含む第１ろ材層３１を有し、凝集ユニット２を通過した凝集処理水を上向流で通過させる第１ろ過ユニット３と、複数の第２ろ材４５を含む第２ろ材層４１を有し、第１ろ過ユニット３を通過したろ水を下向流で通過させる第２ろ過ユニット４と、を備える。そして、第１ろ材層３１の空隙率を、８５％以上９１％以下とし、第２ろ材層４１の空隙率を、９２％以上９６％以下とする。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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