(57)【要約】【課題】ろ過部材が目詰まりを起こしにくく、また、ろ過部材を容易に洗浄して水処理能力を回復させることができる水処理方法を提供する。【解決手段】ひも状繊維集合体を使用した水処理方法は、曝気槽８２に被ろ過水１１を貯留し、ひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材４０を被ろ過水に浸すことにより、水位差により被ろ過水がろ過部材の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところで被ろ過水はろ過され、繊維間隙間に入れない微生物の小集団は繊維の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水は、ろ過部材の長手方向に生じた圧力勾配により繊維間隙間を流れていき、ろ過水２５は、ろ過部材から流出して曝気槽の外部に排出される。【選択図】　　図９
2004105931.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被ろ過水貯留部に被ろ過水を貯留し、
この被ろ過水貯留部に設けられ細長い複数のひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材の一部またはほぼ全部を前記被ろ過水に浸すことにより、
水位差によりこの被ろ過水が前記ろ過部材の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところで前記被ろ過水はろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、前記被ろ過水は、前記ろ過部材の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていき、
ろ過水は、前記ろ過部材から流出して前記被ろ過水貯留部の外部に排出されるようにしたことを特徴とするひも状繊維集合体を使用した水処理方法。
【請求項２】
被ろ過水貯留部に被ろ過水を貯留し、
この被ろ過水貯留部に設けられ細長い複数のひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材の一部またはほぼ全部を前記被ろ過水に浸すことにより、
水位差によりこの被ろ過水が前記ろ過部材の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところで前記被ろ過水はろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、前記被ろ過水は、前記ろ過部材の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていき、
その後、前記繊維の表面にパイプ状に付着した前記微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニーを形成し、
その後は、前記被ろ過水の全部または一部は、この微生物コロニーの内部の前記微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を前記水位差により流れ、次いで前記繊維間隙間を前記圧力勾配により流れていき、
ろ過水は、前記ろ過部材から流出して前記被ろ過水貯留部の外部に排出されるようにしたことを特徴とするひも状繊維集合体を使用した水処理方法。
【請求項３】
被ろ過水が貯留される被ろ過水貯留部と、
この被ろ過水貯留部に設けられ、一部またはほぼ全部が前記被ろ過水に浸され、細長い複数のひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材と、
このろ過部材から流出するろ過水を排出させるためのろ過水排出手段と、
前記ろ過部材を洗浄するための洗浄手段とを備え、
前記被ろ過水は、水位差により前記ろ過部材の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところでろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、前記被ろ過水は、前記ろ過部材の長手方向に生じた圧力勾配より前記繊維間隙間を流れていき、
前記ろ過水は、前記ろ過部材から流出して前記ろ過水排出手段により前記被ろ過水貯留部の外部に排出されるようにしたことを特徴とするひも状繊維集合体を使用した水処理装置。
【請求項４】
被ろ過水が貯留される被ろ過水貯留部と、
この被ろ過水貯留部に設けられ、一部またはほぼ全部が前記被ろ過水に浸され、細長い複数のひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材と、
このろ過部材から流出するろ過水を排出させるためのろ過水排出手段と、
前記ろ過部材を洗浄するための洗浄手段とを備え、
前記被ろ過水は、水位差により前記ろ過部材の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところでろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、前記被ろ過水は、前記ろ過部材の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていき、
その後、前記繊維の表面にパイプ状に付着した前記微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニーを形成し、
その後は、前記被ろ過水の全部または一部は、この微生物コロニーの内部の前記微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を前記水位差により流れ、次いで前記繊維間隙間を前記圧力勾配により流れていき、
前記ろ過水は、前記ろ過部材から流出して前記ろ過水排出手段により前記被ろ過水貯留部の外部に排出されるようにしたことを特徴とするひも状繊維集合体を使用した水処理装置。
【請求項５】
前記ろ過部材は、そのほぼ全部が前記被ろ過水に浸されており、
前記ろ過水排出手段は、
前記被ろ過水貯留部の内部に設けられ前記被ろ過水との間を仕切る仕切り壁を有するとともにこの仕切り壁で前記ろ過部材を支持するろ過部材支持部と、
このろ過部材支持部に連通し、前記ろ過部材から流出する前記ろ過水を前記被ろ過水貯留部の外部に流すための導水部と、
前記ろ過水の下流側水位が前記被ろ過水の水位より低くなるように前記水位差を設定するための水位差設定手段とを備えたことを特徴とする請求項３または４に記載のひも状繊維集合体を使用した水処理装置。
【請求項６】
前記洗浄手段は、
前記ろ過部材より下方で空気を前記被ろ過水中に分散して供給可能なように前記被ろ過水貯留部に設けられた空気供給装置と、
前記ろ過水排出手段の流路を介して前記ろ過部材に洗浄用の流体を供給可能な構造とし、前記微生物の膜を小さくするかまたは除去するための洗浄装置とを備えたことを特徴とする請求項３，４または５に記載のひも状繊維集合体を使用した水処理装置。
【請求項７】
前記洗浄装置は、前記ろ過部材に洗浄用の空気または水を供給することを特徴とする請求項６に記載のひも状繊維集合体を使用した水処理装置。
【請求項８】
前記水位差設定手段は、前記水位差を約１０ｃｍないし約１００ｃｍの範囲で調整可能であることを特徴とする請求項５，６または７に記載のひも状繊維集合体を使用した水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ひも状繊維集合体からなるろ過部材を使用した水処理方法およびその装置にかかり、たとえば、下水処理法のうち代表的な活性汚泥法における曝気槽内部の高濃度微生物群の水処理、および、湖水や河川水など原水を処理して清浄な処理水を得る水処理の方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原水にはいろいろな種類があるが、この原水に応じて各種の方法で水処理が行われる。本発明者は、本発明の関連技術として、毛管現象を利用した水処理方法およびその装置を提案している（特許文献１参照）。
この関連技術では、図１１に示すように、被ろ過水貯留部１に被ろ過水（原水）２を貯留している。そして、被ろ過水貯留部１の上縁部３を覆っているろ過部材４の一端を被ろ過水２に浸し、他端を被ろ過水貯留部１の外部に位置させている。
これにより、被ろ過水２は、被ろ過水貯留部１からろ過部材４を毛管現象により通って上昇したのち重力により下降し、被ろ過水貯留部１の外部に流れる間に処理されるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−３４７３１３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この関連技術では、ろ過部材４としてたとえば繊維織布が使用されている。この繊維織布は、たて糸とよこ糸を交錯して織り込んだ布状をなしている。原水に含まれる浮遊固形物は、繊維織布に付着するが、付着量が増加すると繊維織布の目詰まりが生じて流量も次第に減少する。なお、この繊維織布の代わりに布状のフィレドン不織布など不織布を使用する場合もあった。
この繊維織布や不織布など布状のろ過部材に目詰まりが生じると、付着している固形物を洗浄により除去して水処理能力を回復する必要がある。しかし、高圧洗浄を行なっても、ろ過部材の内部に付着した固形物まで十分に除去するのは困難であった。
【０００５】
繊維織布の場合には、被ろ過水の流れ方向に交差する繊維があるので、この繊維が毛管現象による水の上昇を妨げる。そのため、毛管現象が起こりにくくなって、処理後のろ過水の流量は少なくなるので、あまり経済性がなく実用的ではなかった。また、繊維織布のたて糸とよこ糸の間の隙間の内方に浮遊固形物が付着すると、これを洗浄で除去するのは困難であった。
しかも、布状のろ過部材の場合は、時間が経過すると次第に乾く傾向があるので、時々ろ過部材に水をかけて濡らす必要があった。また、不織繊維の場合には、毛管現象の他にサイホン現象も起こっていた。そのため、このサイホン現象で被ろ過水がろ過部材の表面を流れると、浮遊固形物がろ過部材の繊維に十分に付着せずに通り抜けてしまう傾向がある。その結果、ろ過水の水質があまり良好ではない場合もあった。
【０００６】
他の水処理方法としては、上水場において、取水時に原水に薬品を注入した後、加圧浮上法または凝集沈殿法などで水処理を行う場合がある。しかし、これらの水処理方法は、上水に含まれる薬品の安全性について注意を払う必要があり、ランニングコストも高かった。
なお、一般的に水処理方法では、原水のＣＯＤ（化学的酸素要求量）を低減するのは非常に困難である。そのため、従来は、高価な活性炭を使用してＣＯＤを除去する場合が多かったので、新たな技術の開発が求められていた。
また、活性汚泥法では、曝気槽における活性汚泥の濃度としては、たとえば約５，０００ｐｐｍないし約１０，０００ｐｐｍが上限であり、それ以上の濃度で運転することは困難であった。また、沈殿槽で活性汚泥が浮いてしまわないように、設備の維持管理に細心の注意を払う必要があった。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ろ過部材が目詰まりを起こしにくく、また、このろ過部材を容易に洗浄して水処理能力を回復させることができる、ひも状繊維集合体を使用した水処理方法およびその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明にかかるひも状繊維集合体を使用した水処理方法は、被ろ過水貯留部に被ろ過水を貯留し、この被ろ過水貯留部に設けられ細長い複数のひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材の一部またはほぼ全部を前記被ろ過水に浸すことにより、水位差によりこの被ろ過水が前記ろ過部材の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところで前記被ろ過水はろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、前記被ろ過水は、前記ろ過部材の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていき、ろ過水は、前記ろ過部材から流出して前記被ろ過水貯留部の外部に排出されるようにした。
より好ましい水処理方法は、被ろ過水貯留部に被ろ過水を貯留し、この被ろ過水貯留部に設けられ細長い複数のひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材の一部またはほぼ全部を前記被ろ過水に浸すことにより、水位差によりこの被ろ過水が前記ろ過部材の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところで前記被ろ過水はろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、前記被ろ過水は、前記ろ過部材の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていき、その後、前記繊維の表面にパイプ状に付着した前記微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニーを形成し、その後は、前記被ろ過水の全部または一部は、この微生物コロニーの内部の前記微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を前記水位差により流れ、次いで前記繊維間隙間を前記圧力勾配により流れていき、ろ過水は、前記ろ過部材から流出して前記被ろ過水貯留部の外部に排出されるようにした。
前記方法を実施する上で好適なひも状繊維集合体を使用した水処理装置は、被ろ過水が貯留される被ろ過水貯留部と、この被ろ過水貯留部に設けられ、一部またはほぼ全部が前記被ろ過水に浸され、細長い複数のひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材と、このろ過部材から流出するろ過水を排出させるためのろ過水排出手段と、前記ろ過部材を洗浄するための洗浄手段とを備え、前記被ろ過水は、水位差により前記ろ過部材の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところでろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、前記被ろ過水は、前記ろ過部材の長手方向に生じた圧力勾配より前記繊維間隙間を流れていき、前記ろ過水は、前記ろ過部材から流出して前記ろ過水排出手段により前記被ろ過水貯留部の外部に排出されるようにした。
より好ましい水処理装置は、被ろ過水が貯留される被ろ過水貯留部と、この被ろ過水貯留部に設けられ、一部またはほぼ全部が前記被ろ過水に浸され、細長い複数のひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材と、このろ過部材から流出するろ過水を排出させるためのろ過水排出手段と、前記ろ過部材を洗浄するための洗浄手段とを備え、前記被ろ過水は、水位差により前記ろ過部材の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところでろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、前記被ろ過水は、前記ろ過部材の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていき、その後、前記繊維の表面にパイプ状に付着した前記微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニーを形成し、その後は、前記被ろ過水の全部または一部は、この微生物コロニーの内部の前記微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を前記水位差により流れ、次いで前記繊維間隙間を前記圧力勾配により流れていき、前記ろ過水は、前記ろ過部材から流出して前記ろ過水排出手段により前記被ろ過水貯留部の外部に排出されるようにした。
【０００９】
前記ろ過部材は、そのほぼ全部が前記被ろ過水に浸されており、前記ろ過水排出手段は、前記被ろ過水貯留部の内部に設けられ前記被ろ過水との間を仕切る仕切り壁を有するとともにこの仕切り壁で前記ろ過部材を支持するろ過部材支持部と、このろ過部材支持部に連通し、前記ろ過部材から流出する前記ろ過水を前記被ろ過水貯留部の外部に流すための導水部と、前記ろ過水の下流側水位が前記被ろ過水の水位より低くなるように前記水位差を設定するための水位差設定手段とを備えているのが好ましい。
前記洗浄手段は、前記ろ過部材より下方で空気を前記被ろ過水中に分散して供給可能なように前記被ろ過水貯留部に設けられた空気供給装置と、前記ろ過水排出手段の流路を介して前記ろ過部材に洗浄用の流体を供給可能な構造とし、前記微生物の膜を小さくするかまたは除去するための洗浄装置とを備えているのが好ましい。
また、前記洗浄装置は、前記ろ過部材に洗浄用の空気または水を供給するのが好ましい。好ましくは、前記水位差設定手段は、前記水位差を約１０ｃｍないし約１００ｃｍの範囲で調整可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる実施の形態の一例を、図１ないし図１０を参照して説明する。
本発明の水処理方法およびその装置は、下水処理法のうち代表的な活性汚泥法における曝気槽内部の高濃度微生物群の水処理に適用される。また、本発明の方法および装置は、浮遊固形物の濃度（ＳＳ）が比較的低い原水（水処理装置に供給された処理前の水）を処理して、清浄な処理水（処理済みの水）を得るのにも使用される。
たとえば、河川や湖から取水した河川水や湖水（原水）を上水場で処理して上水（飲料水）にする場合、井戸水（原水）を処理して上水にする場合、プールの水（原水）を処理して循環使用する場合、極細繊維を使用して精密処理を行う場合、および、廃水処理設備の沈殿槽と砂ろ過装置での処理に相当する処理を行う場合などがある。
【００１１】
（第１の実施形態）
ひも状繊維集合体からなるろ過部材を使用して水処理を行う第１の実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、他の実施形態と同一または相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。
図１は毛管現象を説明するための図、図２は第１の実施形態を示す図で、図２（Ａ）は水処理装置の概略構成図、図２（Ｂ）はろ過部材の平面図、図２（Ｃ）は、このろ過部材を構成するひも状繊維集合体の拡大断面図である。
【００１２】
まず最初に、毛管現象について説明する。
水面に細い管を垂直に立てると、管の内部に水が上昇して、管の中の水面が管の外の水面より高い位置になる。このような現象を毛管現象という。木や草花などが地中から水分を吸い上げるのも、この毛管現象によるものである。毛管現象により管の中を上昇した水の水面の高さは、水の分子間の凝集力と、水と管壁の間の付着力との大小関係により定まる。
図１に示すように、ひも状のろ過部材１０を構成する複数のひも状繊維集合体１２は、多数の繊維１３からなっている。このひも状繊維集合体１２は、繊維１３どうしが絡み合って、繊維１３と繊維１３との間が細い隙間になっている。また、ひも状繊維集合体１２の繊維１３と、他のひも状繊維集合体１２の繊維１３との間も、細い隙間になっている。
これらの隙間が、あたかも微細な管と同じような擬似微細管１４，１５を構成している。したがって、ろ過部材１０を、被ろ過水１１にほぼ垂直に（または、傾斜させて）立てたときに毛管現象が生じる。
【００１３】
被ろ過水１１は、繊維１３の面を濡らし、この面に薄い膜となって拡がろうとするが、表面張力のため表面積を小さくしようとする。その結果、被ろ過水１１は、毛管現象により擬似微細管１４，１５内を上昇することになる。これにより、擬似微細管１４，１５には、膜厚ｄ，ｄ１の水膜１７，１８が形成される。
一つの擬似微細管１４を例にとると、この擬似微細管１４の内部の水は、重力によって外部の水面１６と同じ高さまで引き下げられようとするから、表面張力と重力の釣り合いによって、擬似微細管１４内の水の高さｈが定まる。
擬似微細管１４が直径ｄの円形状をなしているとすれば、水膜１７の液面の上昇した高さｈは次式で表される。この式から、膜厚ｄが小さいほど、液面の上昇高さｈは高くなることが分かる。
ｈ＝４Ｔｃｏｓθ÷（ｄρｇ）
ｈ　：液面の上昇高さ
ｄ　：膜厚
ρ　：水の密度
ｇ　：重力の加速度
Ｔ　：表面張力
θ　：接触角
【００１４】
図１および図２（Ａ）において、水処理装置２０は、被ろ過水１１が貯留される被ろ過水貯留部２１と、被ろ過水貯留部２１に設けられ、一部が被ろ過水１１に浸されたひも状のろ過部材１０と、ろ過部材１０から流出するろ過水（ろ過部材でろ過された後の水）２５を排出させるためのろ過水排出手段１９と、ろ過部材１０を洗浄するための洗浄手段３３とを備えている。
本発明におけるひも状繊維集合体を使用した水処理方法は、被ろ過水貯留部２１に被ろ過水１１を貯留し、この被ろ過水貯留部２１に設けられ細長い複数のひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材１０の一部またはほぼ全部を被ろ過水１１に浸すことにより、水位差によりこの被ろ過水１１がろ過部材１０の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところで被ろ過水１１はろ過され、繊維間隙間に入れない微生物の小集団は繊維の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材１０の長手方向に生じた圧力勾配により繊維間隙間を流れていき、ろ過水２５は、ろ過部材１０から流出して被ろ過水貯留部２１の外部に排出されるようにしている。
この方法を実施する上で好適なひも状繊維集合体を使用した水処理装置２０は、被ろ過水１１が貯留される被ろ過水貯留部２１と、この被ろ過水貯留部２１に設けられ、一部またはほぼ全部が被ろ過水１１に浸され、細長い複数のひも状繊維集合体の集合により構成されたろ過部材１０と、ろ過部材１０から流出するろ過水２５を排出させるためのろ過水排出手段１９と、ろ過部材１０を洗浄するための洗浄手段３３とを備え、被ろ過水１１は、水位差によりろ過部材１０の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところでろ過され、繊維間隙間に入れない微生物の小集団は繊維の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材１０の長手方向に生じた圧力勾配より繊維間隙間を流れていき、ろ過水２５は、ろ過部材１０から流出してろ過水排出手段１９により被ろ過水貯留部２１の外部に排出されるようにしている。
【００１５】
より具体的には、水位差により被ろ過水１１がろ過部材１０の水に浸った表面全体から繊維１３の間の隙間に入るところで被ろ過水１１はろ過され、繊維１３の間の隙間に入れない微生物の小集団（フロック：微生物の集合体）は繊維１３の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材１０の長手方向に生じた圧力勾配により繊維１３の間の隙間を流れていく。
その後、繊維１３の表面にパイプ状に付着した前記微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニー（微生物の可視的な集塊）を形成する。
その後は、被ろ過水１１の全部または一部は、ろ過機能を有するこの微生物コロニーの内部の微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を流れ、次いで、前記繊維間隙間を圧力勾配により流れていく。
ろ過水２５は、ろ過部材１０から流出して、ろ過水排出手段１９により被ろ過水貯留部２１の外部に排出される。
ろ過部材１０は、細長い複数のひも状繊維集合体１２の集合により構成されている。ろ過部材１０は、被ろ過水貯留部２１の上縁部２２をまたぐように覆って取付けられている。ろ過部材１０の一方（たとえば、一端２３）が被ろ過水１１に浸され、他方（たとえば、他端２４）が被ろ過水貯留部２１の外部に位置している。
【００１６】
被ろ過水１１は、被ろ過水貯留部２１からろ過部材１０を毛管現象により通って上昇（矢印Ｂ）したのち重力により下降し（矢印Ｃ）、被ろ過水貯留部２１の外部に流れる。被ろ過水貯留部２１内の被ろ過水１１の水位Ｌｂは、ポンプ３６で被ろ過水１１を供給することにより、常時一定に維持されている。
被ろ過水貯留部２１より下方には、ろ過水２５を貯留するためのろ過水貯留部２６が配設されている。ろ過水貯留部２６内のろ過水２５の水位Ｌｃは、被ろ過水１１の水位Ｌｂより下方に位置している。ろ過水貯留部２６は、ろ過部材１０から流下するろ過水２５を受けて貯留する。
ろ過部材１０の他端２４が、ろ過水貯留部２６の水面より離れて上方にある場合には（図２（Ａ））、他端２４は、被ろ過水１１の水位Ｌｂより下方に位置している。この場合の水位差Ｈａは、ろ過水２５の下流側水位Ｌａ（すなわち、ろ過部材１０の他端２４の高さ位置）から、被ろ過水１１の水位Ｌｂまでの高さ寸法である。すなわち、水位差Ｈａ＝水位Ｌｂ−下流側水位Ｌａである。
これとは別に、ろ過部材１０の他端２４が、ろ過水貯留部２６のろ過水２５に浸されている場合がある（図示せず）。この場合の水位差Ｈａは、ろ過水２５の下流側水位Ｌａ（すなわち、ろ過水２５の水位Ｌｃ）から、被ろ過水１１の水位Ｌｂまでの高さ寸法である。
【００１７】
被ろ過水１１は、水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより自然に流れて、被ろ過水貯留部２１からろ過水貯留部２６に移動する。
すなわち、ろ過部材１０は擬似微細管１４，１５を有しているので、擬似微細管１４，１５で毛管現象が生じる。この毛管現象により、被ろ過水貯留部２１内の被ろ過水１１は、水膜１７，１８となって擬似微細管１４，１５内を矢印Ｂに示すように上昇し、上縁部２２の高さ位置（または、これより高い位置）まで到達する。ろ過部材１０のうち、被ろ過水１１が毛管現象により上昇している部分を、上昇部３０とする。
被ろ過水１１には、擬似微細管１４，１５のところで形成される水膜１７，１８の膜厚ｄ，ｄ１より大きい浮遊固形物が多く含まれている。そのため、被ろ過水１１に含まれている浮遊固形物のうち、膜厚ｄ，ｄ１より大きい浮遊固形物は、擬似微細管１４，１５を通り抜けることができない。したがって、浮遊固形物は、ろ過部材１０に付着して除去される。このろ過は、主として、被ろ過水貯留部２１に貯留されている被ろ過水１１の水中で行われる。
このように、膜厚ｄ，ｄ１の寸法により、除去される浮遊固形物の大きさが決まることになる。したがって、被ろ過水１１に含まれる浮遊固形物の種類，サイズ，粒度分布などに応じて、最適なろ過部材１０の材質や、ひも状繊維集合体１２および繊維１３のサイズ，密度などの選定を行えばよい。
【００１８】
被ろ過水１１は、上昇部３０を上昇して上縁部２２の高さ位置（または、これより高い位置）まで到達する。その後、被ろ過水１１は、矢印Ｃに示すように、ろ過部材１０を通って重力により下降し、被ろ過水貯留部２１の外部に流れる。ろ過部材１０のうち水が下降する部分を、下降部３１とする。下降部３１では、水は水膜１７，１８となって擬似微細管１４，１５を重力により下方に流れて、ろ過水貯留部２６に流れ落ちる。上昇部３０と下降部３１により、ろ過部材１０から流出するろ過水２５を排出させるためのろ過水排出手段１９が構成されている。
被ろ過水１１は、ろ過部材１０内に入って、上昇部３０と下降部３１を自然に流れる間に、空気と接触する。ろ過部材１０の表面全体は凸凹しているので表面積が大きい。しかも、被ろ過水１１は、水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより、低速で自然に移動する。したがって、被ろ過水１１は、ろ過部材１０で十分な面積で且つ十分な時間をかけて空気と接触する。これにより、水中の有機物は好気性微生物により酸化分解される。
被ろ過水１１は、上述のろ過による処理がなされるとともに、好気性微生物による酸化分解処理もなされる。これにより、被ろ過水１１は、清浄なろ過水（処理水）２５となって、ろ過水貯留部２６に貯留される。
【００１９】
洗浄手段３３は、被ろ過水貯留部２１でろ過部材１０に水（たとえば、原水，被ろ過水，ろ過水など）３５を噴射してろ過部材１０を洗浄する。被ろ過水貯留部２１における水面より若干上部と水中には、洗浄用管路３４が設けられている。洗浄手段３３は、洗浄用管路３４から水３５や空気３５ａを噴射することにより、ろ過部材１０を洗浄している。
ろ過部材１０では、水面との境界近傍に浮遊固形物が多く付着する。したがって、水３５を水面との境界近傍のろ過部材１０の面に噴射し、水中のろ過部材１０には空気３５ａを散気するのが好ましい。
【００２０】
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、ろ過部材１０は、被ろ過水１１の流れ方向（矢印Ｂ，Ｃ方向）に細長い複数のひも状繊維集合体１２により構成されている。すなわち、ろ過部材１０は、たて糸のみからなるひも状繊維集合体１２により「すだれ状」に構成されている。
ろ過部材１０は、複数のひも状繊維集合体１２を平たい束状にするための縫い合わせ部３２を有している。縫い合わせ部３２では、ひも状繊維集合体１２どうしを圧縮せずにほぐした状態にしているので、被ろ過水１１は、縫い合わせ部３２の内部を容易に通ることができる。縫い合わせ部３２が上縁部２２に掛けられているので、ひも状繊維集合体１２内を流れる被ろ過水１１は、上縁部２２には直接接触しない。
縫い合わせ部３２の一方側３２ａおよび他方側３２ｂが、それぞれ被ろ過水貯留部２１の内部側および外部側にそれぞれ位置している。ひも状繊維集合体１２の直径ｅ（図２（Ｃ））は、被ろ過水１１に含まれる浮遊固形物の種類，サイズ，粒度分布などに応じて適宜選定される。図２に示すろ過部材１０では、一方側３２ａおよび他方側３２ｂのひも状繊維集合体１２の直径ｅが同じ場合（たとえば、直径ｅ＝約３ｍｍ）を示している。
【００２１】
ろ過部材１０の組成は、ポリエステル系合成繊維，レーヨン，アクリル繊維，木綿，麻，羊毛および絹からなる群から少なくとも一つ選択されるのが好ましい。たとえば、ろ過部材１０は、約４０重量％のポリエステル系合成繊維と、約４０重量％のレーヨンと、約２０重量％のアクリル繊維により構成されている。
なお、ろ過部材１０の素材として、次の高分子化合物を使用してもよい。たとえば、エチルセルロース，酢酸セルロース，ナイロン，ビニロン，アセテート，キュプラ，アクリルニトリル，ポリエチレン，ポリ塩化ビニル，ポリ塩化ビニリデン，ポリ酢酸ビニル，ポリスチレン，ポリテトラフルオロエチレン，ポリテレフタル酸エチレン，ポリトリフルオロエチレン，ポリクロロトリフルオロエチレン，ポリビニルアルコール，ポリプロピレン，ポリメタクリル酸メチル等が挙げられる。
【００２２】
次に、本発明者の行なった実験について説明する。実験条件は下記のとおりである。
2004105931.tif 000003
従来の布状のろ過部材４（図１１）として、フィレドン不織布を使用した。本発明のろ過部材１０として、縫い合わせ部で束状に縫い合わされた市販のモップ用替糸を使用した。ろ過部材１０のひも状繊維集合体１２は、直径ｅが約３ｍｍである。
【００２３】
被ろ過水貯留部２１に所定量の被ろ過水１１を貯留し、従来のろ過部材４と本発明のろ過部材１０について、それぞれ、ろ過部材によりろ過されてろ過水貯留部２６に貯留していくろ過水２５を測定した。ろ過部材４，１０の他端部２４は、ろ過水貯留部２６内のろ過水２５の水面から離れている。
表１は、ろ過部材１０を使用して水処理装置２０で水処理を行なった場合の、被ろ過水の水質と、ろ過部材１０を流れたろ過水２５の流量と水質を示している。水処理の開始（通水開始）から２時間後におけるろ過水２５の流量と水質を測定した。
【００２４】
【表１】
2004105931.tif 000004
【００２５】
表１から分かるように、ろ過部材１０によれば、被ろ過水１１中のＣＯＤ（化学的酸素要求量），浮遊固形物の濃度（ＳＳ），色度および濁度をそれぞれ十分に低下させるとともに、所望の流量を得ることができた。
すなわち、ろ過部材１０は十分な水処理能力を有しており、ろ過水２５の水質も良好であることが確認できた。洗浄手段３３で洗浄を行なったところ、ろ過部材１０を良好に洗浄して、付着している固形物を容易に除去することができた。
【００２６】
表２は、フィレドン不織布とろ過部材１０の場合の、水処理能力の経時的変化を示している。
前記実験と同じ被ろ過水１１を使用し、同じ実験条件で測定した。水処理開始時には、フィレドン不織布は水で濡らした状態で、ろ過部材１０は乾いた状態で、それぞれ被ろ過水貯留部２１の上縁部２２にセットした。
そして、通水しながら３６時間連続運転して、２時間後、１２時間後の時点で水処理能力を測定した。その後、洗浄手段３３でろ過部材１０を洗浄し、次いで、洗浄後２時間経過した時点で、水処理能力の回復の程度を測定した。
【００２７】
【表２】
2004105931.tif 000005
【００２８】
表２から分かるように、フィレドン不織布の場合には、浮遊固形物の付着およびフィレドン不織布自体の乾きなどにより、流量が次第に減少する。また、フィレドン不織布を初めに水で濡らさないと、被ろ過水１１は毛管現象で途中までしか上昇せず、水処理が開始しない。そのため、当初、フィレドン不織布を水で濡らす作業が必要であった。
また、フィレドン不織布の場合には、ろ過水２５のＣＯＤ，色度および濁度はそれほど改善されていない。フィレドン不織布を洗浄したのち２時間経過した時点で、流量は回復しているが、浮遊固形物の濃度（ＳＳ）および濁度の回復の程度は低い。
【００２９】
これに対して、本発明のろ過部材１０の場合には、通水開始時（水処理開始時）にろ過部材１０を水で濡らさなくても、毛管現象が自然に開始された。その後も毛管現象は継続するので、途中でろ過部材１０が乾くこともなかった。また、時間が経過しても、ろ過水２５の水質は良好な状態に維持されており、清浄なろ過水２５を得ることができた。
また、水位差により被ろ過水１１がろ過部材１０の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところで被ろ過水１１はろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団（たとえば、生成当初は数ｍｍ）は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材１０の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていく。
その後、前記繊維の表面にパイプ状に付着した前記微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニーを形成していく。
その後は、被ろ過水１１の全部または一部は、この微生物コロニーの内部の前記微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を水位差により流れ、次いで、前記繊維間隙間を圧力勾配により流れていく。すなわち、この時点でろ過を行うのは、主として微生物コロニー内の微小な隙間であり、ろ過部材１０の繊維間隙間は、主として水を導水する機能を発揮していることが分かる。
繊維の間の隙間の寸法（たとえば、内径が約２０〜３０μｍ）と、微生物の粒子の寸法（たとえば、約１〜２μｍ）と、微生物コロニーの内部の前記微小な隙間の寸法（たとえば、内径が約１μｍ以下）などは、顕微鏡写真により確認することができた。
ろ過水２５の流量は、ろ過部材１０に浮遊固形物が付着することにより次第に低下するが、途中でろ過部材１０を洗浄すれば、元の水量まで容易に回復する。また、この洗浄により、ろ過水２５の水質も回復することが確認できた。このように、ろ過部材１０の方が、フィレドン不織布よりも洗浄が容易で、洗浄効果も良好であった。
【００３０】
図３はろ過部材の部分拡大図である。図３（Ａ）は本発明のろ過部材１０を示し、図３（Ｂ）は従来の布状のフィレドン不織布３７を示している。
図３（Ａ）に示すろ過部材１０では、ろ過により固形物３８が付着していても、洗浄時に、ひも状繊維集合体１２どうしが簡単にほぐれて離れることができる。したがって、ろ過部材１０の内部まで十分に洗浄することができるので、付着していた固形物３８は容易に除去される。
これに対して、図３（Ｂ）に示す布状フィレドン不織布３７では、固形物３８が繊維の間の隙間に入って付着している場合には、洗浄しても固形物３８を除去するのは困難である。
表２に示す実験では、ろ過部材を従来のフィレドン不織布に代えて、水への「ぬれ」の大きなろ過部材１０を使用した。ろ過部材１０の組成は、たとえば、約４０重量％のポリエステル系合成繊維，約４０重量％のレーヨンおよび約２０重量％のアクリル繊維である。この場合には、水量が多く清浄で水質の良好なろ過水２５を得ることができた。
【００３１】
（第２の実施形態）
図４ないし図８は、本発明の第２の実施形態を示す図である。
図４は、ろ過部材４０を使用した場合の概略構成図、図５は、より具体的な水処理装置４６を示す概略構成図、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は、一つのひも状繊維集合体４３の経時変化を示す概略構成図である。
図４に示すように、水処理装置４１は、被ろ過水貯留部４５と、ひも状のろ過部材４０と、ろ過部材４０から流出するろ過水２５を排出させるためのろ過水排出手段４７と、ろ過部材４０を洗浄するための洗浄手段４８とを備えている。
被ろ過水貯留部４５には被ろ過水１１を貯留している。被ろ過水貯留部４５に設けられたろ過部材４０の全部を、被ろ過水１１に浸している。これにより、水位差により被ろ過水１１がろ過部材４０の水に浸った表面全体から繊維間隙間に入るところで被ろ過水１１はろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材４０の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていく。
その後、前記繊維の表面にパイプ状に付着した前記微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニーを形成する。
その後は、被ろ過水１１の全部または一部は、この微生物コロニーの内部の微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を水位差により流れ、次いで、前記繊維間隙間を圧力勾配により流れていく。
ろ過水２５は、ろ過部材４０から流出して、ろ過水排出手段４７により被ろ過水貯留部４５の外部に排出される。
【００３２】
被ろ過水貯留部４５の外部には、ろ過水２５を貯留するためのろ過水貯留部４９が設けられている。ろ過部材４０は、細長い複数のひも状繊維集合体４３の集合により構成されている。ひも状繊維集合体４３は、たて糸のみにより「すだれ状」に構成されている。
ろ過部材４０は、導水部としてのパイプ５０に、被ろ過水１１の水中で接続されている。パイプ５０は、被ろ過水１１の水中から、被ろ過水貯留部４５の外部で且つろ過水貯留部４９の上方まで延びている。パイプ５０の内部には、常にろ過水２５が満たされている。パイプ５０は、ろ過部材４０から流出するろ過水２５を被ろ過水貯留部４５の外部に排出させるためのろ過水排出手段４７を構成している。
【００３３】
被ろ過水１１が、ろ過部材４０の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入って、この繊維間隙間を流れるようにするために、ろ過水２５の下流側水位Ｌａを、被ろ過水貯留部４５内の被ろ過水１１の水位Ｌｂより低く設定している。
被ろ過水１１の水位Ｌｂと、ろ過水２５の下流側水位Ｌａとの差が、水位差Ｈａである。この場合、パイプ５０の下流側端部５１の高さ位置が、下流側水位Ｌａに相当している。なお、下流側端部５１が、ろ過水貯留部４９内のろ過水２５に浸されている場合には、ろ過水貯留部４９内のろ過水２５の水位Ｌｃが、ろ過水２５の下流側水位Ｌａに相当することになる。
ろ過水２５を被ろ過水貯留部４５の外部に流すための導水部は、パイプ５０のほか、ひも状のろ過部材４０と同じかまたは類似したものであってもよい。この場合には、ろ過水２５は導水部を水位差により流れることになる。
洗浄手段４８は、被ろ過水貯留部４５に設けられた空気供給装置５５により構成されている。空気供給装置５５は、ろ過部材４０より下方で、空気５４を被ろ過水１１中に分散して供給可能である。
空気供給装置５５で空気５４を供給し、多数の気泡５４ａでろ過部材４０を動かすことにより、ろ過部材４０に付着して大きくなっている微生物コロニー（たとえば、活性汚泥からなる固形物）を小さくするかまたは除去する。これにより、ろ過部材４０が洗浄されるので、水処理装置４１を連続運転することができる。
【００３４】
この水処理装置４１において、ろ過水２５が、パイプ５０の下流側端部５１から離れて落下すると、パイプ５０内のろ過水２５の量は減少する。すると、パイプ５０の内部に残っているろ過水２５は、水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより、下流側に流れる。
ろ過水２５が流れることにより、被ろ過水１１も、水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより、微生物コロニーの内部の微小な隙間に入って、この微小な隙間を下流側に流れ、次いで、ろ過部材４０の表面から繊維の間の隙間に入って、この繊維間隙間を下流側に流れる。
この水処理装置４１は、ひも状のろ過部材４０を使用しているので、ろ過部材４０が目詰まりを起こしにくい。また、ろ過部材４０を空気供給装置５５により容易に洗浄して、水処理能力を回復させることができる。
【００３５】
図５および図６に示すように、水処理装置４６は、活性汚泥法による水処理を行なっており、被ろ過水貯留部４５は曝気槽の機能を有している。水処理装置４６は、被ろ過水貯留部４５と、ひも状のろ過部材４０とを備えている。
また、水処理装置４６は、ろ過部材４０から流出するろ過水２５を排出させるためのろ過水排出手段５７と、ろ過部材４０を洗浄するための洗浄手段５６とを備えている。
被ろ過水貯留部４５には、被ろ過水１１を貯留している。被ろ過水貯留部４５に設けられたろ過部材４０の全部を、被ろ過水１１に浸している。これにより、水位差により被ろ過水１１がろ過部材４０の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところで被ろ過水１１はろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材４０の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていく。
その後、前記繊維の表面にパイプ状に付着した前記微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニーを形成する。
その後は、被ろ過水１１の全部または一部は、この微生物コロニーの内部の微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を水位差により流れ、次いで、前記繊維間隙間を圧力勾配により流れていく。
ろ過水２５は、ろ過部材４０から流出して、ろ過水排出手段５７により被ろ過水貯留部４５の外部に排出される。
【００３６】
ろ過部材４０は、細長い複数のひも状繊維集合体４３の集合により構成されている。被ろ過水貯留部４５内の被ろ過水１１の水位Ｌｂは、図示しない水位調整手段により常時一定に維持されている。ろ過水排出手段５７は、ろ過部材支持部６０，導水部６１および水位差設定手段６２を備えている。
ろ過部材支持部６０は、被ろ過水貯留部４５の内部に設けられている。ろ過部材支持部６０は、被ろ過水１１との間を仕切る仕切り壁６３を有するとともに、仕切り壁６３でろ過部材４０を支持している。
仕切り壁６３は、両端が閉じられた中空円筒状をなしている。仕切り壁６３には、その中心軸線と平行な方向に延びた複数（ここでは、四つ）のスリット６４が形成されている。スリット６４には、ろ過部材４０が支持されている。円筒形の仕切り壁６３の半径方向外方が被ろ過水１１の領域であり、半径方向内方は下流側スペース６５になっている。
ろ過部材４０は、スリット６４を塞いで隙間がないように、スリット６４に係合している。これにより、被ろ過水１１は、ろ過部材４０の内部を通らないで直接下流側スペース６５にショートパスすることはない。
ろ過部材４０の大部分が被ろ過水１１に接しているので、ろ過面積が大きい。ろ過部材４０の一端部は、下流側スペース６５内に位置している。被ろ過水１１は、微生物コロニーの内部の微小な隙間を圧力差により流れ、次いで、ろ過部材４０の表面から繊維の間の隙間に入り、ろ過部材４０の長手方向に生じた圧力勾配によりこの繊維間隙間を流れて下流側スペース６５に移動する。
【００３７】
導水部６１は、ろ過部材支持部６０に連通している。導水部６１は、ろ過部材４０から流出するろ過水２５を被ろ過水貯留部４５の外部に流すためのものであり、パイプ５０などにより構成されている。パイプ５０の上流側端部は、下流側スペース６５に連通した状態で、ろ過部材支持部６０に取付けられている。
水位差設定手段６２は、ろ過水２５の下流側水位Ｌａが、被ろ過水貯留部４５内の被ろ過水１１の水位Ｌｂより低くなるようにして、水位差Ｈａを設定している。
ろ過水２５の下流側水位Ｌａは、パイプ５０の下流側端部５１を所望の高さ位置に位置決めできるようになっている。これにより、水位差設定手段６２は、水位差Ｈａを約１０ｃｍないし約１００ｃｍの範囲で調整可能である。
設定された水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより、被ろ過水１１がろ過部材４０の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところで被ろ過水１１はろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材４０の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていく。また、被ろ過水１１は、微生物コロニーの内部の微小な隙間に入って、この微小な隙間を流れ、次いで、ろ過部材４０の表面から繊維の間の隙間に入って、この繊維間隙間を圧力勾配により下流側に流れることになる。
【００３８】
洗浄手段５６は、被ろ過水貯留部４５に設けられた空気供給装置６７と、洗浄装置６８を備えている。空気供給装置６７は、ろ過部材４０より下方で、空気６６を被ろ過水１１中に分散して供給可能である。
空気供給装置６７は、ろ過部材４０の下方に配置された複数のノズル７２を有している。空気６６は、ノズル７２から被ろ過水１１の内部に分散して供給される。気泡６６ａにより、被ろ過水１１を曝気するとともに、ろ過部材４０の表面に付着して大きくなっている微生物コロニー（活性汚泥（固形物））を、小さくするかまたは除去している。
洗浄装置６８は、ろ過水排出手段５７の流路を介して、ろ過部材４０に、洗浄用の流体としての空気６６を供給可能な構造を有している。そして、洗浄装置６８は、大きくなりすぎた微生物コロニーを小さくするかまたは除去する機能を発揮する。
洗浄用の空気６６は、必要に応じて（または、間欠的に）供給される。なお、洗浄用の流体としては、空気の代わりに水（たとえば、ろ過水２５）を使用してもよい。
空気供給装置６７と洗浄装置６８には、送風機６９または空気圧縮機（図示せず）から、空気６６が供給されるようになっている。空気６６の流路に設けられたバルブ７０と、パイプ５０に設けられたバルブ７１とにより、空気６６の供給，停止および切り換えができるようになっている。
導水部６１を流れたろ過水２５は、ろ過水貯留部４９に貯留された後、ポンプ７３により、矢印Ｆ４に示すように処理水として排出される。なお、後述する実験の際には、ポンプ７３で排出されたろ過水２５を、被ろ過水貯留部４５に戻して循環流路を形成することにより、連続運転を行なった。
【００３９】
図５ないし図７に示すように、前記構成の水処理装置４６において、被ろ過水貯留部４５内の被ろ過水１１は、水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより、ひも状繊維集合体４３の水に浸った表面全体から繊維１３の間の隙間７４に入って、繊維間隙間７４を流れる。そして、被ろ過水１１は、ろ過部材４０から流出して、仕切り壁６３の反対側の下流側スペース６５に、ろ過水２５となって流れ込む。
導水部６１の下流側端部５１からは、ろ過水２５が落下する。すると、水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより、ろ過水２５は、下流側スペース６５から導水部６１を流れて被ろ過水貯留部４５の外部に排出される。
ろ過水２５が流れると、被ろ過水貯留部４５内の被ろ過水１１も、水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより、ろ過部材４０の表面から繊維１３の間の隙間７４に入って、繊維間隙間７４を流れることになる。
このような水の流れの繰り返しにより、被ろ過水貯留部４５内の被ろ過水１１は、水位差によりこの被ろ過水１１がろ過部材４０の水に浸った表面全体から繊維１３の間の隙間７４に入るところでろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材４０の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていく。
その後、前記繊維の表面にパイプ状に付着した前記微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニー（たとえば、活性汚泥のコロニー）を形成する。すなわち、このろ過により、被ろ過水１１に含まれている浮遊固形物としての活性汚泥は、ろ過部材４０の表面に微生物コロニーとなって付着する。
その後は、被ろ過水１１の全部または一部は、微生物コロニーの内部の微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を水位差により流れ、次いで、繊維１３間の隙間７４を圧力勾配により流れていく。
【００４０】
この実験では、ろ過水貯留部４９に貯留されたろ過水２５は、ポンプ７３で抜き出された後、被ろ過水貯留部４５に戻って循環する。送風機６９からは、空気６６がノズル７２に連続的に（または、必要に応じて、もしくは間欠的に）供給される。空気６６が、ノズル７２から被ろ過水１１中に分散して供給されると、ろ過部材４０は、多数の気泡６６ａにより動いて洗浄される。
送風機６９から洗浄装置６８に洗浄用の空気６６が供給されると、この空気６６は、導水部６１を通ってろ過部材４０に供給される。これにより、洗浄用の空気６６が、ろ過部材４０の繊維間隙間７４を流れて、ろ過部材４０を洗浄することができる。大きくなりすぎた微生物コロニーは、洗浄用の空気６６により小さくなるかまたは除去される。洗浄用の流体として空気６６を使用したので、せっかく処理したろ過水２５を使用しないで済む。
【００４１】
図７は、複数のひも状繊維集合体のうちの一つのひも状繊維集合体４３を例にとって、その経時変化を示している。
図７（Ａ）は、ひも状繊維集合体４３に固形物（微生物コロニー７５）が付着していない状態を示している。この状態のときには、被ろ過水１１の大部分は、ひも状繊維集合体４３の根元部４３ａで、水位差によりひも状繊維集合体４３の水に浸った表面全体から繊維１３の間の隙間７４に入るところでろ過される。繊維間隙間７４に入れない微生物の小集団は繊維１３の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ひも状繊維集合体４３の長手方向に生じた圧力勾配により繊維間隙間７４を流れる。ろ過水２５は、ひも状繊維集合体４３から流出して、下流側スペース６５に流れ込む。
時間が経過すると、図７（Ｂ）に示すように、ひも状繊維集合体４３の根元部４３ａの表面に微生物の小集団がパイプ状に付着し、この微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、活性汚泥（付着固形物）からなる微生物コロニー７５を形成する。
微生物コロニー７５が付着して周囲を囲まれたひも状繊維集合体４３は、この微生物コロニー７５が付着した範囲では、あたかも複数の繊維間隙間７４で構成された擬似パイプ（または、ハニカム）のような構造をなしている。前記微生物コロニーの内部には、ろ過機能を発揮する微小な隙間が形成されている。
したがって、被ろ過水１１は、水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより、矢印Ｆ１に示すように、擬似パイプ内の隙間７４を流れることになる。また、被ろ過水１１は、ろ過機能を発揮する微生物コロニーの内部の微小な隙間を水位差により流れる。
【００４２】
すると、被ろ過水貯留部４５内の被ろ過水１１は、付着した微生物コロニー７５の先端の近傍の位置であって、且つ微生物コロニー７５が未だ付着していない位置４３ｂで、ひも状繊維集合体４３に入る。
また、被ろ過水１１は、水位差によりひも状繊維集合体４３の水に浸った表面全体から繊維１３の間の隙間７４に入るところでろ過され、繊維間隙間７４に入れない微生物の小集団は繊維１３の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ひも状繊維集合体４３の長手方向に生じた圧力勾配により繊維間隙間７４を流れていく。
また、被ろ過水１１は、ろ過機能を有する微生物コロニー７５の内部の微小な隙間に入るところでもろ過された後、この微小な隙間を水位差により流れ、次いで、繊維間隙間７４を圧力勾配により流れていく。
このようにして、被ろ過水１１のろ過が継続すると、付着した微生物コロニー７５は、図７（Ｃ）に示すように、ひも状繊維集合体４３の根元部４３ａから先端部４３ｃの方向に次第に成長して大きくなっていく。
この状態のときには、被ろ過水１１は、付着した微生物コロニー７５の先端７５ａの近傍の位置であって、且つ微生物コロニー７５が未だ付着していない位置４３ｂで、ひも状繊維集合体４３に入る。
また、被ろ過水１１は、水位差によりひも状繊維集合体４３の水に浸った表面全体から繊維１３の間の隙間７４に入るところでろ過されるとともに、繊維間隙間７４に入れない微生物の小集団は繊維１３の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ひも状繊維集合体４３の長手方向に生じた圧力勾配により繊維間隙間７４を流れていく。また、被ろ過水１１は、微生物コロニー７５の内部の微小な隙間に入るところでもろ過された後、この微小な隙間を水位差により流れ、次いで、繊維間隙間７４を圧力勾配により流れていく。
【００４３】
このようにして、微生物コロニー７５がひも状繊維集合体４３の周囲に順次付着することにより、前記擬似パイプは、ひも状繊維集合体４３の先端部４３ｃの方向に次第に長く延びていく。
被ろ過水１１は、付着した微生物コロニー７５で囲まれた前記擬似パイプ内の隙間７４を、矢印Ｆ２に示すように、水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより流れる。
これにより、被ろ過水１１は、ろ過水２５となって下流側スペース６５に流れ込む。被ろ過水１１は、繊維１３の間の隙間７４を圧力勾配により流れるので、付着した微生物コロニー７５の長さが長くなっても、ろ過を継続することができる。
【００４４】
やがて、図７（Ｄ）に示すように、微生物コロニー７５がひも状繊維集合体４３の先端部４３ｃまで付着して、ひも状繊維集合体４３の水に浸った表面全体が微生物コロニー７５で覆われる。
すると、被ろ過水１１は、水位差により微生物コロニー７５の内部の微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を水位差により流れ、次いで、繊維間隙間７４を圧力勾配により流れていく。
やがて、ろ過の速度が低下すると、空気供給装置６７により、ろ過部材４０の下方で、空気６６を被ろ過水１１中に分散して供給する。すると、図７（Ｅ）に示すように、上昇する多数の気泡６６ａにより、ひも状繊維集合体４３が動く。その結果、ひも状繊維集合体４３に付着して大きくなっていた微生物コロニー７５が小さくなるかまたは除去されて、ろ過部材４０が洗浄される。
なお、通常は、空気供給装置６７は、空気６６を常時水中に供給して、被ろ過水１１を曝気している。したがって、付着した微生物コロニー７５がひも状繊維集合体４３の先端部４３ｃのところまで成長する前に、ろ過部材４０を洗浄していることになる。
この洗浄中でも、被ろ過水１１は、水位差によりひも状繊維集合体４３の水に浸った表面全体から繊維１３の間の隙間７４に入るところでろ過されるとともに、繊維間隙間７４に入れない微生物の小集団は繊維１３の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ひも状繊維集合体４３の長手方向に生じた圧力勾配により繊維間隙間７４を流れていく。したがって、ろ過水２５の流量は低下せず、長時間連続運転することができる。
【００４５】
ひも状繊維集合体４３の根元部４３ａは、洗浄したときの動きが少ないので、微生物コロニー７５が付着したまま残る傾向がある。そこで、図７（Ｆ）に示すように、洗浄装置６８で、洗浄用の空気６６を、導水部６１を通して下流側スペース６５に供給する。
すると、空気６６は、矢印Ｆ３に示すように流れて、下流側スペース６５から繊維１３の間の隙間７４を通って、ひも状繊維集合体４３の表面から外方（ここでは、被ろ過水貯留部４５内の水中）に噴出する。これにより、根元部４３ａに付着していた微生物コロニー７５を小さくするかまたは除去することができる。このように、空気供給装置６７と洗浄装置６８を使用して、ひも状繊維集合体４３の全体を洗浄することにより、ひも状繊維集合体４３に付着して大きくなっていた微生物コロニー７５を、全体的に小さくするかまたは除去することができる。
また、水位差Ｈａと活性汚泥の付着力との間には比例関係があり、水位差Ｈａが小さいほど付着力は弱い。したがって、水位差Ｈａの小さい方が、付着している微生物コロニー７５が気泡６６ａで落ちやすい。
【００４６】
【表３】
2004105931.tif 000006
【００４７】
表３は、水処理装置４６による実験結果を示している。
表３に示すように、水位差Ｈａが３０ｃｍと６０ｃｍの場合について、浮遊固形物の濃度（ＳＳ）に関する実験を行なった。その結果、浮遊固形物の濃度（ＳＳ）が大きい原水（被ろ過水）に対して、浮遊固形物の濃度（ＳＳ）が極めて小さい処理水（ろ過水）を得ることができた。水位差Ｈａに関しては、６０ｃｍより３０ｃｍの水位差の方が水処理能力が高かった。
【００４８】
【表４】
2004105931.tif 000007
【００４９】
表４およびこのデータをグラフ化した図８には、水処理装置４６におけるろ過水２５の流量の経時変化を示している。図８の横軸は時間、縦軸はろ過水２５の流量を示している。
この実験では、水位差Ｈａが１０ｃｍ，２０ｃｍ，３０ｃｍの場合と、導水部６１にポンプを接続して、強制的にろ過水２５を吸引した場合のデータを示している。このポンプのヘッドＨは、Ｈ＝６．５ｍである。
表４および図８に示すように、水位差Ｈａが２０ｃｍの場合には、１３時間，３７時間，６１時間，８６時間後に、洗浄装置６８でろ過部材４０の洗浄を行なった。その結果、付着して大きくなっていた微生物コロニー７５が、容易に小さくなるかまたは除去されて、ろ過水２５の流量が回復した。このように、適当な時期に洗浄装置６８でろ過部材４０を洗浄すれば、連続運転が可能であることを確認できた。
導水部６１にポンプを接続して、強制的にろ過水２５を吸引する実験も行なった。しかし、この場合には、微生物コロニー７５がろ過部材４０に大量に且つ硬く付着して、ろ過部材４０が目詰まりを起こした。ろ過部材４０を洗浄しても、付着した微生物コロニー７５の除去が困難で、水処理能力も回復しなかった。
【００５０】
（第３の実施形態）
図９および図１０は、本発明の第３の実施形態を示す図である。
図９は水処理装置８０の構成図、図１０は、水処理装置８０に使用されるろ過部材４０とろ過部材支持部８５を示す図である。図１０（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ平面図，正面図、図１０（Ｃ）は図１０（Ｂ）のＸ−Ｘ線断面図である。
図９および図１０に示すように、水処理装置８０は、被ろ過水貯留部としての曝気槽８２と、ひも状のろ過部材４０と、ろ過部材４０から流出するろ過水２５を排出させるためのろ過水排出手段８３と、ろ過部材４０を洗浄するための洗浄手段８４とを備えている。
曝気槽８２には被ろ過水１１を貯留し、曝気槽８２に設けられたろ過部材４０の全部を被ろ過水１１に浸している。これにより、水位差により被ろ過水１１がろ過部材４０の水に浸った表面全体から繊維１３の間の隙間７４（図７）に入るところで被ろ過水１１はろ過され、繊維間隙間７４に入れない微生物の小集団は繊維１３の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材４０の長手方向に生じた圧力勾配により繊維間隙間７４を流れていく。
その後、繊維１３の表面にパイプ状に付着した微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニー７５（図７）を形成する。
その後は、被ろ過水１１の全部または一部は、ろ過機能を有するこの微生物コロニーの内部の微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を水位差により流れ、次いで、繊維１３間の隙間７４を圧力勾配により流れていく。
ろ過水２５は、ろ過部材４０から流出して、ろ過水排出手段８３により曝気槽８２の外部に排出される。
【００５１】
ろ過部材４０は、細長い複数のひも状繊維集合体４３の集合により構成されている。曝気槽８２内の被ろ過水１１の水位Ｌｂは、図示しない水位調整手段により常時一定に維持されている。
ろ過水排出手段８３は、ろ過部材支持部８５，導水部８６および水位差設定手段８７を備えている。ろ過部材支持部８５は、曝気槽８２の内部に設けられている。導水部８６は、ろ過部材支持部８５に連通し、ろ過部材４０から流出するろ過水２５を曝気槽８２の外部に流すためのものである。水位差設定手段８７は、ろ過水２５の下流側水位Ｌａが被ろ過水１１の水位Ｌｂより低くなるように、水位差Ｈａを設定する機能を有している。
【００５２】
ろ過部材支持部８５は、被ろ過水１１との間を仕切るための仕切り壁８８でろ過部材４０を支持している。ろ過部材支持部８５は、断面円形の同径ソケットからなる複数（または、１個）の円筒状の仕切り壁８８と、仕切り壁８８どうしを連結するための複数（または、１個）の円筒状の同径ソケット８９とを有している。
また、ろ過部材支持部８５は、先端に位置する一の仕切り壁８８の先端部に被せられた有底円筒状のキャップ８９ａと、根元に位置する他の仕切り壁８８の端部を覆って嵌合し固着された断面円形の異径ソケット９０とを有している。
各仕切り壁８８には、中心軸線と平行な方向に複数（ここでは、八つ）のスリット９１が、仕切り壁８８の外部と内部を連通するように貫通形成されている。仕切り壁８８の外部は、被ろ過水１１が曝気槽８２に貯留されるスペースである。仕切り壁８８の内部は、ろ過水２５が流れる下流側スペース６５になっている。
【００５３】
スリット９１には、ろ過部材４０がスリット９１を塞いで隙間がないように係合している。これにより、被ろ過水１１は、ろ過部材４０の内部を通らないで直接下流側スペース６５にショートパスすることはない。スリット９１で仕切り壁８８に支持されたろ過部材４０は、仕切り壁８８から外方に延びて全体的に被ろ過水１１に浸されている。
異径ソケット９０は、仕切り壁８８に嵌合する大径部９２と、下流側に設けられた小径の出口管９３と、大径部９２と出口管９３を連結する円錐状部９４とを有している。出口管９３は、曝気槽８２に取付けられた排出管９５に接続されている。
図示するように、出口管９３を横方向に向けて、ろ過部材支持部８５を全体的にほぼ水平方向に配置することにより、ろ過部材４０を均一に洗浄することができる。
【００５４】
ろ過部材４０から流出したろ過水２５は、下流側スペース６５から出口管９３を通って排出管９５に流れる。曝気槽８２の外部には、ろ過水用配管９６が設けられている。排出管９５とろ過水用配管９６により、導水部８６が構成されている。
ろ過水用配管９６は、排出管９５と水位差設定手段８７に接続されており、排出管９５を流れるろ過水２５を水位差設定手段８７に導いている。ろ過水用配管９６には、洗浄作業時などに制御信号により開閉動作する電動弁９７が設けられている。
洗浄手段８４は、空気供給装置９８と洗浄装置９９を備えている。空気供給装置９８は、曝気槽８２に設けられており、ろ過部材４０より下方で、空気６６を被ろ過水１１中に分散して供給可能である。洗浄装置９９は、ろ過水排出手段８３の流路を介して、ろ過部材４０に洗浄用の空気６６を供給可能である。
【００５５】
空気供給装置９８は、曝気用送風機１００により供給された空気６６を、曝気槽８２の下部に複数設けられたノズル７２に、曝気用配管１０１により供給している。空気６６は、ノズル７２から被ろ過水１１中に分散して供給される。
空気６６の供給により、被ろ過水１１を曝気するとともに、多数の気泡６６ａでろ過部材４０の洗浄を行なっている。空気供給装置９８による空気６６の供給は、連続的に行なっているが間欠的であってもよい。
洗浄装置９９は、圧縮した空気６６を供給可能な洗浄用送風機１１０と、洗浄用送風機１１０とろ過水用配管９６を接続するための洗浄用配管１１１と、ろ過水用配管９６に設けられた電動弁９７と、洗浄用配管１１１に接続されて開閉動作を行う電動弁１１２と、洗浄用配管１１１に接続された逆止弁１１２ａと、制御部１１３とを有している。
洗浄用配管１１１は、下方の排出管９５用の供給位置１１４と上方の排出管９５用の供給位置１１４で、それぞれ過水用配管９６に接続されている。空気６６は、洗浄用送風機１１０から、洗浄用配管１１１を介して必要に応じて（または、間欠的に）供給される。
電動弁９７は、空気６６の供給位置１１４より下流側（ろ過水２５が流れる下流側）に配置されている。制御部１１３は、洗浄用送風機１１０，電動弁９７，電動弁１１２にそれぞれ制御信号を出力する。
【００５６】
水位差設定手段８７は、水位差Ｈａを約１０ｃｍないし約１００ｃｍの範囲で調整可能になっている。水位差設定手段８７は、ろ過水２５を貯留するためのろ過水貯留部４９と、ろ過水貯留部４９に設けられ、水位差Ｈａを調整するための調整部１１５とを備えている。
調整部１１５は、ろ過水貯留部４９に固定されろ過水用配管９６に連通する固定筒１１６と、固定筒１１６に嵌合して、上下方向に移動可能な移動筒１１７とを有している。
固定筒１１６は、有底筒状で上方が開放されている。移動筒１１７は、固定筒１１６に対して上下方向の所望の位置に位置決め調整できるようになっており、固定筒１１６の内部と連通して上方が開放されている。移動筒１１７を上下方向に移動させ、ろ過水２５の下流側水位Ｌａの高さを調整することにより、水位差Ｈａを設定することができる。
したがって、ろ過水用配管９６を流れたろ過水２５は、固定筒１１６と移動筒１１７の内部を上昇し、移動筒１１７の上端部でオーバーフローして、ろ過水貯留部４９に貯留される。貯留されたろ過水２５は、矢印Ｆ４に示すように処理水として外部に排出される。移動筒１１７の上端部でオーバーフローする位置が、ろ過水２５の下流側水位Ｌａである。
なお、調整部１１５は、高さ調整可能な「せき」を設けて、ろ過水２５がせきでオーバーフローするようにしてもよい。
【００５７】
次に、水処理装置８０の動作について説明する。
移動筒１１７の上端部の高さ位置（すなわち、ろ過水の下流側水位Ｌａ）は、曝気槽８２内の被ろ過水１１の水位Ｌｂより低くなっている。その結果、ろ過部材支持部８５の内部の下流側スペース６５，排出管９５，ろ過水用配管９６，固定筒１１６および移動筒１１７は、ろ過水２５で満たされている。また、ろ過部材４０の全部が被ろ過水１１に浸されている。
初めに、調整部１１５で、ろ過水２５の下流側水位Ｌａを高さ調整することにより、水位差Ｈａを最適の値に設定しておく。すると、水位差Ｈａにより被ろ過水１１がろ過部材４０の水に浸った表面全体から繊維１３の間の隙間７４に入るところで被ろ過水１１はろ過され、繊維間隙間７４に入れない微生物の小集団は繊維１３の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材４０の長手方向に生じた圧力勾配により繊維間隙間７４を流れていく。
その後、繊維１３の表面にパイプ状に付着した微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニーを形成する。
その後は、被ろ過水１１の全部または一部は、ろ過機能を有するこの微生物コロニーの内部の微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を水位差Ｈａにより流れ、次いで、繊維１３間の隙間７４を圧力勾配により流れていく。
曝気用送風機１００から、曝気用配管１０１を介してノズル７２に空気６６が常時供給されると、空気６６は被ろ過水１１中に分散する。これにより、曝気槽８２中の被ろ過水１１が曝気されるとともに、気泡６６ａでろ過部材４０の洗浄が行われる。
ろ過水２５は、ろ過部材４０から流出して下流側スペース６５に流れ込む。そして、ろ過水２５は、下流側スペース６５から、排出管９５とろ過水用配管９６を流れる。
次いで、ろ過水２５は、調整部１１５で移動筒１１７の上端部からオーバーフローしてろ過水貯留部４９に貯留された後、矢印Ｆ４に示すように、処理水として排出される。
【００５８】
ろ過部材４０のひも状繊維集合体４３の根元部４３ａに、活性汚泥による微生物コロニー７５（図７）が付着して大きくなりすぎると、ろ過水２５の流量が低下するので、洗浄用の空気６６が供給される。この洗浄時には、制御部１１３から洗浄開始の制御信号が出力される。
この信号により、洗浄用送風機１１０をオンし、ろ過水２５の流路の電動弁９７を動作させて流路を閉じる。そして、空気６６を供給するための洗浄用配管１１１の電動弁１１２を動作させて、空気６６の流路を開く。
これにより、洗浄用送風機１１０から供給される空気６６は、洗浄用配管１１１，排出管９５，下流側スペース６５を通る。そして、空気６６は、スリット９１に係合しているろ過部材４０の繊維１３の間の隙間７４に入った後、ろ過部材４０の表面から被ろ過水１１中に噴出される。
この空気６６の噴出は、ろ過部材４０の根元部４３ａで最も激しく起こる。その結果、根元部４３ａに付着していた微生物コロニー７５（図７）が小さくなるかまたは除去されて、ろ過部材４０が全体的に洗浄される。
【００５９】
ろ過部材４０の洗浄が完了すると、制御部１１３から洗浄完了の制御信号が出力される。この信号により、電動弁９７を動作させてろ過水用配管９６を開き、電動弁１１２を動作させて洗浄用配管１１１を閉じ、洗浄用送風機１１０をオフする。
これにより、洗浄前の状態に戻るので、再び被ろ過水１１のろ過を行うことができる。このようにして、空気供給装置９８と洗浄装置９９でろ過部材４０を洗浄しているので、水処理装置８０を長時間自動的に連続運転することができる。
【００６０】
第１ないし第３の実施形態では、被ろ過水１１とろ過水２５を流すために、水位差Ｈａに基づく重力による位置のエネルギーを利用している。なお、水位差Ｈａに代えて、この水位差Ｈａに相当するヘッドを有するポンプでろ過水２５をゆっくりと吸引してもよい。こうすることにより、被ろ過水１１は、ポンプによるエネルギーと、水の分子間の凝集力とにより、ろ過部材１０，４０の表面から繊維１３の間の隙間７４に入って、繊維間隙間７４を下流側に流れることにより、ろ過される。
繊維１３の表面にパイプ状に付着した微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニーを形成する。
その後は、被ろ過水１１の全部または一部は、微生物コロニーの内部の微小な隙間に入るところでろ過された後、前記微小な隙間を水位差により流れる。
なお、ろ過部材支持部６０，８５のスリット６４，９１を広くして、ろ過部材４０の根元部を緩く支持した状態でろ過を行うと、ひも状繊維集合体４３の主として根元部で水を吸ってろ過が行われる。
また、スリット６４，９１を狭くして、ろ過部材４０の根元部を若干圧縮した状態で支持してろ過を行うと、ひも状繊維集合体４３の表面全体（外周面と先端面）で水を吸ってろ過が行われる。これら二つの現象は、実験によって確認されている。
なお、本発明におけるひも状繊維集合体１２，４３には、前記各実施形態で示すもののほか、直径の細い糸状の繊維集合体や、たて糸と若干のよこ糸からなる繊維集合体なども含まれる。また、たとえば、布状の不織布などを細く切って、若干幅が広くて細長い形状のひも状繊維集合体を成形する場合であってもよい。
第２および第３の実施形態では、ろ過部材４０の全部を被ろ過水１に浸す場合を示したが、ろ過部材４０の全部ではなくて大部分を被ろ過水１１に浸す場合であってもよい。仕切り壁６３，８８が円筒形の場合を示したが、被ろ過水と下流側スペースの間を仕切るものであれば、平面状または多角形の筒状などであってもよい。
また、ろ過部材支持部６０，８５を全体的にほぼ水平方向（横方向）に配置する場合を示したが、ろ過部材支持部６０，８５を、全体的にほぼ垂直方向（縦方向）、または、水平方向に対して傾斜した方向（斜め方向）に配置する場合であってもよい。
【００６１】
上述のように、本発明のひも状のろ過部材１０，４０は、複数のひも状繊維集合体１２，４３が集合してすだれ状になっているので、目詰まりを起こしにくい。また、洗浄時にひも状繊維集合体１２，４３が簡単にほぐれて、ろ過部材１０，４０の内部まで容易に且つ十分に洗浄して、水処理能力を回復させることができる。
しかも、ろ過部材１０，４０に対して、微生物コロニー（固形物）は、強制的に付着したわけではなく自然に付着しているので、ろ過部材１０，４０は目詰まりを起こしにくい。したがって、洗浄手段３３，４８，５６，８４でろ過部材を洗浄すれば、弱い付着力で付着して大きくなっている微生物コロニーを、容易に小さくするかまたは除去することができる。
【００６２】
被ろ過水１１は、水位差によりろ過部材１０，４０の水に浸った表面全体から繊維の間の隙間に入るところでろ過され、前記繊維間隙間に入れない微生物の小集団は前記繊維の表面にパイプ状に付着し、被ろ過水１１は、ろ過部材１０，４０の長手方向に生じた圧力勾配により前記繊維間隙間を流れていく。
その後、前記繊維の表面にパイプ状に付着した微生物の小集団は、ろ過が進むにつれて次第に大きくなって、内部に微小な隙間を有してろ過機能を発揮する微生物コロニーを形成する。
その後は、被ろ過水１１の全部または一部は、この微生物コロニーの内部の前記微小な隙間に入るところでろ過された後、この微小な隙間を水位差により流れ、次いで前記繊維間隙間を圧力勾配により流れていく。
このようにして、被ろ過水１１中の浮遊固形物（たとえば、外径が数μｍ）は、ろ過機能を発揮する微生物コロニーの内部の微小な隙間（たとえば、内径が約１μｍ以下）でろ過されるので、浮遊固形物は、ろ過部材１０，４０の内部を通り抜けることなく、ひも状繊維集合体１２，４３に付着して除去される。これにより、ろ過水２５は清浄化されその水質が向上する。
ひも状のろ過部材１０，４０によりろ過を行うので、ろ過面積を極めて大きくすることができる。また、ひも状繊維集合体１２，４３は、これが絡まらない程度に長くしてろ過面積を大きくすれば、水処理能力を自在に向上させることができる。
【００６３】
ひも状のろ過部材１０，４０を使用している本発明では、汚泥を沈殿させる必要がないので、活性汚泥法や凝集沈殿法などで従来必要であった沈殿槽が不要になる。したがって、活性汚泥などが浮いてしまわないように設備の維持管理に細心の注意を払う必要はない。
また、曝気槽における活性汚泥の濃度を、従来の上限値（たとえば、約５，０００ｐｐｍないし約１０，０００ｐｐｍ）より大幅に高く（たとえば、約５０％ないし約１００％アップ）することも可能である。その結果、水処理の能力を向上させることができる。
【００６４】
上水場において、従来は、原水に薬品を注入して加圧浮上法などで水処理を行う場合があった。これに対して、本発明では、薬品を使用しないので、ろ過水を飲料水として使用しても安全でありランニングコストも低い。
原水のＣＯＤを低減するのに従来は活性炭を使用する場合があったが、本発明では、活性炭を使用せずに、簡素な構成で且つ安価にＣＯＤを低減することができる。
第１ないし第３の実施形態では、被ろ過水およびろ過水の移動は、水位差に基づく重力による位置のエネルギーと水の分子間の凝集力によるものであり、この間に動力は全く使われていない。また、水を循環する必要もない。したがって、従来の水処理技術と比べて、動力が小さくなるので、水処理装置の消費エネルギーを少なくすることができる。騒音もほとんど発生しない。
なお、流れの駆動源（エネルギー源）となる水位差を、流量の制御により生じさせるようにしてもよい。
以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲で種々の変形，付加などが可能である。
なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００６５】
【発明の効果】
本発明は上述のように構成したので、ろ過部材が目詰まりを起こしにくく、また、ろ過部材を容易に洗浄して水処理能力を回復させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】毛管現象を説明するための図である。
【図２】第１の実施形態を示す図である。
【図３】ろ過部材の部分拡大図である。
【図４】図４ないし図８は本発明の第２の実施形態を示す図で、図４はろ過部材を使用した場合の概略構成図である。
【図５】より具体的な水処理装置を示す概略構成図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】一つのひも状繊維集合体の経時変化を示す概略構成図である。
【図８】図５に示す水処理装置におけるろ過水の流量の経時変化を示すグラフである。
【図９】図９および図１０は本発明の第３の実施形態を示す図で、図９は水処理装置の構成図である。
【図１０】図９に示す水処理装置に使用されるろ過部材とろ過部材支持部を示す図である。
【図１１】本発明の関連技術を説明するための図である。
【符号の説明】
１０，４０　　　　ろ過部材
１１　　　　　　　被ろ過水
１２，４３　　　　ひも状繊維集合体
１３　　　　　　　繊維
１９，４７，５７，８３　　ろ過水排出手段
２０，４１，４６，８０　　水処理装置
２１，４５　　　　被ろ過水貯留部
２５　　　　　　　ろ過水
３３，４８，５６，８４　　洗浄手段
５０　　　　　　　パイプ（導水部）
５４，６６　　　　空気（流体）
５５，６７，９８　空気供給装置
６０，８５　　　　ろ過部材支持部
６１，８６　　　　導水部
６２，８７　　　　水位差設定手段
６３，８８　　　　仕切り壁
６８，９９　　　　洗浄装置
７４　　繊維の間の隙間
７５　　微生物コロニー
８２　　曝気槽（被ろ過水貯留部）
Ｈａ　　水位差
Ｌａ　　ろ過水の下流側水位
Ｌｂ　　被ろ過水の水位
【図１】
2004105931.tif 000008
【図２】
2004105931.tif 000009
【図３】
2004105931.tif 000010
【図４】
2004105931.tif 000011
【図５】
2004105931.tif 000012
【図６】
2004105931.tif 000013
【図７】
2004105931.tif 000014
【図８】
2004105931.tif 000015
【図９】
2004105931.tif 000016
【図１０】
2004105931.tif 000017
【図１１】
2004105931.tif 000018