(57)【要約】【課題】設置面積の省スペース化を図ることができる高度浄水処理ユニット、及び当該高度浄水処理ユニットを備えた被処理水処理システムを提供すること。【解決手段】本発明に基づく被処理水を浄化する被処理水処理システム１は、高度浄水処理ユニット２を備えている。高度浄水処理ユニット２は、被処理水にオゾン処理を施すオゾン処理槽１０と、オゾン処理槽１０の下方に設置され、被処理水に活性炭吸着処理を施すとともに生物分解処理を施す生物活性炭吸着槽１１と、を備えている。そして、オゾン処理槽１０と生物活性炭吸着槽１１との間には、被処理水中のオゾンの自己分解を促す滞留槽１２が設置されている。従って、本発明に基づく高度浄水処理ユニット２は、オゾン処理槽１０、滞留槽１２及び生物活性炭吸着槽１１が立体的に配置されて設けられており、設置面積の省スペース化を図ることができる。【選択図】　図２
2004097991.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水にオゾン処理を施すオゾン処理槽と、
オゾン処理槽の下方に設置され、被処理水に活性炭吸着処理を施すと共に生物分解処理を施す生物活性炭吸着槽と、
オゾン処理槽と生物活性炭吸着槽との間に設置され、被処理水中のオゾン成分の自己分解を促す滞留槽と、を備え、
オゾン処理槽と滞留槽と生物活性炭吸着槽とが立体的に配置されていることを特徴とする高度浄水処理ユニット。
【請求項２】
オゾン処理槽と滞留槽との間に、オゾン処理槽から滞留槽に流入する被処理水を整流する整流装置を設置した
ことを特徴とする請求項１に記載の高度浄水処理ユニット。
【請求項３】
オゾン処理槽の下部には、オゾン処理槽内にオゾンを散気するための気孔が複数設けられた散気装置が設置されており、
散気装置の各気孔の径は略３０μｍである
ことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の高度浄水処理ユニット。
【請求項４】
オゾン処理槽の下部には、オゾン処理槽内にオゾンを散気するための気孔が複数設けられた散気装置が設置されており、
整流装置は、散気装置の近傍に設けられており、足場として利用されうるようになっている
ことを特徴とする請求項２に記載の高度浄水処理ユニット。
【請求項５】
オゾン処理槽は、オゾン処理槽内に流入する被処理水を整流するための流入水整流器を更に具備している
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の高度浄水処理ユニット。
【請求項６】
オゾン処理槽において被処理水のオゾン処理が可能なオゾン処理槽内断面積は、生物活性炭吸着槽において被処理水の活性炭吸着処理および生物分解処理が可能な生物活性炭吸着槽内断面積と略同一である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の高度浄水処理ユニット。
【請求項７】
滞留槽と、生物活性炭吸着槽と、は略連続的に接続されており、
生物活性炭吸着槽内の水は、滞留槽へ流入自在となっている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の高度浄水処理ユニット。
【請求項８】
生物活性炭吸着槽内には、複数の生物活性炭によって形成された生物活性炭層が設けられており、
生物活性炭層よりも下方に位置する生物活性炭吸着槽の内壁は、段付部を有しており、
生物活性炭吸着槽内の段付部の上部であって生物活性炭層の下部には、生物活性炭吸着槽内の被処理水を集水すると共に生物活性炭吸着槽外へ排出する下部集水装置が設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の高度浄水処理ユニット。
【請求項９】
オゾン処理槽、生物活性炭吸着槽および滞留槽のうち少なくともいずれか１つは、鉄筋コンクリートおよびステンレス鋼板のうち少なくともいずれか一方を含んで構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の高度浄水処理ユニット。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の高度浄水処理ユニットと、
高度浄水処理ユニットの前段に設けられ、汚濁成分を沈殿除去する沈殿処理を被処理水に施す沈殿池と、
高度浄水処理ユニットの後段に設けられ、濾過処理を被処理水に施す濾過池と、を備えたことを特徴とする被処理水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾン処理及び生物活性炭処理（活性炭吸着処理および生物分解処理）によって被処理水を浄化する高度浄水処理ユニット、及び当該高度浄水処理ユニットを備えた被処理水処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川、湖沼、貯水池等から取水された被処理水（水道原水）は、浄化処理が施された後、水道水として一般に供給される。従来より、このような浄化処理の方式として急速濾過方式が広く採用されている。
【０００３】
急速濾過方式は、凝集沈殿工程と濾過処理工程と消毒工程とを含んで構成されている。凝集沈殿工程では、硫酸アルミニウム等の凝集剤が被処理水に添加され、被処理水中の濁質成分や藻類等の汚濁成分を沈殿池において沈殿除去するようになっている。濾過処理工程では、例えば砂濾過層によって被処理水を濾過して清澄な被処理水を得ることができるようになっている。消毒工程では、塩素等によって被処理水が消毒されるようになっている。被処理水は、これらの各工程を経て浄化され、安全な水道水として一般に供給されるようになっている。
【０００４】
しかしながら、近年の産業活動の発展や都市化の進展により、河川等への排出水が増加するとともに、アンモニア性窒素、界面活性剤、フェノール、油、等による河川の汚染が増大しており、被処理水（水道原水）の水質汚濁は急速に進行している。また、河川等が富栄養化すると藍藻類が異常繁殖し、このような河川等から取水された被処理水（水道原水）は、かび臭等の汚臭を生じさせていることがある。更に、河川等では、植物が枯死して分解する際に生じる腐食質や都市排水等に含まれる有機物が塩素と反応して、発ガン性を有する言われているトリハロメタンが発生することがある。
【０００５】
このような河川等から取水される被処理水を安全な水道水に浄化するために、上述の急速濾過方式にオゾン処理と生物活性炭処理とを付加した高度浄水処理方式が導入されている。
【０００６】
オゾン処理は、被処理水にオゾンを接触、溶解させて、オゾンの強力な酸化力を利用して被処理水を浄化するものである。被処理水にオゾン処理が施されると、▲１▼殺菌、殺藻等による被処理水の消毒、▲２▼脱色、▲３▼脱臭、▲４▼鉄、マンガンの酸化、▲５▼有機物、無機物の酸化、▲６▼有機物、無機物の無害化、▲７▼難分解性物質の易分解性化、▲８▼凝集性の改善、等が行われる。
【０００７】
このようなオゾン処理には、図７に図示されているようなオゾン接触槽を用いたディフューザー方式が、一般に採用されている。このようなオゾン接触槽１０では、図７に示されているような３段対向流接触方式が広く採用されており、オゾン散気装置を有する３段のオゾン接触槽１０と１段の滞留槽１２とによって構成され、各槽は、内部流路と内部流路を仕切る仕切壁とを含んで形成されている。
【０００８】
図７に示すオゾン接触槽１０に供給された被処理水は、上昇流・下降流を繰り返して各オゾン接触槽１０に流入し、オゾン散気装置から散気されるオゾンと気液接触してオゾンにより浄化されるようになっている。そして、各オゾン接触槽１０を経た被処理水は、滞留槽１２に流入して、被処理水中に残留するオゾンの自己分解が促されるようになっている。このディフューザー方式は、他の方式に比べて、▲１▼装置構造が簡単である、▲２▼オゾン化空気を空気源ブロワ又は空気圧縮機の圧力によって各オゾン接触槽１０内に直接噴出させることができる、▲３▼槽のメンテナンスの時期間隔が長期間でよいので、管理が容易である、▲４▼建設及び管理コストが安価である、▲５▼被処理水の流量が変動しても容易に追従制御することができる、等の特徴を有している。
【０００９】
一方、生物活性炭処理は、活性炭の吸着作用を利用して被処理水中の有機物質等を吸着除去するとともに、活性炭の表面及び細孔に微生物を繁殖させ、この微生物の生物分解作用を利用して有機物を分解するものである。この生物活性炭処理は、▲１▼オゾン処理で生じた副成生物を除去することができる、▲２▼アンモニア性窒素を生物分解作用によって処理するとともに、トリハロメタン等の溶存有機物を吸着作用によって処理することができる、等の特徴を有している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
水質汚染の進んだ被処理水であっても、上述の高度浄水処理方式を導入した高度浄水処理施設によって、より安全な水道水を得ることができるようになってきている。
【００１１】
近年では、クリプトスポリジウムやジアルジア等の原虫類に属する水系病原性生物による感染症や、農薬・ダイオキシン・内分泌撹乱物質等による毒性、変異原性、発ガン性、催奇性による弊害が注目されている。高度浄水処理方式は、これらの水系病原性生物や農薬・ダイオキシン・内分泌撹乱物質等の防止に対しても非常に有効である。
【００１２】
このような高度浄水処理方式を導入した浄水処理施設（被処理水処理システム）は、広大な敷地面積が必要とされるが、そのような広大な敷地を確保することは一般的には難しい。
【００１３】
また、多量の被処理水を短時間で処理することが望ましいが、そのような浄水処理施設は大型化・複雑化する傾向にあるため、処理時間が比較的長時間に及んでしまうこともある。更に、大型・複雑な浄水処理施設の運転・メンテナンス等の管理には多大な労力が必要とされる。
【００１４】
従って、コンパクトな構成を有し設置面積の省スペース化が図られている浄水処理施設が望ましく、また、効率的・効果的な浄水処理を行って、経済的に稼動することができる浄水処理施設が望ましい。
【００１５】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、設置面積の省スペース化を図ることができる高度浄水処理ユニット、及び当該高度浄水処理ユニットを備えた被処理水処理システムを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、被処理水にオゾン処理を施すオゾン処理槽と、オゾン処理槽の下方に設置され、被処理水に活性炭吸着処理を施すと共に生物分解処理を施す生物活性炭吸着槽と、オゾン処理槽と生物活性炭吸着槽との間に設置され、被処理水中のオゾン成分の自己分解を促す滞留槽と、を備え、オゾン処理槽と滞留槽と生物活性炭吸着槽とが立体的に配置されていることを特徴とする高度浄水処理ユニットである。
【００１７】
本発明によれば、オゾン接触槽、滞留槽及び生物活性炭吸着槽が立体的に配置されて高度浄水処理ユニットが設けられる。
【００１８】
この場合、オゾン処理槽と滞留槽との間に、オゾン処理槽から滞留槽に流入する被処理水を整流する整流装置を設置することが好ましい。当該整流装置を設けることにより、整流された被処理水をオゾン処理槽から滞留槽へ流入させることができる。
【００１９】
また、オゾン処理槽の下部には、オゾン処理槽内にオゾンを散気するための複数の気孔が設けられた散気装置が設置されており、散気装置の各気孔の径は略３０μｍであることが好ましい。各気孔の径を略３０μｍとすることにより、各気孔から散気されるオゾンを含むガス類の泡を微細にすることができ、被処理水とオゾンとの接触面積を効率良く増加させることができる。
【００２０】
また、オゾン処理槽の下部には、オゾン処理槽内にオゾンを散気するための複数の気孔が設けられた散気装置が設置されており、整流装置は、散気装置の近傍に設けられており、足場として利用されうるようになっていることが好ましい。この場合、整流装置に、「被処理水の整流」という機能と「足場」という機能とを持たせることができる。
【００２１】
また、オゾン処理槽は、オゾン処理槽内に流入する被処理水を整流するための流入水整流器を更に具備していることが好ましい。流入水整流器には、例えば、バッフルプレートが組み合わされて構成されているいわゆるバッフル等を用いることができる。
【００２２】
また、オゾン処理槽において被処理水のオゾン処理が可能なオゾン処理槽内断面積は、生物活性炭吸着槽において被処理水の活性炭吸着処理および生物分解処理が可能な生物活性炭吸着槽内断面積と略同一であることが好ましい。オゾン処理槽内断面積と生物活性炭吸着槽内断面積とを略同一とすることにより、オゾン処理槽におけるオゾン処理を効果的に行うことができ、オゾン処理槽の鉛直方向長さを減縮しうる。また、オゾン処理槽を、滞留槽を介して生物活性炭吸着槽と略連続的に設けることが容易になりうる。
【００２３】
また、滞留槽と生物活性炭吸着槽とは略連続的に接続されており、生物活性炭吸着槽内の水は、滞留槽へ流入自在となっていることが好ましい。
【００２４】
また、生物活性炭吸着槽内には、いくつかの生物活性炭によって形成された生物活性炭層が設けられており、生物活性炭層よりも下方に位置する生物活性炭吸着槽の内壁は、段付部を有しており、生物活性炭吸着槽内の段付部の上部であって生物活性炭層の下部には、生物活性炭吸着槽内の被処理水を集水すると共に生物活性炭吸着槽外へ排出する下部集水装置が設置されていることが好ましい。この場合には、段付部によって被処理水の所謂ブレークスルーが防止され、被処理水は効果的に生物活性炭層を通過しうる。
【００２５】
また、オゾン処理槽、生物活性炭吸着槽および滞留槽のうち少なくともいずれか１つは、鉄筋コンクリートおよびステンレス鋼板のうち少なくともいずれか一方を含んで構成されていることが好ましい。このような構成を有する高度浄水処理ユニットは、比較的に高強度となるからである。
【００２６】
また、本発明は、上記の高度浄水処理ユニットと、高度浄水処理ユニットの前段に設けられ、汚濁成分を沈殿除去する沈殿処理を被処理水に施す沈殿池と、高度浄水処理ユニットの後段に設けられ、濾過処理を被処理水に施す濾過池と、を備えたことを特徴とする被処理水処理システムである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
【００２８】
図１乃至図６は本発明の一実施の形態を示す図である。図１は、被処理水処理システムの構成を示す概略図である。図２は、高度浄水処理ユニットの構成を示す概略図である。図３は、図２のＡ−Ａ部分の断面図であって、主としてバッフルの構成を示す概略図である。図４は、図２のＢ−Ｂ部分の断面図であって、主として散気ディスク（散気装置）の構成を示す概略図である。図５は、生物活性炭吸着槽内の粒状活性炭の洗浄過程における高度浄水処理ユニットの状態を示す概略図である。図６は、生物活性炭吸着槽内の粒状活性炭の洗浄過程における「水・空気洗浄」及び「水洗浄」に関するタイムチャートを示す図である。
【００２９】
本実施の形態における被処理水処理システム１は、図１に示すように、高度浄水処理ユニット２と、高度浄水処理ユニット２の前段に設けられた沈殿池３と、高度浄水処理ユニット２の後段に設けられた急速濾過池４と、急速濾過池４の後段に設けられた塩素混和池５と、を備えている。
【００３０】
沈殿池３では、硫酸アルミニウム等の凝集剤が被処理水に添加され、被処理水中の濁質成分や藻類等の汚濁成分を沈殿除去するようになっている。そして、沈殿池３から排出された被処理水（沈殿処理水）は、高度浄水処理ユニット２へ送られるようになっている。
【００３１】
急速濾過池４では、被処理水が、高速で流されて、急速濾過池４内に配置された濾材（図示せず）を通過するようになっている。これにより、被処理水は濾過処理が施され、被処理水中のフロック等の縣濁物質が濾材に付着したり濾層によりふるい分けられることによって除去されるようになっている。なお、濾材には砂等の比較的粗い材料が使用され、この濾材は砂利等の支持材により支持されている。そして、急速濾過池４から排出された被処理水（濾過水）は、塩素混和池５へ送られるようになっている。
【００３２】
塩素混和池５では、被処理水に塩素が添加され、被処理水を塩素消毒するようになっている。そして、塩素混和池５から排出された被処理水は、水道水として一般家庭等の需要家に供給されるようになっている。
【００３３】
高度浄水処理ユニット２は、図２に示すように、被処理水にオゾン処理を施すオゾン接触槽１０（オゾン処理槽）と、オゾン接触槽１０の下方に設置された生物活性炭吸着槽１１と、オゾン接触槽１０と生物活性炭吸着槽１１との間に設置された滞留槽１２と、を備えた角柱型のユニットとなっている。オゾン接触槽１０、生物活性炭吸着槽１１および滞留槽１２は、それぞれ、鉄筋コンクリート、ステンレス鋼板、或いは鉄筋コンクリート及びステンレス鋼板の両者が組み合わされて構成されており、鉄筋コンクリート及びステンレス鋼板のうち少なくともいずれか一方を含んで構成されている。
【００３４】
オゾン接触槽１０の側壁の上部には、流入弁１３を有する沈殿処理水流入口１４が設けられており、沈殿池３から送られてきた被処理水（沈殿処理水）が、沈殿処理水流入口１４を介してオゾン接触槽１０に送られるようになっている。なお、オゾン接触槽１０内への被処理水の流入量は、流入弁１３によって適宜調整可能となっている。
【００３５】
オゾン接触槽１０内の沈殿処理水流入口１４近傍には流入渠１５が設けられており、沈殿処理水流入口１４を介して送られてきた被処理水が一時的に貯留されるようになっている。そして、流入渠１５に貯留されている被処理水は、流入渠１５の側壁の一部を構成する越流堰１６を越えてオゾン接触槽１０内の下方へ流れるようになっている。
【００３６】
また、オゾン接触槽１０内の上部には、図３に示すような板状のバッフル１７（流入水整流器）が複数（３体）設けられている。当該バッフル１７によって流入渠１５からの被処理水が整流され、短絡流や偏流の発生を防ぐようになっている。
【００３７】
オゾン接触槽１０の下部には、図４に示すような耐食性に優れたセラミック製の散気ディスク１８（散気装置）が設置されており、当該散気ディスク１８にはオゾン化空気が供給されるようになっている。散気ディスク１８には、供給されたオゾン化空気をオゾン接触槽１０内に散気するための気孔１９が多数設けられており、各気孔１９の径は略３０μｍとなっている。
【００３８】
また、散気ディスク１８の下方近傍には、重力の影響によってオゾン接触槽１０の上方から下方へ流れてくる被処理水を整流する整流装置２０が設けられている。整流装置２０には小さな丸い整流孔が多数設けられており（パンチングメタル）、被処理水は、この整流孔を通過する際に混合されるとともに整流されるようになっている。この整流装置２０は、散気ディスク１８の略全域に渡って板状に拡がっており、人間が足場として利用可能な強度を有し、操作歩廊としても利用可能となっている。このような整流装置２０を構成する部材として、オゾンに対する耐食性に優れたチタンを好適に用いることができる。
【００３９】
滞留槽１２は、オゾン接触槽１０から送られてきた被処理水が流入するようになっており、被処理水中に残存するオゾン成分の自己分解を促すようになっている。すなわち、「オゾンは、水中では不安定なので迅速に自己分解する」という特性に基づいて、滞留槽１２では、被処理水が一定時間放置され、被処理水中のオゾン成分の自己分解を促すようになっている。
【００４０】
滞留槽１２の側壁の上部には、排水弁２１を有する洗浄水排出口２２が設けられている。この洗浄水排出口２２は、滞留槽１２内において下方から迫り上がってきた洗浄水等の水を滞留槽１２外に排出することができるようになっている。
【００４１】
生物活性炭吸着槽１１内には、多数（複数）の粒状活性炭（生物活性炭）によって形成された１．５ｍ〜２ｍ程度の層厚を有する粒状活性炭層（生物活性炭層）２３が設けられている。また、各粒状活性炭の表面及び内外面における細孔には微生物が繁殖している。生物活性炭吸着槽１１に流入した被処理水は、粒状活性炭の吸着作用により有機物質等が吸着除去される（吸着処理される）とともに、粒状活性炭に繁殖している微生物の生物分解作用により有機物質が分解される（生物分解処理される）ようになっている。なお、微生物の繁殖した粒状活性炭は、微生物の繁殖していない単なる粒状活性炭に比べて、活性炭としての寿命（破過）が飛躍的に長くなるという特徴を有している。
【００４２】
生物活性炭吸着槽１１の側壁の下部には、流出弁２４を有する高度浄水処理水流出口２５が設けられている。生物活性炭吸着槽１１内の被処理水は、高度浄水処理水流出口２５を介して生物活性炭吸着槽１１外に送られ、その後、急速濾過池４へと送られるようになっている。高度浄水処理水流出口２５には切換器２６が設けられている。切換器２６は、生物活性炭吸着槽１１の槽内から槽外への水道原水の流出と、生物活性炭吸着槽１１の槽外から槽内への洗浄水の流入と、を調整するようになっている。なお、生物活性炭吸着槽１１の槽外から槽内への洗浄水は、図示しない洗浄ポンプによって供給されるようになっている。
【００４３】
粒状活性炭層２３よりも下方に位置する生物活性炭吸着槽１１の内壁は、段付部２７を有している。
【００４４】
生物活性炭吸着槽１１内の段付部２７の上部であって粒状活性炭層２３の下部には、下部集水装置２８が設置されている。当該下部集水装置２８は、生物活性炭吸着槽１１内の被処理水を集水して、集水した被処理水を高度浄水処理水流出口２５を介して生物活性炭吸着槽１１外へ排出するようになっている。
【００４５】
なお、下部集水装置２８は粒状活性炭群の下方に設置されている。下部集水装置２８の下方には空気供給ブロワ２９が設けられており、生物活性炭吸着槽１１内に空気を供給することができるようになっている。
【００４６】
オゾン接触槽１０において被処理水のオゾン処理が可能なオゾン接触槽１０内断面積は、生物活性炭吸着槽１１における被処理水の活性炭吸着処理および生物分解処理が可能な生物活性炭吸着槽１１内断面積と略同一となるように設けられると共に、滞留槽１２内の断面積とも略同一となるように設けられている。なお、当該生物活性炭吸着槽１１内断面積は、生物活性炭吸着槽１１内の粒状活性炭槽における線速度、接触時間、空間速度、等が考慮され、生物活性炭吸着槽１１における被処理水の浄化処理が適切に行われるのに必要な面積が確保されている。
【００４７】
そして、滞留槽１２と生物活性炭吸着槽１１とは略連続的に接続されており、生物活性炭吸着槽１１内の水が滞留槽１２内に流入自在となっている。従って、生物活性炭吸着槽１１内の水が迫り上がってくると、この迫り上がってきた水が滞留槽１２に流入するようになっている。また、滞留槽１２は、オゾン接触槽１０とも略連続的に接続されている。
【００４８】
オゾン接触槽１０の上方には排オゾン処理設備３０が設置されている。この、排オゾン処理設備３０は、オゾン接触槽１０内の上方に滞留している空気を吸引し、規制値以下の排オゾン量となるように、吸引した空気中に含まれるオゾンを分解するようになっている。そして、オゾン成分の分解処理が施された空気は、排オゾン処理設備３０から大気中へ放出されるようになっている。
【００４９】
オゾン接触槽１０の側壁の一部と滞留槽１２の側壁の一部とにはのぞき窓３１が形成されており、オゾン接触槽１０内の状態、滞留槽１２内の状態および生物活性炭吸着槽１１内の状態を外部から目視することができるようになっている。
【００５０】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００５１】
河川等から取水された被処理水（水道原水）は、図１に示す沈殿池３に送られて、被処理水中の濁質成分や藻類等の汚濁成分が沈殿除去される。そして、被処理水は、沈殿池３から高度浄水処理ユニット２に送られる。
【００５２】
沈殿池３から高度浄水処理ユニット２に送られてくる被処理水は、図２に示す沈殿処理水流入口１４を介してオゾン接触槽１０内に流入し、流入渠１５に一時的に貯留される。オゾン接触槽１０内に流入した被処理水は、流入渠１５に一時的に貯留されることにより整流され、短絡流や偏流の発生が抑制されるようになっている。そして、流入渠１５に一時的に貯留されている被処理水は、沈殿処理水流入口１４からの更なる被処理水の流入により水位が上昇し、越流堰１６を越えて流入渠１５から緩やかに溢れ出し、短絡流や偏流の発生が防がれている。流入渠１５から溢れ出した被処理水は、図３に示すバッフル１７により更に整流され短絡流や偏流の発生が抑制される。そして、重力の影響により、被処理水はオゾン接触槽１０内を上方から下方へ流れる。
【００５３】
一方、散気ディスク１８からオゾン接触槽１０内にオゾン化空気が散気される。散気されたオゾン化空気は、オゾン接触槽１０内の被処理水中を上昇しながら、この被処理水と気液接触する。これにより、オゾン接触槽１０内の被処理水は、オゾン化空気中のオゾンによりオゾン処理が施され浄化される。
【００５４】
オゾン処理が施されオゾン接触槽１０内を上方から下方へ移動する被処理水は、整流装置２０により整流された後に、滞留槽１２へ流入する。
【００５５】
滞留槽１２に流入した被処理水は、重力の影響により滞留槽１２内を上方から下方へ流れ、滞留槽１２に流入してから一定時間経過後に生物活性炭吸着槽１１に流入する。被処理水が滞留槽１２内を流れる一定時間の間に、被処理水中に残留するオゾン成分の自己分解が促される。このため、被処理水は、オゾン成分が効果的に除去された状態で、生物活性炭吸着槽１１に流入することとなる。
【００５６】
生物活性炭吸着槽１１に流入した被処理水は、粒状活性炭の吸着作用により有機物質等が吸着除去されるとともに、粒状活性炭に繁殖している微生物の生物分解作用により有機物質が分解される。
【００５７】
そして、生物活性炭吸着槽１１内の被処理水は、下部集水装置２８によって集水され、高度浄水処理水流出口２５を介して生物活性炭吸着槽１１外に送り出される。なお、生物活性炭吸着槽１１の段付部２７上に下部集水装置２８が設けられているために、生物活性炭吸着槽１１内の被処理水は、より効果的に粒状活性炭層２３を通過するようになっている。すなわち、例えば生物活性炭吸着槽１１の内側壁面に沿って流れる被処理水であっても、段付部２７によって流れが阻害され、粒状活性炭層２３を効果的に通過するように促されている（”ブレークスルー”の防止）。
【００５８】
高度浄水処理水流出口２５から排出された被処理水（高度浄水処理水）は、図１に示す急速濾過池４へと送られる。急速濾過池４に流入した被処理水は、急速濾過池４内において高速で流され、急速濾過池４内の図示しない濾材を通過し、縣濁物質が除去される。そして、急速濾過池４から排出された被処理水（濾過水）は、図１に示す塩素混和池５へ送られるようになっている。
【００５９】
塩素混和池５に流入した被処理水は、塩素が添加され塩素消毒される。そして、塩素混和池５で塩素消毒された被処理水は、水道水として一般家庭等の需要家に供給される。
【００６０】
ところで、散気ディスク１８から散気されたオゾン化空気中のオゾン成分の大部分は、オゾン接触槽１０内の被処理水と反応して消費されるが、オゾン化空気中のオゾン成分の一部分は、未反応の状態でオゾン接触槽１０内の被処理水から排出され、オゾン接触槽１０内の上部空間に滞留する。また、生物活性炭吸着槽１１に流入する被処理水には僅かであるが残留オゾンが含まれているので、生物活性炭吸着槽１１内の粒状活性炭を洗浄する際には、オゾン成分が生じてオゾン接触槽１０内の上部空間に滞留することがある。
【００６１】
このため、オゾン接触槽１０におけるオゾン処理の際や生物活性炭吸着槽１１の粒状活性炭の洗浄の際には、排オゾン処理設備３０を稼動させる。排オゾン処理設備３０は、オゾン接触槽１０内の上方に滞留している空気を吸引し、吸引した空気中に含まれるオゾン成分を分解して、排オゾン量が規制値以下のとなるように調整する。そして、オゾン成分が分解された空気は、排オゾン処理設備３０から大気中へ放出される。これにより、有害なオゾンが大気中へ放出されるのを効果的に防ぐことができる。
【００６２】
次に、生物活性炭吸着槽１１内に投入されている粒状活性炭の洗浄動作について説明する。
【００６３】
生物活性炭吸着槽１１において被処理水の活性炭吸着処理を継続すると、粒状活性炭層２３の各粒状活性炭の表面や内部に濁質成分が抑留され、損失水頭が徐々に上昇して、生物活性炭吸着槽１１における被処理水の処理量が低下してしまう。
【００６４】
このため、このような状況に達したら、図５及び図６に示すようにして生物活性炭吸着槽１１内の粒状活性炭を洗浄する必要がある。具体的には以下のようにして粒状活性炭が洗浄される。
【００６５】
まず、流入弁１３を全閉に調整して、被処理水がオゾン接触槽１０に流入しないようにする。散気ディスク１８はオゾン化空気の散気を継続して、オゾン接触槽１０内の被処理水の水位を所定のレベルまで下げる。オゾン接触槽１０内の被処理水の水位が所定のレベルまで下がったら、散気ディスク１８はオゾン化空気の散気を停止する。そして、高度浄水処理ユニット２内の各槽では、被処理水の浄化処理が継続され、高度浄水処理ユニット２内における被処理水の水位を下げる。高度浄水処理ユニット２内の被処理水の水位が、生物活性炭吸着槽１１内の粒状活性炭層２３の表面近傍まで低下したら、流出弁２４を全閉に調整して、被処理水の高度浄水処理ユニット２からの排出を停止する。
【００６６】
そして、一定時間経過後、切換器２６が調整され高度浄水処理水流出口２５から生物活性炭吸着槽１１内に洗浄水が供給されるとともに、空気供給ブロワ２９から生物活性炭吸着槽１１内に空気が供給される。この時、生物活性炭吸着槽１１内に供給される洗浄水および空気は、粒状活性炭層２３の下方から供給されるので、各粒状活性炭は洗浄水および空気によって逆流状態で洗浄（逆洗）される（水・空気洗浄）。各粒状活性炭は空気および水の同時洗浄によって激しく流動化し、空気および水と各粒状活性炭との衝突、各粒状活性炭同士の衝突、空気および水による剪断作用、等によって、各粒状活性炭の表面に付着した濁質成分は剥離し、通常は約４分〜５分程度の洗浄で各粒状活性炭に付着した濁質成分の大部分が剥離する（図６参照）。
【００６７】
洗浄水の水位は、徐々に上昇して、生物活性炭吸着槽１１から滞留槽１２へ流入する。そして、洗浄水の水位が洗浄水排出口２２の近傍に達したら、排水弁２１を全開にし、空気供給ブロワ２９からの空気の供給を停止する。一方、高度浄水処理水流出口２５からの洗浄水の供給量を約２倍程度に増大させる（水洗浄）。これにより、粒状活性炭から剥離した濁質成分が、洗浄水によって洗浄水排出口２２から排出され、通常は約１０分程度の洗浄水排出動作で濁質成分の大部分が洗浄水排出口２２から排出される（図６参照）。
【００６８】
そして、生物活性炭吸着槽１１及び滞留槽１２内の濁質成分が洗浄水排出口２２から排出された後に、高度浄水処理水流出口２５からの洗浄水の供給を停止させるとともに排水弁２１を全閉にして、高度浄水処理ユニット２内の水（洗浄水）を静置させる。その後、流入弁１３を開いてオゾン接触槽１０内に被処理水を流入させて、高度浄水処理ユニット２内における被処理水の水位が所定の水位に達したら、散気ディスク１８からオゾン化空気を散気するとともに、流出弁２４を開いて生物活性炭吸着槽１１内の水を高度浄水処理水流出口２５から排出する。これにより、高度浄水処理ユニット２における被処理水の通常の浄化処理に復帰する。
【００６９】
以上説明したように本実施の形態の高度浄水処理ユニット２によれば、オゾン接触槽１０と滞留槽１２と生物活性炭吸着槽１１とが立体的に配置されて設けられているので、これらの各槽が独立して平面的に配置されて設けられる場合に比べて、設置面積の省スペース化を図ることができる。例えば、本実施の形態による高度浄水処理ユニット２を、従来必要とされてきた設置面積の１／３〜１／２程度の敷地面積において設けることも可能である。このため、設置スペースを有効に活用した高度浄水処理が可能となり、最近問題となっている、クリプトスポリジウム、ダイオキシン、内分泌撹乱物質、農薬、トリハロメタンに対しても有効な処理を被処理水に施すことができる。
【００７０】
また、高度浄水処理ユニット２を構成するオゾン接触槽１０と滞留槽１２と生物活性炭吸着槽１１とは上方から下方に向かって立体的に配置されているので、高度浄水処理ユニット２に供給された被処理水は、重力の影響によって上方から下方へ自動的に送られることとなる。このため、各槽間において被処理水を送るためのポンプ等が不要となり、高度浄水処理ユニット２の構成を簡素化するのに役立つ。
【００７１】
また、立体的に配置されたオゾン接触槽１０、滞留槽１２及び生物活性炭吸着槽１１は、隣接する槽と略連続的に接続されているので、各槽間に連絡渠や連絡管等を設置する必要がなく、建設コストの減縮しうる。なお、被処理水は、立体的に配置されたオゾン接触槽１０、滞留槽１２及び生物活性炭吸着槽１１の各槽内及び各槽間を、重力の影響による自然下降流によって移動するようになっている。
【００７２】
一方、生物活性炭吸着槽１１内の粒状活性炭に繁殖する微生物は、オゾンの影響を受けて死滅等してしまうことがあるので、生物活性炭吸着槽１１に供給される被処理水からオゾン成分を可能な限り除去することが好ましい。本実施の形態の高度浄水処理ユニット２によれば、オゾン接触槽１０と生物活性炭吸着槽１１との間に、被処理水中に残留するオゾンの自己分解を促す滞留槽１２が設けられているので、生物活性炭吸着槽１１に供給される被処理水からオゾン成分を効果的に除去することができ、粒状活性炭に繁殖する微生物にとっても好ましい結果をもたらしうる。
【００７３】
また、滞留槽１２と生物活性炭吸着槽１１とは略連続的に接続されており、生物活性炭吸着槽１１内の水が滞留槽１２に流入自在となっているので、滞留槽１２は、例えば生物活性炭吸着槽１１内の粒状活性炭の洗浄の際に洗浄水を流し込むための空間として好適に利用されうるようになっている。このように、オゾン接触槽１０と生物活性炭吸着槽１１との間に設けられた滞留槽１２が、被処理水の浄化処理の際だけではなく、生物活性炭吸着槽１１内の粒状活性炭の洗浄の際、等にも利用されうるようになっているので、当該洗浄等のためのスペースを別途設けたりする必要がない。このため、全体的に見れば、高度浄水処理ユニット２を更に小さく構成することができ、設置スペースの省スペース化をより効果的に達成しうる。なお、このような滞留槽１２は、被処理水に含まれるオゾン成分の自己分解と生物活性炭吸着槽１１内の粒状活性炭の洗浄との両者に必要とされる垂直高さ及び容積を兼ね備えていることが必要とされる。
【００７４】
また、従来の一般的なオゾン接触槽１０内断面積は生物活性炭吸着槽１１内断面積よりも小さかったので、オゾン接触槽１０は、生物活性炭吸着槽１１よりも鉛直方向に大きかった。しかしながら、本発明によれば、オゾン接触槽１０において被処理水のオゾン処理が可能なオゾン接触槽１０内断面積は、生物活性炭吸着槽１１において被処理水の活性炭吸着処理および生物分解処理が可能な生物活性炭吸着槽１１内断面積と略同一である。このため、オゾン接触槽１０の鉛直方向の大きさを小型化することができ、高度浄水処理ユニット２を更にコンパクトに構成しうるようになっている。
【００７５】
また、オゾン接触槽１０、滞留槽１２および生物活性炭吸着槽１１の各槽が平面的に配置されていた従来の施設では、オゾン成分が放出されうる各槽毎に排オゾン処理設備３０を設ける必要があった。しかしながら、本発明によれば、オゾン成分が放出されうるオゾン接触槽１０、滞留槽１２及び生物活性炭吸着槽１１の各槽は、立体的に配置されると共に隣接する槽と略連続的に接続しているので、これらの各槽で放出されるオゾン成分は、最終的には最上段に配置されたオゾン接触槽１０内の上方に滞留するようになっている。このため、オゾン接触槽１０内の上方に滞留するオゾン成分のみを処理することができる排オゾン処理設備３０を設置すれば十分であり、施設全体の構成を更に簡素化することができる。
【００７６】
また、本実施の形態によれば、オゾン接触槽１０、滞留槽１２および生物活性炭吸着槽１１の各槽はユニット型の構成を有している。このため、単体のユニットを利用することができるだけでなく、複数のユニットを組み合わせて利用することもでき、拡張性に優れている。
【００７７】
このため、小規模の高度浄水処理から大規模の高度浄水処理まで、柔軟に対応することができる。また、被処理水処理システムのうち当該高度浄水処理ユニット２のみを、プレハブ（工場）において製作したり組み立てたりすることができるので、高度浄水処理ユニット２の品質向上や工期短縮を図ることも可能である。また、本実施の形態の高度浄水処理ユニット２は、新設の浄水設備（被処理水処理システム）に対してだけでなく既存の浄水設備に対しても容易に適用されうるので、既存の浄水設備を有効に再活用することができる。更に、ユニット化することによって、設置地域の地形や水理条件等に応じて地下、半地下、地上のいずれに対しても、当該高度浄水処理ユニット２を設置することが可能である。
【００７８】
また、従来の一般の散気ディスク１８の気孔１９径が６０μｍ程度となっているのに対して、本発明の散気ディスク１８の気孔１９径は３０μｍとなっている。このため、本発明の散気ディスク１８は、従来よりも微細なオゾン化空気泡を散気することができるとともに、従来よりも多数の気孔１９を散気ディスク１８に設けることができる。このため、微細且つ多数のオゾン化空気泡を被処理水に散気することができるので、オゾン化空気と被処理水との接触面積を増大させて、被処理水に対して効率的なオゾン処理を施すことが可能となる。更に、このような効率的なオゾン処理を被処理水に施すことにより、オゾン接触槽１０を更に小さく設けることが可能となり、単段のオゾン接触槽１０で十分なオゾン処理効果を期待しうる。
【００７９】
なお、当該高度浄水処理ユニット２を製作・組み立て後は、粒状活性炭の投入し、配管・電気配線等の接続して、水、オゾン化空気、電気を供給すれば、直ちに稼動することが可能となっている。
【００８０】
また、気泡接触面積Ａ（１０ｍ２）と、ガス吹込量Ｑ（ｍ３／ｍｉｎ）と、有効高さｈ（ｍ）と、気泡上昇速度ＵＧ（ｍ／ｍｉｎ）と、気泡径ｄ（ｍｍ）と、は以下の式（１）のような関係を有している（「上水高度処理におけるオゾンと応用」、Ｐ．１２４、富士電機、参照）。
【００８１】
Ａ＝（６Ｑｈ）／（ＵＧｄ）　　　　　　（１）
【００８２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、オゾン接触槽と滞留槽と生物活性炭吸着槽とが立体的に配置されて高度浄水処理ユニットが設けられるので、これらの各槽が平面的に配置されて高度浄水処理ユニットが設けられる場合に比べて、高度浄水処理ユニットの設置面積の省スペース化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】被処理水処理システムの構成を示す概略図である。
【図２】高度浄水処理ユニットの構成を示す概略図である。
【図３】図２のＡ−Ａ部分の断面図であって、主としてバッフルの構成を示す概略図である。
【図４】図２のＢ−Ｂ部分の断面図であって、主として散気ディスク（散気装置）の構成を示す概略図である。
【図５】生物活性炭吸着槽内の粒状活性炭の洗浄過程における高度浄水処理ユニットの状態を示す概略図である。
【図６】生物活性炭吸着槽内の粒状活性炭の洗浄過程における「水・空気洗浄」及び「水洗浄」に関するタイムチャートを示す図である。
【図７】従来のディフューザー方式を採用したオゾン接触槽の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
１　被処理水処理システム（被処理水処理システム）
２　高度浄水処理ユニット
３　沈殿池
４　急速濾過池
５　塩素混和池
１０　オゾン接触槽（オゾン処理槽）
１１　生物活性炭吸着槽
１２　滞留槽
１３　流入弁
１４　沈殿処理水流入口
１５　流入渠
１６　越流堰
１７　バッフル（流入水整流器）
１８　散気ディスク（散気装置）
１９　気孔
２０　整流装置
２１　排水弁
２２　洗浄水排出口
２３　粒状活性炭層
２４　流出弁
２５　高度浄水処理水流出口
２６　切換器
２７　段付部
２８　下部集水装置
２９　空気供給ブロワ
３０　排オゾン処理設備
３１　のぞき窓
【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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