(57)【要約】【課題】生産水量を増加させ、水処理に要するランニングコストを低減できる水処理方法及び活性炭処理装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、被処理水を活性炭層４に通してろ過するろ過工程、活性炭層４を逆洗する逆洗工程を含む水処理方法において、ろ過工程が、活性炭層４の表層部４ａにおける活性炭を流動化する流動化工程を含む。この水処理方法によれば、ろ過工程において活性炭層４の表層部４ａにおける活性炭を流動化することにより表層部４ａにおける活性炭同士の隙間が広がり、ろ過水の通り道が確保される。そして、表層部４ａで捕捉された懸濁物質が層深部でも捕捉されるようになる。すなわち活性炭層４の表層部だけでなく深部でも懸濁物質が捕捉され、活性炭層４の全層を有効に活用して懸濁物質を十分に捕捉できる。このため、ろ過継続時間を長くすることができ、逆洗頻度を少なくすることができる。【選択図】　図１
2004073903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を活性炭層に通してろ過するろ過工程と、前記活性炭層を逆洗する逆洗工程とを含む水処理方法において、
前記ろ過工程が、前記活性炭層の表層部における活性炭を流動化する流動化工程を含むことを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記表層部が、前記活性炭層の表面から深さ５０ｃｍまでの領域であることを特徴とする請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記流動化工程において、前記表層部の下方から前記流体を噴射して前記表層部における活性炭を流動化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記流体が水であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理方法。
【請求項５】
被処理水を活性炭層に通してろ過し、前記活性炭層を逆洗する活性炭処理装置において、
前記活性炭層を有する処理槽と、
前記活性炭層を逆洗する逆洗手段と、
前記活性炭層の前記表層部上に設けられ、前記表層部に面した複数の開口を有し、前記開口から噴射される流体により前記表層部における活性炭を流動化させる流動化管と、
前記流動化管に流体を供給する流体供給手段と、
を備えることを特徴とする活性炭処理装置。
【請求項６】
被処理水を活性炭層に通してろ過し、前記活性炭層を逆洗する活性炭処理装置において、
前記活性炭層を有する処理槽と、
前記活性炭層を逆洗する逆洗手段と、
前記活性炭層の前記表層部に埋設され、水平方向に向かって延びる複数の流体噴射ノズルを有し、前記流体噴射ノズルから噴射される流体により前記表層部における活性炭を流動化させる流動化管と、
前記流動化管に流体を供給する流体供給手段と、
を備えることを特徴とする活性炭処理装置。
【請求項７】
被処理水を活性炭層に通してろ過し、前記活性炭層を逆洗する活性炭処理装置において、
前記活性炭層を有する処理槽と、
前記活性炭層を逆洗する逆洗手段と、
前記活性炭層の前記表層部に少なくとも一部が埋設され、長手方向に沿って複数の突起構造物が設けられる綱状の可動部材と、
を備えることを特徴とする活性炭処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水、下水等を処理する水処理方法及び活性炭処理装置に係り、より詳細には、活性炭層を用いた水処理方法及び活性炭処理装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
水道水は、安全且つ安価に供給されること、安定して供給されることが望まれている。このため、近年では、浄水施設において粒状活性炭処理槽が設けられるようになっている。粒状活性炭処理槽では活性炭層が固定され、この活性炭層は、活性炭の物理化学的な吸着性能に加えて、活性炭に付着した微生物の生物学的な有機物の分解作用を発揮するため、これにより、高度浄水処理を行うことができる。
【０００３】
ところが、このような活性炭処理槽においては、連続的に通水すると汚濁成分などの目詰まりにより活性炭層のろ過抵抗が上昇し、最後には通水量が低下する。そのため、定期的に活性炭層の洗浄を行う必要がある。この洗浄は通常、大型生物の増殖速度を考慮して４８時間程度ろ過を行った時点で実施される。こうしてろ過と洗浄が交互に行われ、水処理が行われる。
【０００４】
このような水処理方法として、従来、種々の方法が知られている（例えば特開平５−２３６６４号公報、特開平６−１７０３８４号公報、特開平６−１７０３５８号公報、特開２００１−１４９７１２号公報、特開平９−４７７６９号公報、特開平１０−１１３６５０号公報、特開平９−７５９６８号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述した従来の公報に記載の水処理方法は、以下に示す課題を有していた。
【０００６】
すなわち従来の公報に記載の水処理方法はいずれも、活性炭処理槽において一旦増大したろ過抵抗を逆洗によって低下させるものであるが、逆洗頻度が高くなると、その分、ろ過継続時間が短くなる。このため、生産水量が低下するだけでなく、逆洗に要するランニングコストが増加する。特に、水質の変化により、活性炭処理槽のろ過抵抗が急上昇する場合があり、その場合には、ろ過継続時間を短くして逆洗頻度を増加させる必要があり、その結果、生産水量がより一層低下し、ランニングコストもより一層増加することとなる。また逆洗頻度の増加により活性炭の流出量も増加するため、活性炭を補充する必要が生じ、活性炭の補充にも多大なランニングコストが必要となる。
【０００７】
そこで、本発明は、生産水量を増加させ、水処理に要するランニングコストを低減できる水処理方法及び活性炭処理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】
本発明者は、活性炭処理槽において活性炭に付着した懸濁物質濃度と層深さとの関係を調べた。その結果を図１に示す。図１において、層厚は、活性炭層の最下面からの厚さを表し、活性炭付着懸濁物質は、単位体積当たりの活性炭に付着した懸濁物質の重量を表す。図１に示すように、活性炭層においては、活性炭層の表層部付近における懸濁物質量が特に高く、層表面からの深さが大きくなるにつれて懸濁物質量が低下することが分かった。すなわち、層の深い領域では、あまり目詰まりが生じていないにもかかわらず、層の表層部付近で目詰まりが生じることによりろ過抵抗が短時間で増加し、活性炭層の逆洗を行わざるを得なくなることが分かった。そこで、本発明者は、活性炭層における懸濁物質量分布に着目し、ろ過工程中に、活性炭層の表層部における活性炭を流動化して活性炭同士の隙間を広げて表層部におけるろ過水の通り道を確保し、層の深部でも懸濁物質を捕捉させ、全層を有効に活用して懸濁物質を捕捉することにより、上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【０００９】
即ち本発明は、被処理水を活性炭層に通してろ過するろ過工程と、前記活性炭層を逆洗する逆洗工程とを含む水処理方法において、前記ろ過工程が、前記活性炭層の表層部における活性炭を流動化する流動化工程を含むことを特徴とするものである。
【００１０】
この水処理方法によれば、ろ過工程において活性炭層の表層部における活性炭を流動化することにより表層部における活性炭同士の隙間が広がり、表層部で処理されたろ過水の通り道が確保され、表層部で捕捉された懸濁物質が層深部でも捕捉されるようになる。すなわち活性炭層の表層部だけでなく深部でも懸濁物質が捕捉され、活性炭層の全層を有効に活用して懸濁物質を十分に捕捉することが可能となる。このため、活性炭層において短時間で目詰まりが起こることが十分に防止され、ろ過継続時間を長くすることができ、逆洗頻度を少なくすることができる。
【００１１】
上記表層部は、活性炭層の表面から深さ５０ｃｍまでの領域であることが好ましい。表層部が、活性炭層の表面から５０ｃｍを超える深さまでの領域であると、活性炭を流動化させることが困難となり、表層部で捕捉された懸濁物質を十分に解放できなくなる傾向がある。
【００１２】
上記流動化工程において、表層部の下方から流体を噴射して表層部における活性炭を流動化させることが好ましい。この場合、表層部の下方から流体を噴射することにより、表層部における活性炭が上昇させられ、活性炭同士の隙間を十分に確保することができ、活性炭層の表層部におけるろ過水の通り道を十分に確保することができる。
【００１３】
上記流体は水であることが好ましい。水を噴射して表層部における活性炭を流動化させると、空気を噴射して表層部における活性炭を流動化させる場合のような編流の発生が起こるおそれがない。
【００１４】
また本発明は、被処理水を活性炭層に通してろ過し、活性炭層を逆洗する活性炭処理装置において、活性炭層を有する処理槽と、活性炭層を逆洗する逆洗手段と、活性炭層の表層部上に設けられ、表層部に面した複数の開口を有する流動化管と、流動化管に流体を供給する流体供給手段とを備える。
【００１５】
この活性炭処理装置によれば、処理槽に被処理水を導入すると、被処理水が活性炭層によりろ過される。そして、ろ過中に、流体供給手段により流動化管に流体を供給すると、複数の開口から表層部に向かって流体が噴射され、表層部が流動化される。これにより、表層部における活性炭同士の隙間が広がり、表層部におけるろ過水の通り道が確保され、表層部で捕捉された懸濁物質が層深部でも捕捉されるようになる。すなわち活性炭層の表層部だけでなく深部でも懸濁物質が捕捉され、活性炭層の全層を有効に活用して懸濁物質を十分に捕捉することが可能となる。このため、活性炭層において短時間で目詰まりが起こることが十分に防止され、ろ過継続時間を長くすることができ、逆洗手段による活性炭層の逆洗頻度を少なくすることが可能となる。
【００１６】
また本発明は、被処理水を活性炭層に通してろ過し、活性炭層を逆洗する活性炭処理装置において、活性炭層を有する処理槽と、活性炭層を逆洗する逆洗手段と、活性炭層の表層部に埋設され、水平方向に向かって延びる複数の流体噴射ノズルを有し、流体噴射ノズルから噴射される流体により表層部における活性炭を流動化させる流動化管と、流動化管に流体を供給する流体供給手段とを備えることを特徴とする。
【００１７】
この場合、処理槽に被処理水を導入すると、被処理水が活性炭層によりろ過される。そして、ろ過中に、流体供給手段により流動化管に流体を供給すると、流動化管の複数の流体噴射ノズルから水平方向に向かって流体が噴射され、これにより表層部における活性炭が流動化される。これにより、表層部における活性炭同士の隙間が広がり、表層部におけるろ過水の通り道が確保され、活性炭層の全層を有効に活用して懸濁物質を十分に捕捉することが可能となる。このため、活性炭層において短時間で目詰まりが起こることが十分に防止され、ろ過継続時間を長くでき、逆洗手段による活性炭層の逆洗頻度を少なくすることができる。また流動化工程において、流体噴射ノズルから遠い位置まで流体が到達するため、水平方向の広い領域にわたって活性炭が流動化される。このため、流動化管から鉛直上方に延びる流体噴射ノズルが設けられる場合に比べて、少ない数の流体噴射ノズルを設けるだけで十分に表層部における活性炭の流動化が可能となる。
【００１８】
更に本発明は、被処理水を活性炭層に通してろ過し、活性炭層を逆洗する活性炭処理装置において、活性炭層を有する処理槽と、活性炭層を逆洗する逆洗手段と、活性炭層の表層部に少なくとも一部が埋設され、長手方向に沿って複数の突起構造物が設けられる綱状の可動部材とを備えることを特徴とする。
【００１９】
この場合、処理槽に被処理水を導入すると、被処理水が活性炭層によりろ過される。そして、ろ過中に、可動部材の一端を引っ張ると、表層部で可動部材が移動する。次に、可動部材の他端を引っ張ると、可動部材は逆の方向に移動する。こうして可動部材の一端と他端を交互に引っ張ると、可動部材には突起構造物が設けられているため、可動部材の移動に伴い突起構造物も移動し、これにより表層部の活性炭が流動化される。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
本発明の水処理方法の説明に先立ち、まず本発明の水処理方法を適用する活性炭処理装置について説明する。図２は、本発明の水処理方法を適用する活性炭処理装置の内部構成を示す概略図である。
【００２２】
図２に示すように、活性炭処理装置１０は処理槽１を有している。処理槽１の側壁１ａには被処理水導入ライン２が接続され、被処理水導入ライン２にはバルブ３が設置されている。バルブ３を開くことにより、被処理水導入ライン２を経て被処理水を処理槽１内に導入することが可能となっている。
【００２３】
また処理槽１の内部には、活性炭層４が配設されている。活性炭層４は、その表面が側壁１ａと被処理水導入ライン２との接続位置より下方に位置するように配置されている。活性炭層４は、複数の粒状活性炭で構成されている。活性炭層４が粒状活性炭で構成されることにより、被処理水中の汚染物質が活性炭に物理化学的に吸着されることに加えて、活性炭に付着した微生物によって生物学的に分解され、被処理水が効果的に浄化される。
【００２４】
活性炭層４の表層部４ａの下方には、流動化管２０が埋設されている。流動化管２０は、例えば図３（ａ）に示すように格子状となっている。流動化管２０は、表層部４ａにおける活性炭を流動化させるためのものであり、活性炭を流動化させる流体を噴射する複数の流体噴射ノズル２１を有している。流体噴射ノズル２１の先端には開口２１ａが形成され、開口２１ａは鉛直上方に向けられている。表層部４ａは、活性炭層４の表面から深さ５０ｃｍまでの領域であることが好ましい。表層部４ａが、活性炭層４の表面から５０ｃｍを超える深さの領域であると、活性炭を流動化させることが困難となり、ろ過継続時間を長くできなくなる傾向がある。表層部４ａは、活性体層４の表面から深さ２０ｃｍまでの領域であることがより好ましい。この範囲にすることにより、表層部４ａにおける活性炭の流動化が容易になり、ろ過継続時間をより十分に長くすることができる。
【００２５】
流動化管２０の形態は、図３（ａ）に示す格子状のものに限定されず、例えば図３（ｂ）に示すように、棒状の流動化管２０ａを複数並設して構成されてもよい。また流体噴射ノズル２１は、必ず設けなければならないというものではなく、流動化管２０に開口２１ａが形成されているだけでもよい。
【００２６】
流動化管２０は、ライン２２を介して水源（図示せず）に接続されている。ライン２２にはポンプ２３が設置されている。従って、ポンプ２３の作動により、水源からライン２２を経て水が流動化管２０に供給される。ここで、水源は、洗浄水を貯留する洗浄水貯槽２４であってもよいが、生産水量を増加させる観点からは、被処理水導入ライン２の導入元である原水貯槽（図示せず）が好ましい。
【００２７】
なお、ライン２２及びポンプ２３により流体供給手段が構成されている。
【００２８】
処理槽１の内部には、排水トラフ５が設けられ、排水トラフ５には、排水ライン６が接続され、排水ライン６にはバルブ７が設置されている。
【００２９】
処理槽１には、オーバーフロー部８が設けられ、オーバーフロー部８は、排水トラフ５より上方に設けられている。オーバーフロー部８はオーバーフローライン９に接続されている。
【００３０】
処理槽１の内部には、活性炭層４の下方に集配水部材１１が設けられている。集配水部材１１は、活性炭層４を支持し、被処理水を活性炭層４に通して得られる処理水を集水し、逆洗時には活性炭層４全体に配水を行うものである。処理槽１の底部には、洗浄水導入ライン１３を介して洗浄水貯槽２４が接続され、洗浄水導入ライン１３には、バルブ１６、逆洗ポンプ２５が設置されている。また処理槽１の底部からは処理水排出ライン１２が延びており、その先端は洗浄水貯槽２４に接続され、処理水排出ライン１２にはバルブ１５が設置されている。また処理槽１の底部には、洗浄空気導入ライン１４が接続され、洗浄空気導入ライン１４にはバルブ１７、ブロワ２６が設置されている。更に処理槽１の底部からは捨水ライン１０１が延びており、その先端が排水ライン６に接続され、捨水ライン１０１には捨水バルブ１００が設置されている。
【００３１】
なお、本実施形態では、洗浄水貯槽２４、逆洗ポンプ２５、洗浄水導入ライン１３、バルブ１６、ブロワ２６、洗浄空気導入ライン１４、バルブ１７、捨水バルブ１００、捨水ライン１０１により逆洗手段が構成されている。
【００３２】
次に、前述した活性炭処理装置１０を用いた水処理方法について説明する。
【００３３】
まず被処理水を処理槽１に導入し、活性炭層４に通してろ過する（ろ過工程）。具体的には、まずバルブ３、バルブ１５を開き、バルブ７，１６，１７を閉じておく。そして被処理水導入ライン２より被処理水を処理槽１に導入する。すると、被処理水は、活性炭層４によりろ過される。活性炭層４を通過して得られる処理水は、集配水部材１１を経て貯留室１８に入り、処理水排出ライン１２から排出される。
【００３４】
このとき、ろ過速度は、０．０５〜０．３ｍ／ｍｉｎの低速でよく、活性炭層４の表層部４ａにおける活性炭の流動化効果を見て、適切な値を決定することができる。
【００３５】
ろ過工程においては、被処理水中の懸濁物質が捕捉されるが、時間が経つと活性炭層４において目詰まりが起こり、ろ過抵抗が高い状態となる。ここで、懸濁物質は、活性炭層４の表層部４ａで特にその濃度が高く、層表面から深部に向かうにつれて懸濁物質の重量が少なくなる。つまり、層表面から深い領域ではあまり懸濁物質が捕捉されていないため捕捉能力は十分にあるにもかかわらず、表層部４ａにおいて目詰まりが起こるだけで、ろ過抵抗が高い状態になる。そこで、本実施形態では、ポンプ２３を作動し、流動化管２０に水を供給する。これにより、流体噴射ノズル２１の開口２１ａから表層部４ａに向かって水を噴射し、活性炭層４の表層部４ａにおける活性炭を流動化する（流動化工程）。
【００３６】
このとき、活性炭同士の隙間が広がり、表層部４ａにおけるろ過水の通り道が確保され、ろ過抵抗が低減される。そして、表層部４ａで捕捉された懸濁物質が活性炭層４の深部でも捕捉されるようになる。すなわち活性炭層４の表層部４ａだけでなく深部でも懸濁物質が捕捉され、活性炭層４の全層を有効に活用して懸濁物質を十分に捕捉することが可能となる。
【００３７】
このため、活性炭層４において短時間で目詰まりが起こることが十分に防止され、ろ過継続時間を長くすることができる。従って、生産水量を増加させることができ、活性炭処理装置１０を小型化できる。このため、既に流動化管等を有しない活性炭処理装置が設けられている場合には、新たに活性炭処理装置を建設することなく、その既設の活性炭処理装置に流動化管等を組み込むなどしてその既設の活性炭処理装置を有効に利用することもできる。更にろ過抵抗を長時間低い状態に維持することができるため、洗浄周期の計画変更準備などの新たな作業が不要となり、運転操作上の負担が軽減される。
【００３８】
またろ過継続時間を長くすることができることにより逆洗頻度を少なくすることができ、逆洗に要するランニングコストを低減することもできる。更に、逆洗頻度を少なくできるため、逆洗による活性炭の流出量も減少し、活性炭の補充に要する費用も低減できる。
【００３９】
特に、本実施形態では、表層部４ａの下方から水を噴射しているため、表層部４ａにおける活性炭が上昇させられ、活性炭同士の隙間を十分に確保することができ、活性炭層４の表層部４ａにおけるろ過水の通り道を十分に確保することができる。従って、ろ過継続時間を十分に長くすることができ、逆洗頻度を少なくすることができる。
【００４０】
なお、ろ過工程における流動化工程の回数や１回当たりの流動化時間は、ろ過抵抗を見ながら適時設定することができるが、流動化工程の開始時期は、懸濁物質の捕捉が発生し、ろ過抵抗が設定値の半分程度以上となってからでよい。
【００４１】
こうして表層部４ａにおける活性炭の流動化を行っても、やがて懸濁物質が活性炭層４の全体にわたって捕捉されると、ろ過抵抗が許容限度まで上昇するようになり、このまま放置すれば、水位がオーバーフロー部８に到達して被処理水が系外に越流する。
【００４２】
従って、ろ過抵抗が許容限度に達する前に、活性炭層４の逆洗を行う（逆洗工程）。逆洗は、洗浄水だけ、又は洗浄空気だけで行ってもよく、あるいは洗浄水と洗浄空気の併洗であってもよい。
【００４３】
具体的には、バルブ３を閉じ、被処理水の導入を停止する。またバルブ１５は閉じ、バルブ７は開く。また捨水バルブ１００を開き、ライン１０１を経て捨水し、水位を活性炭表層の直上まで下げる。またポンプ２３の作動も停止して表層部４ａの流動化を停止する。洗浄水だけで活性炭層４の逆洗を行う場合は、バルブ１６を開き、洗浄水導入ライン１３から貯留室１８に洗浄水を供給し、集配水部材１１を経て活性炭層４に逆通水する。これにより、洗浄水は、懸濁物質を上昇させながら活性炭層４を通過する。洗浄水の導入量の増加に伴い、水位が上昇し、水面が排水トラフ５に達したら洗浄水は逆洗排水として排水ライン６を経て処理槽１から排出される。排出された逆洗排水は、例えば既設の汚泥処理設備などにより適切に処理される。
【００４４】
以後、ろ過工程と逆洗工程とを交互に繰り返し、これにより活性炭処理装置１０における水処理が継続される。
【００４５】
（第２実施形態）
次に、本発明の水処理方法の第２実施形態について説明する。
【００４６】
本実施形態の水処理方法は、下記構成の活性炭処理装置によって実施されるため、まずこの活性炭処理装置について説明する。
【００４７】
図４は、本発明の活性炭処理装置の一実施形態の内部構成を部分的に示す図である。図４に示すように、本実施形態の活性炭処理装置３０は、流体噴射ノズル２１が水平方向に向かって延びており、且つ流動化管２０が活性炭層４の表層部４ａに配置されている点で、活性炭処理装置１０と相違する。
【００４８】
流動化管２０以外の構成については、活性炭処理装置１０と同様であるため、その説明は省略する。
【００４９】
このような活性炭処理装置３０においては、まず被処理水を処理槽１に導入し、活性炭層４に通してろ過する（ろ過工程）。具体的な操作は、活性炭処理装置１０の場合と同様である。
【００５０】
そして、ろ過工程においては、活性炭処理装置１０の場合と同様に、ポンプ２３を作動し、ライン２２を経て流動化管２０に水を供給する。これにより、流体噴射ノズル２１の開口２１ａから水平方向に向かって水を噴射させ、表層部４ａにおける活性炭を流動化する（流動化工程）。
【００５１】
この場合、流動化工程において、流体噴射ノズル２１から遠い位置まで水が到達するため、水平方向の広い領域にわたって活性炭が流動化される。このため、流動化管２０から鉛直上方に延びる流体噴射ノズル２１が設けられる場合に比べて、少ない数の流体噴射ノズル２１を設けるだけで十分に表層部４ａにおける活性炭の流動化が可能となる。
【００５２】
このとき、活性炭同士の隙間が広がり、表層部４ａにおけるろ過水の通り道が確保され、ろ過抵抗が低減される。そして、表層部４ａで捕捉された懸濁物質が活性炭層４の深部でも捕捉されるようになる。すなわち活性炭層４の表層部４ａだけでなく深部でも懸濁物質が捕捉され、活性炭層４の全層を有効に活用して懸濁物質を十分に捕捉することが可能となる。
【００５３】
このため、活性炭層４において短時間で目詰まりが起こることが十分に防止され、ろ過継続時間を長くすることができる。従って、生産水量を増加させることができ、活性炭処理装置１０を小型化できる。このため、既に流動化管等を有しない活性炭処理装置が設けられている場合には、新たに活性炭処理装置を建設することなく、その既設の活性炭処理装置に流動化管等を組み込むなどしてその既設の活性炭処理装置を有効に利用することもできる。更にろ過抵抗を長時間低い状態に維持することができるため、洗浄周期の計画変更準備などの新たな作業が不要となり、運転操作上の負担が軽減される。
【００５４】
またろ過継続時間を長くすることができることにより逆洗頻度を少なくすることができ、逆洗に要するランニングコストを低減することもできる。更に、逆洗頻度を少なくできるため、逆洗による活性炭の流出量も減少し、活性炭の補充に要する費用も低減できる。
【００５５】
（第３実施形態）
次に、本発明の水処理方法の第３実施形態について説明する。
【００５６】
本実施形態の水処理方法は、下記構成の活性炭処理装置によって実施されるため、まずこの活性炭処理装置について説明する。
【００５７】
図５は、本発明の活性炭処理装置の他の実施形態の内部構成を部分的に示す図である。図５に示すように、本実施形態の活性炭処理装置４０は、流動化管２０が活性炭層４の上に配置されており、流体噴射ノズル２１が流動化管２０から鉛直下方に向かって延びている点で、活性炭処理装置１０と相違する。
【００５８】
ここで、流動化管２０を固定する固定部材４１が設けられることが好ましい。この場合、流動化管２０から水を噴射する時に流動化管２０が固定部材４１によりしっかりと固定されるため、噴射の反作用による流動化管２０の浮上を十分に防止でき、活性炭層４の表層部４ａにおける活性炭の流動化を効果的に行うことができる。
【００５９】
このように、流動化管２０が活性炭層４の表層部４ａに埋設されていないため、取外しが容易である。従って、通常の被処理水水質でほとんど問題がない時は使用せず、緊急時や水質の悪化する時期にのみ設置し利用することが可能である。
【００６０】
流動化管２０以外の構成については、活性炭処理装置１０と同様であるため、その説明は省略する。
【００６１】
このような活性炭処理装置４０においては、まず被処理水を処理槽１に導入し、活性炭層４に通してろ過する（ろ過工程）。具体的な操作は、活性炭処理装置１０の場合と同様である。
【００６２】
ろ過工程においては、活性炭処理装置１０の場合と同様に、ポンプ２３を作動し、流動化管２０に水を供給する。これにより、流体噴射ノズル２１の開口から鉛直下方に向かって水を噴射させ、表層部４ａにおける活性炭を流動化する（流動化工程）。
【００６３】
このとき、活性炭同士の隙間が広がり、表層部４ａにおけるろ過水の通り道が確保され、ろ過抵抗が低減される。そして、表層部４ａで捕捉された懸濁物質が活性炭層４の深部でも捕捉されるようになる。すなわち活性炭層４の表層部４ａだけでなく深部でも懸濁物質が捕捉され、活性炭層４の全層を有効に活用して懸濁物質を十分に捕捉することが可能となる。
【００６４】
このため、活性炭層４において短時間で目詰まりが起こることが十分に防止され、ろ過継続時間を長くすることができる。従って、生産水量を増加させることができ、活性炭処理装置１０を小型化できる。このため、既に流動化管等を有しない活性炭処理装置が設けられている場合には、新たに活性炭処理装置を建設することなく、その既設の活性炭処理装置に流動化管等を組み込むなどしてその既設の活性炭処理装置を有効に利用することもできる。更にろ過抵抗を長時間低い状態に維持することができるため、洗浄周期の計画変更準備などの新たな作業が不要となり、運転操作上の負担が軽減される。
【００６５】
またろ過継続時間を長くすることができることにより逆洗頻度を少なくすることができ、逆洗に要するランニングコストを低減することもできる。更に、逆洗頻度を少なくできるため、逆洗による活性炭の流出量も減少し、活性炭の補充に要する費用も低減できる。
【００６６】
（第４実施形態）
次に、本発明の水処理方法の第４実施形態について説明する。
【００６７】
本実施形態の水処理方法は、下記構成の活性炭処理装置によって実施されるため、まずこの活性炭処理装置について説明する。
【００６８】
図６は、本発明の活性炭処理装置の更に他の実施形態の内部構成を部分的に示す図である。図６に示すように、本実施形態の活性炭処理装置５０は、活性炭層４に回転可能に設けられる滑車５１ａ，５１ｂと、滑車５１ａの上方に回転可能に設けられる滑車５２とを備えている。また活性炭処理装置５０は、弾性体５３を有し、弾性体５３の一端５３ａは固定端となっている。弾性体５３としては、例えばバネ、ゴム等が用いられる。更に活性炭処理装置５０は、一部が活性炭層４の表層部４ａに埋設される綱状の可動部材５４を備えており、可動部材５４には、その長手方向に沿って複数の突起構造物５５が設けられている。可動部材５５としては、可撓性を有し且つ活性炭によって摩耗し難い材料、例えばポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンが用いられる。突起構造物５５としては、活性炭によって摩耗し難い材料、例えばステンレスが用いられる。また突起構造物５５の形状としては、断面ひし形形状が好ましい。
【００６９】
可動部材５４の一端は、弾性体５３の他端５３ｂに接続され、可動部材５４は、滑車５１ｂ，５１ａ，５２に引っ掛けられている。可動部材５４の他端は、自由端であってもよいが、牽引装置等に接続されていてもよい。なお、本実施形態では、滑車５１ａ，５１ｂは、可動部材５４が水平方向に往復移動しても、可動部材５４を表層部４ａに埋設した状態に保持する。従って、滑車５１ａ，５１ｂにより保持手段が構成されている。
【００７０】
他の構成については、活性炭処理装置１０と同様であるため、その説明は省略する。
【００７１】
このような活性炭処理装置５０においては、まず被処理水を処理槽１に導入し、活性炭層４に通してろ過する（ろ過工程）。具体的な操作は、活性炭処理装置１０の場合と同様である。
【００７２】
ろ過工程においては、可動部材５４の他端を牽引して引張力を加える。すると、可動部材５４は、滑車５２、５１ａ，５１ｂを介して、弾性体５３の復元力に抗しながら表層部４ａを水平方向に移動する。そして、可動部材５４の他端への引張力が解放されると、弾性体５３の復元力により可動部材５４は表層部４ａを逆方向に移動する。こうして可動部材５４が表層部４ａにおいて往復移動すると、可動部材５４に設けられた突起構造物５５により表層部４ａにおける活性炭が流動化される（流動化工程）。
【００７３】
このとき、活性炭同士の隙間が広がり、表層部４ａにおけるろ過水の通り道が確保される。そして、表層部４ａで捕捉された懸濁物質が層深部でも捕捉されるようになる。すなわち活性炭層４の表層部４ａだけでなく深部でも懸濁物質が捕捉され、活性炭層４の全層を有効に活用して懸濁物質を十分に捕捉することが可能となる。
【００７４】
このため、活性炭層４において短時間で目詰まりが起こることが十分に防止され、ろ過継続時間を長くすることができる。従って、生産水量を増加させることができ、活性炭処理装置１０を小型化できる。このため、既に流動化管等を有しない活性炭処理装置が設けられている場合には、新たに活性炭処理装置を建設することなく、その既設の活性炭処理装置に可動部材５４、滑車５１ａ，５１ｂ、弾性体５３等を組み込むなどしてその既設の活性炭処理装置を有効に利用することもできる。更にろ過抵抗を長時間低い状態に維持することができるため、洗浄周期の計画変更準備などの新たな作業が不要となり、運転操作上の負担が軽減される。
【００７５】
またろ過継続時間を長くすることができることにより逆洗頻度を少なくすることができ、逆洗に要するランニングコストを低減することもできる。更に、逆洗頻度を少なくできるため、逆洗による活性炭の流出量も減少し、活性炭の補充に要する費用も低減できる。
【００７６】
なお、本実施形態では、弾性体５３が用いられているが、弾性体５３に代えて牽引装置等も用いることができる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、表層部４ａにおける活性炭を流動化させる流体として水が用いられているが、水に代えて空気等の気体を用いることもできる。この場合は、ポンプ２３に代えて、例えばブロワが用いられることとなる。
【００７８】
上述した活性炭処理装置１０、３０，４０，５０は、浄水処理設備に有効に適用可能である。図７は、本発明の活性炭処理装置を適用した浄水処理設備の一例を示すフロー図である。図７に示すように、原水は順次、着水井槽６０、凝集槽６１、沈殿槽６２、オゾン処理槽６３、活性炭処理装置６４、急速ろ過槽６５、消毒槽６６を経て浄化され、給水される。活性炭処理装置６４としては、上記実施形態の活性炭処理装置が用いられる。ここで、活性炭処理装置においては、ろ過継続時間を長くすることができ、逆洗頻度も低くすることができるため、浄化処理設備全体としても、生産水量を効率よく増加させることができ、また逆洗に要するランニングコストも低減することができる。更に活性炭処理装置において濁質リークが発生したとしても、後段に急速ろ過槽６５が設置されているため、水質の安全性を保持することが可能である。
【００７９】
【実施例】
以下、実施例により、本発明の内容をより具体的に説明する。
【００８０】
（実施例１）
図２に示す活性炭処理装置１０を用いて、以下のようにして被処理水のろ過を行った。被処理水としては、懸濁物質濃度が０．３５ｍｇ／ｌのものを用いた。
【００８１】
まず被処理水を処理槽１に導入し、活性炭層４に通してろ過した。ろ過速度は、０．２ｍ／ｍｉｎとした。具体的には、まずバルブ３、バルブ１５を開き、バルブ７，１６，１７を閉じ、被処理水導入ライン２より被処理水を処理槽１に導入した。処理水は、集配水部材１１を経て貯留室に入り、処理水排出ライン１２から排出した。
【００８２】
次に、ろ過を開始して２４時間経過後、ポンプ２３を作動し、流動化管２０に被処理水を供給した。これにより、流体噴射ノズル２１の開口２１ａから表層部（層表面から深さ２０ｃｍまでの部分）４ａに向かって被処理水を噴射し、活性炭層４の表層部４ａにおける活性炭を流動化した。被処理水の噴射時間、すなわち流動化時間は、３０秒とし、流動化回数は１回とし、噴射終了後、ポンプ２３の作動を停止し、表層部４ａの流動化を停止した。
【００８３】
そして、ろ抗が許容値２０．５ｋＰａに達した後、活性炭層４の逆洗を行った。具体的には、バルブ３を閉じ、被処理水の導入を停止すると共に、バルブ１５を閉じ、バルブ７を開き、更に捨水バルブ１００を開いた。この状態で、バルブ１６を開き、洗浄水導入ライン１３から処理槽１内に洗浄水を供給し、洗浄水だけで活性炭層４の逆洗を行った。
【００８４】
結果を図８に示す。図８のＡ点がろ過開始時、Ｂ点が流動化開始時、Ｃ点が逆洗開始時、Ｄ点が逆洗終了時であり、ＡＣ間の時間は、４８時間とした。
【００８５】
図８に示すように、Ｂ点で流動化を行うことによりろ過抵抗が低下し、その後再びろ過抵抗が増加したが、ろ過を開始して４８時間でろ過抵抗が許容限度（逆洗が必要になるろ過抵抗）である２０．５ｋＰａに達した。すなわちろ過の途中で活性炭層４の表層部の流動化を行うことにより、ろ過継続時間を長くできることが分かった。
【００８６】
（比較例１）
ろ過中に活性炭層４の表層部４ａの流動化を行わなかった以外は実施例１と同様にして水処理を行った。結果を図８に示す。図６のＡ’点がろ過開始時、Ｂ’点がろ過抵抗許容限度到達時、Ｃ’点は逆洗開始時であり、Ａ’Ｃ’間の時間は、４８時間とした。
【００８７】
図８に示すように、ろ過開始後、３６．５時間でろ過抵抗が許容限度に達した。すなわち逆洗開始予定時より前に、ろ過抵抗が許容限度に達してしまうことが分かった。従って、実際上は、ろ過継続時間を４８時間より短くせざるを得ず、逆洗頻度も増加せざるを得ないことが分かった。
【００８８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の水処理方法及び活性炭処理装置によれば、ろ過中に表層部における活性炭を流動化させることにより、活性炭同士の隙間を広げることができ、ろ過水の通り道を確保することができるため、活性炭層において短時間で目詰まりが起こることが十分に防止され、ろ過継続時間を長くすることができる。
【００８９】
従って、生産水量を増加させることができ、活性炭処理装置を小型化できる。このため、既に流動化管等を有しない活性炭処理装置が設けられている場合には、新たに活性炭処理装置を建設することなく、その既設の活性炭処理装置に流動化管等を組み込むなどしてその既設の活性炭処理装置を有効に利用することもできる。
【００９０】
更にろ過抵抗を長時間低い状態に維持することができるため、洗浄周期の計画変更準備などの新たな作業が不要となり、運転操作上の負担が軽減される。
【００９１】
またろ過継続時間を長くすることができることにより逆洗頻度を少なくすることができ、逆洗に要するランニングコストを低減することもできる。
【００９２】
更に、逆洗頻度を少なくできるため、逆洗による活性炭の流出量も減少し、活性炭の補充に要する費用も低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】活性炭処理装置における活性炭層の層厚と活性炭に付着した懸濁物質量との関係を示すグラフである。
【図２】本発明の水処理方法を適用する活性炭処理装置の構成を示す概略図である。
【図３】図１の流動化管の形態を示す平面図であり、（ａ）は、並設された複数の流動化管、（ｂ）は、格子状の流動化管を示している。
【図４】本発明の活性炭処理装置の一実施形態を部分的に示す概略図である。
【図５】本発明の活性炭処理装置の他の実施形態を部分的に示す概略図である。
【図６】本発明の活性炭処理装置の更に他の実施形態を部分的に示す概略図である。
【図７】本発明の活性炭処理装置を適用した浄水処理設備を示すフロー図である。
【図８】活性炭処理装置においてろ過及び逆洗をした時の日数とろ抗との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…処理槽、４…活性炭層、４ａ…表層部、１０，３０，４０，５０…活性炭処理装置、１３…洗浄水導入ライン（逆洗手段）、１４…洗浄空気導入ライン（逆洗手段）、１６…バルブ（逆洗手段）、１７…バルブ（逆洗手段）、２０…流動化管、２１…流体噴射ノズル、２１ａ…開口、２２…ライン（流体供給手段）、２３…ポンプ（流体供給手段）、２４…洗浄水貯槽（逆洗手段）、２５…逆洗ポンプ（逆洗手段）、２６…ブロワ（逆洗手段）、５３…弾性体、５４…可動部材、５５…突起構造物。
【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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