(57)【要約】【課題】酸化剤や凝集剤等の薬品を使用することなく、簡単で小型の装置でありながら１２０ｍ／日以上の急速濾過により高能率で地下水等のマンガン成分を除去することができる装置を提供する。【解決手段】原水中の鉄を酸化させ不溶化した後濾材により捕捉する濾過装置の後段に接続され、原水中の溶存酸素濃度を増加させるためにエアレーションを行う気液接触機構（４）と、原水中のマンガンの酸化を促進する触媒機能を有する濾材層（２）を収容する濾過槽（３）と、濾過槽（３）に設けられた濾過水取出し口（９）とを備える除マンガン装置。【選択図】　　　図１
2004136268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水中の鉄を酸化させ不溶化した後濾材により捕捉する濾過装置の後段に接続され原水中のマンガンを除去する装置であって、
該装置の上部に配置された原水供給管と、
原水中の溶存酸素濃度を増加させるためにエアレーションを行うエアレーション手段と、
原水中のマンガンの酸化を促進する触媒機能を有する濾材層を収容する濾過槽と、
該濾過槽に設けられた濾過水取出し口とを備えることを特徴とする除マンガン装置。
【請求項２】
該濾材層は鉄バクテリアの集落が存在する濾材層であることを特徴とする請求項１記載の除マンガン装置。
【請求項３】
該濾材層はマンガン砂を主成分とする濾材層であることを特徴とする請求項１記載の除マンガン装置。
【請求項４】
該エアレーション手段は、装置の上部に配置された原水供給管から供給される原水を多数の流路に分けて流下させる流路形成構造を有する気液接触機構であって、該気液接触機構は規則充填体と、該原水供給管から原水を規則充填体に供給する複数のアダプターとを備え、規則充填体は複数の糸状および帯状のいずれかの形状を有する充填体構成要素からなり、各充填体構成要素は、隣合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長し、該アダプターは該充填体構成要素と一体的に形成されており、該アダプターが他のアダプターから分岐することなく該原水供給管に直接連結されていることを特徴とする請求項１記載の除マンガン装置。
【請求項５】
先端が該濾材層の表層中に差し込まれるようにして配置された複数の目詰まりほぐし棒が固定された目詰まりほぐし棒保持部材と、該目詰まりほぐし棒保持部材を該濾材層の表面と平行な面上に往復動させる機構とをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の除マンガン装置。
【請求項６】
濾過水供給停止時に該原水供給管からの原水の供給を停止しするとともに濾過水を該原水供給管に返送して該濾材層内を循環させる濾過水循環手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の除マンガン装置。
【請求項７】
該濾過水循環手段は、
該濾過水取出し口と該原水供給管とを連結する濾過水循環用管と、
該濾過水循環用管に接続された給水ポンプと、
該濾過水循環用管中に設けられ、濾過水供給時には濾過水を供給するとともに該濾過水循環用管への送水を停止し、濾過水供給停止時には濾過水の供給を停止するとともに濾過水を該濾過水循環用管を介して該原水供給管に返送する切替弁と、
該原水供給管中に設けられ、濾過水供給時には原水を通過させるとともに該濾過水循環用管からの濾過水の通過を停止し、濾過水供給停止時には原水の通過を停止するとともに該濾過水循環用管からの濾過水を通過させる弁手段とを備えることを特徴とする請求項６記載の除マンガン装置。
【請求項８】
該濾過水循環手段は、
該濾過水取出し口と別個の濾過水循環用取出し口と、
該濾過水循環用取出し口と該原水供給管とを連結する濾過水循環用管と、
該濾過水循環用管に接続された給水ポンプと、
該濾過水取出し口側の管路に設けられ、濾過水供給時には開弁し、濾過水供給停止時には閉弁する弁と、
該原水供給管中に設けられ、濾過水供給時には原水を通過させるとともに該濾過水循環用管からの濾過水の通過を停止し、濾過水供給停止時には原水の通過を停止するとともに該濾過水循環用管からの濾過水を通過させる弁手段を備えることを特徴とする請求項６記載の除マンガン装置。
【請求項９】
該濾材層中に埋設された逆洗管をさらに備え、該逆洗管は、該濾材層上部に蓄積した濾材層閉塞物を逆洗により除去するために充分な深さであるとともに該逆洗管の下方にできるだけ厚い濾材層の部分が存在するような深さに埋設されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の除マンガン装置。
【請求項１０】
原水中の鉄を濾材により捕捉した後原水中のマンガンを除去する方法であって、
原水供給管から供給される原水中の溶存酸素濃度をエアレーションにより増加させる工程と、
原水をマンガンの酸化を促進する触媒機能を有する濾材層を通過させる工程と、
該濾材層を通過した濾過水を取出す工程と、
濾過水供給停止時に該原水供給管からの原水の供給を停止し、濾過水を該原水供給管に返送して該濾材層中を循環させるとともにエアレーションを継続して行うことにより濾過水中の溶存酸素濃度を所定のレベルに維持する工程とを備えることを特徴とする除マンガン方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下水等の水中のマンガンを除去する装置に関し、特に酸化剤や凝集剤等の薬品を使用することなく、簡単で小型の装置でありながら原水を１２０ｍ／日以上の高速で処理することができる除マンガン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下水は、水道水の原水として、また食品工業、清涼飲料、醸造、公衆浴場、染色業など水を大量に必要とする産業で利用されているが、現在地下水に含まれる鉄、マンガン成分が大きな問題になっている。鉄やマンガンは人体にとって必要な成分であるが、一定量を超えると水に金属味を与えたり、赤水や黒水の原因となり、飲用に不適となるばかりでなく、これらの産業においてさまざまな問題が生じる。また、建築基礎工事において基礎工事前の地下水抜き取り工事は必要不可欠な工程であるが、地下水に大量の鉄、マンガンが含まれている場合は、そのまま下水道に放流することは法令で禁止されており、地下水中の鉄、マンガンを除去してから放流しなければならないという問題がある。
【０００３】
現在もっとも普及している除鉄、除マンガン装置は、原水に次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤やボリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の凝集剤を添加し、水中に溶け込んでいる鉄、マンガンを酸化させて不溶性の酸化鉄、酸化マンガンとし、これを濾過砂により濾過して取除くものである。
【０００４】
しかし、この酸化剤や凝集剤を注入する方式の水処理装置においては、比較的に多量の酸化剤、凝集剤を消費するのでこれらの購入コストが大きい。また酸化剤として使用される次亜塩素酸が鉄、マンガンを酸化させた後も処理後の浄水の中に残留するために、発癌物質であるトリハロメタンを生成し、その対策のためさらに水を活性炭素層を通して処理しなければならず不経済である。また、経済的考慮から活性炭素層の設置を見送るとすれば、過剰な酸化剤の注入によるトリハロメタンの発生を防止するため濾過後の水を絶えず分析して監視し、状況に応じて酸化剤の注入量を調整する必要があり、薬品購入コストに加えて維持管理費が嵩むという欠点がある。また、この薬品注入方式による水処理装置は、曝気槽、凝集槽、沈殿槽、砂濾過塔、除鉄・除マンガン塔および薬液タンクからなり、システムは複雑であり装置全体が大規模化して広大な設置スペースを必要とするため、市街地等設置スペースが限られた環境においては装置を設置することができない、という問題点がある。さらに、この薬品注入方式による水処理装置において使用した濾過砂は不純物の堆積による目詰まりのため時々取り替える必要があるが、その場合砂が薬品を含有しているので産業廃棄物として処理しなければならず、その放棄場所も制限される等の不便がある。
【０００５】
本出願人は、上記従来の薬品注入方式による水処理装置の欠点を除去するために、特許文献１に記載されたように、地下水中の鉄、マンガンその他の溶解性成分を、酸化剤や凝集剤等の薬品を使用することなく簡単で小型の装置で酸化させ不溶化することにより処理する装置を提供した。
【０００６】
この水処理装置によれば、ジェットノズルにより原水をジェット水流とする一方ジェットノズル内に開口する空気導入管からジェットノズル内に空気を導入することによりジェット水流が空気を巻き込み多数の小さい気泡とし、この多数の気泡を含むジェット水流が濾材層上の水面に叩きつけられ水中および濾材表面において激しいエアレーションが起こる結果、水中の鉄、マンガン成分が酸化されて不溶成分となりフロックを形成するかまたは沈殿して濾材層を形成する濾過砂によって捕捉されるように構成されている。
【０００７】
【特許文献１】
ＷＯ０２／３４６７７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
日本国における水質基準によれば、水道水中の許容鉄濃度は０．３ｍｇ／ｌ以下、許容マンガン濃度は０．０５ｍｇ／ｌ以下と規定されている。実験の結果、上記ＷＯ　０２／３４６７７号公報記載の装置によれば、地下水中の鉄分は充分この許容濃度以下に減少させることができるが、マンガンについては、その濃度を減少させることはできるが、上記許容濃度以下に減少させることが難しいことが判った。
【０００９】
従来地下水中のマンガンを除去するには、上記の薬品注入方式による方法のほかマンガン砂を濾材とする接触濾過法や鉄バクテリアを利用する方法が知られている。
【００１０】
接触濾過法は、原水を前塩素処理してからマンガン砂を濾材として急速濾過し、原水中のマンガンをマンガン砂の表面で接触酸化させて除去するものである。この方法によれば１２０ｍ／日以上の急速濾過が可能であるので高能率で原水を処理することができるが、原水中のマンガンイオンと接触したマンガン砂の被膜（ＭｎＯ２・Ｈ２Ｏ）は不活性のＭｎＯ２・ＭｎＯ・Ｈ２Ｏとなり、接触酸化力を失うので、あらかじめ原水に塩素を注入しておき、マンガン砂が絶えず接触酸化性を復活するようにすることが必要である。したがって、この方法は結局薬品注入方式の１種であり、薬品注入方式が有する上記諸欠点を免れないものである。
【００１１】
鉄バクテリアを利用する方法は、鉄バクテリアが水中に溶存する鉄、マンガンを酸化して不溶性の鉄、マンガン酸化物としてバクテリアの体の表面や体内に沈着する能力を利用するもので、鉄バクテリアがマンガンを吸着後砂濾過によって鉄バクテリアと水を連続的に分離するものである。この方法は薬品を注入する必要はないが、濾過速度は１０〜３０ｍ／日が限度であり、１２０ｍ／日以上の急速濾過により高能率で原水のマンガン除去を行うことはできない。
【００１２】
本発明は、上記各従来技術の問題点にかんがみなされたものであって、酸化剤や凝集剤等の薬品を使用することなく、簡単で小型の装置でありながら、１２０ｍ／日以上の急速濾過により高能率で地下水等のマンガン成分を除去することができる装置を提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の除マンガン装置は、原水中の鉄を酸化させ不溶化した後濾材により捕捉する濾過装置の後段に接続され原水中のマンガンを除去する装置であって、原水中の溶存酸素濃度を増加させるためにエアレーションを行うエアレーション手段と、原水中のマンガンの酸化を促進する触媒機能を有する濾材層を収容する濾過槽と、該濾過槽に設けられた濾過水取出し口とを備えることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の１側面において、該濾材層は鉄バクテリアの集落が存在する濾材層であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の側面において、該濾材層はマンガン砂を主成分とする濾材層であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の他の側面において、該エアレーション手段は、装置の上部に配置された原水供給管から供給される原水を多数の流路に分けて流下させる流路形成構造を有する気液接触機構であって、該気液接触機構は規則充填体と、該原水供給管から原水を規則充填体に供給する複数のアダプターとを備え、規則充填体は複数の糸状および帯状のいずれかの形状を有する充填体構成要素からなり、各充填体構成要素は、隣合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に垂直方向に延長し、該アダプターは該充填体構成要素と一体的に形成されており、該アダプターが他のアダプターから分岐することなく該原水供給管に直接連結されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の他の側面において、除マンガン装置は、先端が該濾材層の表層中に差し込まれるようにして配置された複数の目詰まりほぐし棒が固定された目詰まりほぐし棒保持部材と、該目詰まりほぐし棒保持部材を該濾材層の表面と平行な面上に往復動させる機構とをさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明の他の側面において、除マンガン装置は、濾過水供給停止時に該原水供給管からの原水の供給を停止しするとともに濾過水を該原水供給管に返送して濾材層内を循環させる濾過水循環手段をさらに備えることを特徴とする。
【００１９】
該濾過水循環手段は、該濾過水取出し口と該原水供給管とを連結する濾過水循環用管と、該濾過水循環用管に接続された給水ポンプと、該濾過水循環用管中に設けられ、濾過水供給時には濾過水を供給するとともに該濾過水循環用管への送水を停止し、濾過水供給停止時には濾過水の供給を停止するとともに濾過水を該濾過水循環用管を介して該原水供給管に返送する切替弁と、該原水供給管中に設けられ、濾過水供給時には原水を通過させるとともに該濾過水循環用管からの濾過水の通過を停止し、濾過水供給停止時には原水の通過を停止するとともに該濾過水循環用管からの濾過水を通過させる弁手段とを備えるように構成することができる。
【００２０】
また、該濾過水循環手段は、該濾過水取出し口と別個の濾過水循環用取出し口と、該濾過水循環用取出し口と該原水供給管とを連結する濾過水循環用管と、該濾過水循環用管に接続された給水ポンプと、該濾過水取出し口側の管路に設けられ、濾過水供給時には開弁し、濾過水供給停止時には閉弁する弁と、該原水供給管中に設けられ、濾過水供給時には原水を通過させるとともに該濾過水循環用管からの濾過水の通過を停止し、濾過水供給停止時には原水の通過を停止するとともに該濾過水循環用管からの濾過水を通過させる弁手段を備えるように構成することができる。
【００２１】
本発明の他の側面において、除マンガン装置は、該濾材層中に埋設された逆洗管をさらに備え、該逆洗管は、該濾材層上部に蓄積した濾材層閉塞物を逆洗により除去するために充分な深さであるとともに該逆洗管の下方にできるだけ厚い濾材層の部分が存在するような深さに埋設されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明の他の側面においては、原水中の鉄を濾材により捕捉した後原水中のマンガンを除去する方法であって、原水供給管から供給される原水中の溶存酸素濃度をエアレーションにより増加させる工程と、原水をマンガンの酸化を促進する触媒機能を有する濾材層を通過させる工程と、該濾材層を通過した濾過水を取出す工程と、濾過水供給停止時に該原水供給管からの原水の供給を停止し、濾過水を該原水供給管に返送して該濾材層中を循環させるとともにエアレーションを継続して行うことにより濾過水中の溶存酸素濃度を所定のレベルに維持する工程とを備えることを特徴とする除マンガン方法が提供される。
【００２３】
【作用】
本発明によれば、本発明の装置は原水中の鉄を酸化させ不溶化した後濾材によって捕捉する濾過装置の後段に接続されており、原水中の鉄分は前段の装置によりほとんど捕捉されているので、本発明に供給される原水中の鉄の濃度は大幅に減少している。これによって濾材層における鉄とマンガンの酸化における競合がなくなり、マンガンの酸化にとって好適な環境が形成される。エアレーション手段により原水中の溶存酸素濃度が増加し、マンガンの酸化を触媒する機能を有する濾材層におけるマンガンの酸化が一層促進される。酸化したマンガンは濾材層に沈着し、濾過水が濾過槽の濾過水取出し口から取出される。
【００２４】
濾材層が鉄バクテリアの集落が存在する濾材層である場合は、エアレーションにより増加した原水中の溶存酸素は、鉄バクテリアの増殖を促進するように作用するものと考えられる。
【００２５】
濾材層がマンガン砂を主成分とする濾材層である場合は、エアレーションにより増加した原水中の溶存酸素は、マンガン砂による接触酸化を促進するように作用するものと考えられる。
【００２６】
本発明の１側面において、エアレーション手段は規則充填体とアダプターを備える気液接触機構からなり、各充填体構成要素は隣合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に延長するとともにアダプターにより原水供給管に直結されており、原水供給管から各充填体構成要素に流下した原水は隣合う充填体構成要素に移って原水の流れに不均一を生じることなく流下するので、均一な気液接触が行われ、エアレーションが均一に行われ、マンガン除去も最高の効率で行うことができる。
【００２７】
本発明の１側面において、除マンガン装置は、濾過水供給停止時に該原水供給管からの原水の供給を停止するとともに濾過水を該原水供給管に返送して濾材層中を循環させる濾過水循環手段をさらに備えているので、濾過水が不要で濾過水の供給を停止する期間においても濾過水を原水供給管に返送し濾材層中を循環させるとともにエアレーションを継続して行うことにより、濾過水供給停止期間中も濾材層中の鉄バクテリアその他の微生物に溶存酸素が充分に供給され、その結果微生物の酸素不足による死滅、減少が防止され、濾過水供給を再開する時に濾材層における除マンガン効果の減少を防止することができる。
【００２８】
本発明の１側面において、除マンガン装置は、該濾材層中に埋設された逆洗管をさらに備え、該逆洗管は、該濾材層上部に蓄積した濾材層閉塞物を逆洗により除去するために充分な深さであるとともに該逆洗管の下方にできるだけ厚い濾材層の部分が存在するような深さに埋設されていることにより、濾材層上部に蓄積した濾材層閉塞物は逆洗により洗い流されて除去される一方逆洗管の下方の濾材層には逆洗の影響はおよばないので、濾材層の下方の濾材層中に存在する鉄バクテリアその他の微生物の集落は破壊されることがなく、逆洗後に装置の運転を再開した時濾材層のこの部分に存在する微生物による除マンガン効果が存続維持され、除マンガン装置全体としての除マンガン効果を向上させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の除マンガン装置は、原水中の鉄を酸化させ不溶化した後濾材によって捕捉する濾過装置の後段に接続されるものである。マンガンを多く含有する地下水は通常鉄も多く含有しているが、鉄とマンガンが地下水中に共存する場合は鉄の方がマンガンよりも早く酸化する。そしてマンガンよりも早く酸化した鉄分は濾材層の濾材粒子間に沈積し濾材の酸化触媒としての有効表面積を小さくするので、その後でマンガンが酸化反応を起こす上で不利である。本発明においては、濾材層として原水中のマンガンの酸化を促進する触媒機能を有する濾材層を使用するが、鉄とマンガンが原水中に共存すると、この濾材層の有するマンガン酸化触媒機能が損なわれることになる。
【００３０】
本発明においては、原水の除鉄と除マンガンを２段に配置した装置によって行い、まず本発明の装置の前段に配置された装置によって除鉄を行い、鉄の濃度を充分に減少させた後で後段に配置された本発明にかかる装置によってマンガンの酸化、濾材による捕捉を行うことによりマンガンの酸化に際して鉄による競合を排除し、マンガンの酸化にとって好適な環境を形成しようとするものである。
【００３１】
原水中のマンガンの酸化を促進する触媒機能を有する濾材層として、本発明においては鉄バクテリアの集落が存在する濾材層またはマンガン砂を主成分とする濾材層のいずれかを使用する。
【００３２】
鉄バクテリアの集落が存在する濾材層としては、地下水濾過装置において除マンガン処理を数ヶ月にわたり続けた結果酸化したマンガンが鉄バクテリアの表面または体に沈着して濾過砂が全体として黒色を呈する黒砂と呼ばれる濾過砂を使用してもよいし、通常の濾過砂に適当量の鉄バクテリアを移植したものを使用してもよい。また、これらの濾過砂の混合物を使用してもよい。
【００３３】
鉄バクテリアとしては種々の種類のものが知られているが、本発明の用途上は好適な鉄バクテリアとしてたとえばレプトスリックス（Ｌｅｐｔｏｔｈｒｉｘ）やクロノスリックス（Ｃｌｏｎｏｔｈｒｉｘ）を使用することができる。
【００３４】
マンガン砂を主成分とする濾材層において使用されるマンガン砂は、砂粒表面にマンガン酸化物（ＭｎＯ２・Ｈ２Ｏ）を被覆したものである。この濾材層としてはマンガン砂のみを使用してもよいし、マンガン砂を主成分とし、これに通常の濾過砂やセラミックボール、繊維ボール等の濾材を１種または複数種混合したものでもよい。
【００３５】
上記各濾材層において使用する濾過砂その他の濾材の粒径は１２０ｍ／日以上の急速濾過を達成するために２ｍｍ〜６ｍｍ程度が好ましいが、実験の結果０．６ｍｍの粒径でも３００ｍ／日の急速濾過を達成することができることが判った。
【００３６】
本発明において、酸化したマンガンを捕捉する濾材層は従来公知の鉄バクテリアの集落が存在する黒砂等の濾材層またはマンガン砂を主成分とする濾材層であるにもかかわらず、従来のマンガン砂濾材層を使用する装置のように薬品注入方式によらず、また従来の鉄バクテリア濾材層を使用する装置と異なり１２０ｍ／日以上の急速濾過により原水中のマンガンを除去することが可能となったのは、上記鉄分を先に酸化捕捉した後にマンガンを酸化捕捉するという２段がまえの方式を採用したことと相俟って、エアレーションにより原水中の溶存酸素濃度を増加することによる。
【００３７】
マンガン砂を使用する従来の接触濾過法においてはマンガン砂の酸化触媒機能を復活させるために原水中に塩素を注入することが不可欠の要件であり、この塩素に変えて原水中の溶存酸素の濃度を増加させることによりマンガンの酸化を促進させ塩素注入法と同等のマンガン除去効果を挙げることができることはまったく予想外のことであった。
【００３８】
また、鉄バクテリアを利用する従来の方法は、上記のとおり１０〜３０ｍ／日の濾過速度が限度であり、この方法によって１２０ｍ／日以上の急速濾過を達成することは到底不可能と考えられていた。本発明によれば、原水中の溶存酸素濃度を増加させるという簡単な方法により、驚くべきことに１２０ｍ／日以上の急速濾過が可能となったのである。溶存酸素濃度の増加により鉄バクテリアによるマンガンの酸化が促進される機構の詳細は不明であるが、溶存酸素濃度の増加により鉄バクテリアの増殖が促進され濾材層において鉄バクテリアが大幅に増殖する結果鉄バクテリアによる原水中のマンガンの酸化、鉄バクテリアへの沈着が促進されるものと考えられる。
【００３９】
実験の結果、１２０ｍ／日以上の急速濾過により浄水中のマンガンの濃度を水質基準に定める０．０５ｍｇ／ｌ以下とするには、原水中の溶存酸素濃度は７ｍｇ／ｌ以上、好ましくは８ｍｇ／ｌ以上とすることが望ましいことが判った。
【００４０】
原水中の溶存酸素を増加させるためのエアレーションの具体的方法には特に限定はなく、たとえば被処理原水を濾材層を収容する濾過槽の水面上にノズルまたはホースから噴出して水中にエアレーションを起こすこともでき、または各種の規則充填物、不規則充填物等を使用して、上から原水を流下させ下から空気を吹き上げて気液接触を行うことによりエアレーションを行うこともできるが、本発明の目的を達成するために特に好ましいの方法は、本出願人の出願にかかる特願２００２−２０３６６９号明細書記載の気液接触機構を使用することである。この場合、エアレーション手段は規則充填体とアダプターを備える気液接触機構からなり、各充填体構成要素は隣合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に延長するとともにアダプターにより原水供給管に直結されており、原水供給管から各充填体構成要素に流下した原水は隣合う充填体構成要素に移って原水の流れに不均一を生じることなく流下するので、均一な気液接触が行われ、エアレーションが均一に行われ、所望のマンガン除去効率を挙げることができる。
【００４１】
以下添付図面を参照して本発明にかかる除マンガン装置の１実施形態について説明する。
【００４２】
まず、本発明の装置の前段に配置され除鉄を行う装置の１例を図７を参照して説明する。
【００４３】
図７は除鉄装置の１例を示す斜視図で、濾過槽の側壁の一部を破断して示すものである。
【００４４】
除鉄装置１００は、主たる構成要素として、濾材層１０２を収容した濾過槽１０３、原水送水管１０４、ジェットノズル１０５および空気導入管１０６を備える。
【００４５】
濾過槽１０３に濾過されるべき地下水、河川水等の原水を供給する原水送水管１０４は、ゴム管１０８により送水ポンプ１０７に接続されており、この送水ポンプ１０７は原水の水源から原水を供給され、所定の流速で原水送水管１０４に原水を供給する。
【００４６】
原水送水管１０４は濾材層１０２の表面と平行な面上に延長するようにして濾過槽１０３の一端部の上方に配設されている。
【００４７】
原水送水管１０４から垂直に分岐するようにして、複数本のジェットノズル１０５が設けられている。各ジェットノズル１０５の上流側の端部は内部が原水送水管１０４に連通するようにして原水送水管１０４に嵌め込まれており、下流側の端部には原水をジェット水流として噴出する原水噴出口が形成されている。
【００４８】
各ジェットノズル１０５には空気導入管１０６が設けられている。各空気導入管１０６の上流側の端部は内部が大気に開放するようにしてジェットノズル１０５から斜め上方に突出しており、下流側の端部は原水噴出口よりも上流のジェットノズル１０５内に開口している。
【００４９】
濾過槽１０３内において、濾材層１０２はその表面がジェットノズル１０５の原水噴出口と所定の間隔をおいてジェットノズル１０５の下方に配置されている。濾材層１０２は濾過砂からなり、ジェットノズルから供給されたジェット流として供給される原水中の酸化物フロックその他の異物を捕捉することにより原水を濾過する機能を果たすものである。
【００５０】
ジェットノズル１０５の原水噴出口と濾材層１０２の表面との間には、原水送水管１０４と平行にかつ各ジェットノズル１０５の原水噴出口の直下に位置するようにしてじゃま板１１３が設けられている。
【００５１】
濾材層１０２の底部には濾材層１０２を支持する板状スクリーンからなる濾材層受１１４が濾過槽１０３の底面から所定の高さの位置に配置され、濾材層受１１４の下方に形成された下部空間１１６には逆洗管１１５が配置されている。
【００５２】
濾過槽１０３の側壁１０３ｃには濾過水取出し口１１７が設けられている。また、濾過槽３の一端部にはオーバーフロー樋１１８が設けられている。オーバーフロー樋１１８の一端部は濾過槽１０３の側壁１０３ｂにより閉じられており、他端部は蓋１１９により閉じられている。
【００５３】
この例においては、原水送水管１０４を濾材層１０２の表面と平行な面上に往復動させる原水送水管往復動機構１２０として、スクリューボックス１２１、送りネジ１２２および送りネジ１２２を駆動する電動モータおよび減速機構を含む送りネジ駆動装置１２３からなる機構を使用している。
【００５４】
原水送水管１０４の往復動を円滑にかつ安定して行うため、原水送水管１０４の側壁１０３ａ、１０３ｂ上方の位置にローラ（図示せず）が取付けられており、側壁１０３ａ、１０３ｂの上端部にはこれらのローラが回転しつつ案内される案内溝１２９が形成されている。
【００５５】
原水濾過時には、濾材層１０２の表面上の水の水深を所定の価に維持しつつジェットノズル１０５に原水を供給し、ジェットノズル１０５における水の流速をたとえば１．５〜３リットル／分とすることにより原水をジェット水流とする一方ジェットノズル１０５内に開口する空気導入管１０６からジェットノズル１０５内に空気がたとえば流速０．５〜１リットル／分で吸い込まれ、これによってジェット水流が空気を巻き込み多数の小さい気泡とし、この多数の気泡を含むジェット水流がジェットノズル１０５の原水噴出口から、濾材層１０２上の水面に叩きつけられ、水面および濾材表面において激しいエアレーションが起こる。このエアレーションにより、水中の鉄等の溶解性成分が酸化されて不溶性成分となり、フロックを形成するかまたは沈殿して濾材層１０２を形成する濾過砂の濾材粒子の表面で捕捉される。これらの不溶性成分およびその他の異物が濾材層１０２により濾過された濾過水は濾過水取出し口１１７から外部に取出される。
【００５６】
上記の濾過作用を継続すると、時間が経つにつれて濾材層１０２の表面に酸化物のフロックその他の異物が蓄積し、濾材層１０２はその濾過機能が減少する。
【００５７】
この場合は、原水および空気の供給を行いながら原水送水管往復動機構１２０を作動させ、原水送水管１０４を濾材層１０２の表面と平行な面上に往復動させることにより、ジェットノズル１０５から噴出するジェット水流が濾材層１０２の表面に激しく叩きつけられるので、これによって濾材層１０２の全表面が耕され、濾材層表面の異物による閉塞状態が除去されて濾材層１０２は本来の濾過機能を回復する。
【００５８】
次に、上記除鉄装置１００の後段に接続される本発明の除マンガン装置の１実施形態について図１〜図６を参照して説明する。
【００５９】
図１は本発明にかかる除マンガン装置の１実施形態を模式的に示す断面図、図２は気液接触機構を模式的に示す斜視図、図６は濾過槽および目詰まりほぐし棒保持部材を模式的に示す斜視図である。なお、図２および図６においては、ハウジングおよび濾過槽の側壁の一部を取除いて示してある。
【００６０】
本実施形態において、除マンガン装置１は、主たる構成要素として、濾材層２を収容した濾過槽３および本発明のエアレーション手段を構成する気液接触機構４を備える。
【００６１】
まず、気液接触機構４について説明する。
気液接触機構４は濾過槽３の上方に配置され、図２に示すように底面が開放した長方形の箱形のハウジング５０内に複数（図示の実施形態においては２０）の規則充填体集合体６４からなる規則充填体５を収容する。
【００６２】
ハウジング５０の頂部には前段の除鉄装置１００の濾過水取り出し口１７にホースにより連結された原水供給本管５２が配置され、この原水供給本管５２は平行に延長する複数本（図示の実施形態においては５本）の原水供給支管５４に分岐している。各原水供給支管５４の下面には所定の間隔で複数本（図示の実施形態においては４本）の原水分配管５６が下方に突出するようにして設けられており、原水供給支管５４に連通している。
【００６３】
ハウジング５０内においては、原水分配管５６の下端部に連結された複数の糸状アダプター５８および各アダプター５８と一体的に成形された複数の糸状の充填体構成要素６０からなる規則充填体５が配置されている。
【００６４】
この実施形態においては、規則充填体５の一部を拡大して示す斜視図である図３に示すように、気液接触機構４は、規則充填体５を構成する２０本の上下方向に長い直方体状の充填体構成要素集合体６４とアダプター５８からなる。各原水分配管５６はこれら集合体６４の中のそれぞれ対応する集合体６４に原水すなわち前段の除鉄装置１００によって鉄の濃度が大幅に減少した被処理水を供給する（なお、以下の記載において本発明の装置において処理される「原水」とはこの鉄の濃度が減少した被処理水を意味する）。
【００６５】
各集合体６４は、多数の垂直方向に延長する糸状充填体構成要素６０が相互に所定間隔を維持した状態で、すなわち隣り合う充填体構成要素６０どうしが非接触状態で平行に、横断面において行と列を形成するようにして配置されている。各充填体構成要素６０はハウジング５０の内壁とも非接触状態を維持するように配置されている。
【００６６】
各集合体６４の上端部および下端部には、図４の横断面図に示すように、鋼棒等の長い部材からなる複数のスペーサ６６が、それぞれ図４において各行を構成する複数の充填体構成要素と交差するようにして水平方向に延長して配置され、また図４中両端の列を形成する充填体構成要素と交差するようにして水平方向に延長して配置されている。各スペーサ６６はその両端部がハウジング内壁または図示しないフレームに固定され、各充填体構成要素６０との交差点において各充填体構成要素６０に溶接、接着等適宜の手段により固定されている。このように構成されたスペーサ６６は、隣り合う充填体構成要素６０間に所定の間隔を維持させる機能を果たし、隣り合う充填体構成要素６０間に原水の移動が行なわれることによる偏流の発生を防止する。なお、この実施形態においては、集合体６４の列を形成する充填体構成要素６０については、スペーサ６６は、両端の列を形成する充填体構成要素のみと交差するように配置されているが、これに限らず、各列の充填体構成要素６０と交差するように配置してもよい。
【００６７】
本実施形態において、原水分配管５６と規則充填体５を連結し原水分配管５６から原水を規則充填体５に供給する各糸状アダプター５８は充填体構成要素６０の中のいずれかと１対１の関係で一体的に形成されている。したがって、各充填体構成要素集合体６４には、集合体６４を構成する充填体構成要素６０と同数の糸状アダプター５８が配備されている。各アダプター５８は、他のアダプターから分岐することなく、また他のアダプターを分岐することなく、各集合体６４に対応する原水分配管５６に直接連結されている。したがって、各集合体６４に対応する原水分配管５６の下端部の内部には該集合体６４を構成する複数の充填体構成要素６０のそれぞれと一体化した複数のアダプター５８が集合し束ねられた形で挿入され保持されている。アダプター５８が集合して挿入された原水分配管５６の下端部内部の状態を図５の横断面図に示す。各アダプター５８は隣り合うアダプターとの間にある程度の隙間が形成され、原水が各アダプター５８の全周からアダプター５８を伝って流下するようにゆるやかに束ねられた状態で挿入されている。
【００６８】
糸状充填体構成要素６０および糸状アダプター５８を形成する糸状材としては、金属線のほかプラスチック繊維、カーボン繊維、セラミック繊維、綿等の植物繊維、羊毛等の動物繊維等あらゆる繊維が使用可能である。また、糸状材の態様としてはワイヤ、撚糸、モノフイラメント、針金等特に限定はないが、複数本の細い鋼線を撚り合わせて作ったワイヤ等の撚り糸状または撚り線状の糸状材は、原水が毛細管現象により撚り糸を構成する複数の糸または線材の間の空間を伝って流れることにより原水の移動を促進するので好ましい。本実施形態においては、好ましい１例として、直径０．１ｍｍの鋼線を７本撚り合わせて作った鋼線を２本撚り合わせたワイヤを１本の充填体構成要素６０およびアダプター５８として使用することができる。
【００６９】
上記実施形態においては、充填体構成要素として糸状のものを使用しているが、これに限らず、帯状または板状の充填体構成要素を用いることもできる。
【００７０】
図１および図６を参照して、目詰まりほぐし棒保持部材２８は濾材層２の表面と平行な面上に延長するようにして濾過槽３の上方に該平行な面上において往復動可能に配設されている。図１および図６は逆洗時において目詰まり棒ほぐし部材２８が濾過槽３の中央部を往復動中の状態を示す図である。
【００７１】
目詰まりほぐし棒保持部材２８の下面には垂直方向に延長するようにして複数本の目詰まりほぐし棒４２が固定されている。目詰まりほぐし用棒４２は鋼材等の剛性材からなり、その先端部４２ｂは濾材層２の表層中に差し込まれている。
【００７２】
濾材層２としては、前記の原水中のマンガンの酸化を促進する触媒機能を有するマンガン砂、または鉄バクテリアの集落が存在する濾材層が使用される。
【００７３】
濾過槽３内における原水の流速すなわち濾過速度は急速濾過と同程度の濾過速度すなわち１２０ｍ／ｄ以上が望ましい。
【００７４】
濾過槽３内において、濾材層２は平行に配列された複数のウエッジワイヤからなる濾材受け板８によって支持されている。濾材受け板８の下方は濾過水が排出される下部空間１６となっており、この空間１６に面して濾過槽３の側壁には濾過水を取出すための濾過水取出し管９が取付けられている。
【００７５】
下部空間１６内には、原水供給支管５４と直交する方向に１本ないし複数本の逆洗管７０が配置されている。逆洗管７０の上部には所定間隔をおいて複数の逆洗水噴出口が開設されている。
【００７６】
濾過槽３の両側部３ａ、３ｂには上端縁が濾材層上の原水の水面から上に位置するようにして逆洗水排水用樋１８が設けられている。樋１８の一端部１８ａは閉じられており、他端部１８ｂは開口して逆洗汚水を外部に排出するようになっている。
【００７７】
本実施形態においては、目詰まりほぐし棒保持部材２８を濾材層２の表面と平行な面上に往復動させる目詰まりほぐし棒保持部材往復動機構２０として、目詰まりほぐし棒保持部材２８の一端部に固定され底部に走行車輪２１を備えた走行箱体２２の走行車輪２１を駆動する電動モータおよび減速機を内装した駆動装置２３と、目詰まりほぐし棒保持部材２８の他端部に固定され底部に走行車輪２４を備えた走行板２５およびこれら走行車輪２１、２４が係合するようにして濾過槽３のフレーム３ｅに固定された一対のレール２６からなる機構を使用している。駆動装置２３の電動モータを一方向に回転することにより目詰まりほぐし棒保持部材２８が一方向に走行し、電動モータを逆方向に回転することにより目詰まりほぐし棒保持部材２８が逆方向に走行する。
【００７８】
目詰まりほぐし棒保持部材２８の往復動を行うためには図示の機構に限らず、たとえば送りネジを使用する機構、チェーン駆動機構等他の機構を使用してもよい。
【００７９】
次に、この実施形態にかかる除マンガン装置の動作について説明する。
原水濾過時には、除鉄装置１００から供給される鉄分濃度が減少した原水を気液接触機構４の原水供給本管５２、原水供給支管５４、原水分配管５６、アダプター５８を介して規則充填体５の各充填体構成要素６０に供給する一方図示しないブロワーを操作して規則充填体５の下方から上方に向けて空気を送り込む。これによって規則充填体５において気液接触が行われエアレーションが行われる。
【００８０】
規則充填体５を流下する間にエアレーションが行われた原水は濾過槽３の濾材層２上に落下し、濾材層２においてマンガンの酸化が行われる。
【００８１】
上記の濾過作用を継続すると、時間が経つにつれて濾材層２の表面にマンガン酸化物その他の異物が蓄積し、濾材層２の表面はこれらの異物で覆われ閉塞し、濾材層２の表層に目詰まりが生じて濾材層２はその濾過機能が減少する。
【００８２】
この場合は、水面を濾材層表面上所定の水準（たとえば濾材層表面の１０ｃｍ上程度の水準）に調節した状態で目詰まりほぐし棒保持部材往復動機構２０を作動させ、濾過槽３の一端の濾過時の位置から出発して目詰まりほぐし棒保持部材２８を濾材層２の表面と平行な面上に図６中矢印の方向に往復動させる。これにより、目詰まりほぐし棒４２が濾材層２の表層中に差し込まれた状態で往復動するので、濾材層２の表層が目詰まりほぐし棒４２により耕され、濾材層２の表面の目詰まりを効果的にほぐすことができ、濾材層２は本来の濾過機能を回復する。こうして濾材層２の表面の目詰まりを除去した後逆洗管７０を作動して逆洗水を板状スクリーンからなる濾材受け板８を介して濾材層２の下方から上方へ流すことにより、逆洗汚水は逆洗水排水用樋１８から外部へ排出される。
【００８３】
図８は本発明の他の実施形態を示す図１と同様の断面図、図９は同実施形態の図６と同様の斜視図である。この実施形態において、図１の実施形態と同一構成要素は同一符号で示し詳細な説明を省略する。
【００８４】
図８の実施形態においては、１本または複数本の逆洗管７２は濾材層２内の所定の深さに埋設されている。逆洗管７２の埋設深さは、濾材層２の上部に蓄積した濾材層閉塞物を逆洗により除去するために充分な深さであるとともに逆洗管７２の下方にできるだけ厚い濾材層２の部分が存在するような深さに設定される。この深さは、濾材層閉塞物の種類および量、濾材層を形成する砂の粒径、逆洗水の流速、一定期間中の逆洗の回数等の諸要素を勘案して決定する。
【００８５】
濾材層２には、鉄バクテリアの集落が存在する濾材層使用する場合はもちろんマンガン砂を濾材層として使用する場合でも、濾材層２の使用期間が長くなるにつれて鉄バクテリアその他の微生物の集落が形成され、この微生物の集落は濾材層２の表面層だけでなく、濾材層２の中央部から下方部にかけても形成され、表面層ほどではないにしてもかなりの除マンガン作用を行うことが実験の結果判明した。すなわち微生物による除マンガン作用は濾材層の全深さ位置において行われることが判明したのである。したがって、逆洗管７２を濾材層７２中のこのような深さ位置に埋設することにより、濾材層２の上部に蓄積した濾材層閉塞物は逆洗により洗い流されて除去される一方逆洗管の下方の濾材層２には逆洗の影響はおよばないので、濾材層２の下方の濾材層中に存在する鉄バクテリアその他の微生物の集落は破壊されることがなく、逆洗後に装置の運転を再開した時濾材層２のこの部分に存在する微生物による除マンガン効果が存続維持され、除マンガン装置全体としての除マンガン効果を向上させることができる。
【００８６】
この実施形態にかかる除マンガン装置は、濾過水が不要な期間すなわち濾過水供給停止時に原水供給管５２からの原水の供給を停止しするとともに濾過水を原水供給本管５２に返送して濾材層２内を循環させる濾過水循環手段８０をさらに備える。
【００８７】
濾過水循環手段８０は、濾過水取出し管９と原水供給本管５２とを連結する濾過水循環用管７４と、濾過水循環用管７４に接続された給水ポンプ８２と、濾過水循環用管７４と濾過水取出し管９の連結部に設けられ、濾過水供給時には濾過水を供給するとともに濾過水循環用管７４への送水を停止し、濾過水供給停止時には濾過水の供給を停止するとともに濾過水を濾過水循環用管７４を介して原水供給本管５２側に返送する切替弁７６と、原水供給本管５２と濾過水循環用管７４の連結部に設けられ、濾過水供給時には原水を通過させるとともに濾過水循環用管７４からの濾過水の通過を停止し、濾過水供給停止時には原水の通過を停止するとともに濾過水循環用管７４からの濾過水を通過させる弁手段である切替弁７８とを備えている。
【００８８】
濾過水供給停止時には、切替弁７８は原水の原水供給本管５２への通過を停止し濾過水循環用管７４からの濾過水の通過を許容するように切り替えられる一方切替弁７６は濾過水の供給を停止し濾過水の濾過水循環用管７４への通過を許容するように切り替えられ、給水ポンプ８２を作動することにより濾過水は濾過水取出し管９から濾過水循環用管７４を介して原水供給本管５２に返送され、規則充填体５を介してエアレーションが行われた後濾材層２に落下する。したがって、濾過水が不要で濾過水の供給を停止する期間においても濾過水を原水供給本管５２に返送し濾材層２中を循環させるとともにエアレーションを継続して行うことにより、濾過水供給停止期間中も濾材層２中の鉄バクテリアその他の微生物に溶存酸素が充分に供給され、その結果装置の運転停止に基づく微生物の酸素不足による死滅、減少が防止され、濾過水供給を再開する時に濾材層２における除マンガン効果の減少を防止することができる。
【００８９】
図１０は濾過水循環手段の変更例を示す図８と同様の断面図である。この変更例において、濾過水循環手段９０は、濾過水取出し管９と別個の濾過水循環用取出し口９２と、濾過水循環用取出し口９２と原水供給本管５２とを連結する濾過水循環用管９４と、濾過水循環用管９４に接続された給水ポンプ９６と、濾過水取出し管９に設けられ、濾過水供給時には開弁し、濾過水供給停止時には閉弁する弁９８と、原水供給本管５２と濾過水循環用管９４との連結部に設けられ、濾過水供給時には原水を通過させるとともに濾過水循環用管９４からの濾過水の通過を停止し、濾過水供給停止時には原水の通過を停止するとともに濾過水循環用管９４からの濾過水を通過させる弁手段である切替弁７８を備える。
【００９０】
この他濾過水循環手段としては種々の変更例が考えられる。
【００９１】
図８の装置において濾材層として黒砂を使用して実験した結果、濾過水の供給を　日間停止した後濾過水の供給を再開した場合、濾過水供給停止期間中濾過水循環手段８０を使用しない場合は濾過水供給再開後の１週間において装置のマンガン除去率は平均約５０％であったが、濾過水供給停止期間中濾過水循環手段８０を使用した場合は濾過水供給再開後の１週間における装置のマンガン除去率は平均９３％であり、濾過水循環手段の有用性が立証された。
【００９２】
【実施例】
実施例１
図７の除鉄装置１００を使用して兵庫県柏原町において採取した地下水を処理することによって鉄分濃度を減少させた水を被処理水として、図１の装置を使用してマンガン除去テストを行った。濾材層としては粒径２ｍｍのマンガン砂を使用した。濾過速度は１２０ｍ／日であった。被処理水および処理後の浄水（処理水）のマンガン濃度、鉄濃度および溶存酸素濃度を１日１回決まった時間に測定した。処理水の溶存酸素濃度は気液接触機構によるエアレーションを行った直後の水を採取して測定した。その結果を表１に示す。
【００９３】
2004136268.tif 000003
【００９４】
比較例として、気液接触機構によるエアレーションを行わず除鉄装置１００から処理水を直接本発明の装置の濾過槽３に注入した以外は上記実験と同一条件により除マンガンテストを行った。その結果を表２に示す。
【００９５】
2004136268.tif 000004
【００９６】
表１および表２の結果から、エアレーションを行った本発明実施例によれば処理水のマンガン濃度を水質基準で許容される０．０５ｍｇ／ｌ以下に低減させることができるが、エアレーションなしの比較例によれば処理水のマンガン濃度は０．１６４〜０．２４８ｍｇ／ｌであり、許容濃度まで低減できないことが判る。
【００９７】
実施例２
次ぎに、図７の除鉄装置１００を使用して兵庫県柏原町において採取した地下水を処理することによって鉄分濃度を減少させた水を被処理水として、図１の装置の中エアレーション手段として気液接触機構を使用するかわりにホースによるエアレーションを行ってマンガン除去テストを行った。すなわち除鉄装置１００からの処理水を内径１０ｍｍのホースから図１の装置の濾過槽３に水面から１ｍの高さから流速１リットル／分で落下させることによりエアレーションを行った。濾材層としては粒径０．６ｍｍの黒砂（鉄バクテリア集落が存在する濾材層）を使用した。濾過速度は１２０ｍ／日であった。被処理水および処理後の浄水（処理水）のマンガン濃度および被処理水の鉄濃度を１日１回決まった時間に測定した。被処理水の溶存酸素濃度は平均５ｍｇ／ｌで、ホースによるエアレーションを行った直後の水の溶存酸素濃度は７．２であった。測定結果を表３に示す。
【００９８】
2004136268.tif 000005
【００９９】
実施例３
濾材層として粒径２ｍｍの濾過砂に鉄バクテリアであるレプトスリックス（Ｌｅｐｔｏｔｈｒｉｘ）を移植した濾材を使用した以外は実施例２と同一条件で除マンガンテストを行った。マンガン濃度のテスト結果を表４に示す。
【０１００】
2004136268.tif 000006
【０１０１】
比較例として、濾材層として鉄バクテリアを移植していない普通の濾過砂（粒径２ｍｍ）を使用した以外は実施例３と同一条件で除マンガンテストを行った。その結果を表５に示す。
【０１０２】
2004136268.tif 000007
【０１０３】
表４と表５の結果から、エアレーションを行っても鉄バクテリアの集落が存在しない砂濾過層では充分な除マンガン効果を挙げることができないことが判る。
【０１０４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、本発明の装置は原水中の鉄を酸化させ不溶化した後濾材によって捕捉する濾過装置の後段に接続されており、原水中の鉄分は前段の装置によりほとんど捕捉されているので、本発明に供給される原水中の鉄の濃度は大幅に減少している。これによって濾材層における鉄とマンガンの酸化における競合がなくなり、マンガンの酸化にとって好適な環境が形成される。エアレーション手段により原水中の溶存酸素濃度が増加し、マンガンの酸化を触媒する機能を有する濾材層におけるマンガンの酸化が一層促進される。酸化したマンガンは濾材層に沈着し、濾過水が濾過槽の濾過水取出し口から取出される。本発明の装置によれば、酸化剤や凝集剤等の薬品を使用することなく、簡単で小型の装置により、１２０ｍ／日以上の急速濾過により高能率で地下水等のマンガン成分を除去することができる。
【０１０５】
濾材層が鉄バクテリアの集落が存在する濾材層である場合は、エアレーションにより増加した原水中の溶存酸素は、鉄バクテリアの増殖を促進するように作用する。
【０１０６】
濾材層がマンガン砂を主成分とする濾材層である場合は、エアレーションにより増加した原水中の溶存酸素は、マンガン砂による接触酸化を促進するように作用する。
【０１０７】
本発明の１側面において、エアレーション手段は規則充填体とアダプターを備える気液接触機構からなり、各充填体構成要素は隣合う充填体構成要素と非接触状態で互いに平行に延長するとともにアダプターにより原水供給管に直結されており、原水供給管から各充填体構成要素に流下した原水は隣合う充填体構成要素に移って原水の流れに不均一を生じることなく流下するので、均一な気液接触が行われ、エアレーションが均一に行われ、マンガン除去も最高の効率で行うことができる。
【０１０８】
本発明の１側面において、除マンガン装置は、濾過水供給停止時に該原水供給管からの原水の供給を停止するとともに濾過水を該原水供給管に返送して濾材層中を循環させる濾過水循環手段をさらに備えているので、濾過水が不要で濾過水の供給を停止する期間においても濾過水を原水供給管に返送し濾材層中を循環させるとともにエアレーションを継続して行うことにより、濾過水供給停止期間中も濾材層中の鉄バクテリアその他の微生物に溶存酸素が充分に供給され、その結果微生物の酸素不足による死滅、減少が防止され、濾過水供給を再開する時に濾材層における除マンガン効果の減少を防止することができる。
【０１０９】
本発明の１側面において、除マンガン装置は、該濾材層中に埋設された逆洗管をさらに備え、該逆洗管は、該濾材層上部に蓄積した濾材層閉塞物を逆洗により除去するために充分な深さであるとともに該逆洗管の下方にできるだけ厚い濾材層の部分が存在するような深さに埋設されていることにより、濾材層上部に蓄積した濾材層閉塞物は逆洗により洗い流されて除去される一方逆洗管の下方の濾材層には逆洗の影響はおよばないので、濾材層の下方の濾材層中に存在する鉄バクテリアその他の微生物の集落は破壊されることがなく、逆洗後に装置の運転を再開した時濾材層のこの部分に存在する微生物による除マンガン効果が存続維持され、除マンガン装置全体としての除マンガン効果を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる除マンガン装置の１実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】気液接触機構を模式的に示す斜視図である。
【図３】規則充填体の一部を拡大して示す斜視図である。
【図４】充填体構成要素集合体の横断面図である。
【図５】原水分配管の横断面図である。
【図６】濾過槽および目詰まりほぐし棒保持部材を模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明の装置の前段に接続される除鉄装置の１例を示す斜視図である。
【図８】本発明の他の実施形態を模式的に示す図１と同様の断面図である。
【図９】同実施形態の濾過槽および目詰まりほぐし棒保持部材を模式的に示す斜視図である。
【図１０】濾過水循環手段の変更例を示す図８と同様の断面図である。
【符号の説明】
１　　除マンガン装置
２　　濾材層
３　　濾過槽
４　　気液接触機構
５　　規則充填体
９　　濾過水取出し口
２０　目詰まりほぐし棒保持部材往復動機構
２８　目詰まりほぐし棒保持部材
４２　目詰まりほぐし棒
５８　アダプター
６０　充填体構成要素
６４　充填体構成要素集合体
【図１】
2004136268.tif 000008
【図２】
2004136268.tif 000009
【図３】
2004136268.tif 000010
【図４】
2004136268.tif 000011
【図５】
2004136268.tif 000012
【図６】
2004136268.tif 000013
【図７】
2004136268.tif 000014
【図８】
2004136268.tif 000015
【図９】
2004136268.tif 000016
【図１０】
2004136268.tif 000017