(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮上ろ材からなる浮上ろ材層と、前記浮上ろ材層の上側に配置されて前記浮上ろ材の流出を防止するスクリーンと、前記スクリーンの上側に設けられたろ過水貯留部と、前記浮上ろ材層より下側に配置された逆洗排水排出口とを備えるろ過槽を有するろ過システムにおける浮上ろ材層の洗浄方法であって、
前記ろ過槽内の水を、前記浮上ろ材が下降する流量で、前記浮上ろ材が前記逆洗排水排出口よりも上側の所定位置に到達するまで前記逆洗排水排出口から排出する第１逆洗工程と、
前記浮上ろ材が前記逆洗排水排出口よりも上側の前記所定位置まで到達した際に、前記逆洗排水排出口から排出される逆洗排水の流量を、前記浮上ろ材が停滞するかまたは上昇する流量に低減する第２逆洗工程と、
を含む、浮上ろ材層の洗浄方法。
【請求項２】
前記ろ過システムが、前記逆洗排水排出口から排出される逆洗排水の流量を調整する逆洗排水弁を有し、
前記第１逆洗工程および前記第２逆洗工程では、前記逆洗排水弁を開いて前記ろ過水貯留部内のろ過水の自然流下により前記浮上ろ材層を洗浄し、
前記第２逆洗工程では、前記第１逆洗工程よりも前記逆洗排水弁の開度を小さくする、請求項１に記載の洗浄方法。
【請求項３】
前記第２逆洗工程の後に、前記逆洗排水弁の開度を前記第２逆洗工程よりも大きくする第３逆洗工程を更に含む、請求項２に記載の洗浄方法。
【請求項４】
前記第３逆洗工程では、前記ろ過水貯留部内のろ過水の水位の低下に対応させて前記逆洗排水弁の開度を増加させる、請求項３に記載の洗浄方法。
【請求項５】
前記所定位置への前記浮上ろ材の到達を、接触式センサ、光学式センサまたは超音波式センサを用いて検出する、請求項１〜４の何れかに記載の洗浄方法。
【請求項６】
前記所定位置への前記浮上ろ材の到達を、前記ろ過水貯留部の水位の変化を用いて検出する、請求項１〜４の何れかに記載の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数の浮上ろ材よりなる浮上ろ材層を用いて原水をろ過するろ過システムにおいて浮上ろ材層を逆流洗浄する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水等の原水をろ過してろ過水を得るろ過システムとして、発泡高分子製の多数の浮上ろ材よりなる浮上ろ材層と、浮上ろ材層の上側に配置されて浮上ろ材の流出を防止するスクリーンと、浮上ろ材層の下側に配置された原水流入口および逆洗排水排出口と、スクリーンの上側に位置するろ過水貯留部とを備えるろ過槽を有する、上向流式のろ過システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、浮上ろ材を用いた上記ろ過システムでは、原水流入口から流入した原水を浮上ろ材層に上向流で通水することにより、夾雑物（例えば、ごみ、異物など）や浮遊性懸濁物質が除去されたろ過水を得ている。また、上記ろ過システムでは、例えば、浮上ろ材層のろ過抵抗が大きくなった際、ろ過水貯留部に貯留したろ過水を自然流下させることにより、浮上ろ材層を逆流洗浄（以下「逆洗」と称することがある。）している。具体的には、上記ろ過システムでは、浮上ろ材層を構成する浮上ろ材をろ過水の下向流により下方に展開させ、ろ過の継続に伴い浮上ろ材層に捕捉された夾雑物や浮遊性懸濁物質を除去している。
【０００４】
ここで、上述した浮上ろ材層の逆流洗浄においては、ろ過水を自然流下させて浮上ろ材を下方に展開させた際に生じる逆洗排水を、逆洗排水排出口からろ過槽外へと排出している。従って、下方に展開させた浮上ろ材が逆洗排水排出口に到達すると、浮上ろ材がろ過槽外に流出してしまうという問題が発生する。そのため、浮上ろ材層を用いたろ過システムでは、浮上ろ材のろ過槽外への流出を抑制しつつ浮上ろ材層を逆洗することが求められている。
【０００５】
そこで、例えば特許文献２では、浮上ろ材層の下方からの曝気により浮上ろ材の流動を促進しつつ浮上ろ材層を逆洗する際に浮上ろ材の流出を回避する方法として、一端がろ材層上部に連通し、他端がろ過槽外の大気圧下に開口した空気バイパス管を設けるとともに、この空気バイパス管に、気体のみ通過させるはっ水性気体透過膜を設けることで、曝気した空気を効果的にろ過槽外に逃がして逆洗用の水の流入流量と逆洗排水の排水流量とをバランスさせることで、逆洗排水の排出管からろ材が流出するのを阻止する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３８５３７３８号公報
【特許文献２】特開平１１−４７７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしここで、特許文献２に記載の技術は、空気がろ過槽内に貯留して逆洗用の水の流入流量と逆洗排水の排水流量とのバランスが取れなくなることに起因して生じるろ材の流出を抑制するものであり、逆洗用の水の流入流量の大きさや逆洗排水の排水流量の大きさについては何ら着目していなかった。そのため、特許文献２に記載の技術では、例えば浮上ろ材をより下方に展開させて浮上ろ材層を効果的に洗浄するために下向流の流量を高めた場合などには、浮上ろ材の流出を抑制することはできなかった。
【０００８】
一方で、ろ過システムの浮上ろ材層の逆洗においては、浮上ろ材の流出を抑制しつつ浮上ろ材を効果的に下方に展開させて効率的に逆洗を行うことが求められている。
【０００９】
そこで、この発明は、多数の浮上ろ材よりなる浮上ろ材層を用いて原水をろ過するろ過システムにおいて、浮上ろ材がろ過槽外に流出するのを抑制しつつ効果的に浮上ろ材層を逆洗することを可能にする浮上ろ材層の洗浄方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の浮上ろ材層の洗浄方法は、浮上ろ材からなる浮上ろ材層と、前記浮上ろ材層の上側に配置されて前記浮上ろ材の流出を防止するスクリーンと、前記スクリーンの上側に設けられたろ過水貯留部と、前記浮上ろ材層より下側に配置された逆洗排水排出口とを備えるろ過槽を有するろ過システムにおける浮上ろ材層の洗浄方法であって、
前記ろ過槽内の水を、前記浮上ろ材が下降する流量で前記逆洗排水排出口から排出する第１逆洗工程と、
前記浮上ろ材が前記逆洗排水排出口よりも上側の所定位置まで到達した際に、前記逆洗排水排出口から排出される逆洗排水の流量を、前記浮上ろ材が停滞するかまたは上昇する流量に変更する第２逆洗工程と、
を含むことを特徴とする。
このように、第１逆洗工程において、ろ過槽内の水を、浮上ろ材が下降する流量で排出すれば、浮上ろ材をより下方に展開することができるため、浮上ろ材層を効果的に逆洗することができる。また、浮上ろ材が所定位置に到達したタイミングで浮上ろ材が停滞または上昇するようにすれば、浮上ろ材を十分に下方に展開させて浮上ろ材層を効果的に洗浄しつつ、浮上ろ材がろ過槽外に流出するのを抑制することができる。
なお、本発明において、「所定位置」とは、逆洗開始前の浮上ろ材層の下端と逆洗排水排出口との間であって、所望のレベルで浮上ろ材の流出を抑制することが可能な位置であり、例えば、「許容可能な浮上ろ材の流出量」、「所望の逆洗効率」、「逆洗排水弁の開度の変更にかかる時間」などを考慮して予め実験またはシミュレーションにより定めることができる。
【００１１】
ここで、本発明の浮上ろ材層の洗浄方法は、前記ろ過システムが、前記逆洗排水排出口から排出される逆洗排水の流量を調整する逆洗排水弁を有し、
前記第１逆洗工程および前記第２逆洗工程では、前記逆洗排水弁を開いて前記ろ過水貯留部内のろ過水の自然流下により前記浮上ろ材層を洗浄し、
前記第２逆洗工程では、前記第１逆洗工程よりも前記逆洗排水弁の開度を小さくする、ことが好ましい。このように、第１逆洗工程よりも第２逆洗工程での逆洗排水弁の開度を小さくした上でろ過水貯留部内のろ過水を自然流下させれば、浮上ろ材がろ過槽外に流出するのを抑制して、省エネルギーで浮上ろ材層を洗浄することができるためである。
【００１２】
また、本発明の浮上ろ材層の洗浄方法は、前記第２逆洗工程の後に、前記逆洗排水弁の開度を前記第２逆洗工程よりも大きくする第３逆洗工程を更に含むことが好ましい。浮上ろ材層をろ過水貯留部内のろ過水の自然流下により逆洗する場合においては、ろ過水貯留部の水位の低下に伴って逆洗排水の流量が次第に低下するところ、上述した第３逆洗工程を第２逆洗工程の後に設ければ、逆洗排水の流量の低下を抑制ないし防止して、浮上ろ材層の効果的な洗浄を継続することができるためである。
【００１３】
更に、本発明の浮上ろ材層の洗浄方法は、前記第３逆洗工程で、前記ろ過水貯留部内のろ過水の水位の低下に対応させて前記逆洗排水弁の開度を増加させることが好ましい。逆洗排水弁の開度をろ過水貯留部の水位の低下に対応させて増加させれば、ろ過水の自然流下により浮上ろ材層を逆洗する場合であっても、逆洗排水の流量をより均一化して、浮上ろ材層をより効果的に洗浄することができるためである。
【００１４】
また、本発明の浮上ろ材層の洗浄方法においては、前記所定位置への前記浮上ろ材の到達を、接触式センサ、光学式センサまたは超音波式センサを用いて検出することが好ましい。接触式センサ、光学式センサまたは超音波式センサを用いれば、ろ過の継続により浮上ろ材の密度等の性状が変化したとしても、所定位置への到達をより確実に検出することができるためである。
【００１５】
更に、本発明の浮上ろ材層の洗浄方法においては、前記所定位置への前記浮上ろ材の到達を、前記ろ過水貯留部の水位の変化を用いて検出することも好ましい。ろ過水貯留部の水位の変化を用いれば、所定位置への浮上ろ材の到達をより安定的に検出することができるためである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の浮上ろ材層の洗浄方法によれば、多数の浮上ろ材よりなる浮上ろ材層を用いて原水をろ過するろ過システムにおいて、浮上ろ材がろ過槽外に流出するのを抑制しつつ効果的に浮上ろ材層を逆洗することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の浮上ろ材層の洗浄方法が行われる代表的なろ過システムの概略構成を説明する説明図である。
【図２Ａ】本発明の浮上ろ材層の洗浄方法の一例を用いて浮上ろ材層を洗浄する際のろ過槽内の状態を示す説明図であり、第１逆洗工程開始直後の状態を示す。
【図２Ｂ】本発明の浮上ろ材層の洗浄方法の一例を用いて浮上ろ材層を洗浄する際のろ過槽内の状態を示す説明図であり、第２逆洗工程開始時の状態を示す。
【図２Ｃ】本発明の浮上ろ材層の洗浄方法の一例を用いて浮上ろ材層を洗浄する際のろ過槽内の状態を示す説明図であり、第３逆洗工程開始時の状態を示す。
【図３】本発明の浮上ろ材層の洗浄方法の一例を用いた浮上ろ材層の洗浄操作における、逆洗排水の流量および逆洗排水弁の開度の経時変化を示すグラフである。
【図４】本発明の浮上ろ材層の洗浄方法が行われるろ過システムのスクリーンに用いることが可能なパンチングメタル等の断面を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において同一の符号を付したものは、同一の構成要素を示すものとする。
本発明の浮上ろ材層の洗浄方法が行われるろ過システムは、特に限定されることなく、下水処理、産業排水処理、上水処理および用水処理等に用いることができるものである。具体的には、前記ろ過システムは、例えば、下水処理場において下水をろ過処理する際に用いることができる。
【００１９】
ここで、図１に示すように、本発明の浮上ろ材層の洗浄方法の一例を実施し得るろ過システム１００は、原水をろ過してろ過水を得るためのろ過槽１０を備えている。そして、ろ過槽１０には、スクリーン１１と、スクリーン１１で支持された多数の浮上ろ材からなる浮上ろ材層１２と、浮上ろ材層１２の下側に設置された原水流入口１３と、浮上ろ材層１２より下側に配置された複数の逆洗排水排出口１４と、スクリーン１１の上側に設けられたろ過水貯留部１５と、スクリーン１１の上側に設けられたろ過水流出口１６とが配置されている。
【００２０】
更に、ろ過システム１００は、ろ過槽１０内において浮上ろ材が所定位置に到達したことを検出する第１センサ１８と、ろ過水貯留部１５の水位を測定する第２センサ１９と、これらセンサからの情報を受けて後述する逆洗排水弁６２の開度を制御する制御装置７０とを備えている。また、ろ過システム１００は、空気噴出部５１と、空気噴出部５１に空気を供給する空気供給源としてのブロア５４と、ブロア５４と空気噴出部５１とを連結する空気供給配管５２と、空気供給配管５２に設けられた空気供給配管弁５３とで構成された、浮上ろ材層１２の逆流洗浄時に曝気により浮上ろ材の流動性を向上させるためのろ材分散機構５５を有している。
【００２１】
ここで、浮上ろ材層を構成する浮上ろ材とは、原水よりも比重の小さい（即ち、原水中で浮く）ろ材である。そして、このろ過システム１００では、浮上ろ材として、特許文献１に記載の発泡高分子製の粒子状の浮上ろ材等の既知の浮上ろ材を用いることができる。
【００２２】
また、浮上ろ材層１２の上側に配置するスクリーン１１としては、浮上ろ材がろ過水流出口１６から流出するのを防止し得るスクリーンであれば特に制限はされず、例えば、図４（ａ）に断面を示すような、多数の開口部２００を有するパンチングメタル等を用いることができる。
ここで、図４（ａ）に示すように、一般的なパンチングメタルは、非開口部分の表面が平面状になっている。そのため、このようなパンチングメタルをスクリーン１１として用いると、浮上ろ材層１２の逆流洗浄時の曝気などにより微細な砂粒等がスクリーン１１を通過した場合に、通過した砂粒等がスクリーン１１上に堆積してろ過水貯留部１５に滞留することがある。そこで、スクリーン１１としては、例えば、下面の開口径が上面の開口径よりも小さな、すり鉢状の開口部を有するプラスチック製プレートを用いることが好ましい（図４（ｂ））。かかるプレートを、開口径が大きい側が上側となるようにしてスクリーン１１として用いれば、すり鉢状の開口部の傾斜により砂粒がろ過水貯留部１５に滞留するのを抑制することができるとともに、浮上ろ材層の逆洗時に容易に砂粒をスクリーン１１に通過させ、排出することができる。
【００２３】
なお、浮上ろ材層１２は、所定の高さまで水を入れたろ過槽１０内に多数の浮上ろ材１２Ａを投入した後、投入した浮上ろ材１２Ａの上側にスクリーン１１を設置することにより、ろ過槽１０内に設けることができる。
【００２４】
第１センサ１８は、浮上ろ材層１２の逆洗時に浮上ろ材の流出を抑制するために使用されるものであり、逆洗開始前の浮上ろ材層１２の下端と逆洗排水排出口１４との間の所定位置（図示例では逆洗排水排出口１４の設置位置から上方に高さｈ1の位置）に設置されている。具体的には、第１センサ１８は、「許容可能な浮上ろ材の流出量」、「所望の逆洗効率」、「逆洗排水弁６２の開度の変更にかかる時間」などを考慮して予め実験またはシミュレーションにより定められた位置に設けられている。なお、第１センサ１８が検出した内容は、制御装置７０へと送られている。
そして、第１センサ１８としては、特に制限はされず、ろ過槽１０内において浮上ろ材が所定位置に到達したことを検出することができる既知のセンサを適宜選択して用いることができるが、接触式センサ、光学式センサまたは超音波式センサ（以下、これらをまとめて「物理センサ」と称することがある。）を用いることが好ましい。通常、浮上ろ材の密度等の性状はろ過の継続により経時的に変化するため、逆洗排水の流量や逆洗に費やす時間などからの推測では、浮上ろ材の所定位置への到達を正確に検出することが困難である。しかしながら、接触式センサ、光学式センサまたは超音波式センサ（物理センサ）を用いれば、浮上ろ材の密度等の性状が経時的に変化したとしても、所定位置への到達をより確実に検出することができる。ここで、接触式センサとしては、例えば、ろ過槽１０内において浮上ろ材が下降するのに伴って下方に移動することができるフロートを有し、当該フロート内のマグネット等により当該フロートが所定位置へ到達したことを検出するフロート式センサを用いることができる。光学式センサとしては、例えば、夾雑物や浮遊性懸濁物質では大きく散乱しないが浮上ろ材では散乱するような強度のレーザー光を照射するレーザー光源と、レーザー光の散乱強度を検出する検出器とを利用した光散乱センサを用いることができる。超音波式センサとしては、例えば、ろ過槽１０内の高さ方向に超音波を送受信する超音波送受信器と、かかる超音波の送信から受信までの時間を用いて超音波送受信器と浮上ろ材との距離を算出する算出器とを利用したセンサを用いることができる。
なお、第１センサ１８は、ろ過槽１０内において浮上ろ材が所定位置に到達したことを検出することができれば、ろ過槽１０内の任意の位置に取り付けることができる。
【００２５】
第２センサ１９としては、特に制限はされず、ろ過水貯留部１５の水位を測定することができる既知の水位計を適宜選択して用いることができる。そして、第２センサ１９の測定値は、制御装置７０へと送られている。
なお、第２センサ１９は、ろ過水貯留部１５の水位を測定することができれば、ろ過槽１０内の任意の位置に取り付けることができる。
【００２６】
ろ材分散機構５５は、以下で詳述する浮上ろ材層１２の逆流洗浄時に、浮上ろ材１２Ａを分散させ、浮上ろ材層１２の洗浄効率を向上させるためのものである。具体的には、浮上ろ材層１２の逆洗時の任意のタイミングで、空気供給配管弁５３を開き、ブロア５４を運転させることにより、空気噴出部５１から上方に向けて空気を噴出させ、浮上ろ材１２Ａを分散させるものである。
なお、ろ材分散機構５５を構成する空気噴出部５１は、スクリーン１１の下側の浮上ろ材に対して空気を噴き付けることができれば、任意の位置に設置することができ、また、任意の形状とすることができる。また、空気供給配管弁５３の開閉並びにブロア５４の起動および停止は、制御装置７０で制御することもできる。
【００２７】
また、このろ過システム１００では、ろ過槽１０の下部に位置する複数の（図１では６つの）逆洗排水排出口１４は、浮上ろ材層１２の逆洗時にろ過槽１０から逆洗排水を排出する逆洗排水配管６１に接続されており、逆洗排水配管６１は、図示しない逆洗排水処理設備まで延在している。なお、逆洗排水配管６１は、開度の調整が可能な逆洗排水弁６２を有している。
【００２８】
従って、このろ過システム１００では、逆洗排水弁６２を開くことにより、逆洗排水配管６１を介してろ過槽１０内の水をろ過槽１０外へと送出することができる。
なお、逆洗排水配管６１の経路や管径、および逆洗排水弁６２のバルブ径は、ろ過水貯留部１５の水位がろ過水流出口１６の位置にある場合において、逆洗排水弁６２の開度を１００％にしてろ過槽１０内の水を送出する際に、少なくとも浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材がろ過槽１０内で下降するように構成されている必要がある。
【００２９】
また、ろ過システム１００の制御装置７０は、第１センサまたは第２センサからの信号に基づいて、逆洗排水弁６２の開度を制御する。
【００３０】
そして、このろ過システム１００では、以下のようにして、原水をろ過槽１０の浮上ろ材層１２でろ過する。また、このろ過システム１００では、定期的に、或いは、ろ過抵抗が所定値以上に上昇したときに、以下に詳述する第１逆洗工程、第２逆洗工程および第３逆洗工程を経ることにより、ろ過槽１０内の浮上ろ材層１２を洗浄する。
【００３１】
＜原水のろ過操作＞
図１に示すように、ろ過システム１００では、原水配管弁４２を開き、空気供給配管弁５３および逆洗配水弁６２を閉じた状態で、原水をろ過槽１０の下部へと送水し、浮上ろ材層１２に原水を上向流で通水して、ろ過水を得る。そして、得られたろ過水は、ろ過水貯留部１５内を上向流で流れた後、ろ過水流出口１６を介して河川等へ放流される。
【００３２】
＜浮上ろ材層の洗浄操作＞
そして、ろ過システム１００では、定期的に、或いは、原水のろ過を継続することによってろ過抵抗が所定値以上に上昇したときに、原水配管弁４２を閉じて浮上ろ材層１２による原水のろ過を終了する。その後、以下の工程を経ることで、ろ過槽１０内の浮上ろ材層１２を洗浄する。
【００３３】
（第１逆洗工程）
このろ過システム１００では、原水のろ過を終了した後、逆洗排水弁６２の開度を所定の開度（第１開度）としての１００％に設定し、ろ過槽１０内の水を自然流下させて、かかる水を逆洗排水として逆洗排水排出口１４から排出する（図２Ａ）。このとき、浮上ろ材層１２の上部から下部へと通過することになるろ過槽１０内の水は、浮上ろ材層１２の洗浄水（逆洗水）として機能し、当該洗浄水により、浮上ろ材層１２が洗浄される。なお、本明細書において「逆洗排水」とは、ろ過槽１０から逆洗排水排出口１４を経由してろ過槽１０外に排出される水を指す。
具体的には、図３に示すように、原水のろ過操作終了時には０％であった逆洗排水弁６２の開度を変えることで浮上ろ材層１２の洗浄操作を開始し、当該開度を１００％に向けて上げ始める。なお、時間ｔ1には、ろ過槽１０内で浮上ろ材１２Ａが下降し始め、ここから第１逆洗工程が開始される。そして、時間Ｔ1に、逆洗排水弁６２の開度が第１開度としての１００％に達する。その後は、浮上ろ材１２Ａが後述する所定位置に到達するまで、第１逆洗工程を継続する。
【００３４】
ここで、逆洗排水弁６２の第１開度は、浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材１２Ａが、ろ過槽１０の水中で下降するような流量となる開度である。従って、ろ過システム１００における第１逆洗工程では、洗浄水が浮上ろ材層１２の上部から下部へと通過しつつ、浮上ろ材１２Ａがろ過槽１０の水中でより下方に展開するため、浮上ろ材層１２を効果的に逆洗することができる。
なお、本明細書において「浮上ろ材が下降する」とは、ろ過槽１０内の水の下向流により生じる力が浮上ろ材１２Ａの浮力に勝ることにより、浮上ろ材１２Ａからなる浮上ろ材層１２の下端のろ過槽１０の底部からの高さが少なくとも低下することを包含する。
【００３５】
また、第１逆洗工程における逆洗排水弁６２の第１開度は、浮上ろ材１２Ａが下降し続ければ特に制限はされず、浮上ろ材が所定位置に到達するまでの時間を考慮して決定することができる。具体的に、第１逆洗工程における逆洗排水弁６２の第１開度は、逆洗排水配管６１の管径を十分に活用する観点および浮上ろ材１２Ａの逆洗効率を高める観点からは、全開を１００％としたときの流路の断面積比で８０〜１００％であることが好ましく、１００％であることがより好ましい。
【００３６】
ここで、このろ過システム１００では、ろ過時には、原水を浮上ろ材層１２に上向流で通水するため、浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材１２Ａはスクリーン１１側に向かって圧密され、第１逆洗工程の開始時には、浮上ろ材１２Ａは塊状のまま下方へ展開し得る。そこで、このろ過システム１００では、第１逆洗工程の開始直後に、浮上ろ材１２Ａに対して空気噴出部５１から空気を所定の時間だけ噴きつけ、ろ過工程によってスクリーン１１側に向かって圧密された浮上ろ材１２Ａを分散させ、浮上ろ材層１２の洗浄効率を向上させることができる。
なお、空気噴出部５１からの空気の噴きつけは、浮上ろ材１２Ａが後述の所定位置に到達するまでには終了することが好ましい。
【００３７】
（第２逆洗工程）
第１逆洗工程でろ過槽１０内を下降し続ける浮上ろ材１２Ａは、いずれ、所定位置としての、逆洗排水排出口１４の設置位置から上方に高さｈ1の位置に到達する(図２Ｂ)。そして、その際に、浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材１２Ａがろ過槽１０の水中で停滞するかまたは上昇する流量に変更されるように逆洗排水弁６２を所定の開度（第２開度）としての７０％に設定し、引き続き、ろ過槽１０内の水を逆洗排水として逆洗排水排出口１４から排出する。このときも、浮上ろ材層１２の上部から下部へと通過することになるろ過槽１０内の水は、浮上ろ材層１２の洗浄水（逆洗水）として機能し、当該洗浄水により、浮上ろ材層１２が洗浄される。
具体的には、図３に示される、逆洗排水弁６２の開度が１００％となった後の時間ｔ2に、浮上ろ材１２Ａが所定位置に到達したことを第１センサ１８が検出する。そして、当該第１センサ１８による検出に基づき、制御装置７０が逆洗排水弁６２の開度を７０％に向けて下げ始め、第２逆洗工程が開始される。そして、時間ｔ2の後の時間Ｔ2に、逆洗排水弁６２の開度が第２開度としての７０％に達する。ここで、第２逆洗工程開始後は、逆洗排水弁６２の開度を小さくしており、また、ろ過水貯留部１５の水位は低下し続けているため、逆洗排水の流量は低減することとなる。そして、時間ｔ2と後述する時間ｔ3との間の時間（図示せず）に、浮上ろ材層１２を構成する浮上ろ材１２Ａが水中で停滞するかまたは上昇し始める。
【００３８】
なお、「所定位置」とは、逆洗開始前の浮上ろ材層１２の下端と逆洗排水排出口１４との間であって、所望のレベルで浮上ろ材１２Ａの流出を抑制することが可能な位置としてあらかじめ定めた位置である。また、「所定位置」は、「許容可能な浮上ろ材１２Ａの流出量」、「所望の逆洗効率」、「逆洗排水弁６２の開度の変更にかかる時間」などを考慮して予め実験またはシミュレーションにより定めることができ、例えば、逆洗排水排出口１４の設置位置から上方に、スクリーン１１の下端と逆洗排水排出口１４の設置位置の間隔の１０〜５０％の高さの位置、好ましくは１０〜２０％の高さの位置とすることができる。
従って、ろ過システム１００における第２逆洗工程では、浮上ろ材層１２を効果的に洗浄しつつ、浮上ろ材１２Ａがろ過槽１０外に流出するのを抑制することができる。
ここで、本明細書において「浮上ろ材が停滞するかまたは上昇する」とは、ろ過槽１０内の水の下向流により生じる力が、浮上ろ材１２Ａの浮力とつり合うかまたは浮上ろ材１２Ａの浮力に劣ることにより、浮上ろ材１２Ａからなる浮上ろ材層１２の下端のろ過槽１０の底部からの高さが少なくとも保持されるかまたは上昇することを包含する。
【００３９】
なお、所定位置への浮上ろ材１２Ａの到達に関し、上記一例では、第１センサ１８により検出したが、第２センサ１９によりろ過水貯留部１５の水位を測定し、当該水位の変化を用いて検出することもできる。即ち、例えば、逆洗排水弁６２を開けて第１逆洗工程を開始してから、浮上ろ材１２Ａが逆洗排水排出口１４を介してろ過槽１０外に流出し始めるまでのろ過水貯留部１５の水位の経時的な変化をあらかじめ解析し、かかる解析の結果に基づいて、浮上ろ材１２Ａが所定位置へ到達したことを推定的に検出することもできる。このように、ろ過水貯留部１５の水位の変化を用いれば、所定位置への浮上ろ材１２Ａの到達の検出をより安定的に行うことができる。
特に、所定位置への浮上ろ材１２Ａの到達をより確実に検出する観点からは、物理センサとしての第１センサ１８、および、ろ過水貯留部１５の水位を測定する第２センサ１９の両方を用い、いずれも上述した方法に従い、浮上ろ材１２Ａの所定位置への到達を検出することがより好ましい。この場合には、例えば、新品の浮上ろ材１２Ａの使用を開始した後、ろ過の継続により浮上ろ材１２Ａの密度が変化し得る期間として任意に決定した期間（例えば、１２〜２４ヶ月間）が経過するまでは、物理センサとしての第１センサ１８による検出結果を優先的に採用し、その間、当該検出結果と第２センサ１９により測定されるろ過水貯留部１５の水位の変化との関連性を解析しておき、そして、当該期間が経過した後は、前記解析の結果に基づいて第２センサ１９による検出結果を優先的に採用し、物理センサは浮上ろ材１２Ａが大量に流出するのを防止するための安全装置として機能させるように、制御装置７０を適宜構成することができる。
【００４０】
また、第２逆洗工程における逆洗排水弁６２の第２開度は、ろ過槽１０内で所定位置に到達した浮上ろ材１２Ａが停滞するかまたは上昇するような流量となる開度であって、かつ、第１逆洗工程の最後の開度よりも小さい開度である必要がある。かかる第２開度は、例えば、第２逆洗工程が開始される状態で、浮上ろ材１２Ａが停滞する開度を、ろ過水貯留部１５の水位を考慮しつつ実験またはシミュレーションによりあらかじめ解析して、かかる解析の結果に基づいて決定することができる。具体的に、第２逆洗工程における逆洗排水弁６２の第２開度は、例えば、全開を１００％としたときの流路の断面積比で７０〜９０％とすることができる。
【００４１】
（第３逆洗工程）
ここで、第２逆洗工程における逆洗排水弁６２の開度を第２開度で保持した場合には、ろ過水貯留部１５の水位の低下に伴って圧力（水頭圧）が低下するため、逆洗排水の流量が次第に低下する。一方、逆洗時において、ろ過槽１０内の水が浮上ろ材層１２を通過する速さは、浮上ろ材１２Ａが流出しない限り速いほうがいい。そこで、このろ過システム１００では、逆洗排水弁６２を第２開度に設定した後、第３逆洗工程として、浮上ろ材１２Ａが所定位置に到達しない範囲で逆洗排水弁６２の開度を第２開度よりも大きくして、ろ過水貯留部１５内のろ過水の自然流下により浮上ろ材層１２を洗浄する。
具体的には、図３に示される時間ｔ3に、７０％であった逆洗排水弁６２の開度を１００％に向けて上げ始め、第３逆洗工程が開始される。
このように、ろ過水貯留部１５の水位が一定程度低下した第２逆洗工程の後に逆洗排水弁６２の開度を第２逆洗工程時よりも大きくすれば、逆洗排水の流量の低下が抑制ないし防止されて、浮上ろ材層１２の効果的な洗浄を継続することができる。
【００４２】
なお、水頭圧の低下に伴う逆洗排水の流量の低下は、ろ過水貯留部１５の貯留容積が小さい場合、特に、ろ過槽１０におけるスクリーン１１より下側の容積に対するろ過水貯留部１５の最大貯留容積の比（ろ過水貯留部の最大貯留容積／スクリーンより下側の容積）が１．０以下の場合に顕著である。従って、当該比が１．０以下の場合には、第３逆洗工程を実施することが特に好ましい。
【００４３】
ここで、逆洗排水弁６２の開度を第２逆洗工程における第２開度よりも大きくするタイミング（図３におけるｔ3）としては、浮上ろ材１２Ａが所定位置に到達していることが第１センサ１８によって検出されていない限り、特に制限はされず、例えば、あらかじめ決めておいた第２逆洗工程の実施時間が経過した時や、第２センサ１９により測定されるろ過水貯留部１５の水位が所定水位（この水位を、図２Ｃでｈ2として示す）以下となった時、などとすることができる。ここで、ろ過水貯留部１５おける「所定水位」としては、例えば、スクリーン１１の上面から上方に高さ５０〜１００ｃｍの位置とすることができる。
そして、このろ過システム１００において、逆洗排水弁６２の第２開度からの開度の変更は、タイマー機能により、またはセンサによる検出に基づいて、制御装置７０が行うことができる。
【００４４】
ここで、第３逆洗工程における逆洗排水弁６２の開度は、第２逆洗工程時の第２開度よりも大きく、浮上ろ材１２Ａが所定位置に再び到達しない範囲であれば、所定の開度（第３開度）で一定としてもよい。具体的に、かかる第３開度は、例えば、全開を１００％としたときの流路の断面積比で８０〜１００％とすることができる。
【００４５】
或いは、第３逆洗工程では、第２センサ１９により測定されるろ過水貯留部１５内のろ過水の水位の低下に対応させて、逆洗排水弁６２の開度を１００％まで増加させてもよい。ろ過水貯留部１５内のろ過水の水位の低下に対応させて逆洗排水弁６２の開度を増加させる方法としては、例えば、ろ過水貯留部１５内のろ過水の水位が低下しても、逆洗排水の流量が第２逆洗工程の最後の流量±１５％の範囲内に収まるように逆洗排水弁６２の開度を調整する方法が挙げられる。より具体的には、制御装置７０に、ろ過水貯留部１５内のろ過水の水位と、逆洗排水弁６２の開度と、逆洗排水の流量との関係を予め記憶させておき、第２センサ１９により測定されるろ過水の水位および測定された水位における逆洗排水弁６２の開度と逆洗排水の流量との相関性に基づき、逆洗排水の流量が第２逆洗工程の最後の流量±１５％の範囲内に収まるように逆洗排水弁６２の開度を選択する方法が挙げられる。なお、上記相関性は、例えば、トリチェリの定理（側面に小さな穴が空いた液体を入れた容器において、重力加速度をｇ、液面と穴の高低差をｈ、液体の流出速度をｖとしたときに、ｖ＝（２ｇｈ）1/2の関係が成り立つ法則）を用いつつ、予めの実測等により得られる補正係数を考慮して求めることができる。
このように、逆洗排水弁６２の開度をろ過水の水位の低下に対応させて増加させれば、ろ過槽内の水の排水流量をより均一化して、浮上ろ材層１２をより効果的に洗浄することができる。
【００４６】
そして、このろ過システム１００では、逆洗排水弁６２を閉じ、一連の浮上ろ材層１２の洗浄操作を完結する。
具体的には、図３に示すように、所定のタイミングｔ4で、１００％であった逆洗排水弁６２の開度を小さくし始めることで第３逆洗工程が終了する。そして、逆洗排水弁６２の開度が全閉になると逆洗排水の流量はゼロとなり、一連の浮上ろ材層１２の洗浄操作が完了する。その後、任意に、原水のろ過操作と浮上ろ材層１２の洗浄操作とを繰り返して行う。
【００４７】
ここで、第３逆洗工程を終了させる前記タイミング（図３におけるｔ4）としては、特に制限はされず、例えば、第２センサ１９により測定されるろ過水貯留部１５の水位が所定限界水位以下となった時、などとすることができる。この場合には、図３において、時間ｔ3の後、例えば上述した方法によってろ過水貯留部１５内のろ過水の水位の低下に対応させて逆洗排水弁６２の開度を上げ始め、時間Ｔ3に、逆洗排水弁６２の開度が１００％に達する。次いで、時間ｔ4に、ろ過水貯留部１５の水位が所定限界水位に到達したことを第２センサ１９が検出する。そして、当該第２センサ１９による検出に基づき、制御装置７０が逆洗排水弁６２の開度を０％に向けて下げ始め、第３逆洗工程を終了させることとなる。
【００４８】
なお、ろ過水貯留部１５の水位における前記「所定限界水位」は、できるだけ低い方がよい。第１逆洗工程では、ろ材分散機構５５を構成する空気噴出部５１からの空気の噴きつけにより、浮上ろ材層１２に捕捉されていた夾雑物等が、下向流に逆らうようにスクリーン１１に乗り上げることがあるが、逆洗操作におけるろ過水貯留部１５の最終的な水位をできるだけ低く、例えばスクリーン１１の上面よりも低くすれば、スクリーン１１に乗り上げられた夾雑物等を逆洗操作によってより効果的に除去することができ、ろ過操作時にろ過水流出口１６から流出するろ過水の品質の悪化を抑制することができるからである。
【００４９】
ここで、第３逆洗工程では、第３逆洗工程終了時まで浮上ろ材１２Ａが所定位置に到達しないように逆洗排水弁６２の開度を設定ないし調整するが、万が一、第１センサ１８により浮上ろ材１２Ａが所定位置に到達したことが検出された場合に備え、浮上ろ材１２Ａがろ過槽１０外に流出するのを抑制するための対策をとることが好適である。かかる対策として、例えば、逆洗排水弁６２の開度を第３開度に設定した後の第１センサ１８による浮上ろ材１２Ａの所定位置への到達の検出に基づき、逆洗排水弁６２を第２開度に再設定して第２逆洗工程を再度繰り返し、所定時間経過後（例えば、逆洗排水弁６２の第２開度への設定が完了してから２〜１０秒経過後）に、第３逆洗工程に移行するように、あらかじめ制御装置７０を構成しておくことができる。
なお、第２逆洗工程時や、第３逆洗工程の後に繰り返される第２逆洗工程時であっても、上述したタイミングになれば、第２逆洗工程を終了し、一連の浮上ろ材層１２の洗浄操作を完結するように制御装置７０を構成しておくことができる。
【００５０】
以上、一例を用いて本発明の浮上ろ材層の洗浄方法について説明したが、本発明の浮上ろ材層の洗浄方法が行われるろ過システムは、上記一例に限定されることはなく、適宜変更を加えることができる。
【００５１】
上記一例のろ過システム１００は、浮上ろ材層１２の洗浄操作における各工程間の切り替えを制御装置７０で制御しているが、制御装置７０による制御を用いることなく、マニュアル操作により本発明の浮上ろ材層１２の洗浄方法を実施することもできる。具体的には、例えば、原水のろ過操作が終了した後、逆洗排水弁６２を第１開度に設定し、浮上ろ材１２Ａが所定位置に到達したことを第１センサ１８が検出した際に逆洗排水弁６２を手動で第２開度に設定し、例えば第２センサ１９により測定されるろ過水貯留部１５の水位が所定水位以下となった際に逆洗排水弁６２を手動で第３開度に設定し、第２センサ１９により測定されるろ過水貯留部１５の水位が所定限界水位に到達したことを第２センサ１９が検出した際に逆洗排水弁６２を手動で閉じることでも、本発明の浮上ろ材層の洗浄が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によれば、多数の浮上ろ材よりなる浮上ろ材層を用いて原水をろ過するろ過システムにおいて、浮上ろ材がろ過槽外に流出するのを抑制しつつ効果的に浮上ろ材層を逆洗することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  ろ過槽
１１  スクリーン
１２  浮上ろ材層
１２Ａ  浮上ろ材
１３  原水流入口
１４  逆洗排水排出口
１５  ろ過水貯留部
１６  ろ過水流出口
１８  第１センサ
１９  第２センサ
４１  原水配管
４２  原水配管弁
５１  空気噴出部
５２  空気供給配管
５３  空気供給配管弁
５４  ブロア
５５  ろ材分散機構
６１  逆洗排水配管
６２  逆洗排水弁
７０  制御装置
１００  ろ過システム
２００  開口部
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４】
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