(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を前処理する前処理プロセスと、前記前処理プロセスで処理された処理水をオゾン酸化処理するオゾン反応槽と、前記オゾン反応槽で処理されたオゾン処理水を導入して生物処理する生物活性炭処理槽を備えた浄水処理システムにおいて、前記生物活性炭処理槽の前後に設置されたアンモニア性窒素計測手段と、前記生物活性炭処理槽の後段に設置されたゼオライト処理槽と、前記生物活性炭処理槽の処理水を直接後処理プロセスへ導入する第１ラインと、前記生物活性炭処理槽の処理水を前記ゼオライト処理槽へ導入する第２ラインと、前記両ラインを切替える切替制御装置とを備えたことを特徴とする浄水処理システム。
【請求項２】
請求項１記載の浄水処理システムにおいて、前記ゼオライト処理槽の出口から入口の間に循環水を通水させる循環ポンプと、前記ゼオライト処理槽の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段とを備えたことを特徴とする浄水処理システム。
【請求項３】
請求項１記載の浄水処理システムにおいて、前記ゼオライト処理槽の出口から入口の間に循環水を通水させる循環ポンプと、前記循環水のラインに接続された植菌装置と、前記ゼオライト処理槽の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段とを備えたことを特徴とする浄水処理システム。
【請求項４】
請求項１記載の浄水処理システムにおいて、前記ゼオライト処理槽の出口から入口の間に循環水を通水させる循環ポンプと、前記循環水のラインに設けた加温装置及び水温計測手段と、ゼオライト処理槽の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段とを備えたことを特徴とする浄水処理システム。
【請求項５】
請求項１記載の浄水処理システムにおいて、前記ゼオライト処理槽の出口から入口の間に循環水を通水させる循環ポンプと、前記循環水のラインに設けた溶存酸素供給装置及び溶存酸素検出手段と、前記ゼオライト処理槽の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段とを備えたことを特徴とする浄水処理システム。
【請求項６】
請求項１記載の浄水処理システムにおいて、前記生物活性炭処理槽の前段に水温計測手段を備えたことを特徴とする浄水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、オゾン処理と生物活性炭処理（以下、ＢＡＣ処理という）とゼオライト処理を備えた高度浄水処理において、常に安定したＮＨ4 −Ｎ除去性能を維持できる浄水処理システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、より良質でおいしい水を得るためにオゾンとＢＡＣ処理を用いた高度浄水処理が注目されている。オゾン処理はオゾンの強力な殺菌力と酸化力を利用し、ＢＡＣ処理は粒状活性炭に微生物を生育させ、この粒状活性炭に生育させた微生物の代謝作用と粒状活性炭本来の物理化学的吸着作用とを利用して、原水中の汚染有機物質や異臭味等を除去するものである。
【０００３】
図７は、高度浄水処理プラントにおける代表的な処理プロセスを示したフロー図である。なお、このフロー図では、前塩素処理工程が存在しないので、トリハロメタン等の有害物質を生成することはない。
【０００４】
同図の処理プロセスに示すように、最初に原水に対して凝集沈澱処理工程１を実行した後、急速濾過処理工程２、オゾン処理工程３、ＢＡＣ処理工程４及び後処理工程５の順に各工程を実行して浄水を得るように構成されている。
【０００５】
まず、急速濾過処理工程２の代表例として砂濾過処理があげられる。この砂濾過処理では、水中に懸濁する浮遊物を除去するもので、原水の特性に応じてオゾン処理工程３の後或いはＢＡＣ処理工程４の後に行われることもある。
【０００６】
オゾン処理工程３は、原水の異臭味除去、ＢＡＣの微生物代謝に有効な有機物質の酸化、鉄・マンガンの酸化、色度除去等を行うものである。このオゾン処理工程３は、上述した急速濾過処理工程２の前に行われることがあり、また急速濾過処理工程２の前及びＢＡＣ処理工程４の前にて夫々行なわれることもある。
【０００７】
後処理工程５は、現行の後塩素処理工程と同様、消毒の他に、低温時等においてＢＡＣから流出するＮＨ4 −Ｎ除去等を行うためのものである。
このように、ＢＡＣ処理工程４の前後の各処理プロセスユニットの配列が、原水の特性に応じて異なることはあっても、ＢＡＣ処理工程４の基本処理特性は何ら変わることはない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したＢＡＣ処理工程４からのＮＨ4 −Ｎの流出は、低温時の他に起こることがある。例えば、被処理水中のＮＨ4 −Ｎが低濃度状態から急激にＮＨ4 −Ｎ負荷が増大し、通常予想されるＮＨ4 −Ｎ濃度より高いＮＨ4 −Ｎを含んだ被処理水の流入時には、低温時と同様にＢＡＣ処理工程４からＮＨ4 −Ｎが流出することがあり、後処理工程５における塩素注入率増加の主な原因となっていた。
【０００９】
ところで、ＢＡＣ処理工程４から流出したＮＨ4 −Ｎは、後処理工程５における塩素注入率の増加で対応して除去しているため、浄水中に混入することはないが、塩素注入率の増加は、塩素臭（カルキ臭）などの異臭味の原因となり、水道水をまずくする原因の一つとなっていた。
【００１０】
本発明は、上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、ＢＡＣ処理から流出するＮＨ4 −Ｎを温度やＮＨ4 −Ｎの負荷変動に関係なく、常に安定して除去可能な浄水処理システムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
まず、本発明の基本的考え方について説明する。
本発明の基本的な考え方は、ＢＡＣ処理におけるＮＨ4 −Ｎ除去が一時的に低下する現象は、流入する被処理水中のＮＨ4 −Ｎ濃度が、０．０５〜０．５ｍｇ／ｌに継続的に維持されている時は起こらず、０．０５ｍｇ／ｌ以下の低濃度が長時間継続した後、ＮＨ4 −Ｎ濃度が急上昇する場合に数多く起るという知見を得たことに基づくものである。
【００１２】
すなわち、硝化菌の代謝基質であるＮＨ4 −Ｎの不足状態が長く続くと、生物活性が弱まり、その後のＮＨ4 −Ｎの増大があってもすぐに対応できず一時的な除去性能の極端な低下を示すものと考えられる。
【００１３】
また、本発明は流入水中のＮＨ4 −Ｎ濃度が０．０５〜０．５ｍｇ／ｌに継続的に維持されているのにもかかわらず、流入水の水温が１０〜１５℃以下に下がると、ＮＨ4 −Ｎの除去特性が低下する現象が起こることにも基づいている。これは、硝化菌の生物活性を支配する要因の一つである水温が低下すると、硝化菌のＮＨ4 −Ｎの代謝能力が低下するからである。
【００１４】
以上の知見に基づいて、上記本発明の目的を達成するために、本発明の請求項１は、原水を前処理する前処理プロセスと、前記前処理プロセスで処理された処理水をオゾン酸化処理するオゾン反応槽と、前記オゾン反応槽で処理されたオゾン処理水を導入して生物処理する生物活性炭処理槽を備えた浄水処理システムにおいて、前記生物活性炭処理槽の前後に設置されたアンモニア性窒素計測手段と、前記生物活性炭処理槽の後段に設置されたゼオライト処理槽と、前記生物活性炭処理槽の処理水を直接後処理プロセスへ導入する第１ラインと、前記生物活性炭処理槽の処理水を前記ゼオライト処理槽へ導入する第２ラインと、前記両ラインを切替える切替制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項２は、請求項１記載の浄水処理システムにおいて、前記ゼオライト処理槽の出口から入口の間に循環水を通水させる循環ポンプと、前記ゼオライト処理槽の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項３は、請求項１記載の浄水処理システムにおいて、前記ゼオライト処理槽の出口から入口の間に循環水を通水させる循環ポンプと、前記循環水のラインに接続された植菌装置と、前記ゼオライト処理槽の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項４は、請求項１記載の浄水処理システムにおいて、前記ゼオライト処理槽の出口から入口の間に循環水を通水させる循環ポンプと、前記循環水のラインに設けた加温装置及び水温計測手段と、ゼオライト処理槽の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項５は、請求項１記載の浄水処理システムにおいて、前記ゼオライト処理槽の出口から入口の間に循環水を通水させる循環ポンプと、前記循環水のラインに設けた溶存酸素供給装置及び溶存酸素検出手段と、前記ゼオライト処理槽の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の請求項６は、請求項１記載の浄水処理システムにおいて、前記生物活性炭処理槽の前段に水温計測手段を備えたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図を参照して説明する。
図１は本発明の第１実施例（請求項１対応）である浄水処理システムの構成図である。
【００２０】
同図に示すように、本実施例の浄水処理システムは、前処理プロセス６と、オゾン反応槽７と、ＢＡＣ処理槽８と、ＢＡＣ処理槽８の直前に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａと、ＢＡＣ処理槽８の直後に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂと、ゼオライト処理槽１０と、切替制御装置１１と、後処理プロセス１２と、開閉バルブ１３〜１５と、排水バルブ１６とから構成されている。
【００２１】
ところで、前処理プロセス６は、従来例として図７に説明した凝集沈澱処理１及び急速濾過処理２の処理プロセスで構成されている。
また、切替制御装置１１は、ＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａによる計測値Ｆ１及びＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂによる計測値Ｆ２とを読み込んでＢＡＣ処理水のゼオライト処理の有無を判断する。この切替制御装置１１では前記ゼオライト処理の有無に連動するように開閉バルブ１３〜１５を適切に制御する。
後処理プロセス１２は、ＢＡＣ処理水またはゼオライト処理水を受けて、塩素注入によるＮＨ4 −Ｎの後処理や消毒などを行ない、浄水として配水する。
【００２２】
次に、本実施例の作用について説明する。
原水中に含まれるＮＨ4 −Ｎは、前処理プロセス６やオゾン反応槽７では除去できないため、通常ＢＡＣ処理槽８にてＢＡＣに生育した硝化菌の代謝作用により除去されている。ＢＡＣ処理槽８にて、ＮＨ4 −Ｎが除去されている間は、ＢＡＣ処理水のゼオライト処理が不必要なためＢＡＣ処理槽８からゼオライト処理槽１０に接続するラインは開閉バルブ１３により閉じられる。また、ゼオライト処理槽１０から後処理プロセス１２に接続するラインも開閉バルブ１４により閉じられるとともに開閉バルブ１５は開けられ、ＢＡＣ処理水は直接後処理プロセス１２に導入されるように切替制御装置１１を用いて、各開閉バルブ１３〜１５は制御されている。また、排水バルブ１６は、ゼオライト処理槽１０の水抜きのため、休止時は通常開けられている。
【００２３】
しかしながら、冬季などの低温時や急激なＮＨ4 −Ｎ負荷増大時には、ＢＡＣ処理槽８ではＮＨ4 −Ｎが完全に除去しきれずに、ＢＡＣ処理水中に残存することがある。ＢＡＣ処理槽８の前後にそれぞれ設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａ及びＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂを用いて、ＢＡＣ処理前後のＮＨ4 −Ｎ濃度は常時計測されている。
【００２４】
本実施例において、ＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａの計測値Ｆ１がＮＨ4 −Ｎ濃度としてＦ１≧１ｍｇ／ｌ、またはＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂの計測値Ｆ２がＮＨ4 −Ｎ濃度として、Ｆ２≧０．０５ｍｇ／ｌのときのみＢＡＣ処理水のゼオライト処理が実施されるように切替制御装置１１で制御されている。つまり、ＮＨ4 −Ｎ濃度として、Ｆ１≧１ｍｇ／ｌ又はＦ２≧０．０５ｍｇ／ｌの条件を満たす時、切替制御装置１１では排水バルブ１６を閉じるとともに、開閉バルブ１４及び開閉バルブ１３を順次開けるように制御を行なう。また、これらの一連の動作が完了後、ＢＡＣ処理槽８と後処理プロセス１２とを接続するバイパスラインも開閉バルブ１５により閉じられるように制御される。この一連の動作が完了すると、ＢＡＣ処理水のゼオライト処理が開始され、ＮＨ4 −Ｎ濃度としてＦ１≧１ｍｇ／ｌまたは、Ｆ２≧０．０５ｍｇ／ｌの間はゼオライト処理が継続される。
【００２５】
一方、ＮＨ4 −Ｎ濃度としてＦ１≧１ｍｇ／ｌ及びＦ２≧０．０５ｍｇ／ｌの両者の条件を満たす場合は、ＢＡＣ処理槽８からのＮＨ4 −Ｎの流出はなくなったと判断され、ゼオライト処理開始時とは逆の動作で、ゼオライト処理から定常処理（ＢＡＣ処理水を直接後処理プロセス１２に導入）へ切替わる。
【００２６】
なお、本実施例では、ゼオライト処理槽１０が１系列の例を示したが、複数系列のゼオライト処理槽を切替えて処理することも可能であり、またＮＨ4 −Ｎの吸着飽和に達したゼオライトは系外に取り出してアルカリ性溶液によるアルカリ再生が実施される。
【００２７】
以上説明したように、本実施例によれば、ＢＡＣ処理の後に切替式のゼオライト処理を追加することにより、ゼオライトの交換や再生に伴なう一時的なゼオライト処理の中断時期を除き、後処理プロセス１２へ導入されるＮＨ4 −Ｎ濃度を０．０５ｍｇ／ｌ未満にできる。従って、後処理プロセス１２において、ＮＨ4 −Ｎによって消費される塩素量が大幅に減少する。これにより、実際に注入する塩素量も消毒と残留塩素を維持するための必要最小限の量となる。このため、後処理プロセス１２における塩素注入率の低減と平滑化が同時に達成できる。
【００２８】
よって、従来の塩素処理で問題となっていたトリハロメタン等の有機塩素系化合物の生成が大幅に抑制できた。また、過剰な塩素注入が抑えられるため、塩素臭等の異臭味の発生がほとんどなくなった。
【００２９】
図２は本発明の第２実施例（請求項２対応）である浄水処理システムの構成図である。
同図に示すように、本実施例の浄水処理システムは、前処理プロセス６と、オゾン反応槽７と、ＢＡＣ処理槽８と、ＢＡＣ処理槽８の直前に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａと、ＢＡＣ処理槽８の直後に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂと、ゼオライト処理槽１０と、切替制御装置１１と、後処理プロセス１２と、開閉バルブ１３〜１５と、排水バルブ１６と、ゼオライト処理槽８の出口から入口の間に循環水を通水させるための循環ポンプ１７と、開閉バルブ１８〜１９と、ゼオライト処理槽１０の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段２０とから構成されている。
【００３０】
以上のように、本実施例は、図１の第１実施例に循環ポンプ１７と、開閉バルブ１８と、開閉バルブ１９と、ＮＨ4 −Ｎ計測手段２０とが付加された構成となっている。
【００３１】
また、切替制御装置１１は、それぞれＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａ及びＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂの計測値Ｆ１及びＦ２と、ＮＨ4 −Ｎ計測手段２０の計測値Ｆ３とを読み込んで、ゼオライト処理の有無の判断と開閉バルブ１３〜１５の開閉制御と、排水バルブ１６の開閉制御と、循環水によるゼオライト再生のための循環ポンプ１７の起動・停止及び循環ポンプ１７の起動・停止に連動した開閉バルブ１８〜１９の開閉制御を行なう。
【００３２】
次に、本実施例の作用について説明する。
本実施例では、図１の第１実施例に付加して、ゼオライト処理の休止期間中に、ゼオライト処理槽１０内に循環ポンプ１７を用いて、循環水を通水し、ゼオライトに付着した硝化菌の代謝作用を用いて、ゼオライトの生物再生を行なうものである。
【００３３】
本実施例は、定常処理からゼオライト処理へ切替わる動作及び判断規準は、第１実施例と同様なので省略する。しかし、切替制御装置１１にてゼオライト処理が不要と判断された場合、定常処理への切替えのため、開閉バルブ１５が開かれた後、開閉バルブ１３及び開閉バルブ１４が順次閉じられる。またこの時、切替制御装置１１ではゼオライト処理休止直前のＮＨ4 −Ｎ計測手段２０の計測値Ｆ３により、ゼオライト処理槽１０の循環水による生物再生か、排水（水抜き）かを判断する。つまりＦ３≧０．０３ｍｇ／ｌの場合、ゼオライトの飽和吸着であると判断し、開閉バルブ１８，１９が順次開き、循環ポンプ１７が起動されて循環水がゼオライト処理槽１０に通水され、ゼオライトの生物再生が実施される。この循環水によるゼオライトの生物再生は、ＮＨ4 −Ｎ計測手段の計測値Ｆ３がＦ３＜０．０１ｍｇ／ｌとなるか、再度ＢＡＣ処理水のゼオライト処理が必要と判断されるまで継続される。
【００３４】
一方、Ｆ３≦０．０３の場合は、ゼオライトにＮＨ4 −Ｎの吸着能力が残っていると判断し、循環水によるゼオライトの生物再生は行なわれず、排水バルブ１６が開かれて、ゼオライト処理の排水（水抜き）が実施される。
【００３５】
以上の動作が完了後、再びＢＡＣ処理水のゼオライト処理のため、ゼオライト処理槽１０が待機状態に移行する。
なお、開閉バルブ１８〜１９はゼオライト処理中は閉じられているが、それ以外は通常開かれている。
【００３６】
以上説明したように、ゼオライト処理を行ない定常処理中にゼオライト処理槽１０に循環水を通水することにより、系外（ゼオライト処理槽１０の外）に取り出さずにゼオライトの生物再生が実施でき、常にゼオライトのＮＨ4 −Ｎの吸着性能が維持できる。これにより従来、ゼオライトの再生処理に必要としていた大変な労力と時間と再生設備が大幅に削減できた。
【００３７】
また、本実施例は図１の第１実施例と同様に、後処理プロセス１２における塩素注入率が低減されるため、トリハロメタン等の有機塩素化合物の生成が大幅に抑制でき、塩素臭等の異臭味の発生がなくなった。
【００３８】
図３は本発明の第３実施例（請求項３対応）である浄水処理システムの構成図である。
同図に示すように、本実施例の浄水処理システムは、前処理プロセス６と、オゾン反応槽７と、ＢＡＣ処理槽８と、ＢＡＣ処理槽８の直前に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａと、ＢＡＣ処理槽８の直後に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂと、ゼオライト処理槽１０と、切替制御装置１１と、後処理プロセス１２と、開閉バルブ１３〜１５と、排水バルブ１６と、ゼオライト処理槽の出口から入口の間に循環水を通水させるための循環ポンプ１７と、開閉バルブ１８〜１９と、ゼオライト処理槽１０の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段２０と、循環水に硝化菌を含んだ液を注入する植菌装置２１とから構成されている。
以上のように、本実施例は図２の第２実施例に植菌装置２１が付加された構成となっている。
【００３９】
次に、本実施例の作用について説明する。
本実施例は、図２の第２実施例で示した循環水によるゼオライトの生物再生中に、植菌装置２１より硝化菌を含んだ液を循環水に注入し、ゼオライトの生物再生を積極的に行なうものである。従って、定常処理からゼオライト処理への切替えやゼオライトの生物再生が実施される判断基準は第２実施例と同様なので省略する。しかしながら、切替制御装置１１では、ゼオライト処理槽１０内のゼオライトの生物再生が必要と判断した場合、循環ポンプ１７が起動された後、植菌装置２１より循環水に硝化菌を含んだ液を注入するように制御する。硝化菌を含んだ液を循環水に注入することにより、循環水中の硝化菌の菌体濃度が高まる。これにより単位硝化菌数当りのＮＨ4 −Ｎ負荷が低減されるため、ゼオライトの生物再生速度が第２実施例に比較して２〜３倍程度早まる。
【００４０】
ゼオライトの生物再生が完了すると、植菌装置２１から硝化菌を含んだ液の注入は終了し、循環ポンプ１７は停止され、これ以降、第２実施例と同様の動作で、ゼオライト処理槽１０は待機状態に移行する。
【００４１】
以上説明したように、本実施例によると、循環水による生物再生中に植菌装置２１より硝化菌を含んだ液を注入することにより、循環水中の菌体濃度を常にゼオライトの生物再生に必要な濃度以上に保持できる。これにより、単位硝化菌数当りの除去ＮＨ4 −Ｎ量が低減され、循環水によるゼオライトの生物再生速度が第２実施例に比較して、２〜３倍程度早めることができた。このため、ゼオライト処理槽１０をすばやくゼオライト処理のための待機状態に移行できることに付加して、第２実施例と同様の効果が得られた。
【００４２】
図４は本発明の第４実施例（請求項４対応）である浄水処理システムの構成図である。
同図に示すように、本実施例の浄水処理システムは、前処理プロセス６と、オゾン反応槽７と、ＢＡＣ処理槽８と、ＢＡＣ処理槽８の直前に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａと、ＢＡＣ処理槽８の直後に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂと、ゼオライト処理槽１０と、切替制御装置１１と、後処理プロセス１２と、開閉バルブ１３〜１５と、排水バルブ１６と、ゼオライト処理槽１０の出口から入口の間に循環水を通水させるための循環ポンプ１７と、開閉バルブ１８〜１９と、ゼオライト処理槽１０の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段２０と、加温装置２２と、水温計測手段２３とから構成されている。
以上のように、本実施例は図２の第２実施例に、加温装置２２と、水温計測手段２３とが付加された構成となっている。
【００４３】
次に、本実施例の作用について説明する。
本実施例は、第２実施例で示した循環水によるゼオライトの生物再生中に、加温装置２２にて循環水を加温し、ゼオライトに付着した硝化菌を活性化させてゼオライトの生物再生を早めるものである。従って、定常処理からゼオライト処理への切替えやゼオライトの生物再生が実施される判断基準は第２実施例と同様なので省略する。
【００４４】
しかしながら、切替制御装置１１では、ゼオライト処理槽１０内のゼオライトの循環水による生物再生が必要と判断した場合、循環ポンプ１７の起動とともに、水温計測手段２３を用いて循環水の水温を計測する。切替制御装置１１では、水温計測手段２３の計測値Ｆ４を読み込んで、Ｆ４＜２０℃のときは加温装置２２に加温指令を出し循環水を加温するよう制御する。加温装置２２による循環水の加温は、Ｆ４≧２１℃になるまで継続され、Ｆ４≧２１℃になったら、加温装置２２による循環水の加温は停止される。このような動作は、循環水による生物再生が行なわれている間は継続される。なお、本実施例では、循環水の加温に電熱ヒータを用いた。
【００４５】
ゼオライトの生物再生が完了すると、加温装置２２による循環水の加温制御は終了し、循環ポンプ１７は停止される。これ以降は図２の第２実施例と同様の動作であり、ゼオライト処理槽１０は待機状態に移行する。
【００４６】
以上説明したように、循環水を加温装置２２にて加温することにより循環水の温度を常に２０℃以上に保持できる。これにより、硝化菌の活性を常に高い状態に維持できる。このため、冬期等の水温低下に関係なく、循環水によるゼオライトの生物再生が、常に安定して実施できた。従って、ゼオライト処理槽１０を常に安定してＢＡＣ処理水のゼオライト処理のための待機状態に移行できることに付加して、図２の第２実施例と同様の効果が得られた。
【００４７】
図５は本発明の第５実施例（請求項５対応）である浄水処理システムの構成図である。
同図に示すように、本実施例の浄水処理システムは、前処理プロセス６と、オゾン反応槽７と、ＢＡＣ処理槽８と、ＢＡＣ処理槽８の直前に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａと、ＢＡＣ処理槽８の直後に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂと、ゼオライト処理槽１０と、切替制御装置１１と、後処理プロセス１２と、開閉バルブ１３〜１５と、排水バルブ１６と、ゼオライト処理槽の出口から入口の間に循環水を通水させるための循環ポンプ１７と、開閉バルブ１８〜１９と、ゼオライト処理槽１０の後段に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段２０と、溶存酸素供給装置２４と、溶存酸素検出手段２５とから構成されている。
以上のように、本実施例は、図２の第２実施例に溶存酸素供給装置２４と、溶存酸素検出手段２５が付加された構成となっている。
【００４８】
次に、本実施例の作用について説明する。
本実施例は、図２の第２実施例で示した循環水によるゼオライトの生物再生中に、溶存酸素供給装置２４より溶存酸素を供給し、溶存酸素不足による硝化菌の活性低下を防止するものである。従って、定常処理からゼオライト処理への切替えやゼオライトの生物再生が実施される判断規準は、第２実施例と同様なので省略する。
【００４９】
しかしながら、切替制御装置１１では、ゼオライト処理槽１０内のゼオライトの循環水による生物再生が必要と判断した場合、循環ポンプ１７の起動とともに、溶存酸素検出手段２５を用いて循環水の溶存酸素濃度を計測する。切替制御装置１１では、溶存酸素検出手段２５の計測値Ｆ５を読み込んで、Ｆ５＜５ｍｇ／ｌのときは溶存酸素供給装置２４に溶存酸素の供給指令を出し循環水の溶存酸素を供給する。溶存酸素供給装置２４による溶存酸素は、Ｆ５≧６ｍｇ／ｌになるまで継続され、Ｆ５≧６ｍｇ／ｌになったら、溶存酸素装置２４による溶存酸素の供給は停止される。このような動作は、循環水による生物再生が行なわれている間は継続される。
【００５０】
なお、溶存酸素の供給源としては、酸素ガス又は空気を用い、溶存酸素装置２４の供給方法としては、通常、セラミックス製散気管を用いた気液接触方式が用いられるが、中空糸膜やセラミックス膜を用いたバブルレスの溶存酸素の供給方法も使用可能である。
【００５１】
ゼオライトの生物再生が完了すると、溶存酸素装置２４による循環水の溶存酸素の供給制御は終了し、循環ポンプ１７は停止され、これ以降は図２の第２実施例と同様の動作で、ゼオライト処理槽１０は待機状態に移行する。
【００５２】
以上説明したように、循環水に溶存酸素供給装置２４を用いて溶存酸素を供給することにより、循環水の溶存酸素濃度を常に５ｍｇ／ｌ以上に維持できる。これにより、溶存酸素不足による硝化菌の活性低下を防げ、常に硝化菌の活性を良好に維持でき、循環水によるゼオライトの生物再生が常に安定して実施できた。従って、ゼオライト処理槽１０を常に安定してＢＡＣ処理水のゼオライト処理のための待機状態にできることに付加して、図２の第２実施例と同様の効果が得られた。
【００５３】
図６は、本発明の第６実施例（請求項６対応）である浄水処理システムを示す構成図である。
同図に示すように、本実施例の浄水処理システムは、前処理プロセス６と、オゾン反応槽７と、ＢＡＣ処理槽８と、ＢＡＣ処理槽８の直前に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａと、ＢＡＣ処理槽８の直後に設置されたＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂと、ゼオライト処理槽１０と、切替制御装置１１と、後処理プロセス１２と、開閉バルブ１３〜１５と、排水バルブ１６と水温計測手段２６とから構成されている。
以上のように、本実施例は図１の第１実施例に水温計測手段２６が付加されてた構成となっている。
【００５４】
水温計測手段２６は、ＢＡＣ処理槽８の前後に設置することにより、冬期など水温低下によりＢＡＣ処理槽８におけるＮＨ4 −Ｎの除去性能の低下が予想される場合は、ＮＨ4 −Ｎの流出の有無にかかわらずＢＡＣ処理水のゼオライト処理を行なうように切替制御装置１１を用いて制御を行なうものである。
【００５５】
次に、本実施例の作用について説明する。
本実施例は、図１の第１実施例に、さらに水温による制御を付加したものであり、ＢＡＣ処理槽８において、ＢＡＣ層の硝化菌が水温１０〜１５℃以下になると急速に活性が低下し、ＢＡＣ処理槽８におけるＮＨ4 −Ｎの除去性能が低下することに基づいている。
【００５６】
本実施例では、水温計測手段２６にて計測される計測値Ｆ６が、Ｆ６＞１０℃の場合、図１の第１実施例と同様に切替制御装置１１を用いて制御されている。しかし、Ｆ６≦１０℃となった場合は、ＮＨ4 −Ｎ計測手段９ａやＮＨ4 −Ｎ計測手段９ｂの計測値にかかわらず、強制的にゼオライト処理槽１０におけるゼオライト処理が実行されるように切替制御装置１１を用いて制御される。この強制的なゼオライト処理は、Ｆ６≦１０℃の間は継続され、Ｆ６＞１０℃となった場合に解除されるように切替制御装置１１を用いて制御されている。
【００５７】
以上説明したように、本実施例によれば、ゼオライト処理の有無を判断する切替制御装置１１の入力情報に、水温計測手段２６の計測値Ｆ６を入力することにより、水温の低下に伴なうＢＡＣ処理におけるＮＨ4 −Ｎの除去性能の低下を予想する。この予想に基づき、水温低下期間中はゼオライト処理を強制的に実行することにより、ＢＡＣ処理水を直接後処理プロセスに導入する定常処理とゼオライト処理との切替頻度が大幅に減少する。
【００５８】
つまり、定常処理とゼオライト処理の切替えに伴ない発生する一時的な処理水量の変動や損失が大幅に減少する。これにより、後処理プロセス１２へ導入されるＮＨ4 −Ｎ濃度を０．０５ｍｇ／ｌ未満にできるとともに、処理水量の脈動がなくなる。従って、後処理プロセス１２における後塩素注入制御の負荷が大幅に減少する。このため、後処理プロセス１２における塩素注入率の低減と平滑化が同時に達成することができ、図１の第１実施例と同様の効果が得られた。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１乃至請求項６によれば、ＢＡＣ処理から流出するＮＨ4 −Ｎを温度やＮＨ4 −Ｎの負荷変動に関係なく、常に安定した除去を行なうことができる。このため、高度浄水処理システムの最終処理を行なう後処理プロセスでの塩素注入率の低減と平滑化が同時に達成でき、かつ塩素注入制御の精度が向上するため、安定かつ良質でおいしい浄水を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の構成図。
【図２】本発明の第２実施例の構成図。
【図３】本発明の第３実施例の構成図。
【図４】本発明の第４実施例の構成図。
【図５】本発明の第５実施例の構成図。
【図６】本発明の第６実施例の構成図。
【図７】従来の高度浄水処理システムの構成図。
【符号の説明】
１…凝集沈澱処理工程、２…急速濾過処理工程、３…オゾン処理工程、４…ＢＡＣ処理工程、５…後処理工程、６…前処理プロセス、７…オゾン反応槽、８…ＢＡＣ処理槽、９ａ，９ｂ，２０…ＮＨ4 −Ｎ計測手段、１０…ゼオライト処理槽、１１…切替制御装置、１２…後処理プロセス、１３〜１５，１８，１９…開閉バルブ、１６…排水バルブ、１７…循環ポンプ、２１…植菌装置、２２…加温装置、２３…水温計測手段、２４…溶存酸素供給装置、２５…溶存酸素検出手段。
【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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