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JP4982612B1 - ろ過システム - Google Patents

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Abstract

【課題】浮上ろ材層の均一な逆洗と、低コストで効率的な逆洗との両立を達成することが可能なろ過システムを提供する。
【解決手段】第１浮上ろ材層と、第１浮上ろ材層の上方で浮上ろ材を支持する第１開口率の第１上部スクリーンと、第１浮上ろ材層の下方に配設された第１被処理水流入口と、第１上部スクリーンの上方に位置する第１逆洗水供給源と、第１浮上ろ材層の下方に配設された第１逆洗水排出手段とを有する第１のろ過槽と、第２浮上ろ材層と、第２浮上ろ材層の上方で浮上ろ材を支持する第２開口率の第２上部スクリーンと、第２浮上ろ材層の下方に配設された第２被処理水流入口と、第２被処理水流入口を介した被処理水の流入を遮断可能な流入遮断機構と、第２上部スクリーンの上方に位置する第２逆洗水供給源と、第２浮上ろ材層の下方に配設された第２逆洗水排出手段とを有する第２のろ過槽とを備え、第１開口率が第２開口率よりも小さいろ過システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数のろ過槽を有するろ過システムに関し、特に、下水処理場などで用い得るろ過システムに関するものである。
従来、下水処理場へ流入する下水を高速で処理することができるろ過槽として、発泡樹脂製の浮上ろ材からなる浮上ろ材層と、該浮上ろ材層の上方に配設されて浮上ろ材を支持する上部スクリーンとを有する上向流式のろ過槽が知られている（例えば、特許文献１参照）。
そして、この上向流式のろ過槽では、浮上ろ材層に下水を上向流で通水し、下水中の浮遊物質（SS：suspended solids）を浮上ろ材層で捕捉することにより、下水をろ過してＳＳが除去されたろ過水を得ることができる。また、ＳＳの捕捉により下水通水時の浮上ろ材層での圧力損失が増加し、ろ過槽が所望のろ過性能を発揮できなくなった場合には、浮上ろ材層に逆洗水を下向流で通水し、浮上ろ材を下方に展開させて捕捉したＳＳを排出させることにより、浮上ろ材層を逆洗（逆流洗浄）してろ過槽のろ過性能を回復させることができる。
ここで、上記従来の上向流式のろ過槽では、逆洗時に水の流れ易い部分のみに逆洗水が集中して流れる（水みちが形成される）ことがあり、逆洗時に水みちが形成された部分のみが洗浄されると、浮上ろ材層中にＳＳの捕捉量が比較的多い部分（重閉塞部分）と、ＳＳの捕捉量が比較的少ない部分（軽閉塞部分）とが発生する場合がある。そして、一度、浮上ろ材層中に重閉塞部分と軽閉塞部分との双方が発生すると、逆洗時に水の流れ易い軽閉塞部分のみに逆洗水が集中して流れ、浮上ろ材層全体に亘って浮上ろ材が均一に展開せず、浮上ろ材層を均一かつ十分に逆洗することが出来なかった。また、逆洗水が軽閉塞部分に集中して流れることにより、軽閉塞部分での逆洗水の流速が大きくなり、浮上ろ材が下方に展開し過ぎて、ろ過槽の下部に配設された逆洗水の排出口から浮上ろ材がろ過槽外へと流出してしまうことがあった。
そこで、逆洗時に逆洗水を浮上ろ材層全体に亘って均一に流通させ、浮上ろ材を均一に展開させて洗浄する方法として、ろ過槽の上部スクリーンに設ける開口の割合（開口率＝（開口面積／上部スクリーン面積）×１００）を１〜３０％の範囲内の一定の値とすることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００３−１３６０８８号公報 特許第４２８４２２２号公報
しかし、上部スクリーンの開口率を１〜３０％の範囲内の一定値とした上記従来のろ過槽では、流量が経時変化する下水等の被処理水を処理する場合に、浮上ろ材層の均一な逆洗と、低コストで効率的な逆洗との両立を達成することが困難であった。
具体的には、例えば、汚水と雨水とを同一の水路で集める合流式下水を上記従来のろ過槽で処理する場合について検討すると、以下のような理由により、浮上ろ材層の均一な逆洗と、低コストで効率的な逆洗との両立を達成することが困難であった。
即ち、従来のろ過槽では、雨水が流入せず、汚水のみがろ過される晴天時には、微小なＳＳを高濃度で含む汚水からなる被処理水が低流速で浮上ろ材層を通過し、微小なＳＳが浮上ろ材層の奥深く（上側）まで入り込んで浮上ろ材層が強固に閉塞するため、上部スクリーンの開口率を非常に小さくしなければ、逆洗時に浮上ろ材層を均一に逆洗することができない。一方、雨水が流入し、汚水と雨水との合流水がろ過される雨天時には、比較的粗大なＳＳを含む雨水と汚水との合流水からなる被処理水が高流速で浮上ろ材層を通過し、被処理水中のＳＳの大部分は浮上ろ材層の表層（下側）付近全面で捕捉されるので、上部スクリーンの開口率がある程度大きくても、逆洗時に浮上ろ材層を均一に逆洗することができる。そのため、従来のろ過槽において、晴天時と雨天時との何れの場合であっても浮上ろ材層を均一に逆洗することができるように晴天時に合わせてスクリーンの開口率を小さく設定すると、晴天時には逆洗に好適な開口率のスクリーンを有するろ過槽で被処理水をろ過することができるが、雨天時には開口率を不要に小さくしたろ過槽で被処理水をろ過することとなってしまう。従って、従来のろ過槽では、雨天時に逆洗水が上部スクリーンを通過する際の通過抵抗が不要に大きくなるため、逆洗水を所定流速の下向流で流すために必要な設備（例えば、逆洗水を排出するのに必要な弁や配管、或いは、逆洗水排出用のポンプ）の仕様が大きくなり、コストが増大してしまっていた。
そこで、流量が経時変化する下水等の被処理水を処理する場合であっても、浮上ろ材層の均一な逆洗と、低コストで効率的な逆洗との両立を達成することが可能なろ過システムが求められていた。
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、本発明のろ過システムは、被処理水をろ過する複数のろ過槽を有するろ過システムであって、浮上ろ材からなる第１浮上ろ材層と、該第１浮上ろ材層の上方に配設されて浮上ろ材を支持する第１開口率の第１上部スクリーンと、前記第１浮上ろ材層よりも下方に配設された第１被処理水流入口と、前記第１上部スクリーンよりも上方に位置する第１逆洗水供給源と、前記第１浮上ろ材層よりも下方に配設されて第１浮上ろ材層の逆洗時に前記第１逆洗水供給源から供給された逆洗水を排出する第１逆洗水排出手段とを有する第１のろ過槽と、浮上ろ材からなる第２浮上ろ材層と、該第２浮上ろ材層の上方に配設されて浮上ろ材を支持する第２開口率の第２上部スクリーンと、前記第２浮上ろ材層よりも下方に配設された第２被処理水流入口と、該第２被処理水流入口を介した被処理水の流入を遮断可能な流入遮断機構と、前記第２上部スクリーンよりも上方に位置する第２逆洗水供給源と、前記第２浮上ろ材層よりも下方に配設されて第２浮上ろ材層の逆洗時に前記第２逆洗水供給源から供給された逆洗水を排出する第２逆洗水排出手段とを有する第２のろ過槽とを備え、前記第１開口率が、前記第２開口率よりも小さいことを特徴とする。このように、第１のろ過槽の第１上部スクリーンの開口率（第１開口率）を第２のろ過槽の第２上部スクリーンの開口率（第２開口率）よりも小さくすると共に、第２のろ過槽内への被処理水の流入を遮断可能な流入遮断機構を設ければ、被処理水の流量が少ない場合には、流入遮断機構を用いて第２被処理水流入口を介した被処理水の流入を遮断し、低開口率の上部スクリーンを有する第１のろ過槽のみで被処理水をろ過し、被処理水の流量が増加した場合には、流入遮断機構による被処理水の流入の遮断を解除して第２被処理水流入口から第２のろ過槽内へ被処理水を流入させ、第１のろ過槽に加えて高開口率の上部スクリーンを有する第２のろ過槽も用いて被処理水をろ過することができる。そのため、被処理水の流量が少ない場合には、微小なＳＳが浮上ろ材層の奥深くまで入り込んで浮上ろ材層が強固に閉塞しても浮上ろ材層を均一に逆洗することが可能な第１のろ過槽でろ過を実施し、被処理水の流量が多い場合には、第１のろ過槽に加えて第２のろ過槽も用いて、広いろ過面積で大量の被処理水のろ過を実施することができる。従って、被処理水の流量が経時変化する場合であっても、第１のろ過槽および第２のろ過槽ともに浮上ろ材層の均一な逆洗と、低コストで効率的な逆洗との両立を達成することができる。
ここで、本発明のろ過システムは、前記第１開口率が０．５〜５％であり、前記第２開口率が２〜３０％であることが好ましい。第１開口率を０．５％以上５％以下とし、第２開口率を２％以上３０％以下とすれば、超微小なＳＳを十分に除去して清浄なろ過水を得ることができるからである。
また、本発明のろ過システムは、前記第１のろ過槽の面積が、前記第２のろ過槽の面積の０．５〜２倍であることが好ましい。第１のろ過槽の面積を第２のろ過槽の面積の０．５倍以上とすれば、第１のろ過槽の面積を十分に確保して被処理水の流量が少ない場合に被処理水を効率的にろ過することができ、２倍以下とすれば、第２のろ過槽の面積を十分に確保して被処理水の流量が多い場合に被処理水を効率的にろ過することができるからである。なお、本発明において、ろ過槽の面積とは、上部スクリーンが配設されている位置におけるろ過槽の水平方向の断面積を指す。
そして、本発明のろ過システムは、前記第１被処理水流入口を介した被処理水の流入を遮断可能な流入遮断機構を更に備えることが好ましい。第１のろ過槽内への被処理水の流入を遮断可能な流入遮断機構を設ければ、第１のろ過槽を逆洗する際に、流入遮断機構を用いて第１被処理水流入口を介した被処理水の流入を遮断することで、被処理水が第１のろ過槽内に流入して逆洗効率が低下するのを防止することができるからである。
本発明のろ過システムによれば、被処理水の流量が経時変化する場合であっても、浮上ろ材層の均一な逆洗と、低コストで効率的な逆洗との両立を達成することができる。
本発明に従う代表的なろ過システムの構成を平面視で示す説明図である。 図１に示すろ過システムのＩ−Ｉ断面を示す説明図である。 図１に示すろ過システムのＩＩ−ＩＩ断面を示す説明図である。 図１に示すろ過システムにおいて浮上ろ材層を逆洗している状態を図３と同位置（ＩＩ−ＩＩ断面）で示す説明図である。 本発明に従う他のろ過システムの構成を示す説明図であり、（ａ）はろ過システムの構成を平面視で示し、（ｂ）は図５（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示す。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。本発明のろ過システムは、例えば合流式下水、分流式下水（汚水）、中小河川水、道路側溝水等の流量が大きく経時変化する被処理水をろ過するのに適したシステムである。なお、分流式下水では、汚水と雨水とを別々の配管で流しており、雨水は河川等へ直接放流されるため、通常、分流式下水を処理する際には流量の経時変化が小さい汚水のみが本発明のろ過システムで処理（ろ過）されることとなるが、雨天時には雨水が土中から汚水用の配管内に染み込む等して、被処理水である汚水の流量が大きく経時変化することがある。
本発明に従うろ過システムの一例は、下水処理場などに設置されて被処理水としての合流下水をろ過するものである。そのため、このろ過システムでは、雨水が流入しない晴天時には汚水のみが被処理水としてろ過され、雨天時には汚水と雨水との合流水が被処理水としてろ過される。
図１〜３に示すように、この一例のろ過システム１００は、ポンプ（図示せず）で揚水された被処理水が流れる被処理水流路１１０と、被処理水流路１１０から越流した被処理水をろ過する５つのろ過槽（図１の左から順に、第１ろ過槽１３０Ａ，第３ろ過槽１３０Ｃ，第２ろ過槽１３０Ｂ，第４ろ過槽１３０Ｄ，第５ろ過槽１３０Ｅ）と、各ろ過槽１３０Ａ〜１３０Ｅで被処理水をろ過して得たろ過水を貯留する、５つのろ過槽１３０Ａ〜１３０Ｅに共通のろ過水貯留部１４０と、ろ過水貯留部１４０から越流したろ過水がろ過システム１００外へと流出するろ過水流路１５０とを備えている。
ここで、このろ過システム１００では、本発明の「第１のろ過槽」に相当する第１ろ過槽１３０Ａと第３ろ過槽１３０Ｃとが同一の構成を有しており、本発明の第２のろ過槽に相当する第２ろ過槽１３０Ｂと第４ろ過槽１３０Ｄと第５ろ過槽１３０Ｅとが同一の構成を有している。そこで、以下では、原則として第１ろ過槽１３０Ａと第２ろ過槽１３０Ｂを用いて説明し、特に断った場合を除き、第３ろ過槽１３０Ｃ、第４ろ過槽１３０Ｄおよび第５ろ過槽１３０Ｅについては説明を省略する。
被処理水流路１１０は、ろ過槽１３０Ａ〜１３０Ｅの併設方向と平行な方向であるろ過システム１００の長手方向（図１では左右方向）に延在しており、図３に図１のＩＩ−ＩＩ断面を示すように、被処理水流路１１０は地面に直接設置されてはおらず、空中部分に持ち上げた状態で配設されている。そして、この被処理水流路１１０には、ポンプ（図示せず）で揚水された被処理水が、図１では左側から右側に向かって流れる。
第１ろ過槽１３０Ａは、図２に図１のＩ−Ｉ断面を示し、図３に図１のＩＩ−ＩＩ断面を示すように、浮上ろ材１３２からなる第１浮上ろ材層１３２Ａと、第１浮上ろ材層１３２Ａの上方に配設されて浮上ろ材１３２を支持する（即ち、浮上ろ材１３２の上方への流出を防止する）第１上部スクリーン１３３Ａとを備えている。そして、第１上部スクリーン１３３Ａには、浮上ろ材１３２よりも小さいサイズの複数の開口が第１開口率Ａ１で設けられている。また、第１ろ過槽１３０Ａの第１上部スクリーン１３３Ａの上方にはろ過水貯留部１４０が位置しており、該ろ過水貯留部１４０は、第１浮上ろ材層１３２Ａを逆洗する際にろ過水を逆洗水として供給する第１逆洗水供給源として機能する。更に、第１ろ過槽１３０Ａの第１浮上ろ材層１３２Ａよりも下方には、第１ろ過槽１３０Ａの外部まで延在する３本の第１逆洗水配管１３４Ａが設けられており、各第１逆洗水配管１３４Ａは開閉自在な第１逆洗弁１３５Ａを有している。そして、これら第１逆洗水配管１３４Ａおよび第１逆洗弁１３５Ａは、第１浮上ろ材層１３２Ａを逆洗する際に、ろ過水貯留部１４０から第１浮上ろ材層１３２Ａを通って下方へ流れる逆洗水（ろ過水）を排出する第１逆洗水排出手段として機能する。
なお、第１ろ過槽１３０Ａの第１上部スクリーン１３３Ａの第１開口率Ａ１は比較的小さく、逆洗時にろ過水（逆洗水）が第１上部スクリーン１３３Ａを通過する際の抵抗は大きいので、この第１ろ過槽１３０Ａでは、逆洗に有効な逆洗水の流速を確保するために、コストは高くなるが第１逆洗水配管１３４Ａを３本設けている。因みに、本発明のろ過システムでは、第１逆洗水排出手段として、逆洗に有効な逆洗水の流速を確保し得る吐出量のポンプを用いても良い。
そして、図３に示すように、被処理水流路１１０と第１ろ過槽１３０Ａとは、流入遮断機構としての開閉可能な第１流入弁１１１Ａが配設されており、被処理水流路１１０から被処理水が越流する越流部、および、該越流部で被処理水流路１１０から越流した被処理水が流入する第１調圧部１２０Ａを介して接続されており、略鉛直方向に延在する第１調圧部１２０Ａと、第１ろ過槽１３０Ａとは、第１浮上ろ材層１３２Ａよりも下方に設けられた第１被処理水流入口１３１Ａで連通している。なお、第１調圧部１２０Ａは、被処理水流路１１０と第１ろ過槽１３０Ａ（より詳細には、ろ過水貯留部１４０）との水位差が確保できるようにされており、被処理水流路１１０から越流した被処理水を第１ろ過槽１３０Ａに流入させて第１浮上ろ材層１３２Ａでろ過する際に上昇するろ過損失水頭（第１調圧部１２０Ａと第１ろ過槽１３０Ａとの水位差）を確保・調整するための水路である。従って、本発明のろ過システムでは、被処理水流路１１０や、第１調圧部１２０Ａを設けることなく、被処理水をポンプ等で第１ろ過槽１３０Ａの下部に直接送水しても良い。また、流入遮断機構は、流入弁（例えば、ゲートバルブやボールバルブ等）に限定されることなく、落とし板などで構成しても良い。
第２ろ過槽１３０Ｂは、図２に示すように、浮上ろ材１３２からなる第２浮上ろ材層１３２Ｂと、第２浮上ろ材層１３２Ｂの上方に配設されて浮上ろ材１３２を支持する（即ち、浮上ろ材１３２の上方への流出を防止する）第２上部スクリーン１３３Ｂとを備えている。そして、第２上部スクリーン１３３Ｂには、浮上ろ材１３２よりも小さいサイズの複数の開口が、第１開口率Ａ１よりも大きい第２開口率Ａ２（Ａ２＞Ａ１）で設けられている。また、第２ろ過槽１３０Ｂの第２上部スクリーン１３３Ｂの上方にはろ過水貯留部１４０が位置しており、該ろ過水貯留部１４０は、第２浮上ろ材層１３２Ｂを逆洗する際にろ過水を逆洗水として供給する第２逆洗水供給源として機能する。更に、第２ろ過槽１３０Ｂの第２浮上ろ材層１３２Ｂよりも下方には、第２ろ過槽１３０Ｂの外部まで延在する２本の第２逆洗水配管１３４Ｂが設けられており、各逆洗水配管１３４Ｂは開閉自在な第２逆洗弁１３５Ｂを有している。そして、これら第２逆洗水配管１３４Ｂおよび第２逆洗弁１３５Ｂは、第２浮上ろ材層１３２Ｂを逆洗する際に、ろ過水貯留部１４０から第２浮上ろ材層１３２Ｂを通って下方へ流れる逆洗水（ろ過水）を排出する第２逆洗水排出手段として機能する。
なお、第２ろ過槽１３０Ｂの第２上部スクリーン１３３Ｂの第１開口率Ａ２は比較的大きく、逆洗時にろ過水（逆洗水）が第２上部スクリーン１３３Ｂを通過する際の抵抗は小さいので、この第２ろ過槽１３０Ｂでは、逆洗に有効な逆洗水の流速を確保しつつコストを低減するために、第２逆洗水配管１３４Ｂの配設本数を２本としている。因みに、本発明のろ過システムでは、第２逆洗水排出手段として、逆洗に有効な逆洗水の流速を確保し得る吐出量のポンプを用いても良い。
そして、被処理水流路１１０と第２ろ過槽１３０Ｂとは、流入遮断機構としての開閉可能な第２流入弁１１１Ｂが配設されており、被処理水流路１１０から被処理水が越流する越流部、および、該越流部で被処理水流路１１０から越流した被処理水が流入する第２調圧部１２０Ｂを介して接続されており、略鉛直方向に延在する第２調圧部１２０Ｂと、第２ろ過槽１３０Ｂとは、第２浮上ろ材層１３２Ｂよりも下方に設けられた第２被処理水流入口（図示せず）で連通している。なお、第２調圧部１２０Ｂは、被処理水流路１１０と第２ろ過槽１３０Ｂ（より詳細には、ろ過水貯留部１４０）との水位差が確保できるようにされており、被処理水流路１１０から越流した被処理水を第２ろ過槽１３０Ｂに流入させて第２浮上ろ材層１３２Ｂでろ過する際に上昇するろ過損失水頭（第２調圧部１２０Ｂと第２ろ過槽１３０Ｂとの水位差）を確保・調整するための水路である。従って、本発明のろ過システムでは、被処理水流路１１０や、第２調圧部１２０Ｂを設けることなく、被処理水をポンプ等で第２ろ過槽１３０Ｂの下部に直接送水しても良い。また、流入遮断機構は、流入弁（例えば、ゲートバルブやボールバルブ等）に限定されることなく、落とし板などで構成しても良い。
ここで、第１浮上ろ材層１３２Ａおよび第２浮上ろ材層１３２Ｂを構成する浮上ろ材１３２としては、独立気泡型の発泡ポリエチレンからなる浮上ろ材など、既知の浮上ろ材を用いることができる。そして、使用前および／または使用時における浮上ろ材１３２の密度は、０．４ｇ／ｃｍ３超、０．８ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
第１上部スクリーン１３３Ａおよび第２上部スクリーン１３３Ｂとしては、浮上ろ材１３２の流出を防止することが可能なものであれば、特に限定されることなくパンチングメタル等を用いることができる。
ろ過水貯留部１４０は、第１ろ過槽１３０Ａ〜第５ろ過槽１３０Ｅの上面全体に亘って延在しており、該ろ過水貯留部１４０には、各浮上ろ材層１３２Ａ〜１３２Ｅで被処理水をろ過して得たろ過水が貯留される。そして、ろ過水貯留部１４０に貯留されたろ過水は、図１では第５ろ過槽１３０Ｅの右側に位置するろ過水流路１５０へと越流し、ろ過システム１００の外へと流出する。
そして、このろ過システム１００では、晴天時と雨天時とで大きく変動する被処理水の流量に応じて、以下のようにして効率的に被処理水のろ過を行う。
＜晴天時＞
ろ過システム１００では、雨水が流入しない晴天時には、微小なＳＳを高濃度で含む汚水のみが処理されることとなり、被処理水の流量は、雨天時と比較して少なくなる。
ここで、流量が少ない汚水のみを被処理水としてろ過する場合、汚水は浮上ろ材層を低流速で通過することとなり、汚水中に含まれている微小なＳＳが、浮上ろ材層の奥深く（上側）まで入り込むので、浮上ろ材層が強固に閉塞する。そのため、汚水のみを被処理水としてろ過する場合には、浮上ろ材層を逆洗する際に浮上ろ材を均一に展開させることができるように、上部スクリーンの開口率が小さいろ過槽でろ過処理をする必要がある。なお、上部スクリーンの開口率を小さくすることで逆洗時に浮上ろ材を均一に展開させることができるのは、逆洗水がスクリーンを通過する際の圧力損失が大きくなり、スクリーンから均等に水が流れるためであると推察される。
そこで、このろ過システム１００では、被処理水の流量が少ない晴天時には、第１開口率Ａ１の上部スクリーンを用いた第１ろ過槽１３０Ａおよび第３ろ過槽１３０Ｃのみで被処理水をろ過し、第１開口率Ａ１よりも大きい第２開口率Ａ２の上部スクリーンを用いた第２ろ過槽１３０Ｂ、第４ろ過槽１３０Ｄおよび第５ろ過槽１３０Ｅでは被処理水のろ過を実施しない。
即ち、晴天時には、第１流入弁１１１Ａおよび第３流入弁１１１Ｃを開いて被処理水を第１ろ過槽１３０Ａおよび第３ろ過槽１３０Ｃに流入させる一方で、第２流入弁１１１Ｂ、第４流入弁１１１Ｄおよび第５流入弁１１１Ｅを閉じて被処理水の第２ろ過槽１３０Ｂ、第４ろ過槽１３０Ｄおよび第５ろ過槽１３０Ｅへの流入を遮断する。
従って、第１ろ過槽１３０Ａを用いて説明すると、図３に示すように、被処理水は、被処理水流路１１０から第１流入弁１１１Ａを通って第１調圧部１２０Ａへと流入した後、第１被処理水流入口１３１Ａを介して第１ろ過槽１３０Ａへと流入し、第１ろ過槽１３０Ａを上向流で流れて第１浮上ろ材層１３２Ａでろ過される。そして、得られたろ過水はろ過水貯留部１４０に貯留される。なお、第３ろ過槽１３０Ｃでも同様にして被処理水がろ過される。因みに、晴天時の被処理水の流量は少ないので、第１ろ過槽１３０Ａおよび第３ろ過槽１３０Ｃの２槽のみでも十分にろ過することができる。
ここで、被処理水のろ過により第１浮上ろ材層１３２Ａが閉塞し、ろ過差圧が所定値以上まで上昇した場合には、第１流入弁１１１Ａを閉め、被処理水の流入を停止させると共に、３つの第１逆洗弁１３５Ａを全て開くことにより、図４に示すように、ろ過水貯留部１４０に貯留されたろ過水を逆洗水として下向流で流し、第１浮上ろ材層１３２Ａを構成する浮上ろ材１３２を下方へ均一に展開させる。そして、第１浮上ろ材層１３２Ａに捕捉されたＳＳを逆洗水と共に３本の第１逆洗水配管１３４Ａから排出する。なお、第１浮上ろ材層１３２Ａの逆洗時には、第１流入弁１１１Ａを閉めなくても良いが、逆洗中に被処理水が連続的に流入することにより逆洗効率が低下すると共に、ろ過水回収率（＝得られたろ過水量／流入した被処理水量）が低下するのを防止する観点からは、第１流入弁１１１Ａを閉めた状態で逆洗するのが好ましい。また、晴天時には微小なＳＳにより浮上ろ材層が強固に閉塞しているため、被処理水の流入による逆洗水の下向流速の低下を防止し、十分な流速の逆洗水で浮上ろ材層を洗浄する観点からも、第１流入弁１１１Ａを閉めた状態で逆洗するのが好ましい。因みに、このろ過システム１００では、第１浮上ろ材層１３２Ａを逆洗している間も、第３ろ過槽１３０Ｃを用いて被処理水のろ過を継続することができる。
＜雨天時＞
一方、このろ過システム１００では、汚水以外に雨水も流入する雨天時には、比較的粗大なＳＳを含む雨水と汚水との合流水が処理されることとなり、被処理水の流量は、晴天時と比較して多くなる。具体的には、雨天時の被処理水の流量は晴天時の２〜１０倍になる。
ここで、流量が多い合流水を被処理水としてろ過する場合、合流水は浮上ろ材層を高流速で通過し、また、合流水中のＳＳの粒子径は大きいため、合流水中のＳＳの大部分は浮上ろ材層の表層（下側）付近全面で捕捉される。そのため、合流水を被処理水としてろ過する場合には、上部スクリーンの開口率がある程度大きいろ過槽であっても、浮上ろ材層を逆洗する際に浮上ろ材層を均一に逆洗することができる。そして、逆洗水が上部スクリーンを通過する際の通過抵抗を可能な範囲で低くし、逆洗水の流速を高めると共に、逆洗水を下向流で流すために必要な逆洗弁や逆洗水配管の数を減らしたり、逆洗水配管の径を小さくしたりしてコストを低減する観点からは、雨天時には上部スクリーンの開口率が大きいろ過槽を使用してろ過処理をすることが好ましい。
そこで、このろ過システム１００では、被処理水の流量が多い雨天時には、第１開口率Ａ１の上部スクリーンを用いた第１ろ過槽１３０Ａおよび第３ろ過槽１３０Ｃのみならず、第１開口率Ａ１よりも大きい第２開口率Ａ２の上部スクリーンを用いた第２ろ過槽１３０Ｂ、第４ろ過槽１３０Ｄおよび第５ろ過槽１３０Ｅも使用して被処理水をろ過する。
即ち、雨天時には、第１流入弁１１１Ａ〜第５流入弁１１１Ｅの全てを開いて被処理水を第１ろ過槽１３０Ａ〜第５ろ過槽１３０Ｅの全てに流入させる。
そして、第１ろ過槽１３０Ａで被処理水をろ過する場合について図３を用いて上記で説明したのと同様にして、第１ろ過槽１３０Ａ〜第５ろ過槽１３０Ｅで合流水をろ過し、得られたろ過水はろ過水貯留部１４０に貯留する。
また、被処理水のろ過により浮上ろ材層が閉塞し、ろ過差圧が所定値以上まで上昇した場合も、第１ろ過槽１３０Ａについて前述したのと同様にして、ろ過水を逆洗水として用いて逆洗を実施することができる。因みに、このろ過システム１００では、第１浮上ろ材層１３２Ａを逆洗している間も、第２ろ過槽１３０Ｂ〜第５ろ過槽１３０Ｅを用いて被処理水のろ過を継続することができる。
そして、このろ過システム１００によれば、晴天時等の被処理水の流量が少ない場合には、微小なＳＳが浮上ろ材層の奥深くまで入り込んで浮上ろ材層が強固に閉塞しても浮上ろ材層を均一に逆洗することが可能な、低開口率の上部スクリーンを有する第１ろ過槽１３０Ａおよび第３ろ過槽１３０Ｃで被処理水をろ過することができる。また、雨天時などの被処理水の流量が多い場合には、逆洗水が上部スクリーンを通過する際の通過抵抗が小さく、低コストで効率的に逆洗水を浮上ろ材層に通水することが可能な、高開口率の上部スクリーンを有する第２ろ過槽１３０Ｂ、第４ろ過槽１３０Ｄおよび第５ろ過槽１３０Ｅも用いて被処理水をろ過することができる。従って、全ての上部スクリーンの開口率を被処理水の流量が少ない場合に合わせて設計した従来のろ過システムとは異なり、このろ過システム１００では、被処理水の流量に応じて使用するろ過槽を使い分け、被処理水の流量が経時変化する場合であっても、浮上ろ材層の均一な逆洗と、低コストで効率的な逆洗との両立を達成することができる。
ここで、このろ過システム１００では、晴天時に超微小なＳＳ（粒径５０μｍ未満）まで十分に除去する観点からは、第１開口率Ａ１を０．５％以上５％以下とし、低速（例えば１００ｍ／日のろ過速度）でろ過することが好ましく、晴天時に微小なＳＳ（粒径５０μｍ以上１００μｍ以下）および普通のＳＳ（粒径１００μｍ超）のみを除去する観点からは、第１開口率Ａ１を５％超とし、比較的高速（例えば５００ｍ／日のろ過速度）でろ過することが好ましい。また、雨天時に超微小なＳＳ（粒径５０μｍ未満）まで十分に除去する観点からは、第２開口率Ａ２を２％以上３０％以下とし、高速（例えば１０００ｍ／日のろ過速度）でろ過することが好ましく、雨天時に普通のＳＳ（粒径１００μｍ超）のみを除去する観点からは、第２開口率Ａ２を３０％超とし、高速（例えば１５００ｍ／日のろ過速度）でろ過することが好ましい。
従って、超微小なＳＳを十分に除去して清浄なろ過水を得る観点からは、第１開口率Ａ１は、０．５％以上５％以下とすることが好ましく、第２開口率Ａ２は、２％以上３０％以下とすることが好ましい。
更に、被処理水の流量が少ない場合に被処理水を効率的にろ過する観点からは、第１ろ過槽１３０Ａおよび第３ろ過槽１３０Ｃの面積の合計は、第２ろ過槽１３０Ｂ、第４ろ過槽１３０Ｄおよび第５ろ過槽１３０Ｅの面積の合計の０．５倍以上であることが好ましい。また、被処理水の流量が多い場合に被処理水を効率的にろ過する観点からは、第１ろ過槽１３０Ａおよび第３ろ過槽１３０Ｃの面積の合計は、第２ろ過槽１３０Ｂ、第４ろ過槽１３０Ｄおよび第５ろ過槽１３０Ｅの面積の合計の２倍以下であることが好ましい。なお、各ろ過槽の面積は、例えば、晴天時に第１ろ過槽１３０Ａおよび第３ろ過槽１３０Ｃのみで被処理水をろ過する際のろ過槽単位面積当たりの流量が１００〜５００ｍ３／ｍ２・日となり、雨天時に全てのろ過槽で被処理水をろ過する際のろ過槽単位面積当たりの流量が５００〜１５００ｍ３／ｍ２・日、特には１０００〜１５００ｍ３／ｍ２・日のとなるようにすることが好ましい。
ここで、本発明のろ過システムは、例えば図５（ａ），（ｂ）に示すような構成とすることもできる。なお、図５（ａ）はろ過システムの構成を平面視で示し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を示している。
この他の例のろ過システム２００は、被処理水流路１１０の代わりに地面に直接設置した被処理水槽２１０を使用している点、被処理水槽２１０をろ過システム２００の長手方向に直角な方向（図５では上下方向）に延在させている点、各流入弁２１１Ａ〜２１１Ｅが配設された越流部および各調圧部２２０Ａ〜２２０Ｅが、第１ろ過槽２３０Ａの図５では左側でろ過システム２００の長手方向に直角な方向に併設されている点、被処理水流入口２３１Ａ〜２３１Ｅが各ろ過槽２３０Ａ〜２３０Ｅの底面に配設されている点、各調圧部２２０Ａ〜２２０Ｅに流入した被処理水が、各ろ過槽２３０Ａ〜２３０Ｅの下側に埋設された被処理水流入管２２１Ａ〜２２１Ｅを通って被処理水流入口２３１Ａ〜２３１Ｅから各ろ過槽２３０Ａ〜２３０Ｅに流入する点、および、第５ろ過槽２３０Ｅの第５上部スクリーン２３３Ｅの開口率が第２開口率Ａ２よりも大きい第３開口率Ａ３であり、且つ、第５ろ過槽２３０Ｅに設けられた第５逆洗水配管２３４Ｅの本数が１本である点で先の一例のろ過システムと構成が異なっており、他の点では先の一例のろ過システムと同様に構成されている。
そして、この他の例のろ過システム２００では、被処理水の流量が少ない晴天時には第１ろ過槽２３０Ａおよび第３ろ過槽２３０Ｃを用いてろ過を行い、被処理水の流量が比較的多い雨天時には、第１ろ過槽２３０Ａおよび第３ろ過槽２３０Ｃに加えて、第２ろ過槽２３０Ｂおよび第４ろ過槽２３０Ｄも用いてろ過を行う。更に、被処理水の流量が非常に多い大雨時には、全てのろ過槽２３０Ａ〜２３０Ｅを用いてろ過を行う。なお、被処理水のろ過および浮上ろ材層の逆洗は、被処理水のろ過時に被処理水が調圧部から直接ろ過槽へと流入せず、被処理水流入管を通ってからろ過槽へと流入する点を除いて、先の一例のろ過システム１００と同様にして実施することができる。
従って、このろ過システム２００では、先の一例のろ過システム１００と同様に、被処理水の流量が経時変化する場合であっても、被処理水の流量に応じて使用するろ過槽を使い分け、浮上ろ材層の均一な逆洗と、低コストで効率的な逆洗との両立を達成することができる。
なお、このろ過システム２００では、空中部分に被処理水流路１１０を配設して被処理水をろ過槽側へと越流させる代わりに、地面に直接設置した被処理水槽２１０から被処理水をろ過槽側へと越流させているので、空中部分に被処理水流路を配設する際に必要となる補強を不要として、施工性の向上を図ることができる。また、被処理水槽２１０をろ過システム２００の長手方向に直角な方向に延在させているので、被処理水槽２１０をろ過システム２００の長手方向に延在させた場合と比較して、設置面積を低減することができる。更に、被処理水槽２１０の水位は被処理水槽２１０の全面で同一なので、被処理水を均等に調圧部へと流入させることができる。
以上、本発明のろ過システムにつき一例および他の例を用いて説明したが、本発明のろ過システムは、上記一例および他の例に限定されることはなく、本発明のろ過システムには適宜変更を加えることができる。
本発明のろ過システムによれば、被処理水の流量が経時変化する場合であっても、浮上ろ材層の均一な逆洗と、低コストで効率的な逆洗との両立を達成することができる。
１００ ろ過システム
１１０ 被処理水流路
１１１Ａ〜１１１Ｅ 流入弁
１２０Ａ〜１２０Ｅ 調圧部
１３０Ａ〜１３０Ｅ ろ過槽
１３１Ａ 被処理水流入口
１３２ 浮上ろ材
１３２Ａ〜１３２Ｅ 浮上ろ材層
１３３Ａ〜１３３Ｅ 上部スクリーン
１３４Ａ〜１３４Ｅ 逆洗水配管
１３５Ａ〜１３５Ｅ 逆洗弁
１４０ ろ過水貯留部
１５０ ろ過水流路
２００ ろ過システム
２１０ 被処理水槽
２１１Ａ〜２１１Ｅ 流入弁
２２１Ａ〜２２１Ｅ 被処理水流入管
２２０Ａ〜２２０Ｅ 調圧部
２３０Ａ〜２３０Ｅ ろ過槽
２３１Ａ〜２３１Ｅ 被処理水流入口
２３２ 浮上ろ材
２３２Ａ〜２３２Ｅ 浮上ろ材層
２３３Ａ〜２３３Ｅ 上部スクリーン
２３４Ａ〜２３４Ｅ 逆洗水配管
２３５Ａ〜２３５Ｅ 逆洗弁
２４０ ろ過水貯留部
２５０ ろ過水流路

Claims (4)

  1. 被処理水をろ過する複数のろ過槽を有するろ過システムであって、
    浮上ろ材からなる第１浮上ろ材層と、該第１浮上ろ材層の上方に配設されて浮上ろ材を支持する第１開口率の第１上部スクリーンと、前記第１浮上ろ材層よりも下方に配設された第１被処理水流入口と、前記第１上部スクリーンよりも上方に位置する第１逆洗水供給源と、前記第１浮上ろ材層よりも下方に配設されて第１浮上ろ材層の逆洗時に前記第１逆洗水供給源から供給された逆洗水を排出する第１逆洗水排出手段とを有する第１のろ過槽と、
    浮上ろ材からなる第２浮上ろ材層と、該第２浮上ろ材層の上方に配設されて浮上ろ材を支持する第２開口率の第２上部スクリーンと、前記第２浮上ろ材層よりも下方に配設された第２被処理水流入口と、該第２被処理水流入口を介した被処理水の流入を遮断可能な流入遮断機構と、前記第２上部スクリーンよりも上方に位置する第２逆洗水供給源と、前記第２浮上ろ材層よりも下方に配設されて第２浮上ろ材層の逆洗時に前記第２逆洗水供給源から供給された逆洗水を排出する第２逆洗水排出手段とを有する第２のろ過槽と、
    を備え、前記第１開口率が、前記第２開口率よりも小さいことを特徴とする、ろ過システム。
  2. 前記第１開口率が０．５〜５％であり、前記第２開口率が２〜３０％であることを特徴とする、請求項１に記載のろ過システム。
  3. 前記第１のろ過槽の面積が、前記第２のろ過槽の面積の０．５〜２倍であることを特徴とする、請求項１または２に記載のろ過システム。
  4. 前記第１被処理水流入口を介した被処理水の流入を遮断可能な流入遮断機構を更に備える、請求項１〜３の何れかに記載のろ過システム。
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