特開 2022-122671 ろ過装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022122671

(43)【公開日】2022-08-23

(54)【発明の名称】ろ過装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 24/00 20060101AFI20220816BHJP

   B01D 24/36 20060101ALI20220816BHJP

   B01D 24/46 20060101ALI20220816BHJP

   B01D 29/66 20060101ALI20220816BHJP

【ＦＩ】

B01D29/08 520B

B01D29/08 510A

B01D29/38 510B

B01D29/38 520B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021020050

(22)【出願日】2021-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】506239304

【氏名又は名称】高知市

(71)【出願人】

【識別番号】504174180

【氏名又は名称】国立大学法人高知大学

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮田 篤

(72)【発明者】

【氏名】中沢 仁吾

(72)【発明者】

【氏名】大和 信大

(72)【発明者】

【氏名】米津 直紀

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 歩

(72)【発明者】

【氏名】藤原 拓

【テーマコード（参考）】

4D116

【Ｆターム（参考）】

4D116BA15

4D116DD02

4D116FF01A

4D116GG12

4D116GG24

4D116GG29

4D116GG40

4D116KK02

4D116QA06C

4D116QA06F

4D116QB37

4D116QC20A

4D116QC50

4D116RR01

4D116RR03

4D116RR04

4D116RR12

4D116RR16

4D116RR25

4D116TT05

4D116TT06

4D116VV07

(57)【要約】

【課題】流出したろ材を、迅速にろ材層に戻すことができるろ過装置を提供する。
【解決手段】ろ過装置１００は、ろ材層１３Ａを有するろ過槽１０Ａと、処理水流出部１４Ａと、洗浄排水排出部１６Ａと、被処理水をろ材層１３Ａよりも下方に導入する導入路１１ｂを有する調圧水槽１１Ａを備えている。調圧水槽１１Ａからろ過槽１０Ａに導入された被処理水は、ろ材層１３Ａを下方から上方に通過する。ろ過装置１００は、さらに洗浄排水を貯留する洗浄排水槽２０と、洗浄排水槽２０に流入したろ材１３を洗浄排水と共に吸い上げて、調圧水槽１１Ａに還流するフロートポンプ３１及び還流配管３２を備えており、還流配管３２の流出口は導入路１１ｂ内に配置されている。導入路１１ｂを通過する水流の速度は、ろ材１３の浮上速度よりも速くなるように導入路１１ｂの流路断面積が設定されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理水に対して浮遊性を有する複数のろ材が、スクリーンによって上方移動を規制されると共に下方移動は規制されない状態で所定の厚さで集積してなるろ材層を形成するろ過槽と、
前記ろ過槽の前記ろ材層よりも上方に設けられたろ過による処理水の流出部と、
前記ろ過槽の前記ろ材層よりも下方に設けられた洗浄排水の排出部と、
前記ろ過槽の前記ろ材層よりも下方に被処理水を導入する導入路を有する調圧水槽と、を備え、
前記調圧水槽に導入された被処理水の水面と前記ろ過槽の水面との水位差によって、前記調圧水槽から前記ろ過槽に導入された被処理水が、前記ろ材層を下方から上方に通過するように構成されたろ過装置において、
前記排出部から流出した洗浄排水を貯留する洗浄排水槽と、
前記洗浄排水槽に流入したろ材を前記洗浄排水と共に吸い上げて、前記調圧水槽に還流するポンプ及び還流配管と、を有し、
前記還流配管の流出口は、前記調圧水槽の前記導入路内に配置されており、
前記導入路を通過する水流の速度が前記ろ材の浮上速度よりも速くなるように、前記導入路の流路断面積が設定されていることを特徴とするろ過装置。

【請求項2】

前記洗浄排水槽の水面に浮上しているろ材を検知するろ材検知手段と、
前記ろ材検知手段によりろ材が所定量以上検知されたときに、前記ポンプを作動させて前記ろ材の還流を行う制御手段とを有する、請求項１記載のろ過装置。

【請求項3】

前記ろ過槽及び前記調圧水槽を複数組備え、
各ろ過槽の前記排出部は、共通の洗浄排水槽に連結されており、
前記各ろ過槽の前記ろ材層から流出したろ材に関連する流出情報を取得する流出情報取得手段と、
前記流出情報取得手段で取得された前記流出情報に基づいて、前記洗浄排水に流入したろ材の前記各ろ過槽への還流量を調整する調整手段とを有する、請求項１又は２記載のろ過装置。

【請求項4】

光により各々の前記ろ材層のろ材が配されている位置を検出する光検出手段を備え、
前記流出情報取得手段は、前記光検出手段によって検出された検出データから作成された流出情報を取得する、請求項３記載のろ過装置。

【請求項5】

逆洗処理後にろ過処理を再開し、被処理水の流入量を一定にしたときの前記調圧水槽に導入された被処理水の水面と前記ろ過槽の水面との水位差を検出する水位差検出手段を備え、
前記流出情報取得手段は、前記水位差検出手段によって検出された検出データから作成された流出情報を取得する、請求項３記載のろ過装置。

【請求項6】

前記ポンプがフロートポンプである、請求項１～４のいずれか１項に記載のろ過装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被処理水のろ過処理を行うことが可能なろ過装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、水に対して浮遊性を有するろ材を用いてろ材層を形成し、被処理水のろ過処理を行うろ過装置が知られている。このようなろ過装置においては、ろ過処理によってろ材に汚れが付着するため、定期的に逆洗を行ってろ材を洗浄するようにしている。しかし、逆洗時に洗浄排水と共にろ材が流出してろ材層の厚みが減少すると、ろ過性能は低下する。そこで、逆洗時に流出したろ材をろ過槽に戻す処理が行われる。

【0003】

例えば、特許文献１には、ろ過槽内にろ材層を形成して、供給された原水をろ材層中へ上方から下方へ通過させてろ過すると共に、ろ材の一部をろ材引抜き管によって原水と共にろ過槽外へ引き抜いて浄化した後、再びろ材をろ過槽内に戻すようにした移床式ろ過装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－７３０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の移床式ろ過装置では、ろ材をろ過槽の下方から、ガイド壁の開口を介して戻しているため、少量ずつしか戻すことができず、戻し処理にある程度時間がかかるという問題があった。

【0006】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、流出したろ材を迅速にろ材層に戻すことができるろ過装置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】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明のろ過装置は、被処理水に対して浮遊性を有する複数のろ材が、スクリーンによって上方移動を規制されると共に下方移動は規制されない状態で所定の厚さで集積してなるろ材層を形成するろ過槽と、前記ろ過槽の前記ろ材層よりも上方に設けられたろ過による処理水の流出部と、前記ろ過槽の前記ろ材層よりも下方に設けられた洗浄排水の排出部と、前記ろ過槽の前記ろ材層よりも下方に被処理水を導入する導入路を有する調圧水槽と、を備え、
前記調圧水槽に導入された被処理水の水面と前記ろ過槽の水面との水位差によって、前記調圧水槽から前記ろ過槽に導入された被処理水が、前記ろ材層を下方から上方に通過するように構成されたろ過装置において、
前記排出部から流出した洗浄排水を貯留する洗浄排水槽と、前記洗浄排水槽に流入したろ材を前記洗浄排水と共に吸い上げて、前記調圧水槽に還流するポンプ及び還流配管と、を有し、前記還流配管の流出口は、前記調圧水槽の前記導入路内に配置されており、前記導入路を通過する水流の速度が前記ろ材の浮上速度よりも速くなるように、前記導入路の流路断面積が設定されていることを特徴とする。

【0008】

本発明のろ過槽は、被処理水に対して浮遊性を有する複数のろ材が、スクリーンによって上方移動を規制されると共に、下方移動は規制されない状態で所定の厚さで集積してなるろ材層を形成しているので、下方にスクリーンを設けた場合に生じる下方のスクリーンの目詰まりを解消することができる。一方、ろ材層の下方にスクリーンがないため、逆洗時に洗浄排水と共にろ材が洗浄排水槽に流出することがあるが、ポンプ及び還流配管によって調圧水槽に返送することができる。

【0009】

また、還流配管の流出口は調圧水槽の導入路内に配置され、導入路を通過する水流の速度は、ろ材の浮上速度よりも速くなるように導入路の流路断面積が設定されている。このため、ろ材は浮上速度に打ち勝つ水流に乗って当該流出口から押し出され、ろ材を迅速にろ材層（下方）に戻すことができる。

【0010】

本発明のろ過装置において、前記洗浄排水槽の水面に浮上しているろ材を検知するろ材検知手段と、前記ろ材検知手段によりろ材が所定量以上検知されたときに、前記ポンプを作動させて前記ろ材の還流を行う制御手段とを有することが好ましい。

【0011】

ろ材検知手段によって洗浄排水槽の水面に浮上しているろ材が所定量以上検知されたときに、制御手段によってポンプを作動させることで、ろ材の還流がなされる。これにより、逆洗処理時に流出したろ材を適切に返送することができる。

【0012】

また、本発明のろ過装置において、前記ろ過槽及び前記調圧水槽を複数組備え、各ろ過槽の前記排出部は、共通の洗浄排水槽に連結されており、前記各ろ過槽の前記ろ材層から流出したろ材に関連する流出情報を取得する流出情報取得手段と、前記流出情報取得手段で取得された前記流出情報に基づいて、前記洗浄排水に流入したろ材の前記各ろ過槽への還流量を調整する調整手段とを有することが好ましい。

【0013】

流出情報取得手段は、各ろ過槽のろ材層から流出したろ材に関連する流出情報（例えば、流出量）を取得する。そして、調整手段は、当該流出情報に基づいて洗浄排水に流入したろ材の各ろ過槽への還流量を調整するので、各ろ過槽におけるろ材量を均等に保つことができる。

【0014】

また、本発明のろ過装置において、光により各々の前記ろ材層のろ材が配されている位置を検出する光検出手段を備え、前記流出情報取得手段は、前記光検出手段によって検出された検出データから作成された流出情報を取得することが好ましい。

【0015】

各ろ材層のろ材が配されている位置が光検出手段により検出され、その値はろ材層の厚みを反映したものとなる。したがって、流出情報取得手段が前記流出情報を受けると、ろ材層が薄いろ過槽ほど、ろ材の還流量が多くなるように制御される。これにより、各ろ過槽におけるろ材量を均等に保つことができる。

【0016】

また、本発明のろ過装置において、逆洗処理後にろ過処理を再開し、被処理水の流入量を一定にしたときの前記調圧水槽に導入された被処理水の水面と前記ろ過槽の水面との水位差を検出する水位差検出手段を備え、前記流出情報取得手段は、前記水位差検出手段によって検出された検出データから作成された流出情報を取得することが好ましい。

【0017】

逆洗処理後にろ過処理を再開し、被処理水の流入量を一定にしたときの調圧水槽に導入された被処理水の水面とろ過槽の水面との水位差は、水位差検出手段により検出され、当該水位差は洗浄処理されたろ材層のろ過損失抵抗（通水抵抗）を反映したものとなる。ろ過損失抵抗は、ろ材層の厚みに応じて大きくなるので、水位差が大きいほどろ材層が厚いことになる。

【0018】

したがって、流出情報取得手段が前記流出情報を受けると、水位差が小さいほどろ材層が薄いと推定され、水位差が小さいろ過槽ほど、ろ材の還流量が多くなるように制御される。これにより、各ろ過槽におけるろ材量を均等に保つことができる。

【0019】

また、本発明のろ過装置において、前記ポンプがフロートポンプであることが好ましい。

【0020】

フロートポンプを用いることにより、洗浄排水槽の水面に浮上しているろ材を効率よく吸い上げて返送することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明のろ過装置の第１実施形態を示す全体構成図である。

【図2】図１のろ過槽の１つを示す断面図である。

【図3】第１実施形態のろ過装置の機能ブロックを示すブロック図である。

【図4】ろ過装置の全体処理を示すフローチャートである。

【図5】図４の還流処理のサブルーチンを示すフローチャートである。

【図6】第２実施形態のろ過装置（ろ過槽の１つ）を示す断面図である。

【図7】第２実施形態のろ過装置の機能ブロックを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下では、図面を参照しつつ、本発明に係るろ過装置の一実施形態について説明する。

【0023】

［第１実施形態］
図１は、本発明のろ過装置の第１実施形態を示す全体構成図である。また、図２は、図１のろ過槽のうちの１つの断面図を示している。

【0024】

図１に示すように、ろ過装置１００は、３つのろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々から排出された洗浄排水及びろ材１３を貯留することができる洗浄排水槽２０と、洗浄排水槽２０のろ材１３を洗浄排水と共に、ろ過槽１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの各々が備える調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに還流させる還流手段３０とを有する。なお、本実施形態では、ろ過槽が３つの場合を説明するが、ろ過槽は１又は２以上あればよく、その数は限定されない。

【0025】

ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々は、被処理水を流入させる調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃと、被処理水に対して浮遊性を有する複数のろ材１３がスクリーン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃによって上方移動を規制されて所定の厚さで集積してなるろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃと、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃから流入した被処理水を、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの下方から上方に通過させる上昇流路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと、被処理水がろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを通過した処理水を取出す処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃよりも下方に配置された曝気手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃと、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃよりも下方に設けられた洗浄排水排出部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃを有する。

【0026】

ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々は、有底の槽状に形成されている。また、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々には、上方から下方に向かって形成され、かつ内部を２つに分割する隔壁が設けられている。さらに、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々は、その底部において隔壁によって分割された内部が連通するように形成されている。

【0027】

隔壁で分割された一方の側は、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとなっている。図２に示すように、調圧水槽１１Ａ（１１Ｂ，１１Ｃ）は、ろ材１３の浮力に抗して、ろ材１３を底部側に移動させることが可能な被処理水の流速が得られるように形成されている。

【0028】

本実施形態においては、調圧水槽１１Ａは、底部に向かって開口径が狭まるように、すり鉢状に形成されている。具体的には、調圧水槽１１Ａは、すり鉢状の受水部１１ａ（流速１～２ｍ／分）と、受水部１１ａの下方に接続された円筒状の導入路１１ｂ（流速約２０ｍ／分）から構成されている。

【0029】

導入路１１ｂは、通過する水流の速度がろ材１３の浮上速度よりも速くなるように流路断面積が設定されており（ろ過槽１０Ａの底面積の１／１０～１／２０）、ろ過槽１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ）のろ材層１３Ａ（１３Ｂ，１３Ｃ）よりも下方の位置で、ろ過槽１０Ａに被処理水を導入する。すなわち、流入部１９Ａ（１９Ｂ，１９Ｃ）から流入する被処理水の流量と同じ流量で、処理水が処理水流出部１４Ａ（１４Ｂ，１４Ｃ）から流出するため、導入路１１ｂの流路断面積を小さくするほど、下降流の流速は速くなる。そして、下降流の流速がろ材１３の浮上速度よりも速くなることにより、ろ材１３が導入路１１ｂを下降する。

【0030】

図１に戻り、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの各々には、被処理水が流入する流入部１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃが設けられている。また、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃには、流入部１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃから流入した被処理水と合流可能に還流手段３０の還流配管３２が配されている。

【0031】

特に、還流配管３２の流出口（先端部）は、それぞれ調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの導入路１１ｂ内に配置されている。還流配管３２の流出口を受水部１１ａに配置して還流させると、ろ材１３の浮遊性によってろ材１３がろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃまで到達しないためである。これにより、ろ材１３は浮上速度に打ち勝つ水流に乗って押し出され、ろ材１３を迅速にろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの下方に戻すことができる。

【0032】

隔壁で分割された他方の側は、上方に処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが設けられている。また、処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃと底部との間には、スクリーン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが配されている。

【0033】

スクリーン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、ろ材１３の上方への移動を規制可能なものであれば特に制限はされず、例えば、ろ材１３よりも小さい孔が多数形成されているパンチングメタル等を用いることができる。

【0034】

ろ材１３は、被処理水に対して浮遊性を有するものであって、被処理水が通過する際に、被処理水に含まれる固形物を捕捉可能な形態を有する。ろ材１３は筒状又は板状に形成され、外周に複数の突起、突片等を形成することによって、広い表面積を有するものが好ましい。ろ材１３は、例えば、中心軸部から外周に向けて互いに直交して４方向に突出する羽根状の突片を有する風車型に形成されたものを用いることができる。ろ材１３は、このような形状に限られず、例えば、円筒状をなすもの等を用いることができる。

【0035】

ろ材１３の大きさは、ろ過処理の対象となる物質に応じて適宜選択でき、例えば、その対象がＳＳ（Suspended Solid）の場合には、最大径が５～５０ｍｍ程度が好ましい。例えば、風車型は、７．５ｍｍ（縦）×７．５ｍｍ（横）×４ｍｍ（厚さ）の大きさのものが好ましい。ろ材１３は、被処理水に対して浮遊性を有する材質のものであればよく、例えば、発泡樹脂等が採用される。ろ材１３の比重は、１．０よりも低いものであればよいが、好ましくは０．１以上０．８未満である。

【0036】

したがって、ろ材１３は、スクリーン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃによって上方への移動を規制される。複数のろ材１３は、スクリーン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの下方において集積され、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを形成する。

【0037】

ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さは、特に限定されないが、２０～１２０ｃｍ程度が好ましく、最も好ましくは７０ｃｍである。ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの空隙率（ろ材層全体の体積に対する、ろ材１３の隙間によって形成される空隙の体積の割合）は、２０～８０％程度が好ましく、最も好ましくは５０％程度である。なお、上記空隙率は、水量置換法で測定することができる。

【0038】

処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、スクリーン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが設けられている位置から上方に所定の距離を有して設けられている。スクリーン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃの高さから処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４までの所定の距離は、逆洗時においてろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのろ材１３の汚れを底部の方向に流すために必要な水圧を有するように設定される。当該所定の距離は、０．５～１．５ｍ程度が好ましく、最も好ましくは１ｍ程度である。

【0039】

流入部１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４よりも高い位置に設けられている。両者の高低差は、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに流入した被処理水が、上昇流路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを上昇し、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを通過できる程度の水圧が得られるように設定されている。すなわち、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを通過した処理水は、処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃから流出するため、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの水面は、処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの高さとなる。

【0040】

これに対して、流入部１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃは、処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４よりも高い位置に設けられているので、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの水面は、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの水面よりも高くなり、その水位差によって上昇流路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを上昇する水圧が得られるようになっている。

【0041】

そして、流入部１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃから流入する被処理水の流量と同じ流量で、処理水が処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃから流出するため、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのろ過損失抵抗が高くなるほど、上記水位差が大きくなり、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの水面が上昇する。したがって、流入部１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃの高さは、上記調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの水面の上昇が可能な高さになければならないので、処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃよりも、好ましくは５０～３００ｃｍ程度高い位置に設定される。

【0042】

上記水位差によって水流が生じ、被処理水は、流入部１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃから流入すると、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃを通過し、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの底部から上方に向かって移動する。すなわち、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの底部から、処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃまでが上昇流路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃとなる。

【0043】

したがって、流入部１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃから流入した被処理水は、最終的にろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃでろ過処理され、処理水となる。そして、当該処理水は、処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃから外部に排出される。

【0044】

洗浄排水排出部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃは、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの底部の近傍に設けられている。また、洗浄排水排出部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの各々には、洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが設けられている。

【0045】

洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの各々は、逆洗時におけるろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからの洗浄排水の排出を制御する。また、洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの各々は、コントロールユニット（図示せず）からの信号を受けて開閉可能となっている。洗浄排水排出部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃの各々は、配管１７により洗浄排水槽２０に接続されている。

【0046】

曝気手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの各々は、空気を噴出することが可能な噴出孔（図示せず）を先端部に備えた配管、開閉弁（図示せず）及びコンプレッサ（図示せず）を備えている。曝気手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの各々は、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのろ過損失抵抗（ろ過損失水頭ともいい、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの水面と、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの水面との水位差に相当する）が所定値に達したときに、開閉弁を開にして曝気し、ろ材１３を流動撹拌させることにより、ろ材１３に付着した捕捉されたＳＳ（Suspended Solid）を剥離脱落させることができる。

【0047】

また、曝気手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの各々は、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを逆洗する際に、開閉弁を断続的に開閉させて、コンプレッサから供給される圧縮空気を噴出孔から断続的に噴出させるパルス曝気を行う。これにより、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの下方に位置するろ材１３を攪拌し分散させて、ろ材１３の表面に付着したＳＳ（Suspended Solid）を剥離しやすくすることができる。また、ろ材１３を分散させてならし、洗浄排水排出部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃから流出し難くすることができる。

【0048】

洗浄排水槽２０は、３つのろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの逆洗時に各洗浄排水排出部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃから流出された洗浄排水及びろ材１３を貯留することができるように槽状に形成されている。また、洗浄排水槽２０には、各ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから流出されたろ材１３を撮像可能なカメラ６０が設けられている。

【0049】

さらに、洗浄排水槽２０には、底部側に外部に洗浄排水を排水することが可能な流出口２１を設けられている。このような構成とすることで、洗浄排水槽２０の底部に沈降し、溜まった固形物を洗浄排水と共に外部に排出することができる。

【0050】

したがって、洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃが開となると、上昇流路１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ内の水が流下して、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの逆洗がなされる。ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの上方から下方に通過した洗浄排水は、ろ材１３と共に洗浄排水排出部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃから流出され、配管１７を通じて洗浄排水槽２０に貯留される。

【0051】

還流手段３０は、洗浄排水排出部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃから流出されたろ材１３を、洗浄排水と共に３つの調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの各々に還流させることができる。

【0052】

還流手段３０は、洗浄排水槽２０に設けられているフロートポンプ３１と、フロートポンプ３１と調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃとを接続する還流配管３２と、還流配管３２の接続方向を調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃのいずれかに切替え可能なバルブ３３とで構成されている。

【0053】

フロートポンプ３１は、洗浄排水槽２０に貯留された洗浄排水上に浮遊可能に設けられる。フロートポンプ３１は、洗浄排水槽２０の洗浄排水及びろ材１３を吸入可能であり、吸入された洗浄排水及びろ材１３を還流配管３２に送出する。

【0054】

フロートポンプ３１は、後述するコントロールユニットからの信号を受けて起動される。ろ材検知手段として洗浄排水槽２０の水面を撮像可能なカメラ６０が設置されているため、撮像データを他装置で解析し、所定量のろ材１３が蓄積されたと判断されたとき、フロートポンプ３１を起動するシステムとすることができる。ろ材検知手段として他のセンサを採用してもよいし、１日の適当なタイミング（例えば、午後５時）でフロートポンプ３１を起動するようにしてもよい。

【0055】

なお、洗浄排水槽２０の底部にろ材１３の塊が沈降した場合は、回収が困難である。すなわち、洗浄排水槽２０の水面に浮遊しているろ材１３のみを回収することになり、還流処理によって洗浄排水槽２０の水面は清浄な状態に保たれる。

【0056】

分配制御手段としてのバルブ３３は、後述するコントロールユニットからの信号を受けて、還流配管３２の接続先をろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ（調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）のいずれかに切り替えることができる。また、バルブ３３は、予め定めた所定時間の経過に基づいて、還流配管３２の接続先を切り替えることもできる。

【0057】

バルブ３３は、各ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに流入させる洗浄排水の流量を調整することができればよく、例えば、各ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに向かう流路の開閉度合いを独立して調整することが可能な複数のバルブを有するようにしてもよい。

【0058】

図２に示すように、ろ過槽１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ）は、ろ材層１３Ａ（１３Ｂ，１３Ｃ）の厚さを検出することが可能な検出手段４０を有する。検出手段４０は特に限定されないが、本実施形態では、出射光を出射することが可能な発光素子４１Ａ，４１Ｂと、発光素子４１Ａ，４１Ｂから出射された出射光Ｌを受光することが可能な受光素子４２Ａ，４２Ｂとからなる。

【0059】

検出手段４０は光センサに限られず、例えば、超音波を用いたセンサによって構成されていてもよい。また、ろ過槽１０Ａを一部ガラス張りとし、目視でろ材層１３Ａの厚さを把握できるようにしてもよい。なお、ろ材１３を、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの各々で異なる色に着色することで、いずれのろ過槽から流出したかを容易に確認することができる。ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さや流出量の情報（流出情報）は、ろ材１３を還流する還流処理においても活用される。

【0060】

発光素子４１Ａ，４１Ｂは、例えば、発光ダイオード、レーザダイオード等を用いて構成することができる。発光素子４１Ａ，４１Ｂは、ろ過槽１０Ａの内壁において、鉛直方向の互いに異なる位置に設けられている。なお、発光素子４１Ａ，４１Ｂは、スクリーン１２Ａ（１２Ｂ，１２Ｃ）よりも下方に設けられている。

【0061】

また、受光素子４２Ａ，４２Ｂは、例えば、フォトダイオードを用いて構成することができる。受光素子４２Ａ，４２Ｂは、ろ過槽１０Ａの内壁において、鉛直方向の互いに異なる位置に設けられ、かつ発光素子４１Ａ，４１Ｂに対向して設けられている。

【0062】

発光素子４１Ａ，４１Ｂ及び受光素子４２Ａ，４２Ｂは、鉛直方向の位置に応じて設けられている。言い換えれば、受光素子４２Ａ，４２Ｂは、ろ材層１３Ａの厚さに応じて出射光Ｌを受光することが可能となる。

【0063】

図２においては、受光素子４２Ｂは、発光素子４１Ｂから出射された出射光Ｌを受光している。また、受光素子４２Ａは、発光素子４１Ａから出射された出射光Ｌがろ材１３によって遮光されるため、出射光Ｌを受光することができない。したがって、この例では、ろ材層１３Ａの厚さは、受光素子４２Ｂが設けられている位置よりも薄く、受光素子４２Ａが設けられている位置よりも厚いことがわかる。

【0064】

発光素子４１Ａ，４１Ｂ及び受光素子４２Ａ，４２Ｂは、便宜上２組しか記載されていないが、実際には鉛直方向に所定間隔を置いて複数組設置されており、どの組の受光素子において透過光が受光できたかによって、最下部に位置するろ材１３の、スクリーン１２Ａからの距離、すなわち、ろ材１３の厚さが求められるようになっている。

【0065】

図３は、ろ過装置１００のコントロールユニット５０の機能ブロックを示している。図示するように、コントロールユニット５０の入力部５１は、カメラ６０、検出手段４０及び洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃに接続されるインターフェース部である。

【0066】

記憶部５２は、例えば、フラッシュメモリ等の記憶装置により構成されている。記憶部５２は、ＢＩＯＳ（Basic Input Output System）、ソフトウェア等の各種プログラムを記憶する。また、記憶部５２は、カメラ６０から送信された撮像データ及び検出手段４０から送信された検出データ、すなわち、流出したろ材１３に関連する流出情報を格納することができる。流出情報は、検出手段４０から送信された流出情報と流出情報を受信した時刻を紐付けしたデータを含む。流出情報は、例えば、受光素子４２Ａ，４２Ｂが出射光Ｌを受光した時刻が記録されている。

【0067】

出力部５３は、洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ、バルブ３３及び曝気手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃに接続されるインターフェース部である。ろ過装置１００は、出力部５３を介して洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ、バルブ３３及び曝気手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの動作を制御することができる。

【0068】

制御部５４は、演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）と、主記憶装置としてのＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有するコンピュータによって実現される。ＣＰＵは、ＲＯＭや記憶部５２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開したプログラムと協働して、各種機能を実現する。

【0069】

コントロールユニット５０の入力部５１、記憶部５２、出力部５３及び制御部５４の各々は、システムバス５５を介して互いに接続されている。

【0070】

流出情報取得手段５４ａは、制御部５４の機能ブロックの１つである。流出情報取得手段５４ａは、記憶部５２に格納された流出情報を取得することができる。したがって、制御部５４は、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々の洗浄排水排出部１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃから流出されたろ材１３に関係する流出情報を取得する。

【0071】

調整手段５４ｂも制御部５４の機能ブロックの１つであり、上述の流出情報に基づいて、バルブ３３の動作を調整することができる。したがって、制御部５４は、還流手段３０からろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ（調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）の各々に還流させるろ材１３の量を、流出情報に基づいて調整する。調整手段５４ｂは、例えば、各接続先の切り替え、又は各接続先の開閉度合い（流量）を調整することができる。

【0072】

動作制御部５４ｃも制御部５４の機能ブロックの１つであり、洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ及び曝気手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃの制御を行うことができる。

【0073】

次に、上述のろ過装置１００の全体処理について説明する。図４は、ろ過装置１００の全体処理を示すフローチャートである。全体処理は、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのろ過損失抵抗の値が所定値に達したことをトリガーとして実行される。

【0074】

ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃのろ過損失抵抗は、前述したように、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの水面と、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの水面との水位差に相当するので、この水位差が所定値に達したときに、逆洗を含む本処理が開始されるようにすることができる。

【0075】

本処理が開始されると、まず、ろ過装置１００の動作制御部５４ｃ（図３参照）は、洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの開動作を開始する信号を送信し、かつ曝気手段１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃを起動する信号を送信して逆洗を実行する（ステップＳ１０１）。言い換えれば、所定の時間間隔で、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃに下方からパルス曝気をしながら、処理水をろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの上方から下方に通過させて逆洗を行う。

【0076】

次に、ろ過装置１００の動作制御部５４ｃは、洗浄排水槽２０に洗浄排水を貯留する（ステップＳ１０２）。言い換えれば、動作制御部５４ｃは、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを通過した洗浄排水を外部に排出し、洗浄排水槽２０に貯留する。なお、動作制御部５４ｃは、所定時間経過後に洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃの閉動作を開始する信号を送信する。

【0077】

次に、ろ過装置１００の動作制御部５４ｃは、洗浄排水弁１７Ａ、１７Ｂ，１７Ｃの開閉動作に基づいて、逆洗が終了したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。本判定は、例えば、洗浄排水弁１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃから送信された閉動作が完了した旨の信号を受信したことに基づいて行われる。本判定は、例えば、洗浄排水弁１７Ａ、１７Ｂ，１７Ｃを開とする信号を送信してからの経過時間、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのスクリーン１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが配されている側の水面の位置等によって行ってもよい。

【0078】

動作制御部５４ｃは、ステップＳ１０３において、逆洗が終了していないと判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、逆洗の終了まで待機する。

【0079】

一方、動作制御部５４ｃは、ステップＳ１０３において、逆洗が終了したと判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、ろ材の還流が必要か否かを判定する（ステップＳ１０４）。本判定は、例えば、カメラ６０によって撮像された撮像データにおいて、洗浄排水槽２０に所定量以上のろ材１３が確認されたか否かに基づいて行われる。

【0080】

動作制御部５４ｃは、ステップＳ１０４の判定において、ろ材の還流が不要である、すなわち、確認されたろ材１３が所定量未満である場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、全体処理を終了する。

【0081】

一方、動作制御部５４ｃは、ステップＳ１０４の判定において、ろ材の還流が必要である、すなわち、確認されたろ材１３が所定量以上である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、還流処理が行われる（ステップＳ１０５）。還流処理の詳細は、後述する。その後、全体処理を終了する。

【0082】

図５は、図４のステップＳ１０５の還流処理のサブルーチンを示している。図５に示すように、流出情報取得手段５４ａは、記憶部５２からろ材に関する流出情報を読み出して、当該流出情報を取得する（ステップＳ２０１）。

【0083】

調整手段５４ｂは、ステップＳ２０１において取得した流出情報に基づいて、各々のろ材層の厚さに偏りがあるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。本判定は、例えば、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚みの差の絶対値が、所定値以上であるか否かによって行われる。

【0084】

調整手段５４ｂは、ステップＳ２０２の判定において、各々のろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さに偏りがあると判定した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ろ材層の厚みが薄い順に順位付けを行う（ステップＳ２０３）。

【0085】

次に、調整手段５４ｂは、ステップＳ２０３において行った順位付けに応じて、洗浄排水と共にろ材１３をろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ（調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）に還流させる（ステップＳ２０４）。具体的には、調整手段５４ｂは、各ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに還流させるバルブ３３の開時間をろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さ（順位付けの順位）に応じて制御することにより、ろ材１３の還流量を調整することができる。

【0086】

一方、調整手段５４ｂは、ステップＳ２０２の判定において、各々のろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さに偏りがないと判定した場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、各ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに対して均等に還流を行う（ステップＳ２０５）。すなわち、調整手段５４ｂは、各調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに対してバルブ３３の開時間が同じになるように制御する。

【0087】

以上のように、第１実施形態のろ過装置１００によれば、流出情報に基づいて複数のろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々に還流するろ材１３の量を調整することができるため、複数のろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおけるろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さに偏りが生じることを防止できる。すなわち、ろ過装置１００は、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおけるろ過性能の偏りを防止することができる。

【0088】

［第２実施形態］
上述の第１実施形態においては、検出手段４０によってろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さを検出する例を説明した。ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの各々の厚さは、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのろ過損失抵抗に基づいて算出されるようにしてもよい。以下では、第１実施形態と同一の構成については、同一符号を付して説明を省略する。

【0089】

図６は、第２実施形態に係るろ過装置２００のろ過槽１０Ａ（１０Ｂ，１０Ｃ）を示している。ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々には、ろ過損失抵抗を検出するため、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの水位を測定する水位センサ７０（水位差検出手段）が設けられている。

【0090】

調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに流入させる被処理水の流量をそれぞれ同じにしたとき、この水位センサ７０で測定された水位と、処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの高さとの水位差は、上記処理水の流量における各ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのろ過損失抵抗を表す値となる。

【0091】

図７は、実施形態４に係るろ過装置２００のコントロールユニット５０’の機能ブロックを示している。図示するように、水位センサ７０は、調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃに流入させる処理水の流量をそれぞれ同じにしたときの、各ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの調圧水槽１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの水位を測定し、当該測定値をコントロールユニット５０’に出力する。当該測定値は、記憶部５２に格納される。

【0092】

制御部５４’の算出手段５４ｄは、水位センサ７０で測定された水位と、処理水流出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの高さとの水位差によって、上記処理水の流量における各ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのろ過損失抵抗を算出する。

【0093】

算出手段５４ｄは、逆洗が終了した直後に計測された各ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのろ過損失抵抗に基づいて、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さを算出することが可能である。すなわち、逆洗によってＳＳ（Suspended Solid）等の付着量が同じ条件になったと仮定すると、ろ過損失抵抗は、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さに比例し、ろ過損失抵抗が大きいほど、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さが厚いことを意味する。

【0094】

したがって、ろ過損失抵抗と、ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さとの関係を予め求めておくことにより、算出手段５４ｄは、各ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さを算出することが可能である。

【0095】

このように、第２実施形態のろ過装置２００においても、ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各ろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚さに偏りが生じることを防止できる。これにより、複数のろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおけるろ過性能の偏りを防止することができる。

【0096】

また、上記方法によれば、各ろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのろ材層１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの厚みを均等に保つことができるため、各ろ過槽のろ過槽１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおけるろ過能力を均等に保つことができる。なお、図４及び図５に示したフローチャートは、ろ過装置１００で行われる処理の一実施形態であって、本発明におけるろ材還流処理の手順は、上記フローチャートに示される手順に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0097】

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ ろ過槽
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ 調圧水槽
１１ａ 受水部
１１ｂ 導入路
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ スクリーン
１３ ろ材
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ ろ材層
１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ 処理水流出部
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ 上昇流路
１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 洗浄排水排出部
１７Ａ，１７Ｂ，１７Ｃ 洗浄排水弁
１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ 曝気手段
１９Ａ，１９Ｂ，１９Ｃ 流入部
２０ 洗浄排水槽
３１ フロートポンプ
３２ 還流配管
３３ バルブ
４０ 検出手段
４１Ａ，４１Ｂ 発光素子
４２Ａ，４２Ｂ 受光素子
５０，５０’ コントロールユニット
６０ カメラ
７０ 水位センサ
１００，２００ ろ過装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】