固液分離装置
【課題】使用する薬品量を低減し、発生する汚泥量も低減する。
【解決手段】凝集沈澱を行なう前の原水に原水に含まれる懸濁物質を吸着する活性炭を添加する活性炭添加装置１０，１１と、活性炭を含む原水から、懸濁物質を吸着した活性炭を分離する液体サイクロン２０，２１と、活性炭を含む凝集沈澱の前の原水を入力すると、液体サイクロン内部で旋回するように液体サイクロンに接続される流入管２０ａ，２１ａと、液体サイクロン内で沈降した原水に含まれる活性炭を排出する活性炭排出管２０ａ，２１ｂと、原水から活性炭が排出された後の処理水を排出する処理水排出管２０ｃ，２１ｃとを備える。
【解決手段】凝集沈澱を行なう前の原水に原水に含まれる懸濁物質を吸着する活性炭を添加する活性炭添加装置１０，１１と、活性炭を含む原水から、懸濁物質を吸着した活性炭を分離する液体サイクロン２０，２１と、活性炭を含む凝集沈澱の前の原水を入力すると、液体サイクロン内部で旋回するように液体サイクロンに接続される流入管２０ａ，２１ａと、液体サイクロン内で沈降した原水に含まれる活性炭を排出する活性炭排出管２０ａ，２１ｂと、原水から活性炭が排出された後の処理水を排出する処理水排出管２０ｃ，２１ｃとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水場における水処理プロセスにおいて、活性炭を用いて原水中の懸濁物質を分離する固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場では処理対象となる原水に合わせた様々な方法で水処理が行なわれる。例えば、異臭味（２−MIBやジェオスミン等）、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、低沸点有機塩素化合物（トリクロロエチレン等）又は微量有害物質（農薬等）等を含む水の水処理では、これらの物質等を吸着する目的で活性炭が利用されることがある。
【０００３】
図１４を用いて活性炭を利用した浄水場の水処理システム１００の一例について説明する。河川等の水源から取水された原水は、まず水源の近郊にある取水井１に集められる。その後、原水は着水井２に一時的に貯水された後、急速攪拌池３へ送水される。
【０００４】
第１活性炭添加装置１０は、取水井１へ活性炭Ａを添加する。また、第２活性炭添加装置１１は、着水井２へ活性炭Ａを添加する。取水井１又は着水井２に添加された活性炭Ａは、原水に含まれる懸濁物質を吸着する。なお、図１４に示す水処理システム１００では、取水井１へ活性炭Ａを添加する第１活性炭添加装置１０と、着水井２へ活性炭Ａを添加する第２活性炭添加装置１１との２台の活性炭添加装置を備えているが、いずれかの活性炭添加装置のみを備える構成であってもよい。
【０００５】
第１薬品添加装置１２は、急速攪拌池３へ薬品（凝集剤）を添加する。急速攪拌池３では、第１攪拌機３ａで攪拌し、凝集剤及び活性炭Ａを含む原水を凝集剤の効果によってフロックＢが形成される。急速攪拌池３で攪拌された原水は、フロック形成池４に送水される。
【０００６】
第２薬品添加装置１３は、フロック形成池４へ薬品（凝集補助剤）を添加する。フロック形成池４では、第２攪拌機４ａによって原水を第１攪拌機３ａより緩速に攪拌すると、凝集剤の効果によってフロックＢが大きく成長する。フロック形成池４で攪拌されたフロックＢを含む原水は、凝集沈澱池５へ送水される。また、凝集沈澱池５で沈降分離された汚泥は、汚泥濃縮装置６で濃縮脱水された後、産業廃棄物として処理される。
【０００７】
凝集沈澱池５では、フロックＢが沈降分離する。このフロックＢが除かれた後の原水は、砂ろ過装置７における砂ろ過、塩素消毒装置８における塩素消毒のプロセスの後、配水池９へ送水され、各給水所へ配水される。
【０００８】
図１４に示す例では、活性炭を取水井１及び着水井２に添加するものとして示しているが、浄水場で利用する活性炭には、粒径が約１５０μｍ以上の「粒状活性炭」と粒径が約１５０μｍ未満の「粉末活性炭」の２種類があり、それぞれ粒径や用途が異なっている。
【０００９】
「粒状活性炭」は、浄水処理プロセスにおいて、砂ろ過の後段で利用されるのが一般的であり、凝集沈澱では除去できなかった分子量約１５００以下の低分子量の着色成分、その他の有機化合物の回収に利用される。
【００１０】
粒状活性炭は、有機化合物の吸着とともに破過（吸着速度と脱着速度がつりあって平衡となり、吸着能力を示さなくなる状態）が進むが、有機塩素系化合物を吸着した場合、特に破過が進む速度が大きくなる。このようにして吸着能力が低下した粒状活性炭は、再生処理によって、吸着力を再生することができる。吸着力の再生処理には専用の接触池が必要であるが、長期間、活性炭処理を必要とする場合には、水処理プロセスにおいて再生処理を組み込むと、活性炭を有効に利用することができる。
【００１１】
活性炭の吸着能力の再生方法には、９００℃前後の高温で水蒸気を用いて活性化する「水蒸気賦活法」と、木質材料を塩化亜鉛、硫酸等の薬品に浸漬した後に炭化させる「薬品賦活法」がある。薬品賦活法は、処理水中に亜鉛等の重金属や薬品が溶出することがあるため、浄水処理用の活性炭には薬品賦活法は用いられず、水蒸気賦活法を用いるのが一般的である。
【００１２】
また、「粉末活性炭」は、図１４で示したように、取水や着水等の凝集沈澱より前のプロセスにおいて添加され、渇水時や夏季起こる臭気の発生、水の華と呼ばれる植物プランクトンの増殖等、取水水質の一時的な悪化に対して、懸濁物質を吸着除去に利用されるのが一般的である。これは、藻類等の懸濁物質の混入したフロックは比重が小さく壊れやすく、沈降性が悪いため、多量の凝集剤を投入する必要があり、薬剤に必要なコストが高くなるため、取水水質が悪化した場合には、粉末活性炭を利用して懸濁物質を凝集沈澱より前のプロセスで予め除去しておくことで、処理性能を向上し、凝集剤に掛かるランニングコストを低減するためである。
【００１３】
一方、粉末活性炭を投入した場合、凝集剤及び凝集補助剤の添加量が多くなるため、薬剤のコストが増加し、汚泥の発生量も増加して回収処理作業が困難となる。また、粉末活性炭は、粒径が小さいため、吸着能力の再生処理が困難である。したがって、粉末活性炭は、通常、常用ではなく、非常時の一時的な対策として用いられている。
【００１４】
重力沈降を利用した凝集沈澱方法の他、水処理で利用される固液分離装置として、遠心力を利用する液体サイクロンがある。液体サイクロンは、流入する液体の旋回力によって生じる遠心力を利用して固体と液体の比重差から固液分離することができる。したがって、液体サイクロンには稼動部分がなく、簡単な構成で実現できるとともに、床占有面積あたりの処理能力が大きいという特徴がある。
【００１５】
浄水処理において活性炭と液体サイクロンを併用する技術として、使用済みの粒状活性炭を再生処理し、急速攪拌槽や混和槽に再投入する技術がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載される技術では、再生処理した粒状活性炭は、懸濁物質を吸着するとともに、フロックの沈降促進剤として作用し、フロックの沈降速度を増加させる。活性炭は再生利用することから、活性炭の廃棄量を削減している。
【特許文献１】特開２００５−１３８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、凝集沈澱よりも前の処理プロセスで粒状活性炭を投入するため、粒状活性炭を含む原水に凝集剤を添加することとなり、凝集沈澱に必要な凝集剤等の薬品の量が多量となる問題がある。また、特許文献１に記載の技術では、沈澱池で沈降したフロック中に含まれる粒状活性炭と他のフロック分とを廃棄することになり、発生する汚泥量も多量となり、廃棄が困難な問題がある。
【００１７】
上記課題に鑑み、本発明は、使用する薬品量が少なく、発生する汚泥量も少ない固液分離装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の特徴に係る固液分離装置は、凝集沈澱前の原水に対して原水に含まれる懸濁物質を吸着する活性炭を添加する活性炭添加装置と、前記活性炭を含む原水から、懸濁物質を吸着した活性炭を分離する液体サイクロンと、前記活性炭を含む凝集沈澱の前の原水が流入する際、前記液体サイクロン内部で旋回するように前記液体サイクロンに接続される流入管と、前記液体サイクロン内で沈降した前記原水に含まれる活性炭を、前記液体サイクロンから排出する活性炭排出管と、前記原水から活性炭が排出された後の処理水を、前記液体サイクロンから排出する処理水排出管とを備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、使用する薬品量を低減し、発生する汚泥量も低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、図面を用いて、各実施形態に係る水処理システムについて説明する。以下の説明において、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図１４を用いて上述した構成と同一の構成についても、同一の符号を付している。
【００２１】
〈第１の実施形態〉
図１を用いて、第１の実施形態に係る固液分離装置５１を備える水処理システム１０１について説明する。第１の実施形態に係る固液分離装置５１は、処理対象の原水に活性炭Ａを添加する活性炭添加装置１０と、原水から原水中の懸濁物質を吸着した活性炭Ａを分離する液体サイクロン２０とを備えている。
【００２２】
図１に示すように、水処理システム１０１は、活性炭添加装置１０と、液体サイクロン２０を備える固液分離装置５１の他、河川等の水源から取水された原水を貯水し、活性炭Ａが添加される取水井１と、液体サイクロン２０から活性炭Ａが分離された原水が供給される着水井２と、着水井２から原水が供給される急速攪拌池３と、急速攪拌池３に凝集剤を添加する第１薬品添加装置１２と、急速攪拌池３内の原水を攪拌してフロックＢを生成する第１攪拌機３ａと、急速攪拌池３から原水が供給されるフロック形成池４と、フロック形成池４に凝集補助剤を添加する第２薬品添加装置１３と、フロック形成池４内の原水を攪拌してフロックＢを成長させる第２攪拌機４ａと、フロック形成池４から原水が供給され、凝集沈澱処理を行なう凝集沈澱池５と、凝集沈澱池５で沈降したフロックＢを回収する汚泥濃縮装置６とを備えている。また、第１の実施形態に係る水処理システム１０１は、凝集沈澱池５でフロックＢが回収された後の処理水が供給されて、砂ろ過処理する砂ろ過装置５と、砂ろ過された後の処理水を塩素消毒する塩素消毒装置８と、塩素消毒された後の処理水を一時貯水した後、各給水所へ配水する配水池９とを備えている。
【００２３】
活性炭添加装置１０は、水源から取水した原水を一時的に貯水している取水井１に活性炭Ａを添加する。取水井１内では、添加された活性炭Ａによって、原水中に含まれる異臭味成分や微量有害物質等が吸着される。取水井１は、活性炭Ａを含む原水を液体サイクロン２０に送水する。
【００２４】
活性炭には、例えば、椰子殻、木材またはおがくずなどの木質活性炭や、泥炭などの石炭活性炭等を利用することができる。また、活性炭に用いるのは、粒状活性炭が望ましいが、液体サイクロン２０によって原水から分離することのできる粒径のサイズであればよく、粒径が比較的大きければ粉末活性炭であってもよい。活性炭の選別には、ふるい振とう、水簸を利用することができる。
【００２５】
液体サイクロン２０は、図２に示すように、流入する液体が内部で旋回するような一般的なサイクロン形状に形成されている。したがって、液体サイクロン２０内では、取水井１から流入した原水に生じる旋回流で遠心力を受け、水と活性炭の比重差によって活性炭Ａを沈降させることで、原水と活性炭Ａとを分離する。液体サイクロン２０は、沈降した活性炭Ａを下方に設けられる活性炭排出管２０ｂから排出し、活性炭Ａが除去された原水を上方に配置される処理水排出管２０ｃを介して着水井２に送水する。このとき、液体サイクロン２０において全ての活性炭Ａが分離されなかった場合、着水井２に送水される原水に活性炭Ａが含まれることもある。なお、活性炭排出管２０ｂから排出された活性炭Ａは、廃棄処分されるか、再生処理の後、再利用される。
【００２６】
着水井２は、液体サイクロン２０から供給された原水を一時貯水した後、急速攪拌池に送水する。
【００２７】
急速攪拌池３では、着水井２から供給された原水と、第１薬品添加装置１２によって添加された凝集剤とが、第１攪拌機３ａによって攪拌されることにより、原水に含まれた懸濁物質と液体サイクロン２０において分離されなかった活性炭Ａとが凝集し、フロック化する。急速攪拌池３は、フロックＢを含む原水をフロック形成池４に送水する。取水水質の変動により、凝集剤の凝集ｐＨ範囲から外れている場合は、第１薬品添加装置１２によって添加された酸、アルカリなどの薬剤によりｐＨを調整する必要がある。
【００２８】
フロック形成池４では、急速攪拌池３から供給されたフロックＢを含む原水と、第２薬品添加装置１３によって添加された凝集補助剤とが、第２攪拌機４ａによって攪拌されることにより、原水に含まれるフロックＢが大きく成長する。
【００２９】
フロック形成池４で原水を攪拌する第２攪拌機４ａは、第１攪拌機３ａよりも小さな攪拌強度で攪拌することが望ましい。その後、フロック形成池４は、大きく成長したフロックＢを含む原水を凝集沈澱池５に送水する。
【００３０】
なお、上述した例では、急速攪拌池３に第１薬品添加装置１２によって凝集剤を添加し、フロック形成池４に第２薬品添加装置１３によって凝集補助剤を添加する例を説明したが、凝集補助剤を添加しない場合でもフロックＢは形成されるため、第２薬品添加装置１３は必須の構成ではない。すなわち、凝集補助剤は、高分子の架橋作用により、フロック同士を結合させ、より大きく壊れにくいフロックＢを形成するものであるから、凝集剤のみによって大きなフロックＢを形成することができれば、原水には凝集剤のみ添加すれば足りる。冬季の低水温時には凝集効果が低下するため、凝集補助剤を使用する例がある。ここで凝集剤及び凝集補助剤には、例えば、無機凝集剤、無機高分子凝集剤、有機高分子凝集剤を利用することができる。
【００３１】
凝集沈澱池５では、重力を受けてフロックＢが沈降する。凝集沈澱池５は、沈降したフロックＢを汚泥濃縮装置６に排出し、フロックＢが除去された原水を砂ろ過装置７に送水する。この凝集沈澱池５で傾斜板を備えていれば、フロックＢの沈降速度を速めることができる。
【００３２】
汚泥濃縮装置６は、凝集沈澱池５で沈降したフロックＢを汚泥として回収すると、脱水濃縮される。濃縮された汚泥は、産業廃棄物として処理される。
【００３３】
凝集沈澱池から排出された原水は、砂ろ過装置７で砂ろ過され、塩素消毒装置８で塩素消毒され、配水池９で貯水された後に配水される。
【００３４】
上述した第１の実施形態に係る固液分離装置５１では、取水井１で活性炭Ａを添加して原水中の対象物質を吸着した後に液体サイクロン２０で回収することにより、着水井２に流出する活性炭Ａの量を大幅に低減することができる。すなわち、活性炭Ａを他の懸濁物質とともに凝集剤で凝集沈澱させる従来の場合と比較して、凝集対象となる物質の量を低減することができる。
【００３５】
したがって、凝集沈澱で使用する凝集剤の量を低減することができる。また、凝集のための反応時間を短くすることができるとともに、急速攪拌池３、フロック形成池４および凝集沈澱池５に必要な容積を低減し、小型化することができる。さらに、小さな攪拌強度でもフロックＢを生成することが可能となり、攪拌機３ａ，４ａの動力を低減し、省電力を実現することができる。加えて、凝集対象となる物質の量を低減したことにより、廃棄対象となる汚泥量も低減することができる。
【００３６】
また、第１の実施形態に係る固液分離装置５１では、液体サイクロン２０は、固液分離に重力よりも大きな遠心力を利用しているため、従来の重力沈降方式を利用するシックナーよりも短時間で原水から活性炭を分離させることができる。したがって、装置を小型化することが可能となり、中小規模の浄水場にも適用することが可能になる。
【００３７】
〈第２の実施形態〉
図３を用いて、第２の実施形態に係る固液分離装置５２を備える水処理システム１０２について説明する。図３に示す第２の実施形態に係る固液分離装置５２を、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離装置５２と比較すると、第２の実施形態に係る固液分離装置５２は、２台の活性炭添加装置１０，１１を備え、２台の液体サイクロン２０，２１を備えている点で異なる。ここで、取水井１に活性炭を添加する装置を第１活性炭添加装置１０とし、着水井２に活性炭Ａを添加する装置を第２活性炭添加装置１１とする。また、取水井１の後段に備えられる液体サイクロンを第１液体サイクロン２０とし、着水井２の後段に備えられる液体サイクロンを第２液体サイクロン２１とする。
【００３８】
具体的には、第２の実施形態に係る固液分離装置５２は、上述した第１の実施形態に係る固液分離装置５１と比較して、第２活性炭添加装置１１と、第２液体サイクロン２１とを備えている点で異なる。なお、水処理システム１０２においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００３９】
着水井２では、第１液体サイクロン２０から流入する原水を一時的に貯水する。第２活性炭添加装置１１は、この着水井２で貯水する原水に活性炭Ａを添加する。着水井２内では、添加された活性炭Ａによって、第１活性炭添加装置１０で添加した活性炭Ａによって取り除くことの出来なかった原水中に含まれる異臭味成分や微量有害物質等が吸着される。この活性炭Ａには、第１活性炭添加装置１０が添加したような木製活性炭や石炭活性炭等を用いることが可能であり、液体サイクロン２１で原水から分離することのできる活性炭Ａであればよい。
【００４０】
上述した第２の実施形態に係る固液分離装置５２によれば、着水井２で活性炭Ａを添加して、第１液体サイクロン２０から排出することのできなかった原水中の対象物を吸着除去した後に第２液体サイクロン２１で回収して、急速攪拌池３に流出する原水を処理している。これにより、凝集沈澱において凝集対象となる物質の量を低減することができる。したがって、凝集沈澱で使用する凝集剤の量を低減することができ、凝集のための反応時間を短くすることが可能となり、攪拌機３ａ，４ａの動力を低減することもできる。
【００４１】
〈第１変形例〉
図４を用いて、第２の実施形態の第１変形例に係る固液分離装置５３を備える水処理システム１０３について説明する。図４に示す第１変形例に係る固液分離装置５３を、図３を用いて上述した第２の実施形態に係る固液分離装置５２と比較すると、取水井１の後段には液体サイクロンを有さず、着水井２の後段にのみ液体サイクロン２１を有している点で異なる。
【００４２】
したがって、第１活性炭添加装置１０で取水井１の原水に添加した活性炭Ａと、第２活性炭添加装置１１で着水井２の原水に添加した活性炭Ａの両方の活性炭が、着水井２の後段の液体サイクロン２１で回収される。
【００４３】
上述した第２の実施形態の第１変形例に係る固液分離装置５３によれば、第１活性炭添加装置１０で取水井１に添加した活性炭を着水井２の後段の液体サイクロン２１で回収することになるから、吸着のための反応時間が長くなる。さらに、粒径の小さい活性炭同士が合一し、粒径の大きな塊になるため、作用する遠心力が大きくなり、液体サイクロン２１における回収率が向上する。
【００４４】
〈第２変形例〉
図５を用いて、第２の実施形態の第２変形例に係る固液分離装置５４を備える水処理システム１０４について説明する。図５に示す第２変形例に係る固液分離装置５４を、図３を用いて上述した第２の実施形態に係る固液分離装置５２と比較すると、着水井２に活性炭を供給する活性炭添加装置１１を有さず、取水井１に活性炭Ａを供給する活性炭添加装置１０のみを有している点で異なる。
【００４５】
したがって、第１活性炭添加装置１０で取水井１の原水に添加した活性炭Ａは、取水井の後段の第１液体サイクロン２０で回収され、回収しきれなかった活性炭は着水井２の後段の液体サイクロン２１で回収される。
【００４６】
上述した第２の実施形態の第２変形例に係る固液分離装置５４によれば、第１活性炭添加装置１０で取水井１に添加した活性炭を取水井１の後段の第１液体サイクロン２０と着水井２の後段の液体サイクロン２１で回収することになるから、吸着のための反応時間が長くなる。したがって、粒径の小さい活性炭同士が合一し、粒径の大きな塊になるため、遠心力が大きくなり、液体サイクロン２０，２１における回収率が向上する。
【００４７】
〈第３の実施形態〉
図６を用いて、第３の実施形態に係る固液分離装置５５を備える水処理システム１０５について説明する。図６に示す第３の実施形態に係る固液分離装置５５を、図３を用いて上述した第２の実施形態５２に係る水処理システム１０２と比較すると、第３の実施形態に係る固液分離装置５５は、第１液体サイクロン２０から活性炭Ａが排出される活性炭排出管２０ｂが循環ラインとなって第１活性炭添加装置１０に接続されており、第２液体サイクロン２１から活性炭Ａが排出される活性炭排出管２１ｂが循環ラインとなって第２活性炭添加装置１１に接続されている点で異なる。なお、水処理システム１０５においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００４８】
原水に添加された活性炭は、原水中の異臭味成分や微量有害物質を吸着するが、吸着能力を失った破過状態になるまで繰り返して使用することができる。したがって、液体サイクロン２０，２１から排出される活性炭を活性炭排出管２０ｂ，２１ｂを介して、活性炭添加装置１０，１１に循環させる。
【００４９】
第１活性炭添加装置１０は、第１活性炭排出管２０ｂから供給された活性炭Ａを再び取水井１に添加する。また、第２活性炭添加装置１１は、第２活性炭排出管２１ｂから供給された活性炭Ａを再び着水井２に添加する。ここで、活性炭添加装置１０，１１は、再利用する活性炭Ａに加えて、新たな活性炭Ａも取水井１または着水井２に添加してもよい。
【００５０】
上述した第３の実施形態に固液分離装置５５では、活性炭添加装置１０，１１は、液体サイクロン２０，２１から排出された活性炭Ａを取水井１または着水井２に添加して再利用する。したがって、活性炭Ａを無駄なく使用することが可能であり、ランニングコストも低減することができる。
【００５１】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが１台しかない場合や、図１や図５に示したように、活性炭添加装置が１台しかない場合であっても、同様に液体サイクロンから排出される活性炭Ａを活性炭添加装置１０，１１に循環し、再利用することができる。
【００５２】
〈第４の実施形態〉
図７を用いて、第４の実施形態に係る固液分離装置５６を備える水処理システム１０６について説明する。図７に示す第４の実施形態に係る固液分離装置５６を、図６を用いて上述した第３の実施形態に係る固液分離装置５５と比較すると、第１液体サイクロン２０から活性炭排出管２０ｂを介して排出される活性炭Ａの一部を第１活性炭添加装置１０に循環させる第１循環ライン２２と、第２液体サイクロン２１から活性炭排出管２１ｂを介して排出される活性炭Ａの一部を第２活性炭添加装置１１に循環させる第２循環ライン２３を備えている点で異なる。なお、水処理システム１０６においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００５３】
例えば、第１液体サイクロン２０から排出される活性炭Ａは、バルブ２４の開閉により、再利用が可能である場合には第１循環ライン２２を介して第１活性炭添加装置１０に供給し、複数回使用したことによって再利用が不可能である場合には第１活性炭添加装置１０に循環されずに、活性炭排出管２０ｂから排出される。また、第２液体サイクロン２１から排出される活性炭Ａは、バルブ２５の開閉により、再利用が可能である場合には第２循環ライン２３を介して第２活性炭添加装置１１に供給し、複数回使用したことによって再利用が不可能である場合には第２活性炭添加装置１１に循環されずに、活性炭排出管２１ｂから排出される。
【００５４】
なお、活性炭Ａが再利用可能であるか否かの判断としては、取水井１や着水井２の被吸着物質の濃度と破過点との差から判断したり、液体サイクロン２０，２１や活性炭排出管２０ｂ，２１ｂにセンサ等を設けて活性炭Ａの吸着能力に応じて判断したり、活性炭Ａを循環させた回数をカウントするカウンタを設けて循環した回数に応じて判断することができる。
【００５５】
活性炭の吸着特性は、原料や製造方法、被吸着物質の種類や濃度によって異なるため、吸着試験を実施し、破過点と破過点に至る条件の目安をつけておく必要がある。
【００５６】
例えば、活性炭の適正注入率と破過時間を予測するための因子である単位活性炭あたりの吸着量ｑeは、下記の式（１）によって求めることができる。
【００５７】
ｑe＝ａＣｅ1/n ・・・（１）
この式（１）において、Ｃｅは一定温度、平衡時の被吸着質の濃度である。また、ａは実験等によって定められる吸着係数であり、ｎは実験等によって決定される吸着指数である。この式（１）を利用して、被吸着質濃度Ｃｅが一定になった時点のｑeを活性炭が破過に達する吸着量として判断することができる。
【００５８】
上述した第４の実施形態に係る固液分離装置５６では、活性炭添加装置１０，１１は、再利用が可能な状態の活性炭のみ再利用するため、活性炭Ａを無駄なく使用することができるとともに、活性炭Ａによる異臭味成分や微量有害物質等の吸着能力を向上することができる。したがって、凝集沈澱に使用する凝集剤の量も低減することができる。
【００５９】
また、第４の実施形態に係る固液分離装置５６では、新しい活性炭Ａと再利用する活性炭Ａとを併用するため、活性炭添加装置１０，１１に新しい活性炭Ａを投入する際に液体サイクロン２０，２１を停止する必要がなくなり、水処理システム１０６を連続して運転することができる。
【００６０】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが１台しかない場合や、図１や図５に示したように、活性炭添加装置が１台しかない場合であっても、同様に液体サイクロンから排出される活性炭Ａを活性炭添加装置１０，１１に循環し、再利用することができる。
【００６１】
〈第５の実施形態〉
図８を用いて、第５の実施形態に係る固液分離装置５７を備える水処理システム１０７について説明する。図８に示す第５の実施形態に係る固液分離装置５７を、図７を用いて上述した第４の実施形態に係る固液分離装置５６と比較すると、第１循環ライン２２に第１再生装置２６を備え、第２循環ライン２３に第２再生装置２７を備えている点で異なる。なお、水処理システム１０７においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００６２】
第１再生装置２６は、第１液体サイクロン２０から排出された活性炭Ａの吸着能力を再生し、第１循環ライン２２を介して第１活性炭添加装置１０に供給する。また、第２再生装置２７は、第２液体サイクロン２１から排出された活性炭Ａの吸着能力を再生し、第２循環ライン２３を介して第２活性炭添加装置１１に供給する。このとき、再生しても吸着能力が回復できない活性炭Ａは、活性炭排出管２０ｂ，２１ｂから排出される。これらの再生装置２６，２７は、例えば水蒸気賦活法によって活性炭Aの吸着力を再生することが考えられる。
【００６３】
上述した第５の実施形態に係る固液分離装置５７では、活性炭添加装置１０，１１は、再生装置２６，２７で吸着能力を回復した活性炭Ａを再利用するため、活性炭Ａを無駄なく使用することができるとともに、活性炭Ａによる異臭味成分や微量有害物質等の吸着能力を向上することができる。したがって、凝集沈澱に使用する凝集剤の量も低減することができる。
【００６４】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが１台しかない場合や、図１や図５に示したように、活性炭添加装置が１台しかない場合であっても、同様に液体サイクロンから排出される活性炭Ａを活性炭添加装置１０，１１に循環し、再利用することができる。また、再生装置２６，２７は、液体サイクロン２０，２１から供給される活性炭Ａの吸着能力が低下していない場合には再生処理を実行せず、活性炭の吸着能力が低下した場合にのみ再生処理を実行して活性炭添加装置１０，１１に供給するようにしてもよい。
【００６５】
〈第１変形例〉
図９を用いて、第５の実施形態の第１変形例に係る固液分離装置５８を備える水処理システム１０８について説明する。図９に示す第１変形例に係る固液分離装置５８を、図８を用いて上述した第５の実施形態に係る固液分離装置５７と比較すると、第１液体サイクロン２０に第１スラッジセンサ２８が設けられ、第２液体サイクロン２１に第２スラッジセンサ２９が設けられる点で異なる。
【００６６】
第１スラッジセンサ２８は、第１液体サイクロン２０中の原水に含まれる活性炭Ａの量を検知する。バルブ２４は、第１スラッジセンサ２８の測定結果に応じて第１液体サイクロン２０からの活性炭Ａの引抜量を決定し、開閉を調整する。また、第２スラッジセンサ２９は、第２液体サイクロン２１中の原水に含まれる活性炭Ａの量を測定する。バルブ２５は、第２スラッジセンサ２９の測定結果に応じて第２液体サイクロン２１からの活性炭Ａの引抜量を決定し、開閉を調整する。
【００６７】
ここで、スラッジセンサ２８，２９には、例えば、濁度計、蛍光センサ、電気伝導光を測定する電極等を利用することができる。
【００６８】
上述した第５の実施形態の第１変形例に係る固液分離装置５８によれば、液体サイクロン２０，２１内の水質に応じて活性炭Ａの引抜量を調整している。したがって、急速攪拌池３に排出される活性炭Ａを低減することができるため、凝集沈澱に使用する凝集剤を低減することができる。
【００６９】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが１台しかない場合であっても、同様に液体サイクロン内の水質に応じて活性炭Ａの引抜量を決定することができる。
【００７０】
〈第２変形例〉
図１０を用いて、第５の実施形態の第２変形例に係る固液分離装置５９を備える水処理システム１０９について説明する。図１０に示す第２変形例に係る固液分離装置５９を、図８を用いて上述した第５の実施形態に係る固液分離装置５７と比較すると、第１再生装置２６から排出される活性炭Ａが第１活性炭添加装置１０ではなく、第２活性炭添加装置１１に供給される点で異なる。したがって、第１活性炭添加装置１０が添加する活性炭Ａは、常に新しい活性炭Ａとなる。
【００７１】
上述した第５の実施形態の第２変形例に係る固液分離装置５９によれば、吸着する必要のある異臭味成分や微量有害物質等の多く含まれる取水井１の原水には新しい活性炭Ａを添加し、第１液体サイクロン２０で一度、異臭味成分や有害物質等が回収された後の着水井２の原水には再利用の活性炭Ａを添加する。したがって、活性炭Ａを効率良く利用することができる。
【００７２】
〈第６の実施形態〉
図１１を用いて、第６の実施形態に係る固液分離装置６０を備える水処理システム１１０について説明する。図１３に示す第６の実施形態に係る固液分離装置６０を、図８を用いて上述した第５の実施形態に係る固液分離装置５７と比較すると、第６の実施形態に係る水処理システム１１０は、第２液体サイクロン２１から排出される原水の水質を測定する水質センサ３０を備える点で異なる。なお、水処理システム１１０においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００７３】
水質センサ３０で測定される水質は、第１活性炭添加装置１０に入力される。第１活性炭添加装置１０は、水質センサ３０で測定された水質に応じて、取水井１に添加する活性炭Ａの量を調節する。すなわち、第１活性炭添加装置１０は、水質センサ３０の測定結果によって、多量の懸濁物質を含んでいると判定されると、現在の活性炭Ａの添加量よりも添加量を増加する。
【００７４】
ここで、水質センサ３０には、例えば、濁度や電気伝導光等の原水の水質を把握するセンサを利用してもよく、また、蛍光強度や紫外線吸光度（Ｅ２６０）等の特定の物質を測定するセンサを利用してもよい。
【００７５】
上述した第６の実施形態に係る固液分離装置６０では、水質センサ３０によって測定される第２液体サイクロンから排出される処理水の水質に応じて活性炭Ａの添加量を調節する。したがって、過剰な量の活性炭を添加することがないため、最適な量の活性炭Ａを使用することができる。
【００７６】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが１台しかない場合であっても、同様に液体サイクロンから排出される処理水の水質を測定し、活性炭Ａの添加量を決定することができる。
【００７７】
〈第７の実施形態〉
図１２を用いて、第７の実施形態に係る固液分離装置６１を備える水処理システム１１１について説明する。図１２に示す第７の実施形態に係る固液分離装置６１を、図１１を用いて上述した第６の実施形態に係る固液分離装置６０と比較すると、第１流入管２０ａの水質を測定する水質センサ３１を備える点で異なる。ここで、第１流入管２０ａの原水の水質を測定する水質センサ３１を第１水質センサとし、第２処理水排出管２１ｃの処理水の水質を測定する水質センサ３０を第２水質センサとする。なお、水処理システム１１１においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００７８】
第１水質センサ３１で測定された水質と、第２水質センサ３０で測定された水質は、ともに第１活性炭添加装置１０に入力される。第１活性炭添加装置１０は、第１水質センサ３１で測定された水質と、第２水質センサ３０で測定された水質の差に応じて、取水井１に添加する活性炭Ａの量を調整する。すなわち、第１活性炭添加装置１０は、第１水質センサ３１と第２水質センサ３０で測定される水質の差が小さいとき、被吸着物質の濃度に対して活性炭量が不足しているとみなし、現在の活性炭Ａの添加量よりも添加量を増加する。
【００７９】
また、バルブ２４は、第１水質センサ３１で測定された水質と、第２水質センサ３０で測定された水質の差に応じて、第１液体サイクロン２０からの活性炭Ａの引抜量を決定し、開閉を調整する。すなわち、第１活性炭添加装置１０は、第１水質センサ３１と第２水質センサ３０で測定される水質の差が小さいとき、活性炭Ａの添加量を増加するため、引抜量も増加する。
【００８０】
ここで、第１水質センサ３１にも、第２水質センサ３０と同様に、例えば、水質センサ３０には、濁度や電気伝導光等の原水の水質を把握するセンサを利用してもよく、また、蛍光強度や紫外線吸光度（Ｅ２６０）等の特定の物質を測定するセンサを利用することができる。
【００８１】
上述した第７の実施形態に係る固液分離装置６１によれば、取水井１から排出される原水の水質と、第２液体サイクロン２１から排出される原水の水質に応じて取水井１に添加する活性炭Ａの量と、第１液体サイクロン２０からの活性炭Ａの引抜量を調整している。したがって、急速攪拌池３に供給する原水の水質を理想の値にすることができるため、凝集沈澱に使用する凝集剤の量を低減することができる。
【００８２】
〈第８の実施形態〉
図１３を用いて、第８の実施形態に係る固液分離装置６２を備える水処理システム１１２について説明する。図１３に示す第８の実施形態に係る固液分離装置６２を、図８を用いて上述した第５の実施形態に係る固液分離装置５７と比較すると、流入管２０ａ，２１ａの水質を測定する水質センサ３０，３２を備えている点で異なる。ここで、第１流入管２０ａの原水の水質を測定する水質センサ３１を第１水質センサとし、第２流入管２１ａの原水の水質を測定する水質センサ３２を第３水質センサとする。なお、水処理システム１１１においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００８３】
第１活性炭添加装置１０は、第１水質センサ３１の水質に応じて取水井１に添加する活性炭Ａの量を調整する。具体的には、第１活性炭添加装置１０は、第１水質センサ３１の測定結果によって、多量の懸濁物質を含んでいると判定されると、現在の活性炭Ａの添加量よりも添加量を増加する。
【００８４】
また、第２活性炭添加装置１１は、第３水質センサ３２の水質に応じて着水井２に添加する活性炭Ａの量を調整する。具体的には、第２活性炭添加装置１１は、第３水質センサ３２の測定結果によって、多量の懸濁物質を含んでいると判定されると、現在の活性炭Ａの添加量よりも添加量を増加する。
【００８５】
ここで、水質センサ３１，３２には、例えば、濁度や電気伝導光等の原水の水質を把握するセンサを利用してもよく、また、蛍光強度や紫外線吸光度（Ｅ２６０）等の特定の物質を測定するセンサを利用してもよい。
【００８６】
上述した第８の実施形態に係る固液分離装置６２によれば、取水井１から排出される原水の水質に応じて取水井１に添加する活性炭Ａの量を調整し、着水井２から排出される原水の水質に応じて着水井２に添加する活性炭Ａの量を調整している。したがって、急速攪拌池３に供給する原水の水質を理想の値にすることができるため、凝集沈澱に使用する凝集剤の量を低減することができる。
【００８７】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが一台しかない場合や、図１や図５に示したように、活性炭添加装置が１台しかない場合であっても、同様に、活性炭Ａを添加した後の原水の水質を測定して、活性炭Ａの添加量をコントロールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図２】水処理システムで利用される液体サイクロンの構成について説明する図である。
【図３】第２の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図４】第２の実施形態の第１変形例に係る水処理システムについて説明する図である。
【図５】第２の実施形態の第２変形例に係る水処理システムについて説明する図である。
【図６】第３の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図７】第４の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図８】第５の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図９】第５の実施形態の第１変形例に係る水処理システムについて説明する図である。
【図１０】第５の実施形態の第２変形例に係る水処理システムについて説明する図である。
【図１１】第６の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図１２】第７の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図１３】第８の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図１４】従来の水処理システムについて説明する図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００〜１１２…水処理システム
１…取水井
２…着水井
３…急速攪拌池
４…フロック形成池
３ａ，４ａ…攪拌機
５…凝集沈澱池
６…汚泥濃縮装置
７…ろ過装置
８…塩素消毒装置
９…配水池
１０，１１…活性炭添加装置
１２，１３…薬品添加装置
２０，２１…液体サイクロン
２０ａ，２１ａ…流入管
２０ｂ，２１ｂ…活性炭排出管
２０ｃ，２１ｃ…処理水排出管
２２，２３…第２循環ライン
２４，２５…バルブ
２６，２７…再生装置
２９，２９…スラッジセンサ
３１，３２，３２…水質センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水場における水処理プロセスにおいて、活性炭を用いて原水中の懸濁物質を分離する固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場では処理対象となる原水に合わせた様々な方法で水処理が行なわれる。例えば、異臭味（２−MIBやジェオスミン等）、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、低沸点有機塩素化合物（トリクロロエチレン等）又は微量有害物質（農薬等）等を含む水の水処理では、これらの物質等を吸着する目的で活性炭が利用されることがある。
【０００３】
図１４を用いて活性炭を利用した浄水場の水処理システム１００の一例について説明する。河川等の水源から取水された原水は、まず水源の近郊にある取水井１に集められる。その後、原水は着水井２に一時的に貯水された後、急速攪拌池３へ送水される。
【０００４】
第１活性炭添加装置１０は、取水井１へ活性炭Ａを添加する。また、第２活性炭添加装置１１は、着水井２へ活性炭Ａを添加する。取水井１又は着水井２に添加された活性炭Ａは、原水に含まれる懸濁物質を吸着する。なお、図１４に示す水処理システム１００では、取水井１へ活性炭Ａを添加する第１活性炭添加装置１０と、着水井２へ活性炭Ａを添加する第２活性炭添加装置１１との２台の活性炭添加装置を備えているが、いずれかの活性炭添加装置のみを備える構成であってもよい。
【０００５】
第１薬品添加装置１２は、急速攪拌池３へ薬品（凝集剤）を添加する。急速攪拌池３では、第１攪拌機３ａで攪拌し、凝集剤及び活性炭Ａを含む原水を凝集剤の効果によってフロックＢが形成される。急速攪拌池３で攪拌された原水は、フロック形成池４に送水される。
【０００６】
第２薬品添加装置１３は、フロック形成池４へ薬品（凝集補助剤）を添加する。フロック形成池４では、第２攪拌機４ａによって原水を第１攪拌機３ａより緩速に攪拌すると、凝集剤の効果によってフロックＢが大きく成長する。フロック形成池４で攪拌されたフロックＢを含む原水は、凝集沈澱池５へ送水される。また、凝集沈澱池５で沈降分離された汚泥は、汚泥濃縮装置６で濃縮脱水された後、産業廃棄物として処理される。
【０００７】
凝集沈澱池５では、フロックＢが沈降分離する。このフロックＢが除かれた後の原水は、砂ろ過装置７における砂ろ過、塩素消毒装置８における塩素消毒のプロセスの後、配水池９へ送水され、各給水所へ配水される。
【０００８】
図１４に示す例では、活性炭を取水井１及び着水井２に添加するものとして示しているが、浄水場で利用する活性炭には、粒径が約１５０μｍ以上の「粒状活性炭」と粒径が約１５０μｍ未満の「粉末活性炭」の２種類があり、それぞれ粒径や用途が異なっている。
【０００９】
「粒状活性炭」は、浄水処理プロセスにおいて、砂ろ過の後段で利用されるのが一般的であり、凝集沈澱では除去できなかった分子量約１５００以下の低分子量の着色成分、その他の有機化合物の回収に利用される。
【００１０】
粒状活性炭は、有機化合物の吸着とともに破過（吸着速度と脱着速度がつりあって平衡となり、吸着能力を示さなくなる状態）が進むが、有機塩素系化合物を吸着した場合、特に破過が進む速度が大きくなる。このようにして吸着能力が低下した粒状活性炭は、再生処理によって、吸着力を再生することができる。吸着力の再生処理には専用の接触池が必要であるが、長期間、活性炭処理を必要とする場合には、水処理プロセスにおいて再生処理を組み込むと、活性炭を有効に利用することができる。
【００１１】
活性炭の吸着能力の再生方法には、９００℃前後の高温で水蒸気を用いて活性化する「水蒸気賦活法」と、木質材料を塩化亜鉛、硫酸等の薬品に浸漬した後に炭化させる「薬品賦活法」がある。薬品賦活法は、処理水中に亜鉛等の重金属や薬品が溶出することがあるため、浄水処理用の活性炭には薬品賦活法は用いられず、水蒸気賦活法を用いるのが一般的である。
【００１２】
また、「粉末活性炭」は、図１４で示したように、取水や着水等の凝集沈澱より前のプロセスにおいて添加され、渇水時や夏季起こる臭気の発生、水の華と呼ばれる植物プランクトンの増殖等、取水水質の一時的な悪化に対して、懸濁物質を吸着除去に利用されるのが一般的である。これは、藻類等の懸濁物質の混入したフロックは比重が小さく壊れやすく、沈降性が悪いため、多量の凝集剤を投入する必要があり、薬剤に必要なコストが高くなるため、取水水質が悪化した場合には、粉末活性炭を利用して懸濁物質を凝集沈澱より前のプロセスで予め除去しておくことで、処理性能を向上し、凝集剤に掛かるランニングコストを低減するためである。
【００１３】
一方、粉末活性炭を投入した場合、凝集剤及び凝集補助剤の添加量が多くなるため、薬剤のコストが増加し、汚泥の発生量も増加して回収処理作業が困難となる。また、粉末活性炭は、粒径が小さいため、吸着能力の再生処理が困難である。したがって、粉末活性炭は、通常、常用ではなく、非常時の一時的な対策として用いられている。
【００１４】
重力沈降を利用した凝集沈澱方法の他、水処理で利用される固液分離装置として、遠心力を利用する液体サイクロンがある。液体サイクロンは、流入する液体の旋回力によって生じる遠心力を利用して固体と液体の比重差から固液分離することができる。したがって、液体サイクロンには稼動部分がなく、簡単な構成で実現できるとともに、床占有面積あたりの処理能力が大きいという特徴がある。
【００１５】
浄水処理において活性炭と液体サイクロンを併用する技術として、使用済みの粒状活性炭を再生処理し、急速攪拌槽や混和槽に再投入する技術がある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載される技術では、再生処理した粒状活性炭は、懸濁物質を吸着するとともに、フロックの沈降促進剤として作用し、フロックの沈降速度を増加させる。活性炭は再生利用することから、活性炭の廃棄量を削減している。
【特許文献１】特開２００５−１３８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、凝集沈澱よりも前の処理プロセスで粒状活性炭を投入するため、粒状活性炭を含む原水に凝集剤を添加することとなり、凝集沈澱に必要な凝集剤等の薬品の量が多量となる問題がある。また、特許文献１に記載の技術では、沈澱池で沈降したフロック中に含まれる粒状活性炭と他のフロック分とを廃棄することになり、発生する汚泥量も多量となり、廃棄が困難な問題がある。
【００１７】
上記課題に鑑み、本発明は、使用する薬品量が少なく、発生する汚泥量も少ない固液分離装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の特徴に係る固液分離装置は、凝集沈澱前の原水に対して原水に含まれる懸濁物質を吸着する活性炭を添加する活性炭添加装置と、前記活性炭を含む原水から、懸濁物質を吸着した活性炭を分離する液体サイクロンと、前記活性炭を含む凝集沈澱の前の原水が流入する際、前記液体サイクロン内部で旋回するように前記液体サイクロンに接続される流入管と、前記液体サイクロン内で沈降した前記原水に含まれる活性炭を、前記液体サイクロンから排出する活性炭排出管と、前記原水から活性炭が排出された後の処理水を、前記液体サイクロンから排出する処理水排出管とを備える。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、使用する薬品量を低減し、発生する汚泥量も低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、図面を用いて、各実施形態に係る水処理システムについて説明する。以下の説明において、同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図１４を用いて上述した構成と同一の構成についても、同一の符号を付している。
【００２１】
〈第１の実施形態〉
図１を用いて、第１の実施形態に係る固液分離装置５１を備える水処理システム１０１について説明する。第１の実施形態に係る固液分離装置５１は、処理対象の原水に活性炭Ａを添加する活性炭添加装置１０と、原水から原水中の懸濁物質を吸着した活性炭Ａを分離する液体サイクロン２０とを備えている。
【００２２】
図１に示すように、水処理システム１０１は、活性炭添加装置１０と、液体サイクロン２０を備える固液分離装置５１の他、河川等の水源から取水された原水を貯水し、活性炭Ａが添加される取水井１と、液体サイクロン２０から活性炭Ａが分離された原水が供給される着水井２と、着水井２から原水が供給される急速攪拌池３と、急速攪拌池３に凝集剤を添加する第１薬品添加装置１２と、急速攪拌池３内の原水を攪拌してフロックＢを生成する第１攪拌機３ａと、急速攪拌池３から原水が供給されるフロック形成池４と、フロック形成池４に凝集補助剤を添加する第２薬品添加装置１３と、フロック形成池４内の原水を攪拌してフロックＢを成長させる第２攪拌機４ａと、フロック形成池４から原水が供給され、凝集沈澱処理を行なう凝集沈澱池５と、凝集沈澱池５で沈降したフロックＢを回収する汚泥濃縮装置６とを備えている。また、第１の実施形態に係る水処理システム１０１は、凝集沈澱池５でフロックＢが回収された後の処理水が供給されて、砂ろ過処理する砂ろ過装置５と、砂ろ過された後の処理水を塩素消毒する塩素消毒装置８と、塩素消毒された後の処理水を一時貯水した後、各給水所へ配水する配水池９とを備えている。
【００２３】
活性炭添加装置１０は、水源から取水した原水を一時的に貯水している取水井１に活性炭Ａを添加する。取水井１内では、添加された活性炭Ａによって、原水中に含まれる異臭味成分や微量有害物質等が吸着される。取水井１は、活性炭Ａを含む原水を液体サイクロン２０に送水する。
【００２４】
活性炭には、例えば、椰子殻、木材またはおがくずなどの木質活性炭や、泥炭などの石炭活性炭等を利用することができる。また、活性炭に用いるのは、粒状活性炭が望ましいが、液体サイクロン２０によって原水から分離することのできる粒径のサイズであればよく、粒径が比較的大きければ粉末活性炭であってもよい。活性炭の選別には、ふるい振とう、水簸を利用することができる。
【００２５】
液体サイクロン２０は、図２に示すように、流入する液体が内部で旋回するような一般的なサイクロン形状に形成されている。したがって、液体サイクロン２０内では、取水井１から流入した原水に生じる旋回流で遠心力を受け、水と活性炭の比重差によって活性炭Ａを沈降させることで、原水と活性炭Ａとを分離する。液体サイクロン２０は、沈降した活性炭Ａを下方に設けられる活性炭排出管２０ｂから排出し、活性炭Ａが除去された原水を上方に配置される処理水排出管２０ｃを介して着水井２に送水する。このとき、液体サイクロン２０において全ての活性炭Ａが分離されなかった場合、着水井２に送水される原水に活性炭Ａが含まれることもある。なお、活性炭排出管２０ｂから排出された活性炭Ａは、廃棄処分されるか、再生処理の後、再利用される。
【００２６】
着水井２は、液体サイクロン２０から供給された原水を一時貯水した後、急速攪拌池に送水する。
【００２７】
急速攪拌池３では、着水井２から供給された原水と、第１薬品添加装置１２によって添加された凝集剤とが、第１攪拌機３ａによって攪拌されることにより、原水に含まれた懸濁物質と液体サイクロン２０において分離されなかった活性炭Ａとが凝集し、フロック化する。急速攪拌池３は、フロックＢを含む原水をフロック形成池４に送水する。取水水質の変動により、凝集剤の凝集ｐＨ範囲から外れている場合は、第１薬品添加装置１２によって添加された酸、アルカリなどの薬剤によりｐＨを調整する必要がある。
【００２８】
フロック形成池４では、急速攪拌池３から供給されたフロックＢを含む原水と、第２薬品添加装置１３によって添加された凝集補助剤とが、第２攪拌機４ａによって攪拌されることにより、原水に含まれるフロックＢが大きく成長する。
【００２９】
フロック形成池４で原水を攪拌する第２攪拌機４ａは、第１攪拌機３ａよりも小さな攪拌強度で攪拌することが望ましい。その後、フロック形成池４は、大きく成長したフロックＢを含む原水を凝集沈澱池５に送水する。
【００３０】
なお、上述した例では、急速攪拌池３に第１薬品添加装置１２によって凝集剤を添加し、フロック形成池４に第２薬品添加装置１３によって凝集補助剤を添加する例を説明したが、凝集補助剤を添加しない場合でもフロックＢは形成されるため、第２薬品添加装置１３は必須の構成ではない。すなわち、凝集補助剤は、高分子の架橋作用により、フロック同士を結合させ、より大きく壊れにくいフロックＢを形成するものであるから、凝集剤のみによって大きなフロックＢを形成することができれば、原水には凝集剤のみ添加すれば足りる。冬季の低水温時には凝集効果が低下するため、凝集補助剤を使用する例がある。ここで凝集剤及び凝集補助剤には、例えば、無機凝集剤、無機高分子凝集剤、有機高分子凝集剤を利用することができる。
【００３１】
凝集沈澱池５では、重力を受けてフロックＢが沈降する。凝集沈澱池５は、沈降したフロックＢを汚泥濃縮装置６に排出し、フロックＢが除去された原水を砂ろ過装置７に送水する。この凝集沈澱池５で傾斜板を備えていれば、フロックＢの沈降速度を速めることができる。
【００３２】
汚泥濃縮装置６は、凝集沈澱池５で沈降したフロックＢを汚泥として回収すると、脱水濃縮される。濃縮された汚泥は、産業廃棄物として処理される。
【００３３】
凝集沈澱池から排出された原水は、砂ろ過装置７で砂ろ過され、塩素消毒装置８で塩素消毒され、配水池９で貯水された後に配水される。
【００３４】
上述した第１の実施形態に係る固液分離装置５１では、取水井１で活性炭Ａを添加して原水中の対象物質を吸着した後に液体サイクロン２０で回収することにより、着水井２に流出する活性炭Ａの量を大幅に低減することができる。すなわち、活性炭Ａを他の懸濁物質とともに凝集剤で凝集沈澱させる従来の場合と比較して、凝集対象となる物質の量を低減することができる。
【００３５】
したがって、凝集沈澱で使用する凝集剤の量を低減することができる。また、凝集のための反応時間を短くすることができるとともに、急速攪拌池３、フロック形成池４および凝集沈澱池５に必要な容積を低減し、小型化することができる。さらに、小さな攪拌強度でもフロックＢを生成することが可能となり、攪拌機３ａ，４ａの動力を低減し、省電力を実現することができる。加えて、凝集対象となる物質の量を低減したことにより、廃棄対象となる汚泥量も低減することができる。
【００３６】
また、第１の実施形態に係る固液分離装置５１では、液体サイクロン２０は、固液分離に重力よりも大きな遠心力を利用しているため、従来の重力沈降方式を利用するシックナーよりも短時間で原水から活性炭を分離させることができる。したがって、装置を小型化することが可能となり、中小規模の浄水場にも適用することが可能になる。
【００３７】
〈第２の実施形態〉
図３を用いて、第２の実施形態に係る固液分離装置５２を備える水処理システム１０２について説明する。図３に示す第２の実施形態に係る固液分離装置５２を、図１を用いて上述した第１の実施形態に係る固液分離装置５２と比較すると、第２の実施形態に係る固液分離装置５２は、２台の活性炭添加装置１０，１１を備え、２台の液体サイクロン２０，２１を備えている点で異なる。ここで、取水井１に活性炭を添加する装置を第１活性炭添加装置１０とし、着水井２に活性炭Ａを添加する装置を第２活性炭添加装置１１とする。また、取水井１の後段に備えられる液体サイクロンを第１液体サイクロン２０とし、着水井２の後段に備えられる液体サイクロンを第２液体サイクロン２１とする。
【００３８】
具体的には、第２の実施形態に係る固液分離装置５２は、上述した第１の実施形態に係る固液分離装置５１と比較して、第２活性炭添加装置１１と、第２液体サイクロン２１とを備えている点で異なる。なお、水処理システム１０２においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００３９】
着水井２では、第１液体サイクロン２０から流入する原水を一時的に貯水する。第２活性炭添加装置１１は、この着水井２で貯水する原水に活性炭Ａを添加する。着水井２内では、添加された活性炭Ａによって、第１活性炭添加装置１０で添加した活性炭Ａによって取り除くことの出来なかった原水中に含まれる異臭味成分や微量有害物質等が吸着される。この活性炭Ａには、第１活性炭添加装置１０が添加したような木製活性炭や石炭活性炭等を用いることが可能であり、液体サイクロン２１で原水から分離することのできる活性炭Ａであればよい。
【００４０】
上述した第２の実施形態に係る固液分離装置５２によれば、着水井２で活性炭Ａを添加して、第１液体サイクロン２０から排出することのできなかった原水中の対象物を吸着除去した後に第２液体サイクロン２１で回収して、急速攪拌池３に流出する原水を処理している。これにより、凝集沈澱において凝集対象となる物質の量を低減することができる。したがって、凝集沈澱で使用する凝集剤の量を低減することができ、凝集のための反応時間を短くすることが可能となり、攪拌機３ａ，４ａの動力を低減することもできる。
【００４１】
〈第１変形例〉
図４を用いて、第２の実施形態の第１変形例に係る固液分離装置５３を備える水処理システム１０３について説明する。図４に示す第１変形例に係る固液分離装置５３を、図３を用いて上述した第２の実施形態に係る固液分離装置５２と比較すると、取水井１の後段には液体サイクロンを有さず、着水井２の後段にのみ液体サイクロン２１を有している点で異なる。
【００４２】
したがって、第１活性炭添加装置１０で取水井１の原水に添加した活性炭Ａと、第２活性炭添加装置１１で着水井２の原水に添加した活性炭Ａの両方の活性炭が、着水井２の後段の液体サイクロン２１で回収される。
【００４３】
上述した第２の実施形態の第１変形例に係る固液分離装置５３によれば、第１活性炭添加装置１０で取水井１に添加した活性炭を着水井２の後段の液体サイクロン２１で回収することになるから、吸着のための反応時間が長くなる。さらに、粒径の小さい活性炭同士が合一し、粒径の大きな塊になるため、作用する遠心力が大きくなり、液体サイクロン２１における回収率が向上する。
【００４４】
〈第２変形例〉
図５を用いて、第２の実施形態の第２変形例に係る固液分離装置５４を備える水処理システム１０４について説明する。図５に示す第２変形例に係る固液分離装置５４を、図３を用いて上述した第２の実施形態に係る固液分離装置５２と比較すると、着水井２に活性炭を供給する活性炭添加装置１１を有さず、取水井１に活性炭Ａを供給する活性炭添加装置１０のみを有している点で異なる。
【００４５】
したがって、第１活性炭添加装置１０で取水井１の原水に添加した活性炭Ａは、取水井の後段の第１液体サイクロン２０で回収され、回収しきれなかった活性炭は着水井２の後段の液体サイクロン２１で回収される。
【００４６】
上述した第２の実施形態の第２変形例に係る固液分離装置５４によれば、第１活性炭添加装置１０で取水井１に添加した活性炭を取水井１の後段の第１液体サイクロン２０と着水井２の後段の液体サイクロン２１で回収することになるから、吸着のための反応時間が長くなる。したがって、粒径の小さい活性炭同士が合一し、粒径の大きな塊になるため、遠心力が大きくなり、液体サイクロン２０，２１における回収率が向上する。
【００４７】
〈第３の実施形態〉
図６を用いて、第３の実施形態に係る固液分離装置５５を備える水処理システム１０５について説明する。図６に示す第３の実施形態に係る固液分離装置５５を、図３を用いて上述した第２の実施形態５２に係る水処理システム１０２と比較すると、第３の実施形態に係る固液分離装置５５は、第１液体サイクロン２０から活性炭Ａが排出される活性炭排出管２０ｂが循環ラインとなって第１活性炭添加装置１０に接続されており、第２液体サイクロン２１から活性炭Ａが排出される活性炭排出管２１ｂが循環ラインとなって第２活性炭添加装置１１に接続されている点で異なる。なお、水処理システム１０５においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００４８】
原水に添加された活性炭は、原水中の異臭味成分や微量有害物質を吸着するが、吸着能力を失った破過状態になるまで繰り返して使用することができる。したがって、液体サイクロン２０，２１から排出される活性炭を活性炭排出管２０ｂ，２１ｂを介して、活性炭添加装置１０，１１に循環させる。
【００４９】
第１活性炭添加装置１０は、第１活性炭排出管２０ｂから供給された活性炭Ａを再び取水井１に添加する。また、第２活性炭添加装置１１は、第２活性炭排出管２１ｂから供給された活性炭Ａを再び着水井２に添加する。ここで、活性炭添加装置１０，１１は、再利用する活性炭Ａに加えて、新たな活性炭Ａも取水井１または着水井２に添加してもよい。
【００５０】
上述した第３の実施形態に固液分離装置５５では、活性炭添加装置１０，１１は、液体サイクロン２０，２１から排出された活性炭Ａを取水井１または着水井２に添加して再利用する。したがって、活性炭Ａを無駄なく使用することが可能であり、ランニングコストも低減することができる。
【００５１】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが１台しかない場合や、図１や図５に示したように、活性炭添加装置が１台しかない場合であっても、同様に液体サイクロンから排出される活性炭Ａを活性炭添加装置１０，１１に循環し、再利用することができる。
【００５２】
〈第４の実施形態〉
図７を用いて、第４の実施形態に係る固液分離装置５６を備える水処理システム１０６について説明する。図７に示す第４の実施形態に係る固液分離装置５６を、図６を用いて上述した第３の実施形態に係る固液分離装置５５と比較すると、第１液体サイクロン２０から活性炭排出管２０ｂを介して排出される活性炭Ａの一部を第１活性炭添加装置１０に循環させる第１循環ライン２２と、第２液体サイクロン２１から活性炭排出管２１ｂを介して排出される活性炭Ａの一部を第２活性炭添加装置１１に循環させる第２循環ライン２３を備えている点で異なる。なお、水処理システム１０６においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００５３】
例えば、第１液体サイクロン２０から排出される活性炭Ａは、バルブ２４の開閉により、再利用が可能である場合には第１循環ライン２２を介して第１活性炭添加装置１０に供給し、複数回使用したことによって再利用が不可能である場合には第１活性炭添加装置１０に循環されずに、活性炭排出管２０ｂから排出される。また、第２液体サイクロン２１から排出される活性炭Ａは、バルブ２５の開閉により、再利用が可能である場合には第２循環ライン２３を介して第２活性炭添加装置１１に供給し、複数回使用したことによって再利用が不可能である場合には第２活性炭添加装置１１に循環されずに、活性炭排出管２１ｂから排出される。
【００５４】
なお、活性炭Ａが再利用可能であるか否かの判断としては、取水井１や着水井２の被吸着物質の濃度と破過点との差から判断したり、液体サイクロン２０，２１や活性炭排出管２０ｂ，２１ｂにセンサ等を設けて活性炭Ａの吸着能力に応じて判断したり、活性炭Ａを循環させた回数をカウントするカウンタを設けて循環した回数に応じて判断することができる。
【００５５】
活性炭の吸着特性は、原料や製造方法、被吸着物質の種類や濃度によって異なるため、吸着試験を実施し、破過点と破過点に至る条件の目安をつけておく必要がある。
【００５６】
例えば、活性炭の適正注入率と破過時間を予測するための因子である単位活性炭あたりの吸着量ｑeは、下記の式（１）によって求めることができる。
【００５７】
ｑe＝ａＣｅ1/n ・・・（１）
この式（１）において、Ｃｅは一定温度、平衡時の被吸着質の濃度である。また、ａは実験等によって定められる吸着係数であり、ｎは実験等によって決定される吸着指数である。この式（１）を利用して、被吸着質濃度Ｃｅが一定になった時点のｑeを活性炭が破過に達する吸着量として判断することができる。
【００５８】
上述した第４の実施形態に係る固液分離装置５６では、活性炭添加装置１０，１１は、再利用が可能な状態の活性炭のみ再利用するため、活性炭Ａを無駄なく使用することができるとともに、活性炭Ａによる異臭味成分や微量有害物質等の吸着能力を向上することができる。したがって、凝集沈澱に使用する凝集剤の量も低減することができる。
【００５９】
また、第４の実施形態に係る固液分離装置５６では、新しい活性炭Ａと再利用する活性炭Ａとを併用するため、活性炭添加装置１０，１１に新しい活性炭Ａを投入する際に液体サイクロン２０，２１を停止する必要がなくなり、水処理システム１０６を連続して運転することができる。
【００６０】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが１台しかない場合や、図１や図５に示したように、活性炭添加装置が１台しかない場合であっても、同様に液体サイクロンから排出される活性炭Ａを活性炭添加装置１０，１１に循環し、再利用することができる。
【００６１】
〈第５の実施形態〉
図８を用いて、第５の実施形態に係る固液分離装置５７を備える水処理システム１０７について説明する。図８に示す第５の実施形態に係る固液分離装置５７を、図７を用いて上述した第４の実施形態に係る固液分離装置５６と比較すると、第１循環ライン２２に第１再生装置２６を備え、第２循環ライン２３に第２再生装置２７を備えている点で異なる。なお、水処理システム１０７においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００６２】
第１再生装置２６は、第１液体サイクロン２０から排出された活性炭Ａの吸着能力を再生し、第１循環ライン２２を介して第１活性炭添加装置１０に供給する。また、第２再生装置２７は、第２液体サイクロン２１から排出された活性炭Ａの吸着能力を再生し、第２循環ライン２３を介して第２活性炭添加装置１１に供給する。このとき、再生しても吸着能力が回復できない活性炭Ａは、活性炭排出管２０ｂ，２１ｂから排出される。これらの再生装置２６，２７は、例えば水蒸気賦活法によって活性炭Aの吸着力を再生することが考えられる。
【００６３】
上述した第５の実施形態に係る固液分離装置５７では、活性炭添加装置１０，１１は、再生装置２６，２７で吸着能力を回復した活性炭Ａを再利用するため、活性炭Ａを無駄なく使用することができるとともに、活性炭Ａによる異臭味成分や微量有害物質等の吸着能力を向上することができる。したがって、凝集沈澱に使用する凝集剤の量も低減することができる。
【００６４】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが１台しかない場合や、図１や図５に示したように、活性炭添加装置が１台しかない場合であっても、同様に液体サイクロンから排出される活性炭Ａを活性炭添加装置１０，１１に循環し、再利用することができる。また、再生装置２６，２７は、液体サイクロン２０，２１から供給される活性炭Ａの吸着能力が低下していない場合には再生処理を実行せず、活性炭の吸着能力が低下した場合にのみ再生処理を実行して活性炭添加装置１０，１１に供給するようにしてもよい。
【００６５】
〈第１変形例〉
図９を用いて、第５の実施形態の第１変形例に係る固液分離装置５８を備える水処理システム１０８について説明する。図９に示す第１変形例に係る固液分離装置５８を、図８を用いて上述した第５の実施形態に係る固液分離装置５７と比較すると、第１液体サイクロン２０に第１スラッジセンサ２８が設けられ、第２液体サイクロン２１に第２スラッジセンサ２９が設けられる点で異なる。
【００６６】
第１スラッジセンサ２８は、第１液体サイクロン２０中の原水に含まれる活性炭Ａの量を検知する。バルブ２４は、第１スラッジセンサ２８の測定結果に応じて第１液体サイクロン２０からの活性炭Ａの引抜量を決定し、開閉を調整する。また、第２スラッジセンサ２９は、第２液体サイクロン２１中の原水に含まれる活性炭Ａの量を測定する。バルブ２５は、第２スラッジセンサ２９の測定結果に応じて第２液体サイクロン２１からの活性炭Ａの引抜量を決定し、開閉を調整する。
【００６７】
ここで、スラッジセンサ２８，２９には、例えば、濁度計、蛍光センサ、電気伝導光を測定する電極等を利用することができる。
【００６８】
上述した第５の実施形態の第１変形例に係る固液分離装置５８によれば、液体サイクロン２０，２１内の水質に応じて活性炭Ａの引抜量を調整している。したがって、急速攪拌池３に排出される活性炭Ａを低減することができるため、凝集沈澱に使用する凝集剤を低減することができる。
【００６９】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが１台しかない場合であっても、同様に液体サイクロン内の水質に応じて活性炭Ａの引抜量を決定することができる。
【００７０】
〈第２変形例〉
図１０を用いて、第５の実施形態の第２変形例に係る固液分離装置５９を備える水処理システム１０９について説明する。図１０に示す第２変形例に係る固液分離装置５９を、図８を用いて上述した第５の実施形態に係る固液分離装置５７と比較すると、第１再生装置２６から排出される活性炭Ａが第１活性炭添加装置１０ではなく、第２活性炭添加装置１１に供給される点で異なる。したがって、第１活性炭添加装置１０が添加する活性炭Ａは、常に新しい活性炭Ａとなる。
【００７１】
上述した第５の実施形態の第２変形例に係る固液分離装置５９によれば、吸着する必要のある異臭味成分や微量有害物質等の多く含まれる取水井１の原水には新しい活性炭Ａを添加し、第１液体サイクロン２０で一度、異臭味成分や有害物質等が回収された後の着水井２の原水には再利用の活性炭Ａを添加する。したがって、活性炭Ａを効率良く利用することができる。
【００７２】
〈第６の実施形態〉
図１１を用いて、第６の実施形態に係る固液分離装置６０を備える水処理システム１１０について説明する。図１３に示す第６の実施形態に係る固液分離装置６０を、図８を用いて上述した第５の実施形態に係る固液分離装置５７と比較すると、第６の実施形態に係る水処理システム１１０は、第２液体サイクロン２１から排出される原水の水質を測定する水質センサ３０を備える点で異なる。なお、水処理システム１１０においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００７３】
水質センサ３０で測定される水質は、第１活性炭添加装置１０に入力される。第１活性炭添加装置１０は、水質センサ３０で測定された水質に応じて、取水井１に添加する活性炭Ａの量を調節する。すなわち、第１活性炭添加装置１０は、水質センサ３０の測定結果によって、多量の懸濁物質を含んでいると判定されると、現在の活性炭Ａの添加量よりも添加量を増加する。
【００７４】
ここで、水質センサ３０には、例えば、濁度や電気伝導光等の原水の水質を把握するセンサを利用してもよく、また、蛍光強度や紫外線吸光度（Ｅ２６０）等の特定の物質を測定するセンサを利用してもよい。
【００７５】
上述した第６の実施形態に係る固液分離装置６０では、水質センサ３０によって測定される第２液体サイクロンから排出される処理水の水質に応じて活性炭Ａの添加量を調節する。したがって、過剰な量の活性炭を添加することがないため、最適な量の活性炭Ａを使用することができる。
【００７６】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが１台しかない場合であっても、同様に液体サイクロンから排出される処理水の水質を測定し、活性炭Ａの添加量を決定することができる。
【００７７】
〈第７の実施形態〉
図１２を用いて、第７の実施形態に係る固液分離装置６１を備える水処理システム１１１について説明する。図１２に示す第７の実施形態に係る固液分離装置６１を、図１１を用いて上述した第６の実施形態に係る固液分離装置６０と比較すると、第１流入管２０ａの水質を測定する水質センサ３１を備える点で異なる。ここで、第１流入管２０ａの原水の水質を測定する水質センサ３１を第１水質センサとし、第２処理水排出管２１ｃの処理水の水質を測定する水質センサ３０を第２水質センサとする。なお、水処理システム１１１においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００７８】
第１水質センサ３１で測定された水質と、第２水質センサ３０で測定された水質は、ともに第１活性炭添加装置１０に入力される。第１活性炭添加装置１０は、第１水質センサ３１で測定された水質と、第２水質センサ３０で測定された水質の差に応じて、取水井１に添加する活性炭Ａの量を調整する。すなわち、第１活性炭添加装置１０は、第１水質センサ３１と第２水質センサ３０で測定される水質の差が小さいとき、被吸着物質の濃度に対して活性炭量が不足しているとみなし、現在の活性炭Ａの添加量よりも添加量を増加する。
【００７９】
また、バルブ２４は、第１水質センサ３１で測定された水質と、第２水質センサ３０で測定された水質の差に応じて、第１液体サイクロン２０からの活性炭Ａの引抜量を決定し、開閉を調整する。すなわち、第１活性炭添加装置１０は、第１水質センサ３１と第２水質センサ３０で測定される水質の差が小さいとき、活性炭Ａの添加量を増加するため、引抜量も増加する。
【００８０】
ここで、第１水質センサ３１にも、第２水質センサ３０と同様に、例えば、水質センサ３０には、濁度や電気伝導光等の原水の水質を把握するセンサを利用してもよく、また、蛍光強度や紫外線吸光度（Ｅ２６０）等の特定の物質を測定するセンサを利用することができる。
【００８１】
上述した第７の実施形態に係る固液分離装置６１によれば、取水井１から排出される原水の水質と、第２液体サイクロン２１から排出される原水の水質に応じて取水井１に添加する活性炭Ａの量と、第１液体サイクロン２０からの活性炭Ａの引抜量を調整している。したがって、急速攪拌池３に供給する原水の水質を理想の値にすることができるため、凝集沈澱に使用する凝集剤の量を低減することができる。
【００８２】
〈第８の実施形態〉
図１３を用いて、第８の実施形態に係る固液分離装置６２を備える水処理システム１１２について説明する。図１３に示す第８の実施形態に係る固液分離装置６２を、図８を用いて上述した第５の実施形態に係る固液分離装置５７と比較すると、流入管２０ａ，２１ａの水質を測定する水質センサ３０，３２を備えている点で異なる。ここで、第１流入管２０ａの原水の水質を測定する水質センサ３１を第１水質センサとし、第２流入管２１ａの原水の水質を測定する水質センサ３２を第３水質センサとする。なお、水処理システム１１１においても、凝集沈澱池５における凝集沈澱の後には、砂ろ過装置７、塩素消毒装置８及び配水池９が続くが、図示を省略している。
【００８３】
第１活性炭添加装置１０は、第１水質センサ３１の水質に応じて取水井１に添加する活性炭Ａの量を調整する。具体的には、第１活性炭添加装置１０は、第１水質センサ３１の測定結果によって、多量の懸濁物質を含んでいると判定されると、現在の活性炭Ａの添加量よりも添加量を増加する。
【００８４】
また、第２活性炭添加装置１１は、第３水質センサ３２の水質に応じて着水井２に添加する活性炭Ａの量を調整する。具体的には、第２活性炭添加装置１１は、第３水質センサ３２の測定結果によって、多量の懸濁物質を含んでいると判定されると、現在の活性炭Ａの添加量よりも添加量を増加する。
【００８５】
ここで、水質センサ３１，３２には、例えば、濁度や電気伝導光等の原水の水質を把握するセンサを利用してもよく、また、蛍光強度や紫外線吸光度（Ｅ２６０）等の特定の物質を測定するセンサを利用してもよい。
【００８６】
上述した第８の実施形態に係る固液分離装置６２によれば、取水井１から排出される原水の水質に応じて取水井１に添加する活性炭Ａの量を調整し、着水井２から排出される原水の水質に応じて着水井２に添加する活性炭Ａの量を調整している。したがって、急速攪拌池３に供給する原水の水質を理想の値にすることができるため、凝集沈澱に使用する凝集剤の量を低減することができる。
【００８７】
なお、図１や図４に示したように、液体サイクロンが一台しかない場合や、図１や図５に示したように、活性炭添加装置が１台しかない場合であっても、同様に、活性炭Ａを添加した後の原水の水質を測定して、活性炭Ａの添加量をコントロールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】第１の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図２】水処理システムで利用される液体サイクロンの構成について説明する図である。
【図３】第２の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図４】第２の実施形態の第１変形例に係る水処理システムについて説明する図である。
【図５】第２の実施形態の第２変形例に係る水処理システムについて説明する図である。
【図６】第３の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図７】第４の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図８】第５の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図９】第５の実施形態の第１変形例に係る水処理システムについて説明する図である。
【図１０】第５の実施形態の第２変形例に係る水処理システムについて説明する図である。
【図１１】第６の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図１２】第７の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図１３】第８の実施形態に係る水処理システムについて説明する図である。
【図１４】従来の水処理システムについて説明する図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００〜１１２…水処理システム
１…取水井
２…着水井
３…急速攪拌池
４…フロック形成池
３ａ，４ａ…攪拌機
５…凝集沈澱池
６…汚泥濃縮装置
７…ろ過装置
８…塩素消毒装置
９…配水池
１０，１１…活性炭添加装置
１２，１３…薬品添加装置
２０，２１…液体サイクロン
２０ａ，２１ａ…流入管
２０ｂ，２１ｂ…活性炭排出管
２０ｃ，２１ｃ…処理水排出管
２２，２３…第２循環ライン
２４，２５…バルブ
２６，２７…再生装置
２９，２９…スラッジセンサ
３１，３２，３２…水質センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集沈澱前の原水に対して原水に含まれる懸濁物質を吸着する活性炭を添加する活性炭添加装置と、
活性炭を含む原水から、懸濁物質を吸着した活性炭を分離する液体サイクロンと、
活性炭を含む凝集沈澱の前の原水が流入する際、前記液体サイクロン内部で旋回するように前記液体サイクロンに接続される流入管と、
前記液体サイクロン内で沈降した原水に含まれる活性炭を、前記液体サイクロンから排出する活性炭排出管と、
原水から活性炭が排出された後の処理水を、前記液体サイクロンから排出する処理水排出管と、
を備えることを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
前記活性炭添加装置は、水源から取水された原水を貯水する取水井に活性炭を添加し、
前記流入管は、活性炭を含む原水を、前記取水井から前記液体サイクロンに供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
前記活性炭添加装置は、水源から取水された原水を貯水する取水井または凝集沈澱の前に原水を貯水する着水井の少なくともいずれか一方に活性炭を添加し、
前記流入管は、活性炭を含む原水を、前記着水井から前記液体サイクロンに供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項４】
前記活性炭添加装置は、前記活性炭排出管に接続され、前記液体サイクロンから排出された活性炭が供給され、供給された活性炭を再利用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項５】
前記活性炭排出管に接続され、前記液体サイクロンから排出された活性炭の吸着能力を再生し、吸着能力が再生された活性炭を前記活性炭添加装置に供給する活性炭再生装置を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項６】
前記液体サイクロンに供給する原水の水質または前記液体サイクロンから排出される処理水の水質の少なくともいずれか一方を測定するセンサを備え、
前記活性炭添加装置は、前記センサの測定結果に応じて添加する活性炭量を調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項７】
前記液体サイクロンに流入する原水の水質を測定する第１センサと、
前記液体サイクロンから排出される処理水の水質を測定する第２センサとを備え、
前記活性炭添加装置は、前記第１センサの測定結果と前記第２センサの測定結果との差に応じて、添加する活性炭量を調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項８】
前記液体サイクロン内の原水の水質を測定するセンサと、
前記活性炭排出管に設けられ、前記センサの測定結果に応じて、前記活性炭排出管からの活性炭の排出量を調整するバルブを調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項９】
前記液体サイクロンに流入する原水の水質を測定する第１センサと、
前記液体サイクロンから排出される処理水の水質を測定する第２センサと、
前記活性炭排出管に設けられ、前記第１センサの測定結果と前記第２センサの測定結果との差に応じて、前記活性炭排出管からの活性炭の排出量を調整するバルブと、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項１】
凝集沈澱前の原水に対して原水に含まれる懸濁物質を吸着する活性炭を添加する活性炭添加装置と、
活性炭を含む原水から、懸濁物質を吸着した活性炭を分離する液体サイクロンと、
活性炭を含む凝集沈澱の前の原水が流入する際、前記液体サイクロン内部で旋回するように前記液体サイクロンに接続される流入管と、
前記液体サイクロン内で沈降した原水に含まれる活性炭を、前記液体サイクロンから排出する活性炭排出管と、
原水から活性炭が排出された後の処理水を、前記液体サイクロンから排出する処理水排出管と、
を備えることを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
前記活性炭添加装置は、水源から取水された原水を貯水する取水井に活性炭を添加し、
前記流入管は、活性炭を含む原水を、前記取水井から前記液体サイクロンに供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項３】
前記活性炭添加装置は、水源から取水された原水を貯水する取水井または凝集沈澱の前に原水を貯水する着水井の少なくともいずれか一方に活性炭を添加し、
前記流入管は、活性炭を含む原水を、前記着水井から前記液体サイクロンに供給する
ことを特徴とする請求項１に記載の固液分離装置。
【請求項４】
前記活性炭添加装置は、前記活性炭排出管に接続され、前記液体サイクロンから排出された活性炭が供給され、供給された活性炭を再利用することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項５】
前記活性炭排出管に接続され、前記液体サイクロンから排出された活性炭の吸着能力を再生し、吸着能力が再生された活性炭を前記活性炭添加装置に供給する活性炭再生装置を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項６】
前記液体サイクロンに供給する原水の水質または前記液体サイクロンから排出される処理水の水質の少なくともいずれか一方を測定するセンサを備え、
前記活性炭添加装置は、前記センサの測定結果に応じて添加する活性炭量を調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項７】
前記液体サイクロンに流入する原水の水質を測定する第１センサと、
前記液体サイクロンから排出される処理水の水質を測定する第２センサとを備え、
前記活性炭添加装置は、前記第１センサの測定結果と前記第２センサの測定結果との差に応じて、添加する活性炭量を調整することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項８】
前記液体サイクロン内の原水の水質を測定するセンサと、
前記活性炭排出管に設けられ、前記センサの測定結果に応じて、前記活性炭排出管からの活性炭の排出量を調整するバルブを調整する調整手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の固液分離装置。
【請求項９】
前記液体サイクロンに流入する原水の水質を測定する第１センサと、
前記液体サイクロンから排出される処理水の水質を測定する第２センサと、
前記活性炭排出管に設けられ、前記第１センサの測定結果と前記第２センサの測定結果との差に応じて、前記活性炭排出管からの活性炭の排出量を調整するバルブと、
を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の固液分離装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−４６６２６（Ｐ２０１０−４６６２６Ａ）
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１４２６７（Ｐ２００８−２１４２６７）
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月４日（２０１０．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２２日（２００８．８．２２）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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