水処理装置および水処理方法
【課題】
活性炭に付着した好気性微生物を利用して吸着物質およびケーキ層を容易に、かつ、少ないエネルギーで洗浄することができる水処理装置および水処理方法を提供する。
【解決手段】
活性炭槽に微生物を繁殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
一定時間の時間経過を検出する時間検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により一定時間の経過が検出されると、嫌気化処理を行い、次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
活性炭に付着した好気性微生物を利用して吸着物質およびケーキ層を容易に、かつ、少ないエネルギーで洗浄することができる水処理装置および水処理方法を提供する。
【解決手段】
活性炭槽に微生物を繁殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
一定時間の時間経過を検出する時間検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により一定時間の経過が検出されると、嫌気化処理を行い、次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物活性炭（ＢＡＣ）処理による吸着・分解を利用した水処理を実施する場合、活性炭に懸濁物質や分解物質が次第に吸着・蓄積され、通水（ろ過）能力が低下する。通水能力を妨げる物質を取り除くため、通水（ろ過）処理時の水の流れに対して逆の方向から水あるいは空気によって洗浄（逆洗）を行い通水（ろ過）能力の回復をおこなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４５７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この洗浄（逆洗）を行うにあたり、活性炭にケーキ層などの形態で定着した吸着物質などの不純物除去のために多大なエネルギーが必要である。
【０００５】
上記の事情に鑑み、活性炭層内に生息する好気性微生物を利用して吸着物質およびケーキ層を容易に、かつ、少ないエネルギーで洗浄することができる水処理装置および水処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、水処理装置は、
活性炭槽に微生物を繁殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
一定時間の時間経過を検出する時間検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により一定時間の経過が検出されると、嫌気化処理を行い、次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を有する。
【０００７】
また、本実施形態の水処理方法は、
活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽を有する水処理方法であって、
一定時間の経過後、嫌気化処理を行い、次に前記生物活性炭槽内の洗浄を開始させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図。
【図２】第１の実施形態に係る水処理装置のろ過処理のフローを示す図。
【図３】第１の実施形態に係る生物活性炭槽３０内の洗浄フローを示す図。
【図４】第１の実施形態に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図５】初期状態の生物活性炭槽３０内部を示す図。
【図６】目詰まり状態の生物活性炭槽３０内部を示す図。
【図７】嫌気化処理中の生物活性炭槽３０内部を示す図。
【図８】嫌気化処理後の生物活性炭槽３０内部を示す図。
【図９】第２の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図。
【図１０】第２の実施形態に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図１１】第２の実施形態の変形例に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図１２】第３の実施形態の水処理装置の形態を示す構成図。
【図１３】第３の実施形態に係る嫌気化時間に決定に使用するグラフの例を示す図。
【図１４】第３の実施形態に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図１５】第４の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図。
【図１６】第４の実施形態に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図１７】第５の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図。
【図１８】第５の実施形態に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図１９】第５の実施形態に係る水処理装置の変形例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の水処理装置は、図１に示すように前処理プロセス１０と、オゾン反応槽２０と、オゾン発生器２１と、生物活性炭槽３０と、後処理プロセス４０と、制御装置１００と流入弁５２、５３と、流出弁５４、５５とを含む構成である。前処理プロセス１０と、オゾン反応槽２０と、生物活性炭槽３０と、後処理プロセス４０とは水などの液体を通す管で接続されている。
【００１１】
前処理プロセス１０は、供給された原水に対して不純物の凝集・沈殿・ろ過処理を行う。凝集・沈殿・ろ過処理などの前処理がなされた水は、オゾン反応槽２０へ供給される。
【００１２】
オゾン反応槽２０は、前処理プロセス１０から供給された水に対してオゾン処理を行う。オゾン処理では、異臭味やトリハロメタン前駆物質を酸化・分解するとともに難分解性有機物の分解やマンガンなどの重金属の酸化を促進する。オゾン処理がなされた水は、生物活性炭槽３０へ供給される。
【００１３】
生物活性炭槽３０は、送られてきた水を複数の活性炭により構成される活性炭層３１により、不純物を吸着させる吸着処理、好気性微生物による分解処理を行う。この吸着・分解処理がなされた水は、後処理プロセス４０へ供給される。本実施形態では、生物活性炭槽３０は一つのみ記載しているが、複数の生物活性炭槽３０をオゾン反応槽２０に接続する形態であってもよい。
【００１４】
後処理プロセス４０は、生物活性炭槽３０から供給されてきた水に対して砂ろ過を行う。また、塩素注入による消毒を行う処理などの後処理を行う。
【００１５】
流入弁５２は、オゾン反応槽２０から生物活性炭槽３０への水の流入の制御を行う弁である。弁をあけることにより水の流入がなされ、閉じることにより水の流入をストップさせる。通常は「開」の状態で水を通し、生物活性炭槽３０内を洗浄する際に弁を「閉」としオゾン反応槽２０からの水の流入をストップさせる。
【００１６】
流入弁５３は、生物活性炭槽３０内を洗浄するための逆洗水の流入を行う弁である。通常は「閉」の状態で水を通さず、洗浄時に弁を「開」とすることにより逆洗水の流入がなされる。
【００１７】
流出弁５４は、生物活性炭槽３０から後処理プロセス４０への水の流量の制御を行う弁である。弁を開けることにより生物活性炭槽３０で処理された水が後処理プロセスへ流れ、閉じることにより後処理プロセス４０への流出をストップさせる。通常、弁は「開」となっており、洗浄をする際に、「閉」とし後処理プロセス４０への水の流出をストップさせる。
【００１８】
流出弁５５は、生物活性炭槽３０内を洗浄した排水の流出を制御する弁である。弁をあけることにより生物活性炭槽３０を洗浄した逆洗水の流出を行う。通常、弁は「閉」となっており、逆洗の際に「開」とし、逆洗水を排出させる。
【００１９】
これら流入弁５２、５３、流出弁５４、５５は制御装置１００からの制御信号により開閉が行われ、水の流れが制御される。
【００２０】
制御装置１００は、タイマおよび論理演算機能を有したプログラマブルコントローラまたはハードシーケンス回路（図示しない）によって構築される。前記タイマによって時間を管理しており、このタイマが一定時間の経過を観測すると流入弁５２、５３の開閉動作、流出弁５４、５５の開閉動作を行わせる電気信号を送る。
【００２１】
具体的には、タイマにより一定時間Ｔ１の経過がカウントされると、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送る。生物活性炭槽３０内の嫌気化の工程時間であるＴ２を超えた時間をタイマがカウントすると、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう信号を送る。
【００２２】
次に、逆洗に必要な一定時間Ｔ３の経過をタイマがカウントすると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とした後、一定時間Ｔ４をタイマがカウントするまでの間、水処理装置の動作を休止させる。Ｔ４経過をタイマがカウントすると、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る。この「Ｔ４経過をタイマがカウントする」動作に代えて、「ろ過開始指令を制御装置１００が検知するまで」としてもよい。ろ過制御指令は図示しない入力部より入力または外部から制御装置１００になされる指令である。
【００２３】
その後、さらにタイマにより新たに一定時間Ｔ１の経過が検出されるまでは、通常のろ過処理が行われる。
【００２４】
Ｔ１乃至Ｔ４時間をカウントする一例を詳細に述べると、流入弁または流出弁の開閉指令のあと、アンサーバックを制御装置１００がもらい、ここからカウントを開始する。このカウント値が予め定めたＴ１乃至Ｔ４を超えたら流入弁または流出弁の開閉指令を行い、アンサーバックにより確認を行う動作を行う。
【００２５】
次に、本システムの動作について図１乃至図８を参照しながら説明する。
【００２６】
図１、図３に示すように、水処理装置全体として、前処理プロセス１０は、供給された原水に対して不純物の凝集・沈殿・ろ過処理を行う（ステップＳ１０１）。凝集・沈殿・ろ過処理がなされた水は、オゾン反応槽２０へ供給され、オゾン反応槽２０は、前処理プロセス１０から供給された水に対してオゾン処理を行う。オゾン処理がなされた水は、生物活性炭槽３０へ供給される（ステップＳ１０２）。生物活性炭槽３０は、複数の活性炭により構成される活性炭層３１により、不純物を吸着させる吸着処理、好気性微生物による分解処理を行う。（ステップＳ１０３）。後処理プロセス４０は、供給された水に対して砂ろ過を行う（ステップＳ１０４）。
【００２７】
このステップＳ１０３では活性炭層３１に徐々に吸着物質が蓄積され、処理能力が十分な初期状態（図５）から、ケーキ層の形成によって初期状態より処理能力が低下した末期状態（図６）へ移行する。
【００２８】
タイマにより一定時間Ｔ１の経過がカウントされていない場合は、ろ過処理を続ける（ステップＳ２０２−Ｎ）。
【００２９】
図４に示すように制御装置１００は、ろ過開始からタイマによる一定時間Ｔ１の経過をカウントすると、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送る（ステップＳ２０１、２０２―Ｙ）。
【００３０】
その後、さらに制御装置１００により工程管理タイマＴ２の経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送り、洗浄を開始させる指令を出力する。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経てから洗浄することより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする（ステップＳ２０３）。
【００３１】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ２０４）。
【００３２】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ２０５）。
【００３３】
ステップＳ２０２において一定時間Ｔ１の経過が検出されない場合は、ろ過処理を続ける（ステップＳ２０２−ＮＯ）
このように、生物活性炭槽３０内を洗浄前に一時的に嫌気化することにより好気性の微生物の移動を促し、活性炭層３１に付着したケーキ層および吸着物質に割れ目や裂け目を生じさせ洗浄が容易に行えるようになる。洗浄が容易に行うことができ、洗浄に必要なエネルギーも減少させることができる。さらに、処理に必要なエネルギー（動力）を減らせるため活性炭同士のこすれによる損傷が少なくなり活性炭層３１の取り換え寿命の長期化が可能となる。
【００３４】
なお、本実施形態ではオゾン反応槽２０を使用しているが、オゾン反応槽２０を使用しなくてもよい。つまり、前処理プロセス１０と生物活性炭槽３０を直接接続する形態でもよい。また、本実施形態では水を使用しての洗浄について記載したが、空気洗浄と水による洗浄を組み合わせてもよい。
【００３５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図３、図５乃至図１１を参照しながら説明する。
【００３６】
本実施形態は第１の実施形態の変形例である。
【００３７】
第１の実施形態との違いは、図９に示すように計測器６１を新たに備える点である。また、計測器６１の設置に伴い制御装置１００の制御手段が異なる。
【００３８】
計測器６１は、生物活性炭槽３０内の活性炭層３１への水の流入と流出の圧力差（差圧）を計測し、活性炭層３１の目詰まり状態を把握するために利用するろ過抵抗計である。
【００３９】
制御装置１００は、タイマおよび論理演算機能を有したプログラマブルコントローラまたはハードシーケンス回路によって構築される。計測器６１から差圧の情報を収集し、収集した情報に基づいてと流入弁５２、５３の流入動作と、流出弁５４、５５の流出動作の制御を行う。
【００４０】
活性炭層３１の差圧が一定値以上になった場合は、流入弁５２を「開」から「閉」とさせる。活性炭層３１の目詰まりにより水の流れが悪くなっていると考えられるからである。
【００４１】
水処理装置全体としては第１の実施形態と同様に、前処理プロセス１０は、供給された原水に対して不純物の凝集・沈殿・ろ過処理を行う（ステップＳ１０１）。凝集・沈殿・ろ過処理がなされた水は、オゾン反応槽２０へ供給され、オゾン反応槽２０は、前処理プロセス１０から供給された水に対してオゾン処理を行う。オゾン処理がなされた水は、生物活性炭槽３０へ供給される（ステップＳ１０２）。生物活性炭槽３０は、複数の活性炭により構成される活性炭層３１により、不純物を吸着させる吸着処理、好気性微生物による分解処理を行う。（ステップＳ１０３）。後処理プロセス４０は、供給された水に対して砂ろ過を行う（ステップＳ１０４）。
【００４２】
このステップＳ１０３では活性炭層３１に徐々に吸着物質が蓄積され、処理能力が十分な初期状態（図５）から、ケーキ層の形成によって初期状態より処理能力が低下した末期状態（図６）へ移行する。
【００４３】
一方、図１０に示すように制御装置１００は、一定以上の差圧を検出すると、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送る（ステップＳ３０１、３０２―Ｙ）。
【００４４】
その後、制御装置１００により工程管理タイマＴ２の経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送り洗浄を開始させる指令を出力する。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経てから洗浄することにより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする（ステップＳ３０３）。
【００４５】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ３０４）。
【００４６】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ３０５）。
【００４７】
タイマにより一定時間が経過されていない場合（ステップＳ３０２−Ｎ）は、ろ過処理を続ける。
【００４８】
なお、図１０に示したステップＳ３０１乃至ステップＳ３０２に代えて図１１に示すステップＳ４０１乃至ステップＳ４０３に代えてもよい。
【００４９】
すなわち、制御装置１００は、一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過を検出すると、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送る（ステップＳ４０１、ステップＳ４０２−Ｙ、ステップＳ４０３−Ｙ）。
【００５０】
タイマにより一定時間が経過されていない場合は、ろ過処理を続ける（ステップＳ４０３−Ｎ）。
【００５１】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント（ステップＳ４０２―Ｙ、ステップＳ４０３−Ｙ）後であって、工程管理タイマＴ２経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送り洗浄を開始させる指令を出力する。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経ることにより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする。（ステップＳ４０４）。
【００５２】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ４０５）。
【００５３】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ４０６）。
【００５４】
その他、計測器６１により生物活性炭槽３０内の活性炭層３１を通過する前後の水の濁度を計測し、目詰まりの検出としてもよい。なお、本実施形態では生物活性炭槽３０内を計測するように計測器６１を設置しているが、流水弁５２のすぐ後に設置するなど、設置場所を変更することができる。
【００５５】
このように、生物活性炭槽３０内を洗浄前に一時的に嫌気化することにより好気性の微生物の移動を促し、活性炭層３１に付着したケーキ層および吸着物質に割れ目や裂け目を生じさせ洗浄が容易に行えるようになる。洗浄が容易に行うことができ、洗浄に必要なエネルギーも減少させることができる。さらに、処理に必要なエネルギー（動力）を減らせるため活性炭同士のこすれによる損傷が少なくなり活性炭層３１の取り換え寿命の長期化が可能となる。
【００５６】
なお、一定の差圧を第一次の判断基準と用いることでより洗浄処理が必要な時間帯に合わせて生物活性炭槽３０内の洗浄処理を行うことができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図２、図３、図５乃至図８、図１２、図１３、図１４を参照しながら説明する。
【００５８】
本実施形態と第２の実施形態との違いは、制御装置１００により嫌気化時間Ｔ２の時間を変化させる点が異なる。また、計測器６１に加えて計測器６２が設置される点である。
【００５９】
本実施形態の制御装置１００は、計測器６２で検出した値に応じて、一定時間Ｔ２を延長、維持、短縮に分ける制御を行う。例えば、一定時間Ｔ２を図１３に示すように溶存酸素濃度の値によって決定する。この他、上記曲線に対応するような予め定められた溶存酸素濃度等の数値とＴ２時間との関係を表す数式や対応表から一定時間Ｔ２を求めてもよい。
【００６０】
計測器６２は、生物活性炭槽３０に流入する水の溶存酸素濃度（ＤＯ）を計測する。その他の値を利用する場合は、水の濁度、ＰＨ、水温、アンモニア濃度の計測を行う計器に代えることもできる。
【００６１】
これにより、より適切な時間の生物活性炭槽３０内の嫌気化を行うことができる。
【００６２】
第３の実施形態の動作について、図１３、図１４を参照しながら説明する。
【００６３】
制御装置１００は、ろ過処理を行いながら一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウントする（ステップＳ５０１、ステップＳ５０２、ステップＳ５０３）。
【００６４】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント前はろ過処理を行う（ステップＳ５０２−ＮＯかつステップＳ５０３−ＮＯ）。
【００６５】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント後（ステップＳ５０２−ＹＥＳまたはステップＳ５０３−ＹＥＳ）、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送り、計測器６２で検出したから溶存酸素濃度から、嫌気化を行う時間Ｔ２を予め定められた方法で決定する（ステップＳ５０４）。
【００６６】
ステップＳ５０４の後、制御装置１００により工程管理タイマＴ２経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送り、洗浄を開始させる指令を出力する（ステップＳ５０５）。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経てから洗浄を行うことより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする。
【００６７】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ５０６）。
【００６８】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ５０７）。
【００６９】
本実施形態では溶存酸素濃度によりＴ２を決定したが、残留オゾン濃度に代えてもよい。
【００７０】
このように、生物活性炭槽３０内を洗浄前に一時的に嫌気化することにより好気性の微生物の移動を促し、活性炭層３１に付着したケーキ層および吸着物質に割れ目や裂け目を生じさせ洗浄が容易に行えるようになる。洗浄が容易に行うことができ、洗浄に必要なエネルギーも減少させることができる。また、時間制御ではなく、実際の生物活性炭槽３０内の溶存酸素濃度などの情報に基づき嫌気化処理、洗浄処理の開始・終了処理を制御することができるため、より処理時間の短縮化も図れ、十分な洗浄の効果を発揮させることができる。
【００７１】
また、嫌気化工程の時間であるＴ２時間を制御することにより、より適切な時間嫌気化を行うことができる。
【００７２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について図２、図３、図５乃至図８、図１５、図１６を参照しながら説明する。
【００７３】
第３の実施形態との違いは、図１５に示すように計測器６２または６３を備える点である。また、計測器６２または６３の設置に伴い制御装置１００の制御手段が異なる。
【００７４】
計測器６２は、生物活性炭槽３０に流入する水のＰＨ、水温を計測する。その他の値を利用する場合は、水の濁度、溶存酸素濃度、アンモニア濃度の計測を行う計器に代えることもできる。
【００７５】
計測器６３は、生物活性炭槽３０内に流入した水のＰＨ、水温を計測する。その他の値を利用する場合は、水の濁度、溶存酸素濃度、アンモニア濃度の計測を行う計器に代えることもできる。
【００７６】
本実施形態の制御装置１００は、６２または６３で検出した値に応じて、一定時間Ｔ２を延長、維持、短縮する制御を行う。微生物はｐＨが小さい（酸性）と活動が鈍化し、温度（水温）が低い場合も活動が鈍化することを利用するものである。なお、全ての計測器を必ずしも利用する必要はなく例えば、計測器６２で検出したＰＨ値のみを利用してもよい。
【００７７】
これにより、適切な時間を指定して生物活性炭槽３０内の嫌気化を行うことができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、オゾン反応槽２０と生物活性炭槽３０の間の配管の途中に計測器を設置しているが、別途サンプル水を活性炭槽中から取り出し、各種値を検出してもよい。
【００７９】
第４の実施形態の動作について、図１６を参照しながら説明する。
【００８０】
制御装置１００は、ろ過処理を行いながら一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウントする（ステップＳ６０１、ステップＳ６０２、ステップＳ６０３）。
【００８１】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント前はろ過処理を行う（ステップＳ６０２−ＮＯかつステップＳ６０３−ＮＯ）。
【００８２】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント後（ステップＳ６０２−ＹＥＳまたはステップＳ６０３ＹＥＳ）、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送り、計測器６２等で検出したからＰＨから、嫌気化時間Ｔ２を予め定められた方法で決定する（ステップＳ６０４）。
【００８３】
ステップＳ６０４の後、制御装置１００により工程管理タイマＴ２経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送り、洗浄を開始させる指令を出力する（ステップＳ６０５）。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経てから洗浄することにより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする。
【００８４】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ６０６）。
【００８５】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ６０７）。
【００８６】
本実施形態ではＰＨ値によりＴ２を決定したが、水温等に代えてもよい。
【００８７】
なお、本実施形態では、水温、ＰＨ値を利用したが、計測器６２を流水弁５２と、オゾン反応槽２０の間に設置し、これにより、Ｔ２時間の延長、維持、短縮を決定してもよい。
【００８８】
このように、生物活性炭槽３０内を洗浄前に一時的に嫌気化することにより好気性の微生物の移動を促し、活性炭層３１に付着したケーキ層および吸着物質に割れ目や裂け目を生じさせ洗浄が容易に行えるようになる。洗浄が容易に行うことができ、洗浄に必要なエネルギーも減少させることができる。また、嫌気化する時間を制御することにより適切な嫌気化時間を確保することができる。
【００８９】
（第５の実施形態）
第５の実施形態について図１７、図１９を参照しながら説明する。
【００９０】
第５の実施形態は第３の実施形態の変形例である。
【００９１】
第３の実施形態との違いは、流出弁５６を備える点である。制御部１００がオゾン発生器２１からオゾン反応槽２０へ供給されるオゾン量を制御する点である。
【００９２】
オゾン発生器２１は、制御部１００からの指示に基づきオゾン反応槽２０へのオゾンの流入の制御を行う。
【００９３】
流出弁５６は、オゾン発生量を減らしたことによりオゾン処理されていない処理水を廃棄する。
【００９４】
制御装置１００は、タイマおよび論理演算機能を有したプログラマブルコントローラまたはハードシーケンス回路によって構築される。タイマおよび論理演算機能を有したプログラマブルコントローラまたはハードシーケンス回路（図示しない）によって構築される。前記タイマによって時間を管理しており、このタイマが一定時間の経過を観測すると、流入弁５２、５３の流入動作と、流出弁５４、５５、５６の流出動作を行わせる電気信号を送る。また、計測器６２によるオゾン量からオゾン発生器２１にオゾン発生量を増減の指示を行う。
【００９５】
具体的には、タイマによる時間観測により一定時間Ｔ１の経過が検出されると、流出弁５４を「閉」とする信号を送る。また、流出弁５６を「開」とする信号を送る。
【００９６】
これにより、流入弁５２から流れてくる水は、流出弁５６から排出されることとなる。一方、オゾン発生器２１は、オゾン反応槽２０へのオゾン流入量を減らす、またはオゾンの発生をとめる。
【００９７】
その後、一定時間Ｔ２の経過を検出すると、流入弁５２および流出弁５６を「閉」とし、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送る。
【００９８】
逆洗に必要な一定時間Ｔ３の経過を検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とした後、一定時間Ｔ４の間、水処理装置の動作を休止させる。Ｔ４経過を検出すると、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る。
【００９９】
その後、さらにタイマにより新たに一定時間Ｔ１の経過が検出されるまでは、通常のろ過処理が行われる。
【０１００】
本実施形態の動作について図１８を参照しながら説明する。
【０１０１】
水処理装置全体としては、第２の実施形態と同様に前処理プロセス、オゾン処理、吸着処理、後処理プロセスを行う。
【０１０２】
制御装置１００は、ろ過処理を行いながら一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウントする（ステップＳ７０１、ステップＳ７０２、ステップＳ７０３）。
【０１０３】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント前はろ過処理を行う（ステップＳ７０２−ＮＯかつステップＳ７０３−ＮＯ）。
【０１０４】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント後（ステップＳ７０２−ＹＥＳまたはステップＳ７０３−ＹＥＳ）、流出弁５４を「閉」とする信号を送る。また、流出弁５６を「開」とする信号を送る。または、オゾン発生器２１にオゾン発生量の減少を指示し、オゾン反応槽２０へのオゾン流入量を減らす。（ステップＳ７０４）。
【０１０５】
ステップＳ７０４の後、制御装置１００により工程管理タイマＴ２経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とし流出弁５６を「閉」とするよう電気信号を送り、洗浄を開始させる指令を出力する（ステップＳ７０５）。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経ることにより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする。
【０１０６】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ７０６）。
【０１０７】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ７０７）。
【０１０８】
なお、図１９に示すように、活性炭層３１内の微生物量などを検出する計測器６４や、流出水の各種値を検出する計測器６５や逆洗水の各種値を検出する計測器６６を設けて、これらの値からフィードバックして、オゾン発生量を調節してもよい。
【０１０９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０ … 前処理プロセス
２０ … オゾン反応槽
２１ … オゾン発生器
３０ … 生物活性炭槽
４０ … 後処理プロセス
５１、５２、５３ … 流入弁
５４、５５、５６ … 流出弁
６１、６２、６３、６４、６５、６６ … 計測器
１００ … 制御装置
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水処理装置および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物活性炭（ＢＡＣ）処理による吸着・分解を利用した水処理を実施する場合、活性炭に懸濁物質や分解物質が次第に吸着・蓄積され、通水（ろ過）能力が低下する。通水能力を妨げる物質を取り除くため、通水（ろ過）処理時の水の流れに対して逆の方向から水あるいは空気によって洗浄（逆洗）を行い通水（ろ過）能力の回復をおこなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４５７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この洗浄（逆洗）を行うにあたり、活性炭にケーキ層などの形態で定着した吸着物質などの不純物除去のために多大なエネルギーが必要である。
【０００５】
上記の事情に鑑み、活性炭層内に生息する好気性微生物を利用して吸着物質およびケーキ層を容易に、かつ、少ないエネルギーで洗浄することができる水処理装置および水処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、水処理装置は、
活性炭槽に微生物を繁殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
一定時間の時間経過を検出する時間検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により一定時間の経過が検出されると、嫌気化処理を行い、次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を有する。
【０００７】
また、本実施形態の水処理方法は、
活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽を有する水処理方法であって、
一定時間の経過後、嫌気化処理を行い、次に前記生物活性炭槽内の洗浄を開始させる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図。
【図２】第１の実施形態に係る水処理装置のろ過処理のフローを示す図。
【図３】第１の実施形態に係る生物活性炭槽３０内の洗浄フローを示す図。
【図４】第１の実施形態に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図５】初期状態の生物活性炭槽３０内部を示す図。
【図６】目詰まり状態の生物活性炭槽３０内部を示す図。
【図７】嫌気化処理中の生物活性炭槽３０内部を示す図。
【図８】嫌気化処理後の生物活性炭槽３０内部を示す図。
【図９】第２の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図。
【図１０】第２の実施形態に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図１１】第２の実施形態の変形例に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図１２】第３の実施形態の水処理装置の形態を示す構成図。
【図１３】第３の実施形態に係る嫌気化時間に決定に使用するグラフの例を示す図。
【図１４】第３の実施形態に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図１５】第４の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図。
【図１６】第４の実施形態に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図１７】第５の実施形態に係る水処理装置の形態を示す構成図。
【図１８】第５の実施形態に係る制御装置１００の制御フローを示す図。
【図１９】第５の実施形態に係る水処理装置の変形例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１０】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の水処理装置は、図１に示すように前処理プロセス１０と、オゾン反応槽２０と、オゾン発生器２１と、生物活性炭槽３０と、後処理プロセス４０と、制御装置１００と流入弁５２、５３と、流出弁５４、５５とを含む構成である。前処理プロセス１０と、オゾン反応槽２０と、生物活性炭槽３０と、後処理プロセス４０とは水などの液体を通す管で接続されている。
【００１１】
前処理プロセス１０は、供給された原水に対して不純物の凝集・沈殿・ろ過処理を行う。凝集・沈殿・ろ過処理などの前処理がなされた水は、オゾン反応槽２０へ供給される。
【００１２】
オゾン反応槽２０は、前処理プロセス１０から供給された水に対してオゾン処理を行う。オゾン処理では、異臭味やトリハロメタン前駆物質を酸化・分解するとともに難分解性有機物の分解やマンガンなどの重金属の酸化を促進する。オゾン処理がなされた水は、生物活性炭槽３０へ供給される。
【００１３】
生物活性炭槽３０は、送られてきた水を複数の活性炭により構成される活性炭層３１により、不純物を吸着させる吸着処理、好気性微生物による分解処理を行う。この吸着・分解処理がなされた水は、後処理プロセス４０へ供給される。本実施形態では、生物活性炭槽３０は一つのみ記載しているが、複数の生物活性炭槽３０をオゾン反応槽２０に接続する形態であってもよい。
【００１４】
後処理プロセス４０は、生物活性炭槽３０から供給されてきた水に対して砂ろ過を行う。また、塩素注入による消毒を行う処理などの後処理を行う。
【００１５】
流入弁５２は、オゾン反応槽２０から生物活性炭槽３０への水の流入の制御を行う弁である。弁をあけることにより水の流入がなされ、閉じることにより水の流入をストップさせる。通常は「開」の状態で水を通し、生物活性炭槽３０内を洗浄する際に弁を「閉」としオゾン反応槽２０からの水の流入をストップさせる。
【００１６】
流入弁５３は、生物活性炭槽３０内を洗浄するための逆洗水の流入を行う弁である。通常は「閉」の状態で水を通さず、洗浄時に弁を「開」とすることにより逆洗水の流入がなされる。
【００１７】
流出弁５４は、生物活性炭槽３０から後処理プロセス４０への水の流量の制御を行う弁である。弁を開けることにより生物活性炭槽３０で処理された水が後処理プロセスへ流れ、閉じることにより後処理プロセス４０への流出をストップさせる。通常、弁は「開」となっており、洗浄をする際に、「閉」とし後処理プロセス４０への水の流出をストップさせる。
【００１８】
流出弁５５は、生物活性炭槽３０内を洗浄した排水の流出を制御する弁である。弁をあけることにより生物活性炭槽３０を洗浄した逆洗水の流出を行う。通常、弁は「閉」となっており、逆洗の際に「開」とし、逆洗水を排出させる。
【００１９】
これら流入弁５２、５３、流出弁５４、５５は制御装置１００からの制御信号により開閉が行われ、水の流れが制御される。
【００２０】
制御装置１００は、タイマおよび論理演算機能を有したプログラマブルコントローラまたはハードシーケンス回路（図示しない）によって構築される。前記タイマによって時間を管理しており、このタイマが一定時間の経過を観測すると流入弁５２、５３の開閉動作、流出弁５４、５５の開閉動作を行わせる電気信号を送る。
【００２１】
具体的には、タイマにより一定時間Ｔ１の経過がカウントされると、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送る。生物活性炭槽３０内の嫌気化の工程時間であるＴ２を超えた時間をタイマがカウントすると、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう信号を送る。
【００２２】
次に、逆洗に必要な一定時間Ｔ３の経過をタイマがカウントすると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とした後、一定時間Ｔ４をタイマがカウントするまでの間、水処理装置の動作を休止させる。Ｔ４経過をタイマがカウントすると、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る。この「Ｔ４経過をタイマがカウントする」動作に代えて、「ろ過開始指令を制御装置１００が検知するまで」としてもよい。ろ過制御指令は図示しない入力部より入力または外部から制御装置１００になされる指令である。
【００２３】
その後、さらにタイマにより新たに一定時間Ｔ１の経過が検出されるまでは、通常のろ過処理が行われる。
【００２４】
Ｔ１乃至Ｔ４時間をカウントする一例を詳細に述べると、流入弁または流出弁の開閉指令のあと、アンサーバックを制御装置１００がもらい、ここからカウントを開始する。このカウント値が予め定めたＴ１乃至Ｔ４を超えたら流入弁または流出弁の開閉指令を行い、アンサーバックにより確認を行う動作を行う。
【００２５】
次に、本システムの動作について図１乃至図８を参照しながら説明する。
【００２６】
図１、図３に示すように、水処理装置全体として、前処理プロセス１０は、供給された原水に対して不純物の凝集・沈殿・ろ過処理を行う（ステップＳ１０１）。凝集・沈殿・ろ過処理がなされた水は、オゾン反応槽２０へ供給され、オゾン反応槽２０は、前処理プロセス１０から供給された水に対してオゾン処理を行う。オゾン処理がなされた水は、生物活性炭槽３０へ供給される（ステップＳ１０２）。生物活性炭槽３０は、複数の活性炭により構成される活性炭層３１により、不純物を吸着させる吸着処理、好気性微生物による分解処理を行う。（ステップＳ１０３）。後処理プロセス４０は、供給された水に対して砂ろ過を行う（ステップＳ１０４）。
【００２７】
このステップＳ１０３では活性炭層３１に徐々に吸着物質が蓄積され、処理能力が十分な初期状態（図５）から、ケーキ層の形成によって初期状態より処理能力が低下した末期状態（図６）へ移行する。
【００２８】
タイマにより一定時間Ｔ１の経過がカウントされていない場合は、ろ過処理を続ける（ステップＳ２０２−Ｎ）。
【００２９】
図４に示すように制御装置１００は、ろ過開始からタイマによる一定時間Ｔ１の経過をカウントすると、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送る（ステップＳ２０１、２０２―Ｙ）。
【００３０】
その後、さらに制御装置１００により工程管理タイマＴ２の経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送り、洗浄を開始させる指令を出力する。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経てから洗浄することより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする（ステップＳ２０３）。
【００３１】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ２０４）。
【００３２】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ２０５）。
【００３３】
ステップＳ２０２において一定時間Ｔ１の経過が検出されない場合は、ろ過処理を続ける（ステップＳ２０２−ＮＯ）
このように、生物活性炭槽３０内を洗浄前に一時的に嫌気化することにより好気性の微生物の移動を促し、活性炭層３１に付着したケーキ層および吸着物質に割れ目や裂け目を生じさせ洗浄が容易に行えるようになる。洗浄が容易に行うことができ、洗浄に必要なエネルギーも減少させることができる。さらに、処理に必要なエネルギー（動力）を減らせるため活性炭同士のこすれによる損傷が少なくなり活性炭層３１の取り換え寿命の長期化が可能となる。
【００３４】
なお、本実施形態ではオゾン反応槽２０を使用しているが、オゾン反応槽２０を使用しなくてもよい。つまり、前処理プロセス１０と生物活性炭槽３０を直接接続する形態でもよい。また、本実施形態では水を使用しての洗浄について記載したが、空気洗浄と水による洗浄を組み合わせてもよい。
【００３５】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について図３、図５乃至図１１を参照しながら説明する。
【００３６】
本実施形態は第１の実施形態の変形例である。
【００３７】
第１の実施形態との違いは、図９に示すように計測器６１を新たに備える点である。また、計測器６１の設置に伴い制御装置１００の制御手段が異なる。
【００３８】
計測器６１は、生物活性炭槽３０内の活性炭層３１への水の流入と流出の圧力差（差圧）を計測し、活性炭層３１の目詰まり状態を把握するために利用するろ過抵抗計である。
【００３９】
制御装置１００は、タイマおよび論理演算機能を有したプログラマブルコントローラまたはハードシーケンス回路によって構築される。計測器６１から差圧の情報を収集し、収集した情報に基づいてと流入弁５２、５３の流入動作と、流出弁５４、５５の流出動作の制御を行う。
【００４０】
活性炭層３１の差圧が一定値以上になった場合は、流入弁５２を「開」から「閉」とさせる。活性炭層３１の目詰まりにより水の流れが悪くなっていると考えられるからである。
【００４１】
水処理装置全体としては第１の実施形態と同様に、前処理プロセス１０は、供給された原水に対して不純物の凝集・沈殿・ろ過処理を行う（ステップＳ１０１）。凝集・沈殿・ろ過処理がなされた水は、オゾン反応槽２０へ供給され、オゾン反応槽２０は、前処理プロセス１０から供給された水に対してオゾン処理を行う。オゾン処理がなされた水は、生物活性炭槽３０へ供給される（ステップＳ１０２）。生物活性炭槽３０は、複数の活性炭により構成される活性炭層３１により、不純物を吸着させる吸着処理、好気性微生物による分解処理を行う。（ステップＳ１０３）。後処理プロセス４０は、供給された水に対して砂ろ過を行う（ステップＳ１０４）。
【００４２】
このステップＳ１０３では活性炭層３１に徐々に吸着物質が蓄積され、処理能力が十分な初期状態（図５）から、ケーキ層の形成によって初期状態より処理能力が低下した末期状態（図６）へ移行する。
【００４３】
一方、図１０に示すように制御装置１００は、一定以上の差圧を検出すると、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送る（ステップＳ３０１、３０２―Ｙ）。
【００４４】
その後、制御装置１００により工程管理タイマＴ２の経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送り洗浄を開始させる指令を出力する。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経てから洗浄することにより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする（ステップＳ３０３）。
【００４５】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ３０４）。
【００４６】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ３０５）。
【００４７】
タイマにより一定時間が経過されていない場合（ステップＳ３０２−Ｎ）は、ろ過処理を続ける。
【００４８】
なお、図１０に示したステップＳ３０１乃至ステップＳ３０２に代えて図１１に示すステップＳ４０１乃至ステップＳ４０３に代えてもよい。
【００４９】
すなわち、制御装置１００は、一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過を検出すると、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送る（ステップＳ４０１、ステップＳ４０２−Ｙ、ステップＳ４０３−Ｙ）。
【００５０】
タイマにより一定時間が経過されていない場合は、ろ過処理を続ける（ステップＳ４０３−Ｎ）。
【００５１】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント（ステップＳ４０２―Ｙ、ステップＳ４０３−Ｙ）後であって、工程管理タイマＴ２経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送り洗浄を開始させる指令を出力する。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経ることにより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする。（ステップＳ４０４）。
【００５２】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ４０５）。
【００５３】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ４０６）。
【００５４】
その他、計測器６１により生物活性炭槽３０内の活性炭層３１を通過する前後の水の濁度を計測し、目詰まりの検出としてもよい。なお、本実施形態では生物活性炭槽３０内を計測するように計測器６１を設置しているが、流水弁５２のすぐ後に設置するなど、設置場所を変更することができる。
【００５５】
このように、生物活性炭槽３０内を洗浄前に一時的に嫌気化することにより好気性の微生物の移動を促し、活性炭層３１に付着したケーキ層および吸着物質に割れ目や裂け目を生じさせ洗浄が容易に行えるようになる。洗浄が容易に行うことができ、洗浄に必要なエネルギーも減少させることができる。さらに、処理に必要なエネルギー（動力）を減らせるため活性炭同士のこすれによる損傷が少なくなり活性炭層３１の取り換え寿命の長期化が可能となる。
【００５６】
なお、一定の差圧を第一次の判断基準と用いることでより洗浄処理が必要な時間帯に合わせて生物活性炭槽３０内の洗浄処理を行うことができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について図２、図３、図５乃至図８、図１２、図１３、図１４を参照しながら説明する。
【００５８】
本実施形態と第２の実施形態との違いは、制御装置１００により嫌気化時間Ｔ２の時間を変化させる点が異なる。また、計測器６１に加えて計測器６２が設置される点である。
【００５９】
本実施形態の制御装置１００は、計測器６２で検出した値に応じて、一定時間Ｔ２を延長、維持、短縮に分ける制御を行う。例えば、一定時間Ｔ２を図１３に示すように溶存酸素濃度の値によって決定する。この他、上記曲線に対応するような予め定められた溶存酸素濃度等の数値とＴ２時間との関係を表す数式や対応表から一定時間Ｔ２を求めてもよい。
【００６０】
計測器６２は、生物活性炭槽３０に流入する水の溶存酸素濃度（ＤＯ）を計測する。その他の値を利用する場合は、水の濁度、ＰＨ、水温、アンモニア濃度の計測を行う計器に代えることもできる。
【００６１】
これにより、より適切な時間の生物活性炭槽３０内の嫌気化を行うことができる。
【００６２】
第３の実施形態の動作について、図１３、図１４を参照しながら説明する。
【００６３】
制御装置１００は、ろ過処理を行いながら一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウントする（ステップＳ５０１、ステップＳ５０２、ステップＳ５０３）。
【００６４】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント前はろ過処理を行う（ステップＳ５０２−ＮＯかつステップＳ５０３−ＮＯ）。
【００６５】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント後（ステップＳ５０２−ＹＥＳまたはステップＳ５０３−ＹＥＳ）、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送り、計測器６２で検出したから溶存酸素濃度から、嫌気化を行う時間Ｔ２を予め定められた方法で決定する（ステップＳ５０４）。
【００６６】
ステップＳ５０４の後、制御装置１００により工程管理タイマＴ２経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送り、洗浄を開始させる指令を出力する（ステップＳ５０５）。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経てから洗浄を行うことより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする。
【００６７】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ５０６）。
【００６８】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ５０７）。
【００６９】
本実施形態では溶存酸素濃度によりＴ２を決定したが、残留オゾン濃度に代えてもよい。
【００７０】
このように、生物活性炭槽３０内を洗浄前に一時的に嫌気化することにより好気性の微生物の移動を促し、活性炭層３１に付着したケーキ層および吸着物質に割れ目や裂け目を生じさせ洗浄が容易に行えるようになる。洗浄が容易に行うことができ、洗浄に必要なエネルギーも減少させることができる。また、時間制御ではなく、実際の生物活性炭槽３０内の溶存酸素濃度などの情報に基づき嫌気化処理、洗浄処理の開始・終了処理を制御することができるため、より処理時間の短縮化も図れ、十分な洗浄の効果を発揮させることができる。
【００７１】
また、嫌気化工程の時間であるＴ２時間を制御することにより、より適切な時間嫌気化を行うことができる。
【００７２】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について図２、図３、図５乃至図８、図１５、図１６を参照しながら説明する。
【００７３】
第３の実施形態との違いは、図１５に示すように計測器６２または６３を備える点である。また、計測器６２または６３の設置に伴い制御装置１００の制御手段が異なる。
【００７４】
計測器６２は、生物活性炭槽３０に流入する水のＰＨ、水温を計測する。その他の値を利用する場合は、水の濁度、溶存酸素濃度、アンモニア濃度の計測を行う計器に代えることもできる。
【００７５】
計測器６３は、生物活性炭槽３０内に流入した水のＰＨ、水温を計測する。その他の値を利用する場合は、水の濁度、溶存酸素濃度、アンモニア濃度の計測を行う計器に代えることもできる。
【００７６】
本実施形態の制御装置１００は、６２または６３で検出した値に応じて、一定時間Ｔ２を延長、維持、短縮する制御を行う。微生物はｐＨが小さい（酸性）と活動が鈍化し、温度（水温）が低い場合も活動が鈍化することを利用するものである。なお、全ての計測器を必ずしも利用する必要はなく例えば、計測器６２で検出したＰＨ値のみを利用してもよい。
【００７７】
これにより、適切な時間を指定して生物活性炭槽３０内の嫌気化を行うことができる。
【００７８】
なお、本実施形態では、オゾン反応槽２０と生物活性炭槽３０の間の配管の途中に計測器を設置しているが、別途サンプル水を活性炭槽中から取り出し、各種値を検出してもよい。
【００７９】
第４の実施形態の動作について、図１６を参照しながら説明する。
【００８０】
制御装置１００は、ろ過処理を行いながら一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウントする（ステップＳ６０１、ステップＳ６０２、ステップＳ６０３）。
【００８１】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント前はろ過処理を行う（ステップＳ６０２−ＮＯかつステップＳ６０３−ＮＯ）。
【００８２】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント後（ステップＳ６０２−ＹＥＳまたはステップＳ６０３ＹＥＳ）、ろ過処理を停止するため流入弁５２および流出弁５４を「閉」とする信号を送り、計測器６２等で検出したからＰＨから、嫌気化時間Ｔ２を予め定められた方法で決定する（ステップＳ６０４）。
【００８３】
ステップＳ６０４の後、制御装置１００により工程管理タイマＴ２経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送り、洗浄を開始させる指令を出力する（ステップＳ６０５）。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経てから洗浄することにより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする。
【００８４】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ６０６）。
【００８５】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ６０７）。
【００８６】
本実施形態ではＰＨ値によりＴ２を決定したが、水温等に代えてもよい。
【００８７】
なお、本実施形態では、水温、ＰＨ値を利用したが、計測器６２を流水弁５２と、オゾン反応槽２０の間に設置し、これにより、Ｔ２時間の延長、維持、短縮を決定してもよい。
【００８８】
このように、生物活性炭槽３０内を洗浄前に一時的に嫌気化することにより好気性の微生物の移動を促し、活性炭層３１に付着したケーキ層および吸着物質に割れ目や裂け目を生じさせ洗浄が容易に行えるようになる。洗浄が容易に行うことができ、洗浄に必要なエネルギーも減少させることができる。また、嫌気化する時間を制御することにより適切な嫌気化時間を確保することができる。
【００８９】
（第５の実施形態）
第５の実施形態について図１７、図１９を参照しながら説明する。
【００９０】
第５の実施形態は第３の実施形態の変形例である。
【００９１】
第３の実施形態との違いは、流出弁５６を備える点である。制御部１００がオゾン発生器２１からオゾン反応槽２０へ供給されるオゾン量を制御する点である。
【００９２】
オゾン発生器２１は、制御部１００からの指示に基づきオゾン反応槽２０へのオゾンの流入の制御を行う。
【００９３】
流出弁５６は、オゾン発生量を減らしたことによりオゾン処理されていない処理水を廃棄する。
【００９４】
制御装置１００は、タイマおよび論理演算機能を有したプログラマブルコントローラまたはハードシーケンス回路によって構築される。タイマおよび論理演算機能を有したプログラマブルコントローラまたはハードシーケンス回路（図示しない）によって構築される。前記タイマによって時間を管理しており、このタイマが一定時間の経過を観測すると、流入弁５２、５３の流入動作と、流出弁５４、５５、５６の流出動作を行わせる電気信号を送る。また、計測器６２によるオゾン量からオゾン発生器２１にオゾン発生量を増減の指示を行う。
【００９５】
具体的には、タイマによる時間観測により一定時間Ｔ１の経過が検出されると、流出弁５４を「閉」とする信号を送る。また、流出弁５６を「開」とする信号を送る。
【００９６】
これにより、流入弁５２から流れてくる水は、流出弁５６から排出されることとなる。一方、オゾン発生器２１は、オゾン反応槽２０へのオゾン流入量を減らす、またはオゾンの発生をとめる。
【００９７】
その後、一定時間Ｔ２の経過を検出すると、流入弁５２および流出弁５６を「閉」とし、流入弁５３および流出弁５５を「開」とするよう電気信号を送る。
【００９８】
逆洗に必要な一定時間Ｔ３の経過を検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とした後、一定時間Ｔ４の間、水処理装置の動作を休止させる。Ｔ４経過を検出すると、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る。
【００９９】
その後、さらにタイマにより新たに一定時間Ｔ１の経過が検出されるまでは、通常のろ過処理が行われる。
【０１００】
本実施形態の動作について図１８を参照しながら説明する。
【０１０１】
水処理装置全体としては、第２の実施形態と同様に前処理プロセス、オゾン処理、吸着処理、後処理プロセスを行う。
【０１０２】
制御装置１００は、ろ過処理を行いながら一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウントする（ステップＳ７０１、ステップＳ７０２、ステップＳ７０３）。
【０１０３】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント前はろ過処理を行う（ステップＳ７０２−ＮＯかつステップＳ７０３−ＮＯ）。
【０１０４】
一定以上の差圧または一定時間Ｔ１の経過カウント後（ステップＳ７０２−ＹＥＳまたはステップＳ７０３−ＹＥＳ）、流出弁５４を「閉」とする信号を送る。また、流出弁５６を「開」とする信号を送る。または、オゾン発生器２１にオゾン発生量の減少を指示し、オゾン反応槽２０へのオゾン流入量を減らす。（ステップＳ７０４）。
【０１０５】
ステップＳ７０４の後、制御装置１００により工程管理タイマＴ２経過が検出された際、流入弁５３および流出弁５５を「開」とし流出弁５６を「閉」とするよう電気信号を送り、洗浄を開始させる指令を出力する（ステップＳ７０５）。このように一定時間生物活性炭槽３０内への酸素供給量を減らすプロセスを経ることにより生物活性層３０内の嫌気化を行い、好気性微生物が積極的に好気な場所へ移動し、図７に示すように、ケーキ層や吸着物質に亀裂が生じ洗浄しやすい状態とする。
【０１０６】
次に、逆洗工程（逆洗、表洗、排水）が完了、つまりＴ３の経過をタイマが検出すると、流入弁５３および流出弁５５を「閉」とする（ステップＳ７０６）。
【０１０７】
さらに、必要な場合は、Ｔ４経過後、流入弁５２および流出弁５４を「開」とする電気信号を送る（ステップＳ７０７）。
【０１０８】
なお、図１９に示すように、活性炭層３１内の微生物量などを検出する計測器６４や、流出水の各種値を検出する計測器６５や逆洗水の各種値を検出する計測器６６を設けて、これらの値からフィードバックして、オゾン発生量を調節してもよい。
【０１０９】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０ … 前処理プロセス
２０ … オゾン反応槽
２１ … オゾン発生器
３０ … 生物活性炭槽
４０ … 後処理プロセス
５１、５２、５３ … 流入弁
５４、５５、５６ … 流出弁
６１、６２、６３、６４、６５、６６ … 計測器
１００ … 制御装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性炭槽に微生物を繁殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
一定時間の時間経過を検出する時間検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により一定時間の経過が検出されると、嫌気化処理を行い、次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【請求項２】
活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
前記生物活性炭槽内の目詰まりを検出する目詰検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により目詰まりが検出されると、嫌気化処理を行い、次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【請求項３】
活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
前記生物活性炭槽内の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記溶存酸素濃度検出手段により検出された溶存酸素濃度に基づいて、嫌気化処理時間を調節し、前記嫌気化処理時間、嫌気化処理を行った次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【請求項４】
活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
前記生物活性炭槽内の水温またはＰＨ値を検出する検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により検出された水温またはＰＨ値に基づいて、嫌気化処理時間を調節し、前記嫌気化処理時間、嫌気化処理を行った次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【請求項５】
オゾンを供給するオゾン反応槽と、活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽とを有する水処理装置であって、
一定時間の時間経過を検出する時間検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により一定時間の経過が検出されると、前記オゾン反応槽におけるオゾン供給量を減らす嫌気化処理を行い、次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【請求項６】
活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽を有する水処理方法であって、
一定時間の経過後、嫌気化処理を行い、次に前記生物活性炭槽内の洗浄を開始させる、
水処理方法。
【請求項１】
活性炭槽に微生物を繁殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
一定時間の時間経過を検出する時間検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により一定時間の経過が検出されると、嫌気化処理を行い、次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【請求項２】
活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
前記生物活性炭槽内の目詰まりを検出する目詰検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により目詰まりが検出されると、嫌気化処理を行い、次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【請求項３】
活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
前記生物活性炭槽内の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記溶存酸素濃度検出手段により検出された溶存酸素濃度に基づいて、嫌気化処理時間を調節し、前記嫌気化処理時間、嫌気化処理を行った次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【請求項４】
活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽を有する水処理装置であって、
前記生物活性炭槽内の水温またはＰＨ値を検出する検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により検出された水温またはＰＨ値に基づいて、嫌気化処理時間を調節し、前記嫌気化処理時間、嫌気化処理を行った次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【請求項５】
オゾンを供給するオゾン反応槽と、活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽とを有する水処理装置であって、
一定時間の時間経過を検出する時間検出手段と
前記生物活性炭槽を洗浄する洗浄手段と、
前記検出手段により一定時間の経過が検出されると、前記オゾン反応槽におけるオゾン供給量を減らす嫌気化処理を行い、次に前記洗浄手段による洗浄を開始させる制御手段と、
を備えた水処理装置。
【請求項６】
活性炭槽に微生物を増殖させた生物活性炭槽を有する水処理方法であって、
一定時間の経過後、嫌気化処理を行い、次に前記生物活性炭槽内の洗浄を開始させる、
水処理方法。
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１２−７６０１４（Ｐ２０１２−７６０１４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２２３２０１（Ｐ２０１０−２２３２０１）
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月１９日（２０１２．４．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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