濁水処理装置及び濁水処理方法
【課題】アオコや粘土質の土壌などの濁質が混在して濁りが発生した湖沼やダム、貯水池等の濁水を小規模な設備で効率よく清澄化することを可能にする濁水処理装置及び濁水処理方法を提供する。
【解決手段】濁水Ｗを採取する濁水採取槽２と、濁水採取槽２から送られた濁水Ｗを一時的に貯留するとともに、凝集剤Ｐを添加して濁水Ｗ中の濁質をフロック化させるための凝集槽３と、少なくとも外周側にろ過膜６を備えて袋状あるいは箱状に形成され、開口する上端４ｂ側を濁水Ｗの水面Ｗ１よりも上方に配した状態で濁水Ｗに浸漬して設置されるろ過槽４とを備えて濁水処理装置Ａを構成する。そして、凝集槽３で処理した後の濁水Ｗ’をろ過槽４の内部に送ってろ過膜６に流通させ、濁質をろ過膜６で捕捉させつつ清澄化したろ過水Ｗ’’を濁水Ｗ中に排出させる。
【解決手段】濁水Ｗを採取する濁水採取槽２と、濁水採取槽２から送られた濁水Ｗを一時的に貯留するとともに、凝集剤Ｐを添加して濁水Ｗ中の濁質をフロック化させるための凝集槽３と、少なくとも外周側にろ過膜６を備えて袋状あるいは箱状に形成され、開口する上端４ｂ側を濁水Ｗの水面Ｗ１よりも上方に配した状態で濁水Ｗに浸漬して設置されるろ過槽４とを備えて濁水処理装置Ａを構成する。そして、凝集槽３で処理した後の濁水Ｗ’をろ過槽４の内部に送ってろ過膜６に流通させ、濁質をろ過膜６で捕捉させつつ清澄化したろ過水Ｗ’’を濁水Ｗ中に排出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湖沼やダム、貯水池等で発生した濁水を処理するための濁水処理装置及び濁水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、湖沼では、富栄養化により、特に夏場にアオコが発生することが問題になっている。また、ダムや貯水池では、アオコの他に、上流域に豪雨が発生して粘土質の土壌が流入し、豪雨後にも濁りが残留することが問題になっている。
【０００３】
すなわち、このようなアオコや粘土質の土壌など、粒子径が小さく、水に混合すると分散し、ほとんど沈降しない濁質（浮遊性物質）による濁りは、長期にわたって消えることがない。そして、ダム等では、このような濁水を放水することによって下流域に影響を及ぼす。また、アオコや底泥が浮上して水面にスカムが発生することにより、悪臭や景観の悪化を生じさせる。
【０００４】
一方、特許文献１には、トンネル・ダムなどの工事排水、あるいは砕石・鉱山などの産業排水などを処理するための濁水処理システムが開示されている。この濁水処理システムは、処理対象水（濁水）を受け入れる原水槽と、この原水槽から供給される処理対象水と無機系凝集剤とを混合撹拌する混合撹拌装置と、混合撹拌装置を経由して供給された処理対象水に高分子凝集剤を添加して粒子（濁質、浮遊性物質）を凝集成長させる緩速撹拌槽と、緩速撹拌槽から供給された処理対象水を上澄水と凝集粒子とに沈殿分離する凝集沈殿槽と、磁気装置とで構成されている。
【０００５】
この濁水処理システムでは、磁気装置によって、極性を付与された懸濁粒子、あるいは自然に備わった極性の粒子が混在する処理対象水の異極性吸引を誘起し、最小単位の粒子結合を進行させる。そして、反発運動力を失った最小単位の結合物が混入する処理対象水に無機系の凝集剤を添加して混合すると、自然な形で凝集が始まり、さらに高分子凝集剤の添加・混合撹拌により急速に大きなフロックへと成長して凝集沈殿槽に導かれる。これにより、従来の濁水処理設備で形成される凝集フロックより大きな凝集粒子にすることができ、急速に凝集粒子と綺麗な上澄水とに分離することを可能にしている（濁水を清澄化することを可能にしている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３０７０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、湖沼やダム、貯水池等の濁水処理に特許文献１に開示された濁水処理システムを採用する場合には、莫大な濁水（広い水面積を有して貯留された濁水）を処理することになるため、大規模な濁水処理システムを構築することが必要になり、また、湖沼やダム、貯水池等の水域外に濁水処理システムを設けることが必要になる。このため、特許文献１に開示された濁水処理システムは、永続的に処理することが求められ、且つ莫大な量の湖沼やダム、貯水池等の濁水処理に採用することが、特に経済的な面から難しい。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、アオコや粘土質の土壌などの濁質が混在して濁りが発生した湖沼やダム、貯水池等の濁水を小規模な設備で効率よく清澄化することを可能にする濁水処理装置及び濁水処理方法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】
【０００９】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の濁水処理装置は、濁水を清澄化するための濁水処理装置であって、前記濁水を採取する濁水採取槽と、前記濁水採取槽から送られた前記濁水を一時的に貯留するとともに、凝集剤を添加して前記濁水中の濁質をフロック化させるための凝集槽と、少なくとも外周側にろ過膜を備えて袋状あるいは箱状に形成され、開口する上端側を前記濁水の水面よりも上方に配した状態で前記濁水に浸漬して設置されるろ過槽とを備え、前記凝集槽で処理した後の濁水を前記ろ過槽の開口する上端側から内部に送って前記ろ過膜に流通させ、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の濁水処理方法は、濁水を清澄化するための濁水処理方法であって、濁水採取槽に前記濁水を採取し、前記濁水採取槽から前記濁水を凝集槽に送り、該凝集槽で前記濁水を一時的に貯留するとともに、凝集剤を添加して前記濁水中の濁質をフロック化させ、少なくとも外周側にろ過膜を備えて袋状あるいは箱状に形成され、開口する上端側を前記濁水の水面よりも上方に配した状態で前記濁水に浸漬して設置されたろ過槽の内部に、前記凝集槽で処理した後の濁水を送って前記ろ過膜に流通させ、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させることを特徴とする。
【００１２】
これらの発明においては、濁水採取槽に採取した濁水を凝集槽に送り、さらに、この凝集槽で凝集剤を添加して濁質をフロック化させ、フロック化した濁水をろ過槽に送り、濁水に浸漬して設置したろ過槽のろ過膜でろ過して、清澄化したろ過水を濁水中に排出させることができる。これにより、従来の濁水処理システムと比較し、湖沼やダム、貯水池等の永続的に処理することが求められ、且つ莫大な量の濁水を、小規模な設備で効率よく経済的に清澄化処理することが可能になる。
【００１３】
なお、本発明の濁水（濁質）には、スカムも含まれ、このスカムにおいても同様に処理することが可能である。
【００１４】
本発明の濁水処理装置においては、前記濁水採取槽及び／又は前記凝集槽が前記ろ過槽とともに前記濁水に浸漬して設置されていることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の濁水処理方法においては、前記濁水採取槽及び／又は前記凝集槽を前記ろ過槽とともに前記濁水に浸漬して設置することが望ましい。
【００１６】
これらの発明においては、濁水採取槽や凝集槽をろ過槽とともに濁水に浸漬して設置することにより、濁水採取槽による濁水の採取、凝集槽からろ過槽への濁水の送水を容易にすることが可能になり、さらに小規模な設備で効率よく経済的に濁水を清澄化処理することが可能になる。
【００１７】
本発明の濁水処理装置においては、前記ろ過槽の内部にエアリフト管が配設され、前記ろ過槽の下部側に溜まった前記濁質を前記エアリフト管に供給したエアの上昇とともに前記エアリフト管を通じて前記ろ過槽の外部に排出させるように構成されていることがより望ましい。
【００１８】
また、本発明の濁水処理方法においては、前記ろ過槽の内部にエアリフト管を配設し、前記ろ過槽の下部側に溜まった前記濁質を前記エアリフト管に供給したエアの上昇とともに前記エアリフト管を通じて前記ろ過槽の外部に排出させることがより望ましい。
【００１９】
これらの発明においては、濁水を清澄化処理してゆくとともにろ過膜に濁質が付着し、このろ過膜に付着した濁質（汚泥）が自重で剥落するなどして、ろ過槽内に汚泥が溜まってゆくことになるが、エアリフト管にエアを供給することで、このエアリフト管を通じてろ過槽の外部に濁質（汚泥）を排出し、回収することが可能になる。これにより、長期にわたって永続的に濁水を清澄化処理することが可能になる。
【００２０】
本発明の濁水処理装置においては、前記エアリフト管によって前記濁質を前記ろ過槽の外部に排出するとともに受け入れて脱水処理する脱水装置を備えていることがさらに望ましい。
【００２１】
また、本発明の濁水処理方法においては、前記エアリフト管によって前記濁質を前記ろ過槽の外部に排出するとともに脱水装置に送って脱水処理することがさらに望ましい。
【００２２】
これらの発明においては、エアリフト管によってろ過槽の外部に排出した濁質（汚泥）を脱水装置で脱水処理することができ、より効率的な濁水処理を実現することが可能になる。
【００２３】
本発明の濁水処理装置においては、前記ろ過槽の内部にバブリング用配管が設けられ、該バブリング用配管によって前記ろ過槽内の前記濁水をバブリングして、付着した前記濁質を前記ろ過膜から除去するように構成されていることが望ましい。
【００２４】
また、本発明の濁水処理方法においては、前記ろ過槽の内部にバブリング用配管を設け、該バブリング用配管によって前記ろ過槽内の前記濁水をバブリングして、付着した前記濁質を前記ろ過膜から除去することが望ましい。
【００２５】
これらの発明においては、濁水を清澄化処理してゆくとともにろ過膜に濁質が付着し、このろ過膜のろ過性能が徐々に低下してゆくことになるが、バブリング用配管によってろ過槽内の濁水をバブリングして、付着した濁質（汚泥）をろ過膜から除去することが可能になる。これにより、ろ過膜のろ過性能を容易に回復させることができ、永続的に濁水を清澄化処理することが可能になる。
【００２６】
本発明の濁水処理装置において、前記ろ過槽は、下部側に、上端側から下端に向かうに従い漸次中心軸に近づくように傾斜する傾斜部を備えて形成されていることがより望ましい。
【００２７】
また、本発明の濁水処理方法においては、下部側に、上端側から下端に向かうに従い漸次中心軸に近づくように傾斜する傾斜部を備えて前記ろ過槽を形成し、前記ろ過槽内の前記濁質を前記傾斜部で導いて、前記ろ過槽内の前記濁質が下部側に溜まるようにすることがより望ましい。
【００２８】
これらの発明においては、ろ過膜に付着し、自重で剥落するなどした濁質（汚泥）を傾斜部で導いて沈降させ、ろ過槽の下部側に溜めることが可能になる。これにより、ろ過槽内から濁質を効率よく回収（排出）することが可能になる。
【００２９】
本発明の濁水処理装置においては、前記ろ過膜が不織布を用いて形成されていることがさらに望ましい。
【００３０】
また、本発明の濁水処理方法においては、不織布を用いて前記ろ過膜を形成し、前記凝集槽から前記ろ過槽の内部に送られる前記濁水の量を制御し、前記ろ過膜を流通する前記濁水の流通速度を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下に保って、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させることがさらに望ましい。
【００３１】
これらの発明においては、不織布を用いて形成することでろ過膜（ひいてはろ過槽、濁水処理装置）を安価に形成することが可能になる。また、不織布を用いることで、付着した濁質をその自重で剥落しやすくすることができ、ろ過性能を長期にわたって維持することが可能になる。さらに、ろ過槽内の下部側に濁質（汚泥）を溜めて容易に回収することが可能になる。
【００３２】
さらに、凝集槽からろ過槽の内部に送られる濁水の量を制御し、ろ過膜（不織布）を流通する濁水の流通速度を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下に保つことで、確実にろ過膜によって濁水を清澄化することが可能になる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の濁水処理装置及び濁水処理方法によれば、少なくともろ過槽を濁水中に設置し、アオコや粘土質の土壌などの濁質によって濁りが生じた水を清澄化することが可能になる。これにより、従来の濁水処理システムと比較し、湖沼やダム、貯水池等の永続的に処理することが求められ、且つ莫大な量の濁水を、小規模な設備で効率よく経済的に清澄化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る濁水処理装置（及び濁水処理方法）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る濁水処理装置及び濁水処理方法について説明する。ここで、本実施形態は、アオコや粘土質の土壌などの濁質が混在して濁りが発生した湖沼やダム、貯水池等の濁水を清澄化するための濁水処理装置及び濁水処理方法に関するものである。
【００３６】
本実施形態の濁水処理装置Ａは、図１に示すように、台船１と、濁水採取槽２と、凝集槽３と、ろ過槽４と、脱水装置５とを備えて構成されている。
【００３７】
濁水採取槽２は、濁水Ｗ（原水、処理対象水、水面Ｗ１に浮上したスカムを含む）を採取して一時的に貯留するためのものであり、上部側を水面Ｗ１から上方に配した状態で濁水Ｗに浸漬して設置されている。また、濁水採取槽２には、採取した濁水Ｗを凝集槽３に送るための例えばポンプなどが設けられている。
【００３８】
凝集槽３は、濁水採取槽２から送られた濁水Ｗを一時的に貯留するとともに、貯留した濁水ＷにＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの凝集剤Ｐを添加して、濁水Ｗ中の濁質を凝集しフロック化させるためのものである。そして、本実施形態の凝集槽３は、濁水採取槽２と一体形成され、上部側を水面Ｗ１から上方に配した状態で濁水Ｗに浸漬して設置されている。また、この凝集槽３は、順次濁水採取槽２から濁水Ｗが送られることによるオーバーフローで凝集剤Ｐを添加した濁水Ｗ’（凝集槽３で処理した後の濁水）をろ過槽４に送るように構成されている。
【００３９】
ろ過槽４は、少なくとも外周側にろ過膜６を備えて断面円形の袋状あるいは箱状に形成されている。また、本実施形態では、ろ過膜６が不織布を用いて形成され、幅１０ｃｍ程度の箱状を呈するように形成されている。さらに、本実施形態のろ過槽４は、下部４ａ側に、上端４ｂ側から下端４ｃに向かうに従い漸次中心軸Ｏ１に近づくように傾斜する傾斜部４ｄを備え、下部４ａ側が円錐状に、上部４ｅ側が円筒状に形成されている。なお、ろ過槽４は、ろ過膜（不織布）６を径方向に複数重ねて形成したり、板状に形成して構成されていてもよい。また、下部４ａに傾斜部４ｄを設けずに有底筒状、円柱状を呈するように形成されていてもよい。
【００４０】
そして、このろ過槽４は、開口する上端４ｂ側Ｈを例えば２０ｃｍ程度、濁水Ｗの水面Ｗ１よりも上方に配した状態で、濁水Ｗに例えば５〜１０ｍ程度浸漬して設置されている。
【００４１】
また、ろ過槽４には、その内部にエアリフト管７が配設されている。エアリフト管７は、一端側にエア供給管が繋げられ、一端側に供給したエア８がエアリフト管７の内部を上昇するとともに、ろ過槽４の下部４ａ側に溜まった濁質（汚泥Ｓ）を一端から吸い上げて、ろ過槽４の外部に排出させるためのものである。そして、本実施形態では、このエアリフト管７がろ過槽４の中心軸Ｏ１上に配設されるとともに、その一端（下端）をろ過槽４の下部４ａに配し、他端（上端）を脱水装置５に繋げて設けられている。
【００４２】
さらに、ろ過槽４には、その内部にバブリング用配管（散気装置）９が設けられている。バブリング用配管９は、エア供給管が繋げられ、供給したエア８をろ過槽４内の濁水Ｗ’に散気してバブリングし、ろ過膜６に付着した濁質Ｓを除去するためのものである。すなわち、バブリング用配管９は、ろ過膜６を洗浄するためのものである。そして、本実施形態では、このバブリング用配管９がろ過槽７の下部４ａに水平に配設されている。
【００４３】
脱水装置５は、エアリフト管７によってろ過槽４の外部に排出された濁質Ｓを受け入れて脱水処理するためのものであり、台船１上に設置されている。
【００４４】
次に、上記構成からなる本実施形態の濁水処理装置Ａを用いてアオコや粘土質の土壌などの濁質が混在して濁りが発生した湖沼やダム、貯水池等の濁水Ｗを処理（清澄化）する方法について説明する。
【００４５】
湖沼やダム、貯水池等の濁水Ｗを処理する際には、はじめに、台船１を用いて濁水採取槽２、凝集槽３、ろ過槽４、脱水装置５を所定位置に搬送するとともに、濁水採取槽２、凝集槽３、ろ過槽４を濁水Ｗに浸漬して設置する。
【００４６】
そして、濁水採取槽２を濁水Ｗに浸漬させるとともに、この濁水採取槽２に濁水Ｗが採取され、例えばポンプなどを駆動するとともに、採取した濁水Ｗが凝集槽３に送られる。なお、濁水採取槽２内の濁水Ｗを凝集槽３に送るとともに、新たな濁水Ｗが濁水採取槽２に流入して採取される。
【００４７】
凝集槽３に送られた濁水Ｗには、凝集剤Ｐが添加され、アオコや粘土質の土壌といった浮遊性物質、スカムなどの濁質が凝集して、フロックが形成される（フロック化される）。
【００４８】
このように凝集槽３で処理した後の濁水Ｗ’は、濁水採取槽２から順次凝集槽３に濁水Ｗが送られることにより、凝集槽３からオーバーフローして、開口する上端４ｂ側からろ過槽４の内部に送られる。そして、ろ過槽４内の濁水Ｗ’の水面が外部の濁水Ｗの水面Ｗ１よりも上方に配されるとともに、水位差によってろ過槽４内の濁水Ｗ’がろ過膜（不織布）６を内部から外部に向けて流通し、フロック化した濁質Ｓをろ過膜６で捕捉させつつ清澄化したろ過水Ｗ’’が外部の濁水Ｗ中に流出する（排出される）。
【００４９】
また、このとき、本実施形態のように不織布を用いてろ過膜６を形成した場合には、濁質Ｓが捕捉されて不織布の目がある程度目詰まると、濁水Ｗ’の流通路が細かくなり、不織布のろ過性能が向上する。さらに、凝集槽３からろ過槽４の内部に送られる濁水Ｗ’の量を制御し、ろ過膜６を流通する濁水Ｗ’の膜面流速（流通速度）を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下、好ましくは２ｍ３／ｍ２／ｄａｙに保つことで、確実に濁質Ｓがろ過膜６で捕捉され、清澄化したろ過水Ｗ’’が外部の濁水Ｗ中に排出される。すなわち、好適にろ過される。
【００５０】
ここで、表１は、アオコを含有した池水（アオコ濁水Ｗ）と、粘土を含有した人口濁水（粘土濁水Ｗ）とを用い、膜面流速を段階的に変化させた際の処理性能（ろ過性能）を確認した試験結果を示している。
【００５１】
【表１】
【００５２】
この試験では、アオコ濁水Ｗの濁質濃度（原水のアオコ濃度）が４０ｍｇ／Ｌであり、粘土濁水Ｗの濁質濃度（原水の粘土濃度）を１４６ｍｇ／Ｌとしている。また、ろ過膜６にはティーパックと同等の不織布を使用し、凝集剤ＰとしてＰＡＣを使用している。
【００５３】
さらに、この試験では、凝集剤Ｐを添加していないアオコ濁水Ｗと粘土濁水Ｗをそれぞれ、膜面流速を２ｍ３／ｍ２／ｄａｙとしてろ過膜６に流通させた。また、凝集剤Ｐを添加濃度５０ｍｇ／Ｌとなるようにアオコ濁水Ｗと粘土濁水Ｗにそれぞれ添加し、これら凝集剤Ｐを添加したアオコ濁水Ｗ’と粘土濁水Ｗ’をそれぞれ、２、４、１０、２０、４０、８０ｍ３／ｍ２／ｄａｙの６段階の膜面流速でろ過膜６に流通させた。そして、ろ過膜６を透過したろ過水（処理水）Ｗ’’のアオコ濃度、粘土濃度（浮遊性物質濃度（ＳＳ濃度））を測定して各ケースの処理性能を確認した。
【００５４】
この結果、表１に示すように、凝集剤Ｐを添加していないケースでは、アオコ濁水Ｗのろ過水Ｗ’’のアオコ濃度が１５ｍｇ／Ｌとなり、粘土濁水Ｗのろ過水Ｗ’’の粘土濃度が６５ｍｇ／Ｌとなった。
【００５５】
また、凝集剤Ｐを添加した場合、粘土濁水Ｗ’は、膜面流速が２、４、１０、２０、４０、８０ｍ３／ｍ２／ｄａｙの全てのケースで完全に清澄化される（ろ過水Ｗ’’の粘土濃度が０ｍｇ／Ｌになる）ことが確認された。但し、膜面流速を２０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以上にすると、ろ過膜６に閉塞が発生し、試験途中でろ過できなくなった。
【００５６】
一方、凝集剤Ｐを添加したアオコ濁水Ｗ’においては、膜面流速を４、１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙにすると、ろ過水Ｗ’’のアオコ濃度が原水Ｗのアオコ濃度の半分に低下し、膜面流速を２ｍ３／ｍ２／ｄａｙにすると、大幅にアオコ濃度が低下することが確認された。さらに、膜面流速を２０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以上にすると、全く清澄化されない（原水Ｗとろ過水Ｗ’’のアオコ濃度が同じになる）ことが確認された。これは、凝集剤Ｐによりアオコがフロック化するが、その強度が小さいため（崩れやすいため）、膜面流速を上げるほどに処理性能が低下することを示している。
【００５７】
この試験結果に基づき、凝集槽３からろ過槽４の内部に送られる濁水Ｗ’の量を制御し、ろ過膜６を流通する濁水Ｗ’の膜面流速（流通速度）を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下、好ましくは２ｍ３／ｍ２／ｄａｙに保つことで、確実に濁質Ｓをろ過膜６で捕捉しつつ清澄化したろ過水Ｗ’’を外部の濁水Ｗ中に排出できることが実証されている。
【００５８】
一方、上記のようにろ過槽４のろ過膜６でフロック化した濁質を捕捉させ、濁水Ｗ’を清澄化処理してゆくと、徐々にろ過膜６に濁質が付着して堆積してゆく。そして、このようにろ過膜６の膜面に堆積した濁質（汚泥Ｓ）の一部は、自重で剥落し、ろ過槽４の下部４ａに溜まってゆく。このとき、ろ過膜６に不織布を用いることで膜面に付着した濁質Ｓが剥落しやすくなる。また、ろ過槽４の下部４ａに傾斜部４ｄが設けられているため、濁質Ｓが傾斜部４ｄで下部４ａ側に導かれ、確実に沈降して下部４ａ側に溜められる。
【００５９】
そして、本実施形態においては、このようにろ過槽４の下部４ａに溜まった濁質（汚泥Ｓ）を回収する際に、エアリフト管７の一端側にエア供給管からエア８を供給すると、エア８がエアリフト管７の内部を上昇するとともに濁質Ｓが一端から吸い上げられ、エアリフト管７を通じてろ過槽４の外部に排出される。また、エアリフト管７によってろ過槽４の外部に排出された濁質Ｓは、そのまま脱水装置５に送られ、この脱水装置５で脱水処理される。
【００６０】
さらに、低膜面流速で処理を行うことで、ろ過膜６の膜面への濁質（汚泥Ｓ）の付着を極力少なくして長時間の運転が可能になるが、長時間運転を行った結果、ろ過膜６の膜面に付着した濁質Ｓによってろ過速度が遅くなり（ろ過性能が低下し）、ろ過槽４内の濁水Ｗ’と外部の濁水Ｗの間の水位差が徐々に増大してくる。これに対し、本実施形態では、大きな水位差が発生するようになった場合に、一旦ろ過槽４への濁水Ｗ’の供給を停止し、ろ過槽４の内部に設けられたバブリング用配管９にエア供給管からエア８を供給する。このようにバブリング用配管９にエア８を供給すると、エア８が散気され、ろ過槽４内の濁水Ｗ’がバブリングされる。これにより、ろ過膜６に付着した濁質Ｓが除去される。
【００６１】
また、バブリング用配管９からの散気とともに、エアリフト管７によってろ過槽４内の濁水Ｗ’を引き抜くことにより、ろ過膜６の外側からろ過槽４内に向けて濁水Ｗを流通させるようにしてもよい。そして、このように処理時と逆にろ過膜６に濁水Ｗを流通させることで、ろ過膜６の膜面に付着した濁質Ｓが効率的に除去される。
【００６２】
このようにバブリング用配管９やエアリフト管７を用いてろ過膜６の膜面の洗浄処理を施すことにより、ろ過膜６のろ過性能の回復が図られる。
【００６３】
したがって、本実施形態の濁水処理装置Ａ及び濁水処理方法においては、濁水採取槽２に採取した濁水Ｗを凝集槽３に送り、さらに、この凝集槽３で凝集剤Ｐを添加して濁質をフロック化させ、フロック化した濁質Ｗ’をろ過槽４に送り、濁水Ｗに浸漬して設置したろ過槽４のろ過膜６でろ過して、清澄化したろ過水Ｗ’’を濁水Ｗ中に排出させることができる。これにより、従来の濁水処理システムと比較し、湖沼やダム、貯水池等の永続的に処理することが求められ、且つ莫大な量の濁水Ｗを、小規模な設備で効率よく経済的に清澄化処理することが可能になる。なお、濁水Ｗ（濁質）には、スカムも含まれ、このスカムにおいても同様に処理することが可能である。
【００６４】
また、濁水採取槽２や凝集槽３をろ過槽４とともに濁水Ｗに浸漬して設置することにより、濁水採取槽２による濁水Ｗの採取、凝集槽３からろ過槽４への濁水Ｗ’の送水を容易にすることが可能になり、さらに小規模な設備で効率よく経済的に濁水Ｗを清澄化処理することが可能になる。
【００６５】
さらに、エアリフト管７にエア８を供給することで、このエアリフト管７を通じてろ過槽４の外部に濁質（汚泥Ｓ）を排出し、回収することが可能になる。これにより、長期にわたって永続的に濁水Ｗを清澄化処理することが可能になる。
【００６６】
また、エアリフト管７によってろ過槽４の外部に排出した濁質（汚泥Ｓ）を脱水装置５で脱水処理することができ、より効率的な濁水処理を実現することが可能になる。
【００６７】
さらに、バブリング用配管９によってろ過槽４内の濁水Ｗ’をバブリングして、付着した濁質Ｓをろ過膜６から除去することが可能になる。これにより、ろ過膜６のろ過性能を容易に回復させることができ、永続的に濁水Ｗを清澄化処理することが可能になる。
【００６８】
また、ろ過槽４が、下部４ａ側に傾斜部４ｄを備えて形成されていることにより、ろ過膜６に付着し、自重で剥落するなどした濁質Ｓを傾斜部４ｄで導いて沈降させ、ろ過槽４の下部４ａ側に溜めることが可能になる。これにより、ろ過槽４内から濁質Ｓを効率よく回収（排出）することが可能になる。
【００６９】
さらに、ろ過膜６が不織布を用いて形成されていることにより、ろ過膜６（ひいてはろ過槽４、濁水処理装置Ａ）を安価に形成することが可能になる。また、不織布を用いることで、付着した濁質Ｓをその自重で剥落しやすくすることができ、ろ過性能を長期にわたって維持することが可能になる。さらに、ろ過槽４内の下部４ａ側に濁質（汚泥Ｓ）を溜めて容易に回収することが可能になる。
【００７０】
また、凝集槽３からろ過槽４の内部に送られる濁水Ｗ’の量を制御し、ろ過膜（不織布）６を流通する濁水Ｗ’の流通速度を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下に保つことで、確実にろ過膜６によって濁水Ｗを清澄化することが可能になる。
【００７１】
よって、本実施形態の濁水処理装置Ａ及び濁水処理方法によれば、湖沼やダム、貯水池等の大規模な濁水Ｗを最低限の設備で迅速に清澄化することが可能になるとともに、発生した汚泥Ｓを回収することが可能になる。
【００７２】
以上、本発明に係る濁水処理装置及び濁水処理方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 台船
２ 濁水採取槽
３ 凝集槽
４ ろ過槽
４ａ 下部
４ｂ 上端
４ｃ 下端
４ｄ 傾斜部
４ｅ 上部
５ 脱水装置
６ ろ過膜（不織布）
７ エアリフト管
８ エア
９ バブリング用配管
Ａ 濁水処理装置
Ｏ１ ろ過槽の中心軸
Ｐ 凝集剤（ＰＡＣ）
Ｓ 濁質（汚泥）
Ｗ 濁水（原水、処理対象水）
Ｗ１ 水面
Ｗ’ 凝集槽で処理した後の濁水
Ｗ’’ ろ過水（処理水）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湖沼やダム、貯水池等で発生した濁水を処理するための濁水処理装置及び濁水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、湖沼では、富栄養化により、特に夏場にアオコが発生することが問題になっている。また、ダムや貯水池では、アオコの他に、上流域に豪雨が発生して粘土質の土壌が流入し、豪雨後にも濁りが残留することが問題になっている。
【０００３】
すなわち、このようなアオコや粘土質の土壌など、粒子径が小さく、水に混合すると分散し、ほとんど沈降しない濁質（浮遊性物質）による濁りは、長期にわたって消えることがない。そして、ダム等では、このような濁水を放水することによって下流域に影響を及ぼす。また、アオコや底泥が浮上して水面にスカムが発生することにより、悪臭や景観の悪化を生じさせる。
【０００４】
一方、特許文献１には、トンネル・ダムなどの工事排水、あるいは砕石・鉱山などの産業排水などを処理するための濁水処理システムが開示されている。この濁水処理システムは、処理対象水（濁水）を受け入れる原水槽と、この原水槽から供給される処理対象水と無機系凝集剤とを混合撹拌する混合撹拌装置と、混合撹拌装置を経由して供給された処理対象水に高分子凝集剤を添加して粒子（濁質、浮遊性物質）を凝集成長させる緩速撹拌槽と、緩速撹拌槽から供給された処理対象水を上澄水と凝集粒子とに沈殿分離する凝集沈殿槽と、磁気装置とで構成されている。
【０００５】
この濁水処理システムでは、磁気装置によって、極性を付与された懸濁粒子、あるいは自然に備わった極性の粒子が混在する処理対象水の異極性吸引を誘起し、最小単位の粒子結合を進行させる。そして、反発運動力を失った最小単位の結合物が混入する処理対象水に無機系の凝集剤を添加して混合すると、自然な形で凝集が始まり、さらに高分子凝集剤の添加・混合撹拌により急速に大きなフロックへと成長して凝集沈殿槽に導かれる。これにより、従来の濁水処理設備で形成される凝集フロックより大きな凝集粒子にすることができ、急速に凝集粒子と綺麗な上澄水とに分離することを可能にしている（濁水を清澄化することを可能にしている）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３０７０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、湖沼やダム、貯水池等の濁水処理に特許文献１に開示された濁水処理システムを採用する場合には、莫大な濁水（広い水面積を有して貯留された濁水）を処理することになるため、大規模な濁水処理システムを構築することが必要になり、また、湖沼やダム、貯水池等の水域外に濁水処理システムを設けることが必要になる。このため、特許文献１に開示された濁水処理システムは、永続的に処理することが求められ、且つ莫大な量の湖沼やダム、貯水池等の濁水処理に採用することが、特に経済的な面から難しい。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、アオコや粘土質の土壌などの濁質が混在して濁りが発生した湖沼やダム、貯水池等の濁水を小規模な設備で効率よく清澄化することを可能にする濁水処理装置及び濁水処理方法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】
【０００９】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の濁水処理装置は、濁水を清澄化するための濁水処理装置であって、前記濁水を採取する濁水採取槽と、前記濁水採取槽から送られた前記濁水を一時的に貯留するとともに、凝集剤を添加して前記濁水中の濁質をフロック化させるための凝集槽と、少なくとも外周側にろ過膜を備えて袋状あるいは箱状に形成され、開口する上端側を前記濁水の水面よりも上方に配した状態で前記濁水に浸漬して設置されるろ過槽とを備え、前記凝集槽で処理した後の濁水を前記ろ過槽の開口する上端側から内部に送って前記ろ過膜に流通させ、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の濁水処理方法は、濁水を清澄化するための濁水処理方法であって、濁水採取槽に前記濁水を採取し、前記濁水採取槽から前記濁水を凝集槽に送り、該凝集槽で前記濁水を一時的に貯留するとともに、凝集剤を添加して前記濁水中の濁質をフロック化させ、少なくとも外周側にろ過膜を備えて袋状あるいは箱状に形成され、開口する上端側を前記濁水の水面よりも上方に配した状態で前記濁水に浸漬して設置されたろ過槽の内部に、前記凝集槽で処理した後の濁水を送って前記ろ過膜に流通させ、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させることを特徴とする。
【００１２】
これらの発明においては、濁水採取槽に採取した濁水を凝集槽に送り、さらに、この凝集槽で凝集剤を添加して濁質をフロック化させ、フロック化した濁水をろ過槽に送り、濁水に浸漬して設置したろ過槽のろ過膜でろ過して、清澄化したろ過水を濁水中に排出させることができる。これにより、従来の濁水処理システムと比較し、湖沼やダム、貯水池等の永続的に処理することが求められ、且つ莫大な量の濁水を、小規模な設備で効率よく経済的に清澄化処理することが可能になる。
【００１３】
なお、本発明の濁水（濁質）には、スカムも含まれ、このスカムにおいても同様に処理することが可能である。
【００１４】
本発明の濁水処理装置においては、前記濁水採取槽及び／又は前記凝集槽が前記ろ過槽とともに前記濁水に浸漬して設置されていることが望ましい。
【００１５】
また、本発明の濁水処理方法においては、前記濁水採取槽及び／又は前記凝集槽を前記ろ過槽とともに前記濁水に浸漬して設置することが望ましい。
【００１６】
これらの発明においては、濁水採取槽や凝集槽をろ過槽とともに濁水に浸漬して設置することにより、濁水採取槽による濁水の採取、凝集槽からろ過槽への濁水の送水を容易にすることが可能になり、さらに小規模な設備で効率よく経済的に濁水を清澄化処理することが可能になる。
【００１７】
本発明の濁水処理装置においては、前記ろ過槽の内部にエアリフト管が配設され、前記ろ過槽の下部側に溜まった前記濁質を前記エアリフト管に供給したエアの上昇とともに前記エアリフト管を通じて前記ろ過槽の外部に排出させるように構成されていることがより望ましい。
【００１８】
また、本発明の濁水処理方法においては、前記ろ過槽の内部にエアリフト管を配設し、前記ろ過槽の下部側に溜まった前記濁質を前記エアリフト管に供給したエアの上昇とともに前記エアリフト管を通じて前記ろ過槽の外部に排出させることがより望ましい。
【００１９】
これらの発明においては、濁水を清澄化処理してゆくとともにろ過膜に濁質が付着し、このろ過膜に付着した濁質（汚泥）が自重で剥落するなどして、ろ過槽内に汚泥が溜まってゆくことになるが、エアリフト管にエアを供給することで、このエアリフト管を通じてろ過槽の外部に濁質（汚泥）を排出し、回収することが可能になる。これにより、長期にわたって永続的に濁水を清澄化処理することが可能になる。
【００２０】
本発明の濁水処理装置においては、前記エアリフト管によって前記濁質を前記ろ過槽の外部に排出するとともに受け入れて脱水処理する脱水装置を備えていることがさらに望ましい。
【００２１】
また、本発明の濁水処理方法においては、前記エアリフト管によって前記濁質を前記ろ過槽の外部に排出するとともに脱水装置に送って脱水処理することがさらに望ましい。
【００２２】
これらの発明においては、エアリフト管によってろ過槽の外部に排出した濁質（汚泥）を脱水装置で脱水処理することができ、より効率的な濁水処理を実現することが可能になる。
【００２３】
本発明の濁水処理装置においては、前記ろ過槽の内部にバブリング用配管が設けられ、該バブリング用配管によって前記ろ過槽内の前記濁水をバブリングして、付着した前記濁質を前記ろ過膜から除去するように構成されていることが望ましい。
【００２４】
また、本発明の濁水処理方法においては、前記ろ過槽の内部にバブリング用配管を設け、該バブリング用配管によって前記ろ過槽内の前記濁水をバブリングして、付着した前記濁質を前記ろ過膜から除去することが望ましい。
【００２５】
これらの発明においては、濁水を清澄化処理してゆくとともにろ過膜に濁質が付着し、このろ過膜のろ過性能が徐々に低下してゆくことになるが、バブリング用配管によってろ過槽内の濁水をバブリングして、付着した濁質（汚泥）をろ過膜から除去することが可能になる。これにより、ろ過膜のろ過性能を容易に回復させることができ、永続的に濁水を清澄化処理することが可能になる。
【００２６】
本発明の濁水処理装置において、前記ろ過槽は、下部側に、上端側から下端に向かうに従い漸次中心軸に近づくように傾斜する傾斜部を備えて形成されていることがより望ましい。
【００２７】
また、本発明の濁水処理方法においては、下部側に、上端側から下端に向かうに従い漸次中心軸に近づくように傾斜する傾斜部を備えて前記ろ過槽を形成し、前記ろ過槽内の前記濁質を前記傾斜部で導いて、前記ろ過槽内の前記濁質が下部側に溜まるようにすることがより望ましい。
【００２８】
これらの発明においては、ろ過膜に付着し、自重で剥落するなどした濁質（汚泥）を傾斜部で導いて沈降させ、ろ過槽の下部側に溜めることが可能になる。これにより、ろ過槽内から濁質を効率よく回収（排出）することが可能になる。
【００２９】
本発明の濁水処理装置においては、前記ろ過膜が不織布を用いて形成されていることがさらに望ましい。
【００３０】
また、本発明の濁水処理方法においては、不織布を用いて前記ろ過膜を形成し、前記凝集槽から前記ろ過槽の内部に送られる前記濁水の量を制御し、前記ろ過膜を流通する前記濁水の流通速度を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下に保って、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させることがさらに望ましい。
【００３１】
これらの発明においては、不織布を用いて形成することでろ過膜（ひいてはろ過槽、濁水処理装置）を安価に形成することが可能になる。また、不織布を用いることで、付着した濁質をその自重で剥落しやすくすることができ、ろ過性能を長期にわたって維持することが可能になる。さらに、ろ過槽内の下部側に濁質（汚泥）を溜めて容易に回収することが可能になる。
【００３２】
さらに、凝集槽からろ過槽の内部に送られる濁水の量を制御し、ろ過膜（不織布）を流通する濁水の流通速度を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下に保つことで、確実にろ過膜によって濁水を清澄化することが可能になる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の濁水処理装置及び濁水処理方法によれば、少なくともろ過槽を濁水中に設置し、アオコや粘土質の土壌などの濁質によって濁りが生じた水を清澄化することが可能になる。これにより、従来の濁水処理システムと比較し、湖沼やダム、貯水池等の永続的に処理することが求められ、且つ莫大な量の濁水を、小規模な設備で効率よく経済的に清澄化することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る濁水処理装置（及び濁水処理方法）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る濁水処理装置及び濁水処理方法について説明する。ここで、本実施形態は、アオコや粘土質の土壌などの濁質が混在して濁りが発生した湖沼やダム、貯水池等の濁水を清澄化するための濁水処理装置及び濁水処理方法に関するものである。
【００３６】
本実施形態の濁水処理装置Ａは、図１に示すように、台船１と、濁水採取槽２と、凝集槽３と、ろ過槽４と、脱水装置５とを備えて構成されている。
【００３７】
濁水採取槽２は、濁水Ｗ（原水、処理対象水、水面Ｗ１に浮上したスカムを含む）を採取して一時的に貯留するためのものであり、上部側を水面Ｗ１から上方に配した状態で濁水Ｗに浸漬して設置されている。また、濁水採取槽２には、採取した濁水Ｗを凝集槽３に送るための例えばポンプなどが設けられている。
【００３８】
凝集槽３は、濁水採取槽２から送られた濁水Ｗを一時的に貯留するとともに、貯留した濁水ＷにＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの凝集剤Ｐを添加して、濁水Ｗ中の濁質を凝集しフロック化させるためのものである。そして、本実施形態の凝集槽３は、濁水採取槽２と一体形成され、上部側を水面Ｗ１から上方に配した状態で濁水Ｗに浸漬して設置されている。また、この凝集槽３は、順次濁水採取槽２から濁水Ｗが送られることによるオーバーフローで凝集剤Ｐを添加した濁水Ｗ’（凝集槽３で処理した後の濁水）をろ過槽４に送るように構成されている。
【００３９】
ろ過槽４は、少なくとも外周側にろ過膜６を備えて断面円形の袋状あるいは箱状に形成されている。また、本実施形態では、ろ過膜６が不織布を用いて形成され、幅１０ｃｍ程度の箱状を呈するように形成されている。さらに、本実施形態のろ過槽４は、下部４ａ側に、上端４ｂ側から下端４ｃに向かうに従い漸次中心軸Ｏ１に近づくように傾斜する傾斜部４ｄを備え、下部４ａ側が円錐状に、上部４ｅ側が円筒状に形成されている。なお、ろ過槽４は、ろ過膜（不織布）６を径方向に複数重ねて形成したり、板状に形成して構成されていてもよい。また、下部４ａに傾斜部４ｄを設けずに有底筒状、円柱状を呈するように形成されていてもよい。
【００４０】
そして、このろ過槽４は、開口する上端４ｂ側Ｈを例えば２０ｃｍ程度、濁水Ｗの水面Ｗ１よりも上方に配した状態で、濁水Ｗに例えば５〜１０ｍ程度浸漬して設置されている。
【００４１】
また、ろ過槽４には、その内部にエアリフト管７が配設されている。エアリフト管７は、一端側にエア供給管が繋げられ、一端側に供給したエア８がエアリフト管７の内部を上昇するとともに、ろ過槽４の下部４ａ側に溜まった濁質（汚泥Ｓ）を一端から吸い上げて、ろ過槽４の外部に排出させるためのものである。そして、本実施形態では、このエアリフト管７がろ過槽４の中心軸Ｏ１上に配設されるとともに、その一端（下端）をろ過槽４の下部４ａに配し、他端（上端）を脱水装置５に繋げて設けられている。
【００４２】
さらに、ろ過槽４には、その内部にバブリング用配管（散気装置）９が設けられている。バブリング用配管９は、エア供給管が繋げられ、供給したエア８をろ過槽４内の濁水Ｗ’に散気してバブリングし、ろ過膜６に付着した濁質Ｓを除去するためのものである。すなわち、バブリング用配管９は、ろ過膜６を洗浄するためのものである。そして、本実施形態では、このバブリング用配管９がろ過槽７の下部４ａに水平に配設されている。
【００４３】
脱水装置５は、エアリフト管７によってろ過槽４の外部に排出された濁質Ｓを受け入れて脱水処理するためのものであり、台船１上に設置されている。
【００４４】
次に、上記構成からなる本実施形態の濁水処理装置Ａを用いてアオコや粘土質の土壌などの濁質が混在して濁りが発生した湖沼やダム、貯水池等の濁水Ｗを処理（清澄化）する方法について説明する。
【００４５】
湖沼やダム、貯水池等の濁水Ｗを処理する際には、はじめに、台船１を用いて濁水採取槽２、凝集槽３、ろ過槽４、脱水装置５を所定位置に搬送するとともに、濁水採取槽２、凝集槽３、ろ過槽４を濁水Ｗに浸漬して設置する。
【００４６】
そして、濁水採取槽２を濁水Ｗに浸漬させるとともに、この濁水採取槽２に濁水Ｗが採取され、例えばポンプなどを駆動するとともに、採取した濁水Ｗが凝集槽３に送られる。なお、濁水採取槽２内の濁水Ｗを凝集槽３に送るとともに、新たな濁水Ｗが濁水採取槽２に流入して採取される。
【００４７】
凝集槽３に送られた濁水Ｗには、凝集剤Ｐが添加され、アオコや粘土質の土壌といった浮遊性物質、スカムなどの濁質が凝集して、フロックが形成される（フロック化される）。
【００４８】
このように凝集槽３で処理した後の濁水Ｗ’は、濁水採取槽２から順次凝集槽３に濁水Ｗが送られることにより、凝集槽３からオーバーフローして、開口する上端４ｂ側からろ過槽４の内部に送られる。そして、ろ過槽４内の濁水Ｗ’の水面が外部の濁水Ｗの水面Ｗ１よりも上方に配されるとともに、水位差によってろ過槽４内の濁水Ｗ’がろ過膜（不織布）６を内部から外部に向けて流通し、フロック化した濁質Ｓをろ過膜６で捕捉させつつ清澄化したろ過水Ｗ’’が外部の濁水Ｗ中に流出する（排出される）。
【００４９】
また、このとき、本実施形態のように不織布を用いてろ過膜６を形成した場合には、濁質Ｓが捕捉されて不織布の目がある程度目詰まると、濁水Ｗ’の流通路が細かくなり、不織布のろ過性能が向上する。さらに、凝集槽３からろ過槽４の内部に送られる濁水Ｗ’の量を制御し、ろ過膜６を流通する濁水Ｗ’の膜面流速（流通速度）を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下、好ましくは２ｍ３／ｍ２／ｄａｙに保つことで、確実に濁質Ｓがろ過膜６で捕捉され、清澄化したろ過水Ｗ’’が外部の濁水Ｗ中に排出される。すなわち、好適にろ過される。
【００５０】
ここで、表１は、アオコを含有した池水（アオコ濁水Ｗ）と、粘土を含有した人口濁水（粘土濁水Ｗ）とを用い、膜面流速を段階的に変化させた際の処理性能（ろ過性能）を確認した試験結果を示している。
【００５１】
【表１】
【００５２】
この試験では、アオコ濁水Ｗの濁質濃度（原水のアオコ濃度）が４０ｍｇ／Ｌであり、粘土濁水Ｗの濁質濃度（原水の粘土濃度）を１４６ｍｇ／Ｌとしている。また、ろ過膜６にはティーパックと同等の不織布を使用し、凝集剤ＰとしてＰＡＣを使用している。
【００５３】
さらに、この試験では、凝集剤Ｐを添加していないアオコ濁水Ｗと粘土濁水Ｗをそれぞれ、膜面流速を２ｍ３／ｍ２／ｄａｙとしてろ過膜６に流通させた。また、凝集剤Ｐを添加濃度５０ｍｇ／Ｌとなるようにアオコ濁水Ｗと粘土濁水Ｗにそれぞれ添加し、これら凝集剤Ｐを添加したアオコ濁水Ｗ’と粘土濁水Ｗ’をそれぞれ、２、４、１０、２０、４０、８０ｍ３／ｍ２／ｄａｙの６段階の膜面流速でろ過膜６に流通させた。そして、ろ過膜６を透過したろ過水（処理水）Ｗ’’のアオコ濃度、粘土濃度（浮遊性物質濃度（ＳＳ濃度））を測定して各ケースの処理性能を確認した。
【００５４】
この結果、表１に示すように、凝集剤Ｐを添加していないケースでは、アオコ濁水Ｗのろ過水Ｗ’’のアオコ濃度が１５ｍｇ／Ｌとなり、粘土濁水Ｗのろ過水Ｗ’’の粘土濃度が６５ｍｇ／Ｌとなった。
【００５５】
また、凝集剤Ｐを添加した場合、粘土濁水Ｗ’は、膜面流速が２、４、１０、２０、４０、８０ｍ３／ｍ２／ｄａｙの全てのケースで完全に清澄化される（ろ過水Ｗ’’の粘土濃度が０ｍｇ／Ｌになる）ことが確認された。但し、膜面流速を２０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以上にすると、ろ過膜６に閉塞が発生し、試験途中でろ過できなくなった。
【００５６】
一方、凝集剤Ｐを添加したアオコ濁水Ｗ’においては、膜面流速を４、１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙにすると、ろ過水Ｗ’’のアオコ濃度が原水Ｗのアオコ濃度の半分に低下し、膜面流速を２ｍ３／ｍ２／ｄａｙにすると、大幅にアオコ濃度が低下することが確認された。さらに、膜面流速を２０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以上にすると、全く清澄化されない（原水Ｗとろ過水Ｗ’’のアオコ濃度が同じになる）ことが確認された。これは、凝集剤Ｐによりアオコがフロック化するが、その強度が小さいため（崩れやすいため）、膜面流速を上げるほどに処理性能が低下することを示している。
【００５７】
この試験結果に基づき、凝集槽３からろ過槽４の内部に送られる濁水Ｗ’の量を制御し、ろ過膜６を流通する濁水Ｗ’の膜面流速（流通速度）を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下、好ましくは２ｍ３／ｍ２／ｄａｙに保つことで、確実に濁質Ｓをろ過膜６で捕捉しつつ清澄化したろ過水Ｗ’’を外部の濁水Ｗ中に排出できることが実証されている。
【００５８】
一方、上記のようにろ過槽４のろ過膜６でフロック化した濁質を捕捉させ、濁水Ｗ’を清澄化処理してゆくと、徐々にろ過膜６に濁質が付着して堆積してゆく。そして、このようにろ過膜６の膜面に堆積した濁質（汚泥Ｓ）の一部は、自重で剥落し、ろ過槽４の下部４ａに溜まってゆく。このとき、ろ過膜６に不織布を用いることで膜面に付着した濁質Ｓが剥落しやすくなる。また、ろ過槽４の下部４ａに傾斜部４ｄが設けられているため、濁質Ｓが傾斜部４ｄで下部４ａ側に導かれ、確実に沈降して下部４ａ側に溜められる。
【００５９】
そして、本実施形態においては、このようにろ過槽４の下部４ａに溜まった濁質（汚泥Ｓ）を回収する際に、エアリフト管７の一端側にエア供給管からエア８を供給すると、エア８がエアリフト管７の内部を上昇するとともに濁質Ｓが一端から吸い上げられ、エアリフト管７を通じてろ過槽４の外部に排出される。また、エアリフト管７によってろ過槽４の外部に排出された濁質Ｓは、そのまま脱水装置５に送られ、この脱水装置５で脱水処理される。
【００６０】
さらに、低膜面流速で処理を行うことで、ろ過膜６の膜面への濁質（汚泥Ｓ）の付着を極力少なくして長時間の運転が可能になるが、長時間運転を行った結果、ろ過膜６の膜面に付着した濁質Ｓによってろ過速度が遅くなり（ろ過性能が低下し）、ろ過槽４内の濁水Ｗ’と外部の濁水Ｗの間の水位差が徐々に増大してくる。これに対し、本実施形態では、大きな水位差が発生するようになった場合に、一旦ろ過槽４への濁水Ｗ’の供給を停止し、ろ過槽４の内部に設けられたバブリング用配管９にエア供給管からエア８を供給する。このようにバブリング用配管９にエア８を供給すると、エア８が散気され、ろ過槽４内の濁水Ｗ’がバブリングされる。これにより、ろ過膜６に付着した濁質Ｓが除去される。
【００６１】
また、バブリング用配管９からの散気とともに、エアリフト管７によってろ過槽４内の濁水Ｗ’を引き抜くことにより、ろ過膜６の外側からろ過槽４内に向けて濁水Ｗを流通させるようにしてもよい。そして、このように処理時と逆にろ過膜６に濁水Ｗを流通させることで、ろ過膜６の膜面に付着した濁質Ｓが効率的に除去される。
【００６２】
このようにバブリング用配管９やエアリフト管７を用いてろ過膜６の膜面の洗浄処理を施すことにより、ろ過膜６のろ過性能の回復が図られる。
【００６３】
したがって、本実施形態の濁水処理装置Ａ及び濁水処理方法においては、濁水採取槽２に採取した濁水Ｗを凝集槽３に送り、さらに、この凝集槽３で凝集剤Ｐを添加して濁質をフロック化させ、フロック化した濁質Ｗ’をろ過槽４に送り、濁水Ｗに浸漬して設置したろ過槽４のろ過膜６でろ過して、清澄化したろ過水Ｗ’’を濁水Ｗ中に排出させることができる。これにより、従来の濁水処理システムと比較し、湖沼やダム、貯水池等の永続的に処理することが求められ、且つ莫大な量の濁水Ｗを、小規模な設備で効率よく経済的に清澄化処理することが可能になる。なお、濁水Ｗ（濁質）には、スカムも含まれ、このスカムにおいても同様に処理することが可能である。
【００６４】
また、濁水採取槽２や凝集槽３をろ過槽４とともに濁水Ｗに浸漬して設置することにより、濁水採取槽２による濁水Ｗの採取、凝集槽３からろ過槽４への濁水Ｗ’の送水を容易にすることが可能になり、さらに小規模な設備で効率よく経済的に濁水Ｗを清澄化処理することが可能になる。
【００６５】
さらに、エアリフト管７にエア８を供給することで、このエアリフト管７を通じてろ過槽４の外部に濁質（汚泥Ｓ）を排出し、回収することが可能になる。これにより、長期にわたって永続的に濁水Ｗを清澄化処理することが可能になる。
【００６６】
また、エアリフト管７によってろ過槽４の外部に排出した濁質（汚泥Ｓ）を脱水装置５で脱水処理することができ、より効率的な濁水処理を実現することが可能になる。
【００６７】
さらに、バブリング用配管９によってろ過槽４内の濁水Ｗ’をバブリングして、付着した濁質Ｓをろ過膜６から除去することが可能になる。これにより、ろ過膜６のろ過性能を容易に回復させることができ、永続的に濁水Ｗを清澄化処理することが可能になる。
【００６８】
また、ろ過槽４が、下部４ａ側に傾斜部４ｄを備えて形成されていることにより、ろ過膜６に付着し、自重で剥落するなどした濁質Ｓを傾斜部４ｄで導いて沈降させ、ろ過槽４の下部４ａ側に溜めることが可能になる。これにより、ろ過槽４内から濁質Ｓを効率よく回収（排出）することが可能になる。
【００６９】
さらに、ろ過膜６が不織布を用いて形成されていることにより、ろ過膜６（ひいてはろ過槽４、濁水処理装置Ａ）を安価に形成することが可能になる。また、不織布を用いることで、付着した濁質Ｓをその自重で剥落しやすくすることができ、ろ過性能を長期にわたって維持することが可能になる。さらに、ろ過槽４内の下部４ａ側に濁質（汚泥Ｓ）を溜めて容易に回収することが可能になる。
【００７０】
また、凝集槽３からろ過槽４の内部に送られる濁水Ｗ’の量を制御し、ろ過膜（不織布）６を流通する濁水Ｗ’の流通速度を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下に保つことで、確実にろ過膜６によって濁水Ｗを清澄化することが可能になる。
【００７１】
よって、本実施形態の濁水処理装置Ａ及び濁水処理方法によれば、湖沼やダム、貯水池等の大規模な濁水Ｗを最低限の設備で迅速に清澄化することが可能になるとともに、発生した汚泥Ｓを回収することが可能になる。
【００７２】
以上、本発明に係る濁水処理装置及び濁水処理方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１ 台船
２ 濁水採取槽
３ 凝集槽
４ ろ過槽
４ａ 下部
４ｂ 上端
４ｃ 下端
４ｄ 傾斜部
４ｅ 上部
５ 脱水装置
６ ろ過膜（不織布）
７ エアリフト管
８ エア
９ バブリング用配管
Ａ 濁水処理装置
Ｏ１ ろ過槽の中心軸
Ｐ 凝集剤（ＰＡＣ）
Ｓ 濁質（汚泥）
Ｗ 濁水（原水、処理対象水）
Ｗ１ 水面
Ｗ’ 凝集槽で処理した後の濁水
Ｗ’’ ろ過水（処理水）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濁水を清澄化するための濁水処理装置であって、
前記濁水を採取する濁水採取槽と、
前記濁水採取槽から送られた前記濁水を一時的に貯留するとともに、凝集剤を添加して前記濁水中の濁質をフロック化させるための凝集槽と、
少なくとも外周側にろ過膜を備えて袋状あるいは箱状に形成され、開口する上端側を前記濁水の水面よりも上方に配した状態で前記濁水に浸漬して設置されるろ過槽とを備え、
前記凝集槽で処理した後の濁水を前記ろ過槽の開口する上端側から内部に送って前記ろ過膜に流通させ、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させるように構成されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の濁水処理装置において、
前記濁水採取槽及び／又は前記凝集槽が前記ろ過槽とともに前記濁水に浸漬して設置されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の濁水処理装置において、
前記ろ過槽の内部にエアリフト管が配設され、前記ろ過槽の下部側に溜まった前記濁質を前記エアリフト管に供給したエアの上昇とともに前記エアリフト管を通じて前記ろ過槽の外部に排出させるように構成されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の濁水処理装置において、
前記エアリフト管によって前記濁質を前記ろ過槽の外部に排出するとともに受け入れて脱水処理する脱水装置を備えていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の濁水処理装置において、
前記ろ過槽の内部にバブリング用配管が設けられ、該バブリング用配管によって前記ろ過槽内の前記濁水をバブリングして、付着した前記濁質を前記ろ過膜から除去するように構成されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の濁水処理装置において、
前記ろ過槽は、下部側に、上端側から下端に向かうに従い漸次中心軸に近づくように傾斜する傾斜部を備えて形成されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の濁水処理装置において、
前記ろ過膜が不織布を用いて形成されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項８】
濁水を清澄化するための濁水処理方法であって、
濁水採取槽に前記濁水を採取し、
前記濁水採取槽から前記濁水を凝集槽に送り、該凝集槽で前記濁水を一時的に貯留するとともに、凝集剤を添加して前記濁水中の濁質をフロック化させ、
少なくとも外周側にろ過膜を備えて袋状あるいは箱状に形成され、開口する上端側を前記濁水の水面よりも上方に配した状態で前記濁水に浸漬して設置されたろ過槽の内部に、前記凝集槽で処理した後の濁水を送って前記ろ過膜に流通させ、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させることを特徴とする濁水処理方法。
【請求項９】
請求項８記載の濁水処理方法において、
前記濁水採取槽及び／又は前記凝集槽を前記ろ過槽とともに前記濁水に浸漬して設置するようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の濁水処理方法において、
前記ろ過槽の内部にエアリフト管を配設し、前記ろ過槽の下部側に溜まった前記濁質を前記エアリフト管に供給したエアの上昇とともに前記エアリフト管を通じて前記ろ過槽の外部に排出させるようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の濁水処理方法において、
前記エアリフト管によって前記濁質を前記ろ過槽の外部に排出するとともに脱水装置に送って脱水処理するようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のいずれかに記載の濁水処理方法において、
前記ろ過槽の内部にバブリング用配管を設け、該バブリング用配管によって前記ろ過槽内の前記濁水をバブリングして、付着した前記濁質を前記ろ過膜から除去するようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のいずれかに記載の濁水処理方法において、
下部側に、上端側から下端に向かうに従い漸次中心軸に近づくように傾斜する傾斜部を備えて前記ろ過槽を形成し、
前記ろ過槽内の前記濁質を前記傾斜部で導いて、前記ろ過槽内の前記濁質が下部側に溜まるようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１４】
請求項８から請求項１３のいずれかに記載の濁水処理方法において、
不織布を用いて前記ろ過膜を形成し、
前記凝集槽から前記ろ過槽の内部に送られる前記濁水の量を制御し、前記ろ過膜を流通する前記濁水の流通速度を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下に保って、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させるようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１】
濁水を清澄化するための濁水処理装置であって、
前記濁水を採取する濁水採取槽と、
前記濁水採取槽から送られた前記濁水を一時的に貯留するとともに、凝集剤を添加して前記濁水中の濁質をフロック化させるための凝集槽と、
少なくとも外周側にろ過膜を備えて袋状あるいは箱状に形成され、開口する上端側を前記濁水の水面よりも上方に配した状態で前記濁水に浸漬して設置されるろ過槽とを備え、
前記凝集槽で処理した後の濁水を前記ろ過槽の開口する上端側から内部に送って前記ろ過膜に流通させ、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させるように構成されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項２】
請求項１記載の濁水処理装置において、
前記濁水採取槽及び／又は前記凝集槽が前記ろ過槽とともに前記濁水に浸漬して設置されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の濁水処理装置において、
前記ろ過槽の内部にエアリフト管が配設され、前記ろ過槽の下部側に溜まった前記濁質を前記エアリフト管に供給したエアの上昇とともに前記エアリフト管を通じて前記ろ過槽の外部に排出させるように構成されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項４】
請求項３記載の濁水処理装置において、
前記エアリフト管によって前記濁質を前記ろ過槽の外部に排出するとともに受け入れて脱水処理する脱水装置を備えていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の濁水処理装置において、
前記ろ過槽の内部にバブリング用配管が設けられ、該バブリング用配管によって前記ろ過槽内の前記濁水をバブリングして、付着した前記濁質を前記ろ過膜から除去するように構成されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の濁水処理装置において、
前記ろ過槽は、下部側に、上端側から下端に向かうに従い漸次中心軸に近づくように傾斜する傾斜部を備えて形成されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の濁水処理装置において、
前記ろ過膜が不織布を用いて形成されていることを特徴とする濁水処理装置。
【請求項８】
濁水を清澄化するための濁水処理方法であって、
濁水採取槽に前記濁水を採取し、
前記濁水採取槽から前記濁水を凝集槽に送り、該凝集槽で前記濁水を一時的に貯留するとともに、凝集剤を添加して前記濁水中の濁質をフロック化させ、
少なくとも外周側にろ過膜を備えて袋状あるいは箱状に形成され、開口する上端側を前記濁水の水面よりも上方に配した状態で前記濁水に浸漬して設置されたろ過槽の内部に、前記凝集槽で処理した後の濁水を送って前記ろ過膜に流通させ、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させることを特徴とする濁水処理方法。
【請求項９】
請求項８記載の濁水処理方法において、
前記濁水採取槽及び／又は前記凝集槽を前記ろ過槽とともに前記濁水に浸漬して設置するようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の濁水処理方法において、
前記ろ過槽の内部にエアリフト管を配設し、前記ろ過槽の下部側に溜まった前記濁質を前記エアリフト管に供給したエアの上昇とともに前記エアリフト管を通じて前記ろ過槽の外部に排出させるようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の濁水処理方法において、
前記エアリフト管によって前記濁質を前記ろ過槽の外部に排出するとともに脱水装置に送って脱水処理するようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のいずれかに記載の濁水処理方法において、
前記ろ過槽の内部にバブリング用配管を設け、該バブリング用配管によって前記ろ過槽内の前記濁水をバブリングして、付着した前記濁質を前記ろ過膜から除去するようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のいずれかに記載の濁水処理方法において、
下部側に、上端側から下端に向かうに従い漸次中心軸に近づくように傾斜する傾斜部を備えて前記ろ過槽を形成し、
前記ろ過槽内の前記濁質を前記傾斜部で導いて、前記ろ過槽内の前記濁質が下部側に溜まるようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【請求項１４】
請求項８から請求項１３のいずれかに記載の濁水処理方法において、
不織布を用いて前記ろ過膜を形成し、
前記凝集槽から前記ろ過槽の内部に送られる前記濁水の量を制御し、前記ろ過膜を流通する前記濁水の流通速度を１０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ以下に保って、前記濁質を前記ろ過膜で捕捉させつつ清澄化したろ過水を前記濁水中に排出させるようにしたことを特徴とする濁水処理方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１１−１４０００３（Ｐ２０１１−１４０００３Ａ）
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８４５（Ｐ２０１０−２８４５）
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２１日（２０１１．７．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月８日（２０１０．１．８）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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