微細珪砂を用いた高機能砂ろ過法の開発

• 研究課題/領域番号: 26340106
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 持続可能システム
• 研究機関: 大阪工業大学
• 研究代表者: 笠原 伸介 大阪工業大学, 工学部, 准教授 (90309170)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 砂ろ過 / 凝集 / 逆洗 / 微細珪砂 / 撹拌 / G値 / 濁度 / pH / 水質変動 / ろ層厚 / ろ過速度

研究成果の概要

今後の水供給を支える小規模分散型施設に適応するため、設計指針値を下回る微細珪砂を用いた新しい砂ろ過法を考案した。
まず、操作諸元と基本性能を調べたところ、（1）微細珪砂のろ層厚を10cmとすれば従来のろ過法と同等の除濁効果が得られること、（2）微細珪砂を用いると、突発的な原水濁度変動が生じても、安定したろ過水質が得られることがわかった。
次に、沈降速度の遅い微細珪砂の流動化手法としてパドル撹拌洗浄法を考案し、適用条件と洗浄効果を調べたところ、（3）抑留物の剥離と微細化は砂上水の撹拌G値に依存すること、（4）洗浄条件を最適化すれば、従来の約1/4の水量で95％以上の濁質が排出されることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Performance of Direct Sand Filtration System with Super Fine Silica Sand (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kasahara, S. Minami and M. Ishikawa
  • 雑誌名: Proceedings of IWA World Water Congress (2014) 巻: 該当なし
  • 査読あり
• [学会発表] 微細珪砂を用いた凝集＋砂ろ過法におけるパドル攪拌洗浄の研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 永井将貴・笠原伸介・石川宗孝
  • 学会等名: 第51回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 熊本大学 黒髪キャンパス
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 微細珪砂を用いた凝集＋砂ろ過法－パドル攪拌洗浄の有効性と最適攪拌諸元の検討－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 永井将貴・笠原伸介・石川宗孝
  • 学会等名: 第53回環境工学研究フォーラム
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2016-12-06
• [学会発表] 微細珪砂を用いた凝集＋砂ろ過法におけるパドル撹拌洗浄効果の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 永井将貴・笠原伸介・石川宗孝
  • 学会等名: 日本水道協会平成28年度全国会議（水道研究発表会）
  • 発表場所: みやこメッセ（京都市勧業館）
  • 年月日: 2016-11-09
• [学会発表] 微細珪砂を用いた凝集＋砂ろ過法における流入水質変動の抑制効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 永井将貴・笠原伸介・石川宗孝
  • 学会等名: 第50回日本水環境学会年会講演集
  • 発表場所: アスティ徳島
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] パドル撹拌を用いた微細珪砂充填ろ層の洗浄再生手法の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 永井将貴・笠原伸介・石川宗孝
  • 学会等名: 日本水環境学会関西支部第7回研究発表会
  • 発表場所: 大阪工業大学うめきたナレッジセンター
• [学会発表] 微細珪砂を用いた凝集＋砂ろ過法におけるパドル撹拌洗浄の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠原伸介・永井将貴・石川宗孝
  • 学会等名: 第24回北海道大学衛生工学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学・フロンティア応用科学研究棟
• [学会発表] 微細珪砂を用いた凝集＋砂ろ過法－流入変動に対する緩衝特性の検討－ (2015)
  • 著者名/発表者名: 永井将貴・笠原伸介・石川宗孝
  • 学会等名: 第52回環境工学研究フォーラム
  • 発表場所: 日本大学工学部キャンパス（福島県郡山市）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] 微細珪砂を用いた凝集＋砂ろ過法における流入変動緩衝性能に関する検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 永井将貴・笠原伸介・石川宗孝
  • 学会等名: 平成27年度全国会議（水道研究発表会）
  • 発表場所: さいたまスーパーアリーナ（埼玉県さいたま市）
  • 年月日: 2015-10-21
• [学会発表] 微細珪砂を用いた凝集＋砂ろ過法に関する基礎的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 南修司・永井将貴・笠原伸介・石川宗孝
  • 学会等名: 土木学会第70回年次学術講演会
  • 発表場所: 岡山大学 津島キャンパス
  • 年月日: 2015-09-16 – 2015-09-18
• [学会発表] 微細珪砂を用いた凝集＋砂ろ過法に関する基礎的研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 南修司・永井将貴・笠原伸介・石川宗孝
  • 学会等名: 土木学会第70回年次学術講演会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山県岡山市）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 微細珪砂を用いた凝集+砂ろ過法におけるろ層厚とろ過速度の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 南修司・笠原伸介・石川宗孝
  • 学会等名: 第49回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 金沢大学 角間キャンパス
  • 年月日: 2015-03-16 – 2015-03-18
• [学会発表] Performance of Direct Sand Filtration System with Super Fine Silica Sand (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kasahara, S. Minami and M. Ishikawa
  • 学会等名: 2014 IWA World Water Congress and Exhibition
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-26