細
砂ろ過ろ過の概要と原理
姫路市の水道は主に2級河川市川に依存している。市川の河川敷ゴルフ練習場のレストラ
ンに給水していた地下水に大腸菌群が見つかったため，太陽砂工房が0.3mm以下の細砂のろ過槽を作ったのがきっかけである。そこで兵庫県立大学（当時は姫路工業大
学）
の村上研究室と会社の共同の研究が始まった。これが細砂緩速ろ過である。これで大腸菌問題は解決した。
最初の水源は濁度が極めて低
く，閉塞の心配はなかった現7年経過してもなおろ過ができている。しかし，濁度が0.1以上の地下水では何れ閉塞する。さらに河川表流水となると，目詰まりは避けられない。い
ろいろな試行錯誤を行った。最終的に到着した解決策は逆洗をである。これが逆洗付き重力式細砂ろ過である。
このシステムの条件を研究し，
ろ過速度をアップしていくと，ろ過砂の「みず道」が全く発生しないことに行き着いた。さらに圧力を高めた場合も「みず道」が出来ないことが分かった。そこ
で圧力を高めた方式，高圧力式細砂ろ過に到達した。この圧力は従来の圧力式急速ろ過が最大2m水頭であるのに対して40m（400kPa）
であっても良い。砂ろ過としては世界で初めての高圧力である。
このような研究の成果は順次日
本水道協会などに発表してきた。
従
来は0.3mm以
下の細砂は使ってならないとされていた。使えば目詰まりを起こし運転不可になるというものである。緩速ろ過もしかり，急速ろ過もしかりであ
る。
緩速ろ過は平均粒径0.8〜1mm程
度の砂を使う。ろ過で目詰まりすると人手により砂の掻取を行う。大
体1ヶ月に1回であるが，これを細砂にすれ
ば1日1回
になって
運転不能になるのが理由である。
これは逆洗で全く問題がないこ
とが判明した。きれいな伏流水や地下水を使った場合，閉塞は少なく，掻取でも済む程度である。細砂であるからろ過性能が良く，ろ過速度を10m/日以
上にしても問題なかった。
急速ろ過では細砂はマッドボー
ルが出来ることを確認し，細砂は使えないことが判明した。最小粒径は0.6mmであった。設計指針の有効径0.6〜0.7mm，均等係数1.7以下と
いうのは合理的である。
しかしながら，凝集剤を入れな
ければ，細砂がいくら微少であっても問題はないことが分かった。高
圧力式では超細砂0.05〜0.1mmが有用である。
○標準の緩速ろ過では漏出
設計指針では，ろ過速度は4~5m/日，
最大8m/日である。ろ過膜が正常に保たれていれば地下水の場合，さらに速度は高くできる。小島貞
男氏は15m/日が良いとの考えである。しかし無機濁質の流入が続く場合（河川工事，洪水など），ろ過
膜は破壊され濁質が漏出する危険性がある。結局，河川表流水では高速ろ過は難しいのである。
○細砂では漏出しない
当然のことであるが，高速ろ過
が出来る。細砂の粒径が小さいほど濁質は漏出せず，ろ過速度を高くできる。重力式ではろ過砂は0.1〜0.2mmの大きさであるが，無
機濁質流入が激しき無い原水では40m/日であっても問題はない。勿論クリプトスポリジウムの様な粒子は完全に除去できる。
河川水で特別に無機濁質対策が
必要な原水は，重力式の場合2段ろ過を基本とすると良い。前段で最大80m/日で
大半の濁質をろ過する。
高圧力式ではさらにろ過速度を
高くして運転できる。実施設では前段ろ過として200m/日，20m(200kPa)で運転しているところがある。
○急速ろ過は凝集剤が問題
ろ過速度をアップする場合問題
になるのは，濁質の漏出である。急速ろ過の場合，水頭を2m以上取ると濁質が流出する。これは「みず道」として知られた現象である。圧力式急速ろ過
もこれが限界である。原因は，濁質が凝集剤でまとめられた浮遊物であることだ。この濁質は柔らかく，標準の大きさの砂ろ過であると，少し圧を掛けるとトロ
トロ漏出してしまう。かといって砂を小さくするとマッドボールが出来る。
○高圧力式細砂ろ過は40m(400kPa)も可
細
砂ろ過は凝集剤を使用しな
い。実用上、圧力はいくら高くても問題は無い。実験では40m水頭(400kPa)すなわち急速ろ過の20倍まで圧をかけた。このような高圧の
砂ろ過は世界初である。
高
圧ろ過はろ過速度のアップと
ろ過砂粒径の微小化を可能とする。ろ過速度は現在200
m(2 00kPa)の定常運転が行っているがさらに高速も可
能であろう。細砂のおおきさは0.03mmの
超細砂も無機濁質除去に役立つことが分かっている。但し，砂供給を考えると現在は0.05~0.1mmを最小としている。河川表流水で，超細砂0.05〜0.1mm，ろ過速度100m/日として4ヶ月運転したところ，濁度は常に0.1度以下であった。