(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を濾過する膜濾過方法に於いて、
原水中に含まれる所定サイズ以上の固形物を前処理フィルタで除去し、その処理水に前記サイズ以上の粒径の粒状活性炭又は粉末活性炭を注入し、活性炭と懸濁物質を膜濾過設備によって濾過して濾過水を得るとともに、前記膜濾過設備の膜面に付着した懸濁物質及び活性炭を物理洗浄水によって除去して、前記前処理フィルタの孔径と略等しいかそれ以下の孔径の排水処理用フィルタで前記物理洗浄水を濾過して排出し、前記排水処理用フィルタで阻止した活性炭を前記膜濾過設備の前に返送することを特徴とする膜濾過方法。
【請求項２】
請求項１に記載の膜濾過方法に於いて、
前記活性炭を注入した後の処理水を原水槽に滞留させることを特徴とする膜濾過方法。
【請求項３】
請求項２に記載の膜濾過方法に於いて、
前記原水槽に活性炭流動床を設けて前記処理水を滞留させることを特徴とする膜濾過方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の膜濾過方法に於いて、
注入する活性炭或いは活性炭流動床に用いる活性炭の粒径が１０μｍ以上であることを特徴とする膜濾過方法。
【請求項５】
原水を濾過する膜濾過装置に於いて、
原水中に含まれる所定サイズ以上の固形物を除去する前処理フィルタ設備と、前記前処理フィルタ設備で除去される固形物以上の粒径を有する粒状活性炭又は粉末活性炭を注入する活性炭注入設備と、
前記活性炭とともに懸濁物質を除去する膜濾過設備と、
前記膜濾過設備の膜面に付着した懸濁物質及び活性炭を物理洗浄水によって前記膜面から除去する物理洗浄手段と、
前記物理洗浄手段によって除去した懸濁物質と活性炭の内、所定サイズ以上の活性炭を阻止して前記膜濾過設備の前に返送するための排水処理用フィルタ設備と、
を備えることを特徴とする膜濾過装置。
【請求項６】
原水を濾過する膜濾過装置に於いて、
原水中に含まれる所定サイズ以上の固形物を除去する前処理フィルタ設備と、
前記前処理フィルタ設備によって処理した処理水を滞留させる原水槽と、
前記原水槽内に備えられた活性炭流動床と、
前記前処理フィルタ設備で除去される固形物以上の粒径を有する粒状活性炭又は粉末活性炭を前記活性炭流動床に供給する活性炭注入設備と、
前記活性炭とともに懸濁物質を除去する膜濾過設備と、
前記膜濾過設備の膜面に付着した懸濁物質及び活性炭を物理洗浄水によって前記膜面から除去する物理洗浄手段と、
前記物理洗浄手段によって除去した懸濁物質及び活性炭の内、所定のサイズ以上の活性炭を阻止して前記原水槽に返送するための排水処理用フィルタ設備と、
を具備することを特徴とする膜濾過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表流水、伏流水、地下水等の上水処理、工水処理、排水処理等の水処理分野において溶解性物質及び不溶解性の懸濁物質を除去するために用いられる膜濾過装置及びその膜濾過方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、水処理に於いては、凝集、沈殿、砂濾過等によってなされ、通常の水処理では除去できない異臭味原因物質、合成洗剤、フェノール類、農薬等の溶解性物質は、粉末と粒状の活性炭によって除去されている。
【０００３】
近年、水処理は、凝集、沈殿、砂濾過の代わりに膜濾過が用いられるようになっている。膜濾過は砂濾過と比較して一定粒径以上の懸濁物は確実に除去できるので、砂濾過による水処理よりも水質が優れているが、膜濾過は懸濁物が除去できるものの溶解性物質は除去できない欠点がある。
【０００４】
このような問題を改善する方法として、水処理に於いて、膜濾過処理と活性炭処理とを組み合わせることによって、懸濁物質が除去できるとともに、溶解性物質をも確実に除去することができる。このような観点から最近の水処理方法では、膜濾過前の処理水に粉末活性炭を注入して溶解性物質を吸着した後に、粉末活性炭を含む処理水を膜濾過処理を行って、懸濁物質とともに溶解性物質が吸着した粉末活性炭を除去する処理方式がなされている。
【０００５】
このような膜濾過処理と活性炭処理とを組み合わせた水処理装置としては、例えば、▲１▼特開平５−１５４４７０号公報、▲２▼特開平６−５５０４６号公報、及び▲３▼特開平６−２２６２９４号公報等に開示されており、以下、図面を参照して順次説明する。
【０００６】
図５は、▲１▼特開平５−１５４４７０号公報に開示された膜濾過装置である。同図に於いて、原水１が原水槽１９に供給され、活性炭注入装置４から粉末活性炭が原水槽１９内に投入される。原水槽１９内の原水１中に投入された粉末活性炭は攪拌装置１８で攪拌混合され、粉末活性炭により溶解性物質が吸着される。原水槽１９の原水は、ポンプ１７を作動させて膜モジュール７から吸引される。原水に混合される活性炭は膜モジュール７で阻止されて、濾過水が処理水槽１４に流出する。膜モジュール７は、濾過に伴って閉塞するために、空気をブロアにより散気装置２１に送り込み、膜モジュール７の膜面に気泡を吹き付けて物理洗浄する。飽和活性炭や汚泥は排泥弁２０から装置外に排出される。
【０００７】
次に、▲２▼特開平６−５５０４６号公報に開示された膜濾過装置について、図６を参照して説明する。同図に於いて、原水１は、原水１中の夾雑物を前処理フィルタ設備（オートストナ）２で除去して原水槽（循環水槽）５に供給され、且つ活性炭注入装置４から粉末活性炭が原水槽５に注入される。循環ポンプ６が作動して、膜濾過装置（膜モジュール）７の膜表面に活性炭、膜分離物質及びスケール（水垢）が除去され、濾過液は処理水槽１４に回収される。使用済活性炭（利用可能活性炭を含む）及びスケール等は配管８を経て循環水槽５に戻され、膜モジュール７の膜面に付着した使用済活性炭（利用可能活性炭を含む）及びスケールは間欠的に配管１１を介して間欠的に装置外に排出される。
【０００８】
続いて、▲３▼特開平６−２２６２９４号公報等に開示された浄水の高度処理装置について、図７を参照して説明する。原水１中の塵等の固形物は除去され、粉末活性炭注入装置４から粉末活性炭を注入して原水槽（生物反応槽）５に供給される。オゾン化空気がオゾン化空気導入管２１を介して散気管２４から生物反応槽５内に供給される。生物反応槽５で処理された水は、膜モジュール（膜分離装置）７に導入され、膜分離装置７によって濾過された濾過水には塩素注入管２５から塩素が注入され、処理水槽へと回収される。粉末活性炭及び生物処理汚泥は配管８から引き抜き抜かれて濃縮槽２２に導入され、上澄水は配管２３を介して生物反応槽５に戻される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５の膜濾過装置は、原水槽１９に粉末活性炭を注入して吸着能力がなくなるまで、原水と活性炭とを攪拌，混合させた後に、主に溶解性物質が除去される。しかし、原水中の不溶解物質は原水槽１９に沈殿する。不溶解物質の濃度が低い場合は問題はないが、濃度が高い場合は粉末活性炭と汚泥成分（懸濁物質）を分離して汚泥成分のみを排出することが望ましい。しかし、図５に排泥弁２０を介して排出することが開示されているが、その分離方法は明確に記載されていない。排泥弁２０を介して汚泥成分が排出される際に、粉末活性炭も同時に排出され、原水に混入する溶解性物質の除去効率を悪化させるおそれがある。
【００１０】
又、図６の膜濾過装置は、使用済み活性炭、膜分離物質及びスケール等が配管１１を介して装置外に排出されているが、使用済み活性炭であるか否かは区別できない欠点がある。従って、実際には吸着能力がある活性炭が再利用されることなく、装置外に排出される欠点がある。
【００１１】
又、図７の浄水の高度処理装置は、濃縮槽２２で活性炭及び懸濁物質を沈殿させて上澄水のみが生物反応槽５に戻されている。濃縮槽２２で汚泥濃度は高くして装置外に排出されている。しかし、図６の膜濾過装置と同様に使用済み活性炭であるか否かを区別することは困難であり、利用可能な活性炭が再利用されることなく、装置外に排出される欠点がある。
【００１２】
本発明は、上述のような問題点に鑑みなされたものであり、粒状活性炭又は粉末活性炭による活性炭処理と膜濾過処理とを組み合わせて原水中の溶解性物質及び不溶解性の懸濁物質を除去するに当たって、活性炭処理に利用される活性炭を有効に活用して活性炭による水処理効率を向上させた膜濾過装置及び膜濾過方法を提供することを目的とするものである。
又、本発明は、活性炭処理と膜濾過処理とを組み合わせて水処理を行う際の活性炭の消費量を低減して、水処理費用を低減した膜濾過装置及び膜濾過方法を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するためになされたものであり、請求項１の発明は、原水を濾過する膜濾過方法に於いて、原水中に含まれる所定サイズ以上の固形物を前処理フィルタで除去し、その処理水に前記サイズ以上の粒径の粒状活性炭又は粉末活性炭を注入し、活性炭と懸濁物質を膜濾過設備によって濾過して濾過水を得るとともに、前記膜濾過設備の膜面に付着した懸濁物質及び活性炭を物理洗浄水によって除去し、前記前処理フィルタの孔径と略等しいかそれ以上の孔径の排水処理用フィルタで前記物理洗浄水を濾過して排出し、前記排水処理用フィルタで阻止した活性炭を前記膜濾過設備の前に返送することを特徴とする膜濾過方法である。
【００１４】
又、請求項２の発明は、請求項１に記載の膜濾過方法に於いて、前記活性炭を注入した後の処理水を原水槽に滞留させることを特徴とする膜濾過方法である。
又、請求項３の発明は、請求項２に記載の膜濾過方法に於いて、前記原水槽に活性炭流動床を設けて前記処理水を滞留させることを特徴とする膜濾過方法である。
又、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の膜濾過方法に於いて、注入する活性炭或いは活性炭流動床に用いる活性炭の粒径が１０μｍ以上であることを特徴とする膜濾過方法である。
【００１５】
又、請求項５の発明は、原水を濾過する膜濾過装置に於いて、
原水中に含まれる所定サイズ以上の固形物を除去する前処理フィルタ設備と、前記前処理フィルタ設備で除去される固形物以上の粒径を有する粒状活性炭又は粉末活性炭を注入する活性炭注入設備と、
前記活性炭とともに懸濁物質を除去できる膜濾過設備と、
前記膜濾過設備の膜面に付着した懸濁物質及び活性炭を物理洗浄水によって前記膜面から除去する物理洗浄手段と、
前記物理洗浄手段によって除去した懸濁物質と活性炭の内、所定サイズ以上の活性炭を阻止して前記膜濾過設備の前に返送する排水処理用フィルタ設備と、
を備えることを特徴とする膜濾過装置である。
【００１６】
又、請求項６の発明は、原水を濾過する膜濾過装置に於いて、
原水中に含まれる所定サイズ以上の固形物を除去する前処理フィルタ設備と、
前記前処理フィルタ設備によって処理した処理水を滞留させる原水槽と、
前記原水槽内に備えられた活性炭流動床と、
前記前処理フィルタ設備で除去される固形物以上の粒径を有する粒状活性炭又は粉末活性炭を前記活性炭流動床に供給する活性炭注入設備と、
前記活性炭とともに懸濁物質を除去する膜濾過設備と、
前記膜濾過設備の膜面に付着した懸濁物質及び活性炭を物理洗浄水によって物理洗浄する物理洗浄手段と、
前記物理洗浄手段によって除去した懸濁物質及び活性炭の内、所定のサイズ以上の活性炭を阻止して前記原水槽に返送するための排水処理用フィルタ設備と、
を具備することを特徴とする膜濾過装置である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る膜濾過装置の一実施形態を示す概略図である。同図に於いて、膜濾過装置は、前処理フィルタ設備２、活性炭注入装置４、原水槽５、循環用ポンプ６、膜濾過設備（以下、膜モジュール）７、排水用フィルタ設備１０、処理水槽１４、及び洗浄用ポンプ１３からなり、膜モジュール７と原水槽５との間に濃縮水を原水槽５に返送する返送管８と、膜モジュール７の膜面に付着した活性炭等を物理洗浄水とともに排水用フィルタ設備１０に送水する送水管９と、排水用フィルタ設備１０の膜面に付着する活性炭を原水槽５に返送する活性炭返送管１２と、粒子が磨耗した不要の活性炭、溶解性物質及び不溶解性の懸濁物質を装置外に排出する排水管１１とが設けられている。これらの配管には必要に応じてバルブが設けられる。この膜濾過装置は、処理水槽１４の濾過水が洗浄用ポンプ１３によって膜モジュール７に送り込み、膜モジュール７の膜面に付着する活性炭、溶解性物質及び不溶解性の懸濁物質を除去する物理洗浄用設備が設けられている。
【００１８】
次に、上記各設備等について詳細に説明する。
前処理フィルタ設備２は、網の目状のスクリーンや人工的に開口を設けたもの、或いは、板を所定の間隔で積層させて、その間隔を一定間隔に維持するフィルタが用いられ、原水に含まれる数十μｍ以上の固形物を除去し得る設備である。又、原水中の重力沈降する固形物は、前処理フィルタ設備２の底部に設けられたドレン３を介して排出される。通常、フィルタは数百μｍの孔径が設けられたものが用いられるが、前処理フィルタ設備２を通過した処理水に注入される活性炭の粒径より大きい固形物を除去できるものであればよく、フィルタの孔径は活性炭の粒径より小さいものでなければならない。
【００１９】
活性炭注入装置４は、前処理フィルタ設備２の濾過膜を通過した原水に活性炭を注入する設備であり、一旦一定量の活性炭を注入した後は、活性炭の処理能力が低下して装置外に排出された分を補充し、活性炭を常時注入する必要はない。なお、この実施形態では前処理フィルタ設備２による処理後に活性炭を注入しているが、その実施形態に限定することなく、活性炭は何れの場所に注入してもよい。例えば、原水が供給される原水槽５に直接活性炭を供給してもよい。又、原水槽５内に活性炭流動床が設けられている場合は、図３で詳細に説明するが、活性炭注入装置４から活性炭の流出分を補充すればよい。又、この流出活性炭を積極的に利用して、配管内を流動させた混合流動活性炭によって溶解物質を吸着させ、活性炭が磨耗して所定サイズ以下になると排出用フィルタ装置１０の膜を擦り抜けて装置外に排出される。
【００２０】
原水槽５は、原水を一旦貯留して、活性炭と原水とを十分に混合させてある程度の時間滞留させることにより、活性炭と原水とを十分に混合させる機能を有する。図示されていないが、原水槽５内に攪拌装置を設けて処理水と活性炭とを十分に混合させてもよい。又、原水を活性炭処理する際は、原水が活性炭と十分に混合するある程度の滞留時間が必要であり、活性炭が注入される配管の長さが滞留時間を維持できる程度に存在すれば、必ずしも原水槽５を用いる必要はない。無論、原水の水質によっても滞留時間は異なるが、５〜３０分程度維持される必要がある。原水槽を用いない実施形態については、図２を参照して説明する。
【００２１】
膜モジュール７は、濾過膜（フィルタ）が設けられ、原水槽５の原水が循環用ポンプ６を介して送り込まれ、原水中の活性炭及び懸濁物質が濾過膜により濾過され、濾過水は処理水槽１４に送られる。一方、処理水槽１４の濾過水は種々の用途に利用される。又、濾過水は膜モジュール７に供給して、膜モジュール７の濾過膜の表面に付着する活性炭と懸濁物質を除去する洗浄水としても用いられる。膜モジュール７の濾過膜は、合成繊維、ガラス、樹脂、セラミックス等の素材による膜が用いられ、膜の形状は、管状膜、マルチルーメン膜、平膜等の全てが適用できる。膜の種類としては、精密濾過膜、限外濾過膜、逆浸透膜等の何れでもよい。この濾過膜の孔径は、活性炭と懸濁物質を阻止できる孔径であり、一般的には０．４μｍ以下である。
【００２２】
洗浄用ポンプ１３は、処理水槽１４の濾過水を物理洗浄水として膜モジュール７に供給し、膜モジュール７の濾過膜裏面に水圧を加えることによって、濾過膜に付着する懸濁物質と活性炭をこの物理洗浄水で剥離して、送水管９を介して排水処理用フィルタ装置１０に送られる。膜モジュール７の濾過膜は、物理洗浄時、濾過時とは逆の圧力が加えられ、排水処理用フィルタ装置１０のフィルタにも所定の水圧が加えられる。なお、膜モジュール７の濾過膜に付着する懸濁物質と活性炭の除去は、先に説明したように、濾過膜裏面に物理洗浄水を加える逆圧洗浄手段▲１▼と、他に濾過膜面に気泡を吹き付ける空気剥離手段（エアースクラビ
ング）▲２▼、高圧空気による逆圧洗浄▲３▼等がある。何れの洗浄方法によってもよいが、濾過膜から剥離した懸濁物質と活性炭を排水処理用フィルタ１０に送る必要があり、空気剥離手段や高圧空気による逆圧洗浄の場合にも同時に濾過水を洗浄用ポンプ１３、或いは、空気剥離手段▲２▼又は逆圧洗浄▲３▼の場合はポンプ６によってフィルタ１０に送る。
【００２３】
排水処理用フィルタ設備１０は、送水管９を介して送り込まれる物理洗浄水に混入する活性炭等をフィルタで阻止して、阻止した活性炭等を活性炭返送管１２を介して原水槽５に戻して再利用するための設備である。排水処理用フィルタ設備１０の排水処理用フィルタの孔径は、原水槽５の前段に備えられた前処理フィルタ設備２のフィルタの孔径と略等しい孔径か、それ以下である必要がある。処理水槽１４からの濾過水を洗浄用ポンプ１３によって膜モジュール７に送り、この物理洗浄水を膜モジュール７の濾過膜に通過させて、送水管９を介して排水処理用フィルタ設備１０に送られる。活性炭が除去された洗浄水は排水管１１を介して排出される。
【００２４】
続いて、図１の実施形態による膜濾過処理と膜濾過の逆洗浄工程についてその処理工程に従って説明する。先ず、膜濾過処理について説明すると、原水１は前処理フィルタ設備２に供給され、前処理フィルタ設備２で一定サイズ以上の固形物を除去した後、活性炭注入装置４から前処理フィルタ設備２のサイズ以上の粒径の粒状活性炭又は粉末活性炭が注入される。原水中のアンモニア、トリハロメタン、農薬等の溶解物質がこれらの活性炭に吸着される。これらの活性炭と原水中の懸濁物質は循環用ポンプ６によって膜モジュール７に送られ、膜モジュール７の膜濾過により濾過され、濾過水は処理水槽１４に送られる。
【００２５】
次に、膜濾過の逆洗浄工程について説明すると、処理水槽１４の濾過水は、物理洗浄水として洗浄用ポンプ１３で膜モジュール７の濾過膜の裏面側に送り込まれ、この物理洗浄水による水圧によって濾過膜の表面側に付着する懸濁物質及び活性炭が剥離される。濾過膜には、濾過処理時とは逆に水圧が加えられ、所謂逆圧洗浄が行われる。剥離された懸濁物質や活性炭は物理洗浄排水とともに送水管９を介して排水処理用フィルタ設備１０に送り込まれる。排水処理用フィルタ設備１０では、一定サイズの孔径を有する濾過膜（排水処理用フィルタ）で濾過され、濾過膜を通過した懸濁物質は排水管１１を介して装置外に除去されるとともに、フィルタで阻止された一定サイズ以上の粒状活性炭又は粉末活性炭は返送管１２を介して原水槽５に送り込まれる。活性炭は、原水槽５、膜モジュール７、排水処理用フィルタ設備１０の経路を循環して、濾過洗浄系内に保持される。活性炭は、吸着能力がなくなるまで循環して利用され、活性炭が磨耗して吸着能力がなくなると、排水処理用フィルタ設備１０を介して活性炭と懸濁物質は排水管１１を介して装置外に排出され、膜濾過装置系内、特に原水槽５に汚泥が蓄積するのを防止できる。無論、図示されていないが沈殿物は原水槽５のドレンから排出される。
【００２６】
次に、本発明の膜濾過装置の他の実施形態について、図２の概略図を参照して説明する。なお、図２に於いて、図１と同一部分には同一符号が付与され、同一部分の説明は省略する。
同図に於いて、図１の原水槽５に代えて、前処理フィルタ設備２と循環用ポンプ６間に活性炭が流動する混合流動配管１５が設けられている。活性炭注入設備４は混合流動配管１５の原水の流入側に接続され、活性炭注入設備４から粒状活性炭及び粉末活性炭が混合流動配管１５に注入され、原水中の溶解物質を十分に吸着し得るに、十分な管長を有する混合流動配管１５が設けられている。混合流動配管１５には膜モジュール７から濃縮水を返送する返送管８と、排水処理用フィルタ設備１０から活性炭を返送する活性炭返送管１２が接続されている。
【００２７】
次に、本発明の膜濾過装置の他の実施形態について、図３の概略図を参照して説明する。図３に於いて、図１と同一部分には同一符号が付与されている。同一部分の説明は可能な限り省略する。同図に於いて、前処理フィルタ設備２、活性炭注入装置４、活性炭流動床１６を備える原水槽５、循環用ポンプ６、膜モジュール７、処理水槽１４、膜モジュール７と原水槽５との間に濃縮水を原水槽５に返送する返送管８と、膜モジュール７から排水用フィルタ設備１０に物理洗浄水を送水する送水管９と、排水用フィルタ設備１０から活性炭を原水槽５に返送する活性炭返送管１２と、排水管１１とが設けられている。この膜濾過装置には、処理水槽１４の濾過水が洗浄用ポンプ１３によって膜モジュール７に送り込まれ、膜モジュール７の膜裏面から濾過水による物理洗浄水が送り込まれる。膜モジュール７の膜面に付着する活性炭と懸濁物質が除去される。物理洗浄用設備は、図１の実施形態と同一である。
【００２８】
この実施形態では、活性炭流動床１６が原水槽５内に設けられ、原水１の流入に応じて、活性炭流動床１６から粉末活性炭及び粒状活性炭が流出して膜濾過装置の配管経路を循環している。原水中の溶解物質は、活性炭流動床１６を循環する活性炭によって吸着される。活性炭流動床１６から流出する活性炭は、活性炭注入設備４から活性炭流動床１６に補充される。又、活性炭は配管内を流動して循環することにより磨耗して粒径が小さくなり、排水用フィルタ設備１０のフィルタから排出される。排出された活性炭に相当する活性炭が活性炭注入装置４から活性炭流動床１６に補充される。無論、困難性を有するものの活性炭流動床１６から流出する活性炭量を制御するようにしてもよい。
【００２９】
次に、本発明の実施形態と従来の膜濾過装置とを比較して、その洗浄能力について説明する。図４は、原水中に含まれるアンモニア性窒素の除去について説明する。なお、図４に於いて、横軸は原水の膜濾過装置に通水日数を示し、縦軸は原水中のアンモニア性窒素除去率を示している。この比較検討に使用した原水の水質は、濁度が平均１１度であり、原水中にアンモニア性窒素は平均０．５ｍｇ／Ｌを含有しているものが使用された。又、本発明による実施形態と従来例の膜濾過装置における原水の通水条件は、表１に示した通りである。
【００３０】
【表１】
0003644119.tif 000002
【００３１】
この比較検討の結果、原水の濁度は、表１に示した通水条件で、本発明の実施形態及び従来例の何れの場合も水の濁りは完全に除去された。しかし、図４に示したように、原水中のアンモニア性窒素除去率は、本発明の膜濾過装置では、除去特性曲線（イ）から明らかなように、通水日数が経過するに連れて除去率が上昇する。除去率は概ね通水日数が１５日を経過した時点で略９５％に達する。その後の除去率の変化はみられない。一方、従来例の膜濾過装置では、除去特性曲線（ロ）に示したように、除去率は通水日数にかかわりなく約１０％で略一定であった。すなわち、従来例の膜濾過装置では、原水中のアンモニア性窒素は十分に除去できないことを示しているのに対し、本実施形態の膜濾過装置では、アンモニア性窒素の除去が極めて効率よくなし得る。
【００３２】
本実施形態の膜濾過装置では、アンモニア性窒素が効率良く除去できる理由としては、活性炭が長期間系内に循環保持されるため、活性炭の表面に細菌が寄生して生物活性炭になり、原水に混入するアンモニア性窒素等の溶解物質が生物処理機能によって分解される。このように本実施形態の膜濾過装置では、生物活性炭による生物処理機能が十分に発揮されので、アンモニア性窒素やトリハロメタン生成能等の溶解性有機物が除去できる。
【００３３】
又、本実施形態では、活性炭が系内に一度注入されると、活性炭の処理能力が劣化するまでは系内に循環して保持される。古い活性炭ほど磨耗が激しいので粒径が小さくなり、吸着能力が低下している。従って、活性炭の吸着能力の低下は、活性炭が摩擦して粒径が小さくなることで察知することができるので、活性炭とともに物理洗浄水が膜モジュール７を経て排水用フィルタ設備１０に送られるた活性炭は、排水用フィルタ設備１０の排水用フィルタを通過して排水管１１を介し装置外に排出される。又、排水用フィルタ設備のフィルタの孔径は、活性炭の磨耗時間を考慮して設定されている。
【００３４】
又、上記実施形態に於いて、前処理フィルタ設備と排水処理用フィルタ設備のフィルタの孔径は、活性炭の粒径以上の１０μｍ以上であることが望ましい。前処理フィルタ設備及び排水処理用フィルタ設備のフィルタは原水中のコロイド状の物質を除去できる性能を要求するものではなく、前処理フィルタ設備では原水中の固形物を除去するものである。前処理フィルタ設備のフィルタの孔径は、粉末及び粒状活性炭の粒径以下のサイズであり、排水処理用フィルタ設備のフィルタの孔径は、前処理フィルタの孔径と等しいか、それ以下の孔径であればよい。例えば、前処理フィルタ設備と排水処理用フィルタ設備のフィルタの孔径が、１０μｍ以上である場合は、粉末活性炭及び粒状活性炭の粒径は、それ以上の孔径のものが要求される。
【００３５】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明は、原水中の溶解性物質及び懸濁物質の除去における活性炭の処理効率を向上させるためのものであり、以下に示すような効果を得ることができる。
【００３６】
▲１▼活性炭を一度系内に注入すると処理能力が劣化するまで系内に保持されるために、活性炭が有効に利用できる利点がある。
▲２▼活性炭は長期間系内に保持されるので、活性炭の表面に細菌が寄生して生物活性炭になるために、生物による溶解性物質の生物処理機能が働いて、トリハロメタン生成能等の溶解性有機物によるものが除去できる。更に、活性炭に付着する溶解性有機物が生物処理機能によって除去されるので、活性炭表面の吸着機能が再生され、長期間除去能力が発揮できる利点があり、無論、アンモニア性窒素等の生物処理ができる利点がある。
▲３▼活性炭は長期間系内で循環するので摩擦によって磨耗して粒径が小さくなり、この粒径が小さくなった活性炭は吸着能力が低下したものと判断して、排水用フィルタ設備のフィルタを擦り抜けて系外に排出されるので、排水用フィルタ設備が汚泥で閉塞されることがない利点がある。
【００３７】
○４（丸数字の４）活性炭は原水と混合して、配管流路、原水槽、膜モジュール及び排水用フィルタ設備内流路を流動するダイナミックな混合流動活性炭となっているために、活性炭と原水中の有機物質との接触効率が向上し、溶解性有機物の吸着除去性能が向上する利点がある。
○５（丸数字の５）通常の活性炭流動床では活性炭の運転制御が困難であるが、本発明では活性炭の滞留時間を維持することにより、活性炭の吸着性能を向上させることができるので、原水中の溶解性有機物は容易に除去できる利点があり、他の通水条件の厳密な制御を必要としない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膜濾過装置の一実施形態を示した概略図である。
【図２】本発明に係る膜濾過装置の他の実施形態を示した概略図である。
【図３】本発明に係る膜濾過装置の他の実施形態を示した概略図である。
【図４】通水日に対するアンモニア性窒素除去率を示す図である。
【図５】従来の膜濾過装置を示した概略図である。
【図６】従来の膜濾過装置を示した概略図である。
【図７】従来の膜濾過装置を示した概略図である。
【符号の説明】
１        原水
２        前処理フィルタ設備
３        ドレン
４        活性炭注入装置
５        原水槽
６        循環用ポンプ
７        膜モジュール（膜濾過設備）
８        濃縮水の返送管
９        洗浄水の排水管
１０      排水処理用フィルタ設備
１１      排水管
１２      返送管
１３      洗浄用ポンプ
１４      処理水槽
１５      混合流動配管
１６      活性炭流動床
【図１】
0003644119.tif 000003
【図２】
0003644119.tif 000004
【図３】
0003644119.tif 000005
【図４】
0003644119.tif 000006
【図５】
0003644119.tif 000007
【図６】
0003644119.tif 000008
【図７】
0003644119.tif 000009