(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川等の取水源から取水した原水を直接導入する流路である導水管と、導水管を経由して導入された原水を精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の分離膜によりろ過する膜ろ過装置を有する浄水処理設備において、前記導水管と膜ろ過装置の間に水力発電装置が設けられているとともに、前記水力発電装置から排出された原水の圧力を利用して前記膜ろ過装置に原水を通水することを特徴とする浄水処理設備。
【請求項２】
河川等の取水源から取水した原水を貯留する着水井と、着水井から原水を導入する流路である導水管と、導水管を経由して導入された原水を精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の分離膜によりろ過する膜ろ過装置を有する浄水処理設備において、前記導水管と膜ろ過装置の間に水力発電装置が設けられているとともに、前記水力発電装置から排出された原水の圧力を利用して前記膜ろ過装置に原水を通水することを特徴とする浄水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水力発電装置を備えた膜ろ過方式の浄水処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
膜ろ過による浄水処理設備は、設備全体が非常にコンパクトで、かつ構成が簡素であると共に、維持管理が容易であるという特長を有している。このため、近年、上水道、工業用水道、あるいは下水道の浄水処理において、従来から行われている凝集沈殿−砂ろ過による浄水処理の代わりとして、精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜を用いる膜ろ過方式の浄水処理が普及しつつある。
【０００３】
ところで、取水源と膜ろ過装置を備えた浄水処理工程部との間の高低差が大きく、浄水処理工程部へ導入される原水がかなり大きな圧力を有している場合がある。例えば、取水源と浄水処理工程部との間に３０〜４０ｍ位の落差があった場合、導水経路の圧力損失を考慮しても、原水は２００〜３００ｋＰａ程度の圧力を有したまま浄水処理工程部へ導入される。しかし、膜ろ過装置へ通水する際の原水の圧力は、通常、２０ｋＰａ〜１５０ｋＰａ程度であるので、上記のような高い圧力は必要ではない。
【０００４】
このため、このような浄水処理設備においては、着水井から原水を導入する導水管と膜ろ過装置の間に圧力調節弁などの圧力調節装置が設けられ、導入された原水は圧力が適度の範囲になるまで減圧された後、膜ろ過装置へ通水される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の浄水処理設備においては、浄水処理工程部へ導入される原水の圧力が膜ろ過のために必要な圧力より遥かに高いので、原水が膜ろ過装置へ通水される際に、圧力調節装置により大幅に減圧されている。このため、浄水処理工程部へ導入れる原水が有するエネルギーが廃棄されている。又、このエネルギーの利用については、従来から全く顧みられることがなく、未回収のままになっている。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決し、膜ろ過装置へ導入される原水の圧力エネルギーを電力として回収することができる浄水処理設備を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明に係る浄水処理設備は、河川等の取水源から取水した原水を直接導入する流路である導水管と、導水管を経由して導入された原水を精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の分離膜によりろ過する膜ろ過装置を有する浄水処理設備において、導水管と膜ろ過装置の間に水力発電装置が設けられているとともに、前記水力発電装置から排出された原水の圧力を利用して前記膜ろ過装置に原水を通水することを特徴としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明に係る浄水処理設備は、河川等の取水源から取水した原水を貯留する着水井と、着水井から原水を導入する流路である導水管と、導水管を経由して導入された原水を精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の分離膜によりろ過する膜ろ過装置を有する浄水処理設備において、導水管と膜ろ過装置の間に水力発電装置が設けられているとともに、前記水力発電装置から排出された原水の圧力を利用して前記膜ろ過装置に原水を通水することを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の形態の一例に係る浄水処理設備の構成を示す図である。なお、この図は、上水道の浄水処理設備であって、取水源と浄水処理工程部との間に約２０ｍ以上の落差がある場合の構成を示す。図１において、１０は浄水処理工程部より高所に位置する河川等の取水源から取水した原水を貯留する着水井、１１は着水井から原水を導入する流路である導水管である。そして、１２は水力発電装置であり、１３は発電機を駆動させるプロペラ型の水車、１４は水車１３に連結された発電機である。水車１３は導水管１１の下端部に接続して設けられ、原水の排出部は浄水処理工程部の機器に接続されている。
【００１０】
１５は原水中の夾雑物を除去するオートストレーナー、１６は導入された原水を分離膜によりろ過する膜ろ過装置である。この膜ろ過装置１６は全量ろ過方式の装置である。１７は膜ろ過装置１６でろ過される原水の流量を維持するための流量調節装置で、１８は膜ろ過装置から排出されるろ過水の流量を測定する流量計、１９は流量調節器、２０は流量調節弁である。２１は膜ろ過装置１６から排出されるろ過水を一時貯留する膜ろ過水槽、２２はろ過膜が目詰まりした際にろ過膜を逆流洗浄するために起動させる逆洗用ポンプ、２３は逆流洗浄した排水を受け入れる逆洗排水槽、２４は次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系消毒剤を添加する浄水槽である。なお、本発明の方法において用いる分離膜として、精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜が挙げられる。具体的には、精密ろ過膜としては、公称孔径０．０１〜０．５μｍのものが好ましく、限外ろ過膜としては、分画分子量１，０００〜２０万ダルトンのものが好ましい。膜モジュールの形式は、中空糸状、スパイラル状、チューブラ状、または平膜状が用いられる。膜モジュールのろ過方式は、全量ろ過方式およびクロスフローろ過方式のいずれの方式としてもよく、膜ろ過への通水方式は、外圧型および内圧型のいずれでも問題ない。
【００１１】
上記浄水処理設備の運転は次のように行われる。原水が高所に設けられた着水井１０から導水管１１を経由して水車１３へ導入される。これにより水車１３が回転して発電が行われる。発電機１４で発電された電力は浄水処理設備で消費される電力の一部として供給される。
【００１２】
上記の導水過程で発生する電力を試算してみると、導水路の損失水頭の大きさ、水車の効率、発電機の効率などによって異なるが、着水井と浄水処理工程部との間の落差が２０ｍ、導水量が８３００ｍ３  ／ｈの場合、２５０ｋＷ程度の電力が発生する。
【００１３】
水車１３から排出された原水は膜ろ過装置１６へ通水するために必要な圧力を有しているので、加圧ポンブなどを用いることなく、そのまま、浄水処理工程部へ導入される。導入された原水はオートストレーナー１５へ流入してごみなどの夾雑物が取り除かれた後、膜ろ過装置１６へ通水される。膜ろ過装置１６においては、ろ過が継続して行われる間に、分離膜の目詰まりが起こるが、所望の膜透過流束が維持されるように、原水が有する圧力の範囲内で、流量調節弁２０の開度調節による流量調節が行われる。
【００１４】
膜ろ過装置１６から排出されたろ過水は膜ろ過水槽２１へ流入して一時貯留され、浄水槽２４で消毒剤が添加された後、給配水される。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、着水井から導入される原水を水車へ導入して該水車を回転させ、これにより発電機を駆動させて発電するので、浄水処理を行いながら電力を得ることができる。このため、発電された電力により浄水処理設備で消費される電力の一部を賄うことができ、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【００１６】
そして、凝集沈殿−砂ろ過に代わって、膜ろ過による浄水処理が普及しつつある現在にあっても、膜ろ過方式による浄水処理を採用した場合、凝集沈殿−砂ろ過方式に比べてランニングコストが高いことが問題として取り上げられており、その低減が望まれているが、本発明はこのコスト低減の問題に対する解決策にもなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例に係る浄水処理設備の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  着水井
１１  導水管
１２  水力発電装置
１３  水車
１４  発電機
１５  オートストレーナー
１６  膜ろ過装置
１７  流量調節装置
１８  流量計
１９  流量調節器
２０  流量調節弁
２１  膜ろ過水槽
２２  逆洗用ポンプ
２３  逆洗排水槽
２４  浄水槽
【図１】
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