(57)【要約】【課題】  凝集沈殿処理手段から排出される排水を効率良く固液分離回収できる水処理方法及びそのシステムを提供する。【解決手段】  凝集沈殿処理手段１２の原水に凝集剤を添加して凝集沈殿させて、前記凝集沈殿処理手段１２の処理水を第１膜分離手段１４で膜分離する水処理方法であって、前記凝集沈殿処理手段１２から排出する沈殿物を固液分離手段１６で固液分離し、分離した排水を前記第１膜分離手段１４よりも膜孔径の大きい第２膜分離手段１８で膜分離する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集沈殿処理手段の原水に凝集剤を添加して凝集沈殿させ、前記凝集沈殿処理手段の処理水を第１膜分離手段で膜分離する水処理方法であって、前記凝集沈殿処理手段から排出する沈殿物を固液分離し、分離した排水を前記第１膜分離手段よりも膜孔径の大きい第２膜分離手段で膜分離することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
原水に凝集剤を添加して凝集沈殿させる凝集沈殿処理手段と、該凝集沈殿処理手段から排出する処理水の第１膜分離手段と、を具備する水処理システムであって、前記凝集沈殿処理手段の沈殿物を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段で分離した排水を膜分離する前記第１膜分離手段よりも膜孔径の大きい第２膜分離手段と、を備えてなることを特徴とする水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理方法およびそのシステムに係り、特に凝集沈澱処理装置から排出された沈殿物を効率良く膜分離する水処理方法およびそのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
河川等の原水を浄化処理して飲料水、工業用の冷却用水、半導体洗浄用水等に再利用する水処理方法がある。このような水処理を行う処理設備は、生成する処理水の用途に応じて水質の高純度化が求められ、また、処理設備を省スペース化して設備コストの削減化を図りつつ、大量の原水を処理できることが望まれている。
【０００３】
従来の水処理における高速凝集沈殿処理方法を図４に示す。図４に示すように、この高速凝集沈殿処理装置１は、原水が流入する高速凝集沈殿処理槽２を備えている。高速凝集沈殿処理槽２は、凝集槽３と沈殿槽４とから構成されている。凝集槽３内の原水に図示しない凝集剤供給手段から、直径０．１ｍｍ程度のマイクロサンド，アルミ系凝集剤，高分子凝集剤などの凝集剤が供給される。凝集剤で原水を凝集する際に、マイクロサンドを巻き込むことにより凝集塊の重さが増し、沈降する速度を速めることができる。沈殿物は沈殿槽４の下層に沈殿する。処理水は沈殿槽４の上層から膜分離手段５に流入する。膜分離手段５は膜孔径の小さい濾過膜によって膜分離を行い浄水となり外部に排出される。
【０００４】
一方、沈殿槽４の下層から砂を含む沈殿物が砂分離手段６に流入して、砂と排水に分離される。分離後の排水は重力濃縮槽７に送られて上澄液と汚泥に分離される。上澄液は高速凝集沈殿処理槽２に返送される。また、分離された濃縮汚泥は図示しない汚泥処理施設に送られて焼却処分される（例えば、特許文献１，特許文献２）。
【特許文献１】特許２６３４２３０号公報
【特許文献２】特開平１１−４２４０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、河川等から浄水処理する場合、処理水量は例えば、１日あたり６０００ｍ3の原水を水処理している。そして高速凝集沈殿処理槽２から発生する沈殿物を含む排水は原水量の１０パーセント程度である。この排水はもともと汚泥濃度が小さいため、水中に含まれる僅かな汚泥を分離するために水面積負荷を高くとる必要性がある。したがって、大量の処理水を処理するため、重力濃縮槽７の容量が大きなものとなる。そのため、高速凝集沈殿処理槽２と同規模の重力濃縮槽７を設置する必要があり、凝集速度を速めて沈殿槽４を小さくして処理設備のコンパクト化を図った高速凝集沈殿処理のメリットが得られない。また、汚泥の重力濃縮による分離のために回収率も低く５０パーセント〜８０パーセントとなっている。
そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解決すべく凝集沈殿処理手段から排出される排水を効率良く固液分離回収できる水処理方法及びそのシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る水処理方法は、凝集沈殿処理手段の原水に凝集剤を添加して凝集沈殿させて、前記凝集沈殿処理手段の処理水を第１膜分離手段で膜分離する水処理方法であって、前記凝集沈殿処理手段から排出する沈殿物を固液分離し、分離した排水を前記第１膜分離手段よりも膜孔径の大きい第２膜分離手段で膜分離することを特徴としている。
【０００７】
また、本発明に係る水処理システムは、原水に凝集剤を添加して凝集沈殿させる凝集沈殿処理手段と、該凝集沈殿処理手段から排出する処理水の第１膜分離手段と、を具備する水処理システムであって、前記凝集沈殿処理手段の沈殿物を固液分離する固液分離手段と、該固液分離手段で分離した排水を膜分離する前記第１膜分離手段よりも膜孔径の大きい第２膜分離手段と、を備えてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の水処理方法およびそのシステムによれば、凝集沈殿処理手段から排出された沈殿物を固液分離した後、凝集沈殿処理手段の処理水を膜分離する第１膜分離手段よりも膜孔径の大きな第２膜分離手段で膜分離している。このため、濃縮汚泥に含まれる水を効率良く除去することができ、水の回収率を大幅に向上させることができる。また、処理設備の設置スペースを大幅に減少してシステム全体をコンパクト化することができる。
【０００９】
また、第２膜分離手段による分離水を原水に還流することによって、原水が希釈される。したがって、汚泥等の分離処理が促進されて水処理が容易となる。
さらに、第２濾過膜手段の濾過膜流束を高めて、汚泥濃度の小さい排水を大量に膜分離処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係る水処理方法およびそのシステムの実施形態を添付した図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本実施形態に係る水処理システムのフロー図を示す。図示のように、水処理システム１０は、主に凝集沈殿処理手段１２と、第１膜分離手段１４と、固液分離手段１６と、第２膜分離手段１８とから構成されている。
【００１１】
凝集沈殿処理手段１２は、凝集槽２０と沈殿槽２２とから構成されている。凝集槽２０には原水が流入する原水管２４が接続してある。また、凝集槽２０の上部には凝集剤供給手段２６が接続している。凝集剤供給手段２６はアルミ系凝集剤，高分子凝集剤などの凝集剤を必要に応じて凝集槽２０に供給する。凝集槽２０には後述する固液分離手段１６から砂が供給される。凝集槽２０内部には攪拌機２８が設置してある。凝集槽２０に隣接する沈殿槽２２は凝集塊が下層に堆積するようにロート状に形成してある。沈殿槽２２の上層には第１膜分離手段１４が接続している。凝集塊が沈殿した処理水は、沈殿槽２２の上層から第１膜分離手段１４に流入する。第１膜分離手段１４はミクロンの精度で処理水を濾過することができ、水中に含まれる浮遊物質を分離できるように浄水の用途に応じて膜孔径を任意に設定している。
【００１２】
沈殿槽２２下部には固液分離手段１６が接続している。固液分離手段１６は、沈殿槽２２に堆積した砂を含む沈殿物を固液分離する。分離後の砂は前述の凝集沈殿処理手段１２に戻されて凝集沈殿処理に再利用することができる。固液分離手段１６は第２膜分離手段１８に接続している。図２は実施形態に係る第２膜分離手段の模式図を示す。図示のように、第２膜分離手段１８には、供給ポンプ３０によって固液分離手段１６から排出された排水が供給される。第２膜分離手段１８は供給ポンプ３０による加圧下で排水中の汚泥の膜分離を行っている。第２膜分離手段１８を透過した分離水は凝集槽２０に還流している。第２膜分離手段１８は、内部に精密濾過膜３２を形成してある。
【００１３】
なお、第２分離手段１８は、沈殿物を固液分離した排水の膜分離を行い、得られた分離水を凝集沈殿処理手段１２に還流させるため、第１膜分離手段１４と同程度の分離能力を要しない。したがって、前述の第１膜分離手段１４よりも膜孔径の大きい精密濾過膜３２を用いている。本実施形態では精密濾過膜３２の膜孔径を０．１μｍ〜２．０μｍに設定してある。
【００１４】
次に、上記構成による水処理システム１０の水処理方法を説明する。凝集沈殿処理手段１２に原水管２４を介して原水が流入する。凝集槽２０内部の原水には、凝集剤供給手段２６からアルミ系凝集剤，高分子凝集剤などの凝集剤と、固液分離手段１６で分離された砂が混入され、攪拌機２８によって攪拌されて凝集する。凝集槽２０で凝集した沈殿物は隣接する沈殿槽２２で沈殿する。凝集剤による凝集沈殿の際、砂を巻き込むことによって凝集塊の重さが増加して凝集沈殿が促進する。沈殿槽２２内の上層の処理水は凝集塊の沈殿によって分離される。処理水は沈殿槽２２に接続する第１膜分離手段１４に流入する。第１膜分離手段１４では、膜孔径の小さい膜分離によって処理水中に含まれる浮遊物質を除去する。処理水は第１膜分離手段１４を透過して浄水となり、飲料水あるいは工業用冷却水として外部に排出される。
【００１５】
一方、沈殿槽２２の下層に沈殿した沈殿物は、固液分離手段１６に供給される。固液分離手段１６では、沈殿物中に含まれる砂を分離する。分離後の砂は凝集沈殿処理手段１２に戻されて凝集沈殿に再利用される。砂と分離した排水は第２膜分離手段１８に供給ポンプ３０を介して流入する。第２膜分離手段１８の精密濾過膜３２は膜孔径を０．１μｍ〜２．０μｍの径に設定してある。膜孔径を０．１μm以上に設定することによって、単位膜面積当りの物質移動速度が増加して高い膜濾過流速を得ることが可能となる。これにより、汚泥濃度の小さい多量の排水を短時間で処理することができる。
【００１６】
また、膜孔径を２．０μm以下に設定することによって、菌などの微小固体が通過できない孔径にしている。これにより、原水中に、塩素消毒では死滅しない病原性原虫（クリプトスポリジウム等）が混入していても、通過を防止して、膜分離することができる。第２膜分離手段１８で膜分離した濃縮汚泥は、図示しない汚泥処理設備に排出され焼却処理等が行われる。また、膜分離水は凝集沈殿処理手段１２に還流される。膜分離水を凝集沈殿処理手段１２に還流することによって原水が希釈されて凝集沈殿処理が行いやすくなる。
【００１７】
このように、沈殿槽２２下層に堆積する沈殿物を固液分離手段１６に排出し、固液分離を行う。固液分離された排水は第１膜分離手段よりも膜孔径の大きな第２膜分離手段１８を用いて膜分離している。
【００１８】
従来、例えば、処理水が６０００ｍ3／日で、排水量が２００ｍ3／日の場合に、凝集沈澱処理設備に適用されていた重力濃縮槽は、面積が３０ｍ2の濃縮槽を用いたとき、ポンプ等を含めた設置面積が９０ｍ2となり、汚泥濃度の小さい多量の排水を重力濃縮させるために設置面積を広く取っていた。しかし、高い膜濾過流束を有する精密濾過膜３２を形成した第２膜分離手段１８は、例えば５０ｍ2の膜を用いた場合、ポンプ等を含めた設置面積が４２ｍ2となり、重力濃縮槽と比べ、設置スペースを大幅に小さくすることができる。
【００１９】
また、重力濃縮槽を用いた場合、分離水と濃縮汚泥の比率は７０：３０であり、濃縮汚泥中には分離できない水が含まれ分離水の回収率が低い。しかしながら、精密濾過膜３２を用いた第２膜分離手段１８の場合、分離水と濃縮汚泥の比率は９０：１０となり、分離水を高収率で得ることができる。したがって、水処理システム全体の浄水回収率を向上させることができる。
【００２０】
図３は第２実施形態に係る水処理システムの処理フローを示す図である。なお、図１と同一の構成要件については同一の符号を付してその説明を省略する。
図３に示すように、第２膜分離手段１８を透過した膜分離水は凝集沈殿処理手段１２から排出する処理水が流入する配管３４に混入させている。膜分離水は処理水とともに第１膜分離手段１４に流入してミクロンの精度で膜分離処理した後、浄水となる。これにより、第１実施形態と同様の効果を得るとともに、浄水の生成率を大幅に増加することができる。なお、精密濾過膜３２の膜分離水は第２膜分離手段１８からそのまま直に外部に排出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態に係る水処理システムのフロー図を示す。
【図２】実施形態に係る第２膜分離手段の模式図を示す。
【図３】第２実施形態に係る水処理システムのフロー図を示す。
【図４】従来の水処理システムのフロー図を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１………高速凝集沈殿処理装置、２………高速凝集沈殿処理槽、３………凝集槽、４………沈殿槽、５………膜分離手段、６………砂分離手段、７………重力濃縮槽、１０………水処理システム、１２………凝集沈殿処理手段、１４………第１膜分離手段、１６………固液分離手段、１８………第２膜分離手段、２０………凝集槽、２２………沈殿槽、２４………原水管、２６………凝集剤供給手段、２８………攪拌機、３０………供給ポンプ、３２………精密濾過膜、３４………配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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