(57)【要約】【課題】  モノリス型セラミック膜の膜閉塞を防止しながら、ろ過期間中における凝集剤の全体の使用量を従来よりも大幅に削減することができる凝集膜ろ過法を提供する。【解決手段】  原水にＰＡＣ等の凝集剤を注入・混和して凝集させたうえでモノリス型セラミック膜による膜ろ過を行う際に、ろ過開始直後の一定期間が最大でその後は減少するように原水への凝集剤の注入率をろ過期間中に変化させる。凝集剤の注入率を、ろ過開始直後の一定期間が経過した後は、凝集剤の注入率をろ過期間の終了まで少量レベルで一定に保つ方法、あるいはろ過期間の終了まで漸減させる方法の何れを取ることもできる。膜表面に凝集剤過剰なケーキ層が形成され膜表面を保護するため、原水中の汚濁物が膜内部へ侵入することが阻害され、膜閉塞が防止される。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に凝集剤を注入・混和して凝集させたうえで膜ろ過する凝集膜ろ過法において、ろ過膜としてモノリス型セラミック膜を使用するとともに、ろ過開始直後の一定期間が最大でその後は減少するように凝集剤の注入率をろ過期間中に変化させることを特徴とする凝集膜ろ過法。
【請求項２】
ろ過開始直後の一定期間が経過した後は、凝集剤の注入率をろ過期間の終了まで少量レベルで一定に保つことを特徴とする請求項１記載の凝集膜ろ過法。
【請求項３】
ろ過開始直後の一定期間が経過した後は、凝集剤の注入率をろ過期間の終了まで漸減させることを特徴とする請求項１記載の凝集膜ろ過法。
【請求項４】
凝集剤を、混和槽内で攪拌して原水と凝集剤を混和させることを特徴とする請求項１記載の凝集膜ろ過法。
【請求項５】
凝集剤を、インラインミキサーにより原水と混和させることを特徴とする請求項１記載の凝集膜ろ過法。
【請求項６】
使用する凝集剤がアルミニウム系凝集剤または鉄系凝集剤であることを特徴とする請求項１記載の凝集膜ろ過法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水に凝集剤を注入・混和して凝集させたうえで膜ろ過する凝集膜ろ過法の改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
河川表流水などを原水として膜ろ過を行い上水を得るような場合には、原水に予めＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの凝集剤を注入・混和して凝集させる前凝集処理が行われている（特許文献１）。前凝集処理により原水に含まれる汚濁物はフロックを形成する為、後段のろ過膜の膜面で確実に捕捉される。この捕捉物は逆圧洗浄操作により膜面から容易に除去できるため、膜閉塞を防止することができる。特に膜強度の高モノリス型セラミック膜との組み合わせによって、良好に膜ろ過が行われている(特許文献２)。
【０００３】
上記のように、凝集剤は原水に含まれる汚濁物をフロック化する機能を持つものであるため、原水の濁度に応じて注入すべきであると信じられていた。そこでろ過期間中に原水の濁度は大きく変化しないものとして常に定率にて注入する方法、あるいはろ過期間中に常に原水の濁度を監視してそれに比例して凝集剤の注入率を変化させる方法が行われてきた。
【０００４】
このように、凝集剤は十分に注入しておけば膜閉塞を防止できる効果があるが、過剰な注入は凝集剤コスト増と膜ろ過水中への未反応凝集剤の漏洩を引き起こすことになる。しかしこれまでは膜閉塞の防止に管理の主眼が置かれ、凝集剤の注入率削減に関しては十分な検討が行われてなかった。
【特許文献１】特開２００２−２２４５４３号公報（図１及び段落００１９）
【特許文献２】特開平５−１８５０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、モノリス型セラミック膜の膜閉塞を防止しながら、ろ過期間中における凝集剤の全体の使用量を従来よりも大幅に削減することができる凝集膜ろ過法を提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、原水に凝集剤を注入・混和して凝集させたうえで膜ろ過する凝集膜ろ過法において、ろ過膜としてモノリス型セラミック膜を使用するとともに、凝集剤の注入率を、ろ過開始直後の一定期間が最大でその後は減少するように凝集剤の注入率をろ過期間中に変化させることを特徴とするものである。
【０００７】
なお、凝集剤の注入率をろ過開始直後の一定期間が経過した後は、凝集剤の注入率をろ過期間の終了まで少量レベルで一定に保つ方法、あるいはろ過期間の終了まで漸減させる方法を取ることができる。また混和槽内で攪拌して原水と凝集剤を混和させる方法、あるいはインラインミキサーにより原水と凝集剤を混和させる方法にて実施することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の方法によれば、ろ過開始直後の一定期間に凝集剤の注入率を最大とし、モノリス型セラミック膜の表面に凝集剤が過剰なケーキ層に形成し、原水中の汚濁物が膜内部へ侵入することを阻害し、膜閉塞を防止できる。またその後は少量の凝集剤を注入し続けることによって、流入汚濁物の凝集を行わせるとともに、膜面に形成されているケーキ層の補強を行う。この結果、モノリス型セラミック膜の膜閉塞を防止しながら、ろ過期間中における凝集剤の全体の使用量を従来よりも大幅に削減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施形態を示す。
図１は本発明の第１の実施形態を示す図であり、１は原水槽、２は凝集剤槽、３は混和槽、４はモノリス型セラミック膜である。河川表流水などの原水はまず原水槽１に貯留された後、原水ポンプ５により混和槽３に送られる。凝集剤槽２にはＰＡＣなどの凝集剤が貯留されており、凝集剤注入ポンプ６により混和槽３に注入される。混和槽３では攪拌翼７により原水と凝集剤とが攪拌されて混和され、原水中の汚濁物はマイクロフロックを形成して凝集される。
【００１０】
モノリス型セラミック膜４は多数の縦孔を持つレンコン状のセラミック多孔体であり、縦孔の周面を例えば孔径が０.１μｍのろ過膜としたものである。混和槽３で凝集剤と混和された原水は膜供給ポンプ８によりこのモノリス型セラミック膜４に供給され、膜ろ過が行われて処理水となる。１回のろ過時間は例えば４時間であり、その後に逆洗により膜表面の堆積物を除去し、次のろ過を行うサイクルを繰り返す。
【００１１】
本発明では図２に示すように、原水への凝集剤の注入率をろ過開始直後の一定期間には最大とし、その後は減少するようにろ過期間中に変化させる。ろ過開始直後の一定期間における注入量は従来の通常の注入率の数倍とし、その後は数分の１とする。しかし最大注入量とする期間はろ過開始直後の１０分前後でよいため、凝集剤の全体の注入量は従来よりも大幅に減少することとなる。
【００１２】
このような凝集剤の注入率の変化は、凝集剤注入ポンプ６を制御することにより与えられる。凝集剤の注入率は、図２のグラフにＡとして示すように、ろ過開始直後の一定期間が経過後はろ過期間の終了まで少量レベルで一定に保つようにしても、あるいはＢとして示すようにろ過開始直後の一定期間が経過後は、ろ過期間の終了まで漸減させるようにしてもよい。
【００１３】
上記の第１の実施形態では混和槽３を用いて凝集剤の混和を行ったが、図３に示す第２の実施形態では、配管中に設置したインラインミキサー９の手前側に凝集剤を注入し、インラインミキサー９による攪拌効果を利用して原水と凝集剤とを混和させる。この場合にも、原水への凝集剤の注入率をろ過開始直後の一定期間には最大とし、その後は減少するようにろ過期間中に変化させることは同様である。
【００１４】
このようにろ過開始直後の一定期間に過剰量の凝集剤を原水に注入すると、モノリス型セラミック膜４の膜面に凝集剤が過剰なケーキ層が形成されると考えられる。このためその後に流れてきた原水中の汚濁物はこのケーキ層に確実に捕捉されてフロックの内部に取り込まれ、膜内部へ侵入することを阻止し、この結果、膜閉塞を確実に防止することができる。
【００１５】
またその後も少量の凝集剤をろ過時間の終了まで注入し続けることによって、流入汚濁物の凝集を行わせるとともに、ろ過時間の経過とともに凝集剤含有率が低下して行く膜面上のケーキ層中の凝集剤の補充を行う。この結果本発明によれば、モノリス型セラミック膜４の膜閉塞を防止しながら、ろ過期間中における凝集剤の全体の使用量を従来よりも大幅に削減することが可能となる。以下にそのデータを実施例として示す。
【実施例】
【００１６】
某所河川表流水を原水として前凝集膜ろ過の実験を行った。使用したろ過膜は、公称孔径が０.１μｍ、膜面積が０.４ｍ２のモノリス型セラミック膜３本である。膜ろ過流束は３ｍ/日，１回のろ過時間は４時間とした。４時間のろ過が終了後、逆洗により膜ろ過差圧を回復させたうえ直ちに次のろ過を開始する方法によって、１週間にわたり実験を継続した。原水は混和槽において凝集剤であるＰＡＣと混和されたうえでモノリス型セラミック膜に供給され、膜ろ過が行われる。
【００１７】
実施例における凝集剤の注入率は、ろ過開始直後の１０分間は原水１ＬあたりＰＡＣ１００ｍｇとし、その後２３０分間は原水１ＬあたりＰＡＣ５ｍｇとした。またこれと対比するために、従来と同様に２４０分間にわたり原水１ＬあたりＰＡＣ１５ｍｇを常に注入する従来例の実験も行った。ＰＡＣの全体の注入量は実施例では原水１Ｌあたり２１５０ｍｇ、従来例では３６００ｍｇとなる。
【００１８】
実験期間中における膜ろ過差圧の挙動は、図４のグラフに示すとおりである。これらのグラフから分かるように、膜ろ過差圧の挙動については実施例と従来例との間で差異は認められず、ほぼ同等であった。従って本発明の方法においても、従来と同様にモノリス型セラミック膜の膜閉塞を防止することが可能であった。また膜ろ過水質も表１に示すとおり、実施例と従来例との間で差異は認められず、ほぼ同等であった。なお表１におけるＥ２６０は、紫外線吸光度であり原水及び膜ろ過水中の溶解性成分量の指標を意味する。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
上記のとおり、本発明によればモノリス型セラミック膜の膜閉塞を防止しながら、凝集剤の全体の注入量を従来よりも大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１の実施形態の説明図である。
【図２】凝集剤の注入率の変化を示すグラフである。
【図３】第２の実施形態の説明図である。
【図４】実施例における膜ろ過差圧の挙動を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１  原水槽
２  凝集剤槽
３  混和槽
４  モノリス型セラミック膜
５  原水ポンプ
６  凝集剤注入ポンプ
７  攪拌翼
８  膜供給ポンプ
９  インラインミキサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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