(57)【要約】【課題】凝集剤を添加することなく膜処理装置から発生する物理洗浄排水を年間を通じてほぼ一定した汚泥濃度まで濃縮すると共に、システム全体の浄水回収率を９９．９％以上とし、脱水機における脱水速度を向上させ、脱水汚泥の有効利用に係る弊害を少なくすることができる。【解決手段】河川等から取水した原水を受水する着水井１と、着水井１からの原水を前処理する前処理装置２と、前処理装置２により前処理された原水を膜ろ過処理する第１膜処理装置３と、第１膜処理装置３からの物理洗浄排水をさらに膜ろ過する第２膜処理装置４と、第１膜処理装置３からの膜ろ過水を滅菌処理する滅菌処理装置７と、第２膜処理装置４からの物理洗浄排水を濃縮する濃縮装置５と、濃縮装置５により濃縮された汚泥を脱水する脱水機６とを備えている。【選択図】  図１
2004267887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川等から取水した原水をこれに凝集剤を添加することなく膜ろ過処理して水道水として利用する際に、原水を一次膜ろ過処理し、次いで、一次膜ろ過処理した後の物理洗浄排水を二次膜ろ過処理し、そして、二次膜ろ過処理した後の物理洗浄排水を濃縮することを特徴とする浄水膜処理方法。
【請求項２】
前記二次膜ろ過処理した後の物理洗浄排水を、汚泥の固形物濃度が１から６％となるまで濃縮することを特徴とする、請求項１に記載された浄水膜処理方法。
【請求項３】
河川等から取水した原水をこれに凝集剤を添加することなく膜処理装置により膜ろ過処理して水道水として利用する浄水膜処理装置において、原水を一次膜ろ過する第１膜処理装置と、前記第１膜処理装置からの物理洗浄排水を二次膜ろ過する第２膜処理装置とが設けられていることを特徴とする浄水膜処理装置。
【請求項４】
河川等から取水した原水を受水する着水井と、前記着水井からの原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置により前処理された原水を膜ろ過処理する第１膜処理装置と、前記第１膜処理装置からの物理洗浄排水をさらに膜ろ過する第２膜処理装置と、前記第１膜処理装置からの膜ろ過水を滅菌処理する滅菌処理装置と、前記第２膜処理装置からの物理洗浄排水を濃縮する濃縮装置と、前記濃縮装置により濃縮された汚泥を脱水する脱水機とを備えていることを特徴とする浄水膜処理装置。
【請求項５】
前記第２膜処理装置からの膜ろ過水は、前記滅菌処理装置に送られ、前記濃縮装置からの処理水は、前記第２膜処理装置に返送されることを特徴とする、請求項４に記載された浄水膜処理装置。
【請求項６】
前記第２膜処理装置からの膜ろ過水は、前記第１膜処理装置に返送され、前記濃縮装置からの処理水は、前記第２膜処理装置に返送されることを特徴とする、請求項４に記載された浄水膜処理装置。
【請求項７】
前記濃縮装置は、膜濃縮装置からなり、前記膜濃縮装置からの膜ろ過水は、前記滅菌処理装置に送られ、前記第２膜処理装置からの膜ろ過水は、前記滅菌処理装置に送られることを特徴とする、請求項４に記載された浄水膜処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水膜処理方法および装置、特に、膜利用型浄水場において、膜処理装置から排出される物理洗浄排水を効率的に処理して、浄水回収率を向上させることができる浄水膜処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
膜ろ過処理を利用した従来の浄水処理を、図面を参照しながら説明する。
【０００３】
図４は、膜ろ過処理を行っている浄水場における従来処理フローを示す図である。
【０００４】
同図の浄水処理では、河川等から取水した原水を着水井２０で受水した後、原水中の夾雑物を除去するための前処理装置２１へ導き、膜処理装置２２にて原水中の懸濁成分、病原性原虫類および細菌類を除去する。膜処理装置２２より得られた膜ろ過水は、滅菌処理装置３１により塩素消毒を行って、水道水として供給される。その際の浄水回収率は、９０〜９５％程度である。膜処理装置２２において、定期的に物理洗浄操作が実施されており、洗浄によって排出された物理洗浄排水は、排水池２３へ送られ、汚泥と上澄水とに分離される。汚泥は、濃縮槽２４において重力により沈降濃縮されて脱水機２５に供給される。濃縮槽２４からの上澄水は、排水池２３からの上澄水と共に回収率を向上させる目的により着水井２０へ返送される。
【０００５】
上記構成の従来方式では、原水濁度が高い場合には、物理洗浄排水中の固形物濃度も高くなるため、濃縮槽２４において重力による沈降濃縮を適用することが可能である。しかしながら、原水濁度が低い場合には、物理洗浄排水中の固形物濃度が低くなるため、汚泥の沈降速度が遅くなり、濃縮槽２４において重力による沈降濃縮を適用することが困難となる。
【０００６】
この問題を解決するために、濃縮槽２４において凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や高分子凝集剤を使用して汚泥の沈降性を向上させる必要がある。
【０００７】
また、図５における標準的な膜利用型浄水処理では、河川等から取水した原水を着水井２０で受水した後、原水中の夾雑物を除去するために、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等の無機系凝集剤２６を添加して凝集混和装置２７に導き、膜処理装置２８に圧入して膜ろ過を行い、原水中の懸濁成分、病原性原虫類および細菌類を除去する。膜処理装置２８より得られた膜ろ過水は、滅菌処理装置３１によって塩素消毒を行って、水道水として供給される。その際の浄水回収率は、９５〜９８％程度である。膜処理装置２８では、定期的に物理洗浄操作が実施されており、洗浄によって排出された物理洗浄排水はシックナー２９へ導かれ、濃縮汚泥と上澄水とに分離される。濃縮汚泥は、脱水機３０に供給され、上澄水は、回収率を向上させる目的により着水井２０へ返送される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来方式の図４および図５において、凝集剤が添加される場合が一般的である。凝集剤を添加した濃縮汚泥が脱水機２５、３０に投入された場合、脱水機２５、３０における汚泥の脱水速度が大幅に減少し、脱水機の必要台数が増加するという問題がある。また、脱水汚泥中にアルミニウムを含む場合には、その有効利用が困難であるという問題がある。
【０００９】
従って、本発明は、上記のような課題を克服すべく鋭意研究の結果完成されたものであって、凝集剤を添加することなく膜処理装置から発生する物理洗浄排水を年間を通じてほぼ一定した汚泥濃度まで濃縮すると共に、システム全体の浄水回収率を９９．９％以上とし、脱水機における脱水速度を向上させ、脱水汚泥の有効利用に係る弊害を少なくすることができる浄水膜処理方法および装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、下記を特徴とするものである。
【００１１】
請求項１に記載された発明は、河川等から取水した原水をこれに凝集剤を添加することなく膜ろ過処理して水道水として利用する際に、原水を一次膜ろ過処理し、次いで、一次膜ろ過処理した後の物理洗浄排水を二次膜ろ過処理し、そして、二次膜ろ過処理した後の物理洗浄排水を濃縮することに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項２に記載された発明は、前記二次膜ろ過処理した後の物理洗浄排水を、汚泥の固形物濃度が１から６％となるまで濃縮することに特徴を有するものである。
【００１３】
請求項３に記載された発明は、河川等から取水した原水をこれに凝集剤を添加することなく膜処理装置により膜ろ過処理して水道水として利用する浄水膜処理装置において、原水を一次膜ろ過する第１膜処理装置と、前記第１膜処理装置からの物理洗浄排水を二次膜ろ過する第２膜処理装置とが設けられていることに特徴を有するものである。
【００１４】
請求項４に記載された発明は、河川等から取水した原水を受水する着水井と、前記着水井からの原水を前処理する前処理装置と、前記前処理装置により前処理された原水を膜ろ過処理する第１膜処理装置と、前記第１膜処理装置からの物理洗浄排水をさらに膜ろ過する第２膜処理装置と、前記第１膜処理装置からの膜ろ過水を滅菌処理する滅菌処理装置と、前記第２膜処理装置からの物理洗浄排水を濃縮する濃縮装置と、前記濃縮装置により濃縮された汚泥を脱水する脱水機とを備えていることに特徴を有するものである。
【００１５】
請求項５に記載された発明は、前記第２膜処理装置からの膜ろ過水は、前記滅菌処理装置に送られ、前記濃縮装置からの処理水は、前記第２膜処理装置に返送されることに特徴を有するものである。
【００１６】
請求項６に記載された発明は、前記第２膜処理装置からの膜ろ過水は、前記第１膜処理装置に返送され、前記濃縮装置からの処理水は、前記第２膜処理装置に返送されることに特徴を有するものである。
【００１７】
請求項７に記載された発明は、前記濃縮装置は、膜濃縮装置からなり、前記膜濃縮装置からの膜ろ過水は、前記滅菌処理装置に送られ、前記第２膜処理装置からの膜ろ過水は、前記滅菌処理装置に送られることに特徴を有するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の浄水膜処理方法を実施するための浄水膜処理装置の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００１９】
図１は、本発明の浄水膜処理装置による処理フローを示す図である。
【００２０】
図１において、１は、主として、河川等から取水した原水を受水する着水井、２は、原水中の夾雑物を除去するための前処理装置、３は、原水中の懸濁成分、病原性原虫類および細菌類を除去するための第１膜処理装置、４は、第１膜処理装置３において定期的に実施する物理洗浄操作により排出された物理洗浄排水中の懸濁成分、病原性原虫類および細菌類を除去するための第２膜処理装置、５は、第２膜処理装置４において定期的に実施する物理洗浄操作により排出された物理洗浄排水を濃縮するための濃縮装置、６は、濃縮装置５において濃縮された汚泥を脱水する脱水機、そして、７は、第１膜処理装置３および第２膜処理装置４からの膜ろ過水を滅菌処理するための滅菌処理装置である。
【００２１】
前処理装置２は、原水中の夾雑物を除去する目的で、例えばオートストレーナーのような簡易型回転固液分離器を用いることができる。
【００２２】
また、第１および第２膜処理装置３および４において使用される分離膜は、有機膜および無機膜の何れでも良く、また、精密ろ過膜および限外ろ過膜の何れでも良い。具体的には、精密ろ過膜としては、公称孔径０．０１から０．４５μｍのものが好ましく、限外ろ過膜としては、公称分画分子量１０００から１００万ダルトンのものが好ましい。膜モジュールの形状は、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何れの方式としても良く、膜ろ過への通水方式は、外圧型および内圧型の何れでも問題ない。さらに、原水側を加圧する加圧型のケーシングタイプ、あるいはろ過水側を減圧する吸引型の槽浸漬タイプの何れであっても良い。
【００２３】
また、濃縮装置５では、第２膜処理装置４からの物理洗浄排水を汚泥の固形物濃度が１から６％となるまで濃縮することができ、濃縮装置の方式は、重力濃縮、膜濃縮、機械濃縮および浮上濃縮の何れであっても良い。
【００２４】
上述した、本発明の浄水膜処理装置によれば、以下のようにして、原水を処理する。
【００２５】
先ず、河川等から取水した原水を着水井１で受水した後、原水中の夾雑物を除去するための前処理装置２へ導き、第１膜処理装置３にて原水中の懸濁成分、病原性原虫類および細菌類を除去する。第１膜処理装置３において得られた膜ろ過水は、滅菌処理装置７により塩素消毒を行って水道水として供給される。
【００２６】
第１膜処理装置３において、定期的に実施する物理洗浄操作により排出された物理洗浄排水は、第２膜処理装置４に送水され、さらに懸濁成分、病原性原虫類および細菌類を除去する。このように、第１膜処理装置３により膜ろ過された後の物理洗浄排水を第２膜処理装置４によりさらに膜ろ過することによって、従来のように、原水に凝集剤を添加する必要がなくなる。
【００２７】
第２膜処理装置４において得られた膜ろ過水は、滅菌処理装置７に返送し、塩素消毒を行って水道水として供給される。第２膜処理装置４において、定期的に実施する物理洗浄操作により排出された物理洗浄排水は、濃縮装置５へ送られて処理される。濃縮装置５より得られた処理水は、水路８ａから第２膜処理装置４へ送水されることにより、トータルの浄水回収率９９．９％以上を得ることができる。一方、濃縮装置５より間欠的、あるいは連続的に得られた濃縮汚泥は、脱水機６へ送られ脱水される。
【００２８】
上記浄水膜処理装置において、第２膜処理装置４からの膜ろ過水を滅菌処理装置７に返送する代わりに、図２に示すように、第１膜処理装置３に返送しても良い。
【００２９】
次に、本発明の浄水膜処理方法を実施するためのさらに他の浄水膜処理装置について、図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図３は、本発明のさらに他の浄水膜処理装置による処理フローを示す図である。図３において、図１と同一部分には同一符号が付与されており、同一部分の説明は省略する。
【００３１】
図３の浄水膜処理装置では、濃縮装置として膜濃縮装置９を用いており、第２膜処理装置４から定期的に実施する物理洗浄操作により排出された物理洗浄排水を汚泥の固形物濃度が１から６％となるまで濃縮する。図３の浄水膜処理装置においても、第１膜処理装置３により膜ろ過された後の物理洗浄排水を第２膜処理装置４によりさらに膜ろ過することによって、従来のように、原水に凝集剤を添加する必要がなくなる。さらに、膜濃縮装置９より得られた膜ろ過水は、水路８ｂから滅菌処理装置７により塩素消毒を行って水道水として供給されることにより、トータルの浄水回収率９９．９％以上を得ることができる。
【００３２】
ここで、膜濃縮装置９において使用される分離膜は、有機膜および無機膜の何れでも良く、また、精密ろ過膜および限外ろ過膜の何れでも良い。膜モジュールの形状は、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何れの方式としても良く、膜ろ過への通水方式は、外圧型および内圧型の何れでも問題ない。さらに、原水側を加圧する加圧型のケーシングタイプ、あるいはろ過水側を減圧する吸引型の槽浸漬タイプの何れであっても良い。
【００３３】
【実施例】
次に、本発明の浄水膜処理装置を、実施例によりさらに詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本発明を限定するものではない。
【００３４】
（実施例１）
図３に示す浄水処理フローに従って原水を処理する。原水の平均濁度は５度であり、前処理装置２には、オートストレーナーを配置して、原水中の夾雑物を除去する。第１および第２膜処理装置３および４の仕様ならびに運転条件は表１に示した通りである。
【００３５】
【表１】
2004267887.tif 000003
【００３６】
第２膜処理装置４から排出された固形物濃度０．１％の物理洗浄排水を、表２に示した仕様の膜濃縮装置９に通水して膜ろ過処理した結果、膜ろ過水の回収率９５％が得られ、濃縮汚泥の固形物濃度が２％であった。得られた膜ろ過水の水質分析結果を表３に示した。表３より、本実施例において得られた膜ろ過水は、水道水水質基準を満足することが分かり、塩素消毒装置へ送り滅菌処理を実施して水道水として供給した。その結果、システム全体の浄水回収率は９９．９８％であった。
【００３７】
【表２】
2004267887.tif 000004
【００３８】
【表３】
2004267887.tif 000005
【００３９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の浄水膜処理装置によれば、凝集剤を添加することなくシステム全体の浄水回収率を９９．９％以上まで向上させることができる。また、固形物濃度１から６％の汚泥を脱水機へ投入することができ、脱水機における脱水速度の向上を図ることができる。さらに、脱水汚泥にアルミニウムを含まないため、脱水汚泥の有効利用に係る弊害を少なくする等、工業上有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浄水膜処理装置による処理フローを示す図である。
【図２】本発明の他の浄水膜処理装置による処理フローを示す図である。
【図３】本発明のさらに他の浄水膜処理装置による処理フローを示す図である。
【図４】膜ろ過処理を行っている浄水場における従来処理フローを示す図である。
【図５】膜ろ過処理を行っている浄水場における他の従来処理フローを示す図である。
【符号の説明】
１：着水井
２：前処理装置
３：第１膜処理装置
４：第２膜処理装置
５：濃縮装置
６：脱水機
７：滅菌処理装置
８ａ、８ｂ：水路
９：膜濃縮装置
２０：着水井
２１：前処理装置
２２：膜処理装置
２３：排水池
２４：濃縮槽
２５：脱水機
２６：無機系凝集剤
２７：凝集混和装置
２８：膜処理装置
２９：シックナー
３０：脱水機
３１：滅菌処理装置
【図１】
2004267887.tif 000006
【図２】
2004267887.tif 000007
【図３】
2004267887.tif 000008
【図４】
2004267887.tif 000009
【図５】
2004267887.tif 000010