(57)【要約】【課題】オゾン含有水を用いてろ過膜の逆洗を行う従来の膜ろ過システムで、処理水の回収率を高く維持する必要があるために、処理水の一部を使用するオゾン含有洗浄水の水量には限界があり、洗浄効果を十分に発揮できているとは言えなかった。本発明の目的は、逆洗水を効率的に利用したオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法および逆洗装置を提供することにある。【解決手段】逆洗に使用したオゾン含有水の排水を、膜ろ過とオゾン処理をして、逆洗用オゾン含有水として再度利用する。また通常の膜処理水とオゾン含有水での逆洗を併用することもできる。この目的の装置は、オゾン含有水生成設備、逆洗ポンプ、逆洗排水貯留タンク、逆洗排水膜ろ過設備などを備えることで可能である。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法において、ろ過膜の逆洗に用いたオゾン含有水の排水を膜ろ過して、再度オゾン処理をして逆洗用オゾン含有水として利用することを特徴とするオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法。
【請求項２】
請求項１に記載のオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法において、膜にて補足された物質を多く含む洗浄排水は排出し、前記補足物質含有量の少ない洗浄排水は回収して再利用するオゾン含有水とすることを特徴とするオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法。
【請求項３】
請求項２に記載のオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法において、逆洗用オゾン含有水を再度利用する方法として、オゾン含有水による第１回目の逆洗、エアーバブリング、オゾン含有水による第２回目の逆洗を、この順序で行い、第２回目のオゾン含有水による逆洗では、エアーバブリングにより剥離したケーキ層が含まれている逆洗開始から所定時間までの洗浄排水は排水として流し、その後の洗浄排水を回収して再利用するオゾン含有水とすることを特徴とするオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法。
【請求項４】
請求項１〜３に記載のオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法において、通常はオゾンを含まない膜処理水で逆洗を行い、所定時間毎に、または膜の差圧が所定の値に達した時に、オゾン含有水で逆洗を行うことを特徴とするオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法。
【請求項５】
オゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗装置において、逆洗用水をオゾン処理してオゾン含有水を生成する設備と、膜の二次側より一次側へオゾン含有水を送水する逆洗ポンプと、逆洗排水の一部を排水する配管と、逆洗排水の一部を貯留するタンクと、貯留された逆洗排水を膜ろ過する設備とを備え、逆洗用オゾン含有水を再度利用することを特徴とするオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上水道、下水道、工業用水または廃水中に含まれる汚濁物質を分離除去するためのろ過用の膜モジュールを用いた水処理方法および装置に関し、特にオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被処理水中の汚濁物質を除去する方法として、膜ろ過を利用した水処理方法がよく知られている。この膜ろ過を用いた水処理においては、水処理運転を継続するにつれて、膜の表面に汚濁物質の付着層が生成し、目詰まり、固形物による流路閉塞などのファウリングが起こり、膜ろ過性能が低下する。この膜処理性能の低下時には、処理水量が安定して得られなくなり、安定した処理水量を得るためには膜の薬品洗浄頻度を上げておこなわなければならないという問題がある。
【０００３】
近年、上記の膜処理性能低下を防止するために、オゾン含有水を物理洗浄に使用した水処理方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。この方法によれば、膜および膜への付着物質をオゾンによって除去することが可能となり、膜性能の低下を防止することができる。
【０００４】
従来実施されていたオゾン含有水の逆洗を取り入れた膜ろ過システムのフロー図を図３に示す。この図によって従来の水処理の運転の例を以下に説明する。
【０００５】
まず、原水タンク２に流入した原水１は、運転ポンプ３により原水供給弁４を通り、膜モジュール６の一次側へと供給される。ここで、ろ過流量は、流量センサー８の値が一定となるように運転ポンプ３をインバータ制御で行っている。膜モジュール６でろ過され、二次側に移動した水は、ろ過水出口弁７、流量センサー８を通り、ろ過水タンク９へと貯留された後、処理水１０として次工程へと通水される。また、ろ過水の一部は、逆洗水として使用されるために、ろ過水タンク９よりオゾン含有水生成塔１１へと送水される。
【０００６】
オゾン含有水生成塔１１では、オゾン発生器１４より供給されるオゾンガスを下部から散気することにより、オゾン含有水が生成される。ここで、オゾン発生器１４より供給されるオゾンガス量は、溶存オゾン濃度計１２の値が所定値となるように、供給オゾン量制御装置１３によって調整される。なお、オゾン含有水生成塔に吸収されなかったオゾンを含む排ガスは、排オゾン処理設備１５で処理された後、大気中に捨てられる。
【０００７】
生成されたオゾン含有水は、１時間のろ過工程後に実施される逆洗工程において、逆洗ポンプ１６により逆洗水供給弁１７を通り、膜モジュール６の二次側より一次側へと流されて排水弁１８より排水される。また、２分間のオゾン含有水の逆洗後に、エアーコンプレッサー１９よりエアー供給弁２０を通り空気を供給する１分間のエアーバブリング工程、および、その後に原水供給弁４を開き、原水を膜モジュール６に通水し、膜モジュール６内の濃縮水を排水弁１８より排水する３０秒間のフラッシング工程を実施する３分３０秒間の物理洗浄工程がなされている。
【０００８】
【特許文献１】
特許第２９０９２８２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のオゾン含有水を用いた物理洗浄を行う膜ろ過システムにおいては、処理水の回収率を９０％以上にすることが望ましいことから、洗浄に使用できるオゾン含有水量は処理水の１０％以下に限られ、オゾン含有水による洗浄の効果を十分に発揮しているとは言えなかった。
【００１０】
本発明者らの研究結果によると、オゾン含有水による逆洗は、少量でも膜／ケーキ界面の有機物に直接反応して洗浄に寄与することから非常に効果的であるが、このオゾン含有水による洗浄効果を十分に発揮するためには、過剰にオゾン含有水を流して洗浄することが良いことが判明した。すなわち、通常オゾンを含まない水での逆洗においては、逆洗用の水を過剰に流しても、主に抵抗の少ないファウリング物質の詰まっていない膜の部分など流れる部分が決まっていることから、その効果はほとんど変わらないが、オゾン含有水の逆洗の場合には、オゾンとファウリング物質との反応が関係するため、オゾン含有水が流れている部分から拡散してその洗浄効果が拡がっていくことになる。オゾン含有水を過剰に流すことは、一回の洗浄ではその効果は僅かであるが、逆洗の洗浄回数を重ねる毎に拡散による洗浄効果が大きくなっていくことは明らかであり、特にオゾン含有水逆洗を用いた膜処理プロセスでは、通常の膜処理プロセスよりも負荷の大きい運転を実施することが多いことから、この洗浄の及ぼす効果は大きい。
【００１１】
また、常時オゾン含有水の逆洗を実施していない膜ろ過システムに対してオゾン含有水逆洗を実施する場合も、洗浄には大量のオゾン含有水を必要とするため、通常実施されるようなオゾン含有水逆洗をしていては排出される水量が多くなることが問題と考えられ対策が必要であった。
【００１２】
本発明は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、オゾン含有水によるろ過膜の逆洗において、逆洗水を効率的に利用するための、オゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法および逆洗装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明においては、オゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法において、ろ過膜の逆洗に用いたオゾン含有水の排水を膜ろ過して、再度オゾン処理をして逆洗用オゾン含有水として利用することとする（請求項１）。
逆洗用オゾン含有水を再度利用する方法としては、膜にて補足された物質を多く含む洗浄排水は排出し、前記補足物質含有量の少ない洗浄排水は回収して再利用することとする（請求項２）。具体的な方法として、逆洗用オゾン含有水を再度利用する方法として、オゾン含有水による第１回目の逆洗、エアーバブリング、オゾン含有水による第２回目の逆洗を、この順序で行い、第２回目のオゾン含有水による逆洗では、エアーバブリングにより剥離したケーキ層が含まれている逆洗開始から所定時間までの洗浄排水は排水として流し、その後の洗浄排水を回収して再利用するオゾン含有水とすることとする（請求項３）。また、上記のオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法において、通常はオゾンを含まない膜処理水で逆洗を行い、所定時間毎に、または膜の差圧が所定の値に達した時に、オゾン含有水で逆洗を行うこととする（請求項４）。
【００１４】
さらに、オゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗装置において、逆洗用水をオゾン処理してオゾン含有水を生成する設備と、膜の二次側より一次側へオゾン含有水を送水する逆洗ポンプと、逆洗排水の一部を排水する配管と、逆洗排水の一部を貯留するタンクと、貯留された逆洗排水を膜ろ過する設備とを備え、逆洗用オゾン含有水を再度利用することとする（請求項５）。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の２つの実施例について、図に基づき説明する。
〔実施例１〕
本発明の実施例の一つについて以下に述べる。なお、以下に示すのは実施例であり、本発明に限定を加えるものではない。この発明の実施例１に係わるオゾン含有水の逆洗を取り入れた膜ろ過システムのフロー図を図１に示す。運転に関しては基本的に従来の方法と類似しているが、以下に説明する通りである。この図において、原水タンク２に流入した原水１は、運転ポンプ３により原水供給弁４を通り、膜モジュール６の一次側へと供給される。ここで、ろ過流量は、流量センサー８の値が一定となるように運転ポンプ３をインバータ制御で行っている。膜モジュール６でろ過され、二次側に移動した水は、ろ過水出口弁７、流量センサー８を通り、ろ過水タンク９へと貯留された後、処理水１０として次工程へと通水される。また、ろ過水の一部は、逆洗水として使用されるために、ろ過水タンク９よりオゾン含有水生成塔１１へと送水される。
【００１６】
オゾン含有水生成塔１１では、オゾン発生器１４より供給されるオゾンガスを下部から散気することにより、オゾン含有水が生成される。ここで、オゾン発生器１４より供給されるオゾンガス量は、溶存オゾン濃度計１２の値が所定値となるように、供給オゾン量制御装置１３によって調整される。なお、オゾン含有水生成塔に吸収されなかったオゾンを含む排ガスは、排オゾン処理設備１５で処理された後、大気中に捨てられる。
【００１７】
生成されたオゾン含有水は、１時間のろ過工程後に実施される逆洗工程において、逆洗ポンプ１６により逆洗水供給弁１７を通り、膜モジュール６の二次側より一次側へと流されて排水弁１８より排水される。また、２分間のオゾン含有水の逆洗後に、エアーコンプレッサー１９よりエアー供給弁２０を通り空気を供給する３０秒間のエアーバブリング工程を実施し、その後、再度オゾン含有水逆洗を２分間実施する。再度オゾン含有水逆洗を実施した時のオゾン逆洗排水は開始から３０秒間はエアーバブリングにより剥離したケーキ層が含まれているため排水弁１８より捨てられるが、その後は循環オゾン含有水入口弁２１を通り、循環オゾン含有水タンク２２へと運ばれる。
【００１８】
回収された逆洗排水は循環オゾン含有水ポンプ２３で循環オゾン含有水分離膜２４で懸濁物を除去された後、オゾン含有水生成塔１１へと送水され、再度逆洗水として用いられる。２回目のオゾン含有水逆洗の途中から回収される排水は、１回目のオゾン含有水逆洗およびエアーバブリングにより汚濁物質がほとんど除去されているため目詰まりする成分はわずかであり、循環オゾン含有水分離膜２４が目詰まりする速度はわずかである。また、目詰まりする時間が早い場合は１回目のオゾン含有水逆洗の時間および２回目のオゾン含有水逆洗における回収開始の時間などを調整し、目詰まりがほとんどしない状況にすることが望ましい。なお、循環オゾン含有水分離膜２４に関しても通常の膜モジュール同様に循環オゾン含有水分離膜逆洗入口弁２５よりオゾン含有水を通水し、循環オゾン含有水分離膜排水弁２６から排水する逆洗を定期的に実施してもよい。
【００１９】
２回目のオゾン含有水逆洗終了後に、モジュール内に残留しているオゾン含有水を循環オゾン含有水入口弁２１より循環オゾン含有水タンク２２へと送水した後、原水供給弁４を開き、原水を膜モジュール６に通水し、膜モジュール６内へ原水を充填する３０秒間のフラッシング工程が実施される。ただし、これらの洗浄時間などは膜目詰まりなどの状況によって変わるものであり、運転ごとに調整する必要があることは明白である。また、循環オゾン含有水分離膜２４に用いられる膜は、面積は当然小さいものになるが、材質および孔径に関しては膜モジュール６と同等のものがよい。さらに、本発明を用いたオゾン含有水逆洗を通常サイクルに組み込まず、例えば、一日に一回実施するような形態としてもよい。
〔実施例２〕
本発明の実施例に関する別の形態について以下に述べる。この発明の実施例２に係わるオゾン含有水の逆洗を取り入れた膜ろ過システムのフロー図を図２に示す。これは実施例１と異なり、通常時はオゾン含有水による逆洗を実施していない膜処理装置において、オゾン含有水逆洗を実施する場合の例である。ここで、膜モジュール６を筆頭にオゾン含有水が流れる部分に関しては耐オゾン性があるもので構成されている装置に適用することが望ましいのは言うもでもない。また、オゾン含有水洗浄システム２７は設備として常時設置されていても構わないし、洗浄時にのみ運び込み設置する形のどちらでもよい。
【００２０】
オゾン含有水による洗浄の時期に関しては、運転を継続し、所定膜差圧に到達した場合や、所定時間経過後に行えばよい。運転を中断し、オゾン洗浄システム２７を設置した後に、以下のオゾン含有水逆洗を実施する。
【００２１】
まず、オゾン発生器１４およびオゾンガス混合ポンプ２８を用いてオゾン含有水生成タンク２９に所定濃度以上のオゾン含有水を生成する。生成されたオゾン含有水をオゾン含有水逆洗ポンプ３０により、膜モジュール６の二次側より一次側へと流し、排水弁１８より排水するオゾン含有水逆洗を２分間実施する。オゾン含有水逆洗後にエアーバブリングを１分間実施して、排水弁１８より膜モジュール６内の水を排水する。排水後、再びオゾン含有水生成タンク２９内のオゾン含有水を用いたオゾン含有水逆洗を再開する。先ほどのオゾン含有水逆洗では排水弁１８より排水していたが、再開後の逆洗排水は循環オゾン含有水入口弁２１より循環オゾン含有水タンク２２へと返送される。返送されたオゾン逆洗排水は循環オゾン含有水ポンプ２３により循環オゾン含有水分離膜２４でろ過された後、再度逆洗水として用いられることとなる。
【００２２】
なお、逆洗の停止に関しては、時間で制御してもよいし、あるいは、逆洗流量を一定として膜二次側の圧力を指標として実施してもよい。すなわち、オゾン含有水逆洗により一次側のファウリング物質が除去されるに従い、膜二次側の圧力が低下していくことから、この値がほとんど低下しなくなる状況がオゾン含有水逆洗にて回復しない状況と言え、その時点で逆洗を停止すればよい。ただし、これらの洗浄時間などは膜目詰まりなどの状況によって変わるものであり、運転ごとに調整する必要があることは明白である。循環オゾン含有水ポンプ２３の起動停止はオゾン含有水生成タンク２９内に設置されたレベルスイッチなどにより実施すればよい。また、逆洗開始時は排水を捨てることから、循環オゾン含有水タンク２２およびオゾン含有水生成タンク２９は満水とした状態で運転を始めるのがよい。ここで、逆洗流速、水量などから各設備の容量を決めておくことは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
オゾン含有水用いたろ過膜の逆洗では、オゾンとファウリング物質との反応により、オゾン含有水が流れている部分から周辺に拡散してその洗浄効果が拡がっていくために、オゾン含有水を過剰に流す効果は大きいが、大量の洗浄水は処理のコストアップをもたらす。
【００２４】
本発明のオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗方法では、ろ過膜の逆洗に用いたオゾン含有水の排水を膜ろ過して、再度オゾン処理をして逆洗用オゾン含有水として利用することにしたので、逆洗水を効率的に利用できる。具体的には、オゾン含有水での洗浄後の経過時間を基にして、膜から剥離したケーキ層が含まれていない洗浄排水を回収して再利用している。また、通常はオゾンを含まない膜処理水で逆洗を行い、所定時間毎に、または膜差圧値で、オゾン含有水で逆洗を行うことも可能である。
【００２５】
このオゾン含有水を用いたろ過膜の逆洗装置は、逆洗用水をオゾン処理してオゾン含有水を生成する設備と、膜の二次側より一次側へオゾン含有水を送水する逆洗ポンプと、逆洗排水の一部を排水する配管と、逆洗排水の一部を貯留するタンクと、貯留された逆洗排水を膜ろ過する設備とを備えており、逆洗を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１に係わるオゾン含有水の逆洗を取り入れた膜ろ過システムのフロー図
【図２】この発明の実施例２に係わるオゾン含有水の逆洗を取り入れた膜ろ過システムのフロー図
【図３】従来実施されていたオゾン含有水の逆洗を取り入れた膜ろ過システムのフロー図
【符号の説明】
１：　　原水
２：　　原水タンク
３：　　運転ポンプ
４：　　原水供給弁
５：　　圧力センサー
６：　　膜モジュール
７：　　ろ過水出口弁
８：　　流量センサー
９：　　ろ過水タンク
１０：　　処理水
１１：　　オゾン含有水生成塔
１２：　　溶存オゾン濃度計
１３：　　供給オゾン量制御装置
１４：　　オゾン発生器
１５：　　排オゾン処理設備
１６：　　逆洗ポンプ
１７：　　逆洗水供給弁
１８：　　排水弁、
１９：　　エアーコンプレッサー
２０：　　エアー供給弁
２１：　　循環オゾン含有水入口弁
２２：　　循環オゾン含有水タンク
２３：　　循環オゾン含有水ポンプ
２４：　　循環オゾン含有水分離膜
２５：　　循環オゾン含有水分離膜逆洗入口弁
２６：　　循環オゾン含有水分離膜排水弁
２７：　　オゾン含有水洗浄システム
２８：　　オゾンガス混合ポンプ
２９：　　オゾン含有水生成タンク
３０：　　オゾン含有水逆洗ポンプ
【図１】
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【図２】
2004130205.tif 000004
【図３】
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