(57)【要約】【課題】凝集剤を添加してフロックを形成した被処理水を膜モジュールで濾過する凝集濾過処理装置において、再凝集装置を小型化することができ、再凝集したフロックが再凝集装置内に滞留してしまうのを防止する。【解決手段】被処理水を膜モジュール２に供給する供給ポンプ５が設けられ、供給ポンプ５の上流側に、混和槽４と、混和槽４内の被処理水に凝集剤を添加する添加部８とが設けられ、供給ポンプ５と膜モジュール２との間に、供給ポンプ５で破砕されたフロックを再凝集させる再凝集装置６が設けられ、再凝集装置６として、回転自在な攪拌翼１３を有する密閉型の攪拌装置が用いられ、供給ポンプ５として渦巻ポンプ又は渦流ポンプを用いた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤を添加してフロックを形成した被処理水を膜モジュールで濾過する凝集濾過処理装置であって、上記被処理水を膜モジュールに供給する供給ポンプが設けられ、上記供給ポンプの上流側に、被処理水に凝集剤を添加する添加部が設けられ、上記供給ポンプと膜モジュールとの間に、供給ポンプで破砕されたフロックを再凝集させる再凝集装置が設けられ、上記再凝集装置として、回転自在な攪拌翼を有する攪拌装置が用いられることを特徴とする凝集濾過処理装置。
【請求項２】
凝集剤を添加してフロックを形成した被処理水を膜モジュールで濾過する凝集濾過処理装置であって、上記被処理水を膜モジュールに供給する供給ポンプが設けられ、上記供給ポンプの上流側に、被処理水に凝集剤を添加する添加部が設けられ、上記供給ポンプと膜モジュールとの間に、供給ポンプで破砕されたフロックを再凝集させる再凝集装置が設けられ、上記再凝集装置として、流路内に乱流を発生させる攪拌板を有する攪拌装置が用いられることを特徴とする凝集濾過処理装置。
【請求項３】
供給ポンプとして、渦巻ポンプ又は渦流ポンプを用いたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の凝集濾過処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上水，浄水，下水，用水，廃水等の処理において、このような被処理水に凝集剤を添加してフロックを形成した後、膜モジュールで濾過する凝集濾過処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の凝集濾過処理装置としては、図６に示すように、原水（被処理水）を膜モジュール５１に供給する供給ポンプ５２が設けられ、供給ポンプ５２の上流側（吸込側）に凝集槽５３と循環槽５４とが設置され、供給ポンプ５２の下流側（吐出側）と膜モジュール５１との間に、フロック調整槽５５（再凝集装置）が設置されている。上記フロック調整槽５５は、濾材（粒径０．５〜３ｍｍ程度の砂等）を充填した加圧型密閉式上向流方式の槽である。
【０００３】
これによると、原水は、凝集槽５３に導入され、凝集剤を添加されて凝集反応し、循環槽５４を経て供給ポンプ５２によりフロック調整槽５５を通過し、膜モジュール５１に供給されて濾過される。
【０００４】
この際、上記フロック調整槽５５内においては、凝集処理水（凝集剤の添加により凝集反応した原水）が上向流で通水し、これにより、供給ポンプ５２で破砕されたフロックが再凝集して粗大化し、この再凝集フロックが膜モジュール５１に供給されることで、膜の目詰りが防止され、フラックスが長期に亘り安定して維持される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２５９６５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来形式では、破砕されたフロックをフロック調整槽５５内で十分に再凝集させるためには、一定時間以上の滞留時間と一定速度以下の上向流速とを維持できるような大きさのフロック調整槽５５が必要となるため、フロック調整槽５５（再凝集装置）が大型化する恐れがある。また、フロック調整槽５５内には、微小な粒状の濾材が充填されているため、再凝集したフロックが濾材間の微細な隙間に入り込んで停滞したり、或いは、再凝集したフロックがフロック調整槽５５の下部に沈殿してしまい、膜モジュール５１へ十分に送給されないといった問題がある。
【０００７】
本発明は、再凝集装置を小型化することができ、再凝集したフロックが再凝集装置内に滞留してしまうのを防止することが可能な凝集濾過処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本第１発明は、凝集剤を添加してフロックを形成した被処理水を膜モジュールで濾過する凝集濾過処理装置であって、上記被処理水を膜モジュールに供給する供給ポンプが設けられ、上記供給ポンプの上流側に、被処理水に凝集剤を添加する添加部が設けられ、上記供給ポンプと膜モジュールとの間に、供給ポンプで破砕されたフロックを再凝集させる再凝集装置が設けられ、上記再凝集装置として、回転自在な攪拌翼を有する攪拌装置が用いられるものである。
【０００９】
これによると、被処理水は、添加部から凝集剤を添加されて凝集反応し、凝集処理水として、供給ポンプにより圧送されて再凝集装置を通過し、膜モジュールに供給されて濾過される。ここで、凝集処理水中のフロックは、供給ポンプ内で破砕されるが、その後、再凝集装置で再凝集して粗大化する。すなわち、上記再凝集装置として攪拌装置が用いられており、凝集処理水は、再凝集装置内を流れる際、回転する攪拌翼により攪拌されるため、従来のような微小な粒状の濾材を使用する必要はなく、上記フロックが再凝集装置内に滞留するのを防止することができる。これにより、再凝集して粗大化した再凝集フロックが十分に膜モジュールへ送給される。また、上記のような攪拌作用によってフロックが短時間で再凝集するため、滞留時間を短縮でき、これにより、再凝集装置を小型化し得る。
【００１０】
本第２発明は、凝集剤を添加してフロックを形成した被処理水を膜モジュールで濾過する凝集濾過処理装置であって、上記被処理水を膜モジュールに供給する供給ポンプが設けられ、上記供給ポンプの上流側に、被処理水に凝集剤を添加する添加部が設けられ、上記供給ポンプと膜モジュールとの間に、供給ポンプで破砕されたフロックを再凝集させる再凝集装置が設けられ、上記再凝集装置として、流路内に乱流を発生させる攪拌板を有する攪拌装置が用いられるものである。
【００１１】
これによると、被処理水は、添加部から凝集剤を添加されて凝集反応し、凝集処理水として、供給ポンプにより圧送されて再凝集装置を通過し、膜モジュールに供給されて濾過される。ここで、凝集処理水中のフロックは、供給ポンプ内で破砕されるが、その後、再凝集装置で再凝集して粗大化する。すなわち、上記再凝集装置として攪拌装置が用いられており、凝集処理水は、再凝集装置内を流れる際、攪拌板によって発生する乱流により攪拌されるため、従来のような微小な粒状の濾材を使用する必要はなく、上記フロックが再凝集装置内に滞留するのを防止することができる。これにより、再凝集して粗大化した再凝集フロックが十分に膜モジュールへ送給される。また、上記のような攪拌作用によってフロックが短時間で再凝集するため、滞留時間を短縮でき、これにより、再凝集装置を小型化し得る。
【００１２】
本第３発明は、供給ポンプとして、渦巻ポンプ又は渦流ポンプを用いたものである。
これによると、添加部から凝集剤を添加された被処理水は渦巻ポンプ又は渦流ポンプによって急速攪拌されるため、上記凝集剤と被処理水とが十分に混合され、凝集反応が十分に促進される。その後、凝集処理水（凝集剤の添加により凝集反応した被処理水）が再凝集装置において緩速攪拌されるため、フロックが再凝集して十分に粗大化する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１，図２に基づいて説明する。
図１に示すように、１は、凝集剤（例えばポリ塩化アルミニウムなど）を添加してフロックを形成した被処理水（原水）を膜モジュール２で濾過する凝集濾過処理装置である。上記膜モジュール２へ被処理水を供給するための供給流路３には、混和槽４と供給ポンプ５と再凝集装置６とが設けられている。
【００１４】
このうち、上記供給ポンプ５は、被処理水を膜モジュール２へ圧送するものであり、渦巻ポンプ又は渦流ポンプが用いられている。また、上記混和槽４は供給ポンプ５の上流側（すなわち吸込側）に設置されており、混和槽４内に注入された被処理水へ凝集剤を添加する添加部８が設けられている。尚、上記混和槽４には、被処理水と凝集剤とを攪拌混合させる混合機９が設けられている。
【００１５】
また、上記再凝集装置６は、供給ポンプ５によって破砕されたフロックを再凝集させるものであり、供給ポンプ５の下流側（すなわち吐出側）と膜モジュール２との間に設置されている。
【００１６】
上記再凝集装置６は、密閉された本体容器１１と、この本体容器１１内へ挿通される回転軸１２と、この回転軸１２に放射状に取付けられた複数の攪拌翼１３と、上記回転軸１２を回転させる回転駆動装置１４（モーター等）と、本体容器１１に形成された入口１５および出口１６とを有する密閉型の攪拌装置で構成されている。尚、上記入口１５は本体容器１１の下部に設けられ、出口１６は本体容器１１の上部且つ入口１５よりも上位に設けられている。
【００１７】
また、図２に示すように、膜モジュール２は、ケーシング２１の内部に複数（２個）の膜エレメント２２を備えたものである。上記膜エレメント２２は、先端を閉塞した直管状のセラミック製の複数本の膜チューブ２３と、これら膜チューブ２３の基端部を集束固定して各膜チューブ２３を片持状に支持する集束プレート２４とで構成されている。上記ケーシング２１の両端には、上記膜エレメント２２を出し入れする膜エレメント装入口２５が形成され、さらに、膜エレメント２２の各膜チューブ２３の基端開口側を覆うキャップ状の集水部材２６が着脱自在に取付けられている。上記ケーシング２１には供給口２７が設けられ、両集水部材２６には、膜エレメント２２で濾過された濾過処理水を排出する排出口２８が設けられている。尚、上記供給流路３は供給口２７に接続されている。
【００１８】
以下、上記構成における作用を説明する。
被処理水は、混和槽４内に注入され、添加部８から凝集剤を添加されて混合機９で急速攪拌され、これにより、凝集反応が起こって、被処理水中にフロックが形成される。上記のように混和槽４内で凝集反応した被処理水は、凝集処理水として、供給ポンプ５により再凝集装置６へ送られる。上記凝集処理水が供給ポンプ５内を通過する際、フロックが供給ポンプ５のインペラー（図示省略）によりせん断されて微小に破砕されるが、その後、フロックは再凝集装置６で再凝集して粗大化する。
【００１９】
すなわち、上記再凝集装置６において、凝集処理水は、入口１５から本体容器１１内に導入され、回転駆動装置１４で回転軸１２を回転させることにより、回転軸１２と共に回転する攪拌翼１３によって緩速攪拌される。これにより、従来のような微小な粒状の濾材を使用する必要はなく、上記フロックが再凝集装置６の本体容器１１内に滞留するのを防止することができるため、本体容器１１内で再凝集して粗大化した再凝集フロックが十分に膜モジュール２へ送給される。
【００２０】
上記膜モジュール２へ送給された凝集処理水は、図２に示すように、各膜チューブ２３を外側から内側へ透過する際に濾過され、その後、排出口２８から排出される。この際、上記再凝集フロックが十分に膜モジュール２へ送給されているため、膜面付着物が逆洗操作で剥離除去され易くなり、濾過継続時間が長くなるとともに薬品洗浄頻度を減らすことができる。
【００２１】
また、上記のような再凝集装置６における緩速攪拌作用によってフロックが短時間で再凝集するため、滞留時間を短縮でき、これにより、再凝集装置６を小型化し得る。
【００２２】
尚、供給ポンプ５として渦巻ポンプ又は渦流ポンプを用いることで、凝集剤を添加した被処理水は供給ポンプ５によっても急速攪拌されるため、上記凝集剤と被処理水とが十分に混合され、凝集反応が十分に促進される。これにより、混和層４の容量が少なくて済み、さらには、混和層４を不要にすることも可能となる。また、凝集剤を添加部８から混和層４内の被処理水に添加しているが、混和層４を無くした場合、凝集剤を添加部８から供給流路３内の被処理水に添加してもよい。
【００２３】
上記第１の実施の形態では、回転自在な攪拌翼１３で凝集処理水を攪拌する形式の再凝集装置６を示したが、これ以外の形式で攪拌を行う再凝集装置であってもよい。例えば、第２の実施の形態として、図３，図４に示すように、再凝集装置３６は、密閉された円筒状の本体容器３７と、この本体容器３７の内周面に設けられて本体容器３７内の流路に乱流を発生させる複数の攪拌板３８（邪魔板に相当）と、本体容器３７の一端に形成された入口３９と、本体容器３７の他端に形成された出口４０とを有する密閉型の攪拌装置で構成されている。
【００２４】
以下、上記構成における作用を説明する。
凝集処理水が供給ポンプ５内を通過する際、フロックが供給ポンプ５のインペラー（図示省略）によりせん断されて微小に破砕されるが、その後、フロックは再凝集装置３６で再凝集して粗大化する。
【００２５】
すなわち、上記再凝集装置３６において、凝集処理水は、入口３９から本体容器３７の一端内部へ流入し、本体容器３７の他端内部から出口４０を通って流出する。この際、本体容器３７内の凝集処理水の流れは攪拌板３８に邪魔されて乱流となり、これによって、凝集処理水が緩速攪拌される。したがって、従来のような微小な粒状の濾材を使用する必要はなく、上記フロックが再凝集装置３６の本体容器３７内に滞留するのを防止することができるため、本体容器３７内で再凝集して粗大化した再凝集フロックが十分に膜モジュール２へ送給される。
【００２６】
上記第１および第２の実施の形態では、図２に示すように、凝集処理水を膜チューブ２３の外側から内側へ透過させて濾過する外圧式の膜モジュール２を用いたが、第３の実施の形態として、図５に示すように、凝集処理水を膜チューブ２３の内側から外側へ透過させて濾過する内圧式の膜モジュール４５を用いてもよい。この場合、膜モジュール４５には、集水部材２６（図２参照）の代わりに、同一形状の配水部材４６が設けられており、供給口２７は上記両配水部材４６に設けられ、排出口２８はケーシング２１に設けられている。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本第１発明によると、再凝集装置として攪拌装置が用いられており、凝集処理水は、再凝集装置内を流れる際、回転する攪拌翼により攪拌されるため、従来のような微小な粒状の濾材を使用する必要はなく、上記フロックが再凝集装置内に滞留するのを防止することができる。これにより、再凝集装置で再凝集して粗大化した再凝集フロックが十分に膜モジュールへ送給される。また、上記のような攪拌作用によってフロックが短時間で再凝集するため、滞留時間を短縮でき、これにより、再凝集装置を小型化し得る。
【００２８】
また、本第２発明によると、再凝集装置として攪拌装置が用いられており、凝集処理水は、再凝集装置内を流れる際、攪拌板によって発生する乱流により攪拌されるため、従来のような微小な粒状の濾材を使用する必要はなく、上記フロックが再凝集装置内に滞留するのを防止することができる。これにより、再凝集装置で再凝集して粗大化した再凝集フロックが十分に膜モジュールへ送給される。また、上記のような攪拌作用によってフロックが短時間で再凝集するため、滞留時間を短縮でき、これにより、再凝集装置を小型化し得る。
【００２９】
また、本第３発明によると、添加部から凝集剤を添加された被処理水は渦巻ポンプ又は渦流ポンプによって急速攪拌されるため、上記凝集剤と被処理水とが十分に混合され、凝集反応が十分に促進される。その後、凝集処理水が再凝集装置において緩速攪拌されるため、フロックが再凝集して十分に粗大化する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における凝集濾過処理装置の構成を示す図である。
【図２】同、凝集濾過処理装置の膜モジュールの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における凝集濾過処理装置の構成を示す図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における凝集濾過処理装置の膜モジュールの断面図である。
【図６】従来の凝集濾過処理装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１    凝集濾過処理装置
２，４５    膜モジュール
５    供給ポンプ
６，３６    再凝集装置
８    添加部
１３    攪拌翼
３８    攪拌板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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