(57)【要約】【課題】原水に無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加して凝集濾過処理するに当たり、高分子凝集剤の添加量を適正値に制御して濾過器の差圧の急激な上昇を防止し、安定かつ効率的な処理を行う。【解決手段】原水に無機凝集剤を添加し、次いで高分子凝集剤を添加してフロックを形成させた後、濾過器４にて濾過処理する水処理方法において、フロック形成後の原水の多孔性フィルタによる濾過性に基いて、高分子凝集剤の添加量を制御する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に無機凝集剤を添加混合し、次いで高分子凝集剤を添加混合してフロックを形成させた後、濾過手段にて濾過処理する水処理方法において、
フロック形成後の原水の多孔性フィルタによる濾過性に基いて、前記高分子凝集剤の添加量を制御することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
請求項１において、多孔性フィルタによる濾過性をＳＤＩ値又はＭＦ値に基いて評価することを特徴とする水処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、濾過手段に導入される水の濁度を測定し、該濁度と前記濾過性とに基いて前記高分子凝集剤の添加量を制御することを特徴とする水処理方法。
【請求項４】
原水に無機凝集剤を添加して凝集処理する第１の凝集処理手段と、
該第１の凝集処理手段の処理水に高分子凝集剤を添加して凝集処理する第２の凝集処理手段と、
該第２の凝集処理手段の処理水を濾過する濾過手段とを備えてなる水処理装置において、
該第２の凝集処理手段の処理水の一部を分取して濾過する多孔性フィルタと、該多孔性フィルタにおける濾過性に基いて前記高分子凝集剤の添加量を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水の凝集濾過処理に当たり、無機凝集剤の凝集補助剤として用いられる高分子凝集剤の添加量を適正に制御することにより、高分子凝集剤の過剰添加による濾過器又は濾過池等の濾過手段の差圧の急激な上昇を防止して、処理効果の向上及び安定化を図る水処理方法及び水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浄水処理や排水処理において、原水中の懸濁物質（ＳＳ）を除去するために、原水にポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や塩化第二鉄などの無機凝集剤を添加して凝集沈殿処理した後、上澄水を更に濾過器や濾過池等の濾過手段で重力濾過又は圧力濾過することが行われている。また、凝集沈殿性の向上を目的として、無機凝集剤と共にノニオン性、アニオン性等の高分子凝集剤を併用することも行われている。この場合、一般的には、図２に示す如く、原水に無機凝集剤を添加して第１凝集槽１で凝集処理した後、高分子凝集剤を添加して更に第２凝集槽２で凝集処理することによりフロックを粗大化させ、その後、沈殿池３で沈降分離して上澄水を得、この上澄水を濾過器４等の濾過手段で濾過処理している。
【０００３】
従来、このような凝集濾過処理においては、濾過処理に先立つ凝集沈殿処理において、ＳＳを十分に沈殿分離し、濾過手段へのＳＳ負荷を低減することが、濾過手段の差圧上昇の防止及び濾過性能の維持、濾過手段の逆洗頻度の低減及びそれによる運転効率の向上、濾過手段寿命の延長等の面で望まれる。
【０００４】
従来においては、濾過手段へのＳＳ負荷を低減させるために、凝集沈殿処理で得られる上澄水の濁度を測定し、この濁度が適正値となるように水質管理が行われている。従って、高分子凝集剤については、沈殿池３の上澄水の濁度を測定し、この濁度が十分に低くなるような添加量で一定量注入が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の濁度による水質管理では、濾過手段の差圧上昇が著しく、濾過を継続し得なくなる場合がある。
【０００６】
即ち、高分子凝集剤が過剰添加である場合には、凝集沈殿処理で得られる上澄水の濁度は良好であっても、余剰の高分子凝集剤が濾過手段の濾材に吸着してこれを目詰まりさせることにより差圧が急上昇し、著しい場合には、濾過を継続し得なくなる場合がある。この場合、従来の上澄水の濁度による水質管理では、差圧の上昇により、濾過が困難となるまで、高分子凝集剤が過剰添加であることを知見することはできず、高分子凝集剤の添加量が適正であるか否かを判断することはできなかった。
【０００７】
上澄水のＴＯＣなどを測定して高分子凝集剤の過剰添加を調べることも考えられるが、この方法でも適正値を知ることが難しく、高分子凝集剤が過剰添加であるか否かを判断することは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、原水に無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加して凝集濾過処理するに当たり、高分子凝集剤の添加量を適正値に制御して濾過手段の差圧の急激な上昇を防止し、安定かつ効率的な処理を行う方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の水処理方法は、原水に無機凝集剤を添加混合し、次いで高分子凝集剤を添加混合してフロックを形成させた後、濾過手段にて濾過処理する水処理方法において、フロック形成後の原水の多孔性フィルタによる濾過性に基いて、前記高分子凝集剤の添加量を制御することを特徴とする。
【００１０】
本発明の水処理装置は、原水に無機凝集剤を添加して凝集処理する第１の凝集処理手段と、該第１の凝集処理手段の処理に高分子凝集剤を添加して凝集処理する第２の凝集処理手段と、該第２の凝集処理手段の処理水を濾過する濾過手段とを備えてなる水処理装置において、該第２の凝集処理手段の処理水の一部を分取して濾過する多孔性フィルタと、該多孔性フィルタにおける濾過性に基いて前記高分子凝集剤の添加量を制御する制御手段とを設けたことを特徴とする。
【００１１】
本発明では、高分子凝集剤を添加してフロックを形成させた後の水を多孔性フィルタで濾過し、このときの濾過性、例えば所定量の該水を濾過するのに要する時間（濾過時間）を調べる。高分子凝集剤が過剰添加であると、図３に示す如く、高分子凝集剤が適正添加である場合の濾過時間（以下「適正濾過時間」と称す場合がある。）よりも、この濾過時間が長くなるため、この濾過時間に基いて高分子凝集剤の添加量制御を行い、適正濾過時間よりも濾過時間が長くなる傾向にある場合には、高分子凝集剤の添加量を低減させる。
【００１２】
本発明において、多孔性フィルタによる濾過性にとしては、ＳＤＩ（＝ＦＩ）値、ＭＦ値などの指標を用いることができる。ＳＤＩ値、ＭＦ値はＲＯ膜給水の清澄度を表す指標として提案されたもので、通常は細孔径０．４５μｍ、直径４７ｍｍの精密濾過膜を用いて測定される数値である。
【００１３】
ＳＤＩ値は、２１０ｋＰａの操作圧で、まず最初の５００ｍＬが透過する時間ｔ１（秒）を測定し、次に加圧を開始してから１５分後よりさらに５００ｍＬが透過される時間ｔ２（秒）を測定し、次式で計算される値となる。
ＳＤＩ＝［（１−ｔ１／ｔ２）×１００］／１５
【００１４】
ＭＦ値は、５１ｋＰａの操作圧で５００ｍＬが透過する時間ｔ３（秒）を測定し、次式で計算される値となる。
ＭＦ＝（μ２５／μ）ｔ３
　ここで、μ２５は２５℃の水の粘度であり、μは測定で使用された水の粘度を表し、簡略的にμ２５／μ＝１とされる場合がある。
【００１５】
特に自動ＳＤＩ測定装置（全自動フィルタ濾過時間測定器）を用いることにより、自動的にＳＤＩ値を求めることができ、測定精度を高めて（例えば１５分間隔）、高分子凝集剤添加量の制御を頻繁に行って、高分子凝集剤添加量を適正値に保つことが可能となる。
【００１６】
なお、高分子凝集剤の過少添加の場合にも多孔性フィルタによる濾過性が悪くなり、濾過時間が長くなるため、濾過性の低下が高分子凝集剤の過少添加によるものか高分子凝集剤の過剰添加によるものかを判断するために、本発明においては、濾過手段に導入される水の濁度を測定し、この測定結果と、多孔性フィルタによる濾過性とに基いて、例えば下記のようにして高分子凝集剤の添加量を制御することが好ましい。
【００１７】
▲１▼　濾過手段に導入される水の濁度が適正値であり、多孔性フィルタによる濾過時間が適正濾過時間よりも長い場合：高分子凝集剤が過剰添加であるため、高分子凝集剤の添加量を低減する。
▲２▼　濾過手段に導入される水の濁度が高く、多孔性フィルタによる濾過時間が適正濾過時間よりも長い場合：高分子凝集剤が過少添加であるため、高分子凝集剤の添加量を増加させる。
▲３▼　濾過手段に導入される水の濁度が適正値であり、多孔性フィルタによる濾過時間も適正値である場合：高分子凝集剤は適正添加量であるため、そのままの添加量を維持する。
【００１８】
なお、上記▲１▼〜▲３▼において、濾過時間の代りに、後述の単位時間当たりの濾過量を求めても良い。
【００１９】
このようにして、高分子凝集剤添加量を制御することにより、高分子凝集剤の過剰添加による濾過手段の目詰りを効果的に防止することができ、これにより、長期にわたり、濾過手段の差圧上昇を防止して濾過手段の濾過性能を高く維持することができる。また、濾過手段の逆洗頻度を低減することができ、運転継続時間を延長して、処理効率を高めることができると共に、濾過手段の劣化を防止して寿命を延長させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の水処理方法及び水処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【００２２】
図１では、原水に無機凝集剤を添加して第１凝集槽１で凝集処理した後、高分子凝集剤を添加して第２凝集槽２で凝集処理し、この凝集処理水を沈殿池３で沈殿分離して得られた上澄水を濾過手段である濾過器４で濾過するに当たり、この上澄水の濾過性に基いて高分子凝集剤の添加量制御を行う。
【００２３】
即ち、沈殿池３の上澄水の一部を分取して濾過時間測定器５にて多孔性フィルタによる濾過時間を測定する。この測定値を演算器６にて適正濾過時間と比較演算し、この演算結果に基いて高分子凝集剤注入制御器７に制御信号を出力し、高分子凝集剤の添加量の制御を行う。
【００２４】
このような制御において、適正な高分子凝集剤添加量における濾過時間、即ち適正濾過時間は、後述の実験例に示すように予め実験を行うことにより、適正な高分子凝集剤添加量を調べ、この高分子凝集剤添加量における濾過時間を測定しておけば良い。
【００２５】
凝集沈殿上澄水の濾過性としては、この上澄水の一定量を採取し、これを多孔性フィルタで濾過したときの濾過時間又は上澄水を濾過したときの単位時間当たりの濾過量を測定するのが簡便である。
【００２６】
この多孔性フィルタとしては、孔径０．４５〜０．８μｍ程度の精密濾過（ＭＦ）膜等を用いることができるが、何らこれに限定されるものではない。
【００２７】
このような多孔性フィルタを用い、適正な高分子凝集剤添加量のときの濾過量（以下「適正濾過量」と称す場合がある。）又は濾過時間と、現在の濾過量又は濾過時間とを比較し、濾過量が低いか低下傾向にある場合、或いは濾過時間が長いか増加傾向にある場合には、高分子凝集剤添加量が過剰であると判断して高分子凝集剤添加量を低減する。
【００２８】
この低減の度合は、常に一定の減少割合であっても良く、適正濾過量又は適正濾過時間との差の大小に応じて調整しても良い。
【００２９】
なお、前述の如く、高分子凝集剤の過少添加の場合にも多孔性フィルタによる濾過性が悪くなるため、濾過性の低下が高分子凝集剤の過少添加によるものか高分子凝集剤の過剰添加によるものかを判断するために、本発明においては、濾過器に導入される水の濁度を測定し、この測定結果と、多孔性フィルタによる濾過性とに基いて高分子凝集剤の添加量を制御することが好ましい。
【００３０】
濾過性の測定頻度は特に制限はないが、濾過性に基く制御により高分子凝集剤添加量を適正に維持するためには、制御の間隔が短い方が良く、一般的には３時間以下、特に１〜２時間程度とするのが好ましい。
【００３１】
前述の如く、自動ＳＤＩ測定装置を用いることにより、自動的にＳＤＩ値を求めることができ、測定頻度を高めて（例えば１５分間隔）、高分子凝集剤添加量の制御を頻繁に行って高分子凝集剤添加量を適正値に保つことが可能となるので好ましい。
【００３２】
なお、図１は、本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図示のものに限定されるものではない。
【００３３】
例えば、図１では、無機凝集剤及び高分子凝集剤を添加した後の凝集処理水を沈殿池で沈殿分離した上澄水を濾過器で濾過しているが、これに限らず、凝集処理水を加圧浮上処理した後濾過器で濾過処理しても良く、また、凝集処理水を直接濾過器で濾過処理しても良い。ただし、濾過器の差圧の上昇を防止する点からは、凝集処理水を沈殿分離した後濾過器で濾過処理することが好ましい。
【００３４】
濾過器としては特に制限はなく、砂濾過器、二層濾過器等を用いることができる。また、濾過器のかわりに上水処理場等において使用される濾過池を用いることができる。濾過方式としても特に制限はなく、減圧方式、加圧方式等のいずれであっても良い。
【００３５】
本発明によれば、高分子凝集剤を適正な添加量で添加することができ、高分子凝集剤の過剰添加による濾過器の急激な差圧上昇を長期にわたり有効に防止することができる。
【００３６】
【実施例】
以下に実験例、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３７】
実験例１
濁度５度の原水に、ＰＡＣを５０ｍｇ／Ｌ（Ａｌ２Ｏ３として１０重量％）添加して撹拌した後、ノニオン系高分子凝集剤をそれぞれ０．２、０．１、０．０５ｍｇ／Ｌ添加して凝集沈殿処理して上澄水を得た。この上澄水の濁度は０．５度であった。
【００３８】
この上澄水を二層濾過器（アンスラサイトφ０．８ｍｍ，４００ｍｍ高さ、砂φ０．６ｍｍ，４００ｍ高さ）にＬＶ＝１０ｍ／ｈｒで通水した。このときの濾過器の差圧及び濾過水濁度の経時変化は図４，５に示す通りであった。
【００３９】
また、凝集沈殿上澄水１００ｍＬを多孔性フィルタ（φ４７ｍｍ、孔径０．４５μｍのＣＡ（酢酸セルロース）系ＭＦ膜）で濾過したときの濾過時間と高分子凝集剤添加量との関係は図６に示す通りであった。
【００４０】
この実験結果から、高分子凝集剤の適正添加量は濾過器の差圧上昇速度が遅く、濾過水濁度も長期にわたって低くおさえることができる０．０５ｍｇ／Ｌであると判断され、また、このときの凝集沈殿上澄水１００ｍＬの濾過に要する濾過時間は６０秒であることが確認された。
【００４１】
なお、濾過を継続することにより、濾過水濁度が所定時間後に上昇するのは、濾過器における高分子凝集剤の目詰まりにより濾過圧力が上昇したために、濁質が濾過水側へ漏れ出たことによるものである。
【００４２】
実施例１
図１に示す本発明の方法に従って、原水の凝集沈殿処理を行った。
【００４３】
実験例１で処理したものと同様の濁度５度の原水にＰＡＣ５０ｍｇ／Ｌを注入して第１凝集槽１で凝集処理した後、ノニオン系高分子凝集剤を０．２ｍｇ／Ｌ添加して第２凝集槽２で凝集処理し、沈殿池３の上澄水を実験例１で用いたものと同様の二層濾過器４にＬＶ＝１０ｍ／ｈｒで通水した。
【００４４】
濾過時間測定器５の濾過時間測定用多孔性フィルタとしては、φ４７ｍｍ，孔径０．４５μｍのＣＡ系ＭＦ膜を用い、沈殿池３の上澄水１００ｍＬを採取して濾過時間を測定した。なお、図示はしないが、沈殿池３の上澄水の濁度を測定する濁度計を設けた。
【００４５】
運転開始から２時間後の沈殿池３の上澄水の濾過時間は適正濾過時間の２倍の約１２０秒となったため、高分子凝集剤添加量を３０％低減させた。更に、２時間後の上澄水の濾過時間は適正濾過時間の１．５倍であったため、更に高分子凝集剤添加量を３０％低減させた。なお、この間、沈殿池３の上澄水の濁度は、１度以下の適正な濁度に維持されていた。
【００４６】
その後、同様に２時間毎に沈殿池３の上澄水の濾過時間を測定し、適正濾過時間に近づくように、上澄水の濁度が１度を超えない範囲で徐々に高分子凝集剤添加量を低減させ、上澄水の濁度が上昇傾向にある場合には、高分子凝集剤添加量を増加させるようにして、高分子凝集剤添加量の制御を行った。
【００４７】
この結果、濾過器の差圧及び得られた濾過水の濁度の経時変化は図７（ａ），（ｂ）に示す通りであった。
【００４８】
比較例１
高分子凝集剤の添加量制御を行わず、高分子凝集剤を０．２ｍｇ／Ｌの一定量注入としたこと以外は実施例１と同様にして原水の凝集濾過処理を行い、このときの濾過器の差圧及び得られた濾過水の濁度の経時変化を図８（ａ），（ｂ）に示した。
【００４９】
これらの結果から、高分子凝集剤添加量の制御を行わなかった比較例１では２４時間程度で濾過器差圧が規定値を超えて濾過不良となったが、沈殿池上澄水の濾過時間を適正濾過時間と比較しながら高分子凝集剤添加量を制御した実施例１では、濾過器の差圧及び濾過水濁度共に、４８時間程度、規定値を維持することができ、濾過継続時間を大幅に延長することができることがわかる。
【００５０】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の水処理方法及び水処理装置によれば、原水に無機凝集剤と高分子凝集剤とを添加して凝集濾過処理するに当たり、高分子凝集剤の添加量を適正値に制御して濾過器の差圧の急激な上昇を防止し、安定かつ効率的な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水処理方法及び水処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】従来法を示す系統図である。
【図３】高分子凝集剤添加量と濾過時間との関係を示すグラフである。
【図４】実験例１における濾過器差圧の経時変化を示すグラフである。
【図５】実験例１における濾過水濁度の経時変化を示すグラフである。
【図６】実験例１における高分子凝集剤添加量と凝集沈殿上澄水の濾過時間との関係を示すグラフである。
【図７】実施例１における濾過器差圧と濾過水濁度の経時変化を示すグラフである。
【図８】比較例１における濾過器差圧と濾過水濁度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１　第１凝集槽
２　第２凝集槽
３　沈殿池
４　濾過器
５　濾過時間測定器
６　演算器
７　高分子凝集剤注入制御器
【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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【図７】
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【図８】
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