(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤を添加した凝集処理を行った後、ろ過処理を行うろ過装置における逆洗方法において、
その逆洗工程において、ポリ塩化アルミニウムが４０〜８０ｍｇ／ｌとなるように添加され、そのｐＨが５．０±０．５の範囲内に制御された逆洗水を用いて逆洗を行い、水酸化アルミニウムの被膜をろ材表面に形成してろ材表面のゼータ電位を調整することを特徴とするろ過装置における逆洗方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
前記逆洗水の通水量をろ過装置におけるろ材の空隙体積の１．５〜２．５倍量とすることを特徴とするろ過装置における逆洗方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、
前記ゼータ電位は、０〜−１０ｍＶの範囲内とする逆洗方法。
【請求項４】
請求項１〜３に記載の方法において、
前記逆洗水による逆洗の終了後、静置状態で休止し、逆洗水中の凝集剤とろ材を接触させることを特徴とするろ過装置における逆洗方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凝集剤を添加した凝集処理を行った後、ろ過処理を行うろ過装置における逆洗方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川水などを原水として浄水や工業用水を製造する場合や、排水処理等において、懸濁物質の分離のために凝集沈殿処理およびろ過処理が広く採用されている。すなわち、凝集沈殿処理では、まず原水に対しアルミ系の凝集剤等を添加混合して、原水中の懸濁物質を粗大フロック化する。そして、この粗大フロックを沈殿池に導入して沈殿処理することで、懸濁質の大部分を除去する。次に、この沈殿池で得られた上澄み水（凝集沈殿処理水）をろ過装置でさらに処理し、残留する微細懸濁物をさらに除去する。このようにして、清澄な処理水を得ている。
【０００３】
ここで、ろ過装置においては、ろ材が所定量の懸濁質を捕捉すると、ろ過抵抗が上昇し、またフロックの流出が大きくなるため、ろ材を再生するための逆洗を行う。この逆洗は、逆洗水（通常は処理水）をろ過装置に逆流させ、捕捉した懸濁質を除去することによって行う。
【０００４】
ところが、この逆洗を行った直後において、処理水中の懸濁物質（微細フロック）が増加し、十分なろ過が行えない場合が多い。
【０００５】
これは、通常のろ過処理においてアルミ系の凝集剤を用いた場合は、ろ材の表面に薄く水酸化アルミニウムが付着し、これが微細な凝集フロックの除去に貢献しているが、逆洗によってこの付着物が除去されるため、逆洗直後の処理水が悪化するものと考えられる。
【０００６】
そこで、逆洗水に凝集剤を添加して逆洗を行うことが提案されている。このような逆洗により、逆洗の際に凝集剤がろ材中に供給され、ろ材表面のたとえば、水酸化アルミニウムの付着が助長される。従って、逆洗直後においても、微細フロックの除去を十分なものにできると考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この逆洗水に凝集剤を添加した場合においても、逆洗終了直後の処理水中の懸濁物質量はそれほど改善できないことがわかった。これは、凝集剤をろ材全体に付着させるための条件が十分考慮されていないからである。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、逆洗直後から良好なろ過処理が行えるろ過装置の逆洗方法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】
本発明は、集剤を添加した凝集処理を行った後、ろ過処理を行うろ過装置における逆洗方法において、その逆洗工程において、ポリ塩化アルミニウムが４０〜８０ｍｇ／ｌとなるように添加され、そのｐＨが５．０±０．５の範囲内に制御された逆洗水を用いて逆洗を行い、水酸化アルミニウムの被膜をろ材表面に形成してろ材表面のゼータ電位を調整することを特徴とする。
【００１０】
このように、本発明によれば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣという）を４０〜８０ｍｇ／ｌとなるように逆洗水に添加し、逆洗水のｐＨを５．０±０．５の範囲内に制御し、逆洗を行う。これによって、ろ層全体のろ材の表面に凝集剤が付着して、ろ材の表面状態をろ過に好適なもの、例えばろ材表面の酸化還元電位を０〜−１０ｍＶ程度にできる。そこで、逆洗後のろ過において、当初より微細フロックの流出を防止して、良好な水質の処理水を得ることができる。なおＰＡＣは、通常Ａｌ２Ｏ３として１０％を含むものが市販されているが、本発明における４０〜８０ｍｇ／ｌというのは、上述した濃度のＰＡＣを逆洗水１リットルあたり４０〜８０ｍｇの割合で添加する意味であり、この場合Ａｌとしては２．１２〜４．２４ｍｇ／ｌの添加量となる。
【００１１】
また、前記逆洗水の通水量をろ過装置におけるろ材の空隙体積の１．５〜２．５倍量とすることが好適である。このような水量により、好適なろ材への凝集剤のコーティングが行え、かつ凝集剤および酸の消費量を適切なものに維持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る凝集分離装置の全体構成を示す図である。河川水、湖沼水などの原水は、まず混和槽１０に流入される。この混和槽１０には、凝集剤貯槽１２からの凝集剤が凝集剤ポンプ１４によって供給される。凝集剤は、無機アルミニウム系の凝集剤が好ましく、特にＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）が好ましい。そして、混和槽１０には、攪拌機１６が設けられており、原水と凝集剤が急速攪拌される。この混和槽１０において、凝集剤が混和された凝集剤混和水は、凝集槽１８に流入する。この凝集槽１８には、緩速攪拌機２０が配置されており、凝集剤混和水が緩速攪拌され、凝集フロックの合体、粗大化が図られる。
【００１４】
次に、凝集槽１８からの緩速攪拌後の凝集剤混和水は、傾斜板沈殿槽２２に流入する。この傾斜板沈殿槽２２は、仕切板２２ａにより入口側と出口側に仕切られており、入口側に槽深の深い沈殿部２２ｂが形成されている。そして、この沈殿部２２ｂの下部は、沈殿汚泥を貯留する汚泥貯留部２２ｃになっている。また、出口側には多数の傾斜板２２ｄが配置されて傾斜板沈殿部２２ｅが形成されている。凝集剤混和水は沈殿部２２ｂに流入され、ここで沈殿処理された後、仕切板２２ａの下を通過して、傾斜板沈殿部２２ｅを上向流で通過する。そして、この傾斜板沈殿部２２ｅの傾斜板２２ｄを通過する際にさらに沈殿処理がなされ、スラッジが槽底へ向けて沈殿する。傾斜板沈殿部２２ｅの槽底は、汚泥貯留部２２ｃに向けて深くなるように傾斜しているため、沈殿スラッジは重力により汚泥貯留部２２ｃに移動する。そして、傾斜板沈殿部２２ｅを通過した上澄みが傾斜板沈殿槽２２から排出される。なお、傾斜板沈殿槽２２の汚泥貯留部２２ｃに沈殿した汚泥は、適宜引き抜かれ別途処分される。
【００１５】
このような凝集沈殿処理により、傾斜板沈殿槽２２からの沈殿処理水は、懸濁固形物のかなりの部分は除去されたものになっている。この沈殿処理水は、ろ過器２４に流入される。このろ過器２４は、アンスラサイトのろ過層２４ｂと、砂のろ過層２４ａの二層のろ過層を有する重力式の急速ろ過器である。なお、場合によっては、沈殿処理水に追加の凝集剤注入あるいは凝集助剤注入を行いラインミキサーにて撹拌し、ろ過器２４に供給してもよく、またろ過器は圧力式ろ過器であってもよい。
【００１６】
ろ過層２４ｂのろ材としてアンスラサイト以外のろ材を使用してもよいし、またこのろ過層２４ｂ自体を省略してもよい。また、ろ過層２４ａについて、砂に代えガーネットなどを利用したり、砂及びガーネットを多層とすることも好適である。
【００１７】
そして、このろ過器２４のろ過処理水は、処理水タンク２６に貯留された後、配水される。
【００１８】
また、この処理水タンク２６内の処理水は、逆洗ポンプ２８によりろ過器２４の底部に供給できるようになっている。そこで、ろ過器２４に処理水を上向流で供給し、ろ過器２４内のろ過層を逆洗できるようになっている。
【００１９】
すなわち、通水を継続していくと、次第にろ過層に捕捉される懸濁物質が増加しろ材が飽和して、ろ過器２４はそれ以上懸濁物質を捕捉できなくなる。これは、ろ過抵抗の上昇や、処理水濁度の上昇等によって検出できる。そこで、ろ材が完全に飽和する前に、洗浄によりろ材の再生を行う。
【００２０】
この洗浄のタイミングは、経験的に得られる時間に基づくタイマー設定や、差圧計によるろ過抵抗の設定により行われる。さらに、逆洗は、ろ過水を用いた逆流水洗浄や、逆流水洗浄に表面洗浄あるいは空気洗浄を組み合わせて行われる。
【００２１】
ここで、本実施形態においては、この逆洗ポンプ２８からろ過器２４に至る逆洗水のラインに、凝集剤貯槽３０からの凝集剤が凝集剤ポンプ３２により添加される。この凝集剤としては、上述の凝集剤貯槽１２と同様にＰＡＣが利用され、凝集剤貯槽１２からの凝集剤を添加するように構成してもよい。さらに、酸貯槽３４からの酸（酸性溶液、例えば硫酸）が酸ポンプ３６によって添加されるように構成されている。
【００２２】
このようにして、本実施形態においては、通常の逆洗に加え、凝集剤を含む逆洗水による逆洗が行われ、これによってろ材表面に凝集剤の被膜が構成される。すなわち、所定ｐＨに調整され、所定量の凝集剤が添加された逆洗水を所定量だけろ過器２４に通水し、これによってろ材表面に水酸化アルミニウムの被膜が形成される。
【００２３】
特に、本実施形態においては、逆洗ラインにｐＨメータ３８および流量計４０が設けられており、その検出結果がコントローラ４２に供給されるようになっている。そして、コントローラ４２は、これら検出結果に基づいて、凝集剤ポンプ３２および酸ポンプ３６の駆動を制御し、逆洗水のｐＨ、凝集剤の添加量が所定量となるように制御するとともに、凝集剤および酸を添加する逆洗水の水量を制御する。
【００２４】
このような所定ｐＨに調整され、所定量の凝集剤が添加された逆洗水を所定量だけろ過器２４に通水することによってろ材表面に適切な凝集剤の被膜が形成され、ろ過器２４におけるろ過層２４ａのろ材のゼータ電位が０〜−１０ｍＶになるように制御される。すなわち、水酸化アルミニウムがろ材表面上に付着することで、ろ材のゼータ電位が上昇する。また、酸の添加によってもゼータ電位が変化するため酸の添加量も調整する。これによって、ろ材表面のゼータ電位が０〜−１０ｍＶに制御される。
【００２５】
ここで、ろ材のゼータ電位は、ろ材表面への水酸化アルミニウムの付着状態を示している。そこで、このろ材のゼータ電位を所定値（０〜−１０ｍＶ）とすることによって、ろ材の表面状態を微細フロックを捕捉しやすい状態に調整することができる。そして、上述のようにして調整した逆洗水によりろ材の表面に水酸化アルミニウムを確実に付着させることで、逆洗後のろ過において、当初より微細フロックの流出を防止して、良好な水質の処理水を得ることができる。
【００２６】
また、本実施形態では、次のような手順で逆洗を行う。（ｉ）まずろ過処理水をそのままで逆流させる逆洗を行う。例えば、ＬＶ（空塔線速度）＝４０ｍ／ｈ×８分。なお、上述したように、空気逆洗を組み合わせてもよい。（ｉｉ）次に凝集剤（ＰＡＣ）および酸を添加した逆洗水による逆洗を行う。ＬＶ＝４０ｍ／ｈ×１分。（ｉｉｉ）次に、３０秒静置状態で休止する。
【００２７】
このようにして、ゼータ電位調整剤としての凝集剤および酸を添加した逆洗水による逆洗を短時間行い、その後休止時間をおくという逆洗を行う。これによって、凝集剤とろ材が十分混合するとともに、接触のための時間が得られ、ろ材表面に水酸化アルミニウムが十分に付着される。
【００２８】
特に、本実施形態の凝集剤および酸を添加した逆洗水は、凝集剤としてＰＡＣ（有効成分Ａｌ２Ｏ３を１０％含む液体）を利用し、その添加量を４０〜８０ｍｇ／Ｌとする。そして、その逆洗水のｐＨは５．０±０．５とし、これをトータルの水量として、ろ過器２４におけるろ材の空隙体積の１．５〜２．５倍量とする。このような逆洗水のろ材への流通によって、上述したようなろ材のゼータ電位を０〜−１０ｍＶに調整する処理を行うことができる。すなわち、この程度のＰＡＣの濃度することによって、ろ材表面への適切な水酸化アルミニウムの被膜形成が行える。濃度の高い凝集剤を通水しても、凝集剤の拡散効率が悪くなり、効果的な被膜形成が行えず、また濃度が低いと通水量が多くなるとともに十分な被膜形成ができない。なお、逆洗水をさらに多くしてもろ材のゼータ電位制御に悪影響はない。しかし、意味のない逆洗を行うことになり、エネルギーおよび凝集剤などの浪費となるため上述のような範囲に制御することが好ましい。
【００２９】
上述のように、本実施形態では、ろ材のゼータ電位が０〜−１０ｍＶになるように逆洗水への凝集剤添加量を調整する。このゼータ電位は、固体と液体の界面を横切って存在する電気的ポテンシャルを示すものであり、水中の懸濁物質についての表面荷電を示す。通常、河川水等に含まれる懸濁物質（粘度成分や藻類等）は負に帯電しており、懸濁物質が各々負に帯電していることから電気的に反発し、凝集しにくい状態になっている。凝集剤は、この電位の中和をまず行い反発力を弱め、その後に集塊化つまり凝集を行う。従って、凝集フロックのゼータ電位は中和点つまりゼロに近い方が望ましい。通常、原水中の懸濁物質のゼータ電位は−２０ｍＶ以下で、凝集フロックのゼータ電位は−１０ｍＶ以上となっている。
【００３０】
ここで、浄水処理で一般に用いられる凝集沈殿・急速ろ過法において、急速ろ過器より、特にろ過開始直後に微小なフロックが流出することが知られている。
この微小なフロックのゼータ電位は、−１５ｍＶ以下と低く、凝集が十分に行われていないことが知られている。
【００３１】
ろ材も水中の懸濁物質と同様にそのままでは負に帯電しており、ろ材のゼータ電位を−１０ｍＶ以上にすることによって、ろ材表面への凝集剤水酸化物の付着を十分なものにできる。そして、この付着物を形成することで、フロックの捕捉能力を改善し、処理水中の懸濁物質濃度の上昇を防止することができる。なお、ゼータ電位を０ｍＶ以上にするのは、経済的ではなく、また洗浄排水中のアルミニウム濃度が高くなるので、好ましくない。
【００３２】
本実施形態においては、凝集剤としてＰＡＣ（有効成分Ａｌ２Ｏ３を１０％含む液体）を利用し、その添加量を４０〜８０ｍｇ／Ｌとする。そして、その逆洗水のｐＨは５．０±０．５とし、これをトータルの水量として、ろ過器２４におけるろ材の空隙体積の１．５〜２．５倍量とする。このような逆洗水のろ材への流通によって、ろ材のゼータ電位を０〜−１０ｍＶに調整する処理を行っている。
【００３３】
【実施例】
図１の装置を用いて実験を行った。
【００３４】
「実験条件」
・原水流量：３０００ｍ３/Ｄ
・混和槽：滞留時間４分、Ｇ値２５０〜４００ｓ−１
・沈殿池：上向流式傾斜板付き沈殿池、滞留時間４０分、上昇速度５ｃｍ／ｍｉｎ
・ろ過池仕様：φ５０００ｍｍ×５０００ｍｍ×Ｈ４０００ｍｍ（ろ過面積２５ｍ２）
・ろ過速度（ＬＶ）：５ｍ／ｈ（１２０ｍ／ｄ）
・ろ材：ケイ砂  比重２．５ｍ、空隙率４５％、有効径０．６ｍｍ、均等係数１．４、ろ層高６００ｍｍ
・通水時間：４８時間（タイマーにより洗浄開始）
・原水濁度：８〜３０度
・原水ｐＨ：７．２〜７．５
・凝集剤：ＰＡＣ１０〜３０ｍｇ／ｌ
・目標処理水濁度：０．１度未満
・洗浄条件：水逆洗  ＬＶ＝４０ｍ／ｈ×８分
水量＝２５ｍ２×４０ｍ／ｈ×（８÷６０）＝１３３．３ｍ３／回
ＰＡＣ＋硫酸水逆洗  ＬＶ＝４０ｍ／ｈ×１分
水量＝２５ｍ２×４０ｍ／ｈ×（１÷６０）＝１６．７ｍ３／回
ろ材空隙容量＝２５ｍ２×０．６ｍ×０．４５＝６．７５ｍ３
２．５倍量通水として、６．７５ｍ３×２．５＝１６．９ｍ３／回
逆洗水：ろ過水を用いる。ｐＨは、５．０±０．５に調整。
ＰＡＣ：４０〜８０ｍｇ／Ｌとなるように調整。
【００３５】
「実験結果」
濁度８度の原水に凝集剤としてＰＡＣを１０ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨを７．０に調整するために酸として硫酸を加え、混和槽１０にて攪拌機１６を用いて混和を行い、凝集槽１８にて緩速撹拌を行い、傾斜板沈殿槽（傾斜板無しでもよい）２２にて沈殿処理を行った後、ろ過器２４に供給して処理水を得た。
【００３６】
ところで、ろ過器２４は、ある程度通水を行っていくと、濁質によりろ材の間隙が飽和し、通水を継続できなくなる。このろ過が継続できなくなるまでの時間は、ろ過器流入水中の濁質濃度や通水速度などによって異なり、通常は２４〜７２時間程度であるが、本実験では４８時間毎に逆洗を行った。
【００３７】
この逆洗条件は、水逆洗をＬＶ＝４０ｍ／ｈ×８分、（ｉ）ＰＡＣ６０ｍｇ／Ｌと７５％硫酸を２０ｍＬ／ｍ３注入したｐＨ５±０．５の凝集剤添加水による水逆洗をＬＶ＝４０ｍ／ｈ×１分（ろ材空隙容量６．７５ｍ３に対し２．５倍）として行った。なお、この凝集剤を添加した水逆洗の後、３０秒程度静止時間をおき、凝集剤のろ材表面への付着を促進した。
【００３８】
このような処理により、逆洗直後においても、処理水の悪化はなく、目標濁度を継続して維持できることが確認できた。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、逆洗水への凝集剤およびｐＨ調整剤の添加量を予め設定した値に制御する。これによって、ろ材の表面に凝集剤が付着して、ろ材の表面状態をろ過に好適なものにできる。そこで、逆洗後のろ過において、当初より微細フロックの流出を防止して、良好な水質の処理水を得ることができる。
【００４０】
特に、凝集剤は、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣという）とし、このＰＡＣ（１０％Ａｌ２Ｏ３）を４０〜８０ｍｇ／ｌとなるように逆洗水に添加し、逆洗水のｐＨを５．０±０．５の範囲内に制御し、かつこの調整した逆洗水の通水量はろ過装置におけるろ材の空隙体積の１．５〜２．５倍量とすることによって、好適なろ材への凝集剤のコーティングが行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施形態の装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０  混和槽、１８  凝集槽、２２  傾斜板沈殿槽、２４  ろ過器、３０  凝集剤貯槽、３２  凝集剤ポンプ、３８  ｐＨメータ、４０  流量計、４２  コントローラ。
【図１】
0004800461.tif 000002