(57)【要約】      （修正有）【課題】浄水系膜濾過装置の逆洗排水を膜濾過処理して透過水を原水又は浄水として回収するための回収系膜濾過装置を設けた浄水処理設備において、回収系膜濾過装置のフラックスを高く維持すると共に設置面積、動力費を削減し、設備全体の小型化、省エネルギー化を図る。【解決手段】原水を膜濾過処理して浄水を得る浄水系膜濾過装置２と、浄水系膜濾過装置２の逆洗排水を膜濾過処理する回収系膜濾過装置３と、回収系膜濾過装置３の透過水を原水又は浄水として回収する手段１６（１８）とを備える浄水処理設備。回収系膜濾過装置３として逆洗排水受槽４内に外圧型膜モジュール５を浸漬した槽浸漬型膜濾過装置を用いる。【選択図】図１
2005152694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を膜濾過処理して浄水を得る浄水系膜濾過装置と、
該浄水系膜濾過装置の逆洗排水を膜濾過処理する回収系膜濾過装置と、
該回収系膜濾過装置の透過水を原水又は浄水として回収する手段とを備える浄水処理設備において、
該回収系膜濾過装置が、逆洗排水受槽内に外圧型膜モジュールを浸漬した槽浸漬型膜濾過装置であることを特徴とする浄水処理設備。
【請求項２】
請求項１において、該回収系膜濾過装置の膜の細孔径が該浄水系膜濾過装置の膜の細孔径よりも大きいことを特徴とする浄水処理設備。
【請求項３】
請求項１又は２において、該浄水系膜濾過装置がケーシング収納型ＵＦ膜濾過装置又はケーシング収納型ＭＦ膜濾過装置であることを特徴とする浄水処理設備。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、該浄水系膜濾過装置がＵＦ膜濾過装置であり、該回収系膜濾過装置がＭＦ膜濾過装置であることを特徴とする浄水処理設備。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、該槽浸漬型膜濾過装置の透過水側を吸引する吸引手段を備えることを特徴とする浄水処理設備。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項において、該外圧型膜モジュールは、外圧型中空糸膜モジュールであることを特徴とする浄水処理設備。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項において、該逆洗排水受槽内の外圧型膜モジュールの下方に散気手段を備えることを特徴とする浄水処理設備。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項において、該逆洗排水受槽が該浄水系膜濾過装置の下方に設けられていることを特徴とする浄水処理設備。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項において、該逆洗排水受槽が地下に設けられていることを特徴とする浄水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水を膜濾過処理して浄水を得る浄水処理設備に係り、特に、浄水系膜濾過装置の逆洗排水を膜濾過処理して透過水を原水又は浄水として回収するための槽浸漬型膜濾過装置を備えた浄水処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、浄水処理技術としては、凝集沈殿・砂濾過といった、広大な設置面積を必要とする旧来の浄水処理設備に代わるコンパクトな処理設備として、膜濾過装置が採用されるようになってきている。そして、水源の有効利用のために、浄水系膜濾過装置の逆洗排水を別途設けた膜濾過装置で膜濾過処理し、透過水を浄水又は膜濾過処理原水として回収することが行われている。
【０００３】
例えば、越生町浄水処理施設では、主系統（浄水処理系統）のケーシング収納型ＵＦ（限外濾過）膜濾過装置（分画分子量１３０００Ｄａ）の逆洗排水を回収系統のケーシング収納型ＭＦ（精密濾過）膜濾過装置（細孔径０．１μｍ）で膜濾過処理して透過水を浄水として回収することにより、回収率９９％を得ている（非特許文献１）。また、回転円盤型膜濾過装置（半浸漬型膜濾過装置）により主系統の膜濾過装置の逆洗排水を膜濾過処理し、透過水を浄水として回収することも提案されている（特許文献１）。その他、逆洗排水を沈殿処理によって回収することも行われている。
【特許文献１】特開平７−２１３８７５号公報
【非特許文献１】「環境浄化技術」Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．１０，２００３，Ｐ３３〜３７“越生町浄水場におけるクリプトスポリジウム対策”
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、主系統の浄水系膜濾過装置の逆洗排水を処理して回収する場合、沈殿処理では、沈殿槽の設置に大面積を必要とし、しかも、病原性原虫であるクリプトスポリジウムやジアルジア等の除去性が低く、その結果、これらの原虫が系内に濃縮されてしまう恐れがあった。
【０００５】
膜濾過装置であれば、クリプトスポリジウム等の除去性に優れ、処理水質が良好であるが、従来用いられているケーシング収納型膜濾過装置は、地上に設置する必要があり、主系統の膜濾過装置とは別に、そのための設置面積を確保する必要がある上に、ＳＳ濃縮率を上げるためにクロスフロー流速を大きく設定すると、そのための維持管理費（動力費）が高騰するという欠点がある。
【０００６】
回転円盤型膜濾過装置（半浸漬型膜濾過装置）であっても、動力設備が大きく、また、単位設置面積当たりの膜面積が大きいため、上記設置面積の問題は解決されず、更に機械設備は地上設置となる。
【０００７】
本発明は上記従来の問題点を解決し、浄水系膜濾過装置の逆洗排水を膜濾過処理して透過水を原水又は浄水として回収するための回収系膜濾過装置を設けた浄水処理設備において、回収系膜濾過装置のフラックスを高く維持すると共に設置面積、動力費を削減し、設備全体の小型化、省エネルギー化を図ることができる浄水処理設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の浄水処理設備は、原水を膜濾過処理して浄水を得る浄水系膜濾過装置と、該浄水系膜濾過装置の逆洗排水を膜濾過処理する回収系膜濾過装置と、該回収系膜濾過装置の透過水を原水又は浄水として回収する手段とを備える浄水処理設備において、該回収系膜濾過装置が逆洗排水受槽内に外圧型膜モジュールを浸漬した槽浸漬型膜濾過装置であることを特徴とする。
【０００９】
槽浸漬型膜濾過装置であれば、逆洗排水中のＳＳ（濁質成分）が高濃度であっても十分に対応可能であり、長期に亘り、フラックスを安定に維持することができる。また、有機物濃度が高い場合にも高回収率で安定した運転維持が可能となる。なお、膜濾過装置であるため、クリプトスポリジウム、ジアルジア等の原虫を確実に除去することができる。
【００１０】
また、逆洗排水を地下水槽で受けることにより、地下に設置することができることから、主系統の浄水系膜濾過装置に対して平面配置ではなく竪型配置とすることもできるため、設置面積の省スペース化が可能である。更に、膜の細孔径の選択により、フラックスをより大きく設定することもでき、小型化、省エネルギー化を図ることが可能である。
【００１１】
本発明においては、回収系膜濾過装置の膜の細孔径を浄水系膜濾過装置の膜の細孔径よりも大きくすることにより、回収系膜濾過装置のフラックスを大きく設定して設備の小型化、省エネルギー化を図ることができる。また、浄水系膜濾過装置は、浸漬膜に比較して高圧処理が可能でフラックスを高くとることができるケーシング収納型ＵＦ膜濾過装置又はケーシング収納型ＭＦ膜濾過装置であることが好ましく、これにより浄水処理に必要な膜濾過装置数の低減を図ることができる。特に、浄水系膜濾過装置はＵＦ膜濾過装置で、回収系膜濾過装置はＭＦ膜濾過装置であることが好ましい。
【００１２】
また、回収系膜濾過装置の槽浸漬型膜濾過装置の透過水側を吸引する吸引手段を設けることが好ましく、これにより膜濾過処理効率を高めることができる。この回収系膜濾過装置の外圧型膜モジュールは、単位設置面積当たりの膜面積を大きく確保することができ、省スペース化に有利な外圧型中空糸膜モジュールであることが好ましい。
【００１３】
また、逆洗排水受槽内の外圧型膜モジュールの下方に散気手段を設けることにより、膜面の洗浄効果と共に、次のような効果を得ることができる。
【００１４】
即ち、浄水系統の原水に鉄やマンガンが含まれていると回収系の膜濾過装置において、鉄やマンガンのコロイドが濃縮されることによるフラックスの低下の問題が起こる。この問題を防止するためには、逆洗排水中の鉄やマンガンを十分に酸化する必要があるが、回収系の膜モジュールの下方に散気手段を設けることにより、この散気手段からの曝気が、膜洗浄のみならず、鉄、マンガンの酸化にも作用し、鉄、マンガンのコロイドによる膜の目詰まりを抑制することができる。なお、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤を添加することにより、鉄やマンガンのコロイドに起因する膜の目詰まりを防止することも可能であるが、この場合であっても、曝気を併用することにより酸化剤の必要量を低減することができる。
【００１５】
また、回収系膜濾過装置の逆洗排水受槽は、浄水系膜濾過装置の下方に設け、例えば、逆洗排水受槽を地下に設け、その上に浄水系膜濾過装置を設けた二階建て構造とすることにより、浄水処理設備全体の設置面積を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、浄水系膜濾過装置の逆洗排水を膜濾過処理して透過水を原水又は浄水として回収するための回収系膜濾過装置を設けた浄水処理設備において、回収系膜濾過装置のフラックスを高く維持すると共に設置面積、動力費を削減し、設備全体の小型化、省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に図面を参照して本発明の浄水処理設備の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は本発明の浄水処理設備の実施の形態を示す系統図である。
【００１９】
河川水、湧水等を必要に応じて砂濾過等の前処理を施して得られる原水は、配管１１、着水井１及び配管１２を経て浄水系膜濾過装置２に導入され、透過水が浄水として配管１４より取り出される。なお、配管１２には必要に応じて塩素剤が添加される。
【００２０】
この浄水系膜濾過装置２では、原水の水質に応じてクロスフロー型又はデッドエンド型の膜濾過処理が行われる。一般に、原水が例えば凝集沈殿処理及び砂濾過処理を経た十分に清浄な水である場合にはデッドエンド型が採用され、原水が十分に清浄な水ではない場合にはクロスフロー型が採用される。
【００２１】
この浄水系膜濾過装置２は、前述の如く、高圧処理が可能である点からケーシング収納型膜濾過装置が好ましく、特に膜種としてはＵＦ膜が好ましい。
【００２２】
この浄水系膜濾過装置２は所定の間隔で透過水（浄水）を逆流させることにより逆洗が行われ、逆洗排水は、配管１５より回収系膜濾過装置３に送給されて膜濾過処理され、回収系膜濾過装置３の透過水は回収水として配管１６より原水導入側に返送され、濃縮水は配管１７より排水として系外へ排出される。なお、回収水は配管１８より浄水として使用に供しても良い。
【００２３】
本発明において、この回収系膜濾過装置３としては、逆洗排水受槽４に外圧型膜モジュール５を浸漬した槽浸漬型膜濾過装置を用いる。
【００２４】
この回収系膜濾過装置３の膜モジュール５の膜は低圧で膜濾過処理可能なＭＦ膜が好ましく、その細孔径は浄水系膜濾過装置２の膜の細孔径よりも大きいことが回収系膜濾過装置５のフラックスを大きく設定して設備の小型化、省エネルギー化を図ることができる点で好ましい。例えば、浄水系膜濾過装置２が細孔径０．０１μｍ程度のＭＦ膜濾過装置で、回収系膜濾過装置５が細孔径０．０２μｍ程度のＭＦ膜濾過装置であることが好ましい。ただし、回収系膜濾過装置５の膜はクリプトスポリジウム等の原虫を十分に除去できるものであることが好ましい。膜の材質としては特に制限はないが、物理・化学的に安定なポリスルホン系又はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）系の膜が好ましい。
【００２５】
なお、図示はされていないが、この膜モジュール５は透過水側を吸引する吸引手段を設けることが好ましく、例えば、吸引ポンプを配管１６（又は配管１８）に設けることにより膜濾過処理効率を高めることができ、好ましい。また、この膜モジュール５は、特に単位設置面積当たりの膜面積を大きく確保することができる外圧型中空糸膜モジュールであることが好ましい。
【００２６】
この回収系膜濾過装置５では逆洗排水受槽４内の膜モジュール５の下方に散気管６が設けられており、これにより、曝気による膜の洗浄効果と、前述の鉄、マンガンのコロイドによる膜の目詰まりの抑制を図ることができる。
【００２７】
特に、本発明においては、この回収系膜濾過装置３の逆洗排水受槽４は、浄水系膜濾過装置２の下方に設け、例えば、逆洗排水受槽４を地下に設け、その上に浄水系膜濾過装置２を設けた二階建て構造とすることにより、浄水処理設備全体の設置面積を小さくすることができ、好ましい。
【００２８】
このような本発明の浄水処理設備において、浄水系膜濾過装置及び回収系膜濾過装置の膜仕様、細孔径、水回収率、浄水系膜濾過装置の逆洗頻度、その他の運転条件等には特に制限はないが、例えば下記のような条件を採用することができる。
【００２９】
＜浄水系膜濾過装置：ケーシング収納型ＵＦ膜濾過装置＞
膜種：ポリスルホン製ＵＦ膜（耐塩素性）
分画分子量＝１３〜１５０ｋＤａ
膜フラックス：０．５〜８．０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ
水回収率：９０〜９９％
逆洗間隔：３０〜１８０分
逆洗フラックス：５〜１６ｍ／ｄａｙ
逆洗排水量：透過水量の０．０２〜０．２倍
【００３０】
＜回収系膜濾過装置：浸漬型ＭＦ膜濾過装置＞
膜種：ＰＶＤＦ製又ポリスルホン製ＭＦ膜（耐塩素性）
細孔径＝０．０２〜０．１μｍ
水回収率：９０〜９５％
膜フラックス：０．３〜２．０ｍ３／ｍ２／ｄａｙ
濃縮排水量：原水（逆洗排水）量の０．０５〜０．１倍
上記条件で浄水処理を行った場合、浄水処理設備全体の水回収率は、
最小  ９０＋１０×０．９＝９９％
最大  ９９＋１×０．９５＝９９．９５％
となる。
【００３１】
水回収率は原水水質、特に原水濁度によって適宜設定することが好ましく、例えば原水濁度１度の場合には回収率９９.９５％に設定し、原水濁度１０度の場合には回収率９９％に設定する。この時の排水濁度はそれぞれ次のようになるが、槽浸漬型膜分離装置であれば、濁度２０００度であっても十分に対応可能であり、上記条件であっても十分安定な運転が可能である。
原水濁度１度の場合（回収率９９.９５％で運転）
排水濁度＝１×２０００＝２０００度
原水濁度１０度の場合（回収率９９％で運転）
排水濁度＝１０×１００＝１０００度
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の浄水処理設備の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  着水井
２  浄水系膜濾過装置
３  回収系膜濾過装置
４  逆洗排水受槽
５  膜モジュール
６  散気管
【図１】
2005152694.tif 000003