(57)【要約】【課題】凝集剤を全く使用せずに、分離膜の膜ろ過流束を高めた安定運転が清澄水を水源とする浄水処理方法を提供する。【解決手段】地下水、伏流水、井戸水、河川水、湖沼水などの水源から採取した原水に、微細気泡投入装置３を利用して直径１００μｍ以下の微細気泡を投する。これにより原水中に微量に含まれる微細有機物を酸化分解したうえ、ＭＦ膜またはＵＦ膜である分離膜４により膜ろ過して浄水を得る。膜面を閉塞するおそれのある原水中の微細有機物が酸化分解されているため、高流束で膜ろ過を行なっても膜面が閉塞するおそれがなく、凝集剤の使用量の削減や凝集剤を使用せずに高流束ろ過が可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源から採取した原水に微細気泡を投入して原水中に微量に含まれる微細有機物を酸化分解したうえ、分離膜により膜ろ過することを特徴とする浄水処理方法。
【請求項２】
微細気泡が直径１００μｍ以下の気泡であることを特徴とする請求項１記載の浄水処理方法。
【請求項３】
分離膜がＭＦ膜またはＵＦ膜であることを特徴とする請求項１記載の浄水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下水、伏流水、井戸水、河川水、湖沼水などの浄水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地下水、伏流水、井戸水などの清澄水は浄水の水源として適したものであり、一般的な水源に比較してＣＯＤやＳＳの含有量は少なく、塩素殺菌その他の簡単な浄水処理を施すだけで水道水としてそのまま利用することができる場合も多い。しかし近年、清澄水を水源として利用できる浄水処理場においても、原水中の微生物や原虫類をも確実に除去することができるＭＦ膜やＵＦ膜などの分離膜を用い、原水を膜ろ過する浄水処理システムが普及しつつある（特許文献１）。
【０００３】
このような分離膜を用いた浄水処理方法においては、凝集剤を原水に添加して原水中に含まれる微細有機物をフロックとして凝集させたうえ、膜ろ過する運転が一般的である。特に、清澄水を水源とする場合は、極少量の凝集剤を原水に添加し、膜ろ過運転を行っていた。このように原水に凝集剤を添加するのは、もし凝集剤を添加しないと、清澄水を水源とする場合であっても、短期間に分離膜の閉塞が生じて安定運転ができなくなるためである。そして安定運転を行なうために膜ろ過流束を低く抑えると、水需要を満たす膜ろ過水量を確保するために必要な膜面積が大きくなって、多くの分離膜を設置しなければならなくなり、コストアップとなる。このため、従来は凝集剤を添加した膜ろ過が実施されていた。
【０００４】
しかしこのように凝集剤を添加しフロックを膜分離する方法は、膜で分離されたフロックを主体とする汚泥発生量の必然的な増加を招く。このため浄水処理場で発生した汚泥を産廃処理したり、下水処理場まで搬送したりして処理しなければならなくなり、この汚泥処理のためのコストを無視することができない。特に地下水、伏流水、井戸水などの清澄水を水源とする浄水処理場の運営者は、清澄水を水源としているにもかかわらず、わざわざ凝集剤を添加して汚泥を発生させることに心理的な抵抗感を持つことが多い。
【特許文献１】特開2005-246156号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、汚泥発生量増加を招く凝集剤の使用量を削減するか凝集剤を全く使用せずに、分離膜の膜ろ過流束を高めた安定運転が可能な浄水処理方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、水源から採取した原水に微細気泡を投入して原水中に微量に含まれる微細有機物を酸化分解したうえ、分離膜により膜ろ過することを特徴とするものである。なお、微細気泡としては空気など酸素が含まれる気体やオゾンなどの直径１００μｍ以下の気泡であることが好ましく、分離膜がＭＦ膜またはＵＦ膜であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の浄水処理方法においては、微細気泡を投入して原水中に含まれる微細有機物を酸化分解することにより、凝集剤の使用量を削減できる。また、清澄な水源の場合は、採取した原水に従来のように凝集剤を添加する代わりに、微細気泡を投入して原水中に微量に含まれる微細有機物を酸化分解する。本発明において使用する微細気泡は好ましくは直径１００μｍ以下の気泡であり、ナノバブル又はマイクロバブルと称される気泡である。このような微細気泡は、通常サイズである直径が１ｍｍ以上の気泡（マクロバブル）に比較して、周囲の水との総接触表面積をきわめて大きくすることができるのみならず、表面張力により気泡内部の圧力が極度に固まり、崩壊したときの衝撃により活性酸素を生じて強い酸化力を発揮する。
【０００８】
このため、採取した原水中に微量に含まれて膜を閉塞させるおそれのある微細有機物を微細気泡により酸化分解して減少させることができるから、この原水を分離膜で膜分離する際に膜ろ過流束を高めた状態でも閉塞しにくくなり、安定運転が可能となる。しかも凝集剤を使用しても、凝集剤使用量を削減できるので、従来のように多量の汚泥が発生することもなくなり、その処理コストが不要となるため、大幅なコストダウンが可能となる。なお、微細気泡には原水中に含まれるマンガンや鉄などの金属を酸化させる効果もあり、酸化金属を凝集させて原水から除去することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明のフローを示す図であり、１は原水槽、２は微細気泡投入装置３を備えた反応槽、４は分離膜である。地下水、伏流水、井戸水、河川水、湖沼水などの水源から採取した原水は、最初に原水槽１に入ったうえで、反応槽２に送られる。この反応槽２の底部には、直径１００μｍ以下の微細気泡を発生し水中に投入することができる微細気泡投入装置３が設置されている。
【００１０】
微細気泡投入装置３としては、通常のバブリング装置により発生させた直径が１ｍｍ程度のマクロ気泡を撹拌羽根等により物理的にせん断して直径１００μｍ以下の微細気泡を発生させる装置や、マクロ気泡に超音波による衝撃を加えて微細化する装置などが開発され既に市販されているので、それらを用いればよい。
【００１１】
反応槽２の内部で微細気泡と接触することにより、清澄な原水中に微量に含まれる微細有機物は微細気泡の持つ強い酸化力により酸化分解される。ここで微細有機物とは、清澄な原水中に含まれるコロイド、ウイルス、微生物などを含む微細な有機物の総称である。前記したように、このような微細有機物はそのまま分離膜４に入ると短期間で膜面を閉塞させるが、酸化分解されると分子量が小さくなるため膜面を閉塞しにくくなる。
【００１２】
反応槽２を出た原水は、ろ過ポンプ５によって分離膜４に打ち込まれる。分離膜４としては、ＭＦ膜またはＵＦ膜が用いられる。その材質は高分子膜であってもセラミック膜であってもよい。また膜形状は、平膜、中空糸膜、スパイラル膜、モノリス膜、チューブラー膜など任意の形状を選択することができる。更に膜面への加圧方式は外圧式であっても内圧式であってもよい。このように分離膜４の種類は特に限定されるものではないが、微細気泡は強い酸化力を有するため、安定運転のためには、膜強度が強く耐久性に優れたモノリス型のセラミック膜を用いることが好ましい。
【００１３】
原水は分離膜４でろ過され、ろ過水が浄水として取り出される。浄水処理場では水回収率を高めるために、デッドエンドろ過方式を採用するのが一般的である。前記したように、膜面を閉塞するおそれのある原水中の微細有機物は前段階で分解されているため、かなりの高流束で膜ろ過を行なっても閉塞のおそれがなく、凝集剤を全く使用しないにも関わらず、凝集剤を使用した従来の場合と同等以上の高流束ろ過が可能である。しかも凝集剤を使用した従来の場合には大量のフロックが汚泥として回収されるが、本発明によれば汚泥は少なくなるかほとんど発生しないため、汚泥の後処理コストが大幅に安くなるという優れた効果が得られる。
【００１４】
なお、図１の実施形態では反応槽２の内部で微細気泡と原水とを接触させたが、図２に示す他の実施形態のように反応槽２を省略し、原水槽１からろ過ポンプ５によって原水を分離膜４に直接打ち込むようにし、この打込みラインの途中に微細気泡投入装置３を設けてもよい。この打込みラインの部分は流速が高いので、微細気泡は原水中に均一混合し易いが、微細気泡による反応時間をできるだけ確保できるように、またろ過ポンプ５による撹拌効果を利用できるように、微細気泡投入装置３はろ過ポンプ５の入側に設置することが好ましい。また、浄水場への原水の導水管が長い場合は、導水管の途中に微細気泡投入装置３を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  原水槽
２  処理槽
３  微細気泡投入装置
４  分離膜
５  ろ過ポンプ
【図１】
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【図２】
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