(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
凝集剤を添加した原水を反応槽に貯留し、原水中の微粒子を凝集してフロックを形成し、フロックを含む原水をクロスフローで膜ろ過装置に供給してろ過し、ろ過水を系外へ取り出すとともに反応槽内に濃縮したフロック凝集水を貯留する膜ろ過装置の運転において、初期運転時に、膜ろ過装置のろ過膜の孔径より十分に大きな粒径のフロックを形成するに必要な所定の添加率で凝集剤を添加するものであって、
凝集剤の添加率は、ろ過運転の継続に伴うフロック凝集水の濃度の高まりに応じて漸減し、あるいはろ過運転中に数度にわたって段階的に低減し、あるいはろ過運転の継続に伴ってフロック凝集水の濃度が所定値に達した時点で一度に所定添加率に低減することを特徴とする膜ろ過装置の運転方法。
【請求項２】
ろ過運転の継続に伴うフロック凝集水の濃度の高まりに応じて凝集剤の添加率を低減し、最終的に凝集剤の添加を停止することを特徴とする請求項１に記載の膜ろ過装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜ろ過装置の運転方法に関し、浄水処理、下水高度処理、除濁などの水処理における固液分離に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浄水処理、下水高度処理、除濁などの水処理においては、精密ろ過膜等を使用する膜分離装置や、砂ろ過を行なう粒状ろ過装置を使用して原水を固液分離するものがあり、原水中に含まれる微粒子がろ過手段を通過しないように、凝集剤を添加して微粒子をフロック化し、その粒径を大きくしている。
【０００３】
この凝集剤は、水道用に使用するポリ塩化アルミニウムの場合に、原水の濁度１度に対して０．０５ｍｇ−Ａｌ／ｌ程度の添加率としており、その添加によってマイクロフロックを形成することが一般的である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した構成において、精密ろ過膜を用いた膜分離装置では、凝集剤を通常の添加率で添加する場合に、原水中に形成するマイクロフロックの粒径と、ろ過膜の孔径の寸法とが比較的近くなり、ろ過膜の表面やその内部で膜が目詰まりして閉塞を起こす原因となり、短期間のろ過運転でろ過性能が急激に悪化する可能性がある。しかし、単純に凝集剤の添加率を大きくして運転すると、凝集剤の薬品使用量や発生汚泥の増大を招くことになる。
【０００５】
本発明は上記した課題を解決するものであり、凝集剤の使用量を抑制しながら膜の目詰まりを防止する膜ろ過装置の運転方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の膜ろ過装置の運転方法は、凝集剤を添加した原水を反応槽に貯留し、原水中の微粒子を凝集してフロックを形成し、フロックを含む原水をクロスフローで膜ろ過装置に供給してろ過し、ろ過水を系外へ取り出すとともに反応槽内に濃縮したフロック凝集水を貯留する膜ろ過装置の運転において、初期運転時に、膜ろ過装置のろ過膜の孔径より十分に大きな粒径のフロックを形成するに必要な所定の添加率で凝集剤を添加するものであって、凝集剤の添加率は、ろ過運転の継続に伴うフロック凝集水の濃度の高まりに応じて漸減し、あるいはろ過運転中に数度にわたって段階的に低減し、あるいはろ過運転の継続に伴ってフロック凝集水の濃度が所定値に達した時点で一度に所定添加率に低減するものである。
【０００７】
上記した構成により、初期運転時に凝集剤を初期添加率で十分に原水に添加することで、原水中の微粒子を十分な大きさのフロックに凝集して膜閉塞を防止する。このフロックを含むフロック凝集水を反応槽内である程度にまで濃縮すれば、凝集剤の添加率を減少またはゼロにしてろ過運転を継続しても、濃縮されたフロック凝集水中の十分な大きさに成長したフロックが核となって、後に発生するマイクロフロックおよび原水中の微粒子が凝集し、フロックの粒径はろ過膜を閉塞させることのない十分な大きさに維持される。
【０００８】
このため、マイクロフロックが膜閉塞の原因となりやすい分離膜を用いた膜分離装置においても、高いろ過性能を保ったままで、凝集膜分離運転を行なうことができる。槽内のフロック凝集水の性状が安定して以降は、凝集剤の添加率を減少またはゼロとするので、定常運転時には凝集剤の使用量を微小又は無しとすることができる。
【０００９】
請求項２に係る本発明の膜ろ過装置の運転方法は、ろ過運転の継続に伴うフロック凝集水の濃度の高まりに応じて凝集剤の添加率を低減し、最終的に凝集剤の添加を停止するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、反応槽１に浸漬する浸漬型の膜分離装置２は、ろ過膜として有機膜もしく無機膜を使用するものであるが、本実施の形態においては管状セラミック分離膜（膜エレメント）を使用する。膜分離装置２は、複数本の管状セラミック分離膜を平行に配置して膜モジュールを構成し、複数の膜モジュールを積層配置したものであり、各膜モジュールのセラミック分離膜に連通して吸引系３を設けている。
【００１１】
吸引系３は吸引ポンプ４を備え、吸引ポンプ４によって吸引負圧を与えることにより各セラミック分離膜に膜間差圧を発生させる。膜分離装置２の下方には散気装置５を配置しており、散気装置５に接続してブロア６を設けている。反応槽１の上方には原水供給管７が開口しており、原水供給管７の途中に凝集剤を供給する薬剤供給管８を接続している。
【００１２】
以下、上記した構成における作用を説明する。図３は凝集剤としてポリ塩化アルミニウムを使用する場合において、凝集剤濃度を１ｐｐｍに維持してろ過運転を行なう場合と、凝集剤濃度を順次に低減する場合との比較を示すものである。
定常運転に先立って行なう初期運転時には、薬剤供給管８から原水供給管７に所定の添加率（原水１ｍ3に対する凝集剤の添加量［ｇ］）で凝集剤を添加する。この初期の添加率は、膜モジュールのセラミック分離膜の孔径より十分に大きな粒径のフロックを形成するに必要な値であり、例えば図３に示すように、凝集剤濃度が３０ｐｐｍとなる値である。
【００１３】
反応槽１に凝集剤を添加した原水を貯留し、ブロア６によって供給する空気を散気装置５から散気し、空気のエアリフト作用によって生起する上向流によって槽内に循環流を発生させる。この循環流によって槽内水を攪拌しながら原水中の微粒子を凝集してフロックを形成する。このフロックは凝集剤が十分に存在することで、セラミック分離膜の孔径より十分に大きな粒径のフロックとなる。
【００１４】
このフロックを含む原水を上向流により膜分離装置２にクロスフローで供給し、上向流を各セラミック分離膜の膜面に掃流として作用させて膜面に対するケーキ層の付着を抑制しながら吸引ポンプ４で吸引ろ過し、ろ過水を吸引系３を通して系外へ取り出すとともに、反応槽１に貯留するフロック凝集水を濃縮する。
そして、ろ過運転の継続に伴って反応槽内でフロック凝集水をある程度にまで濃縮した時点で、図３に示すように、凝集剤の添加率を凝集剤濃度が１０ｐｐｍとなる値に低減し、以後、ろ過運転中において数度にわたって段階的に低減し、順次に１ｐｐｍ、０．３ｐｐｍの凝集剤濃度に低減する。この凝集剤の添加率は、フロック凝集水の濃度の高まりに応じて随時に漸減しても良く、あるいはフロック凝集水の濃度が所定値に達した時点で一度に所定添加率に低減しても良い。
【００１５】
一旦、反応槽１のフロック凝集水をある程度にまで濃縮すれば、凝集剤の添加率を減少またはゼロにしてろ過運転を継続しても、濃縮されたフロック凝集水中の十分な大きさに成長したフロックが核となって、後に発生するマイクロフロックおよび原水中の微粒子が凝集し、フロックの粒径はセラミック分離膜を閉塞させることのない十分な大きさに維持される。
【００１６】
このため、図３において明らかなように、ろ過運転の継続によってセラミック分離膜の膜面積当たりの累積透過水量が増加しても、フラックスの低下を招く抵抗はさほどに増加しない。依って、マイクロフロックが膜閉塞の原因となりやすい分離膜を用いた膜分離装置においても、高いろ過性能を保ったままで、凝集膜分離運転を行なうことができる。槽内のフロック凝集水の性状が安定して以降は、凝集剤の添加率を減少またはゼロとするので、定常運転時には凝集剤の使用量を微小又は無しとすることができる。
【００１７】
図２に示すように、膜分離装置１１を反応槽１の槽外に配置し、槽内水を加圧ポンプ１２に膜分離装置１１に圧送してろ過し、濃縮水を反応槽１に循環する構成とすることもできる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、初期運転時に凝集剤を十分に原水に添加して、膜閉塞を防止するに十分な大きさのフロックを形成し、このフロックを含むフロック凝集水を反応槽内である程度にまで濃縮することにより、凝集剤の添加率を減少またはゼロにしてろ過運転を継続しても、濃縮されたフロック凝集水中の十分な大きさに成長したフロックが核となって、後に発生するマイクロフロックおよび原水中の微粒子が凝集し、フロックの粒径を十分な大きさに維持してろ過膜が閉塞することを防止でき、高いろ過性能を保ったままで、凝集膜分離運転を行なうことができ、槽内のフロック凝集水の性状が安定して以降は、凝集剤の添加率を減少またはゼロとして定常運転を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す水処理装置の模式図である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示す水処理装置の模式図である。
【図３】本実施の形態におけるろ過運転と従来のろ過運転との比較を示す、膜面積当たりの累積透過水量と抵抗の関係を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１    反応槽
２    浸漬型膜分離装置
３    吸引系
４    吸引ポンプ
５    散気装置
６    ブロア
７    原水供給管
８    薬剤供給管
【図１】
0003891739.tif 000002
【図２】
0003891739.tif 000003
【図３】
0003891739.tif 000004