(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも膜ろ過装置と配水池と送水ポンプとを備えた上水道水処理施設であって、前記膜ろ過装置に被処理水を加圧供給するための前記送水ポンプによって前記膜ろ過装置からのろ過水を前記配水池に送水するために、前記膜ろ過装置を前記配水池の前段に連通して設け、且つ、前記送水ポンプを前記膜ろ過装置の前段に連通して設け、
前記配水池の保有水頭を前記膜ろ過装置の逆洗浄に利用可能とするために、前記配水池と前記膜ろ過装置のろ過水側とを連通するとともに、前記配水池の保有水頭が前記膜ろ過装置の逆洗浄時に形成される流路の末端に対して、高くなるように構成されることを特徴とする上水道水処理施設。
【請求項２】
前記膜ろ過装置の前段に塩素注入手段を設置することを特徴とする、請求項１に記載する上水道水処理施設。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜ろ過装置を備えた上水道水処理施設に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、上水道の水源の水質悪化に伴い、クリプトスポリジウムや、ジアルディアなどの有害な原虫類の問題が指摘されている。水道法により塩素の殺菌が義務づけられているものの、特に、クリプトスポリジウムは、オーシストという頑丈な殻の中に入っているため、塩素に対して耐性を有し、塩素による除去は、ほとんど期待されない状況にある。
そこで、このような原虫類を除去する他の方法として、膜による分離方法が提案されている。この膜による分離方法は、分留などと比較して相変化を伴わないため消費エネルギーが少なく有効な手段であり、有害な物質が生成することもなく、この膜による分離機能を有する膜ろ過装置を備えた上水道水処理施設が普及してきている。
【０００３】
図３（ａ）に従来の上水道水処理施設４０を示す。これは、図３（ａ）に示されるように、浄水機能を有する装置としては膜ろ過装置１０’単独で構成される上水道水処理施設４０である。この施設は、上流側から下流側に沿って順に、取水ポンプ２１’と、着水井３’と、膜ろ過装置送水ポンプ２２’と、膜ろ過装置１０’と、処理水槽８’と、浄水池９’と、送水ポンプ２０’と、配水池１１’とが連通して構成される。なお、膜ろ過装置１０’と処理水槽８’との間には並列して流路が設けられ、その一方に膜ろ過装置逆洗ポンプ２３’が設けられる。さらに、処理水槽８’と浄水池９’との間に塩素注入手段１４’が設けられる。なお、浄水池とは、浄水処理された水量と送り出す水量とのバランスを調整し、さらに事故などに備えて所定の水を確保するための施設である。この施設は最も簡単な構成で水の完全な除菌、除濁機能を有するものである。
【０００４】
次に図３（ｂ）に、この膜ろ過装置１０’を既設の上水道水処理施設の後段に配置した従来の上水道水処理施設４１を示す。
まず、一般的に既設の上水道水処理施設とは、上流側から下流側に沿って順に、取水ポンプ２１’と、着水井３’と、凝集剤混和池４’とフロック形成池５’と、沈でん池６’と、ろ過池７’と、処理水槽８’と、浄水池９’と、送水ポンプ２０’と、配水池１１’とが連通して構成される。なお、ろ過池７’と、処理水槽８’との間には並列して流路が設けられ、その一方に、ろ過池逆洗浄ポンプ２４’が設けられる。さらに、凝集剤混和池４’には凝集剤注入手段１５’が設けられ、処理水槽８’と浄水池９’との間に塩素注入手段１４’が設けられる。
【０００５】
この既設の上水道水処理施設の後段部分の処理水槽８’と、浄水池９’との間に、膜ろ過装置１０’を設けた施設が、従来の上水道水処理施設４１である。膜ろ過装置１０’が設けられることにより、前記処理水槽８’から下流方向に沿って、膜ろ過装置送水ポンプ２２’と、膜ろ過装置１０’と、処理水槽８’’と、前記浄水池９’とが連通して配置される。さらに、膜ろ過装置１０’と処理水槽８’’との間には並列して流路を設け、その一方に、膜ろ過装置逆洗ポンプ２３’が設置され、処理水槽８’’と処理池９’との間には、塩素注入手段１４’が設置される。よって、この上水道水処理施設４１では、既存の上水道水処理施設では完全に除去できないクリプトスポリジウムやジアルディアなどの原虫類を完全に除去することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、上水道水処理施設４０、４１では、膜ろ過装置１０’へ被処理水を加圧供給するための膜ろ過装置送水ポンプ２２’と、膜ろ過装置１０’を逆洗浄するための膜ろ過装置逆洗ポンプ２３’とを別途設ける必要がある。よって、上水道水処理施設４０、４１では膜ろ過装置送水ポンプ２２’と膜ろ過装置逆洗ポンプ２３’とを駆動させるため、運転コストが高くなるという問題点を有していた。
【０００７】
そこで、本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、運転コストの少ない上水道水処理施設を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る本発明は、少なくとも膜ろ過装置と配水池と送水ポンプとを備えた上水道水処理施設であって、前記膜ろ過装置に被処理水を加圧供給するための前記送水ポンプによって前記膜ろ過装置からのろ過水を前記配水池に送水するために、前記膜ろ過装置を前記配水池の前段に連通して設け、且つ、前記送水ポンプを前記膜ろ過装置の前段に連通して設け、前記配水池の保有水頭を前記膜ろ過装置の逆洗浄に利用可能とするために、前記配水池と前記膜ろ過装置のろ過水側とを連通するとともに、前記配水池の保有水頭が前記膜ろ過装置の逆洗浄時に形成される流路の末端に対して、高くなるように構成されることを特徴とする上水道水処理施設である。
【０００９】
なお、配水池への送水は、配水池に水を送水するだけでなく、一般家庭などの端末施設にまで送水する機能も意味する。
したがって、膜ろ過装置への被処理水を加圧供給するための送水ポンプの供給圧を、ろ過水の配水池への送水に利用可能として、膜ろ過を行うことにより、前記送水ポンプの運転エネルギーを、膜ろ過装置への加圧送水エネルギーと兼用することができる。ゆえに、上水道水処理施設の運転では、従来の上水道水処理施設において膜ろ過装置送水ポンプで消費される電力を削減することができる。同時に、従来の上水道水処理施設における、膜ろ過装置送水ポンプを独立して設置する必要はない。
【００１０】
更に、前記膜ろ過装置の逆洗浄において、その水頭差を利用することができる。すなわち、従来の上水道水処理施設を構成する膜ろ過装置逆洗ポンプで消費される電力を削減することができる。同時に、従来の上水道水処理施設における、膜ろ過装置逆洗ポンプを別途設置する必要はない。
【００１１】
請求項２に係る本発明は、前記膜ろ過装置の前段に塩素注入手段を設置することを特徴とする、前記上水道水処理施設である。ここで、塩素注入手段とは、ろ過した水に塩素を注入して消毒、殺菌するための手段である。
したがって、常に消毒用塩素が注入された系にて、膜ろ過装置を運転することができ、膜ろ過装置の膜面を常に衛生的に清潔に保持することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、各実施形態の説明において、同一の構成要素に関しては同一の符号を付し、重複した説明は省略するものとする。
【００１３】
（上水道水処理施設の構成）
まず、本発明の実施の形態に係る、上水道水処理施設の構成について、図１と図２を参照して説明する。図１は、上水道水処理施設の全体概略図であり、図２は膜ろ過装置１０付近の配管状況説明図である。
【００１４】
図１に示すように、上水道水処理施設１は、上流側から下流側に沿って順に、着水井３と、凝集剤混和池４と、フロック形成池５と、沈でん池６と、ろ過池７と、処理水槽８と、浄水池９と、膜ろ過装置１０と、配水池１１とが連通して構成されている。なお、凝集剤混和池４と、フロック形成池５と、沈でん池６と、ろ過池７と、処理水槽８と、浄水池９とは省略しても良いが、膜ろ過装置１０を高流束で運転するためには、これら施設を備えることが好ましい。配水池１１の下流側は流路を介して、一般家庭などの端末施設１２に接続される。ただし、膜ろ過装置１０の下流側には配水池１１を経由せずに端末施設１２に送水できる流路もある。
【００１５】
さらに、水源２から原水を着水井３に送水するために水源２と着水井３との間に介設されている取水ポンプ２１と、ろ過池７と処理水槽８との間に流路を並列して設け、その流路の一方に処理水槽８からろ過池７に向かって処理水を送水するためのろ過池逆洗浄ポンプ２４と、浄水池９と膜ろ過装置１０との間に介設されている送水ポンプ２０とが、それぞれ設置されている。
さらにまた、凝集剤混和池４にはＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの凝集剤１５の投入手段が、処理水槽８と浄水池９との間は塩素注入手段１４が、それぞれ設置されている。
【００１６】
処理水槽８は、ろ過池７で処理された水を一旦貯溜する水槽である。
また、浄水池９は、浄水処理された水量と送り出す水量とのバランスを調整し、さらには事故などに備えて所定量の水を確保するための施設であるため、浄水池９の規模は処理水槽８と比較して大きい施設として形成されている。また、処理水槽８を設置せず、浄水池９と兼用しても何ら問題はない。
【００１７】
処理水槽８と浄水池９との間に設置された塩素注入手段１４とは、塩素を注入して、ろ過した水を消毒するための手段である。注入方法には、乾式と湿式がある。乾式とは気化した塩素を直接にろ過水中に注入する方法であり、湿式とは濃厚な塩素水を作製しろ過水に注入する方法である。どちらの方法を使用する場合も、所望の注入位置に適宜配管を設置する必要がある。また、原水が非常に汚濁している場合、細菌の増加を抑制するために、沈でん池６やろ過池７などの前に、塩素注入手段１４を設けてもよい。
【００１８】
膜ろ過装置１０は、クリプトスポリジウムやジアルディアなどの原虫類を完全に除去するためのものである。また、本発明においては、膜ろ過装置を構成する膜モジュールの種類は特に制限しないが、前記原虫類の分離効果が高い膜モジュールが好ましい。
配水池１１には処理された浄水が貯溜され、その保有水頭は、後記する膜ろ過装置１０の逆洗浄時に形成される流路の末端に対して、高くなるように構成されている。その後、前記浄水は一般家庭などの端末施設１２に送水される。
【００１９】
次に図２を参照して、膜ろ過装置１０付近の配管状況について説明する。
まず、膜ろ過装置１０がクロスフローろ過型で構成されている場合について説明する。
送水ポンプ２０と膜ろ過装置１０との間の流路Ｌ１には、第１弁３１が設けられている。さらに、第１弁３１と膜ろ過装置１０との間の流路は分岐しており、分岐した流路は、第２弁３２を介して排水施設（図示せず）に連通している。また、その分岐した流路は浄水施設の上流部分に接続されてもよい。
さらに、膜ろ過装置１０の下流側には流路Ｌ３が設けられ、第３弁３３を介して浄水池９に連通している。また、流路Ｌ３は浄水池９と送水ポンプ２０との間の流路Ｌ４に接続されてもよい。
さらにまた、膜ろ過装置１０の下流側には、配水池１１との間に第４弁３４を介して流路Ｌ２が設けられている。なお、その流路Ｌ２は配水池１１の底部付近で連通している。
なお各弁は、それぞれ適宜開閉可能となっている。
【００２０】
また、膜ろ過装置１０はデッドエンドろ過型（全量ろ過型）で構成されてもよい。この場合は、第２弁３２の先の流路と、第３弁３３の先の流路とは、排水施設（図示せず）または浄水施設の上流側にそれぞれ接続されることになる。
【００２１】
また、配水池１１には、貯溜される水の水位と測るための水位計を設けて、水の貯溜状況を把握できるようにするのが好ましい。さらに、第４弁３４の下流側の配水池１１に連通する流路を分岐し、その先に配水池１１に貯溜された水を洗浄水として使用できない場合に備え水を貯溜してもよい。
【００２２】
（上水道水処理施設による作用と効果）
次に、本発明の実施の形態に係る膜ろ過処理施設１による作用と効果について、図１を参照して説明する。
まず、膜ろ過浄水処置施設１の通常運転時について、原水が浄化される過程を全体的に説明する。
最初に湖沼、河川などの水源２から原水が、取水ポンプ２１により着水井３に送水される。着水井３で、取り込まれた水の水位や水量が調節され、凝集剤混和池４に導かれる。ここで、ポリ塩化アルミニウムなどの凝集剤１５が添加され、ミキサーなどにより原水と凝集剤１５とが混合される。その後、フロック形成池５に導かれ、緩やかに攪拌され凝集フロックの成長が促される。さらにその後、沈でん池６に導かれ、水中に形成したフロックを沈でんさせる。その後、ろ過池７に導かれろ過された後、処理水槽８で一旦貯溜される。そして、塩素注入手段１４により、水中に塩素が注入され殺菌された後、浄水池９に導かれ、浄水処理された水量と下流側の施設に送り出す水量とのバランスが調整される。この後、送水ポンプ２０により膜ろ過装置１０に加圧送水され、クリプトスポリジウムなどの原虫類を完全に除去後、配水池１１に貯溜される。そして、端末施設１２に送水される。なお、端末施設において水の使用量が多い場合などは、配水池１１を経由せずに、直接、端末施設１２に送水される場合もある。
【００２３】
さらに、通常運転時において、膜ろ過装置１０付近の各弁の開閉状況と、配水池１１の保有水頭について、図２（ａ）を参照して説明する。
まず、膜ろ過装置１０がクロスフローろ過型で構成される場合について説明する。通常運転時は、第１弁３１と、第３弁３３と、第４弁３４とを開放し、第２弁３２を閉鎖する。よって、浄水池９に貯溜された水は、送水ポンプ２０の運転により、第１弁３１を経由して、膜ろ過装置１０に送り込まれる。膜ろ過装置１０に加圧送水された水の一部は、膜ろ過装置１０を構成する膜モジュール（図示せず）を通過し、第３弁３３を経由後、流路Ｌ３を通過して浄水池９に戻り循環する。また、その他の水が膜ろ過装置１０を通過するときろ過される。ろ過された水は第４弁３４を経由して流路２を通過後、配水池１１に送り込まれる。
さらに、配水池１１の保有水頭は、後記する膜ろ過装置１０の逆洗浄時に形成される流路の末端位置に対して高くなるように（Δｈ）、構成される。
【００２４】
さらに、送水ポンプ２０が、浄水池９と膜ろ過装置１０との間に設置されているため、膜ろ過装置１０へ送水するときの加圧手段として、送水ポンプ２０を用いることができる。したがって、配水池１１に送水するときに送水ポンプ２０を運転するエネルギーを、膜ろ過装置１０への送水エネルギーと兼用できる。すなわち、膜ろ過装置１０への加圧手段として、別途に送水ポンプを設置し運転する必要はない。よって、別途ポンプを運転した場合に消費される電力と、別途ポンプを設置するコストとを節減することができる。
【００２５】
次に、膜ろ過装置１０の逆洗浄時について、図２（ｂ）を参照して説明する。膜ろ過装置１０の逆洗浄時には、第２弁３２と第４弁３４とを開放し、第１弁３１と第３弁３３とを閉鎖する。よって、膜ろ過装置１０の逆洗浄時には、配水池１１から、第４弁３４と膜ろ過装置１０と第２弁３２とを介して排水施設（図示せず）に連通する流路が形成される。そのとき、その形成した流路末端に対して、配水池１１の保有水頭は高く（Δｈ）なるように貯溜されているので、重力による位置エネルギーを駆動力として流れ出す。流れ出した水は第４弁３４を経由後、膜ろ過装置１０を構成する膜モジュール（図示せず）の膜面を逆洗浄し、第２弁３２を経由して、排水施設（図示せず）に排水される。すなわち、従来の上水道水処理施設４１における膜ろ過装置逆洗ポンプ２３’を必要としないため、従来の膜ろ過装置逆洗ポンプ２３’で消費する電力を削減することができる。
【００２６】
また、膜ろ過装置１０がデッドエンド型（全量ろ過型）で構成される場合、通常運転時は、第１弁３１と第４弁３４とが開放され、第２弁３２と第３弁３３は閉鎖される。膜ろ過装置１０の逆洗浄時は、第４弁３４が開放され、第１弁３１は閉鎖され、第２弁３２と第３弁３３とのうち少なくとも１つは開放される。したがって、配水池１１に貯溜された水により膜ろ過装置１０は逆洗浄される。
【００２７】
また、塩素注入手段１４が、処理水槽８と浄水池９との間に設置されているので、膜ろ過装置１０は常に消毒用の塩素が注入された系での運転となる。したがって、膜ろ過装置１０を構成する膜モジュールの膜面は、常に衛生的に洗浄された状態を保持することができる。
【００２８】
以上、本発明の好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、運転コストの少ない上水道水処理施設を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る上水道水処理施設の全体概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る上水道水処理施設において、膜ろ過装置付近の配管状況説明図であり、（ａ）は通常運転時、（ｂ）は膜ろ過装置の逆洗浄時である。
【図３】（ａ）、（ｂ）ともに従来の上水道水処理施設の全体概略図である。
【符号の説明】
１      上水道水処理施設
２      水源
３      着水井
４      凝集剤混和池
５      フロック形成池
６      沈でん池
７      ろ過池
８      処理水槽
９      浄水池
１０      膜ろ過装置
１１      配水池
１２      端末施設
１４      塩素注入手段
１５      凝集剤注入手段
２０      送水ポンプ
２１      取水ポンプ
２２      膜ろ過装置送水ポンプ
２３      膜ろ過装置逆洗ポンプ
２４      ろ過池逆洗浄ポンプ
３１、３２、３３、３４      弁
４０      膜ろ過装置を単独で使用した従来の上水道水処理施設
４１      膜ろ過装置を既設の浄水施設の後段に配置した従来の上水道水処理施設
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４      流路
【図１】
0003888444.tif 000002
【図２】
0003888444.tif 000003
【図３】
0003888444.tif 000004