(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を濾過膜で濾過して浄水を製造するとともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜を逆洗洗浄する塩素有り洗浄を行う浄水製造システムにおいて、
前記原水中に含まれる藻類の濃度を測定する濃度測定手段と、
前記濃度測定手段で測定した藻類の濃度に応じて、前記塩素有り洗浄の前に、酸化剤を注入しない洗浄液で逆洗洗浄する塩素無し洗浄を加えるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする浄水製造システム。
【請求項２】
原水を濾過膜で濾過して浄水を製造するとともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜を逆洗洗浄する塩素有り洗浄を行う浄水製造方法において、
前記原水中に含まれる藻類の濃度に応じて、前記塩素有り洗浄の前に、酸化剤を注入しない洗浄液で逆洗洗浄する塩素無し洗浄を加えることを特徴とする浄水製造方法。
【請求項３】
原水を濾過膜で濾過して浄水を製造するとともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜を逆洗洗浄する浄水製造システムにおいて、
前記原水中に含まれる藻類の濃度を測定する濃度測定手段と、
前記原水に塩素系の酸化剤を注入する注入手段と、
前記注入手段で注入した酸化剤によって藻類から原水中に漏出した高分子有機物を除去する除去手段と、
前記濃度測定手段で測定した藻類の濃度に応じて、前記注入手段で原水に酸化剤を注入し、前記除去手段で前記高分子有機物を除去する前処理を加えるように制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする浄水製造システム。
【請求項４】
原水を濾過膜で濾過して浄水を製造するとともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜を逆洗洗浄する浄水製造方法において、
前記原水中の藻類の濃度に応じて、前記原水に塩素系の酸化剤を注入し、該酸化剤を注入したことによって前記藻類から漏出した高分子有機物を除去する前処理を加えることを特徴とする浄水製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浄水製造システム及び方法に係り、特に藻類が発生した原水を濾過膜によって浄化する浄水製造システム及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄水製造システムは、一般に、比較的清澄な河川表流水や湖沼水を原水として、該原水を濾過膜で濾過することによって浄水を製造している。この浄水製造システムでは、濾過膜の閉塞を防止するため、定期的に透過水を逆流させて濾過膜を逆洗洗浄している。前記逆流させる透過水には塩素系の酸化剤が加えられ、この酸化剤によって膜面上での細菌類の繁殖が抑制される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記河川表流水や湖沼水は、水温が上昇する５月中旬から８月にかけてミクロキスティスなどの藻類が大量に発生することがある。藻類が大量発生すると、藻類によって前記濾過膜の閉塞が促進するので、濾過膜の洗浄頻度を増加させなければならず、これによって濾過膜の寿命が低下する。また、藻類が大量発生すると、濾過膜に藻類が付着して、濾過膜の前後における差圧が急上昇するので、安定した膜濾過運転することができなくなる。さらに、逆洗洗浄に使用される塩素は、アオコとして湖沼に大発生するミクロキスティスの細胞を破壊するので、細胞内の高分子有機物が漏出し、この高分子有機物がかえって膜の閉塞を促進させるという問題がある。
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、原水に藻類が発生した場合であっても、安価で且つ安定した膜濾過運転を行うことができる浄水製造システム及び方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は前記目的を達成するために、原水を濾過膜で濾過して浄水を製造するとともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜を逆洗洗浄する塩素有り洗浄を行う浄水製造システムにおいて、前記原水中に含まれる藻類の濃度を測定する濃度測定手段と、前記濃度測定手段で測定した藻類の濃度に応じて、前記塩素有り洗浄の前に、酸化剤を注入しない洗浄液で逆洗洗浄する塩素無し洗浄を加えるように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２記載の発明は前記目的を達成するために、原水を濾過膜で濾過して浄水を製造するとともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜を逆洗洗浄する塩素有り洗浄を行う浄水製造方法において、前記原水中に含まれる藻類の濃度に応じて、前記塩素有り洗浄の前に、酸化剤を注入しない洗浄液で逆洗洗浄する塩素無し洗浄を加えることを特徴とする。
【０００７】
請求項１及び２記載の発明によれば、前記塩素有り洗浄の前に前記塩素無し洗浄を加えるようにしたので、濾過膜に付着した藻類を、塩素有り洗浄の前に濾過膜から剥離、除去することができる。したがって、塩素有り洗浄を行っても、藻類から高分子有機物が漏出せず、濾過膜を閉塞させずに洗浄することができる。これにより、藻類が発生しても膜濾過運転を安定して行うことができる。また、本発明によれば、藻類の濃度に応じて前記塩素無し洗浄を加えるので、例えば藻類の濃度が低い時には前記塩素無し洗浄を省くことができ、低コストである。
【０００８】
請求項３記載の発明は前記目的を達成するために、原水を濾過膜で濾過して浄水を製造するとともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜を逆洗洗浄する浄水製造システムにおいて、前記原水中に含まれる藻類の濃度を測定する濃度測定手段と、前記原水に塩素系の酸化剤を注入する注入手段と、前記注入手段で注入した酸化剤によって藻類から原水中に漏出した高分子有機物を除去する除去手段と、前記濃度測定手段で測定した藻類の濃度に応じて、前記注入手段で原水に酸化剤を注入し、前記除去手段で前記高分子有機物を除去する前処理を加えるように制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載の発明は前記目的を達成するために、原水を濾過膜で濾過して浄水を製造するとともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜を逆洗洗浄する浄水製造方法において、前記原水中の藻類の濃度に応じて、前記原水に塩素系の酸化剤を注入し、該酸化剤を注入したことによって前記藻類から漏出した高分子有機物を除去する前処理を加えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３及び４記載の発明によれば、塩素系の酸化剤を原水に注入し、該酸化剤を注入したことによって前記藻類から漏出した高分子有機物を除去するので、前記濾過膜を塩素有り洗浄液で逆洗洗浄しても、前記藻類から高分子有機物が漏出しない。したがって、濾過膜を閉塞させずに洗浄することができ、膜濾過運転を安定して行うことができる。また、本発明によれば、藻類の濃度に応じて前処理を加えるので、例えば藻類の濃度が低い時には前記前処理を省くことができ、低コストである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る浄水製造システム及び方法の好ましい実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、第１の実施の形態の浄水製造システム１０の装置フローを示す構成図である。
【００１３】
同図に示すように、浄水製造システム１０は、原水槽１２を有しており、該原水槽１２に、湖沼や河川等の水源から送水された原水が貯留される。原水槽１２は、供給用ポンプ１６を介して膜モジュール１４に連結され、供給用ポンプ１６を駆動することによって前記原水が膜モジュール１４に供給される。膜モジュール１４の内部には、濾過膜１８が設けられ、この濾過膜１８によって膜モジュール１４内の原水が濾過される。濾過膜１８を透過した透過水は、処理水槽２０に一旦貯留された後、排水池２２に送水される。
【００１４】
前記処理水槽２０に貯留された透過水の一部は、逆洗用ポンプ２４を駆動することによって膜モジュール１４に逆流させることができ、これによって、濾過膜１８を逆洗洗浄することができる。
【００１５】
前記膜モジュール１４には、空気供給源３２が連結されており、該空気供給源３２から洗浄用空気を供給することによって濾過膜１８を空気洗浄することができる。
【００１６】
また、前記処理水槽２０から膜モジュール１４に逆流する透過水には、酸化剤貯留槽２６に貯留された酸化剤が添加することができるようになっている。酸化剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウムが使用され、その残留塩素によって濾過膜１８が殺菌洗浄される。また、酸化剤は、注入用ポンプ２８を駆動することによって透過水に添加される。この注入用ポンプ２８は、制御装置３０に接続され、制御装置３０によってＯＮ／ＯＦＦ制御される。したがって、制御装置３０が注入用ポンプ２８を駆動すると、透過水に次亜塩素酸ナトリウムが添加され、残留塩素を有する透過水によって濾過膜１８が逆洗洗浄され、逆に制御装置３０が注入用ポンプ２８を停止すると、透過水への次亜塩素酸ナトリウムの供給が停止され、濾過膜１８が透過水のみによって逆洗洗浄される。即ち、制御装置３０は、残留塩素を有する透過水で濾過膜１８を洗浄する塩素有り洗浄工程と、透過水のみで濾過膜１８を洗浄する塩素無し洗浄工程とを切り換えることができる。
【００１７】
また、前記湖沼や河川等の水源には、図２に示すように、水質観測装置（濃度測定手段に相当）３４が設けられている。水質観測装置３４は、デジタルカメラ３６とパソコン３８とから構成され、デジタルカメラ３６で撮影した水面映像をパソコン３８で色調解析することによって藻類の濃度を測定する。デジタルカメラ３６は、水面映像とともに標準板（図示せず）を同時に撮影することによって、自然光の変化による色調の誤差を補正することができる。これにより、天気や時間帯による誤差を無くすことができる。また、パソコン３８は、色調解析によって得られたデータを図１の制御装置３０に送信する。
【００１８】
次に上記の如く構成された浄水製造システム１０の作用について図３及び図４に基づいて説明する。
【００１９】
浄水製造システム１０は、図３に示す通常時用運転フローと、図４に示す藻類発生時用運転フローの２種類の運転フローを備えており、水質観測装置３４が測定した藻類の濃度に応じて、制御装置３０が運転フローを選択するようになっている。例えば、水源に藻類が大量発生した場合（通常５月中旬から８月頃まで）は、図４の藻類発生時用運転フローを選択し、それ以外の時期は、図３の通常時用運転フローを選択する。
【００２０】
通常時用運転フローは、図３に示すように、濾過工程と塩素有り洗浄工程とを交互に繰り返すように構成されている。濾過工程では、図１の供給用ポンプ１６を駆動して原水槽１２内の原水を膜モジュール１４に供給し、この膜モジュール１４内の濾過膜１８で原水を濾過する（ステップ１）。このとき、濾過膜１８の表面に懸濁物質等が付着し、濾過膜１８が目詰まりして、濾過圧力（濾過膜１８の前後での差圧）が徐々に大きくなる。
【００２１】
そこで、濾過工程を所定時間行った後、又は、前記濾過圧力が所定値になった後、塩素有り洗浄工程に切り換える。塩素有り洗浄工程は、まず、逆洗用ポンプ２４を駆動して処理水槽２０内の透過水を膜モジュール１４に逆流させるとともに、注入用ポンプ２８を駆動して逆流する透過水に酸化剤を添加する。これにより、濾過膜１８が残留塩素を含む透過水によって逆洗洗浄されるとともに、濾過膜１８が残留塩素によって殺菌される（ステップ２）。次に、空気供給源３２から洗浄用空気を膜モジュール１４に供給し、洗浄用空気によって濾過膜１８を空気洗浄し、濾過膜１８の表面に付着した藻類等の懸濁物質を剥離させる（ステップ３）。その後、膜モジュール１４内の透過水を排水する排水工程を行い（ステップ４）、前記剥離させた藻類等の懸濁物質を膜モジュール１４内から除去する。そして、膜モジュール１４に原水を注水し（ステップ５）、再び濾過工程を行う。
【００２２】
一方、藻類発生時用運転フローは、図４に示すように、濾過工程と、塩素有り洗浄工程との間に、塩素無し洗浄工程が組み込まれている。即ち、濾過工程を行った後に（ステップ１１）、まず、塩素無し洗浄工程を行う。
【００２３】
塩素無し洗浄工程は、図１の注入用ポンプ２８を停止したまま、逆洗用ポンプ２４を駆動することによって、酸化剤を添加しない透過水を膜モジュール１４に逆流させて濾過膜１８を逆洗洗浄する（ステップ１２）。これにより、濾過膜１８は、藻類から高分子有機物が漏出することなく、逆洗洗浄される。そして、塩素有り洗浄工程と同様に、空気供給源３２から洗浄用空気を供給して前記藻類を含む懸濁物質を濾過膜１８から剥離した後（ステップ１３）、膜モジュール１４内の液体を排水して（ステップ１４）、前記懸濁物質を取り除く。そして、膜モジュール１４内に原水を入れ（ステップ１５）、塩素有り洗浄工程に切り換える。
【００２４】
塩素有り洗浄工程は、前述した図３の通常時用運転フローと同様に、塩素有り透過水による逆洗洗浄、洗浄用空気による空気洗浄を順に行った後（ステップ１６、１７）、膜モジュール１４内を排水して（ステップ１８）、原水を入れる（ステップ１９）。これにより、濾過膜１８を殺菌することができ、細菌類が繁殖して濾過膜１８を閉塞させることを防止することができる。また、塩素有り洗浄工程の時には、前記藻類が濾過膜１８から剥離されて除去されているので、塩素系の酸化剤を供給しても、藻類から高分子有機物が漏出しない。したがって、藻類が多量発生した時であっても、濾過膜１８を閉塞させずに洗浄することができ、安定した膜濾過運転を行うことができる。
【００２５】
このように本実施の形態の浄水製造システム１０によれば、藻類が多量発生した際、塩素有り洗浄工程の前に塩素無し洗浄工程を行うので、藻類によって濾過膜１８を閉塞させずに濾過膜１８を洗浄することができる。したがって、濾過膜１８の寿命を向上させて、コストを低減することができるとともに、安定した膜濾過運転を行うことができる。
【００２６】
また、浄水製造システム１０によれば、藻類の濃度が低い時は、通常時用運転フローを行い、塩素無し洗浄工程を省くので、逆洗洗浄に使用する処理水量を少なくすることができ、且つ、運転時間に占める濾過運転時間の割合を多くすることができる。これにより、透過水の回収率や、得られる透過水量を大きくすることができる。
【００２７】
さらに、浄水製造システム１０の水質観測装置３４は、デジタルカメラ３６とパソコン３８のみの簡単な構造であり、蛍光光度計を用いて水質観測した時のようにメンテナンスが複雑になることがない。また、水質観測装置３４は、デジタルカメラ３６で標準板を撮影して自然光に対する補正を行うので、濁度計を用いて水質観測した時のように、天気によって誤差が発生することもない。さらに、水質観測装置３４は、原水と非接触で測定することができるので、遠方から（例えば、湖岸から湖中央部の）藻類濃度を測定することができる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態では、水質観測装置３４を水源に設置したが、原水槽１２に設置してもよい。また、水質観測装置３４は、原水中に含まれる藻類の度合いが測定できればよく、例えば、デジタルカメラ３６の代わりにデジタルビデオカメラを用いてもよい。さらに、水質観測装置３４は、パソコン３８によって色調解析したが、デジタルカメラ３６から制御装置３０にデータを直接送信して制御装置３０で色調解析してもよい。
【００２９】
また、上述した実施の形態では、塩素系の酸化剤を注入した透過水によって逆洗洗浄したが、これに限られるものではなく、殺菌効果を有する洗浄液であればよい。
【００３０】
次に第２の実施の形態の浄水製造システム４０について説明する。
【００３１】
図５は、第２の実施の形態の浄水製造システム４０の装置フロー図である。
【００３２】
同図に示すように、浄水製造システム４０は、原水槽１２の前段に薬品添加槽４２が設けられ、該薬品添加槽４２に水源から送水された原水が貯留される。この薬品添加槽４２には、次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤が貯留された酸化剤貯留槽４４が連結され、ポンプ４６を駆動することによって原水に酸化剤が添加される。また、原水槽１２には、粉末活性炭が貯留された活性炭貯留槽４８が連結され、ポンプ５０を駆動することによって原水槽１２内の原水に粉末活性炭が添加される。なお、図１で示した第１の実施の形態と同一若しくは類似の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
上記の如く構成された第２の実施の形態の浄水製造システム４０は、藻類が大量発生する時期にのみ、薬品添加槽４２で酸化剤を添加し、原水槽１２で粉末活性炭を添加する。これにより、原水中の藻類は、酸化剤によって細胞が破壊され、細胞内の高分子有機物が漏出して粉末活性炭に吸着される。このように前処理された原水には、塩素系の酸化剤によって高分子有機物を漏出するような藻類が存在しないので、該原水を濾過した濾過膜１８を塩素系の酸化剤によって逆洗洗浄しても、濾過膜１８が高分子有機物によって閉塞することがない。即ち、原水に藻類が大量発生した際に、塩素無し洗浄工程を行わなくても、塩素有り洗浄工程のみで、濾過膜１８を閉塞させずに逆洗洗浄することができる。これにより、安価で、且つ、安定した膜濾過運転することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の浄水製造システム及び方法によれば、原水中の藻類の濃度に応じて、塩素有り洗浄の前に塩素無し洗浄を加えるようにしたので、濾過膜を塩素有り洗浄液で洗浄しても藻類から高分子有機物が漏出せず、濾過膜を閉塞させずに洗浄することができ、膜濾過運転を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の浄水製造システムの装置フロー図
【図２】水質観測装置の概略構成図
【図３】図１に示した浄水製造システムの通常時用運転フロー図
【図４】図１に示した浄水製造システムの藻類発生時用運転フロー図
【図５】本発明の第２の実施の形態の浄水製造システムの装置フロー図
【符号の説明】
１０…（第１の実施の形態の）浄水製造システム、１２…原水槽、１４…膜モジュール、１８…濾過膜、２０…処理水槽、２２…排水池、２６…酸化剤貯留槽、３０…制御装置、３２…空気供給源、３４…水質観測装置、３６…デジタルカメラ、３８…パソコン、４０…（第２の実施の形態の）浄水製造システム、４２…薬品添加槽、４４…酸化剤貯留槽、４８…活性炭貯留槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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