(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭火力発電所の一般排水（排煙脱硫排水を除く純水製造排水、床排水など）に凝集剤を添加すると共に、３２５メッシュ以下の粉末活性炭を該排水に対して１０〜１００ｍｇ／Ｌの添加量で添加する反応槽と、
該反応槽から液を受け入れて膜分離処理する膜モジュールと
を備えてなる排水の膜処理装置。
【請求項２】
石炭火力発電所の一般排水（排煙脱硫排水を除く純水製造排水、床排水など）を凝集処理した後膜分離処理する装置であって、排水に凝集剤を添加する反応槽と、該反応槽の流出液を受け入れる循環槽と、該循環槽の流出液を膜モジュールに送給する手段と、該膜モジュールの濃縮水を前記循環槽に循環する手段とを備えてなる排水の膜処理装置において、
該循環槽から膜モジュールに送給される液に、３２５メッシュ以下の粉末活性炭を、前記排水に対して１０〜１００ｍｇ／Ｌの添加量で間欠的に添加する手段を設けたことを特徴とする排水の膜処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排水の膜処理装置に係り、特に排水を凝集処理した後、膜分離処理するようにした装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排水の濁質除去を目的とした膜処理においては、膜の目詰りにより低減したフラックス（透過水量）を回復させるために、一般に数分〜数百分の原水の通水に対して、数秒〜数分の頻度で処理水又は別の洗浄用水を膜に逆流させて、膜面に付着した濁質ケーキを剥離、除去する逆洗を行って、フラックスを回復させている。
【０００３】
しかし、この原水通水工程と逆洗工程とを交互に繰り返し行っても、運転の継続により次第にフラックスが低下してくる。そこで、例えば、原水通水工程と逆洗工程とを数十回〜数千回繰り返す毎に運転を停止して薬品による洗浄を行って、フラックスを新膜と同等程度にまで回復させるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の膜処理装置にあっては、逆洗後のフラックスの回復率が悪く、経時的に薬品洗浄頻度が増し、膜を早期に交換する必要があった。そして、この結果、薬剤使用量の増加及び膜交換等によるランニングコストの高騰、装置の稼働効率の低下及びそれによる処理効率の低下、洗浄のための予備設備の増大、作業数の増加などの問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、膜フラックスの低下が少なく、逆洗のみでフラックスを長期間安定させることができる排水の膜処理装置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】
請求項１の排水の膜処理装置は、石炭火力発電所の一般排水（排煙脱硫排水を除く純水製造排水、床排水など）に凝集剤を添加すると共に、３２５メッシュ以下の粉末活性炭を該排水に対して１０〜１００ｍｇ／Ｌの添加量で添加する反応槽と、該反応槽から液を受け入れて膜分離処理する膜モジュールとを備えてなることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の排水の膜処理装置は、石炭火力発電所の一般排水（排煙脱硫排水を除く純水製造排水、床排水など）を凝集処理した後膜分離処理する装置であって、排水に凝集剤を添加する反応槽と、該反応槽の流出液を受け入れる循環槽と、該循環槽の流出液を膜モジュールに送給する手段と、該膜モジュールの濃縮水を前記循環槽に循環する手段とを備えてなる排水の膜処理装置において、該循環槽から膜モジュールに送給される液に、３２５メッシュ以下の粉末活性炭を、前記排水に対して１０〜１００ｍｇ／Ｌの添加量で間欠的に添加する手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
本発明者らは、フラックスの低下因子について種々検討を行った結果、被処理排水中にフラックスの低下因子が存在すること、即ち、排水中にフラックス低下の原因物質が存在することを見出した。この物質は、通常の排水分析法でのｎ−ヘキサン抽出物中には検出されないが、四塩化炭素（ＣＣｌ4 ）では抽出されるような有機系物質であると推定され、油分であれば相当に低沸点のものと考えられる。
【０００９】
また、フラックスの低下した膜をイソプロピルアルコールや苛性ソーダで洗浄するとフラックスは殆ど新膜（初期値）近くまで回復するが、酸洗浄ではフラックスの回復は悪かった。このことからもフラックス低下の原因物質は低沸点有機物と考えられる。
【００１０】
本発明の請求項１の方法においては、このような排水中のフラックス低下の原因物質を、反応槽において粉末活性炭で吸着除去することにより、膜モジュールへのフラックス低下の原因物質の流入を阻止し、フラックスの低下を防止する。これにより、逆洗のみでフラックスを長期間安定化させることができる。
【００１１】
本発明の請求項２の方法においては、循環槽から膜モジュールに送給される液に間欠的に添加された粉末活性炭で、このような排水中のフラックス低下の原因物質を吸着除去すると共に、膜面に付着した、原水中の不純物に由来する濁質や凝集剤から生成する汚泥ケーキを剥離除去することにより、フラックスの低下を防止する。これにより、逆洗のみでフラックスを長期間安定化させることができる。
【００１２】
特に、この方法では、粉末活性炭を間欠的に添加するため、膜モジュールの膜面に付着した汚泥ケーキの剥離効果が著しく良好である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、請求項１に係る実施例装置の系統図であり、排水は撹拌機を有する反応槽１に導入され、凝集剤及び３２５メッシュ以下の粉末活性炭と、必要に応じてｐＨ調整剤が添加される。粉末活性炭を含む凝集処理液は循環槽２、ポンプ３を介して膜モジュール４の原水室４ａに導入される。分離膜４ｂを透過した透過水は、透過水室４ｃから逆洗用ポット５を介して処理水として取り出される。膜モジュール４の原水室４ａからの濃縮水の一部は必要に応じて反応槽１に戻され、残部は循環槽２へ戻される。
【００１５】
このような排水の通水運転を数分〜数百分行った後、逆洗用ポット５内の処理水（膜透過水）を加圧して膜モジュール４の透過水室４ｃ側から逆洗させる逆洗を数秒〜数分行う。
【００１６】
請求項１の装置において、粉末活性炭の粒径が大きいと、反応速度が遅く、容量の大きい反応槽を必要としたり、必要添加量が多くなるのみならず、粉末活性炭の粒子が膜モジュールの膜面を損傷して、膜の開孔率を低下させる原因になる。開孔率が低下すると、通常の水逆洗や薬品洗浄によるフラックスの回復が望めず、膜交換を速めることになる。従って、粉末活性炭はその粒径が小さい程膜に安全な３２５メッシュ以下とする。
【００１７】
粉末活性炭の添加量は、排水に対して１０〜１００ｍｇ／Ｌ（リットル）である。
【００１８】
図２は、請求項２に係る実施例装置の系統図であり、排水は撹拌機を有する反応槽１に導入され、凝集剤と、必要に応じてｐＨ調整剤が添加される。凝集処理液は循環槽２、ポンプ３を介して膜モジュール４の原水室４ａに導入されるが、本発明においては、この循環槽２から膜モジュール４に送給される液に粉末活性炭を間欠的に添加する。膜モジュール４の分離膜４ｂを透過した透過水は、透過水室４ｃから逆洗用ポット５を介して処理水として取り出される。膜モジュール４の原水室４ａからの濃縮水の一部は必要に応じて反応槽１に戻され、残部は循環槽２へ戻される。
【００１９】
このような排水の通水運転を数分〜数百分行った後、逆洗用ポット５内の処理水（膜透過水）を加圧して膜モジュール４の透過水室４ｃ側から逆洗させる逆洗を数秒〜数分行う。
【００２０】
請求項２の装置においても、添加する粉末活性炭の粒径が大きいと、反応速度が遅く、必要添加量が多くなるのみならず、粉末活性炭の粒子が膜モジュールの膜面を損傷するおそれがあるため、粉末活性炭としては３２５メッシュ以下のものを用いる。
【００２１】
また、請求項２においても、粉末活性炭の添加量は、排水に対して１０〜１００ｍｇ／Ｌ（リットル）である。
【００２２】
図２においては、粉末活性炭をポンプ３の出口側に添加しているが、請求項２の排水の膜処理装置では、粉末活性炭は循環槽から膜モジュールに送給される系路において粉末活性炭が添加されれば良く、ポンプ３の入口側に添加しても良い。
【００２３】
この粉末活性炭の添加量は上述の如く、被処理排水に対して１０〜１００ｍｇ／Ｌであるが、請求項２においては、粉末活性炭の添加は、膜モジュール４の膜４ｂに付着した汚泥ケーキの剥離効果を高めるために、間欠的に行なう。通常の場合、数１０分〜数百分の間隔で、数１０秒〜数分間粉末活性炭を注入する間欠注入を行うのが好ましい。
【００２４】
本発明の排水の膜処理装置において、凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸バンド等のアルミニウム塩や、塩化鉄等の鉄塩が用いられ、その添加量は、被処理排水の水質によっても異なるが、通常の場合、２０〜１０００ｍｇ／Ｌ程度である。
【００２５】
ｐＨ調整剤としては、ＮａＯＨ，Ｃａ（ＯＨ）2 等のアルカリや、Ｈ2 ＳＯ4 ，ＨＣｌ等の酸が用いられ、所望のｐＨ値とする必要量が添加使用される。
【００２６】
粉末活性炭、凝集剤等を添加する反応槽の大きさは、排水の滞留時間が数分〜数百分程度となるような容量とするのが好ましい。反応槽は２槽以上を多段に設けるようにしても良い。また、この場合、請求項１の排水の膜処理装置では、粉末活性炭を分割添加したり、粉末活性炭と凝集剤とを別々に添加するようにしても良い。
【００２７】
循環槽はＳＳ濃度５〜１００ｇ／Ｌ程度に濃縮した状態で運転され、ＳＳ濃度がこれよりも高濃度となった場合には、汚泥を抜き出し、系外へ排出して処理する。
【００２８】
膜モジュールとしては、膜の材質には特に制限はないが、ＭＦ（精密濾過）膜，ＵＦ（限外濾過）膜を内蔵したクロスフロー型膜モジュールが好適である。
【００２９】
【実施例】
以下に具体的な実施例及び比較例を挙げて、本発明をより詳細に説明する。
【００３０】
実施例１
図１に示す排水の膜処理装置により、石炭火力発電所の一般排水（排煙脱硫排水を除く純水製造排水、床排水など）（ｐＨ：８．５、ＳＳ：２０ｍｇ／Ｌ、ＣＣｌ4 抽出油分：４．５ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ：５ｍｇ／Ｌ以下）の処理を行った。
【００３１】
反応槽容量は２０リットル，循環槽容量は２０リットルとし、反応槽ではＰＡＣ５００ｍｇ／Ｌ，３２５メッシュ以下の粉末活性炭１００ｍｇ／Ｌを添加すると共に、ＮａＯＨを添加してｐＨ６．５に調整した。
【００３２】
また、膜モジュールとしては、内径５．５ｍｍ，長さ７００ｍｍのＭＦ膜を３本備える膜面積０．０３６ｍ2 のものを用いた。電子顕微鏡写真で測定した膜表面の開孔率は３７％であった。
【００３３】
処理条件は、排水供給量２００Ｌ／ｄａｙ，反応槽への返送汚泥量４００Ｌ／ｄａｙ，膜内流速２ｍ／ｓｅｃ，フラックス５ｍ3 ／ｍ2 ・ｄａｙとした。
【００３４】
逆洗は、１５分の通水運転毎に１回の割合で、処理水を２ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で５秒間逆流させることにより行った。
【００３５】
このときのフラックスの経時変化及び７２０ｈｒ通水経過後の膜を７％塩酸に２日間浸漬して電子顕微鏡写真による開孔率を測定した結果を表１に示す。
【００３６】
なお、表１に示すフラックスは、実際のフラックスを、膜モジュールの循環水側圧力と透過水側圧力との差０．５ｋｇ／ｃｍ2 ，温度２５℃の場合に換算して求めた値（以下「基準フラックス」と称す。）である。
【００３７】
比較例１
粉末活性炭を添加しなかったこと以外は、実施例１と同様に処理を行った。このときの基準フラックスの経時変化及び７２０ｈｒ通水経過後の膜開孔率を表１に示す。
【００３８】
比較例２
２００メッシュ以下の粉末活性炭を用いたこと以外は、実施例１と同様に処理を行った。このときの基準フラックスの経時変化及び７２０ｈｒ通水経過後の膜開孔率を表１に示す。
【００３９】
比較例３
１００メッシュ以下の粉末活性炭を用いたこと以外は、実施例１と同様に処理を行った。このときの基準フラックスの経時変化及び７２０ｈｒ通水経過後の膜開孔率を表１に示す。
【００４０】
【表１】
0003817799.tif 000002
【００４１】
表１より３２５メッシュ以下の粉末活性炭の添加により膜表面を損傷することなくフラックスの安定化が図れることが明らかである。
【００４２】
なお、実施例１及び比較例１で得られた処理水（膜透過水）について、ＣＣｌ4 抽出を行ったところ、いずれの場合も、抽出油分は１ｍｇ／Ｌ以下であった。このことから、排水中に存在するＣＣｌ4 で抽出可能な物質が膜で捕捉されることが、フラックスの低下に影響していることが推測される。
【００４３】
実施例２
図２に示す排水の膜処理装置により、石炭火力発電所の一般排水（排煙脱硫排水を除く純水製造排水、床排水など）（ｐＨ：８．５、ＳＳ：２０ｍｇ／Ｌ、ＣＣｌ4 抽出油分：４．５ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ：５ｍｇ／Ｌ以下）の処理を行った。
【００４４】
反応槽容量は２０リットル，循環槽容量は２０リットルとし、反応槽ではＰＡＣ５００ｍｇ／Ｌを添加すると共に、ＮａＯＨを添加してｐＨ６．５に調整した。粉末活性炭としては、３２５メッシュ以下のものを、循環ポンプの出口側に１２０分毎に６分間の頻度で、排水流量当り１００ｍｇ／Ｌの割合で添加した。
【００４５】
また、膜モジュールとしては、内径５．５ｍｍ，長さ７００ｍｍのＭＦ膜を３本備える膜面積０．０３６ｍ2 のものを用いた。電子顕微鏡写真で測定した膜表面の開孔率は３７％であった。
【００４６】
処理条件は、排水供給量２００Ｌ／ｄａｙ，反応槽への返送汚泥量４００Ｌ／ｄａｙ，膜内流速２ｍ／ｓｅｃ，フラックス５ｍ3 ／ｍ2 ・ｄａｙとした。
【００４７】
逆洗は、１５分の通水運転毎に１回の割合で、処理水を２ｋｇ／ｃｍ2 の圧力で５秒間逆流させることにより行った。
【００４８】
このときのフラックスの経時変化を表１に示す。
【００４９】
なお、表２に示すフラックスは、実際のフラックスを、膜モジュールの循環水側圧力と透過水側圧力との差０．５ｋｇ／ｃｍ2 ，温度２５℃の場合に換算して求めた基準フラックスである。
【００５０】
比較例４
３２５メッシュ以下の粉末活性炭を、循環ポンプ３の出口側ではなく、反応槽１に添加したこと以外は、実施例２と同様に処理を行った。このときの基準フラックスの経時変化を表２に示す。
【００５１】
比較例５
３２５メッシュ以下の粉末活性炭を循環ポンプ３の出口側に連続的に添加したこと以外は、実施例２と同様に処理を行った。このときの基準フラックスの経時変化を表２に示す。
【００５２】
【表２】
0003817799.tif 000003
【００５３】
表２より３２５メッシュ以下の粉末活性炭を循環槽２と膜モジュール４との間に添加することにより、フラックスの安定化が図れることが明らかである。
【００５４】
なお、実施例２及び比較例４で得られた処理水（膜透過水）について、ＣＣｌ4 抽出を行ったところ、いずれの場合も、抽出油分は１ｍｇ／Ｌ以下であった。このことから、排水中に存在するＣＣｌ4 で抽出可能な物質が膜で捕捉されることが、フラックスの低下に影響していることが推測される。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の排水の膜処理装置によれば、排水を凝集処理した後膜分離処理するに当り、膜モジュールのフラックスの低下を防止して、逆洗のみでフラックスを長期間安定に維持することができる。
【００５６】
このため、薬品洗浄頻度、膜交換頻度が低減され、薬剤コスト、膜コスト等の低減、装置の稼動効率及び処理効率の向上、予備設備の縮少、作業数の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の排水の膜処理装置の一実施例を示す系統図である。
【図２】請求項２の排水の膜処理装置の一実施例を示す系統図である。
【符号の説明】
１  反応槽
２  循環槽
３  ポンプ
４  膜モジュール
５  逆洗用ポット
【図１】
0003817799.tif 000004
【図２】
0003817799.tif 000005