TECHN/GAL

JVOTE

^p箪

RO装置前処理法
PretreatmentforROsystems
/･･範､
越牛

健

一

環境装置事業部
製品開発室担当部長

技術士(水道部門)

ま えがき

喝している.4･7)

pN値は,1.Opmのポアサイズを持

かん水または海水を逆浸透法(RO法)により脱つ25mm径のニュークリポアフィルタを用いて,塩を行うプロセスにおいて,膜形状としてスパイラ

0.3MPaの圧力化でろ過を行い,ろ過水が涙滴状

ル膜または中空糸膜のように,鋼密度の高い膜モジュー(1.Oml/sec.)になる点を終点とし,ろ過水量をリッルを使用する場合,前処理,特に原水の懸濁固形物

トル(1ts)で表したものがPN値である｡第1図の除去に注意しなければならない｡1)にPN値の測定法を示す｡

PN値はSDI値と高い相関関係を有する｡第2図にPN値とSDI値の相逆浸透膜を用いた脱塩プロセスにおいて,許容で関図を示す｡この関係より,スパイラル型,中空糸きる膜モジュール供給水の懸濁固形物量を表現する指標としては,従来の懸濁固形物量の表示方法であ第1表スパイラル型,中空系型RO膜入口水質要求倍

る濁度, SS等は用いられずに,メンブランフィル(SDIおよびPN)

ターを用いて測定するSDI催が用いられている｡1･2･3)
しかし,

Table

1

SDI値は測定できる微量懸濁固形物量のPN範囲が狭いこと,測定値の意味が捉えにくく,方法

for

reverseもやや煩瑛であること等の問題があった｡

inlet water
spiralconditions

woundosmosis

andhollowof SDI andfine fiber

membranes

Configurationof

PN

SDI

membranes

そこで,測定法がより簡素で,測定範囲が広く,測定値の理解がし易い,

ReqlleSted

PN値法を用いることを捷Spiralwound

4‑5orless5)

5‑15ormore

Hollowfinefiber3‑4orless6)

15‑30ormore

PressurePI
Samplelimegauge
1000

Samplevalve''･i:･?･･･!,･･･.･:･0)}

Filterbolder◆◆

00a/..

･P+◆◆◆◆◆◆◆◆◆ki◆◆

M easurlng
cont alnerZ34

PN値測定法
1Method
mentVol.

1SDI

第1図Fig.

‑043No.

2

PNof
for colloidal(2000/3)

measure‑matter

第2固Fig.

PN値とSDI値の関係
2

Relationshipbetween

神鋼パンテツク技報

PN

andSDI119

型RO膜に要求されている水質をSDI値と対応させ,集沈殿装置を,砂ろ過器として竪型圧力式砂ろ過器

pN値で表すことができる｡第1表に対比表を示す｡
水中の懸濁固形物を除去する方法としては,凝集を用い,ろ材はアンスラサイトで有効径0.6‑0.7mm,均等係数1.7,ろ材充填高は0.6mである｡

沈殿,砂ろ過,プレコ‑トろ過,凝集ろ過等幾つか

活性炭ろ過希は竪型圧力式ろ過器の中に,有効径の単位操作およびそれらの組合せが用いられてきた｡
また,近年になり,精密ろ過,p限外ろ過といった膜0.6‑0.7mm,均等係数1.6のヤシ穀粒状活性炭を高さ0.9mに充填し使用した｡
プロセスBは,インライン凝集ろ過,活性炭ろ法を用いたプロセスも,応用されはじめている｡
本報は,逆浸透膜を用いて感潮湖沼水の脱塩を行過を基本とするプロセスである｡凝集ろ過,活性炭うプロセスにおいて,膜に対する必要な水質を得る

ろ過にはプロセスAで用いた砂ろ過器,活性炭ろため,鹿来法による適切な前処理方法の,検討結果過芹を使用した｡ただし砂ろ過器はろ材を変更し,を報告する｡8)また,水質の評価としては,有効径0.9‑1.Omm,均等係数1.6のアンスラサイト

PN値を用いた｡

層0.4mと,有効径0.4‑0.5mm,均等係数1.6のろ

1.実験装置と方法

砂層0.2mの複層ろ過器とし,かつ空気洗浄を併用1.1実験装置できるようにした｡

実験装置のブロックフロ‑を第3図に示す｡プロ

第2表に使用した原水水質の分析例を示す｡感潮

セスAは,凝集沈殿,砂ろ過,活性炭ろ過を基本湖沼であることより,電気伝導度が1190.OpS/cmとするプロセスで,プロセスA｡は基本プロセス,と高く,海水逆流の影響をうけている｡また湖沼水

Alはろ過機能を向上させるために,砂ろ過器に水であることより,濁度が1.5度と低く,酸化アルミニウムのフロックをプレコ‑トしたもの,等藻類が相当数発生しており,軽質の濁質と考えら

A2は凝集沈殿槽よりのキャリーオーバーフロックれる｡

を再准集するために,砂ろ過器事前に少量の凝集剤

1.2

Oscillatoria

実験方法℃でプロセスAの実験時,原水水温は21.2‑29を再注入したプロセスである｡
凝集沈殿槽としては,スラッジブランケット型凝あった｡薬品注入条件としては,凝集剤としてPAC

BIockdiagrarTlNameofprocess

PAC,NaC10E2SO4ProcessAo

RWSBCCWCWPSFACFFTFPROPAC,NaC10pcH2SO4ProcessAl

RWSBCCWCWPSFACFFTFPROPAC,NaC10pACH2SO4ProcessA2

RWSBCCWCWPSFACFFTFPROPAC,NaCIOIi2SO4ProcessB
RWDMFFTFPACFRO

Abbriviations

120:Raw

SBC: Sludge

Water

CW

:Clear

CWP: Clarified

SF

:Sand

ACF

: ActivatedBlarlketType

Clarifier

Well
Water

Pump

Filter

FT:Filtered

Water

Tank

FP:Filtered

Water

Pump

RO: ReverseOsmosis

PC:Precoating

DMF:
Carbon

Dual

Media

Test

Urlit

Vol.

43

Unit
FilterFilter

実験装置ブロックフロー

第3図Fig.

:RW

3Blockdiagramof testprocesses

神鋼パンテツク技報No.

2 (2000/3)

第2表原水水質分析値
Table

2Quality ofraw

water

Item

Analyticalvalue

ti占it

Turbidity

Turb.unit

1.5

Color

Colorunit

3.8

pS/cm

1190.0

6.9

pHConductivity
M‑alkalinity

41.2

mg/1asCaCO3
mg/1asCaCO3
mg/1asCaCO3mg/1asCaCO3
mg/1
mg/1asO
mg/1asCl
mg/1asSO4
mg/1asNO3
mg/1asPO4
mg/1asSiO2
mg/1asNH4
mg/1asMn
mg/1asFe

Totalhardness
Cahardness
Mghardness
TDS
CODhh
ClSodNOBPoヰSiO2
NH4MnFe

138.0
43.0
95.0
621
3.1
301,840.2
1.2
<0.1
1.6
0.05
0.02
0.15

Algae
Oscillatoriasp.
Melosirasp.
Navicurasp.
Ankistrodesmussp
Schroederiasp.

cells/ml
cells/ml
cells/ml
cells/ml
cells/ml

386

nos/mlnos/mlnos/mlnos/mlnos/ml

5.67×104

1ts

0.13

246
210
105
105

Particles
113pm
3‑5pm
5‑10pm10‑30pm
30‑pm
PN

8AOXIO3
8.40×103
3.92×103
2.80×103

30 mg/1,殺菌剤としてNaCIO

5mg/1の注入を行った｡原水pHは凝集に適していたため,凝集のため入した｡のpH調整は行わなかった｡またプロセスA.では砂ろ過器プレコ‑ト材としてPACをプレコ‑トタ

LVは各々5.4,ンクに溶解し,水酸化アルミニウムのフロックを作

2Ⅰ実験結果と考察

通水流量は1.5mソh,砂ろ過器,活性炭ろ過器の7.7m/hであった｡砂ろ過器洗浄には空気洗浄を併用した｡

り,エジェクタ‑で注入,プレコ‑トした｡プロセ

第3表に各プロセスにおける処理水PN値,濁度,

スA2における砂ろ過器手前での補助PAC注入量差庄を記す.プロセスAoにおいては,濁度3.1‑は,6.2の原水に対し,処理水1.0‑3.0度であり,差庄上long/1であった｡

通水液量は3.Om3/h,砂ろ過器,活性炭ろ過器
LVは各々10.7,

昇は砂ろ過器,活性炭ろ過券で各々40時間ろ過襟0.054,15.3m/bであった｡砂ろ過器と活0.21MPaと少なかったが処理水PN億は最大でも1.0程度であり,スパイラル膜,中空糸膜に性炭ろ過器は,活性炭ろ過水にて定期的に逆流洗浄を実施した｡

各々要求されているPN値5115,℃でプロセスBの実験時の原水水温は19‑20.215130に遠く及ばない｡

あった｡凝集剤の最適量は本実験装置で検討し,プロセスAoにおいて,凝集沈殿装置出口水の濁30mg/1の注入量とした｡凝集のためのpH調整は虎はO.5‑6.2度であり,概ね2.5度以下にコントロー行っていない｡殺菌剤としてNaCIO5mg/1を注ルされていた｡しかし,同濁度が0.5度といった侶

Vol.

43 No.

2(2000/3)

神鋼パンテツク技報

12j

第3表運転データ
Table

Operating3

results

ofprocesses

Turbidity(Turb.units)
Processes
RawwaterTreatedwater

Differentialpresstlre(MPa/hrs)

TreatedWater

PN(1ts)Sandfilter

Activatedcarbon
filter

1.0‑3.0

10.054/40

0.021/40

Ao

3.1‑6.2

Al

1.915.9

<0.15

4‑ll

0.131/88

0.025/88

A2

2.8‑4.0

0.1‑0.3

10‑270.075/22.5

0.020/22.5

B

2.9‑7.5

0.1

50‑1370.206/24

0.015/24

濁度の時も,処理水PN値は1.0程度であり,凝集を用いて脱塩を行うために,前処理法の検討を行っ沈殿のキャリーオーバーを極度に減らすようコントた｡ここで,PN億を前処理水質を評価するためのロールしても,処理水PN値を改善できないことが指標として用い,目標値としてスパイラル膜,中空判明した｡フロックが凝集沈殿槽内に長時間滞留し,糸膜用前処理水のPN値を各々5‑15,凝集,吸着といった活性度が失われ,砂ろ過で十分とした｡補捉できなくなったことが考えられる｡(1)凝集沈殿,砂ろ過,活性炭ろ過を用いたプロセ

15‑30以上

そこでプロセスAlにおいて砂ろ過券に,アルミスの処理水PN値は1.0と低かった｡砂ろ過器にニウムフロックのプレコ‑トを行い,凝集沈殿装置よりキャリーオーバーした微細なフロックを捕捉で水酸化アルミニウムフロックをプレコ‑トしたときるかどうかを検討した｡濁度1.9‑5.9度の原永にに少量の凝集剤PACを注入し,再凝集したとこ

対し,処理水濁度は0.15度と良くなっている｡

ころPN億は4‑11と改善された｡砂ろ過券手前
PN

値は4‑11と向上したものの,目標値には及ばなかった｡差庄はろ過器,活性炭ろ過器で,時間で0.131,88時間のろ過0.025MPaと砂ろ過器の圧力上昇は大きかった｡

ろ処理水PN値は10‑27となった｡(2)凝集ろ過,活性炭ろ過方式では処理水PN億は,50‑137となり,スパイラル,中空糸型いずれの逆浸透膜用の要求水質を満たす,良好な結果がえられた｡感潮湖沼水のように,濁質が少なく,渇プロセスA2においては,凝集沈殿装置のキャリー質が藻類の様な軽質の場合,逆浸透膜の前処理法オーバーしたフロックを,砂ろ過器事前に少量の凝として凝集ろ過を主体とする方法が優れているこ集剤を再度注入することにより再凝集を行い,ろ過性能を向上させることを試みた｡濁度2.8‑4.0の原水に対し,処理水は0,1‑0.3度と低く,PN値は10‑とが判明した｡(3)前処理プロセス内において,フロックの滞留時間をあまり長く取らない構造にすることが望まし27と大幅に向上し,スパイラル膜の要求水質は概ねいb長時間の滞留によりフロックの活性度が失わカバーできたものの,中空糸膜用の水質には一部及れ,ろ過器に捕捉されず,処理水PN値が低下すばなかった｡差庄は22.5時間のろ過時間に対し,砂ることが考えられる｡

ろ過署は0.075MPaと比較的上昇が早かったが,[参考文献]

活性炭ろ過器は0.021 )大央晴彦編著:

MPaと上昇は少なかった｡

プロセスBにおいては,濁度2.9‑7.5度の原水に2 ) D.

対し,処理水濁度は0.2度と低く,処理水PN値は50‑137と極めて高く,スパイラル膜,中空糸膜のいずれの要求水質も十分に満足する値が得られた｡
差圧上昇は24時間のろ過時間に対し,砂ろ過器は0.204MPaに達し上昇が速かったが,活性炭ろ過む

すび

感潮湖沼水をスパイラルまたは中空糸型逆浸透膜

122

Comstock:Water&p.19‑22.

WastesEngineering,(July1980), p.47‑51.
3 ) ASTM

StandardD4189

4)古賀滋人,牛越健一:造水技術,5 ) FilmTec社,東レ㈱技術資料
6 ) Dtl Pont社,

器は0.015MPaと低かった｡｢逆浸透法･限外櫨過法Ⅱ応用,膜利用技術ハンドブック+,幸書房,

Dow

4 (4),p.60‑65.

Chemical社技術資料

7)半導体基盤技術研究会編:
イズ社, (1990), p.90‑95.

｢超純水の科学+,リアラ

8)牛越健一,松本幹冶:膜,23(3) (1998), p.140‑147.

神鋼パンテツク技報

Vol.

43

No.

2(2000/3)