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浄水処理方法及び装置 - 日立プラント建設株式会社
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発明の名称 浄水処理方法及び装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−337410
公開日 平成10年(1998)12月22日
出願番号 特願平9−165166
出願日 平成9年(1997)6月5日
代理人
発明者 大西 真人 / 大熊 那夫紀
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 砂ろ過と砂ろ過装置の逆洗排水の処理とを行う浄水処理方法において、砂ろ過装置の逆洗排水をそのSS濃度に応じて二つの膜分離装置のうちの一方で処理することを特徴とする浄水処理方法。
【請求項2】 砂ろ過装置の逆洗排水を、そのSS濃度が所定値まで低下するまで回転平膜モジュールからなる膜分離装置で処理し、SS濃度が所定値より低くなったら中空糸型モジュールあるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置で処理する請求項1記載の浄水処理方法。
【請求項3】 一方の膜分離装置を中空糸型モジュールあるいは固定平膜モジュールから構成し、その膜分離装置で砂ろ過再開直後の砂ろ過水を処理する請求項1記載の浄水処理方法。
【請求項4】 中空糸型モジュールあるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置の洗浄排水を、回転平膜モジュールからなる膜分離装置で処理する請求項1記載の浄水処理方法。
【請求項5】 砂ろ過装置とこの砂ろ過装置の逆洗排水の処理装置とからなる浄水処理装置において、逆洗排水の処理装置が切り替え運転可能な二つの膜分離装置からなることを特徴とする浄水処理装置。
【請求項6】 膜分離装置が、中空糸型モジュールあるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置と、回転平膜モジュールからなる膜分離装置である請求項5記載の浄水処理装置。
【請求項7】 砂ろ過装置の処理水を一方の膜分離装置に通水する配管を設け、その膜分離装置を中空糸型モジュールあるいは固定平膜型モジュールから構成した請求項5記載の浄水処理装置。
【請求項8】 中空糸型モジュールあるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置の洗浄排水を、回転平膜モジュールからなる膜分離装置へ供給する配管を設けた請求項5記載の浄水処理装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、浄水処理方法及び装置に係り、特に、処理システムにおいて砂ろ過装置の逆洗排水の処理に膜分離装置を用いる浄水処理方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の浄水処理設備は、凝集沈殿設備、砂ろ過設備、その他薬品注入設備などで構成されており、洗砂排水や沈殿汚泥、砂ろ過洗浄排水等の排水が発生する。このうち、浄水設備の浄水能力が10000m3 /d以上の沈殿設備及びろ過設備からの排水については、環境への配慮から、水質汚濁防止法による排水規制の対象とされている。これらの排水は、天日乾燥や機械脱水で処理され、脱水されたケーキは埋め立てや盛り土などで処分される。一方、近年では、簡易水道向けの新しい浄水処理システムとして、膜を用いたシステムが厚生省大型プロジェクト「MAC21計画」の中でも開発され、実装置も稼動している。また、膜型浄水システムから排出される洗浄排水も膜で処理するシステムも開発されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、浄水場で発生する排水を脱水したケーキは、埋め立て処分地の確保が困難なことから、その減容化が求められている。また、浄水場で発生する排水が、浄水場が受水した原水量の5〜10%となることから、これらを再処理し、浄水として回収することによる水回収率の向上も要求されている。砂ろ過設備は、投入された濁質成分が目詰まりの原因となるため、定期的に空気洗浄や水逆洗、水表面洗浄などで濁質成分を除去し、設備外に排出しながら運転する。通常、砂ろ過の逆洗は、5〜20分間行うが、逆洗排水中のSS分は、逆洗開始から2,3分後に最大となり、その後は徐々に減少していく。また、逆洗終了後、ろ過再開直後の砂ろ過水は若干濁る傾向があり、後段の塩素消毒工程での塩素注入量を増加させる原因となる。本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、砂ろ過装置の逆洗排水を効率よく処理し、排水の減容化と高い水回収率を実現しうる浄水処理方法及び装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、砂ろ過装置の逆洗排水の処理に二つの膜分離装置を備え、逆洗排水をそのSS濃度に応じて一方の膜分離装置で処理することによって上記課題を達成したものである。すなわち、本発明の浄水処理方法は、砂ろ過と砂ろ過装置の逆洗排水の処理とを行う浄水処理方法において、砂ろ過装置の逆洗排水をそのSS濃度に応じて二つの膜分離装置のうちの一方で処理することを特徴とする。また、本発明の浄水処理装置は、砂ろ過装置とこの砂ろ過装置の逆洗排水の処理装置とからなる浄水処理装置において、逆洗排水の処理装置が切り替え運転可能な二つの膜分離装置からなることを特徴とする。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の浄水処理方法を実施する際、通常、凝集沈殿工程を経た凝沈水が被処理水として用いられるが、これに限定されるものではない。本発明の浄水処理方法及び装置においては、切り替え運転可能な二つの膜分離装置を用いるが、中空糸型モジュールあるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置と、回転平膜モジュールからなる膜分離装置とからなる二系列の膜分離装置を設け、砂ろ過装置の逆洗排水を、SS濃度が所定値まで低下するまで回転平膜モジュールからなる膜分離装置で処理し、SS濃度が所定値より低くなったら中空糸型モジュールあるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置で処理するのが好ましい。また、砂ろ過再開直後の砂ろ過水を中空糸型モジュールあるいは固定平膜モジュールからなる膜分離装置で処理するのが好ましい。
【0006】
【実施例】次に、本発明に係る浄水処理方法及び処理装置の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の浄水処理装置の系統図である。図1に示した本発明の浄水処理装置は、砂ろ過装置1、膜分離装置2及び膜分離装置3からなる。被処理水はバルブ4を介して砂ろ過装置1に供給され、水中の濁質成分が除去され、砂ろ過水は、下部よりバルブ5を介して系外に排出される。砂ろ過装置1には、逆洗用の空気と水が供給できるようになっている。砂ろ過装置の逆洗は、定期的に行われ、その排水は装置の上部から排出される。排出ラインは二つに分岐し、膜分離装置2と膜分離装置3にバルブ7及び6を介して接続されており、いずれか一方を運転できるようになっている。また、膜分離装置2には、逆洗終了後、砂ろ過再開直後の砂ろ過水がバルブ8を介して供給される。膜分離装置2には膜面の洗浄に用いる空気と逆洗水が供給できるようになっている。膜分離装置2の物理洗浄は定期的に行われ、その洗浄排水はバルブ9を介して膜分離装置3に供給される。膜分離装置2と膜分離装置3の膜透過水は、本システムの処理水となる。また、膜分離装置3からは濃縮された汚泥が系外に排出される。
【0007】図2には、砂ろ過装置1から排出される逆洗排水中のSS濃度の経時変化を示す。逆洗排水中のSS濃度は、逆洗開始から2〜3分後に最大となった後、徐々に低下していき、その濃度差は数百mg/lにもなる。そこで、本発明において逆洗開始からSS濃度が所定値まで低下するまでの逆洗排水は、高濃度分離に適した膜分離装置、すなわち、回転平膜モジュールからなる膜分離装置で処理し、SS濃度がそれ以下の低濃度の逆洗排水は、もう一方の膜分離装置、すなわち中空糸型あるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置で処理するのが好ましい。したがって、図1に示した装置においては、膜分離装置2を中空糸型あるいは固定平膜型モジュールから構成し、膜分離装置3を回転平膜モジュールから構成することによって、各膜分離装置を最適な運転条件で安定した膜透過流束を維持しながら運転することが可能となる。
【0008】図3には、砂ろ過装置の逆洗終了後、砂ろ過再開直後の砂ろ過水中のSS濃度の経時変化を示す。砂ろ過層は、逆洗により膨張し、膨張したろ過砂は、逆洗後徐々に沈降して元の状態に戻るため、逆洗直後の砂ろ過水には濁質成分が砂ろ過層を一部リークし、砂ろ過水が若干濁る傾向がある。そこで、砂ろ過再開直後の砂ろ過水については、中空糸型あるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置2で処理し、処理水を回収するのが好ましい。これにより、砂ろ過水の水質安定とシステム全体の水回収率の向上が期待できる。
【0009】図1に示した浄水処理装置を用いて本発明の方法を実施する場合、バルブの開閉は表1に示したように行う。
【0010】
【表1】

【0011】すなわち、通常の砂ろ過時は、被処理水の供給ラインにあるバルブ4と砂ろ過水を排出するラインのバルブ5を開とする。次に、逆洗開始からSS濃度が設定値まで低下するまでは、逆洗排水が膜分離装置3に供給されるようにバルブ6を開とする。SS濃度が設定値を下回ったら、膜分離装置2に逆洗排水が供給されるようにバルブ7を開とする。逆洗終了後、砂ろ過再開直後は、被処理水の供給ラインのバルブ4と砂ろ過水を膜分離装置2に供給するバルブ8を開とする。砂ろ過水の水質が安定してきたら、バルブ8は閉とし、バルブ5を開とする。このようなバルブの開閉を繰り返すことにより、各膜分離装置の安定運転が可能となる。
【0012】なお、バルブ6とバルブ7の切り替えは、逆洗排水中のSS濃度が約200mg/lまで低下してきた時点で行うことが望ましいが、砂ろ過装置の運転状況により適宜変更することができる。また、バルブ8とバルブ5の切り替えのタイミングは、砂ろ過水中のSS濃度が1mg/lまで低下した時点とするのが望ましい。
【0013】次に、本発明において、膜分離装置を性能の異なる二つの系列に分ける効果について説明する。図4に、中空糸型モジュール及び回転平膜モジュールそれぞれについて膜モジュール内の汚泥濃度とフラックス(単位時間、単位膜面積当たりの膜透過水量)の関係の傾向を示す。この図から明らかなとおり、中空糸型モジュールは、低い汚泥濃度範囲では高いフラックスを得ることができるが、汚泥濃度が上昇するとともにフラックスは低下し、10000mg/lを超えると、ろ過運転は困難になる。一方、回転平膜モジュールを用いた場合には、低濃度域では中空糸型モジュールに比べて低いフラックスとなるが、汚泥濃度が上昇してもフラックスはあまり低下せず、汚泥濃度が10000mg/l以上になってもろ過運転は可能であり、濃縮汚泥の到達濃度も中空糸型モジュールの3〜5倍が期待できる。例えば、汚泥濃度が10000mg/lのとき、中空糸型モジュールを用いた場合にはフラックスは0.1〜0.2m3 /m2 ・dであったが、回転平膜型モジュールを用いた場合にはフラックスは1.0m3 /m2 ・dであった。汚泥濃度が上昇したとき、回転平膜型モジュールを用いることは、処理系から発生する汚泥の減容化にもつながる。上記のように、膜分離装置を二系列に分けることにより、二つのモジュールの持つ濃度特性を有効に活用できるため、各膜モジュールの薬品洗浄間隔の延長化及び膜寿命の延命化を可能にする。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、砂ろ過装置から排出される逆洗排水を、そのSS濃度により2系列の膜分離装置のうちの一方で処理することによって、各膜分離装置が最適な運転条件で安定したフラックスを維持しながら運転することが可能となり、水回収率を著しく向上することができる。特に、逆洗開始からSS濃度が所定値まで低下するまでの逆洗排水は、回転平膜モジュールからなる膜分離装置で処理し、SS濃度がそれ以下の低濃度の逆洗排水は、中空糸型あるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置で処理することにより、逆洗排水の水質により最適な膜分離装置を選択して効率のよい処理を行うことができる。また、中空糸型あるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置から発生する膜洗浄排水も回転平膜モジュールで処理することにより、いっそう水回収率を向上できるとともに、処理系から発生する排水及び汚泥の減容化も達成することができる。さらに、砂ろ過再開直後の砂ろ過水を中空糸型あるいは固定平膜型モジュールからなる膜分離装置で処理することにより、砂ろ過水の水質安定とシステム全体の水回収率の向上を達成することができる。




 

 


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