CN102202754B - 过滤装置及水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供过滤装置，其中，在过滤槽11中填充有具有带状的悬浮物捕集部且捕集通过的被处理水1中的悬浮物的过滤体12，以使水通过时过滤部的空隙率达到50～95％。
Description
技术领域
本发明涉及可优选用于对工业用水、城市用水、井水、河水、湖沼水、工厂废水等被处理水进行凝集处理的后段等的过滤装置及使用其的水处理装置。
背景技术
作为处理工业用水、城市用水、井水、河水、湖沼水、工厂废水等被处理水的方法，例如有以下方法：在被处理水中加入无机凝集剂及阴离子性等高分子凝集剂对被处理水中含有的悬浮物进行吸附和凝聚等凝集处理后，利用砂滤或气浮处理除去悬浮物的方法。但是，砂滤和气浮处理中，存在装置增大的问题。另外，被处理水的浊度高的情况下，悬浮物的除去可能不彻底。
为了解决这样的问题，专利文献1中公开了悬浮物除去装置，其为具有规定结构的过滤装置，具体而言，为在超滤膜(UF)组件、或微滤膜(MF)组件的前段设置悬浮物除去装置而成的过滤装置，上述悬浮物除去装置(A)为以向下流形式供给原水、且以向上流形式供给清洗水的悬浮物除去装置(A)，其中，在塔(1)的顶部设置带有阀门的原水供给配管与清洗废水排出配管，在塔(1)的底部设置带有阀门的处理水排出配管、清洗水供给配管、和空气供给配管，在塔内部配置上部支撑体(2)和下部支撑体(3)，在上部支撑体(2)和下部支撑体(3)之间，芯带及由突设于该芯带的周围侧的包含悬浮物捕集材料的多种过滤材料(4)通过该过滤材料端部的上部吊带(7)和下部吊带(8)以悬垂状态固定，过滤材料(4)的芯带及上部吊带(7)和下部吊带(8)沿流水方向可弯曲变形地形成，上部支撑体(2)和下部支撑体(3)之间的距离(LA)、过滤材料(4)的长度(LB)、上部吊带(7)的长度(Lb1)、下部吊带(8)的长度(Lb2)的关系满足规定的式(1)～(3)。但是，该技术中，被处理水的浊度高的情况下，存在过滤装置产生堵塞、难以高速运转的问题。
另外，公开了用于发电厂供给水的制造装置的使用长纤维束作为过滤体的过滤装置(参照专利文献2)，该过滤装置也存在过滤装置产生堵塞的问题、及处理水水质变差的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2003-24715号公报
专利文献2：日本特开平6-134490号公报
发明内容
鉴于上述情况，本发明的目的在于提供可获得清澈的处理水且能够抑制堵塞的过滤装置及使用其的水处理装置。
本发明人为达到所述目的，进行了专心的研究，结果发现，通过在过滤槽中填充有具有带状的悬浮物捕集部且捕集通过的被处理水中的悬浮物的过滤体，使水通过时过滤部的空隙率达到50％～95％，以达到所述目的，从而完成本发明。
即，本发明的过滤装置的特征在于，在过滤槽中填充有具有带状的悬浮物捕集部且捕集通过的被处理水中的悬浮物的过滤体，使水通过时过滤部的空隙率达到50％～95％。
优选所述过滤体具有连接在所述过滤槽的水通过方向的两端的芯材，设置所述带状的悬浮物捕集部使其一部分固定在所述芯材上的同时向所述过滤槽的内壁面扩展，另外，优选在所述带状的悬浮物捕集部设置狭缝。
本发明的其它方式在于，提供水处理装置，其特征在于具有：导入被处理水的反应槽、将凝集剂在所述反应槽或者所述反应槽的前段导入并在被处理水中加入所述凝集剂的凝集剂导入装置、设置于所述反应槽的后段并将在所述反应槽进行了凝集处理的被处理水导入的所述过滤装置。
这里，优选在所述过滤装置的后段具有对被处理水进行膜分离处理的膜分离处理装置。
另外，所述凝集剂优选为无机凝集剂及由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子中的至少一种。
进而，还可以具有：设置于所述凝集剂导入装置的前段并测定被处理水吸光度的吸光度测定装置、基于所述吸光度测定装置测得的吸光度来控制在被处理水中所述凝集剂的添加量的添加量控制装置，这种情况下，所述吸光度优选为分别在至少1个波长测定200～400nm的紫外区及500～700nm的可见光区所得的值。
另外，也可具有：设置于所述凝集剂导入装置的前段的测定被处理水浊度的浊度测定装置、基于所述浊度测定装置测得的浊度来控制在被处理水中所述凝集剂的添加量的第二添加量控制装置。
而且，优选进一步具有以任意频率向所述过滤装置中导入清洗液及空气的清洗液导入装置。
发明效果
通过在过滤槽中填充有具有带状的悬浮物捕集部且捕集通过的被处理水中的悬浮物的过滤体，使水通过时的过滤部的空隙率为50～95％，可以提供能够良好地除去悬浮物，并且也可以抑制堵塞的过滤装置。而且，该过滤装置可以形成在前段具有凝集处理装置的水处理装置。另外，设定为在过滤装置的后段具有膜分离处理装置的水处理装置时，可以获得清澈的处理水，并且还可以抑制膜分离处理装置的堵塞。以高速进行水处理的情况、及被处理水的浊度高的情况下，容易产生难以获得清澈的处理水、或者过滤装置及膜分离处理装置发生堵塞而不能良好地进行水处理的问题，通过使用本发明的过滤装置，发挥了如下效果：为高速处理及浊度高的被处理水的情况，也能够获得清澈的处理水并且抑制过滤装置和膜分离装置的堵塞，可以良好地进行水处理。
附图说明
图1是表示实施方式1的过滤装置的结构的剖面图。
图2是实施方式1的过滤装置的主要部分放大图。
图3是实施方式1的悬浮物捕集部的一例的图。
图4是实施方式2的水处理装置例的概略系统图。
图5是实施方式2的水处理装置例的概略系统图。
图6是实施方式2的水处理装置例的概略系统图。
图7是实施方式2的水处理装置例的概略系统图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1的过滤装置的结构的剖面图，图2是图1的主要部分放大图。
如图1所示，过滤装置10具有被处理水1所通过的筒状过滤槽11和捕集通过的被处理水中的悬浮物的过滤体12。该过滤体12由连接于过滤槽11的水通过方向的两端的芯材13与带状的悬浮物捕集部14构成。而且，在过滤槽11的水通过方向的两端设置设有含有悬浮物的被处理水能够自由通过的孔的树脂等制多个圆形板16，芯材13的两端固定于各板16的中心。另外，设置悬浮物捕集部14，使其一部分编入并固定在芯材13，同时未固定的所谓环状部分向过滤槽11的内壁面呈放射状扩展，过滤体12扩散在整个过滤槽11中。因此，悬浮物捕集部14与水通过方向相交，可以由悬浮物捕集部14捕集被处理水1中含有的悬浮物。另外，带状的悬浮物捕集部14将长的矩形(带状)做成环状，如图2的带状的悬浮物捕集部14的放大图所示，设有多个未达到长度方向的端部的狭缝15。通过这样设置开口15，悬浮物的捕集效果提高。
这里，过滤体12填充于过滤槽11，使被处理水通过时的过滤部的空隙率为50％～95％，优选为60％～90％。空隙率为由下述式求出的值。而且，所谓过滤部，是指过滤体12捕集被处理水的悬浮物的区域，即以过滤槽11的内壁面为侧面、以水通过时的过滤体12的水通过方向的两端为厚度方向的两端而填充有过滤体12的悬浮物捕集部14的层内，排除了不参与过滤部分(本实施方式中为芯材13的部分)的部分。另外，没有不参与过滤的部分的情况，过滤部是指以过滤槽11的内壁面为侧面、以水通过时的过滤体12的水通过方向的两端为厚度方向的两端而填充有过滤体12的悬浮物捕集部14的层。对于“过滤部的体积-悬浮物捕集部的体积”，如本实施方式所示，在过滤操作时(被处理水通过时)不压紧过滤体12而直接以填充在过滤槽11内的状态形成过滤操作时的过滤部的例子中，通过由在充满被处理水的过滤槽11中加入过滤体12时溢出的被处理水的量减去芯材13的体积，可以容易地求出。另外，在本实施方式中，过滤体12的两端分别固定于过滤槽11的水通过方向的两端，过滤体12在被处理水通过时扩展至整个过滤槽11，因此，由过滤槽11的整个内部减去芯材13的部分所得的部分为过滤部。
[式1]
空隙率(％)＝[(过滤部的体积-悬浮物捕集部的体积)/过滤部的体积]×100
将被处理水通过这样的过滤装置10中时，被处理水通过各带状的悬浮物捕集部14之间及设置于悬浮物捕集部14的狭缝15之间，此时，被处理水中含有的悬浮物被带状的悬浮物捕集部14及狭缝15捕获，除去了悬浮物的被处理水从过滤槽11排除。而且，以水通过时的过滤部的空隙率为50～95％的方式填充过滤体12，因此不妨碍水通过且悬浮物的捕获也良好。另外，作为被处理水，可举出：工业用水、城市用水、井水、河水、湖沼水、工厂废水(特别是对工厂排出的废水进行生物处理所得的生物处理水)及在以上的水中加入凝集剂进行絮凝处理后的水。
这样，通过以通过水时的过滤部的空隙率为50～95％的方式填充过滤体12，不妨碍水通过且悬浮物的捕获良好，所以能够抑制过滤装置10的堵塞、发挥得到例如浊度在3以下左右的清澈的处理水的效果。若空隙率大于95％，则水良好地通过且高速下容易过滤，但处理水的浊度明显增大，另外，空隙率低于50％时，悬浮物的捕获良好但水的通过不充分，过滤装置及根据需要设置于后段的膜分离处理装置发生堵塞，压差上升速度明显增高。特别是，例如以100m/h以上的高速过滤运转、处理浊度高(如20度以上)的被处理水时，容易产生获得的处理水的悬浮物变差的问题、及装置堵塞等问题，但通过设定为以空隙率50～95％的方式填充有过滤体12的过滤装置10，即使是高速运转和浊度高的被处理水，也能够抑制堵塞，并获得清澈的处理水。当然，低速处理、处理浊度低的处理水的情况下，也能够抑制堵塞，并获得清澈的处理水。另外，空隙率优选均一，所以优选填充悬浮物捕集部14至过滤槽11的水通过方向的两端附近，另外，还优选填充悬浮物捕集部14至过滤槽11的内壁面的附近。
另外，过滤部的体积在被处理水通过时、和后述的反洗时及停止过滤时等其它状态下，优选体积不变，过滤部的体积变动率优选为30％以下，更优选为10％以下。通过设定为这样的范围，能够使过滤装置紧凑。
而且，在本实施方式中，过滤槽11例如为筒状时，其大小可以设定为直径100～1000mm、高度200～1000mm。另外，过滤槽11比过滤体12大的情况下，通过在过滤槽11中填充多个过滤体12、增大过滤体12的悬浮物捕集部14等，使水通过时过滤部的空隙率为50～95％即可。
另外，作为芯材13及悬浮物捕集部14的材质，可举出：聚丙烯、聚酯、尼龙等合成树脂。这里，芯材13也可以通过在制造过程中编织成聚丙烯、聚酯、尼龙等合成纤维而具有强度。另外，以扭刷那样的不会被腐蚀的由SUS或树脂包覆的金属得到的金属线为芯材13，将悬浮物捕集部14均等排列后扭曲金属，由此，也可以制成扩展为放射状的过滤体12。通过这样提高芯材13的强度，芯材13不会发生弯曲，同时，过滤体12端部容易固定，过滤体12的交换作业变得容易。
对于芯材13及悬浮物捕集部14的大小，除使空隙率在上述范围内以外无特别限定，例如可设定为厚度0.05～2mm、宽度1～50mm、长度(通过被处理水时距芯材的距离)10～500mm左右，优选设定为厚度0.3～2mm、宽度1～20mm、长度50～200mm左右。
上述实施方式中，采用筒状过滤槽11，但也可以采用非筒状的过滤槽11，为可以通过水的形状、即中空即可，例如可以为角柱上设有空洞的形状。另外，上述例子中，芯材13的两端固定在板16上，但并不限定于此，例如也可仅固定芯材的一端。
另外，本实施方式中，将环状的悬浮物捕集部14突设于芯材13上，但并不限定于此，例如如图3所示，也可以形成多个长条状的悬浮物捕集部并将各悬浮物捕集部的一端固定于芯材上。另外，本实施方式中，使悬浮物捕集部14的截面形状为四边形，但并无特别限定，例如也可以为圆形。另外，各悬浮物捕集部的长度可以相同也可以不同。进而，上述实施方式中，悬浮物捕集部14的材质为同一种类，也可以为两种以上。另外，设置于悬浮物捕集部的狭缝可以为单个也可以为多个，也可以不设置。而且，也可以设定为不设置芯材13而仅由悬浮物捕集部构成的过滤体12，但过滤体12优选大致均匀地存在于过滤槽11中，因此优选将悬浮物捕集部固定于过滤槽的规定位置。
(实施方式2)
图4为本发明的实施方式2的水处理装置的概略系统图。另外，与实施方式1相同的部件标注相同的附图标记，并省略重复说明。
如图4所示，水处理装置30具有导入被处理水(原水)的反应槽31、由从容纳由在水中溶胀但基本上不溶于水的阳离子性聚合物构成的粒子等化学品的化学品槽32向反应槽31导入化学品的泵等构成的化学品导入装置33、由从容纳无机凝集剂的无机凝集剂槽34向反应槽31中导入无机凝集剂的泵等构成的无机凝集剂导入装置35、导入在反应槽31中进行吸附及凝结等凝集处理后所得的被处理水的实施方式1的过滤装置10。
这样的水处理装置30中，首先，被处理水(原水)被导入反应槽31中，然后，容纳在化学品槽32中的由在水中溶胀但基本上不溶于水的阳离子性聚合物构成的粒子等化学品或容纳在无机凝集剂槽34中的无机凝集剂通过化学品导入装置33或无机凝集剂导入装置35被导入反应槽31而添加到被处理水中。然后，在搅拌机36中，对添加有由在水中溶胀但基本上不溶于水的阳离子性聚合物构成的粒子或无机凝集剂的被处理水进行搅拌、凝集处理。接着，凝集处理后的被处理水从反应槽31中排出，被送入过滤装置10，除去悬浮物。本发明的水处理装置30中，由于使用以具有上述规定的空隙率的方式填充有过滤体的过滤装置10，因此发挥可以抑制过滤装置10的堵塞并得到清澈的处理水的效果。
这里，作为被处理水，例如可举出：含有腐殖酸、黄腐酸系有机物、藻类等产生的糖等生物代谢物、或者表面活性剂等合成化学物质等的水，具体而言，为工业用水、城市用水、井水、河水、湖沼水、工厂废水(特别是对从工厂排出的废水进行了生物处理的生物处理水)等，但不限定于它们。另外，腐殖质是指植物等被微生物分解而产生的腐性物质，其含有腐殖酸等，含有腐殖质的水具有腐殖质和/或来自腐殖质的溶解性COD成分、悬浮物及色度成分。
作为凝集剂添加到被处理水中的构成由在水中溶胀但基本上不溶于水的阳离子性聚合物构成的粒子的在水中溶胀但基本上不溶于水的阳离子性聚合物为例如伯胺、仲胺、叔胺及它们的酸盐、具有季铵基等官能团的阳离子性单体与用于使其基本上不溶于水的交联剂单体的共聚合物。作为阳离子性单体的具体例子，可举出：(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯的酸盐或其季铵盐、二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺的酸盐或其季铵盐、二烯丙基二甲基氯化铵等。作为交联剂单体，可举出：亚甲基双丙烯酰胺等二乙烯基单体。另外，也可以为所述阳离子性单体与可共聚的阴离子性或非离子单体的共聚物。作为共聚的阴离子性单体的具体例子，可举出：(甲基)丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸及它们的碱金属盐等，其含量需要为少量而不损害共聚物作为阳离子性聚合物的性质的程度。作为非离子单体，可举出：(甲基)丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-甲基(N，N-二甲基)丙烯酰胺、丙烯腈、苯乙烯、(甲基)丙烯酸甲酯或(甲基)丙烯酸乙酯等。各单体可以使用1种也可以使用多种。另外，二乙烯基单体等交联剂单体的含量相对于全部单体需要为0.0001～0.1摩尔％，根据其含量的不同，可调整由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性单体构成的粒子的溶胀度及在水中的粒径。作为由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子，市售的例如有クリバ一タEP(栗田工业制)。另外，例如也可将WA20(三菱化学公司制)等阴离子交换树脂作为在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物使用。另外，由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的平均粒径无特别限定，但反相乳液、悬浮状的分散液体中的平均粒径、即在水中未溶胀的状态的平均粒径优选为100μm以下，更优选为0.1～10μm。
将所述由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子添加到被处理水中的形态无特别限定，例如，可以以粒子本身的状态添加，也可以以分散在水中的状态、反相乳液或悬浮状的分散液体的状态添加。总而言之，通过在被处理水中添加由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子，对被处理水进行凝集处理，即，被处理水与由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子接触，使被处理水中含有的悬浮物吸附于粒子即可。
另外，也可在被处理水中添加2种以上由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子。另外，由于所述构成粒子的阳离子性聚合物在水中溶胀且基本上不溶解于水，因此由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子也与通常的高分子凝集剂不同，在水中溶胀且基本上不溶解于水。“基本上不溶于水”是指，水溶性的程度为在水中能够以由阳离子性聚合物构成的粒子存在的程度即可，具体而言，例如在30℃的水中的溶解性为0.1g/L以下的程度即可。另外，对于该粒子在水中的溶胀度，为相对于在水中不溶胀时的粒径，在水中的粒径为10～200倍左右。
这里，以下，对以反相乳液形态存在的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子进行详细说明，但并不限定于该形态。另外，所述乳液为极其普通的反相(W/O)乳液聚合物，非特殊品。
反相乳液液体含有所述在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物、水、烃液体及表面活性剂。而且，各成分的质量比(％)为：在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物∶水∶烃液体∶表面活性剂＝20～40∶20～40∶20～40∶2～20，在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物与水的总质量优选相对于在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物、水、烃液体、表面活性剂的总质量为40～60质量％。
作为烃液体，可举出：异己烷等异链烷烃、正己烷、煤油、矿物油等脂肪族类烃液体，但并不限定于此。
另外，作为表面活性剂，例如可举出：HLB(亲水亲油平衡值)为7～10且碳原子数为10～20的高级脂肪族醇的聚氧乙烯醚、或碳原子数为10～22的高级脂肪酸的聚氧乙烯酯。作为前者的例子，可举出：月桂醇、十六醇、硬脂醇、油醇等的聚氧乙烯(EO加成摩尔数＝3～10)醚。作为后者的例子，可举出：月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸等聚氧乙烯(EO加成摩尔数＝3～10)酯。
另外，反相乳液液体是通过将在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物的原料即阳离子性单体或交联剂单体和水、烃液体、表面活性剂混合，并将单体聚合而制得的，但是并不限定于此，例如，也可以通过将各种单体溶液聚合之后，用均质器等粉碎，然后与表面活性剂等分散剂一同添加到烃液体中而制得。
将由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子添加到被处理水中时，优选粒子的表面积大。因此，优选将上述反相乳液液体或悬浮状的分散液体的形态的粒子添加到搅拌下的水中，形成使粒子溶胀的状态后，添加到被处理水中。
对于在被处理水中添加的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的含量没有特别的限制，优选相对于被处理水设为0.2～5mg/L、相对于被处理水中所含的悬浮物设为1～50质量％左右。另外，添加有由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的被处理水的pH没有特别的限制，优选设定为低pH，例如设为5.0～7.5左右。这是由于凝集性将会特别好。
另外，将由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子添加到上述被处理水中时，可以高效且形成被处理水的大凝集粒子(絮凝物)，因此容易得到清澈的处理水，但是存在过滤装置以及根据需要设置于过滤装置后段的膜分离处理装置容易堵塞的问题。但是，本发明中，使用以为规定的空隙率的方式填充有过滤体的过滤装置10，因此也可以良好地抑制由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子导致的堵塞，并且，也可以维持得到清澈的处理水的效果。
另外，添加在被处理水中的无机凝集剂没有特别的限定，例如可以举出：硫酸铝、聚合氯化铝等铝盐、三氯化铁、硫酸亚铁等铁盐等。另外，无机凝集剂的添加量也没有特别的限定，依据处理的被处理水的性状调整即可，相对于被处理水，以铝或者铁换算，大致为0.5～10mg/L。另外，也取决于被处理水的性状，作为无机凝集剂使用聚合氯化铝(PAC)的情况下，将添加有由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子以及无机凝集剂的被处理水的pH设定为5.0～7.0左右时，凝集最适合。无机凝集剂的添加在将由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子添加到被处理水中之前或者之后均可，另外，也可以与由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子同时添加。
另外，如图5所示，也可以采用在上述水处理装置30的过滤装置10的后段设有膜分离处理装置41的水处理装置40。作为膜分离处理，例如可以举出：微滤膜(MF膜)、超滤膜(UF膜)、纳米过滤膜(NF膜)或者反渗透膜(RO膜)等。这些膜既可以单独地使用一段以上，另外，也可以采用例如用MF膜或者UF膜对被处理水进行膜分离处理后用RO膜进行膜分离处理等将各种膜组合的膜分离处理。
这里，工业用水、城市用水、井水、生物处理水等被处理水通常包含腐殖酸、黄腐酸系有机物、藻类等生产的糖等生物代谢物及表面活性剂等合成化学物质等膜污染物质，因此进行膜分离处理时，存在膜污染物质吸附在膜表面从而膜分离性能变差的问题。但是，本实施方式中，在膜分离处理之前，添加了由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子，因此膜污染物质吸附于该粒子并凝集之后，进行膜分离处理。因此，可以将生物代谢物等膜污染物质的溶解有机物浓度低的水进行膜分离处理，从而可以降低膜污染物质对膜的吸附，可以抑制膜的分离性能变差。另外，图5中，将过滤装置10以及膜分离处理装置41横向排列，但是并不限定于此，也可以将过滤装置10和膜分离处理装置41纵向一体重叠。由此，可以缩小设置面积，同时也能减少部件数量。
而且，在上述水处理装置30及水处理装置40的基础上，也可以如图6所示，制成以下所述的水处理装置50，即，在贮存被处理水(原水)的原水槽中设置测定被处理水吸光度的吸光度测定装置51，并设置添加量控制装置52，该添加量控制装置52接收用该吸光度测定装置51测定的吸光度数据，计算由化学品槽32向反应槽31导入的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的添加量以及由无机凝集剂槽34向反应槽31导入的无机凝集剂的添加量，从而控制添加量。
添加量控制装置52具有被处理水的吸光度和由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的最佳添加量的关系的公式作为添加量修改信息，所述公式通过使用由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子以及无机凝集剂而预先将不同水质的各种吸光度的被处理水在混凝试验机(Jar Tester)中进行水处理来求得。而且，对添加量控制装置52而言，由用吸光度测定装置51测定的被处理水(原水)的吸光度数据和该关系式(添加量修改信息)计算出最佳添加量，控制从化学品导入装置33导入的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的添加量。另外，同样地，添加量控制装置52具有被处理水的吸光度和无机凝集剂的最佳添加量的关系的公式作为添加量修改信息，该公式通过使用无机凝集剂而预先将不同水质的各种吸光度的被处理水进行水处理来求得。而且，对添加量控制装置52而言，由用吸光度测定装置51测定的被处理水(原水)的吸光度数据和该关系式(添加量修改信息)计算出最佳添加量，控制从无机凝集剂导入装置17导入的无机凝集剂的添加量。
将由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子作为例子详细叙述时，首先，预先求得被处理水的吸光度和适合于处理具有该吸光度的被处理水的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的添加量、即使成为悬浮物的溶解性有机物凝集的充分的添加量且无剩余量的添加量的关系以作为添加量控制信息。然后，在进行水处理时测定被处理水的吸光度，基于该吸光度的测定结果和添加量修改信息，控制由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的添加量。
这里，对于被处理水，具有按下述式表示的分别在至少1个波长测定波长200nm～400nm的紫外区和波长500nm～700nm的可见光区所得的吸光度与溶解性有机物浓度的相关关系。
溶解性有机物浓度＝A×[紫外区吸光度-可见光区吸光度]
而且，溶解性有机物浓度和由使用0.45μm膜滤器过滤一定量的水样所需要的时间(以下称为“KMF”值。)判断的粒子的最佳添加量之间具有相关关系。从而，通过分别在至少1个波长测定紫外区以及可见光区吸光度，可以推算出由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的最佳添加量。
具体来说，对水质不同的被处理水、例如在不同日期采集的工业用水等被处理水，预先进行混凝搅拌试验，求得下述式(I)所示的紫外区吸光度和可见光区吸光度之差与由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的最佳添加浓度的关系式(添加量控制信息)。另外，式(I)中，A～C为被处理水的溶解性有机物的浓度等依赖于水质的常数，E260表示波长260nm处的吸光度，E660表示波长660nm处的吸光度。然后，在进行水处理时测定被处理水的吸光度，由吸光度的测定结果和下述式(I)求得粒子的最佳添加浓度，将该最佳添加量的粒子添加到被处理水中。
由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的添加浓度
＝A×(E260-E660)B+C (I)
另外，上述例中表示了作为添加量控制信息，求出紫外区吸光度和可见光区吸光度之差与粒子的最佳添加浓度的关系式的内容，但是并不限定于此，例如，也可以采用阈值控制。作为阈值控制，可例示：吸光度差不足规定值a1时，将由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的添加浓度作为b1，吸光度差为规定值a1～a2时，将粒子的添加浓度作为b2，吸光度差超过规定值ax时，将粒子的添加浓度作为b3等，但并不限定于此。
这样，通过基于成为被处理水中所含的悬浮物的溶解性有机物量，控制由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的添加量，可以将最佳量的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子添加到被处理水中，因此可以高效地处理被处理水。另外，在被处理水的水质变化的情况下，也能根据变化后的被处理水的水质，添加最佳量的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子，因此可以稳定地得到高清澈度的处理水。另外，对于无机凝集剂的添加量的控制，进行与上述由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的添加量控制同样的控制即可。
另外，被处理水的浊度和溶解性有机物浓度也有相关关系，因此代替吸光度而测定浊度，如果进行和上述吸光度同样的控制，可以将最佳量的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子及无机凝集剂添加到被处理水中，因此可以有效地处理被处理水，另外，在被处理水的水质变化的情况下，也能根据变化后的被处理水的水质，添加最佳量的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子及无机凝集剂，因此可以稳定地得到高清澈度的处理水。另外，依据被处理水(原水)的吸光度数据的对凝集剂添加量的控制和依据被处理水的浊度数据的对凝集剂添加量的控制两者均进行也是可以的。
进而，在上述水处理装置30及水处理装置40的基础上，还可以采用具有从与被处理水的水通过方向相反的方向向过滤装置10中导入清洗液以及空气的清洗液导入装置的水处理装置。具体来说，例如如图7所示，水处理装置具有：贮存用膜分离处理装置41处理过的被处理水的处理水槽61、将该处理水槽61的被处理水(清洗液)以及空气依次导入膜分离处理装置41以及过滤装置10的清洗液导入装置62。
在这样的水处理装置60中，过滤后，进行了膜分离处理的被处理水贮存在处理水槽61中。这里，过滤装置10的过滤体12由于固体物质以及其它悬浮物等污染物质的附着而性能变差，所述污染物质来源于根据被处理水的通过而逐渐添加的作为凝集剂的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子及无机凝集剂。另外，膜分离处理装置41的MF膜等分离膜因为固体物质以及其它悬浮物等污染物质的附着而性能变差，所述污染物质来源于根据膜分离处理而逐渐添加的作为凝集剂的由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子及无机凝集剂。因此，以任意的频率关闭设置于反应槽31和过滤装置10之间的阀63与设置于膜处理装置41和处理水槽61之间的膜分离处理时打开的阀64，以中断膜分离处理。然后，打开连接处理水槽61和膜分离处理装置41的另一个阀65，将贮存在处理水槽61中的被处理水中混合有空气的液体用泵等清洗液导入装置62导入膜分离处理装置41中，例如使其通过分离膜1分钟左右，从而用清洗液反洗分离膜。接着，通过膜分离处理装置41的清洗液通过过滤装置10，从而用清洗液反洗过滤体12。然后，清洗液从过滤装置10经由阀66作为排水而排出水处理装置60外。另外，即使膜分离处理装置41以及过滤装置10之间没有用于输送清洗液的泵等，也可以通过将清洗液导入膜分离处理装置41的清洗液导入装置62而将清洗液导入过滤装置10。
然后，用清洗液以及空气对膜分离处理装置41以及过滤装置10的清洗完毕后，再打开阀63以及64并关闭阀65以及66，重新开始过滤以及膜分离处理。这样，通过清洗过滤装置10以及膜分离处理装置41，可以除去吸附于过滤体12以及分离膜的悬浮物，因此可以可靠地抑制过滤性能以及膜分离性能变差。另外，也可以只在过滤装置10中导入被处理水以及空气。
另外，在未固定过滤体12的两端等过滤体12在过滤槽11内移动的情况下，有时过滤部在过滤操作时和反洗时不同，优选过滤时和反洗时的过滤部的体积变化率为30％以下，特别是为10％以下。通过设定在这样的范围，可以使水处理装置紧凑，并且，可以使得到的处理水的浊度稳定降低。
另外，本实施方式中，作为凝集剂，使用在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物以及无机凝集剂，也可以使用其中任意一个。另外，可以使用高分子凝集剂等，也可以并用这些凝集剂。作为高分子凝集剂，例如可以举出：聚(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酰胺的共聚物、以及它们的碱金属盐等阴离子系的有机系高分子凝集剂、聚(甲基)丙烯酰胺等非离子系的有机系高分子凝集剂、由二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯或者其季铵盐、二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺或者其季铵盐等阳离子性单体形成的均聚物、以及这些阳离子性单体和可共聚非离子性单体的共聚物等阳离子系的有机系高分子凝集剂。另外，对于有机系高分子凝集剂的添加量也没有特别的限定，按照处理水的性状调整即可，相对于被处理水以固体成分计大约为0.01～10mg/L。另外，本实施方式中，将凝集剂导入反应槽31，但也可以在反应槽31的前段导入凝集剂。
另外，还可以采用进而具有脱碳酸处理及活性炭处理等被处理水的精制处理装置的水处理装置。并且，根据需要，还可以采用具有紫外线照射装置、臭氧处理装置、生物处理装置等的水处理装置。
进而，根据需要，可以添加凝结剂、杀菌剂、消臭剂、消泡剂、防蚀剂等，例如可以通过在化学品槽32中混合各添加剂而添加。
实施例
以下基于实施例以及比较例进一步详细叙述，但是本发明并不受该实施例的任何限定。
(空隙率和压差上升以及处理水浊度的关系)
使用如图4所示的装置，将作为被处理水(原水)的浊度为20度的工业用水以LV200m/h处理一周。另外，用于过滤装置的过滤体如图1所示由芯材13以及带状的悬浮物捕集部14构成，其两端分别固定于过滤槽11的水通过方向的两端的板16。并且，芯材13的体积为250ml，各悬浮物捕集部14以厚度为0.5mm、宽度为2mm、长度(通过被处理水时距芯材的距离)为100mm的方式以环状编入芯材，使悬浮物捕集部14的编入密度变化，制作水通过时的过滤部(由过滤槽11内部的体积减去芯材13的体积)的空隙率为30、40、50、60、70、80、90、95、98％的过滤体，使用各过滤体进行水处理。另外，芯材通过两端固定，因此被处理水通过时和其它时候过滤部的体积变化率约为0％。另外，过滤槽11的大小为：直径200mm、高度500mm。另外，作为凝集剂，添加相对于被处理水为30mg/L的聚合氯化铝(PAC：10重量％以Al2O3计)以及相对于被处理水以聚合物粒子计为0.7mg/L的クリバ一タEP(栗田工业制，CE(胶体当量值)：1.3meq/g(以聚合物粒子计))。测定由过滤装置排出的处理水的浊度(处理水浊度)以及过滤装置的压差上升速度(压差上升速度)所得的结果如表1所示。另外，处理水的浊度是根据使用高岭土标准液的透射光测定方法求得的，过滤装置的压差上升速度是由入口和出口的压力差求得的。
其结果，可知：在以通过水时的过滤部的空隙率达到50～95％的方式填充过滤体的过滤装置中，与空隙率在50～95％范围外的过滤装置相比，压差上升速度以及处理水浊度显著降低，可得到清澈的处理水，并可抑制堵塞。
表1
实施例1
使用如图5所示的装置(原水的供水量为50L/h)，定期地改变水质，同时以LV200m/h处理作为被处理水(原水)的浊度为3.4～22度、TOC(总有机碳)为0.3～4.8mg/L、水温为24.5～26.0℃的工业用水。另外，作为膜分离处理装置41的分离膜，使用MF膜。测定由过滤装置排出的处理水的浊度以及过滤装置的压差上升速度所得的结果如表2所示。另外，过滤装置10如图1所示具有由芯材以及带状的悬浮物捕集部构成的过滤体，各悬浮物捕集部14的厚度为0.5mm、宽度为2mm、长度为100mm，通过水时的过滤部(由过滤槽11内部的体积减去芯材13的体积)的空隙率为85％。并且，过滤体12的芯材13的仅仅一端固定于水通过方向的上游侧的板16。另外，芯材13的一端不固定，一端固定于上游侧的板16，因此，处理水通过时过滤体大致均匀地扩展至整个过滤槽。另外，添加作为凝集剂的相对于被处理水为30mg/L的聚合氯化铝(PAC：10重量％，以Al2O3计)。
(实施例2)
除了在环状的各悬浮物捕集部的芯材固定的位置以外增加2～5个狭缝，除此以外，进行和实施例1同样的操作。
(实施例3)
除使过滤体12的芯材13的两端分别固定于水通过方向的上游侧以及下游侧的板16以外，进行和实施例2同样的操作。
(实施例4)
除代替PAC，添加相对于被处理水为1.4mg/L的クリバ一タEP以外，进行和实施例3同样的操作。
(实施例5)
除并用相对于被处理水为0.7mg/L的クリバ一タEP以外，进行和实施例3同样的操作。
(实施例6)
除测定原水的吸光度，基于该吸光度的测定结果控制PAC以及クリバ一タEP的添加浓度以外，进行和实施例5同样的操作。
(实施例7)
除测定原水的浊度，基于该吸光度的测定结果控制PAC以及クリバ一タEP的添加浓度以外，进行和实施例5同样的操作。
(实施例8)
除测定原水的吸光度以及浊度，基于该吸光度以及浊度的测定结果控制PAC以及クリバ一タEP的添加浓度以外，进行和实施例5同样的操作。
(比较例1)
除代替过滤装置使用砂滤装置以外，进行和实施例8同样的操作。
表2
| 处理水浊度(度) | 压差上升速度(kPa/D) | |
| 实施例1 | 2.4～2.9 | 0.75 |
| 实施例2 | 2.1～2.3 | 0.61 |
| 实施例3 | 2.0～2.2 | 0.6 |
| 实施例4 | 0.4～1.0 | 0.23 |
| 实施例5 | 0.4～0.9 | 0.28 |
| 实施例6 | 0.4～0.7 | 0.16 |
| 实施例7 | 0.3～0.8 | 0.19 |
| 实施例8 | 0.3～0.5 | 0.15 |
| 比较例1 | 0.8～3.8 | 1.6 |
如表2所示，可知实施例1～8中，处理水浊度以及压差上升速度低，可以得到清澈的处理水，并且过滤装置没有发生堵塞。就各实施例进行详细叙述时，实施例1相比于比较例1，处理水浊度为同一水平，压差上升速度慢。另外，在过滤体设有狭缝的实施例2相比于实施例1，处理水浊度低，压差上升速度慢。而且，在将过滤体的两端固定于过滤槽的实施例3中，被处理水为高浊度时的处理水浊度比实施例2的浊度低。由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子作为凝集剂使用的实施例4中，絮凝物粗大化，其与实施例3相比，处理水浊度低，并且压差上升速度慢。将由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子和PAC并用的实施例5相比于实施例3，处理水浊度低，并且压差上升速度慢。基于吸光度测定结果控制凝集剂的添加量的实施例6及基于浊度测定结果控制凝集剂的添加量的实施例7相比于实施例5，处理水浊度低，并且压差上升速度慢。另外，基于吸光度测定结果以及浊度测定结果控制凝集剂的添加量的实施例8相比于实施例6及7，处理水浊度低，并且压差上升速度慢。
(实施例9)
除作为被处理水(原水)，使用浊度为3.2～29度、TOC(总有机碳)为0.4～5mg/L、水温为24.5～26.1℃的工业用水，设置使用从具有MF膜的膜分离处理装置中排出的处理水反洗膜分离处理装置以及过滤装置的工序以外，进行和实施例1同样的操作。另外，求出了从过滤装置排出的处理水的浊度以及MF膜的压差上升速度。处理水的浊度是根据使用高岭土标准液的透射光测定方法求得的，MF膜的压差上升速度是由入口和出口的压力差求得的。结果如表3所示。
(实施例10)
除使用从具有MF膜的膜分离处理装置排出的处理水中混合空气而成的物质以外，进行和实施例9同样的操作。
(实施例11)
除了在环状的各悬浮物捕集部的芯材固定的位置以外增加2～5个狭缝，除此以外，进行和实施例10同样的操作。
(实施例12)
除使过滤体12的芯材13的两端分别固定于水通过方向的上游侧以及下游侧的板16以外，进行和实施例10同样的操作。另外，芯材13的两端用板16固定，因此，被处理水通过时和反洗时等其它时候，过滤部的体积变化率几乎为0％。
(实施例13)
除代替PAC，添加相对于被处理水为1.4mg/L的クリバ一タEP以外，进行和实施例10同样的操作。
(实施例14)
除并用相对于被处理水为0.7mg/L的クリバ一タEP以外，进行和实施例10同样的操作。
(实施例15)
除测定原水的吸光度并基于该吸光度的测定结果控制PAC以及クリバ一タEP的添加浓度以外，进行和实施例14同样的操作。
(实施例16)
除测定原水的浊度并基于该浊度的测定结果控制PAC以及クリバ一タEP的添加浓度以外，进行和实施例14同样的操作。
(实施例17)
除测定原水的吸光度以及浊度并基于该吸光度以及浊度的测定结果控制PAC以及クリバ一タEP的添加浓度以外，进行和实施例14同样的操作。
(实施例18)
除采用在利用MF膜的膜分离处理装置的后段设有RO膜装置的水处理装置以外，进行和实施例17同样的操作。RO膜透过水的TOC浓度由湿式氧化-红外吸收法求得。结果如表4所示。
(实施例19)
除采用设置有再生型离子交换树脂装置以代替RO膜装置的水处理装置、由湿式氧化-红外吸收法求出再生型离子交换树脂装置透过水的TOC浓度以外，进行和实施例18同样的操作。
(比较例2)
除不使用过滤装置以外，进行和实施例18同样的操作。
表3
| 处理水浊度(度) | 压差上升速度(kPa/D) | |
| 实施例9 | 2.4～2.9 | 0.74 |
| 实施例10 | 2.3～2.8 | 0.67 |
| 实施例11 | 1.2～1.9 | 0.42 |
| 实施例12 | 1.1～1.7 | 0.37 |
| 实施例13 | 0.5～1.4 | 0.41 |
| 实施例14 | 0.4～1.1 | 0.35 |
| 实施例15 | 0.4～0.9 | 0.28 |
| 实施例16 | 0.4～1.0 | 0.21 |
| 实施例17 | 0.3～0.7 | 0.18 |
| 比较例2 | - | 2.1 |
表4
| TOC浓度(ppb) | |
| 实施例18 | 21 |
| 实施例19 | 48 |
如表3以及4所示，实施例9～19中，处理水浊度或者TOC浓度、MF膜的压差上升速度低，可以得到清澈的处理水，另外MF膜也不发生堵塞。另外，过滤装置也不发生堵塞。就各实施例详细叙述时，实施例9中，处理水的浊度也低，另外，和比较例2进行比较，压差上升速度慢。另外，混合空气进行反洗的实施例10相比于实施例9，压差上升速度慢。在过滤体上设有狭缝的实施例11相比于实施例10，处理水浊度低，压差上升速度慢。而且，在将过滤体的两端固定于过滤槽的实施例12中，被处理水为高浊度时的处理水浊度比实施例10的低。在将由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子作为凝集剂使用的实施例13中，絮凝物粗大化，其与实施例10相比，处理水浊度低，并且压差上升速度慢。将由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子和PAC并用的实施例14相比于与实施例13，处理水浊度低，并且压差上升速度慢。而且，基于吸光度测定结果控制凝集剂的添加量的实施例15以及基于浊度测定结果控制凝集剂的添加量的实施例16相比于与实施例14，处理水浊度低，并且压差上升速度慢。另外，基于吸光度测定结果以及浊度测定结果控制凝集剂的添加量的实施例17相比于与实施例15以及16，处理水浊度低，并且压差上升速度慢。实施例18相比于实施例19，RO膜渗透水的TOC浓度低。
附图标记说明
10、20 过滤装置，11 过滤槽，12 过滤体，13 芯材，14 悬浮物捕集部，15 狭缝，16 板，24 填充材料，30、40、50、60 水处理装置，31 反应槽，32 化学品槽，33 化学品导入装置，34 无机凝集剂槽，35 无机凝集剂导入装置，41 膜分离处理装置，51 吸光度测定装置，52 添加量控制装置，61 处理水槽，62 清洗液导入装置，63～66 阀
Claims (9)
1.过滤装置，其特征在于，在过滤槽中填充有具有带状的悬浮物捕集部且捕集通过的被处理水中的悬浮物的过滤体，以使水通过时过滤部的空隙率达到50%～95%、过滤部的体积变化率为10%以下；所述过滤体具有连接于所述过滤槽的水通过方向的两端的芯材，设置所述带状的悬浮物捕集部，以使其一部分固定于所述芯材的同时向所述过滤槽的内壁面扩展。
2.根据权利要求1所述的过滤装置，其特征在于，在所述带状的悬浮物捕集部追加设有狭缝。
3.水处理装置，其特征在于，具有：导入被处理水的反应槽、在所述反应槽或者反应槽的前段导入凝集剂并将所述凝集剂添加于被处理水的凝集剂导入装置、设置于所述反应槽的后段并将在所述反应槽进行了凝集处理的被处理水导入的权利要求1或2所述的过滤装置。
4.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于，在所述过滤装置的后段具有对被处理水进行膜分离处理的膜分离处理装置。
5.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于，所述凝集剂为无机凝集剂以及由在水中溶胀且基本上不溶解于水的阳离子性聚合物构成的粒子的至少一种。
6.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于，具有：设置于所述凝集剂导入装置的前段并测定被处理水吸光度的吸光度测定装置，和基于用所述吸光度测定装置测定的吸光度来控制所述被处理水中的凝集剂添加量的添加量控制装置。
7.根据权利要求6所述的水处理装置，其特征在于，所述吸光度为分别在至少1个波长测定200～400nm的紫外区以及500～700nm的可见光区所得的值。
8.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于具有：设置于所述凝集剂导入装置的前段并测定被处理水浊度的浊度测定装置，和基于用所述浊度测定装置测定的浊度来控制被处理水中的所述凝集剂添加量的第2添加量控制装置。
9.根据权利要求3所述的水处理装置，其特征在于，还具有以任意的频率将清洗液以及空气导入所述过滤装置的清洗液导入装置。
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