JP2000033237A - 浄水製造方法及び装置 - Google Patents

浄水製造方法及び装置

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JP2000033237A
JP2000033237A JP10221079A JP22107998A JP2000033237A JP 2000033237 A JP2000033237 A JP 2000033237A JP 10221079 A JP10221079 A JP 10221079A JP 22107998 A JP22107998 A JP 22107998A JP 2000033237 A JP2000033237 A JP 2000033237A
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JP
Japan
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membrane
activated carbon
oxidizing agent
water
raw water
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JP10221079A
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English (en)
Inventor
Shinichi Yoshikawa
慎一 吉川
Naoki Okuma
那夫紀 大熊
Yutaka Okuno
裕 奥野
Teruhiro Kitazawa
照啓 北沢
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Hitachi Plant Technologies Ltd
Original Assignee
Hitachi Plant Technologies Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 原水に酸化剤を添加した後に、有機材料で作
製したろ過膜で膜ろ過を行っても、膜に酸化劣化が生じ
ることがなく、膜の寿命が長い浄水製造方法及び装置を
提供すること。 【解決手段】 原水に酸化剤を添加し、原水中の溶解性
金属を酸化析出させ、固形化した酸化金属をろ過膜で除
去して浄水を製造するため、原水を酸化槽11、次に活
性炭接触槽12に導通し、ここで残存酸化剤及び生成ラ
ジカルを消去させた後、必要に応じて凝集槽13で酸化
金属の粒子を粗大化した後、膜ろ過装置14を用いて浄
水を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ろ過膜を用いた浄
水製造方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】膜ろ過装置による浄水製造方法では、原
水中の懸濁物質のほとんどはろ過膜によって除去するこ
とができる。しかし、地下水を原水とした場合には、地
下水中に鉄、マンガンなどの金属が多く溶解しており、
それらの溶解性金属はろ過膜を透過してしまうため除去
できない。そこで、従来、原水中の溶解性金属を除去す
るには、原水中に塩素系の酸化剤を添加して原水中の溶
解性金属を酸化析出させる酸化工程、さらに必要に応じ
て凝集剤を添加して酸化金属の粒子を粗大化する工程、
さらにその後膜ろ過する工程を行っていた。
【0003】しかし、従来の原水に塩素系の酸化剤を添
加して原水中の溶解性金属を酸化析出させた後に、膜ろ
過を行う浄水製造方法は、原水中に残存する酸化剤、又
は酸化剤によって発生したラジカルがろ過膜へ供給され
る。このため、酢酸セルロース、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリスルホン等の有機材料で作製したろ過膜
は、残存する酸化剤又は酸化剤によって発生したラジカ
ルによる酸化劣化を受け、膜の強度が低下し、膜の寿命
が著しく短くなるという欠点があった。また、酸化剤を
添加しない場合でも、太陽光などの照射により自然水中
にラジカルが発生し、発生したラジカルによる膜の酸化
劣化が生じ、膜の強度が低下し、膜の寿命が著しく短く
なるという欠点があった。なお、この対策として、酸化
剤又は酸化剤によって発生したラジカルに対して耐性の
あるセラミックスなどの無機材料から作製したろ過膜を
使用することも考えられるが、有機材料で作製したろ過
膜と比較して膜コストが高く、また、容積効率も小さい
ため、設置スペースが大きくなるという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消し、原水に酸化剤を添加し、溶解性金
属を酸化処理した後に、有機材料で作製したろ過膜で膜
ろ過を行っても、膜に酸化劣化が生じることがなく、膜
の寿命が長い浄水製造方法及び装置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】本発明の浄水製造方法
は、原水中に酸化剤を添加し、原水中の溶解性金属を酸
化析出させ、固形化した酸化金属をろ過膜で除去する浄
水製造方法において、膜ろ過を行う前に活性炭に接触さ
せて残存酸化剤及び生成ラジカルを消去させることを特
徴とする。また、本発明の浄水製造方法を実施する装置
は、酸化槽、活性炭接触手段、必要に応じて凝集槽、及
び膜ろ過装置を順次接続したことを特徴とする。さら
に、本発明においては、酸化槽と膜ろ過装置又は凝集槽
とをバイパスラインで接続し、活性炭接触手段を通過し
ないラインを設けることができる。これにより、活性炭
との接触を間欠的に行って、残存酸化剤及び発生ラジカ
ルを含む水を一時的にろ過膜に透過させることにより、
ろ過膜における生物ファウリング(雑菌の繁殖)を防止
することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の浄水製造方法において
は、原水中に酸化剤を添加して原水中の溶解性金属(例
えば、鉄、マンガン等)を酸化析出させ、固形化する。
ここで、酸化剤としては、特に制限はないが、主として
塩素系の酸化剤が使用される。原水中の溶解性金属は、
酸化剤によって酸化される。この酸化金属を含む水をろ
過膜によって膜ろ過するが、酸化金属を含む水中には、
残存する酸化剤及び酸化剤によって発生したラジカルが
含まれるため、そのままろ過膜に透過させると、ろ過膜
が酸化劣化してしまう。
【0007】そこで、本発明においては、酸化処理後の
水を活性炭と接触させて残存する酸化剤及びラジカルを
消去する。このときの活性炭の接触時間は、残存する酸
化剤及びラジカルを消去できればよく、活性炭に瞬間的
に接触させるだけでよい。したがって、接触時間は、一
般に5分以内でよく、吸着による活性炭の寿命の低下を
防ぐようにするのが好ましい。
【0008】こうして、残存酸化剤及びラジカルを消去
した水に必要に応じて凝集剤を添加して、酸化金属の粒
子を凝集させて粗大化する。この工程は、原水の種類や
膜種によっては必要としないため、省略することができ
る。
【0009】次いで、ろ過膜でろ過を行い、処理水(浄
水)を得る。ろ過膜としては、特に制限はなく、酢酸セ
ルロース、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホ
ン等の有機材料から作製された膜であり、精密ろ過膜、
限外ろ過膜、ナノろ過膜などを用いることができる。
【0010】また、本発明において、活性炭接触を間欠
的に行って、酸化剤及びラジカルの消去を行っていない
水を一時的にろ過膜に通過させることもできる。こうし
て、酸化剤及びラジカルの膜表面への接触を一時的なも
のにすることによって、膜の酸化劣化を抑え、しかもろ
過膜における生物ファウリング(雑菌の繁殖)を防止
し、さらに操作圧力の上昇を抑えることができる。本発
明における間欠的活性炭接触処理は、一定流量通過後、
一定時間経過後あるいは膜間差圧が一定値以上になった
時点で自動切り替えすることができる。
【0011】
【実施例】次に、図面を参照して本発明を実施例に基づ
いて詳細に説明するが、本発明はこれによって制限され
るものではない。図1及び図2は、それぞれ本発明の実
施例を示す浄水製造装置の略示系統図である。
【0012】図1に示した浄水製造装置は、酸化槽1
1、活性炭接触槽12、凝集槽13及び膜ろ過装置14
から成る。原水は、原水導入管10から酸化槽11に導
入され、ここで酸化剤と混合され、原水中の溶解性金属
は酸化され、酸化金属を生成し、固形化され、活性炭接
触槽12に導入される。活性炭接触槽12内の滞留時間
は、残存酸化剤及び発生ラジカルが消去される程度、す
なわち5分以内とし、活性炭の寿命の低下を防ぐのが好
ましい。次いで、酸化金属を含む原水を凝集槽13へ導
入し、ここで凝集剤と混合し、酸化金属の粒子を粗大化
した後、膜ろ過装置14でろ過し、処理水を得る。
【0013】図2に示した浄水製造装置は、酸化槽11
と凝集槽13とを接続し、活性炭接触槽12をバイパス
するバイパスライン15を設けた点で図1に示した装置
と異なる。図1及び図2に示した浄水製造装置におい
て、活性炭接触槽は、槽の形態でなくてもよく、配管内
で活性炭接触を行う形態にしてもよく、また、どのよう
な形態の活性炭を含んでいてもよい。例えば、粒状活性
炭を充填したもの、ハニカム構造の活性炭が流路内に設
置されたもの、活性炭が流路壁に塗布されているもので
あってもよい。ハニカム構造のものは、活性炭との接触
効率がよく、また、流路の圧力損失を小さく、さらに活
性炭の能力が低下したときも活性炭の交換が容易である
という利点がある。
【0014】図3は、本発明方法及び活性炭接触を行わ
ない従来法におけるろ過膜の経時変化を示す。ろ過膜に
酸化劣化が起こると、膜材料の高分子の平均分子量が小
さくなるため、膜の強度が低下する。そこで、未使用時
のろ過膜に対する使用時のろ過膜の強度を酸化劣化の評
価として経時的に調査した。図3において、活性炭に接
触しない従来の浄水製造方法においては、点線で示され
るように運転時間の経過に伴い、ろ過膜の強度が著しく
低下しており、酸化劣化が大きいことが分かる。これに
対して、活性炭に接触させた本発明の浄水製造方法の場
合には実線で示されているように、ろ過膜の強度の低下
はほとんど生じなかった。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、原水の酸化処理水中に
残存する酸化剤及びその酸化剤によって発生したラジカ
ルを活性炭に短時間接触させることによって消去させて
から、有機材料で作製したろ過膜を用いて浄水を製造し
ても、ろ過膜の酸化劣化を起こすことなく、ろ過膜の寿
命を長く維持することができる。また、活性炭との接触
をバイパスさせて、残存酸化剤及び発生ラジカルを含む
水を間欠的にろ過膜に透過させることにより、ろ過膜の
強度をほとんど低下することなく、ろ過膜における生物
ファウリングを防止することができ、操作圧力の上昇を
抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す浄水製造装置の略示系
統図である。
【図2】本発明の別の実施例を示す浄水製造装置の略示
系統図である。
【図3】本発明方法及び従来法を実施した場合の膜強度
の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
10 原水導入管 11 酸化槽 12 活性炭接触槽 13 凝集槽 14 膜ろ過装置 15 バイパスライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北沢 照啓 東京都千代田区内神田1丁目1番14号 日 立プラント建設株式会社内 Fターム(参考) 4D006 GA05 GA06 GA07 JA59Z KA01 KA03 KA16 KA64 KB12 KB13 KC21 KD01 KD08 KD19 MC18 MC22 MC23 MC62 PA01 PB02 PB05 PB22 PC51 4D024 AA01 AA05 AB04 AB14 BA02 BC01 DB05 DB21 DB23 4D038 AA01 AB66 BA04 BB06 BB09 BB16 BB18 4D050 AA01 AB55 BB04 BD06 CA06 CA09 CA16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原水中に酸化剤を添加し、原水中の溶解
    性金属を酸化析出させ、固形化した酸化金属をろ過膜で
    除去する浄水製造方法において、膜ろ過を行う前に活性
    炭に接触させて残存酸化剤及び生成ラジカルを消去させ
    ることを特徴とする浄水製造方法。
  2. 【請求項2】 活性炭との接触を間欠的に行う請求項1
    記載の浄水製造方法。
  3. 【請求項3】 酸化槽、活性炭接触手段及び膜ろ過装置
    を順次接続したことを特徴とする浄水製造装置。
  4. 【請求項4】 酸化槽、活性炭接触手段、凝集槽及び膜
    ろ過装置を順次接続したことを特徴とする浄水製造装
    置。
  5. 【請求項5】 酸化槽と膜ろ過装置又は凝集槽とをバイ
    パスラインで接続し、活性炭接触手段を通過しないライ
    ンを設けた請求項3又は4記載の浄水製造装置。
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