JP2001038109A

JP2001038109A - ろ過装置における逆洗方法

Info

Publication number: JP2001038109A
Application number: JP11220109A
Authority: JP
Inventors: Kunio Ebie; 邦雄海老江; Tomoaki Miyanoshita; 友明宮ノ下
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】逆洗直後の、ろ過処理水の性状を改善する。【解決手段】ろ過器２４の逆洗時には、逆洗水に凝集
剤貯槽３０からゼータ電位調整剤を添加する。特に、こ
のゼータ電位調整剤の添加量をゼータ電位測定器３８に
より測定したろ過器２４のろ材のゼータ電位によって、
調整する。これによって、逆洗によりろ材表面に付着さ
せるゼータ電位調整剤の量を適切なものにでき、凝集フ
ロックの捕捉効果を改善して、逆洗直後においても良好
なろ過処理水を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凝集剤を添加した
凝集処理を行った後、ろ過処理を行うろ過装置における
逆洗方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】河川水などを原水として浄水や工業用水
を製造する場合や、排水処理等において、懸濁物質の分
離のために凝集沈殿処理およびろ過処理が広く採用され
ている。すなわち、凝集沈殿処理では、まず原水に対し
アルミ系の凝集剤等を添加混合して、原水中の懸濁物質
を粗大フロック化する。そして、この粗大フロックを沈
殿池に導入して沈殿処理することで、懸濁質の大部分を
除去する。次に、この沈殿池で得られた上澄み水（凝集
沈殿処理水）をろ過装置でさらに処理し、残留する微細
懸濁物をさらに除去する。これによって、清澄な処理水
を得ている。

【０００３】このろ過装置において、ろ材が所定量の懸
濁質を捕捉すると、ろ過抵抗が上昇し、またフロックの
流出が大きくなるため、逆洗を行う。この逆洗は、逆洗
水（通常は処理水）をろ過装置に逆流させ、細くした懸
濁質を除去してろ材を再生することによって行う。

【０００４】そして、この逆洗を行った直後において、
処理水中の懸濁物質（微細フロック）が増加し、十分な
ろ過が行えない場合が多い。

【０００５】これは、通常のろ過処理においては、アル
ミ系の凝集剤を用いた場合は、ろ材の表面に薄く水酸化
アルミニウムが付着し、これが微細な凝集フロックの除
去に貢献しているが、逆洗によってこの付着物が除去さ
れるため、逆洗直後の処理水が悪化するものと考えられ
る。

【０００６】そこで、逆洗水に凝集剤を添加して逆洗を
行うことが提案されている。このような逆洗により、逆
洗の際に凝集剤がろ材中に供給され、ろ材表面のたとえ
ば、水酸化アルミニウムの付着が助長される。従って、
逆洗直後においても、微細フロックの除去を十分なもの
にできると考えられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この逆洗水
に凝集剤を添加した場合においても、逆洗終了直後の処
理水中の懸濁物質量はそれほど改善できないことがわか
った。これは、逆洗時において、凝集剤を添加しても、
この凝集剤をろ材全体に付着させることが難しいからで
ある。すなわち、凝集剤ろ過層の下部（出口付近）にお
いて捕捉される確率が高く、従ってろ過層の下部のろ材
にのみ上記付着物が形成されてしまう。また、洗浄排水
中のアルミニウム濃度が上昇してしまうため、そのまま
放流できないという問題もある。

【０００８】また、逆洗直後に凝集剤の添加量を多くす
ることも考えられるが、この場合には、表面近くのろ材
にのみに付着の形成が行われ、ろ材全体に付着物を形成
することができない。そこで、ろ過直後において処理水
の悪化を防げなかった。

【０００９】さらに、最近では、クリプトスポリジウム
などの病原性原虫を除去する目的で、非常に精密なろ過
が求めれらている。そこで、逆洗直後における懸濁物質
の流出をさらに減少したいという要求もある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、凝集剤を添加
した凝集処理を行った後、ろ過処理を行うろ過装置にお
ける逆洗方法において、逆洗水の全量または一部にゼー
タ電位調整剤を添加してろ過装置の逆洗を行うととも
に、この逆洗水へのゼータ電位調整剤の添加量をろ過装
置のろ材のゼータ電位に基づいて制御することを特徴と
する。

【００１１】ろ材のゼータ電位は、添加したゼータ電位
調整剤によるろ材表面付着物の形成状態を示している。
そこで、このろ材のゼータ電位を所定値（例えば０〜−
１０ｍＶ）に制御することによって、ろ材の表面状態を
ろ過に好適なものに確実に調整することができる。本発
明に用いるゼータ電位調整剤は、ろ材表面に付着物が形
成されることにより、ゼータ電位が所定値に制御される
ものであればどのようなものも使用可能で、アルミニム
塩や鉄塩等の凝集剤、高分子凝集剤等が用いられる。そ
して、このようにろ材の表面に付着物を確実に形成する
ことで、逆洗後のろ過において、当初より微細フロック
の流出を防止して、良好な水質の処理水を得ることがで
きる。

【００１２】また、本発明は、凝集剤を添加した凝集処
理を行った後、ろ過処理を行うろ過装置における逆洗方
法において、逆洗水の全量または一部にゼータ電位調整
剤を添加してろ過装置の逆洗を行うとともに、このゼー
タ電位調整剤を添加した逆洗水による逆洗の後に所定時
間の静置工程を含むことによって、ろ材と逆洗水中のゼ
ータ電位調整剤との接触を促進させることを特徴とす
る。

【００１３】このように、ゼータ電位調整剤を添加した
逆洗水による逆洗を行い、その後静置時間をおくという
間欠的な逆洗を行う。これによって、ゼータ電位調整剤
とろ材が十分混合するとともに、接触のための時間が得
られ、ろ材表面に例えば、水酸化アルミニウムの付着物
を効果的に形成でき、逆洗後のろ過において、当初より
微細フロックの流出を防止して、良好な水質の処理水を
得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）について、図面に基づいて説明する。

【００１５】図１は、本実施形態に係る凝集分離装置の
全体構成を示す図である。河川水、湖沼水などの原水
は、まず混和槽１０に流入される。この混和槽１０に
は、凝集剤貯槽１２からの凝集剤が凝集剤ポンプ１４に
よって供給される。凝集剤は、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミ
ニウム）などの無機アルミニウム凝集剤が好ましいが、
他の凝集剤であってもかまわない。そして、混和槽１０
には、攪拌機１６が設けられており、原水と凝集剤が急
速攪拌される。この混和槽１０において、凝集剤が混和
された凝集剤混和水は、凝集槽１８に流入する。この凝
集槽１８には、緩速攪拌機２０が配置されており、凝集
剤混和水が緩速攪拌され、凝集フロックの合体、粗大化
が図られる。

【００１６】次に、凝集槽１８からの緩速攪拌後の凝集
剤混和水は、傾斜板沈殿槽２２に流入する。この傾斜板
沈殿槽２２は、仕切板２２ａにより入口側と出口側に仕
切られており、入口側に槽深の深い沈殿部２２ｂが形成
されている。そして、この沈殿部２２ｂの下部は、沈殿
汚泥を貯留する汚泥貯留部分２２ｃになっている。ま
た、出口側には多数の傾斜板２２ｄが配置されて傾斜板
沈殿部２２ｅが形成されている。凝集剤混和水は沈殿部
２２ｂに流入され、ここで沈殿処理された後、仕切板２
２ａの下を通過して、傾斜板沈殿部２２ｅを上向流で通
過する。そして、この傾斜板沈殿部２２ｅの傾斜板２２
ｄを通過する際にさらに沈殿処理がなされ、スラッジが
槽底へ向けて沈殿する。傾斜板沈殿部２２ｅの槽底は、
汚泥貯留部分２２ｃに向けて深くなるように傾斜してい
るため、沈殿スラッジは重力により汚泥貯留部分２２ｃ
に移動する。そして、傾斜板沈殿部２２ｅを通過した上
澄みが傾斜板沈殿槽２２から排出される。なお、傾斜板
沈殿槽２２の汚泥貯留部分２２ｃに沈殿した汚泥は、適
宜引き抜かれ別途処分される。

【００１７】このような凝集沈殿処理により、傾斜板沈
殿槽２２からの沈殿処理水は、懸濁固形物のかなりの部
分は除去されたものになっている。この沈殿処理水は、
ろ過器２４に流入される。このろ過器２４は、アンスラ
サイトのろ過層２４ｂと、砂のろ過層２４ａの二層のろ
過層を有する圧力式の急速ろ過器である。なお、場合に
よっては、沈殿処理水に追加の凝集剤注入あるいは凝集
助剤注入を行いラインミキサーにて撹拌し、ろ過器２４
に供給してもよく、またろ過器は重量式ろ過器であって
もよい。

【００１８】ろ過層２４ｂのろ材としてアンスラサイト
以外のろ材を使用してもよいし、またこのろ過層２４ｂ
自体を省略してもよい。また、ろ過層２４ａについて、
砂に代えガーネットなどを利用したり、砂及びガーネッ
トを多層とすることも好適である。

【００１９】そして、このろ過器２４のろ過処理水は、
処理水タンク２６に貯留された後、配水される。

【００２０】また、この処理水タンク２６内の処理水
は、逆洗ポンプ２８によりろ過器２４の底部に供給でき
るようになっている。そこで、ろ過器２４に処理水を上
向流で供給し、ろ過器２４内のろ過層を逆洗できるよう
になっている。

【００２１】すなわち、通水を継続していくと、次第に
ろ過層に捕捉される懸濁物質が増加しろ材が飽和して、
ろ過器２４はそれ以上懸濁物質を捕捉できなくなる。こ
れは、ろ過抵抗の上昇や、処理水濁度の上昇等によって
確認できる。しかし、通常はろ材が完全に飽和する前
に、洗浄によりろ材の再生を行う。

【００２２】また、洗浄のタイミングは、経験的に得ら
れる時間に基づくタイマー設定や、差圧計によるろ過抵
抗の設定により行われる。さらに、逆洗は、ろ過水を用
いた逆流水洗浄や、逆流水洗浄に表面洗浄あるいは空気
洗浄を組み合わせて行われる。

【００２３】ここで、この逆洗ポンプ２８からろ過器２
４に至る逆洗水のラインには、凝集剤貯槽３０から、ゼ
ータ電位調整剤として、凝集剤が凝集剤ポンプ３２によ
り添加される。この凝集剤としては、上述の凝集剤貯槽
１２と同様にＰＡＣなどが利用され、凝集剤貯槽１２か
らの凝集剤を添加するように構成してもよい。さらに、
酸貯槽３４からの酸（酸性溶液、例えば硫酸）が酸ポン
プ３６によって添加されるように構成されている。

【００２４】本実施形態において、ろ過器２４における
ろ過層２４ａのろ材についてのゼータ電位を検出するゼ
ータ電位測定器３８を有している。このゼータ電位測定
器３８は、ろ材を所定の上向流で重力の影響をうち消し
た状態で、電気泳動により移動させてろ材のゼータ電位
を測定する。

【００２５】そして、このゼータ電位測定器３８は、測
定したろ材のゼータ電位に基づいて、ろ材のゼータ電位
が０〜−１０ｍＶになるように凝集剤ポンプ３２による
凝集剤の添加量および酸ポンプ３６による酸の添加量を
制御する。すなわち、ＰＡＣであれば、水酸化アルミニ
ウムがろ材表面上に付着することで、ろ材のゼータ電位
が上昇する。また、酸の添加によってもゼータ電位が変
化するため酸の添加量も調整する。

【００２６】すなわち、ろ材のゼータ電位は、ろ材表面
への凝集剤（例えば、水酸化アルミニウム）の付着状態
を示している。そこで、このろ材のゼータ電位を所定値
（０〜−１０ｍＶ）に制御することによって、ろ材の表
面状態を微細フロックを捕捉しやすい状態に調整するこ
とができる。そして、このようにろ材の表面に水酸化ア
ルミニウムを確実に付着させることで、逆洗後のろ過に
おいて、当初より微細フロックの流出を防止して、良好
な水質の処理水を得ることができる。

【００２７】なお、ゼータ電位調整剤としてＰＡＣを用
いる場合において、逆洗水のｐＨは、５．５程度にする
ことが、凝集剤による凝集、すなわち水酸化物によるろ
材表面の付着形成のために好ましい。そこで、酸ポンプ
３６は、逆洗水のｐＨが５．５程度になるように制御
し、この状態でろ材のゼータ電位が０〜−１０ｍＶの範
囲に収まるように凝集剤の添加量を制御することも好適
である。このためには、逆洗水または、逆洗排水のｐＨ
を計測し、酸添加量を制御することが好ましい。なお、
逆洗水のｐＨは、４．０〜６．０程度の範囲で制御する
ことが現実的である。

【００２８】ここで、本実施形態では、次のような手順
で逆洗を行う。（ｉ）まずろ過処理水をそのままで逆流
させる逆洗を行う。例えば、ＬＶ（空塔線速度）＝３７
ｍ／ｈ×６分。（ｉｉ）次に凝集剤（例えばＰＡＣ）お
よび酸を添加した逆洗水による逆洗を行う。ＬＶ＝３７
ｍ／ｈ×１分。（ｉｉｉ）次に、３０秒静置状態で休止
する。（ｉｖ）次に凝集剤（例えばＰＡＣ）および酸を
添加した逆洗水による逆洗を行う。ＬＶ＝３７ｍ／ｈ×
１分。（ｖ）次に、３０秒静置状態で休止する。（ｖ
ｉ）そして、ろ過処理水をそのままで逆流させる逆洗を
行う。例えば、ＬＶ（空塔線速度）＝３７ｍ／ｈ×１
分。

【００２９】このようにして、ゼータ電位調整剤として
の凝集剤および酸を添加した逆洗水による逆洗を短時間
行い、その後休止時間をおくという間欠的な逆洗を行
う。これによって、凝集剤とろ材が十分混合するととも
に、接触のための時間が得られ、ろ材表面に凝集剤（例
えば、水酸化アルミニウム）が十分に付着される。

【００３０】「ゼータ電位の説明」上述のように、本実
施形態では、ろ材のゼータ電位が０〜−１０ｍＶになる
ように逆洗水への凝集剤添加量を調整する。このゼータ
電位は、固体と液体の界面を横切って存在する電気的ポ
テンシャルを示すものであり、水中の懸濁物質について
の表面荷電を示す。通常、河川水等に含まれる懸濁物質
（粘度成分や藻類等）は負に帯電しており、懸濁物質が
各々負に帯電していることから電気的に反発し、凝集し
にくい状態になっている。凝集剤は、この電位の中和を
まず行い反発力を弱め、その後に集塊化つまり凝集を行
う。従って、凝集フロックのゼータ電位は中和点つまり
ゼロに近い方が望ましい。通常、原水中の懸濁物質のゼ
ータ電位は−２０ｍＶ以下で、凝集フロックのゼータ電
位は−１０ｍＶ以上となっている。

【００３１】ここで、浄水処理で一般に用いられる凝集
沈殿・急速ろ過法において、急速ろ過器より、特にろ過
開始直後に微小なフロックが流出することが知られてい
る。この微小なフロックのゼータ電位は、−１５ｍＶ以
下と低く、凝集が十分に行われていないことが知られて
いる。

【００３２】ろ材も水中の懸濁物質と同様にそのままで
は負に帯電しており、ろ材のゼータ電位を−１０ｍＶ以
上にすることによって、ろ材表面への凝集剤水酸化物の
付着を十分なものにできる。そして、この付着物を形成
することで、フロックの捕捉能力を改善し、処理水中の
懸濁物質濃度の上昇を防止することができる。なお、ゼ
ータ電位を０ｍＶ以上にするのは、経済的ではなく、ま
た洗浄排水中のアルミニウム濃度が高くなるので、好ま
しくない。

【００３３】

【実施例】図１の装置を用いて実験を行った。

【００３４】「実験条件」・原水流量：23.6m^３/d ・混和槽：滞留時間4分、Ｇ値250〜400s^−１・沈殿池：上向流式傾斜板付き沈殿池、滞留時間40分、
上昇速度5cm/min ・ろ過器仕様：φ500mm×H4000mm（濾過面積0.196
m^２）、ろ層高700mm ・ろ過速度（LV）：5m/h（120m/d）・ろ材：ケイ砂比重2.5、有効径0.7mm、均等係数1.2 ・通水時間：48時間（タイマーにより洗浄開始）・原水濁度：8〜30度・原水pH：7.5〜8.2 ・凝集剤：PAC10〜30mg/l ・目標処理水濁度：0.1度未満「実験結果」濁度８度の原水に凝集剤としてＰＡＣを１
０ｍｇ／Ｌ添加し、ｐＨを７．０に調整するために酸と
して硫酸を加え、混和槽１０にて攪拌機１６を用いて混
和を行い、凝集槽１８にて緩速撹拌を行い、傾斜板沈殿
槽（傾斜板無しでもよい）２２にて沈殿処理を行った
後、ろ過器２４に供給して処理水を得た。

【００３５】ところで、ろ過器２４は、ある程度通水を
行っていくと、濁質により濾材の間隙が飽和し、通水を
継続できなくなる。このろ過が継続できなくなるまでの
時間は、ろ過器流入水中の濁質濃度や通水速度などによ
って異なり、通常は２４〜７２時間程度であるが、本実
験では４８時間毎に逆洗を行った。

【００３６】この逆洗条件は、水逆洗をＬＶ＝３７ｍ／
ｈ×６分、（ｉ）ＰＡＣ１０ｍｇ／Ｌと７５％硫酸を２
０ｍＬ／ｍ^３注入した水逆洗をＬＶ＝３７ｍ／ｈ×１
分、休止３０秒、（ｉｉ）７５％硫酸を２０ｍＬ／ｍ^３
注入した水逆洗をＬＶ＝３７ｍ／ｈ×１分、休止３０
秒、（ｉｉｉ）７５％硫酸を２０ｍＬ／ｍ^３注入した水
逆洗をＬＶ＝３７ｍ／ｈ×１分、とした。この時、ＰＡ
Ｃと７５％硫酸を注入した水のｐＨは５．５であった
が、７５％硫酸の注入率は、ｐＨを４．０〜６．０にす
るよう注入することがＰＡＣの効果を高めるためには好
ましい。

【００３７】また、ＰＡＣと７５％硫酸を注入した逆洗
を間欠的に行っているのは、無駄なくＰＡＣを濾材全体
に接触させるためである。間欠的に行うことにより、Ｐ
ＡＣがろ材全体に拡散する時間が与えられ、撹拌力の弱
い濾層内で効率よく、ＰＡＣを全体に行き渡らせること
ができる。

【００３８】このような処理により、逆洗直後において
も、処理水の悪化はなく、目標濁度を継続して維持でき
ることが確認できた。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
逆洗水へのゼータ電位調整剤の添加量をろ過装置のろ材
のゼータ電位に基づいて制御する。ろ材の表面にゼータ
電位調整剤が付着して、ろ材の表面状態をろ過に好適な
ものにできる。そこで、逆洗後のろ過において、当初よ
り微細フロックの流出を防止して、良好な水質の処理水
を得ることができる。

【００４０】また、ゼータ電位調整剤を添加した逆洗水
による逆洗を行い、その後静止時間をおくという間欠的
な逆洗を行うことで、ゼータ電位調整剤とろ材が十分混
合するとともに、接触のための時間が得られ、ろ材表面
にゼータ電位調整剤の付着を確実なものとすることがで
き、逆洗後のろ過において、当初より微細フロックの流
出を防止して、良好な水質の処理水を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０混和槽、１８凝集槽、２２傾斜板沈殿槽、２
４ろ過器、３０凝集剤貯槽、３２凝集剤ポンプ、
３８ゼータ電位測定器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｆターム(参考） 4D024 AA05 AB04 AB14 BA13 BB01 DA03 DA04 DA07 DB02 DB12 DB20 DB21 4D041 BA01 BA28 BB02 BB04 BB08 BB23 BC12 BC15 BC22 BD18 CB00 4D066 AA05 AA07 AB07 AC08 BB01 FA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凝集剤を添加した凝集処理を行った後、
ろ過処理を行うろ過装置における逆洗方法において、逆洗水の全量または一部にゼータ電位調整剤を添加して
ろ過装置の逆洗を行うとともに、この逆洗水へのゼータ
電位調整剤の添加量をろ過装置のろ材のゼータ電位に基
づいて制御することを特徴とするろ過装置における逆洗
方法。
【請求項２】凝集剤を添加した凝集処理を行った後、
ろ過処理を行うろ過装置における逆洗方法において、逆洗水の全量または一部にゼータ電位調整剤を添加して
ろ過装置の逆洗を行うとともに、このゼータ電位調整剤
を添加した逆洗水による逆洗の後に所定時間の静置工程
を含むことによって、ろ材と逆洗水中のゼータ電位調整
剤との接触を促進させることを特徴とするろ過装置にお
ける逆洗方法。