JP2001047043A - 膜濾過方法及び装置 - Google Patents
膜濾過方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 予め目詰まり物質を効率よく除去し、膜に対
する負荷を低減し、濾過水量の回収率を増加させるとと
もに、酸化剤の使用量を低減し、目詰まりの少ない膜濾
過方法及びこの方法を実施する装置を提供すること。 【解決手段】 原水に酸素含有ガスを供給した加圧水を
注入、混合し、浮上分離槽４で懸濁物を浮上分離し、浮
上分離水を膜モジュール１で全量濾過し、濾過水に酸化
剤を注入した後、マンガン酸化吸着槽５で濾過してマン
ガンを除去し、処理水を得る。膜濾過水の一部は、加圧
水として循環使用する。
する負荷を低減し、濾過水量の回収率を増加させるとと
もに、酸化剤の使用量を低減し、目詰まりの少ない膜濾
過方法及びこの方法を実施する装置を提供すること。 【解決手段】 原水に酸素含有ガスを供給した加圧水を
注入、混合し、浮上分離槽４で懸濁物を浮上分離し、浮
上分離水を膜モジュール１で全量濾過し、濾過水に酸化
剤を注入した後、マンガン酸化吸着槽５で濾過してマン
ガンを除去し、処理水を得る。膜濾過水の一部は、加圧
水として循環使用する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地下水、河川水、
湖沼水などを飲用に供するための、膜を用いた浄水処理
に係り、特に、原水中の溶存マンガン及び溶存鉄を効率
よく除去しうる膜濾過方法及び装置に関する。
湖沼水などを飲用に供するための、膜を用いた浄水処理
に係り、特に、原水中の溶存マンガン及び溶存鉄を効率
よく除去しうる膜濾過方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、河川水、湖沼水などの濁質分を濾
過して飲用に供するケースが増える傾向にあり、膜を用
いて濾過する際に最も重要なことは、濾過水量が安定し
て供給できることである。しかし、原水の懸濁物を膜で
濾過すると、膜面にゲル層が生じ、このゲル層が抵抗と
なり、濾過圧の上昇に伴って透過流束が減少する。一定
の透過流束を保持するため、原水を膜濾過装置に循環
し、ゲル層を剥離できる流束を与える方法が用いられて
いる。しかし、この方法では、循環水の懸濁物が高濃度
となり、しだいに透過流束が減少してしまう。したがっ
て、循環水の引抜きを行い、原水を供給することで懸濁
濃度を低下させる操作が必要であった。また、このよう
に高濃度の濁質水を膜で濾過すると、循環に要する動力
費の増大及び濾過水量の回収率が低下する。
過して飲用に供するケースが増える傾向にあり、膜を用
いて濾過する際に最も重要なことは、濾過水量が安定し
て供給できることである。しかし、原水の懸濁物を膜で
濾過すると、膜面にゲル層が生じ、このゲル層が抵抗と
なり、濾過圧の上昇に伴って透過流束が減少する。一定
の透過流束を保持するため、原水を膜濾過装置に循環
し、ゲル層を剥離できる流束を与える方法が用いられて
いる。しかし、この方法では、循環水の懸濁物が高濃度
となり、しだいに透過流束が減少してしまう。したがっ
て、循環水の引抜きを行い、原水を供給することで懸濁
濃度を低下させる操作が必要であった。また、このよう
に高濃度の濁質水を膜で濾過すると、循環に要する動力
費の増大及び濾過水量の回収率が低下する。
【０００３】さらに、原水に酸化剤を注入して溶存する
マンガン及び鉄を酸化して除去することが知られている
が、この方法では、生成する酸化物が膜の目詰まりの原
因となる。そこで、濾過圧の上昇を解消するため膜の洗
浄を頻繁に行うと、濾過水量の回収率が低下する。ま
た、特に、原水中にマンガンが溶存する場合、酸化剤と
反応し、膜面に酸化態マンガンがコーティングされ、通
常の水洗浄や空気洗浄では洗浄の効果が期待できず、酸
性液及び還元剤による洗浄操作を必要とし、膜濾過の維
持管理が煩雑化するという問題があった。
マンガン及び鉄を酸化して除去することが知られている
が、この方法では、生成する酸化物が膜の目詰まりの原
因となる。そこで、濾過圧の上昇を解消するため膜の洗
浄を頻繁に行うと、濾過水量の回収率が低下する。ま
た、特に、原水中にマンガンが溶存する場合、酸化剤と
反応し、膜面に酸化態マンガンがコーティングされ、通
常の水洗浄や空気洗浄では洗浄の効果が期待できず、酸
性液及び還元剤による洗浄操作を必要とし、膜濾過の維
持管理が煩雑化するという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の問題点を解消し、前もって目詰まり物質を効率よく
除去し、膜に対する負荷を低減し、濾過水量の回収率を
増加させるとともに、酸化剤の使用量を低減し、目詰ま
りの少ない膜濾過方法及びこの方法を実施する装置を提
供することを目的とする。
術の問題点を解消し、前もって目詰まり物質を効率よく
除去し、膜に対する負荷を低減し、濾過水量の回収率を
増加させるとともに、酸化剤の使用量を低減し、目詰ま
りの少ない膜濾過方法及びこの方法を実施する装置を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、原水に加圧水
を供給し、加圧水に溶解している酸素で酸化鉄を生成さ
せるとともに、放圧によって生じる微小気泡で懸濁物を
浮上分離させた後に、膜濾過を行い、その透過水中の溶
存マンガンを酸化剤で酸化し、除去すれば、前記の課題
を解決しうるという知見に基づいて完成したものであ
る。
を供給し、加圧水に溶解している酸素で酸化鉄を生成さ
せるとともに、放圧によって生じる微小気泡で懸濁物を
浮上分離させた後に、膜濾過を行い、その透過水中の溶
存マンガンを酸化剤で酸化し、除去すれば、前記の課題
を解決しうるという知見に基づいて完成したものであ
る。
【０００６】すなわち、本発明の膜濾過方法は、原水に
酸素含有ガスを供給した加圧水を注入、混合し、懸濁物
を浮上分離する処理工程と、浮上分離水を膜で全量濾過
する膜濾過工程と、濾過水に酸化剤を注入した後、マン
ガン砂で濾過する処理工程とから成り、膜濾過水の一部
を加圧水として循環使用することを特徴とする。本発明
の方法において、浮上分離槽に導入して浮上分離する前
に、予め原水を曝気し、原水中の鉄イオンなどのイオン
を充分に酸化しておくことが好ましい。また、本発明の
膜濾過装置は、加圧水供給装置と、浮上分離槽と、膜分
離槽と、マンガン酸化吸着槽とを順次接続し、膜分離槽
からの透過水の一部を加圧水供給装置に接続する配管を
設けたことを特徴とする。加圧水供給装置は、具体的に
は、空気圧縮機を備えた加圧水タンクであってよい。本
発明の膜分離装置において、浮上分離槽の前段に曝気槽
を設けるのが好ましい。
酸素含有ガスを供給した加圧水を注入、混合し、懸濁物
を浮上分離する処理工程と、浮上分離水を膜で全量濾過
する膜濾過工程と、濾過水に酸化剤を注入した後、マン
ガン砂で濾過する処理工程とから成り、膜濾過水の一部
を加圧水として循環使用することを特徴とする。本発明
の方法において、浮上分離槽に導入して浮上分離する前
に、予め原水を曝気し、原水中の鉄イオンなどのイオン
を充分に酸化しておくことが好ましい。また、本発明の
膜濾過装置は、加圧水供給装置と、浮上分離槽と、膜分
離槽と、マンガン酸化吸着槽とを順次接続し、膜分離槽
からの透過水の一部を加圧水供給装置に接続する配管を
設けたことを特徴とする。加圧水供給装置は、具体的に
は、空気圧縮機を備えた加圧水タンクであってよい。本
発明の膜分離装置において、浮上分離槽の前段に曝気槽
を設けるのが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照して本発明を実
施例に基づいて詳述する。図１は、本発明の方法を実施
する膜濾過装置の一実施例を示す系統図である。図１に
おいて、膜モジュール１に導入する原水２０は、まず、
原水槽２に貯留され、原水送水ポンプ７で曝気槽３へ送
水される。ここで、空気圧縮機１３から空気を曝気槽３
へ吹き込まれ、原水中のイオン、例えば、鉄イオンが酸
化される。充分に酸化された原水２０は、次の曝気槽３
と浮上分離槽４間が下部で連通している阻流壁１５の連
通口から浮上分離槽４に移入される。ここでは、膜モジ
ュール１の濾過水が循環ポンプ８で加圧水タンク６に送
水され、また、空気圧縮機１３からの圧縮空気が加圧水
タンク６へ圧入される。濾過水に充分に空気が溶解され
た後、排出弁１４を開き、加圧水は浮上分離槽４へ排出
され、曝気で酸化された原水２０と混合される。加圧水
に溶解している空気は、放圧されたことにより微細な気
泡となって、原水中の懸濁物とともに浮上する。浮上し
た懸濁物は、浮上物排出口９から系外へ排出される。ま
た、浮上物の排出量は、原水送水ポンプ７の送水量と加
圧水タンク６の排出水量を加算した水量から、膜モジュ
ール１の濾過水量を減算した差分から決定され、水の回
収率に影響する。
施例に基づいて詳述する。図１は、本発明の方法を実施
する膜濾過装置の一実施例を示す系統図である。図１に
おいて、膜モジュール１に導入する原水２０は、まず、
原水槽２に貯留され、原水送水ポンプ７で曝気槽３へ送
水される。ここで、空気圧縮機１３から空気を曝気槽３
へ吹き込まれ、原水中のイオン、例えば、鉄イオンが酸
化される。充分に酸化された原水２０は、次の曝気槽３
と浮上分離槽４間が下部で連通している阻流壁１５の連
通口から浮上分離槽４に移入される。ここでは、膜モジ
ュール１の濾過水が循環ポンプ８で加圧水タンク６に送
水され、また、空気圧縮機１３からの圧縮空気が加圧水
タンク６へ圧入される。濾過水に充分に空気が溶解され
た後、排出弁１４を開き、加圧水は浮上分離槽４へ排出
され、曝気で酸化された原水２０と混合される。加圧水
に溶解している空気は、放圧されたことにより微細な気
泡となって、原水中の懸濁物とともに浮上する。浮上し
た懸濁物は、浮上物排出口９から系外へ排出される。ま
た、浮上物の排出量は、原水送水ポンプ７の送水量と加
圧水タンク６の排出水量を加算した水量から、膜モジュ
ール１の濾過水量を減算した差分から決定され、水の回
収率に影響する。
【０００８】懸濁物を取り除かれた浮上分離水は、移送
ポンプ１６により膜モジュール１へ移送され、残存して
いる懸濁物がさらに取り除かれる。濾過水の一部は、加
圧水タンク６へ循環され、約７０％の濾過水は、マンガ
ン酸化吸着槽５へ流入する。流入中に次亜塩素酸ナトリ
ウムなどの酸化剤１２が酸化剤注入ポンプ１０から注入
され、曝気で酸化されなかった溶存マンガンが酸化剤に
よって酸化される。マンガン酸化吸着槽５は、マンガン
触媒をコーティングした粒状のマンガン砂で満たされ、
濾過水中のマンガンはマンガン砂によって吸着される。
こうして処理された処理水２１は、飲用に供給される。
ポンプ１６により膜モジュール１へ移送され、残存して
いる懸濁物がさらに取り除かれる。濾過水の一部は、加
圧水タンク６へ循環され、約７０％の濾過水は、マンガ
ン酸化吸着槽５へ流入する。流入中に次亜塩素酸ナトリ
ウムなどの酸化剤１２が酸化剤注入ポンプ１０から注入
され、曝気で酸化されなかった溶存マンガンが酸化剤に
よって酸化される。マンガン酸化吸着槽５は、マンガン
触媒をコーティングした粒状のマンガン砂で満たされ、
濾過水中のマンガンはマンガン砂によって吸着される。
こうして処理された処理水２１は、飲用に供給される。
【０００９】上記のような膜モジュール１には、図２に
示したような外圧式の中空糸膜１Ａが用いられる。この
中空糸膜１Ａとしては、ポリアクリロニトリルなどの材
質からなり、孔径０．０１〜０．１μｍの細孔を有する
多孔質の円筒状中空糸膜が用いられる。図２において、
供給水２２は、外側から内側へ全量透過し、中空部１Ｂ
を通じて透過水２３が得られる。供給水２２中の懸濁物
は、中空糸膜１Ａで阻止され、懸濁物層２４を形成す
る。
示したような外圧式の中空糸膜１Ａが用いられる。この
中空糸膜１Ａとしては、ポリアクリロニトリルなどの材
質からなり、孔径０．０１〜０．１μｍの細孔を有する
多孔質の円筒状中空糸膜が用いられる。図２において、
供給水２２は、外側から内側へ全量透過し、中空部１Ｂ
を通じて透過水２３が得られる。供給水２２中の懸濁物
は、中空糸膜１Ａで阻止され、懸濁物層２４を形成す
る。
【００１０】
【実施例】溶存マンガン及び溶存鉄を含有する井戸水に
各種の前処理を施した後、０．４ｍ2 中空糸膜モジュー
ルによる濾過時の差圧を測定し、その際差圧の経時変化
を図３に示す。井戸水に酸化剤として次亜塩素酸ナトリ
ウムを１ｍｇ／Ｌ添加し、混合した後に、中空糸膜モジ
ュールで濾過した場合の濾過差圧の経時変化を図３中に
曲線Ａで示す。また、井戸水に空気を吹き込み、曝気を
行った後、中空糸膜モジュールで濾過した場合の濾過差
圧の経時変化を図３中に曲線Ｂで示す。さらに、空気を
加圧した水を井戸水に添加した後、浮上物を分離した清
澄水を中空糸膜モジュールで濾過した場合の濾過差圧の
経時変化を図３中に曲線Ｃで示す。図３に示した結果か
ら、懸濁物を浮上分離した後に、膜モジュールで濾過す
れば、長時間にわたって膜の濾過性能を保持できること
が判る。
各種の前処理を施した後、０．４ｍ2 中空糸膜モジュー
ルによる濾過時の差圧を測定し、その際差圧の経時変化
を図３に示す。井戸水に酸化剤として次亜塩素酸ナトリ
ウムを１ｍｇ／Ｌ添加し、混合した後に、中空糸膜モジ
ュールで濾過した場合の濾過差圧の経時変化を図３中に
曲線Ａで示す。また、井戸水に空気を吹き込み、曝気を
行った後、中空糸膜モジュールで濾過した場合の濾過差
圧の経時変化を図３中に曲線Ｂで示す。さらに、空気を
加圧した水を井戸水に添加した後、浮上物を分離した清
澄水を中空糸膜モジュールで濾過した場合の濾過差圧の
経時変化を図３中に曲線Ｃで示す。図３に示した結果か
ら、懸濁物を浮上分離した後に、膜モジュールで濾過す
れば、長時間にわたって膜の濾過性能を保持できること
が判る。
【００１１】井戸水に酸化剤を添加すると、溶存マンガ
ン及び溶存鉄は酸化され、懸濁物として生成し、膜の目
詰まりによる濾過圧の上昇を引き起こす。一方、空気吹
き込みの場合、溶存鉄は容易に酸化され、懸濁物として
膜で捕捉されるが、溶存マンガンは溶解した状態で膜を
通過する。したがって、溶存マンガンは、中空糸膜モジ
ュールで濾過した後、酸化剤で酸化し、マンガン砂で分
離すれば、膜に対する懸濁物負荷を低減することができ
る。
ン及び溶存鉄は酸化され、懸濁物として生成し、膜の目
詰まりによる濾過圧の上昇を引き起こす。一方、空気吹
き込みの場合、溶存鉄は容易に酸化され、懸濁物として
膜で捕捉されるが、溶存マンガンは溶解した状態で膜を
通過する。したがって、溶存マンガンは、中空糸膜モジ
ュールで濾過した後、酸化剤で酸化し、マンガン砂で分
離すれば、膜に対する懸濁物負荷を低減することができ
る。
【００１２】
【発明の効果】本発明の膜濾過方法及び装置によれば、
膜の濾過前に原水中の懸濁物及び曝気によって酸化され
易い鉄分を除去し、膜濾過後に曝気によって酸化され難
いマンガン分を酸化剤で酸化することで、酸化剤の使用
量を節約でき、また、濾過すべき水に懸濁物が少ないこ
とから長期間にわたって膜の濾過性能を保持でき、維持
管理の容易な処理システムを提供することができる。ま
た、膜の洗浄周期が長く、洗浄に要する濾過水の使用量
が少なくてすむため、水の高回収率を可能にすることが
できる。
膜の濾過前に原水中の懸濁物及び曝気によって酸化され
易い鉄分を除去し、膜濾過後に曝気によって酸化され難
いマンガン分を酸化剤で酸化することで、酸化剤の使用
量を節約でき、また、濾過すべき水に懸濁物が少ないこ
とから長期間にわたって膜の濾過性能を保持でき、維持
管理の容易な処理システムを提供することができる。ま
た、膜の洗浄周期が長く、洗浄に要する濾過水の使用量
が少なくてすむため、水の高回収率を可能にすることが
できる。
【図１】本発明の一実施例を示す膜濾過装置の系統図で
ある。
ある。
【図２】本発明に用いる中空糸膜の一例を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】実施例で行った各種前処理後の膜濾過時の差圧
の経時変化図である。
の経時変化図である。
１ 中空糸膜モジュール １Ａ 中空糸膜 １Ｂ 中空部 ２ 原水槽 ３ 曝気槽 ４ 浮上分離槽 ５ マンガン酸化吸着槽 ６ 加圧水タンク ７ 原水送水ポンプ ８ 循環ポンプ ９ 浮上物排出口 １０ 酸化剤注入ポンプ １２ 酸化剤 １３ 空気圧縮機 １４ 排出弁 １５ 阻流壁 ２０ 原水 ２１ 処理水 ２２ 供給水 ２３ 透過水 ２４ 懸濁物層
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｂ ４Ｄ０５０ 1/64 1/64 Ａ 1/72 1/72 1/76 1/76 Ｚ 9/00 ５０２ 9/00 ５０２Ｄ ５０２Ｇ ５０２Ｈ ５０２Ｒ ５０３ ５０３Ａ ５０４ ５０４Ｂ ５０４Ｅ Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA01 HA28 HA95 KA01 KA41 KA72 KB12 KB15 KD01 KD09 KD24 MA01 MA02 MA22 MB02 MC39 PA01 PB04 PB05 PB22 PB70 PC80 4D017 AA01 BA13 CA05 CB01 EA03 4D024 AA01 AA05 AB17 BA14 BB01 CA01 DB03 DB04 DB05 DB08 DB23 DB24 4D037 AA01 AA05 AB02 AB08 BA02 CA01 CA02 CA03 CA11 CA12 4D038 AA02 AB66 AB89 BB04 BB06 BB09 BB16 BB17 4D050 AA02 AB55 BB01 BB06 BC04 BD02 BD03 BD06 CA04 CA06 CA09 CA15
Claims (4)
- 【請求項１】 原水に酸素含有ガスを供給した加圧水を
注入、混合し、懸濁物を浮上分離する処理工程と、浮上
分離水を膜で全量濾過する膜濾過工程と、濾過水に酸化
剤を注入した後、マンガン砂で濾過する処理工程とから
成り、膜濾過水の一部を加圧水として循環使用すること
を特徴とする膜濾過方法。 - 【請求項２】 原水を予め酸素含有ガスで曝気した後、
浮上分離槽に導入して浮上分離する請求項１記載の膜濾
過方法。 - 【請求項３】 加圧水供給装置と、浮上分離槽と、膜分
離槽と、マンガン酸化吸着槽とを順次接続し、膜分離槽
からの透過水の一部を加圧水供給装置に接続する配管を
設けたことを特徴とする膜濾過装置。 - 【請求項４】 浮上分離槽の前段に曝気槽を設けた請求
項３記載の膜濾過装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11221884A JP2001047043A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 膜濾過方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11221884A JP2001047043A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 膜濾過方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001047043A true JP2001047043A (ja) | 2001-02-20 |
Family
ID=16773699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11221884A Pending JP2001047043A (ja) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | 膜濾過方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001047043A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003170157A (ja) * | 2001-12-06 | 2003-06-17 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 浮遊物質含有海水の浄化装置 |
| US7000414B2 (en) | 2002-08-06 | 2006-02-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Defrost and refrigerator employing the same |
| JP2007130526A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Kurita Water Ind Ltd | 排水処理装置及び排水処理方法 |
| KR101134099B1 (ko) | 2009-12-18 | 2012-04-13 | 한국건설기술연구원 | 잉여공기를 재이용하는 용존공기부상장치와 침지식 막여과 장치의 일체형 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법 |
| CN104276691A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-14 | 同济大学 | 一种强化除铁锰反应沉淀耦合池 |
| CN108218014A (zh) * | 2016-12-13 | 2018-06-29 | 鞍钢股份有限公司 | 一种含油石墨废水的深度处理方法 |
-
1999
- 1999-08-05 JP JP11221884A patent/JP2001047043A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003170157A (ja) * | 2001-12-06 | 2003-06-17 | Kansai Electric Power Co Inc:The | 浮遊物質含有海水の浄化装置 |
| JP4549000B2 (ja) * | 2001-12-06 | 2010-09-22 | Ｉｄｅｃ株式会社 | 浮遊物質含有海水の浄化装置 |
| US7000414B2 (en) | 2002-08-06 | 2006-02-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Defrost and refrigerator employing the same |
| JP2007130526A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Kurita Water Ind Ltd | 排水処理装置及び排水処理方法 |
| KR101134099B1 (ko) | 2009-12-18 | 2012-04-13 | 한국건설기술연구원 | 잉여공기를 재이용하는 용존공기부상장치와 침지식 막여과 장치의 일체형 수처리 장치 및 이를 이용한 수처리 방법 |
| CN104276691A (zh) * | 2014-09-23 | 2015-01-14 | 同济大学 | 一种强化除铁锰反应沉淀耦合池 |
| CN108218014A (zh) * | 2016-12-13 | 2018-06-29 | 鞍钢股份有限公司 | 一种含油石墨废水的深度处理方法 |
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