JP2001239137A - 水処理方法および水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 病原性微生物を効果的に不活性化する。 【解決手段】 オゾン接触塔１４でオゾン処理した後、
活性炭処理塔２６で活性炭処理した活性炭処理水を金属
膜ろ過装置３６で処理する。金属膜ろ過装置３６によ
り、クリプトスポリジウム・オーシストなどの病原性微
生物を除去する。そして、金属膜ろ過装置３６の逆洗に
先立って、オゾン発生装置１８からのオゾンを混合器４
６に供給して、オゾン水を金属膜ろ過装置３６に供給す
る。これによって、金属膜に捕捉されていた病原性微生
物が不活性化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オゾン処理、活性
炭処理、および金属膜ろ過を行う水処理方法およびその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、上水の処理施設においては、
凝集沈殿＋砂ろ過＋塩素消毒という処理方法が広く採用
されている。しかし、病原性微生物の中で、クリプトス
ポリジウム・オーシストなどは、凝集沈殿＋砂ろ過とい
う処理によって完全には除去することができず、かつ塩
素消毒によっても通常不活性化することができない。

【０００３】そこで、クリプトスポリジウム・オーシス
トなどの病原性微生物を除去したいという要望があり、
ＭＦ（精密ろ過膜）、ＵＦ（限外ろ過）膜を利用した膜
ろ過法が採用されている。

【０００４】膜ろ過法は、膜の孔径以上の大きさの懸濁
物質を除去するものであり、ＭＦ膜、ＵＦ膜はその孔径
が非常に小さいため、凝集沈殿＋砂ろ過と同様の処理機
能を備える上、数μｍ以上の大きさを持つクリプトスポ
リジウム・オーシストなどの病原性微生物を確実に除去
することができる。また、これら膜ろ過装置は、無人運
転も可能であり、広く採用されるようになってきてい
る。

【０００５】ここで、原水中に有機物が多く含まれてい
る場合には、膜ろ過装置のみでは、負荷が大きくなりす
ぎる。そこで、このような場合には、オゾン処理や、活
性炭処理を併用し、原水→オゾン処理→活性炭処理→膜
ろ過処理という処理が行われる。このように、オゾン処
理および活性炭処理を行うことで、原水中の有機物の多
くが除去され、最終的に処理水質が向上するとともに、
膜の目詰まりを抑制することができ、安定した運転を行
うことができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
処理において、膜ろ過装置において分離された固形物
は、逆洗排水などとして系外に排出される。また、クリ
プトスポリジウム・オーシストなどの病原性微生物は、
オゾン処理により不活性化することができるが、上述の
処理プロセスにおけるオゾン処理は、有機物が多く含ま
れている状態で行われるため、オゾンの大部分が有機物
の分解に消費され、病原性微生物を十分不活性化できな
い。

【０００７】従って、膜ろ過装置によって分離された固
形物中に病原性微生物が含まれ、これが環境に放出され
てしまうという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、病原性微生物を効果的に不活性化できる水処理方
法および水処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水処理方法
は、原水をオゾン処理し、得られたオゾン処理水を活性
炭処理し、得られた活性炭処理水を金属膜ろ過装置によ
りろ過する水処理方法であって、金属膜ろ過装置に供給
する活性炭処理水にオゾンを間欠的に供給し、得られた
オゾン含有水を金属膜ろ過装置に供給することを特徴と
する。

【００１０】このように、本発明によれば、金属膜ろ過
装置に活性炭処理水にオゾンを間欠的に注入したオゾン
含有水を供給することができる。活性炭処理水は、多く
の有機物が除去されており、ここにオゾンを供給するこ
とで、有効なオゾンを十分含むオゾン含有水を生成する
ことができる。そこで、これを金属膜ろ過装置に供給す
ることで、金属膜をオゾン含有水に接触させることがで
き、金属膜に捕捉されたクリプトスポリジウム・オーシ
ストなどの病原性微生物を効果的に不活性化させること
ができる。従って、その後において金属膜を洗浄して発
生する洗浄排水には活性のある病原性微生物などが含ま
れず、系外に排出しても環境が汚染されることはない。
なお、本発明は金属膜に捕捉されたクリプトスポリジウ
ム・オーシストを不活性化する際にオゾン含有水を金属
膜ろ過装置に供給するものであり、通常は金属膜ろ過装
置の逆洗工程の直前に３分程度の短時間の間のみオゾン
含有水を金属膜ろ過装置に供給し、本工程以外は金属膜
ろ過装置にオゾン含有水を供給しない。

【００１１】特に、金属膜は、その孔径を適切なものを
採用することで、病原性微生物を確実に除去できる。そ
して、金属膜としてステンレスなどを利用することによ
って、オゾン含有水に対しても十分な耐久性を維持でき
る。通常の膜ろ過装置では、有機高分子の膜が利用され
るため、オゾン含有水による処理により膜が破壊されて
しまうという問題があるが、金属膜を利用することで、
このような問題を解消することができる。

【００１２】また、本発明に係る水処理装置は、原水を
オゾン処理するオゾン処理装置と、得られたオゾン処理
水を活性炭処理する活性炭処理装置と、得られた活性炭
処理水を金属膜によりろ過する金属膜ろ過装置と、金属
膜ろ過装置のろ過膜に捕捉されている病原性微生物を不
活性化させるためのオゾン含有水供給装置とを有したこ
とを特徴とする。

【００１３】

【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。

【００１４】原水槽１０には、河川水等の原水が導入貯
留される。原水槽１０内には、ポンプ１２が配置され、
このポンプ１２は原水槽１０内の原水をオゾン接触塔１
４の上部に供給する。オゾン接触塔１４の底部には、散
気装置１６が配置されており、この散気装置１６には、
オゾン発生装置１８からのオゾンガスが弁２０を介し供
給される。従って、オゾン接触塔１４内の原水にオゾン
ガスが散気され、オゾンが原水中に溶解する。オゾンは
強力な酸化剤であり、このオゾンによって原水中の有機
物が酸化分解される。例えば、難分解性有機物が分解ま
たは易生物分解性有機物へ改質される。なお、オゾン接
触塔１４は密閉型であり、塔内上部に得られるオゾンを
含む排気は、排オゾン処理施設へ導入される。

【００１５】オゾン接触塔１４の下部からオゾン処理水
が取り出され、オゾン処理水貯槽２２に導入貯留され
る。このオゾン処理水貯槽２２内には、ポンプ２４が設
けられており、このポンプによりオゾン処理水が活性炭
処理塔２６の上部に供給される。この活性炭処理塔２６
は、内部に活性炭が充填された活性炭層２８を有してい
る。オゾン処理水は、この活性炭層２８を下降流で通過
した後、活性炭処理塔２６の下部から活性炭処理水とし
て排出される。

【００１６】活性炭は、有機物吸着能力を有しており、
オゾン処理水中に含まれるオゾン副生成物を含む有機物
を吸着除去する。また、活性炭の触媒作用によって、オ
ゾン処理水中の残留オゾンが分解除去される。さらに、
活性炭の表面は、微生物が成育するのに非常に適してい
る。そこで、ここには各種微生物が成育し、この微生物
によって有機物が分解され、活性炭層２８の活性炭はい
わゆる生物活性炭として機能する。特に、上述のように
オゾン処理によって、難分解性の有機物が、易分解性の
有機物に改質されているため、この活性炭処理塔２６に
おいて、生物による効果的な有機物の分解除去が行われ
る。

【００１７】活性炭処理塔２６の下部から排出される活
性炭処理水は、弁３０を介し活性炭処理水貯槽３２に導
入される。そして、活性炭処理水貯槽３２内の活性炭処
理水は弁３４を介しポンプ３５により金属膜ろ過装置３
６の底部に供給される。

【００１８】この金属膜ろ過装置３６は、圧力式のろ過
装置であり、ハウジング３６ｄ内が、ろ過体３６ａによ
って、原水室３６ｂと、処理水室３６ｃに仕切られてい
る。そして、活性炭処理水は、原水室３６ｂに圧送さ
れ、ろ過体３６ａによって懸濁物質を捕捉除去された処
理水が処理水室３６ｃに得られる。ろ過体３６ａは、本
例の場合、平膜をプリーツ状に折り畳んで円筒状とした
エレメントで構成されている。なお、単に平膜を円筒状
に丸めたものを利用することもできる。このエレメント
は、ハウジング３６ｄ内に複数本充填されて、原水室３
６ｂが外側、内部が処理水室３６ｃとなっており、外側
から内側に向かってろ過（外圧式ろ過）が行われる。

【００１９】そして、このろ過体３６ａとして、金属繊
維（例えばステンレス）のフェルトを積層し焼結した不
繊布フィルタが用いられている。また、この金属製のろ
過体３６ａの孔径は、０．１〜５μｍ程度が好適であ
り、特に好適には１〜３μｍ程度のものが利用される。
また、この金属製のろ過体３６ａとしては、例えば富士
フィルター工業株式会社製の富士メタルファイバー（商
品名）などが採用される。

【００２０】この金属膜ろ過装置３６の処理水室３６ｃ
に得られた処理水は、処理水弁３８を介し、配水タンク
などに導入された後、適宜配水される。

【００２１】また、活性炭処理塔２６からの活性炭処理
水は、弁４０を介し、オゾン水貯槽４２にも供給され
る。このオゾン水貯槽４２は、弁４４を介し、ポンプ３
５の吸い込み側に接続されている。そして、ポンプ３５
と金属膜ろ過装置３６との間には、混合器４６が設けら
れており、この混合器４６には、オゾン発生装置１８か
らのオゾンガスが弁４９を介し供給される。さらに、金
属膜ろ過装置３６の原水室３６ｂの上部は、弁４８を介
し、オゾン水貯槽４２に接続されている。なお、オゾン
水貯槽４２は密閉型であり、ここから排出される残留オ
ゾンを含むガスは、排オゾン処理施設へ導入される。

【００２２】そこで、弁４４、４８を開き、ポンプ３５
を駆動した状態で、例えばエジェクタからなる混合器４
６にオゾンガスを供給することで、オゾンが溶解された
オゾン水（オゾン含有水）が金属膜ろ過装置３６の原水
室３６ｂに供給される。そして、原水室３６ｂ内のオゾ
ン水の一部は、オゾン水貯槽４２に循環される。また、
金属膜ろ過装置３６の処理水室３６ｃには、弁５０を介
し、活性炭処理塔５２に接続されている。上述のように
して、金属膜ろ過装置３６にオゾン水が供給されている
ときには、その処理水室３６ｃに得られる膜ろ過水は、
この活性炭処理塔５２によって残留オゾンが除去された
後排水タンクなどに導入される。

【００２３】また、金属膜ろ過装置３６の処理水は、弁
５４を介し、逆洗水貯槽５６に供給される。この逆洗水
貯槽５６の上部空間は、弁５８を介し大気に連通されて
いる。このため、弁５４，５８を開くことによって、金
属膜ろ過装置３６の膜ろ過水が逆洗水貯槽５６に導入さ
れる。なお、レベル計などを設けておき、所定量の膜ろ
過水を逆洗水貯槽５６に導入したら、自動的に弁５４を
閉じることが好ましい。

【００２４】この逆洗水貯槽５６には、圧縮空気が供給
されるようになっている。すなわち、コンプレッサ６０
からの圧縮空気は、弁６２を介し空気貯槽６４に供給さ
れる。この空気貯槽６４は、弁６６を介し逆洗水貯槽５
６に接続されており、弁６６を開くことによって、空気
貯槽６４内の圧縮空気が逆洗水貯槽５６に導入される。
なお、圧力計６８は、空気貯槽６４内の圧力を計測する
ものであり、逆止弁６７は、逆洗水貯槽５６内の水の空
気貯槽側への逆流を防止するためのものである。圧力計
６８の計測値に基づいて、弁６２を制御することで、空
気貯槽６４内の圧力が所定値に維持される。さらに、金
属膜ろ過装置３６の原水室３６ｂの底部には、弁７０が
接続されており、この弁７０を開くことで、金属膜ろ過
装置３６内の水が排水される。

【００２５】このような装置において、ポンプ１２を駆
動することで、原水はオゾン接触塔１４に供給され、オ
ゾン処理水がオゾン処理水貯槽２２に得られる。そし
て、通常時には、ポンプ２４を駆動し、弁３０を開く。
これによって活性炭処理塔２６により活性炭処理された
活性炭処理水が活性炭処理水貯槽３２に導入される。

【００２６】さらに、弁３４を開き、ポンプ３５を駆動
することによって、金属膜ろ過装置３６に活性炭処理水
が供給される。このとき、弁４９を閉じ、混合器４６に
はオゾンガスは供給しない。従って、オゾンが混合され
ていない活性炭処理水が金属膜ろ過装置３６に供給さ
れ、全量ろ過方式でろ過処理が行われる。そして、弁３
８を開くことで、膜ろ過水が配水タンクなどに供給さ
れ、ここから適宜配水される。

【００２７】次に、金属膜ろ過装置３６への所定時間の
通水により、ろ過材３６ａの洗浄時期に至ったときに
は、まずオゾン水を金属膜ろ過装置３６に通水し、オゾ
ン水通水工程を実施する。

【００２８】この場合、活性炭処理水貯槽３２への流入
を制御する弁３０を閉じ、オゾン水貯槽４２への流入を
制御する弁４０を開き、活性炭処理水を所定量オゾン水
貯槽４２に導入する。次に、通常時に稼働しているすべ
てのポンプ１２，２４，３５を停止し、弁３４，３８を
閉じる。そして、弁４４，４８を開き、ポンプ３５を起
動させた後、オゾンガスを供給する弁２０を閉じ、弁４
９を開く。これによって、オゾン水貯槽４２内の活性炭
処理水が混合器４６に供給される。この混合器４６に
は、オゾン発生装置１８からオゾンガスが供給されてい
るため、ここでオゾン水が生成され、このオゾン水が金
属膜ろ過装置３６に供給される。

【００２９】また、この金属膜ろ過装置３６において
は、オゾン水をクロスフローろ過方式で通水する。すな
わち、弁４８，５０が開かれることによって、原水室３
６ｂ内のオゾン水の一部は、オゾン水貯槽４２に循環さ
れ、処理水室３６ｃに得られる膜ろ過水が活性炭処理塔
５２で処理された後排水タンクなどに排出される。

【００３０】このようにクロスフロー方式で、オゾン水
のろ過処理を行うことによって、金属膜ろ過装置３６内
における気泡の流れがスムーズになり、またオゾン接触
時間を稼ぐことができる。なお、混合器４６へのオゾン
の供給量について、オゾン水通水工程におけるオゾン水
平均残留オゾン濃度が２ｍｇ／Ｌ程度になるように、混
合器４２へのオゾンガスの供給を制御することが好適で
ある。

【００３１】そして、このようなオゾン水の通水を３分
程度継続することで、金属膜ろ過装置３６のろ過材３６
ａに捕捉されていたクリプトスポリジウム・オーシスト
などの病原性微生物は確実に不活性化（死滅）される。

【００３２】このようなオゾン水通水工程を終了した場
合には、次に逆洗工程に入る。この逆洗工程では、空気
と水の両方を用いて、金属膜ろ過装置３６のろ過体３６
ａを洗浄する。まず、コンプレッサ６０を予め起動して
おき、弁６２を開いて空気貯槽６４内に加圧空気を導入
する。空気貯槽６４内の圧力は、圧力計６８により、１
５０ｋＰａ（ｇ）程度に制御することが好適である。そ
して、弁６６，５４，７０を開くことにより、空気と水
を金属膜ろ過装置３６の処理水室３６ｃから原水室３６
ｂ側に流通させ、ろ過体３６ａを逆洗する。そして、逆
洗排水は、弁７０を介し系外に排出する。なお、逆洗水
貯槽５６には、オゾン水通水工程の前に所定量の膜ろ過
水を導入しておくことが好適である。

【００３３】このように、本実施形態においては、オゾ
ン接触塔１４にオゾンガスを供給するオゾン発生装置１
８からのオゾンガスを利用してオゾン水を生成する。こ
のため、この処理のために特別なオゾン発生器などが必
要ない。

【００３４】そして、金属膜ろ過装置３６の逆洗工程の
前に生成したオゾン水を金属膜ろ過装置３６に供給す
る。これによって、金属膜ろ過装置３６のろ過材３６ａ
に捕捉されていたクリプトスポリジウム・オーシストな
どの病原性微生物が不活性化される。特に、本実施形態
では、通常時は、金属膜ろ過装置３６を全量ろ過方式で
運転し、オゾン水通水工程において、オゾン水貯槽４２
および原水室３６ｂ内にある水にオゾンを注入する。従
って、金属膜ろ過装置３６のろ過体３６ａに捕捉された
病原性微生物はすべて不活性化され、逆洗排水などを系
外に排出しても、病原性微生物などを環境に戻されるこ
とがない。

【００３５】特に、オゾン接触塔１４におけるオゾンの
注入量を増加させることにより、病原性微生物を不活性
化させることも考えられるが、この場合にはオゾン注入
量が非常に多くなり、コストの大幅な増大を招く。ま
た、オゾン処理により好ましくない副生成物が大量に生
成される可能性もある。本実施形態の装置によれば、こ
のような問題が生じない。

【００３６】また、活性炭処理塔においては、活性炭が
事実上生物活性炭として機能するため、耐塩素性の強い
線虫や輪虫なども発生しやすいが、これらもオゾン水通
水によって、不活性化させることができる。

【００３７】さらに、クロスフロー方式で、金属膜ろ過
装置３６にオゾン水を供給し、オゾン水を循環して使用
するため、オゾンの利用効率を高めることができる。ま
た、原水室３６ｂにおける気泡の流れもスムーズなもの
にできる。なお、活性炭処理水貯槽３２からの活性炭処
理水に混合器４６でオゾンを混合して金属膜ろ過装置３
６に供給することも可能である。

【００３８】なお、オゾン水の金属膜ろ過水による副生
成物の問題がなければ、活性炭ろ過塔５２を省略し、オ
ゾン水通水工程の処理水をそのまま排水タンクなどに導
入してもよい。また、オゾン水の金属膜ろ過水を活性炭
処理塔２６の前段に戻してもよい。

【００３９】また、オゾン接触塔１４による処理の前段
に、凝集沈殿や凝集ろ過等の処理を行うことも好適であ
る。さらに、混合器４６としては、エジェクタに限ら
ず、各種のインラインミキサが採用でき、また混合槽な
どでもよい。

【００４０】

【実施例】図１に示す装置において、以下のような条件
で実験を行った。その結果、濁度１〜１０度、色度５〜
１５度程度の原水に対し、濁度０．１度以下、色度１度
以下の処理水が安定して得られた。また、処理水および
金属膜ろ過装置３６の洗浄排水中にクリプトスポリジウ
ム・オーシストは検出されなかった。

【００４１】（ｉ）原水：ｐＨ７．０〜７．５、濁度１
〜１０、色度５〜１５度 （ｉｉ）オゾン接触塔仕様：滞留時間１０分、オゾン注
入量：１〜５ｍｇ／Ｌ （ｉｉｉ）活性炭処理塔仕様：粒状活性炭使用、ろ過速
度１０〜１５ｍ／ｈ （ｉｖ）金属膜ろ過装置仕様：（ａ）ろ過体：プリーツ
式平膜、膜厚１．０ｍｍ 以下、公称孔径３μｍ、外圧タイプ、ポリプロピレン
製、ステンレスＳＵＳ３１６Ｌ製（ｂ）ろ過方式：全量
ろ過、処理速度（フラックス）３０ｍ／ｄ、運転圧力９
８ｋＰａ（ｇ）（１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２）以下

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
金属膜ろ過に活性炭処理水にオゾンを注入したオゾン含
有水を供給することができる。活性炭処理水は、多くの
有機物が除去されており、ここにオゾンを供給すること
で、有効なオゾンを十分含むオゾン含有水を生成するこ
とができる。そこで、これを金属膜ろ過に供給すること
で、金属膜ろ過における金属膜をオゾン含有水に接触す
ることができ、金属膜に捕捉されたクリプトスポリジウ
ム・オーシストなどの病原性微生物を効果的に不活性化
させることができる。従って、その後において金属膜を
洗浄して発生する洗浄排水には活性のある病原性微生物
などが含まれず、系外に排出しても環境が汚染されるこ
とを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態の装置の全体構成を示す図である。

【符号の説明】

１４ オゾン接触塔、２６ 活性炭処理塔、３６ 金属
膜ろ過装置、４６ 混合器。

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 1/50 ５１０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５１０Ｂ ５２０ ５２０Ｃ ５３１ ５３１Ｒ ５４０ ５４０Ｂ ５５０ ５５０Ｃ ５６０ ５６０Ｂ ５６０Ｅ 1/78 ＺＡＢ 1/78 ＺＡＢ 9/00 ５０２ 9/00 ５０２Ｅ ５０２Ｈ ５０２Ｒ ５０３ ５０３Ａ ５０４ ５０４Ｅ Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA72 HA93 HA95 KA12 KB12 KB30 KC03 KC21 KD19 KD21 MA03 MC02 MC23 NA39 PB04 PB24 4D024 AA05 AB04 BA02 BC01 CA01 DB02 DB05 DB24 4D050 AA02 AB06 AB11 BB02 BD02 BD06 CA06 CA09 CA12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水をオゾン処理し、得られたオゾン処
   理水を活性炭処理し、得られた活性炭処理水を金属膜ろ
   過装置によりろ過する水処理方法であって、 金属膜ろ過装置に供給する活性炭処理水にオゾンを間欠
   的に供給し、得られたオゾン含有水を金属膜ろ過装置に
   供給することを特徴とする水処理方法。
2. 【請求項２】 原水をオゾン処理するオゾン処理装置
   と、 得られたオゾン処理水を活性炭処理する活性炭処理装置
   と、 得られた活性炭処理水を金属膜によりろ過する金属膜ろ
   過装置と、 金属膜ろ過装置のろ過膜に捕捉されている病原性微生物
   を不活性化させるためのオゾン含有水供給装置と、を有
   したことを特徴とする水処理装置。