JP2001259654A - 凝集濾過方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 河川水や地下水、湖水、工業用水、或いは各
種排水等の原水に凝集剤を添加して凝集反応を行って凝
集フロックを生成させ、この凝集フロックを含む凝集処
理液をポンプで膜分離装置に圧送して固液分離する凝集
濾過方法において、膜分離装置の膜フラックスを安定化
して、薬品洗浄頻度を低減する。 【解決手段】 凝集処理液を、濾材が充填された大気非
開放の濾過槽４にポンプ３で上向流で圧送することによ
り、ポンプ３で破砕されたフロックを再凝集させると共
に、該濾過槽４から漏洩させた再凝集物を含む液を膜分
離装置５で固液分離する凝集濾過方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は河川水や地下水、湖
水、工業用水、或いは排水処理としての凝集濾過方法に
係り、特にこれらの原水に凝集剤を加えて凝集反応を行
ってフロックを生成させた後、凝集処理液をポンプで膜
分離装置に圧送して固液分離する凝集濾過方法におい
て、ポンプで圧送される際に破砕されたフロックを再凝
集させて膜分離装置に送給することにより、膜分離装置
の膜透過流束（フラックス）を安定化させ、薬品による
洗浄頻度を低減する凝集濾過方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、河川水や地下水、湖水、工業用
水、或いは各種排水の除濁処理技術として、これらの原
水にＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、硫酸バンド（Ａ
ｌ_２（ＳＯ_４）_３）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ_３）等の凝
集剤を添加して凝集反応を行って凝集フロックを生成さ
せ、この凝集フロックを含む凝集処理液をポンプで膜分
離装置に圧送して固液分離する凝集濾過方法が知られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような凝集濾過方
法においては、固液分離手段としての膜分離装置の膜の
目詰りによるフラックスの低下が著しく、フラックスの
回復のための薬品洗浄頻度が高いことから、薬品洗浄コ
ストの高騰、装置稼動効率の低下などの問題があった。

【０００４】本発明は上記従来の問題点を解決し、河川
水や地下水、湖水、工業用水、或いは各種排水等の原水
に凝集剤を添加して凝集反応を行って凝集フロックを生
成させ、この凝集フロックを含む凝集処理液をポンプで
膜分離装置に圧送して固液分離する凝集濾過方法におい
て、膜分離装置の膜フラックスを安定化させて、薬品洗
浄頻度を低減する凝集濾過方法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】本発明の凝集濾過方法
は、原水に凝集剤を加えて凝集反応を行ってフロックを
生成させた後、該凝集処理液をポンプで膜分離装置に圧
送して固液分離する凝集濾過方法において、該凝集処理
液を、濾材が充填された大気非開放の濾過槽に前記ポン
プにより上向流で圧送することにより、ポンプで破砕さ
れたフロックを再凝集させると共に、該濾過槽から漏洩
させた再凝集物を含む液を膜分離装置で固液分離するこ
とを特徴とする。

【０００６】本発明者は、膜分離装置のフラックスの低
下原因について種々検討した結果、膜の目詰りは、膜分
離の対象となる凝集処理液中の凝集フロックの粒子の大
きさが膜面の孔径よりも小さい場合に激しく起きるこ
と、凝集処理液中の凝集フロックは、原水と凝集剤とを
適当な条件で反応させることにより、十分に粗大化され
るが、この凝集フロックがポンプで膜分離装置に圧送さ
れる際に、ポンプ内で破砕され、微細粒子が生成するこ
と、そして、この微細粒子が膜面内部にまで侵入し、水
逆洗では除去し得ない膜の目詰りとなってフラックスを
低下させてゆくことを知見した。

【０００７】本発明の方法では、ポンプで破砕された凝
集フロックを、濾材が充填された大気非開放の濾過槽
（以下「フロック調整槽」と称す場合がある。）に上向
流で圧送することにより再凝集させて粗大化させ、この
再凝集フロックを膜分離装置に送給することで、膜の目
詰りを防止し、フラックスを長期に亘り安定に維持す
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【０００９】図１は本発明の凝集濾過方法の実施の形態
を示す系統図である。図１において、１は凝集槽、２は
循環槽、３はポンプ、４はフロック調整槽、５は膜モジ
ュール、６は逆洗用加圧ポット、７はコンプレッサーで
ある。

【００１０】図１の凝集濾過方法では、原水を凝集槽１
に導入し、ＰＡＣ等の凝集剤を添加して凝集反応させ、
凝集槽１の流出液を循環槽２を経てポンプ３によりフロ
ック調整槽４を経て膜モジュール５に送給して膜分離
し、透過水を逆洗用加圧ポット６を経て処理水として系
外に排出し、濃縮液を循環槽２に循環する。また、この
循環槽２内の液を水中ポンプ（図示せず）で凝集槽１に
返送する。

【００１１】このように、凝集処理液をポンプ３で膜モ
ジュール５に送給するに際し、フロック調整槽４に上向
流で通液することで、ポンプで破砕された凝集フロック
を再凝集させて粗大化させ、この再凝集フロックを膜モ
ジュール５に送給することで、膜の目詰りを防止し、フ
ラックスを長期に亘り安定に維持することができる。

【００１２】このフロック調整槽４は、濾材を充填した
加圧型密閉式上向流方式の槽であり、槽内に充填する濾
材としては、例えば、粒径０．５〜３．０ｍｍ程度の砂
が挙げられるが、何らこれに限定されるものではなく、
アンステサイトやガーネット、有機質のスポンジや傾斜
版等の濁質捕捉作用のあるものであれば良い。フロック
調整槽４は濁質を捕捉して除去するためではなく、所定
の滞留時間、槽内に維持してフロックを再凝集させるた
めのものであるため、水の流れは上向流とする。また、
このフロック調整槽４の流出水は、ポンプを用いずに膜
モジュール５へ直接供給するものであり、そのため、こ
のフロック調整槽４は、膜操作圧と同等以上の加圧状態
を維持できる密閉式耐圧容器とする。フロック調整槽４
の大きさは特に限定するものではないが、破砕されたフ
ロックを十分に再凝集させるため、滞留時間として３分
以上、上向流速２０ｍ／ｈｒ以下、特に、滞留時間２〜
３０分、上向流速２０〜５ｍ／ｈｒを維持できるような
大きさであることが望ましい。

【００１３】このようなフロック調整槽４で捕捉され、
槽内で再凝集され粗大化したフロックは逆洗操作で排出
するのではなく、槽上部から順次漏洩させるようにし
て、後段の膜モジュール５に圧送される。

【００１４】なお、このフロック調整槽４には必要に応
じて無機性凝集剤又は有機性の高分子凝集剤を添加して
も良い。

【００１５】本発明において、凝集処理に用いる凝集剤
としては、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ_３）、硫酸バン
ド（Ａｌ_２（ＳＯ_４）_３）、その他、水酸化アルミニウ
ム（Ａｌ（ＯＨ）_３）又は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ
_３）を塩酸（ＨＣｌ）又は硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）で溶解し
たものなどのアルミニウム塩や、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ
_３）、硫酸第二鉄（Ｆｅ_２（ＳＯ_４）_３）、硫酸第一鉄
（ＦｅＳＯ_４）等の鉄塩等の１種又は２種以上を用いる
ことができ、その使用量は原水に対して２〜５００ｍｇ
／Ｌとするのが好ましい。

【００１６】原水の凝集処理に当っては、必要に応じて
水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）_２）、酸化カル
シウム（ＣａＯ）、水酸化アンモニウム（ＮＨ_４ＯＨ）
等のアルカリ、又は、塩酸（ＨＣｌ）、硫酸（Ｈ_２ＳＯ
_４）、硝酸（ＨＮＯ_３）等の鉱酸を添加して、ｐＨを
６．０〜１１程度に調整する。

【００１７】また、膜モジュール５の分離膜としては、
ＭＦ（精密濾過）膜又はＵＦ（限外濾過）膜が好適に使
用される。膜の材質や形式には特に制限はなく、設置型
式も縦型であっても横型であっても良い。

【００１８】また、膜モジュール５は所定時間の濾過処
理の後、透過水（処理水）を逆流させて定期的に逆洗を
行うのが好ましく、逆洗は、５〜５００分の濾過に対し
て１回の頻度で３〜３０秒間、逆洗用加圧ポット６内の
透過水をコンプレッサー７で１〜３ｋｇ／ｃｍ^２に加圧
して膜モジュール５に逆流させて行うのが好ましい。

【００１９】このような本発明の方法は、有機性又は無
機性の濁質を含む各種の用水又は排水の凝集濾過処理に
好適であり、定期的な逆洗を行うのみで、長期に亘り薬
品洗浄を行うことなく、膜フラックスを安定に維持する
ことができる。

【００２０】なお、図１に示す方法は本発明の凝集濾過
方法の実施の形態の一例であって、本発明はその要旨を
超えない限り、何ら図示の方法に限定されるものではな
い。例えば、図１の方法では凝集槽１内の凝集剤の濃度
を高く維持するために、循環槽１内の液を凝集槽１に返
送しているが、この液循環は必ずしも必要とされない。
また、同様の目的で、膜モジュール５の膜濃縮液の一部
を直接凝集槽１に返送しても良い。

【００２１】また、凝集処理液内の凝集フロックを粗大
化させるための緩速攪拌のための反応槽を更に凝集槽１
と循環槽２との間に設けても良く、循環槽２で緩速攪拌
を行って、フロックを粗大化させても良い。

【００２２】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００２３】実施例１ 図１に示す方法に従って、河川水（ｐＨ７．２，濁度
５．８度）を原水として凝集濾過処理を行った。ただ
し、循環槽２から凝集槽１への液の返送及び膜モジュー
ル５の膜濃縮水の循環槽２への循環は行わなかった。

【００２４】原水は凝集槽１に２５Ｌ／ｈｒで流入し、
凝集槽１（容量：１０Ｌ）にてＰＡＣを２００ｍｇ／Ｌ
添加すると共に、ＮａＯＨでｐＨ６．０〜７．０に調整
して１５０ｒｐｍの回転速度で急速攪拌して凝集処理し
た。凝集槽１の凝集処理液は循環槽（容量：１０Ｌ）２
に送給し、薬品無添加で５０ｒｐｍの回転速度で緩速攪
拌した。

【００２５】循環槽２の処理液はモノフレックスポンプ
３により、２０Ｌ／ｈｒでフロック調整槽４の下部から
供給すると共に（フロック調整槽４の滞留時間５．９
分）フロック調整槽４の流出水を膜モジュール５に供給
した。

【００２６】なお、フロック調整槽４としては、内径５
０ｍｍ、高さ１５００ｍｍのカラムに、平均粒径０．８
ｍｍの砂を高さ１０００ｍｍ充填したものを用い、ま
た、膜モジュール５としては内径５．５ｍｍ、長さ７０
０ｍｍの３本内蔵されたＭＦ膜２本を用いた。この膜モ
ジュールは、５分の通水運転毎に２ｋｇ／ｃｍ^２に加圧
した処理水を５秒間逆流させることにより逆洗した。

【００２７】このような処理において、膜原水供給側圧
力と処理水（透過水）側圧力との差圧を０．５ｋｇ／ｃ
ｍ^２、温度２５℃（粘性補正）における値に換算して標
準フラックス（ｍ^３／ｍ^２・日）として求め、その経時
変化を表１に示した。また、この標準フラックスの低下
速度を算出し、表１に併記した。

【００２８】比較例１ フロック調整槽を設けなかったこと以外は実施例１と同
様にして凝集濾過処理を行い、同様に標準フラックスの
変化と、その低下速度を調べ、結果を表１に示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１より、本発明によれば、フラックスの
低下を防止して、フラックスを安定に維持できることが
明らかである。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の凝集濾過方
法によれば、原水に凝集剤を加えて凝集槽で凝集反応を
行った後凝集処理液をポンプで圧送して膜分離装置で固
液分離するに当り、膜のフラックスを安定化させて、薬
品洗浄頻度を低減することができる。このため、薬品洗
浄のための薬剤コストを低減すると共に、膜の予備個数
の低減を図ることができる。また、装置稼動効率が向上
することで、原水の貯水槽容量を縮小することができ、
設備費が安価となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の凝集濾過方法の実施の形態を示す系統
図である。

【符号の説明】

１ 凝集槽 ２ 循環槽 ３ ポンプ ４ フロック調整槽 ５ 膜モジュール ６ 逆洗用加圧ポット ７ コンプレッサー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 KA02 KA41 KB13 KB14 KC03 KC13 KD08 PA02 PB02 PB05 PB08 4D015 BA21 BB05 CA14 DA04 EA01 EA07 EA37 4D062 BA21 BB05 CA14 DA04 EA01 EA07 EA37

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水に凝集剤を加えて凝集反応を行って
   フロックを生成させた後、該凝集処理液をポンプで膜分
   離装置に圧送して固液分離する凝集濾過方法において、 該凝集処理液を、濾材が充填された大気非開放の濾過槽
   に前記ポンプにより上向流で圧送することにより、ポン
   プで破砕されたフロックを再凝集させると共に、該濾過
   槽から漏洩させた再凝集物を含む液を膜分離装置で固液
   分離することを特徴とする凝集濾過方法。