JP2002192163A

JP2002192163A - 急速ろ過浄水方法

Info

Publication number: JP2002192163A
Application number: JP2000400499A
Authority: JP
Inventors: Kunio Ebie; 邦雄海老江; Yoshihiro Azuma; 義洋東; Katsuhiro Hashimoto; 克紘橋本; Takao Hasegawa; 孝雄長谷川
Original assignee: Suido Kiko Kaisha Ltd
Current assignee: Suido Kiko Kaisha Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-10

Abstract

(57)【要約】【課題】凝集剤由来の残留物質の低減、ろ過損失水頭
の急激な上昇の抑制および汚泥発生量の低減を達成す
る。【解決手段】原水に対して凝集剤注入、急速撹拌、緩
速撹拌、沈殿、急速ろ過の各処理を施して浄水する急速
ろ過浄水方法において、急速攪拌Ｇ値を３００S ^{- 1}以上
とする。【効果】凝集剤が有効に機能するようになり、凝集剤
由来の残留物質が減り、ろ材の目詰まりが抑制され、ろ
過損失水頭の急激な上昇が抑制される。また、過剰な凝
集剤も減り、汚泥発生量も低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、急速ろ過浄水方法
に関し、さらに詳しくは、凝集剤由来の残留物質の低
減、ろ過損失水頭の急激な上昇の抑制および汚泥発生量
の低減を達成できる急速ろ過浄水方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下水、河川水或いは湖沼水等を原水と
する浄水施設においては、原水中に含まれる濁度、色
度、有機物、細菌類等の不純物を図８に示すプロセスで
除去している。このプロセスによる浄水方法を急速ろ過
浄水方法と言う。

【０００３】図８に示すプロセスでは、原水を急速撹拌
池に導入し、ここに凝集剤を注入し（Ｓ１）、撹拌翼を
回転させることにより急速撹拌する（Ｓ２）。これによ
り、凝集剤が原水に急速混和し、原水中の濁度成分が微
細フロック化される。次いで、急速撹拌処理水を緩速撹
拌池に導き、前記急速撹拌よりも低速で撹拌翼を回転さ
せることにより緩速撹拌する（Ｓ３）。これにより、時
間をかけて、微細フロックを大きなフロックに成長させ
る。次いで、緩速撹拌処理水を沈殿池に導き、フロック
を沈殿させ（Ｓ４）、分離除去する。次いで、沈殿処理
水（沈殿槽の上澄水）を砂ろ過池或いは透過膜に導き、
急速ろ過し（Ｓ５）、残留している微細フロック等を除
去する。そして、ろ過処理水に塩素を添加し（Ｓ６）、
消毒して上水とする。

【０００４】前記凝集剤としては、特公平４−７５７９
６号公報および特許第２７３２０６７号公報に開示され
た鉄と無機アニオンポリマーである重合ケイ酸（シリ
カ）とを組み合わせた鉄−シリカ無機高分子凝集剤（以
下、ＰＳＩと云う）やポリ塩化アルミニウム凝集剤（以
下、ＰＡＣと云う）が知られている。ＰＳＩは、鉄によ
る荷電中和能力とシリカによる架橋作用とを高いレベル
で調和させたものであり、フロック形成速度やフロック
粒径がＰＡＣの２倍程度となり、沈殿効率を大幅に向上
させる。

【０００５】前記急速攪拌操作（Ｓ２）における急速攪
拌Ｇ値は、凝集剤の種類を問わず、１００S ^{- 1}程度で
ある。ここでＧ値とは、撹拌強度を示す指標である。具
体的には、次式で示すように、撹拌翼のエネルギー消費
率ε_０（erg／cm^３・sec）を水の粘性係数μで除した値
の平方根であり、単位はS ^{- 1}（ｌ／sec）である。Ｇ＝√（ε_０／μ）

【０００６】また、上記急速攪拌操作（Ｓ２）における
急速攪拌時間は、１〜５分間であった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の急速ろ過浄水方
法では、次のような問題点があった。（１）凝集剤に由来する物質が沈殿処理水中に多量に
残留し、これが急速ろ過処理（Ｓ５）でろ材に捕捉さ
れ、砂ろ過池或いは透過膜が目詰まりを起こし、短時間
でろ過損失水頭が上昇し、ろ過継続時間が減少する不具
合が発生していた。特に凝集剤としてＰＳＩを用いた場
合、シリカが沈殿処理水中に多量に残留し、このシリカ
が急速ろ過処理（Ｓ５）のろ材の目詰まりを起こし、短
時間でろ過損失水頭を上昇させる不具合が発生してい
た。（２）濁度成分の除去率を向上させるために凝集剤が
多量に注入される場合があり、過剰な凝集剤が沈殿処理
（Ｓ５）での汚泥発生量の増加を招いていた。

【０００８】そこで、本発明の目的は、凝集剤由来の残
留物質の低減、ろ過損失水頭の急激な上昇の抑制および
汚泥発生量の低減を達成できる急速ろ過浄水方法を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明
は、地下水、河川水或いは湖沼水等の原水に対して凝集
剤注入、急速撹拌、緩速撹拌、沈殿、急速ろ過の各処理
を施して浄水する急速ろ過浄水方法において、急速攪拌
Ｇ値を３００S ^{- 1}以上としたことを特徴とする急速ろ
過浄水方法を提供する。上記第１の観点による急速ろ過
浄水方法では、急速攪拌Ｇ値を３００S ^{- 1}以上とし
た。これにより、凝集剤が有効に機能するようになり、
凝集剤由来の残留物質が減り、ろ材の目詰まりが抑制さ
れ、ろ過損失水頭の急激な上昇が抑制される。また、過
剰な凝集剤も減り、汚泥発生量も低減できる。

【００１０】第２の観点では、本発明は、地下水、河川
水或いは湖沼水等の原水に対して凝集剤注入、急速撹
拌、緩速撹拌、沈殿、急速ろ過の各処理を施して浄水す
る急速ろ過浄水方法において、凝集剤として鉄シリカ系
無機高分子凝集剤を用いた場合の急速攪拌Ｇ値を６５０
〜１０００S ^{- 1}としたことを特徴とする急速ろ過浄水
方法を提供する。上記第２の観点による急速ろ過浄水方
法では、急速攪拌Ｇ値を６５０〜１０００S ^{- 1}とし
た。これにより、鉄シリカ系無機高分子凝集剤（ＰＳ
Ｉ）が有効に機能するようになり、沈殿処理水中に残留
するシリカが減り、ろ材の目詰まりが抑制され、ろ過損
失水頭の急激な上昇が抑制される。また、過剰な凝集剤
も減り、汚泥発生量も低減できる。

【００１１】第３の観点では、本発明は、地下水、河川
水或いは湖沼水等の原水に対して凝集剤注入、急速撹
拌、緩速撹拌、沈殿、急速ろ過の各処理を施して浄水す
る急速ろ過浄水方法において、凝集剤としてポリ塩化ア
ルミニウム凝集剤を用いた場合の急速攪拌Ｇ値を３００
〜１０００S ^{- 1}としたことを特徴とする急速ろ過浄水
方法を提供する。上記第３の観点による急速ろ過浄水方
法では、急速攪拌Ｇ値を３００〜１０００S ^{- 1}とし
た。これにより、ポリ塩化アルミニウム凝集剤（ＰＡ
Ｃ）が有効に機能するようになり、沈殿処理水中に残留
するアルミニウムが減り、ろ材の目詰まりが抑制され、
ろ過損失水頭の急激な上昇が抑制される。また、過剰な
凝集剤も減り、汚泥発生量も低減できる。

【００１２】第４の観点では、本発明は、上記構成の急
速ろ過浄水方法において、急速攪拌時間を５分間以上と
したことを特徴とする急速ろ過浄水方法を提供する。上
記第４の観点による急速ろ過浄水方法では、急速攪拌時
間を５分間以上とした。これにより、凝集剤が有効に機
能するようになり、凝集剤由来の残留物質が減り、ろ材
の目詰まりが抑制され、ろ過損失水頭の急激な上昇が抑
制される。また、過剰な凝集剤も減り、汚泥発生量も低
減できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。なお、これにより本発明が限定されるものではな
い。

【００１４】−第１実施形態− 原水として河川表流水（濁度７.６４度、色度１８.１
度、水温１５.２℃）を用いた。凝集剤としてＰＳＩ−
１（モル比Ｆｅ：Ｓｉ＝１：１）、ＰＳＩ−３（モル比
Ｆｅ：Ｓｉ＝１：３）およびＰＡＣの３種類を用い、注
入モル濃度で０.１３ｍmol-metal／Lとなるように注入
した。急速攪拌Ｇ値は、６０，１５０，３００，６５
０，１０００S ^{- 1}の５条件とした。急速攪拌時間は、
５分間とした。また、緩速攪拌Ｇ値は２０S ^{- 1}、緩速
攪拌時間は１０分間、沈降時間は４０分間とした。ま
た、各沈殿処理水に対して、０.４５μｍメンブランフ
ィルターで吸引ろ過抵抗試験を行った。

【００１５】図１の第１表に、各沈殿処理水の水質の測
定結果を示す。第１表より明らかな通り、急速撹拌Ｇ値
を１５０S ^{- 1}以上に高めることにより、沈殿処理水の
濁度および色度の除去効果が向上した。また、沈殿処理
水中に残存する凝集剤由来の鉄およびシリカも低減でき
た。特に、ＰＳＩの場合は、急速撹拌Ｇ値が６５０〜１
０００S ^{- 1}において最も高い効果を得られた。また、
ＰＡＣの場合は、急速撹拌Ｇ値が１５０〜３００S ^{- 1}
において最も高い効果を得られた。

【００１６】図２の第２表に、各沈殿処理水５００ｍｌ
を吸引ろ過するのに要した時間を示す。第２表より明ら
かな通り、急速撹拌Ｇ値を１５０S ^{- 1}以上に高めるこ
とにより、ろ過所要時間を短縮できた。

【００１７】なお、第１表と第２表を比較すると、残留
シリカ濃度とろ過所要時間の相関が非常に強いことが判
る。これは、残留シリカ濃度がろ過抵抗を支配している
ことを意味している。

【００１８】−第２の実施形態− 原水として河川表流水（濁度６.４０度、色度１３.９
度、水温１７.０℃）を用いた。凝集剤としてＰＳＩ−
１（モル比Ｆｅ：Ｓｉ＝１：１）、ＰＳＩ−３（モル比
Ｆｅ：Ｓｉ＝１：３）およびＰＡＣの３種類を用い、注
入モル濃度で０.１２ｍmol-metal／Lとなるように注入
した。急速攪拌Ｇ値は、ＰＳＩの場合は６５０S ^{- 1}、
ＰＡＣの場合は１５０S ^{- 1}とした。急速攪拌時間は、
０.５分間，１分間，３分間，５分間，７分間の５条件
とした。また、緩速攪拌Ｇ値は２０S ^{- 1}、緩速攪拌時
間は１５分間、沈降時間は４０分間とした。

【００１９】図３の第３表に、各沈殿処理水の水質の測
定結果を示す。第３表より明らかな通り、急速撹拌時間
を５分間以上とすることにより、沈殿処理水の濁度およ
び色度の除去効果が向上した。

【００２０】−第３の実施形態− 原水として河川表流水（濁度２.６６度、色度５.７度、
水温４.０℃）を用いた。凝集剤としてＰＡＣを用い、
注入モル濃度で０.０７ｍmol-Ａｌ／Lとなるように注入
した。急速攪拌Ｇ値は、６０，１５０，３００，６５
０，１０００，１３５０S ^{- 1}の６条件とした。急速攪
拌時間は、５分間とした。また、緩速攪拌Ｇ値は２０S
^{- 1}、緩速攪拌時間は１０分間、沈降時間は４０分間と
した。また、各沈殿処理水に対して、０.４５μｍメン
ブランフィルターで吸引ろ過抵抗試験を行った。

【００２１】図４の第４表に、各沈殿処理水の水質の測
定結果を示す。第４表より明らかな通り、沈殿処理水の
濁度および色度の除去効果は、急速撹拌Ｇ値が３００S
^{- 1}で最も高くなった。また、沈殿処理水中に残存する
凝集剤由来のアルミニウムは、急速撹拌Ｇ値が１０００
S ^{- 1}で最も少なくなった。

【００２２】図５の第５表に、各沈殿処理水５００ｍｌ
を吸引ろ過するのに要した時間を示す。第５表より明ら
かな通り、急速撹拌Ｇ値を３００S ^{- 1}以上に高めるこ
とにより、ろ過所要時間を短縮できた。

【００２３】なお、第４表と第５表を比較すると、残留
アルミニウム濃度とろ過所要時間の相関が非常に強いこ
とが判る。これは、残留アルミニウム濃度がろ過抵抗を
支配していることを意味している。

【００２４】−第４の実施形態− 原水として河川表流水（濁度２.２１度、色度５.７度、
水温３.５℃）を用いた。凝集剤としてＰＳＩ−１（モ
ル比Ｆｅ：Ｓｉ＝１：１）およびＰＳＩ−３（モル比Ｆ
ｅ：Ｓｉ＝１：３）の２種類を用い、注入モル濃度は
０.０６，０.１０ｍmol-metal／Lの２条件となるように
注入した。急速攪拌Ｇ値は、１５０，６５０，１０００
S ^{- 1}の３条件とした。急速攪拌時間は、５分間とし
た。また、緩速攪拌Ｇ値は２０S ^{- 1}、緩速攪拌時間は
１０分間、沈降時間は４０分間とした。

【００２５】図６の第６表に、各沈殿処理水の水質の測
定結果を示す。第６表の急速撹拌Ｇ値６５０S ^{- 1}、凝
集剤注入モル濃度０.１０ｍmol-Ｆe／Lの沈殿処理水の
水質と、急速撹拌Ｇ値１０００S ^{- 1}、凝集剤注入モル
濃度０.０６ｍmol-Ｆe／Lの沈殿処理水の水質とは、ほ
ぼ同等に浄化されている。従って、低い急速撹拌Ｇ値で
高い凝集剤注入モル濃度とするよりも、高い急速撹拌Ｇ
値で低い凝集剤注入モル濃度とする方が、凝集剤を節減
でき、コストを低減できるので、好ましい。

【００２６】−第５の実施形態− 原水として河川表流水（濁度２.６６度、色度５.７度、
水温３.５℃）を用いた。凝集剤としてＰＡＣを用い、
注入率で３０〜５０ｍｇ／Lとなるように注入した。急
速攪拌Ｇ値は、１００，３００S ^{- 1}の２条件とした。
急速攪拌時間は、５分間とした。また、緩速攪拌Ｇ値は
２０S ^{- 1}、緩速攪拌時間は１０分間、沈降時間は４０
分間とした。

【００２７】図７に、各沈殿処理水の水質の測定結果を
示す。図７より明らかな通り、急速撹拌Ｇ値を３００S
^{- 1}に高めることにより、同じ水質ならＰＡＣ注入率を
低減でき、同じＰＡＣ注入率なら水質を向上できた。

【００２８】−結論− 上記第１の実施形態から第５の実施形態より総合的に判
断すると、急速撹拌Ｇ値を３００S ^{- 1}以上にすべきで
あり、ＰＳＩを用いた場合は６５０〜１０００S^{- 1}とす
るのが好ましく、ＰＡＣを用いた場合は３００〜１００
０S ^{- 1}とするのが好ましい。また、急速攪拌時間は、
５分間以上とするのが好ましい。

【００２９】

【発明の効果】本発明の急速ろ過浄水方法によれば、凝
集剤が有効に機能するようになり、凝集剤由来の残留物
質が減り、ろ材の目詰まりが抑制され、ろ過損失水頭の
急激な上昇が抑制される。また、過剰な凝集剤も減り、
汚泥発生量も低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る水質の測定結果を示す図
表である。

【図２】第１の実施形態に係るろ過所要時間を示す図表
である。

【図３】第２の実施形態に係る水質の測定結果を示す図
表である。

【図４】第３の実施形態に係る水質の測定結果を示す図
表である。

【図５】第３の実施形態に係るろ過所要時間の測定結果
を示す図表である。

【図６】第４の実施形態に係る水質の測定結果を示す図
表である。

【図７】第５の実施形態に係る水質の測定結果を示すグ
ラフである。

【図８】急速ろ過浄水方法のプロセスを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ１凝集剤注入処理Ｓ２急速撹拌処理Ｓ３緩速撹拌処理Ｓ４沈殿処理Ｓ５急速ろ過処理

フロントページの続き (72)発明者長谷川孝雄東京都世田谷区桜丘五丁目48番16号水道機工株式会社内Ｆターム(参考） 4D015 BA21 BB05 CA14 DA04 DA12 DA35 EA07 EA32 FA16 FA17 FA23 4D062 BA21 BB05 CA14 DA04 DA12 DA35 EA07 EA32 FA16 FA17 FA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地下水、河川水或いは湖沼水等の原水に
対して凝集剤注入、急速撹拌、緩速撹拌、沈殿、急速ろ
過の各処理を施して浄水する急速ろ過浄水方法におい
て、急速攪拌Ｇ値を３００S ^{- 1}以上としたことを特徴とす
る急速ろ過浄水方法。
【請求項２】地下水、河川水或いは湖沼水等の原水に
対して凝集剤注入、急速撹拌、緩速撹拌、沈殿、急速ろ
過の各処理を施して浄水する急速ろ過浄水方法におい
て、凝集剤として鉄シリカ系無機高分子凝集剤を用いた場合
の急速攪拌Ｇ値を６５０〜１０００S ^{- 1}としたことを
特徴とする急速ろ過浄水方法。
【請求項３】地下水、河川水或いは湖沼水等の原水に
対して凝集剤注入、急速撹拌、緩速撹拌、沈殿、急速ろ
過の各処理を施して浄水する急速ろ過浄水方法におい
て、凝集剤としてポリ塩化アルミニウム凝集剤を用いた場合
の急速攪拌Ｇ値を３００〜１０００S ^{- 1}としたことを
特徴とする急速ろ過浄水方法。
【請求項４】急速攪拌時間を５分間以上としたことを
特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の急
速ろ過浄水方法。