JP2003300071A - 膜ろ過を利用した水処理方法 - Google Patents
膜ろ過を利用した水処理方法Info
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Abstract
し、これによって膜圧の上昇を抑制して、長期間にわた
ってろ過性能が低下することなく安定した水処理が可能
な、膜ろ過を利用した水処理方法を提供する。 【解決手段】 被処理水である原水1に対して膜モジュ
ール6でろ過処理を行って汚濁物質を取り除くと共に、
所定の膜ろ過処理時間毎に、オゾンガス発生装置14に
より発生するオゾンガス、又は該オゾンガスをオゾン水
生成塔11で溶解させて形成したオゾン含有水を用い
て、逆洗を行うというサイクルを繰り返して水処理を行
う。その際、各サイクルにおける膜ろ過処理開始後、所
定時間経過した後の膜入口圧力を圧力センサー5で測定
し、又は膜入口圧力と出口圧力との差圧を測定し、この
測定値に基づいて次のサイクルにおける逆洗時のオゾン
供給量を調節する。
Description
工業用水、各種廃水等の被処理水から膜処理によって汚
濁物質を分離除去する際に、オゾンガス又はオゾン含有
水を用いて所定時間毎に洗浄を行うようにした水処理方
法に関する。
の被処理水から汚濁物質を除去する方法として、膜ろ過
を利用した水処理方法がよく知られている。この膜ろ過
を用いた水処理においては、水処理運転の継続に伴い、
膜の表面に汚濁物質の付着層が生じ、目詰まり、固形物
による流路閉塞などのファウリングが起こり、ろ過性能
が低下する問題がある。そのため、安定した処理水量が
得られないか、もしくは安定した処理水量を得るために
膜の薬品洗浄頻度を上げなければならないという問題が
あった。
7号には、被処理水にオゾンを供給すると共に、膜ろ過
水中の溶存オゾン濃度を連続的に測定し、その測定値に
基づいて、膜ろ過処理水中の溶存オゾン濃度が所定範囲
内となるようにオゾン供給量を制御する方法が開示され
ており、これによって、膜の目詰まりを抑制できること
が記載されている。
めに、オゾンガス又はオゾン含有水を用いて所定時間毎
に物理的洗浄、例えば逆洗を行う水処理方法も提案され
ている。この方法によれば、オゾンを利用することによ
り、膜への付着物質をオゾンにより除去することが可能
となり、膜性能の低下を防止することができる。
用いて逆洗を行うようにした従来の水処理装置の一例が
示されている。
原水タンク2に流入した後、運転ポンプ3により原水供
給弁4を通り、膜モジュール6へと供給される。ここ
で、ろ過流量は、流量センサー8の値が一定となるよう
に運転ポンプ3をインバータ制御することにより調節さ
れる。図中5は膜入口圧力をモニターする圧力センサー
である。
出口弁7、流量センサー8を通り、ろ過水タンク9へと
貯留された後、処理水10として次工程へと通水され
る。
の洗浄を行うための逆洗水として使用されるため、ろ過
水タンク9よりオゾン水生成塔11へと送水される。オ
ゾン水生成塔11では、オゾン発生器14より供給する
オゾンガスを下部から供給することによりオゾン含有水
が生成される。
るオゾンガス量は、溶存オゾン濃度計12の値が所定値
となるように、供給オゾン量制御装置13にて調整され
る。なお、オゾン水生成塔11に吸収されなかったオゾ
ンを含む排ガスは排オゾン処理設備15にて処理された
後、大気中に捨てられる。
うに行われる。まず、流量センサー8からの信号により
運転ポンプ3を制御して定流量ろ過を開始する。例えば
1サイクルを30分とした場合、上記の定流量ろ過を2
8分間行う。
を開始する。上記のオゾン水生成塔11で生成されたオ
ゾン含有水は、逆洗ポンプ16により逆洗水供給弁17
を通り、膜モジュール6の二次側より一次側へと1分間
流されて、最終的に排水弁20より排水されて逆洗が行
われる。
に、エアーコンプレッサー18よりエアー供給弁19を
通り空気を供給するエアーバブリング工程(30秒
間)、及び、その後に原水供給弁4を開き、原水を膜モ
ジュール6に通水し、膜モジュール6内の濃縮水を排水
弁20より排水するフラッシング工程(30秒間)が行
われ、物理洗浄工程が合計2分間行なわれる。
を含む物理洗浄2分間で30分間の1サイクルが構成さ
れ、このサイクルが繰返される。
000−107777号公報に記載された方法において
は、膜ろ過水中の溶存オゾン濃度を連続的に測定し、そ
の測定値に基づいて、膜ろ過処理水中の溶存オゾン濃度
が所定範囲内となるようにオゾン供給量を制御するよう
にしている。
ゾン含有水を用いて逆洗を行う水処理方法においても、
逆洗水中の溶存オゾン濃度が常時所定値となるようにオ
ゾン供給量を制御するようにしている。
溶存オゾン濃度が一定、すなわち、膜へのオゾン供給量
が常時一定であることから、原水の水質が悪化した場合
には、洗浄に必要なオゾン供給量が不足してしまう。こ
れによって、膜洗浄が不十分となり膜圧上昇が生じると
いう問題があった。
又はオゾン水を用いて逆洗を行う水処理方法において
は、オゾンの洗浄効果を見込んで、通常の膜ろ過流束よ
りも高いレベルで運転していることから、オゾン供給量
が不足した場合には急激な膜圧の上昇が生じ易い。
オゾン濃度計のドリフト等の測定誤差により、所定のオ
ゾン量を供給しているつもりでも実際のオゾン供給量が
少なくなり、やはり膜圧上昇が生じるという問題もあっ
た。
なされたもので、洗浄に際して必要なオゾン量を可変的
に供給し、これによって膜圧の上昇を抑制して、長期間
にわたってろ過性能が低下することなく安定した水処理
が可能な、膜ろ過を利用した水処理方法を提供すること
を目的とする。
め、本発明は、被処理水から膜ろ過処理によって汚濁物
質を除去する際に、膜ろ過処理を所定時間行った後、オ
ゾンガス発生装置により発生するオゾンガス又は該オゾ
ンガスを溶解させて形成したオゾン含有水を用いて膜の
洗浄を行うというサイクルを繰り返す方法であって、各
サイクルにおける膜ろ過処理開始後、所定時間経過した
後の膜入口圧力、又は膜入口圧力と出口圧力との差圧を
測定し、この測定値に基づいて次のサイクルにおける洗
浄時のオゾン供給量を調節することを特徴とする膜ろ過
を利用した水処理方法を提供するものである。
測定値を基にオゾン供給量を制御するので、洗浄に際し
て必要なオゾン量をサイクル毎に可変的に供給すること
が可能となる。これによって、予測以上の膜圧の上昇を
抑制することができるので、長期間にわたってろ過性能
が低下することなく安定した水処理が可能となる。ま
た、溶存オゾン濃度を監視する必要がないので、オゾン
濃度計のドリフト等による測定誤差を考慮する必要がな
い。
給量の調節は、前記オゾンガス発生装置のオゾンガス発
生量の上限までは、前記オゾンガス発生量を調節するこ
とによって行い、前記オゾンガス発生量が上限に達した
後は、洗浄時間の調節又は前記オゾン含有水流量の調節
によって行うことが好ましい。
オゾン発生量が上限に達した場合であっても、洗浄時間
又はオゾン含有水流量を増加させることによって膜洗浄
のために必要とされるオゾン量を十分に供給できるの
で、より広範囲の水質変動に対応できる。
水を所定温度に維持して洗浄に用いることが好ましい。
ては、水温によって溶存オゾン濃度が変動しやすいこと
から、水温変動が大きい原水においては膜の洗浄効果が
変動して膜圧が上昇する虞れがある。そこで、洗浄に使
用するオゾン含有水の水温を所定温度に維持することに
より、オゾン含有水の溶存オゾン濃度を安定させ、膜圧
の上昇を防止することができる。
法を実施するための装置の一例が示されている。この装
置は、基本的には、前記図3の装置と同様な構造をなし
ているので、図3の装置と実質的に同一部分には同符合
を付して、その説明を省略することにする。
に基いてオゾンガス発生量を調節するようにしている点
が、図3の装置と異なっている。すなわち、逆洗水中の
溶存オゾン濃度は一定ではなく、所定の膜入口圧力と、
測定された膜入口圧力との差分に基いて変動する点が特
徴となっている。
る原水1は、原水タンク2から、運転ポンプ3により、
原水供給弁4を通り、膜モジュール6へと供給される。
ここで、膜モジュール6の手前には、膜入口圧力をモニ
ターする圧力センサー5が配置されている。膜モジュー
ル6でろ過された水は、ろ過水出口弁7、流量センサー
8を通り、ろ過水タンク9へと貯留された後、処理水1
0として次工程へと通水される。
洗浄を行うための逆洗水として使用されるため、ろ過水
タンク9よりオゾン水生成塔11へと送水される。この
オゾン水生成塔11では、オゾン発生器14より供給す
るオゾンガスを下部から供給することによりオゾン含有
水が生成される。このように、この実施形態では、オゾ
ン発生器14より供給するオゾンガスを水に溶解させて
得られるオゾン含有水を逆洗に使用する。
4より供給するオゾンガスを直接洗浄に使用することも
でき、このようなオゾンガスによる膜洗浄方法として
は、例えば、特開2000−167363号公報に記載
の方法を用いることができる。
置13を介して、圧力センサー5に接続されている。そ
して、供給オゾン量制御装置13は、圧力センサー5か
らの信号を受けて、次のサイクルにおけるオゾン発生量
を決定し、オゾン発生器14に制御信号を送って、オゾ
ン発生量を調節するようになっている。
工程の間に膜モジュール6に供給される全オゾン量を意
味し、オゾンガス発生量とは、オゾン発生装置14から
の単位時間当りのオゾン発生量を意味する。
法について、ろ過時間28分、物理洗浄時間2分(逆洗
工程1分+エアーバブリング工程30秒+フラッシング
工程30秒)の合計30分間を1サイクルとした場合を
例に挙げて具体的に説明すると、まず、各サイクルにお
ける膜ろ過処理を開始してから所定時間、例えば5分経
過した後に、供給オゾン量制御装置13は、圧力センサ
ー5で測定された膜入口圧力値を取り込む。
された基準となる膜入口圧力との差分により、この時点
から次のサイクルの膜ろ過処理開始5分後までのオゾン
発生器14の出力値を決定する。出力値は、例えば前回
の出力値に増減倍率(%)を乗じることにより決定する
ことができる。ここで、増減倍率(%)の値は、測定さ
れた膜入口圧力と基準となる膜入口圧力の差分により、
処理プラントに応じて予め設定しておくことができる。
その一例を表1に示す。
基準となる膜入口圧力を差し引いた値をXとし、これを
5段階に分けてオゾン発生器14の前回の出力値を基準
とした増減倍率(%)を設定している。
膜入口圧力の測定値から、所定の膜入口圧力の差を引い
た値が0.6kPaであったとすると、この時点より次
のサイクルの膜ろ過処理開始5分後までのオゾン発生器
14の出力は、前回の出力に対して105%となり、供
給オゾン量制御装置13によって、オゾン発生器14か
らのオゾンガス発生量が105%に増加される。
測定毎にばらつきがあることから、何回かの測定値の移
動平均を求め制御してもよい。また、膜入口圧力は水温
の影響を受けることから、その影響を小さくするため
に、水温により補正した値を用いて制御してもよい。
ては、一定値であってもよく、計算値であってもよい。
例えば、一定値としては、運転開始後の安定する膜入口
圧力値や、上限膜入口圧力に安全率を乗じた値などを用
いることができる。また、計算値としては、初期安定膜
入口圧力に、上限膜入口圧力から初期安定膜入口圧力を
差し引いた値を、目標とする連続運転期間で除した値に
運転日数を乗じた値を随時追加していく値(計算値=初
期安定膜膜入口圧力+運転日数×(上限膜入口圧力−初
期安定膜入口圧力)/目標連続運転日数)などを用いる
ことができる。
回測定された膜入口圧力を用いてもよく、この場合、測
定されたn回目の膜入口圧力と、n−1回目の測定膜入
口圧力との差分から、膜入口圧力の上昇速度を求めて、
この上昇速度に基づいてオゾン供給量を制御してもよ
い。
ン供給量の制御を、膜モジュール6の1次側の圧力(膜
入口圧力)と、2次側の圧力(膜出口側圧力)とを測定
し、両者の膜差圧によって行うこともできる。すなわ
ち、ろ過膜の目詰まりが多いほど上記膜差圧は大きくな
るので、測定された膜差圧と、基準となる膜差圧との差
等を求めて、その値によってオゾン供給量を制御しても
よい。
は、水質及び膜ろ過装置の運転条件により、適宜変更す
ることができる。また、圧力センサー5からの取り込み
時間も5分に限られず、ろ過開始後にろ過流量が安定し
た時間を適宜選択することができる。本発明において、
膜ろ過処理を行い、所定の膜ろ過処理時間毎にろ過膜の
逆洗を行う1サイクルにかける時間は、原水の水質によ
って適宜設定可能であるが、通常20分〜6時間である
ことが好ましく、そのうちの物理洗浄時間は通常2分〜
5分、物理洗浄時間中の逆洗工程は通常30秒〜3分が
好ましい。
により、オゾン発生器14からのオゾン発生量が上限に
達しても、なお膜圧が所定値以上に高くなる場合があ
る。この場合には、逆洗時間を長くするか、又は洗浄水
流量を増加させて、結果的にオゾン含有水の供給量を増
加させることによって、膜モジュール6へのオゾン供給
量を増加させることができる。
浄時間に適用することにより洗浄時間が延長され、これ
によって、膜モジュール6の洗浄効果を高めて膜入口圧
力が所定値よりも高くなるのを防止することができる。
なお、この場合には洗浄時間の延長に相当する分、処理
水10の回収率が低下するので注意が必要となる。
11で生成されるオゾン含有水を所定温度に維持しても
よい。オゾン含有水による洗浄においては水温によって
溶存オゾン濃度が変動しやすいことから、水温変動が大
きい原水においては膜の洗浄効果が変動して膜圧が上昇
するおそれがある。そこで、物理洗浄に使用するオゾン
含有水の水温を所定温度に維持することにより、オゾン
含有水の溶存オゾン濃度を安定させ、膜圧の上昇を防止
することができる。オゾン含有水の水温としては膜モジ
ュールの耐熱温度以下であれば特に限定されないが、原
水1の温度より高い温度に維持することが好ましい。
明する。
ゾン洗浄を用いた膜ろ過水処理におけるオゾン供給制御
方法でオゾン供給量を制御した場合の膜入口圧力の経時
変化について測定した。その結果を図2に示す。
し、運転サイクルは、a)ろ過28分、b)オゾン水逆
洗1分、c)エアーバブリング30秒、d)フラッシン
グ30秒の順で1サイクルを行ない、設定初期の水回収
率93%とした。
ミック膜で、公称孔径0.1μm、膜面積0.12m2
のものを用い、膜ろ過流束は4m3/(m2・日)とし
た。
初期の溶存オゾン濃度は10mg/Lとし、圧力センサ
ー5からの膜圧の取り込みはサイクル開始5分後の測定
値、増減倍率(%)の値としては表1の設定条件を用
い、表1の所定値としては50kPaに設定して制御を
行った。
時間までは濁度約5の河川表流水を原水として用い、2
4時間以降は、別途貯水していた高濁度時の原水を原水
タンクに追加して、模擬的に濁度約30の高濁度原水に
よる運転を行った。なお、逆洗水水温は20℃で一定に
なるように制御した。
量制御装置13の制御を溶存オゾン濃度計12によっ
て、溶存オゾン濃度が常時10mg/Lとなるように制
御した以外は、実施例と同様の条件で、実施例と同様に
膜入口圧力の経時変化について測定した。その結果を図
2に示す。
口圧力の経時変化について比較した結果を示す図であ
り、縦軸に膜圧(サイクル開始5分後の測定値)及び濁
度、横軸に運転時間を示している。
までは膜圧上昇は生じず、安定して運転できていたが、
24時間以降の高濁度原水の運転においては逆洗に必要
なオゾン量が足りず、膜圧の上昇が激しくなっているこ
とがわかる。
応じてオゾン供給量が増加するため、膜圧の上昇を抑制
できていることがわかる。また、運転開始40時間後に
溶存オゾン濃度を測定したところ13mg/Lとなって
おり、実施例においては洗浄に必要なオゾン量が可変的
に供給されていることがわかる。
膜入口圧力又は膜差圧の測定値を基にオゾン供給量を制
御するので、洗浄に際して必要なオゾン量をサイクル毎
に可変的に供給することが可能となる。これによって、
予測以上の膜圧の上昇を抑制することができるので、長
期間にわたってろ過性能が低下することなく安定した水
処理が可能となる。また、過剰なオゾン注入を避けるこ
とができるので、運転コストの低減が図れる。
置の一例を示す説明図である。
の経時変化を示す図表である。
行うようにした従来の水処理装置の一例を示す説明図で
ある。
Claims (3)
- 【請求項1】 被処理水から膜ろ過処理によって汚濁物
質を除去する際に、膜ろ過処理を所定時間行った後、オ
ゾンガス発生装置により発生するオゾンガス又は該オゾ
ンガスを溶解させて形成したオゾン含有水を用いて膜の
洗浄を行うというサイクルを繰り返す方法であって、各
サイクルにおける膜ろ過処理開始後、所定時間経過した
後の膜入口圧力、又は膜入口圧力と出口圧力との差圧を
測定し、この測定値に基づいて次のサイクルにおける洗
浄時のオゾン供給量を調節することを特徴とする膜ろ過
を利用した水処理方法。 - 【請求項2】 前記洗浄時のオゾン供給量の調節は、前
記オゾンガス発生装置のオゾンガス発生量の上限まで
は、前記オゾンガス発生量を調節することによって行
い、前記オゾンガス発生量が上限に達した後は、洗浄時
間の調節又は前記オゾン含有水流量の調節により行う請
求項1記載の膜ろ過を利用した水処理方法。 - 【請求項3】 前記オゾン含有水を所定温度に維持して
洗浄に用いる請求項1又は2記載の膜ろ過を利用した水
処理方法。
Priority Applications (1)
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JP2002109267A JP3826829B2 (ja) | 2002-04-11 | 2002-04-11 | 膜ろ過を利用した水処理方法 |
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