JP2004330033A

JP2004330033A - 凝集濾過処理装置のｐＨ調整方法

Info

Publication number: JP2004330033A
Application number: JP2003127624A
Authority: JP
Inventors: Tsunehisa Tanaka; 恒久田中; Takeshi Yoshizaki; 健吉崎; Motofumi Tajima; 基史田島; Yoshihisa Narukami; 善久鳴上
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】被処理水のｐＨを調整する際、ｐＨ調整剤の使用量を低減することが可能な凝集濾過処理装置のｐＨ調整方法を提供する。
【解決手段】被処理水Ｗに凝集剤を添加した後、被処理水Ｗを膜モジュール２で膜濾過する凝集濾過処理装置１において、膜モジュール２の上流側で、凝集剤を添加した被処理水Ｗに対して曝気を行い、溶け込んでいる炭酸イオン又は重炭酸イオンの濃度が曝気空気Ａ中の二酸化炭素の濃度よりも低い被処理水Ｗを対象にした場合、曝気によって被処理水ＷのｐＨを酸性側へ変移させ、また、溶け込んでいる炭酸イオン又は重炭酸イオンの濃度が曝気空気Ａ中の二酸化炭素の濃度よりも高い被処理水Ｗを対象にした場合、曝気によって被処理水ＷのｐＨをアルカリ性側へ変移させ、これにより、ｐＨの調整を行う。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上水（浄水）処理，下水・廃水処理，海水淡水化処理等において、比較的清澄な被処理水に凝集剤を添加して膜モジュールで膜濾過する凝集濾過処理装置のｐＨ調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の凝集濾過処理装置としては、例えば図２に示すように、炭酸が溶解した低濁度の清澄な被処理水Ｗを混和槽３１内に導入し、混和槽３１内の被処理水Ｗに凝集剤（ポリ塩化アルミニウム等）を添加して凝集フロックを生成し、その後、上記被処理水Ｗを混和槽３１から膜モジュール３２へ供給して膜濾過するものがある。上記混和槽３１内には、被処理水Ｗと凝集剤とを攪拌混合させる回転翼を備えた混合機３３が設けられている。
【０００３】
これによると、被処理水Ｗに凝集剤を添加すると、被処理水ＷのｐＨが凝集剤の凝集反応に適した値から変動してしまい、上記凝集反応が妨げられる恐れがあった。この対策として、混和槽３１内の被処理水ＷにｐＨ調整剤（アルカリ剤，酸剤）を添加して、被処理水ＷのｐＨを調整することが考えられる。尚、このように被処理水ＷにｐＨ調整剤を添加してｐＨを調整する方法としては、例えば下記特許文献１がある。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭６２−２３６３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記の従来形式では、低濁度の清澄な被処理水ＷはｐＨの干渉能が低くて不安定なため、上記ｐＨ調整剤を添加してｐＨを調整することが技術的に難しいといった問題がある。また、ｐＨ調整のすべての場合に対してｐＨ調整剤を使用するため多大なランニングコストを要するといった問題もある。
【０００６】
本発明は、被処理水のｐＨを調整する際、ｐＨ調整剤の使用量を低減することが可能な凝集濾過処理装置のｐＨ調整方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、被処理水に対して凝集剤を添加した後、この被処理水を膜モジュールで膜濾過する凝集濾過処理装置のｐＨ調整方法であって、
膜モジュールの上流側で、上記凝集剤を添加した被処理水に対して曝気を行い、溶け込んでいる炭酸イオン又は重炭酸イオンの濃度が上記曝気空気中の二酸化炭素の濃度よりも低い被処理水を対象にした場合、上記曝気によって被処理水のｐＨを酸性側へ変移させ、
溶け込んでいる炭酸イオン又は重炭酸イオンの濃度が上記曝気空気中の二酸化炭素の濃度よりも高い被処理水を対象にした場合、上記曝気によって被処理水のｐＨをアルカリ性側へ変移させるものである。
【０００８】
これによると、凝集剤を添加した被処理水に対して曝気を行う場合、被処理水と曝気空気との間には以下のような平衡関係が保たれる。
ＣＯ_２（気体）＋Ｈ_２Ｏ＝Ｈ_２ＣＯ_３＝Ｈ^＋＋ＨＣＯ_３ ⁻＝２Ｈ^＋＋ＣＯ_３ ^２−
この際、▲１▼溶け込んでいる炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）又は重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）の濃度が上記曝気空気中の二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度よりも低い被処理水を対象にしている場合、曝気空気中の二酸化炭素が被処理水中に溶け込んで、上記平衡関係は右へ進み、被処理水中のＨ^＋イオンが増加して、被処理水のｐＨが低くなる（酸性側になる）。
【０００９】
▲２▼反対に、溶け込んでいる炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）又は重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）の濃度が上記曝気空気中の二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度よりも高い被処理水を対象にしている場合、被処理水中に溶け込んでいる二酸化炭素が曝気空気に移動して被処理水中から放出され、上記平衡関係は左へ進み、被処理水中のＨ^＋イオンが減少して、被処理水のｐＨが高くなる（アルカリ性側になる）。
【００１０】
上記のように曝気を行うことによって、上記▲１▼のような被処理水の場合には、被処理水のｐＨを酸性側へ調整することができ、また、上記▲２▼のような被処理水の場合には、被処理水のｐＨをアルカリ性側へ調整することができる。したがって、ｐＨ調整時、上記▲１▼，▲２▼の場合は特別なｐＨ調整剤を必要とせず、▲１▼，▲２▼以外の場合のみｐＨ調整剤を必要とするため、従来の方法に比べてｐＨ調整剤の使用量を低減することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
１は、炭酸が溶解した低濁度の清澄な被処理水Ｗ（例えば伏流水，井水，清流水等の水道原水）を凝集濾過処理して水道水にする凝集濾過処理装置である。
【００１２】
この凝集濾過処理装置１は、膜モジュール２と、この膜モジュール２の上流側に設置された混和槽３とを具備している。上記膜モジュール２の入口部と混和槽３との間には供給流路４が設けられ、この供給流路４には、混和槽３内の被処理水Ｗを膜モジュール２へ供給する供給ポンプ５が設けられている。上記混和槽３内に導入された被処理水Ｗに対して凝集剤（ポリ塩化アルミニウム等）を添加する添加部７が設けられている。
【００１３】
また、上記混和槽３には曝気装置８が設けられている。この曝気装置８は、混和槽３内の底部に配置されて混和槽３内の被処理水Ｗに曝気用の空気Ａを噴出する散気管９と、混和槽３外に設置されて上記散気管９に空気を送るブロワ１０とで構成されている。尚、上記散気管９には、複数の空気噴出孔１１が形成されている。また、混和槽３内の被処理水ＷのｐＨを検出するｐＨ計１２が設けられている。
【００１４】
以下、上記構成における作用を説明する。
混和槽３内に導入された被処理水Ｗに対して、添加部７から凝集剤が添加され、凝集反応が起こって、上記被処理水Ｗ中に凝集フロックが生成される。さらに、ブロワ１０から散気管９へ送られた空気が空気噴出孔１１から噴出し、混和槽３内の被処理水Ｗが曝気される。この際、混和槽３内の被処理水Ｗと上記空気噴出孔１１から噴出された曝気用の空気Ａとの間には以下のような平衡関係が保たれる。
ＣＯ_２（気体）＋Ｈ_２Ｏ＝Ｈ_２ＣＯ_３＝Ｈ^＋＋ＨＣＯ_３ ⁻＝２Ｈ^＋＋ＣＯ_３ ^２−
この際、▲１▼溶け込んでいる炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）又は重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）の濃度が上記曝気空気Ａ中の二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度よりも低い被処理水Ｗを対象にしている場合、曝気空気Ａ中の二酸化炭素が被処理水Ｗ中に溶け込んで、上記平衡関係は右へ進み、被処理水Ｗ中のＨ^＋イオンが増加して、被処理水ＷのｐＨが低くなる（酸性側になる）。
【００１５】
▲２▼反対に、溶け込んでいる炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）又は重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）の濃度が上記曝気空気Ａ中の二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度よりも高い被処理水Ｗを対象にしている場合、被処理水Ｗ中に溶け込んでいる二酸化炭素が曝気空気Ａに移動して被処理水Ｗ中から放出され、上記平衡関係は左へ進み、被処理水Ｗ中のＨ^＋イオンが減少して、被処理水ＷのｐＨが高くなる（アルカリ性側になる）。
【００１６】
上記のように曝気を行うことによって、上記▲１▼のような被処理水Ｗの場合には、被処理水ＷのｐＨを酸性側へ調整することができ、また、上記▲２▼のような被処理水Ｗの場合には、被処理水ＷのｐＨをアルカリ性側へ調整することができる。したがって、ｐＨ調整時、上記▲１▼，▲２▼の場合は特別なｐＨ調整剤を必要とせず、▲１▼，▲２▼以外の場合のみｐＨ調整剤を必要とするため、全ての場合においてｐＨ調整剤を用いる従来の方法に比べて、ｐＨ調整剤の使用量を低減することが可能となり、凝集濾過処理装置１のランニングコストを減らすことができる。
【００１７】
また、上記▲１▼，▲２▼で示すように空気噴出孔１１から曝気空気Ａを噴出させて曝気を行うことにより、混和槽３内の被処理水Ｗに循環流が生じ、凝集剤が被処理水Ｗに十分に攪拌され混合される。これにより、従来のような混合機３３（図２参照）を不要にすることも可能となる。その後、被処理水Ｗは、混和槽３から膜モジュール２へ供給され、膜モジュール２で膜濾過される。
【００１８】
例えば、凝集剤としてポリ塩化アルミニウムを用いた場合、凝集反応に最適なｐＨ値（最適凝集ｐＨ値）は約６．５〜７．０であり、これに対してｐＨ計１２で検出された被処理水ＷのｐＨ値が仮に７．５である場合、上記被処理水Ｗを酸性側へ変移させればよい。すなわち、被処理水Ｗ中に溶け込んでいる炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）又は重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）の濃度が曝気空気Ａ中の二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度よりも低い場合、上記被処理水Ｗに対して曝気を行うことにより、上記▲１▼に記載したように被処理水Ｗ中のＨ^＋イオンが増加して、被処理水ＷのｐＨが低くなる（酸性側になる）。そして、ｐＨ計１２で検出された被処理水ＷのｐＨ値が６．５〜７の範囲内まで下がった時点で、ブロワ１０を停止して曝気を止める。
【００１９】
尚、上記とは反対に、上記のような被処理水Ｗ［すなわち、溶け込んでいる炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）又は重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）の濃度が曝気空気Ａ中の二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度よりも低い被処理水Ｗ］をアルカリ性側へ変移させる場合には、曝気では不可であるため、ｐＨ調整剤を用いる。
【００２０】
また、ｐＨ計１２で検出された被処理水ＷのｐＨ値が仮に６．０である場合、上記被処理水Ｗをアルカリ性側へ変移させればよい。すなわち、被処理水Ｗ中に溶け込んでいる炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）又は重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）の濃度が曝気空気Ａ中の二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度よりも高い場合、上記被処理水Ｗに対して曝気を行うことにより、上記▲２▼に記載したように被処理水Ｗ中のＨ^＋イオンが減少して、被処理水ＷのｐＨが高くなる（アルカリ性側になる）。そして、ｐＨ計１２で検出された被処理水ＷのｐＨ値が６．５〜７の範囲内まで上がった時点で、ブロワ１０を停止して曝気を止める。
【００２１】
尚、上記とは反対に、上記のような被処理水Ｗ［すなわち、溶け込んでいる炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）又は重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）の濃度が曝気空気Ａ中の二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度よりも高い被処理水Ｗ］を酸性側へ変移させる場合には、曝気では不可であるため、ｐＨ調整剤を用いる。
【００２２】
上記実施の形態では、凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を用いたが、これに限定されるものではなく、下記のような物質を凝集剤として用い、被処理水Ｗを下記物質の最適凝集ｐＨ値に調整してもよい。
【００２３】
凝集剤最適凝集ｐＨ値
・硫酸バンド（硫酸アルミ，アラム）６〜８
・塩化第２鉄３．５以上
・ポリシリカ鉄（ＰＳＩ）５〜７
また、上記実施の形態では、被処理水Ｗを凝集剤の最適凝集ｐＨ値に調整しているが、最適凝集ｐＨ値以外の目標値に調整してもよい。
【００２４】
さらに、上記実施の形態では、曝気によって被処理水ＷのｐＨを調整する場合、被処理水ＷのｐＨが最適凝集ｐＨ値に達すると曝気を停止しているが、曝気によるｐＨ調整可能な範囲は狭い範囲に限られているため、下流側の処理工程に特に問題がない場合は、被処理水ＷのｐＨが最適凝集ｐＨ値に達した時点で曝気を停止せず、曝気を続行してもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明では、曝気を行うことによって、▲１▼溶け込んでいる炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）又は重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）の濃度が曝気空気中の二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度よりも低い被処理水の場合、被処理水のｐＨを酸性側へ調整することができ、また、▲２▼溶け込んでいる炭酸イオン（ＣＯ_３ ^２−）又は重炭酸イオン（ＨＣＯ_３ ⁻）の濃度が曝気空気中の二酸化炭素（ＣＯ_２）の濃度よりも高い被処理水の場合、被処理水のｐＨをアルカリ性側へ調整することができる。
【００２６】
したがって、ｐＨ調整時、上記▲１▼，▲２▼の場合は特別なｐＨ調整剤を必要とせず、▲１▼，▲２▼以外の場合のみｐＨ調整剤を必要とするため、従来に比べてｐＨ調整剤の使用量を低減することが可能となり、凝集濾過処理装置のランニングコストを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における凝集濾過処理装置の図である。
【図２】従来の凝集濾過処理装置の図である。
【符号の説明】
１凝集濾過処理装置
２膜モジュール
Ａ曝気空気
Ｗ被処理水Ｗ

Claims

被処理水に対して凝集剤を添加した後、この被処理水を膜モジュールで膜濾過する凝集濾過処理装置のｐＨ調整方法であって、
膜モジュールの上流側で、上記凝集剤を添加した被処理水に対して曝気を行い、溶け込んでいる炭酸イオン又は重炭酸イオンの濃度が上記曝気空気中の二酸化炭素の濃度よりも低い被処理水を対象にした場合、上記曝気によって被処理水のｐＨを酸性側へ変移させ、
溶け込んでいる炭酸イオン又は重炭酸イオンの濃度が上記曝気空気中の二酸化炭素の濃度よりも高い被処理水を対象にした場合、上記曝気によって被処理水のｐＨをアルカリ性側へ変移させることを特徴とする凝集濾過処理装置のｐＨ調整方法。