JP2007245062A

JP2007245062A - 水処理装置用の薬液注入装置

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Publication number: JP2007245062A
Application number: JP2006074484A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Mitsuzuka; 康史三塚; Masaaki Fujisaki; 正晃藤崎
Original assignee: Fuji Electric Systems Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2006-03-17
Filing date: 2006-03-17
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-17
Also published as: JP4979964B2

Abstract

【課題】水処理装置用の薬液注入装置において、薬品注入配管内の薬液残存を抑制し、薬品注入配管および主配管の腐食事故を防止する。
【解決手段】原水をろ過膜により浄化処理して処理水を得る水処理を対象とする薬液注入装置であって、水処理における原水またはろ過膜の洗浄用逆洗水が通流する主配管３０に設けた薬品注入用のポート３０ａに、薬品注入配管２４ａを開閉弁４１を介して挿入してなる水処理装置用の薬液注入装置において、主配管３０の前記ポート部上流側と前記薬品注入配管２４ａの前記開閉弁下流側との間を、水導入配管５２により継手５０，５１を介して接続してなる薬品注入配管内の洗浄手段を備えたものとする。
【選択図】図１

Description

この発明は、上水道、下水道、工業用水または廃水処理水など、原水中に含まれる汚濁物質をろ過膜により分離除去して浄化処理する、膜ろ過による水処理装置用の薬液注入装置に関わり、特に、原水を殺菌する薬液注入装置や薬品添加逆洗方式の水処理装置用の薬液注入装置に関する。

被処理水中の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、運転の継続に伴い、ろ過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。

そのため運転サイクルにおいて、所定時間のろ過工程後に、物理洗浄または薬品洗浄を実施し、ファウリングを低減するようにしている。物理洗浄には、膜ろ過後の処理水を逆流させる逆流洗浄（逆洗）、膜の一次側での水流によるフラッシング、空気により膜を振動させるエアースクラビングなどがあり、物理的な作用によって付着物質を取り除いている。一方、薬品洗浄は、物理洗浄では除去しきれない物質を薬品によって分解または溶解させて除去する方法で、例えば次亜塩素酸ナトリウム、硫酸、塩酸などの薬品を添加した逆洗を用いた水処理方法が提案されている（特許文献１参照）。

図６は、本発明の対象とする従来の薬品添加逆洗（CEB:Chemical Enhanced Back Wash）方式による一般的なろ過膜の洗浄方法の一例の概略システム系統図を示し、次亜塩素酸ナトリウム添加逆洗を行なう洗浄方法の一例を示す。

図６において、１は原水、２は原水タンク、３は主ポンプ、４は原水供給弁、５は膜入口圧力計、６は水温計、７は膜モジュール（又は膜ろ過ユニット）、８は膜出口圧力計、９は流量センサー、１０はろ過水出口弁、１１はろ過水タンク入口弁、１２はろ過水タンク、１３は処理水、１４は逆洗ポンプ、１５は逆洗水供給弁、１６は排水弁、１７は次亜塩素酸ナトリウムタンク、１８は次亜塩素酸ナトリウム添加ポンプ、１９は次亜塩素酸ナトリウム添加バルブである。なお、図６においては、次亜塩素酸ナトリウム添加量制御装置の図示を省略している。

次に、図６に示すろ過膜の水処理方法および洗浄方法等について説明する。原水タンク２に流入した原水１は、主ポンプ３により原水供給弁４を介して、膜モジュール７へ供給され、ろ過される（ろ過工程）。ここで、ろ過流量は、流量センサー９の値が一定となるように主ポンプ３をインバータ制御することにより行われる。ろ過された水は流量センサー９、ろ過水出口弁１０、ろ過水タンク入口弁１１を介して、ろ過水タンク１２へ流入される。ろ過水タンク１２で容量を越えたろ過水が処理水１３として次工程へと通水される。所定時間のろ過が行われたところで、逆洗が実施される（逆洗工程）。逆洗工程は、ろ過水タンク１２の水（もしくはろ過水タンクとは別に設けた図示しない逆洗水槽の水）を、逆洗ポンプ１４により逆洗水供給弁１５を介して、膜モジュール７の二次側から一次側へ流すことによりなされ、逆洗後の水は、排水弁１６を介して排水される。

ろ過工程および逆洗工程の所定回数が終了した後に、薬品を添加して逆洗を実施する（薬品添加逆洗工程）。図６の場合、次亜塩素酸ナトリウム添加逆洗として、前記ろ過水による逆洗に続けて、次亜塩素酸ナトリウムタンク１７に貯留された次亜塩素酸ナトリウムを、次亜塩素酸ナトリウム添加ポンプ１８を用いて次亜塩素酸ナトリウム添加バルブ１９を介して逆洗水に添加し、所定濃度の残留塩素濃度とした水を膜モジュールに注入する。膜モジュール７内が所定濃度の残留塩素水で満たされたところで一旦逆洗ポンプ１４を停止し、各バルブを閉じて、所定時間膜モジュール７を残留塩素水に浸漬する（薬液浸漬工程）。所定時間浸漬後に再度逆洗ポンプを起動してろ過水にて逆洗を実施することにより膜モジュール内の塩素水を洗い流すリンスが実施される（リンス工程）。

上記のように、逆洗工程、薬品添加逆洗工程、薬液浸漬工程およびリンス工程を含むろ過膜の洗浄方式を、薬品添加逆洗方式と称する。なお、膜面へのファウリング物質の洗浄薬品としては、上記の次亜塩素酸ナトリウム以外に、硫酸、塩酸、その他の薬品が使われる場合もある。さらに、前記特許文献１に開示されたように複数の薬品が使われる場合もある。

ところで、前記通常の逆洗工程や薬品添加逆洗工程における逆洗水の流量制御方法としては、例えば、インバータを用いたＰＩＤ制御により定流量制御が行われている。上記従来の制御方法及び装置について図５に基づいて述べる。図５は、ろ過水タンクとは別に設けた逆洗水槽２２の水を、逆洗ポンプ２２を有する逆洗ライン３０を介して膜ろ過ユニット２１に通流し、逆洗ライン３０の途中に、薬液注入ライン２４を設けた例を示す。図５において、２５は流量計（伝送器）、２６は流量制御器（ＰＩＤ調節計）、２７はインバータ、２８は制御コントローラ（ＰＬＣ）、２９はプログラマブル操作表示器（ＰＯＤ）である。

図５により、以下に述べるような流量制御を行うとともに流量監視を行う。流量計２５の出力は、流量制御器（ＰＩＤ調節計）２６→インバータ２７→逆洗ポンプ２３用モータのフィードバックループでポンプモータの制御を行う。また、流量計２５の伝送出力を分岐して制御コントローラ２８に直接入力し、指令流量に対して異常な偏差が生じていないか監視を行なう。さらに、制御コントローラ（通常ＰＬＣ：プログラマブルコントローラ）２８から流量制御器２６へ流量指令値や設定パラメータを伝送し、流量制御器２６はこの指令値に従って制御を行う。

また、流量制御器２６から制御コントローラ２８へ現状運転値、異常情報を伝送する。流量制御器２６で、設定流量に対する上下偏差を監視させ、偏差を超えた場合には制御コントローラ２８に警報を伝え、制御コントローラ２８は偏差異常通知を行う。さらに、各設定流量において想定される周波数範囲を設定し、その周波数範囲より外れる場合には、制御コントローラ２８は警報を伝える機能（周波数監視機能）を備える。

上記説明は、薬品添加逆洗方式の水処理装置に関するが、後述する本発明が対象とする水処理装置用の薬液注入装置は、上記装置に限定されるものではない。例えば、図６において、次亜塩素酸ナトリウムタンク１７に貯留された次亜塩素酸ナトリウムを、次亜塩素酸ナトリウム添加ポンプ１８を用いて次亜塩素酸ナトリウム添加バルブ１９を介して逆洗水に添加する薬液注入ラインを、水温計６と膜モジュール７との間の原水供給ラインに設け、原水に薬液を注入することにより、原水を殺菌する薬液注入装置も対象となる。この場合、薬品添加逆洗は実施せず原水殺菌のみとする場合と薬品添加逆洗を併用する場合とがあり、また小規模システムにおいては、通常の逆洗工程を実施しないこともある。
特開２００４−４１９３５号公報

ところで、上記のような原水を殺菌する水処理装置や薬品添加逆洗（CEB）方式の水処理装置における従来の薬液注入装置においては、下記のような問題があった。

薬品注入配管は、薬液ラインを分断する開閉弁（通常、自動開閉弁）によって薬液が漏洩するのを防止しているが、注入ノズル部に薬液が残存してしまう問題があった。これにより原水や逆洗水が通流する主配管に水が流れていない時、薬品注入配管の残存薬液が主配管内に流出して配管と接触することになり、配管の腐食要因となっていた。また薬液注入部の管は耐腐食性のプラスチック管で構成するすることが望まれる。しかしながら、強度的観点からはライニング管を使用することが望ましく、この場合には、ライニングが剥がれて注入管が腐食するといった問題も生じていた。

この発明は、上記のような点に鑑みてなされたもので、この発明の課題は、水処理装置用の薬液注入装置において、薬品注入配管内の薬液残存を抑制し、薬品注入配管および主配管の腐食事故を防止することにある。

前述の課題を解決するため、この発明は、原水をろ過膜により浄化処理して処理水を得る水処理を対象とする薬液注入装置であって、前記水処理における原水またはろ過膜の洗浄用逆洗水が通流する主配管に設けた薬品注入用のポートに、薬品注入配管を開閉弁を介して挿入してなる水処理装置用の薬液注入装置において、前記主配管の前記ポート部上流側と前記薬品注入配管の前記開閉弁下流側との間を、水導入配管により継手を介して接続してなる薬品注入配管内の洗浄手段を備えたことを特徴とする（請求項１）。上記構成により、上流側と下流側の圧力差に基づき、前記水導入配管内において主配管側から薬品注入配管側への水の流れが生じ、薬品注入配管内が主配管の通流水により洗浄されて薬液残存が抑制される。これにより、配管の腐食事故を防止することができる。

また、上記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２ないし５の発明が好ましい。即ち、前記請求項１に記載の薬液注入装置において、前記主配管のポートを設ける部分には、前記主配管通流水の圧力低減用の縮流部を設けたものとする（請求項２）。これにより、縮流部の減圧に基づき、前記水導入配管内の薬品注入配管側への水の流れが促進され、洗浄効果が向上する。

さらに、薬品注入配管自体の腐食防止の観点から、前記請求項１または２に記載の薬液注入装置において、少なくとも前記薬品注入配管および薬品注入配管に設けた継手の材料を、前記薬品に対する耐腐食性材料とする（請求項３）。

また、洗浄効果向上に主配管通流水の動圧を利用する観点から、前記請求項１に記載の薬液注入装置において、前記主配管に設けた継手は、主配管の水通流部に挿入され、通流水の動圧を受けて前記水導入配管内の薬品注入配管側への水の流れを促進する動圧受部を備えたことを特徴とする（請求項４）。さらに、構造を簡単化する観点から、前記請求項４に記載の薬液注入装置において、前記動圧受部は、前記継手の主配管の水通流部に挿入された管の先端部を斜めにカットした傾斜開口部を通流水の上流側に向けて配設したものとする（請求項５）。

また、前述の課題は下記の請求項６ないし７の発明によっても解決できる。即ち、前記請求項１に記載の薬液注入装置において、前記薬品注入配管内の洗浄手段は、請求項１に記載のものに代えて、薬品注入配管周縁部の圧力差を利用した自己洗浄手段とし、この自己洗浄手段は、前記薬品注入配管を前記主配管に設けたフランジ付ポート内に隙間を設けて液密的に挿入し、かつ、主配管の水通流部に挿入された薬品注入配管の先端部を斜めにカットした傾斜開口部を通流水の下流側に向けて配設し、さらに、前記フランジ付ポート内の隙間に対向して薬品注入配管の外周部に穴を備えたものとし、主配管の通流水が前記フランジ付ポート内の隙間と前記薬品注入配管の穴を経由して前記傾斜開口部から流出する構成を備えたものとしたことを特徴とする（請求項６）。

さらに、前記請求項６に記載の薬液注入装置において、前記自己洗浄手段は、薬品注入配管を、前記主配管に設けたフランジ付ポート内に、スリーブを介して液密的に挿入してなり、前記スリーブの内周部には、薬品注入配管の軸方向に沿った逆洗水導入用の導入溝と前記穴への連通溝とを備えたものとし、主配管の通流水が前記導入溝および連通溝と前記薬品注入配管の穴を経由して前記傾斜開口部から流出する構成を備えたものとする（請求項７）。

また、薬品添加逆洗方式の水処理装置用の薬液注入装置の発明としては、原水を浄化処理して処理水を得るろ過膜と、前記処理水の一部を前記ろ過膜の逆洗水として用いてろ過膜の逆洗を行う逆洗ラインと、この逆洗ラインに薬品を添加して逆洗を行う薬品注入ラインとを備えた薬品添加逆洗方式の水処理装置用の薬液注入装置において、前記薬品注入ラインは、薬品注入配管を前記逆洗ラインに設けた薬品注入用のポートに開閉弁を介して挿入してなり、かつ前記薬品注入配管内の洗浄手段を備えるものとし、この洗浄手段は、前記逆洗ラインの前記ポート部上流側と前記薬品注入配管の前記開閉弁下流側との間を、水導入配管により継手を介して接続したものとしたことを特徴とする（請求項８）。

この発明によれば、水処理装置用の薬液注入装置において、薬品注入配管内の薬液残存を抑制し、薬品注入配管および主配管の腐食事故を防止することができる。

本発明の実施例について、図１ないし図４に基づき、以下に述べる。なお、図１ないし図４の実施例は、薬品添加逆洗方式の水処理装置用の薬液注入装置を対象として述べるが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。

図１は、本発明の薬液注入装置の実施例に係る模式的構成図、図２は図１における継手（主配管側）の異なる実施例に係る模式的構成図、図３は図１とは異なる実施例に係る模式的構成図、図４は図３とは異なる実施例に係る模式的構成図である。上記各図において、機能が同一の部材には同一番号を付して示す。

図１において、２４は薬液注入ライン、２４ａは薬液注入配管、３０は主配管としての逆洗ライン、３０ａは薬品注入用のポート、３０ｂは縮流部、４１は開閉弁、４２は絞り弁、５０は継手（逆洗ライン側）、５１は継手（薬液注入配管側）、５２は水導入配管である。上記構成によれば、逆洗ライン３０における逆洗水（流れをＧで示す）上流側の圧力Ｐ₁が下流側の圧力Ｐ₂に比較して大きいので、逆洗水はその一部が、流れをＦで示すように、水導入配管５２を経由して、薬液注入配管２４ａ内にも分岐して流れる。そのため、薬品添加後に開閉弁４１を閉とした際に、薬液注入配管２４ａ内に残留する薬品は、この分岐流によって洗い流される。従って、逆洗ラインの配管腐食事故を防止することができる。

上記薬品注入配管２４ａおよび薬品注入配管に設けた継手５１の材料は、薬品注入配管自体の腐食防止の観点から、薬品に対する耐腐食性材料とすることが好ましい。なお、前記縮流部３０ｂは、かならずしも必要ではないが、上流側の圧力Ｐ₁と下流側の圧力Ｐ₂との差圧を高めて、分岐流による薬品洗浄効果を向上するためには、例えば、逆洗ラインの一部をベンチュリ形状にして縮流部を設けることが好ましい。

次に、図２について述べる。図２の（ａ）は、図１における継手（逆洗ライン側）５０を、５０ａで示すような継手構成とした実施例を示す。この継手５０ａは、逆洗ライン３０の逆洗水通流部に挿入され、逆洗水の動圧（図示のＰ_V）を受けて、前記水導入配管５２内の薬品注入配管側への水の流れを促進するようにしたものである。

図２の（ｂ）は、図２の（ａ）とは異なる継手５０ｂの実施例を示す。図２（ｂ）の継手５０ｂは、逆洗ラインの逆洗水通流部に挿入された管の先端部を斜めにカットした傾斜開口部を逆洗水の上流側に向けて配設したもので、図示のＰ_Vが動圧受部となる。図２（ｂ）の継手構成の方が、図２（ａ）に比較して、構造が簡単である。

次に、図３の実施例について述べる。図３において、２４は薬液注入ライン、２４ａは薬液注入配管、２４ｂは傾斜開口部、２４ｃおよび３２はフランジ、３０は逆洗ライン、３１はフランジ付ポート、６０は薬液注入配管に設けた穴、７１はフランジ付ポートと薬液注入配管との間の隙間、７５はシールである。

図３の実施例は、薬品注入配管周縁部の圧力差を利用した自己洗浄手段を備える実施例であり、この自己洗浄手段は、薬品注入配管２４ａを逆洗ライン３０に設けたフランジ付ポート３１内に隙間７１を設けて液密的に挿入し、かつ、逆洗水通流部に挿入された薬品注入配管２４ａの先端部を斜めにカットした傾斜開口部２４ｂを逆洗水の下流側に向けて配設し、さらに、前記フランジ付ポート内の隙間７１に対向して薬品注入配管の外周部に穴６０を備えたものとすることにより、逆洗水が前記フランジ付ポート３１内の隙間７１と薬品注入配管の穴６０を経由して前記傾斜開口部２４ｂから流出するように構成したものである。

前記傾斜開口部２４ｂの下流側の圧力Ｐ₂は、逆洗ライン３０における前記隙間７１近傍部に示す圧力Ｐ₁に比較して低い圧力（負圧）となるので、薬品注入配管周縁部の圧力差を利用した自己洗浄が可能となる。前記傾斜開口部２４ｂの傾斜角は、例えば、３０〜４５°とする。薬品注入配管の穴６０は、薬品注入配管上部外周に１〜４個設ける。

なお、図１及び図３において、薬品注入配管２４ａの先端部である、薬液を添加する水流部での薬液投入位置は、水が流れる配管中の水通流部に対して中央部付近に配置されることが好ましいが、投入された薬液が水中に適切に混合されるのであれば、その位置は特にこれに限定されない。

次に、図４の実施例について述べる。図４（ａ）は実施例に係る要部の側断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿った側断面図を示す。

図４の実施例は、図３の実施例をベースにスリーブ７０を設けた実施例で、薬品注入配管２４ａを耐腐食性材料、例えばＰＶＣ等の樹脂材料で構成した場合の強度不足をスリーブ７０によって補うようにした実施例であり、前記自己洗浄の基本的原理は、図３の実施例の場合と同様である。

図４の実施例における前記自己洗浄手段は、薬品注入配管２４ａを、逆洗ラインに設けたフランジ付ポート３１内に、スリーブ７０を介して液密的に挿入し、スリーブ７０の内周部には、薬品注入配管の軸方向に沿った逆洗水導入用の導入溝７２を例えば２個、ならびに薬品注入配管の穴付近に設けた穴への連通溝７３を備えたものとし、傾斜開口部２４ｂ部の負圧に基づいて、逆洗水が、図示Ｆのように、前記導入溝７２および連通溝７３と薬品注入配管の穴６０を経由して傾斜開口部２４ｂから流出するような構成としている。

なお、スリーブ７０の材料は、肉厚が取れ、強度保持上問題がない場合には樹脂材料でよいが、肉厚小で強度重視の場合には、耐食性のコーティングを行った鉄やステンレスとする。また、フランジ付ポート３１は、強度上必要に応じてリブ３３を備えるものとする。

本発明の薬液注入装置の実施例に係る模式的構成図。図１における継手（主配管側）の異なる実施例に係る模式的構成図。本発明の薬液注入装置の図１とは異なる実施例に係る模式的構成図。本発明の薬液注入装置の図３とは異なる実施例に係る模式的構成図。逆洗水の流量を逆洗ポンプ用インバータによりＰＩＤ制御する従来の制御方法及び装置の系統図。従来の薬品添加逆洗方式による一般的なろ過膜の洗浄方法の一例の概略システム系統図。

符号の説明

２４：薬液注入ライン、２４ａ：薬液注入配管、２４ｂ：傾斜開口部、２４ｃ，３２：フランジ、３０：逆洗ライン、３０ａ：ポート、３０ｂ：縮流部、３１：フランジ付ポート、３３：リブ、４１：開閉弁、４２：絞り弁、５０，５０ａ，５０ｂ：継手（逆洗ライン側）、５１：継手（薬液注入配管側）、５２：水導入配管、６０：穴、７０：スリーブ、７１：隙間、７２：導入溝、７３：連通溝、７５：シール。

Claims

原水をろ過膜により浄化処理して処理水を得る水処理を対象とする薬液注入装置であって、前記水処理における原水またはろ過膜の洗浄用逆洗水が通流する主配管に設けた薬品注入用のポートに、薬品注入配管を開閉弁を介して挿入してなる水処理装置用の薬液注入装置において、
前記主配管の前記ポート部上流側と前記薬品注入配管の前記開閉弁下流側との間を、水導入配管により継手を介して接続してなる薬品注入配管内の洗浄手段を備えたことを特徴とする水処理装置用の薬液注入装置。
請求項１に記載の薬液注入装置において、前記主配管のポートを設ける部分には、前記主配管通流水の圧力低減用の縮流部を設けたことを特徴とする水処理装置用の薬液注入装置。
請求項１または２に記載の薬液注入装置において、少なくとも前記薬品注入配管および薬品注入配管に設けた継手の材料を、前記薬品に対する耐腐食性材料としたことを特徴とする水処理装置用の薬液注入装置。
請求項１に記載の薬液注入装置において、前記主配管に設けた継手は、主配管の水通流部に挿入され、通流水の動圧を受けて前記水導入配管内の薬品注入配管側への水の流れを促進する動圧受部を備えたことを特徴とする水処理装置用の薬液注入装置。
請求項４に記載の薬液注入装置において、前記動圧受部は、前記継手の主配管の水通流部に挿入された管の先端部を斜めにカットした傾斜開口部を通流水の上流側に向けて配設したものとしたことを特徴とする水処理装置用の薬液注入装置。
請求項１に記載の薬液注入装置において、前記薬品注入配管内の洗浄手段は、請求項１に記載のものに代えて、薬品注入配管周縁部の圧力差を利用した自己洗浄手段とし、この自己洗浄手段は、前記薬品注入配管を前記主配管に設けたフランジ付ポート内に隙間を設けて液密的に挿入し、かつ、主配管の水通流部に挿入された薬品注入配管の先端部を斜めにカットした傾斜開口部を通流水の下流側に向けて配設し、さらに、前記フランジ付ポート内の隙間に対向して薬品注入配管の外周部に穴を備えたものとし、主配管の通流水が前記フランジ付ポート内の隙間と前記薬品注入配管の穴を経由して前記傾斜開口部から流出する構成を備えたものとしたことを特徴とする水処理装置用の薬液注入装置。
請求項６に記載の薬液注入装置において、前記自己洗浄手段は、薬品注入配管を、前記主配管に設けたフランジ付ポート内に、スリーブを介して液密的に挿入してなり、前記スリーブの内周部には、薬品注入配管の軸方向に沿った逆洗水導入用の導入溝と前記穴への連通溝とを備えたものとし、主配管の通流水が前記導入溝および連通溝と前記薬品注入配管の穴を経由して前記傾斜開口部から流出する構成を備えたものとしたことを特徴とする水処理装置用の薬液注入装置。
原水を浄化処理して処理水を得るろ過膜と、前記処理水の一部を前記ろ過膜の逆洗水として用いてろ過膜の逆洗を行う逆洗ラインと、この逆洗ラインに薬品を添加して逆洗を行う薬品注入ラインとを備えた薬品添加逆洗方式の水処理装置用の薬液注入装置において、
前記薬品注入ラインは、薬品注入配管を前記逆洗ラインに設けた薬品注入用のポートに開閉弁を介して挿入してなり、かつ前記薬品注入配管内の洗浄手段を備えるものとし、この洗浄手段は、前記逆洗ラインの前記ポート部上流側と前記薬品注入配管の前記開閉弁下流側との間を、水導入配管により継手を介して接続したものとしたことを特徴とする水処理装置用の薬液注入装置。