JP2008142597A - ろ過処理装置およびろ過処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ろ過器内での微生物の繁殖が抑えられると同時に、処理水の水質の悪化が抑えられ、かつ繊維ろ材の劣化が抑えられるろ過処理装置およびろ過処理方法を提供する。
【解決手段】原水をろ過処理する、繊維ろ材（長繊維束５６）を充填したろ過器１４と、原水に有機系スライムコントロール剤を添加する薬剤添加手段（薬液槽１８、薬液供給管２８、薬液ポンプ３８）とを具備するろ過処理装置１０；原水に有機系スライムコントロール剤を添加し、繊維ろ材を充填したろ過器１４にて原水をろ過処理するろ過処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、ろ過処理装置およびろ過処理方法に関する。

従来より、ろ過処理対象の原水のろ過処理には、砂ろ過や膜ろ過によるろ過処理装置が用いられている。最近では、繊維ろ過によるろ過処理装置が用いられることもある。繊維ろ過に用いられる繊維ろ材は、比表面積が大きい、空隙率が大きくろ過抵抗が少ない、という特徴を有しており、高速かつ高能力のろ過処理を行うことができるろ材として注目され、浄水処理における粗ろ過、下水の三次処理等に用いられている。

該繊維ろ材を用いたろ過処理装置によって懸濁物質（ＳＳ）を含む原水をろ過処理した場合、原水中のＳＳが繊維ろ材に捕捉される。しかし、さらに継続してろ過処理を行うと、原水に含まれる有機物によって微生物が繁殖し、繊維ろ材に微生物に由来する付着物（スライム）が付着する。その結果、ろ過器内部の閉塞が起こり、ろ過差圧が上昇する。該スライムは、通常の逆洗等では除去が困難である。そこで、微生物の繁殖を抑えるために、原水に次亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素酸ナトリウム等の無機系スライムコントロール剤を添加し、微生物を殺菌することが行われる（例えば、特許文献１）。

無機系スライムコントロール剤は、酸化力が強いため、たんぱく質や細胞膜の酸化分解による殺菌効果を示す。しかし、下記問題が発生する。
（１）無機系スライムコントロール剤の強い酸化力により、繊維ろ材に捕捉されたＳＳも分解されるため、分解されたＳＳが繊維ろ材から脱落し、処理水に混入する。その結果、処理水の水質が悪化する。
（２）無機系スライムコントロール剤の強い酸化力により、繊維ろ材も分解され、繊維の強度、伸縮率等が低下する。
（３）無機系スライムコントロール剤は、速効性を有する反面、酸化分解によって短時間で消費されてしまうため、殺菌効果が持続しない。そのため、ろ過処理装置の運転を停止した際には、無機系スライムコントロール剤を含む原水が供給されないため、微生物が繁殖し、スライムが発生しやすい。

特に、繊維ろ材として長繊維束を用いた場合、下記理由から（１）の問題が顕著に現れる。
長繊維束は、長繊維の下端を支持体に固定したものであるため、長繊維束の下端側では長繊維の密度が高く、上端側では長繊維の密度が低い。そして、該長繊維束の支持体は、ろ過器の底部近傍の仕切板に固定されている。よって、ろ過器の底部の処理水出口に近い長繊維束の下端側にＳＳが付着しやすい。その結果、無機系スライムコントロール剤によって分解され、長繊維束の下端付近から脱落したＳＳが、長繊維束に再捕捉されることなく処理水に混入してしまう。
特開平７−２４１５４９号公報

本発明は、ろ過器内での微生物の繁殖が抑えられると同時に、処理水の水質の悪化が抑えられ、かつ繊維ろ材の劣化が抑えられるろ過処理装置およびろ過処理方法を提供する。

本発明のろ過処理装置は、原水をろ過処理する、繊維ろ材を充填したろ過器と、前記原水に有機系スライムコントロール剤を添加する薬剤添加手段とを具備することを特徴とする。
本発明のろ過処理方法は、原水に有機系スライムコントロール剤を添加し、繊維ろ材を充填したろ過器にて前記原水をろ過処理することを特徴とする。
前記繊維ろ材としては、長繊維束が好ましい。

本発明のろ過処理装置およびろ過処理方法によれば、ろ過器内での微生物の繁殖が抑えられると同時に、処理水の水質の悪化が抑えられ、かつ繊維ろ材の劣化が抑えられる。

（ろ過処理装置）
図１は、本発明のろ過処理装置の一例を示す概略構成図である。ろ過処理装置１０は、原水槽１２と、ろ過器１４と、処理水槽１６と、薬液槽１８（薬液添加手段の一部）と、逆洗ブロア２０と、原水槽１２の原水をろ過器１４の上部に供給する原水供給管２２と、ろ過器１４の底部の処理水出口（図示略）から排水される処理水を処理水槽１６に供給する処理水供給管２４と、処理水槽１６の処理水をろ過器１４の底部に返送する逆洗水供給管２６と、逆洗水をろ過器１４の上部から排水する逆洗水排水管２７と、薬液槽１８の薬液を原水供給管２２途中の原水に供給する薬液供給管２８（薬液添加手段の一部）と、逆洗ブロア２０からの空気をろ過器１４の底部に供給する空気供給管３０と、原水槽１２の原水を原水供給管２２に送水する原水ポンプ３２と、処理水槽１６の処理水を逆洗水供給管２６に送水する逆洗水ポンプ３６と、薬液槽１８の薬液を薬液供給管２８に送液する薬液ポンプ３８（薬液添加手段の一部）と、空気供給管３０の途中に設けられた空気バルブ４０と、薬液供給管２８の合流点よりも下流側の原水供給管２２の途中に設けられた原水バルブ４２と、処理水供給管２４の途中に設けられた処理水バルブ４４と、逆洗水供給管２６の途中に設けられた逆洗水バルブ４６と、逆洗水排水管２７の途中に設けられた排水バルブ４７と、原水供給管２２の途中に設けられた流量計５０を具備する。

ろ過器１４は、円筒状の容器５２と、底部近傍に設けられた仕切板５４と、仕切板５４に固定された状態で充填された長繊維束５６（繊維ろ材）とを具備する。
長繊維束５６は、複数の長繊維６２と、長繊維６２の下端を固定する支持体６４とを具備する。長繊維６２は、二等分に折り曲げられた状態で、折り曲げた部分にワイヤ（図示略）を通しながら、該ワイヤを支持体６４に巻き付けることにより固定されている。支持体６４には、仕切板５４よりも上部側にある処理水を、仕切板５４よりも底部側に送水するための処理水取り入れ口（図示略）および処理水送水路（図示略）が形成されている。

長繊維束５６の代わりに、他の繊維ろ材を用いてもよい。他の繊維ろ材としては、短繊維を布に織り込んだろ材、繊維を綿状に加工したろ材、繊維の織布または不織布からなるろ布等が挙げられる。

（ろ過処理方法）
図１に示すろ過処理装置１０を用いたろ過処理方法について説明する。
原水のろ過処理を行う場合、原水バルブ４２および処理水バルブ４４を開け、空気バルブ４０、逆洗水バルブ４６および排水バルブ４７を閉じる。

原水ポンプ３２によって原水供給管２２に送水された原水槽１２の原水は、原水供給管２２を通ってろ過器１４の上部に供給される。この際、薬液ポンプ３８によって薬液供給管２８に送液された薬液槽１８の薬液は、薬液供給管２８を通って原水供給管２２途中の原水に所定の注入量にて供給される。

ろ過器１４の上部から供給された、薬液を含む原水は、ろ過器１４内を通過する際にろ過処理され、ろ過器１４の底部の処理水出口から処理水として排水される。この際、原水に含まれるＳＳは、ろ過器１４内の長繊維束５６によって捕捉される。
ろ過器１４の底部から排水された処理水は、処理水供給管２４を通って処理水槽１６に供給される。

ろ過器１４内の長繊維束５６を逆洗する場合、原水バルブ４２および処理水バルブ４４を閉じ、空気バルブ４０、逆洗水バルブ４６および排水バルブ４７を開ける。
逆洗水ポンプ３６によって逆洗水供給管２６に送水された処理水槽１６の処理水は、逆洗水供給管２６を通ってろ過器１４の底部に逆洗水として返送される。これと同時に、逆洗ブロア２０からの空気を、空気供給管３０経由でろ過器１４の底部に供給する。

ろ過器１４の底部から供給された逆洗水は、ろ過器１４内を通過し、ろ過器１４の上部の逆洗水出口（図示略）から排水される。この際、長繊維束５６に捕捉されたＳＳ等が逆洗水によって除去される。また、逆洗水と同時にろ過器１４の底部から空気を供給することによって、ろ過器１４内を通過する逆洗水および長繊維束５６が効率よく撹拌され、長繊維束５６に捕捉されたＳＳ等が効率的に除去される。
ろ過器１４の上部から排水された、ＳＳおよび空気を含む逆洗水は、逆洗水排水管２７を通って装置外に排出される。

薬液は、有機系スライムコントロール剤である。有機系スライムコントロール剤とは、たんぱく質合成阻害、たんぱく質変性、ＤＮＡ合成阻害、細胞膜破壊（酸化分解を除く）、ＴＣＡサイクル酵素郡阻害、呼吸酵素阻害等の作用で微生物を殺菌する有機化合物である。

有機系スライムコントロール剤としては、有機窒素ハロゲン系スライムコントロール剤、有機アミン系スライムコントロール剤等が挙げられる。有機窒素ハロゲン系スライムコントロール剤としては、例えば、イソチアゾロン化合物（特開平４−１８２４７４号公報参照）等が挙げられる。イソチアゾロン化合物は、たんぱく質合成阻害、ＴＣＡサイクル酵素郡阻害の作用で微生物を殺菌する。

原水への薬液の注入量は、原水中の有機系スライムコントロール剤の濃度が０．１〜１０００ｍｇ／Ｌとなる量が好ましい。有機系スライムコントロール剤の濃度が該範囲内であれば、充分な殺菌効果が得られる。

原水への有機系スライムコントロール剤の添加は、原水中の有機系スライムコントロール剤の濃度が前記範囲内となるのであれば、連続的に行ってもよく、間欠的に行ってもよい。

逆洗水には、必要に応じてスライムコントロール剤を添加してもよい。スライムコントロール剤としては、無機系スライムコントロール剤、有機系スライムコントロール剤等が挙げられる。

以上説明した本発明のろ過処理装置にあっては、原水に有機系スライムコントロール剤を添加する薬剤添加手段を具備するため、ろ過器内での微生物の繁殖が抑えられると同時に、処理水の水質の悪化が抑えられ、かつ繊維ろ材の劣化が抑えられる。
また、本発明のろ過処理方法にあっては、原水をろ過処理する前に、原水に有機系スライムコントロール剤を添加するため、ろ過器内での微生物の繁殖が抑えられると同時に、処理水の水質の悪化が抑えられ、かつ繊維ろ材の劣化が抑えられる。

すなわち、従来の無機系スライムコントロール剤は、殺菌の機構がたんぱく質や細胞膜の酸化分解によるものであるのに対し、本発明における有機系スライムコントロール剤は、殺菌の機構が酸化分解によらないものであるため、繊維ろ材に捕捉されたＳＳを分解することなく、微生物を殺菌できる。そのため、処理水の水質の悪化が抑えられる。
また、本発明における有機系スライムコントロール剤は、繊維ろ材を分解することがないため、繊維の強度、伸縮率等の低下が抑えられる。

そして、原水に有機系スライムコントロール剤を添加することによって、ろ過器内での微生物の繁殖が抑えられ、スライムの発生が抑えられる。また、有機系スライムコントロール剤は、酸化分解によって短時間で消費されてしまうことがなく、殺菌効果が長時間持続するため、ろ過処理装置の運転を停止した際にも、微生物の繁殖が抑えられ、スライムの発生が抑えられる。
本発明のろ過処理装置およびろ過処理方法は、繊維ろ材に捕捉されたＳＳが分解されて繊維ろ材から脱落することがないため、無機系スライムコントロール剤を用いた場合には繊維ろ材から脱落したＳＳが処理水に混入しやすい長繊維束を繊維ろ材として用いる場合に特に有効である。

（ＳＳ濃度）
原水および処理水中のＳＳ濃度は、孔径１μｍのガラス繊維ろ紙を用い、ＪＩＳ Ｋ０１０２「工場排水試験方法」の懸濁物質測定方法により測定した。

（引っ張り強度）
繊維の引っ張り強度は、ミネベア社製のＴＣＭ−１ＫＮＢを用い、ＪＩＳ Ｌ１０６９「天然繊維の引張試験方法」により測定した。

〔例１〕
図２に示すろ過処理装置１０を用い、上述のろ過処理方法にしたがって原水のろ過処理を行った。図２中、図１と同じ構成のものには図１と同じ符号を付している。
長繊維束５６としてポリエステル繊維を用いた。
原水としては、製紙工場の排水を用いた。２つのろ過器１４におけるろ過速度ＬＶは、それぞれ５０ｍ／ｈとした。

一方の薬液槽１８に１０質量％のイソチアゾロン化合物水溶液を入れ、他方の薬液槽１８に１２質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を入れた。
原水槽１２の原水を一方のろ過器１４に供給しながら、原水中のイソチアゾロン化合物の濃度が１．０ｍｇ／Ｌとなるように、イソチアゾロン化合物水溶液を連続的に原水に注入した。
また、原水槽１２の原水を他方のろ過器１４に供給しながら、原水中の次亜塩素酸ナトリウムの濃度が１．０ｍｇ／Ｌとなるように、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を連続的に原水に注入した。

逆洗は、２４時間ごとに６分間行った。
ろ過処理開始から２４時間後に、原水中のＳＳ濃度を測定した。また、それぞれのろ過器１４から排水される処理水をサンプリングし、処理水中のＳＳ濃度を測定した。測定結果を表１に示す。

〔例２〕
２つのろ過器１４を充分に逆洗した後、原水中のイソチアゾロン化合物および次亜塩素酸ナトリウムの濃度を２．０ｍｇ／Ｌに変更した以外は、例１と同様にして原水のろ過処理を行った。
ろ過処理開始から２４時間後における、原水中のＳＳ濃度および処理水中のＳＳ濃度を測定した。測定結果を表１に示す。

〔例３〕
２つのろ過器１４を充分に逆洗した後、原水中のイソチアゾロン化合物および次亜塩素酸ナトリウムの濃度を３．０ｍｇ／Ｌに変更した以外は、例１と同様にして原水のろ過処理を行った。
ろ過処理開始から２４時間後における、原水中のＳＳ濃度および処理水中のＳＳ濃度を測定した。測定結果を表１に示す。

〔例４〕
２つのろ過器１４を充分に逆洗した後、原水中のイソチアゾロン化合物および次亜塩素酸ナトリウムの濃度を４．０ｍｇ／Ｌに変更した以外は、例１と同様にして原水のろ過処理を行った。
ろ過処理開始から２４時間後における、原水中のＳＳ濃度および処理水中のＳＳ濃度を測定した。測定結果を表１に示す。

有機系スライムコントロール剤であるイソチアゾロン化合物を用いた場合、および無機系スライムコントロール剤である次亜塩素酸ナトリウムを用いた場合のいずれにおいても、ろ過器１４内におけるスライムの発生は認められなかった。
イソチアゾロン化合物を用いた場合、処理水の水質は悪化しなかった。一方、次亜塩素酸ナトリウムを用いた場合、次亜塩素酸ナトリウムの添加量が増加するほど、処理水中のＳＳ濃度も増加して、処理水の水質が悪化した。

〔例５〕
長繊維束（ポリエステル製）を２つ用意し、それぞれ０．４質量％のイソチアゾロン化合物水溶液および０．４質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液に３０日間浸漬した。
未浸漬の繊維、イソチアゾロン化合物水溶液に浸漬した繊維、および次亜塩素酸ナトリウム水溶液に浸漬した繊維の引っ張り強度を測定した。測定結果を表２に示す。

イソチアゾロン化合物水溶液に浸漬した繊維は、引っ張り強度は未使用の繊維と同じであり、劣化は見られなかった。一方、次亜塩素酸ナトリウム水溶液に浸漬した繊維は、引っ張り強度が低下し、劣化が見られた。

本発明のろ過処理装置およびろ過処理方法は、有機物を含む原水のろ過処理に有用である。

本発明のろ過処理装置の一例を示す概略構成図である。 本発明のろ過処理装置の他の例を示す概略構成図である。

符号の説明

１０ ろ過処理装置
１４ ろ過器
１８ 薬液槽（薬液添加手段）
２８ 薬液供給管（薬液添加手段）
３８ 薬液ポンプ（薬液添加手段）
５６ 長繊維束（繊維ろ材）

Claims (4)

1. 原水をろ過処理する、繊維ろ材を充填したろ過器と、
   前記原水に有機系スライムコントロール剤を添加する薬剤添加手段と
   を具備する、ろ過処理装置。
2. 前記繊維ろ材が、長繊維束である、請求項１に記載のろ過処理装置。
3. 原水に有機系スライムコントロール剤を添加し、繊維ろ材を充填したろ過器にて前記原水をろ過処理する、ろ過処理方法。
4. 前記繊維ろ材として、長繊維束を用いる、請求項３に記載のろ過処理方法。

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