JP2009262087A - 水処理装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
運転費が削減され、長時間高濁度でも一定のろ過水量の確保ができる水処理装置の運転方法を提供する。
【解決手段】
取水ポンプ２が設置された河川の上流側に設置された濁度計１により河川水の濁度を計測し、運転制御装置１０において、濁度計１で計測された濁度値が高濁度と判断された場合は、濁度計１の設置場所と、取水ポンプ２の設置場所の距離と河川水の流速から、濁度計１で計測された高濁度の水が取水ポンプ２に到達する到達時刻を算出し、膜モジュール５の上流側に設置されたろ過前圧力計１１と下流側に設置されたろ過後圧力計１２で計測された膜間差圧から逆洗時間係数を算出し、算出された逆洗時間係数と通常運転時の逆洗時間から高濁度時の逆洗時間を算出し、到達時刻より高濁度時の逆洗時間前から膜モジュールを逆洗するための逆洗ポンプ７と逆洗時に膜モジュール５に空気を送るブロワ８とを運転制御して逆洗工程を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、膜モジュールを用いた水処理装置の運転方法に関する。

膜ろ過処理は、有機物やセラミック等の膜面で、汚濁物質や有機物を漉し取って除去する処理である。必要とする水量が増減した場合に、ろ過ポンプの圧力調整や起動，停止により対応が可能であり、同じ水質のろ過水を継続して得ることが可能である利点を有する。

浄水場に導入される膜ろ過処理装置は、１つの膜ろ過ユニットに、複数の膜モジュールが備えられ、それぞれの膜ろ過ユニットには、ろ過ポンプが設けられ、このろ過ポンプを運転，停止することで流量を制御できる。また、定流量弁やろ過ポンプの回転数制御を備えた膜ろ過処理装置も多く見られる。

このような膜ろ過処理装置では、被処理水から汚濁物質を除去するろ過工程と、ろ過により膜に蓄積した汚濁物質を除去する逆洗工程とを繰り返し行っている。また、逆洗工程では除去しきれない汚濁物質に対しては、薬液洗浄を行って除去する。

ろ過を長時間行うことによって、膜に汚濁物質が蓄積し、膜の目詰まりが生じる。膜の目詰まりは、ろ過効率の低下や運転費の増加につながる。膜の目詰まりは、逆洗ポンプによる洗浄で回復できるが、逆洗回数を増やすと運転費が増加し、膜自体の劣化を引き起こすため、適切な洗浄が必要となる。

〔特許文献１〕には、浄水場の取水口近傍に配設され、取水口を介して水源から取水される原水の汚濁物質濃度を計測する濁度計と、濁度計によって計測された汚濁物質濃度と予め所定の値に設定された基準の汚濁物質濃度とを比較し、計測された汚濁物質濃度が基準の汚濁物質濃度を上回ると取水される原水の量を減少させるとともに、計測された汚濁物質濃度が基準の汚濁物質濃度以下に復帰すると取水される原水の量を当初よりさらに増加させるように制御するコントローラを備えた浄水場の運転制御装置が記載されている。

又、〔特許文献２〕には、膜ろ過される原水への凝集剤の注入量を、原水の色度，濁度に基づいて制御する注入制御方法が記載されている。

特開２００４−４２０１６号公報 特開２００２−３３６８７１号公報

〔特許文献１〕に記載の浄水場の運転制御装置では、高濁度の時には取水しないため、凝集剤の投入費用を抑えることで低コストの運転ができるとしている。この方法では、高濁度が長時間続いたときには取水量を制限し、濁度が下がった時に取水量を増やして足りない分のろ過流量を確保するようにしている。しかし、この方法では、降雨時などに高濁度の状態が長時間に渡ると、一定量のろ過水量の確保が難しくなるという問題がある。

〔特許文献２〕に記載の注入制御方法で、膜ろ過では前処理の凝集剤の注入量を適切に行うことが重要であり、凝集剤が不足していると、ろ過水の水質が悪化したり、膜モジュールの目詰まりが起こりやすくなるため、膜間差圧も上昇する。逆に、凝集剤が過多の場合は、過剰なフロックの形成により膜の目詰まりが生じるため、原水の水質に応じて凝集剤の注入量制御を適切に制御することが重要となる。

しかし、高濁度時には、凝集剤の注入によっても前処理で濁質の量が増えて、膜の目詰まりが起こってしまうという問題がある。

本発明の目的は、運転費が削減され、長時間高濁度でも一定のろ過水量の確保ができる水処理装置の運転方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、水源が高濁度のなると予想される時には予め、膜モジュールを逆洗しておき、高濁度が長時間続いても一定量のろ過水を確保できるようにしたものである。

本発明によれば、膜の逆洗効率が上がり、膜の長期使用を可能でき、運転費が削減される。また、長時間高濁度でも一定のろ過水量の確保ができる。

本発明の各実施例を図面を参照して説明する。

本発明の実施例１を、図１から図３により説明する。図１は、本実施例の水処理装置の構成図である。

図１に示すように、浄水設備は、河川の上流に設置され、河川の上流の濁度を計測する濁度計１と、河川から取水する取水ポンプ２と、取水ポンプ２に接続され、河川から取水ポンプ２により取水した原水（被処理水ともいう）を貯留しておく原水槽３と、原水槽３に配管により接続され、原水槽３に貯留された原水を膜モジュール５に送るための原水ポンプ４と、膜モジュール５でろ過されたろ過水を貯留しておくためのろ過水槽６と、膜モジュール５の逆洗時に、ろ過水槽６からろ過水を膜モジュール５に送るための逆洗ポンプ７と、逆洗時に膜モジュール５に空気を送るためのブロワ８と、逆洗水やろ過されていない水を貯留する廃液槽９と、膜モジュール５の上流側に設置され膜間差圧を計測するためのろ過前圧力計１１と、膜モジュール５の下流側に設置され膜間差圧を計測するためのろ過後圧力計１２と、濁度計１，ろ過前圧力計１１及びろ過後圧力計１２の計測値を入力して原水ポンプ４，逆洗ポンプ７，ブロワ８の運転，停止を制御する運転制御装置１０で構成される。

このように構成された浄水設備では、原水ポンプ４と逆洗ポンプ７とブロワ８を運転，停止させることにより、被処理水をろ過するろ過工程と、膜モジュール５に付着あるいは沈着した被処理水中の汚濁物質を膜面から除去する逆洗工程とを、タイマー制御により繰り返し行っている。

取水する河川位置の上流に設置された濁度計１で計測された濁度は、運転制御装置１０に入力される。運転制御装置１０では、濁度計１の設置場所と、取水ポンプ２の設置場所の距離と想定される河川水の流速から、濁度計１で計測された濁度の水が取水ポンプ２に到達する時刻を算出する。濁度計１で計測された濁度が高い場合は、算出された時刻に取水される原水の濁度も高くなることが予想される。

高濁度の原水が、取水ポンプ２によって浄水設備に取り込まれ、膜モジュール５に流入すると、膜モジュール５に目詰まりが生じ、ろ過効率が低下し、膜間差圧が上昇するため、運転コストは増加する。

そのため、図３に示すように、ステップ２０で、濁度計１により計測された河川水の濁度から、取水ポンプ２で取水する原水が高濁度になると予想される場合は、運転制御装置１０は、逆洗工程を長くするように、原水ポンプ４と逆洗ポンプ７とブロワ８の運転，停止を制御する。

タイマー制御によりろ過工程と逆洗工程を繰り返す通常運転では、図２に示すように、ろ過時間ａ（min），逆洗時間ｂ（min）で各工程を交互に繰り返す。

運転制御装置１０は、濁度計１の位置を流れる河川水が、取水ポンプ２の取水地点に到達するまでに時間Ｔを数１により算出する。

（数１）
Ｔ＝Ｌ／Ｖ …（１）
ここで、Ｌ（ｍ）は濁度計１の設置されている位置から取水地点までの距離、Ｖは河川水の平均流速（ｍ／min）である。

取水地点の原水の濁度が上昇し始める時刻ｔは、ステップ２１で、現在の時刻をｔ０とすると、数２により算出される。

（数２）
ｔ＝ｔ０＋Ｔ …（２）
濁度計１の検出値が、高濁度である場合は、運転制御装置１０は、時刻ｔより前に、膜モジュール５の逆洗工程を通常運転より長く行い、高濁度の原水が膜モジュール５に流入しても目詰まりが生じないように制御する。

このため、ステップ２２で、ろ過前圧力計１１及びろ過後圧力計１２で膜間差圧を計測し、ステップ２３で、膜間差圧により逆洗時間ｃ＊ｂ（min）を、数３で算出する。

（数３）
ｃ＝ｆ（ｐ１−ｐ２） …（３）
ここで、ｃは逆洗時間係数、ｐ１はろ過後圧力、ｐ２はろ過前圧力である。

膜間差圧が高いほど、膜に汚濁物質が付着又は沈着して目詰まりの度合いが大きいため、逆洗工程の時間を長くして、時刻ｔの前に逆洗工程が終了するように、逆洗工程の開始時刻を（ｔ−ｃ＊ｂ）より決定し、ステップ２３で、運転制御装置１０は、逆洗工程を開始時刻より、原水ポンプ４と逆洗ポンプ７とブロワ８の運転，停止を制御する。なお、逆洗工程の開始時刻は、（ｔ−ｃ＊ｂ）より早くしてもよい。

ここで、濁度計１の代わりに、上流の河川水の有機物濃度を紫外線光度計で計測してもよい。

本発明の実施例２を図４，図５により説明する。図４は、本実施例の水処理装置の構成図である。本実施例は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、濁度計１の代わりに、上流の河川領域の降雨量を計測する雨量計１７が設けられ、複数の膜モジュールで構成される膜ユニットが複数設置されている。

大規模の浄水設備では、一定量のろ過水量を確保するために、複数の膜モジュールを組合わせた膜ユニットを複数備えている。膜ユニットが複数設置されているので、各膜ユニットには、それぞれ原水ポンプ４が設置され、各膜ユニットの上流側にはろ過前圧力計１１が、下流側にはろ過後圧力計１２が設置されている。これに対し、逆洗ポンプ７とブロワ８は、運転制御装置１０で開閉制御される開閉弁１８，１９を介して膜ユニットに接続され、各膜ユニット共通で使用するようになっている。

降雨量が多いほど河川水の濁度が上昇するので、降雨計１７で計測された降雨量が多い場合は、実施例１と同様に、運転制御装置１０は、逆洗工程を開始時刻より、原水ポンプ４と逆洗ポンプ７とブロワ８の運転，停止を制御する。

このように構成された浄水設備では、取水地点の濁度が高くなると予想される場合は、膜ユニットの中で、膜間差圧が大きい膜ユニットから優先して逆洗工程を実施し、残りの膜ユニットでろ過流量を確保するように制御する。

ろ過前圧力計１１及びろ過後圧力計１２で膜間差圧を計測し、各膜ユニットの膜間差圧から数３により、逆洗時間係数ｃ１からｃ３を求めて、各膜ユニットの逆洗時間ｃ１＊ｂ（min），ｃ２＊ｂ（min），ｃ３＊ｂ（min）を算出する。算出された各逆洗時間から、最初の膜ユニットの逆洗開始時刻を（ｔ−（ｃ１＊ｂ＋ｃ２＊ｂ＋ｃ３＊ｂ））で求め、膜間差圧が大きい膜ユニットから優先して順次逆洗工程を開始する。なお、逆洗時間の短い膜ユニットから順次逆洗工程を開始してもよい。

本発明の一実施例である水処理装置の構成図。 本実施例の膜ろ過設備の運転工程を示す図。 本実施例の運転制御装置の処理フローを示す図。 本発明の他の実施例である水処理装置の構成図。 本実施例の膜ろ過設備の運転工程を示す図。

符号の説明

１ 濁度計
２ 取水ポンプ
３ 原水槽
４ 原水ポンプ
５ 膜モジュール
６ ろ過水槽
７ 逆洗ポンプ
８ ブロワ
９ 廃液槽
１０ 運転制御装置

Claims (4)

1. 取水ポンプが設置された河川の上流側に設置された濁度計により河川水の濁度を計測し、運転制御装置において、前記濁度計で計測された濁度値が高濁度と判断された場合は、前記濁度計の設置場所と、取水ポンプの設置場所の距離と河川水の流速から、濁度計で計測された高濁度の水が前記取水ポンプに到達する到達時刻を算出し、膜モジュールの上流側に設置されたろ過前圧力計と下流側に設置されたろ過後圧力計で計測された膜間差圧から逆洗時間係数を算出し、該算出された逆洗時間係数と通常運転時の逆洗時間から高濁度時の逆洗時間を算出し、前記到達時刻より高濁度時の逆洗時間前から膜モジュールを逆洗するための逆洗ポンプと逆洗時に膜モジュールに空気を送る逆洗ブロワとを運転制御して逆洗工程を行う水処理装置の運転制御方法。
2. 前記濁度計に代えて紫外線吸光度計が設置されるものであって、該紫外線吸光度計で計測される紫外線吸光度が高い場合に、高濃度と判定する請求項１に記載の水処理装置の運転制御方法。
3. 前記濁度計に代えて降雨計が設置されるものであって、該降雨計で計測される雨量が多い場合に、高濃度と判定する請求項１に記載の水処理装置の運転制御方法。
4. 前記膜モジュールに代えて膜モジュールを複数集合して構成される膜ユニットが複数個設置されるものであって、各膜ユニットの上流側に設置されたろ過前圧力計と下流側に設置されたろ過後圧力計で計測された膜間差圧から各膜ユニットの逆洗時間係数を算出し、該算出された逆洗時間係数と通常運転時の逆洗時間から高濁度時の各膜ユニットの逆洗時間を算出し、前記到達時刻より各膜ユニットの逆洗時間合計値前から、前記膜間差圧の大きい膜ユニットの順に逆洗するための逆洗ポンプと逆洗時に膜モジュールに空気を送る逆洗ブロワとを運転制御して逆洗工程を行う請求項１に記載の水処理装置の運転制御方法。

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