JP2011161304A - 工業用水のろ過方法及びろ過装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】工業用水処理施設12からの配水が、取水原水に濁度成分の凝集処理を行ったものであるか否かに着目して、制御手段16にて、被処理水に投入する凝集剤の量を決定し、決定した量の凝集剤を被処理水に添加して、有機物を凝集させる。この際、配水された工業用水のAl濃度又はFe濃度を測定し、制御手段16において、該Al濃度又はFe濃度に基づき、被処理水に投入する凝集剤の量が決定される。このため、工業用水処理施設から配水される工業用水が、前処理を行ったものであるか否かに係らず、凝集剤の添加量の最適化が図られ、有機物の凝集が確実に行われた後、被処理水が膜ろ過装置20にてろ過される。
【選択図】図1
Description
しかし、工業用水や河川水等の表流水から限外ろ過膜や精密ろ過膜を用いて除濁や除菌を行い、かつ膜ろ過性能を安定に維持するのは困難で、前処理なしでは頻繁な薬品洗浄が必要であった。
このため、膜ろ過の前処理として、ポリ塩化ナトリウム(PAC)や塩化第二鉄などの凝集剤を添加して、これらの凝集フロック内部に有機物を吸着不溶化させて、凝集・膜ろ過や凝集・沈殿・膜ろ過を行う方法が採用されることが多い。
なお、水中の有機物濃度を連続して測定する手段としては、波長200〜400nmの紫外光の吸光度、あるいは波長400〜800nmの可視光の吸光度の差から有機物濃度を求める方法がある(例えば、特許文献5)。また、原水の蛍光強度を測定し、その測定値から有機物濃度を推算し水処理工程を制御する手法(例えば、特許文献6)も知られている。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、工業用水の水処理を行う際に、膜ファウリングを抑止し、安定でかつ高い膜ろ過流束を維持することを可能とすることにある。そして、飲用水にも適した高品質のろ過水を安定供給することにある。
(発明の態様)
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
本項に記載の工業用水のろ過方法は、取水原水に濁度成分の凝集処理(前処理)を行ったものであるか否かに着目して、被処理水に投入する凝集剤の量を決定し、決定した量の凝集剤を被処理水に添加して、有機物を凝集させる。このため、工業用水処理施設から配水される工業用水が、前処理を行ったものであるか否かに係らず、凝集剤の添加量の最適化が図られ、有機物の凝集が確実に行われるものである。そして、有機物を凝集させた後の被処理水をろ過膜にてろ過することにより、工業用水から飲用にも適した高品質のろ過水を得る。
なお、本説明では、例示するような有機物のうち、前処理を行うか否かの判断に係る成分を、特に「濁度成分」という。又、有機物を凝集させた後の被処理水のろ過過程には、凝集後の被処理水を膜ろ過する場合、凝集後の被処理水を砂ろ過した後に更に膜ろ過を行う場合、凝集後の被処理水の凝集沈殿上澄みを膜ろ過する場合、凝集後の被処理水の凝集沈殿上澄みを砂ろ過した後に更に膜ろ過を行う場合等、最終的に膜ろ過を行うものであれば、様々なろ過過程が含まれるものである。
本項に記載の工業用水のろ過方法は、工業用水処理施設から配水された工業用水のAl濃度又はFe濃度を測定し、Al濃度又はFe濃度に基づき、取水原水に濁度成分の凝集処理を行ったものであるか否かを判断して、被処理水に投入する凝集剤の量を決定するものである。
本項に記載の工業用水のろ過方法は、工業用水処理施設から配水された工業用水のAl濃度又はFe濃度に着目して、被処理水に投入する凝集剤の量を決定し、決定した量の凝集剤を被処理水に添加して、有機物を凝集させる。このため、工業用水処理施設から配水される工業用水に対する、凝集剤の添加量の最適化が図られ、有機物の凝集が確実に行われるものである。そして、有機物を凝集させた後の被処理水をろ過膜にてろ過することにより、工業用水から飲用にも適した水を得る。
本項に記載の工業用水のろ過方法は、配水される工業用水の取水原水の有機物濃度x0と、添加量y0の凝集剤添加後の有機物濃度z0の関係、及び、取水原水に濁度成分の凝集処理を行った工業用水の有機物濃度x1と、添加量y1の凝集剤添加後の有機物濃度z1の関係を、予め実験等により把握する。そして、有機物濃度z1がz0となるための凝集剤の添加量に係る補正係数αを求め、配水される工業用水のAl濃度又はFe濃度に基づき、被処理水に投入する凝集剤添加量y1又はy0を選択的に決定するものである。なお、y0=f(x0)、z0=g(y0)、y1=f(x1)、z1=g(y1)の各関係式は、原水に含まれる有機物の種類や濃度、凝集剤の種類、その他の諸条件に応じて、適宜定められるものである(以下同様)。
本項に記載の工業用水のろ過方法は、被処理水中の不溶存のAl又はFeを被処理水中に溶解させ、排水中の総Al又は総Fe量を考慮した、Al濃度又はFe濃度に基づき、取水原水に濁度成分の凝集処理を行ったものであるか否かを判断して、被処理水に投入する凝集剤の量を決定するものである。
本項に記載の工業用水のろ過方法は、ろ過膜に限外ろ過膜又は精密ろ過膜を用い、有機物を凝集させた後の被処理水をろ過することにより、工業用水から飲用にも適した高品質のろ過水を得るものである。
本項に記載の工業用水のろ過装置は、工業用水処理施設からの配水が、取水原水に濁度成分の凝集処理を行ったものであるか否かに着目して、制御手段にて、被処理水に投入する凝集剤の量を決定し、決定した量の凝集剤を被処理水に添加して、有機物を凝集させる。このため、工業用水処理施設から配水される工業用水が、前処理を行ったものであるか否かに係らず、凝集剤の添加量の最適化が図られ、有機物の凝集が確実に行われるものである。そして、有機物を凝集させた後の被処理水が膜ろ過装置にてろ過されることにより、工業用水から飲用にも適した高品質のろ過水が得られる。
本項に記載の工業用水のろ過装置は、工業用水処理施設から配水された工業用水のAl濃度又はFe濃度を測定し、制御手段において、該Al濃度又はFe濃度に基づき、工業用水処理施設から配水される工業用水が、前処理を行ったものであるか否かを判断し、取水原水に濁度成分の凝集処理を行ったものであるか否かを判断する。そして、被処理水に投入する凝集剤の量が決定されるものである。
本項に記載の工業用水のろ過装置は、工業用水処理施設から配水された工業用水のAl濃度又はFe濃度に着目して、制御手段にて、被処理水に投入する凝集剤の量を決定し、決定した量の凝集剤を被処理水に添加して、有機物を凝集させる。このため、工業用水処理施設から配水される工業用水に対する、凝集剤の添加量の最適化が図られ、有機物の凝集が確実に行われるものである。そして、有機物を凝集させた後の被処理水が膜ろ過装置にてろ過されることにより、工業用水から飲用にも適した水を得が得られる。
本項に記載の工業用水のろ過装置は、配水される工業用水の取水原水の有機物濃度x0と、添加量y0の凝集剤添加後の有機物濃度z0の関係、及び、取水原水に濁度成分の凝集処理を行った工業用水の有機物濃度x1と、添加量y1の凝集剤添加後の有機物濃度z1の関係を、予め実験等により把握する。そして、有機物濃度z1がz0となるための凝集剤の添加量に係る補正係数αを求め、制御手段において、配水される工業用水のAl濃度又はFe濃度に基づき、被処理水に投入する凝集剤添加量y1又はy0が選択的に決定されるものである。
本項に記載の工業用水のろ過装置は、取水槽で、被処理水中の不溶存のAl又はFeを被処理水中に溶解させ、排水中の総Al又は総Fe量を考慮した、Al濃度又はFe濃度に基づき、制御手段において、取水原水に濁度成分の凝集処理を行ったものであるか否かを判断して、被処理水に投入する凝集剤の量が決定されるものである。
本項に記載の工業用水のろ過装置は、膜ろ過装置に限外ろ過膜又は精密ろ過膜を用い、有機物を凝集させた後の被処理水をろ過することにより、工業用水から飲用にも適した高品質のろ過水が得られるものである。
図1に示されるように、本発明の実施の形態に係るろ過装置10の全体構成は、工業用水処理施設12から配水される工業用水を貯留する取水槽14と、取水槽14内の被処理水の水質を判断し、投入する凝集剤の量を決定する制御手段16と、決定した量の凝集剤を被処理水に添加して有機物を凝集させる反応槽18と、反応槽18の凝集沈殿上澄みをろ過する膜ろ過装置20とが含まれるものである。
ジャーテスト(凝集試験)によって、配水される工業用水の取水原水の有機物濃度x0と、有機物濃度x0にもとづく添加量y0の凝集剤添加後の、有機物濃度(紫外部吸光度E260)z0の関係、y0=f(x0)、z0=g(y0)を予め把握する。同様に、取水原水に濁度成分の凝集処理(前処理)を行った工業用水の有機物濃度x1と、有機物濃度x1に基づく添加量y1の凝集剤添加後の、有機物濃度z1の関係、y1=f(x1)、z1=g(y1)を把握する。
なお、図3の例において、前処理でのPACの添加量が、飲用水としての閾値となるE260が0.03abs/50mmとなるまで低下させるために必要な添加量と異なっている(少ない)のは、前者の投入量は、あくまでも濁度成分の凝集に必要な量を添加しているに過ぎないからであり、有機物成分の凝集に必要な量は、通常はそれよりも多くなることによるものである。
具体的には、配水される工業用水の取水原水の有機物濃度x0と、添加量y0の凝集剤添加後の有機物濃度z0の関係、及び、取水原水に濁度成分の凝集処理を行った工業用水の有機物濃度x1と、添加量y1の凝集剤添加後の有機物濃度z1の関係を、予め実験等により把握し、有機物濃度z1がz0となるための凝集剤の添加量に係る補正係数αを求め、配水される工業用水のAl濃度又はFe濃度に基づき、被処理水に投入する凝集剤添加量y1又はy0を選択的に決定するものである。
なお、膜モジュール24のろ過膜に、限外ろ過膜又は精密ろ過膜を用い、凝集沈殿上澄みをろ過膜にてろ過することにより、工業用水から、飲用にも適した高品質のろ過水を得ることが可能となる。
又、本発明の実施の形態では、凝集後の被処理水の凝集沈殿上澄みを膜ろ過する場合を例示して説明したが、本発明の適用範囲はこれに限定されるものではなく、有機物を凝集させた後の被処理水のろ過過程に、凝集後の被処理水を膜ろ過する場合、凝集後の被処理水を砂ろ過した後に更に膜ろ過を行う場合、凝集後の被処理水の凝集沈殿上澄みを砂ろ過した後に更に膜ろ過を行う場合等、最終的に膜ろ過を行うものであれば、様々なろ過過程が含まれるものであることは、理解されるであろう。
まず、工業用水処理施設の構成は図1と同様であり、凝集剤としてPACが用いられる。ここで、前凝集槽34の滞留時間は15分、沈殿槽36の水面積負荷は10m/dである。
ろ過装置の構成も図1と同様であり、膜モジュールは、公称孔径0.05μm、膜面積11m2の中空紙膜モジュール一本を用いている。そして、取水槽14からは所定量を連続的に測定器42(図2参照)へと流下させる。測定器42は、硫酸注入設備とオンライン型イオンクロマトグラフィから構成され、原水をpH=1.5程度にした上でアルミニウム濃度を測定した。
これに対し、比較例1では,原水(前凝集沈殿水)のE260を測定し、特許文献2記載の従来手法にもとづき、PAC添加濃度を決定する方式として、原水の溶解性E260が0.12〜0.13 abs./50mmのとき、PACを20 mg/L添加させた。更に、比較例2では、PACを添加せずに直接膜ろ過を行った。
膜ろ過差圧増加速度は、実施例;0.02 kPa/d、比較例1;5 kPa/d、比較例2;15 kPa/dとなり、実施例では、膜ろ過差圧増加速度は極めて小さく安定であるのに対して、比較例1、2では膜ろ過差圧増加速度は大きく、頻繁な薬品洗浄が必要となった。また、原水濁度が0.5度、溶解性E260が0.031 abs./50 mm、溶解性Alが0.02 mg/Lのときに、PACを添加せずに膜ろ過を行った時の、膜ろ過差圧増加速度は実施例と同じく0.02 kPa/dであった。
このように、本発明によれば、工業用水の水処理を行う際に、膜ファウリングを抑止し、安定でかつ高い膜ろ過流束を維持することが可能であることが実証された。
Claims (12)
- 工業用水をろ過膜を用いてろ過する方法であって、
工業用水処理施設から配水される工業用水が、取水原水に濁度成分の凝集処理を行ったものであるか否かに応じて、被処理水に投入する凝集剤の量を決定し、該決定した量の凝集剤を被処理水に添加して有機物を凝集させた後、被処理水をろ過膜にてろ過することを特徴とする工業用水のろ過方法。 - 工業用水処理施設から配水された工業用水のAl濃度又はFe濃度を測定し、該Al濃度又はFe濃度に基づき、取水原水に濁度成分の凝集処理を行ったものであるか否かを判断することを特徴とする請求項1記載の工業用水のろ過方法。
- 工業用水をろ過膜を用いてろ過する方法であって、
工業用水処理施設から配水された工業用水のAl濃度又はFe濃度を測定し、該Al濃度又はFe濃度に基づき、被処理水に投入する凝集剤の量を決定し、該決定した量の凝集剤を被処理水に添加して有機物を凝集させた後、被処理水をろ過膜にてろ過することを特徴とする工業用水のろ過方法。 - 配水される工業用水の取水原水の有機物濃度x0と、有機物濃度x0に基づく添加量y0の凝集剤添加後の、有機物濃度z0、
y0=f(x0)、z0=g(y0)、
及び、取水原水に濁度成分の凝集処理を行った工業用水の有機物濃度x1と、有機物濃度x1に基づく添加量y1の凝集剤添加後の、有機物濃度z1、
y1=f(x1)、z1=g(y1)、
を予め把握し、前記有機物濃度z1がz0となるための凝集剤の添加量に係る補正係数α、
y1=αy0、
を求め、配水される工業用水のAl濃度又はFe濃度に基づき、凝集剤添加量y1又はy0を選択的に決定することを特徴とする請求項2又は3記載の工業用水のろ過方法。 - 被処理水中の不溶存のAl又はFeを被処理水中に溶解させて、排水中の総Al又は総Fe量を測定することを特徴とする請求項2から4のいずれか1項記載の工業用水のろ過方法。
- 前記ろ過膜に限外ろ過膜又は精密ろ過膜を用いることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の工業用水のろ過方法。
- 工業用水をろ過膜を用いてろ過する装置であって、
工業用水処理施設から配水される工業用水が、取水原水に濁度成分の凝集処理を行ったものであるか否かを判断し、被処理水に投入する凝集剤の量を決定する制御手段と、該決定した量の凝集剤を被処理水に添加して有機物を凝集させる反応槽と、該反応槽内の被処理水をろ過する膜ろ過装置とが含まれることを特徴とする工業用水のろ過装置。 - 前記制御手段は、工業用水処理施設から配水された工業用水のAl濃度又はFe濃度を測定し、該Al濃度又はFe濃度に基づき、取水原水に濁度成分の凝集処理を行ったものであるか否かを判断する制御ロジックを備えることを特徴とする請求項6記載の工業用水のろ過装置。
- 工業用水をろ過膜を用いてろ過する装置であって、
工業用水処理施設から配水された工業用水のAl濃度又はFe濃度を測定し、該Al濃度又はFe濃度に基づき、被処理水に投入する凝集剤の量を決定する制御ロジックを備える制御手段と、該決定した量の凝集剤を被処理水に添加して有機物を凝集させる反応槽と、該反応槽内の被処理水をろ過する膜ろ過装置とが含まれることを特徴とする工業用水のろ過装置。 - 前記制御手段は、予め把握した、配水される工業用水の取水原水の有機物濃度x0と、有機物濃度x0に基づく添加量y0の凝集剤添加後の、有機物濃度z0、
y0=f(x0)、z0=g(y0)、
及び、取水原水に濁度成分の凝集処理を行った工業用水の有機物濃度x1と、有機物濃度x1に基づく添加量y1の凝集剤添加後の、有機物濃度z1、
y1=f(x1)、z1=g(y1)、
から、前記有機物濃度z1がz0となるための凝集剤の添加量に係る補正係数α、
y1=αy0、
を求め、配水される工業用水のAl濃度又はFe濃度に基づき、凝集剤添加量y1又はy0を選択的に決定する制御ロジックを備えることを特徴とする請求項8又は9記載の工業用水のろ過装置。 - 前記取水槽で、被処理水中の不溶存のAl又はFeを被処理水中に溶解させて、排水中の総Al又は総Fe量を測定することを特徴とする請求項8から10のいずれか1項記載の工業用水のろ過装置。
- 前記膜ろ過装置に、限外ろ過膜又は精密ろ過膜が用いられることを特徴とする請求項7から11のいずれか1項記載の工業用水のろ過装置。
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