JP2012192325A

JP2012192325A - 膜ろ過装置

Info

Publication number: JP2012192325A
Application number: JP2011057242A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Murayama; 清一村山; Takeshi Matsushiro; 武士松代; Katsuya Yokogawa; 勝也横川; Kazuhiko Noda; 和彦納田; Satoshi Ogawa; 智小川; Kenji Takeuchi; 賢治竹内; Takahiro Soma; 孝浩相馬
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-03-15
Filing date: 2011-03-15
Publication date: 2012-10-11

Abstract

【課題】膜間差圧上昇を抑制して処理水量を高くでき、使用する薬品使用量を低減し、処理工程が少なく省スペースが実現できる膜ろ過装置を提供する。
【解決手段】水溶性有機物を含む被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加装置4と、添加された凝集剤を被処理水に混和させるために被処理水を急速撹拌する急速撹拌機を有する接触混和槽3と、接触混和槽内の被処理水に粉末状の活性炭を添加する活性炭添加装置5と、接触混和槽から送られてくる凝集剤と粉末状活性炭がともに添加された被処理水をろ過するろ過膜を有するろ過器7と、接触混和槽から前記ろ過器へ被処理水を供給するためのポンプP2を有する供給ラインL2と、添加された凝集剤と粉末状活性炭が接触混和槽内の被処理水と接触したときから該被処理水が前記ろ過器で膜分離されるまでの時間が15分間以内となるように、凝集剤添加装置4、活性炭添加装置5およびポンプP2の駆動を制御する制御器20とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、本発明は、浄水処理や下水処理・食品排水処理・薬品排水処理等において、水中の懸濁物質を除去することを目的としたろ過膜を利用した膜分離処理に関する。

確実な除濁・除菌を実現できる膜分離処理は、運転管理が容易なことなども相まって、水処理分野において広く適用が進んでいる技術である。耐塩素性病原性微生物であるクリプトスポリジウム対策として有望な技術であることから、上水道事業における浄水施設への導入が進んでいる。国内の水道用膜ろ過施設導入件数は2008年度末現在で678件となっており、中小規模のみならず大規模浄水場へも導入が始まっている。

膜分離処理は、通常ろ過工程と物理洗浄工程を繰り返した運転を行うが、物理洗浄だけでは膜のろ過性能が回復し難い不可逆なファウリングが進行する。ファウリングが進行すると、ファウリング物質を除去して新品同様の膜間差圧に戻すための薬品洗浄を行う必要がある。膜分離の処理流量を高くすると不可逆なファウリングの進行が速くなり、そのため薬品洗浄頻度が上がり、薬品洗浄排水の処理による環境負荷やコスト増大などの問題が発生する。

また、処理性においては、原水中に含まれる溶解性成分、例えば、2-MIB、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質など、は膜分離処理では除去できずにほとんどが処理水に透過してしまう。

こういった問題に対し、凝集剤や粉末活性炭を被処理水に混合して膜分離処理を行う方法が開発されている。

例えば、特許文献１では、被処理水に活性炭を添加、接触させた後、凝集剤を添加、接触させ、更に反応槽にてエアレーションを行うことでフロックを粗大化し、粗大化したフロックを沈降分離してから膜分離処理を行っている。しかしながら、この従来技術では、活性炭添加と凝集剤添加、エアレーション、沈降分離と工程が分かれており、これらの細分化された複数の工程を実施するために装置の構成が複雑になっていることと、スペースを要する点が問題である。

また、特許文献２では、凝集剤＋粉末活性炭添加後、沈降分離による上澄みを分離膜処理する。沈降分離で汚泥成分と上澄みを確実に分ける操作が必要であり、その上澄みを分離膜処理の原水とすることでろ過膜の目詰まり抑制を行うとしている。しかしながら、この従来技術では、沈降分離工程が入ることで、処理時間が長くなり、スペースを要する点が問題である。

特開平１０−２１１４９０号公報特開２００９−２２６２８５号公報

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、除濁の他、溶解性物質除去を目的とした膜ろ過装置において、膜間差圧上昇を抑制して処理水量を高くでき、使用する薬品使用量を低減し、処理工程が少なく省スペースが実現できる膜ろ過装置を提供することを目的とする。

本発明に係る膜ろ過装置は、水溶性有機物を含む被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加装置と、添加された凝集剤を被処理水に混和させるために被処理水を急速撹拌する急速撹拌機を有する接触混和槽と、前記接触混和槽内の被処理水に粉末状の活性炭を添加する活性炭添加装置と、前記接触混和槽から送られてくる凝集剤と粉末状活性炭がともに添加された被処理水をろ過するろ過膜を有するろ過器と、前記接触混和槽から前記ろ過器へ前記被処理水を供給するためのポンプを有する供給ラインと、添加された凝集剤と粉末状活性炭が前記接触混和槽内の被処理水と接触したときから該被処理水が前記ろ過器で膜分離されるまでの時間が15分間以内となるように、前記凝集剤添加装置、前記活性炭添加装置および前記ポンプの駆動を制御する制御手段と、を具備することを特徴とする。

第１の実施形態の膜ろ過装置を示す構成ブロック図。凝集剤と粉末活性炭の添加タイミングチャート。凝集剤と粉末活性炭を種々の割合で添加したときの膜間差圧上昇率の差を調べた結果をそれぞれ示す特性グラフ図。原水に対する前処理水の有機物除去率の一例を示す特性グラフ図凝集剤のみを単独添加した場合と、凝集剤と粉末活性炭を複合添加した場合との膜間差圧の変化を比較した特性線図。第２の実施形態の膜ろ過装置を示す構成ブロック図。

以下に本発明を実施するための好ましい種々の形態を説明する。

（１）本発明の実施形態に係る膜ろ過装置は、水溶性有機物を含む被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加装置と、添加された凝集剤を被処理水に混和させるために被処理水を急速撹拌する急速撹拌機を有する接触混和槽と、前記接触混和槽内の被処理水に粉末状の活性炭を添加する活性炭添加装置と、前記接触混和槽から送られてくる凝集剤と粉末状活性炭がともに添加された被処理水をろ過するろ過膜を有するろ過器と、前記接触混和槽から前記ろ過器へ前記被処理水を供給するためのポンプを有する供給ラインと、添加された凝集剤と粉末状活性炭が前記接触混和槽内の被処理水と接触したときから該被処理水が前記ろ過器で膜分離されるまでの時間が15分間以内となるように、前記凝集剤添加装置、前記活性炭添加装置および前記ポンプの駆動を制御する制御手段と、を有する。

本実施形態において、被処理水に対して凝集剤と粉末状活性炭を同時に添加するようにしてもよいし、凝集剤を先に添加した後に粉末状活性炭を遅れて添加するようにしてもよいし、あるいは粉末状活性炭のほうを先に添加した後に凝集剤を遅れて添加するようにしてもよい。いずれの添加タイミングの場合であっても、凝集剤と粉末状活性炭の両者が揃って被処理水に接触を開始したときから制御手段は時間のカウントを開始し、カウントした時間が15分間を超える前のタイミングでポンプを起動させ、接触混和槽からろ過器への被処理水の供給を開始する。

本発明者らは、凝集剤と粉末状活性炭との共存下で水中の水溶性有機物（2-MIB、ジェオスミン等の異臭味成分、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの懸濁物質）の凝集反応が促進され、凝集剤のみが存在する場合に比べてろ過後の処理水の光透過率が大幅に向上するという知見を得ている（図４）。

本実施形態では、このような知見に基づいて凝集剤と粉末状活性炭を複合添加し、ファウリングの原因物質である水溶性有機物を接触混和槽内で凝集・沈殿させ、ろ過器内に持ち込まれる水溶性有機物の量を減らし、ろ過膜にファウリングを生じる頻度を低減させている。

なお、本実施形態では、急速撹拌機として、回転翼の外周縁速度が1.5 m/sec以上となる性能を有する高速回転翼撹拌装置を用いることが望ましい。このような高速回転翼方式の撹拌装置は、凝集剤(PAC)および粉末状活性炭を迅速に水中に混和させることができるので、短時間処理に適している。

（２）上記（１）の装置において、ろ過器に３５℃以上６０℃以下の温水を供給し、ろ過膜を物理洗浄する温水ユニットをさらに有することが好ましい。

本実施形態によれば、上述のようにろ過膜におけるファウリングの発生頻度を低減させるようにしているが、ファウリングの発生がまったく無くなってしまうのではないため、ろ過膜を定期的に洗浄する必要がある。このろ過膜の洗浄には、３５℃以上６０℃以下の温水を使用する温水洗浄が好ましい。温水洗浄は、薬剤を使用しない物理洗浄であるため、洗浄廃水の処理が比較的容易であり、環境負荷を増大化させないという利点があるからである。この場合に、ろ過処理時の流れとは逆向きに洗浄水を流すための逆洗浄水ラインをさらに設け、温水ユニットから逆洗浄水ラインを介してろ過器に温水を供給し、ろ過膜を温水で逆洗浄することが好ましい。

（３）上記（１）または（２）のいずれかの装置において、ポンプよりも下流側の前記供給ラインに設置され、遠心力と重力の作用を利用して被処理水中から固形物を分離する固液分離装置をさらに有することが好ましい（図６）。

本実施形態によれば、ろ過器に入る直前に固液分離装置で被処理水中から固形物を分離除去するので、ファウリングの発生頻度をさらに低減でき、洗浄処理に要するメンテナンスコストを削減することができる。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかの装置において、制御手段は、前記接触混和槽内の被処理水に対して粉末状活性炭が間欠的に添加されるように前記活性炭添加装置を制御することが好ましい（図２、図５）。

本実施形態では、制御手段は膜間差圧の変化を常時モニタリングしながら、設定した閾値を超えた段階で、例えば数十分間から１時間程度の時間に粉末状活性炭を間欠添加する。

膜間差圧上昇の抑制に対しては、凝集剤は常時添加するのが望ましいが、粉末状活性炭のほうは常時添加しなくともファウリング発生防止の効果を得ることができる。このため、粉末状活性炭は必要時のみの間欠的な添加でよく、それによっても所望の効果が得られる。ちなみに、前処理として凝集剤のみを単独添加した場合と、凝集剤＋粉末状活性炭を複合添加した場合とで、膜間差圧の変化を比較してみると、凝集剤＋粉末状活性炭を複合添加した場合の膜間差圧の上昇率が負の値となっている（図５）。すなわち、膜分離処理と同時に膜間差圧が減っているが、これは粉末状活性炭添加前までに蓄積したファウリング物質を除去しているために一時的に膜間差圧が減っていることを示している。つまり、粉末状活性炭を間欠添加することで、ファウリング物質を効果的に除去し、膜間差圧上昇を抑えた運転ができる。

（５）上記（１）〜（４）のいずれかの装置において、制御手段は、接触混和槽内の被処理水に対して凝集剤が添加される凝集剤添加期間のうち初期の期間だけ粉末状活性炭が添加されるように活性炭添加装置および凝集剤添加装置をそれぞれ制御することが好ましい（図５）。

本実施形態では、制御手段は膜間差圧の変化を常時モニタリングしながら、設定した閾値を超えた段階で、膜分離工程のうち初期の数分間だけ粉末状活性炭を間欠添加する。このような膜分離工程の初期に粉末状活性炭を添加するだけで、ファウリング物質を効果的に除去し、膜間差圧上昇を抑えた運転ができる。粉末状活性炭によるファウリング物質の分離除去効果は、添加した直後の初期の短い期間において最も高くなるからである。

以下、添付の図面を参照して好ましい種々の実施の形態を具体的に説明する。

（第１の実施形態）
図１を参照して第１の実施形態を説明する。

本実施形態の膜ろ過装置１は、原水槽２、接触混和槽３、凝集剤添加装置４、粉末状活性炭添加装置５、撹拌機６、ろ過器７、処理水タンク９、温水ユニット１０、ストレーナ１９、制御器２０、各種のポンプＰ１〜Ｐ４、各種のバルブＶ１〜Ｖ５および各種のセンサ８を備えている。制御器２０は、過去から現在に至るまでに積み上げた実績をプロセスデータとして随時呼び出し可能な状態に記録保存しておくデータベースを備えたコンピュータシステムからなり、本実施形態の膜ろ過装置１の全体を統括的にコントロールするものである。

原水槽２は、下水や工場排水のような水溶性有機物を多量に含む原水を受け入れて、一時的に貯留しておく貯槽またはピットである。原水中に含まれる水溶性有機物として、2-MIB、ジェオスミン等の異臭味成分、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などを挙げることができる。これらの水溶性有機物は、水を濁らせる懸濁物質であり、また、ろ過器７のろ過膜にファウリングを発生させる原因物質である。

接触混和槽３は、原水槽２からポンプＰ１の駆動によりラインＬ１を通って供給される原水を受け入れ、受け入れた原水を被処理水として浄化処理するための処理設備である。原水供給ラインＬ１の適所にはストレーナ１９またはフィルタが取り付けられ、原水から粗大な固形物が除去された後に被処理水が接触混和槽３に導入されるようになっている。

接触混和槽３の上方には凝集剤添加装置４および粉末状活性炭添加装置５がそれぞれ設けられている。接触混和槽３内の被処理水に対して、凝集剤添加装置４からは凝集剤としてポリ塩化アルミニウム(PAC)が添加され、粉末状活性炭添加装置５のホッパーからは粉末状の活性炭が添加されるようになっている。本実施形態では凝集剤としてPACを用いているが、これ以外に硫酸アルミニウムなどの他の凝集剤を用いるようにしてもよい。また、本実施形態では粉末状活性炭としてヤシガラ炭系の活性炭を用いているが、これ以外に石炭系の活性炭を用いるようにしてもよい。

なお、凝集剤添加装置４および粉末状活性炭添加装置５は、制御器２０の入力部に接続された秤量計と制御器２０の出力部に接続された流量制御弁とを内蔵している。すなわち、制御器２０によって、凝集剤の添加量と添加タイミングおよび粉末状活性炭の添加量と添加タイミングがそれぞれ制御されるようになっている。

接触混和槽３は、添加された凝集剤と粉末状活性炭を被処理水に混和させるために被処理水を急速撹拌する急速撹拌機６を備えている。急速撹拌機６は、水中でスクリュウを高速回転させる回転翼方式の撹拌機であり、接触混和槽３内の被処理水中に浸漬されたスクリュウを高速回転させるモータを有する。急速撹拌機６のモータは、例えばスクリュウの外周縁速度が1.5m/sec以上になる急速撹拌性能を有している。

ろ過器７は、図示しない多数の中空状ろ過膜を束ねたろ過モジュールを内蔵し、ポンプＰ２と流量制御弁Ｖ１が取り付けられた被処理水供給ラインＬ２を介して接触混和槽３に接続されている。ポンプＰ２と流量制御弁Ｖ１の各動作は制御器２０によって制御されるようになっている。ろ過器７内のろ過モジュールを透過した処理水は、処理水ラインＬ３，Ｌ４を通って処理水タンク９へ送られるようになっている。ろ過モジュールを透過しないでろ過された廃水は、排出弁Ｖ２を有するドレインラインＬ８を通ってろ過器７から排出されるようになっている。

ろ過器７から処理水タンク９までの間の上流ラインＬ３には流量計８が取り付けられている。流量計８は、ラインＬ３を流れる水の流量を測定し、その測定信号を制御器２０に送るようになっている。

処理水タンク９は、処理水ラインＬ３，Ｌ４を介してろ過器７から送られる処理水を受け入れて一時的に貯留する容器である。この処理水タンク９からは逆洗浄水ラインＬ５と温水洗浄水ラインＬ６の２つのラインが出ている。

逆洗浄水ラインＬ５は、逆洗浄ポンプＰ３とバルブＶ４を有し、流量計８とバルブ３との間において処理水ラインＬ３に合流している。ポンプＰ３の駆動により処理水の一部が逆洗浄水としてラインＬ５，Ｌ３を通ってろ過器７に送られ、ろ過モジュールを逆洗浄し、ドレインラインＬ８を通ってろ過器７から排出されるようになっている。

温水洗浄水ラインＬ６は、温水洗浄ポンプＰ４を有し、温水ユニット１０に接続されている。ポンプＰ４のくどうにより処理水の一部が洗浄水として温水ユニット１０内に送られ、温水ユニット１０の図示しないヒータで加熱されて３５℃以上６０℃以下の温水となった後に逆止弁Ｖ５を有するラインＬ７を通って逆洗浄水ラインＬ５に温水を送るようになっている。

本実施形態装置の作用を説明する。

ポンプＰ１を起動させ、原水槽２から接触混和槽３に被処理水を供給する。接触混和槽３内に凝集剤添加装置４から所定量の凝集剤を所定タイミングで添加するとともに、粉末状活性炭添加装置５から所定量の粉末状活性炭を所定タイミングで添加する。次いで、急速撹拌機６で被処理水を急速撹拌することにより、被処理水に対して凝集剤および粉末状活性炭を十分に接触させる。この時の撹拌強度は、浄水処理の凝集処理における急速撹拌と同程度とする。すなわち、回転翼を回転させて混和する方式の場合、回転翼の周辺速度を1.5m/sec以上、水流方向を急激に変えて大きな乱流を起こす方式の場合、1.5m/sec程度の流束が望ましい。ここで、接触混和槽３内での凝集剤および粉末状活性炭と被処理水との接触時間は、15分間以内とし、好ましくは5分間程度とする。接触混和槽３を出た前処理水は、ポンプＰ２の駆動によりろ過器７に供給され、膜分離処理される（膜分離工程）。ろ過器８のろ過膜は、精密ろ過膜、限外ろ過膜のような除濁用の膜であり、モジュールタイプの加圧式でも良いし、吸引により膜分離する浸漬型でも良い。本実施形態では、加圧式の外圧型精密ろ過膜で説明する。

膜分離処理された処理水は、処理水タンク９内へ流入し、物理洗浄である逆圧水洗浄の供給水として使用される。

逆圧水洗浄工程の際には、膜供給ポンプＰ２を停止させて膜分離工程を停止させ、逆洗浄水ポンプＰ３により、ろ過器７のろ過膜の二次側より処理水を加圧しながら供給し、ろ過膜の一次側表面に付着した懸濁物質などを除去する。除去された物質は、ドレインラインＬ８を通ってろ過器７から排出される。

温水洗浄工程は、温水ユニット１０を用いた構成を例に用いて説明する。温水ユニット１０以外に温水供給源がある場合はそれを利用してもよい。温水ユニット１０は温水洗浄ポンプＰ４の駆動により処理水タンク９の処理水を温水ユニット１０内のタンクへ導入し、３５℃以上６０℃以下の所定の温度に加温し、保温する。温水洗浄工程の際には、膜供給ポンプＰ２を停止させて膜分離工程を停止させ、温水洗浄ポンプＰ４の駆動により、ろ過器７のろ過膜の二次側より温水ユニット１０内の温水を加圧しながら供給し、ろ過膜の一次側表面に付着した懸濁物質などを除去する。除去された物質は、ドレインラインＬ８を通ってろ過器７から排出される。

膜ろ過装置１の運転は、制御器２０により膜分離工程、逆洗工程、温水洗浄工程が自動で切り替わるように制御されている。例えば、膜分離工程２２分→逆洗工程４０秒→膜分離工程２２分→・・・、の動作を繰り返す。１日に一回、逆洗工程４０秒の代わりに、温水洗浄工程５分間実施し、また膜分離工程２２分→逆洗工程４０秒を繰り返す。

本実施形態の効果を説明する。

まず、前処理として凝集剤のみを添加し、１日に１回温水洗浄を実施した場合と、前処理として凝集剤、粉末活性炭を共に添加せず、１日１回の温水洗浄を実施した場合で、膜間差圧上昇率（単位時間あたりの膜間差圧の上昇量（kPa/d））を調べた結果、0.5kPa/d、1.7kPa/d（回収率95％、処理水量（膜透過流束ベース）1.5m/d）となり、前処理として凝集剤を添加した方が、何も添加しない場合と比較して膜間差圧上昇率を小さく抑えられることを事前に把握した。

次に、膜間差圧上昇の抑制に効果のある、凝集剤のみを添加した場合を比較対象系とし、凝集剤＋粉末活性炭を複合添加した場合の膜間差圧上昇率を調査した。図３に示すように、凝集剤＋粉末活性炭を複合添加した場合（棒グラフＢ，Ｃ，Ｄ）は、凝集剤のみを単独添加した前処理の場合と比較した結果、膜間差圧上昇率が小さくなった。このことから、凝集剤＋粉末活性炭の同時添加による前処理で、膜間差圧上昇の抑制に効果を発揮することがわかる。

一方、凝集剤を添加せず、粉末活性炭のみを単独添加した場合（棒グラフＡ）は、逆に膜間差圧上昇率が大きくなった。このことから、粉末活性炭単独の注入では、溶解性物質の除去はできても、膜間差圧上昇を抑制する効果は小さいことがわかる。

さらに、図４に示すように、原水に対する前処理水の有機物除去率を比較したところ、凝集剤＋粉末活性炭の複合添加では凝集剤の単独添加による除去率よりも大きい。このことから、膜間差圧上昇の抑制に効果のある、凝集剤＋粉末活性炭による前処理で溶解性の有機物の除去性を高められることがわかる。なお、有機物除去率は、特定波長光（E260）が対象水を透過する透過率（％）を測定したものである。

つまり、凝集剤添加と急速撹拌により微小フロックが形成され、微小な懸濁成分と溶解性成分がフロックとして取り込まれ除去される効果と、粉末活性炭による溶解性成分の吸着除去の効果が合わさり、ファウリングの原因物質である溶解性有機物を除去でき、膜間差圧上昇の抑制につながっている。また、粉末活性炭自身はファウリングを促進してしまう危険性があるが、凝集剤による微小フロック化によりその危険性を排除できている。

図５は、前処理として凝集剤のみを単独添加した場合（特性線Ｆ）と、凝集剤＋粉末活性炭を複合添加した場合（特性線Ｇ）で、膜間差圧の変化を比較した場合の例であるが、特性線Ｇに示すように凝集剤＋粉末活性炭を複合添加した場合の膜間差圧の上昇率が負の値となっていることがわかる。すなわち、膜分離処理と同時に膜間差圧が減っているが、これは粉末活性炭添加前までに蓄積したファウリング物質を除去しているために一時的に膜間差圧が減っていることを示している。つまり、間欠で粉末状活性炭を添加することで、ファウリング物質を効果的に除去し、膜間差圧上昇を抑えた運転ができる。

このことから、膜間差圧の変化を常時モニタリングしながら、設定した閾値を超えた段階で、図２に示すように凝集剤を連続添加する一方で、粉末状活性炭を数十分間から1時間程度で間欠的に添加する間欠添加方法が有効であることがわかる。

あるいは膜分離工程のうち、凝集剤添加時間ｔ１〜ｔ９のうちの初期の数分間（時間ｔ１〜ｔ２）だけ粉末状活性炭を添加する初期添加を行うことが有効であることがわかる。

（第２の実施形態）
次に図６を参照して第２の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。

本実施形態の膜ろ過装置１Ａは、接触混和槽３の下流側の膜供給ポンプＰ２とろ過器７との間に、遠心力と重力の作用を利用した固液分離装置１１を設置した場合について説明する。遠心力と重力の作用を利用した固液分離装置１１としては、液体サイクロン分離装置などがある。液体サイクロンとは、懸濁物質を含む被処理水を膜供給ポンプＰ２により供給し、遠心力により懸濁物質のうち比重が大きく、粒子径の大きいものをサイクロンリアクタの内壁に追いやり、下部テーパーに沿って下部へ下降させることで懸濁物質を除去するものである。ここで、原水中の懸濁物質が多い場合は、本実施形態のように固液分離装置を設置した構成にすることが望ましい。

（第３の実施形態）
次に図３を参照して第３の実施形態を説明する。なお、本実施形態が上記の実施形態と重複する部分の説明は省略する。

本実施形態では、粉末活性炭の注入を間欠に行う場合についての例を説明する。固液分離装置がある場合もない場合も同様であるため、本実施形態の説明では、固液分離装置がない場合を用いて説明する。

本実施形態の作用を説明する。

まず、粉末活性炭の注入を間欠に行う場合について説明する。本発明における膜ろ過装置の処理対象は、懸濁物質（除濁）と溶解性物質である。また、同時に膜間差圧上昇を抑制し、処理水量を高くした運転を実現することが目的である。原水中の除去対象物質のうち、溶解性物質濃度が高く、除去率を高くする場合は粉末活性炭添加による吸着除去の効果が不可欠となるため、粉末活性炭の添加が必要となる。しかし、原水中の溶解性物質濃度が低い場合は、粉末活性炭を添加しなくても良い。一方、膜間差圧上昇の抑制に対しては、凝集剤は常時添加が望ましいが、活性炭は常時添加でなくても効果が表れることから、活性炭は必要時のみの添加で良いこととなる。

図５は、前処理として凝集剤のみを添加した場合と、凝集剤＋粉末活性炭を添加した場合で、膜間差圧の変化を比較した場合の例であるが、凝集剤＋粉末活性炭を添加した場合の膜間差圧の上昇率が負の値となっていることがわかる。即ち、膜分離処理と同時に膜間差圧が減っているのであるが、これは粉末活性炭添加前までに蓄積したファウリング物質を除去しているために一時的に膜間差圧が減っていることを示している。つまり、間欠で粉末活性炭を添加することで、ファウリング物質を効果的に除去し、膜間差圧上昇を抑えた運転ができる。

このことから、膜間差圧の変化を常時モニタリングしながら、設定した閾値を超えた段階で、数十分間から１時間程度添加する方法、あるいは膜分離工程のうち、始めの数分間添加する方法、により間欠に粉末活性炭の添加を行う。

本実施形態の効果を説明する。

以上より明らかなように、本発明は膜分離処理の前処理として粉末活性炭と凝集剤を同時に添加し、接触時間15分以内で膜分離処理を行い、定期的に３５℃以上の水により定期的に物理洗浄を行うことで、膜分離による除濁の他、粉末活性炭と凝集剤による前処理で溶解性物質を吸着除去できる。

前処理にて、ファウリングの原因物質である有機性の物質を吸着、およびフロックとして除去することと、定期的に３５℃以上の水により定期的に物理洗浄を行うことで、膜のファウリング進行を抑制でき、膜分離処理の処理水量を高くできる。

粉末活性炭の添加を間欠に行うことで、活性炭の使用量を抑えつつ、膜間差圧上昇抑制の効果を持続させることができる。

膜分離処理の前処理としては、粉末活性炭と凝集剤を同時注入する工程のみ、あるいは分離処理として遠心力と重力の作用を利用した固液分離方法のみを採用することで、省スペースを実現できる。

１，１Ａ…膜ろ過装置、２…原水槽、３…接触混和槽、
４…凝集剤添加装置、５…粉末活性炭添加装置、
６…急速撹拌機、７…ろ過器、８…流量計、
９…処理水タンク、１０…温水ユニット、
１１…固液分離装置（サイクロン）、１９…ストレーナまたはフィルタ、
２０…制御器、
Ｐ１〜Ｐ４…ポンプ、Ｖ１〜Ｖ５…バルブ、Ｌ１〜Ｌ８…ライン。

Claims

水溶性有機物を含む被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加装置と、
添加された凝集剤を被処理水に混和させるために被処理水を急速撹拌する急速撹拌機を有する接触混和槽と、
前記接触混和槽内の被処理水に粉末状の活性炭を添加する活性炭添加装置と、
前記接触混和槽から送られてくる凝集剤と粉末状活性炭がともに添加された被処理水をろ過するろ過膜を有するろ過器と、
前記接触混和槽から前記ろ過器へ前記被処理水を供給するためのポンプを有する供給ラインと、
添加された凝集剤と粉末状活性炭が前記接触混和槽内の被処理水と接触したときから該被処理水が前記ろ過器で膜分離されるまでの時間が15分間以内となるように、前記凝集剤添加装置、前記活性炭添加装置および前記ポンプの駆動を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とする膜ろ過装置。
前記ろ過器に３５℃以上６０℃以下の温水を供給し、前記ろ過膜を物理洗浄する温水ユニットをさらに有することを特徴とする請求項１記載の膜ろ過装置。
前記ポンプよりも下流側の前記供給ラインに設置され、遠心力と重力の作用を利用して被処理水中から固形物を分離する固液分離装置をさらに有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項記載の膜ろ過装置。
前記制御手段は、前記接触混和槽内の被処理水に対して粉末状活性炭が間欠的に添加されるように前記活性炭添加装置を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の膜ろ過装置。
前記制御手段は、前記接触混和槽内の被処理水に対して凝集剤が添加される凝集剤添加期間のうち初期の期間だけ粉末状活性炭が添加されるように前記活性炭添加装置および前記凝集剤添加装置をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の膜ろ過装置。