JP2745174B2 - 膜濾過装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は河川水、湖沼水、し尿、
下水、用水及び廃水などの原水に含まれる懸濁物を濾過
するための膜濾過装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】対象とする原水中には、ＳＳとして濾過
で除去し易い無機物以外に、濾過装置内にスライムを生
じさせ易い藻類、バクテリア（活性汚泥など）が多く含
まれている。また、上記物質の他に色度、マンガン、か
び臭などの異臭味、トリハロメタン前駆物質、微量有機
物などの溶解性物質が含まれている。これらの原水を処
理するためには、現在一般にＳＳ除去には〔凝集沈澱→
濾過〕、〔加圧浮上→濾過〕などの方式で行い、溶解性
物質に対してはＳＳ除去の工程と別に活性炭処理方式な
どで処理されている。

【０００３】上記した従来のＳＳ除去処理方式に比較す
ると、膜濾過装置によるＳＳ除去処理方式は、 １）溶解性物質以外の処理水の水質が非常によい。 ２）無薬注で行える可能性がある。 ３）将来の膜技術の進歩が望める。 など優れた点があり、実用化の技術開発が諸々行われて
いる。しかし、精密濾過膜、限外濾過膜では溶解性物質
の除去が困難である。従って膜処理装置を使用してＳＳ
を除去処理する場合でも溶解性物質の除去のためには活
性炭処理など別途の設備が必要となる。

【０００４】従って現状では、精密濾過膜または限外濾
過膜を使用し、不溶性、溶解性物質の除去を行うために
は図３に示すような工程になる。図において吸着設備と
しては、溶解性物質の除去のために粒状活性炭が一般的
であるが、溶解マンガンの除去にはマンガン砂が必要に
なる。また、現状の工程では膜処理装置と吸着設備にそ
れぞれ洗浄設備が必要となる。

【０００５】溶解性物質の除去のために、特開平２−７
５３０４号公報には、循環流動層装置が記載されてい
る。同装置は粒状吸着材を用いてその粒状吸着材を原水
と共に循環しながら、粒状吸着材の沈降速度よりも速い
速度で原水と粒状吸着材の混合物を循環しながら溶解性
物質を除去する優れた処理装置である。上記循環流動層
装置は不溶解物の除去はできない。しかしながら、本装
置は原水を循環して粒状吸着材層を流動層としているた
めに、原水がＳＳ成分を含んでいても、固定吸着層の場
合より懸濁物質の粒状吸着材層への堆積が少ないという
特徴がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、膜モ
ジュールが配備されている膜濾過設備による除濁、吸着
設備による溶解性物質の除去を同一の装置内で行い、設
備を簡略化することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、外圧型膜モ
ジュールが配備されている膜濾過設備の下部に、原水の
上向流により形成された、原水中に溶解している溶解性
物質を吸着する粒状吸着材の流動層を設け、原水を下方
から流入させて前記流動層を通った後、前記膜濾過設備
を通るようにすることにより、懸濁物質および溶解性物
質を同時に除去するようにし、かつ前記流動層の下方に
空気洗浄の際に空気を供給する散気装置を設けたことを
特徴とする膜濾過装置によって達成される。

【０００８】本発明の要点は、 同一装置内で懸濁物質および溶解性物質を同時に除去
するために、粒状の吸着材を処理装置の下部に設けた例
えば多孔板の上に入れ、懸濁物質を含んだ原水を上向流
として通水することにより、該多孔板の上で粒状吸着材
は流動化させて流動層を形成する。この流動層の中で粒
状吸着材は原水と接触して溶解性物質を吸着除去する。 原水中の懸濁物質は粒状吸着材に吸着されずに原水と
ともに該流動層を通過し、流動層の上部に設置した膜モ
ジュールを通し、そこで原水に残っている懸濁物質を濾
過によって除去する。 該流動層内の粒状吸着材および膜モジュールが汚染し
た際には、該流動層の下方に設けた散気装置から散気す
ることにより、粒状吸着材と膜モジュールの洗浄を同時
に同一装置内で行う。 ことにある。

【０００９】吸着材としては、粉状活性炭、マンガン砂
など公知のものが使用できる。また、処理対象物質によ
っては複数の吸着材を混合使用してもよい。

【００１０】外圧式膜モジュールに使用する膜の材質は
有機性膜でもセラミック膜でもよく、膜は濾過の際に分
画される懸濁物の粒子サイズによって通常の濾過膜、精
密濾過膜、あるいは限外濾過膜と分類される。通常の濾
過膜は１μｍ以上の粒子を、精密濾過膜は０．０１〜数
μｍの粒子を濾過の対象とする。また、限外濾過膜は非
常に微細なコロイド粒子あるいは高分子量分子を濾過の
対象とする。

【００１１】粒状吸着材が多孔板の上に入れられたまま
で、原水が流れていないため、まだ流動層となっていな
い状態ではその粒状吸着材は多孔板の上で層状となって
おり、これを粒状吸着材層と呼ぶことがある。この粒状
吸着材層を流動層とするために必要な水量と膜処理の水
量が不釣合いになる場合がある（通常粒状吸着材を流動
化させるに必要な水量が膜処理水量より大きい）。この
ため流動化用水量を装置内で循環させることは同一装置
内で懸濁物質および溶解性物質を同時に除去するために
有用な手段である。この原水を装置内に循環させる方法
としてはポンプによる送水の他攪拌など多くの方法が取
り得る。

【００１２】原水を処理装置内で循環させることは、粒
状吸着材を流動層とするための他、原水の吸着材との接
触時間を増やし、溶解性物質の除去効率を増加させるこ
とにも役立つ。

【００１３】流動化させた粒状吸着材においても、粒状
吸着材の表面上にある程度の懸濁物質の堆積があるため
空気洗浄によって懸濁物質を吸着材から排除する。吸着
材の洗浄に用いられた空気は上昇して、処理装置の上部
に設置した膜モジュールの洗浄にも用いられる。つま
り、原水を循環させることにより流動する粒状吸着材に
溶解性物質を吸着除去し、その原水の一部を膜モジュー
ルで除濁して、処理水を得るのである。

【００１４】また、上記した特開平２−７５３０４号公
報に記載の溶解性物質を除去するのための循環流動層装
置を活用することも効果的である。特開平２−７５３０
４号公報に記載の循環流動層装置は、処理槽を中央に設
けた仕切り板で原水の上昇流部と下降流部とに仕切り、
下降流部に粒状吸着材を充填し、原水を上昇流部の下か
ら装置に供給し、装置内に循環させて粒状吸着材充填層
を流動化し、上昇流部の上部に案内板を設け、下降流部
の上方には分離部を設けて粒状吸着材の分離を促進し案
内板を越えて装置上部に粒状吸着材が処理水と共に流出
することを防止している。

【００１５】本循環流動層装置では、原水に含まれる懸
濁物質の粒状吸着材層への堆積が粒状吸着材の流動化で
防止され、粒状吸着材の下降流部への分離、案内が有効
に行われるので、上昇流部の上部の案内板のさらに上に
外圧型膜モジュールを配備して、その膜モジュールで上
昇してきた原水中の懸濁物を効率よく除去することによ
って、同一装置内で懸濁物質および溶解性物質を同時に
除去することが可能になる。

【００１６】なお、本発明の膜濾過装置は、活性汚泥法
による汚水処理にも利用することができ、活性汚泥処理
工程の沈殿池の代わりに利用したり、あるいは濾過槽内
に活性汚泥を存在させたり、吸着材に生物膜を付着させ
たりして活性汚泥処理の効率化をはかることもできる。

【００１７】

【実施例】図１に本発明の膜濾過装置の実施例を示す。
この実施例は本発明を具体的に説明するもので、本発明
はこれに限定されるものではない。

【００１８】（実施例１） 濾過装置１は仕切り壁２により原水槽３と処理槽４に分
割されている。処理槽４の最下部には空気洗浄用の散気
装置５を設置し、その上部に粒状吸着材を支持するため
の多孔板６が設置してある。散気装置５はここでは多孔
板６の下部に設置したが、粒状吸着材流動層７の内部で
も構わない。粒状吸着材流動層７の上部には外圧式膜モ
ジュール８（１本でもよいが通常は複数）を設置する。
その他、濾過装置１には外圧式膜モジュール８より高い
位置で仕切り壁２より低く排水堰１０を、仕切り壁２よ
り高い位置にオーバーフロー９が設けられる。原水槽３
の下部と処理槽４の下部とは配管で連通され、配管途中
に循環ポンプ１１を設置して両槽に原水を循環できるよ
うになっている。

【００１９】膜濾過装置１の稼働は、先ず原水をポンプ
圧送または自然流下で濾過装置１の原水槽３に流入す
る。循環ポンプ１１を起動して、原水を原水槽３から処
理槽４の下部に流入し、上向流となって粒状吸着材流動
層７の粒状吸着材を流動化させ、吸着処理された原水は
仕切り板２を越えて原水槽３に戻る。かくて、循環ポン
プ１１運転中は原水は原水槽３と処理槽４を循環するこ
とになる。

【００２０】外圧式膜モジュール８に配管で接続された
吸引ポンプ１２を起動することにより、循環している原
水の一部は膜により懸濁物質を除去され処理水として処
理水槽１３に流出する。通常、膜処理水量に合わせて原
水流入量を調節することにより、濾過装置１内での原水
のバランスが崩れないようにする。原水槽３と処理槽４
との間の循環原水量は粒状吸着材を流動化させるに必要
な量以上とする。膜による処理水量が流動化させるに必
要な原水量と同じにできる場合は、循環せずに処理する
ことも可能である。

【００２１】粒状吸着材流動層７および外圧式膜モジュ
ール８の洗浄が必要の時は、散気装置５に配管で接続さ
れたブロア１５により洗浄空気を送って洗浄する。この
時排水堰１０の下流に設置したを排水弁１４を開とし、
膜モジュール８用の吸引ポンプ１２は停止するのが好ま
しい。排水弁１４の開度は排水量が原水供給量にマッチ
する量に調節しておく。

【００２２】散気装置５より散気された空気は、流動化
している粒状吸着材流動層７に抑留された懸濁物質を粒
状吸着材流動層７の上部に排出し、さらに粒状吸着材流
動層７の上にある膜モジュール８の空気洗浄も行う。洗
浄排水は洗浄排水堰１０を越え排水弁１４より排水され
る。上記の通り通常膜モジュール８は空気洗浄にて行わ
れるが、この他処理水洗浄などを追加しても構わない。

【００２３】（実施例２）実施例１の膜濾過装置は、膜
モジュールの下部に流動化している粒状吸着材層を設け
た装置であるが、この流動化している粒状吸着材層の代
わりに上記した特開平２−７５３０４号公報に記載され
た溶解性物質の除去のための循環流動層装置が効果的に
利用できる。

【００２４】膜モジュールの下部に循環流動層装置を設
置した膜濾過装置を実施例２として以下に図２を用いて
説明する。図２において、該膜濾過装置２０は循環流動
層装置２１とその上部に設置された外圧式膜モジュール
２２からなる。

【００２５】循環流動層装置２１は仕切り板２９によっ
て粒状吸着材２５が充填されている原水降下部３０と原
水上昇部３１とに仕切られている。原水は装置２０の底
の原水供給部２４から供給され、原水上昇部３１を上昇
する。原水降下部３０に充填された粒状吸着材２５は下
部を切り欠かれている仕切り板２９の該下部から適量づ
つ原水上昇部３１に供給され原水と共に攪乱流となって
上昇しその途中で原水中の溶解性成分が粒状吸着材２５
に吸着される。

【００２６】原水と共に上昇した粒状吸着材２５は原水
上昇部３１の上部にある案内板３２に衝突して原水降下
部３０の方向へ移動し、粒状吸着材２５の充填層に堆積
する。原水はその一部が懸濁物質を含んだ状態で案内板
３２の上部の濾過部２３に運ばれる。この濾過部２３に
設置された外圧式膜モジュール２２で吸引ポンプ２６で
吸引濾過して原水から懸濁物質が除去され、濾過した処
理水は処理水槽３３に送水される。

【００２７】粒状吸着材２５の充填層では、原水中に含
まれる懸濁物質が多少堆積するが、原水上昇部３１で原
水と共に攪乱流となって上昇する際に剥離する。一方外
圧式膜モジュール２２は定期的に洗浄する必要がある。
膜の洗浄方式としては、散気による膜の振動により懸濁
物質の堆積物を剥離させる方法、外部より直接膜を振動
させて堆積物を剥離させる方法、処理水により膜の内面
より外面へ通水して洗浄する方法など、種々の公知の方
法があり、いずれの方法によって洗浄してもよい。

【００２８】図２には散気装置による洗浄法の例を示し
ている。洗浄時、ブロア２７を起動し散気装置２８によ
り散気し、上昇する気泡により膜モジュール２２が洗浄
され、堆積物が剥離する。洗浄排水を槽外に排出する方
法としては、外圧式膜モジュール２２の吸引ポンプ２６
を停止するか、吸引量を減少して、処理水量より原水供
給量を多くし、その差量が排水堰３４を越流し、洗浄排
水として系外に流出する。原水供給量を多くして洗浄排
水を槽外に排出することも可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明は原水中に含まれる懸濁物質およ
び溶解性物質の除去が同一装置内で行え、また洗浄も可
能であるため、設備が簡略になり、その設置面積も削減
されるため設備費、稼働費および管理費などが大幅に軽
減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の膜濾過装置の一実施例の模式図
である。

【図２】図２は本発明の膜濾過装置の他の実施例の模式
図である。

【図３】図３は従来の処理装置の一般的な例の模式図で
ある。

【符号の説明】

１ 濾過装置 ２ 仕切壁 ３ 原水槽 ４ 処理槽 ５ 散気装置 ６ 多孔板 ７ 粒状吸着材流動層 ８ 膜モジュール ９ オーバーフロー １０ 排水堰 １１ 循環ポンプ １２ 吸引ポンプ １３ 処理水槽 １４ 排水弁 ２０ 濾過装置 ２１ 循環流動層装置 ２２ 膜モジュール ２３ 濾過部 ２４ 原水供給部 ２５ 粒状吸着材 ２６ 吸引ポンプ ２７ ブロア ２８ 散気装置 ２９ 仕切り板 ３０ 原水降下部 ３１ 原水上昇部 ３２ 案内板 ３３ 処理水槽 ３４ 排水堰

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外圧型膜モジュールが配備されている膜
   濾過設備の下部に、原水の上向流により形成された、原
   水中に溶解している溶解性物質を吸着する粒状吸着材の
   流動層を設け、原水を下方から流入させて前記流動層を
   通った後、前記膜濾過設備を通るようにすることによ
   り、懸濁物質および溶解性物質を同時に除去するように
   し、かつ前記流動層の下方に空気洗浄の際に空気を供給
   する散気装置を設けたことを特徴とする膜濾過装置。