JP2909282B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、汚染水を浄化して飲料
水を生成する上水道設備などに利用される水処理装置に
係わり、特に汚染水をろ過するためのろ過膜のろ過性能
を安定に維持する技術を設けた水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、上水道の水源は、湖沼および河
川の表流水または伏流水或いは地下水などから得られ、
これを原水と呼んでいる。通常，この原水には、種々の
物質が溶解しており、また固体の微粒子，微生物或いは
細菌などが浮遊しており、このために濁り，色，臭気な
どを伴っていることもあり、このままでは飲料水の用に
は供さない。

【０００３】そこで、従来、以上のように汚染された表
流水などから飲料水を得る場合、表流水などに凝集剤を
添加して大容積の沈殿槽で凝集フロックを沈殿させ、当
該沈殿槽上側の上澄水を砂ろ過後、アンモニア性窒素の
分解，微生物の殺菌，悪臭・悪味の除去を目的として塩
素が注入されている。なお、アンモニア，鉄，マンガン
などを多く含む原水の場合、処理工程の前段もしくは中
段で塩素を注入することもある。

【０００４】ところで、近年，比較的設置面積が少な
く、かつ、自動化，省力化および凝集剤を不要もしくは
低減化しうる観点から膜ろ過方式が注目されてきてお
り、現在その実験，実証テストなどが行われている。こ
の膜ろ過方式は未処理水をろ過装置のろ過膜でろ過して
処理水を取り出す非常に簡単な水処理装置である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ような膜ろ過方式は、実験の結果から次のような問題が
指摘されている。

【０００６】すなわち、我が国で使用される原水は、有
機物，懸濁物質などを多く含む河川水，湖沼水の他、水
質が大きく変動する降雨などの水を使用しており、比較
的短期間にろ過膜に目づまりが発生する問題がある。こ
の場合、ろ過膜の孔径の選定いかんによって多少異なる
ものの、その目づまりの多くの原因は、懸濁物質がろ過
膜内に侵入したり、また細菌類がろ過面に付着したり，
或いは細菌類を生産する粘着物質の付着蓄積などにあ
り、これらろ過膜内の侵入物質や付着物質の除去が非常
に大変であり、ひいてはろ過膜の目づまりによる処理水
量の低下を招く問題がある。

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成と処理工程によってろ過膜内の侵入物質
や付着物質を確実に除去でき、また自動化，省力化を容
易に実現しうる水処理装置を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、未処理水をろ過装置のろ過膜を通過させて
処理水を生成する水処理装置において、前記ろ過装置の
逆洗側に逆洗水配管を取り付け、鉄イオン，マンガンイ
オンを含まない水を前記ろ過装置のろ過膜に逆洗する逆
洗水処理系と、前記ろ過装置の逆洗側にオゾン水逆洗配
管を取り付け、オゾンが溶解されたオゾン水を前記ろ過
装置のろ過膜に逆洗するオゾン水逆洗処理系と、所定の
シーケンスに従って前記両系の構成要素に選択的に動作
制御信号を与えて前記逆洗水処理およびオゾン水逆洗処
理を実行する処理制御部とを設けた水処理装置である。

【０００９】

【作用】従って、本発明は以上のような手段を講じたこ
とにより、処理制御部のシーケンスに基づいて逆洗水処
理系を動作させてろ過膜に鉄イオン，マンガンイオンを
含まない水を逆洗処理することによりろ過膜内に侵入さ
れた粒子を未処理水側に押し戻すことができ、その後、
同様に処理制御部のシーケンスによってオゾン水逆洗処
理系を動作させてオゾン水を逆洗処理することによりろ
過膜内に付着する細菌類や粘着物質を容易に剥離して同
様に未処理水側に押し戻すことができる。

【００１０】しかも、オゾン水逆洗後、再度鉄イオン，
マンガンイオンを含まない水を用いて逆洗処理したと
き、酸化鉄，酸化マンガンの沈殿物の生成を抑制でき、
ろ過膜のろ過性能を長期間にわたって安定に保持でき
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明装置の一実施例について図１を
参照しながら説明する。同図において１は原水または原
水に所要の処理を施して得られた未処理水（以下、原水
を含んで未処理水と総称する）を一時貯溜するタンクで
あって、このタンク１の未処理水はポンプ２で加圧され
た後、配管３を通ってろ過装置４に導入され、さらにこ
のろ過装置４から配管３とは反対側の配管５および弁６
を介して再度タンク１へリターンする，いわゆる再循環
経路を有するクロスフロー方式が採用されている。

【００１２】このろ過装置４は、無機質材料，例えばセ
ラミックスを焼き固めて内部を多孔状態に形成したパイ
プ状のろ過膜４ａと、このろ過膜４ａの外側を覆う外筒
４ｂとによって構成され、前記ポンプ２によって加圧導
入された未処理水がろ過膜４ａを通ってろ過されて弁７
および処理水送出配管８を通って外部に排出するように
なっている。

【００１３】また、このろ過装置４の逆洗側となる外筒
４ｂには、逆洗水配管１１の所要個所に弁１２およびポ
ンプ１３を取り付けた逆洗水処理系が設けられている。
この逆洗水処理系は、逆洗水配管１１の弁１２および配
管３より分岐されたドレン配管３′の弁１４以外の全て
の弁を閉じ、ポンプ１３から圧力を加えて鉄イオン，マ
ンガンイオンを含まない水をろ過膜４ａと外筒４ｂの中
に導き、ろ過膜４ａ内部に入り込んでいる粒子を未処理
水側に押し戻す逆洗水処理を行う機能をもっている。な
お、鉄イオン，マンガンイオンを含まない水を使用した
のは、水道法による水質規準によって鉄，マンガンの含
有率が制限されているためである。従って、一般には、
当該水処理装置によって処理された水，つまり通常の水
道水であれば、かかる鉄イオン，マンガンイオンを含ま
ない水の条件に達しているものである。

【００１４】また、前記逆洗水配管１１のポンプ１３出
力側から逆洗水配管１１の弁１２出力側，つまりろ過装
置４の逆洗側に弁２１，オゾン溶解槽２２を介してオゾ
ン水逆洗配管２３が設けられ、さらにオゾン水逆洗配管
２３にポンプ２４および弁２５を設置してなるオゾン水
逆洗処理系が設けられている。このオゾン水逆洗処理系
では、オゾン発生器２６から送られてくるオゾン化ガス
を散気部２７よりオゾン溶解槽２２内底部から放出して
オゾン水を作り、前記ポンプ２４にてろ過膜４ａと外筒
４ｂの中に導くものである。

【００１５】３０はシーケンスプログラムに基づいて必
要な構成要素、つまりポンプ２，１３、弁６，７，１
２，１４，２１，２５およびオゾン発生器２６などに動
作制御信号を与える処理制御部、３１は排オゾン分解
塔、３２，３３は圧力計である。

【００１６】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。一般に、未処理水をろ過装置４のろ
過膜４ａでろ過しただけでは次のような不具合が生ず
る。つまり、未処理水の濁度が低いときには長時間にわ
たって濁度を取り除いたろ過液を得ることが可能であ
る。

【００１７】しかし、例えば天候の影響を直接受ける表
流水では、降雨時などにろ過膜４ａの孔径より細かい粒
子の混じった濁度水となり、その結果、濁度水の細かい
粒子がろ過膜４ａ通過時もしくは孔自体を塞いでしま
い、徐々に目づまりを起こし、そのうち全くろ過水が得
られなくなる。なお、目づまりの原因は、粒子だけでな
く、ろ過膜４ａの孔径が大きい場合には細菌類が直接膜
内部に入ったり、或いは細菌類の生産する粘着物が膜全
面に蓄積することがある。

【００１８】この場合、かかるろ過膜４ａの目づまりに
対して、ろ過水による逆洗や薬液による逆洗が行われる
が、これだけではろ過膜４ａの目づまりをなくして元の
状態に再生することができない。

【００１９】そこで、本発明装置では、酸化力の強いオ
ゾンを用いるとともに、このオゾン水を膜内部まで浸透
させてろ過膜４ａの再生を行うものであり、以下、具体
的に説明する。

【００２０】先ず、処理制御部３０は、所定時間の間、
弁６を開くとともに、ポンプ２を動作させて未処理水を
循環させながらろ過作用を行う。その後、所定時間を経
過するとポンプ２を停止する一方、ドレン配管３′の弁
１４を開けてろ過装置４内部の未処理水を排出する。し
かる後、処理制御部３０は、逆洗水配管１１の弁１２を
開ける一方、各弁７，１４，２１，２５を閉じ、さらに
ポンプ１３を動作させて、所定の圧力の下に鉄イオン，
マンガンイオンを含まない水を逆洗水配管１１を通して
外筒４ｂの中に導入する。このとき、鉄イオン，マンガ
ンイオンを含まない水に水圧が加わっているので、その
水圧によってろ過膜４ａ内部に入り込んでいる粒子をろ
過膜４ａの未処理水側に押し戻すとともに、未処理水中
に多く含まれる鉄イオン，マンガンイオンを含む水も同
時にろ過膜４ａの未処理水側に押し戻すことになる。

【００２１】その後、処理制御部３０では、逆洗水配管
１１の弁１２を閉じ、かつ、弁２１，２５を開いた後、
ポンプ１３にて鉄イオン，マンガンイオンを含まない水
をオゾン溶解槽２２に導入する。このとき、オゾン発生
器２６によって生成されたオゾン化ガスが散気部２７か
ら出力され、オゾン溶解槽２２内部でオゾン水を作る。
さらに、ポンプ２４にてオゾン溶解槽２２のオゾンの溶
解されたオゾン水を加圧して弁２５を通してろ過膜４ａ
と外筒４ｂの間に導入すると、膜内部までオゾン水が浸
透し、未処理水側から付着した細菌や粘着物質がオゾン
酸化を受けて膜表面から剥離する。

【００２２】なお、溶存オゾンは分解しやすいので、弁
７を開き、オゾン濃度の低下した水を配管８を通して排
出し、再び弁７を閉じて高濃度のオゾン水溶液をろ過膜
４ａに接触させることができる。また、これらの操作
は、未処理水やろ過液に含まれる鉄イオン，マンガンイ
オンがろ過膜４ａ内のオゾン水と接触して酸化し酸化
鉄，酸化マンガンの沈殿物を孔内で生成させないように
行うものであり、予め逆洗前にオゾン水を作っておいて
もよい。

【００２３】さらに、以上のようにしてオゾン水の逆洗
後、ポンプ１３を動作させて再び逆洗水配管１１から鉄
イオン，マンガンイオンを含まない水を加圧状態でろ過
膜４ａと外筒４ｂとの間に導入する。そうすると、ろ過
膜４ａ内部のオゾン水がなくなり、本来の未処理水のろ
過処理時に鉄イオン，マンガンイオンがオゾン水と接触
して酸化物の沈殿生成といった問題がなくなり、ろ過膜
４ａのろ過性能を長期間にわたって一定に保持できる。

【００２４】なお、上記実施例では、逆洗水配管１１に
オゾン水逆洗配管２３をバイパスするような構成とした
が、これら配管１１と配管２３とをそれぞれ個別に外筒
４ｂに取り付けてもよく、また配管１１から完全に分離
した状態で配管２３を設けてもよい。また、未処理水に
対してポリ塩化アルミニゥムなどの凝集剤を少量添加し
てろ過膜４ａの目づまりを少なくすることができるこ
と。また、図１に示すクロスフロー方式以外の方式であ
っても、オゾン水の逆洗の前後に鉄イオン，マンガンイ
オンを含まない水の逆洗を行う水処理方式をとってもよ
い。さらに、ろ過膜４ａには無機質材料を用いたが、耐
オゾン性を有する材料，例えばフッ素樹脂などであれば
有機質材料でも同様に適用できるものである。また、未
処理水としては表流水に限らないことは言うまでもな
い。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々
変形して実施できる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ろ
過膜に対し鉄イオン，マンガンイオンを含まない水によ
る逆洗処理を行うことによりろ過膜内の粒子を容易に未
処理水側へ押し戻すことができ、またろ過膜にオゾン水
を逆洗処理することにより細菌類および細菌類を生産す
る粘着物の酸化により容易に剥離することができる。

【００２６】さらに、オゾン水の逆洗後、再度鉄イオ
ン，マンガンイオンを含まない水で逆洗処理することに
より、オゾン水がろ過膜内部に残留することがなく、ひ
いては酸化鉄，酸化マンガンの沈殿が生せず、ろ過膜の
濾過性能を長期間にわたって一定に保持できる。さら
に、シーケンスプログラムによって一連の水処理を行う
ことが可能となり、自動化および省力化に大きく貢献
し、信頼性の高い水処理を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる水処理装置の一実施例を示す
構成図。

【符号の説明】 １…タンク、２…ポンプ、３…配管、３′…ドレン配
管、４…ろ過装置、４ａ…ろ過膜、４ｂ…外筒、７…
弁、８…処理水送出配管、１１…逆洗水配管、１２…
弁、１３…ポンプ、２１，２５…弁、２２…オゾン溶解
槽、２３…オゾン水逆洗配管、２４…ポンプ、２６…オ
ゾン発生器、２７…散気部、３０…処理制御部。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５４０Ｂ ５５０ ５５０Ｌ ５６０ ５６０Ｅ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未処理水をろ過装置のろ過膜によってろ
   過して処理水を得る水処理装置において、 前記ろ過装置の逆洗側に逆洗水配管を取り付け、鉄イオ
   ン，マンガンイオンを含まない水を前記ろ過装置のろ過
   膜に逆洗する逆洗水処理系と、 前記ろ過装置の逆洗側にオゾン水逆洗配管を取り付け、
   オゾンの溶解されたオゾン水を前記ろ過装置のろ過膜に
   逆洗するオゾン水逆洗処理系と、 所定のシーケンスに従って前記両系の構成要素に選択的
   に動作制御信号を与えて前記逆洗水処理およびオゾン水
   逆洗処理を実行する処理制御部とを備えたことを特徴と
   する水処理装置。