JP3185398B2 - 浄水製造設備 - Google Patents

浄水製造設備

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JP3185398B2 JP24884192A JP24884192A JP3185398B2 JP 3185398 B2 JP3185398 B2 JP 3185398B2 JP 24884192 A JP24884192 A JP 24884192A JP 24884192 A JP24884192 A JP 24884192A JP 3185398 B2 JP3185398 B2 JP 3185398B2
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野 裕 奥
熊 直 紀 大
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は浄水製造設備に係り、特
に膜分離装置を備えた浄水製造設備に関する。
【0002】
【従来の技術】わが国の上水道の一般的な浄化工程は凝
集、沈澱、砂濾過、殺菌あるいはこれに塩素処理を加え
た工程が定着している。この理由はこの工程が大量処
理、多種類の不純物の除去に有効であること、衛生的で
あること等の利点を有しているからである。そして、前
記浄化工程のうち被処理原水の濁質成分の除去は、主と
して前記した凝集、沈澱、砂濾過の工程で行われてい
る。
【0003】しかし、近年、膜濾過による浄水技術が俄
に脚光を浴びるようになってきた。その理由は、河川水
や湖沼水等の被処理原水を膜濾過処理して得られた処理
水の除濁程度は、前記凝集、沈澱、砂濾過で得られた処
理水の除濁程度と同等若しくは同等以上の水質を得られ
ることがわかってきたことによる。特に、前記凝集、沈
澱、砂濾過の各設備を膜分離装置を備えた浄水製造設備
に置き換えることにより、設置面積は従来の数分の一に
までコンパクト化することができる利点がある。この
為、広い設置面積を確保しにくい都市部での浄水製造設
備には適しており且つ、経済的にも有利になる。
【0004】このことから、膜分離装置を備えた浄水製
造設備の技術的確立が望まれている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
膜分離装置を備えた浄水製造設備は以下の欠点を有して
いる。 (1)河川水あるいは湖沼水を膜分離装置で直接処理す
る為、膜を透過する処理水の透過流束(FLUX)が変
動し易く、且つ時間とともに次第に減少し、膜を逆洗し
ても透過流束が完全に回復しない欠点がある。 (2)被処理原水を膜分離装置で膜濾過して処理水が得
られる一方、濁質成分を多く含む濃縮水(膜分離装置で
発生する)はそのまま系外に排出されるか又は沈殿池等
で固液分離され沈降した汚泥を系外に排出し、上澄液は
被処理原水とし原水槽等に戻される。この為、従来の浄
水製造設備から発生する汚泥は、まだ多量の水分を含む
儘排出される為、膜分離装置で回収される処理水の回収
率(被処理原水使用量に対する処理水の発生量)が低く
なると共に排出汚泥の発生量が多くなる欠点がある。
【0006】そして、上記欠点は浄水製造設備に膜分離
装置を採用できるかどうかを検討する上での技術的な課
題になっている。本発明はこのような事情に鑑みてなさ
れたもので、膜を透過する処理水の透過流束の変動及び
低下を防止できると共に処理水の回収率を向上させるこ
とのできる膜分離装置を備えた浄水製造設備を提供する
ことを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する為に、予め凝集剤を添加した被処理水を貯留し
て被処理水の濁質成分を沈殿させる沈殿槽と、前記沈
殿槽の上澄液を膜濾過して濃縮水を沈殿槽に戻すように
した第1の膜分離装置と、前記沈殿槽で沈殿した汚泥を
貯留する汚泥槽と、この汚泥槽に貯留された汚泥を膜濾
過して濃縮し汚泥槽に戻すようにした第2の膜分離装置
と、前記汚泥槽内の濃縮汚泥を汚泥槽外へ排出する排泥
手段と、前記第1の膜分離装置の膜を洗浄した洗浄排水
を前記汚泥槽に送水する手段と、から成ることを特徴と
する。
【0008】
【作用】本発明によれば、沈殿槽に貯留された被処理原
水の濁質成分を固液分離した上澄液を第1の膜分離装置
で膜濾過するようにする。これにより、濁質成分の少な
い上澄液を前記第1の膜分離装置で膜濾過し、膜の負荷
を軽減させることができるので、前記第1の膜分離装置
を透過する処理水の透過流束の変動、低下を防止するこ
とができる。この場合、前記第1の膜分離装置として中
空糸膜型分離装置を用いることにより被処理原水を大量
に処理することができる。また、膜の種類として精密濾
過膜(以下MF膜という)又は限外濾過膜(以下UF膜
という)を用いることにより適正な水質(凝集、沈澱、
砂濾過による処理水と同等若しくは同等以上の水質)を
得ることができる。
【0009】また、前記沈殿槽で沈降した汚泥を第2の
膜分離装置で膜濾過するようにする。これにより、汚泥
中の水分を処理水として回収することができるので、処
理水の回収率を上げることができると共に、汚泥水分が
少なくなるので汚泥発生量を減少させることができる。
この場合、前記第2の分離装置として回転平膜分離装置
を用いることにより、膜に付着した汚泥を剥離し易くな
るので、分離性能を維持することができる。また、膜の
種類として前記第1の膜分離装置と同様にMF膜又はU
F膜を用いることにより、前記第1の膜分離装置で処理
された処理水と同等の水質を得ることができる。
【0010】
【実施例】以下添付図面に従って本発明に係る浄水製造
設備の好ましい実施例について詳説する。図1に本発明
の浄水製造設備の一例を示すように、河川あるいは湖沼
等より取水された原水は原水槽10に流入し、原水ポン
プ12により前処理装置14に送られ、ストレーナ等に
より主としてきょう雑物が除去された後、沈殿槽16に
送られる。沈殿槽16に流入して貯留された原水は沈殿
槽16底部に沈降する濁質成分を含んだ汚泥と上澄液1
8とに固液分離される。前記上澄液18は上澄液ポンプ
20で第1の膜分離装置である中空糸膜型分離装置22
に送られてMF膜又はUF膜で膜濾過される。そして、
前記中空糸膜型分離装置22で膜濾過された処理水24
は浄水として処理水槽26に送られて貯留される。一
方、前記中空糸膜型分離装置22で分離された濁質成分
を多く含む濃縮水28は循環ポンプ30で前記沈殿槽1
6に戻され固液分離される。即ち、前記中空糸膜型分離
装置22での膜濾過はクロスフロー方式で行われる。
【0011】このように、本発明の浄水製造設備は、き
ょう雑物を除いた原水を前記沈殿槽16に貯留し、前記
沈殿槽16で原水を固液分離した上澄液18を前記中空
糸膜型分離装置22で膜濾過するようにする。これによ
り、前記中空糸膜型分離装置22での膜の負荷を軽減さ
せることができるので、前記中空糸膜型分離装置22の
膜を透過する処理水の透過流束の変動、低下を防止する
ことができる。この場合、第1の膜分離装置として中空
糸膜型分離装置22を用いることにより被処理原水を大
量に処理することができる。また、膜の種類としてMF
膜又はUF膜を用いることにより適正な水質(凝集、沈
澱、砂濾過による処理水と同等若しくは同等以上の水
質)を得ることができる。
【0012】次に、前記沈殿槽16で沈降した汚泥の処
理について説明する。前記沈殿槽16の底部に沈降し、
まだ多量の水分を含んでいるた汚泥32が汚泥ポンプ3
4で前記前処理装置14に戻され、前処理装置14で発
生した汚泥と共に汚泥槽36に送られて固液分離され
る。次に、前記汚泥槽36で固液分離され、比較的汚泥
濃度の小さな前記汚泥槽36上部の汚泥38が汚泥槽ポ
ンプ40により第2の膜分離装置である回転平膜型分離
装置42に送られて前記回転平膜型分離装置42のMF
膜又はUF膜により膜濾過される。そして、前記回転平
膜型分離装置42で膜濾過された処理水44は処理水ポ
ンプ46により前記処理水槽26に送られ、前記中空糸
膜型分離装置22での処理水24と一緒に貯留される。
また、前記回転平膜型分離装置42で分離された高濃度
の汚泥を含む濃縮汚泥48は循環ポンプ50により前記
汚泥槽36に戻される、所謂、クロスフロー方式が行わ
れる。これにより、前記汚泥槽36の汚泥濃度は次第に
高くなり、汚泥槽36の底部には水分の少ない濃縮汚泥
が堆積し、定期的に前記汚泥槽36外に排出される。
【0013】このように、本発明の浄水製造設備は、前
記沈殿槽16等で発生した汚泥32を回転平膜型分離装
置42で膜濾過するようにする。これにより、汚泥中の
水分を処理水44として回収することができるので、処
理水24、44の回収率を上げることができると共に、
排出される汚泥水分が少なくなるので汚泥発生量を減少
させることができる。この場合、回転平膜型分離装置4
2を用いることにより、膜に付着した汚泥を剥離させ易
くなるので、分離性能を維持することができる。また、
膜の種類としては前記中空糸膜型分離装置22と同様に
MF膜又はUF膜を用いることにより、前記中空糸膜型
分離装置22で濾過された処理水24と同等の水質の処
理水44を得ることができる。
【0014】また、前記中空糸膜型分離装置22で膜濾
過を継続しているうちに、処理水24の透過流束が低下
してきたら、前記処理水槽26の処理水を逆洗ポンプ5
2により前記上澄水18の通過方向とは逆向きに前記中
空糸膜型分離装置22に流し、膜の洗浄を行う。そし
て、膜を洗浄した洗浄排水54は前記汚泥槽36に送水
して固液分離する。
【0015】上記したように本発明の浄水製造設備によ
れば、沈殿槽16で被処理原水の固液分離を行い、沈殿
槽16の上澄液18を中空糸膜型分離装置22で膜濾過
し、沈降汚泥32を回転平膜型分離装置42で膜濾過す
るようにした。これにより、沈殿槽16及び回転平膜型
分離装置42を有していない従来の膜分離装置を備えた
浄水製造設備に比べ、膜を透過する処理水24の透過流
束の変動及び低下を防止できると共に処理水24、44
の回収率を高くすることができ、更に汚泥発生量を減少
させることができる。 (実例1)河川から取水した原水を本発明の浄水製造設
備で処理するテストを行い、中空糸膜型分離装置22で
の透過流束の変化、処理水の回収率、排出汚泥の発生量
を調べた。また、この原水は0.2mm以下程度の粒子
の濁質成分を主に含有していた。また、工程を簡素化す
る為、図2に示すように原水を直接沈殿槽16に取水し
て固液分離した上澄液18を中空糸膜型分離装置22で
膜濾過し、沈殿槽16に沈降した汚泥はポンプ56で回
転平膜型分離装置42に直接送り膜濾過した。また、定
期的に中空糸膜型分離装置22の逆洗を行い、逆洗排水
54は回転平膜型分離装置42で直接処理した。また、
膜の種類は中空糸膜型分離装置及び回転平膜型分離装置
共にUF膜を用いた。また、汚泥発生量は回転平膜型分
離装置42から排出される排出量を測定した。
【0016】尚、比較対照として、沈殿槽及び汚泥用の
回転平膜分離装置42を用いない従来タイプの膜分離装
置を備えた浄水製造設備について同様にテストした。上
記テストの結果は次の通りであった。 図3に示すように、本発明の浄水製造設備は処理時間
の経過に伴う処理水の透過流束の変動、低下が少なく、
また逆洗により透過流束を略100%回復させることが
できた。一方、従来の浄水製造設備は透過流束の低下が
大きく、逆洗を行っても完全に回復しなかった。 本発明の浄水製造設備の処理水回収率は約99%であ
った。これに対し従来の浄水製造設備は85%〜90%
程度であった。 本発明の浄水製造設備から発生した汚泥の発生量は回
転平膜型分離装置42を有しない従来の浄水製造設備に
比べ1/10程度まで低減することができた。 (実例2)前記実例1との違いは原水が前記沈澱槽16
に流入する前に、PAC凝集剤を5〜15mg/原水l
添加し、添加しない場合の実例1と比較した。
【0017】この結果、凝集剤を添加した実例2の場合
の透過流束、処理水の回収率、汚泥の発生量は実例1の
結果と同等であり、且つ処理水24の透明度が良好にな
る等の水質の向上が見られた。この原因は凝集剤の添加
により原水中の有機物が他の濁質成分と共に沈殿槽16
で沈殿した為と考察される。 (実例3)実例3は中空糸膜型分離装置22での膜濾過
を全量濾過方式でテストしたものであり、前記実例1及
び2のクロスフロー方式と動力費を比較した。この全量
濾過方式は原水の清浄度が比較的よい時に適用でき、ク
ロスフロー方式のように中空糸膜型分離装置22での濃
縮水28を沈殿槽16に戻す必要がない為、循環ポンプ
30の動力費が削減される。尚、逆洗排水54のみは前
記循環ポンプ30で沈殿槽16に戻した。
【0018】この結果、全量濾過方式の動力費はクロス
フロー方式の1/3〜1/4まで低減させることができ
た。尚、本実施例では前処理として、ストレーナによる
きょう雑物の除去だけをおこなったが、被処理原水の水
質によっては凝集処理、生物処理等の設備を付加しても
よい。また、得られた処理水の水質によっては処理水槽
の後に活性炭処理等の設備を設けてもよい。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の浄水製造
設備によれば、予め凝集剤を添加した被処理原水を沈殿
槽に貯留して被処理原水の濁質成分を沈殿させ、その
澄液を第1の膜分離装置で膜濾過するようにしたので、
前記第1の膜分離装置を透過する処理水の透過流速の変
動、低下を防止することができ、且つ処理水の水質の向
上を図ることができる。
【0020】また、第2の膜分離装置により前記沈殿槽
で沈降した汚泥を汚泥槽に一旦貯留した後、膜濾過して
濃縮し汚泥槽に戻すようにしたので、汚泥中の水分を回
収するることができ処理水の回収率を上げることができ
ると共に、汚泥発生量を減少させることができる。
た、第1の膜分離装置の膜を洗浄した洗浄排水を含めて
設備で発生するすべての汚泥を汚泥槽に集中して貯留
し、濃縮した後に、汚泥槽内の濃縮汚泥を汚泥槽外に排
出するようにされているので汚泥の一元的な管理が可能
となり、設備のコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る浄水製造設備の一例を示した工程
【図2】本発明に係る浄水製造設備の実例1のテスト工
程図
【図3】本発明に係る浄水製造設備の実例1のテスト結
果を示したグラフ図
【図4】本発明に係る浄水製造設備の実例2のテスト工
程図
【図5】本発明に係る浄水製造設備の実例3のテスト工
程図
【符号の説明】
16…沈殿槽 18…上澄液 22…中空糸膜型分離装置 32…沈殿槽で沈降した汚泥 42…回転平膜型分離装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B01D 63/16 B01D 63/16 C02F 9/00 504 C02F 9/00 504E (56)参考文献 特開 平4−71700(JP,A) 特開 平4−171030(JP,A) 特開 平4−78426(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 61/00 - 63/16 C02F 1/44

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め凝集剤を添加した被処理水を貯留し
    て被処理水の濁質成分を沈殿させる沈殿槽と、前記沈
    殿槽の上澄液を膜濾過して濃縮水を沈殿槽に戻すように
    した第1の膜分離装置と、前記沈殿槽で沈殿した汚泥を
    貯留する汚泥槽と、この汚泥槽に貯留された汚泥を膜濾
    過して濃縮し汚泥槽に戻すようにした第2の膜分離装置
    と、前記汚泥槽内の濃縮汚泥を汚泥槽外へ排出する排泥
    手段と、前記第1の膜分離装置の膜を洗浄した洗浄排水
    を前記汚泥槽に送水する手段と、から成ることを特徴と
    する浄水製造設備。
  2. 【請求項2】前記第1の膜分離装置は中空糸膜型分離装
    置であると共に前記第2の膜分離装置は回転平膜型分離
    装置であることを特徴とする請求項1の浄水製造設備。
  3. 【請求項3】前記第1及び第2の膜分離装置に使用する
    膜の種類は精密濾過膜又は限外濾過膜であることを特徴
    とする請求項1の浄水製造設備。
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