JP3440402B2 - 浄水処理方法 - Google Patents

浄水処理方法

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    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、河川水、湖沼
水、池水、地下水等の原水から上水を得るための浄水処
理方法に関する。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】最近の研
究開発により、上記のような原水から上水を得るための
浄水処理分野への膜濾過の適用が進んでいる。膜濾過技
術として多種多様なシステムが提案されており、「環境
技術」,Vol.25, No.4,1996に記載されている
上水道における膜濾過技術の特集により、膜濾過技術の
現状がほぼ把握できる。
【0003】本発明者らは、生物活性炭の技術と膜濾過
の技術を一体化した高効率の高度浄水処理方法に関し
て、既に特許出願を行っている(特願平8−18228
4号)。
【0004】この先願発明では、図3に示すように、処
理槽(31)において処理すべき原水に複数の平膜モジュー
ルを備えた濾過膜ユニット(33)が浸漬してあり、平均粒
径0.2〜2mmの粒状物からなる生物活性炭(32)が原
水中に含ませてある。ブロア(35)で送られて来た空気が
散気管(34)によって濾過膜ユニットの下から槽水中に散
気される。水中に吹き込まれた空気は、複数の膜モジュ
ール間の間隙流路を上昇し、エアリフト効果によりこれ
に同伴する水は濾過膜ユニット上方へ達した後空気と分
かれて濾過膜ユニット側方の流路を下降する。こうして
槽内に水循環流が生じる。このエアリフト効果によって
生じる水循環流に乗って、活性炭も槽内を浮遊状態で循
環する。この過程で活性炭に付着する微生物、あるいは
水に懸濁する微生物によって液中の有機物やアンモニア
等が分解・低減し、無害化される。処理水は、ポンプ(3
6)によって濾過膜ユニット(33)上端から吸引され、濁質
物質や細菌等が除去された処理水が処理水槽(37)に取り
出される。このようなシステムでは、水で循環流に乗っ
て流動する活性炭が穏やかに膜表面に触れながら流れる
ので、膜表面に汚れの蓄積が生じにくいという利点があ
る。
【0005】しかしながら、原水に同伴されて流入する
濁質物質や、溶解性有機物の生物分解に伴って生じる濁
質物質が徐々に槽内に蓄積して来るので、濁質物質を適
時槽底へ抜き出す必要がある。この抜き出し時に活性炭
を濁質物質に同伴させないよう、濁質物質のみを選択的
に抜き出すことが望まれる。
【0006】この発明は、上記の点に鑑み、濁質物質を
槽外へ抜き出す際に活性炭を濁質物質に同伴させないで
濁質物質のみを選択的に抜き出すことができる浄水処理
方法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】この本発明による浄水処
理方法は、処理槽内の原水中に濾過膜ユニットを浸漬す
ると共に、表面に好気性微生物が付着した粒状活性炭を
濾過膜ユニットの外側にて処理槽内に浸漬し、濾過膜ユ
ニットの下方にて原水中に空気を吹き込んでエアリフト
効果により処理槽内に濾過膜ユニットの内部を上昇して
その外側を下降する水循環流を生じさせ、これにより原
水中の有害物質の分解無害化と濁質物質の除去を行う方
法において、原水の下降流路に、活性炭の下降を阻止す
る多孔板からなる支持材を配して該支持材上に上記活性
炭を充填することを特徴とする方法である。
【0008】活性炭層が濁質物質で目詰まりした時に
は、上記浄水処理を一時的に停止し、活性炭充填層の下
方から空気を吹き込むことによって、浄水処理時とは逆
向きの循環流を形成し、活性炭充填層の洗浄を行うこと
が好ましい。
【0009】この本発明による浄水処理方法において、
原水は、河川水、湖沼水、池水、地下水等であってよ
い。
【0010】使用する粒状活性炭としては、循環流に乗
って通過する濁質物質による目詰まりを防ぐために、比
較的粒子径の大きな、例えば平均粒径0.5〜5mmの
活性炭を使用することが望ましい。
【0011】使用する濾過膜ユニットとしては、形状面
では、平面状の膜モジュール複数枚から構成されるいわ
ゆる平濾過膜ユニットが望ましいが、中空糸状膜を用い
たキャピラリーモジュールなどの形態のものでもよく、
外圧式で使用可能なものであれば、制約されるものでは
ない。膜の材質についても特定の材質に制約されるもの
ではない。さらに、機能面でも、精密濾過膜(MF)が
望ましいが、限外濾過(UF)の使用が排除されるもの
ではない。
【0012】活性炭の充填層を支える支持材としては多
孔板からなるものが好ましいが、一般に吸着剤の支持、
濾材の支持等に使用されている支持材であれば、いずれ
も使用可能である。
【0013】空気の吹き込み手段としては散気管が一般
的であるが、水処理等で使用される他の手段も使用可能
である。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明による浄水処理時を
示している。処理槽(1) 内の原水中には、複数の中空状
平膜モジュールを備えた濾過膜ユニット(3) が浸漬され
ている。平膜モジュールは、対向状の2枚の平膜と、両
平膜の周縁部に設けられたフレーム状のスペーサとから
なる。各平膜モジュールの頂部に、その中空部と連通す
る吸引管が接続され、すべての吸引管が処理水抜き出し
管(16)に接続されている。
【0015】表面に好気性微生物が付着している平均粒
径0.5〜5mmの活性炭(2) が濾過膜ユニットの外側
にて処理槽内に浸漬されている。
【0016】濾過膜ユニット(3) の下方には散気管(4)
が水平に設けられており、これにブロア(6) からのバル
ブ(13)付きの空気供給管(22)が接続されている。濾過膜
ユニットの下方にて原水中に空気を吹き込むことによっ
てエアリフト効果が生じ、これにより処理槽内に濾過膜
ユニット(3) の内部を上昇してその外側を下降する水循
環流が生じる。この水循環流により原水中の有害物質の
分解無害化と濁質物質の除去を行う。
【0017】濾過膜ユニット(3) のケーシング(20)と処
理槽(1) の内面の間は、上記水循環流の下降流を通る流
路(21)となっている。この流路内の下端寄りに、多孔板
からなる活性炭支持材(12)が濾過膜ユニット(3) のケー
シング(20)と処理槽(1) の内面に渡って水平に設けられ
ており、支持材(12)によってこれより下への活性炭(2)
の下降が阻止され、同板上に活性炭の充填層が形成され
ている。濾過膜ユニット(3) のケーシング(20)と処理槽
(1) の内面の間に形成される流路(21)内には、支持材(1
2)の下に散気管(5) が水平に配置され、これにバルブ(1
4)付き分岐管(23)が接続されている。
【0018】上記構成の浄水処理装置において、浄水処
理時には、原水が原水供給ポンプ(8) により原水供給管
(7) を経て処理槽(1) に供給される。ブロア(6) は既に
運転を始めており、空気供給管(22)のバルブ(13)は
「開」とされて、空気がブロア(6) から空気供給管(22)
を経て散気管(4) によって原水中に適量吹き込まれる。
吹き込まれた空気は、濾過膜ユニット(3) を構成する複
数の平膜モジュール間の間隙流路を上昇し、濾過膜ユニ
ット(3) の上方に抜け、水面から大気中へ放出される。
【0019】一方、分岐管(23)のバルブ(14)は「閉」と
されているので、流路(21)内には気泡を含まない水が存
在している。このため、いわゆるエアリフトの作用によ
り、濾過膜ユニット(3) の内側には上昇流が、濾過膜ユ
ニット(3) の外側には下降流が生じ、処理槽(1) 内に矢
印(A) で示される循環流が生じる。原水中の有機物やア
ンモニア等は、流路(21)内を下降する際に、活性炭(2)
の充填層を通り、ここで活性炭に付着する微生物の作用
で分解され、無害化される。このようにして、処理槽
(1) 内を循環する水は有機物やアンモニア濃度の低い、
有害性のない水となる。この水は、処理水抜き出し管(1
6)のポンプ(15)によって濾過膜ユニット(3) 上端から吸
引されることによって、濾過膜ユニット(3) を構成する
平膜モジュールを透過して、処理水として処理水槽(18)
へ取り出される。通常は、処理水配管(17)の途中で管路
(19)から次亜塩素酸ソーダが必要量注入されて、処理水
の殺菌が行われる。
【0020】槽内に蓄積する濁質物質は、浄水処理時の
循環水流に乗って流れるうち、処理槽底部で下降流から
上昇流に流れが反転する時に遠心力によって水から分離
されて、底部の集泥部(9) に集められる。槽内の濁質物
質濃度が過大にならないよう、適宜排泥管(10)のバルブ
(19)を「開」にして、濁質物質を収泥槽(11)に排泥す
る。
【0021】上記のように濁質物質を処理槽(1) から収
泥槽(11)に排泥するにも拘らず、活性炭層に濁質物質が
蓄積して流動抵抗が増大してきた場合には、図2に示す
ように、活性炭(2) 充填層の逆洗を行う。
【0022】逆洗の時には、原水供給ポンプ(8) 、処理
水抜き出し(16)のポンプ(15)の運転を停め、上記浄水処
理操作を一時中断する。さらに、空気供給管(22)のバル
ブ(13)を「閉」にして、散気管(4) からの空気の吹き込
みも行わない。その代わりに、分岐管(23)のバルブ(14)
を「開」にして、散気管(5) より空気の吹き込みを行
う。これにより、濾過膜ユニット(3) の内側には気泡を
含まない水が存在し、濾過膜ユニット(3) と処理槽(1)
の間の流路(21)内には、気泡が存在するようになって、
処理槽(1) 全体に、矢印(B) で示すように、浄水処理時
とは逆向きの循環流が生じる。流路(21)内の活性炭(2)
充填層は、気泡を同伴する上昇水流の作用によって上へ
やや膨張して、気・液・固の3相流動層を形成する。活
性炭粒子間隙に捕捉されていた濁質物質は容易にこれか
ら脱離して上昇し、濾過膜ユニット(3) の上を経てその
内部を下降し、下端部から出て、処理槽(1) の底部で反
転する際に、水から分離して沈降し、底部の集泥部(9)
に集められて、適宜排泥される。散気管(5) よりの空気
の吹き込み量は、膨張した活性炭(2) 充填層が濾過膜ユ
ニット(3) の上部に流れ込まない範囲に制御される。
【0023】活性炭(2) 充填層の逆洗時には、濾過膜ユ
ニット(3) 内の水流方向も浄水処理時とは逆になるた
め、膜表面の逆流洗浄の効果も生じ、生物活性炭・膜濾
過法の処理効率を高めることが可能となる。
【0024】
【発明の効果】本発明により、生物活性炭と膜濾過を一
体化した高効率浄水処理において、濁質物質を槽外へ抜
き出す際に活性炭を濁質物質に同伴させないで濁質物質
のみを選択的に抜き出すことができる。よって、活性炭
と濁質物質の分離が容易であり、微生物が付着した活性
炭がロスすることなく、濁質物質の抜き出しが行える。
また、活性炭自身の磨耗ロスが殆ど生じることがなく、
さらに活性炭による膜表面の摩擦がなくなり、膜の耐久
性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すフローシートである。
【図2】本発明の実施例を示すフローシートである。
【図3】従来技術を示すフローシートである。
【符号の説明】
(1) …処理槽 (2) …活性炭 (3) …濾過膜ユニット (4)(5)…散気管 (6) …ブロア (12)…活性炭支持材 (13)(14)…バルブ (16)…処理水抜き出し管 (20)…ケーシング (21)…流路 (22)…空気供給管 (23)…分岐管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−35978(JP,A) 特開 平8−257581(JP,A) 特開 昭51−148965(JP,A) 実開 昭58−171297(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 3/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 処理槽内の原水中に濾過膜ユニットを浸
    漬すると共に、表面に好気性微生物が付着した粒状活性
    炭を濾過膜ユニットの外側にて処理槽内に浸漬し、濾過
    膜ユニットの下方にて原水中に空気を吹き込んでエアリ
    フト効果により処理槽内に濾過膜ユニットの内部を上昇
    してその外側を下降する水循環流を生じさせ、これによ
    り原水中の有害物質の分解無害化と濁質物質の除去を行
    う方法において、原水の下降流路に、活性炭の下降を阻
    止する多孔板からなる支持材を配して該支持材上に上記
    活性炭を充填することを特徴とする浄水処理方法。
  2. 【請求項2】 活性炭層が濁質物質で目詰まりした時
    に、請求項1記載の浄水処理を一時的に停止し、活性炭
    充填層の下方から空気を吹き込むことによって、浄水処
    理時とは逆向きの循環流を形成し、活性炭充填層の洗浄
    を行うことを特徴とする請求項1記載の浄水処理方法。
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