JP3449248B2 - 水処理方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上水道、下水道、
工業用水または廃水処理の水処理方法およびその装置に
関し、詳しくはオゾン処理と膜ろ過処理を組み合わせ
て、膜ろ過処理効率が高く、しかもオゾン処理の効果が
高い水処理方法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、膜ろ過装置による水処理では、水
中の溶解性有機物を除去する目的で、生物処理、オゾン
処理、活性炭処理のような高度処理装置を前処理装置あ
るいは後処理装置として組み合わせた処理法が実施され
ている。

【０００３】上水道における水処理では、原水中の溶解
性有機物であるトリハロメタン前駆物質や臭気物質を除
去するために、膜ろ過処理にオゾン処理と活性炭処理と
を付加することが有効である。オゾン処理では、原水中
の有機物を生物易分解性有機物に変えることが可能であ
り、オゾン処理によって後段の活性炭処理による有機物
の除去率が向上する。また、オゾン処理により溶存酸素
が過飽和になるために、後段の活性炭処理が生物処理能
力を持った生物活性炭となり、活性炭処理による有機物
等の除去率を長期に渡って維持することができ、活性炭
の交換コストを低減することができる。この原水のオゾ
ン処理では、副生成物が生成されるために、後段の活性
炭処理による副生成物の除去は不可欠である。因みに、
水道施設設計指針・解説（１９９０版）によれば、浄水
処理においてオゾン処理が用いられた場合は、活性炭処
理を併用しなければならないことが掲載されている。

【０００４】通常、オゾン処理を用いた浄水処理では、
水処理の組み合わせとして、以下の２方式が主な処理フ
ローであった。その処理フローは、オゾン処理→活性
炭処理→膜ろ過処理と、膜ろ過処理→オゾン処理→活
性炭処理である。の処理方式は、原水にオゾンを直接
注入してオゾン処理した後に、活性炭処理を行って、最
後に膜ろ過処理を行い懸濁物質及び細菌類を除去するも
のである。この場合は、原水に直接オゾンが注入される
ため、オゾンの注入率が大きくなり経済的でない。の
処理方式は、膜ろ過処理で懸濁物質及び細菌類を除去し
た後に、オゾン処理および活性炭処理により有機物質等
を除去するものである。この場合は、原水を直接膜ろ過
処理するため、膜の目詰まりの進行が早いという問題が
ある。なお、およびの処理方式とも凝集沈殿処理あ
るいは凝集処理を前処理として付加することができる
が、膜ろ過による懸濁物質除去性能を生かすことができ
なくなるために望ましくない。

【０００５】一方、膜ろ過装置では、膜ろ過を継続して
いくと膜の目詰まりが起り、定期的に薬品洗浄を行って
膜のろ過性能を回復させなければならない。これらの問
題点を解決するために、従来例１の水処理装置では、図
５に示すように、被処理水をオゾン溶解槽兼接触槽１に
送り込んでオゾン酸化処理を行って、循環槽兼膜供給槽
３に供給して、膜供給ポンプ５から膜ろ過装置６に送り
込み、その膜ろ過水を活性炭処理装置（または、活性炭
塔）８に送り込んでいる。このように、膜ろ過の前にオ
ゾン接触槽を設けて、膜ろ過する方法によって膜の目詰
まりを解消する処理方法が考えられた。しかし、この処
理方式の場合は以下のような問題点がある。先ず、原水
に対して直接オゾンを注入して反応させるため、オゾン
注入率を大きくしなければならず経済的ではない。ま
た、オゾン注入率を大きくすることにより副生成物を生
じ、後段の活性炭に対する負荷が大きくなる欠点があ
る。さらに、オゾンが残量している被処理水を膜供給ポ
ンプ５で膜ろ過装置６に供給しなければならないため
に、膜供給ポンプに耐オゾン性の素材を使用しなければ
ならない。

【０００６】また、特開平１０−１１３６５９号公報
（以下、従来例２）には、図６に示すように、膜ろ過の
前でオゾンを注入して膜ろ過する方法が示されている。
被処理水が循環槽兼膜供給水槽３に供給され、凝集剤注
入ポンプ４から凝集剤が供給され、その処理水が膜供給
ポンプ５によって膜ろ過装置６に供給される。その過程
でオゾン発生器２からオゾンが注入されて膜ろ過され
る。７は循環ラインである。ろ過水は、オゾン接触槽９
に送り込まれて活性炭処理装置８でろ過水中のオゾン副
生成物等が除去されている。

【０００７】この従来例２の処理方式では、以下のよう
な問題点がある。先ず、オゾンがインライン注入されて
いるため、オゾンと有機物等が反応するための接触時間
を十分に確保することができないまま膜ろ過装置６に供
給される。さらに、膜ろ過装置６では、定期的に膜供給
ポンプ５を停止して物理洗浄を行わねばならないが、オ
ゾナイザー（オゾン発生器２）の間欠運転を行うことは
難しく、物理洗浄の間、オゾンを無駄に消費しなけれは
ならない。

【０００８】さらに、従来例２では、膜ろ過装置６によ
る膜ろ過の前段でオゾンを注入して膜ろ過した後に、再
度オゾンをオゾン接触槽９に注入し、オゾン酸化反応を
触媒に通水する方法である。しかし、オゾンと有機物質
との反応においては、十分なオゾン濃度との接触時間が
必要であり、このような方式のオゾンのインライン注入
方式では、オゾンと有機物質との接触時間を十分に確保
することができない欠点がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来技術の問題点を克服しようとするものであり、膜
ろ過処理による安定した処理水量が得られるとともに、
オゾン処理の効果を十分に発揮して、オゾン注入率の削
減や副生成物の生成の抑制を可能とする水処理方法およ
びその装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、請求項１の発明は、オゾン酸化を利用し
た水処理方法において、被処理水を供給配管から膜ろ過
装置に供給して膜ろ過する際に、前記供給配管に供給さ
れるオゾン注入量を、前記膜ろ過水中の残留オゾン濃度
が所定範囲内となるように調整し、前記膜ろ過装置の後
段のオゾン溶解槽兼接触槽に膜ろ過水を供給するととも
に、前記オゾン溶解槽兼接触槽にオゾンを再注入して処
理することを特徴とする水処理方法である。この構成に
よれば、膜ろ過水の残留オゾン濃度を監視し、膜ろ過装
置前段の供給配管から供給されるオゾン注入量を制御
し、必要最小限のオゾンによって、膜目詰まりを抑制
し、膜ろ過装置の通水抵抗を高めることなく膜ろ過水が
得られ、しかもオゾンの副生成物の生成を抑制され、オ
ゾンによる腐食が抑制される。

【００１１】また、請求項２の発明は、前記残留オゾン
濃度が、０．０５〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲内となるよう
に、前記オゾン注入量を調整することを特徴とする請求
項１に記載の水処理方法である。この構成によれば、膜
供給水にオゾンを注入して、膜ろ過水の残留オゾン濃度
が、０．０５〜１．０ｍｇ／Ｌの範囲内となるように、
膜ろ過装置前段の供給配管内にオゾンを注入して、注入
膜ろ過装置の膜の目詰まりが抑制されるとともに、オゾ
ンによる腐食の影響が抑制でき、オゾン消費量を必要最
小限に抑制することができる。

【００１２】また、請求項３の発明は、オゾンが注入さ
れる前記供給配管が、前記膜ろ過装置に被処理水を供給
するための膜供給ポンプの直前または直後の供給配管で
あることを特徴とする請求項１または２に記載の水処理
方法である。この構成によれば、膜ろ過水に残留するオ
ゾン濃度を計測して、この残留オゾン濃度によって、膜
ろ過装置前段の供給配管からのオゾン注入量を制御して
おり、必要以上に大量のオゾンを注入することなく、膜
ろ過装置の膜の目詰まりが抑制されるとともに、オゾン
による腐食の影響を抑制することができる。

【００１３】また、請求項４の発明は、前記オゾン溶解
槽兼接触槽における滞留時間が５分以上であることを特
徴とする請求項１〜３の何れかに記載の水処理方法であ
る。この構成によれば、オゾン停滞時間が確保し得るよ
うに、膜ろ過装置の形状や供給配管長を設定するととも
に、オゾン溶解槽接触槽の容積やオゾンの溶解方法を調
整することによって、膜ろ過水中の有機物とのオゾン反
応が十分になされるように水処理を行うことができ、膜
ろ過処理装置の膜ろ過処理効率を損なうことなく、オゾ
ンと有機物との酸化反応時間を確保することができる。

【００１４】また、請求項５の発明は、前記膜ろ過装置
の膜ろ過出口に設置したオゾン検知器によって、膜ろ過
水の残量オゾン濃度を連続的に測定し、その測定値に基
づいて、膜ろ過水の残留オゾン濃度が所定範囲内となる
ように、前記オゾン注入量をフィードバック制御するこ
とを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の水処理方
法である。この構成によれば、膜ろ過水中の残留オゾン
濃度を測定して、残留オゾン濃度が上記範囲とすること
により、必要最小限のオゾンを供給して、オゾン反応に
よる腐食や膜目詰まりの抑制と、オゾンの副生成物の生
成を抑制することができる。仮に、原水のオゾン要求量
が変動したとしても最適な量に設定することができる。
また、上記オゾン検出器は、溶存オゾン濃度検知器を含
むものである。

【００１５】また、請求項６の発明は、オゾンを被処理
水に溶解して膜ろ過装置で膜ろ過し、そのろ過水をオゾ
ン溶解槽兼接触槽に送って水処理する水処理装置であっ
て、前記膜ろ過装置に被処理水を送り込む膜供給ポンプ
を備える供給配管と、前記供給配管内に流れる被処理水
にオゾンを注入するオゾン注入設備と、前記膜ろ過装置
の膜ろ過出口に設置した膜ろ過水中の残留オゾン濃度を
計測するオゾン検出器と、前記オゾン検出器によって膜
ろ過水中の残留オゾン濃度を測定し、その計測値に基づ
いて、前記オゾンの注入量を調整し、膜ろ過水中の残留
オゾン濃度を所定範囲内とするように制御する制御手段
とを具備することを特徴とする水処理装置である。この
構成によれば、膜ろ過水に残留するオゾン濃度をオゾン
検出器によって計測することにより、膜ろ過水中の残留
オゾン濃度を制御手段によって監視し、膜ろ過装置前段
の供給配管から供給されるオゾン注入量を制御すること
により、膜目詰まりが抑制できるとともに、オゾンによ
る有機物の分解と装置の腐食を抑制することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の水処理方法および
その装置について、図面を参照して詳細に説明する。図
１〜３は、それぞれ異なった実施形態の処理フローを示
す図である。

【００１７】（実施形態１）図１は、本発明の水処理方
法およびその装置の一実施形態を説明するための処理フ
ローを示す図である。同図において、被処理水は、循環
槽兼膜供給水槽３に供給され、循環槽兼膜供給水槽３に
は、凝集剤注入ポンプ４から凝集剤が供給されている。
循環槽兼膜供給水槽３の凝集処理した膜供給水は、膜供
給ポンプ５を備える供給配管１５を通して膜ろ過装置６
に供給される。オゾン発生器２からオゾンが膜供給ポン
プ５の後段の供給配管１５に注入されて、膜供給水にオ
ゾンが溶解して膜ろ過装置６に供給される。膜ろ過装置
６を透過した膜ろ過水は、供給配管１７を通してオゾン
溶解槽兼接触槽１１に送り込まれる。オゾン溶解槽兼接
触槽１１には、オゾン発生器２から必要量のオゾンが供
給されて膜ろ過水とオゾンとが接触している。膜ろ過水
は、膜ろ過装置６からオゾン溶解槽兼接触槽１１に送り
込まれる過程で、オゾン検出器１２によって膜ろ過水中
の残留オゾン濃度が検出され、そのオゾン濃度の計測値
に基づいて、オゾン発生器２から供給配管１５へ供給さ
れるオゾン供給量が制御されている。オゾン溶解槽兼接
触槽１１で十分にオゾンと接触した膜ろ過水は、活性炭
処理装置（活性炭塔）８に送り込まれ、オゾン副生成物
等が活性炭に吸着されて、浄化された処理水が得られ
る。また、膜ろ過装置６と循環槽兼膜供給水槽３からの
排オゾンと、オゾン溶解槽兼接触槽１１から排出される
排オゾンは、排オゾン処理設備１３で処理される。膜ろ
過膜６からの循環水は、循環ライン７を通して循環槽兼
膜供給水槽３や膜供給ポンプ５の前段の供給配管１５に
R>返送される。なお、以下の実施形態においても同様で
あるが、オゾン検出器１２は、溶存オゾン濃度検知器で
あってもよい。

【００１８】本実施形態では、オゾン検出器１２によっ
て、膜ろ過水中の残留オゾン濃度が常時計測されてお
り、残留オゾン濃度が、０．０５〜１．０ｍｇ／Ｌの範
囲となるように、オゾン発生器２から膜供給ポンプ５の
後段の供給配管１５へ供給されるオゾン注入量がバルブ
の開閉操作によって調整されている。例えば、ＣＰＵ
（中央処理装置）等による制御手段によって、膜ろ過水
中の残留オゾン濃度を算出して、供給配管１５に注入さ
れるオソン注入量をフィードバック制御している。そし
て、本水処理装置では、オゾン溶解槽兼接触槽１１での
オゾン滞留時間を５分以上とする。また、オゾン発生器
２では、オゾン検出器１２の計測値に基づいて、供給配
管１５に供給されるオゾン注入量が設定されるととも
に、膜ろ過水の残存オゾン濃度を考慮して、オゾン溶解
槽兼接触槽１１に供給されるオゾン注入量が設定され、
必要最小限のオゾンが供給されている。なお、以下の実
施形態も同様であるが、オゾン発生器２から発生するオ
ゾンは、オゾン供給配管を通して、供給配管１５とオゾ
ン溶解槽兼接触槽１１に供給する配管系で接続され、こ
れらの供給配管１５に供給する設備やオゾン溶解槽兼接
触槽１１に所定量のオゾンを供給するための設備を含め
てオゾン注入設備と称する。

【００１９】（実施形態２）図２は、本発明の水処理方
法およびその装置の他の実施形態を説明するための処理
フローを示す図である。同図の水処理装置は、オゾン注
入設備のオゾン供給配管が、膜供給ポンプ５の前段の供
給配管１５に接続され、オゾンが供給配管１５に供給さ
れ、循環水が膜供給ポンプ５の前段の供給配管１５に供
給されている。他の構成は、図１の水処理装置と同一で
ある。

【００２０】本実施形態では、オゾン検出器１２によっ
て、膜ろ過水中の残留オゾン濃度が計測され、残留オゾ
ン濃度が上記範囲となるように、オゾン発生器２から膜
供給ポンプ５の前段の供給配管１５に供給されるオゾン
注入量が、バルブの開閉操作等によって調整されてい
る。そして、本水処理装置では、図１の実施形態と同様
に、オゾンが供給された供給配管１５またはオゾン発生
器２から膜ろ過装置６までのオゾン滞留時間を５分以内
とし、オゾン溶解槽兼接触槽１１でのオゾン滞留時間を
５分以上とする。また、オゾン溶解槽兼接触槽１１に供
給されるオゾンも残存オゾン濃度は、上記実施形態と同
様に設定されている。

【００２１】（実施形態３）図３は、本発明の水処理方
法およびその装置の他の実施形態を説明するための処理
フローを示す図である。同図において、原水が循環槽兼
膜供給槽３に送り込まれ、この槽には凝集剤注入ポンプ
４から凝集剤が供給されている。循環槽兼膜供給槽３か
らの凝集処理水は、供給配管１６を通して脱泡槽または
気液分離槽１４に供給される。この過程で、オゾン発生
器２で発生したオゾンは、オゾン供給配管を通して供給
配管１６に供給して凝集処理水に溶解して、脱泡槽また
は気液分離槽１４に供給される。そして、膜供給ポンプ
５によって、供給配管１５を通して膜ろ過装置６に供給
されている。膜ろ過装置６を透過した膜ろ過水とその残
留オゾンは、オゾン発生器２からオゾンが供給されてい
るオゾン溶解槽兼接触槽１１に送り込まれる。膜ろ過装
置６から膜ろ過水が供給配管１７を通してオゾン溶解槽
兼接触槽１１に供給される過程で、膜ろ過水中の残留オ
ゾン濃度がオゾン検出器１２で検出され、その残留オゾ
ン濃度の計測値に基づいてオゾン発生器２から供給配管
１６に供給されるオゾン供給量が制御され、膜ろ過水中
の残存オゾン濃度が所定範囲となるようにフィードバッ
ク制御されている。オゾン溶解槽兼接触槽１１で十分に
オゾンと接触した膜ろ過水は、活性炭処理装置８に送り
込まれて、オゾン副生成物等が活性炭に吸着されて、浄
化された処理水が得られる。脱泡槽または気液分離槽１
４と循環ライン７とオゾン溶解槽兼接触槽１１から放出
される排オゾンは、排オゾン処理設備１３で処理され
る。循環水は、循環槽兼膜供給槽３、脱泡槽または気液
分離槽１４、或いは供給配管１６に返送される。

【００２２】本実施形態では、オゾン検出器１２によっ
て、膜ろ過水中の残留オゾン濃度が計測されており、残
留オゾン濃度が上記範囲となるように、オゾン発生器２
から供給配管１６へ供給されるオゾン注入量がバルブの
開閉操作によって調整されている。そして、残留オゾン
濃度に応じて、オゾン発生器２からオゾン溶解槽兼接触
槽１１に供給されるオゾンが設定されている。オゾン溶
解槽兼接触槽１１に供給されるオゾン注入量の算出は、
オゾン検出器１２か、オゾン発生器２に設けた制御手段
によってなされ、残留オゾン濃度に従って、オゾン溶解
槽兼接触槽１１に供給されるオゾン注入量が設定されて
いる。そして、本水処理装置では、オゾン溶解槽兼接触
槽１１でのオゾン滞留時間を５分以上とする。

【００２３】次に、本発明を示す上記実施形態１〜３の
各構成要素について、さらに詳細に説明する。なお、以
下の個々の要素説明によって、上記実施形態に基づく発
明に限定を加えるものではないが、下記の個々の記述に
は、本発明に付随する発明を包含している。

【００２４】（１）本発明のオゾン注入設備について説
明する。オゾン注入設備の目的は、膜ろ過装置のろ過速
度を高く維持するために膜ろ過供給水にオゾンを溶解さ
せるためと、膜ろ過水中の微量有機物を分解するために
設置されている。オゾン発生器２からオゾンは、膜ろ過
装置の前段の供給配管内に注入され、膜ろ過装置６を通
過した膜ろ過水に残留する残量オゾン量は、膜ろ過装置
６のろ過速度を高く維持するために、０．０５〜１．０
ｍｇ／Ｌとし、望ましくは、０．２〜０．４ｍｇ／Ｌと
するとよい。膜ろ過水の残留オゾン濃度が、０．４ｍｇ
／Ｌより高くなった場合、膜ろ過装置６のろ過膜とし
て、耐オゾン性の膜素材を用いても長期的にはオゾンと
の反応による膜劣化が起こる恐れがあるが、膜モジュー
ルの交換時期を考え合わせると、１．０ｍｇ／Ｌまでは
許容される。また、オゾン注入量が１．０ｍｇ／Ｌより
多くなると、副生成物量も多くなる問題がある。以上の
ことから、膜ろ過水の残留オゾン濃度は、０．０５〜
１．０ｍｇ／Ｌとし、望ましくは、０．２〜０．４ｍｇ
／Ｌとするとよい。

【００２５】なお、本発明では、膜ろ過の後段で膜ろ過
水をオゾン溶解槽兼接触槽に供給してオゾンと再接触さ
せているために、膜ろ過の前段でオゾンと十分に接触さ
せる必要はない。むしろ、濁質が多く含まれている原水
とオゾンとの接触時間を長くした場合、濁質とオゾンと
の反応によって、オゾンの消費が多くなる欠点があるの
で、本実施形態では、オゾンを溶解させたら直ちに膜ろ
過することによって、濁質とオゾンとの反応によるオゾ
ンの消費を防止することができる。オゾン注入設備から
インラインでオゾンを注入することによって、膜供給水
に瞬時にオゾンを溶解させることが可能であり、オゾン
注入設備から膜ろ過装置６内の停滞時間が５分以内とす
ることが望ましい。

【００２６】（２）本発明のオゾンのインライン注入位
置について説明する。オゾンのインライン注入位置は、
実施形態１のように膜供給ポンプの後段と、実施形態
２，３にように膜供給ポンプの前段とがある。

【００２７】膜供給ポンプの後段でオゾンをインライ
ン注入する場合、図１に示したように、オゾン注入方式
は、エジェクタ式またはインジェクタ式となる。インジ
ェクタ式の場合は、膜供給ポンプでは、膜供給ポンプの
後で水圧が高い位置で注入する必要があるために、オゾ
ンガスの注入圧を高くしなければならない欠点がある。
しかし、図１の実施形態の全量ろ過方式の場合、膜供給
ポンプにはオゾンが溶解した液が接触しないので、耐オ
ゾン性の素材を使った膜供給ポンプとする必要がない。
また、膜供給ポンプのガスロックの可能性が低く、通常
の渦巻きポンプを使用することができる。一方、クロス
フローろ過方式の場合は、残留オゾンのある循環水が循
環水槽または膜供給ポンプ直前に返送され、原水と混合
して残留オゾンが消滅する可能性もあるが、耐オゾン性
の素材の材質が好ましい。

【００２８】膜供給ポンプの前段でオゾンをインライ
ン注入する場合、図２に示すように、オゾン注入方式
は、エジェクタ方式またはインジェクタ方式となる。オ
ゾンは、圧力が低い所に注入されるので、オゾン注入圧
は低くてもよいという利点があるが、図２の実施形態で
は、耐オゾン性の素材を使った膜供給ポンプを使う必要
がある。また、膜供給ポンプのガスロックの可能性が高
く、通常の渦巻きポンプを使用することが難しい。膜供
給ポンプのガスロック対策としては、図３に示したよう
に、オゾンガスをインライン注入の後に、脱泡槽または
気液分離装置を設けることで対応することができる。な
お、膜供給ポンプは、ガスロックが発生しない一軸ポン
プ等を用いることにより、オゾン注入後の加圧によるオ
ゾン再溶解が起こり、オゾン接触効率が向上する。以上
で述べた膜供給ポンプの後段および前段でオゾンをイン
ライン注入する場合、オゾンを溶解した後の膜ろ過まで
の停滞時間を短くすることが可能であり、オゾン消費量
を抑制することができる。

【００２９】（３）本発明の膜ろ過装置について説明す
る。本発明の膜ろ過装置は、膜供給水にオゾンが溶解さ
れた状態で膜ろ過することにより、常にオゾンによる前
処理が行われている状態で膜ろ過することが可能であ
り、細菌に発生を抑制して膜の目詰まりを防止すること
ができるので、高い透過流束を得ることができる。膜ろ
過装置のろ過膜は、濁質成分および細菌類を除去するこ
とができる膜であり、精密ろ過膜または限外ろ過膜が用
いられる。精密ろ過膜の場合は、孔径０．０１〜０．４
５μｍのものを用いられ、限外ろ過膜の場合は、分画分
子量１０００〜２０万ダルトンのものを用いられる。そ
して、膜モジュールの形状は、中空糸状、スパイラル
状、チューブラ状、平膜状等が用いられる。膜素材およ
びポッティング部は、高濃度のオゾンに接触するため
に、耐オゾン性の素材を使うことが望ましい。膜素材に
ついては、フッ化ビニリデン重合体樹脂等の耐オゾン性
の有機樹脂またはセラミック等の無機材料を用いること
ができる。

【００３０】膜ろ過への通水方式は、全量ろ過方式とク
ロスフローろ過方式がある。オゾン注入された水がすべ
て膜ろ過される全量ろ過方式の方が望ましい。クロスフ
ローろ過方式では、オゾン注入された水の一部が循環槽
に返送されることになる。よって、循環水ラインを含め
て考慮すれば膜ろ過までのオゾン接触時間が長くなり、
オゾンの自己分解および有機物等とのオゾンの反応が進
むため、必要なオゾン注入量が多くなる。

【００３１】一方、クロスフローろ過方式の場合、循環
槽の容量をなるべく小さくする必要がある。その場合
に、循環槽のバッファ機能がなくなることになるが、循
環槽または膜供給槽の前にバッファ能力を持つ原水受槽
を設けて、その原水受槽より循環槽または膜供給槽の減
少分を供給することができる。循環槽の容量は、配管の
容量も含めて５分以内分のろ過水量とすることが望まし
い。但し、循環水を循環水槽に戻すのではなく、膜供給
ポンプの直前に返送することにより、実質的な停滞時間
を減少することができる。

【００３２】なお、オゾン注入後に排オゾンガスが発生
するため、排オゾンガスは排オゾン設備に導入されて処
理される。排オゾン設備の形式は、活性炭式、燃焼式、
触媒式等のどの形式でも問題がない。また、オゾンガス
の大部分は空気であり、膜ろ過装置の１次側においてオ
ゾン化空気を除去する必要がある。クロスフローろ過方
式の場合は、循環水とともに気液２相流となって循環槽
に返送され、循環槽において気液分離される。クロスフ
ローろ過方式の場合でも膜供給ポンプ直前の配管に返送
する場合、または全量ろ過方式の場合は、膜モジュール
の上部に気液分離装置を設け、除かれたガスは排オゾン
装置に導入される。

【００３３】また、膜ろ過装置は、定期的に物理洗浄を
行ってろ過性能を維持する。物理洗浄の方式としては、
主に、逆圧水洗浄とエアバブリングがあるが、特に逆圧
水洗浄の場合は短時間の間、膜ろ過供給ポンプを停止す
ることになる。オゾン発生器は間欠運転することが難し
く、その期間は発生したオゾンガスを無駄にすることに
なる。本発明の図１の装置の場合は、後述するように膜
ろ過の後段にオゾン溶解槽兼接触槽を設けているため、
その期間は前段のオゾン注入設備へのオゾンガスを止
め、オゾン溶解槽兼接触槽のみにオゾンガスを導入する
ことで対応可能である。

【００３４】（４）本発明のオゾンの注入制御について
説明する。本発明では、膜ろ過水の残留オゾン濃度をオ
ゾン検出器で計測して、オゾン発生器を操作してオゾン
注入量を制御する方法である。オゾン発生器で発生した
オゾンは、膜ろ過装置の前段の供給配管とオゾン溶解槽
兼接触槽に供給される。オゾン検出器で計測された残留
オゾン濃度に応じてバルブの開度を調整することによっ
て、調整することができる。または、オゾン濃度の注入
制御は、膜供給水のオゾン濃度を制御目的値にすること
も考えられるが、この場合、膜ろ過における短時間でも
膜の表面の目詰まり物質とオゾンが反応してオゾンが消
費される場合があるため、膜ろ過水の残留オゾン濃度を
制御目的値とすることが望ましい。

【００３５】なお、膜ろ過装置の前段の供給配管に供給
されるオゾンの注入率は、膜ろ過水の残留オゾン濃度に
よりフィードバックされて決定される。なお、原水のオ
ゾン要求量に変動がある場合は、膜ろ過水の残留オゾン
濃度を溶存オゾン濃度検出器で測定して、オゾン注入率
のフィードバック制御を行うこともできる。むろん、オ
ゾン検出器は、演算手段等を備えるＣＰＵ（中央処理装
置）を用いたものであってもよい。

【００３６】（５）本発明のオゾン溶解槽兼接触槽につ
いて説明する。本発明の水処理装置は、膜ろ過装置の後
段に、オゾン溶解槽を兼ねるオゾン接触槽が設けられて
いる。このような膜ろ過装置の後段にオゾン溶解槽兼接
触槽が設けることにより、膜ろ過水の残留オゾン濃度に
よって、オゾン溶解槽兼接触槽へのオゾン注入率を調整
することができ、有機物質とのオゾン処理を十分行うこ
とが可能である。この膜ろ過装置６の後段に設けたオゾ
ン溶解槽兼接触槽の目的は、有機物とのオゾン反応に
必要な接触時間を確保すること、オゾンを再注入し
て、オゾン反応に必要なオゾンを補充することにある。
そして、膜の物理洗浄の時にオゾン注入ラインを後段
のオゾン溶解槽兼接触槽のみに切り替えることにより、
オゾン発生装置の間欠運転または発生オゾンの無駄を防
止する。

【００３７】オゾン溶解槽兼接触槽の装置形式は、Ｕチ
ューブ式、ディフューザ式、インジェクタ式、下降注入
式等のどの形式も可能である。しかし、オゾンを注入し
た膜ろ過水に対して、オゾンを溶解させており、高濃度
のオゾンを溶解させることは必要はない。装置形式は、
接触時間を十分に確保することができるディフューザ式
が好ましい。オゾン溶解槽兼接触槽における接触時間
は、有機物との十分な反応時間を確保するために５分以
上必要である。なお、オゾン溶解槽兼接触槽においても
排オゾンガスが発生するため、排オゾンガスは排オゾン
設備に導入されて処理される。排オゾン設備の形式は、
活性炭式、燃焼式、触媒式等どの形式でも問題がない。

【００３８】（６）本発明の活性炭処理装置について説
明する。本発明の活性炭処理装置は、オゾンと反応して
生物易分解性になった有機物質を吸着除去すると共に、
オゾン反応で生成した副生成物を除くためのものであ
り、図６の従来例で使用されるものと同様のものであ
る。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。こ
の実施例では、従来例を比較例とした比較実験と、実施
例の試験結果に基づいて説明する。なお、この実施例に
よって、本発明に限定を加えるものではない。

【００４０】（実施例１）実施例１は、図１の処理フロ
ーによる水処理装置である。実施例１に対する比較例１
は、図６の処理フローによる水処理装置である。実施例
１と比較例１の実験装置および実験条件は、表１に示す
通りである。この比較実験におけるオゾン注入率の結果
は、表２に示した。表２に示したように、比較例１のオ
ゾン注入率が５ｍｇ／Ｌであったのに対して、実施例１
の場合は、前段オゾン注入率と後段オゾン注入率とを合
わせた総オゾン注入率が２．５ｍｇ／Ｌであり、実施例
１では、オゾン消費量を従来例より低減することができ
た。

【００４１】表３には、この比較実験による被処理水
（原水）とそれぞれの処理水質を示している。表３から
明らかなように、実施例の場合の活性炭処理水の臭素酸
イオン濃度は、４μｇ／ｍＬであり、比較例１の場合
は、１７μｇ／ｍＬであった。実施例は、従来例よりも
より良好な水質を得ることができた。その他の水質項目
については、実施例および比較例とも差はなかった。

【００４２】（実施例２）実施例２は、図１の処理フロ
ーによる水処理装置を使用したものである。実施例２の
実験装置および実験条件は、滞留時間を除いて、表１と
同じである。オゾン注入後膜ろ過までの滞留時間と、膜
ろ過後活性炭塔までの滞留時間の条件は、表４に示す通
りである。実施例２では、膜ろ過水のオゾン濃度が、
０．２〜０．４ｍｇ／Ｌとなるようにオゾンを注入し
て、膜ろ過処理を行った。また、オゾン溶解槽兼接触槽
１１へのオゾンを注入は、活性炭処理水の紫外線吸光度
（波長２６０ｎｍ）がほぼ同等の値となるように、膜ろ
過後段におけるオゾン注入率を決定した。この実験結果
は、表５に示した。表５から明らかなように、オゾン注
入後膜ろ過までの滞留時間が５分を越えると必要なオゾ
ン注入量は大きくなった。

【００４３】（実施例３）実施例３は、図１の処理フロ
ーによる水処理装置を使用したものである。実施例３
は、オゾン注入後膜ろ過までの滞留時間を１分とし、供
給配管１５におけるオゾン注入率は、１ｐｐｍ、オゾン
溶解槽兼接触槽１１におけるオゾン注入率は、２ｐｐｍ
とした。その他の実験装置および実験条件は、表１と同
じである。この実験では、膜ろ過装置６の後段のオゾン
溶解槽兼接触槽１１における滞留時間の変化による影響
について調査した。図４に示すように、オゾン溶解槽兼
接触槽１１における滞留時間を変化させて、膜ろ過後の
オゾン溶解槽兼接触槽１１におけるオゾン処理水の紫外
線吸光度（波長２６０ｎｍ、５ｃｍセル使用）の変化を
示している。図４から明らかなように、オゾン注入後膜
ろ過までの滞留時間が５分の場合でも、オゾン溶解槽兼
接触槽１１における滞留時間は５分以上が必要であっ
た。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】

【表４】

【００４８】

【表５】

【００４９】

【発明の効果】上記のように、本発明の水処理装置及び
処理方法によれば、以下の効果を得ることができる。 （１）膜ろ過水中の残留オゾン濃度を監視して、膜ろ過
装置の前段の供給配管に供給されるオゾンによって、必
要最少量のオゾンを供給して、膜の目詰まりの抑制と、
オゾンの副生成物の生成を抑制とが可能であり、オゾン
注入率を小さくすることができので、水処理に要するオ
ゾン消費を抑制することができる。 （２）オゾンの注入量を抑制することができるので、オ
ゾンによる副生成物の発生を低減することができる利点
があり、活性炭の寿命低下を抑制することができる利点
がある。 （３）膜ろ過水中の残存オゾン濃度を計測して、オゾン
注入量を調整することができるので、必要以上に多量の
オゾンを供給することなく、最適な量のオゾンを注入す
ることができるので、水処理装置のオゾン酸化による影
響を低減することができる利点がある。 （４）膜ろ過装置の洗浄工程では、オゾン発生器からの
オゾンをオゾン溶解槽兼接触槽に供給することによっ
て、間欠運転の必要性がなく、発生オゾンの無駄を解消
することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の処理フローを示す図であ
る。

【図２】本発明の他の実施形態の処理フローを示す図で
ある。

【図３】本発明の他の実施形態の処理フローを示す図で
ある。

【図４】実施例２における紫外線吸光度のオゾン溶解槽
兼接触槽における経時変化を示したものである。

【図５】従来例の処理フローを示す図である。

【図６】従来例の処理フローを示す図である。

【符号の説明】

２ オゾン発生器 ３ 循環槽兼膜供給水槽 ４ 凝集剤注入ポンプ ５ 膜供給ポンプ ６ 膜ろ過装置 ７ 循環ライン ８ 活性炭処理装置（活性炭塔） １１ オゾン溶解槽兼接触槽 １２ オゾン検出器 １３ 排オゾン処理設備 １４ 脱泡槽または気液分離槽 １５〜１７ 供給配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０４ Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０４Ｂ ５０４Ｃ (72)発明者 土屋 博嗣 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 峯岸 寅太郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 水野 健一郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 藤井 康二郎 東京都千代田区内幸町一丁目１番１号 旭化成工業株式会社内 (72)発明者 磯村 欽三 東京都港区虎ノ門一丁目１番３号 磯村 豊水機工株式会社内 (72)発明者 中谷 健治 東京都港区虎ノ門一丁目１番３号 磯村 豊水機工株式会社内 (72)発明者 本山 信行 東京都日野市富士町１番地 富士電機株 式会社内 (72)発明者 高橋 和孝 東京都日野市富士町１番地 富士電機株 式会社内 (72)発明者 山根 浩靖 東京都日野市富士町１番地 富士電機株 式会社内 (56)参考文献 特開 平11−277081（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−239789（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−309577（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−113659（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 1/78 C02F 1/44 C02F 9/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オゾン酸化を利用した水処理方法におい
   て、 被処理水を供給配管から膜ろ過装置に供給して膜ろ過す
   る際に、前記供給配管に供給されるオゾン注入量を、前
   記膜ろ過水中の残留オゾン濃度が所定範囲内となるよう
   に調整し、前記膜ろ過装置の後段のオゾン溶解槽兼接触
   槽に膜ろ過水を供給するとともに、前記オゾン溶解槽兼
   接触槽にオゾンを再注入して処理することを特徴とする
   水処理方法。
2. 【請求項２】 前記残留オゾン濃度が、０．０５〜１．
   ０ｍｇ／Ｌの範囲内となるように、前記オゾン注入量を
   調整することを特徴とする請求項１に記載の水処理方
   法。
3. 【請求項３】 オゾンが注入される前記供給配管が、前
   記膜ろ過装置に被処理水を供給するための膜供給ポンプ
   の直前または直後の供給配管であることを特徴とする請
   求項１または２に記載の水処理方法。
4. 【請求項４】 前記膜オゾン溶解槽兼接触槽における滞
   留時間が５分以上であることを特徴とする請求項１〜３
   の何れかに記載の水処理方法。
5. 【請求項５】 前記膜ろ過装置の膜ろ過出口に設置した
   オゾン検知器によって、膜ろ過水の残量オゾン濃度を連
   続的に測定し、その測定値に基づいて、膜ろ過水の残留
   オゾン濃度が所定範囲内となるように、前記オゾン注入
   量をフィードバック制御することを特徴とする請求項１
   〜４の何れかに記載の水処理方法。
6. 【請求項６】 オゾンを被処理水に溶解して膜ろ過装置
   で膜ろ過し、そのろ過水をオゾン溶解槽兼接触槽に送っ
   て水処理する水処理装置であって、 前記膜ろ過装置に被処理水を送り込む膜供給ポンプを備
   える供給配管と、 前記供給配管内に流れる被処理水にオゾンを注入するオ
   ゾン注入設備と、 前記膜ろ過装置の膜ろ過出口に設置した膜ろ過水中の残
   留オゾン濃度を計測するオゾン検出器と、 前記オゾン検出器によって膜ろ過水中の残留オゾン濃度
   を測定し、その計測値に基づいて、前記オゾンの注入量
   を調整し、膜ろ過水中の残留オゾン濃度を所定範囲内と
   するように制御する制御手段とを具備することを特徴と
   する水処理装置。