JP4598643B2 - Water purification system and water purification method - Google Patents
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本発明は、浄水処理において、原水中に含まれる耐塩素性病原性微生物を不活化あるいは除去する浄水処理システム及び浄水処理方法に関する。 The present invention relates to a water purification system and a water purification method for inactivating or removing chlorine-resistant pathogenic microorganisms contained in raw water in water purification.
クリプトスポリジウム・オーシスト等の耐塩素性病原性微生物は、浄水処理で用いられる塩素系消毒剤に対しての耐性が強く、事実上塩素系消毒剤により消毒(不活化)することができない。そのため凝集沈殿処理と急速ろ過処理、緩速ろ過処理、限外ろ過(UF膜ろ過)、精密ろ過(MF膜ろ過)等によりクリプトスポリジウム・オーシスト等を分離除去するのが一般的である。 Chlorine-resistant pathogenic microorganisms such as Cryptosporidium oocysts are highly resistant to chlorine-based disinfectants used in water purification treatment, and are virtually impossible to disinfect (inactivate) with chlorine-based disinfectants. Therefore, Cryptosporidium oocysts and the like are generally separated and removed by coagulation sedimentation treatment, rapid filtration treatment, slow filtration treatment, ultrafiltration (UF membrane filtration), microfiltration (MF membrane filtration) and the like.
また、近年、紫外線がクリプトスポリジウム・オーシスト等を不活化(感染力を消失させる)するのに効果的であることが確認され、例えば、特許文献1,2のような浄水処理への適用事例が知られている。 In recent years, it has been confirmed that ultraviolet rays are effective to inactivate Cryptosporidium oocysts and the like (disappear infectivity). Are known.
紫外線照射はクリプトスポリジウム等の不活化には有効であるが、飲料水中に含まれるべきではない濁り成分(濁度)や鉄、マンガン等の金属類等の物質を除去する効果はなく、また無害化するのには十分ではない。したがって、そのような物質を含む原水に対しては、紫外線照射だけでは不十分なため、急速ろ過、緩速ろ過、UF膜ろ過、MF膜ろ過といったろ過処理と組み合わせる方法が採用されている。 Although UV irradiation is effective for inactivating Cryptosporidium, etc., it has no effect on removing turbid components (turbidity) and metals such as iron and manganese that should not be contained in drinking water, and is harmless. It is not enough to make it. Therefore, for raw water containing such substances, ultraviolet irradiation alone is not sufficient, and a method combined with filtration such as rapid filtration, slow filtration, UF membrane filtration, and MF membrane filtration is employed.
一方、浄水処理におけるろ過装置として、糸巻きタイプやプリーツタイプの逆流洗浄装置を有さない膜ろ過装置を用いる方法がある。これらの膜ろ過装置は、逆流洗浄機構を有さないため、装置としては簡便で、設備費の面で安価である。 On the other hand, there is a method of using a membrane filtration device that does not have a bobbin type or pleat type backflow washing device as a filtration device in water purification treatment. Since these membrane filtration devices do not have a backwashing mechanism, they are simple as devices and inexpensive in terms of equipment costs.
急速ろ過、緩速ろ過、UFろ過、MF膜ろ過等のろ過処理と紫外線照射とを組み合わせることは、衛生面での安全性を向上させる上で好ましいのは当然であるが、紫外線照射装置単独の場合に比べて建設費が数倍かかってしまう。また、緩速ろ過池との組み合わせでは、砂の掻き取りなど維持管理にも労力を要する。 Naturally, it is preferable to combine filtration treatment such as rapid filtration, slow filtration, UF filtration, and MF membrane filtration with ultraviolet irradiation in order to improve safety in terms of hygiene. The construction cost will be several times higher than the case. In addition, when combined with a slow filtration pond, labor is required for maintenance such as sand scraping.
一方、逆流洗浄装置を有さない膜ろ過装置は、設備費の面では安価であるが、通水とともに懸濁物質を捕捉していくとろ過抵抗が上昇し、やがて通水が不可能となるため、ろ材カートリッジの交換が必要であり、運転費用が高くなってしまう。 On the other hand, a membrane filtration device that does not have a backwashing device is inexpensive in terms of equipment costs, but if the suspended solids are captured together with the water flow, the filtration resistance increases and eventually water flow becomes impossible. Therefore, it is necessary to replace the filter medium cartridge, which increases the operating cost.
本発明は、浄水処理において、被処理水中に含まれる耐塩素性病原性微生物を簡易に不活化あるいは除去することができる浄水処理システム及び浄水処理方法である。 The present invention is a water purification treatment system and a water purification treatment method capable of easily inactivating or removing chlorine-resistant pathogenic microorganisms contained in water to be treated in water purification treatment.
本発明は、被処理水の浄化を行う浄水処理システムであって、被処理水の濁度を測定する濁度測定手段と、耐塩素性病原性微生物を除去することが可能で、逆流洗浄装置を有さない膜ろ過装置と、紫外線照射装置と、を有し、前記濁度測定手段により測定した濁度が、予め決定した基準値以上の場合は少なくとも前記膜ろ過装置を使用し、前記基準値未満の場合は少なくとも前記紫外線照射装置を使用することにより前記被処理水の浄化を行う。 The present invention is a water purification system for purifying water to be treated, which is a turbidity measuring means for measuring the turbidity of water to be treated, a chlorine-resistant pathogenic microorganism, and a backflow cleaning device When the turbidity measured by the turbidity measuring means is not less than a predetermined reference value, at least the membrane filtration device is used, and the reference When the value is less than the value, the treated water is purified by using at least the ultraviolet irradiation device.
また、前記浄水処理システムにおいて、前記膜ろ過装置に使用されるろ過膜の孔径よりも大きい孔径のろ過膜を有し、逆流洗浄装置を有さない第2の膜ろ過装置をさらに有することが好ましい。 Moreover, in the said water purification system, it is preferable to have a 2nd membrane filtration apparatus which has a filtration membrane of a larger pore diameter than the pore diameter of the filtration membrane used for the said membrane filtration apparatus, and does not have a backflow washing apparatus. .
また、前記浄水処理システムにおいて、前記濁度測定手段により測定した濁度が、予め決定した基準値以上の場合は少なくとも前記膜ろ過装置を使用し、前記基準値未満の場合は少なくとも前記第2の膜ろ過装置を使用することにより前記被処理水の浄化を行うことが好ましい。 Further, in the above water treatment system, the turbidity measured by the turbidity measuring means, and for at least using the membrane filtration unit in the case of more than a reference value determined in advance, if it is less than the reference value at least the second it is preferable that by use of a membrane filtration apparatus for purifying the water to be treated.
また、前記浄水処理システムにおいて、消毒剤注入手段をさらに有することが好ましい。 The water purification system preferably further includes a disinfectant injection unit.
また本発明は、被処理水の浄化を行う浄水処理方法であって、被処理水の濁度を測定する濁度測定工程と、耐塩素性病原性微生物を除去することが可能で、逆流洗浄を行わないろ過膜により前記被処理水をろ過するろ過工程と、紫外線を前記被処理水に照射する紫外線照射工程と、を含み、前記測定した濁度が、予め決定した基準値以上の場合は少なくとも前記ろ過工程を行い、前記基準値未満の場合は少なくとも前記紫外線照射工程を行うことにより前記被処理水の浄化を行う。 Further, the present invention is a water purification method for purifying water to be treated, which is a turbidity measuring step for measuring the turbidity of water to be treated, and capable of removing chlorine-resistant pathogenic microorganisms and backwashing In the case where the measured turbidity is equal to or higher than a predetermined reference value , including a filtration step of filtering the treated water with a filtration membrane that does not perform, and an ultraviolet irradiation step of irradiating the treated water with ultraviolet rays perform at least the filtration step, if it is less than the reference value for purifying the water to be treated by carrying out at least the ultraviolet irradiation step.
また、前記浄水処理方法において、前記ろ過膜の孔径よりも大きい孔径のろ過膜であり、逆流洗浄を行わない第2のろ過膜により前記被処理水をろ過する第2ろ過工程をさらに含むことが好ましい。 The water purification treatment method may further include a second filtration step of filtering the water to be treated with a second filtration membrane which is a filtration membrane having a pore size larger than the pore size of the filtration membrane and does not perform backwashing. preferable.
また、前記浄水処理方法において、前記測定した濁度が、予め決定した基準値以上の場合は少なくとも前記ろ過工程を行い、前記基準値未満の場合は少なくとも前記第2ろ過工程を行うことにより前記被処理水の浄化を行うことが好ましい。
Further, in the water treatment method, turbidity was the measured, have lines at least the filtration step in the case of more than a reference value determined in advance, if it is less than the reference value by at least the second filtration process line Ukoto It is preferable to purify the treated water.
また、前記浄水処理方法において、消毒剤注入工程をさらに含むことが好ましい。 The water purification method preferably further includes a disinfectant injection step.
本発明により、浄水処理において、被処理水中に含まれる耐塩素性病原性微生物を不活化あるいは除去するための浄水システムを、濁度測定装置、逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置及び紫外線照射装置により構成することにより、設備及び運転費等を安価にすることができる。 According to the present invention, in water purification treatment, a water purification system for inactivating or removing chlorine-resistant pathogenic microorganisms contained in water to be treated, a turbidity measuring device, a membrane filtration device having no backwashing device, and an ultraviolet irradiation device By comprising, equipment and operating expenses can be reduced.
以下、本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
浅井戸や伏流水等を水源として浄水処理を行っている浄水場の中には、原水水質が非常に良好なため塩素消毒のみで浄水として給水している場合がある。ほとんどの場合は、浄水として全く問題ない水質を確保することができるが、耐塩素性の原虫クリプトスポリジウム等が原水に混入する危険性がある場合には、安全な浄水処理システムとは言えない。 Some water purification plants that use water from shallow wells and underground water, etc., supply water as purified water only by chlorine disinfection because the quality of the raw water is very good. In most cases, it is possible to ensure a water quality that has no problem as purified water. However, when there is a risk that a chlorine-resistant protozoan Cryptosporidium or the like is mixed into the raw water, it cannot be said to be a safe water purification system.
そこで本実施形態においては、クリプトスポリジウム、ジアルジア等の病原性微生物を含む可能性のある被処理水を、逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置によるろ過処理、紫外線照射による滅菌処理、または紫外線照射による滅菌処理と逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置によるろ過処理とによる処理により処理するようにした。さらに、被処理水の濁度を測定する手段を設け、膜ろ過あるいは紫外線照射装置に通水する前の被処理水の濁度を測定し、その測定結果に基づいて被処理水の処理方法を決定するようにした。また、必要に応じて次亜塩素酸ナトリウムや液化塩素等の塩素系消毒剤の添加による消毒処理を行ってもよい。 Therefore, in the present embodiment, the water to be treated that may contain pathogenic microorganisms such as Cryptosporidium and Giardia is filtered by a membrane filtration device that does not have a backwashing device, sterilized by ultraviolet irradiation, or by ultraviolet irradiation. The treatment was performed by a sterilization treatment and a filtration treatment by a membrane filtration device having no backflow cleaning device. Furthermore, a means for measuring the turbidity of the water to be treated is provided, the turbidity of the water to be treated before passing through the membrane filtration or ultraviolet irradiation device is measured, and a method for treating the water to be treated is determined based on the measurement result. I decided to decide. Moreover, you may perform the disinfection process by addition of chlorine-type disinfectants, such as sodium hypochlorite and liquefied chlorine, as needed.
本発明の実施形態に係る浄水処理システムの一例を図1に示し、その構成について説明する。本実施形態に係る浄水処理システム1は、濁度測定手段である第1濁度測定装置10と、第2濁度測定装置12と、膜ろ過装置14と、紫外線照射装置16と、混和槽18と、消毒剤注入手段である消毒剤槽20及び消毒剤ポンプ22と、撹拌機24と、原水ポンプ26と、消毒水ポンプ28と、入口バルブ30と、出口バルブ32と、バイパスバルブ34とを備える。
An example of the water purification system according to the embodiment of the present invention is shown in FIG. The water purification system 1 according to this embodiment includes a first
混和槽18には、原水流入管36の一端が接続され、他端は原水ポンプ26を介して、原水槽等に接続されている。なお、自然流下で流入できる場合には、原水ポンプ26は不要である。原水流入管36の途中には第1濁度測定装置10が接続されている。混和槽18の上部には、消毒剤ポンプ22を介して消毒剤槽20が接続されている。また、混和槽18には撹拌機24が設置されている。混和槽18の下部は入口配管38により消毒水ポンプ28及び入口バルブ30を介して膜ろ過装置14の下部と接続されている。膜ろ過装置14の上部は出口配管40により出口バルブ32を介して紫外線照射装置16の入口と接続され、紫外線照射装置16の出口は処理水配管42により処理水槽等と接続されている。処理水配管42の途中には第2濁度測定装置12が接続されている。また、入口配管38と出口配管40とはバイパス配管44によりバイパスバルブ34を介して接続されている。
One end of the raw
次に、本実施形態に係る浄水処理システム1の動作及び浄水処理方法について説明する。浅井戸や伏流水等の原水(被処理水)は原水ポンプ26により汲み上げられ、混和槽18に送られる。混和槽18に送られる前に、原水流入管36に接続された第1濁度測定装置10により原水の濁度が測定される(濁度測定工程)。
Next, the operation of the water purification system 1 and the water purification method according to the present embodiment will be described. Raw water (treated water) such as shallow wells and underground water is pumped up by the
第1濁度測定装置10としては、原水の濁度あるいは微粒子数を連続で測定する手段、すなわち濁度計あるいは微粒子計(粒子数をカウントし演算により濁度を求める計測器)等が挙げられる。濁度測定手段は、0.001度の精度で濁度を測定可能な装置であることが好ましい。
Examples of the first turbidity measuring
次に、消毒剤槽20から消毒剤ポンプ22により消毒剤が混和槽18内の原水に注入され、撹拌機24により撹拌されながら、金属類の酸化、有機物の分解、微生物の殺菌等がなされる(消毒剤注入工程)。なお、ここでは混和槽18中の被処理水に消毒剤槽20から消毒剤ポンプ22により消毒剤を添加しているが、混和槽18を設けず、ライン注入としても良い。
Next, the disinfectant is injected from the
消毒剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、液化塩素、クロラミン、二酸化塩素等の塩素系消毒剤等を用いることができるが、次亜塩素酸ナトリウム、液化塩素を用いることが好ましく、次亜塩素酸ナトリウムを用いることがより好ましい。次亜塩素酸ナトリウム等を使用した消毒剤注入工程における塩素注入率は、紫外線照射装置16の出口において残留塩素濃度が0.1mg/L〜1.0mg/Lとなるように調整を行うことが好ましい。
As the disinfectant, chlorine-based disinfectants such as sodium hypochlorite, liquefied chlorine, chloramine, and chlorine dioxide can be used. Sodium hypochlorite and liquefied chlorine are preferably used, and hypochlorous acid. More preferably, sodium is used. The chlorine injection rate in the disinfectant injection process using sodium hypochlorite or the like can be adjusted so that the residual chlorine concentration is 0.1 mg / L to 1.0 mg / L at the outlet of the
次に、消毒された消毒水は、濁度処理工程において第1濁度測定装置10により測定された濁度に基づいて、膜ろ過装置14及び紫外線照射装置16のうち少なくとも1つが選択されて原水の浄化が行われる。ここで、測定された濁度が、予め決定した基準値以上の場合は膜ろ過装置14を少なくとも使用し、当該基準値未満の場合は紫外線照射装置16を少なくとも使用することが好ましい。例えば、測定された濁度が、予め決定した基準値以上の場合は膜ろ過装置14を使用し、当該基準値未満の場合は紫外線照射装置16を使用してもよい。また、測定された濁度が、予め決定した基準値以上の場合は膜ろ過装置14及び紫外線照射装置16を使用し、当該基準値未満の場合は紫外線照射装置16を使用してもよい。この原水の濁度に基づく処理装置の切り換えは自動的に行うことができる。
Next, as the sterilized disinfecting water, at least one of the
原水の濁度は通常0.010〜0.020度であり、大雨等の場合には0.030〜0.070度となる。原水濁度でみて非常に清澄な原水の時は、濁度から判断してクリプトスポリジウム・オーシスト等の耐塩素性病原性微生物がほとんど存在しないと考えられる。予め決定する濁度基準値を0.1度未満の範囲で設定する任意の値、例えば0.050度として、原水濁度0.050度以上の場合には、膜ろ過装置14を使用し、原水濁度0.050度未満の場合には、紫外線照射装置16を使用すればよい。この濁度基準値を0.040度とすれば、より確実な処理を行うことができる。
The turbidity of the raw water is usually from 0.010 to 0.020 degrees, and in the case of heavy rain, it is 0.030 to 0.070 degrees. When the raw water turbidity is very clear, it is considered that there are almost no chlorine-resistant pathogenic microorganisms such as Cryptosporidium oocysts judging from the turbidity. If the turbidity reference value to be determined in advance is an arbitrary value set within a range of less than 0.1 degree, for example, 0.050 degree, and the raw water turbidity is 0.050 degree or more, the
また、上記基準値よりも高い値の第2の基準値を設定し、原水の濁度が第2基準値以上となった場合には、原水に有害な溶解性分が含まれる可能性があるため取水を停止してもよい。 Moreover, when the 2nd reference value higher than the said reference value is set and the turbidity of raw | natural water becomes more than a 2nd reference value, there exists a possibility that a harmful | toxic soluble component will be contained in raw | natural water. Therefore, water intake may be stopped.
原水の濁度に基づいて膜ろ過処理を行うことが適当と判断されたときは、入口バルブ30が開となり、バイパスバルブ34が閉となり、消毒水は混和槽18から消毒水ポンプ28により入口配管38を通って膜ろ過装置14に送られ、膜ろ過がされる(ろ過工程)。本実施形態においては、膜ろ過装置14として、逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置を使用する。逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置としては、カートリッジフィルタ等が挙げられ、糸巻きタイプやプリーツタイプ、チューブラタイプ等が挙げられ、孔径の均一性の点等から糸巻きタイプが好ましい。これらの膜ろ過装置は、逆流洗浄機構を有さないため、装置としては簡便で、設備費の面で安価である。
When it is determined that it is appropriate to perform membrane filtration based on the turbidity of the raw water, the
膜ろ過装置14で使用されるフィルタ(ろ過膜)の孔径は、クリプトスポリジウム・オーシスト等の耐塩素性病原性微生物を除去することが可能であればよく特に制限はない。フィルタの孔径は、ろ過抵抗を軽減するためには大きい方が良いが、除去する必要のある物質、特にクリプトスポリジウム・オーシスト等の耐塩素性の病原性微生物を確実に捕捉するためには小さい方がよい。両方の観点から、最小の除去対象物質の寸法よりやや小さい孔径が最適となる。クリプトスポリジウム・オーシスト、ジアルジア・シストの大きさは通常4.2μm以上であることから、フィルタの孔径は4.0μm以下であることが好ましく、安全を見ると3.0μm以下であることがより好ましい。
The pore size of the filter (filtration membrane) used in the
ここで本明細書において、ポリスチレン製の4.0μm±0.2μmの粒子を99.999%以上阻止できるときに、フィルタの孔径が4.0μmであるとする。 Here, in this specification, it is assumed that the pore size of the filter is 4.0 μm when particles of 4.0 μm ± 0.2 μm made of polystyrene can be blocked by 99.999% or more.
カートリッジフィルタは、原水中の懸濁質成分の粒径と濃度、そしてフィルタの孔径にもよるが、通水を継続するうちにろ過抵抗が上昇し、一定のろ過抵抗、通常は100kPa程度に達するとろ過のエネルギ効率が低下するため、ろ材であるカートリッジを交換する。当然ながら、カートリッジの交換頻度が少ないほど、浄水処理に関する運転費は安くなる。 Depending on the particle size and concentration of the suspended solids in the raw water and the pore size of the filter, the cartridge filter increases the filtration resistance as water continues and reaches a certain filtration resistance, usually around 100 kPa. Then, since the energy efficiency of filtration falls, the cartridge which is a filter medium is replaced | exchanged. Of course, the lower the cartridge replacement frequency, the lower the operating cost for water purification.
原水の濁度に基づいて紫外線照射処理を行うことが適当と判断されたときは、入口バルブ30が閉となり、バイパスバルブ34が開となり、消毒水は混和槽18から消毒水ポンプ28によりバイパス配管44を通って紫外線照射装置16に送られ、紫外線照射処理が行われる(紫外線照射工程)。紫外線照射工程では、消毒水に紫外線が照射され、クリプトスポリジウム・オーシスト等の耐塩素性病原性微生物を不活化させる(感染力を消失させる)ことができる。原水濁度から判断してクリプトスポリジウム・オーシスト等がほとんど存在しないと考えられる場合であっても、この様な清澄な原水に対して紫外線処理が行われることにより、例えば飲料水として被処理水を使用する時の安全性が確保されるため好ましい。
When it is determined that it is appropriate to perform the ultraviolet irradiation treatment based on the turbidity of the raw water, the
紫外線照射装置16により照射される紫外線の照射量は、クリプトスポリジウム・オーシスト等の耐塩素性病原性微生物を不活化させることができればよく、特に制限はないが、10mJ/cm2〜100mJ/cm2の範囲であることが好ましく、20mJ/cm2〜40mJ/cm2の範囲であることがより好ましい。紫外線照射量が10mJ/cm2未満であると、耐塩素性病原性微生物を十分に不活化することができない場合があり、100mJ/cm2を超える照射量は、耐塩素性病原性微生物を不活化するには十分な量である。
The irradiation amount of the ultraviolet rays irradiated by the
照射する紫外線の波長としては、殺菌線として知られる253.7nmの波長を含むものとし、また、紫外線ランプとしては、例えば、低圧水銀ランプ、低圧高出力水銀ランプ、中圧水銀ランプ、アマルガムランプ、キセノンランプ等を使用することができる。 The wavelength of ultraviolet rays to be irradiated includes a wavelength of 253.7 nm known as a sterilization line, and examples of ultraviolet lamps include low-pressure mercury lamps, low-pressure high-power mercury lamps, medium-pressure mercury lamps, amalgam lamps, and xenon. A lamp or the like can be used.
原水の濁度に基づいて膜ろ過処理及び紫外線照射処理を行うことが適当と判断されたときは、入口バルブ30が開となり、バイパスバルブ34が閉となり、消毒水は混和槽18から消毒水ポンプ28により入口配管38を通って膜ろ過装置14に送られ、膜ろ過がされ(ろ過工程)、その後、ろ過水は出口バルブ32を介して、出口配管40を通って紫外線照射装置16に送られ、紫外線照射処理が行われる(紫外線照射工程)。
When it is determined that it is appropriate to perform the membrane filtration process and the ultraviolet irradiation process based on the turbidity of the raw water, the
膜ろ過処理及び紫外線照射処理のうち少なくとも1つが行われた処理水は、処理水配管42を通って、処理水槽等に放出される。なお、処理水槽等への放出前に、処理水配管42に接続された第2濁度測定装置12により確認のため処理水の濁度が測定されても良い。また、処理水の確認時に、第2濁度測定装置12の代わりに第1濁度測定装置10を共用してもよい。この場合は、処理水配管42から第1濁度測定装置10に接続する配管を設置すればよい。なお、ろ過工程後の紫外線照射工程を省略する場合は紫外線を照射せずに紫外線照射装置に通せばよい。
The treated water that has been subjected to at least one of the membrane filtration process and the ultraviolet irradiation process is discharged to the treated water tank or the like through the treated
なお、消毒剤注入手段、膜ろ過装置14、紫外線照射装置16の順序は、順不同でもよいが、紫外線照射装置16の光電管の保護等を考慮すると、膜ろ過装置14の後に紫外線照射装置16を設置することが好ましい。
The order of the disinfectant injection means, the
また、本実施形態において、逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置を、異なる孔径のろ過膜を有する少なくとも2系列以上の膜ろ過装置で構成し、原水の濁度に基づいて、その2系列以上の膜ろ過装置を切り換えて使用してもよい。 Moreover, in this embodiment, the membrane filtration device that does not have the backwashing device is composed of at least two series of membrane filtration devices having filtration membranes with different pore sizes, and based on the turbidity of the raw water, the two or more series You may switch and use a membrane filtration apparatus.
本発明の他の実施形態に係る浄水処理システムの一例を図2に示し、その構成について説明する。本実施形態に係る浄水処理システム3は、濁度測定手段である第1濁度測定装置10と、第2濁度測定装置12と、第1膜ろ過装置14aと、第2膜ろ過装置14bと、紫外線照射装置16と、混和槽18と、消毒剤注入手段である消毒剤槽20及び消毒剤ポンプ22と、撹拌機24と、原水ポンプ26と、消毒水ポンプ28と、第1入口バルブ30aと、第2入口バルブ30bと、出口バルブ32と、バイパスバルブ34とを備える。
An example of the water purification system according to another embodiment of the present invention is shown in FIG. The
浄水処理システム3において、混和槽18の下部は入口配管38及び第1入口配管38aにより消毒水ポンプ28及び第1入口バルブ30aを介して第1膜ろ過装置14aの下部と、また、入口配管38及び第2入口配管38bにより消毒水ポンプ28及び第2入口バルブ30bを介して第2膜ろ過装置14bの下部とそれぞれ接続されている。第2膜ろ過装置14bは、第1膜ろ過装置14aよりも大きい孔径のろ過膜を有する。第1膜ろ過装置14a及び第2膜ろ過装置14bの上部は出口配管40により出口バルブ32を介して紫外線照射装置16の入口と接続されている。また、入口配管38と、出口配管40とはバイパス配管44によりバイパスバルブ34を介して接続されている。
In the
次に、本実施形態に係る浄水処理システム3の動作及び浄水処理方法について説明する。原水(被処理水)は原水ポンプ26により汲み上げられ、混和槽18に送られる。混和槽18に送られる前に、原水流入管36に接続された第1濁度測定装置10により原水の濁度が測定される(濁度測定工程)。
Next, the operation of the
次に、消毒剤槽20から消毒剤ポンプ22により消毒剤が混和槽18内の原水に注入され、撹拌機24により撹拌されながら、金属類の酸化、有機物の分解、微生物の殺菌等がなされる(消毒剤注入工程)。
Next, the disinfectant is injected from the
次に、消毒された消毒水は、濁度処理工程において第1濁度測定装置10により測定された濁度に基づいて、第1膜ろ過装置14a、第2膜ろ過装置14b及び紫外線照射装置16のうち少なくとも1つが選択されて原水の浄化が行われる。ここで、測定された濁度が、予め決定した基準値以上の場合は第1膜ろ過装置14aを少なくとも使用し、当該基準値未満の場合は第2膜ろ過装置14bを少なくとも使用することが好ましい。例えば、測定された濁度が、予め決定した基準値以上の場合は第1膜ろ過装置14a及び紫外線照射装置16を使用し、当該基準値未満の場合は第2膜ろ過装置14b及び紫外線照射装置16を使用してもよい。この原水の濁度に基づく処理装置の切り換えは自動的に行うことができる。
Next, the disinfected disinfectant water is based on the turbidity measured by the first
原水濁度でみて非常に清澄な原水の時は、濁度から判断してクリプトスポリジウム・オーシスト等の耐塩素性病原性微生物がほとんど存在しないと考えられる。例えば、予め決定する濁度基準値を0.050度として、原水濁度0.050度以上の場合には、第1膜ろ過装置14a及び紫外線照射装置16を使用し、原水濁度0.050度未満の場合には、第2膜ろ過装置14b及び紫外線照射装置16を使用すればよい。この濁度基準値を0.040度とすれば、より確実な処理を行うことができる。
When the raw water turbidity is very clear, it is considered that there are almost no chlorine-resistant pathogenic microorganisms such as Cryptosporidium oocysts judging from the turbidity. For example, when the turbidity reference value determined in advance is 0.050 degree and the raw water turbidity is 0.050 degree or more, the first
原水の濁度に基づいて第1膜ろ過装置14aによる膜ろ過処理を行うことが適当と判断されたときは、第1入口バルブ30aが開となり、第2入口バルブ30b及びバイパスバルブ34が閉となり、消毒水は混和槽18から消毒水ポンプ28により第1入口配管38aを通って第1膜ろ過装置14aに送られ、膜ろ過がされる(第1ろ過工程)。
When it is determined that it is appropriate to perform the membrane filtration treatment by the first
原水の濁度に基づいて第2膜ろ過装置14bによる膜ろ過処理を行うことが適当と判断されたときは、第2入口バルブ30bが開となり、第1入口バルブ30a及びバイパスバルブ34が閉となり、消毒水は混和槽18から消毒水ポンプ28により第2入口配管38bを通って第2膜ろ過装置14bに送られ、膜ろ過がされる(第2ろ過工程)。
When it is determined that it is appropriate to perform the membrane filtration process by the second
第1膜ろ過装置14aで使用されるフィルタ(ろ過膜)の孔径は、クリプトスポリジウム・オーシスト等の耐塩素性病原性微生物を除去することが可能であればよく特に制限はない。フィルタの孔径は、ろ過抵抗の軽減及び耐塩素性病原性微生物の確実な除去の両方の観点から、最小の除去対象物質の寸法よりやや小さい孔径が最適となる。クリプトスポリジウム・オーシスト、ジアルジア・シストの大きさは通常4.2μm以上であることから、第1膜ろ過装置14aで使用されるフィルタの孔径は4.0μm以下であることが好ましく、安全を見ると3.0μm以下であることがより好ましい。
The pore size of the filter (filtration membrane) used in the first
一方、第2膜ろ過装置14bで使用されるフィルタ(ろ過膜)の孔径は、第1膜ろ過装置14aよりも大きい孔径であればよく特に制限はないが、5μm〜20μmの範囲であることが好ましく、7μm〜10μmの範囲であることがより好ましい。5μm未満であると、目詰まりしやすくなり、20μmを越えると微量な鉄やマンガン等の除去効果が低下する場合がある。
On the other hand, the pore size of the filter (filtration membrane) used in the second
ところで、濁度で評価した場合、濁度が例えば0.050度未満である明らかに清澄な原水に対して第1膜ろ過装置14aを使用してろ過を行うと、例えば孔径4.0μmの場合、微量な鉄やマンガンなどが徐々に付着していき、除去対象としている4.0μm以上の物質以外のものによりろ過抵抗が上昇してしまう。そこで、原水濁度でみて非常に清澄な原水の時は、例えば孔径10μmのフィルタを有する第2膜ろ過装置14bを使用してろ過を行うようにした。なお、孔径が5.0μm以上の場合、4μm程度のクリプトスポリジウムを100%除去することは困難である。しかし、原水濁度から判断してクリプトスポリジウム・オーシスト等がほとんど存在しないと考えられる場合であっても、この様な清澄な原水に対して紫外線処理が行われることにより、例えば飲料水として被処理水を使用する時の安全性が確保されるため好ましい。
By the way, when evaluated by turbidity, when the clear clarified raw water having a turbidity of, for example, less than 0.050 degree is filtered using the first
第1膜ろ過装置14aまたは第2膜ろ過装置14bを通過したろ過水は、出口バルブ32を介して、出口配管40を通って紫外線照射装置16に送られ、紫外線照射処理が行われる(紫外線照射工程)。なお、第1膜ろ過装置14a及び第2膜ろ過装置14bの両方を使用して処理した後に、紫外線照射装置16により処理してもよい。
The filtered water that has passed through the first
また、原水の濁度に基づいて紫外線照射処理を行うことが適当と判断されたときは、第1入口バルブ30a、第2入口バルブ30bが閉となり、バイパスバルブ34が開となり、消毒水は混和槽18から消毒水ポンプ28によりバイパス配管44を通って紫外線照射装置16に送られ、紫外線照射処理が行われてもよい(紫外線照射工程)。
When it is determined that it is appropriate to perform the ultraviolet irradiation treatment based on the turbidity of the raw water, the
膜ろ過処理及び紫外線照射処理のうち少なくとも1つが行われた処理水は、処理水配管42を通って、処理水槽等に放出される。なお、処理水槽等への放出前に、処理水配管42に接続された第2濁度測定装置12により確認のため処理水の濁度が測定されても良い。
The treated water that has been subjected to at least one of the membrane filtration process and the ultraviolet irradiation process is discharged to the treated water tank or the like through the treated
本実施形態のように、第1膜ろ過装置14aよりも大きい孔径のろ過膜を有する第2膜ろ過装置14bを併用することにより、紫外線照射装置16の紫外線ランプの保護管へのスケールの付着防止や、発生は少ないと思われるが、小石、ボルト、ナット等が原水に混入した場合、紫外線ランプの保護管の破損等を防止することができる。また、フィルタの構造によっては、10μm未満の粒子をある程度捕捉することも可能であるため、クリプトスポリジウム等に対する安全性を高める効果も期待できる。
As in this embodiment, by using together the second
本実施形態に係る浄水処理システム及び浄水処理方法は、上水処理施設、産業排水処理施設、産業用水処理施設等の各種処理工程において、上工水道水、下水2次処理水、河川水、湖沼水、凝集沈殿上澄み水、各種工程中間水、各種回収水、各種廃水等の処理に使用することができる。 The water purification system and the water purification method according to this embodiment are used in various treatment processes such as a water treatment facility, an industrial wastewater treatment facility, and an industrial water treatment facility. It can be used for treatment of water, coagulated sediment supernatant water, various process intermediate waters, various recovered waters, various waste waters and the like.
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the present invention is explained more concretely in detail, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1)
図2に示す浄水処理システムを使用して、下記の条件で原水の処理を行った。
Example 1
Using the purified water treatment system shown in FIG. 2, raw water was treated under the following conditions.
<処理条件>
・原水は浅井戸水
・原水濁度 通常0.0010〜0.020度、大雨等の場合 0.030〜0.070度
・原水濁度0.040度以下の場合、孔径7μmのカートリッジフィルタに通水
・原水濁度0.041度以上の場合、孔径3μmのカートリッジフィルタに通水
・カートリッジフィルタ(1) ミクロポアPFR−SL−070(孔径10μm) T型(長さ750mm)×50本、ポリプロピレン製、最大使用圧力500kPa、ろ過抵抗80kPaで交換
・カートリッジフィルタ(2) ミクロポアPFR−SL−030(孔径3μm) T型(長さ750mm)×60本、ポリプロピレン製、最大使用圧力500kPa、ろ過抵抗80kPaで交換
・最大処理水量 2400m3/day=100m3/hr
・紫外線照射装置(千代田工販社製ADX−16型) 低圧紫外線ランプ、定格1.83kW(ランプ16本)
・最大紫外線照射量 50mJ/cm2
・次亜塩素酸ナトリウム注入装置 紫外線照射装置出口で残留塩素濃度0.8mg/Lとなるように注入
<Processing conditions>
-Raw water is shallow well water-Raw water turbidity is usually 0.0010 to 0.020 degrees, in case of heavy rain, etc. 0.030 to 0.070 degrees-When raw water turbidity is 0.040 degrees or less, it is passed through a cartridge filter with a pore diameter of 7 μm When water / raw water turbidity is 0.041 degrees or more, water is passed through a cartridge filter with a pore diameter of 3 μm (1) Micropore PFR-SL-070 (pore
・ Ultraviolet irradiation device (ADX-16 type, manufactured by Chiyoda Corporation) Low-pressure ultraviolet lamp, rated 1.83 kW (16 lamps)
・ Maximum UV irradiation 50mJ / cm 2
-Sodium hypochlorite injecting device Injected so that the residual chlorine concentration is 0.8 mg / L at the UV irradiation device outlet
原水(被処理水)を、塩素系消毒剤注入装置、逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置(カートリッジフィルタ)、紫外線照射装置を備える浄水処理システムに通水し、塩素消毒、膜ろ過、紫外線滅菌処理を行った。まず、原水ポンプ26にて汲み上げた原水は混和槽18に送られ、消毒剤ポンプ22により注入される次亜塩素酸ナトリウムと混合され、金属類の酸化、有機物の分解、微生物の殺菌を行った。この時の塩素注入率は、紫外線照射装置16の出口で0.8mg/Lとなるように調整を行った。
Raw water (treated water) is passed through a water purification system equipped with a chlorine-based disinfectant injection device, a membrane filtration device (cartridge filter) that does not have a back-flushing device, and an ultraviolet irradiation device, and chlorine disinfection, membrane filtration, and UV sterilization Processed. First, the raw water pumped up by the
次に、消毒水について、逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置にて膜ろ過処理を行った。逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置は2系列とし、そのうちの1系列(第1膜ろ過装置14a)は孔径3μmで、もう1系列他(第2膜ろ過装置14b)は孔径7μmのフィルタを使用した。
Next, about the disinfection water, the membrane filtration process was performed with the membrane filtration apparatus which does not have a backflow washing | cleaning apparatus. Membrane filtration devices that do not have a backwashing device are divided into two systems, one of which uses a filter with a pore diameter of 3 μm (the first
原水の濁度は、第1濁度測定装置10である精密濁度計(マイクロテック社製DMT−5S型)を使用して連続通水状態で測定した。原水の濁度の測定結果に基づいて、消毒水を通水させる逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置の系列を決定するようにした。具体的には、濁度計で計測した濁度の値が0.040度以下であれば、消毒水を孔径7μmの第2膜ろ過装置14bへ通水させ、0.041度以上となった場合、孔径3μmの第1膜ろ過装置14aへ通水させるようにした。これら孔径3μmと7μmのカートリッジフィルタの切り替えは、精密濁度計によって測定された原水濁度によって、自動的に切り換えるようにした。本実施例では、精密濁度計の測定値が0.040度までは、原水は非常に清澄と判断できるため孔径7μmのフィルタに通水し、原水濁度が0.041〜0.100度までは3μmのフィルタに通水、そして原水濁度が2.000度以上となった場合は、有害な溶解性分が含まれる可能性があるため取水を停止するようにした。いずれかの膜ろ過装置を通った後のろ過水は、続いて紫外線照射装置16にて殺菌処理を行って浄水とした。
The turbidity of the raw water was measured using a precision turbidimeter (DMT-5S type, manufactured by Microtech Co., Ltd.) which is the first
(比較例1)
図3に示す、逆流洗浄設備(逆洗ポンプ48)を有する膜ろ過装置46と紫外線照射装置16の組み合わせである従来法の浄水処理システム5を使用して、上記条件において、カートリッジフィルタの代わりに中空糸膜フィルタ(孔径3μm)を使用して原水の処理を行った。表1に設備費の比較(図1と図3のフロー)、表2に運転費の比較(図1と図3のフロー)を示す。
(Comparative Example 1)
3 using the conventional water purification system 5 which is a combination of the
表1及び表2からわかるように、比較例1の浄水処理システムの場合、カートリッジフィルタに比べてフィルタの交換費用が高く、また逆洗洗浄による消費電力が必要となる。これに比べて、実施例1の浄水処理システムの場合、被処理水中のクリプトスポリジウム等の耐塩素性病原性微生物を不活化、あるいは除去するための浄水システムを、逆流洗浄装置を有しない膜ろ過装置、紫外線照射装置、濁度測定装置で構成することにより、設備及び運転費を安くすることができた。 As can be seen from Tables 1 and 2, in the case of the water purification system of Comparative Example 1, the replacement cost of the filter is higher than that of the cartridge filter, and power consumption by backwashing is required. Compared with this, in the case of the water purification system of Example 1, the water purification system for inactivating or removing chlorine-resistant pathogenic microorganisms such as Cryptosporidium in the water to be treated is a membrane filtration that does not have a backwashing device. By constructing with a device, an ultraviolet irradiation device, and a turbidity measuring device, equipment and operating costs could be reduced.
1,3,5 浄水処理システム、10 第1濁度測定装置、12 第2濁度測定装置、14 膜ろ過装置、14a 第1膜ろ過装置、14b 第2膜ろ過装置、16 紫外線照射装置、18 混和槽、20 消毒剤槽、22 消毒剤ポンプ、24 撹拌機、26 原水ポンプ、28 消毒水ポンプ、30 入口バルブ、30a 第1入口バルブ、30b 第2入口バルブ、32 出口バルブ、34 バイパスバルブ、36 原水流入管、38 入口配管、38a 第1入口配管、38b 第2入口配管、40 出口配管、42 処理水配管、44 バイパス配管、46 逆洗洗浄ろ過装置、48 逆洗ポンプ。
1, 3, 5 Water purification system, 10 1st turbidity measuring device, 12 2nd turbidity measuring device, 14 Membrane filtration device, 14a 1st membrane filtration device, 14b 2nd membrane filtration device, 16 UV irradiation device, 18 Mixing tank, 20 Disinfectant tank, 22 Disinfectant pump, 24 Stirrer, 26 Raw water pump, 28 Disinfecting water pump, 30 Inlet valve, 30a First inlet valve, 30b Second inlet valve, 32 Outlet valve, 34 Bypass valve, 36 raw water inflow pipe, 38 inlet pipe, 38a first inlet pipe, 38b second inlet pipe, 40 outlet pipe, 42 treated water pipe, 44 bypass pipe, 46 backwash filter, 48 backwash pump.
Claims (8)
被処理水の濁度を測定する濁度測定手段と、
耐塩素性病原性微生物を除去することが可能で、逆流洗浄装置を有さない膜ろ過装置と、
紫外線照射装置と、
を有し、
前記濁度測定手段により測定した濁度が、予め決定した基準値以上の場合は少なくとも前記膜ろ過装置を使用し、前記基準値未満の場合は少なくとも前記紫外線照射装置を使用することにより前記被処理水の浄化を行うことを特徴とする浄水処理システム。 A water purification system for purifying treated water,
Turbidity measuring means for measuring the turbidity of water to be treated;
A membrane filtration device that can remove chlorine-resistant pathogenic microorganisms and does not have a backwashing device;
An ultraviolet irradiation device;
Have
When the turbidity measured by the turbidity measuring means is greater than or equal to a predetermined reference value, at least the membrane filtration device is used, and when the turbidity is less than the reference value, at least the ultraviolet irradiation device is used. A water purification system characterized by purifying water.
前記膜ろ過装置に使用されるろ過膜の孔径よりも大きい孔径のろ過膜を有し、逆流洗浄装置を有さない第2の膜ろ過装置をさらに有することを特徴とする浄水処理システム。 The water purification system according to claim 1 ,
A water purification system, further comprising a second membrane filtration device having a filtration membrane having a pore size larger than that of the filtration membrane used in the membrane filtration device and not having a backwashing device.
前記濁度測定手段により測定した濁度が、予め決定した基準値以上の場合は少なくとも前記膜ろ過装置を使用し、前記基準値未満の場合は少なくとも前記第2の膜ろ過装置を使用することにより前記被処理水の浄化を行うことを特徴とする浄水処理システム。 The water purification system according to claim 2 ,
The turbidity measured by the turbidity measuring means, and for at least using the membrane filtration unit in the case of more than a reference value determined in advance, if it is less than the reference value is for at least using the second membrane filtration unit The water purification system characterized by purifying said to-be-processed water by this.
消毒剤注入手段をさらに有することを特徴とする浄水処理システム。 It is a water purification system of any one of Claims 1-3 ,
A water purification system further comprising disinfectant injection means.
被処理水の濁度を測定する濁度測定工程と、
耐塩素性病原性微生物を除去することが可能で、逆流洗浄を行わないろ過膜により前記被処理水をろ過するろ過工程と、
紫外線を前記被処理水に照射する紫外線照射工程と、
を含み、
前記測定した濁度が、予め決定した基準値以上の場合は少なくとも前記ろ過工程を行い、前記基準値未満の場合は少なくとも前記紫外線照射工程を行うことにより前記被処理水の浄化を行うことを特徴とする浄水処理方法。 A water purification method for purifying treated water,
A turbidity measuring step for measuring the turbidity of the water to be treated;
A filtration step of removing the chlorine-resistant pathogenic microorganisms and filtering the treated water with a filtration membrane that does not perform backwashing;
An ultraviolet irradiation step of irradiating the water to be treated with ultraviolet rays;
Including
Turbidity was the measurement is carried out at least the filtration step in the case of more than a reference value determined in advance, if it is less than the reference value, characterized in that for purifying the water to be treated by carrying out at least the ultraviolet irradiation step Water purification treatment method.
前記ろ過膜の孔径よりも大きい孔径のろ過膜であり、逆流洗浄を行わない第2のろ過膜により前記被処理水をろ過する第2ろ過工程をさらに含むことを特徴とする浄水処理方法。 The water purification method according to claim 5 ,
A water purification treatment method, further comprising a second filtration step of filtering the water to be treated with a second filtration membrane that is a filtration membrane having a pore size larger than the pore size of the filtration membrane and does not perform backwashing.
前記測定した濁度が、予め決定した基準値以上の場合は少なくとも前記ろ過工程を行い、前記基準値未満の場合は少なくとも前記第2ろ過工程を行うことにより前記被処理水の浄化を行うことを特徴とする浄水処理方法。 The water purification method according to claim 6 ,
Turbidity was the measured, have lines at least the filtration step in the case of more than a reference value determined in advance, for purifying the water to be treated by the row Ukoto at least the second filtration step in the case of less than the reference value A water purification method characterized by that.
消毒剤注入工程をさらに含むことを特徴とする浄水処理方法。 The water purification method according to any one of claims 5 to 7 ,
The water purification method characterized by further including the disinfectant injection | pouring process.
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