JP5581289B2 - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents
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Description
斯かる観点から、比較的安価である、限外ろ過膜(UF膜)又は精密ろ過膜(MF膜)を有するスパイラル型の膜ユニットを用いることが考えられる。
ところで、スパイラル型の膜ユニットは、平膜状のろ過膜と網状のスペーサーとが重ね合わされて巻かれ、スペーサー部分が流路となるように構成されたものである。
斯かる観点から、被処理水と塩素含有成分とを混合して得られる残留塩素含有被処理水を膜分離することで、残留塩素により膜や被処理水の流路の目詰まりを抑制しつつ被処理水を膜処理することが考えられるが、単に残留塩素含有被処理水における残留塩素濃度を高濃度にしたのではコストがかかったり、膜が劣化したり、環境への負荷が高まる等の問題がある。
限外ろ過膜及び/又は精密ろ過膜を有するスパイラル型の除濁膜ユニットと、酢酸セルロースで構成される逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットとを前記膜ユニットとして備え、
前記逆浸透膜ユニットにより、前記除濁膜ユニットにより得られた遊離残留塩素を含む透過水が被処理水として膜分離されるように構成され、
ろ過時は、被処理水と塩素含有成分とが混合されることにより得られ且つ遊離残留塩素濃度が0.05〜2.5mg/Lの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記除濁膜ユニットにより膜分離され、洗浄時は、遊離残留塩素濃度が20mg/L以上の洗浄水が前記除濁膜ユニットに供給されて該除濁膜ユニット内の膜が該洗浄水に浸漬されるように構成されており、
さらに、前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を測定する差圧測定装置を備え、
前記差圧測定装置によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が0.20mg/L以上1.2mg/L未満である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されており、
前記差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が1.2〜2mg/Lの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されている水処理装置である。
前記膜ユニットとして、限外ろ過膜及び/又は精密ろ過膜を有するスパイラル型の除濁膜ユニットと、酢酸セルロースで構成される逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットとを用い、
前記逆浸透膜ユニットによって、前記除濁膜ユニットにより得られた遊離残留塩素を含む透過水を被処理水として膜分離し、
ろ過時は、限外ろ過膜及び/又は精密ろ過膜を有するスパイラル型の除濁膜ユニットにより、被処理水と塩素含有成分とが混合されることにより得られ且つ遊離残留塩素濃度が0.05〜2.5mg/Lの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として膜分離し、洗浄時は、遊離残留塩素濃度が20mg/L以上の洗浄水を前記除濁膜ユニットに供給して該除濁膜ユニット内の膜を該洗浄水に浸漬し、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を測定する差圧測定装置によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が0.20mg/L以上1.2mg/L未満である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離し、
前記差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が1.2〜2mg/Lの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離する水処理方法である。
図1に示すように、本実施形態の水処理装置1は、懸濁物質を含む被処理水Aが膜分離されて第1透過水及び第1濃縮水Cを得る除濁膜ユニット21を有し、該除濁膜ユニット21により被処理水Aを膜分離する除濁処理部2と、該第1透過水が膜分離されて第2透過水及び第2濃縮水Dを得る逆浸透膜ユニット31を有し、該逆浸透膜ユニット31により被処理水Aを膜分離する逆浸透膜処理部3とを備えてなる。また、本実施形態の水処理装置1は、被処理水Aが除濁処理部2に移送され、第1透過水が逆浸透膜処理部3に移送され、第1濃縮水Cが第1濃縮水貯留槽(図示せず)に移送され、第2透過水が浄化水Bとして浄化水貯留槽(図示せず)に移送され、第2濃縮水Dが第2濃縮水貯留槽(図示せず)に移送されるように構成されてなる。
具体的には、前記次亜塩素酸塩としては、次亜塩素酸カルシウム(さらし粉)、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウムなどが挙げられる。前記亜塩素酸塩としては、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウムなどが挙げられる。前記塩素酸塩としては、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸アンモニウム、塩素酸カルシウムなどが挙げられる。前記過塩素酸塩としては、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸カルシウム、過塩素酸ナトリウムなどが挙げられる。
前記塩素含有成分としては、適度な酸化性を有し取り扱いやすいという点で、前記次亜塩素酸塩が好ましく、次亜塩素酸ナトリウムがより好ましい。
該被処理水Aは、濁質を有するものであり、該被処理水Aにおける濁度は、例えば、0.1度以上、より具体的には0.1〜50度である。尚、本明細書では、濁度は、レーザー散乱方式で測定した値を意味する。
なお、遊離残留塩素濃度は、市販されている残留塩素計によって測定できる。
なお、前記非透過側の差圧(流路圧力損失)は、前記逆浸透膜ユニット31の逆浸透膜に供給される供給水の圧力の値から、該逆浸透膜を透過せずに得られる濃縮水の圧力の値を引いた値を意味し、より具体的には、前記逆浸透膜ユニット31の膜モジュールの供給水の入口における供給水の圧力の値から、該膜モジュールの濃縮水の出口における濃縮水の圧力の値を引いた値を意味する。
前記逆浸透膜(RO膜)は、好ましくは酢酸セルロースで構成されている。
即ち、斯かる水処理装置1によれば、前記測定値が基準値未満である場合に、遊離残留塩素濃度が低濃度である第2遊離残留塩素含有被処理水(0.20mg/L以上1.2mg/L未満)を膜分離することにより、膜の目詰まりを抑制しつつ逆浸透膜(RO膜)の劣化を抑制して第2透過水たる浄化水を得ることができる。また、前記測定値が基準値以上である場合に、遊離残留塩素濃度がより高濃度である第2遊離残留塩素含有被処理水(1.2〜2mg/L)を膜分離することにより、膜の目詰まりをより一層抑制することができる。また、一定の流束で被処理水Aを膜分離した場合に、前記差圧が上昇し始めると、遊離残留塩素以外のアルカリ等の薬品で逆浸透膜(RO膜)を洗浄しても前記差圧が上昇しつづけてしまうが、斯かる水処理装置1によれば、前記差圧が多少上昇しても、前記差圧を下げることができる。
例えば、本実施形態の水処理装置は、前記逆浸透膜処理部3が、該差圧測定装置(図示せず)によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が0.20mg/L以上1.2mg/L未満の範囲内である第2遊離残留塩素含有被処理水が被処理水Aとして継続的に前記逆浸透膜ユニット31により膜分離されるように構成されてなり、該差圧測定装置(図示せず)によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が1.2〜2mg/Lの範囲内である第2遊離残留塩素含有被処理水が継続的に被処理水Aとして前記逆浸透膜ユニット31により膜分離されるように構成されてなるが、本発明の水処理装置は、前記逆浸透膜処理部3が、該差圧測定装置(図示せず)によって測定された測定値が基準値以下である場合には、遊離残留塩素濃度が0.20mg/L以上1.2mg/L未満の範囲内である第2遊離残留塩素含有被処理水が被処理水Aとして継続的に前記逆浸透膜ユニット31により膜分離されるように構成されてなり、該差圧測定装置(図示せず)によって測定された測定値が基準値を越える場合には、遊離残留塩素濃度が1.2〜2mg/Lの範囲内である第2遊離残留塩素含有被処理水が継続的に被処理水Aとして前記逆浸透膜ユニット31により膜分離されるように構成されてもよい。
遊離残留塩素濃度を各所定値に設定した活性汚泥において、溶存酸素濃度を測定することにより、微生物の呼吸活性低下率を調べた。
詳しくは、下水処理施設から採取した活性汚泥に対して遊離残留塩素濃度がそれぞれ0,5,10,15,20,30mg/Lとなるように次亜塩素酸ナトリウムを添加し、
(A)添加前5分間における活性汚泥中の溶存酸素濃度の低下の傾き、及び、
(B)添加直後1分間における活性汚泥中の溶存酸素濃度の低下の傾き
を測定し、下記の式により呼吸活性低下率を算出した。
遊離残留塩素濃度が各所定値のときの呼吸活性低下率=[B/A]
その結果を図2に示す。図2に示すように、遊離残留塩素濃度が20mg/L濃度以上であれば、微生物の生育を阻害することができる。従って、上述した水処理装置及び水処理方法において、微生物の繁殖による除濁膜ユニットの膜の目詰まりを抑制することができる。
下水を生物処理しその後沈殿分離処理して得られた上澄水(濁度:0.1〜50度の間を変動)と塩素系水溶液(次亜塩素酸ナトリウム水溶液)とを混合して第1遊離残留塩素含有被処理水を得た。そして、該第1遊離残留塩素含有被処理水を、限外ろ過膜(UF膜)を有するスパイラル型の除濁膜ユニット(商品名:RS50−S8、日東電工社製)で膜分離した。膜分離中での除濁膜ユニットの膜間差圧を圧力データロガー(商品名:DAQSTATION DX120、横河電機社製)で測定した。
また、ろ過時での第1遊離残留塩素含有被処理水の遊離残留塩素濃度は、図3に示すように0.05〜1.2mg/Lとし、洗浄時での洗浄水の遊離残留塩素濃度は、125mg/Lとした。
さらに、洗浄時での洗浄水による膜浸漬時間を1時間とし、図3中の各区間(期間)において、表1に示す洗浄の頻度で試験を実施した。
また、図3中の各区間(期間)において、除濁膜ユニットから得られる第1透過水の透過流束が、表1に示す値となるように試験を実施した。
試験例2の第1遊離残留塩素含有被処理水を、試験例2の限外ろ過膜(UF膜)を有するスパイラル型の除濁膜ユニット(商品名:RS50−S8、日東電工社製)で膜分離して、第1透過水を第2遊離残留塩素含有被処理水として得た。そして、該第2遊離残留塩素含有被処理水を、三酢酸セルロース製逆浸透膜(RO膜)を有する中空糸型の逆浸透膜ユニット(商品名:HB10255FI、東洋紡績社製)で膜分離して第2透過水を得た。膜分離中での逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を差圧測定装置としての圧力データロガー(商品名:DAQSTATION DX120、横河電機社製)で測定した。結果を図4に示す。
尚、図4に示すように、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値(0.06MPa)未満である場合には、第2遊離残留塩素含有被処理水を、遊離残留塩素濃度が0.20mg/L以上1.2mg/L未満の範囲内となるようにし、被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離した。また、該差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、第2遊離残留塩素含有被処理水を、遊離残留塩素濃度が1.2〜2mg/Lの範囲内となるようにし、被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離した。
また、前記逆浸透膜ユニットの逆浸透膜(RO膜)の塩阻止率を算出すべく、第2遊離残留塩素含有被処理水及び第2透過水の電気伝導度を測定した。尚、電気伝導度は、電極法に従って測定した。結果を図4に示す。
尚、前記逆浸透膜ユニットの逆浸透膜(RO膜)の塩阻止率は、次式で算出した値である。
塩阻止率(%)=(1−Cp/Cf)×100
Cf;第2遊離残留塩素含有被処理水の電気伝導度、Cp;第2透過水の電気伝導度
また、図5に示すように、前記塩阻止率は、97%以上であり、逆浸透膜(RO膜)が遊離残留塩素によって劣化されていないことが示唆された。
Claims (5)
- 膜を有する膜ユニットを備え、被処理水が該膜ユニットにより膜分離されるように構成されてなる水処理装置であって、
限外ろ過膜及び/又は精密ろ過膜を有するスパイラル型の除濁膜ユニットと、酢酸セルロースで構成される逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットとを前記膜ユニットとして備え、
前記逆浸透膜ユニットにより、前記除濁膜ユニットにより得られた遊離残留塩素を含む透過水が被処理水として膜分離されるように構成され、
ろ過時は、被処理水と塩素含有成分とが混合されることにより得られ且つ遊離残留塩素濃度が0.05〜2.5mg/Lの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記除濁膜ユニットにより膜分離され、洗浄時は、遊離残留塩素濃度が20mg/L以上の洗浄水が前記除濁膜ユニットに供給されて該除濁膜ユニット内の膜が該洗浄水に浸漬されるように構成されており、
さらに、前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を測定する差圧測定装置を備え、
前記差圧測定装置によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が0.20mg/L以上1.2mg/L未満である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されており、
前記差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が1.2〜2mg/Lの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水が被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離されるように構成されている水処理装置。 - 前記除濁膜ユニットから得られる透過水の透過流束が0.6m/d以下である請求項1記載の水処理装置。
- 洗浄の頻度が、10〜80時間に1回である請求項1又は2に記載の水処理装置。
- 洗浄時での洗浄水による膜浸漬時間が、0.2〜5時間である請求項1〜3の何れかに記載の水処理装置。
- 膜を有する膜ユニットにより、被処理水を膜分離する水処理方法であって、
前記膜ユニットとして、限外ろ過膜及び/又は精密ろ過膜を有するスパイラル型の除濁膜ユニットと、酢酸セルロースで構成される逆浸透膜を有する逆浸透膜ユニットとを用い、
前記逆浸透膜ユニットによって、前記除濁膜ユニットにより得られた遊離残留塩素を含む透過水を被処理水として膜分離し、
ろ過時は、限外ろ過膜及び/又は精密ろ過膜を有するスパイラル型の除濁膜ユニットにより、被処理水と塩素含有成分とが混合されることにより得られ且つ遊離残留塩素濃度が0.05〜2.5mg/Lの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として膜分離し、洗浄時は、遊離残留塩素濃度が20mg/L以上の洗浄水を前記除濁膜ユニットに供給して該除濁膜ユニット内の膜を該洗浄水に浸漬し、
前記逆浸透膜ユニットの非透過側の差圧を測定する差圧測定装置によって測定された測定値が基準値未満である場合には、遊離残留塩素濃度が0.20mg/L以上1.2mg/L未満である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離し、
前記差圧測定装置によって測定された測定値が基準値以上である場合には、遊離残留塩素濃度が1.2〜2mg/Lの範囲内である遊離残留塩素含有被処理水を被処理水として前記逆浸透膜ユニットにより膜分離する水処理方法。
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