JP6263514B2 - 水処理方法、及び、水処理装置 - Google Patents
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Description
ところで、湖沼等から採取した原水にはシネドラアクス(Synedra acus)が含有されていることがあるが、シネドラアクスが含有されている原水を精密ろ過膜(MF膜)又は限外ろ過膜(UF膜)で膜処理すると、シネドラアクスによって膜が目詰まりしやすくなるという問題がある。
このような問題から、原水に紫外線を照射することによりシネドラアクスの外殻を破壊し、紫外線が照射された原水に凝集剤を添加することによりシネドラアクスが凝集したフロックを形成し、該フロックを有する原水から加圧浮上法によってフロックを除去し、フロックが除去された原水を膜処理する方法及び装置が提案されている(特許文献1)。
前記次亜塩素酸ナトリウムが添加された前記原水を膜ユニットに供給し該膜ユニットで膜処理する膜処理工程とを備えている。
前記膜処理工程では、前記添加量が1mg/L以上となった時点から10分以上経過した前記原水を前記膜ユニットに供給して前記膜処理を実施してもよい。
前記次亜塩素酸ナトリウムが添加された前記原水を膜処理する膜ユニットとを備えている。
また、本実施形態に係る水処理方法は、前記膜ユニットの膜を洗浄水によって逆洗する逆洗工程をさらに備えている。
MF膜、UF膜としては、有機膜、無機膜が挙げられる。
前記有機膜としては、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、セルロース、ポリアミド、ポリビニールアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。前記セルロースとしては、酢酸セルロース等が挙げられる。前記ポリアミドとしては、芳香族ポリアミド等が挙げられる。
前記無機膜としては、セラミック等が挙げられる。
本実施形態に係る水処理装置は、原水に次亜塩素酸ナトリウムを添加する添加部と、前記供給部で次亜塩素酸ナトリウムが添加された原水を収容する槽と、該槽で収容された原水をMF膜又はUF膜によってろ過することにより透過水を得る膜ユニットとを備えている。前記槽は、原水を10分以上滞留し得る槽であることが好ましく、原水を30分以上滞留し得る槽であることがより好ましい。
また、前記水処理装置1は、前記薬液と前記透過水とを混合して洗浄水を得、該洗浄水で逆洗するように構成されている。
さらに、前記水処理装置1は、前記第2槽20内の原水を撹拌する撹拌部21をさらに備えている。
前記散気装置63は、前記浸漬型膜モジュール61に散気するための散気管63aと、該散気管63aに空気を供給するコンプレッサー63bとを有する。
なお、原水におけるシネドラアクス濃度は、顕微鏡と細胞計数盤とを用いて測定することができる。
シネドラアクスは活性が低下すると凝集剤による凝集性が良好となるので(上記引用文献1参照)、活性が低下したシネドラアクスと、凝集剤とが接触することにより凝集効果を高めることができる。その結果、より一層膜の詰まりを抑制できる。
該凝集剤としては、無機凝集剤や、高分子凝集剤が挙げられる。前記無機凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸第一鉄等が挙げられる。前記高分子凝集剤としては、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物等が挙げられる。
前記原水1Lに添加する凝集剤の量(mg)は、好ましくは1mg/L以上であり、より好ましくは、1〜20mg/L、さらにより好ましくは1〜5mg/Lである。
前記凝集剤Bの添加は、前記次亜塩素酸ナトリウムAの添加の後に実施するのが好ましい。シネドラアクスは活性が低下すると凝集剤による凝集性が良好となるので(上記引用文献1参照)、シネドラアクスの活性を低下させた後に、この原水に凝集剤を添加することによって凝集効果をより一層高めることができる。その結果、より一層膜の詰まりを抑制できる。
また、本実施形態に係る水処理方法では、第2槽20に収容される原水を撹拌部21で撹拌する。これにより、次亜塩素酸ナトリウムと原水とが十分に混合され、原水に含まれるシネドラアクスが次亜塩素酸ナトリウムと接触しやすくなる。
前記膜処理工程は、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量が1mg/L以上となった時点から10分以上経過した前記原水を前記膜ユニットに供給して前記膜処理を実施することが好ましい。
言い換えれば、本実施形態に係る水処理方法では、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量が1mg/L以上となった時点から前記原水を前記膜ユニット60に供給するまでの時間を10分以上とすることが好ましい。
なお、“原水を膜ユニット60に供給するまで”とは、“原水が膜ユニット60に到達する時(“原水が第5槽62に到達する時”)まで”を意味する。
前記膜処理工程は、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量が1mg/L以上となった時点から30分以上経過した前記原水を前記膜ユニットに供給して前記膜処理を実施することがより好ましい。
また、前記水処理装置1は、膜ユニット60に供給する原水の流速に時間変動が生じるような場合において、原水に次亜塩素酸ナトリウムを供給する地点から膜ユニット60(第5槽62)直前までの原水の収容量(L)が、膜ユニット60(第5槽62)に供給する原水の最大流速(L/分)に10分を乗じた量よりも大きくなるように構成されていることがより好ましく、膜ユニット60(第5槽62)に供給する原水の最大流速(L/分)に30分を乗じた量よりも大きくなるように構成されていることがさらにより好ましい。
前記空気の供給は、前記散気装置63によって行う。具体的には、コンプレッサー63bにより散気管63aを介して空気を浸漬型膜モジュール61に供給する。
前記薬液に含まれる洗浄剤としては、次亜塩素酸ナトリウム、硫酸、クエン酸、水酸化ナトリウム等が挙げられる。
洗浄剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合には、洗浄水における次亜塩素酸ナトリウムの濃度は、1〜5mg/Lが好ましい。
斯かる水処理方法によれば、前記次亜塩素酸ナトリウムが添加された前記原水を前記膜ユニット60に供給して前記膜処理を実施することにより、膜の目詰まりを抑制し得る。
斯かる水処理方法のように、原水と次亜塩素酸ナトリウムとを接触させると膜が目詰まりし難くなるのは、シネドラアクスが次亜塩素酸ナトリウムと接触することによりシネドラアクスの活性が低下することによるものと考えられる。シネドラアクスの活性を低下させることが膜の目詰まりの抑制に具体的にどのように作用しているかまでは十分に解明できていないが、シネドラアクスの活性を低下させることによりシネドラアクスから代謝物質(粘性物質)が分泌され難くなり、その結果、膜表面にシネドラアクスが固着し難くなることが要因のひとつとして考えられる。
斯かる水処理方法は、精密ろ過膜又は限外ろ過膜を用いる態様において好適に用いられる。
斯かる水処理方法によれば、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量が1mg/L以上となった時点から10分以上経過した前記原水を前記膜ユニット60に供給して前記膜処理を実施することにより、膜の目詰まりをより一層抑制し得る。
斯かる水処理方法のように、原水と次亜塩素酸ナトリウムとの接触時間が長いと膜が目詰まりし難くなるのは、シネドラアクスが次亜塩素酸ナトリウムと長時間接触することによりシネドラアクスの活性が低下することによるものと考えられる。シネドラアクスの活性を十分に低下させることによりシネドラアクスから代謝物質(粘性物質)が分泌され難くなり、その結果、膜表面にシネドラアクスがより一層固着し難くなることが要因のひとつとして考えられる。
この場合は、“原水を膜ユニット70に供給するまで”とは、“原水が膜ユニット70に到達する時(“原水が筐体71に到達する時”)まで”を意味する。
シネドラアクスは活性が低下すると凝集剤による凝集性が良好となるので(上記引用文献1参照)、シネドラアクスの活性を低下させた後に、この原水に凝集剤を添加することにより凝集効果を高めることができる。その結果、より一層膜の詰まりを抑制できる。よって、この実施形態のように、次亜塩素酸ナトリウムが添加された原水を第2槽20で所定時間滞留させた後(次亜塩素酸ナトリウムとシネドラアクスとを第2槽20で所定時間接触させた後)、第2槽20で凝集剤Bを添加することにより、シネドラアクスを十分に凝集させることができ、膜の目詰まりをより一層抑制することができる。次亜塩素酸ナトリウムと原水を接触させる際、撹拌を行っても良い。
本実施形態においては、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量が1mg/L以上となった時点から10分以上経過した前記原水に添加剤Bを添加するのが好ましい。
ダム湖から採取した水1m3と、培養したシネドラアクスを含有する水(シネドラアクス濃度:約1×106個/mL)10Lとを槽(正面視:台形状、側面視:台形状、平面視:長方形状、底面視:長方形状)(上部開口部:124cm(縦)×148cm(横))(底面部:112cm(縦)×138cm(横))(高さ:64cm)に入れ、ポンプ2台を用いて混合することにより、シネドラアクス約1×104個/mLを含有する原水を作製した。
そして、図6と表1とに示す槽内の位置から原水を採取し、顕微鏡と細胞計数盤とを用いて各位置における原水のシネドラアクス濃度を測定した。なお、原水の採取は、原水の調整直後、及び、調整後11.5時間経過時に行った。
結果を下記表1に示す。
図1に示す水処理装置を用い、表2に示す条件で上記原水から透過水を1.0日間得た。
また、膜間差圧を4秒ごとに測定し、膜間差圧上昇速度を算出した。結果を表2に示す。
なお、膜間差圧上昇速度は、膜処理終了時の膜間差圧から膜処理開始時の膜間差圧を引き、その値を膜処理時間で割った値を意味する。
また、表2の接触時間とは、“原水に次亜塩素酸ナトリウムを1mg/L以上添加した時”から、“原水が膜ユニット60に到達する時”(“原水が第5槽62に到達する時”)までの時間を意味する。
また、第2槽の仕様は以下の通りである。
寸法:200mm(縦)×200mm(横)×400mm(高さ)(有効高さ:325mm)
容量:14L
さらに、膜ユニットの仕様は以下の通りである。
膜ユニットの槽(第5槽):1.2m(縦)×1.2m(横)×1.9m(高さ)
浸漬型膜モジュールの寸法:φ38mm×550mm
浸漬型膜モジュールの膜面積:0.62m2
浸漬型膜モジュールの膜の材質:ポリフッ化ビニリデン(PVDF)
第2槽を除いた水処理装置を用い、表2に示す条件で水処理したこと以外は、実施例1と同様にして原水から透過水を1.0日間得た。また、膜間差圧を4秒ごとに測定し、膜間差圧上昇速度を算出した。結果を表2に示す。
よって、シネドラアクスと次亜塩素酸ナトリウムとの接触時間を長くすれば、膜の目詰まりをより一層抑制し得ることがわかる。
上記原水(シネドラアクス濃度:約1×104個/mL)に次亜塩素酸ナトリウムを有効塩素濃度1mg/Lで添加し、該添加前、並びに、該添加から5分後、10分後、15分後、及び、30分後のシネドラアクスの活性の状態を、蛍光顕微鏡を用いてG励起法で観察した。
G励起法によれば、活性がある部分には赤い発色が見られる。シネドラアクスの活性の状態を以下の基準で0〜3段階で評価した。
評価0:ほとんどの部分が赤く発色した。
評価1:発色していない部分があったが、ある程度の領域が赤く発色した。
評価2:極一部のみが赤く発色した。
評価3:赤い発色が確認されなかった。
添加前:評価0
添加5分後:評価1
添加10分後:評価2
添加15分後:評価3
添加30分後:評価3
原水と次亜塩素酸ナトリウムとを接触させると膜が目詰まりし難くなるのは、シネドラアクスが次亜塩素酸ナトリウムと接触することによりシネドラアクスの活性が低下することによるものと考えられる。
また、上記試験例の結果から、シネドラアクスを次亜塩素酸ナトリウムと長時間接触させることでシネドラアクスの活性を顕著に低下させることができることがわかる。
さらに、上記試験例の結果から、シネドラアクスと次亜塩素酸ナトリウムとの接触時間は、10分以上が好ましく、15分以上が特に好ましいことがわかる。
なお、上記実施例においては、次亜塩素酸ナトリウムと凝集剤とをほぼ同時に原水に添加しているが、本発明においては、次亜塩素酸ナトリウムを原水に添加して、所定時間(例えば、10分)経過後に凝集剤を添加することが好ましい。シネドラアクスは活性が低下すると凝集剤による凝集性が良好となるので(上記引用文献1参照)、シネドラアクスの活性を低下させた後に、この原水に凝集剤を添加することにより凝集効果を高めることができる。その結果、より一層膜の詰まりを抑制できる。
1:水処理装置、10:第1槽、11:撹拌部、20:第2槽、21:撹拌部、30:第3槽、40:第4槽、50:移送経路、60:膜ユニット、61:浸漬型膜モジュール、62:第5槽、63:散気装置、63a:散気管、63b:コンプレッサー、65:移送経路、70:膜ユニット、71:膜、72:筐体、80:槽、81:撹拌部
Claims (3)
- 水処理方法であって、
シネドラアクスを1×10 2 〜1×10 6 cells/mL含有する原水に次亜塩素酸ナトリウム及び凝集剤を添加する添加工程を備え、
前記原水が、湖水、沼水、および、河川水からなる群より選ばれた1種以上の水を含み、
前記次亜塩素酸ナトリウム及び前記凝集剤が添加された前記原水を膜ユニットに供給し該膜ユニットで膜処理する膜処理工程を更に備えており、
前記添加工程では、前記原水に前記次亜塩素酸ナトリウムを1回又は複数回添加し、前記原水に対する前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量を1mg/L以上とし、
前記膜処理工程では、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量が1mg/L以上となった時点から10〜31分経過した前記原水を前記膜ユニットに供給して前記膜処理を実施する、水処理方法。 - 前記膜ユニットが、精密ろ過膜又は限外ろ過膜を有する、請求項1記載の水処理方法。
- 水処理装置であって、
シネドラアクスを1×10 2 〜1×10 6 cells/mL含有する原水に次亜塩素酸ナトリウム及び凝集剤を添加する添加部を備え、
前記原水が、湖水、沼水、および、河川水からなる群より選ばれた1種以上の水を含み、
前記次亜塩素酸ナトリウム及び前記凝集剤が添加された前記原水を膜処理する膜ユニットを更に備えており、
前記添加部は、前記原水に前記次亜塩素酸ナトリウムを1回又は複数回添加し、前記原水に対して前記次亜塩素酸ナトリウムを1mg/L以上添加する添加部であり、
前記膜ユニットは、前記次亜塩素酸ナトリウムの添加量が1mg/L以上となった時点から10〜31分経過した前記原水を膜処理する膜ユニットである、水処理装置。
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