JP6532471B2 - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents
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Description
本発明は、水処理装置及び水処理方法に関し、例えば、被処理水を濾過する濾過部を備えた水処理装置及び水処理方法に関する。
従来、逆浸透膜（ＲＯ膜：Ｒｅｖｅｒｓｅ Ｏｓｍｏｓｉｓ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）で海水を濾過して淡水を得る淡水化装置が用いられている。このような淡水化装置においては、逆浸透膜で濾過する前に海水に凝集剤などを投入して濁質を濾過することにより、海水中に含まれる汚濁物による逆浸透膜の性能の劣化を防いでいる。このような逆浸透膜を用いた淡水化装置においては、逆浸透膜で濾過する海水の水質を評価するための指標としてＳＤＩ（Ｓｉｌｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ）値を水質評価指標値として用いて運転制御する技術が提案されている（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。
ところで、逆浸透膜を用いた水処理装置では、濾過前の海水は汚濁物質の濃度が高く、ＳＤＩ値などの水質評価指標値では適正な水質評価ができない場合がある。このため、濾過装置で濁質を濾過した後の海水のＳＤＩ値を測定し、測定した海水のＳＤＩ値に基づいて濾過装置に投入する凝集剤の量などを調整して逆浸透膜で濾過する海水の水質を所定の基準範囲に保っている。
しかしながら、濾過装置で濾過した後の海水の水質を測定して海水の水質を所定の基準範囲内に保つ場合には、海水の水質が基準範囲を逸脱した場合に、濾過装置に投入する凝集剤の増量などの汚濁物質を低減する操作が間に合わず、逆浸透膜が汚損したり、水処理装置の運転の停止などが必要となる場合がある。
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、濾過処理前の被処理水の有意な水質評価が可能となり、被処理水の水質変化に速やかに対応可能な水処理装置及び水処理方法を提供することを目的とする。
本発明の水処理装置は、被処理水ラインから供給される被処理水を濾過して濾過水とする被処理水濾過部と、前記被処理水ラインから分岐した被処理水抜出ラインに設けられ、前記被処理水抜出ラインの被処理水中の濁質濃度を低減して被測定水とする前処理部と、前記被処理水抜出ラインにおける前記前処理部の後段に設けられ、前記被測定水の水質を測定して前記被処理水の水質を評価する第１水質測定部と、を備えたことを特徴とする。
この水処理装置によれば、被処理水の濁質濃度を低減した被測定水を用いて水質を測定するので、濾過処理前の被処理水の水質を反映した有意な水質評価が可能となる。これにより、この水処理装置は、被処理水の水質変化に対して被処理水濾過部の濾過条件を迅速に変更することができるので、濾過水の水質を安定させることが可能となる。
本発明の水処理装置においては、前記濾過水を逆浸透膜により濾過して透過水及び濃縮水とする逆浸透膜濾過部を備えることが好ましい。この構成により、被処理水の水質変化に対して被処理水濾過部の濾過条件を迅速に変更することができるので、濾過水の水質を安定させることが可能となり、逆浸透膜の汚損を防ぐことが可能となる。
本発明の水処理装置においては、前記前処理部は、前記濾過水と前記被処理水とを混合して前記被測定水とする濾過水混合部であることが好ましい。この構成により、被処理水を濾過水と混合するだけで濁質濃度が低減された被測定水が得られるので、被測定水を簡便に調製することができる。
本発明の水処理装置においては、前記被測定水は、前記被処理水が５体積％以上６０体積％以下になるように前記被処理水と前記濾過水とが混合されてなることが好ましい。この構成により、被測定水の濁質濃度が適度な範囲となるので、被測定水を用いた濾過処理前の被処理水のより一層有意な水質評価が可能となる。
本発明の水処理装置においては、前記前処理部は、前記被処理水中の液体と前記被処理水中の濁質とを固液分離して前記被測定水とする固液分離部であることが好ましい。この構成により、被処理水を固液分離するだけで濁質濃度が低減された被測定水が得られるので、被測定水を簡便に調製することができる。
本発明の水処理装置においては、前記固液分離部は、前記濁質の分離効率が６０％以上であることが好ましい。この構成により、被測定水の濁質濃度が適度な範囲となるので、被測定水を用いた濾過処理前の被処理水のより一層有意な水質測定が可能となる。
本発明の水処理装置においては、前記前処理部は、前記被処理水濾過部に対して相対的に濾過速度が速い砂濾過により前記被処理水を前記被測定水とする砂濾過部であることが好ましい。この構成により、被処理水を速やかに濾過処理して濁質濃度が低減された被測定水が得られるので、被測定水を簡便に調製することができる。
本発明の水処理装置においては、前記前処理部は、バブリングにより前記被処理水中の濁質を低減して前記被測定水とする被処理水浄化部であることが好ましい。この構成により、バブリングを行うだけで濁質濃度が低減された被測定水が得られるので、被測定水を簡便に調製することができる。
本発明の水処理装置においては、前記被処理水に凝集剤を投入する凝集剤投入部と、前記濾過水の水質を測定する第２水質測定部と、前記第１水質測定部で評価した前記被処理水の水質及び前記第２水質測定部で測定した前記濾過水の水質に基づいて前記凝集剤の投入量を制御する制御部とを備えることが好ましい。この構成により、被測定水で測定した被処理水の水質に基づいて凝集剤の投入量を制御するので、被処理水の水質の変化に対して迅速に凝集剤の投入量を制御でき、被測定水の水質の変化で生じる逆浸透膜の不具合を防ぐことができる。また、濾過水で測定した水質に基づいて凝集剤の投入量を補正できるので、過剰な凝集剤の投入を防ぐことができる。
本発明の水処理方法は、被処理水ラインから分岐した被処理水抜出ラインの被処理水中の濁質濃度を低減して被測定水とするステップと、前記被測定水の水質を測定して前記被処理水の水質を評価するステップと、評価した前記被処理水の水質に基づいて前記被処理水に対する凝集剤の投入量を制御するステップと、前記被処理水ラインの被処理水を濾過した濾過水の水質を測定して前記被処理水に対する前記凝集剤の投入量を制御するステップとを含むことを特徴とする。
この方法によれば、被測定水で測定した被処理水の水質に基づいて凝集剤の投入量を制御するので、被処理水の水質の変化に対して迅速に凝集剤の投入量を制御でき、被測定水の水質の変化で生じる逆浸透膜の不具合を防ぐことができる。また、濾過水で測定した水質に基づいて凝集剤の投入量を補正できるので、過剰な凝集剤の投入を防ぐことができる。
本発明によれば、濾過処理前の被処理水の有意な水質評価が可能となり、被処理水の水質変化に速やかに対応可能な水処理装置及び水処理方法を実現できる。
本発明者らは、従来の海水を淡水化する淡水化装置においては、濁質濃度が高い海水では適正な海水の水質評価指標値を測定することができず、濾過処理後の濾過水を用いてＳＤＩ値を測定して淡水化装置の運転制御をしていることに着目した。そして、本発明者らは、濾過処理前の海水に所定の前処理を施して濁質濃度を低減した海水を用いることにより、濾過処理前の海水を用いても海水の水質評価指標値を測定することが可能となり、これにより、海水の水質変化を早期に検知して濾過水の水質を安定化できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態は適宜組み合わせて実施可能である。また、各実施の形態において共通する構成要素には同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。図１に示すように、本実施の形態に係る水処理装置１は、被処理水Ｗ１を被処理水濾過部１１で濾過して得た濾過水Ｗ２を、逆浸透膜濾過部１２の逆浸透膜１２ａで濾過することにより透過水Ｗ３及び濃縮水Ｗ４を得る水処理装置である。被処理水Ｗ１としては、特に制限はなく、例えば、海水、河川水、湖沼水、地下水、都市下水、汽水、工業用水、及び工業廃水、並びに、これらの水に凝集、沈殿、ろ過、吸着、及び生物処理などの処理を施した水などを用いることができる。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る水処理装置の概略図である。図１に示すように、本実施の形態に係る水処理装置１は、被処理水Ｗ１を被処理水濾過部１１で濾過して得た濾過水Ｗ２を、逆浸透膜濾過部１２の逆浸透膜１２ａで濾過することにより透過水Ｗ３及び濃縮水Ｗ４を得る水処理装置である。被処理水Ｗ１としては、特に制限はなく、例えば、海水、河川水、湖沼水、地下水、都市下水、汽水、工業用水、及び工業廃水、並びに、これらの水に凝集、沈殿、ろ過、吸着、及び生物処理などの処理を施した水などを用いることができる。
本実施の形態に係る水処理装置１は、被処理水ラインＬ１から被処理水Ｗ１が供給される被処理水濾過部１１と、被処理水濾過部１１の後段の濾過水ラインＬ２に設けられた逆浸透膜濾過部１２と、逆浸透膜濾過部１２の後段の濃縮水ラインＬ３に設けられたエネルギー回収部１３と、被処理水ラインＬ１から分岐して被処理水Ｗ１の一部を抜き出す被処理水抜出ラインＬ４に設けられた濾過水混合部（前処理部）１４と、濾過水混合部１４の後段に設けられた水質測定部（第１水質測定部）１５と、を備える。
被処理水濾過部１１には、送液ポンプ１６により被処理水ラインＬ１から被処理水Ｗ１が供給される。被処理水濾過部１１は、被処理水Ｗ１を濾過して被処理水Ｗ１中の濁質が除去された濾過水Ｗ２とする。被処理水濾過部１１としては、例えば、粗粒径の無煙炭（アンスラサイト）及び小粒径の硅砂が積層され、下層に向けて漸次粒径が細かくなるデュアルメディアフィルタ（ＤＭＦ：Ｄｕａｌ Ｍｅｄｉａ Ｆｉｌｅｔｅｒ）を用いることができる。
被処理水濾過部１１では、濾過水Ｗ２のｐＨが所定値（例えば、ｐＨ７．２以下）となるように、必要に応じてＨ２ＳＯ４、ＨＣｌなどの酸によって調整される。このようにｐＨを調整することにより、被処理水Ｗ１中の濁質による逆浸透膜濾過装置１２の逆浸透膜１２ａの汚損（ファウリング）などの不具合を低減できる。
逆浸透膜濾過部１２には、高圧ポンプ１７により濾過水ラインＬ２から加圧された濾過水Ｗ２が供給される。逆浸透膜濾過部１２は、被処理水濾過部１１から供給される濾過水Ｗ２を透過して透過水Ｗ３とすると共に、被処理水Ｗ１中の塩分などが濃縮された濃縮水Ｗ４とする逆浸透膜１２ａを備える。逆浸透膜濾過部１２は、濃縮水Ｗ４を濃縮水ラインＬ３から排出すると共に、透過水Ｗ３を透過水ラインＬ５から排出する。
被処理水濾過部１１と逆浸透膜濾過部１２との間にマイクロカートリッジフィルタなどのフィルタ部材を更に設けてもよい。濾過水Ｗ２をフィルタ部材に通水することにより、逆浸透膜濾過部１２の逆浸透膜１２ａの汚損に影響する微細な粒子を除去することができる。
被処理水濾過部１１と逆浸透膜濾過部１２との間の濾過水ラインＬ２と濾過水混合部１４との間には、濾過水Ｗ２を濾過水混合部１４に供給する濾過水供給ラインＬ６が設けられている。なお、濾過水供給ラインＬ６には、必要に応じてフィルタ部材を設けてもよい。
エネルギー回収部１３は、高圧ポンプ１７で加圧された高圧の濃縮水Ｗ４のエネルギーを回収する。エネルギー回収部１３で回収したエネルギーは、例えば、高圧ポンプ１７を駆動するエネルギー及び濾過水Ｗ２を高圧に圧力変換するエネルギーに用いられる。これにより、水処理装置１は、水処理装置１全体のエネルギー効率を向上させることができる。
エネルギー回収部１３としては、例えば、ＰｅｌｔｏｎＷｈｅｅｌ型エネルギー回収装置、Ｔｕｒｂｏｃｈａｇｅｒ型エネルギー回収装置、ＰＸ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）型エネルギー回収装置、及びＤＷＥＥＲ（ＤｕａｌＷｏｒｋＥｎｅｒｇｙ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ）型エネルギー回収装置などを用いることができる。
濾過水混合部１４は、被処理水ラインＬ１から分岐した被処理水抜出ラインＬ４から抜き出された被処理水Ｗ１と濾過水供給ラインＬ６から供給される濾過水Ｗ２とを混合して濁質濃度が低減された被測定水Ｗ５とする。濾過水混合部１４で得られた被測定水Ｗ５は、水質測定部１５に送液される。
水質測定部１５は、被測定水Ｗ５の水質を測定して水質評価指標値を算出し、算出した水質評価指標値に基づいて被処理水Ｗ１の水質を評価する。水質評価指標値としては、例えば、ＳＤＩ（Ｓｉｌｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ）値、及びＳＦＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｆｏｕｌｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ）値などが挙げられる。ＳＤＩ値とは、ＡＳＴＭ Ｄ４１８９−９５に規定されている方法にて測定される値である。ＳＤＩ値は、目開き０．４５μｍの濾紙を使用して被処理水Ｗ１の濾過を行い、所定の量を濾過する時間を求めて被処理水Ｗ１の汚濁物質量を測定する。ＳＦＦ値は、特許第４９３１０３９号公報などに記載された測定方法に基づいて測定する。
ここで、図２及び図３を参照して、被測定水Ｗ５中の被処理水Ｗ１の比率と被測定水Ｗ１の水質評価指標値の測定値との関係について説明する。図２は、被測定水Ｗ５中の被処理水Ｗ１の比率とＳＤＩ値との関係を示す図であり、図３は、被測定水Ｗ５中の被処理水Ｗ１の比率とＳＦＦ値との関係を示す図である。なお、図２においては、横軸に被測定水Ｗ５中の被処理水Ｗ１の比率を示し、縦軸に濾過水Ｗ２のＳＤＩ値を１．０とした場合の被測定水Ｗ５のＳＤＩ値の比を示している。また、図２においては、横軸に被測定水Ｗ５中の被処理水Ｗ１の比率を示し、縦軸に濾過水Ｗ２のＳＦＦ値を１．０とした場合の被測定水Ｗ５のＳＤＩ値の比を示している。
図２に示すように、被測定水Ｗ５中の被処理水Ｗ１が６０体積％超え１００体積％以下の範囲ではＳＤＩ値の減少率が小さく（一点鎖線Ｌ１参照）、被処理水Ｗ１を濾過水Ｗ２で希釈して濁質濃度を低減する効果が小さいことが分かる。このため、被処理水Ｗ１に対して０体積％以上４０体積％以下の濾過水Ｗ２を添加しただけではＳＤＩ値の測定が困難である。これに対して、被測定水Ｗ５の全体積中の被処理水Ｗ１が５体積％以上６０体積％以下の範囲ではＳＤＩ値の減少率が大きくなり（一点鎖線Ｌ２参照）、５体積％以上３０体積％以下の範囲ではＳＤＩ値の減少率が更に大きくなることが分かる（一点鎖線Ｌ３参照）。したがって、被処理水Ｗ１の全体積に対して４０体積％以上９５体積％の範囲でＳＤＩ値が測定可能な範囲となるまで被処理水Ｗ１を濾過水Ｗ２で希釈することにより、被処理水Ｗ１の水質を反映した被測定水Ｗ５が調整できる。
図３に示すように、被測定水Ｗ５の全体積中の被処理水Ｗ１が６０体積％超え１００体積％以下の範囲ではＳＦＦ値の減少率が小さく（一点鎖線Ｌ４参照）、被処理水Ｗ１を濾過水Ｗ２で希釈する効果が小さいことが分かる。したがって、被処理水Ｗ１の全体積に対して０体積％以上４０体積％以下の濾過水Ｗ２を添加しただけではＳＦＦ値の測定が困難である。これに対して、被測定水Ｗ５の全体積中の被処理水Ｗ１が５体積％以上６０体積％以下の範囲ではＳＦＦ値の減少率が大きくなり（一点鎖線Ｌ５参照）、５体積％以上３０体積％以下の範囲ではＳＦＦ値の減少率が更に大きくなることが分かる（一点鎖線Ｌ６参照）。したがって、被処理水Ｗ１に対して４０体積％以上９５体積％の範囲でＳＦＦ値が測定可能な範囲となるまで被処理水Ｗ１を濾過水Ｗ２で希釈することにより、被処理水Ｗ１の水質を反映した被測定水Ｗ５が調整できる。
濾過水混合部１４での被処理水Ｗ１と濾過水Ｗ２との混合比は、被測定水Ｗ５の濁質濃度が適度な範囲となり、被測定水Ｗ５を用いた濾過処理前の被処理水Ｗ１のより一層有意な水質評価が可能となる観点から、被測定水Ｗ５中における被処理水Ｗ１の比率が５体積％以上６０体積％以下であることが好ましく、５体積％以上３０体積％以下であることがより好ましい。被測定水Ｗ５中における被処理水Ｗ１の比率が５体積％以上であれば、被測定水Ｗ５が被処理水Ｗ１の水質を反映したものとなり、また６０体積％以下であれば、水質評価指標値の被処理水Ｗ１の希釈割合に対する感度が大きくなり、被処理水Ｗ１の水質を反映した水質評価指標値を測定することができる。
制御部１８は、被処理水抜出ラインＬ４に設けられたバルブＶ１の開度と、濾過水供給ラインＬ６に設けられたバルブＶ２の開度とを制御する。制御部１８は、水質測定部１５での水質評価指標値の測定結果に基づいてバルブＶ１，Ｖ２の開度を制御して被測定水Ｗ５中の被処理水Ｗ１の比率を調整する。制御部１８は、水質測定部１５での水質評価指標値の測定値が高すぎる場合には、バルブＶ１の開度を小さくするか又はバルブＶ２の開度を大きくして被測定水Ｗ５中の濾過水Ｗ２の比率を増大させる。また、制御部１８は、水質測定部１５での水質評価指標値の測定値に被処理水Ｗ１の水質が反映されない場合には、バルブＶ１の開度を大きくするか又はバルブＶ２の開度を小さくして被測定水Ｗ５中の濾過水Ｗ２の比率を減少させる。
次に、本実施の形態に係る水処理装置１の全体動作について説明する。送液ポンプ１６によって被処理水ラインＬ１から供給された被処理水Ｗ１は、被処理水濾過部１１で濾過して濾過水Ｗ２となると共に、一部が被処理水抜出ラインＬ４に抜き出される。濾過水Ｗ２は、フィルタ部材（不図示）を通水された後、高圧ポンプ１７で加圧されて逆浸透膜濾過部１２で濾過されて透過水Ｗ３及び濃縮水Ｗ４となる。高圧ポンプ１７で加圧された濃縮水Ｗ４は、エネルギー回収部１３でエネルギーが回収される。このエネルギーは、高圧ポンプ１７の駆動などに用いられる。
濾過水Ｗ２の一部は、濾過水供給ラインＬ６を介して濾過水混合部１４で被処理水Ｗ１と混合されて被測定水Ｗ５となる。この被測定水Ｗ５は、水質測定部１５で水質が測定され、被処理水Ｗ１の水質が評価される。このように被処理水Ｗ１と濾過水Ｗ２とを所定の割合で混合することにより、被処理水Ｗ１の水質が反映された水質評価指標値を得ることができるので、被処理水Ｗ１の水質の変化に応じて水処理装置１を適切に運転管理することができる。水質測定部１５で水質が測定された後の被測定水５は、排水Ｗ６として排出される。
以上説明したように、本実施の形態に係る水処理装置１によれば、被処理水Ｗ１と濾過水Ｗ２とを混合して被処理水Ｗ１の濁質濃度を低減した被測定水Ｗ５を用いて水質を測定するので、被処理水Ｗ１の水質を反映した水質評価指標値を得ることが可能となる。これにより、この水処理装置１は、被処理水Ｗ１の水質変化に対して被処理水濾過部１１の濾過条件などを迅速に変更することができるので、濾過水Ｗ２の水質を安定させることが可能となる。
なお、上述した実施の形態においては、逆浸透膜濾過部１２の後段にエネルギー回収部１３を設けた例について説明したが、エネルギー回収部１３は、必ずしも設ける必要はない。なお、エネルギー回収部１３は、必要に応じて設ければよい。
また、上述した実施の形態においては、濾過水供給ラインＬ６により濾過水Ｗ２の一部を被処理水Ｗ１と混合して被処理水Ｗ１の濁質濃度を低減した被測定水Ｗ５を調整する例について説明したが、被処理水Ｗ１と混合する濾過水Ｗ２としては、透過水Ｗ３及び濃縮水Ｗ４の一部を用いてもよい。濾過水Ｗ２に代えて濃縮水Ｗ４を用いて被測定水Ｗ５を調整することにより、透過水Ｗ３の生産効率が向上する。
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る水処理装置２の概略図である。図４に示すように、本実施の形態に係る水処理装置２は、上述した第１の実施の形態に係る水処理装置１の濾過水供給ラインＬ６が設けられておらず、また濾過水混合部１４に代えて固液分離部（前処理部）１９を備える。この固液分離部１９は、例えば、円筒形容器を備えた液体サイクロンを備える。この固液分離部１９は、円筒形容器内に数μｍ以上の微細な粒子の濁質を含む被処理水Ｗ１を供給して回転運度を起こして遠心力を働かせることにより、濁質を沈降分離濃縮させるものである。すなわち、本実施の形態に係る水処理装置２は、被処理水Ｗ１の一部を被処理水抜出ラインＬ４から抜き出して固液分離部１９によって被処理水Ｗ１から濁質を固液分離して濁質濃度を低減することにより、被処理水Ｗ１の水質が反映された被測定水Ｗ５を調整するものである。
固液分離部１９としては、被処理水Ｗ１中の濁質濃度の分離効率が６０％以上であるものが好ましい。これにより、被測定水Ｗ５の濁質濃度が適度な範囲となるので、被測定水Ｗ５を用いた濾過処理前の被処理水Ｗ１のより一層有意な水質測定が可能となる。
次に、本実施の形態に係る水処理装置２の全体動作について説明する。送液ポンプ１６によって被処理水ラインＬ１から供給された被処理水Ｗ１は、被処理水濾過部１１で濾過して濾過水Ｗ２となると共に、一部が被処理水抜出Ｌ４に抜き出される。被処理水抜出Ｌ４に抜き出された被処理水Ｗ１は、固液分離部１９で濁質が分離されて濁質濃度が所定範囲に調整され被測定水Ｗ５となる。この被測定水Ｗ５は、水質測定部１５で水質が測定される。固液分離部１９で分離された濁質が濃縮された被処理水Ｗ１は、排水Ｗ７として排出される。
以上説明したように、本実施の形態に係る水処理装置２によれば、固液分離部１９による固液分離で被処理水Ｗ１の濁質濃度を低減した被測定水Ｗ５を用いて水質を測定するので、被処理水Ｗ１の水質を反映した水質評価指標値を簡便に得ることが可能となる。これにより、この水処理装置２は、被処理水Ｗ１の水質変化に対して被処理水濾過部１１の濾過条件を迅速に変更することができるので、濾過水Ｗ２の水質を安定させることが可能となる。
なお、上述した実施の形態においては、固液分離部１９として液体サイクロンを用いる例について説明したが、固液分離部１９は、液体サイクロンに限定されない。固液分離部１９としては、被処理水Ｗ１中の濁質と液体とを分離して被測定水Ｗ５が得られるものであれば、各種固液分離装置を適用可能である。
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第２の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第２の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る水処理装置３の概略図である。図５に示すように、本実施の形態に係る水処理装置３は、上述した第２の実施の形態に係る水処理装置２の固液分離部１９に代えて砂濾過部（前処理部）２０を備える。この砂濾過部２０は、被処理水抜出ラインＬ４に抜き出した被処理水Ｗ１の濁質を砂濾過によって低減する。この砂濾過部２０は、濾過性能が被処理水濾過部１１に対して相対的に低い小型の砂濾過装置であり、被処理水濾過部１１より高速での濾過を可能とする。これにより、被処理水Ｗ１を迅速に濾過して濁質が低減された被測定水Ｗ５を調整することができるので、被処理水Ｗ１の水質が反映された被測定水Ｗ５を迅速に得ることが可能となる。
砂濾過部２０としては、被処理水濾過部１１に対して濾過性能が４０％以上９５％以下であることが好ましい。砂濾過部２０は、被処理水濾過部１１に対する濾過性能が４０％以上であれば、被処理水Ｗ１の水質を反映した水質評価指標値の測定が可能となる。また、砂濾過部２０は、被処理水濾過部１１に対する濾過性能が９５％以下であれば、被測定水Ｗ５を迅速に得ることが可能となる。
次に、本実施の形態に係る水処理装置３の全体動作について説明する。送液ポンプ１６によって被処理水ラインＬ１から供給された被処理水Ｗ１は、被処理水濾過部１１で濾過して濾過水Ｗ２となると共に、一部が被処理水抜出Ｌ４に抜き出される。被処理水抜出Ｌ４に抜き出された被処理水Ｗ１は、砂濾過部２０で濁質が分離されて濁質濃度が所定範囲に調整され被測定水Ｗ５となる。この被測定水Ｗ５は、水質測定部１５で水質が測定される。砂濾過部２０で分離された濁質が濃縮された被処理水Ｗ１は、排水Ｗ８として排出される。
以上説明したように、本実施の形態に係る水処理装置３によれば、砂濾過部２０による砂濾過で被処理水Ｗ１の濁質濃度を低減した被測定水Ｗ５を用いて水質を測定するので、被処理水Ｗ１の水質を反映した水質評価指標値を得ることが可能となる。これにより、この水処理装置３は、被処理水Ｗ１の水質変化に対して被処理水濾過部１１の濾過条件を迅速に変更することができるので、濾過水Ｗ２の水質を安定させることが可能となる。
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第３の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第３の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る水処理装置４の概略図である。図６に示すように、本実施の形態に係る水処理装置４は、上述した第３の実施の形態に係る水処理装置３の砂濾過部２０に代えて被処理水浄化部（前処理部）２１を備える。この被処理水浄化部２１は、バブリング式の小型浄化槽であり、被処理水抜出ラインＬ４に抜き出した被処理水Ｗ１を一時貯留して空気を吹き込むことにより、被処理水Ｗ１中の濁質濃度を低減する。これにより、被処理水Ｗ１を迅速に濾過して濁質が低減された被測定水Ｗ５を調整することができるので、被処理水Ｗ１の水質が反映された被測定水Ｗ５を迅速に得ることが可能となる。なお、被処理水浄化部２１としては、被処理水Ｗ１中の濁質濃度を低減できるものであれば特に制限はない。
次に、本実施の形態に係る水処理装置４の全体動作について説明する。送液ポンプ１６によって被処理水ラインＬ１から供給された被処理水Ｗ１は、被処理水濾過部１１で濾過して濾過水Ｗ２となると共に、一部が被処理水抜出Ｌ４に抜き出される。被処理水抜出Ｌ４に抜き出された被処理水Ｗ１は、被処理水浄化部２１で濁質が分離されて濁質濃度が所定範囲に調整され被測定水Ｗ５となる。この被測定水Ｗ５は、水質測定部１５で水質が測定される。被処理水浄化部２１のオーバーフロー水は、排水Ｗ９として排出される。
以上説明したように、本実施の形態に係る水処理装置４によれば、被処理水浄化部２１により被処理水Ｗ１の濁質濃度を低減した被測定水Ｗ５を用いて水質を測定するので、被処理水Ｗ１の水質を反映した水質評価指標値を得ることが可能となる。これにより、この水処理装置４は、被処理水Ｗ１の水質変化に対して被処理水濾過部１１の濾過条件を迅速に変更することができるので、濾過水Ｗ２の水質を安定させることが可能となる。
なお、上述した実施の形態においては、被処理水浄化部２１としてバブリング式の水浄化装置を用いる例について説明したが、被処理水浄化部２１は、被処理水Ｗ１中の濁質を低減して被測定水Ｗ５が得られるものであれば、各種水浄化装置を適用可能である。
（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
図７は、本発明の第５の実施の形態に係る水処理装置５の概略図である。図７に示すように、本実施の形態に係る水処理装置５は、上述した第１の実施の形態に係る水処理装置１の構成に加えて、被処理水ラインＬ１の被処理水濾過部１１の前段に設けられた凝集剤投入部２２と、被処理水濾過部１１の後段の濾過水ラインＬ２に設けられた第２水質測定部２３とを備える。
凝集剤投入部２２は、硫酸アルミニウム（Ａｌ２（ＳＯ３）２）、及びポリ塩化アルミニウムなどのアルミニウム塩系凝集剤、及び塩化第２鉄（ＦｅＣｌ３）などの鉄塩系凝集剤、活性ケイ酸、ポリシリカ鉄などの無機高分子系凝集剤、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポイリアクリルアミドの部分加水分解塩、及びマレイン酸共重合物などの有機高分子系凝集剤などを被処理水Ｗ１に投入して被処理水Ｗ１中の凝集剤の濃度を所定範囲内とする。これにより、被処理水Ｗ１中の濁質が凝集するので、被処理水Ｗ１中の濁質が被処理水濾過部１１で効率良く除去することができる。
第２水質測定部２３は、濾過水Ｗ２の水質を測定して水質評価指標値を算出し、算出した水質評価指標値に基づいて被処理水Ｗ１の水質を評価する。水質評価指標値としては、第１水質測定部１５と同様に、例えば、ＳＤＩ値（Ｓｉｌｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ）、及びＳＦＦ（Ｓｏｌｕｂｌｅ Ｆｏｕｌｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒ）が挙げられる。
本実施の形態では、制御部１８は、第１水質測定部１５により測定した被測定水Ｗ５の水質及び第２水質測定部２３により測定した濾過水Ｗ２の水質に基づいて凝集剤投入部２２から被処理水Ｗ１に投入する凝集剤の量を制御する。制御部１８は、第１水質測定部１５により測定した被測定水Ｗ５の水質が所定の閾値を超えた場合には、凝集剤投入部２２から被処理水Ｗ１に投入する凝集剤の量を増大させる。また、制御部１８は、第１水質測定部１５により測定した被測定水Ｗ５の水質が所定の閾値以下であって、第２水質測定部２３により測定した濾過水Ｗ２の水質が所定の閾値を超えた場合には、凝集剤投入部２２から被処理水Ｗ１に投入する凝集剤の量を増大させる。さらに、制御部１８は、第１水質測定部１５により測定した被測定水Ｗ５の水質が所定の閾値以下であって、第２水質測定部２３により測定した濾過水Ｗ２の水質が所定の閾値以下の場合には、凝集剤投入部２２から被処理水Ｗ１に投入する凝集剤の量を維持するか又は減少させる。
次に、本実施の形態に係る水処理装置５の全体動作について説明する。送液ポンプ１６によって被処理水ラインＬ１から供給された被処理水Ｗ１は、一部が被処理水抜出Ｌ４に抜き出された後、凝集剤投入部２２から所定量の凝集剤が添加されて被処理水濾過部１１で濾過された濾過水Ｗ２となる。この濾過水Ｗ２は、フィルタ部材（不図示）を通水された後、高圧ポンプ１７で加圧されて逆浸透膜濾過部１２で濾過された後、透過水Ｗ３及び濃縮水Ｗ４となる。ここで、本実施の形態では、第２水質測定部２３によって濾過水Ｗ２の水質が測定される。水質の測定に用いられた濾過水Ｗ２は、排水Ｗ１０として廃棄される。高圧ポンプ１７で加圧された濃縮水Ｗ４は、エネルギー回収部１３でエネルギーが回収される。このエネルギーは、高圧ポンプ１７の駆動などに用いられる。
濾過水Ｗ２の一部は、濾過水供給ラインＬ６を介して濾過水混合部１４で被処理水Ｗ１と混合されて被測定水Ｗ５となる。この被測定水Ｗ５は、第１水質測定部１５で水質が測定される。このように被処理水Ｗ１と濾過水Ｗ２とを所定の割合で混合することにより、被処理水Ｗ１の水質が反映された水質評価指標値を得ることができるので、被処理水Ｗ１の水質の変化に応じて水処理装置５を適切に運転管理することができる。第１水質測定部１５で水質が測定された後の被測定水Ｗ５は、排水Ｗ６として排出される。
次に、図８を参照して本実施の形態に係る水処理装置５の運転方法について詳細に説明する。図８は、本実施の形態に係る水処理装置５の運転方法のフロー図である。
図８に示すように、水処理装置５の運転開始後、第１水質測定部１５によって被処理水Ｗ１と濾過水Ｗ２とが所定の割合で混合された被測定水Ｗ５の水質が測定される（ステップＳＴ１１）。制御部１８は、測定した被測定水Ｗ５の水質が所定の閾値を超える場合（ステップＳＴ１２：Ｎｏ）には、凝集剤投入部２２からの凝集剤の投入量を増大させる（ステップＳＴ１３）。また、測定した被測定水Ｗ５の水質が所定の閾値以下の場合（ステップＳＴ１２：Ｙｅｓ）には、第２水質測定部２３によって濾過水Ｗ２の水質が測定される（ステップＳＴ１４）。そして、制御部１８は、測定した濾過水Ｗ２の水質が所定の閾値を超える場合（ステップＳＴ１５：Ｎｏ）には、凝集剤投入部２２からの凝集剤の投入量を増大させる（ステップＳＴ１３）。また、測定した濾過水Ｗ２の水質が所定の閾値以下の場合（ステップＳＴ１５：Ｙｅｓ）には、制御部１８は、凝集剤投入部２２からの凝集剤の投入量を維持又は減少させる（ステップＳＴ１６）。
以上説明したように、本実施の形態に係る水処理装置５によれば、濾過水Ｗ２と混合することにより、被処理水Ｗ１の濁質濃度を低減した被測定水Ｗ５を用いて水質を測定するので、被処理水Ｗ１の水質を反映した水質評価指標値を得ることが可能となる。これにより、この水処理装置５は、被処理水Ｗ１の水質変化に対して凝集剤投入部２２から濾過水Ｗ２への凝集剤の添加量を適切に制御できるので、被処理水濾過部１１の濾過条件を迅速に変更することができ、濾過水Ｗ２の水質を安定させて逆浸透膜濾過部１２の逆浸透膜１２ａの汚損を防ぐことが可能となる。
（第６の実施の形態）
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第２の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第２の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
図９は、本発明の第６の実施の形態に係る水処理装置６の概略図である。図９に示すように、本実施の形態に係る水処理装置６は、上述した第２の実施の形態に係る水処理装置２の構成に加えて、第５の実施の形態に係る水処理装置５の凝集剤投入部２２及び第２水質測定部２３の構成を備えたものである。その他については、上述した第２の実施の形態に係る水処理装置２及び第５の実施の形態に係る水処理装置５と同様のため説明を省略する。
本実施の形態に係る水処理装置６によれば、固液分離部１９によって被処理水Ｗ１の濁質濃度を低減した被測定水Ｗ５を用いて水質を測定するので、被処理水Ｗ１の水質を反映した水質評価指標値を得ることが可能となる。これにより、この水処理装置６は、被処理水Ｗ１の水質変化に対して凝集剤投入部２２から濾過水Ｗ２への凝集剤の添加量を適切に制御できるので、被処理水濾過部１１の濾過条件を迅速に変更することができ、濾過水Ｗ２の水質を安定させて逆浸透膜濾過部１２の逆浸透膜１２ａの汚損を防ぐことが可能となる。
（第７の実施の形態）
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第３の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第３の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
図１０は、本発明の第７の実施の形態に係る水処理装置７の概略図である。図１０に示すように、本実施の形態に係る水処理装置７は、上述した第３の実施の形態に係る水処理装置３の構成に加えて、第５の実施の形態に係る水処理装置５の凝集剤投入部２２及び第２水質測定部２３の構成を備えたものである。その他については、上述した第３の実施の形態に係る水処理装置３及び第５の実施の形態に係る水処理装置５と同様のため説明を省略する。
本実施の形態に係る水処理装置７によれば、砂濾過部２０によって被処理水Ｗ１の濁質濃度を低減した被測定水Ｗ５を用いて水質を測定するので、被処理水Ｗ１の水質を反映した水質評価指標値を得ることが可能となる。これにより、この水処理装置７は、被処理水Ｗ１の水質変化に対して凝集剤投入部２２から濾過水Ｗ２への凝集剤の添加量を適切に制御できるので、被処理水濾過部１１の濾過条件を迅速に変更することができ、濾過水Ｗ２の水質を安定させて逆浸透膜濾過部１２の逆浸透膜１２ａの汚損を防ぐことが可能となる。
（第８の実施の形態）
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第４の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第４の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
図１１は、本発明の第８の実施の形態に係る水処理装置８の概略図である。図１１に示すように、本実施の形態に係る水処理装置８は、上述した第４の実施の形態に係る水処理装置４の構成に加えて、第５の実施の形態に係る水処理装置５の凝集剤投入部２２及び第２水質測定部２３の構成を備えたものである。その他については、上述した第２の実施の形態に係る水処理装置２及び第５の実施の形態に係る水処理装置５と同様のため説明を省略する。
本実施の形態に係る水処理装置８によれば、被処理水浄化部２１によって被処理水Ｗ１の濁質濃度を低減した被測定水Ｗ５を用いて水質を測定するので、被処理水Ｗ１の水質を反映した水質評価指標値を得ることが可能となる。これにより、この水処理装置８は、被処理水Ｗ１の水質変化に対して被処理水濾過部１１の濾過条件を迅速に変更することができるので、濾過水Ｗ２の水質を安定させることが可能となる。
１，２，３，４，５，６，７，８ 水処理装置
１１ 被処理水濾過部
１２ 逆浸透膜濾過部
１２ａ 逆浸透膜
１３ エネルギー回収部
１４ 濾過水混合部（前処理部）
１５ 水質測定部（第１水質測定部）
１６ 送液ポンプ
１７ 高圧ポンプ
１８ 制御部
１９ 固液分離部（前処理部）
２０ 砂濾過部（前処理部）
２１ 被処理水浄化部（前処理部）
２２ 凝集剤投入部
２３ 第２水質測定部
Ｌ１ 被処理水ライン
Ｌ２ 濾過水ライン
Ｌ３ 濃縮水ライン
Ｌ４ 被処理水抜出ライン
Ｌ５ 透過水ライン
Ｌ６ 濾過水供給ライン
Ｗ１ 被処理水
Ｗ２ 濾過水
Ｗ３ 透過水
Ｗ４ 濃縮水
Ｗ５ 被測定水
Ｗ６〜Ｗ１０ 排水
１１ 被処理水濾過部
１２ 逆浸透膜濾過部
１２ａ 逆浸透膜
１３ エネルギー回収部
１４ 濾過水混合部（前処理部）
１５ 水質測定部（第１水質測定部）
１６ 送液ポンプ
１７ 高圧ポンプ
１８ 制御部
１９ 固液分離部（前処理部）
２０ 砂濾過部（前処理部）
２１ 被処理水浄化部（前処理部）
２２ 凝集剤投入部
２３ 第２水質測定部
Ｌ１ 被処理水ライン
Ｌ２ 濾過水ライン
Ｌ３ 濃縮水ライン
Ｌ４ 被処理水抜出ライン
Ｌ５ 透過水ライン
Ｌ６ 濾過水供給ライン
Ｗ１ 被処理水
Ｗ２ 濾過水
Ｗ３ 透過水
Ｗ４ 濃縮水
Ｗ５ 被測定水
Ｗ６〜Ｗ１０ 排水
Claims (3)
- 被処理水ラインから供給される被処理水を濾過して濾過水とする被処理水濾過部と、
前記被処理水ラインから分岐した被処理水抜出ラインに設けられ、前記被処理水抜出ラインの前記被処理水中の濁質濃度を低減して被測定水とする前処理部と、
前記被処理水抜出ラインにおける前記前処理部の後段に設けられ、前記被測定水の水質を測定して前記被処理水の水質を評価する第１水質測定部と、
前記濾過水を逆浸透膜により濾過して透過水及び濃縮水とする逆浸透膜濾過部と、
前記第１水質測定部での水質評価指標値の測定結果に基づいて、前記被測定水中の被処理水の比率を調整して、前記被処理水が５体積％以上６０体積％以下となるように、前記被処理水と前記濾過水とを混合する制御部と、を備え、
前記前処理部は、前記濾過水と前記被処理水とを混合して前記被処理水を前記被測定水とする濾過水混合部であることを特徴とする水処理装置。 - 前記被処理水に凝集剤を投入する凝集剤投入部と、
前記濾過水の水質を測定する第２水質測定部と、
前記第１水質測定部で評価した前記被処理水の水質及び前記第２水質測定部で測定した前記濾過水の水質に基づいて前記凝集剤の投入量を制御する制御部とを備えた請求項１に記載の水処理装置。 - 被処理水ラインから分岐した被処理水抜出ラインの被処理水中の濁質濃度を低減して被測定水とするステップと、
前記被測定水の水質を測定した水質評価指標値の測定結果に基づいて、前記被処理水の水質を評価するステップと、
水質評価指標値に基づいて、前記被測定水中の被処理水の比率を調整して、前記被処理水が５体積％以上６０体積％以下となるように、前記被処理水と該被処理水を濾過した濾過水とを混合して前記被測定水とするステップと、
評価した前記被処理水の水質に基づいて前記被処理水に対する凝集剤の投入量を制御するステップと、
前記被処理水ラインの被処理水を濾過した濾過水の水質を測定して前記被処理水に対する前記凝集剤の投入量を制御するステップとを含むことを特徴とする、水処理方法。
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