JPH06170365A - 上水道における浄水方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】上水道処理システムにおける浄水プロセスを膜
分離により行う場合、膜に破損が生じても透過水質の低
下並びに二次汚染による透過速度の低下を充分に抑制で
きる上水道における浄水方式を提供する。 【構成】原水を分離膜で濾過して浄水を生成する方法に
おいて、予備分を含めた複数台の膜分離装置を並列に接
続し、正常時においては、予備分を除いた膜分離装置
を、各膜分離装置ごとの透過水の水質を検出しつつ運転
し、各膜分離装置の透過水を集合のうえ殺菌剤添加ステ
−ションを経て浄水池に供給し、上記運転中の何れかの
膜分離装置に膜破損が生じたときには、その膜分離装置
の透過水の水質変化により当該膜破損を検知し、当該膜
損傷を生じた膜分離装置の運転を停止すると共に上記予
備の膜分離装置を運転し、上記殺菌剤添加ステ−ション
での殺菌剤添加量を一時的に増加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は上水道処理システムにお
ける浄水プロセスを膜分離により行う浄水方式に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】伝統的な上水道処理システムにおいて
は、河川水、湖沼水または地下水等の原水に凝集剤を添
加し、原水中の微細な汚濁物質を凝集させてフロックを
形成し、このフロックを沈殿池で沈殿分離し、その上澄
み水を砂濾過層で浄化し、最終的に塩素を添加して殺菌
処理を行い、配水している。

【０００３】しかしながら、近年、河川水等の上水道の
原水が、生活排水、工業排水、農業排水等で汚染され、
夏期での藻類等の発生によるカビ臭や、水中の有機物と
殺菌用塩素とが反応して生成する有機塩素化合物のトリ
ハロメタン等（発ガン性物質と云われている）が、社会
的問題として大きくクロ−ズアップされている。そのほ
か、広大な敷地を必要とする、原水水質が季節や天候の
影響を受け、安定な上水供給のために多大の労力を必要
とする等の不具合もある。

【０００４】そこで、上水道処理システムにおける浄水
プロセスを膜分離により行うことが提案されている。こ
の膜分離によれば、細菌類までも除去でき、殺菌用塩素
の添加量が少量で済むので、トリハロメタンの生成を軽
減できる。また、敷地面積も少なくて済み、更に、原水
水質に影響されずに安定した水質の上水を供給できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等の実験結果によれば、膜分離装置を使用して河川水
等の原水を浄化する場合、膜の破損が全膜面面積のごく
僅か（数千分の１程度）であっても、透過水中の細菌類
数が多くなって多量に薬剤を添加する必要があり、また
透過側での細菌類の繁殖による膜汚染（二次汚染）のた
めに透過水量の顕著な低下が避けられない。

【０００６】即ち、中空糸膜１５００本、膜面積７．５
ｍ²の中空糸膜型モジュ−ルを、全濾過方式で運転し、
かつ、３０分に一回の頻度で膜洗浄（透過水を使用して
の逆洗と空気洗浄との併用）して、濁度１０〜３０度の
河川水を濾過する実験を、健全モジュ−ルと、上記中空
糸膜１５００本中の１本を破断したモジュ−ルとのそれ
ぞれについて行い、透過水中の細菌数を零にするのに必
要な塩素添加量を測定したところ、図１の（イ）の通り
であり（健全モジュ−ルでの必要量を１としたときの、
損傷モジュ−ルでの必要量）、また透過水量（初期透過
水量との比）を測定したところ、図１の（ロ）の通りで
あった。

【０００７】この実験結果から明らかなように、上水道
処理システムにおける浄水プロセスを膜分離により行う
場合、ごく僅かの原水リ−クでも、殺菌用塩素添加量の
低減によるトリハロメタンの生成軽減、安定した上水供
給等の効果を充分に発揮できず、浄水プロセスに単に分
離膜を使用するだけでは、上記した伝統的な上水道処理
システムの不利を排除できない。

【０００８】本発明の目的は、上水道処理システムにお
ける浄水プロセスを膜分離により行う場合、膜に破損が
生じても透過水質の低下並びに二次汚染による透過速度
の低下を充分に抑制できる上水道における浄水方式を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上水道における
浄水方式は、河川水、湖沼水または地下水等を原水と
し、該原水を分離膜で濾過して浄水を生成する方法にお
いて、予備分を含めた複数台の膜分離装置を並列に接続
し、正常時においては、予備分を除いた膜分離装置を、
各膜分離装置ごとの透過水の水質を検出しつつ運転し、
各膜分離装置の透過水を集合のうえ殺菌剤添加ステ−シ
ョンを経て浄水池に供給し、上記運転中の何れかの膜分
離装置に膜破損が生じたときには、その膜分離装置の透
過水の水質変化により当該膜破損を検知し、当該膜損傷
を生じた膜分離装置の運転を停止すると共に上記予備の
膜分離装置を運転し、上記殺菌剤添加ステ−ションでの
殺菌剤添加量を一時的に増加することを特徴とする構成
であり、透過水の水質の検出には、濁度計を使用する
か、透過水を濾過して測定する懸濁物質濃度、ファウリ
ングインデックスまたはプラッギングインデックスを使
用することができる。また、透過水貯槽を設け、膜洗浄
を貯槽内透過水を使用しての逆洗により行い、何れかの
膜分離装置の膜損傷後、当該膜分離装置の運転が停止さ
れるまでの間、当該膜分離装置の透過側から液が流入さ
れた透過水貯槽内から貯水を排出し、健全な透過水と置
換することができる。

【００１０】

【作用】膜破損が生じた膜分離装置を、各分離装置ごと
の透過水の水質検出により迅速に検知でき、この検知に
よる破損膜分離装置の運転停止と予備の膜分離装置の運
転開始とで、実質上、正常な状態に回復でき、膜破損が
生じた膜分離装置での原水の素通りを短時間にとどめ得
る。従って、殺菌剤添加量の増量が少なくても済む。

【００１１】また、逆洗用の洗浄水（貯槽内透過水）を
細菌類を実質上含まない健全な水質に保証できるので、
所謂、膜逆洗に伴う二次汚染の畏れなく、透過水量をよ
く保証できる。

【００１２】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図２は本発明において使用する浄水設備を示してい
る。図２において、１，…は予備分も含めて並列に接続
した膜分離装置であり、各膜分離装置においては、独立
して運転できるように、独自の原水供給配管１１、原水
加圧ポンプ、透過水取出し配管等を有し、全濾過または
クロスフロ−濾過で運転される。２は原水供給主管であ
る。３，…は各膜分離装置の透過水取出し配管に設けた
高感度水質モニタ−、４，…は透過水分岐管４１を介し
て接続した透過水貯槽である。

【００１３】この透過水貯槽４においては、ポンプまた
は加圧空気により、槽内透過水を各膜分離装置の透過側
に圧送して膜を逆洗する場合に使用され、４２は各透過
水貯槽４に設けた逆洗用配管を示している。４３は各透
過水貯槽４に設けた排水管である。

【００１４】５は透過水合流管、６は合流管に設けた水
質モニタ−、７は薬剤添加ステ−ション、８は浄水池、
９は上水の配水ラインである。

【００１５】上記において、一台の膜分離装置１に対し
て一個の透過水貯槽４を設けているが、一個の透過水貯
槽を数台の膜分離装置に対して共用することも可能であ
る。

【００１６】上記の高感度水質モニタ−３，６には、光
散乱等を利用する濁度計、または、透過水を分流し、こ
れをフィルタ−で濾過して懸濁物質濃度、ファウリング
インデックスまたはプラッギングインデックス等を自動
的に計測する計器を使用することができる。

【００１７】本発明により原水を浄化するには、河川
水、湖沼水または地下水等の原水を直接または必要に応
じ凝集剤を添加したうえで原水供給主管２より供給し、
膜分離装置１，…を予備分を除いて各膜分離装置１のポ
ンプ１２の駆動により運転し、各膜分離装置１において
そのポンプ１２による膜間差圧のもとで原水を濾過し、
各膜分離装置１の透過水をその水質を水質モニタ−３で
検出しつつ合流管５で合流させ、この合流透過水を薬剤
添加ステ−ション７にて薬剤を添加しつつ浄水池８に輸
送していく。

【００１８】この場合、各膜分離装置１からの透過水の
一部を各透過水貯槽４に貯え、この貯槽内透過水を適
時、加圧ポンプまたは加圧空気により各膜分離装置１の
透過側に圧送して膜を洗浄し、必要に応じ、空気洗浄も
併用し、その後、その透過水貯槽４に透過水を補給して
おく。

【００１９】上記並列膜分離装置の何れかの膜分離装置
の膜が破損すると、当該膜分離装置の透過水の水質が低
下し、その水質低下を水質モニタ−３で検知し、この検
知により当該膜破損を生じた膜分離装置の運転を直ちに
停止すると共に予備の膜分離装置の運転を開始し、この
間、薬剤添加ステ−ション７での薬剤添加量を一時的に
増加する。この場合、膜破損を生じた膜分離装置の運転
停止並びに予備の膜分離装置の運転開始は、水質モニタ
−３との連携で自動的に行われ、また、薬剤添加量の増
加量は合流管５での水質モニタ−６の検出値に応じて自
動的に設定され、水質モニタ−６の検出値が平常値に達
すると、その薬剤添加量も平常量に戻される。

【００２０】なお、予備膜分離装置の運転開始により薬
剤添加量を平常量に戻すようにしてもよい。また、膜破
損を生じた膜分離装置の透過水が流入した透過水貯槽内
を排水し、健全な透過水に置換しておく。（なお、一台
の透過水貯槽を数台の膜分離装置に共用する場合、当該
貯槽が健全な透過水と置換中であるときにその数台の何
れかの膜分離装置の逆洗が必要とされるときは、適宜他
の透過水貯槽が使用される）

【００２１】本発明の浄水方式においては、膜分離（膜
の孔径は０．２μｍ以下である）を使用しているから、
原水中の細菌類を透過水からほぼ完全に除去でき、透過
水中の細菌数をごく僅かに抑え得、薬剤添加ステ−ショ
ンでの薬剤（塩素）の平常添加量を少量にとどめ得る。

【００２２】また、一の膜分離装置の膜が破損した場合
でも、多数台の並列膜分離装置を使用しており、この一
台の膜分離装置が分担する処理水量が、全処理水量の一
部（並列運転台数をｎ台とすれば、１／ｎ）であるか
ら、一の膜分離装置の膜破損による原水リ−ク量をごく
僅かにとどめ得、しかも、リ−ク発生後、その原水リ−
クを生じた膜分離装置を迅速に停止すると共に予備の膜
分離装置を速やかに始動しているから、原水浄化能力を
低下させることなく、その原水のリ−ク継続時間を短時
間に抑えることができる。従って、原水のリ−ク総量を
充分に少なくでき、薬剤の増加添加量を少量にでき、透
過水中に有機物が存在しても、反応する塩素の量が少な
いために、トリハロメタン等の生成をごく僅かにとどめ
ることができる。

【００２３】そして、各膜分離装置を定期的に逆洗し、
しかも、透過水貯槽内が膜分離装置の膜破損により細菌
類で汚損されると、その貯槽内を健全な透過水で置換
し、この健全な透過水で逆洗を行っているから、二次汚
染も排除でき、従って、膜分離装置の透過流量を初期流
量に対しよく保持でき、効率よく濾過できる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の上水道における浄水方式は、上
述した通りの構成であり、並列接続の膜分離装置群の一
の膜分離装置の透過水に水質異常が生じると、直ちにそ
の膜分離装置の運転を停止すると共に予備の膜分離装置
の運転を開始できるから、原水リ−ク量をごく僅かに抑
えて、平常状態に復帰でき、復帰するまでの間での薬剤
添加増量を充分に少なくでき、透過水中に有機物が存在
しても、トリハロメタン等の生成をごく僅かにとどめ得
る。

【００２５】また、透過水貯槽に常に健全な透過水を貯
え得、透過水逆洗時での透過側細菌汚染による膜汚損を
回避でき、膜分離装置の透過速度を高く保持できるか
ら、高い浄水処理能力を保証できる。

【００２６】従って、膜破損が生じても、これに対処し
て当該膜分離利用の浄水プロセスの利点、即ち、トリハ
ロメタンの生成の軽減、敷地面積の減少、原水水質に影
響されない安定した水質の上水供給等の利点を確保でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（イ）は、損傷膜モジユ−ルで河川水を
浄化したときに透過水内の細菌数を零にするのに必要な
塩素添加量（健全膜モジユ−ルでの塩素添加量との比）
を示す図表、図１の（ロ）は、健全膜モジユ−ル並びに
損傷膜モジュ−ルの透過水量比を示す図表である。

【図２】本発明において使用する浄化設備を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 膜分離装置 ２ 原水供給主管 ３ 透過水水質モニタ− ４ 透過水貯槽 ４２ 逆洗用配管 ５ 透過水合流管 ７ 薬剤添加ステ−ション ８ 浄水池

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】河川水、湖沼水または地下水等を原水と
   し、該原水を分離膜で濾過して浄水を生成する方法にお
   いて、予備分を含めた複数台の膜分離装置を並列に接続
   し、平常時においては、予備分を除いた膜分離装置を、
   各膜分離装置ごとの透過水の水質を検出しつつ運転し、
   各膜分離装置の透過水を合流のうえ殺菌剤添加ステ−シ
   ョンを経て浄水池に供給し、上記運転中の何れかの膜分
   離装置に膜破損が生じたときには、その膜分離装置の透
   過水の水質変化により当該膜破損を検知し、当該膜損傷
   を生じた膜分離装置の運転を停止すると共に上記予備の
   膜分離装置の運転を開始し、上記殺菌剤添加ステ−ショ
   ンでの殺菌剤添加量を一時的に増加することを特徴とす
   る上水道における浄水方式。
2. 【請求項２】透過水の水質の検出に、濁度計を使用する
   か、透過水をフィルタ−で濾過して測定する懸濁物質濃
   度、ファウリングインデックスまたはプラッギングイン
   デックスを使用する請求項１記載の上水道における浄水
   方式。
3. 【請求項３】透過水貯槽を設け、膜洗浄を貯槽内透過水
   を使用しての逆洗により行い、何れかの膜分離装置の膜
   損傷後、当該膜分離装置の運転が停止されるまでの間、
   当該膜分離装置の透過側から液が流入された透過水貯槽
   内から貯水を排出し、健全な透過水と置換する請求項１
   又は２記載の上水道における浄水方式。