JPH10202010A

JPH10202010A - 水処理装置

Info

Publication number: JPH10202010A
Application number: JP9008196A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Miyanoshita; 友明宮ノ下
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1997-01-21
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 1998-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】原水が懸濁物を多量に含む濁度の高い水であ
っても、また、原水の濁度が変動しても、水道水、工業
用水等の浄水、更には純水、超純水の原料水として用い
ることのできる高品質の処理水を効率良く、しかも安定
して製造できる装置を提供する。【解決手段】本水処理装置１０は、膜濾過装置１８
と、その前処理装置として設けられた凝集沈殿式の除濁
装置１４とから構成される。除濁装置１４は、導水した
原水に凝集剤を添加する添加手段２２、２４と、添加手
段の下流に設けられ、大きな空隙率を有する小片接触材
を集積させてなる接触材集積層４４を有して、接触材集
積層内を上向流で流れる原水中の懸濁物を凝集、分離す
る凝集沈殿槽２８とからなる。膜濾過装置１８は、除濁
装置の下流に設けられ、除濁装置から流出した一次処理
水を導入して微細な懸濁物を膜分離し、清浄な透過水を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水処理装置に関
し、更に詳細には、濁度の高い原水或いは濁度が変動す
る原水から、例えば、懸濁成分を多量に含む河川水、湖
沼水、ダム水、工業用水、下廃水処理水等から濁度の低
い工業用水、水道水等の浄水、更には純水及び超純水の
原料水を製造する水処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】濾材として濾過膜を使用した膜濾過装置
は、懸濁物を有する液体から微細な固体粒子であっても
確実に分離して清浄な液体を比較的効率良く得ることが
できることから、近年、種々の分野で利用されている。
例えば、原水を浄化して上水を供給する浄水処理設備で
も、微細な夾雑物を原水から除去して清浄な上水を効率
良く得るために、濾過装置又は除濁装置として、従来の
凝集沈殿池や砂濾過槽に代えて膜濾過装置が採用されて
いる。ところで、河川、湖沼、井戸等から取水して浄水
処理に供する原水は、粒状又は微粒子状の大小様々な異
物を懸濁物として多量に含んでいるので、取水した原水
をそのまま膜濾過装置に通水するのでは、濾過効率が低
く、また濾過膜の目詰まりが頻繁に生じて濾過処理の生
産性が低くなる。そこで、浄水処理設備では、原水の濾
過装置又は除濁装置として膜濾過装置を採用する場合、
通常、前もって比較的大きな懸濁物を原水から除去して
おく装置が、膜濾過装置の前処理装置として設けてあ
る。

【０００３】浄水処理設備の一つの態様では、例えば、
数百μm の目開きのストレーナーと精密濾過膜等を濾材
とした膜濾過装置とを組み合わせ、先ず、ストレーナー
により比較的大きな数百μm 以上の夾雑物を原水から除
去し、次いで膜濾過装置により原水中の微細な懸濁成分
を除去して、清浄な処理水を得ている。また、また別の
態様では、特開平５−２８５４７８号公報に開示されて
いるように、下端を固定し、上端をフリーにした長繊維
束を濾材として備え、下降流で原水を通水して原水中の
懸濁物を長繊維の間に捕捉、分離する濾過塔（以下、繊
維濾過塔と言う）と膜濾過装置とを組み合わせて、前段
の繊維濾過塔により比較的大きな懸濁物を除去し、次い
で後段の膜濾過装置により清浄な処理水を得る方法が提
案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
前処理装置を備え、膜濾過により濁度の低い処理水を得
るようにした従来の水処理装置では、濁度の高い原水を
処理する場合、前処理装置の性能を追随させることが難
しいという問題があった。特に、台風等の気象変化によ
り、或いは雪解け水の大量流下等の季節的変化により、
原水の水質が低下した時、特に原水の濁度が急に高くな
った時、膜濾過装置の濾過性能が極めて悪くなり、処理
水を所定流量で得ることが難しくなったり、場合によっ
ては処理水の水質が低下したりするという問題があっ
た。この問題は、得た処理水から超純水を精製し、使用
している半導体装置の製造工場等では、水処理装置から
得た処理水の流量、或いは水質の低下は、工場で生産す
る製品の品質にも影響する重大な問題であった。

【０００５】このような観点から、本発明は、原水が懸
濁物を多量に含む濁度の高い水であっても、また、原水
の濁度が大幅に変動しても、水道水、工業用水等の浄
水、更には純水、超純水の原料水として用いることので
きる高品質の処理水を効率良く、しかも安定して製造で
きる装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来の膜濾
過式水処理装置の処理量が、原水の水質、特に濁度の変
動により著しく低下する原因を求めて種々実験した結
果、従来の水処理装置に設けられている前処理装置が、
例えばストレーナーや繊維濾過塔等のように濾過処理に
よって原水から懸濁物を除去する装置であるために、原
水の濁度の変動に対してフレキシビリティが低いと結論
した。すなわち、懸濁物を捕捉するにつれて、濾過抵抗
が増大し、予想以上に短時間で洗浄を必要とするような
目詰まり状態になるからである。特に、濁度が変動する
と、ストレーナーや繊維濾過塔が予想以上に短時間で閉
塞し、その結果、洗浄作業の頻度が増したり、場合によ
っては洗浄作業がストレーナーや長繊維濾材の閉塞する
速さに追いつかず、濾過性能が極端に低下するからであ
る。そこで、本発明者は、従来のストレーナーや繊維濾
過塔に比べて原水濁度の変動に対するフレキシビリティ
が高い凝集沈殿型固液分離装置を前処理装置として使用
することにより、高い濁度の原水にも、或いは原水の濁
度変動にも自在に追随できることを実験で確認し、本発
明を完成するに到った。

【０００７】上記目的を達成するために、本発明に係る
水処理装置は、導水した原水に凝集剤を添加する添加手
段と、添加手段の下流に設けられ、大きな空隙率を有す
る小片接触材を集積させてなる接触材集積層を有して、
接触材集積層内を上向流で流れる原水中の懸濁物を凝
集、分離する凝集沈殿槽とからなる除濁装置と、除濁装
置の下流に設けられ、除濁装置から流出した一次処理水
を導入して微細な懸濁物を膜分離し、透過水を得る膜濾
過装置とを備えていることを特徴としている。

【０００８】本発明では、膜濾過装置の前処理装置とし
て、出願人が特開平６−３０４４１１号公報で開示して
いるような凝集沈殿型の除濁装置を採用している。除濁
装置は、大きな空隙率を有する小片接触材を集積させた
接触材集積層を有して、接触材集積層内を上向流で流れ
る原水中に懸濁する凝集フロックを凝集、分離する凝集
沈殿槽を備え、懸濁物を凝集、沈殿により除去している
ので、原水の濁度の変動に対してフレキシビリティが高
く、原水の濁度が変動しても所定の流量で所定の水質の
一次処理水を流出することができ、また、濁度の高い原
水から所定濁度の一次処理水を所定流量で得ることがで
きる。

【０００９】凝集沈殿槽は、短尺チューブ型接触材等の
空隙率の大きな小片接触材を多数ランダムに集積してな
る層高が数１０cmから数１００cmの接触材集積層を有
し、原水を上向きに通水すると、流れのよどみ領域が接
触材集積層内の接触材の下流領域に多数形成される。流
れのよどみ領域での懸濁物の顕著な凝集、沈殿作用によ
り、原水中に含まれる比較的大きな懸濁物（ＳＳ）を沈
殿させ、また添加した凝集剤の凝集作用を助長して集塊
化し、これにより懸濁物のフロックを形成して沈殿させ
る。また、短尺チューブ型接触材の中空部及び短尺チュ
ーブ間に懸濁物を捕捉して、固液分離する。除濁装置の
効果により、凝集沈殿槽を出る一次処理水の懸濁物の大
きさは、おおよそ１００μm 以下になる。接触材は、集
積した状態で接触材容積１ｍ³当たりの表面積が２００
ｍ²以上、好ましくは３００ｍ²以上有するような大き
な空隙率と表面積を持つ、例えば直径４〜１２mm程度で
長さが１５〜２０mm程度のプラスチック製の短尺チュー
ブ型の接触材、内部中空の球体の球面に多数の孔を穿っ
た充填材、あるいはテラレットパッキン等を使用でき
る。原水の上向流の通水速度は、２００ｍ／ｄ〜８００
ｍ／ｄ、好ましくは、３００ｍ／ｄ〜５００ｍ／ｄであ
る。従来の高速凝集沈殿池等も凝集沈殿式であるが、本
除濁装置は、従来の高速凝集沈殿池等の２〜５ｍ³／ｍ²
／ｈｒ程度の原水通水速度に比べ、８〜３３ｍ³／ｍ²／
ｈｒ程度という高流速、高負荷で流すことができ、懸濁
物を効率よく除去できる。なお、必要に応じて、原水中
の大きな異物及び浮遊物を除去するスクリーン装置、粒
径の大きい砂、小石等を除去する沈砂池等の異物除去手
段を除濁装置の前段に設置しても良い。

【００１０】凝集剤は、制約はないが、経済性及び無害
性から無機系凝集剤、例えばアルミニウム系の凝集剤を
使用する。アルミニウム系の凝集剤の添加率は、ＡＬＴ
比（原水濁度に対するアルミニウムの注入量（mg／リッ
トル）比）で０．００１〜０．０５の範囲が適当であ
る。凝集剤の添加方法も、制約は無く、例えば除濁装置
に送水する原水送水管に凝集剤溶液を添加する方法が採
用できる。また、必要に応じて、凝集剤添加手段と除濁
装置の間に懸濁物の凝結ないし凝集を促進する手段、例
えばラインミキサー、混和槽等を設ける。

【００１１】従来装置における繊維濾過塔は、繊維濾材
間に捕捉した懸濁物自体が濾過抵抗となるため、原水の
濁度が例えば原水濁度５００度以上といった高濁度にな
ると、濾過抵抗が増大して、濾過性能が低下する。その
ため、洗浄により濾過性能の回復を頻繁に行わなければ
ならなくなる。また、ストレーナーについても、同様で
ある。これに対し、本発明における除濁装置では、凝集
沈殿と空隙率の大きな小片接触材間に凝集フロックを捕
捉することによって除濁を行うので、５００度以上の高
濁度であっても、長時間にわたり安定して除濁作用を行
うことができる。従って、接触材集積層の洗浄頻度は、
繊維濾過塔に比べて遙に少ない。

【００１２】膜濾過装置は、精密濾過膜（ＭＦ）、限外
濾過膜（ＵＦ）等の濾過膜を濾材として使用する膜濾過
装置であれば良く、濾過膜の種類、濾過形式等には、制
約は無い。濾過膜の材料は、例えばセラミック等の無機
系、或いはポリアクリルニトリル、酢酸セルロース等の
有機系のいずれでも良く、また構造は、チューブ状、中
空糸状、平膜状、スパイラル状のいずれでも良い。濾過
形式は、全量濾過式又はクロスフロー式のいずれでも良
い。除濁装置から流出した一次処理水中の懸濁物の含有
量が多い場合には、中空糸膜を数１００〜数１０００本
束ねてケースに入れたモジュール式の膜濾過装置をクロ
スフロー式で使用することが望ましい。また、濾過膜の
外側から内側に一次処理水を透過させる外圧型の膜モジ
ュールでも、また逆に濾過膜の内側から外側に一次処理
水を透過させる内圧型の膜モジュールでも良い。

【００１３】本発明の好適な実施態様では、膜濾過装置
をクロスフロー式で用いる場合、膜濾過装置として、ク
ロスフロー型の膜濾過装置を使用して透過水と懸濁物を
含む非透過水とに膜分離し、加えて、除濁装置に送水す
る原水に非透過水を合流させる手段を備えている。膜濾
過装置の非透過水を原水に合流させる手段を設けること
により、懸濁物を含む非透過水に関し、除濁装置→膜濾
過装置→除濁装置の循環系を構成することにより、微細
な懸濁物を含む非透過水を除濁装置に送水して、そこで
凝集、沈殿させることにより、微細な懸濁物が再び膜濾
過装置に導入され、濾過膜の目詰まりを引き起こすこと
を防止できる。

【００１４】好適には、膜濾過装置には洗浄設備を設
け、濾過膜の差圧上昇に応じて又は定期的に、膜濾過装
置の運転を停止し、洗浄水、例えば膜濾過装置の処理水
である透過水を用いて濾過膜を洗浄する。すなわち、膜
濾過とは逆に濾過膜の二次側から一次側に洗浄水を透過
させて、濾過膜に付着した微粒子を濾過膜から剥離し、
洗浄排水と共に排出する。通常、洗浄排水は、原水に戻
して再び除濁装置に導入したり、濃縮廃棄したり、場合
によっては、そのまま放流したりする。除濁装置は、従
来の長繊維束を用いた濾過装置に比べて目詰まりの頻度
は大幅に少ないが、運転を長期間継続すると、懸濁物が
接触材の間に堆積し、或いは接触材上に堆積して、凝
集、沈殿効果が低下する。そこで、好適には、除濁装置
にも、洗浄設備、例えば空気や水による接触材集積層の
攪拌設備を設け、除濁性能の低下に応じて又は定期的
に、除濁装置の運転を停止し、例えば空気を用いて接触
材集積層を攪拌し、堆積した懸濁物を分離、沈降させて
接触材集積層の能力を回復させる。洗浄排水は、膜濾過
装置と同様に処理する。

【００１５】また、本発明の別の好適な実施態様では、
除濁装置と膜濾過装置との間に一次処理水を収容する中
間タンクを備えている。中間タンクを設け、一旦、一次
処理水を中間タンクに滞留させることにより、除濁装置
及び膜濾過装置の運転条件の自由性を大きく出来る。例
えば、膜濾過装置を洗浄するために、短時間、運転停止
する際にも、中間タンクに一次処理水を一次的に収容す
ることにより、除濁装置を継続して運転できる。また、
その逆も同様である。また、クロスフロー型の膜濾過方
式の場合には、膜濾過装置の非透過水を中間タンクに戻
すようにすることもできる。

【００１６】本発明の別の様式の実施態様では、膜濾過
装置が、除濁装置の凝集沈殿槽の接触材集積層上に設け
られた集水領域に浸漬されている浸漬式膜モジュールと
浸漬式膜モジュールの透過水を吸水する吸水ポンプとか
ら構成されている。これにより、膜濾過装置の設置面積
を減少することができ、また、槽高の高い凝集沈殿槽の
上部に膜モジュールを設置することにより、吸水ポンプ
の揚程が減少するので、動力費を節減できる。

【００１７】また、本発明に係る別の水処理装置（以
下、第２発明と言う）は、導水した原水に凝集剤を添加
する添加手段と、添加手段の下流に設けられ、大きな空
隙率を有する小片接触材を集積させた接触材集積層を有
して、接触材集積層内を上向流で流れる原水中の懸濁物
を凝集、分離する凝集沈殿槽とからなる除濁装置と、除
濁装置から流出した一次処理水を収容する中間タンク
と、中間タンクに収容された一次処理水を導入して、透
過水と懸濁物を含む非透過水とに膜分離する膜モジュー
ルと、非透過水を中間タンクに戻す戻し手段とを、それ
ぞれ、有する、複数系列の膜濾過装置と、複数系列の膜
濾過装置の相互間で自在に運転及び運転中止の切り換え
を行うことのできる切り換え手段とを備えていることを
特徴としている。

【００１８】本発明では、非透過水に関して、膜濾過装
置→中間タンク→膜濾過装置の循環系をそれぞれ有する
複数系列の膜濾過装置と、複数系列の膜濾過装置の間で
の切り換え手段を設けることにより、洗浄操作等による
運転中止を考慮した膜濾過装置の運転状況に合わせて、
除濁装置から中間タンクへの一次処理水の流出を停止し
たり、複数系列の所定の運転スケジュールに合わせて、
中間タンクへの一次処理水の流出を停止し、それに合わ
せて膜濾過装置の運転を停止するようにできる。除濁装
置は膜濾過装置に比べて洗浄頻度が遙に少ないので、複
数系列の膜濾過装置を設けることにより、本発明の水処
理装置を連続して運転することができる。また、非透過
水を中間タンクに循環しながらクロスフロー濾過を長時
間行うことによって中間タンク内に微細懸濁物が過度に
濃縮された場合には、その系列の膜濾過装置の運転を停
止し、中間タンクの一次処理水を抜き出して原水に戻し
たり、濃縮廃棄処理したり、更にはそのまま放流したり
するように構成しても良い。懸濁物濃度が高くなった中
間タンク内の水を排出することにより、膜濾過装置に入
る懸濁物の量が減少し、膜濾過装置の目詰まり頻度が減
少する。濃縮廃棄のためには、別途の全量濾過式の膜濾
過装置、遠心型濃縮装置等々の既知の濃縮手段を用いる
ことができる。

【００１９】本発明に係る水処理装置は、原水、特に濁
度の高い原水及び濁度の変動する原水から濁度の低い清
浄な処理水を得る装置として好適である。本発明の水処
理装置は、例えば粘土成分、藻類、プランクトン、微生
物フロック等を含む原水、具体的には河川水、湖沼水、
ダム水、工業用水、下廃水処理水等を原水として、工業
用水、水道水等の浄水、或いは、純水、超純水等を精製
する原料水を製造する用途に好適に適用される。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照し、実施
例を挙げて、本発明の実施の形態を具体的かつ詳細に説
明する。実施例１本実施例は、本発明に係る水処理装置の実施例の一つで
あって、河川水等を処理して上水を得る浄水処理設備の
濾過装置として本発明を適用した例である。本実施例の
水処理装置１０は、図１に示すように、原水タンク１２
と、除濁装置１４と、中間タンク１６と、膜濾過装置１
８とから構成されている。

【００２１】原水タンク１２は、原水中の浮遊物、及び
砂、小石等の大きな沈殿性異物を予めスクリーン装置
（図示せず）及び沈砂池（図示せず）により除去した原
水を収容し、除濁装置１４に供給するタンクである。

【００２２】除濁装置１４は、原水タンク１２から原水
を除濁装置１４に供給する原水ポンプ２０と、凝集剤タ
ンク２２及び凝集剤注入ポンプ２４からなる凝集剤注入
設備と、薬品混和槽２６と及び凝集沈殿槽２８とを備え
ている。凝集剤タンク２２は、凝集剤溶液を貯留するタ
ンクである。凝集剤溶液は、凝集剤注入ポンプ２４によ
り凝集剤タンク２２から原水に原水ポンプ２０の下流で
注入される。薬品混和槽２４は、攪拌機３０を備えた容
器であって、凝集剤溶液が注入された原水を一次的に滞
留させ、攪拌機３０により原水を攪拌して、原水と凝集
剤とを急速混和し、流入管５２を介して原水を凝集沈殿
槽２８に流入させる。

【００２３】凝集沈殿槽２８は、凝集剤添加によって原
水中に生成した微細凝集フロックを凝集、分離する槽で
あって、図２に示すように、下から、順次、区画された
原水の流入ゾーン３２、接触材集積ゾーン３４、集水ゾ
ーン３６とから構成されている。接触材集積ゾーン３４
は、ゾーンの上部及び下部に設けられた目板状の流出防
止板３８、４０で区画され、その間の領域に、図３に示
すような空隙率の大きい短尺チューブ形状の比較的比重
の小さいプラスチック製小片接触材４２を多数収容し、
原水の上向流により上部流出防止板３８の下に接触材集
積層４４を形成するようになっている。集水ゾーン３６
は、接触材集積ゾーン３４を流過して処理された一次処
理水を集水する領域であって、接触材集積ゾーン３４の
流出防止板３８の直ぐ上に設けられた集水部４６と、集
水部４６の上端から溢流する一次処理水を集める集水ト
ラフ４８と、集水トラフ４８に接続されて、一次処理水
を流出させる流出管５０とから構成され、一次処理水を
次の中間タンク１６に送水する。

【００２４】流入ゾーン３２には、薬品混和槽２６から
出た原水が流入管５２を介して流入する。流入管５２
は、流入ゾーン３２の中央に貫入して下向きの開口を先
端に備えている。流入管５２の開口の下方には、下向き
に流入した原水の向きを上方に変えるために、傘を逆に
した形状の変流板５４が設けてある。また、流入管５２
には、アルカリ剤注入管５６が接続され、必要に応じて
アルカリ溶液を注入して原水のｐＨを調整するようにな
っている。流入ゾーン３２の底部、即ち変流板５４の下
方は、汚泥を集積するために逆円錐状の汚泥貯留ゾーン
５８になっていて、汚泥を排出する排泥管６０がその最
下部に接続されている。また、流入ゾーン３２の上部に
は、上方に向け空気を噴射する空気ノズルを多数備えた
空気供給管６２が設けられ、空気ブロアー６４で送入さ
れた空気を噴出して、接触材集積ゾーン３４の接触材４
２を攪拌洗浄するようになっている。

【００２５】凝集沈殿槽２８では、凝集剤を添加された
原水は、先ず、流入ゾーン３２に流入する。流入ゾーン
３２では、原水中の懸濁物が凝集して形成されたフロッ
クのうち比較的大きなフロックが、先ず、沈降分離す
る。次いで、原水は接触材集積ゾーン３４に流入する。
そこでは、原水中の残りの微細なフロックが接触材と接
触して接触材表面に付着したり、あるいは接触材と接触
材との間隙に捕捉されたりして、原水は除濁される。除
濁された一次処理水は上部の集水ゾーンから外部に流出
する。接触材に付着した、あるいは接触材間に捕捉され
たフロックは、後続する微細フロックとの接触等によっ
て徐々に成長し、フロック径が大きくなって原水の上昇
流速より沈降速度が大きいフロックが形成されるに従っ
て、このフロックが原水の流れによって接触材から剥離
し、原水の流れに逆らって沈降して、汚泥貯留ゾーン５
８に堆積し、次いで排泥管６０により排出される。

【００２６】膜濾過装置１８は、一次処理水ポンプ６６
と、限外濾過膜（ＵＦ膜）の中空糸膜モジュール６８
と、処理水タンク７０と、洗浄ポンプ７２とを備えてい
る。膜モジュール６８は、クロスフロー型であって、一
次側の下端には一次処理水を導入する管が、二次側には
透過水を処理水タンク７０に流出する透過水管７４が、
一次側の上端には非透過水を原水タンク１２に戻す濃縮
水管７６がそれぞれ接続されている。

【００２７】以下に、本実施例の水処理装置１０の運転
方法について説明する。原水は、原水タンク１２から薬
品混和槽２６に向け原水ポンプ２０により送水され、そ
の途中で凝集剤注入ポンプ２４により凝集剤溶液が注入
させる。凝集剤注入量は、原水ポンプ１２の出口に設け
られた濁度計７７で測定した原水の濁度により自動的に
調節されるようになっている。原水は、薬品混和槽２６
内で、所定時間、攪拌混和され、次いで流入管５２を経
て凝集沈殿槽２８に流入する。凝集沈殿槽２８では、凝
集により集塊化した懸濁物を含めて原水中の比較的大き
な懸濁物が分離され、原水は比較的微細な、例えば１０
０μm 以下の懸濁物のみを少量含有する一次処理水とな
って中間タンク１６に入る。一次処理水は、中間タンク
１６から一次処理水ポンプ６６により膜モジュール６８
に送水され、膜モジュール６８の膜濾過作用により、膜
を透過して懸濁物を含まない清浄な透過水と、一次処理
水中の微細な懸濁物を含む非透過水とに膜分離され、非
透過水は濃縮水管７６を介して原水タンク１２に戻され
る。

【００２８】原水タンク１２に戻された非透過水中の微
細な懸濁物は、再び除濁装置１４に送られ、除濁装置１
４の効果的な凝集沈殿作用により比較的大きな凝集フロ
ックに凝集し、次いで分離されるので、膜濾過装置１８
に入る懸濁物は極めて少量であり、従って膜モジュール
６８の目詰まり程度が大幅に緩和される。

【００２９】凝集沈殿槽２８は、図２に示すように、接
触材４２を原水の上向流により自然に浮上、集積させて
なる接触材集積層４４の凝集沈殿作用により原水中の懸
濁物を凝集、沈殿させているので、膜濾過装置の前処理
装置として設けられた従来の装置に比べて、遙に長い期
間にわたり効果的に原水中の懸濁物を分離できる性能を
有している。しかし、長期間の運転により、次第に懸濁
物が接触材集積層４４に堆積し、その凝集沈殿作用が低
下するのは免れ難いことである。そこで、本実施例で
は、流出管５０に設けられた濁度計７８により、凝集沈
殿槽２８から流出する一次処理水の濁度を監視し、濁度
測定値が所定濁度以上になったとき、凝集沈殿槽２８を
洗浄する。

【００３０】凝集沈殿槽２８を洗浄するには、凝集沈殿
槽２８への原水の送水を中止し、先ず、空気ブロワー６
４を起動し、所定時間、空気供給管６２のノズルから空
気を噴出させ、接触材集積層４４の接触材を攪拌し、流
動させる。これにより、接触材に付着した懸濁物及び接
触材の間に捕捉されていた懸濁物は、接触材から分離す
る。次いで、空気の噴射を停止し、放置すると、懸濁物
は沈降して汚泥貯留ゾーン５８に堆積する。次いで排泥
管６０を開放して、堆積した汚泥を凝集沈殿槽２８内の
水と一緒に系外に排出する。懸濁物を含む排出水は、濃
縮処理装置（図示せず）により濃縮、脱水された後、廃
棄処理される。

【００３１】膜濾過装置１８の膜モジュール６８は、除
濁装置１４に比べて、比較的短い期間の運転で濾過膜の
目詰まりを引き起こし、濾過膜の一次側と二次側との間
の圧力損失が増大して、これにより処理水量が低下す
る。そこで、一次処理水ポンプ６６の吐出側と膜モジュ
ール６８の透過水管７４との間の差圧を測定する差圧計
７９の測定値が所定差圧以上になったとき、膜モジュー
ル６８の洗浄を行う。膜モジュール６８の洗浄では、膜
モジュール６８への一次処理水の導水を中止し、洗浄ポ
ンプ７２を起動して、処理水タンク７０から処理水を洗
浄水として膜モジュール６８の二次側、即ち透過水管７
４に送水し、膜濾過とは逆に二次側から一次側に膜モジ
ュール６８の濾過膜を透過させ、これにより濾過膜に付
着した微粒子を剥離する。剥離した微粒子は、濾過膜を
透過した洗浄排水と共に濃縮水管７６を経て原水タンク
１２に戻り、更に原水と共に除濁装置１４に入り、そこ
で原水から凝集、分離する。

【００３２】実験例上述した水処理装置１０と同じ構成で以下のような仕様
の実験装置を作製し、以下の条件で原水を処理し、本実
施例の水処理装置の評価を行った。薬品混和槽２６寸法及び材質：有効容量０．３ｍ³のポリエチレ
ン製タンク原水の滞留時間：７．２分凝集沈殿槽２８直径：４００mm 断面積：０．１２５ｍ² 接触材の仕様：長さ２０mm、外径１２mm、内径８
mmのマカロニ状のプラスチック製接触材（比重：０．９
７）接触材集積層の高さ：１．０ｍ通水速度：２０ｍ／ｈ通水流量：２．５ｍ³／ｈ中間タンク１６寸法及び材質：有効容量０．６ｍ³のポリエチレ
ン製タンク原水の滞留時間：１０．０分膜モジュール６８膜種類：ＵＦ膜膜材質：酢酸セルロース分画分子量：５０，０００膜形状：中空糸モジュール有効面積：５ｍ²／本−モジュールモジュール本数：１本

【００３３】本実験例では、河川水にカオリンを添加し
て濁度を５００度に高めた水を試料原水として使用し、
また、凝集剤としてＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）を
使用し、その添加率を１８ｍｇ／ｌ（原水）とした。運
転日数１８０の間、上述の実験装置を運転し、この間、
凝集沈殿槽２８の洗浄、膜モジュール６８の洗浄を行う
ことなく、このような濁度の高い原水から表１に示すよ
うな濁度及び色度の極めて低い清浄な処理水を安定して
得ることができた。

【表１】

【００３４】よって、本実施例の水処理装置１０は、従
来の膜濾過式の水処理装置に比べて、遙に長い時間にわ
たり、濁度の高い原水から清浄な水を安定して得ること
ができる。

【００３５】実施例２本実施例は、本発明に係る水処理装置の別の実施例であ
る。本実施例の水処理装置の要部８０は、図４に示すよ
うに、実施例１の水処理装置１０の除濁装置１４の凝集
沈殿槽２８と膜濾過装置の膜モジュールとを構造上及び
機能上から一体的に組み合わせたものである。本実施例
の凝集沈殿槽８２は、集水部４６の高さが高いこと、従
って集水部４６の水深が深いこと、また集水トラフ４８
を備えていないことを除いて、実施例１の水処理装置１
０に設けた凝集沈殿槽２８と同じ構成であって、水深の
深い集水部４６に浸漬式の全量濾過式外圧型中空糸膜モ
ジュール８４が一次処理水に浸漬して、配置されてい
る。浸漬式の外圧型中空糸膜モジュール８４は、膜モジ
ュールの濾過膜の外側から一次処理水を透過させて内側
に透過水を集水し、吸水ポンプ８６により透過水を吸水
して処理水タンク７０に送水する。なお、この場合は濾
過を継続するに従って集水ゾーン４６内の一次処理水中
の懸濁物濃度が上昇するので、これを防止するために一
次処理水の一部を集水ゾーン４６の上部から戻り管８８
を介して原水タンク１２に戻すようにするとよい。膜モ
ジュール８４の洗浄は、洗浄ポンプ７２により膜モジュ
ール８４の内側に処理水を供給して、膜濾過とは逆に二
次側から一次側に濾過膜を透過させて、濾過膜を目詰ま
りさせた微細な粒子を分離し、洗浄水と共に排出する。

【００３６】本実施例の水処理装置は、膜モジュール８
４が凝集沈殿槽８２の上部に配置されているので、処理
水の吸水に高低差を利用でき、吸水ポンプ８６の動力費
を節減できるか、場合によっては吸水ポンプ８６を省略
し、サイフォン作用によって処理水を吸水することも可
能である。また、膜モジュール８４の設置面積を節減で
きる。

【００３７】実施例３本実施例は、第２発明に係る水処理装置の実施例であ
る。本実施例の水処理装置９０は、図５に示すように、
実施例１で設けた原水タンク１２と、実施例１で設けた
除濁装置１４と同じ構成の除濁装置９２と、実施例１で
設けた中間タンク１６とクロスフロー型の膜モジュール
９８と非透過水を中間タンク１６に戻す戻し管１００と
をそれぞれ備えた複数系列の膜濾過装置９４とから構成
され、複数系列の膜濾過装置９４の相互間で自在に運
転、運転中止を切り換えできる手段として切り換え弁９
６を備えている。

【００３８】本実施例では、洗浄操作等による運転中止
を考慮した膜濾過装置９４の運転状況に合わせて、除濁
装置９２から中間タンクへの一次処理水の流出を停止す
る。また、切り換え弁９６を自動開閉弁とし、制御装置
（図示せず）を設けてシーケンス制御することにより、
複数系列の所定の運転スケジュールに合わせて、その系
列の中間タンクへの一次処理水の流出を停止し、膜濾過
装置９４の運転を停止するようにもできる。すなわち、
除濁装置９２は、膜濾過装置に比べて洗浄頻度が遙に少
なくて済むので、複数系列の膜濾過装置９４を設けるこ
とにより、例えば１系列の膜濾過装置が洗浄中であって
も他の系列の膜濾過装置によって濾過処理を継続するこ
とができ、よって本発明の水処理装置を連続して運転す
ることができる。また、濾過を継続することによって中
間タンク１６内に微細懸濁物が過度に濃縮された場合
は、その系列の膜濾過装置の運転を停止し、中間タンク
内の一次処理水を抜き出して原水に戻したり、濃縮廃棄
処理したり、更には放流したりするように構成しても良
い。これにより、膜濾過装置９４に入る懸濁物の量を減
少して、膜モジュールの目詰まり頻度を減らすことがで
きる。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、従来の濾過型前処理装
置に代えて、凝集沈殿型の除濁装置を膜濾過装置の前処
理装置として使用することにより、藻類、鉄分、魚卵、
砂等の懸濁成分を多く含む濁度の高い原水を予め前処理
して、低濁度化し、膜濾過装置の負荷を大きく軽減して
いる。これにより、膜濾過装置の目詰まり頻度が大幅に
減少し、濁度の低い清浄な処理水を長期間にわたり安定
して得ることができる。また、原水濁度の変動にも高い
フレキシビリティで追随することができる。膜濾過装置
の負荷を軽減できるので、濾過膜の寿命が伸び、また、
膜濾過装置の洗浄水量が低減して、水の回収率が向上す
る。更には、洗浄間隔が長くなるので、処理効率が向上
する。よって、本発明の水処理装置を使用することによ
り、濁度の高い原水から高品質の水道水、工業用水等の
浄水、純水、超純水の原料水を効率良く安定して製造で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の水処理装置の構成を示すフローシー
トである。

【図２】凝集沈殿槽の構成を示す模式図である。

【図３】接触材を説明する斜視図である。

【図４】実施例２の水処理装置の凝集沈殿槽の構成を示
す模式図である。

【図５】実施例３の構成を示す概念図である。

【符号の説明】

１０本発明に係る水処理装置の実施例１１２原水タンク１４除濁装置１６中間タンク１８膜濾過装置２０原水ポンプ２２凝集剤タンク２４凝集剤注入ポンプ２６薬品混和槽２８凝集沈殿槽３０攪拌機３２流入ゾーン３４接触材集積ゾーン３６集水ゾーン３８上部流出防止板４０下部流出防止板４２接触材４４接触材集積層４６集水部４８集水トラフ５０流出管５２流入管５４変流板５６アルカリ剤注入管５８汚泥貯留ゾーン６０排泥管６２空気供給管６４空気ブロアー６６一次処理水ポンプ６８膜モジュール７０処理水タンク７２洗浄ポンプ７４透過水管７６濃縮水管７７、７８濁度計７９差圧計８０実施例２の水処理装置の要部８２凝集沈殿槽８４浸漬型の膜モジュール８６吸水ポンプ８８戻り管９０実施例３の水処理装置９２除濁装置９４膜濾過装置９６切り換え弁９８膜モジュール１００戻し管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導水した原水に凝集剤を添加する添加手
段と、添加手段の下流に設けられ、大きな空隙率を有す
る小片接触材を集積させてなる接触材集積層を有して、
接触材集積層内を上向流で流れる原水中の懸濁物を凝
集、分離する凝集沈殿槽とからなる除濁装置と、除濁装置の下流に設けられ、除濁装置から流出した一次
処理水を導入して微細な懸濁物を膜分離し、透過水を得
る膜濾過装置とを備えていることを特徴とする水処理装
置。
【請求項２】膜濾過装置としてクロスフロー型の膜濾
過装置を使用し、一次処理水を透過水と懸濁物を含む非
透過水とに膜分離し、加えて、除濁装置に送水する原水に非透過水を合流させ
る手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の
水処理装置。
【請求項３】除濁装置と膜濾過装置との間に一次処理
水を収容する中間タンクを備えていることを特徴とする
請求項１又は２に記載の水処理装置。
【請求項４】膜濾過装置が、除濁装置の凝集沈殿槽の接触材集積層上に設けられた集
水領域の一次処理水中に配置されている浸漬式膜モジュ
ールと浸漬式膜モジュールの透過水を吸水する吸水ポン
プとから構成されていることを特徴とする請求項１に記
載の水処理装置。
【請求項５】導水した原水に凝集剤を添加する添加手
段と、添加手段の下流に設けられ、大きな空隙率を有す
る小片接触材を集積させた接触材集積層を有して、接触
材集積層内を上向流で流れる原水中の懸濁物を凝集、分
離する凝集沈殿槽とからなる除濁装置と、除濁装置から流出した一次処理水を収容する中間タンク
と、中間タンクに収容された一次処理水を導入して、透
過水と懸濁物を含む非透過水とに膜分離する膜モジュー
ルと、非透過水を中間タンクに戻す戻し手段とを、それ
ぞれ有する、複数系列の膜濾過装置と、複数系列の膜濾過装置の相互間で自在に運転及び運転中
止の切り換えを行うことのできる切り換え手段とを備え
ていることを特徴とする水処理装置。