JPH10277549A

JPH10277549A - 水処理装置

Info

Publication number: JPH10277549A
Application number: JP8803197A
Authority: JP
Inventors: Haruo Yokota; 治雄横田
Original assignee: Organo Corp; Japan Organo Co Ltd
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 1998-10-20
Anticipated expiration: 2017-04-07
Also published as: JP3445916B2

Abstract

(57)【要約】【課題】濾過膜モジュールの薬品洗浄の回数を減ら
し、安定かつ効率的な運転を行う水処理装置を提供す
る。【解決手段】水処理装置は、ダム水を濾過する濾過膜
モジュール７と、処理された濾過水を貯留する濾過水貯
槽９と、濾過水貯槽９から濾過水を一般家庭に配水する
配水管１３とを備える。濾過水貯槽９への給水流量を２
段階に調節する定流量弁８が設けられ、定流量弁８は、
濾過水貯槽９の水位がＣ以下のときには大きな第１の流
量で濾過水を濾過水貯槽９に供給し、水位がＣ以上のと
きには、小さな第２の流量で濾過水を濾過水貯槽９に供
給する。給水ポンプ６の停止回数を減らし、安定な運転
を可能にすると共に、濾過膜７Ａの薬品洗浄の回数を減
らす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、濾過膜モジュール
で被処理水を濾過して濾過水貯槽に貯え、該濾過水貯槽
内の濾過水を必要箇所に配水する水処理装置に関し、特
に、濾過水貯槽内の水位に応じて濾過水の濾過水貯槽内
への流入量を制御することにより、濾過膜モジュールの
長期安定運転を可能にした水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】濾過膜モジュールを備えた水処理装置
は、工業用水処理やダム水の浄化等に利用されており、
例えば、濾過膜モジュールで処理された濾過水を一旦濾
過水貯槽に貯え、該貯槽から必要箇所に配水する。

【０００３】濾過膜モジュールを透過して貯槽内に流入
する濾過水量の制御は、一般に、ポンプのオン・オフ運
転によって行われ、濾過膜モジュールを通過する濾過水
の流量は、濾過水を利用する設備の利用水量に従って、
設備設計時に計画流量として定められ一定値に維持され
る。一般に濾過膜モジュールを有する水処理設備では、
濾過水貯槽の水位が上昇して所定水位に達した時点で濾
過膜モジュールの運転を停止するが、運転中は常に上記
計画流量で濾過を行う。そして、所定時間濾過を行って
差圧が所定値に上昇した場合は、濾過水を濾過膜モジュ
ールの下流側から上流側に逆流させて濾過膜モジュール
を洗浄する、いわゆる逆洗が行われる。逆洗により、濾
過膜モジュールに付着した懸濁物質等の不純物が除去さ
れて、再び濾過膜モジュールの運転が開始される。

【０００４】しかし、濾過膜に付着した懸濁物質等の不
純物は、上述のような通常の逆洗によってはこれを完全
に除去することができず、濾過膜モジュールを長期間使
用するうちに徐々に膜面に蓄積して濾過膜が目詰まりを
起こす。このような状態に至った場合、濾過膜を取り外
し、特別な化学薬品を用いて洗浄処理を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような化学薬品洗浄を繰り返すと、膜の化学劣化が徐々
に進行して遂には使用不可能となり、膜を交換せざるを
得なくなる。

【０００６】したがって、濾過膜モジュールを備えた水
処理装置においては、薬品洗浄を要するような膜の目詰
まりを極力防止して濾過膜モジュールの薬品洗浄に至る
までの間隔をなるべく長くし、薬品洗浄頻度を少なくす
ることが重要である。

【０００７】上述のような背景のもとに、本発明者等は
濾過膜の目詰まりを抑制する方法について鋭意研究を重
ねた結果、濾過膜の目詰まりの程度は濾過膜を透過する
濾過水の流束（単位膜面積、単位時間当たりの流量）に
よって影響され、同一容量の濾過水を製造する場合に、
流束が低い方が目詰まりしにくいことを見出した。

【０００８】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
であり、濾過膜モジュールの運転に際して、濾過膜を透
過する濾過水の流束を低く抑えることにより濾過膜の目
詰まりを極力抑制して、薬品洗浄の頻度及び膜交換の頻
度を低減することができ、延いては薬品コスト、膜交換
コスト等の運転コストやメンテナンス頻度を低減するこ
とができる水処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る水処理装置は、被処理水を濾過処理し
濾過水として供給する濾過膜モジュールと、前記濾過水
を貯留する濾過水貯槽と、該濾過水貯槽から必要箇所に
濾過水を配水する配水装置とを備える水処理装置におい
て、前記濾過水貯槽内の水位を検出する水位検出手段
と、前記濾過水貯槽に流入する濾過水に対して、前記水
位検出手段で検出された水位が第１の水位以下のときに
第１の流量を設定し、水位が前記第１の水位よりも高く
第２の水位よりも低いときに前記第１の流量よりも低い
第２の流量を設定し、水位が前記第２の水位よりも高い
ときに零流量を設定する濾過水流量制御手段とを備える
ことを特徴とする。

【００１０】本発明の水処理装置は、濾過水流量制御手
段によって、濾過水貯槽の水位が第１の水位よりも低下
した場合には、濾過水貯槽に流入する濾過水流量を予め
設定された大きな第１の流量に設定し、濾過水貯槽の水
位が第１の水位よりも高いときに濾過水流量を第１の流
量よりも低い第２の流量に設定する構成を採用したこと
により、第１の流量が設定されるときには、必要な濾過
水の流量を充分に確保すると共に、第２の流量の設定に
よって、濾過膜モジュールの平均濾過水量を従来より低
くし、濾過膜への不純物の付着を抑制することができ
る。

【００１１】以下、これについて詳しく説明すると、例
えば濾過膜モジュールを備えた浄水処理設備において
は、一般に、一日最大配水量（年間の一日配水量のうち
最大のもの。一日最大給水量とも言う）、あるいはこれ
より幾分大きな水量を計画処理水量とし、これを基準と
して濾過膜モジュールの設備容量が決定されるが、実際
には上記計画処理水量で使用先に配水されるのは年間の
うちの極く少ない日数であり、大部分の期間は上記計画
処理水量より少ない水量で配水される。

【００１２】したがって、通常は濾過膜モジュールの濾
過能力にかなりの余裕があるが、このような場合であっ
ても、濾過膜モジュールは計画処理水量に見合った流量
（以下、これを計画流量という）で運転され、実配水量
が計画処理水量より少くなった分については、濾過水を
一時貯留する濾過水貯槽の水位に応じて濾過膜モジュー
ルをオン・オフ運転することによって調節していた。す
なわち、濾過水貯槽が所定の水位まで上昇するまでは濾
過膜モジュールは上記計画流量の一定流量で運転され、
濾過水貯槽が所定の水位に達すると濾過膜モジュールの
運転を停止するという運転方法で運転されていた。

【００１３】ところで、上記計画流量は、通常、濾過膜
モジュールの定格流量を基準として設定されるが、この
定格流量時において濾過膜を透過する透過水の流束は、
膜にとっては比較的大きな流束であるということができ
る。

【００１４】そのため、濾過水貯槽が所定の水位に達す
るまでは濾過膜モジュールを常に計画流量の一定流量で
運転する従来装置においては、透過水流束が大きいため
に被処理水中の懸濁物質等の不純物が濾過膜の表層ある
いは微細孔内に付着し易くなり、そのため膜の目詰まり
が起こり易くなると推定される。

【００１５】これに対して、本発明装置の場合には、第
１の流量を例えば上記濾過膜モジュールの計画流量に設
定し、第２の流量をこれより低い流量に設定するという
ように流量を少なくとも２段階に設定するので、１日の
配水量が計画処理水量より少なくてよい通常時には濾過
膜モジュールの１日当たりの運転時間は従来より長くな
るが、濾過膜を透過する濾過水の平均流束を従来より低
くすることができ、これにより、濾過膜への不純物の付
着を抑制して濾過膜の目詰まりを従来より少なくするこ
とができるものと推定される。

【００１６】なお、計画処理水量に等しい配水量を必要
とする場合には、第１の流量によってこれに対処するこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明に係
る水処理装置をその実施形態例に基づいて説明する。図
１は、本発明の一実施形態例の水処理装置の系統図であ
る。本実施形態例では、ダム水を浄化して一般家庭等に
配水する水処理装置を例として挙げている。水処理装置
は、ダム１のダム水を取水する取水ポンプ２を備え、取
水ポンプで揚水されたダム水は一旦着水槽３に貯蔵され
る。

【００１８】着水槽３からのダム水は、ストレーナ４を
通過して粗濾過された後に、原水として原水槽５に貯留
される。原水槽５の原水は、給水ポンプ６によって、給
水管１１を経由して濾過膜を有する濾過膜モジュール７
に供給される。原水は、濾過膜モジュール７を透過する
ことによって浄化され濾過水となる。膜を透過しなかっ
た原水は、濃縮水となって給水循環管１４を経由して再
び給水管１１に戻され、給水ポンプ６により再び濾過膜
モジュール７に達する。

【００１９】濾過膜モジュール７の濾過膜７Ａを透過し
た濾過水は、採水管１２ａ、流量設定弁８、採水管１２
ｂを経由して濾過水貯槽９に流入しそこに貯留される。
濾過水貯槽９内の濾過水は、配水装置を構成する図示し
ないポンプ及び配水管１３を経由して、一般家庭等に配
水される。濾過水貯槽９には、水位検出のために５電極
棒を有する電極装置１０が挿入してあり、濾過水貯槽９
内の水位が検出される。濾過水貯槽９の水位は、制御盤
１５内の水位監視装置において、レベルＡ、Ｂ、Ｃ及び
Ｄの４段階として監視される。流量設定弁８の開度は、
制御盤１５において自動的に第１の開度又は第２の開度
に設定でき、これにより、濾過水流量が大きな第１の流
量又は小さな第２の流量の何れかに設定される。

【００２０】濾過水貯槽９には、逆洗ポンプ１６が接続
された逆洗水供給管１７ａ、１７ｂが接続してあり、濾
過水貯槽９内の濾過水は、逆洗水供給管１７ａ、１７ｂ
及び採水管１２ａを経由して濾過膜モジュール７に、そ
の透過水側から逆洗水として供給される。逆洗水供給管
１７ｂには薬剤注入管２０ｂが接続してあり、次亜塩素
酸ナトリウム等の殺菌剤が、薬剤貯槽１８から薬剤注入
ポンプ１９によって供給される。逆洗水は、濾過膜モジ
ュール７の透過水側から原水側に濾過膜７Ａを透過し、
濾過膜７Ａ表面の付着物質を除去すると共に殺菌を行
う。除去された付着物質を含む逆洗排水は、給水管１１
に分岐接続した洗浄排水排出管２１から濾過膜モジュー
ル７外に排出される。

【００２１】取水ポンプ２、給水ポンプ６、逆洗ポンプ
１６、薬剤注入ポンプ１９、及び、流量設定弁８は、制
御盤１５によって所定の手順で自動制御される。濾過水
貯槽９内の水位がレベルＤ以下であると、水処理装置の
故障等が発生した異常事態であると認識され、警報が発
せられる。水位がレベルＣ以下のときは、給水ポンプ６
が作動しており、濾過水貯槽９への濾過水の給水が行わ
れる。このとき、流量設定弁８の開度は、第１の流量を
流すための第１の開度に設定してあり、濾過水は大きな
流速で濾過水貯槽９に給水される。ここで、着水槽３内
の原水の水位が低下すれば、自動的に取水ポンプが運転
され、着水槽３への揚水が行われる。第１の流量は、前
述した一日最大配水量よりも幾分大きな、水処理装置の
計画処理水量に見合った流量に設定してあり、濾過膜モ
ジュール７の定格流量でもある。

【００２２】濾過水貯槽９の水位が上昇してレベルＣ以
上になると、流量設定弁８の開度は、第２の流量を流す
ための小さな第２の開度に設定される。第２の流量は、
平均的な配水量に対応して設定してあり、この構成によ
り、通常時の濾過水貯槽９の水位はレベルＣ附近に維持
され、給水ポンプ６の停止頻度が低い安定な運転が可能
になる。濾過水貯槽９の水位が更に上昇し、レベルＢを
越えてレベルＡに達すると、給水ポンプ６の運転が停止
される。その後、濾過水貯槽９の水位が低下してレベル
Ｂ以下になると、給水ポンプ６の運転が再開され、流量
設定弁８の開度を第２の開度に維持したままで、濾過水
貯槽９への給水が行われる。配水量が増加し、濾過水貯
槽の水位が低下してＣ以下になれば、流量設定弁８の開
度が再び大きな第１の開度に設定され、大きな第１の流
量による給水が行われる。

【００２３】なお、濾過膜モジュール７における逆洗
は、通常、濾過膜モジュールへの原水の通水時間が所定
の時間に達するごとに行う。本水処理装置においては、
（濾過水量−逆洗水量）／原水使用量として定義される
水の回収率をできるだけ一定に保つために、逆洗頻度又
は逆洗時間を、給水流量に合わせて変更する。即ち、濾
過膜モジュール７が第１の流量で運転されている場合に
は比較的短い通水時間の経過後に逆洗を実施し、第２の
流量で運転されている場合にはこれより長い通水時間の
経過後に逆洗を実施する。また、濾過水生産量（積算濾
過水量）が一定値に達する毎に逆洗を実施する方法を採
用してもよい。

【００２４】給水流量制御手段を構成する流量設定弁８
には、例えば開度調節が可能な電磁弁が用いられる。或
いは、給水ポンプ６をインバータで運転して、給水ポン
プの出力を可変にすることで、給水流量を制御すること
もできる。この場合、給水ポンプの出力制御により、給
水流量を第１の流量又は第２の流量とするように制御す
る。更には、給水流量を２段階でなく３段階以上の多段
階に設定して制御してもよく、またこのような給水流量
の段階的制御に代えて、連続的な制御を行ってもよく、
例えば濾過水貯槽内の貯水量又は水位高さに逆比例して
ポンプの出力を変えることが出来る。

【００２５】水位検出手段としては、電極の他に、フロ
ート式、超音波液面計、或いは、水圧検出で水位を計る
もの等種々のものを利用することができる。濾過膜モジ
ュールとしては、限外濾過膜、精密濾過膜、逆浸透膜等
を用いることができる。

【００２６】

【実施例】図２は、本発明の一実施例及び比較例の水処
理装置の運転実績を示すグラフであり、横軸に運転日数
を、縦軸に膜間差圧を夫々とっている。濾過膜としては
夫々、ダイセン・メンブレン・システムズ社製の内圧型
中空糸限外濾過膜（ＦＥ−１０）を採用した。この濾過
膜の材質は酢酸セルロース、濾過膜の分画分子量は１５
万、膜面積は５ｍ²である。実施例及び比較例の計画処
理水量を、何れも６７５０Ｌ（リットル）／日と設定し
た。これから、水の回収率を９０％（すなわち、得られ
た濾過水のうち、１０％を逆洗水として使用して系外に
排出する）とすると、１．５ｍ³／ｍ²・ｄ（＝ｍ／ｄ）
の濾過流束が得られる。なお、実際の濾過水流量はこの
濾過流束に膜面積を乗じた値、すなわち１．５×５=
７．５ｍ³／ｄ（≒３１３Ｌ／ｈ）である。比較例では
この流束を採用し、実施例では、高濾過流束をこの１．
５ｍ／ｄに設定し、低濾過流束をこれよりも低い１．０
ｍ／ｄ（実際の濾過水流量は２０８Ｌ／ｈ）に設定し
た。

【００２７】一日の配水量が計画処理水量の約６７．３
％に相当する４５４４Ｌ／日となるように、濾過水放出
量（配水量）を０時〜２４時（１日）の時間帯毎に以下
のように設定した。０時〜６時、９時〜１２時、１４時〜１８時、２０時〜
２４時：１６８Ｌ／ｈ、６時〜９時、１２時〜１４時：２２５Ｌ／ｈ、１８時〜２０時：２８１Ｌ／ｈ。ここで、１８〜２０時の時間当たりの配水量は、計画流
量に等しくしてある。

【００２８】比較例では、原水の濾過を行う通水工程を
３２分間、それに続く逆洗工程を５０秒間として、これ
を交互に繰り返しながら濾過運転を行った。この場合、
通水工程中に濾過水貯槽の水位がレベルＡに達したとき
には、ポンプを停止し、水位がレベルＢに達した時にポ
ンプの運転を再開するように制御した。実施例では、濾
過流速が１．５ｍ／ｄのときには比較例と同様の条件で
逆洗を行い、濾過流速が１．０ｍ／ｄでは、通水工程を
４８分間、それに続く逆洗工程を５０秒間として、これ
を交互に繰り返す濾過運転を行った。図３に、この時の
配水量および濾過水流量の推移を示す。なお、濾過水流
量は逆洗に使用した分を差し引いた値として示してあ
る。

【００２９】上記条件で濾過を行うと、比較例及び実施
例の何れの場合にも、通水工程において膜面に付着する
懸濁物質等の不純物によって膜間差圧が一時的に上昇す
るが、濾過膜があまり汚染されていない初期の段階で
は、逆洗によって元の差圧に回復し、使用が継続でき
る。図２に示すフラットなグラフの期間がこれに該当す
る。しかし、濾過運転を長期にわたって行うと、濾過膜
の汚染が徐々に進行し、逆洗を行っても膜間差圧が充分
に回復せず、膜間差圧が次第に上昇する。これが図２に
示されたグラフの立ち上がり部分である。

【００３０】図２に示すように、比較例では、約６０日
を経過すると、膜間差圧が顕著に上昇し、濾過膜は、約
９０日後に濾過膜の最大許容差圧に達して使用不可能に
なった。しかし、実施例では、２７０日を過ぎてやっと
膜間差圧が上昇したことが確認され、最大許容差圧に達
して使用不可能に至るまでの日数は約３００日であり、
本発明の顕著な効果が確認できた。

【００３１】上記のように、逆洗を行っても膜間差圧が
回復しないで、膜間差圧が所定値以上に上昇すると、特
別な薬品を使用した膜洗浄が必要になる。しかし、薬品
洗浄は、濾過膜の取外しを必要とするなど、煩雑な作業
を必要とすると共に、濾過膜の化学劣化を引き起こし、
また、薬品コストも掛かる。本発明によると、膜間差圧
が上昇するまでの期間が顕著に延びるため、濾過膜の薬
品洗浄間隔が長くなり、その結果、運転コストの削減及
びメンテナンス頻度の減少が可能になる。

【００３２】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の水処理装置は、上記実施形
態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形
態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本
発明の範囲に含まれる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
必要な濾過水の流量を充分に確保すると共に、濾過モジ
ュールを通過する平均濾過水流量を低く抑えることがで
き、これにより、濾過膜表面または間隙への懸濁物質等
の付着、蓄積を抑制することができ、延いては膜の目詰
りを抑制することが出来る。従って、この目詰りを除去
するための薬品洗浄回数が減るため、洗浄に必要な薬品
の使用量を減らすことができると共に、薬品洗浄の頻度
が減少することによって濾過膜の化学劣化を抑制するこ
とができ、濾過膜を長期間使用することができて膜の交
換頻度を少なくすることができ、運転コストの削減、メ
ンテナンス頻度の減少が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態例に係る水処理装置の系統
図。

【図２】本発明の実施例及び比較例の水処理装置の運転
結果を示すグラフ。

【図３】本発明の実施例及び比較例の一日の配水量及び
濾過水流量の推移を示すグラフ。

【符号の説明】

１ダム２取水ポンプ３着水槽４ストレーナ５原水槽６給水ポンプ７濾過膜モジュール７Ａ濾過膜８流量設定弁９濾過水貯槽１０電極装置１１給水管１２ａ、１２ｂ採水管１３配水管１４給水循環管１５制御盤１６逆洗ポンプ１７ａ、１７ｂ逆洗水供給管１８薬剤貯槽１９薬剤注入ポンプ２０ａ、２０ｂ薬剤注入管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水を濾過し濾過水として供給する
濾過膜モジュールと、前記濾過水を貯留する濾過水貯槽
と、該濾過水貯槽から必要箇所に濾過水を配水する配水
装置とを備える水処理装置において、前記濾過水貯槽内の水位を検出する水位検出手段と、前記濾過水貯槽に流入する濾過水に対して、前記水位検
出手段で検出された水位が第１の水位以下のときに第１
の流量を設定し、水位が前記第１の水位よりも高く第２
の水位以下のときに前記第１の流量よりも低い第２の流
量を設定し、水位が前記第２の水位よりも高いときに零
流量を設定する濾過水流量制御手段とを備えることを特
徴とする水処理装置。