WO2010053051A1 - ろ過装置及び水処理装置 - Google Patents

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treated
turbidity
filtration
flocculant
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PCT/JP2009/068659
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景二郎 多田
宏之 池田
公伸 大澤
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Kurita Water Industries Ltd
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Kurita Water Industries Ltd
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    • C02F2303/00—Specific treatment goals
    • C02F2303/16—Regeneration of sorbents, filters

Definitions

  • the present invention relates to a filtration device that can be suitably used in a subsequent stage of aggregating treated water such as industrial water, city water, well water, river water, lake water, and factory wastewater, and a water treatment device using the same. .
  • an inorganic flocculant and an anionic polymer flocculant are added to the treated water.
  • sand filtration and pressure levitation processing have a problem that the apparatus becomes large.
  • removal of a turbidity may become inadequate.
  • Patent Document 1 describes that a turbidity removal is performed before a filtration device having a predetermined structure, specifically, an ultrafiltration membrane (UF) module or a microfiltration membrane (MF) module.
  • the turbidity removal device (A) is a turbidity removal device in which raw water is supplied in a downward flow format and cleaning water is supplied in an upward flow format.
  • the top of the tower (1) is provided with a raw water supply pipe with a valve and a washing waste water discharge pipe, and the bottom of the tower (1) is a treated water discharge pipe with a valve, a washing water supply pipe and an air supply pipe.
  • the upper support (2) and the lower support (3) are arranged inside the tower, and a core string and the core are provided between the upper support (2) and the lower support (3).
  • a plurality of filter media (4) made of turbidity trapping material projecting on the peripheral side of the string is suspended above the end of the filter media (7) and the lower suspension strap (8) are fixed in a suspended state, and the core cord of the filter medium (4) and the upper suspension strap (7) and the lower suspension strap (8) can be bent and deformed along the flowing water direction.
  • an object of the present invention is to provide a filtration device capable of obtaining clear treated water and suppressing clogging, and a water treatment device using the same.
  • the present inventors have obtained a filter body for trapping turbidity in treated water that has a string-like turbidity trapping part and is passed through, and a filtration part during passage of water. It was found that the above-mentioned object was achieved by filling the filtration tank so that the porosity of the mixture was 50 to 95%, and the present invention was completed.
  • the filtration apparatus of the present invention has a string-like turbidity trapping part and a filter body that traps turbidity in the water to be treated and has a porosity of 50 to 95% in the filtration part when passing water. It is characterized by being filled in a filtration tank.
  • the filter body has a core material connected to both ends of the filtration tank in the water flow direction, and a part of the string-like turbidity trapping portion is fixed to the core material and the inner wall surface of the filter tank It is preferable that it is provided so that it may spread toward the surface, and it is preferable that a slit is provided in the string-like turbidity capturing part.
  • a reaction tank into which the water to be treated is introduced, a flocculant introducing means for introducing the flocculant into the reaction tank or the previous stage of the reaction tank and adding the flocculant to the water to be treated;
  • the water treatment apparatus is provided with the above-described filtration device that is provided downstream of the reaction tank and into which the water to be treated that has been agglomerated in the reaction tank is introduced.
  • a membrane separation treatment means for membrane-treating the water to be treated is provided at the subsequent stage of the filtration device.
  • the aggregating agent is preferably at least one kind of particles composed of an inorganic aggregating agent and a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water.
  • an absorbance measuring means provided in the preceding stage of the flocculant introducing means and measuring the absorbance of the water to be treated, and the amount of the flocculant added to the water to be treated is controlled based on the absorbance measured by the absorbance measuring means.
  • the absorbance is preferably a value obtained by measuring each of the ultraviolet part of 200 to 400 nm and the visible part of 500 to 700 nm at one wavelength or more.
  • a turbidity measuring unit provided in a preceding stage of the flocculant introduction unit and measuring the turbidity of the water to be treated, and based on the turbidity measured by the turbidity measuring unit, the flocculant to the water to be treated You may comprise the 2nd addition amount control means which controls the addition amount.
  • a cleaning liquid introducing means for introducing a cleaning liquid and air into the filtration device at an arbitrary frequency.
  • a filter body that has a string-like turbidity trapping part and traps turbidity in the treated water to be passed is filled in the filtration tank so that the porosity of the filtration part during passage is 50 to 95%.
  • the turbidity can be removed favorably, and the filtration apparatus by which obstruction
  • this filtration apparatus can be made into the water treatment apparatus which has a coagulation process means in the front
  • latter stage of a filtration apparatus clear treated water will be obtained and the obstruction
  • FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the filtration apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a principal part enlarged view of the filtration apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the turbidity capture
  • FIG. It is a schematic system diagram of an example of a water treatment device according to the second embodiment. It is a schematic system diagram of an example of a water treatment device according to the second embodiment. It is a schematic system diagram of an example of a water treatment device according to the second embodiment. It is a schematic system diagram of an example of a water treatment device according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a filtration device according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
  • the filtration device 10 includes a cylindrical filtration tank 11 through which the water to be treated 1 is passed and a filter body 12 that captures turbidity in the water to be treated.
  • the filter body 12 includes a core material 13 connected to both ends of the filtration tank 11 in the water flow direction, and a string-like turbidity capturing unit 14.
  • a circular plate 16 made of resin or the like provided with a plurality of holes to the extent that water to be treated containing turbidity can freely flow is provided at both ends of the filtration tank 11 in the water flow direction. Both ends of the core material 13 are fixed to the center of the core.
  • the turbidity trapping part 14 is provided so that a part of the turbidity trapping part 14 is knitted and fixed to the core member 13 and a so-called loop-like part that is not fixed spreads radially toward the inner wall surface of the filtration tank 11.
  • the filter body 12 spreads throughout the filtration tank 11. For this reason, since the turbidity capture
  • acquisition part 14 is what made the long rectangle (tape) into the loop shape, and as shown to the enlarged view of the string-like turbidity capture
  • a plurality of slits 15 that do not reach are provided. By providing the slit 15 in this way, the trapping effect of turbidity is improved.
  • the filter body 12 is filled in the filtration tank 11 so that the porosity of the filtration part when the water to be treated is passed is 50 to 95%, preferably 60 to 90%.
  • the porosity is a value obtained from the following formula.
  • the filtration part is a region where the suspended matter of the water to be treated is trapped by the filter body 12, that is, the inner wall surface of the filtration tank 11 is the side surface and both ends of the water passage direction of the filter body 12 during water flow are in the thickness direction.
  • the part which does not contribute to filtration (the part of the core material 13 in this embodiment) is excluded from the layer in which the turbidity trapping part 14 of the filter body 12 is filled as both ends.
  • a filtration part makes the inner wall surface of the filtration tank 11 a side surface, and the turbidity of the filter body 12 makes the water flow direction both ends of the filter body 12 at the time of water flow the both ends of the thickness direction.
  • the layer in which the capturing part 14 is filled is said. “The volume of the filtration part—the volume of the turbidity trapping part” is, for example, filled in the filtration tank 11 without the compacting of the filter body 12 during the filtration operation (when the water to be treated is passed) as in this embodiment.
  • the volume of the core material 13 is reduced from the amount of the water to be treated which overflows when the filter body 12 is put into the filtration tank 11 filled with the water to be treated. Can be easily obtained.
  • both ends of the filter body 12 are being fixed to the water flow direction both ends of the filtration tank 11, respectively, since the filter body 12 has spread over the filtration tank 11 whole at the time of the to-be-processed water flow, A portion obtained by subtracting the portion of the core material 13 from the entire inside of the filtration tank 11 is a filtration portion.
  • Porosity (%) [(volume of filtration part ⁇ volume of turbidity trapping part) / volume of filtration part] ⁇ 100
  • the water to be treated passes between the string-like turbid traps 14 or between the slits 15 provided in the turbid trap 14.
  • the turbidity contained in the treated water is trapped in the string-like turbidity capturing part 14 and the slit 15, and the water to be treated from which the turbidity has been removed is discharged from the filtration tank 11.
  • the filter body 12 is filled so that the porosity of the filtration part during water passage is 50 to 95%, water passage is not hindered and turbid trapping is also good.
  • treated water industrial water, city water, well water, river water, lake water, factory waste water (particularly biological treated water obtained by biological treatment of waste water from the factory), and flocculant added to these Examples include water subjected to agglomeration treatment.
  • the filter body 12 by filling the filter body 12 so that the porosity of the filtration part during water passage is 50 to 95%, water passage is not hindered and turbidity traps are improved. 10 can be suppressed, and for example, clear treated water having a turbidity of 3 or less can be obtained. If the porosity is higher than 95%, the water flow becomes good and it becomes easy to filter at high speed, but the turbidity of the treated water becomes remarkably high, and if it is lower than 50%, the trap of turbidity is good. However, the water flow is insufficient and the filtration device or the membrane separation processing means provided in the latter stage as necessary is clogged, and the differential pressure increase rate is significantly increased.
  • the turbidity of the treated water is deteriorated, or the apparatus is blocked.
  • the filtration device 10 filled with the filter body 12 so that the porosity is 50 to 95% even if the water to be treated has high speed operation or high turbidity, Clogging can be suppressed and clear treated water can be obtained.
  • the porosity is uniform, it is preferable that the turbid trap 14 is filled to the vicinity of both ends of the filtration tank 11 in the water flow direction. It is preferable to fill up to the vicinity of the inner wall surface.
  • the volume of a filtration part does not fluctuate
  • it is preferably 10% or less.
  • size of the filtration tank 11 is a cylinder shape, for example, it can be 100-1000 mm in diameter and 200-1000 mm in height.
  • the filter tank 11 is filled with a plurality of filter bodies 11, the turbidity trapping portion 14 of the filter body 12 is enlarged, and the like. What is necessary is just to make it the porosity of the filtration part at the time of water to be 50 to 95%.
  • examples of the material of the core material 13 and the turbidity capturing portion 14 include synthetic resins such as polypropylene, polyester, and nylon.
  • the core material 13 may have strength by knitting synthetic fibers such as polypropylene, polyester, and nylon in the manufacturing process.
  • the filter body 12 which spreads radially by twisting the metal after arranging the turbidity trapping portions 14 uniformly after using the wire made of SUS or a resin-coated metal coated with a resin like a torsion brush as a core material 13. It is good. By improving the strength of the core member 13 in this manner, the core member 13 is not bent, and the end of the filter body 12 can be easily fixed, so that the replacement work of the filter body 12 is facilitated.
  • the thickness is 0.05 to 2 mm
  • the width is 1 to 50 mm
  • the length is (Distance from the core material when water to be treated is passed) It can be about 10 to 500 mm, preferably about 0.3 to 2 mm in thickness, 1 to 20 mm in width, and about 50 to 200 mm in length.
  • the tubular filtration tank 11 is used, but it does not have to be tubular and may have a shape that allows water to pass therethrough, that is, a hollow shape, for example, a shape in which a hollow is provided in a prism.
  • a hollow shape for example, a shape in which a hollow is provided in a prism.
  • the both ends of the core material 13 were fixed to the plate 16, it is not limited to this, For example, you may make it fix only one end of a core material.
  • the loop-like turbidity capturing portion 14 is provided so as to protrude from the core material 13, but the present invention is not limited thereto.
  • One end of each turbidity trapping part may be fixed to the core material as a trapping part.
  • acquisition part 14 was made into square, there is no limitation in particular, For example, circular shape may be sufficient.
  • the length of each turbidity trapping part may be the same or different.
  • the material of the turbidity capturing unit 14 is one type, but may be two or more types.
  • acquisition part may be plural or single, and does not need to provide. And although there may not be the core material 13 and it is good also as the filter body 12 comprised only by a turbidity capture
  • FIG. 4 is a schematic system diagram of a water treatment device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • symbol is attached
  • the water treatment device 30 holds a reaction vessel 31 into which water to be treated (raw water) is introduced, and chemicals such as particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water.
  • a chemical introduction means 33 including a pump for introducing a chemical from the chemical tank 32 to the reaction tank 31 and a pump for introducing the inorganic flocculant from the inorganic flocculant tank 34 holding the inorganic flocculant to the reaction tank 31
  • Inorganic flocculant introduction means 35 and the filtration apparatus 10 of Embodiment 1 into which water to be treated that has been subjected to agglomeration treatment such as adsorption or coagulation in the reaction tank 31 is introduced.
  • water to be treated (raw water) is introduced into the reaction tank 31.
  • a chemical such as particles made of a cationic polymer that swells in water held in the chemical tank 32 and does not substantially dissolve in water, or an inorganic flocculant held in the inorganic flocculant tank 34 is added to the chemical introduction means 33 or It is introduced into the reaction tank 31 by the inorganic flocculant introduction means 35 and added to the water to be treated.
  • dissolve in water substantially, and the inorganic flocculant were added are stirred by the stirrer 36, and are coagulated.
  • the water to be treated that has been subjected to the agglomeration treatment is discharged from the reaction tank 31 and sent to the filtration device 10 to remove turbidity.
  • the filtration device 10 filled with the filter body so as to have the predetermined porosity is used, the filtration device 10 can be prevented from being blocked and clear treated water can be obtained. There is an effect.
  • the water to be treated includes, for example, water containing a humic acid / fulvic acid organic substance, a biological metabolite such as sugar produced by algae, or a synthetic chemical substance such as a surfactant, specifically, Industrial water, city water, well water, river water, lake water, factory wastewater (particularly, biologically treated water obtained by biologically treating wastewater from a factory) and the like are not limited thereto.
  • the humic substance refers to a corrosive substance generated by the decomposition of plants and the like into microorganisms, and includes humic acid, and the water containing the humic substance is derived from humic substance and / or humic substance. It has a soluble COD component, suspended matter and chromaticity component.
  • the cationic polymer which swells in water and does not substantially dissolve in water constituting particles composed of a cationic polymer which swells in water added as a flocculant and is not substantially dissolved in water includes, for example, primary amines, It is a copolymer of a cationic monomer having a functional group such as a secondary amine, tertiary amine and their acid salts, and a quaternary ammonium group, and a crosslinking agent monomer so as not to substantially dissolve in water. .
  • the cationic monomer examples include dimethylaminoethyl (meth) acrylate acid salt or its quaternary ammonium salt, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide acid salt or its quaternary ammonium salt, diallyldimethylammonium chloride, and the like. It is done.
  • the cross-linking agent monomer examples include divinyl monomers such as methylene bisacrylamide.
  • anionic monomer to be copolymerized examples include (meth) acrylic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid, and alkali metal salts thereof. It is necessary to use a small amount so as not to impair the properties as a conductive polymer.
  • Nonionic monomers include (meth) acrylamide, N isopropylacrylamide, N methyl (NN dimethyl) acrylamide, acrylonitrile, styrene, methyl or ethyl (meth) acrylate. Each monomer may be one kind or plural kinds.
  • the amount of the cross-linking agent monomer such as divinyl monomer is required to be 0.0001 to 0.1 mol% with respect to the total monomer, and this amount comprises a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water.
  • the degree of particle swelling and the particle size in water can be adjusted.
  • particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water for example, Krivata EP (manufactured by Kurita Kogyo) is commercially available.
  • an anion exchange resin such as WA20 (manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation) may be used as a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water.
  • the average particle size of the particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water is not particularly limited, but the average particle size in a reversed-phase emulsion liquid or a suspension-like dispersion liquid, that is, in water
  • the average particle size in the unswelled state is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the form of adding particles composed of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water to the water to be treated is not particular limitation.
  • the particles may be used as they are, or dispersed in water. You may add in the form of an emulsion liquid or a suspension-like dispersion liquid.
  • the water to be treated is agglomerated by adding particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water, that is, the water to be treated swells in water. Then, the turbidity contained in the water to be treated may be adsorbed to the particles by contacting with particles made of a cationic polymer that is substantially insoluble in water.
  • particles made of a cationic polymer that swells in two or more kinds of water and does not substantially dissolve in water may be added to the water to be treated. Since the cationic polymer constituting the above particles swells in water and does not substantially dissolve in water, particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water are also classified as ordinary polymer flocculants. Unlike, it swells in water and does not substantially dissolve in water. “Substantially insoluble in water” means that the degree of water solubility is such that it can exist as particles composed of a cationic polymer in water. Specifically, for example, solubility in water at 30 ° C. Is about 0.1 g / L or less. The degree of swelling of these particles in water is about 10 to 200 times the particle size in water compared to the particle size when not swollen with water.
  • the particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water in the form of a reversed-phase emulsion liquid will be described in detail below, but the present invention is not limited to this form. In addition, it is not a special thing but is a very general reverse phase (W / O) emulsion polymer.
  • the inverse emulsion liquid contains a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water, water, a hydrocarbon liquid, and a surfactant.
  • the total mass is preferably 40 to 60% by mass.
  • hydrocarbon liquids examples include, but are not limited to, isoparaffins such as isohexane, and aliphatic hydrocarbon liquids such as n-hexane, kerosene, and mineral oil.
  • the surfactant examples include polyoxyethylene ethers of higher aliphatic alcohols having an HLB (hydrophilic lipophilic balance) of 7 to 10 and 10 to 20 carbon atoms, or higher fatty acids having 10 to 22 carbon atoms.
  • a polyoxyethylene ester is mentioned.
  • the reversed-phase emulsion liquid is a mixture of a cationic monomer or a crosslinking agent monomer, which is a raw material of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water, and water, a hydrocarbon liquid, and a surfactant. It can be obtained by polymerization (emulsion polymerization or suspension polymerization), but is not limited to this. For example, after various monomers are solution polymerized, they are pulverized with a homogenizer, and then a dispersant such as a surfactant. It can also be obtained by adding to a hydrocarbon liquid.
  • the surface area of the particles is preferably large. Therefore, it is preferable to add the particles in the form of the above-mentioned reversed phase emulsion liquid or suspension-like dispersion liquid to the water to be treated after adding the particles to the water under stirring to swell the particles.
  • the amount of particles composed of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water is 0.2 to 5 mg / L with respect to the water to be treated.
  • the content is preferably about 1 to 50% by mass with respect to the contained turbidity.
  • the pH of the water to be treated to which particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water is not particularly limited, but may be a low pH, for example, about pH 5.0 to 7.5. preferable. This is because the cohesiveness is particularly good.
  • the inorganic flocculant added to the water to be treated is not particularly limited, and examples thereof include aluminum salts such as sulfate bands and polyaluminum chloride, and iron salts such as ferric chloride and ferrous sulfate. Further, the amount of the inorganic flocculant added is not particularly limited, and may be adjusted according to the properties of the water to be treated, but is generally 0.5 to 10 mg / L in terms of aluminum or iron with respect to the water to be treated. It is.
  • PAC polyaluminum chloride
  • particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water and an inorganic flocculant are added. Aggregation is optimal when the pH of the treated water is about pH 5.0 to 7.0.
  • the inorganic flocculant may be added before or after the particles composed of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water, or after the particles are swollen in water and does not substantially dissolve in water. You may add simultaneously with the particle
  • FIG. 5 it is good also as the water treatment apparatus 40 which provided the membrane separation process means 41 in the back
  • FIG. Examples of the membrane separation treatment include a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane), a nanofiltration membrane (NF membrane), or a reverse osmosis membrane (RO membrane). These membranes may be used alone or in one or more stages. For example, membrane separation treatment that combines various membranes, such as membrane separation treatment with MF membrane or UF membrane, followed by membrane separation treatment with RO membrane. It is good.
  • MF membrane microfiltration membrane
  • UF membrane ultrafiltration membrane
  • NF membrane nanofiltration membrane
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • industrial water, city water, well water, biologically treated water, etc. which are treated water, include humic acid / fulvic acid organic substances, biological metabolites such as sugar produced by algae, surfactants, etc.
  • membrane contaminants such as synthetic chemical substances are included, when membrane separation treatment is performed, there is a problem that membrane contaminants are adsorbed on the membrane surface and membrane separation performance deteriorates.
  • particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water are added before the membrane separation treatment. Therefore, after membrane contaminants adsorb and aggregate on the particles. A membrane separation process is performed.
  • the filtration device 10 and the membrane separation processing means 41 are arranged side by side.
  • the present invention is not limited to this, and the filtration device 10 and the membrane separation processing means 41 may be integrally stacked vertically. . Thereby, the installation area can be reduced and the number of components can be reduced.
  • the light absorbency measurement means 51 which measures the light absorbency of to-be-processed water in the raw
  • the amount of particles made of a cationic polymer that swells in water introduced into the reaction tank 31 from the chemical tank 32 and does not substantially dissolve in water is received, and the absorbance data measured by the absorbance measuring means 51 is received.
  • the water treatment apparatus 50 may be provided with an addition amount control means 52 for calculating the addition amount of the inorganic flocculant introduced from the inorganic flocculant tank 34 to the reaction tank 31 and controlling the addition amount.
  • the addition amount control means 52 performs water treatment on the water to be treated having various absorbances having different water qualities in advance using particles composed of a cationic polymer that swells in water with a jar tester and does not substantially dissolve in water, and an inorganic flocculant.
  • the addition amount correction information has a formula for determining the relationship between the absorbance of the water to be treated and the optimum addition amount of particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water.
  • the addition amount control means 52 calculates the optimum addition amount from the absorbance data of the water to be treated (raw water) measured by the absorbance measurement means 51 and this relational expression (addition amount correction information).
  • the addition amount of particles composed of a cationic polymer that swells in the introduced water and does not substantially dissolve in water is controlled.
  • the addition amount control means 52 preliminarily treats the water to be treated having various absorbances with different water quality using an inorganic flocculant, so that the absorbance of the water to be treated and the optimum addition amount of the inorganic flocculant are determined. Is obtained as addition amount correction information.
  • the addition amount control means 52 calculates the optimum addition amount from the absorbance data of the water to be treated (raw water) measured by the absorbance measurement means 51 and this relational expression (addition amount correction information), and the inorganic flocculant introduction means. The amount of the inorganic flocculant introduced from 17 is controlled.
  • particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water first, the absorbance of the water to be treated and the water suitable for treating the water to be treated having the absorbance in advance.
  • the addition amount of particles made of a cationic polymer that swells and does not substantially dissolve in water that is, the addition amount that is sufficient to agglomerate soluble organic substances that become turbid and is not excessive.
  • the relationship is obtained as addition amount control information.
  • the absorbance of the water to be treated is measured, and based on the measurement result of the absorbance and the addition amount correction information, particles of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water. Control the amount added.
  • Soluble organic matter concentration A x [UV absorbance-visible absorbance]
  • KMF value 0.45 ⁇ m membrane filter
  • a jar test is performed in advance on water to be treated having different water qualities, for example, water to be treated such as industrial water collected on different days, and ultraviolet absorbance and visible absorbance in the following formula (I) are obtained.
  • a relationship equation (addition amount control information) between the difference between and the optimum addition concentration of particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water.
  • a to C are constants depending on the water quality such as the concentration of soluble organic matter in the water to be treated
  • E260 represents the absorbance at a wavelength of 260 nm
  • E660 represents the absorbance at a wavelength of 660 nm.
  • the absorbance of the water to be treated is measured, the optimum addition concentration of the particles is obtained from the measurement result of the absorbance and the following formula (I), and the particles of the optimum addition amount are added to the water to be treated.
  • the relational expression between the difference between the ultraviolet absorbance and the visible absorbance and the optimum added concentration of the particles is shown as the addition amount control information.
  • the threshold control absorbance difference swells in water when less than the predetermined value a 1 substantially the concentration of added particulate cationic polymer which does not dissolve in water and b 1, the absorbance difference is a predetermined value a 1 ⁇ a 2
  • the additive concentration of particles is b 2
  • the additive concentration of particles is b 3
  • the present invention is not limited to this.
  • the amount of soluble organic matter that becomes turbidity contained in the water to be treated by controlling the amount of particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water, an optimum amount is obtained. Since the particles composed of a cationic polymer that swells in an amount of water and does not substantially dissolve in water can be added to the water to be treated, the water to be treated can be treated efficiently. In addition, even when the quality of the water to be treated varies, the optimum amount of particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water according to the quality of the treated water after variation, Treated water with high clarity can be obtained stably.
  • the control of the amount of inorganic flocculant added may be the same as the control of the amount of particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water.
  • the optimal amount of water can be measured. Particles made of a cationic polymer that swells and does not substantially dissolve in water and inorganic flocculants can be added to the water to be treated, so that the water to be treated can be treated efficiently, and the quality of the water to be treated Even in the case of fluctuations, the optimum amount of particles and inorganic flocculants composed of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water according to the quality of the treated water after fluctuations can be stably added.
  • Treated water with high clarity can be obtained.
  • a water treatment apparatus having a washing liquid introducing means for introducing a washing liquid and air into the filtration apparatus 10 from a direction opposite to the direction of water flow of the water to be treated may be used.
  • the water treatment apparatus has a treated water tank 61 for storing the treated water treated by the membrane separation processing means 41, and the treated water (cleaning liquid) of the treated water tank 61. ) And air are sequentially introduced into the membrane separation processing means 41 and the filtration device 10.
  • the treated water that has been subjected to membrane separation after filtration is stored in the treated water tank 61.
  • the filter body 12 of the filtration device 10 is a solid caused by particles or an inorganic flocculant made of a cationic polymer that swells in water gradually added as a flocculant by passing water to be treated and does not substantially dissolve in water. Performance deteriorates due to adhesion of contaminants such as objects and turbidity.
  • the separation membrane such as the MF membrane of the membrane separation treatment means 41 is caused by particles or inorganic flocculants made of a cationic polymer that swells in water gradually added as flocculant by the membrane separation treatment and does not substantially dissolve in water.
  • the valve 63 provided between the reaction tank 31 and the filtration device 10 and the membrane separation processing means 41 and the treated water tank 61 provided at an arbitrary frequency and opened during the membrane separation process.
  • the valve 64 is closed to interrupt the membrane separation process.
  • another valve 65 connecting the treated water tank 61 and the membrane separation processing means 41 is opened, and a liquid obtained by mixing air with the water to be treated stored in the treated water tank 61 is subjected to membrane separation treatment by a cleaning liquid introducing means 62 such as a pump.
  • the separation membrane is back-washed with a cleaning liquid by introducing it into the means 41 and passing it through the separation membrane for about 1 minute, for example.
  • the washing liquid that has passed through the membrane separation processing means 41 passes through the filtration device 10, whereby the filter body 12 is backwashed with the washing liquid. Then, the cleaning liquid is discharged as drainage from the filtration device 10 through the valve 66 to the outside of the water treatment device 60. Even if there is no pump or the like for sending the cleaning liquid between the membrane separation processing means 41 and the filtration device 10, the cleaning liquid is introduced into the filtration device 10 by the cleaning liquid introduction means 62 that introduces the cleaning liquid into the membrane separation processing means 41. Can be introduced.
  • the filtration part may differ at the time of filtration operation and at the time of backwashing, but it is reverse to the time of filtration.
  • the volume change rate of the filtration part during washing is preferably 30% or less, particularly preferably 10% or less.
  • a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water and an inorganic flocculant are used as the flocculant, but either one may be used.
  • a polymer flocculant etc. may be used and these flocculants may be used together.
  • polymer flocculant examples include poly (meth) acrylic acid, a copolymer of (meth) acrylic acid and (meth) acrylamide, and anionic organic polymer flocculants such as alkali metal salts thereof, From nonionic organic polymer flocculants such as poly (meth) acrylamide, cationic monomers such as dimethylaminoethyl (meth) acrylate or quaternary ammonium salts thereof, dimethylaminopropyl (meth) acrylamide or quaternary ammonium salts thereof And a cationic organic polymer flocculant such as a copolymer of a nonionic monomer copolymerizable with these cationic monomers.
  • the amount of the organic polymer flocculant added is not particularly limited, and may be adjusted according to the properties of the treated water, but is generally 0.01 to 10 mg / L in solid content with respect to the treated water.
  • the flocculant is introduced into the reaction tank 31, but may be introduced before the reaction tank 31.
  • a water treatment apparatus further having a purification treatment means for treated water, such as decarboxylation treatment or activated carbon treatment, may be used. And it is good also as a water treatment apparatus which comprises an ultraviolet irradiation means, an ozone treatment means, a biological treatment means, etc. as needed.
  • a coagulant if necessary, a coagulant, a bactericidal agent, a deodorant, an antifoaming agent, an anticorrosive agent, and the like may be added.
  • each additive may be added to the chemical tank 32 by mixing. it can.
  • the filter body used for the filtration apparatus consists of the core material 13 and the string-like turbidity capture
  • the core material 13 has a volume of 250 mL, and the thickness of each turbid trap 14 is 0.5 mm, width 2 mm, and length (distance from the core material when the water to be treated is passed) is 100 mm.
  • the filter bodies were 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, and 98%.
  • the volume change rate of the filtration part was almost 0% when the treated water was passed and other times.
  • the size of the filtration tank 11 is 200 mm in diameter and 500 mm in height.
  • PAC polyaluminum chloride
  • criverter EP with polymer particles for the water to be treated
  • Kurita Kogyo's CE colloid equivalent value: 1.3 meq / g (as polymer particles)
  • Table 1 shows the results of measuring the turbidity of the treated water discharged from the filtration device (treated water turbidity) and the differential pressure increase rate (differential pressure increase rate) of the filtration device.
  • the turbidity of the treated water was determined by a transmitted light measurement method using a kaolin standard solution, and the differential pressure increase rate of the filtration device was determined by the pressure difference between the inlet and the outlet.
  • the differential pressure increase rate and treatment are remarkably higher than those outside the range of 50 to 95%. It was found that water turbidity is low, clear treated water is obtained, and blockage can be suppressed.
  • Example 1 As water to be treated (raw water), industrial water with turbidity of 3.4 to 22 degrees, TOC (total organic carbon) of 0.3 to 4.8 mg / L, water temperature: 24.5 to 26.0 ° C. is shown in FIG. Using the apparatus shown (feed amount of raw water: 50 L / h), treatment was performed at LV 200 m / h while periodically changing the water quality. Note that an MF membrane was used as the separation membrane of the membrane separation processing means 41. Table 2 shows the results of measuring the turbidity of treated water discharged from the filtration device and the differential pressure increase rate of the filtration device. As shown in FIG.
  • the filtration device 10 has a filter body composed of a core material and a string-like turbid trapping part, and each turbid trapping part 14 has a thickness of 0.5 mm, a width of 2 mm, and a length of 100 mm.
  • the porosity of the filtration part at the time of water flow is 85%. Only one end of the core material 13 of the filter body 12 is fixed to the upstream plate 16 in the water flow direction. Although one end of the core material 13 is not fixed, since one end is fixed to the upstream plate 16, the filter medium spreads substantially uniformly throughout the filtration tank when the treated water flows.
  • polyaluminum chloride (PAC: 10% by weight as Al 2 O 3 ) was added as a flocculant so as to be 30 mg / L with respect to the water to be treated.
  • Example 2 The same operation as in Example 1 was performed except that 2 to 5 slits were made in addition to the portion fixed to the core of each loop-shaped turbidity trapping portion.
  • Example 3 The same operation as in Example 2 was performed except that both ends of the core member 13 of the filter body 12 were fixed to the upstream and downstream plates 16 in the water flow direction, respectively.
  • Example 4 The same operation as in Example 3 was performed except that 1.4 mg / L of Klibata EP was added to the water to be treated instead of PAC.
  • Example 5 The same operation as in Example 3 was carried out except that 0.7 mg / L of Krivata EP was used in combination with the water to be treated.
  • Example 6 The same operation as in Example 5 was performed except that the absorbance of the raw water was measured and the addition concentrations of PAC and Krivata EP were controlled based on the absorbance measurement results.
  • Example 7 The same operation as in Example 5 was performed except that the turbidity of the raw water was measured and the addition concentrations of PAC and Krivata EP were controlled based on the measurement result of the absorbance.
  • Example 8 The same operations as in Example 5 were performed except that the absorbance and turbidity of the raw water were measured and the addition concentrations of PAC and Krivata EP were controlled based on the measurement results of the absorbance and turbidity.
  • Example 1 The same operation as in Example 8 was performed except that a sand filtration device was used instead of the filtration device.
  • Example 2 As shown in Table 2, in Examples 1 to 8, it was found that the treated water turbidity and the differential pressure increase rate were low, clear treated water was obtained, and the filtration device was not clogged.
  • Example 1 When explaining each Example in detail, compared with Comparative Example 1, in Example 1, the treated water turbidity was comparable, but the differential pressure increase rate was slow. Moreover, in Example 2 which provided the slit in the filter body, the treated water turbidity dropped and the differential pressure increase rate was slower than Example 1. And in Example 3 which fixed the both ends of the filter body to the filtration tank, the to-be-processed water turbidity at the time of high turbidity fell rather than Example 2.
  • Example 4 in which particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water are used as the flocculant, flocs become coarse, and the treated water turbidity is lower than that in Example 3 and the differential pressure increase rate.
  • Example 5 in which particles composed of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water and PAC are used in combination, the treated water turbidity is lower than that in Example 3, and the differential pressure increase rate is also slower.
  • Example 6 in which the addition amount of the flocculant was controlled based on the absorbance measurement result and in Example 7 in which the addition amount of the flocculant was controlled based on the turbidity measurement result, the treated water turbidity was higher than in Example 5. Decreased and the speed of differential pressure increase slowed. Moreover, in Example 8 which controlled the addition amount of the flocculant based on the absorbance measurement result and the turbidity measurement result, the treated water turbidity was lowered and the differential pressure increase rate was also slower than in Examples 6 and 7.
  • Example 9 As the water to be treated (raw water), industrial water having a turbidity of 3.2 to 29 degrees, a TOC (total organic carbon) of 0.4 to 5 mg / L, and a water temperature of 24.5 to 26.1 ° C. was used. The same operation as Example 1 was performed except having provided the process of backwashing the membrane separation processing means and the filtration device using the treated water discharged from the membrane separation processing means. In addition, the turbidity of the treated water discharged from the filtration device and the differential pressure increase rate of the MF membrane were determined. The turbidity of the treated water was determined by a transmitted light measurement method using a kaolin standard solution, and the differential pressure increase rate of the MF membrane was determined by the pressure difference between the inlet and the outlet. The results are shown in Table 3.
  • Example 10 The same operation as in Example 9 was performed except that the treated water discharged from the membrane separation processing means having the MF membrane was mixed with air.
  • Example 11 The same operation as in Example 10 was performed except that 2 to 5 slits were made in addition to the portion fixed to the core of the loop-shaped turbidity trapping portion.
  • Example 12 The same operation as in Example 10 was performed except that both ends of the core material 13 of the filter body 12 were fixed to the upstream and downstream plates 16 in the water flow direction, respectively. In addition, since both ends of the core material 13 are fixed by the plate 16, the volume change rate of the filtration part was almost 0% when the treated water was passed and other times such as backwashing.
  • Example 13 The same operation as in Example 10 was performed except that 1.4 mg / L of Krivata EP was added to the water to be treated instead of PAC.
  • Example 14 The same operation as in Example 10 was carried out except that 0.7 mg / L of Krivata EP was used in combination with the water to be treated.
  • Example 15 The same operation as in Example 14 was performed except that the absorbance of the raw water was measured and the addition concentrations of PAC and Krivata EP were controlled based on the absorbance measurement result.
  • Example 16 The same operation as in Example 14 was performed except that the turbidity of the raw water was measured and the addition concentration of PAC and Krivata EP was controlled based on the measurement result of the turbidity.
  • Example 17 The same operations as in Example 14 were performed except that the absorbance and turbidity of the raw water were measured and the addition concentrations of PAC and Krivata EP were controlled based on the measurement results of the absorbance and turbidity.
  • Example 18 The same operation as in Example 17 was performed except that the water treatment apparatus provided with the RO membrane apparatus was provided after the membrane separation treatment means using the MF membrane.
  • the TOC concentration of RO membrane permeated water was determined by a wet oxidation-infrared absorption method. The results are shown in Table 4.
  • Example 19 Example 18 except that instead of the RO membrane device, a water treatment device provided with a regenerative ion exchange resin device was used, and the TOC concentration of permeate of the regenerative ion exchange resin device was determined by a wet oxidation-infrared absorption method. The same operation was performed.
  • Example 2 The same operation as in Example 18 was performed except that the filtration device was not used.
  • Example 9 the treated water turbidity or TOC concentration, the MF membrane differential pressure increase rate was low, clear treated water was obtained, and the MF membrane was clogged. There wasn't. In addition, the filtration device was not blocked. The details of each example will be described.
  • Example 9 the turbidity of the treated water was low, and the differential pressure increase rate was slower than that of Comparative Example 2.
  • Example 10 in which air was mixed and backwashed, the differential pressure increase rate was slower than in Example 9.
  • Example 11 in which the filter was provided with slits, the treated water turbidity was lower than in Example 10, and the differential pressure increase rate was slower.
  • Example 12 which fixed the both ends of the filter body to the filtration tank, the to-be-processed water turbidity at the time of high turbidity fell rather than Example 10.
  • Example 13 in which particles made of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water are used as the flocculant, flocs become coarse, and the treated water turbidity is lower than in Example 10 and the rate of differential pressure increase. was also late.
  • Example 14 in which particles composed of a cationic polymer that swells in water and does not substantially dissolve in water and PAC are used in combination, the turbidity of the treated water is lowered and the rate of increase in the differential pressure is also slower than in Example 13.
  • Example 15 in which the addition amount of the flocculant was controlled based on the absorbance measurement result and in Example 16 in which the addition amount of the flocculant was controlled based on the turbidity measurement result, the treated water turbidity was higher than in Example 14. Decreased and the speed of differential pressure increase slowed. Further, in Example 17 in which the addition amount of the flocculant was controlled based on the absorbance measurement result and the turbidity measurement result, the treated water turbidity was lowered and the differential pressure increase rate was also slower than in Examples 15 and 16. In Example 18, the TOC concentration of the RO membrane permeated water was lower than that in Example 19.

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Abstract

　紐状の濁質捕捉部を有し通水される被処理水中１の濁質を捕捉するろ過体１２を、通水時のろ過部の空隙率が５０～９５％となるようにろ過槽１１に充填したろ過装置とする。

Description

ろ過装置及び水処理装置
　本発明は、工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水などの被処理水を凝集処理した後段等で好適に用いることができるろ過装置及びそれを用いた水処理装置に関する。
　工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水などの被処理水を処理する方法として、例えば被処理水に無機凝集剤及びアニオン性等の高分子凝集剤を添加して被処理水に含まれる濁質を吸着や凝結等する凝集処理をした後、砂ろ過や加圧浮上処理により濁質を除去する方法がある。しかしながら砂ろ過や加圧浮上処理では、装置が大きくなってしまうという問題がある。また、被処理水の濁度が高い場合は濁質の除去が不十分になるおそれがある。
　このような問題を解決するため、特許文献１には、所定の構造を有するろ過装置、具体的には、限外濾過膜（ＵＦ）モジュール又は精密濾過膜（ＭＦ）モジュールの前段に濁質除去装置を設置して成る濾過装置であって、上記の濁質除去装置（Ａ）は、下向流形式で原水が供給され且つ上向流形式で洗浄水が供給される濁質除去装置であって、塔（１）の頂部にはバルブ付の原水供給配管と洗浄廃水排出配管とが設けられ、塔（１）の底部にはバルブ付の処理水排出配管と洗浄水供給配管と空気供給配管とが設けられ、塔内部には上部支持体（２）と下部支持体（３）とが配置され、上部支持体（２）と下部支持体（３）との間には芯紐および当該芯紐の周側に突設された濁質捕捉材から成る複数の濾材（４）が当該濾材の端部の上部吊り紐（７）と下部吊り紐（８）とによって懸垂状態で固定され、濾材（４）の芯紐ならびに上部吊り紐（７）及び下部吊り紐（８）は流水方向に沿って屈曲変形可能に構成され、上部支持体（２）と下部支持体（３）との間の距離（ＬＡ）、濾材（４）の長さ（ＬＢ）、上部吊り紐（７）の長さ（Ｌｂ１）、下部吊り紐（８）の長さ（Ｌｂ２）の関係が所定の式（１）～（３）を満足する濁質除去装置が開示されている。しかしながら、この技術では、被処理水の濁度が高い場合にはろ過装置の閉塞が生じてしまい、高速運転が難しくなるという問題がある。
　また、発電所補給水の製造装置に用いられ、ろ過体として長繊維束を用いるろ過装置が開示されているが（特許文献２参照）、このろ過装置においても、ろ過装置の閉塞が生じるという問題や、処理水質が悪化するという問題がある。
特開２００３－２４７１５号公報 特開平６－１３４４９０号公報
　本発明は上述した事情に鑑み、清澄な処理水が得られまた閉塞が抑制できるろ過装置及びそれを用いた水処理装置を提供することを目的とする。
　本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討した結果、紐状の濁質捕捉部を有し通水される被処理水中の濁質を捕捉するろ過体を、通水時のろ過部の空隙率が５０～９５％となるように、ろ過槽に充填したものとすることにより、上記目的が達成されることを見いだし、本発明を完成した。
　即ち、本発明のろ過装置は、紐状の濁質捕捉部を有し通水される被処理水中の濁質を捕捉するろ過体を、通水時のろ過部の空隙率が５０～９５％となるようにろ過槽に充填したものであることを特徴とする。
　前記ろ過体は、前記ろ過槽の通水方向の両端に接続される芯材を有し、前記紐状の濁質捕捉部は一部が前記芯材に固定されると共に前記ろ過槽の内壁面に向かって広がるように設けられていることが好ましく、また、前記紐状の濁質捕捉部に、スリットが設けられていることが好ましい。
　本発明の他の態様は、被処理水が導入される反応槽と、凝集剤を前記反応槽又は反応槽の前段で導入して被処理水に前記凝集剤を添加する凝集剤導入手段と、前記反応槽の後段に設けられ前記反応槽で凝集処理した被処理水が導入される上記ろ過装置とを具備することを特徴とする水処理装置にある。
　ここで、前記ろ過装置の後段に、被処理水を膜分離処理する膜分離処理手段を有することが好ましい。
　また、前記凝集剤は、無機凝集剤、及び、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の少なくとも一種であることが好ましい。
　さらに、前記凝集剤導入手段の前段に設けられ被処理水の吸光度を測定する吸光度測定手段と、前記吸光度測定手段で測定された吸光度に基づいて前記凝集剤の被処理水への添加量を制御する添加量制御手段とを具備していてもよく、この場合、前記吸光度が、２００～４００ｎｍの紫外部及び５００～７００ｎｍの可視部をそれぞれ１波長以上で測定した値であることが好ましい。
　また、前記凝集剤導入手段の前段に設けられ被処理水の濁度を測定する濁度測定手段と、前記濁度測定手段で測定された濁度に基づいて前記凝集剤の被処理水への添加量を制御する第２添加量制御手段とを具備していてもよい。
　そして、任意の頻度で、洗浄液及び空気を前記ろ過装置に導入する洗浄液導入手段をさらに有することが好ましい。
　紐状の濁質捕捉部を有し通水される被処理水中の濁質を捕捉するろ過体を、通水時のろ過部の空隙率が５０～９５％となるようにろ過槽に充填したものとすることにより、良好に濁質を除去することができ、且つ、閉塞も抑制されたろ過装置を提供することができる。そして、このろ過装置は前段に凝集処理手段を有する水処理装置とすることができる。また、ろ過装置の後段に膜分離処理装置を有する水処理装置とすると、清澄な処理水が得られ、膜分離処理装置の閉塞も抑制できる。高速で水処理する場合や、被処理水の濁度が高い場合に、清澄な処理水が得られ難く、また、ろ過装置や膜分離処理装置で閉塞が生じ、良好に水処理することができないという問題が生じやすいが、本発明のろ過装置を用いることにより、高速処理や濁度が高い被処理水であっても、清澄な処理水が得られ且つろ過装置や膜分離処理装置の閉塞が抑制でき、良好に水処理することができるという効果を奏する。
実施形態１に係るろ過装置の構成を示す断面図である。 実施形態１に係るろ過装置の要部拡大図である。 実施形態１に係る濁質捕捉部の一例を示す図である。 実施形態２に係る水処理装置例の概略系統図である。 実施形態２に係る水処理装置例の概略系統図である。 実施形態２に係る水処理装置例の概略系統図である。 実施形態２に係る水処理装置例の概略系統図である。
　以下に本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
　（実施形態１）
　図１は、本発明の実施形態１に係るろ過装置の構成を示す断面図であり、図２は、図１の要部拡大図である。
　図１に示すように、ろ過装置１０は、被処理水１が通水される筒状のろ過槽１１と、通水される被処理水中の濁質を捕捉するろ過体１２とを有する。該ろ過体１２は、ろ過槽１１の通水方向の両端に接続される芯材１３と、紐状の濁質捕捉部１４とからなる。そして、ろ過槽１１の通水方向両端には、濁質を含有する被処理水が自由に通水できる程度の穴が複数設けられた樹脂製等の円形のプレート１６が設けられ、各プレート１６の中心に芯材１３の両端が固定されている。また、濁質捕捉部１４は、芯材１３に一部が編みこまれて固定されると共に固定されていないいわゆるループ状の部分はろ過槽１１の内壁面に向かって放射状に広がるように設けられており、ろ過槽１１全体にろ過体１２が広がっている。このため、濁質捕捉部１４は通水方向と交差するので、濁質捕捉部１４によって被処理水１に含まれる濁質が捕捉できる。なお、紐状の濁質捕捉部１４は長い矩形（テープ）をループ状にしたものであり、図２の紐状の濁質捕捉部１４の拡大図に示すように、長手方向の端部まで達しないスリット１５が複数設けられている。このようにスリット１５を設けることにより、濁質の捕捉効果が向上する。
　ここで、ろ過体１２は、被処理水の通水時のろ過部の空隙率が５０～９５％、好ましくは６０～９０％になるようにろ過槽１１に充填されている。空隙率は下記式から求められる値である。そして、ろ過部とは、被処理水の濁質がろ過体１２に捕捉される領域、すなわち、ろ過槽１１の内壁面を側面とし通水時のろ過体１２の通水方向両端を厚さ方向の両端としてろ過体１２の濁質捕捉部１４が充填されている層の内、ろ過に寄与しない部分（本実施形態では芯材１３の部分）を排除した部分をいう。なお、ろ過に寄与しない部分が無い場合は、ろ過部は、ろ過槽１１の内壁面を側面とし通水時のろ過体１２の通水方向両端を厚さ方向の両端としてろ過体１２の濁質捕捉部１４が充填されている層をいう。「ろ過部の体積－濁質捕捉部の体積」は、例えば本実施形態のように、ろ過操作時（被処理水通水時）にろ過体１２が圧密せず、ろ過槽１１内に充填された状態のままろ過操作時のろ過部が形成される例では、被処理水で満たしたろ過槽１１にろ過体１２を入れた際に溢れた被処理水の量から芯材１３の体積を減ずることで容易に求めることができる。なお、本実施形態においては、ろ過体１２の両端がそれぞれろ過槽１１の通水方向両端に固定されており、ろ過体１２は被処理水の通水時にろ過槽１１全体に広がっているため、ろ過槽１１の内部全体から芯材１３の部分を減じた部分がろ過部である。
［式１］
　空隙率（％）＝[（ろ過部の体積－濁質捕捉部の体積）／ろ過部の体積]×１００
　このようなろ過装置１０に被処理水を通水すると、被処理水は各紐状の濁質捕捉部１４の間や濁質捕捉部１４に設けられたスリット１５の間を通り、その際被処理水に含まれる濁質が紐状の濁質捕捉部１４やスリット１５にトラップされ、濁質が除去された被処理水がろ過槽１１から排出される。そして、通水時のろ過部の空隙率が５０～９５％になるようにろ過体１２が充填されているため、通水が妨げられず且つ濁質のトラップも良好である。なお、被処理水としては、工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水（特に、工場からの廃水を生物処理した生物処理水）、及びこれらに凝集剤を添加して凝集処理した水が挙げられる。
　このように、通水時のろ過部の空隙率が５０～９５％になるようにろ過体１２を充填することにより、通水が妨げられず且つ濁質のトラップが良好になるため、ろ過装置１０の閉塞が抑制でき、また、例えば濁度３以下程度の清澄な処理水が得られるという効果を奏する。空隙率が９５％よりも高いと通水が良好になり高速でろ過し易くなるが処理水の濁度が顕著に高くなってしまい、また、５０％よりも低いと濁質のトラップは良好であるが通水が不十分でろ過装置や必要に応じて後段に設ける膜分離処理手段に閉塞が生じ、差圧上昇速度が顕著に高くなってしまう。特に、例えば１００ｍ／ｈ以上の高速でろ過運転をしたり、濁度が高い（例えば２０度以上）被処理水を処理すると、得られる処理水の濁質が悪くなるという問題や、装置が閉塞してしまうという問題が生じやすいが、空隙率が５０～９５％になるようにろ過体１２を充填したろ過装置１０とすることによって、高速運転や濁度の高い被処理水であっても、閉塞が抑制できまた清澄な処理水が得られる。勿論、低速で処理したり、濁度が低い被処理水を処理する場合であっても、閉塞が抑制できまた清澄な処理水が得られる。なお、空隙率は均一であることが好ましいため、濁質捕捉部１４がろ過槽１１の通水方向両端の近傍まで充填されていることが好ましく、また、濁質捕捉部１４がろ過槽１１の内壁面の近傍まで充填されていることが好ましい。
　また、ろ過部の体積は、被処理水の通水時と、後述する逆洗時やろ過停止時などのその他の状態とで、体積変動しないことが好ましく、ろ過部の体積変動率は３０％以下、好ましくは１０％以下であることが好ましい。このような範囲とすることで、ろ過装置をコンパクトにすることができる。
　そして、本実施形態においては、ろ過槽１１の大きさは、例えば筒状であれば、直径１００～１０００ｍｍ、高さ２００～１０００ｍｍとすることができる。なお、ろ過槽１１の大きさがろ過体１２に比べて大きい場合は、複数のろ過体１２をろ過槽１１に充填したり、ろ過体１２の濁質捕捉部１４を大きくする等して、通水時のろ過部の空隙率が５０～９５％になるようにすればよい。
　また、芯材１３や濁質捕捉部１４の材質としては、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロンなどの合成樹脂が挙げられる。ここで、芯材１３は、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロンなどの合成繊維を製造過程で編み上げることで強度を持たせてもよい。また、ねじりブラシの様に腐食されないＳＵＳや樹脂で被覆された金属による針金を芯材１３とし、濁質捕捉部１４を均等に並べた後、金属を捩ることで、放射状に広げたろ過体１２としてもよい。このように芯材１３の強度を向上させることで、芯材１３が屈曲することがなくなると共に、ろ過体１２端部の固定が容易となるので、ろ過体１２の交換作業が容易になる。
　芯材１３や濁質捕捉部１４の大きさは、空隙率が上記範囲内になるようにする以外は特に限定はないが、例えば、厚さ０．０５～２ｍｍ、幅１～５０ｍｍ、長さ（被処理水を通水した際の芯材からの距離）１０～５００ｍｍ程度、好ましくは、厚さ０．３～２ｍｍ、幅１～２０ｍｍ、長さ５０～２００ｍｍ程度とすることができる。
　上述した実施形態では、筒状のろ過槽１１としたが、筒状でなくてもよく、通水できる形状、すなわち、中空であればよく、例えば角柱に空洞を設けた形状でもよい。また、上述した例では、プレート１６に芯材１３の両端を固定したが、これに限定されず、例えば芯材の一端のみを固定するようにしてもよい。
　また、本実施形態では、ループ状の濁質捕捉部１４を芯材１３に突設するようにしたが、これに限定されず、例えば、図３に示すように、短冊状の複数の濁質捕捉部とし各濁質捕捉部の一端を芯材に固定するようにしてもよい。また、本実施形態では、濁質捕捉部１４の断面形状を四角形になるようにしたが、特に限定はなく、例えば円形状でもよい。なお、各濁質捕捉部の長さは同一でも異なっていてもよい。さらに、上述した実施形態では、濁質捕捉部１４の材質は一種類としたが、二種以上としてもよい。また、濁質捕捉部に設けるスリットは、複数でも単数でもよく、設けなくてもよい。そして、芯材１３がなくてもよく、濁質捕捉部のみで構成されるろ過体１２としてもよいが、ろ過体１２はろ過槽１１に略均一に存在していることが好ましいので、濁質捕捉部をろ過槽の所定位置に固定することが好ましい。
　（実施形態２）
　図４は、本発明の実施形態２に係る水処理装置の概略系統図である。なお、実施形態１と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略してある。
　図４に示すように、水処理装置３０は、被処理水（原水）が導入される反応槽３１と、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子等の薬品が保持される薬品槽３２から反応槽３１に薬品を導入するポンプ等からなる薬品導入手段３３と、無機凝集剤が保持される無機凝集剤槽３４から反応槽３１に無機凝集剤を導入するポンプ等からなる無機凝集剤導入手段３５と、反応槽３１で吸着や凝結など凝集処理した被処理水が導入される実施形態１のろ過装置１０とを具備する。
　このような水処理装置３０では、まず、被処理水（原水）が、反応槽３１に導入される。そして、薬品槽３２に保持された水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子等の薬品や、無機凝集剤槽３４に保持された無機凝集剤が、薬品導入手段３３や無機凝集剤導入手段３５により反応槽３１に導入され被処理水に添加される。そして、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子や無機凝集剤が添加された被処理水は、攪拌機３６で攪拌されて、凝集処理される。次いで、凝集処理された被処理水は、反応槽３１から排出され、ろ過装置１０に送られて、濁質が除去される。本発明の水処理装置３０においては、上記所定の空隙率を有するようにろ過体が充填されたろ過装置１０を用いているため、ろ過装置１０の閉塞が抑制できまた清澄な処理水が得られるという効果を奏する。
　ここで、被処理水としては、例えば、フミン酸・フルボ酸系有機物、藻類等が生産する糖などの生物代謝物、又は、界面活性剤等の合成化学物質などを含む水、具体的には、工業用水、市水、井水、河川水、湖沼水、工場廃水（特に、工場からの廃水を生物処理した生物処理水）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお、フミン質とは、植物などが微生物に分解されることにより生じる腐食物質をいい、フミン酸等を含むものであり、フミン質を含有する水は、フミン質および／またはフミン質に由来する溶解性ＣＯＤ成分、懸濁物質や色度成分を有する。
　被処理水に凝集剤として添加する水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を構成する水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーは、例えば、一級アミン、二級アミン、三級アミンおよびそれらの酸塩、四級アンモニウム基などの官能基を有するカチオン性モノマーと、実質的に水に溶解しないようにするための架橋剤モノマーとの共重合体である。カチオン性モノマーの具体例としては、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートの酸塩もしくはその４級アンモニウム塩、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドの酸塩もしくはその４級アンモニウム塩、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド等が挙げられる。架橋剤モノマーとしては、メチレンビスアクリルアミドなどのジビニルモノマーが挙げられる。また、上記カチオン性モノマーと共重合可能なアニオン性またはノニオン性モノマーとの共重合体としてもよい。共重合させるアニオン性モノマーの具体例としては、（メタ）アクリル酸、２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸およびそれらのアルカリ金属塩等が挙げられるが、その含有量は、共重合体がカチオン性ポリマーとしての性質を損なわない程度に少量である必要がある。ノニオン性モノマーとしては、（メタ）アクリルアミド、Ｎイソプロピルアクリルアミド、Ｎメチル（ＮＮジメチル）アクリルアミド、アクリロニトリル、スチレン、メチルもしくはエチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。各モノマーは１種でも複数種でもよい。なお、ジビニルモノマー等の架橋剤モノマー量は、全モノマーに対して０．０００１～０．１モル％必要であり、この量によって、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の膨潤度や水中での粒子径が調整できる。そして、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子としては、例えば、クリバータＥＰ（栗田工業製）が市販されている。また、ＷＡ２０（三菱化学社製）等のアニオン交換樹脂を、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーとして用いてもよい。また、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の平均粒子径は特に限定されないが、逆相エマルション液体やサスペンション状の分散液体中での平均粒子径、すなわち、水で膨潤していない状態の平均粒子径は１００μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．１～１０μｍである。
　上記水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を被処理水に添加する形態に特に限定はなく、例えば、粒子そのままでもよく、また、水中に分散した状態や、逆相エマルション液体やサスペンション状の分散液体の形態で添加してもよい。何れにしても、被処理水に水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を添加することによって、被処理水が凝集処理される、すなわち、被処理水が水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子と接触して、被処理水中に含まれる濁質が粒子に吸着するようにすればよい。
　また、２種以上の水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を被処理水に添加してもよい。なお、上記粒子を構成するカチオン性ポリマーは水中で膨潤し実質的に水に溶解しないため、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子も、通常の高分子凝集剤とは異なり、水中で膨潤し実質的に水に溶解しない。「実質的に水に溶解しない」とは、水溶性の程度が水中でカチオン性ポリマーからなる粒子として存在できる程度であればよく、具体的には、例えば、３０℃での水への溶解性が０．１ｇ／Ｌ以下程度であればよい。また、この粒子の水中での膨潤度は、水で膨潤していない時の粒子径に対して水中での粒子径は１０～２００倍程度である。
　ここで、逆相エマルション液体の形態とした水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子について以下に詳細に説明するが、この形態に限定されるものではない。なお、特殊なものではなく、ごく一般的な逆相（Ｗ／Ｏ）エマルションポリマーである。
　逆相エマルション液体は、上記水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマー、水、炭化水素液体及び界面活性剤を含有する。そして、各成分の質量比（％）は、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマー：水：炭化水素液体：界面活性剤＝２０～４０：２０～４０：２０～４０：２～２０で、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーと水との合計質量が、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーと水と炭化水素液体と界面活性剤との全体質量に対して４０～６０質量％とすることが好ましい。
　炭化水素液体としては、イソヘキサンなどのイソパラフィン、ｎ－ヘキサン、ケロシン、鉱物油などの脂肪族系の炭化水素液体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
　また、界面活性剤としては、例えば、ＨＬＢ（親水親油バランス）が７～１０で、炭素数１０～２０の高級脂肪族アルコールのポリオキシエチレンエーテル、もしくは、炭素数１０～２２の高級脂肪酸のポリオキシエチレンエステルが挙げられる。前者の例としては、ラウリルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコールなどのポリオキシエチレン（ＥＯ付加モル数＝３～１０）エーテルが挙げられる。後者の例としては、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸などのポリオキシエチレン（ＥＯ付加モル数＝３～１０）エステルが挙げられる。
　なお、逆相エマルション液体は、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーの原料であるカチオン性モノマーや架橋剤モノマーと、水、炭化水素液体、界面活性剤を混合してモノマーを重合（乳化重合又は懸濁重合）することにより得られるが、これに限定されるものではなく、例えば、各種モノマーを溶液重合した後、ホモジナイザーなどで粉砕し、その後、界面活性剤などの分散剤と共に炭化水素液体に添加することによっても得られる。
　水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を被処理水に添加する際には、粒子の表面積が大きいことが好ましい。したがって、上記逆相エマルション液体やサスペンション状の分散液体の形態である粒子を、撹拌下の水に添加して粒子を膨潤させた状態にした後、被処理水に添加することが好ましい。
　水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を被処理水に添加する量に特に制限は無いが、被処理水に対して０．２～５ｍｇ／Ｌ、被処理水中に含まれる濁質に対して、１～５０質量％程度とすることが好ましい。また、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を添加した被処理水のｐＨは特に制限はないが、低ｐＨ、例えばｐＨ５．０～７．５程度とすることが好ましい。凝集性が特に良好になるためである。
　なお、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を上記被処理水に添加すると、被処理水の凝集粒子（フロック）を効率よく且つ大きく形成できるため、清澄な処理水が得られやすくなるが、ろ過装置や、必要に応じてろ過装置の後段に設ける膜分離処理装置が閉塞しやすくなるという問題がある。しかしながら、本発明においては、所定の空隙率となるようにろ過体を充填したろ過装置１０を用いているため、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子に由来する閉塞も良好に抑制することができ、また、清澄な処理水を得ることができるという効果も維持できる。
　また、被処理水に添加する無機凝集剤は特に限定はなく、例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム等のアルミニウム塩、塩化第二鉄、硫酸第一鉄等の鉄塩などが挙げられる。また、無機凝集剤の添加量にも特に限定はなく、処理する被処理水の性状に応じて調整すればよいが、被処理水に対して概ねアルミニウム又は鉄換算で０．５～１０ｍｇ／Ｌである。また、被処理水の性状にもよるが、無機凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）を用いた場合、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子及び無機凝集剤を添加した被処理水のｐＨを、ｐＨ５．０～７．０程度とすると、凝集が最適となる。無機凝集剤の添加は、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を被処理水に添加する前でも後でもよく、また、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子と同時に添加してもよい。
　また、図５に示すように、上記水処理装置３０のろ過装置１０の後段に膜分離処理手段４１を設けた水処理装置４０としてもよい。膜分離処理としては、精密濾過膜（ＭＦ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、ナノ濾過膜（ＮＦ膜)、又は、逆浸透膜（ＲＯ膜）等が挙げられる。これらの膜は単独で一段以上用いてもよく、また、例えば、ＭＦ膜又はＵＦ膜で被処理水を膜分離処理した後、ＲＯ膜で膜分離処理する等、各種の膜を組み合わせる膜分離処理としてもよい。
　ここで、被処理水である工業用水、市水、井水、生物処理水などは、通常フミン酸・フルボ酸系有機物、藻類等が生産する糖などの生物代謝物や、界面活性剤等の合成化学物質などの膜汚染物質を含むため、膜分離処理をすると、膜汚染物質が膜表面に吸着して膜分離性能が劣化してしまうという問題がある。しかしながら、本実施形態においては、膜分離処理の前に、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を添加するため、該粒子に膜汚染物質が吸着して凝集した後に膜分離処理をすることになる。したがって、生物代謝物などの膜汚染物質の溶存有機物濃度が低い水を膜分離処理することができるので、膜汚染物質の膜への吸着を低減でき、膜の分離性能の劣化を抑制できる。なお、図５においては、ろ過装置１０及び膜分離処理手段４１を横にならべたが、これに限定されず、ろ過装置１０と膜分離処理手段４１を縦に一体的に重ねるようにしてもよい。これにより、設置面積を小さくすることができると共に、部品数を少なくすることができる。
　そして、上記水処理装置３０や水処理装置４０に追加して、図６に示すように、被処理水（原水）が貯留された原水槽に、被処理水の吸光度を測定する吸光度測定手段５１が設けられ、この吸光度測定手段５１で測定された吸光度データを受け取り、薬品槽３２から反応槽３１へ導入する水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の添加量、及び、無機凝集剤槽３４から反応槽３１へ導入する無機凝集剤の添加量を算出し添加量を制御する添加量制御手段５２が設けられている水処理装置５０としてもよい。
　添加量制御手段５２は、予め水質の異なる様々な吸光度の被処理水をジャーテスターで水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子及び無機凝集剤を用いて水処理することにより、被処理水の吸光度と水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の最適添加量との関係を求めた式を、添加量補正情報として有する。そして、添加量制御手段５２では、吸光度測定手段５１で測定された被処理水（原水）の吸光度データとこの関係式（添加量補正情報）とから最適添加量を算出し、薬品導入手段３３から導入される水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の添加量を制御する。また、同様に、添加量制御手段５２は、予め水質の異なる様々な吸光度の被処理水を無機凝集剤を用いて水処理することにより、被処理水の吸光度と無機凝集剤の最適添加量との関係を求めた式を、添加量補正情報として有する。そして、添加量制御手段５２では、吸光度測定手段５１で測定された被処理水（原水）の吸光度データとこの関係式（添加量補正情報）とから最適添加量を算出し、無機凝集剤導入手段１７から導入される無機凝集剤の添加量を制御する。
　水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を例に、詳述すると、まず、予め被処理水の吸光度と、その吸光度を有する被処理水を処理するのに適した水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の添加量、即ち、濁質となる溶解性有機物を凝集させるために十分な添加量であって過剰とならない量の添加量との関係を添加量制御情報として求めておく。そして、水処理する際に被処理水の吸光度を測定し、その吸光度の測定結果と、添加量補正情報とに基づいて、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の添加量を制御する。
　ここで、被処理水について、波長２００ｎｍ～４００ｎｍの紫外部と波長５００ｎｍ～７００ｎｍの可視部をそれぞれ１波長以上測定した吸光度と、溶解性有機物濃度には下記式で示す相関関係がある。
　　溶解性有機物濃度＝Ａ×[紫外部吸光度－可視部吸光度]
　そして、溶解性有機物濃度と、０．４５μｍメンブレンフィルターを用いて一定量の試料水を濾過するのに要する時間（以下「ＫＭＦ値」という。）から判断した粒子の最適な添加量との間には相関関係がある。従って、紫外部及び可視部吸光度をそれぞれ１波長以上測定することにより、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の最適添加量を推算できる。
　具体的には、水質の異なる被処理水、例えば、異なる日に採取した工業用水などの被処理水について予めジャーテストを行って、下記式（Ｉ）に示すような紫外部吸光度と可視部吸光度との差と水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の最適添加濃度との関係式（添加量制御情報）を求めておく。なお、式（Ｉ）中、Ａ～Ｃは、被処理水の溶解性有機物の濃度など水質に依存する定数であり、Ｅ２６０は波長２６０ｎｍでの吸光度、Ｅ６６０は波長６６０ｎｍでの吸光度を表す。そして、水処理する際に被処理水の吸光度を測定し、吸光度の測定結果と下記式（Ｉ）から粒子の最適添加濃度を求め、その最適添加量の粒子を被処理水に添加する。
　水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の添加濃度
　　　＝Ａ×（Ｅ２６０－Ｅ６６０）B＋Ｃ　　　(Ｉ)
　なお、上述した例では、添加量制御情報として紫外部吸光度と可視部吸光度との差と粒子の最適添加濃度との関係式を求めたものを示したが、これに限定されず、例えば、閾値制御としてもよい。閾値制御としては、吸光度差が所定値ａ1未満のときには水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の添加濃度をｂ1とし、吸光度差が所定値ａ1～ａ2のときには粒子の添加濃度をｂ2とし、吸光度差が所定値ａ2超のときには粒子の添加濃度をｂ3とするものなどが例示されるが、これに限定されない。
　このように、被処理水に含まれる濁質となる溶解性有機物量に基づいて、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の添加量を制御することにより、最適な量の水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を被処理水に添加することができるので、効率よく被処理水を処理することができる。また、被処理水の水質が変動した場合においても、変動した後の被処理水の水質に応じて水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を最適量添加するので、安定して清澄度の高い処理水を得ることができる。なお、無機凝集剤の添加量の制御についても、上記水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の添加量の制御と同様にすればよい。
　また、被処理水の濁度と溶解性有機物濃度にも相関関係があるため、吸光度の代わりに濁度を測定し、上記吸光度と同様の制御をするようにすれば、最適な量の水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子や無機凝集剤を被処理水に添加することができるので、効率よく被処理水を処理することができ、また、被処理水の水質が変動した場合においても、変動した後の被処理水の水質に応じて水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子や無機凝集剤を最適量添加するので、安定して清澄度の高い処理水を得ることができる。なお、被処理水（原水）の吸光度データに応じた凝集剤添加量の制御と、被処理水の濁度データに応じた凝集剤添加量の制御の両方を行ってもよい。
　さらに、上記水処理装置３０や水処理装置４０に追加して、被処理水の通水方向とは逆方向からろ過装置１０に洗浄液及び空気を導入する洗浄液導入手段を有する水処理装置としてもよい。具体的には、例えば図７に示すように、水処理装置は、膜分離処理手段４１で処理された被処理水を貯留する処理水槽６１を有し、この処理水槽６１の被処理水（洗浄液）及び空気を順に膜分離処理手段４１及びろ過装置１０に導入する洗浄液導入手段６２を有する。
　このような水処理装置６０では、ろ過後、膜分離処理された被処理水は、処理水槽６１に貯留される。ここで、ろ過装置１０のろ過体１２は、被処理水の通水によって次第に凝集剤として添加した水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子や無機凝集剤に起因する固形物やその他濁質などの汚染物質の付着により、性能が劣化する。また、膜分離処理手段４１のＭＦ膜などの分離膜は、膜分離処理によって次第に凝集剤として添加した水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子や無機凝集剤に起因する固形物やその他濁質などの汚染物質の付着により、膜分離性能が劣化する。そこで、任意の頻度で、反応槽３１とろ過装置１０との間に設けられたバルブ６３と、膜分離処理手段４１と処理水槽６１との間に設けられ膜分離処理の際には開かれているバルブ６４を閉じて膜分離処理を中断する。そして、処理水槽６１と膜分離処理手段４１とを繋ぐもう一つのバルブ６５を開け、処理水槽６１に貯留された被処理水に空気を混合した液をポンプ等の洗浄液導入手段６２で膜分離処理手段４１に導入して、例えば１分程度分離膜を通過させることにより、分離膜を洗浄液で逆洗する。次いで、膜分離処理手段４１を通過させた洗浄液がろ過装置１０を通過することにより、ろ過体１２を洗浄液で逆洗する。そして、洗浄液は、ろ過装置１０からバルブ６６を介して水処理装置６０外へ排水として排出される。なお、膜分離処理手段４１及びろ過装置１０の間に洗浄液を送液するためのポンプ等がなくても、膜分離処理手段４１に洗浄液を導入する洗浄液導入手段６２により、ろ過装置１０に洗浄液を導入することができる。
　そして、洗浄液及び空気による膜分離処理手段４１及びろ過装置１０の洗浄が終了した後は、再び、バルブ６３及び６４を開けバルブ６５及び６６を閉じて、ろ過及び膜分離処理を再開する。このように、ろ過装置１０及び膜分離処理手段４１を洗浄することにより、ろ過体１２及び分離膜に吸着した濁質を除去することができるので、ろ過性能や、膜分離性能の劣化を確実に抑制することができる。なお、ろ過装置１０のみに被処理水及び空気を導入するようにしてもよい。
　また、ろ過体１２の両端が固定されていない等ろ過体１２がろ過槽１１内を移動する場合には、ろ過部がろ過操作時と逆洗時とで異なることがあるが、ろ過時と逆洗時のろ過部の体積変化率は３０％以下、特に１０％以下であることが好ましい。このような範囲とすることで、水処理装置をコンパクトにすることができ、また、得られる処理水の濁度を安定させ低くすることができる。
　また、本実施形態では、凝集剤として、水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマー及び無機凝集剤を用いたが、いずれか一方でもよい。また、高分子凝集剤などを用いてもよく、これらの凝集剤を併用してもよい。高分子凝集剤としては、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸、（メタ）アクリル酸と（メタ）アクリルアミドの共重合物、及び、それらのアルカリ金属塩等のアニオン系の有機系高分子凝集剤、ポリ（メタ）アクリルアミド等のノニオン系の有機系高分子凝集剤、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレートもしくはその４級アンモニウム塩、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドもしくはその４級アンモニウム塩等のカチオン性モノマーからなるホモポリマー、及び、それらカチオン性モノマーと共重合可能なノニオン性モノマーとの共重合体等のカチオン系の有機系高分子凝集剤が挙げられる。また、有機系高分子凝集剤の添加量にも特に限定はなく、処理水の性状に応じて調整すればよいが、被処理水に対して概ね固形分で０．０１～１０ｍｇ／Ｌであるまた、本実施形態では、凝集剤を反応槽３１に導入するようにしたが、反応槽３１の前段で導入するようにしてもよい。
　また、脱炭酸処理や、活性炭処理等、被処理水の精製処理手段をさらに有する水処理装置としてもよい。そして、必要に応じて、紫外線照射手段、オゾン処理手段、生物処理手段などを具備する水処理装置としてもよい。
　さらに、必要に応じて、凝結剤、殺菌剤、消臭剤、消泡剤、防食剤などを添加してもよく、例えば、薬品槽３２に各添加剤を混合することにより、添加することができる。
　以下、実施例及び比較例に基づいてさらに詳述するが、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。
　（空隙率と差圧上昇及び処理水濁度の関係）
　被処理水（原水）として、濁度２０度の工業用水を図４に示す装置を用いて、ＬＶ２００ｍ／ｈで１週間処理した。なお、ろ過装置に用いたろ過体は、図１に示すように芯材１３及び紐状の濁質捕捉部１４からなり、ろ過槽１１の通水方向両端のプレート１６にそれぞれ両端が固定されている。そして、芯材１３は体積２５０ｍＬで、各濁質捕捉部１４の厚さは、０．５ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ（被処理水を通水した際の芯材からの距離）１００ｍｍとなるようループ状に芯材に編みこんだものであり、濁質捕捉部１４の編込み密度を変化させて、通水時のろ過部（ろ過槽１１内部の体積から芯材１３の体積を引いたもの）の空隙率が、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、９５、９８％のろ過体を作製し、各ろ過体を用いて水処理した。なお、芯材は両端で固定しているため、被処理水通水時とその他のときとではろ過部の体積変化率はほぼ０％であった。また、ろ過槽１１の大きさは、直径２００ｍｍ、高さ５００ｍｍである。また、凝集剤として、被処理水に対して３０ｍｇ／Ｌのポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ：１０重量％ ａｓ Ａｌ2Ｏ3）及び被処理水に対してポリマー粒子として０．７ｍｇ／ＬのクリバータＥＰ（栗田工業製、ＣＥ（コロイド当量値）：１．３ｍｅｑ／ｇ（ａｓポリマー粒子））を添加した。ろ過装置から排出された処理水の濁度（処理水濁度）及びろ過装置の差圧上昇速度（差圧上昇速度）を測定した結果を表１に示す。なお、処理水の濁度はカオリン標準液を用いた透過光測定方法により求め、ろ過装置の差圧上昇速度は入口と出口の圧力差で求めた。
　この結果、ろ過体を通水時のろ過部の空隙率が５０～９５％になるように充填したろ過装置では、５０～９５％の範囲外のものに比べて顕著に差圧上昇速度及び処理水濁度が低く、清澄な処理水が得られまた閉塞が抑制できることが分かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（実施例１）
　被処理水（原水）として、濁度３．４～２２度、ＴＯＣ（全有機炭素）０．３～４．８ｍｇ／Ｌ、水温：２４．５～２６．０℃の工業用水を図５に示す装置（原水の供給水量：５０Ｌ／ｈ）を用いて、定期的に水質を変動させながら、ＬＶ２００ｍ／ｈで処理した。なお、膜分離処理手段４１の分離膜として、ＭＦ膜を用いた。ろ過装置から排出された処理水の濁度及びろ過装置の差圧上昇速度を測定した結果を表２に示す。なお、ろ過装置１０は図１に示すように芯材及び紐状の濁質捕捉部からなるろ過体を有し、各濁質捕捉部１４の厚さは０．５ｍｍ、幅２ｍｍ、長さ１００ｍｍで、通水時のろ過部（ろ過槽１１内部の体積から芯材１３の体積を引いたもの）の空隙率は８５％である。そして、ろ過体１２の芯材１３の一端のみが、通水方向の上流側のプレート１６に固定されている。なお、芯材１３の一端は固定されていないが、一端が上流側のプレート１６に固定されているため、処理水の通水時にろ過体はろ過槽全体に略均一に広がっていた。また、凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ：１０重量％ａｓ Ａｌ2Ｏ3）を被処理水に対して、３０ｍｇ／Ｌとなるように添加した。
　（実施例２）
　ループ形状の各濁質捕捉部の芯材に固定された箇所以外に２～５本のスリットを入れた以外は、実施例１と同様の操作を行った。
　（実施例３）
　ろ過体１２の芯材１３の両端をそれぞれ通水方向の上流側及び下流側のプレート１６に固定するようにした以外は実施例２と同様の操作を行った。
　（実施例４）
　ＰＡＣの代わりに、クリバータＥＰを被処理水に対して１．４ｍｇ／Ｌ添加した以外は、実施例３と同様の操作を行った。
　（実施例５）
　被処理水に対して０．７ｍｇ／ＬのクリバータＥＰを併用した以外は実施例３と同様の操作を行った。
　（実施例６）
　原水の吸光度を測定し、該吸光度の測定結果に基づいてＰＡＣ及びクリバータＥＰの添加濃度を制御した以外は、実施例５と同様の操作を行った。
　（実施例７）
　原水の濁度を測定し、該吸光度の測定結果に基づいてＰＡＣ及びクリバータＥＰの添加濃度を制御した以外は、実施例５と同様の操作を行った。
　（実施例８）
　原水の吸光度及び濁度を測定し、該吸光度及び濁度の測定結果に基づいてＰＡＣ及びクリバータＥＰの添加濃度を制御した以外は、実施例５と同様の操作を行った。
　（比較例１）
　ろ過装置の代わりに、砂ろ過装置を用いた以外は、実施例８と同様の操作を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、実施例１～８では、処理水濁度及び差圧上昇速度が低く、清澄な処理水が得られ、またろ過装置の閉塞も生じなかったことが分かった。各実施例について詳述すると、実施例１では、比較例１と比較して、処理水濁度は同程度であったが、差圧上昇速度は遅かった。また、ろ過体にスリットを設けた実施例２では、実施例１よりも処理水濁度が下がり、差圧上昇速度が遅かった。そして、ろ過体の両端をろ過槽に固定した実施例３では、実施例２よりも被処理水が高濁度時の処理水濁度が低下した。水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を凝集剤として用いた実施例４では、フロックが粗大化して、実施例３よりも処理水濁度が低下し差圧上昇速度も遅くなった。水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子及びＰＡＣを併用した実施例５では、実施例３よりも処理水濁度が低下し、差圧上昇速度も遅かった。そして、吸光度測定結果に基づいて凝集剤の添加量を制御した実施例６や、濁度測定結果に基づいて凝集剤の添加量を制御した実施例７では、実施例５よりも処理水濁度が低下し差圧上昇速度も遅くなった。また、吸光度測定結果及び濁度測定結果に基づいて凝集剤の添加量を制御した実施例８では、実施例６及び７よりも、処理水濁度が低下し差圧上昇速度も遅くなった。
　（実施例９）
　被処理水（原水）として、濁度３．２～２９度、ＴＯＣ（全有機炭素）０．４～５ｍｇ／Ｌ、水温：２４．５～２６．１℃の工業用水を用い、ＭＦ膜を有する膜分離処理手段から排出された処理水を用いて膜分離処理手段及びろ過装置を逆洗する工程を設けた以外は実施例１と同様の操作を行った。なお、ろ過装置から排出された処理水の濁度及びＭＦ膜の差圧上昇速度を求めた。処理水の濁度はカオリン標準液を用いた透過光測定方法により求め、ＭＦ膜の差圧上昇速度は入口と出口の圧力差で求めた。結果を表３に示す。
　（実施例１０）
　ＭＦ膜を有する膜分離処理手段から排出された処理水に空気を混合したものを用いた以外は、実施例９と同様の操作を行った。
　（実施例１１）
　ループ形状の各濁質捕捉部の芯材に固定された箇所以外に２～５本のスリットを入れた以外は、実施例１０と同様の操作を行った。
　（実施例１２）
　ろ過体１２の芯材１３の両端をそれぞれ通水方向の上流側及び下流側プレート１６に固定するようにした以外は実施例１０と同様の操作を行った。なお、芯材１３の両端はプレート１６で固定されているため、被処理水通水時と逆洗時などのその他のときとではろ過部の体積変化率はほぼ０％であった。
　（実施例１３）
　ＰＡＣの代わりに、クリバータＥＰを被処理水に対して１．４ｍｇ／Ｌ添加した以外は、実施例１０と同様の操作を行った。
　（実施例１４）
　被処理水に対して０．７ｍｇ／ＬのクリバータＥＰを併用した以外は実施例１０と同様の操作を行った。
　（実施例１５）
　原水の吸光度を測定し、該吸光度の測定結果に基づいてＰＡＣ及びクリバータＥＰの添加濃度を制御した以外は、実施例１４と同様の操作を行った。
　（実施例１６）
　原水の濁度を測定し、該濁度の測定結果に基づいてＰＡＣ及びクリバータＥＰの添加濃度を制御した以外は、実施例１４と同様の操作を行った。
　（実施例１７）
　原水の吸光度及び濁度を測定し、該吸光度及び濁度の測定結果に基づいてＰＡＣ及びクリバータＥＰの添加濃度を制御した以外は、実施例１４と同様の操作を行った。
　（実施例１８）
　ＭＦ膜による膜分離処理手段の後段で、ＲＯ膜装置を設けた水処理装置とした以外は、実施例１７と同様の操作を行った。ＲＯ膜透過水のＴＯＣ濃度を湿式酸化－赤外吸収法で求めた。結果を表４に示す。
　（実施例１９）
　ＲＯ膜装置のかわりに、再生型イオン交換樹脂装置を設けた水処理装置とし、再生型イオン交換樹脂装置透過水のＴＯＣ濃度を湿式酸化－赤外吸収法で求めた以外は、実施例１８と同様の操作を行った。
　（比較例２）
　ろ過装置を用いなかった以外は実施例１８と同様の操作を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表３及び４に示すように、実施例９～１９では、処理水濁度又はＴＯＣ濃度、ＭＦ膜の差圧上昇速度が低く、清澄な処理水が得られ、またＭＦ膜の閉塞も生じていなかった。なお、ろ過装置の閉塞も生じなかった。各実施例について詳述すると、実施例９では、処理水の濁度も低く、また、比較例２と比較して、差圧上昇速度は遅かった。また、空気を混合して逆洗した実施例１０では、実施例９よりも差圧上昇速度は遅かった。ろ過体にスリットを設けた実施例１１では、実施例１０よりも処理水濁度が下がり、差圧上昇速度が遅かった。そして、ろ過体の両端をろ過槽に固定した実施例１２では、実施例１０よりも被処理水が高濁度時の処理水濁度が低下した。水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子を凝集剤として用いた実施例１３では、フロックが粗大化して、実施例１０よりも処理水濁度が低下し差圧上昇速度も遅くなった。水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子及びＰＡＣを併用した実施例１４では、実施例１３よりも処理水濁度が低下し差圧上昇速度も遅くなった。そして、吸光度測定結果に基づいて凝集剤の添加量を制御した実施例１５や、濁度測定結果に基づいて凝集剤の添加量を制御した実施例１６では、実施例１４よりも処理水濁度が低下し差圧上昇速度も遅くなった。また、吸光度測定結果及び濁度測定結果に基づいて凝集剤の添加量を制御した実施例１７では、実施例１５及び１６よりも、処理水濁度が低下し差圧上昇速度も遅くなった。そして、実施例１８は、実施例１９よりも、ＲＯ膜透過水のＴＯＣ濃度が低かった。
　１０、２０　ろ過装置、　１１　ろ過槽、　１２　ろ過体、　１３　芯材、　１４　濁質捕捉部、　１５　スリット、　１６　プレート、　２４　充填材、　３０、４０、５０、６０　水処理装置、　３１　反応槽、　３２　薬品槽、　３３　薬品導入手段、　３４　無機凝集剤槽、　３５　無機凝集剤導入手段、　４１　膜分離処理手段、　５１　吸光度測定手段、　５２　添加量制御手段、　６１　処理水槽、　６２　洗浄液導入手段、６３～６６　バルブ

Claims (10)

  1. 　紐状の濁質捕捉部を有し通水される被処理水中の濁質を捕捉するろ過体を、通水時のろ過部の空隙率が５０～９５％となるようにろ過槽に充填したものであることを特徴とするろ過装置。
  2. 　前記ろ過体は、前記ろ過槽の通水方向の両端に接続される芯材を有し、前記紐状の濁質捕捉部は一部が前記芯材に固定されると共に前記ろ過槽の内壁面に向かって広がるように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のろ過装置。
  3. 　前記紐状の濁質捕捉部に、スリットが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のろ過装置。
  4. 　被処理水が導入される反応槽と、凝集剤を前記反応槽又は反応槽の前段で導入して被処理水に前記凝集剤を添加する凝集剤導入手段と、前記反応槽の後段に設けられ前記反応槽で凝集処理した被処理水が導入される請求項１～３の何れかに記載するろ過装置とを具備することを特徴とする水処理装置。
  5. 　前記ろ過装置の後段に、被処理水を膜分離処理する膜分離処理手段を有することを特徴とする請求項４に記載の水処理装置。
  6. 　前記凝集剤が、無機凝集剤及び水中で膨潤し実質的に水に溶解しないカチオン性ポリマーからなる粒子の少なくとも一種であることを特徴とする請求項４又は５に記載の水処理装置。
  7. 　前記凝集剤導入手段の前段に設けられ被処理水の吸光度を測定する吸光度測定手段と、前記吸光度測定手段で測定された吸光度に基づいて前記凝集剤の被処理水への添加量を制御する添加量制御手段とを具備することを特徴とする請求項４～６の何れかに記載の水処理装置。
  8. 　前記吸光度が、２００～４００ｎｍの紫外部及び５００～７００ｎｍの可視部をそれぞれ１波長以上で測定した値であることを特徴とする請求項７に記載の水処理装置。
  9. 　前記凝集剤導入手段の前段に設けられ被処理水の濁度を測定する濁度測定手段と、前記濁度測定手段で測定された濁度に基づいて前記凝集剤の被処理水への添加量を制御する第２添加量制御手段とを具備することを特徴とする請求項４～８の何れかに記載の水処理装置。
  10. 　任意の頻度で、洗浄液及び空気を前記ろ過装置に導入する洗浄液導入手段をさらに有することを特徴とする請求項４～９の何れかに記載の水処理装置。
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