浄水処理方法

【課題】ポンプやエジェクタの設置台数を少なくして設備コストを低下させることができ、しかも粉末活性炭の必要添加量の大幅な変動に対応して粉末活性炭の添加量を変化させ、臭気成分を確実に吸着することができる浄水処理方法を提供する。
【解決手段】原水に活性炭供給装置２により粉末活性炭を添加し、膜モジュール３で膜ろ過する。原水の最大臭気濃度に対応する送液量を持つ単一の活性炭供給装置１を、原水の臭気濃度に応じた時間ずつ間欠運転する。粉末活性炭は膜モジュール３の内部に保持され、粉末活性炭により臭気を吸着する。活性炭供給装置２としてはスラリーポンプまたはエジェクタが用いられる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性炭と膜ろ過とを組み合わせて原水中のＳＳや臭気などを除去する浄水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の浄水処理方法は、原水に凝集、沈殿、砂ろ過の各操作を加えて原水中のＳＳを除去する方法であったが、これらの通常の浄水処理によっては除去することができない臭気成分や色度成分などを取り除くために、原水に粉末活性炭を注入してこれらを吸着させることが古くから行われている。
【０００３】
例えば特許文献１には、撹拌翼を備えた槽内で粉末活性炭を水と撹拌して高濃度スラリーを形成しておき、定量ポンプを用いて原水に定量供給することが記載されている。また特許文献２には、粉末活性炭のサイロの下方に定量切り出し機と混合器とを設置し、切り出された粉末活性炭に混合器の内部で水を噴射してスラリーとし、エジェクタを用いて原水に定量供給することが記載されている。
【０００４】
ところがこのような定量供給方式では、原水への粉末活性炭の添加量が限定されるので、実用上の問題があった。なぜならば、原水に含まれる臭気成分量の変動は非常に大きく、一般に冬季には原水中の臭気成分が少ないために粉末活性炭の添加量は僅かでよいが、夏季には臭気成分が増加するために大量の粉末活性炭を必要とする。そのため原水への好ましい粉末活性炭の添加量の比率は、１：１００を越えることがある。
【０００５】
しかし粉末活性炭のスラリーを原水へ供給するポンプやエジェクタは装置自体の持つ送液量の調整幅は多くても１：１０であり、一台では広範な比率に対応することができない。そこで定格送液量の異なる複数のポンプやエジェクタを並列に配置し、必要な活性炭量に応じて稼動させるポンプまたはエジェクタを変更する運転方法を採用していたが、複数種類のポンプやエジェクタが必要となるのみならず、それに伴うバルブや配管も必要となり、設備コストが高くなるうえ、制御系統も複雑化するという問題があった。
【０００６】
また設備コストを下げるためにポンプやエジェクタの数を減らすと、送液量の調整幅を十分に確保することができず、必要以上の粉末活性炭を添加するという無駄を生じたり、必要量の粉末活性炭を添加することができず、臭気成分を完全に除去することができないことがあった。
【特許文献１】特開平９−１９２６４８号公報
【特許文献２】特開平９−１５５３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、ポンプやエジェクタの設置台数を少なくして設備コストを低下させることができ、しかも季節によって１：１００を越えることがある粉末活性炭の必要添加量の変動に対応して粉末活性炭の添加量を変化させ、臭気成分を確実に吸着することができる浄水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は上記の課題を解決するために検討を重ねた結果、粉末活性炭と膜モジュールとを用いた浄水処理方法においては、原水中に添加された粉末活性炭は膜モジュール内部に留まること、膜モジュール内部に留まっている粉末活性炭は未だ十分な吸着性能を維持しているため、必ずしも連続的に原水中に粉末活性炭を添加する必要がないことを究明した。
【０００９】
本発明は上記した知見に基づいてなされたものであって、原水に粉末活性炭を添加し、膜モジュールで膜ろ過する浄水処理方法であって、原水の最大臭気濃度に対応する送液量を持つ単一の活性炭供給装置を、原水の臭気濃度に応じた時間ずつ間欠運転し、膜モジュール内に保持される粉末活性炭により臭気を吸着させることを特徴とするものである。なお、活性炭供給装置がポンプまたはエジェクタであることが好ましく、膜モジュールがセラミック膜モジュールであることが好ましい。また、活性炭供給装置自体の持つ送液量の調整機能を併用して原水に粉末活性炭を添加することが好ましい。さらに、粉末活性炭として、平均粒径が２０μｍ以下の微粉活性炭を使用することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の浄水処理方法では、最大臭気濃度に対応する送液量を持つ単一の活性炭供給装置を、原水の臭気濃度に応じて間欠運転する。添加された粉末活性炭はその吸着能力の大半を残したままで膜モジュール内部に留まり、原水中への粉末活性炭の供給がないときにも、膜モジュールを通過する原水中の臭気成分を吸着して除去することができる。このため本発明によれば、ポンプまたはエジェクタなどの活性炭供給装置を多数設置することなく、臭気成分を確実に吸着することができる。したがって従来に比較して設備コストが安く、制御系統を簡素化することができ、粉末活性炭の使用量が無駄になることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の第1の実施形態を説明するブロック図であり、浄水処理場の一部を示すものである。１は粉末活性炭のスラリーが貯留されているスラリー貯留タンク、２はこのスラリー貯留タンク1内の粉末活性炭のスラリーを原水ライン４中に供給する活性炭供給装置であり、この第1の実施形態では単一のスラリーポンプである。３は原水を膜ろ過して処理水５を得る膜モジュールであり、ここではセラミック膜をケーシングの内部に収納したセラミック膜モジュールが使用されている。なお使用される粉末活性炭は、平均粒径が２０μｍ以下の微粉活性炭とすることが好ましい。
【００１２】
活性炭供給装置２であるスラリーポンプは、この浄水処理場の原水の臭気濃度が最大となる夏季においても、臭気成分を吸着させることができる量の活性炭の送液能力を備え大型のものである。夏季にはその送液能力をフルに活かすために連続運転を行うが、その他の季節には原水中の臭気成分を吸着させるに必要な粉末活性炭の量は大幅に減少し、この大型のスラリーポンプ自体が持つ送液量の調整範囲を越える。
【００１３】
そこで本発明では間欠運転制御装置１０を活性炭供給装置２に取り付け、原水の臭気濃度に応じた時間ずつ間欠運転させる。例えば必要な送液量がスラリーポンプの定格送液量の１/１０である場合には、まずスラリーポンプ自体の調整機能を利用して送液量を１/５に絞ったうえで、さらに運転時間と停止時間を半々とする。また、必要な送液量がスラリーポンプの定格送液量の１/５０である場合には送液量を１/５に絞ったうえで、スラリーポンプの運転時間と停止時間を１：１０とする。
【００１４】
なお、原水中の臭気成分量はごく微量であってその含有量を正確に自動計測できる機器は高価であり普及していないため、一般的に粉末活性炭の必要添加量は検査員の官能テストによって決定され、間欠運転制御装置１０に入力される。通常、原水中の臭気成分は急激に変化することはないため、定期的な官能テストによって添加量を設定すれば、上水に異臭が感じられることはない。
【００１５】
このように活性炭供給装置２を間欠運転すると、その停止時間中は原水に粉末活性炭が添加されないまま膜モジュール３で膜ろ過が行われることとなる。しかし活性炭供給装置２の運転中に原水に添加された粉末活性炭は膜モジュール３の内部に蓄積されていくため、活性炭供給装置２の停止時間中にも原水は蓄積された粉末活性炭と接触し、臭気成分が吸着される。なお膜モジュール３は従来と同様に定期的に逆洗されるため、吸着能力を失った粉末活性炭は逆洗排水とともに除去される。
【００１６】
図２は本発明の第2の実施形態を示すもので、第1の実施形態における活性炭供給装置２をスラリーポンプからエジェクタ６に置き換えたものである。エジェクタ６は給水管7上に設置されており、スラリー貯留タンク１内の粉末活性炭のスラリーを水流により吸引し、原水に供給する。なおエジェクタ６の前後には調整弁８，９が配置されており、間欠運転制御装置１０はこれらの調整弁８，９を自動的に開閉する。
【００１７】
この第2の実施形態の場合にも、活性炭供給装置２であるエジェクタ６を、原水の最大臭気濃度に対応する送液量を持つ単一のエジェクタとし、原水の臭気濃度に応じた時間ずつ間欠運転する。原水に添加された粉末活性炭は膜モジュール３の内部に蓄積されていくため、エジェクタ６の停止時間中にも原水は蓄積された粉末活性炭と接触し、臭気成分が吸着されることは第1の実施形態と同じである。
【００１８】
何れの実施形態においても、使用する活性炭供給装置２は単一であるから、従来のように定格の異なる複数台の活性炭供給装置を必要とせず、設備コストの低減と、制御系統の簡素化を図ることができる。しかも粉末活性炭の無駄がなく、原水中の臭気成分の変動に応じて確実に臭気を吸着させることができる。以下に本発明の実施例を示す。
【実施例１】
【００１９】
原水流量が５０Ｌ/分、活性炭添加量が季節によって１〜５０ｍｇ/Ｌの範囲で変動する場合には、これまで定格の異なる3台のスラリーポンプが配置されていた。小容量のポンプの送液量レンジは０．１〜０．８ｍＬ/分、中容量のポンプの送液量レンジは０．８〜４．６ｍＬ/分、大容量のポンプの送液量レンジは４〜２８ｍＬ/分である。またスラリー濃度は１０％である。必要添加量とポンプの選択は、表１のとおりである。
【００２０】
【表１】

【００２１】
本発明を適用し、大容量のポンプのみを間欠運転する方法に切り替えた。その運転方法は表２に示すとおりである。
【００２２】
【表２】

【００２３】
このように本発明によれば単一のポンプを用いて従来と同量の粉末活性炭を添加することができた。
【実施例２】
【００２４】
次に間欠運転が処理水の臭気に及ぼす影響を確認するため、原水臭気１００ｎｇ/Ｌに対して１ｍｇ/Ｌの活性炭添加を、従来法と本発明法とにより行った。従来法は小容量のポンプを送液量０．５ｍＬ/分で連続運転する方法であり、その場合の活性炭送液量と処理水臭気濃度は図３のグラフに示すように変化した。なお、使用した粉末活性炭は粒径が２０μｍ以下の微粉活性炭である。
【００２５】
一方、本発明法は大容量のポンプを用い、送液量５．０ｍＬ/分で６分間稼動、５４分間停止（稼動率１/１０）の間欠運転を行わせる方法である。その場合の活性炭送液量と処理水臭気濃度は図４のグラフに示すとおりである。本発明方法では間欠運転に伴って臭気濃度に変動が見られるものの、その最大値は８０ｎｇ/Ｌと従来法と同等のレベルにあり、平均値はむしろ低めになるので、間欠運転によっても従来法に遜色のない処理性を得られることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第1の実施形態を説明するブロック図である。
【図２】第２の実施形態を説明するブロック図である。
【図３】従来法の活性炭送液量と処理水臭気濃度の変化を示すグラフである。
【図４】本発明法の活性炭送液量と処理水臭気濃度の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２７】
１スラリー貯留タンク
２活性炭供給装置
３膜モジュール
４原水ライン
５処理水
６エジェクタ
７給水管
８調整弁
９調整弁
１０間欠運転制御装置

【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に粉末活性炭を添加し、膜モジュールで膜ろ過する浄水処理方法であって、原水の最大臭気濃度に対応する送液量を持つ単一の活性炭供給装置を、原水の臭気濃度に応じた時間ずつ間欠運転し、膜モジュール内に保持される粉末活性炭により臭気を吸着させることを特徴とする浄水処理方法。
【請求項２】
活性炭供給装置が、ポンプまたはエジェクタであることを特徴とする請求項１に記載の浄水処理方法。
【請求項３】
膜モジュールがセラミック膜モジュールであることを特徴とする請求項１に記載の浄水処理方法。
【請求項４】
活性炭供給装置自体の持つ送液量の調整機能を併用し、原水に粉末活性炭を添加することを特徴とする請求項１に記載の浄水処理方法。
【請求項５】
粉末活性炭として、平均粒径が２０μｍ以下の微粉活性炭を使用することを特徴とする請求項１に記載の浄水処理方法。

【図１】