清澄水の膜ろ過運転方法
【課題】 安定した逆洗効果を得ることができ、また維持管理が容易でランニングコストも安価な清澄水の膜ろ過運転方法を提供すること。
【解決手段】 マンガン、鉄などのイオン状金属成分を含まない清澄水の膜ろ過運転方法であって、ろ過時には前記清澄水を凝集処理することなく膜ろ過処理する。一方、逆洗時にはろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させた後に、ろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するようにした。
【解決手段】 マンガン、鉄などのイオン状金属成分を含まない清澄水の膜ろ過運転方法であって、ろ過時には前記清澄水を凝集処理することなく膜ろ過処理する。一方、逆洗時にはろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させた後に、ろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定した逆洗効果を得ることができ、また維持管理が容易でランニングコストも安価な清澄水の膜ろ過運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水道施設や医薬品、食品施設など多くの施設で用いられる浄水を得る方法として、膜ろ過法が広く利用されている。この膜ろ過法は、ろ過膜により原水中の懸濁物質を除去する固液分離の技術であり、ろ過の進行に伴い１次側のろ過膜表面に原水中の懸濁物質が積層してケーキ層を形成する。このケーキ層によって、ろ過抵抗が徐々に増大し、ろ過性能が低下するようになる。
そこで、通常の膜ろ過法では、ケーキ層がある程度厚くなった時点で逆圧洗浄を行い、ろ過性能を回復させている。この逆圧洗浄（以下、単に逆洗という）は、ろ過膜の２次側（ろ過水側）から１次側（原水側）に向けて加圧水あるいは加圧空気を供給し、ろ過膜上のケーキ層を剥離・除去するようにした膜の洗浄法である。
【０００３】
一方、特許文献１〜特許文献２に開示されているように、逆洗効果の増大のために、逆洗時には２次側から供給される加圧水に次亜塩素酸などの酸化剤を添加することも行われている。なお、特許文献１に記載の発明は、マンガン、鉄などのイオン状金属成分を含む原水をろ過する場合に、イオン状金属成分が酸化剤の存在により微小析出物に変化するのを防止するものである。
【０００４】
しかしながら、清澄水（例えば、伏流水、井戸水、湧水など）を水源としている場合は、凝集剤を用いないで膜ろ過しており、従来の逆洗方法では十分なケーキ層の剥離・除去効果が得られず、ろ過膜がすぐに閉塞してしまうという現象が生じた。この結果、ろ過膜の薬品洗浄頻度が増加して頻繁な維持管理が必要となるという問題点や、ろ過処理コストも高くなるという問題点があった。
【特許文献１】特開２００４−１４１７３８号公報
【特許文献２】特開平７−６００７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記のような問題点を解決して、安定した逆洗効果を得ることができ、また維持管理も容易に行うことができ、かつランニングコストも安価なものとすることができる清澄水の膜ろ過運転方法を提供することを目的として完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明は、マンガン、鉄などのイオン状金属成分を含まない清澄水の膜ろ過運転方法であって、ろ過時には前記清澄水を凝集処理することなく膜ろ過処理し、逆洗時にはろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させた後に、ろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、逆洗時において、ろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させた後に、ろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するようにしたので、安定した逆洗効果を得ることが可能となる。しかも、酸またはアルカリによる薬品洗浄頻度も減少するため、維持管理が容易になるとともに、ランニングコストも安価になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい形態を示す。
図面は、本発明を実施するための膜ろ過装置の模式的フロー図の一例を示すもので、図において、１は原水槽、２はセラミックフィルター等からなる膜ろ過装置、３は処理水槽である。また、膜ろ過装置２の１次側には酸またはアルカリを供給するための薬液貯蔵槽４が設けられ、膜ろ過装置２の２次側には逆洗時における加圧水を供給するための加圧水槽５が設けられている。更に、この逆洗ラインには、加圧空気を供給するための圧縮空気の供給ラインと酸、アルカリの供給量を制御するためのｐＨ計６が設けられている。
【０００９】
本発明では、原水としてマンガン、鉄などのイオン状金属成分を含まない清澄水を対象とする。ここで清澄水とは、例えば伏流水、井戸水、湧水などの他、上水道や循環使用するような各種の工業用水などをいう。また、この清澄水にはマンガン、鉄などのイオン状金属成分は除去処理が必要なほどは含まれていないものとする。具体的には、溶解性のマンガン及び鉄濃度が0.1mg/L以下であるものとする。更に、清澄水を対象とするため下水処理時のようなＰＡＣ等による凝集沈殿処理は行わず、また逆洗時において微生物の繁殖を防止するための次亜塩素酸などの殺菌用酸化剤を添加することもない。
【００１０】
以下に、膜ろ過運転の方法について説明する。
先ず、ろ過時には清澄水を原水として膜ろ過装置２によって膜ろ過処理する。この時、凝集処理は行わない。ろ過処理された処理水は、処理水槽３へ導かれ浄水として再利用に供される。
次いで、逆洗時にはろ過膜の１次側にある薬液貯蔵槽４より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質を酸またはアルカリと反応させる。なお、この時、薬液の供給量はろ過膜の２次側にｐＨ計６を設置すると簡単に制御することが可能である。すなわち、ろ過膜の２次側のｐＨが変動すれば、１次側は充分に酸またはアルカリで満たされているからである。酸またはアルカリの供給により、濁質が化学反応してろ過膜表面との付着力が低下する。また、付着している濁質の種類にもよるが、供給後にろ過膜１次側及び２次側のバルブを閉じることにより、濁質と酸、アルカリを数分〜1hr程度接触させるとより効果的である。その後、ろ過膜の２次側よりろ過膜の１次側へ加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するが、濁質はろ過膜表面との付着力が低下した状態にあるため、ろ過膜表面からほぼ完全に剥離・除去されることとなる。ここで、加圧水を利用して逆洗する場合は、ろ過水を加圧水槽に貯留しておく必要があるが、ろ過時に、バルブを切り替えて、ろ過時にあらかじめ貯留しておいても良いし、逆洗時に酸、またはアルカリとろ過膜を接触させている間に、処理水槽から移送しておいても良い。また、加圧空気を用いる場合は、圧縮空気の供給ラインから直接加圧空気を供給すればよい。
【００１１】
このように、本発明では逆洗時にろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させ、次いでろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するようにしたので、濁質の除去を効率よく行うことができ、安定した逆洗効果を得ることができる。しかも、酸またはアルカリの供給はろ過膜の１次側に行うものであるので、その使用量を最小限のものとすることができ、更に従来のように凝集剤や酸化剤を使用しないため、薬剤費用も安価でランニングコストを大幅に低減することもできるものである。
【実施例１】
【００１２】
伏流水を原水とした膜ろ過運転を実施し、膜差圧の変化を１ヶ月観察した。運転は、膜ろ過流束８ｍ3/(ｍ2・日)で、３時間ごとに通常の加圧水のみの逆洗を実施する条件と３時間ごとにろ過膜の１次側からアルカリを供給してから、5分間接触させた後、加圧水を供給して逆洗を実施する条件を並列して実施した。運転条件及び１ヶ月後の膜差圧の上昇(kPa/month)を表１にまとめた。
【００１３】
【表１】
表１より、アルカリの供給により、膜差圧の上昇が抑制されていることが明らかである。
【実施例２】
【００１４】
井戸水を原水とした膜ろ過運転を実施し、膜差圧の変化を１ヶ月観察した。運転は、膜ろ過流束８ｍ3/(ｍ2・日)で、３時間ごとに通常の加圧空気のみの逆洗を実施する条件と３時間ごとにろ過膜の１次側から酸を供給してから、加圧空気を供給して逆洗を実施する条件を並列して実施した。運転条件及び１ヶ月後の膜差圧の上昇(kPa/month)を表２にまとめた。
【００１５】
【表２】
表２より、酸の供給により、膜差圧の上昇が抑制されていることが明らかである。
【００１６】
以上の説明からも明らかなように、本発明はマンガン、鉄などのイオン状金属成分を含まない清澄水の膜ろ過運転方法であって、ろ過時には前記清澄水を凝集処理することなく膜ろ過処理し、逆洗時にはろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させた後に、ろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より完全に剥離・除去するようにしたので、安定した逆洗効果を得ることが可能となる。しかも、酸またはアルカリによる薬品洗浄頻度も減少するため、維持管理が容易になるとともに、ランニングコストも安価になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００１８】
１ 原水槽
２ 膜ろ過装置
３ 処理水槽
４ 薬液貯蔵槽
５ 加圧水槽
６ ｐＨ計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安定した逆洗効果を得ることができ、また維持管理が容易でランニングコストも安価な清澄水の膜ろ過運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水道施設や医薬品、食品施設など多くの施設で用いられる浄水を得る方法として、膜ろ過法が広く利用されている。この膜ろ過法は、ろ過膜により原水中の懸濁物質を除去する固液分離の技術であり、ろ過の進行に伴い１次側のろ過膜表面に原水中の懸濁物質が積層してケーキ層を形成する。このケーキ層によって、ろ過抵抗が徐々に増大し、ろ過性能が低下するようになる。
そこで、通常の膜ろ過法では、ケーキ層がある程度厚くなった時点で逆圧洗浄を行い、ろ過性能を回復させている。この逆圧洗浄（以下、単に逆洗という）は、ろ過膜の２次側（ろ過水側）から１次側（原水側）に向けて加圧水あるいは加圧空気を供給し、ろ過膜上のケーキ層を剥離・除去するようにした膜の洗浄法である。
【０００３】
一方、特許文献１〜特許文献２に開示されているように、逆洗効果の増大のために、逆洗時には２次側から供給される加圧水に次亜塩素酸などの酸化剤を添加することも行われている。なお、特許文献１に記載の発明は、マンガン、鉄などのイオン状金属成分を含む原水をろ過する場合に、イオン状金属成分が酸化剤の存在により微小析出物に変化するのを防止するものである。
【０００４】
しかしながら、清澄水（例えば、伏流水、井戸水、湧水など）を水源としている場合は、凝集剤を用いないで膜ろ過しており、従来の逆洗方法では十分なケーキ層の剥離・除去効果が得られず、ろ過膜がすぐに閉塞してしまうという現象が生じた。この結果、ろ過膜の薬品洗浄頻度が増加して頻繁な維持管理が必要となるという問題点や、ろ過処理コストも高くなるという問題点があった。
【特許文献１】特開２００４−１４１７３８号公報
【特許文献２】特開平７−６００７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記のような問題点を解決して、安定した逆洗効果を得ることができ、また維持管理も容易に行うことができ、かつランニングコストも安価なものとすることができる清澄水の膜ろ過運転方法を提供することを目的として完成されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明は、マンガン、鉄などのイオン状金属成分を含まない清澄水の膜ろ過運転方法であって、ろ過時には前記清澄水を凝集処理することなく膜ろ過処理し、逆洗時にはろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させた後に、ろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、逆洗時において、ろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させた後に、ろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するようにしたので、安定した逆洗効果を得ることが可能となる。しかも、酸またはアルカリによる薬品洗浄頻度も減少するため、維持管理が容易になるとともに、ランニングコストも安価になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい形態を示す。
図面は、本発明を実施するための膜ろ過装置の模式的フロー図の一例を示すもので、図において、１は原水槽、２はセラミックフィルター等からなる膜ろ過装置、３は処理水槽である。また、膜ろ過装置２の１次側には酸またはアルカリを供給するための薬液貯蔵槽４が設けられ、膜ろ過装置２の２次側には逆洗時における加圧水を供給するための加圧水槽５が設けられている。更に、この逆洗ラインには、加圧空気を供給するための圧縮空気の供給ラインと酸、アルカリの供給量を制御するためのｐＨ計６が設けられている。
【０００９】
本発明では、原水としてマンガン、鉄などのイオン状金属成分を含まない清澄水を対象とする。ここで清澄水とは、例えば伏流水、井戸水、湧水などの他、上水道や循環使用するような各種の工業用水などをいう。また、この清澄水にはマンガン、鉄などのイオン状金属成分は除去処理が必要なほどは含まれていないものとする。具体的には、溶解性のマンガン及び鉄濃度が0.1mg/L以下であるものとする。更に、清澄水を対象とするため下水処理時のようなＰＡＣ等による凝集沈殿処理は行わず、また逆洗時において微生物の繁殖を防止するための次亜塩素酸などの殺菌用酸化剤を添加することもない。
【００１０】
以下に、膜ろ過運転の方法について説明する。
先ず、ろ過時には清澄水を原水として膜ろ過装置２によって膜ろ過処理する。この時、凝集処理は行わない。ろ過処理された処理水は、処理水槽３へ導かれ浄水として再利用に供される。
次いで、逆洗時にはろ過膜の１次側にある薬液貯蔵槽４より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質を酸またはアルカリと反応させる。なお、この時、薬液の供給量はろ過膜の２次側にｐＨ計６を設置すると簡単に制御することが可能である。すなわち、ろ過膜の２次側のｐＨが変動すれば、１次側は充分に酸またはアルカリで満たされているからである。酸またはアルカリの供給により、濁質が化学反応してろ過膜表面との付着力が低下する。また、付着している濁質の種類にもよるが、供給後にろ過膜１次側及び２次側のバルブを閉じることにより、濁質と酸、アルカリを数分〜1hr程度接触させるとより効果的である。その後、ろ過膜の２次側よりろ過膜の１次側へ加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するが、濁質はろ過膜表面との付着力が低下した状態にあるため、ろ過膜表面からほぼ完全に剥離・除去されることとなる。ここで、加圧水を利用して逆洗する場合は、ろ過水を加圧水槽に貯留しておく必要があるが、ろ過時に、バルブを切り替えて、ろ過時にあらかじめ貯留しておいても良いし、逆洗時に酸、またはアルカリとろ過膜を接触させている間に、処理水槽から移送しておいても良い。また、加圧空気を用いる場合は、圧縮空気の供給ラインから直接加圧空気を供給すればよい。
【００１１】
このように、本発明では逆洗時にろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させ、次いでろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するようにしたので、濁質の除去を効率よく行うことができ、安定した逆洗効果を得ることができる。しかも、酸またはアルカリの供給はろ過膜の１次側に行うものであるので、その使用量を最小限のものとすることができ、更に従来のように凝集剤や酸化剤を使用しないため、薬剤費用も安価でランニングコストを大幅に低減することもできるものである。
【実施例１】
【００１２】
伏流水を原水とした膜ろ過運転を実施し、膜差圧の変化を１ヶ月観察した。運転は、膜ろ過流束８ｍ3/(ｍ2・日)で、３時間ごとに通常の加圧水のみの逆洗を実施する条件と３時間ごとにろ過膜の１次側からアルカリを供給してから、5分間接触させた後、加圧水を供給して逆洗を実施する条件を並列して実施した。運転条件及び１ヶ月後の膜差圧の上昇(kPa/month)を表１にまとめた。
【００１３】
【表１】
表１より、アルカリの供給により、膜差圧の上昇が抑制されていることが明らかである。
【実施例２】
【００１４】
井戸水を原水とした膜ろ過運転を実施し、膜差圧の変化を１ヶ月観察した。運転は、膜ろ過流束８ｍ3/(ｍ2・日)で、３時間ごとに通常の加圧空気のみの逆洗を実施する条件と３時間ごとにろ過膜の１次側から酸を供給してから、加圧空気を供給して逆洗を実施する条件を並列して実施した。運転条件及び１ヶ月後の膜差圧の上昇(kPa/month)を表２にまとめた。
【００１５】
【表２】
表２より、酸の供給により、膜差圧の上昇が抑制されていることが明らかである。
【００１６】
以上の説明からも明らかなように、本発明はマンガン、鉄などのイオン状金属成分を含まない清澄水の膜ろ過運転方法であって、ろ過時には前記清澄水を凝集処理することなく膜ろ過処理し、逆洗時にはろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させた後に、ろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より完全に剥離・除去するようにしたので、安定した逆洗効果を得ることが可能となる。しかも、酸またはアルカリによる薬品洗浄頻度も減少するため、維持管理が容易になるとともに、ランニングコストも安価になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００１８】
１ 原水槽
２ 膜ろ過装置
３ 処理水槽
４ 薬液貯蔵槽
５ 加圧水槽
６ ｐＨ計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンガン、鉄などのイオン状金属成分を含まない清澄水の膜ろ過運転方法であって、ろ過時には前記清澄水を凝集処理することなく膜ろ過処理し、逆洗時にはろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させた後に、ろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するようにしたことを特徴とする清澄水の膜ろ過運転方法。
【請求項１】
マンガン、鉄などのイオン状金属成分を含まない清澄水の膜ろ過運転方法であって、ろ過時には前記清澄水を凝集処理することなく膜ろ過処理し、逆洗時にはろ過膜の１次側より酸またはアルカリを供給して、ろ過膜表面に捕集した濁質と反応させた後に、ろ過膜の２次側より加圧水あるいは加圧空気を供給して前記濁質をろ過膜より剥離・除去するようにしたことを特徴とする清澄水の膜ろ過運転方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−２８１１２１（Ｐ２００６−２８１１２１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０６００１（Ｐ２００５−１０６００１）
【出願日】平成１７年４月１日（２００５．４．１）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１日（２００５．４．１）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
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