膜ろ過処理システム
【課題】粒状活性炭等を膜ろ過装置の前段で分離あるいは回収することで膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分や微量有害物質を吸着除去することを課題とする。
【解決手段】水源から取水した原水を貯留する着水井２と、前記着水井に活性炭を供給する活性炭添加設備８と、処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する固液分離装置３と、凝集剤を供給する凝集剤添加設備９と、フロックを形成させるためのフロック形成池５と、水と不溶解性成分を分離する膜ろ過装置６とを備え、前記着水井の後段に前記固液分離装置が設置されていることを特徴とする膜ろ過処理システム。
【解決手段】水源から取水した原水を貯留する着水井２と、前記着水井に活性炭を供給する活性炭添加設備８と、処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する固液分離装置３と、凝集剤を供給する凝集剤添加設備９と、フロックを形成させるためのフロック形成池５と、水と不溶解性成分を分離する膜ろ過装置６とを備え、前記着水井の後段に前記固液分離装置が設置されていることを特徴とする膜ろ過処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水場における水処理プロセスにおいて、活性炭と膜ろ過を組み合わせて水と不溶解性成分または水と溶質成分を分離する膜ろ過処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場において、活性炭処理は、緩速ろ過、急速ろ過、膜ろ過といった不溶解性成分を対象とした処理プロセスでは除去できない溶解性成分、例えば、２−メチルイソボルネオール（２−ＭＩＢ）、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去する目的で導入されている。浄水場で用いられる活性炭には粒状活性炭と粉末活性炭、さらに粉末活性炭を微細化した微粉炭があり、それぞれ粒径、使用法が異なっている。
【０００３】
粉末活性炭あるいは微粉炭と膜ろ過を併用する技術としては、例えば、特許文献１が知られている。特許文献１は、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ものである。特許文献１には、粉末活性炭として、平均粒径が２０μｍ以下の微粉炭を使用することが好ましい旨記載されている。しかしながら、特許文献１のように、粉末活性炭や微粉活性炭と膜ろ過を併用した場合、活性炭の微細な粉末により膜の目詰まりを引き起こすという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２９５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、粒状活性炭、粉末活性炭、微粉炭を膜ろ過装置の前段で分離あるいは回収することで膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分、例えば、２−ＭＩＢ、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去する膜ろ過処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る膜ろ過処理システムは、水源から取水した原水を貯留する着水井と、前記着水井に活性炭を供給する活性炭添加設備と、処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する固液分離装置と、凝集剤を供給する凝集剤添加設備と、フロックを形成させるためのフロック形成池と、水と不溶解性成分を分離する膜ろ過装置とを備え、前記着水井の後段に前記固液分離装置が設置されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る膜ろ過処理システムは、水源から取水した原水を貯留する着水井と、前記着水井に活性炭を供給する活性炭添加設備と、処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する固液分離装置と、凝集剤を供給する凝集剤添加設備と、フロックを形成させるためのフロック形成池と、水と溶質成分を分離する膜ろ過装置とを備え、前記フロック形成池の後段に前記固液分離装置が設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、粒状活性炭、粉末活性炭、微粉炭を膜ろ過装置の前段で分離あるいは回収することで膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分や低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図２】本発明の実施例２に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図３】本発明の実施例７に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図４】本発明の実施例８に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図５】本発明の実施例９に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図６】本発明の実施例１０に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図７】本発明の実施例１１に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図８】本発明の実施例１２に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図９】本発明の実施例１４に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図１０】本発明の実施例１５に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図１１】本発明の実施例１６に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図１２】本発明の実施例１７に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図１３】本発明の実施例１８に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図１４】本発明の実施例１９に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明に係る膜ろ過処理システムについて更に詳しく説明する。
本発明において、活性炭添加設備に収容される活性炭としては、平均粒径１５０μｍ以上の粒状活性炭、もしくは平均粒径１５０μｍ未満の粉末活性炭、もしくは粉末活性炭を微細化した平均粒径２０μｍ未満の微粉炭が挙げられる。
【００１１】
粒状活性炭は、一般に、急速ろ過プロセスにおける砂ろ過の後段に設置され、カラムに１〜２ｍの厚さでろ過槽に充填される。除去対象は、低分子量の着色成分（分子量：約１５００以下）や、その他の有機化合物である。粒状活性炭は吸着とともに活性炭の破過が進む。破過とは、吸着速度と脱着速度がつりあって平衡となり、吸着能力を示さなくなった状態を表す。粒状活性炭は回収により再生が可能である。再生方法としては、９００℃前後の高温で水蒸気を用いて活性化する水蒸気賦活法と、塩化亜鉛、硫酸等の薬品に浸漬した後、炭化させる薬品賦活法が知られている。薬品賦活法は処理水中に亜鉛などの薬品が溶出することがあるため、浄水処理用の活性炭再生には水蒸気賦活法が主流となっている。再生された活性炭の吸着能力は、新品の活性炭と比べて劣り、再生操作を繰り返すと徐々に吸着能力は低下していく。粒状活性炭による処理は、対象物質を恒久的に除去する際に用いられる。
【００１２】
粉末活性炭は、浄水場では、特に粒径７５μｍ以下の水蒸気賦活法で作られたものが多く用いられる。渇水時や夏季に藻類および放線菌の増殖により生じる臭気発生時や、水質事故などによる一時的な原水水質悪化時に、原水に粉末活性炭を投入して吸着除去する。一般に、取水井や着水井などの凝集沈殿より前のプロセスに適用される。粉末活性炭はその粒径の細かさから回収が難しいため再生処理も困難である。通常、粉末活性炭は凝集沈殿槽でフロック化され、沈降、分離される。粉末活性炭は、夏季の臭気発生時や緊急・非常時の一時的な対策として用いられる。微粉炭は、通常の粉末活性炭に比べ比表面積が大きいため、投入量を抑制することができる。
【００１３】
次に、本発明に係る膜ろ過処理システムの具体的な例について図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１を参照する。
図中の符番１は、沈砂池である。この沈砂池１の下流側には、着水井２、固液分離装置３、混和池４、フロック形成池５、膜ろ過装置６、浄水池７が順次接続されている。着水井２には、平均粒径１５０μｍ未満の粉末活性炭を供給する活性炭添加設備８が接続されている。前記混和池４には、凝集剤を供給する凝集剤添加設備９が接続されている。ここで、着水井２は、水源から取水した原水を貯留する機能を有する。固液分離装置３は、処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する機能を有する。混和池４は、粉末活性炭を分離した原水と凝集剤添加設備９からの凝集剤を攪拌するための機能を有する。フロック形成池５は、固液分離装置３で分離されなかった微細な活性炭のフロックを成長させるための機能を有する。膜ろ過装置６には精密ろ過膜または限外ろ過膜等が配置され、水と不溶解性成分が分離される。
【００１４】
次に、図１のろ過膜処理システムの作用について説明する。
原水は水源から取水され、沈砂池１を経て着水井２に一時的に貯留される。原水の水質状況に応じて、活性炭添加設備８により活性炭を着水井２に投入し、不溶解性成分の吸着除去を行う。投入する活性炭の量は、取水水質の状況に応じて調整する。活性炭が供給された原水は、固液分離装置３へ導入され、活性炭が分離・回収される。分離されなかった微細な活性炭（微粉炭）は凝集剤添加設備９により供給される凝集剤と混和池４で混和されてフロックを生成し、フロック形成池５で成長する。膜ろ過装置６に供給された活性炭を含むフロックは膜ろ過装置６に配置された精密ろ過膜、限外ろ過膜などにより分離され、膜の処理水等による定期的な逆洗により膜面から除去される。膜ろ過装置６で処理された処理水は、浄水池７に送られる。浄水池７には消毒剤１０が供給される。
【００１５】
実施例１に係るろ過膜処理システムは、図１に示すように、沈砂池１と、この沈砂池１の下流側に順次配置された、着水井２、固液分離装置３、混和池４、フロック形成池５、膜ろ過装置６、浄水池７と、粉末活性炭を着水井２に供給する活性炭添加設備８と、凝集剤を混和池４に供給する凝集剤添加設備９を備えた構成になっている。このシステムによれば、以下に述べる効果が得られる。
【００１６】
膜ろ過装置６の上流側に配置された固液分離装置３で活性炭を分離することで、膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分、例えば、２−ＭＩＢ、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去することができる。特に、凝集剤を添加する前に分離・回収された活性炭は凝集剤を添加したものに比べて再生が容易であるため、分離回収した活性炭を再利用することができる。
【００１７】
なお、上記実施例１では、混和池に凝集剤添加設備から凝集剤を直接供給する場合について述べたが、これに限らず、固液分離装置とフロック形成池を接続する配管に凝集剤を注入してもよい。この場合、混和池を省略することができる。
【００１８】
（実施例２）
図２を参照する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
沈砂池１の下流側には、着水井２、混和池４、フロック形成池５、固液分離装置３、膜ろ過装置１６、浄水池７が順次配置されている。混和池４には、凝集剤添加設備９が接続されている。膜ろ過装置１６は、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などにより、水と溶質成分を分離する機能を有する。
【００１９】
次に、図２のろ過膜処理システムの作用について説明する。
原水は水源から取水され、沈砂池１を経て着水井２に一時的に貯留される。原水の水質状況に応じて、活性炭添加設備８により粉末活性炭を着水井２に投入し、不溶解性成分の吸着除去を行う。投入する粉末活性炭の量は、取水水質の状況に応じて調整する。原水に投入された粉末活性炭は、凝集剤添加設備９により供給される凝集剤と混和池４で混和されてフロックを生成し、フロック形成池５で成長する。粉末活性炭を含む成長したフロックは固液分離装置３へ導入され、粉末活性炭が分離・回収される。固液分離されなかった微細な活性炭（微粉炭）は膜ろ過装置１６に供給され、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などにより分離され、膜の処理水等による定期的な逆洗により膜面から除去される。
【００２０】
実施例２に係るろ過膜処理システムは、図２に示すように、沈砂池１と、この沈砂池１の下流側に順次配置された、着水井２、混和池４、フロック形成池５、固液分離装置３、膜ろ過装置１６、浄水池７と、粉末活性炭を着水井２に供給する活性炭添加設備８と、凝集剤を混和池４に供給する凝集剤添加設備９を備えた構成になっている。このシステムによれば、以下に述べる効果が得られる。
【００２１】
膜ろ過装置１６の前段の固液分離装置３で大部分の粉末活性炭を分離することで、膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分、例えば、２−ＭＩＢ、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去することができる。
【００２２】
（実施例３）
本実施例３は、実施例１と比べて固液分離装置の構成のみ異なり、他は実施例１と同様な構成であり、各部材の配置は図１に示すとおりである。
本実施例３の固液分離装置は、活性炭を水との比重差と遠心力を利用して水と活性炭とに分離する液体サイクロンであり、流入する液体の旋回力によって生じる遠心力によって固液分離を行う装置である。なお、液体サイクロンで分離・回収できるのは、粒状活性炭と粉末活性炭のうち粒径の大きいものである。例えば、比重２．６〜２．７の珪砂の場合、２０μｍまで液体サイクロンで分離・回収することができる。従って、活性炭の再利用を前提とした回収を行う場合には、粒状活性炭が望ましい。また、本実施例３の固液分離装置では、固体に加わる遠心力を分離に利用しているため、対象粒子の粒径や比重、形状といった因子が分離性能に影響する。
本実施例３に係るろ過膜処理システムの作用は、固液分離装置での水と活性炭の分離の仕方を除いて、実施例１の場合と同様である。実施例３によれば、実施例１と同様の効果の他、固液分離装置が液体サイクロンであるため、稼動部分がなく、構造が単純であるので、床占有面積あたりの処理能力が大きいといった効果が得られる。
【００２３】
（実施例４）
本実施例４は、実施例２と比べて固液分離装置の構成のみ異なり、他は実施例２と同様な構成であり、各部材の配置は図２に示すとおりである。
本実施例４の固液分離装置は、活性炭を水との比重差と遠心力を利用して水と活性炭とに分離する液体サイクロンであり、流入する液体の旋回力によって生じる遠心力によって固液分離を行う装置である。なお、粒状活性炭等に関する考察は実施例３で述べたとおりである。
本実施例４に係るろ過膜処理システムの作用は、固液分離装置での水と活性炭の分離の仕方を除いて、実施例２の場合と同様である。実施例４によれば、実施例２と同様の効果の他、稼動部分がなく、構造が単純であるので、床占有面積あたりの処理能力が大きいといった効果が得られる。
【００２４】
（実施例５）
本実施例５は、実施例１と比べて固液分離装置の構成のみ異なり、他は実施例１と同様な構成であり、各部材の配置は図１に示すとおりである。
本実施例５の固液分離装置は、金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより、水と活性炭とに分離する機能を有している。ここで、膜フィルタの目開きは、活性炭の粒径に応じて、活性炭の粒径よりも小さなものを選択することが望ましい。金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより分離された活性炭は、膜フィルタの透過水または膜の処理水等による定期的な逆洗によりフィルタ面より分離される。
本実施例５に係るろ過膜処理システムの作用は、実施例１の場合と同様である。実施例５によれば、実施例１と同様の効果が得られる。
【００２５】
（実施例６）
本実施例６は、実施例２と比べて固液分離装置の構成のみ異なり、他は実施例２と同様な構成であり、各部材の配置は図２に示すとおりである。
本実施例６の固液分離装置は、金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより、水と活性炭とに分離する機能を有している。ここで、膜フィルタの目開きは、活性炭の粒径に応じて、活性炭の粒径よりも小さなものを選択することが望ましい。金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより分離された活性炭は、膜フィルタの透過水または膜の処理水等による定期的な逆洗によりフィルタ面より分離される。
本実施例６に係るろ過膜処理システムの作用は、実施例２の場合と同様である。実施例６によれば、実施例２と同様の効果が得られる。
【００２６】
（実施例７）
図３を参照する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例７は、実施例１（図１参照）と比べ、固液分離装置３として金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより、水と活性炭とに分離する機能を有した固液分離装置を用いる点、着水井２と固液分離装置３を接続する配管２１ａにプレコート槽２２及びプレコート剤添加設備２３を順次接続させた点、及びプレコート液を固液分離装置３とプレコート槽２２間で循環させる点が異なり、他は実施例１と同様な構成である。ここで、プレコート剤添加設備２３はプレコート助剤をプレコート槽２２に供給するものである。プレコート槽２２は、プレコート助剤とプレコート液を混合するものである。
【００２７】
実施例７の作用は、プレコート助剤の導入、プレコート液の循環の点を除き、実施例１のそれと基本的に同様であるので、相違点のみ説明する。プレコート助剤には、珪藻土や活性炭などを原水の性状に応じて選定する。プレコート助剤をプレコート槽２２に供給して、プレコート液と充分に攪拌、混合する。このプレコート液を図示しないポンプで固液分離装置３の膜フィルタに送液し、固液分離装置３とプレコート槽２２間を循環させる。プレコート助剤は、前記膜フィルタの膜面に堆積し、プレコート層を作る。プレコート層で分離された活性炭は、膜フィルタの透過水または膜の処理水等による定期的な逆洗により、プレコート層とともにフィルタ面より分離される。
【００２８】
実施例７によれば、膜ろ過装置６の上流側の金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタを備えた固液分離装置３で活性炭を分離することで、膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分、例えば、２−ＭＩＢ、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去することができる。特に、凝集剤を添加する前に分離・回収された活性炭は凝集剤を添加したものに比べて再生が容易であるため、分離回収した活性炭を再利用することができる。
【００２９】
（実施例８）
図４を参照する。但し、図１、図３と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例８は、実施例２（図２参照）と比べ、固液分離装置として金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより、水と活性炭とに分離する機能を有した固液分離装置を用いる点、フロック形成池５と固液分離装置３を接続する配管２１ｂにプレコート槽２２及びプレコート剤添加設備２３を順次接続させた点、及びプレコート液を固液分離装置３とプレコート槽２２間で循環させる点を除いて実施例２と同様な構成である。
実施例８の作用、効果は実施例７と同様である。
【００３０】
（実施例９）
図５を参照する。但し、図１、図３、図４と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例９は、実施例７（図３参照）と比べ、固液分離装置３とプレコート剤添加設備２３とを循環配管２１ｃで接続し、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２及び固液分離装置３をループ状に接続させた点、及び循環配管２１ｃから分岐した循環配管２１ｄにより固液分離装置３と活性炭添加設備８を接続させた点が異なり、他の構成は実施例７と同様である。
【００３１】
実施例９においては、実施例７と同様な効果が得られる他、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２及び固液分離装置３を循環配管２１ｃによりループ状に接続させるとともに、固液分離装置３と活性炭添加設備８を循環配管２１ｃ、２１ｄにより接続した構成にすることにより、固液分離装置３で分離した活性炭を再利用でき、活性炭添加設備８での活性炭使用量を抑制できるという効果を有する。
【００３２】
（実施例１０）
図６を参照する。但し、図１、図４、図５と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１０は、実施例８（図４参照）と比べ、固液分離装置３とプレコート剤添加設備２３とを循環配管２１ｃで接続し、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２及び固液分離装置３をループ状に接続させた点、及び循環配管２１ｃから分岐した循環配管２１ｄにより固液分離装置３と活性炭添加設備８を接続させた点が異なり、他の構成は実施例８と同様である。
【００３３】
実施例１０においては、実施例８と同様な効果が得られる他、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２及び固液分離装置３を循環配管２１ｃによりループ状に接続させるとともに、固液分離装置３と活性炭添加設備８を循環配管２１ｃ、２１ｄにより接続した構成にすることにより、固液分離装置３で分離した活性炭を再利用でき、活性炭添加設備８での活性炭使用量を抑制できるという効果を有する。
【００３４】
（実施例１１）
図７を参照する。但し、図１、図３、図５と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１１は、実施例９（図５参照）と比べ、固液分離装置３とプレコート剤添加設備２３を接続する循環配管２１ｃに活性炭を再生する機能を有する再生設備２４を介装した点が異なり、他は実施例９と同様である。実施例１１によれば、実施例９と同様な効果が得られる他、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２、固液分離装置３及び再生装置２４を循環配管２１ｃによりループ状に接続させるとともに、固液分離装置３と再生装置２４と活性炭添加設備８を循環配管２１ｃ、２１ｄにより接続した構成にすることにより、再生装置２４により活性炭を再生できるので、実施例９と比べて活性炭添加設備８での活性炭使用量をいっそう抑制できるという効果を有する。
【００３５】
（実施例１２）
図８を参照する。但し、図１、図２、図４、図６、図７と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１２は、実施例１０（図６参照）と比べ、固液分離装置３とプレコート剤添加設備２３を接続する循環配管２１ｃに活性炭を再生する機能を有する再生設備２４を介装した点を除き、他は実施例１０と同様である。実施例１２によれば、実施例１０と同様な効果が得られる他、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２及び固液分離装置３を循環配管２１ｃによりループ状に接続させるとともに、固液分離装置３と活性炭添加設備８を循環配管２１ｃ、２１ｄにより接続した構成にすることにより、再生装置２４により活性炭を再生できるので、実施例１０と比べて活性炭添加設備８での活性炭使用量をいっそう抑制できるという効果を有する。
【００３６】
（実施例１３）
本実施例１３では、上記実施例１〜１２において、活性炭として平均粒径２０μｍ未満の微粉炭を活性炭添加設備から着水井に供給する場合について実施した。実施例１３によれば、微粉炭を用いることにより、比表面積が大きくなり、活性炭の投入量を抑制することができる。
【００３７】
（実施例１４）
図９を参照する。但し、図１、図３、図５、図７と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１４は、実施例１１（図７参照）と比べ、沈砂池１と着水井２を接続する配管２１ｅの途中と活性炭添加設備８間の配管、及び着水井２と固液分離装置３を接続する配管２１ａの途中と活性炭添加設備８間の配管に夫々水質を検知する計測計２５，２６を設けた点が異なり、他は実施例１１と同様である。計測計は、オンライン測定できることが望ましく、例えば、濁度計、紫外吸光光度計、蛍光強度計などを用いることができる。
実施例１４によれば、計測計２５，２６の配置により活性炭添加設備８からの活性炭の投入量を制御でき、過剰な活性炭注入を抑制して使用量を適正化することができる。なお、計測計の配置は、計測計２５，２６のいずれか一方でもよい。
【００３８】
（実施例１５）
図１０を参照する。但し、図２、図４、図６、図８、図９と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１５は、実施例１２（図８参照）と比べ、沈砂池１と着水井２を接続する配管２１ｅの途中と活性炭添加設備８間の配管、及び着水井２と混和池４を接続する配管２１ｆの途中と活性炭添加設備８間の配管に夫々水質を検知する計測計２５，２６を設けた点を除き、他は実施例１２と同様である。計測計は、実施例１４の場合と同様であり、計測計２５，２６のいずれか一方を配置してもよい。実施例１５によれば、実施例１４と同様な効果が得られる。
【００３９】
（実施例１６）
図１１を参照する。但し、図１、図３、図４、図５、図７、図９と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１６は、実施例１４（図９参照）と比べ、固液分離装置３と混和池４を接続する配管２１ｇの途中と凝集剤添加設備９間の配管、及び混和池４とフロック形成池５を接続する配管２１ｈの途中と凝集剤添加設備９間の配管に夫々水質を検知する計測計２７，２８を設けた点が異なり、他は実施例１４と同様である。ここで、計測計としては、オンライン測定できることが望ましく、例えば、濁度計、流動電流計などを用いることができる。
【００４０】
実施例１６によれば、計測計２７，２８の配置により凝集剤添加設備９からの凝集剤の投入量を制御でき、過剰な凝集剤注入を抑制して使用量を適正化することができる。なお、計測計の配置は、計測計２７，２８のいずれか一方でもよい。
【００４１】
（実施例１７）
図１２を参照する。但し、図２、図４、図６、図８、図１０、図１１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１７は、実施例１５（図１０参照）と比べ、着水井２４と混和池４を接続する配管２１ｆの途中と凝集剤添加設備９間の配管、及び混和池４とフロック形成池５を接続する配管２１ｉの途中と凝集剤添加設備９間の配管に夫々水質を検知する計測計２７，２８を設けた点が異なり、他は実施例１５と同様である。計測計は、実施例１６の場合と同様であり、計測計２７，２８のいずれか一方を配置してもよい。実施例１７によれば、実施例１６と同様な効果が得られる。
【００４２】
（実施例１８）
図１３を参照する。但し、図１、図３、図５、図７、図９、図１１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１８は、実施例１６（図１１参照）と比べ、膜ろ過装置６に給湯装置２９を接続した点が異なり、他は実施例１６と同様である。給湯装置２９は、膜ろ過装置６を原水より高い温度で定期的に洗浄する機能を有する。ここで、給湯装置２９としては、省エネ機器であるヒートポンプや太陽光を利用したものであることが望ましい。実施例１８によれば、膜ろ過装置６は通常の膜の処理水による逆洗に加え、定期的に原水よりも高い温度で洗浄することにより、膜面に付着した汚れとともに、微細な粉末活性炭を効果的に除去することができる。
【００４３】
（実施例１９）
図１４を参照する。但し、図１、図２、図４、図６、図１０〜図１３と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１９は、実施例１７（図１１参照）と比べ、膜ろ過装置６に給湯装置２９を接続した点が異なり、他は実施例１７と同様である。実施例１９によれば、実施例１８と同様の効果を有する。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。具体的には、上記実施例９〜１９においては、プレコート剤添加設備、プレコート槽及び固液分離装置への循環ラインを用いる場合について述べたが、これに限らず、固液分離装置として液体サイクロンを用いる場合には前記循環ラインを省略することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…沈砂池、２…着水井、３…固液分離装置、４…混和池、５…フロック形成池、６，１６…膜ろ過装置、７…浄水池、８…活性炭添加設備、９…凝集剤添加設備、２２…プレコート槽、２３…プレコート剤添加設備、２４…再生設備、２５〜２８…計測計、２９…給湯装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄水場における水処理プロセスにおいて、活性炭と膜ろ過を組み合わせて水と不溶解性成分または水と溶質成分を分離する膜ろ過処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
浄水場において、活性炭処理は、緩速ろ過、急速ろ過、膜ろ過といった不溶解性成分を対象とした処理プロセスでは除去できない溶解性成分、例えば、２−メチルイソボルネオール（２−ＭＩＢ）、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去する目的で導入されている。浄水場で用いられる活性炭には粒状活性炭と粉末活性炭、さらに粉末活性炭を微細化した微粉炭があり、それぞれ粒径、使用法が異なっている。
【０００３】
粉末活性炭あるいは微粉炭と膜ろ過を併用する技術としては、例えば、特許文献１が知られている。特許文献１は、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ものである。特許文献１には、粉末活性炭として、平均粒径が２０μｍ以下の微粉炭を使用することが好ましい旨記載されている。しかしながら、特許文献１のように、粉末活性炭や微粉活性炭と膜ろ過を併用した場合、活性炭の微細な粉末により膜の目詰まりを引き起こすという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２９５８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、粒状活性炭、粉末活性炭、微粉炭を膜ろ過装置の前段で分離あるいは回収することで膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分、例えば、２−ＭＩＢ、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去する膜ろ過処理システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る膜ろ過処理システムは、水源から取水した原水を貯留する着水井と、前記着水井に活性炭を供給する活性炭添加設備と、処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する固液分離装置と、凝集剤を供給する凝集剤添加設備と、フロックを形成させるためのフロック形成池と、水と不溶解性成分を分離する膜ろ過装置とを備え、前記着水井の後段に前記固液分離装置が設置されていることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る膜ろ過処理システムは、水源から取水した原水を貯留する着水井と、前記着水井に活性炭を供給する活性炭添加設備と、処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する固液分離装置と、凝集剤を供給する凝集剤添加設備と、フロックを形成させるためのフロック形成池と、水と溶質成分を分離する膜ろ過装置とを備え、前記フロック形成池の後段に前記固液分離装置が設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、粒状活性炭、粉末活性炭、微粉炭を膜ろ過装置の前段で分離あるいは回収することで膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分や低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例１に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図２】本発明の実施例２に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図３】本発明の実施例７に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図４】本発明の実施例８に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図５】本発明の実施例９に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図６】本発明の実施例１０に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図７】本発明の実施例１１に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図８】本発明の実施例１２に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図９】本発明の実施例１４に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図１０】本発明の実施例１５に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図１１】本発明の実施例１６に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図１２】本発明の実施例１７に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図１３】本発明の実施例１８に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【図１４】本発明の実施例１９に係る膜ろ過処理システムのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明に係る膜ろ過処理システムについて更に詳しく説明する。
本発明において、活性炭添加設備に収容される活性炭としては、平均粒径１５０μｍ以上の粒状活性炭、もしくは平均粒径１５０μｍ未満の粉末活性炭、もしくは粉末活性炭を微細化した平均粒径２０μｍ未満の微粉炭が挙げられる。
【００１１】
粒状活性炭は、一般に、急速ろ過プロセスにおける砂ろ過の後段に設置され、カラムに１〜２ｍの厚さでろ過槽に充填される。除去対象は、低分子量の着色成分（分子量：約１５００以下）や、その他の有機化合物である。粒状活性炭は吸着とともに活性炭の破過が進む。破過とは、吸着速度と脱着速度がつりあって平衡となり、吸着能力を示さなくなった状態を表す。粒状活性炭は回収により再生が可能である。再生方法としては、９００℃前後の高温で水蒸気を用いて活性化する水蒸気賦活法と、塩化亜鉛、硫酸等の薬品に浸漬した後、炭化させる薬品賦活法が知られている。薬品賦活法は処理水中に亜鉛などの薬品が溶出することがあるため、浄水処理用の活性炭再生には水蒸気賦活法が主流となっている。再生された活性炭の吸着能力は、新品の活性炭と比べて劣り、再生操作を繰り返すと徐々に吸着能力は低下していく。粒状活性炭による処理は、対象物質を恒久的に除去する際に用いられる。
【００１２】
粉末活性炭は、浄水場では、特に粒径７５μｍ以下の水蒸気賦活法で作られたものが多く用いられる。渇水時や夏季に藻類および放線菌の増殖により生じる臭気発生時や、水質事故などによる一時的な原水水質悪化時に、原水に粉末活性炭を投入して吸着除去する。一般に、取水井や着水井などの凝集沈殿より前のプロセスに適用される。粉末活性炭はその粒径の細かさから回収が難しいため再生処理も困難である。通常、粉末活性炭は凝集沈殿槽でフロック化され、沈降、分離される。粉末活性炭は、夏季の臭気発生時や緊急・非常時の一時的な対策として用いられる。微粉炭は、通常の粉末活性炭に比べ比表面積が大きいため、投入量を抑制することができる。
【００１３】
次に、本発明に係る膜ろ過処理システムの具体的な例について図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１を参照する。
図中の符番１は、沈砂池である。この沈砂池１の下流側には、着水井２、固液分離装置３、混和池４、フロック形成池５、膜ろ過装置６、浄水池７が順次接続されている。着水井２には、平均粒径１５０μｍ未満の粉末活性炭を供給する活性炭添加設備８が接続されている。前記混和池４には、凝集剤を供給する凝集剤添加設備９が接続されている。ここで、着水井２は、水源から取水した原水を貯留する機能を有する。固液分離装置３は、処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する機能を有する。混和池４は、粉末活性炭を分離した原水と凝集剤添加設備９からの凝集剤を攪拌するための機能を有する。フロック形成池５は、固液分離装置３で分離されなかった微細な活性炭のフロックを成長させるための機能を有する。膜ろ過装置６には精密ろ過膜または限外ろ過膜等が配置され、水と不溶解性成分が分離される。
【００１４】
次に、図１のろ過膜処理システムの作用について説明する。
原水は水源から取水され、沈砂池１を経て着水井２に一時的に貯留される。原水の水質状況に応じて、活性炭添加設備８により活性炭を着水井２に投入し、不溶解性成分の吸着除去を行う。投入する活性炭の量は、取水水質の状況に応じて調整する。活性炭が供給された原水は、固液分離装置３へ導入され、活性炭が分離・回収される。分離されなかった微細な活性炭（微粉炭）は凝集剤添加設備９により供給される凝集剤と混和池４で混和されてフロックを生成し、フロック形成池５で成長する。膜ろ過装置６に供給された活性炭を含むフロックは膜ろ過装置６に配置された精密ろ過膜、限外ろ過膜などにより分離され、膜の処理水等による定期的な逆洗により膜面から除去される。膜ろ過装置６で処理された処理水は、浄水池７に送られる。浄水池７には消毒剤１０が供給される。
【００１５】
実施例１に係るろ過膜処理システムは、図１に示すように、沈砂池１と、この沈砂池１の下流側に順次配置された、着水井２、固液分離装置３、混和池４、フロック形成池５、膜ろ過装置６、浄水池７と、粉末活性炭を着水井２に供給する活性炭添加設備８と、凝集剤を混和池４に供給する凝集剤添加設備９を備えた構成になっている。このシステムによれば、以下に述べる効果が得られる。
【００１６】
膜ろ過装置６の上流側に配置された固液分離装置３で活性炭を分離することで、膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分、例えば、２−ＭＩＢ、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去することができる。特に、凝集剤を添加する前に分離・回収された活性炭は凝集剤を添加したものに比べて再生が容易であるため、分離回収した活性炭を再利用することができる。
【００１７】
なお、上記実施例１では、混和池に凝集剤添加設備から凝集剤を直接供給する場合について述べたが、これに限らず、固液分離装置とフロック形成池を接続する配管に凝集剤を注入してもよい。この場合、混和池を省略することができる。
【００１８】
（実施例２）
図２を参照する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
沈砂池１の下流側には、着水井２、混和池４、フロック形成池５、固液分離装置３、膜ろ過装置１６、浄水池７が順次配置されている。混和池４には、凝集剤添加設備９が接続されている。膜ろ過装置１６は、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などにより、水と溶質成分を分離する機能を有する。
【００１９】
次に、図２のろ過膜処理システムの作用について説明する。
原水は水源から取水され、沈砂池１を経て着水井２に一時的に貯留される。原水の水質状況に応じて、活性炭添加設備８により粉末活性炭を着水井２に投入し、不溶解性成分の吸着除去を行う。投入する粉末活性炭の量は、取水水質の状況に応じて調整する。原水に投入された粉末活性炭は、凝集剤添加設備９により供給される凝集剤と混和池４で混和されてフロックを生成し、フロック形成池５で成長する。粉末活性炭を含む成長したフロックは固液分離装置３へ導入され、粉末活性炭が分離・回収される。固液分離されなかった微細な活性炭（微粉炭）は膜ろ過装置１６に供給され、精密ろ過膜、限外ろ過膜、ナノろ過膜、逆浸透膜などにより分離され、膜の処理水等による定期的な逆洗により膜面から除去される。
【００２０】
実施例２に係るろ過膜処理システムは、図２に示すように、沈砂池１と、この沈砂池１の下流側に順次配置された、着水井２、混和池４、フロック形成池５、固液分離装置３、膜ろ過装置１６、浄水池７と、粉末活性炭を着水井２に供給する活性炭添加設備８と、凝集剤を混和池４に供給する凝集剤添加設備９を備えた構成になっている。このシステムによれば、以下に述べる効果が得られる。
【００２１】
膜ろ過装置１６の前段の固液分離装置３で大部分の粉末活性炭を分離することで、膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分、例えば、２−ＭＩＢ、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去することができる。
【００２２】
（実施例３）
本実施例３は、実施例１と比べて固液分離装置の構成のみ異なり、他は実施例１と同様な構成であり、各部材の配置は図１に示すとおりである。
本実施例３の固液分離装置は、活性炭を水との比重差と遠心力を利用して水と活性炭とに分離する液体サイクロンであり、流入する液体の旋回力によって生じる遠心力によって固液分離を行う装置である。なお、液体サイクロンで分離・回収できるのは、粒状活性炭と粉末活性炭のうち粒径の大きいものである。例えば、比重２．６〜２．７の珪砂の場合、２０μｍまで液体サイクロンで分離・回収することができる。従って、活性炭の再利用を前提とした回収を行う場合には、粒状活性炭が望ましい。また、本実施例３の固液分離装置では、固体に加わる遠心力を分離に利用しているため、対象粒子の粒径や比重、形状といった因子が分離性能に影響する。
本実施例３に係るろ過膜処理システムの作用は、固液分離装置での水と活性炭の分離の仕方を除いて、実施例１の場合と同様である。実施例３によれば、実施例１と同様の効果の他、固液分離装置が液体サイクロンであるため、稼動部分がなく、構造が単純であるので、床占有面積あたりの処理能力が大きいといった効果が得られる。
【００２３】
（実施例４）
本実施例４は、実施例２と比べて固液分離装置の構成のみ異なり、他は実施例２と同様な構成であり、各部材の配置は図２に示すとおりである。
本実施例４の固液分離装置は、活性炭を水との比重差と遠心力を利用して水と活性炭とに分離する液体サイクロンであり、流入する液体の旋回力によって生じる遠心力によって固液分離を行う装置である。なお、粒状活性炭等に関する考察は実施例３で述べたとおりである。
本実施例４に係るろ過膜処理システムの作用は、固液分離装置での水と活性炭の分離の仕方を除いて、実施例２の場合と同様である。実施例４によれば、実施例２と同様の効果の他、稼動部分がなく、構造が単純であるので、床占有面積あたりの処理能力が大きいといった効果が得られる。
【００２４】
（実施例５）
本実施例５は、実施例１と比べて固液分離装置の構成のみ異なり、他は実施例１と同様な構成であり、各部材の配置は図１に示すとおりである。
本実施例５の固液分離装置は、金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより、水と活性炭とに分離する機能を有している。ここで、膜フィルタの目開きは、活性炭の粒径に応じて、活性炭の粒径よりも小さなものを選択することが望ましい。金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより分離された活性炭は、膜フィルタの透過水または膜の処理水等による定期的な逆洗によりフィルタ面より分離される。
本実施例５に係るろ過膜処理システムの作用は、実施例１の場合と同様である。実施例５によれば、実施例１と同様の効果が得られる。
【００２５】
（実施例６）
本実施例６は、実施例２と比べて固液分離装置の構成のみ異なり、他は実施例２と同様な構成であり、各部材の配置は図２に示すとおりである。
本実施例６の固液分離装置は、金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより、水と活性炭とに分離する機能を有している。ここで、膜フィルタの目開きは、活性炭の粒径に応じて、活性炭の粒径よりも小さなものを選択することが望ましい。金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより分離された活性炭は、膜フィルタの透過水または膜の処理水等による定期的な逆洗によりフィルタ面より分離される。
本実施例６に係るろ過膜処理システムの作用は、実施例２の場合と同様である。実施例６によれば、実施例２と同様の効果が得られる。
【００２６】
（実施例７）
図３を参照する。但し、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例７は、実施例１（図１参照）と比べ、固液分離装置３として金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより、水と活性炭とに分離する機能を有した固液分離装置を用いる点、着水井２と固液分離装置３を接続する配管２１ａにプレコート槽２２及びプレコート剤添加設備２３を順次接続させた点、及びプレコート液を固液分離装置３とプレコート槽２２間で循環させる点が異なり、他は実施例１と同様な構成である。ここで、プレコート剤添加設備２３はプレコート助剤をプレコート槽２２に供給するものである。プレコート槽２２は、プレコート助剤とプレコート液を混合するものである。
【００２７】
実施例７の作用は、プレコート助剤の導入、プレコート液の循環の点を除き、実施例１のそれと基本的に同様であるので、相違点のみ説明する。プレコート助剤には、珪藻土や活性炭などを原水の性状に応じて選定する。プレコート助剤をプレコート槽２２に供給して、プレコート液と充分に攪拌、混合する。このプレコート液を図示しないポンプで固液分離装置３の膜フィルタに送液し、固液分離装置３とプレコート槽２２間を循環させる。プレコート助剤は、前記膜フィルタの膜面に堆積し、プレコート層を作る。プレコート層で分離された活性炭は、膜フィルタの透過水または膜の処理水等による定期的な逆洗により、プレコート層とともにフィルタ面より分離される。
【００２８】
実施例７によれば、膜ろ過装置６の上流側の金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタを備えた固液分離装置３で活性炭を分離することで、膜の目詰まりを抑制しながら、溶解性成分、例えば、２−ＭＩＢ、ジェオスミン等の異臭味成分や、陰イオン界面活性剤、フェノール類、トリハロメタン及びその前駆物質、トリクロロエチレン等の低沸点有機塩素化合物、農薬などの微量有害物質を吸着除去することができる。特に、凝集剤を添加する前に分離・回収された活性炭は凝集剤を添加したものに比べて再生が容易であるため、分離回収した活性炭を再利用することができる。
【００２９】
（実施例８）
図４を参照する。但し、図１、図３と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例８は、実施例２（図２参照）と比べ、固液分離装置として金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタにより、水と活性炭とに分離する機能を有した固液分離装置を用いる点、フロック形成池５と固液分離装置３を接続する配管２１ｂにプレコート槽２２及びプレコート剤添加設備２３を順次接続させた点、及びプレコート液を固液分離装置３とプレコート槽２２間で循環させる点を除いて実施例２と同様な構成である。
実施例８の作用、効果は実施例７と同様である。
【００３０】
（実施例９）
図５を参照する。但し、図１、図３、図４と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例９は、実施例７（図３参照）と比べ、固液分離装置３とプレコート剤添加設備２３とを循環配管２１ｃで接続し、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２及び固液分離装置３をループ状に接続させた点、及び循環配管２１ｃから分岐した循環配管２１ｄにより固液分離装置３と活性炭添加設備８を接続させた点が異なり、他の構成は実施例７と同様である。
【００３１】
実施例９においては、実施例７と同様な効果が得られる他、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２及び固液分離装置３を循環配管２１ｃによりループ状に接続させるとともに、固液分離装置３と活性炭添加設備８を循環配管２１ｃ、２１ｄにより接続した構成にすることにより、固液分離装置３で分離した活性炭を再利用でき、活性炭添加設備８での活性炭使用量を抑制できるという効果を有する。
【００３２】
（実施例１０）
図６を参照する。但し、図１、図４、図５と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１０は、実施例８（図４参照）と比べ、固液分離装置３とプレコート剤添加設備２３とを循環配管２１ｃで接続し、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２及び固液分離装置３をループ状に接続させた点、及び循環配管２１ｃから分岐した循環配管２１ｄにより固液分離装置３と活性炭添加設備８を接続させた点が異なり、他の構成は実施例８と同様である。
【００３３】
実施例１０においては、実施例８と同様な効果が得られる他、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２及び固液分離装置３を循環配管２１ｃによりループ状に接続させるとともに、固液分離装置３と活性炭添加設備８を循環配管２１ｃ、２１ｄにより接続した構成にすることにより、固液分離装置３で分離した活性炭を再利用でき、活性炭添加設備８での活性炭使用量を抑制できるという効果を有する。
【００３４】
（実施例１１）
図７を参照する。但し、図１、図３、図５と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１１は、実施例９（図５参照）と比べ、固液分離装置３とプレコート剤添加設備２３を接続する循環配管２１ｃに活性炭を再生する機能を有する再生設備２４を介装した点が異なり、他は実施例９と同様である。実施例１１によれば、実施例９と同様な効果が得られる他、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２、固液分離装置３及び再生装置２４を循環配管２１ｃによりループ状に接続させるとともに、固液分離装置３と再生装置２４と活性炭添加設備８を循環配管２１ｃ、２１ｄにより接続した構成にすることにより、再生装置２４により活性炭を再生できるので、実施例９と比べて活性炭添加設備８での活性炭使用量をいっそう抑制できるという効果を有する。
【００３５】
（実施例１２）
図８を参照する。但し、図１、図２、図４、図６、図７と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１２は、実施例１０（図６参照）と比べ、固液分離装置３とプレコート剤添加設備２３を接続する循環配管２１ｃに活性炭を再生する機能を有する再生設備２４を介装した点を除き、他は実施例１０と同様である。実施例１２によれば、実施例１０と同様な効果が得られる他、プレコート剤添加設備２３、プレコート槽２２及び固液分離装置３を循環配管２１ｃによりループ状に接続させるとともに、固液分離装置３と活性炭添加設備８を循環配管２１ｃ、２１ｄにより接続した構成にすることにより、再生装置２４により活性炭を再生できるので、実施例１０と比べて活性炭添加設備８での活性炭使用量をいっそう抑制できるという効果を有する。
【００３６】
（実施例１３）
本実施例１３では、上記実施例１〜１２において、活性炭として平均粒径２０μｍ未満の微粉炭を活性炭添加設備から着水井に供給する場合について実施した。実施例１３によれば、微粉炭を用いることにより、比表面積が大きくなり、活性炭の投入量を抑制することができる。
【００３７】
（実施例１４）
図９を参照する。但し、図１、図３、図５、図７と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１４は、実施例１１（図７参照）と比べ、沈砂池１と着水井２を接続する配管２１ｅの途中と活性炭添加設備８間の配管、及び着水井２と固液分離装置３を接続する配管２１ａの途中と活性炭添加設備８間の配管に夫々水質を検知する計測計２５，２６を設けた点が異なり、他は実施例１１と同様である。計測計は、オンライン測定できることが望ましく、例えば、濁度計、紫外吸光光度計、蛍光強度計などを用いることができる。
実施例１４によれば、計測計２５，２６の配置により活性炭添加設備８からの活性炭の投入量を制御でき、過剰な活性炭注入を抑制して使用量を適正化することができる。なお、計測計の配置は、計測計２５，２６のいずれか一方でもよい。
【００３８】
（実施例１５）
図１０を参照する。但し、図２、図４、図６、図８、図９と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１５は、実施例１２（図８参照）と比べ、沈砂池１と着水井２を接続する配管２１ｅの途中と活性炭添加設備８間の配管、及び着水井２と混和池４を接続する配管２１ｆの途中と活性炭添加設備８間の配管に夫々水質を検知する計測計２５，２６を設けた点を除き、他は実施例１２と同様である。計測計は、実施例１４の場合と同様であり、計測計２５，２６のいずれか一方を配置してもよい。実施例１５によれば、実施例１４と同様な効果が得られる。
【００３９】
（実施例１６）
図１１を参照する。但し、図１、図３、図４、図５、図７、図９と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１６は、実施例１４（図９参照）と比べ、固液分離装置３と混和池４を接続する配管２１ｇの途中と凝集剤添加設備９間の配管、及び混和池４とフロック形成池５を接続する配管２１ｈの途中と凝集剤添加設備９間の配管に夫々水質を検知する計測計２７，２８を設けた点が異なり、他は実施例１４と同様である。ここで、計測計としては、オンライン測定できることが望ましく、例えば、濁度計、流動電流計などを用いることができる。
【００４０】
実施例１６によれば、計測計２７，２８の配置により凝集剤添加設備９からの凝集剤の投入量を制御でき、過剰な凝集剤注入を抑制して使用量を適正化することができる。なお、計測計の配置は、計測計２７，２８のいずれか一方でもよい。
【００４１】
（実施例１７）
図１２を参照する。但し、図２、図４、図６、図８、図１０、図１１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１７は、実施例１５（図１０参照）と比べ、着水井２４と混和池４を接続する配管２１ｆの途中と凝集剤添加設備９間の配管、及び混和池４とフロック形成池５を接続する配管２１ｉの途中と凝集剤添加設備９間の配管に夫々水質を検知する計測計２７，２８を設けた点が異なり、他は実施例１５と同様である。計測計は、実施例１６の場合と同様であり、計測計２７，２８のいずれか一方を配置してもよい。実施例１７によれば、実施例１６と同様な効果が得られる。
【００４２】
（実施例１８）
図１３を参照する。但し、図１、図３、図５、図７、図９、図１１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１８は、実施例１６（図１１参照）と比べ、膜ろ過装置６に給湯装置２９を接続した点が異なり、他は実施例１６と同様である。給湯装置２９は、膜ろ過装置６を原水より高い温度で定期的に洗浄する機能を有する。ここで、給湯装置２９としては、省エネ機器であるヒートポンプや太陽光を利用したものであることが望ましい。実施例１８によれば、膜ろ過装置６は通常の膜の処理水による逆洗に加え、定期的に原水よりも高い温度で洗浄することにより、膜面に付着した汚れとともに、微細な粉末活性炭を効果的に除去することができる。
【００４３】
（実施例１９）
図１４を参照する。但し、図１、図２、図４、図６、図１０〜図１３と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例１９は、実施例１７（図１１参照）と比べ、膜ろ過装置６に給湯装置２９を接続した点が異なり、他は実施例１７と同様である。実施例１９によれば、実施例１８と同様の効果を有する。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。具体的には、上記実施例９〜１９においては、プレコート剤添加設備、プレコート槽及び固液分離装置への循環ラインを用いる場合について述べたが、これに限らず、固液分離装置として液体サイクロンを用いる場合には前記循環ラインを省略することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…沈砂池、２…着水井、３…固液分離装置、４…混和池、５…フロック形成池、６，１６…膜ろ過装置、７…浄水池、８…活性炭添加設備、９…凝集剤添加設備、２２…プレコート槽、２３…プレコート剤添加設備、２４…再生設備、２５〜２８…計測計、２９…給湯装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水源から取水した原水を貯留する着水井と、
前記着水井に活性炭を供給する活性炭添加設備と、
前記着水井の下流側に配置されて処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する，金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタと、
この膜フィルタの下流側に配置された混和池と、
この混和池に凝集剤を供給する凝集剤添加設備と、
前記混和池の下流側に配置され，活性炭と凝集剤により生成したフロックを成長させるためのフロック形成池と、
このフロック形成池の下流側に配置されて水と不溶解性成分を分離する、精密ろ過膜，限外ろ過膜，ナノろ過膜あるいは逆浸透膜のいずれかとを備えていることを特徴とする膜ろ過処理システム。
【請求項２】
水源から取水した原水を貯留する着水井と、
前記着水井に活性炭を供給する活性炭添加設備と、
前記着水井の下流側に配置された混和池と、
この混和池に凝集剤を供給する凝集剤添加設備と、
前記混和池の下流側に配置され，活性炭と凝集剤により生成したフロックを成長させるためのフロック形成池と、
このフロック形成池の下流側に配置されて処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する，金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタと、
この膜フィルタの下流側に配置されて水と溶質成分を分離する、精密ろ過膜，限外ろ過膜，ナノろ過膜あるいは逆浸透膜のいずれかとを備えていることを特徴とする膜ろ過処理システム。
【請求項３】
前記活性炭は、平均粒径１５０μｍ未満の粉末活性炭であることを特徴とする請求項１または２記載のろ過膜処理システム。
【請求項４】
プレコート助剤とプレコート液を混合するプレコート槽と、前記膜フィルタの上流側に接続された，プレコート槽にプレコート助剤を供給するプレコート剤添加設備とを有することを特徴とする請求項１または２記載の膜ろ過処理システム。
【請求項５】
前記膜フィルタと前記活性炭添加設備またはプレコート剤添加設備とを接続する循環配管を設け、膜フィルタで分離された活性炭が再利用される構成であることを特徴とする請求項４記載の膜ろ過処理システム。
【請求項６】
前記膜フィルタと前記活性炭添加設備またはプレコート剤添加設備とを接続する循環配管に、活性炭を再生する機能を有する再生設備が介装されていることを特徴とする請求項５記載の膜ろ過処理システム。
【請求項７】
前記活性炭添加設備から着水池への活性炭の注入点の前段および後段の少なくとも一方に、水質を検知する計測手段を有し、活性炭添加設備からの活性炭の投入量を調整する構成であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか一記載の膜ろ過処理システム。
【請求項８】
凝集剤を添加して攪拌するための混和池を前記膜フィルタの上流側又は下流側に備え、凝集剤添加装置から混和池への凝集剤の注入点の前段および後段の少なくとも一方に、水質を検知する計測手段を有し、凝集剤添加装置からの凝集剤の投入量を調整する構成であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか一記載の膜ろ過処理システム。
【請求項９】
前記精密ろ過膜，限外ろ過膜，ナノろ過膜あるいは逆浸透膜のいずれかに、原水よりも高い温度で定期的に洗浄するための給湯装置が接続されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか一記載の膜ろ過処理システム。
【請求項１】
水源から取水した原水を貯留する着水井と、
前記着水井に活性炭を供給する活性炭添加設備と、
前記着水井の下流側に配置されて処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する，金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタと、
この膜フィルタの下流側に配置された混和池と、
この混和池に凝集剤を供給する凝集剤添加設備と、
前記混和池の下流側に配置され，活性炭と凝集剤により生成したフロックを成長させるためのフロック形成池と、
このフロック形成池の下流側に配置されて水と不溶解性成分を分離する、精密ろ過膜，限外ろ過膜，ナノろ過膜あるいは逆浸透膜のいずれかとを備えていることを特徴とする膜ろ過処理システム。
【請求項２】
水源から取水した原水を貯留する着水井と、
前記着水井に活性炭を供給する活性炭添加設備と、
前記着水井の下流側に配置された混和池と、
この混和池に凝集剤を供給する凝集剤添加設備と、
前記混和池の下流側に配置され，活性炭と凝集剤により生成したフロックを成長させるためのフロック形成池と、
このフロック形成池の下流側に配置されて処理すべき原水に含まれる活性炭を水から分離する，金属またはセラミックを主材料とする膜フィルタと、
この膜フィルタの下流側に配置されて水と溶質成分を分離する、精密ろ過膜，限外ろ過膜，ナノろ過膜あるいは逆浸透膜のいずれかとを備えていることを特徴とする膜ろ過処理システム。
【請求項３】
前記活性炭は、平均粒径１５０μｍ未満の粉末活性炭であることを特徴とする請求項１または２記載のろ過膜処理システム。
【請求項４】
プレコート助剤とプレコート液を混合するプレコート槽と、前記膜フィルタの上流側に接続された，プレコート槽にプレコート助剤を供給するプレコート剤添加設備とを有することを特徴とする請求項１または２記載の膜ろ過処理システム。
【請求項５】
前記膜フィルタと前記活性炭添加設備またはプレコート剤添加設備とを接続する循環配管を設け、膜フィルタで分離された活性炭が再利用される構成であることを特徴とする請求項４記載の膜ろ過処理システム。
【請求項６】
前記膜フィルタと前記活性炭添加設備またはプレコート剤添加設備とを接続する循環配管に、活性炭を再生する機能を有する再生設備が介装されていることを特徴とする請求項５記載の膜ろ過処理システム。
【請求項７】
前記活性炭添加設備から着水池への活性炭の注入点の前段および後段の少なくとも一方に、水質を検知する計測手段を有し、活性炭添加設備からの活性炭の投入量を調整する構成であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか一記載の膜ろ過処理システム。
【請求項８】
凝集剤を添加して攪拌するための混和池を前記膜フィルタの上流側又は下流側に備え、凝集剤添加装置から混和池への凝集剤の注入点の前段および後段の少なくとも一方に、水質を検知する計測手段を有し、凝集剤添加装置からの凝集剤の投入量を調整する構成であることを特徴とする請求項１乃至７いずれか一記載の膜ろ過処理システム。
【請求項９】
前記精密ろ過膜，限外ろ過膜，ナノろ過膜あるいは逆浸透膜のいずれかに、原水よりも高い温度で定期的に洗浄するための給湯装置が接続されていることを特徴とする請求項１乃至８いずれか一記載の膜ろ過処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−２３２３１１（Ｐ２０１２−２３２３１１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１９４７０２（Ｐ２０１２−１９４７０２）
【出願日】平成２４年９月５日（２０１２．９．５）
【分割の表示】特願２００９−２９５６２２（Ｐ２００９−２９５６２２）の分割
【原出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月５日（２０１２．９．５）
【分割の表示】特願２００９−２９５６２２（Ｐ２００９−２９５６２２）の分割
【原出願日】平成２１年１２月２５日（２００９．１２．２５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]