| 【発明の名称】 |
水処理方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】宮崎 泰光
【住所又は居所】大阪府堺市鉄砲町１番地 ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社内
【氏名】熊見 和久
【住所又は居所】大阪府堺市鉄砲町１番地 ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社内
|
| 【要約】 |
【課題】河川水等の天然水系から採取された水の処理方法の提供。
【解決手段】固液分離槽内に濾過媒体を浸漬してダイナミック濾過により固液分離する天然水系から採取した水の処理方法であり、濾過媒体として透過液取出口と集水管を有する枠体に格子状ネットが張り合わされた袋状エレメントを用い、固液分離槽の液面と濾過媒体の透過液取出口との水頭差により濾過媒体にダイナミック層を形成させてダイナミック濾過するとき、原水槽又は固液分離槽に平均粒径０．００１〜１００μｍの活性炭を原水中の懸濁質（ＳＳ）濃度１００ｍｇ／Ｌ当たり、粒状又は粉末状活性炭を５〜１０００ｍｇ／Ｌ含有させる天然水系から採取した水の処理方法。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 固液分離槽内に濾過媒体を浸漬してダイナミック濾過により固液分離する天然水系から採取した水の処理方法であり、濾過媒体として透過液取出口と集水管を有する枠体に格子状ネットが張り合わされた袋状エレメントを用い、固液分離槽の液面と濾過媒体の透過液取出口との水頭差により濾過媒体にダイナミック層を形成させてダイナミック濾過するとき、原水中に粒状又は粉末活性炭を含有させることを特徴とする天然水系から採取した水の処理方法。
【請求項２】 原水槽に活性炭を粒状若しくは粉末状態で添加した後、又は粒状若しくは粉状の活性炭の水懸濁液を添加した後、攪拌しながら固液分離槽に送ってダイナミック濾過する請求項１記載の天然水系から採取した水の処理方法。
【請求項３】 固液分離槽に活性炭を粒状若しくは粉末状態で添加した後、又は粒状若しくは粉状の活性炭の水懸濁液を添加した後にダイナミック濾過する請求項１記載の天然水系から採取した水の処理方法。
【請求項４】 活性炭が、平均粒径０．００１〜１００μｍのものである請求項１〜３のいずれか１記載の天然水系から採取した水の処理方法。
【請求項５】 原水中の懸濁質（ＳＳ）濃度１００ｍｇ／Ｌ当たり、活性炭を５〜１０００ｍｇ／Ｌ添加する請求項１〜４のいずれか１記載の天然水系から採取した水の処理方法。
【請求項６】 濾過媒体に用いる格子状ネットが、（ａ）平均孔径が１０〜５００μｍ、（ｂ）開孔率が３０〜６０％、（ｃ）厚みが５０〜１５０μｍのものであり、濾過差圧が２０ｋＰａ以下で、流量が５〜５０ｍ3／ｍ2／２４ｈｒの範囲で、一定流量により濾過する請求項１〜５のいずれか１記載の天然水系から採取した水の処理方法。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、河川水や地下水中の懸濁質（ＳＳ）の除去能力が優れており、高い透過水量を長期間安定に維持できる水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、懸濁質（ＳＳ）を含む河川水や地下水の水処理の前処理として、糸を緻密に巻いて作製された円筒状の糸巻きフィルターや、円筒状に作製された燒結金網の内側に目詰まり除去のブラシを常時回転させながら濾過処理を行うオートストレーナーが用いられている。また、ＳＳ濃度が高い土木工事等で発生する濁水の処理には、凝集・沈殿処理が採用されている。
【０００３】しかし、糸巻きフィルターによる処理では、ＳＳを含む場合は短時間で目詰まりを起こし、目詰まりを解消する逆圧洗浄もできないため、頻繁に交換せざるを得ず、不経済であった。オートストレーナーによる処理では、常時回転ブラシが回転作動しているので目詰まりし難いが、金網の孔径（隙間）が分離対象のＳＳ径に比べて大きいため、濾過が不十分となって、透過液中のＳＳ濃度が増大する。凝集・沈殿処理は、原水中のＳＳ濃度に応じた凝集剤を適宜添加して沈殿処理をするが、原水中のＳＳ濃度が変動すると処理水質も変動し、所要沈降時間を確保するための沈降槽が大型化する。更に、凝集・沈殿処理では、凝集剤を添加するため、多量の水分を含む凝集フロックが発生し、それに応じてフィルタープレス等の固化処理や廃棄物処理量が増大する。
【０００４】本発明は、上記課題を解決し、河川水や地下水等の天然水系から採取した水中のＳＳを除去し、かつ高い透過水量を長期間維持できる水処理方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、河川水や地下水等の天然水系から採取した水中のＳＳを除去する方法としてダイナミック濾過に着目した。しかし、河川水や地下水は、通常工場排水や生活排水に比べるとＳＳ濃度が低いため、ＳＳを利用してダイナミック層を形成させて濾過するダイナミック濾過法を適用した場合、ダイナミック層の形成に時間が掛かりすぎ、濾過効率が大幅に低下するため実用的な方法ではない。そこで本発明者は、無害な活性炭を使用することにより、ダイナミック層の形成に要する時間が大幅に短縮され、濾過性能が飛躍的に向上させることを見出し、本発明を完成したものである。
【０００６】即ち本発明は、上記課題を解決する手段として、固液分離槽内に濾過媒体を浸漬してダイナミック濾過により固液分離する天然水系から採取した水の処理方法であり、濾過媒体として透過液取出口と集水管を有する枠体に格子状ネットが張り合わされた袋状エレメントを用い、固液分離槽の液面と濾過媒体の透過液取出口との水頭差により濾過媒体にダイナミック層を形成させてダイナミック濾過するとき、原水中に粒状又は粉末活性炭を含有させることを特徴とする天然水系から採取した水の処理方法を提供する。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の水処理方法を、前記水処理方法で用いる水処理装置の一実施形態を示した概念図である図１により説明する。水処理装置は、必要に応じて用いられる原水槽、固液分離槽、透過液槽を少なくとも備えており、これらがパイプ等で連結されているものであるが、図１に示すような又は図１に示されていない水処理に必要な他の構成を含んでいてもよい。なお、図１は、各構成部、各構成部の連結状態、水処理フローを示すものであり、各構成部の配置状態や装置全体の大きさを示すものではない。
【０００８】河川水等の天然水系から採取した水は、一旦原水槽１０に集められる。原水槽１０内には、攪拌機１１、送液ポンプ１２、水位計１３が設置されており、底部に沈降した汚泥は適当間隔をおいて開閉弁１４を操作して抜き出す。
【０００９】本発明の水処理方法では、原水槽１０又は固液分離槽３０に所要量の粒状又は粉状活性炭を添加する。
【００１０】活性炭を粒状又は粉状のままで添加するときは、粉体フィーダー２０から粉体添加ライン７０ａを経て原水槽１０に送る。活性炭を水懸濁液として添加するときは、開閉弁２４を開き、ポンプ２３を作動させ、活性炭懸濁液槽２１から懸濁液添加ライン７１ａを経て原水槽１０に送る。活性炭懸濁液槽２１に活性炭が沈殿堆積したときには、開閉弁２５を開いて沈殿物を抜き出す。このようにして原水槽１０に活性炭を添加した後、攪拌機１１で適宜攪拌して活性炭の沈殿を防止すると共に、原水中の活性炭濃度を一定に保持する。
【００１１】活性炭は、平均粒径０．００１〜１００μｍのものが好ましく、１〜１００μｍのものがより好ましく、１０〜８０μｍのものが更に好ましい。
【００１２】活性炭の使用量は、原水中の懸濁質（ＳＳ）濃度１００ｍｇ／Ｌ当たり、５〜１０００ｍｇ／Ｌが好ましく、５〜２００ｍｇ／Ｌがより好ましく、５〜１００ｍｇ／Ｌが更に好ましい。
【００１３】活性炭の平均粒径と使用量が上記範囲内であると、活性炭がＳＳを吸着し、前記吸着物により、速やかに濾過媒体表面にダイナミック層が形成される。その結果、濾過開始からダイナミック層を形成するまでの時間が短縮され、初期抜水量が減少され、透過水量が増加されるので好ましい。
【００１４】次に、開閉弁７４を開け、原水槽１０内のポンプ１２を作動させて、原水供給ライン７２から原水を固液分離槽３０に送り、ダイナミック濾過する。過剰の原水は、オーバーフローライン７３から原水槽１０に返送される。固液分離槽３０に活性炭を添加するときは、粉体フィーダー２０から粉体添加ライン７０ｂを経て送るか、又は活性炭懸濁液槽２１から懸濁液添加ライン７１ｂを経て送る。
【００１５】固液分離槽３０は、図２に示すように、所定の濾過性能が得られるように、所要数の濾過媒体３２が浸漬されている。濾過媒体３２は、透過液取出口３３と集水管が埋設された枠体の両面に格子状ネットが張り合わされた袋状エレメントを用いる。枠体の形状は特に制限されず、四角形やホームベース型のものを用いることができるが、ホームベース型のものは四角形のものに比べて、先細り部分において透過液の集水及び取出が容易であるため好ましい。
【００１６】濾過運転は、固液分離槽３０の液面と濾過媒体３２の透過液取出口３３との水頭差により、濾過媒体３２の表面にダイナミック層を形成させて濾過をする。このときの濾過条件は、濾過差圧が好ましくは２０ｋＰａ以下、より好ましくは０．１〜１０ｋＰａ（＝１〜１００ｃｍの水頭差）で、流量が好ましくは５〜５０ｍ3／ｍ2／２４ｈｒ、より好ましくは１０〜４０ｍ3／ｍ2／２４ｈｒの範囲で、一定流量により濾過することが好ましい。
【００１７】なお、濾過運転初期には、充分なダイナミック層が形成されておらず、透過液中のＳＳ濃度が高いため、開閉弁４８を開き、初期の透過液をライン４７（初期抜水ライン４７）から原水槽１０又は固液分離槽３０に返送する初期抜水を行うが、本発明の処理方法によれば、ダイナミック層の形成時間が短縮されるため、初期抜水の時間も短くできる。
【００１８】濾過運転時には、エアーポンプ３５及び開閉弁３６を操作し、固液分離槽３０の底部に設置した曝気管３７から、ダイナミック層の形成を阻害しない程度に曝気して、固液分離槽３０の原水中の活性炭濃度を均一にすることができる。なお、この曝気管３７は、濾過媒体３２表面に形成された過剰なダイナミック層の除去にも適用できる。
【００１９】このような濾過条件で濾過運転することで、活性炭添加による効果との相乗作用により、ダイナミック層の形成がより容易となり、濾過性能が飛躍的に向上される。
【００２０】濾過媒体３２でダイナミック濾過した透過液は、透過液取出口３３から取出し、透過液ライン４２を経て透過液槽５０に送って貯水する。４１はエアー抜きライン、４３は流量計、４４は開閉弁である。透過液槽５０には水位計５１が設置されており、逆圧洗浄ライン６０が接続されている。
【００２１】濾過媒体３２は、濾過能力の低下を防止するため、定期的に逆圧洗浄を行うことが望ましい。濾過媒体３２の逆圧洗浄は、開閉弁５２を開け、逆圧洗浄ポンプ５３を作動させ、透過液槽５０内の透過液を、逆圧洗浄ライン６０を経て濾過媒体３２の透過液取出口３３から圧入して行う。５４は流量計である。
【００２２】逆圧洗浄は、１５〜６０分間隔で、５〜１５ｍ／ｄａｙの流量で行い、逆圧洗浄時には、洗浄効果を高めるため、逆圧洗浄と同時に膜の下方から曝気管３７より、濾過媒体３２の１ｍ2当たり２００〜４００Ｌ／ｍｉｎの空気量で曝気することが好ましい。逆圧洗浄により濾過媒体３２から剥離し、固液分離槽３０の底部に溜まったＳＳは、開閉弁３８を操作して、汚泥引抜ライン４０から引き抜いた後、原水槽１０に返送する。
【００２３】逆圧洗浄後、濾過運転を再開した直後の透過液のＳＳ濃度は高いため、運転初期と同様に初期抜水ライン４７から原水槽１０又は固液分離槽３０に返送する初期抜水を行うが、本発明の処理方法によれば、ダイナミック層の形成時間が短縮されるため、初期抜水の時間も短くできる。
【００２４】濾過媒体３２に用いる格子状ネットは、実質的に均一な孔径の孔を有するものが好ましい。均一な孔径とは、全ての孔の径が完全に均一である場合と、本発明の目的を損なわない範囲内で、製造上の誤差や継続使用に伴う経日的変化による誤差（例えば、±数％程度の誤差）がある場合を含むものである。このような格子状ネットを用いた場合、全ての孔の孔径は実質的に同一であるので、本発明でいう濾過体の平均孔径は、そのまま全ての孔の孔径とほぼ同一となる。格子状ネットは、下記のうち、（ａ）〜（ｃ）又は（ａ）〜（ｄ）の要件を備えたものが望ましい。
【００２５】（ａ）平均孔径が、好ましくは１０〜５００μｍ、より好ましくは３０〜７５μｍであり、次式：（Ｍ−Ｌ）／Ｍ×１００（Ｌは最小孔径、Ｍは平均孔径を示す）で規定される孔径分布が、好ましくは±２０％以内、より好ましくは±１５％以内であるもの。
【００２６】（ｂ）開孔率が、好ましくは３０〜６０％、より好ましくは３０〜５０％であるもの。
【００２７】（ｃ）厚みが、好ましくは５０〜１５０μｍ、より好ましくは６０〜１３０μｍであるもの。
【００２８】（ｄ）線径が、好ましくは２５〜８０μｍ、より好ましくは３０〜７０μｍであるもの。
【００２９】格子状ネットは、次亜塩素酸ナトリウム水溶液耐性を有するものが好ましく、具体的には２×１０ｃｍの大きさの濾過体を有効塩素濃度１質量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液に１ヶ月浸漬したとき、初期の引張強度に対する減少率が３０％未満であるものが好ましい。
【００３０】格子状ネットは、金属繊維又はプラスチック繊維からなるものであり、金属繊維としては、鉄、銀、銅、銅合金、チタン、ステンレス、基材となる金属に銀や銅をメッキしたものからなるものが挙げられるが、銅、ステンレスが好ましい。プラスチック繊維としては、ポリエステル、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、ビスコースレーヨン、酢酸セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエーテル、ポリエーテルエステル、更にこれらの共重合体、ブレンド物や架橋物等が挙げられるが、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレンが好ましく、ポリエステル、ポリエチレンがより好ましい。更に、ステンレスとポリエステル等からなる、金属とプラスチック繊維との複合ネットであっても良い。
【００３１】本発明の水処理方法は、河川水、地下水、湖沼水等の天然水系から採取した水の処理方法として適用する。
【００３２】
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００３３】実施例１図１に示す水処理装置を用い、東京都荒川の河川水（ＳＳ濃度２００ｍｇ／Ｌ）の処理を行った。
【００３４】河川水が満たされた原水槽１０中に対し、粉体フィーダー２０から活性炭粉末（二村化学製の上水用型番Ｗ；平均粒径１５μｍ）を５０ｍｇ／Ｌになるように添加した。原水槽１０は、攪拌機１１により１２５ｒ／分で攪拌した。
【００３５】原水槽１０から固液分離槽３０に原水を送液し、濾過運転を行った。濾過媒体３２は、ステンレス板金で作られた厚さ５ｃｍ程度の四角枠の両面に、２枚の平織ステンレス製ネット（平均孔径３３μｍ、孔径分布７％、開孔率３７％、厚み１００ｐｐｍ、線径５５μｍ）を固定したもの１枚を用いた。（有効膜面積２５ｃｍ2）水頭差は２０ｃｍ（膜間差圧２ｋＰａ）に設定し、処理流量は１０ｍ3／ｍ2／２４ｈｒに設定し、３０分間濾過運転した後、１分間の逆圧洗浄（１０ｍ／ｄａｙ）を行い、この運転サイクルを繰り返した。
【００３６】なお、活性炭の添加により、速やかにダイナミック層が形成されたため、初期抜水は、透過液中のＳＳ濃度が２ｍｇ／Ｌ以下となった運転開始から５分間までの透過液に対して行い、その後は定常運転に移行した。
【００３７】固液分離槽３０で濾過して得られた透過液は、透過液槽５０に送って貯水した。この透過液は、逆圧洗浄水として用いた。運転開始から２４時間経過後の透過液中のＳＳ濃度は１．３ｍｇ／Ｌであり、総透過水量は０．０５ｍ3／２４ｈｒであった。
【００３８】なお、逆圧洗浄により固液分離槽３０の底部に溜まった汚泥（ＳＳ）は、定期的に汚泥引抜ライン４０から引き抜き、原水槽１０に返送した。
【００３９】比較例１活性炭を添加しないほかは実施例１と同様にして、濾過運転を行った。なお、初期抜水は、運転開始から透過液中のＳＳ濃度が実施例１と同程度になった３０分間までの透過液に対して行った。運転開始から１時間経過後の透過液中のＳＳ濃度は１．３ｍｇ／Ｌであり、総透過水量は０．０２５ｍ3／２４ｈｒであった。
【００４０】実施例１と比較例１との対比から明らかなとおり、実施例１では活性炭を添加したことにより、ダイナミック層の形成時間が大幅に短縮されたため、初期抜水量が大幅に少なくなった。その結果、総透過水量が飛躍的に高められた。
【００４１】
【発明の効果】本発明の水処理方法を適用すれば、工場排水等に比べてＳＳ濃度が低い河川水等のＳＳ濃度を低下させることができると共に、透過水量を飛躍的に向上させることができるため、浄水場等の前処理方法として好適である。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】５９４１５２６２０
【氏名又は名称】ダイセン・メンブレン・システムズ株式会社
【住所又は居所】大阪府堺市鉄砲町１番地
|
| 【出願日】 |
平成１４年２月５日（２００２．２．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６３８９７
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 馨 （外４名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００３−２２５５１９（Ｐ２００３−２２５５１９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年８月１２日（２００３．８．１２） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−２７６６６（Ｐ２００２−２７６６６） |
|