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JP2001137849A - 浄水製造システム及び方法 - Google Patents

浄水製造システム及び方法

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JP2001137849A
JP2001137849A JP31965099A JP31965099A JP2001137849A JP 2001137849 A JP2001137849 A JP 2001137849A JP 31965099 A JP31965099 A JP 31965099A JP 31965099 A JP31965099 A JP 31965099A JP 2001137849 A JP2001137849 A JP 2001137849A
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water
algae
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raw water
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Shinichi Yoshikawa
慎一 吉川
Teruhiro Kitazawa
照啓 北沢
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Hitachi Plant Engineering and Construction Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】原水に藻類が発生した場合であっても、安価で
且つ安定した膜濾過運転を行うことができる浄水製造シ
ステム及び方法を提供する。 【解決手段】本発明の浄水製造システム10は、藻類が
大量発生していない通常運転時は、濾過工程と塩素有り
洗浄工程とを交互に行い、藻類が大量発生している藻類
発生時には、濾過工程と塩素有り洗浄工程との間に塩素
無し洗浄工程を行う。塩素有り洗浄工程は、塩素系の酸
化剤を添加した透過水で逆洗洗浄を行い、塩素無し洗浄
工程は、塩素系の酸化剤を添加しない透過水で逆洗洗浄
を行う。したがって、塩素無し洗浄工程によって濾過膜
18に付着した藻類を剥離、除去した後、塩素有り洗浄
工程を行うと、塩素によって藻類の細胞が破壊されず、
濾過膜18を閉塞せずに洗浄することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は浄水製造システム及
び方法に係り、特に藻類が発生した原水を濾過膜によっ
て浄化する浄水製造システム及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】浄水製造システムは、一般に、比較的清
澄な河川表流水や湖沼水を原水として、該原水を濾過膜
で濾過することによって浄水を製造している。この浄水
製造システムでは、濾過膜の閉塞を防止するため、定期
的に透過水を逆流させて濾過膜を逆洗洗浄している。前
記逆流させる透過水には塩素系の酸化剤が加えられ、こ
の酸化剤によって膜面上での細菌類の繁殖が抑制され
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記河川表
流水や湖沼水は、水温が上昇する5月中旬から8月にか
けてミクロキスティスなどの藻類が大量に発生すること
がある。藻類が大量発生すると、藻類によって前記濾過
膜の閉塞が促進するので、濾過膜の洗浄頻度を増加させ
なければならず、これによって濾過膜の寿命が低下す
る。また、藻類が大量発生すると、濾過膜に藻類が付着
して、濾過膜の前後における差圧が急上昇するので、安
定した膜濾過運転することができなくなる。さらに、逆
洗洗浄に使用される塩素は、アオコとして湖沼に大発生
するミクロキスティスの細胞を破壊するので、細胞内の
高分子有機物が漏出し、この高分子有機物がかえって膜
の閉塞を促進させるという問題がある。
【0004】本発明はこのような事情に鑑みて成された
もので、原水に藻類が発生した場合であっても、安価で
且つ安定した膜濾過運転を行うことができる浄水製造シ
ステム及び方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は前
記目的を達成するために、原水を濾過膜で濾過して浄水
を製造するとともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液
で前記濾過膜を逆洗洗浄する塩素有り洗浄を行う浄水製
造システムにおいて、前記原水中に含まれる藻類の濃度
を測定する濃度測定手段と、前記濃度測定手段で測定し
た藻類の濃度に応じて、前記塩素有り洗浄の前に、酸化
剤を注入しない洗浄液で逆洗洗浄する塩素無し洗浄を加
えるように制御する制御手段と、を備えたことを特徴と
する。
【0006】また、請求項2記載の発明は前記目的を達
成するために、原水を濾過膜で濾過して浄水を製造する
とともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過
膜を逆洗洗浄する塩素有り洗浄を行う浄水製造方法にお
いて、前記原水中に含まれる藻類の濃度に応じて、前記
塩素有り洗浄の前に、酸化剤を注入しない洗浄液で逆洗
洗浄する塩素無し洗浄を加えることを特徴とする。
【0007】請求項1及び2記載の発明によれば、前記
塩素有り洗浄の前に前記塩素無し洗浄を加えるようにし
たので、濾過膜に付着した藻類を、塩素有り洗浄の前に
濾過膜から剥離、除去することができる。したがって、
塩素有り洗浄を行っても、藻類から高分子有機物が漏出
せず、濾過膜を閉塞させずに洗浄することができる。こ
れにより、藻類が発生しても膜濾過運転を安定して行う
ことができる。また、本発明によれば、藻類の濃度に応
じて前記塩素無し洗浄を加えるので、例えば藻類の濃度
が低い時には前記塩素無し洗浄を省くことができ、低コ
ストである。
【0008】請求項3記載の発明は前記目的を達成する
ために、原水を濾過膜で濾過して浄水を製造するととも
に、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜を逆
洗洗浄する浄水製造システムにおいて、前記原水中に含
まれる藻類の濃度を測定する濃度測定手段と、前記原水
に塩素系の酸化剤を注入する注入手段と、前記注入手段
で注入した酸化剤によって藻類から原水中に漏出した高
分子有機物を除去する除去手段と、前記濃度測定手段で
測定した藻類の濃度に応じて、前記注入手段で原水に酸
化剤を注入し、前記除去手段で前記高分子有機物を除去
する前処理を加えるように制御する制御手段と、を備え
たことを特徴とする。
【0009】また、請求項4記載の発明は前記目的を達
成するために、原水を濾過膜で濾過して浄水を製造する
とともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過
膜を逆洗洗浄する浄水製造方法において、前記原水中の
藻類の濃度に応じて、前記原水に塩素系の酸化剤を注入
し、該酸化剤を注入したことによって前記藻類から漏出
した高分子有機物を除去する前処理を加えることを特徴
とする。
【0010】請求項3及び4記載の発明によれば、塩素
系の酸化剤を原水に注入し、該酸化剤を注入したことに
よって前記藻類から漏出した高分子有機物を除去するの
で、前記濾過膜を塩素有り洗浄液で逆洗洗浄しても、前
記藻類から高分子有機物が漏出しない。したがって、濾
過膜を閉塞させずに洗浄することができ、膜濾過運転を
安定して行うことができる。また、本発明によれば、藻
類の濃度に応じて前処理を加えるので、例えば藻類の濃
度が低い時には前記前処理を省くことができ、低コスト
である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下添付図面に従って、本発明に
係る浄水製造システム及び方法の好ましい実施の形態に
ついて説明する。
【0012】図1は、第1の実施の形態の浄水製造シス
テム10の装置フローを示す構成図である。
【0013】同図に示すように、浄水製造システム10
は、原水槽12を有しており、該原水槽12に、湖沼や
河川等の水源から送水された原水が貯留される。原水槽
12は、供給用ポンプ16を介して膜モジュール14に
連結され、供給用ポンプ16を駆動することによって前
記原水が膜モジュール14に供給される。膜モジュール
14の内部には、濾過膜18が設けられ、この濾過膜1
8によって膜モジュール14内の原水が濾過される。濾
過膜18を透過した透過水は、処理水槽20に一旦貯留
された後、排水池22に送水される。
【0014】前記処理水槽20に貯留された透過水の一
部は、逆洗用ポンプ24を駆動することによって膜モジ
ュール14に逆流させることができ、これによって、濾
過膜18を逆洗洗浄することができる。
【0015】前記膜モジュール14には、空気供給源3
2が連結されており、該空気供給源32から洗浄用空気
を供給することによって濾過膜18を空気洗浄すること
ができる。
【0016】また、前記処理水槽20から膜モジュール
14に逆流する透過水には、酸化剤貯留槽26に貯留さ
れた酸化剤が添加することができるようになっている。
酸化剤としては、例えば、次亜塩素酸ナトリウムが使用
され、その残留塩素によって濾過膜18が殺菌洗浄され
る。また、酸化剤は、注入用ポンプ28を駆動すること
によって透過水に添加される。この注入用ポンプ28
は、制御装置30に接続され、制御装置30によってO
N/OFF制御される。したがって、制御装置30が注
入用ポンプ28を駆動すると、透過水に次亜塩素酸ナト
リウムが添加され、残留塩素を有する透過水によって濾
過膜18が逆洗洗浄され、逆に制御装置30が注入用ポ
ンプ28を停止すると、透過水への次亜塩素酸ナトリウ
ムの供給が停止され、濾過膜18が透過水のみによって
逆洗洗浄される。即ち、制御装置30は、残留塩素を有
する透過水で濾過膜18を洗浄する塩素有り洗浄工程
と、透過水のみで濾過膜18を洗浄する塩素無し洗浄工
程とを切り換えることができる。
【0017】また、前記湖沼や河川等の水源には、図2
に示すように、水質観測装置(濃度測定手段に相当)3
4が設けられている。水質観測装置34は、デジタルカ
メラ36とパソコン38とから構成され、デジタルカメ
ラ36で撮影した水面映像をパソコン38で色調解析す
ることによって藻類の濃度を測定する。デジタルカメラ
36は、水面映像とともに標準板(図示せず)を同時に
撮影することによって、自然光の変化による色調の誤差
を補正することができる。これにより、天気や時間帯に
よる誤差を無くすことができる。また、パソコン38
は、色調解析によって得られたデータを図1の制御装置
30に送信する。
【0018】次に上記の如く構成された浄水製造システ
ム10の作用について図3及び図4に基づいて説明す
る。
【0019】浄水製造システム10は、図3に示す通常
時用運転フローと、図4に示す藻類発生時用運転フロー
の2種類の運転フローを備えており、水質観測装置34
が測定した藻類の濃度に応じて、制御装置30が運転フ
ローを選択するようになっている。例えば、水源に藻類
が大量発生した場合(通常5月中旬から8月頃まで)
は、図4の藻類発生時用運転フローを選択し、それ以外
の時期は、図3の通常時用運転フローを選択する。
【0020】通常時用運転フローは、図3に示すよう
に、濾過工程と塩素有り洗浄工程とを交互に繰り返すよ
うに構成されている。濾過工程では、図1の供給用ポン
プ16を駆動して原水槽12内の原水を膜モジュール1
4に供給し、この膜モジュール14内の濾過膜18で原
水を濾過する(ステップ1)。このとき、濾過膜18の
表面に懸濁物質等が付着し、濾過膜18が目詰まりし
て、濾過圧力(濾過膜18の前後での差圧)が徐々に大
きくなる。
【0021】そこで、濾過工程を所定時間行った後、又
は、前記濾過圧力が所定値になった後、塩素有り洗浄工
程に切り換える。塩素有り洗浄工程は、まず、逆洗用ポ
ンプ24を駆動して処理水槽20内の透過水を膜モジュ
ール14に逆流させるとともに、注入用ポンプ28を駆
動して逆流する透過水に酸化剤を添加する。これによ
り、濾過膜18が残留塩素を含む透過水によって逆洗洗
浄されるとともに、濾過膜18が残留塩素によって殺菌
される(ステップ2)。次に、空気供給源32から洗浄
用空気を膜モジュール14に供給し、洗浄用空気によっ
て濾過膜18を空気洗浄し、濾過膜18の表面に付着し
た藻類等の懸濁物質を剥離させる(ステップ3)。その
後、膜モジュール14内の透過水を排水する排水工程を
行い(ステップ4)、前記剥離させた藻類等の懸濁物質
を膜モジュール14内から除去する。そして、膜モジュ
ール14に原水を注水し(ステップ5)、再び濾過工程
を行う。
【0022】一方、藻類発生時用運転フローは、図4に
示すように、濾過工程と、塩素有り洗浄工程との間に、
塩素無し洗浄工程が組み込まれている。即ち、濾過工程
を行った後に(ステップ11)、まず、塩素無し洗浄工
程を行う。
【0023】塩素無し洗浄工程は、図1の注入用ポンプ
28を停止したまま、逆洗用ポンプ24を駆動すること
によって、酸化剤を添加しない透過水を膜モジュール1
4に逆流させて濾過膜18を逆洗洗浄する(ステップ1
2)。これにより、濾過膜18は、藻類から高分子有機
物が漏出することなく、逆洗洗浄される。そして、塩素
有り洗浄工程と同様に、空気供給源32から洗浄用空気
を供給して前記藻類を含む懸濁物質を濾過膜18から剥
離した後(ステップ13)、膜モジュール14内の液体
を排水して(ステップ14)、前記懸濁物質を取り除
く。そして、膜モジュール14内に原水を入れ(ステッ
プ15)、塩素有り洗浄工程に切り換える。
【0024】塩素有り洗浄工程は、前述した図3の通常
時用運転フローと同様に、塩素有り透過水による逆洗洗
浄、洗浄用空気による空気洗浄を順に行った後(ステッ
プ16、17)、膜モジュール14内を排水して(ステ
ップ18)、原水を入れる(ステップ19)。これによ
り、濾過膜18を殺菌することができ、細菌類が繁殖し
て濾過膜18を閉塞させることを防止することができ
る。また、塩素有り洗浄工程の時には、前記藻類が濾過
膜18から剥離されて除去されているので、塩素系の酸
化剤を供給しても、藻類から高分子有機物が漏出しな
い。したがって、藻類が多量発生した時であっても、濾
過膜18を閉塞させずに洗浄することができ、安定した
膜濾過運転を行うことができる。
【0025】このように本実施の形態の浄水製造システ
ム10によれば、藻類が多量発生した際、塩素有り洗浄
工程の前に塩素無し洗浄工程を行うので、藻類によって
濾過膜18を閉塞させずに濾過膜18を洗浄することが
できる。したがって、濾過膜18の寿命を向上させて、
コストを低減することができるとともに、安定した膜濾
過運転を行うことができる。
【0026】また、浄水製造システム10によれば、藻
類の濃度が低い時は、通常時用運転フローを行い、塩素
無し洗浄工程を省くので、逆洗洗浄に使用する処理水量
を少なくすることができ、且つ、運転時間に占める濾過
運転時間の割合を多くすることができる。これにより、
透過水の回収率や、得られる透過水量を大きくすること
ができる。
【0027】さらに、浄水製造システム10の水質観測
装置34は、デジタルカメラ36とパソコン38のみの
簡単な構造であり、蛍光光度計を用いて水質観測した時
のようにメンテナンスが複雑になることがない。また、
水質観測装置34は、デジタルカメラ36で標準板を撮
影して自然光に対する補正を行うので、濁度計を用いて
水質観測した時のように、天気によって誤差が発生する
こともない。さらに、水質観測装置34は、原水と非接
触で測定することができるので、遠方から(例えば、湖
岸から湖中央部の)藻類濃度を測定することができる。
【0028】なお、上述した実施の形態では、水質観測
装置34を水源に設置したが、原水槽12に設置しても
よい。また、水質観測装置34は、原水中に含まれる藻
類の度合いが測定できればよく、例えば、デジタルカメ
ラ36の代わりにデジタルビデオカメラを用いてもよ
い。さらに、水質観測装置34は、パソコン38によっ
て色調解析したが、デジタルカメラ36から制御装置3
0にデータを直接送信して制御装置30で色調解析して
もよい。
【0029】また、上述した実施の形態では、塩素系の
酸化剤を注入した透過水によって逆洗洗浄したが、これ
に限られるものではなく、殺菌効果を有する洗浄液であ
ればよい。
【0030】次に第2の実施の形態の浄水製造システム
40について説明する。
【0031】図5は、第2の実施の形態の浄水製造シス
テム40の装置フロー図である。
【0032】同図に示すように、浄水製造システム40
は、原水槽12の前段に薬品添加槽42が設けられ、該
薬品添加槽42に水源から送水された原水が貯留され
る。この薬品添加槽42には、次亜塩素酸ナトリウム等
の酸化剤が貯留された酸化剤貯留槽44が連結され、ポ
ンプ46を駆動することによって原水に酸化剤が添加さ
れる。また、原水槽12には、粉末活性炭が貯留された
活性炭貯留槽48が連結され、ポンプ50を駆動するこ
とによって原水槽12内の原水に粉末活性炭が添加され
る。なお、図1で示した第1の実施の形態と同一若しく
は類似の部材については、同一の符号を付してその説明
を省略する。
【0033】上記の如く構成された第2の実施の形態の
浄水製造システム40は、藻類が大量発生する時期にの
み、薬品添加槽42で酸化剤を添加し、原水槽12で粉
末活性炭を添加する。これにより、原水中の藻類は、酸
化剤によって細胞が破壊され、細胞内の高分子有機物が
漏出して粉末活性炭に吸着される。このように前処理さ
れた原水には、塩素系の酸化剤によって高分子有機物を
漏出するような藻類が存在しないので、該原水を濾過し
た濾過膜18を塩素系の酸化剤によって逆洗洗浄して
も、濾過膜18が高分子有機物によって閉塞することが
ない。即ち、原水に藻類が大量発生した際に、塩素無し
洗浄工程を行わなくても、塩素有り洗浄工程のみで、濾
過膜18を閉塞させずに逆洗洗浄することができる。こ
れにより、安価で、且つ、安定した膜濾過運転すること
ができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明の浄水製造シ
ステム及び方法によれば、原水中の藻類の濃度に応じ
て、塩素有り洗浄の前に塩素無し洗浄を加えるようにし
たので、濾過膜を塩素有り洗浄液で洗浄しても藻類から
高分子有機物が漏出せず、濾過膜を閉塞させずに洗浄す
ることができ、膜濾過運転を安定して行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の浄水製造システム
の装置フロー図
【図2】水質観測装置の概略構成図
【図3】図1に示した浄水製造システムの通常時用運転
フロー図
【図4】図1に示した浄水製造システムの藻類発生時用
運転フロー図
【図5】本発明の第2の実施の形態の浄水製造システム
の装置フロー図
【符号の説明】
10…(第1の実施の形態の)浄水製造システム、12
…原水槽、14…膜モジュール、18…濾過膜、20…
処理水槽、22…排水池、26…酸化剤貯留槽、30…
制御装置、32…空気供給源、34…水質観測装置、3
6…デジタルカメラ、38…パソコン、40…(第2の
実施の形態の)浄水製造システム、42…薬品添加槽、
44…酸化剤貯留槽、48…活性炭貯留槽

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原水を濾過膜で濾過して浄水を製造すると
    ともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜
    を逆洗洗浄する塩素有り洗浄を行う浄水製造システムに
    おいて、 前記原水中に含まれる藻類の濃度を測定する濃度測定手
    段と、 前記濃度測定手段で測定した藻類の濃度に応じて、前記
    塩素有り洗浄の前に、酸化剤を注入しない洗浄液で逆洗
    洗浄する塩素無し洗浄を加えるように制御する制御手段
    と、 を備えたことを特徴とする浄水製造システム。
  2. 【請求項2】原水を濾過膜で濾過して浄水を製造すると
    ともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜
    を逆洗洗浄する塩素有り洗浄を行う浄水製造方法におい
    て、前記原水中に含まれる藻類の濃度に応じて、前記塩
    素有り洗浄の前に、酸化剤を注入しない洗浄液で逆洗洗
    浄する塩素無し洗浄を加えることを特徴とする浄水製造
    方法。
  3. 【請求項3】原水を濾過膜で濾過して浄水を製造すると
    ともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜
    を逆洗洗浄する浄水製造システムにおいて、 前記原水中に含まれる藻類の濃度を測定する濃度測定手
    段と、 前記原水に塩素系の酸化剤を注入する注入手段と、 前記注入手段で注入した酸化剤によって藻類から原水中
    に漏出した高分子有機物を除去する除去手段と、 前記濃度測定手段で測定した藻類の濃度に応じて、前記
    注入手段で原水に酸化剤を注入し、前記除去手段で前記
    高分子有機物を除去する前処理を加えるように制御する
    制御手段と、 を備えたことを特徴とする浄水製造システム。
  4. 【請求項4】原水を濾過膜で濾過して浄水を製造すると
    ともに、塩素系の酸化剤を注入した洗浄液で前記濾過膜
    を逆洗洗浄する浄水製造方法において、 前記原水中の藻類の濃度に応じて、前記原水に塩素系の
    酸化剤を注入し、該酸化剤を注入したことによって前記
    藻類から漏出した高分子有機物を除去する前処理を加え
    ることを特徴とする浄水製造方法。
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