JP4528643B2 - 酸逆洗排水の再利用方法 - Google Patents

Description

本発明は、膜を酸逆洗した際に発生する酸逆洗排水の再利用方法に関するものである。

河川水や湖沼水などを水源とする上水製造プロセスにおいては、膜ろ過が普及している。膜としては例えば細孔径が０．１μｍのろ過面を備えたセラミック膜が用いられ、原水には予めポリ塩化アルミニウム(ＰＡＣ)，ポリシリカ鉄(ＰＳＩ)等の無機系の凝集剤が添加・混合されたうえ膜に送られ、膜ろ過される。ＰＡＣはアルミニウム系の凝集剤であり、ＰＳＩは鉄系の凝集剤である。

しかし運転を継続すると膜面には次第にＳＳ等が堆積し、膜ろ過損失が増加してくる。そこで定期的にろ過水による逆洗を行っているが、単なる逆洗によっては除去できない堆積物を除去するため、従来から特許文献１，２に示すような希釈薬液を用いた逆洗が行われている。

特許文献１には、塩素を用いた膜の逆洗法が開示されている。また特許文献２には、酸とアルカリを膜に交互に注入する逆洗法が開示されている。しかし何れの文献にも逆洗排水の再利用に関する詳細な説明はなく、逆洗時に発生する逆洗排水は適切な処理を行ったうえで放流されているのが普通である。
特開平８−３９０６４号公報 特開平８−２４３３６１号公報

本発明は上記した従来の問題点を解決して、逆洗時に発生する逆洗排水の成分に注目し、その再利用を図ることによって膜ろ過装置のランニングコストを低減させる手段を提供することを目的とするものである。

本発明者は、上水製造プロセスにおいて多用されているＰＡＣ，ＰＳＩ等の無機系の凝集剤の主成分である金属が、酸逆洗排水中にどのように存在するかを調査した結果、酸逆洗排水中ではその大部分が液中に溶解しており、そのまま放流されていることを確認した。ここで酸逆洗とは特開2002-52321に公開されている方法等によって逆洗を行うものである。しかし酸逆洗排水を中性に戻すことにより液中に溶解した鉄またはアルミニウムが凝集剤としての機能を発揮することを見出した。
特開２００２-５２３２１号公報

本発明は上記の知見に基づいてなされたものであって、無機系の凝集剤が添加された原水を膜ろ過する膜を酸逆洗した際に発生する酸逆洗排水をｐＨ６〜８に調整し、鉄またはアルミニウムを沈降分離した上澄水を原水に返送することを特徴とするものである。

本発明によれば、酸逆洗排水をｐＨ６〜８に調整し、無機系の凝集剤の主成分である鉄またはアルミニウムの一部を沈殿させたうえ、上澄水を原水に返送する。これにより従来は単に放流されていた酸逆洗排水を再び原水の一部として利用することができ、水資源の有効活用を図ることができる。

以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は本発明の参考形態を模式的に示す図面である。この参考形態は本発明を上水製造プロセスに適用した例を示すもので、河川水や湖沼水などを水源とする原水は図示しない着水槽から凝集混和槽１に導入され、鉄系またはアルミニウム系等の無機系の凝集剤が添加されてフロック形成が行われる。アルミニウム系の凝集剤としてはＰＡＣや硫酸バンドが代表的なものであり、鉄系の凝集剤としては塩化第二鉄やＰＳＩが代表的なものである。なお、凝集混和槽１に硫酸などの酸を凝集助剤として添加し、ｐＨを７前後に調整して凝集効果を高める場合もある。

凝集混和槽１を出た原水は膜２により膜ろ過される。この実施形態では膜２として、細孔径が０．１μｍのろ過面を備えたセラミック膜が用いられているが、膜２はこれに限定されるものではなく、高分子膜であっても差し支えない。膜ろ過水は上水池に貯留され、塩素を添加されたうえで水道水として供給される。

膜２は定期的に逆洗されるが、通常の逆洗では除去しきれない堆積物を膜面から溶出させるために、酸を含んだ水を用いて酸逆洗が行われる。その際に生じる酸逆洗排水は逆洗排水槽３に貯留され、重力沈降分離が行われる。しかし酸逆洗排水はｐＨが例えば４程度の酸性水であり、多くの金属成分は液中に溶解しているために沈降性が悪いのが普通である。例えば、凝集剤としてＰＡＣを用いた系において逆洗排水槽３の上澄水を分析すると、２８．５ｍｇ/Lのアルミニウムが含有されていたが、そのうち２５．６ｍｇ/Lは溶解性である。そして上澄水の濁度は６．４と高い。

本発明ではこのような逆洗排水槽３の上澄水を、返送水路４を通じて凝集混和槽１に返送し、原水中に戻す。前記したように凝集混和槽１ではｐＨは中性域となるため、酸逆洗排水中に含まれている溶解性のアルミニウムや鉄は、凝集剤としての機能を発揮する。表１に、実験的に酸逆洗排水をｐＨ調整し沈降分離した上澄水のアルミニウムの含有率の変化を示す。ｐＨ６〜８の中性域にｐＨ調整することによって大部分が非溶解性となり、沈降分離されることが分る。

本参考形態では、溶解性のアルミニウムや鉄を含んだままの酸性の上澄水を凝集混和槽１に戻す。これらのアルミニウムや鉄は原水と混和されｐＨが中性域になることにより凝集効果を発揮するため、後述の実施例に示すように凝集剤の添加量を減少させることができる。また酸性の酸逆洗水が凝集混和槽１に返送されるので、凝集助剤としての酸添加量も削減することができる。しかし返送水量比が小さすぎると本発明の効果を得ることができず、返送水量比が大きすぎると原水の濁度が上昇することとなる。実験によれば返送水量比（返送水量/原水量の比）は1/10よりも少なくすることが好ましく、最も好ましいのは1/50〜1/200程度である。

また本発明では、酸逆洗排水をｐＨ６〜８に調整し、鉄またはアルミニウムを沈降分離した上澄水を原水に返送する。逆洗排水をｐＨ：６〜８に調整したうえ沈降分離した上澄水質は原水並であるため、これを原水１に返送することで逆洗排水の放流量を減少させるとともに、水資源としての有効利用を図ることができる。

図１に示した構造の上水製造プロセスの実験装置を製作し、濁度０．９、ＴＯＣ（トータルオーガニックカーボン）１．１mg/L、全アルミニウム０．０２mg/L、溶解性アルミニウム０．０１mg/Lの原水を用い本発明の効果を確認した。使用した凝集剤はＰＡＣであり、その添加量を変化させながら実験した。使用した膜は出願人会社製のセラミック膜である。

図２はその結果を示すグラフであり、丸印で示す従来法では原水へのＰＡＣの添加量が１５mg/Lではフロック形成が不十分でセラミック膜におけるろ過性が悪く、２５mg/Lまで増加させるとろ過性が良化する。これに対して四角印で示す本発明方法（返送水量比１/１００）では、ＰＡＣの添加量が１０mg/Lでも良好なろ過性を達成することができた。

また図３のグラフに示すように、従来法によっても本発明法によっても原水中の有機物の６０％以上を除去することができたが、本発明法による場合の方がＰＡＣの添加量が少なくてよいことが確認された。これらの実施例の実験結果から、本発明によれば従来よりも少ないＰＡＣの添加量で、良好なろ過性とろ過水質とを達成できることが確認できた。

本発明の実施形態を示す設備構成図である。 実施例におけるＰＡＣの添加量とろ過性との関係を示すグラフである。 実施例におけるＰＡＣの添加量と有機物除去率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 凝集混和槽
２ 膜
３ 逆洗排水槽
４ 返送水路

Claims (1)

1. 無機系の凝集剤が添加された原水を膜ろ過する膜を酸逆洗した際に発生する酸逆洗排水をｐＨ６〜８に調整し、鉄またはアルミニウムを沈降分離した上澄水を原水に返送することを特徴とする酸逆洗排水の再利用方法。

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