JP2007245001A - Water cleaning method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地下水、伏流水、井戸水、河川水、湖沼水などの浄水処理方法に関するものである。 The present invention relates to a water purification method for groundwater, underground water, well water, river water, lake water, and the like.
地下水、伏流水、井戸水などの清澄水は浄水の水源として適したものであり、一般的な水源に比較してCODやSSの含有量は少なく、塩素殺菌その他の簡単な浄水処理を施すだけで水道水としてそのまま利用することができる場合も多い。しかし近年、清澄水を水源として利用できる浄水処理場においても、原水中の微生物や原虫類をも確実に除去することができるMF膜やUF膜などの分離膜を用い、原水を膜ろ過する浄水処理システムが普及しつつある(特許文献1)。 Clear water such as groundwater, underground water, and well water is suitable as a source of purified water, and it contains less COD and SS than general water sources. In many cases, it can be used as tap water. However, in recent years, even in water treatment plants that can use clear water as a water source, purified water that uses raw membranes to filter raw water using separation membranes such as MF membranes and UF membranes that can reliably remove microorganisms and protozoa in raw water. Processing systems are spreading (Patent Document 1).
このような分離膜を用いた浄水処理方法においては、凝集剤を原水に添加して原水中に含まれる微細有機物をフロックとして凝集させたうえ、膜ろ過する運転が一般的である。特に、清澄水を水源とする場合は、極少量の凝集剤を原水に添加し、膜ろ過運転を行っていた。このように原水に凝集剤を添加するのは、もし凝集剤を添加しないと、清澄水を水源とする場合であっても、短期間に分離膜の閉塞が生じて安定運転ができなくなるためである。そして安定運転を行なうために膜ろ過流束を低く抑えると、水需要を満たす膜ろ過水量を確保するために必要な膜面積が大きくなって、多くの分離膜を設置しなければならなくなり、コストアップとなる。このため、従来は凝集剤を添加した膜ろ過が実施されていた。 In such a water purification method using a separation membrane, an operation of adding a flocculant to raw water and aggregating fine organic substances contained in the raw water as flocs and then performing membrane filtration is common. In particular, when clarified water is used as the water source, a very small amount of flocculant is added to the raw water, and membrane filtration operation is performed. In this way, the flocculant is added to the raw water because if the flocculant is not added, even if clear water is used as the water source, the separation membrane will be clogged in a short period of time and stable operation will not be possible. is there. If the membrane filtration flux is kept low for stable operation, the membrane area required to secure the amount of membrane filtration water that satisfies the water demand increases, and many separation membranes must be installed. It will be up. For this reason, conventionally, membrane filtration to which a flocculant has been added has been performed.
しかしこのように凝集剤を添加しフロックを膜分離する方法は、膜で分離されたフロックを主体とする汚泥発生量の必然的な増加を招く。このため浄水処理場で発生した汚泥を産廃処理したり、下水処理場まで搬送したりして処理しなければならなくなり、この汚泥処理のためのコストを無視することができない。特に地下水、伏流水、井戸水などの清澄水を水源とする浄水処理場の運営者は、清澄水を水源としているにもかかわらず、わざわざ凝集剤を添加して汚泥を発生させることに心理的な抵抗感を持つことが多い。
本発明は上記した従来の問題点を解決し、汚泥発生量増加を招く凝集剤の使用量を削減するか凝集剤を全く使用せずに、分離膜の膜ろ過流束を高めた安定運転が可能な浄水処理方法を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, reduces the amount of flocculant used to increase the amount of sludge generation, or does not use any flocculant, and stable operation with increased membrane filtration flux of the separation membrane. It aims at providing the possible water purification method.
上記の課題を解決するためになされた本発明は、水源から採取した原水に微細気泡を投入して原水中に微量に含まれる微細有機物を酸化分解したうえ、分離膜により膜ろ過することを特徴とするものである。なお、微細気泡としては空気など酸素が含まれる気体やオゾンなどの直径100μm以下の気泡であることが好ましく、分離膜がMF膜またはUF膜であることが好ましい。 The present invention made to solve the above problems is characterized in that fine bubbles are introduced into raw water collected from a water source to oxidize and decompose fine organic substances contained in a trace amount in the raw water, and then filter through a separation membrane. It is what. The fine bubbles are preferably air-containing gas such as air or bubbles such as ozone having a diameter of 100 μm or less, and the separation membrane is preferably an MF membrane or a UF membrane.
本発明の浄水処理方法においては、微細気泡を投入して原水中に含まれる微細有機物を酸化分解することにより、凝集剤の使用量を削減できる。また、清澄な水源の場合は、採取した原水に従来のように凝集剤を添加する代わりに、微細気泡を投入して原水中に微量に含まれる微細有機物を酸化分解する。本発明において使用する微細気泡は好ましくは直径100μm以下の気泡であり、ナノバブル又はマイクロバブルと称される気泡である。このような微細気泡は、通常サイズである直径が1mm以上の気泡(マクロバブル)に比較して、周囲の水との総接触表面積をきわめて大きくすることができるのみならず、表面張力により気泡内部の圧力が極度に固まり、崩壊したときの衝撃により活性酸素を生じて強い酸化力を発揮する。 In the water purification method of the present invention, the amount of flocculant used can be reduced by introducing fine bubbles and oxidizing and decomposing fine organic substances contained in the raw water. In the case of a clear water source, instead of adding a flocculant to the collected raw water as in the past, fine bubbles are introduced to oxidatively decompose fine organic substances contained in a minute amount in the raw water. The fine bubbles used in the present invention are preferably bubbles having a diameter of 100 μm or less, and are referred to as nanobubbles or microbubbles. Such fine bubbles can not only make the total contact surface area with the surrounding water extremely large, but also the inside of the bubbles due to surface tension, compared to normal size bubbles (macro bubbles) with a diameter of 1 mm or more. When the pressure of the material becomes extremely hard, the active oxygen is generated by the impact when it collapses and exhibits strong oxidizing power.
このため、採取した原水中に微量に含まれて膜を閉塞させるおそれのある微細有機物を微細気泡により酸化分解して減少させることができるから、この原水を分離膜で膜分離する際に膜ろ過流束を高めた状態でも閉塞しにくくなり、安定運転が可能となる。しかも凝集剤を使用しても、凝集剤使用量を削減できるので、従来のように多量の汚泥が発生することもなくなり、その処理コストが不要となるため、大幅なコストダウンが可能となる。なお、微細気泡には原水中に含まれるマンガンや鉄などの金属を酸化させる効果もあり、酸化金属を凝集させて原水から除去することが可能となる。 For this reason, it is possible to reduce the amount of fine organic substances that may be contained in trace amounts in the collected raw water by oxidative decomposition with fine bubbles, so membrane filtration is performed when separating this raw water with a separation membrane. Even in a state where the flux is increased, it becomes difficult to block, and stable operation is possible. In addition, even when a flocculant is used, the amount of the flocculant used can be reduced, so that a large amount of sludge is not generated as in the prior art, and the processing cost is not required, so that a significant cost reduction is possible. The fine bubbles also have an effect of oxidizing metals such as manganese and iron contained in the raw water, and the metal oxide can be aggregated and removed from the raw water.
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図1は本発明のフローを示す図であり、1は原水槽、2は微細気泡投入装置3を備えた反応槽、4は分離膜である。地下水、伏流水、井戸水、河川水、湖沼水などの水源から採取した原水は、最初に原水槽1に入ったうえで、反応槽2に送られる。この反応槽2の底部には、直径100μm以下の微細気泡を発生し水中に投入することができる微細気泡投入装置3が設置されている。
Preferred embodiments of the present invention are shown below.
FIG. 1 is a view showing a flow of the present invention, wherein 1 is a raw water tank, 2 is a reaction tank equipped with a fine
微細気泡投入装置3としては、通常のバブリング装置により発生させた直径が1mm程度のマクロ気泡を撹拌羽根等により物理的にせん断して直径100μm以下の微細気泡を発生させる装置や、マクロ気泡に超音波による衝撃を加えて微細化する装置などが開発され既に市販されているので、それらを用いればよい。 As the fine bubble injection device 3, a macro bubble having a diameter of about 1 mm generated by a normal bubbling device is physically sheared by a stirring blade or the like to generate a fine bubble having a diameter of 100 μm or less. An apparatus for reducing the size by applying an impact by sound waves has been developed and is already on the market.
反応槽2の内部で微細気泡と接触することにより、清澄な原水中に微量に含まれる微細有機物は微細気泡の持つ強い酸化力により酸化分解される。ここで微細有機物とは、清澄な原水中に含まれるコロイド、ウイルス、微生物などを含む微細な有機物の総称である。前記したように、このような微細有機物はそのまま分離膜4に入ると短期間で膜面を閉塞させるが、酸化分解されると分子量が小さくなるため膜面を閉塞しにくくなる。
By contacting the fine bubbles inside the
反応槽2を出た原水は、ろ過ポンプ5によって分離膜4に打ち込まれる。分離膜4としては、MF膜またはUF膜が用いられる。その材質は高分子膜であってもセラミック膜であってもよい。また膜形状は、平膜、中空糸膜、スパイラル膜、モノリス膜、チューブラー膜など任意の形状を選択することができる。更に膜面への加圧方式は外圧式であっても内圧式であってもよい。このように分離膜4の種類は特に限定されるものではないが、微細気泡は強い酸化力を有するため、安定運転のためには、膜強度が強く耐久性に優れたモノリス型のセラミック膜を用いることが好ましい。
The raw water exiting the
原水は分離膜4でろ過され、ろ過水が浄水として取り出される。浄水処理場では水回収率を高めるために、デッドエンドろ過方式を採用するのが一般的である。前記したように、膜面を閉塞するおそれのある原水中の微細有機物は前段階で分解されているため、かなりの高流束で膜ろ過を行なっても閉塞のおそれがなく、凝集剤を全く使用しないにも関わらず、凝集剤を使用した従来の場合と同等以上の高流束ろ過が可能である。しかも凝集剤を使用した従来の場合には大量のフロックが汚泥として回収されるが、本発明によれば汚泥は少なくなるかほとんど発生しないため、汚泥の後処理コストが大幅に安くなるという優れた効果が得られる。
The raw water is filtered through the
なお、図1の実施形態では反応槽2の内部で微細気泡と原水とを接触させたが、図2に示す他の実施形態のように反応槽2を省略し、原水槽1からろ過ポンプ5によって原水を分離膜4に直接打ち込むようにし、この打込みラインの途中に微細気泡投入装置3を設けてもよい。この打込みラインの部分は流速が高いので、微細気泡は原水中に均一混合し易いが、微細気泡による反応時間をできるだけ確保できるように、またろ過ポンプ5による撹拌効果を利用できるように、微細気泡投入装置3はろ過ポンプ5の入側に設置することが好ましい。また、浄水場への原水の導水管が長い場合は、導水管の途中に微細気泡投入装置3を設けてもよい。
In the embodiment of FIG. 1, the fine bubbles and the raw water are brought into contact with each other inside the
1 原水槽
2 処理槽
3 微細気泡投入装置
4 分離膜
5 ろ過ポンプ
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