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WO2019038847A1 - 水処理膜の洗浄装置及び洗浄方法 - Google Patents

水処理膜の洗浄装置及び洗浄方法 Download PDF

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WO2019038847A1
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water
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ozone gas
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大道 古賀
時盛 孝一
安永 望
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    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/16Regeneration of sorbents, filters

Definitions

  • the present invention relates to a cleaning apparatus and a cleaning method for a water treatment membrane that performs membrane separation of an organic substance contained in waste water and the like.
  • the raw water is separated into the organic substance and the filtered water by filtering the raw water such as waste water with the water treatment membrane, so that the removal of the organic substance can be stably performed.
  • the organic substance may be attached to the inside and the surface of the water treatment membrane, and the pores formed in the water treatment membrane may be clogged.
  • the differential pressure increases or the amount of filtered water decreases to reduce the treatment capacity. Therefore, it is necessary to periodically wash the inside or the surface of the water treatment membrane to remove the organic matter is there.
  • a cleaning solution is circulated from the filtration secondary side (filtered water side) of the water treatment membrane to the filtration primary side (raw water side) to reverse the inside of the water treatment membrane and the membrane surface. Washing is generally performed.
  • the washing solution used for backwashing varies, and water or an aqueous oxidant solution such as sodium hypochlorite aqueous solution is used.
  • ozone water water in which ozone is dissolved
  • having high oxidizing power may be used (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention has been made to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a cleaning apparatus and a cleaning method for a water treatment membrane having a high utilization efficiency of ozone gas.
  • the water treatment membrane cleaning apparatus is A water treatment membrane for flowing ozone water from the produced filtered water side to the raw water side to wash the water treatment membrane with respect to a water treatment membrane for filtration treatment for filtering the raw water to produce filtered water Cleaning equipment of An ozone gas supply unit for generating ozone gas and supplying the ozone gas to the filtered water; A first ozone dissolving tank and a second ozone dissolving tank for storing the filtered water; First, the filtered water pumped out from the first ozone dissolving tank is circulated and taken in and mixed with the ozone gas supplied from the ozone gas supply unit, and the generated filtered gas containing ozone gas is returned to the first ozone dissolving tank Gas suction device, The filtered water pumped out from the second ozone dissolving tank is circulated and taken in and mixed with the exhaust ozone gas generated in the first ozone dissolving tank, and the filtered ozone water containing ozone gas is generated in
  • the second ozone dissolving tank is provided with two ozone dissolving tanks, and the waste ozone gas generated when supplying the ozone gas to the first ozone dissolving tank is received with filtered water filtered by the water treatment membrane. Since it was constituted so that it could suction by the gas suction device attached to, organic substance in filtered water can react with exhaust ozone gas before ozone gas supply. Thereby, the ozone consumption by reaction of the ozone gas at the time of ozone gas supply and the organic substance in filtered water can be reduced, and the washing
  • the configuration is such that the waste ozone gas generated at the time of ozone gas supply can be supplied to the filtered water, the amount of ozone in the exhaust gas can be reduced, and the capacity of the device for treating the waste ozone gas can be reduced. it can.
  • FIG. 1 is an entire configuration view showing an outline of a water treatment system according to a first embodiment.
  • a separation membrane 2 which is a water treatment membrane for separating and treating an organic substance from raw water such as clean water, sewage, industrial wastewater, etc., containing an organic substance is provided inside, and this separation membrane
  • a washing device 10 for washing 2 is provided, that is, a washing device 10 for a water treatment membrane, and a filtration pump 3 for suction-filtering raw water in the membrane separation tank 1 using the separation membrane (water treatment membrane) 2.
  • the water treatment membrane cleaning apparatus 10 temporarily stores the ozone gas supply unit 20, an ozone dissolution tank 4 for temporarily storing filtered water obtained by filtering raw water with a separation membrane, and filtered water treated in the ozone dissolution tank 4
  • the ozone water generation tank 5 and the exhaust ozone gas decomposition tower 19 which processes the exhaust ozone generated in the ozone dissolution tank 4 are provided.
  • the ozone dissolution tank 4 and the ozone water generation tank 5 are tanks of the same capacity, and are respectively provided with circulation pumps 8 and 9 for circulating water in the tank and circulation pipes 14 and 15, and circulation pipes 14 and 15
  • Each has the gas suction apparatus 6 and 7 which made circulation water flow the driving force.
  • the ozone gas supply unit 20 includes a source gas supply unit (not shown) and an ozone gas generation unit (not shown) that generates ozone gas using oxygen supplied from the source gas supply unit as a source material.
  • a source gas supply unit not shown
  • an ozone gas generation unit not shown
  • oxygen generator using a liquid oxygen cylinder, VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) or the like is used as a raw material gas generator, but it is not particularly limited as long as it can supply oxygen.
  • VPSA Vauum Pressure Swing Adsorption
  • a discharge type ozone generator can be used as the ozone generator.
  • the ozone gas supply unit 20 is connected to a gas suction device 7 attached to the ozone water generation tank 5 via an ozone gas pipe 17.
  • the gas suction device 7 is connected to the circulation pipe 15 so as to be located on the discharge side of the circulation pump 9, and sucks the ozone gas supplied from the ozone gas supply unit 20 using the driving water flow of the circulation pump 9 to drive water. And ozone gas.
  • An exhaust ozone gas suction pipe 12 is connected to the gas phase portion at the upper part of the ozone water generation tank 5 and is connected to a gas suction device 6 attached to the ozone dissolution tank 4.
  • the gas suction device 6 is also connected to the circulation pipe 14 so as to be located on the discharge side of the circulation pump 8 and sucks the gas in the air layer portion of the ozone water generation tank 5 using the driving water flow of the circulation pump 8 And mix the driving water and suction gas.
  • the circulation pipe 14 connected to the ozone dissolution tank 4 is branched on the discharge side of the circulation pump 8 and is connected to the ozone water generation tank 5 as a pretreatment water pipe 13. Further, the circulation piping 15 connected to the ozone water generation tank 5 is branched on the discharge side of the circulation pump 9 and is connected to the filtration piping 21 as a backwash water piping 18.
  • An exhaust ozone gas decomposition tower 19 is connected through a pipe from a vapor phase portion at the upper portion of the ozone dissolution tank 4, and the inside of the exhaust ozone gas decomposition tower 19 is filled with a catalyst for reducing ozone to oxygen, activated carbon or the like. It is done.
  • An air discharge pipe 16 is connected to the downstream of the exhaust ozone gas decomposition tower 19.
  • FIG. 2 is a flow chart showing a method of cleaning a water treatment membrane according to Embodiment 1.
  • the method for cleaning a water treatment membrane according to the present embodiment includes a filtered water receiving step (step ST01), a subsequent ozone gas supply step (step ST02), an ozone water backwashing step (step ST03), and a pretreatment water transfer step.
  • step ST01 filtered water receiving step
  • step ST02 subsequent ozone gas supply step
  • step ST03 ozone water backwashing step
  • pretreatment water transfer step a pretreatment water transfer step.
  • the filtered water receiving step (step ST01) will be described.
  • the filtered water filtered by the separation membrane 2 transferred to the outside of the water treatment system 100 by the filtered water pipe 11 flows out from the discharge side of the filtration pump 3 so as to be transferred to the ozone dissolution tank 4 Switch the filtered water flow path.
  • the flow path switching valve 22 switches the flow path of the filtered water pipe 11, which is a normal flow path, to the flow path leading to the ozone dissolution tank 4.
  • the flow path is switched so that the filtered water is transferred out of the water treatment system 100
  • the circulation pump 8 is started, and the filtered water in the ozone dissolution tank 4 is transferred to the ozone water generation tank 5 through the pretreated water pipe 13.
  • the circulation pump 8 is stopped. Again, the flow path is switched so that the filtered water is transferred to the ozone dissolution tank 4, and the filtered water is supplied to the ozone dissolution tank 4 close to full water.
  • the amounts of stored water in the ozone dissolution tank 4 and the ozone water generation tank 5 are made to be approximately the same (within 10% of each other stored water amount).
  • step ST02 Change the flow paths so that the flow paths of the circulation pumps 8 and 9 attached to each tank become the circulation pipes 14 and 15, respectively, start the circulation pumps 8 and 9, and send filtered water to the gas suction devices 6, 7 Supply.
  • the gas suction device 6 reduces the pressure by suctioning the gas phase portion of the ozone water generation tank 5, and the gas suction device 7 The pressure is reduced by suction of ozone gas.
  • ozone gas is supplied from the ozone gas supply unit 20 to the gas suction device 7 through the ozone gas pipe 17.
  • the supplied ozone gas is mixed with the filtered water in the ozone water generation tank 5, which is the driving water, in the gas suction device 7, a part thereof is dissolved in the filtered water, and the rest is left as the ozone gas.
  • it is transferred to the lower liquid phase portion of the ozone water generation tank 5 through the circulation pipe 15.
  • ozone gas concentration supplied 100 g / Nm ⁇ 3 > or more and 1000 g / Nm ⁇ 3 > or less are desirable.
  • the ozone water concentration can be increased by setting the ozone gas concentration to 100 g / Nm 3 or more. This is because the partial pressure of the ozone gas becomes higher as the ozone gas concentration is higher, and the dissolution efficiency of the ozone gas can be enhanced.
  • the remaining ozone gas supplied from the liquid phase portion of the ozone water generation tank 5 rises in contact with the water in the tank in the form of bubbles, and moves to the upper gas phase of the ozone water generation tank 5.
  • the ozone gas transferred to the upper part of the ozone water generation tank 5 is decompressed by being sucked by the gas suction device 6, and the filtered water in the ozone dissolution tank 4 supplied by the circulation pump 8 is also used in the gas suction device 6. A portion is mixed in the filtered water, reacted with the organic substance in the filtered water, and converted to oxygen.
  • the organic matter that has reacted with ozone is partially oxidized to the organic acid, which lowers the pH of the reservoir water (filtered water). It is known that the decomposition rate of dissolved ozone decreases as the pH decreases, and the decrease in pH due to the generation of organic acid is the reduction of ozone gas supply time required to obtain the desired ozone water concentration, saturated ozone water It contributes to the increase in concentration.
  • the remaining undissolved ozone gas remains in water as a gas, and the liquid phase portion of the ozone dissolution tank 4 through the circulation pipe 14 in the state of gas-liquid mixed flow (gas is residual ozone gas, liquid is filtered water) Transported to The remaining ozone gas supplied from the liquid phase portion of the ozone dissolution tank 4 rises in contact with the water in the ozone dissolution tank in the form of bubbles, and moves to the upper gas phase of the ozone dissolution tank 4.
  • the gas phase part of the ozone dissolution tank 4 is decompressed by a blower (not shown) installed in the atmosphere discharge pipe 16 and the ozone gas transferred to the gas phase part of the ozone dissolution tank 4 is decomposed into exhaust ozone gas
  • the catalyst is reduced to oxygen by the catalyst in the column 19 or a reducing device such as activated carbon, and the oxygen is discharged to the air through the air discharge pipe 16.
  • the ozone gas supply process is ended.
  • the set concentration value be as close to the saturation solubility as possible, but the saturation solubility varies depending on the temperature, pH or pressure of the solvent.
  • a fixed value of 30 mg / L or more may be set as the set concentration value.
  • the ozone gas supply time may be obtained in advance such that the dissolved ozone concentration becomes the set concentration value, and the ozone gas supply time may be set instead of determining the set concentration value in the actual ozone gas supply process.
  • step ST03 When the dissolved ozone concentration in the stored water of the ozone water generation tank 5 reaches a desired value, the process proceeds to the ozone water backwashing step (step ST03).
  • the supply of ozone gas from the ozone gas supply unit 20 is stopped, the circulation pump 8 of the ozone dissolution tank 4 is stopped, and the flow path on the discharge side of the circulation pump 9 of the ozone water generation tank 5 is circulated by the flow path switching valve 23.
  • step ST03 The supply of ozone gas from the ozone gas supply unit 20 is stopped, the circulation pump 8 of the ozone dissolution tank 4 is stopped, and the flow path on the discharge side of the circulation pump 9 of the ozone water generation tank 5 is circulated by the flow path switching valve 23.
  • the ozone water of a predetermined concentration transferred by the circulation pump 9 is supplied as backwash water from the filtration secondary side (filtered water side) of the separation membrane 2 to the filtration primary side (raw water side) and passes through the inside of the membrane
  • the oxidizing power of the dissolved ozone dissolves impurities such as an organic suspended substance blocked inside the membrane and cleans the inside of the membrane.
  • the ozone water after being used for washing flows to the filtration primary side (raw water side).
  • the pressure of the ozone water supplied from the circulation pump 9 is preferably 300 kPa or less in order to prevent the separation membrane 2 from being damaged.
  • the time required to wash the separation membrane 2 is considered to be about 30 minutes, depending on the size of the separation membrane 2 and the degree of contamination.
  • the process proceeds to the pretreated water transfer step (step ST04).
  • the organic substance concentration and pH are reduced (for example, typical) by mixing the filtered water and the discharged ozone gas in the ozone gas supply step (the filtered water once filtered by the separation membrane)
  • organic matter concentration BOD (Biochemical Oxygen Demand)
  • BOD Biochemical Oxygen Demand
  • pH pH is less than 3 to 5.
  • Ozone dissolution tank stored water It is transferred to the ozone water generation tank 5 through the pretreated water pipe 13 by the circulation pump 8.
  • the flow path of the discharge side pipe of the circulation pump 8 is switched from the circulation pipe 14 to the pretreated water pipe 13 by the flow path switching valve 24 before the pump is activated.
  • the pre-treatment water transfer step is ended. After completion, the process returns to the filtered water receiving step, and the filtered water is received by the empty ozone dissolving tank 4.
  • the discharged ozone gas and the organic matter in the filtered water react with each other by mixing the discharged ozone gas generated in the ozone gas supplying step in advance with the filtered water.
  • the required ozone gas supply amount in the ozone gas supply process at the time of cleaning of the filtration membrane can be reduced.
  • the waste ozone gas generated at the time of ozone gas supply can be supplied to the filtered water to reduce the ozone concentration in the waste ozone gas, the capacity of the device for treating the waste ozone gas can be reduced, and an increase in initial cost can be prevented.
  • the water treatment system 100 in the case where ozone gas is supplied to only one ozone dissolution tank and exhaust ozone gas is sucked only in the other ozone dissolution tank is described, but in the present embodiment,
  • the ozone gas pipe 17 and the exhaust ozone gas suction pipe 12 can be branched so that the supply destinations of ozone gas and exhaust ozone gas can be supplied to both tanks, and switching valves can be installed respectively to switch the supply destinations of ozone gas and exhaust ozone gas
  • the water treatment system 100 thus constructed will be described in detail below.
  • FIG. 3 shows an example of a specific wastewater treatment system according to the present embodiment.
  • the switch valves that are filled in black indicate the valves in the closed state
  • the switch valves that are not filled in (open) indicate the valves that are in the open state.
  • the backwash water supply valves 34a and 34b used in the ozone water backwashing process are all in the closed state.
  • the embodiment described below is an example, and the contents thereof are not limited to this embodiment.
  • FIG. 3 shows the open / close state of each switching valve in the ozone gas supply step (ST02) shown in FIG.
  • the ozone gas supplied from the ozone gas supply unit 20 is branched through the ozone gas pipe 17 and then passes through the ozone gas switching valve 33a and is sucked by the gas suction device 6a.
  • the undissolved ozone gas accumulated in the gas phase portion of the ozone dissolution tank 4b is sucked by a suction device (not shown) such as a blower installed in the atmosphere discharge pipe 16, and the gas phase above the ozone dissolution tank 4b
  • a suction device such as a blower installed in the atmosphere discharge pipe 16
  • the exhaust ozone gas decomposing column inlet valve 30 b is supplied to the exhaust ozone gas decomposing column 19 through the exhaust ozone gas suction pipe 12 b.
  • the process proceeds to the ozone water backwashing step (ST03).
  • the backwash water supply valve 34a is opened to supply ozone water from the filtration secondary side of the separation membrane 2 and backwashed.
  • the circulation pump 8a is stopped to complete the ozone water backwashing process.
  • the backwash water supply valve 34b is also opened similarly to the backwash water supply valve 34a. In this case, the ozone gas switching valve 33a is closed together with the ozone gas switching valve 33b (see FIG. 4).
  • the process proceeds to the pretreatment water transfer step, but in the present embodiment, the ozone water having reached the desired dissolved concentration is directly backwashed to the filtration secondary side of the separation membrane 2 As it can be transferred, the pre-treatment water transfer step can be omitted.
  • each switching valve is reverse to the state shown in FIG. 3 (see FIG. 5) so that it is mixed beforehand with the waste ozone gas in the previous batch
  • the ozone gas can be supplied to the ozone dissolving tank 4b storing filtered water whose pH has been reduced (in this case, the circulation pump 8b, the inlet valve 30a of the exhaust ozone gas decomposition column, the exhaust ozone gas switching valve 31b, the exhaust ozone gas inlet port 32a
  • the exhaust ozone gas generated from the ozone dissolution tank 4b can be sucked by the gas suction device 6a attached to the ozone dissolution tank 4a and mixed with the filtered water as in the case of the previous batch.
  • the present embodiment it is possible to select the supply destination of the ozone gas and the exhaust ozone gas, and the ozone water can be directly supplied to the separation membrane from either tank. As in the process, it is not necessary to transfer the filtered water mixed with the waste ozone gas to the other tank each time to supply the ozone gas. Therefore, according to the present embodiment, the time until the ozone water is generated can be shortened, and the running cost can be reduced.
  • each embodiment can be freely combined, or each embodiment can be appropriately changed or omitted.

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Abstract

水処理膜の洗浄装置において、水処理膜を通して原水をろ過したろ過水を貯留する2つのオゾン溶解槽を設け、このろ過水を循環しつつ、オゾンガス供給部から供給されるオゾンガスと混合し、オゾンガス含有ろ過水を生成するガス吸引装置をオゾン溶解槽ごとに付設して、一方のオゾン溶解槽で発生した排オゾンガスを、他方のオゾン溶解槽に付設したガス吸引装置で吸引するように構成して、このガス吸引装置で原水をろ過したろ過水と排オゾンガスを混合してオゾンガス含有ろ過水を生成した後、この生成したオゾンガス含有ろ過水を少なくとも1つのオゾン溶解槽で貯留し、この貯留したオゾン含有ろ過水を前記水処理膜の原水側まで流通させて当該水処理膜を洗浄する。

Description

水処理膜の洗浄装置及び洗浄方法
 この発明は、廃水等が含有する有機性物質を膜分離する水処理膜の洗浄装置及び洗浄方法に関するものである。
 有機性物質を含有する上水、下水、工業廃水などの廃水等から有機性物質を除去する方法として、水処理膜による膜分離がある。このような水処理システムにおいては、廃水等の原水を水処理膜でろ過することにより原水を有機性物質とろ過水とに分離するため、有機性物質の除去を安定的に行うことができるが、処理を継続的に行うと有機性物質が水処理膜の内部及び表面に付着し、水処理膜に形成された細孔が閉塞することがある。水処理膜の細孔が閉塞した場合、膜差圧の上昇あるいはろ過水量の低下が生じて処理能力が低下するため、水処理膜の内部あるいは表面を定期的に洗浄し有機物を除去する必要がある。
 水処理膜を洗浄する方法としては、水処理膜のろ過二次側(ろ過水側)から、ろ過一次側(原水側)に洗浄液を流通させ、水処理膜の内部及び膜表面を洗浄する逆洗が一般に行われている。逆洗に用いる洗浄液は様々であり、水あるいは次亜塩素酸ナトリウム水溶液のような酸化剤水溶液が用いられる。また、より高い洗浄効果を得るために、酸化力が高いオゾン水(オゾンが溶解した水)が用いられることもある(例えば、特許文献1参照)。
特開2001-70761号公報(第1図)
 従来のオゾン水を用いた水処理膜の洗浄においては、水処理膜でろ過された水に直接オゾンガスを注入し、所定の溶存オゾン濃度にした後に、水処理膜を洗浄する方法が採用されている。しかし、水処理膜でろ過された水には、有機性物質等のオゾンと反応する物質が含有されているので、オゾンガスをろ過水に直接注入しても、これらがオゾンと早期に反応し消費されるため、注入したオゾンガス量に対してろ過水に溶解するオゾン量の割合が低かった。その結果、オゾン水生成時に必要なオゾンガス注入量が多くなり、オゾンガス製造に関わるランニングコストの増加に繋がるという問題があった。
 この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、オゾンガスの利用効率が高い水処理膜の洗浄装置及び洗浄方法を得ることを目的とする。
 この発明に係る水処理膜の洗浄装置は、
原水をろ過処理してろ過水を生成するためのろ過処理用の水処理膜に対し、生成されたろ過水側から前記原水側にオゾン水を流通させて前記水処理膜を洗浄する水処理膜の洗浄装置であって、
オゾンガスを生成して前記ろ過水に当該オゾンガスを供給するためのオゾンガス供給部、
前記ろ過水を貯留する第一のオゾン溶解槽および第二のオゾン溶解槽、
前記第一のオゾン溶解槽から汲み出したろ過水を循環しつつ取込んで前記オゾンガス供給部から供給されたオゾンガスと混合し、生成したオゾンガス含有ろ過水を前記第一のオゾン溶解槽に戻す第一のガス吸引装置、
前記第二のオゾン溶解槽から汲み出したろ過水を循環しつつ取込んで前記第一のオゾン溶解槽内で発生した排オゾンガスと混合し、生成したオゾンガス含有ろ過水を前記第二のオゾン溶解槽に戻す第二のガス吸引装置、
を備え、
前記第一のオゾン溶解槽に貯留されているオゾンガス含有ろ過水を、前記水処理膜の前記原水側に流通させ、当該水処理膜を洗浄するようにしたものである。
 この発明によれば、2つのオゾン溶解槽を設け、第一のオゾン溶解槽にオゾンガスを供給する際に発生する排オゾンガスを、水処理膜でろ過したろ過水を受入れる、第二のオゾン溶解槽に付設したガス吸引装置で吸引できるように構成したので、オゾンガス供給前に、ろ過水中の有機性物質が排オゾンガスと反応できる。これにより、オゾンガス供給時のオゾンガスとろ過水中の有機物の反応によるオゾン消費を低減でき、オゾンガスの利用効率が高い水処理膜の洗浄装置を得ることができる。
 また、オゾンガス供給時に発生する排オゾンガスをろ過水に供給できる構成にしたので、排ガス中のオゾン量を低減でき、排オゾンガスを処理する装置の容量を低減できるので、イニシャルコストの増加を防ぐことができる。
この発明の実施の形態1における水処理システムの概略を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態1における水処理膜の洗浄方法を示すフロー図である。 この発明の実施の形態2における水処理システムの概略を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態2における、逆洗時の水処理システムの概略を示す全体構成図である。 この発明の実施の形態2における水処理システムの概略を示す他の全体構成図である。
実施の形態1.
 以下、この発明の実施の形態1を図1に基づいて説明する。図1は、実施の形態1における水処理システムの概略を示す全体構成図である。図1では原水の処理が行われる工程における水処理システムの状態を示している。水処理システム100は、有機性物質を含有する上水、下水、工業廃水等である原水から有機性物質を分離して処理する水処理膜である分離膜2が内部に設けられ、この分離膜2を洗浄する洗浄装置10、すなわち水処理膜の洗浄装置10と、この分離膜(水処理膜)2を用いて膜分離槽1内の原水を吸引ろ過する、ろ過ポンプ3を備えている。
 水処理膜の洗浄装置10は、オゾンガス供給部20と、原水を分離膜でろ過したろ過水を一時的に貯蔵するオゾン溶解槽4と、オゾン溶解槽4で処理したろ過水を一時的に貯蔵するオゾン水生成槽5と、オゾン溶解槽4で発生する排オゾンを処理する排オゾンガス分解塔19を備えている。オゾン溶解槽4とオゾン水生成槽5は、同容量の槽であり、それぞれ、槽内の水を循環させる循環ポンプ8、9と、循環配管14、15を備えており、循環配管14、15は、循環水流を駆動力としたガス吸引装置6、7をそれぞれ備えている。
 上記オゾンガス供給部20は、原料ガス供給部(図示せず)及び原料ガス供給部から供給される酸素を原料にして、オゾンガスを生成するオゾンガス生成部(図示せず)によって構成されている。
 原料ガス生成部としては、例えば液体酸素ボンベ、VPSA(Vacuum Pressure Swing Adsorption)等を利用した酸素発生装置が用いられるが、酸素を供給可能な装置であれば、特にこれらに限定されるものではない。オゾン生成部としては、例えば放電式のオゾン発生装置を用いることができる。
 このオゾンガス供給部20は、オゾンガス配管17を介して、オゾン水生成槽5に付随するガス吸引装置7に接続されている。ガス吸引装置7は、循環ポンプ9の吐出側に位置する形で循環配管15に接続されており、循環ポンプ9の駆動水流を用いてオゾンガス供給部20から供給されるオゾンガスを吸引し、駆動水とオゾンガスを混合する。
 オゾン水生成槽5の上部の気相部には、排オゾンガス吸引配管12が接続されており、オゾン溶解槽4に付設するガス吸引装置6に接続されている。同様にガス吸引装置6も、循環ポンプ8の吐出側に位置する形で循環配管14に接続されており、循環ポンプ8の駆動水流を用いてオゾン水生成槽5の気層部のガスを吸引し、駆動水と吸引ガスを混合する。
 オゾン溶解槽4に接続された循環配管14は、循環ポンプ8の吐出側で分岐し、前処理水配管13としてオゾン水生成槽5に接続される。また、オゾン水生成槽5に接続された循環配管15は、循環ポンプ9の吐出側で分岐し、逆洗水配管18として、ろ過配管21に接続されている。
 オゾン溶解槽4上部の気相部から、配管を通じて排オゾンガス分解塔19が接続されており、この排オゾンガス分解塔19の内部には、オゾンを酸素へ還元させるための触媒、あるいは活性炭等が充填されている。排オゾンガス分解塔19の下流には、大気排出配管16が接続されている。
 次に動作について説明する。
図2は、実施の形態1に係る水処理膜の洗浄方法を示すフロー図である。本実施の形態の水処理膜の洗浄方法は、ろ過水受入工程(ステップST01)と、後のオゾンガス供給工程(ステップST02)と、オゾン水逆洗工程(ステップST03)と、前処理水移送工程(ステップST04)の4つの工程を備えている。それぞれの工程について以下説明する。
 まず、ろ過水受入工程(ステップST01)について説明する。通常、ろ過水配管11により、水処理システム100の系外に移送される分離膜2でろ過されたろ過水を、オゾン溶解槽4に移送されるように、ろ過ポンプ3の吐出側から流出するろ過水の流路を切換える。この場合においては、流路切換え弁22により、通常の流路であるろ過水配管11の流路から、オゾン溶解槽4に至る流路に切り換える。オゾン溶解槽4の水位が満水近く(およそ、満水の8割以上の水位。以下同様)になったところで、水処理システム100の系外に、ろ過水が移送されるよう、その流路を切換えた後、循環ポンプ8を起動し、前処理水配管13を通じて、オゾン溶解槽4内のろ過水をオゾン水生成槽5に移送する。
 オゾン水生成槽5の水位が満水近く(およそ、満水の8割以上の水位。以下同様)になったところで、循環ポンプ8を停止する。再び、ろ過水がオゾン溶解槽4に移送されるように流路を切換え、オゾン溶解槽4にろ過水を満水近くまで供給する。ここで、オゾン溶解槽4とオゾン水生成槽5の貯留水量は同程度(互いの差が他の貯留水量の1割以内)となるようにする。
 次に、オゾンガス供給工程(ステップST02)に移行する。各槽に付随する循環ポンプ8、9の流路が、それぞれ循環配管14、15になるように流路を切換え、循環ポンプ8、9を起動し、ガス吸引装置6、7に、ろ過水を供給する。ここで、それぞれの循環ポンプから供給されるろ過水の流れを駆動力として、ガス吸引装置6はオゾン水生成槽5の気相部を吸引することにより減圧し、ガス吸引装置7はオゾンガス供給部のオゾンガスを吸引することにより減圧する。
 循環ポンプの流量が安定したところで、オゾンガス供給部20から、オゾンガス配管17を通じて、ガス吸引装置7にオゾンガスを供給する。供給されたオゾンガスは、ガス吸引装置7内で、駆動水であるオゾン水生成槽5内のろ過水と混合され、その一部は、ろ過水中に溶解し、残りはオゾンガスとして残存し、ろ過水と気液混合流の状態で、循環配管15を通じてオゾン水生成槽5下側の液相部に移送される。
 ここで、供給するオゾンガス濃度としては、100g/Nm以上、1000g/Nm以下が望ましい。なお、400g/Nm以上のオゾンガス濃度を発生させるためには、オゾンガスを一旦、貯蔵して濃縮する必要がある。オゾンガス濃度を100g/Nm以上とすることで、オゾン水濃度を高めることができる。これは、オゾンガス濃度が高いほどオゾンガスの分圧が高くなり、オゾンガスの溶解効率を高めることができるためである。
 オゾン水生成槽5の液相部から供給された残存するオゾンガスは、気泡の状態で槽内の水と接触しながら上昇し、オゾン水生成槽5の上部の気相部に移動する。オゾン水生成槽5の上部に移行したオゾンガスは、ガス吸引装置6により、吸引されることにより減圧され、循環ポンプ8により供給されるオゾン溶解槽4内のろ過水とともに、ガス吸引装置6内で混合され、その一部は、ろ過水中に溶解し、ろ過水中の有機性物質と反応し、酸素へと転化する。
 オゾンと反応した有機物は、一部は有機酸まで酸化され、槽の貯留水(ろ過水)のpHを低下させる。溶解オゾンの分解速度は、pHが低いほど低下することが知られており、有機酸の発生によるpHの低下は、所望のオゾン水濃度を得るために必要なオゾンガス供給時間の低減、飽和オゾン水濃度の上昇に寄与する。
 一方、溶解しなかった残りのオゾンガスは、ガスとして水中に残存し、気液混合流(気体は残存するオゾンガス、液体はろ過水)の状態で循環配管14を通じて、オゾン溶解槽4の液相部に移送される。オゾン溶解槽4の液相部から供給された残存するオゾンガスは、気泡の状態でオゾン溶解槽内の水と接触しながら上昇し、オゾン溶解槽4の上部の気相部に移動する。このオゾン溶解槽4の気相部は、大気排出配管16に設置されたブロワ等(図示せず)によって減圧されており、このオゾン溶解槽4の気相部に移動したオゾンガスは、排オゾンガス分解塔19内の触媒や活性炭等の還元装置により、酸素へ還元され、大気排出配管16を通じて大気に排出される。
 オゾン水生成槽5の貯留水中の溶解オゾン濃度が所望の値になったところで、オゾンガス供給工程を終了する。溶存オゾン濃度が高いほど、分離膜2に対する洗浄効果が高いため、設定濃度値はできるだけ飽和溶解度に近い方が好ましいが、飽和溶解度は、溶媒の温度、pH、あるいは気圧により変動するので、洗浄毎の溶存オゾン濃度を一定とするため、例えば30mg/L以上の一定値を設定濃度値としてもよい。また、溶存オゾン濃度が設定濃度値となるようなオゾンガス供給時間を予め求め、実際のオゾンガス供給工程においては設定濃度値を定める代わりにオゾンガス供給時間を設定してもよい。
 オゾン水生成槽5の貯留水中の溶解オゾン濃度が所望の値になったところで、オゾン水逆洗工程(ステップST03)に移行する。オゾンガス供給部20からのオゾンガスの供給を停止し、オゾン溶解槽4の循環ポンプ8を停止し、オゾン水生成槽5の循環ポンプ9の吐出側の流路を流路切換え弁23により循環配管15から逆洗水配管18に切換える。
 循環ポンプ9により移送された所定濃度のオゾン水は、逆洗水として分離膜2のろ過二次側(ろ過水側)からろ過一次側(原水側)に供給され、膜内部を通過する際に、溶解オゾンの酸化力により、膜内部に閉塞した有機性懸濁物質等の不純物を溶解し、膜内部を洗浄する。洗浄に用いられた後のオゾン水は、ろ過一次側(原水側)へ流通する。
 この際、循環ポンプ9より供給されるオゾン水の圧力は、分離膜2の破損防止の為に、300kPa以下であることが好ましい。また、分離膜2の洗浄に要する時間は分離膜2の大きさや汚染の程度によるが、30分程度であると考えられる。所定時間の逆洗後、循環ポンプ9を停止し、オゾン水逆洗工程を終了する。
 最後に、前処理水移送工程(ステップST04)に移行する。前処理水移送工程では、オゾンガス供給工程でろ過水と排オゾンガスが混合されたことにより、有機物濃度およびpHが、(分離膜で一回ろ過された)ろ過水よりも低減した(例えば、典型的な値として、有機物濃度については、BOD(Biochemical Oxygen Demand)、すなわち生物化学的酸素要求量が1mg/L未満で、pHについては3~5未満。以下同様)オゾン溶解槽内の貯留水を、循環ポンプ8により、前処理水配管13を通して、オゾン水生成槽5に移送する。
 循環ポンプ8の吐出側配管の流路は、ポンプ起動前に循環配管14から前処理水配管13に流路切換え弁24により切換える。全てのオゾン溶解槽4内の貯留水をオゾン水生成槽5に移送したところで、前処理水移送工程を終了する。終了後、再びろ過水受入工程に戻り、ろ過水を空のオゾン溶解槽4に受入れる。
 このように、オゾンガス供給部20からオゾンガスをろ過水に供給する前に、オゾンガス供給工程で発生する排オゾンガスを予めろ過水と混合させることで、排オゾンガスと、ろ過水中の有機物が反応し、次のろ過膜の洗浄時におけるオゾンガス供給工程での必要オゾンガス供給量を低減できる。また、オゾンガス供給時に発生する排オゾンガスをろ過水に供給し、排オゾンガス中のオゾン濃度を低減できるので、排オゾンガスを処理する装置の容量を低減でき、イニシャルコストの増加を防ぐことができる。
実施の形態2.
 上記の実施の形態1では、一方のオゾン溶解槽にのみオゾンガスを供給し、もう一方のオゾン溶解槽でのみ排オゾンガスを吸引する場合の水処理システム100について述べたが、本実施の形態では、オゾンガスと排オゾンガスの供給先を両方の槽に供給できるように、オゾンガス配管17と排オゾンガス吸引配管12を分岐し、それぞれに切換え弁を設置し、オゾンガスと排オゾンガスの供給先を切換えることができるようにした水処理システム100について以下詳しく説明する。
 図3に本実施の形態による具体的な廃水処理システムの例を示す。図中、黒く塗りつぶした切換え弁は、閉状態にある弁を示し、(白抜きで)塗りつぶしていない切換え弁は、開状態にある弁を示す。この場合、オゾン水逆洗工程で使用される逆洗水供給弁34a、34bは、いずれも閉状態となっている。なお、以下に示す実施の形態は一例であり、この実施の形態にその内容が限定されるものではない。
 図3は、図2で示したオゾンガス供給工程(ST02)における各切換え弁の開閉状態を示す。オゾンガス供給部20から供給するオゾンガスは、オゾンガス配管17を通って分岐した後、オゾンガス切換え弁33aを通過し、ガス吸引装置6aで吸引される。ガス吸引装置6a内でオゾンガスとオゾン溶解槽4aからの処理水と混合後、オゾン溶解槽4aの上部の気相部に溜まった未溶解のオゾンガスは、オゾン溶解槽4aの気相部から排オゾンガス吸引配管12aを介して、排オゾンガス切換え弁31a、排オゾンガス吸引入口弁32bを通過後、ガス吸引装置6bで吸引される。吸引された排オゾンガスは、ガス吸引装置6b内でオゾン溶解槽4bからの処理水と混合される。
 混合後、オゾン溶解槽4bの気相部に溜まった未溶解のオゾンガスは、大気排出配管16に設置されたブロワ等の吸引装置(図示せず)によって吸引され、オゾン溶解槽4b上部の気相部から排オゾンガス吸引配管12bを介して、排オゾンガス分解塔の入口弁30bを通過し、排オゾンガス分解塔19に供給される。
 そして、オゾン溶解槽4a内の処理水が所望の溶存オゾン濃度に到達したところで、オゾン水逆洗工程(ST03)に移行する。この工程では、逆洗水供給弁34aを開操作し、オゾン水を分離膜2のろ過二次側から供給し、逆洗する。所定時間の逆洗後、循環ポンプ8aを停止し、オゾン水逆洗工程を終了する。なお、このオゾン水逆洗工程では、逆洗水供給弁34aと同様に逆洗水供給弁34bも開操作される。この場合、オゾンガス切換え弁33aは、オゾンガス切換え弁33bとともに閉操作されている(図4参照)。
 実施の形態1では、この後、前処理水移送工程に移行したが、本実施の形態では、所望の溶存濃度に到達したオゾン水を直接、分離膜2のろ過二次側へ逆洗水として移送できるので、前処理水移送工程を省略できる。
 また、次バッチの逆洗時のオゾンガス混合工程においては、各切換え弁を図3の状態と逆の状態(図5参照)とすることで、予め前バッチで排オゾンガスと混合され、有機物濃度およびpHが低減したろ過水を貯留するオゾン溶解槽4bに、オゾンガスを供給できる(この場合においては、循環ポンプ8b、排オゾンガス分解塔の入口弁30a、排オゾンガス切換え弁31b、排オゾンガス吸引入口弁32aを用いる)ので、所望の濃度のオゾン水を得るために必要なオゾンガス供給量を低減できる。また、この際も前バッチと同様に、オゾン溶解槽4bから発生する排オゾンガスをオゾン溶解槽4aに付設するガス吸引装置6aで吸引し、ろ過水と混合することができる。
 このように本実施の形態によれば、オゾンガスと排オゾンガスの供給先を選択でき、どちらの槽からも直接オゾン水を分離膜に供給できるようにしたので、実施の形態1の前処理水移送工程のように、排オゾンガスと混合させたろ過水を都度、もう一方の槽に移送してオゾンガスを供給する必要がない。従って、本実施の形態によれば、オゾン水を生成するまでの時間を短縮することができ、ランニングコストを低減できる。
 なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。
 1 膜分離槽、2 水処理膜(分離膜)、3 ろ過ポンプ、4、4a、4b オゾン溶解槽、5 オゾン水生成槽、6、6a、6b ガス吸引装置、7 ガス吸引装置、8、8a、8b 循環ポンプ、9 循環ポンプ、10 洗浄装置、11 ろ過水配管、12、12a、12b 排オゾンガス吸引配管、13 前処理水配管、14 循環配管、15 循環配管、16 大気排出配管、17 オゾンガス配管、18 逆洗水配管、19 排オゾンガス分解塔、20 オゾンガス供給部、21 ろ過配管、22、23、24 流路切換え弁、30a、30b 排オゾンガス分解塔の入口弁、31a、31b 排オゾンガス切換え弁、32a、32b 排オゾンガス吸引入口弁、33a、33b オゾンガス切換え弁、34a、34b 逆洗水供給弁、100 水処理システム

Claims (9)

  1.  原水をろ過処理してろ過水を生成するためのろ過処理用の水処理膜に対し、生成されたろ過水側から前記原水側にオゾン水を流通させて前記水処理膜を洗浄する水処理膜の洗浄装置であって、
    オゾンガスを生成して前記ろ過水に当該オゾンガスを供給するためのオゾンガス供給部、
    前記ろ過水を貯留する第一のオゾン溶解槽および第二のオゾン溶解槽、
    前記第一のオゾン溶解槽から汲み出したろ過水を循環しつつ取込んで前記オゾンガス供給部から供給されたオゾンガスと混合し、生成したオゾンガス含有ろ過水を前記第一のオゾン溶解槽に戻す第一のガス吸引装置、
    前記第二のオゾン溶解槽から汲み出したろ過水を循環しつつ取込んで前記第一のオゾン溶解槽内で発生した排オゾンガスと混合し、生成したオゾンガス含有ろ過水を前記第二のオゾン溶解槽に戻す第二のガス吸引装置、
    を備え、
    前記第一のオゾン溶解槽に貯留されているオゾンガス含有ろ過水を、前記水処理膜の前記原水側に流通させ、当該水処理膜を洗浄することを特徴とする水処理膜の洗浄装置。
  2.  前記第二のオゾン溶解槽に貯留されているオゾンガス含有ろ過水を前記第一のオゾン溶解槽に移送するとともに、前記第一のオゾン溶解槽に移送されて貯留されたオゾンガス含有ろ過水を前記水処理膜の前記原水側に流通させ、当該水処理膜を洗浄することを特徴とする請求項1に記載の水処理膜の洗浄装置。
  3.  原水をろ過処理してろ過水を生成するためのろ過処理用の水処理膜に対し、生成されたろ過水側から前記原水側にオゾン水を流通させて前記水処理膜を洗浄する水処理膜の洗浄装置であって、
    オゾンガスを生成して前記ろ過水に当該オゾンガスを供給するためのオゾンガス供給部、
    前記ろ過水を貯留する第一のオゾン溶解槽および第二のオゾン溶解槽、
    前記第一のオゾン溶解槽から汲み出したろ過水を循環しつつ取込んで前記オゾンガス供給部から供給されたオゾンガスと混合し、生成したオゾンガス含有ろ過水を前記第一のオゾン溶解槽に戻す第一のガス吸引装置、
    前記第二のオゾン溶解槽から汲み出したろ過水を循環しつつ取込んで前記第一のオゾン溶解槽内で発生した排オゾンガスと混合し、生成したオゾンガス含有ろ過水を前記第二のオゾン溶解槽に戻す第二のガス吸引装置、
    前記オゾンガスおよび前記排オゾンガスの供給先を一のガス吸引装置から他のガス吸引装置に切換える切換え弁、
    を備え、
    前記切換え弁を切換えることにより、前記第二のオゾン溶解槽または前記第一のオゾン溶解槽に貯留されたオゾンガス含有ろ過水を、前記水処理膜の前記原水側に流通させ、当該水処理膜を洗浄することを特徴とする水処理膜の洗浄装置。
  4.  前記水処理膜を洗浄するオゾンガス含有ろ過水の溶解オゾン濃度が所望の値であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理膜の洗浄装置。
  5.  前記水処理膜を洗浄するオゾンガス含有ろ過水は、前記原水をろ過処理して生成したろ過水と比較して、有機物濃度およびpHが低減したろ過水であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の水処理膜の洗浄装置。
  6.  原水をろ過処理してろ過水を生成するためのろ過処理用の水処理膜に対し、生成されたろ過水側から前記原水側にオゾン水を流通させて前記水処理膜を洗浄する水処理膜の洗浄方法であって、
    オゾンガスを生成して前記ろ過水に当該オゾンガスを供給するためのオゾンガス供給部、
    前記ろ過水を貯留する第一のオゾン溶解槽および第二のオゾン溶解槽、
    前記第一のオゾン溶解槽から汲み出したろ過水を循環しつつ取込んで前記オゾンガス供給部から供給されたオゾンガスと混合し、生成したオゾンガス含有ろ過水を前記第一のオゾン溶解槽に戻す第一のガス吸引装置、
    前記第二のオゾン溶解槽から汲み出したろ過水を循環しつつ取込んで前記第一のオゾン溶解槽内で発生した排オゾンガスと混合し、生成したオゾンガス含有ろ過水を前記第二のオゾン溶解槽に戻す第二のガス吸引装置、
    を備えた水処理膜の洗浄装置を用いて、
    前記2つのオゾン溶解槽のうちの一のオゾン溶解槽で発生する排オゾンガスを、他のオゾン溶解槽へ流通し、前記原水をろ過したろ過水と前記排オゾンガスを混合後、他のオゾン溶解槽でオゾン含有ろ過水として貯留し、この貯留しているオゾン含有ろ過水を前記水処理膜の前記原水側に流通させ、当該水処理膜を洗浄することを特徴とする水処理膜の洗浄方法。
  7.  前記貯留しているオゾン含有ろ過水の溶解オゾン濃度が所望の値であるオゾンガス含有ろ過水を用いて前記水処理膜を洗浄することを特徴とする請求項6に記載の水処理膜の洗浄方法。
  8.  前記原水をろ過処理して生成したろ過水と比較して、前記貯留しているオゾン含有ろ過水の有機物濃度およびpHが低減したオゾンガス含有ろ過水を用いて前記水処理膜を洗浄することを特徴とする請求項6に記載の水処理膜の洗浄方法。
  9.  前記水処理膜の洗浄の際、前記第一のオゾン溶解槽または前記第二のオゾン溶解槽のうち、いずれか一のオゾン溶解槽に貯留されているオゾンガス含有ろ過水を用いて、前記水処理膜を洗浄することを特徴とする請求項6から8のいずれか1項に記載の水処理膜の洗浄方法。
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