JP3444202B2 - 水処理装置 - Google Patents
水処理装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、膜ろ過装置の有機
汚染を抑制し、飲料水や各種用水を製造する浄水装置と
して、或いは生物処理水をさらに高度処理する高度処理
装置として使用することができる水処理装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、工業用水や上水道の取水水源の有
機物汚染により、微生物代謝産物であるフミン酸やフル
ボ酸からなるＴＯＣ成分が増加し、膜を使う水処理施設
の膜汚染を増大させる傾向にある。一般的に逆浸透膜
（ＲＯ）装置の前処理として、凝集・沈澱・砂ろ過から
なるシステムが採用されるが、原水中の有機物濃度が高
まると、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バン
ド等の凝集剤を多量に添加する必要がある。また、この
ように凝集剤が過剰に添加されると、凝集しきれない微
量の溶解状態の凝集剤が処理水中に残存し、この凝集剤
が逆浸透膜で濃縮される過程で再凝集し、逆浸透膜の表
面に固着し、薬品洗浄頻度を高める（＝薬品洗浄間隔を
短くする）という問題があった。 【０００３】このような古典的な前処理プロセスに代わ
って、精密ろ過装置や限外ろ過装置などの膜ろ過装置を
用いて膜ろ過すると、前述のように多量の凝集剤を添加
することなく、また微量の凝集剤の添加だけで、逆浸透
膜の汚染を抑止して薬品洗浄頻度を低くし（＝薬品洗浄
間隔を長くし）、逆浸透膜装置の運転効率を向上させる
ことができる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
逆浸透膜装置の前処理として精密ろ過装置や限外ろ過装
置を用いて膜ろ過を行う方法では、原水中のＴＯＣ成分
である高分子状のフミン酸やフルボ酸が膜ろ過装置の膜
面に吸着・沈着するため、膜ろ過抵抗を高めることにな
る。しかも、高分子状のフミン酸やフルボ酸による膜汚
染に関しては、精密ろ過膜や限外ろ過膜の洗浄手段とし
て一般的に知られている水逆洗では除去できないため、
薬品による洗浄を行う必要が生ずる。さらに、下水や産
業排水の生物処理水を再利用する場合も、その生物処理
水中には微生物代謝産物であるフミン酸やフルボ酸から
なるＴＯＣ成分が存在するため、前述した有機汚染が進
んだ工業用水や上水道等の処理と同様の問題を抱えてい
た。本発明はこのような知見を基になされたものであ
り、ＴＯＣ成分の除去性能が高く、しかも精密ろ過膜や
限外ろ過膜の膜汚染を抑止できる水処理装置を提供する
ことを目的とするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明の水処理装置は、
原水をオゾン酸化するオゾン酸化処理装置と、オゾン酸
化処理された水を通水して、水中の懸濁物質、不溶性物
質を分離除去する膜ろ過装置と、膜ろ過水を通水して溶
存物質を除去する逆浸透膜（ＲＯ）装置とからなり、Ｒ
Ｏ装置に通水する膜ろ過水に還元剤を添加する還元剤供
給手段を設けたことを特徴とする。 【０００６】まず、本発明の水処理装置を構成する各装
置について説明する。本発明に適用するオゾン酸化処理
装置としては、オゾン含有ガスと原水とを接触させるこ
とができるものであれば任意形式の気液接触装置を使用
することができる。例えば槽内に一時水が貯留される槽
の頂部に設けた散水装置から原水を散水し、槽底部付近
に設けられる散気装置からオゾン含有ガスを散気し、ガ
スと水が向流接触する向流式気液接触装置を使用するこ
とができる。また、接触槽内に充填層を設けた装置でも
よく、水貯留槽の下部に単に水とオゾンとを供給するも
のでも良い。オゾン溶解量は、原水中の有機物を酸化す
るのに必要な反応当量以上、好ましくは２〜２０倍量と
する。さらに、オゾンを溶解した水は、膜ろ過装置に供
給するまでに酸化反応が行われるように滞留時間を考慮
することが望ましく、ＴＯＣ濃度、オゾン濃度にもよる
が、通常、１〜６０分程度とする。 【０００７】また、本発明に適用される膜ろ過装置とし
ては、限外ろ過装置（ＵＦ）または精密ろ過装置（Ｍ
Ｆ）が一般的に用いられるが、通常知られている任意形
式の装置を用いることができ、平膜、中空糸膜、管状膜
のいずれでもよく、また、膜に原水を加圧供給して透過
水を得る加圧型でも膜装置を水槽内に浸漬し、透過水側
を減圧して透過水を得る減圧型でも良い。尚、膜はセラ
ミック、４フッ化ポリエチレン、フッ化ポリビニリデン
等のオゾン耐性を有する素材から構成する。 【０００８】さらに、本発明に適用される逆浸透膜（Ｒ
Ｏ）装置は、塩類、イオン性物質を逆浸透膜作用で分
離、除去するものであって、通常知られている任意形式
の膜、装置を用いることができる。水の回収率、運転圧
等についても何等限定するものではない。 【０００９】本発明者の研究によれば、ＲＯ装置の前処
理として用いられる膜ろ過装置の前段でオゾン酸化処理
を実施することにより、原水中のＴＯＣ成分である高分
子状のフミン酸やフルボ酸が酸化分解され、高分子状の
成分を減少させることができる。そして、オゾン酸化処
理により生じた生物分解容易な成分は、膜ろ過装置を通
過したとしても、ＲＯ装置でその透過を阻止されるので
ＴＯＣの除去は問題とならない。また、オゾン酸化処理
により有機成分が分解して低分子化され、荷電状態のＴ
ＯＣ成分を増加するので、ポリアミド系のＲＯのように
荷電性のＲＯでは、それらのＴＯＣ成分の阻止性が高ま
るという効果ももたらされる。このように本発明の水処
理装置は、原水中のＴＯＣ成分である高分子状のフミン
酸やフルボ酸が膜ろ過装置の膜面に吸着・沈着して膜ろ
過抵抗を高めてしまうことを防止すると共に、膜ろ過装
置の有機物汚染を抑制することができる。また、オゾン
共存下で膜ろ過装置に通水することにより、膜面に沈着
したこれらの汚染物を酸化分解させることができ、常に
清浄な膜面を保ち、膜ろ過流束を高く設定できる。 【００１０】そして、本発明の水処理装置は、比較的低
濃度の有機物を含有する水を処理して浄水、工業用水、
プロセス用水など清澄水を選るのに適し、例えば、河川
水、湖沼水、地下水などから飲料水や各種用水を製造す
る浄水装置として使用することができる。また、比較的
高濃度の有機物を含む下水、し尿、各種工場排水などの
汚水を生物的処理をして得られる生物処理水をさらに高
度処理して再利用水とする高度処理装置として使用する
ことができる。 【００１１】また、前記膜ろ過装置の前段にて凝集工程
を行うようにしても良い。即ち、原水に凝集剤を添加
し、凝集フロックを形成して膜ろ過しても良いし、添加
せずに膜ろ過しても良い。凝集剤を添加する方がより高
純度の処理水が得られる。この凝集工程は膜ろ過装置の
前段であれば任意の位置で実施すればよく、オゾン酸化
処理装置の前でも後でも良い。上述の凝集剤としては、
塩化鉄、硫酸鉄、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウ
ム、酸化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなど公知
の無機凝集剤を用いることができる。さらに、ポリアク
リルアミド系凝集剤などの高分子凝集剤を用いることも
できる。 【００１２】尚、オゾン酸化処理装置に通水することに
より、ＴＯＣ成分である高分子状のフミン酸やフルボ酸
が分解されると、カルボン酸等の生物分解が容易な成分
が生産されることになるので、これが膜ろ過装置を通過
し、後段のＲＯで微生物汚染を招くこともある。即ち、
オゾン酸化処理により原水中の微生物を殺菌処理したに
もかかわらず、オゾン酸化処理した処理水を膜ろ過し
て、逆浸透膜に導入しても、やはり上記のことが主因で
ＲＯの薬品洗浄頻度を長くできないということもある。 【００１３】このような場合には、ＲＯ装置の前段で還
元剤を添加することにより、残留オゾンを還元すると共
に、ＲＯ膜への供給水を還元雰囲気とすることにより、
微生物の増殖を抑えることができる。 【００１４】上述の還元剤をＲＯ装置の前段で供給する
手段としては、還元剤貯留タンクから薬注配管、薬注ポ
ンプを介してＲＯ装置の前に設けられる貯水槽に添加す
るようにしても良いし、ＲＯ装置への給水配管に注入す
るようにしてもよい。この還元剤としては、チオ硫酸ナ
トリウム、重亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン等の中から
採用するが、好ましくは重亜硫酸ナトリウムを用いる。
さらに、還元剤の添加量は、残留オゾンを消去し、還元
性雰囲気となるような量とする。好ましくは、酸化還元
電位（ＯＲＰ）が負となるようにすればよく、ＯＲＰ計
を用いて還元剤添加量を制御することができる。 【００１５】このようにＲＯ装置に通水する膜ろ過水に
還元剤を添加する還元剤供給手段を設けた水処理装置で
は、精密ろ過膜又は限外ろ過膜やＲＯの膜汚染が抑止さ
れ、ろ過性能を向上させるだけでなく、処理システム全
体のＴＯＣ除去性能を高めるという効果ももたらされ
る。 【００１６】また、本発明の水処理装置としては、上述
の説明以外の工程を適宜に追加するようにしたものでも
よく、例えばＲＯ装置の後段に電気再生型脱塩装置に通
水するようにしても良いし、ｐＨ９以上にｐＨ調整した
後、電気再生型脱塩装置に通水するようにしても良い。 【００１７】 【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 【００１８】図１の上半に示すように原水にオゾンを注
入し、酸化処理する手段（オゾン接触塔）と、このオゾ
ン酸化処理水を膜ろ過する手段（精密ろ過膜）との後段
に、逆浸透膜を備えた本発明の実施例の水処理装置によ
り通水実験を行った（以下、case1 という）。上記のオ
ゾン接触塔は向流接触方式とし、精密ろ過膜は四フッ化
ポリエチレン（ＰＴＦＥ）膜で、公称孔径０．２μｍの
平膜からなるスパイラル形状の膜モジュールを用いた。
また、このエレメントは７．５分間隔で処理水側に空気
を押し込み逆洗するとともに原水側にも空気を導入し、
エアスクラビングを行い、膜面の汚れを系外に排出し
た。さらに、膜ろ過処理水に還元剤として重亜硫酸ナト
リウム５ｍｇ／Ｌを添加し、膜ろ過水に残留するオゾン
を除去すると共に還元雰囲気にすることにより微生物の
増殖を抑えて逆浸透膜（ＲＯ）に供給した。また、逆浸
透膜（ＲＯ）はポリアミド系の材質からなるスパイラル
型モジュールを採用した。 【００１９】一方、比較例として、図１の下半に示すよ
うに逆浸透膜の前処理として従来から用いられている凝
集（凝集槽）、砂ろ過（砂ろ過塔）を行うようにした水
処理装置により通水実験を行った（以下、case2 とい
う）。凝集剤として塩化第二鉄を用い、また微生物抑制
のために一日一回重亜硫酸ナトリウムによるフラッシン
グ洗浄を実施した。 【００２０】これらの実験条件について表１に整理し
た。 【表１】 【００２１】図２に膜間差圧の推移について示した。本
実験の通水期間において１日当たりの膜間差圧の上昇速
度はcase1 、2 それぞれ０．００２１［ＭＰａ／ｄａ
ｙ］、０．００５６［ＭＰａ／ｄａｙ］となり、逆浸透
膜（ＲＯ）の前処理として凝集・砂ろ過を行うcase2 に
比べて逆浸透膜（ＲＯ）の前処理としてオゾン酸化処理
及び膜ろ過を行うcase1 の方が安定して運転することが
できた。これは前処理として用いた精密ろ過膜が、砂ろ
過に比べて懸濁物質の除去性が高いこと、またオゾンに
よる殺菌効果及び重亜硫酸ナトリウム注入によって微生
物の増殖が抑制されたことによるものといえる。 【００２２】上記２通りの通水試験における平均水質を
表２に示し、その際、有機物指標としてＴＯＣとＥ２６
０とを示した。Ｅ２６０は２６０ｎｍの波長を持つ紫外
線吸光度であり、フミン質との相関が高いことにより測
定した。 【表２】 【００２３】表２より、逆浸透膜（ＲＯ）への供給水、
即ち精密膜ろ過水と砂ろ過水とを比較すると、ＴＯＣ、
Ｅ２６０とも大きな差はみられないが、ＲＯ処理水のＴ
ＯＣはcase1 の方が低くなった。これはオゾンによりフ
ミン質などの有機物が低分子化され、荷電状態のＴＯＣ
成分が増加したものと考えられる。以上の実験結果よ
り、逆浸透膜（ＲＯ）の前処理にオゾン酸化処理と膜ろ
過を導入することにより、逆浸透膜（ＲＯ）装置が安定
して運転できること及びＴＯＣ除去率が高くなることが
確認された。 【００２４】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の水処理装置
によれば、オゾン酸化処理により、原水中のＴＯＣ成分
である高分子状のフミン酸やフルボ酸を酸化分解するこ
とができ、逆浸透膜装置にて容易に除去することができ
る。また、オゾン酸化処理により有機成分が分解して低
分子化され、荷電状態のＴＯＣ成分を増加するので、ポ
リアミド系の逆浸透膜のように荷電性の逆浸透膜では、
それらのＴＯＣ成分の阻止性が高まる。したがって、本
発明の水処理装置は、膜ろ過装置の有機物汚染を抑制
し、膜ろ過流束を高く設定することができ、その結果、
比較的低濃度の有機物を含有する水を処理して浄水、工
業用水、プロセス用水など清澄水を得るのに適し、例え
ば河川水、湖沼水、地下水などから飲料水や各種用水を
製造する浄水装置として使用でき、また、比較的高濃度
の有機物を含む下水、し尿、各種工場排水などの汚水を
生物的処理をして得られる生物処理水をさらに高度処理
して再利用水とする高度処理装置として使用することが
できる。また、特に逆浸透膜装置に通水する膜ろ過水に
還元剤を添加する還元剤供給手段を設けたので、逆浸透
膜への供給水が還元雰囲気となり、微生物の増殖を抑え
ることができる。その結果、薬品洗浄頻度を低く（＝薬
品洗浄間隔を長く）することができ、逆浸透膜装置の運
転効率を向上させることができる。
汚染を抑制し、飲料水や各種用水を製造する浄水装置と
して、或いは生物処理水をさらに高度処理する高度処理
装置として使用することができる水処理装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、工業用水や上水道の取水水源の有
機物汚染により、微生物代謝産物であるフミン酸やフル
ボ酸からなるＴＯＣ成分が増加し、膜を使う水処理施設
の膜汚染を増大させる傾向にある。一般的に逆浸透膜
（ＲＯ）装置の前処理として、凝集・沈澱・砂ろ過から
なるシステムが採用されるが、原水中の有機物濃度が高
まると、塩化第二鉄、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バン
ド等の凝集剤を多量に添加する必要がある。また、この
ように凝集剤が過剰に添加されると、凝集しきれない微
量の溶解状態の凝集剤が処理水中に残存し、この凝集剤
が逆浸透膜で濃縮される過程で再凝集し、逆浸透膜の表
面に固着し、薬品洗浄頻度を高める（＝薬品洗浄間隔を
短くする）という問題があった。 【０００３】このような古典的な前処理プロセスに代わ
って、精密ろ過装置や限外ろ過装置などの膜ろ過装置を
用いて膜ろ過すると、前述のように多量の凝集剤を添加
することなく、また微量の凝集剤の添加だけで、逆浸透
膜の汚染を抑止して薬品洗浄頻度を低くし（＝薬品洗浄
間隔を長くし）、逆浸透膜装置の運転効率を向上させる
ことができる。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
逆浸透膜装置の前処理として精密ろ過装置や限外ろ過装
置を用いて膜ろ過を行う方法では、原水中のＴＯＣ成分
である高分子状のフミン酸やフルボ酸が膜ろ過装置の膜
面に吸着・沈着するため、膜ろ過抵抗を高めることにな
る。しかも、高分子状のフミン酸やフルボ酸による膜汚
染に関しては、精密ろ過膜や限外ろ過膜の洗浄手段とし
て一般的に知られている水逆洗では除去できないため、
薬品による洗浄を行う必要が生ずる。さらに、下水や産
業排水の生物処理水を再利用する場合も、その生物処理
水中には微生物代謝産物であるフミン酸やフルボ酸から
なるＴＯＣ成分が存在するため、前述した有機汚染が進
んだ工業用水や上水道等の処理と同様の問題を抱えてい
た。本発明はこのような知見を基になされたものであ
り、ＴＯＣ成分の除去性能が高く、しかも精密ろ過膜や
限外ろ過膜の膜汚染を抑止できる水処理装置を提供する
ことを目的とするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明の水処理装置は、
原水をオゾン酸化するオゾン酸化処理装置と、オゾン酸
化処理された水を通水して、水中の懸濁物質、不溶性物
質を分離除去する膜ろ過装置と、膜ろ過水を通水して溶
存物質を除去する逆浸透膜（ＲＯ）装置とからなり、Ｒ
Ｏ装置に通水する膜ろ過水に還元剤を添加する還元剤供
給手段を設けたことを特徴とする。 【０００６】まず、本発明の水処理装置を構成する各装
置について説明する。本発明に適用するオゾン酸化処理
装置としては、オゾン含有ガスと原水とを接触させるこ
とができるものであれば任意形式の気液接触装置を使用
することができる。例えば槽内に一時水が貯留される槽
の頂部に設けた散水装置から原水を散水し、槽底部付近
に設けられる散気装置からオゾン含有ガスを散気し、ガ
スと水が向流接触する向流式気液接触装置を使用するこ
とができる。また、接触槽内に充填層を設けた装置でも
よく、水貯留槽の下部に単に水とオゾンとを供給するも
のでも良い。オゾン溶解量は、原水中の有機物を酸化す
るのに必要な反応当量以上、好ましくは２〜２０倍量と
する。さらに、オゾンを溶解した水は、膜ろ過装置に供
給するまでに酸化反応が行われるように滞留時間を考慮
することが望ましく、ＴＯＣ濃度、オゾン濃度にもよる
が、通常、１〜６０分程度とする。 【０００７】また、本発明に適用される膜ろ過装置とし
ては、限外ろ過装置（ＵＦ）または精密ろ過装置（Ｍ
Ｆ）が一般的に用いられるが、通常知られている任意形
式の装置を用いることができ、平膜、中空糸膜、管状膜
のいずれでもよく、また、膜に原水を加圧供給して透過
水を得る加圧型でも膜装置を水槽内に浸漬し、透過水側
を減圧して透過水を得る減圧型でも良い。尚、膜はセラ
ミック、４フッ化ポリエチレン、フッ化ポリビニリデン
等のオゾン耐性を有する素材から構成する。 【０００８】さらに、本発明に適用される逆浸透膜（Ｒ
Ｏ）装置は、塩類、イオン性物質を逆浸透膜作用で分
離、除去するものであって、通常知られている任意形式
の膜、装置を用いることができる。水の回収率、運転圧
等についても何等限定するものではない。 【０００９】本発明者の研究によれば、ＲＯ装置の前処
理として用いられる膜ろ過装置の前段でオゾン酸化処理
を実施することにより、原水中のＴＯＣ成分である高分
子状のフミン酸やフルボ酸が酸化分解され、高分子状の
成分を減少させることができる。そして、オゾン酸化処
理により生じた生物分解容易な成分は、膜ろ過装置を通
過したとしても、ＲＯ装置でその透過を阻止されるので
ＴＯＣの除去は問題とならない。また、オゾン酸化処理
により有機成分が分解して低分子化され、荷電状態のＴ
ＯＣ成分を増加するので、ポリアミド系のＲＯのように
荷電性のＲＯでは、それらのＴＯＣ成分の阻止性が高ま
るという効果ももたらされる。このように本発明の水処
理装置は、原水中のＴＯＣ成分である高分子状のフミン
酸やフルボ酸が膜ろ過装置の膜面に吸着・沈着して膜ろ
過抵抗を高めてしまうことを防止すると共に、膜ろ過装
置の有機物汚染を抑制することができる。また、オゾン
共存下で膜ろ過装置に通水することにより、膜面に沈着
したこれらの汚染物を酸化分解させることができ、常に
清浄な膜面を保ち、膜ろ過流束を高く設定できる。 【００１０】そして、本発明の水処理装置は、比較的低
濃度の有機物を含有する水を処理して浄水、工業用水、
プロセス用水など清澄水を選るのに適し、例えば、河川
水、湖沼水、地下水などから飲料水や各種用水を製造す
る浄水装置として使用することができる。また、比較的
高濃度の有機物を含む下水、し尿、各種工場排水などの
汚水を生物的処理をして得られる生物処理水をさらに高
度処理して再利用水とする高度処理装置として使用する
ことができる。 【００１１】また、前記膜ろ過装置の前段にて凝集工程
を行うようにしても良い。即ち、原水に凝集剤を添加
し、凝集フロックを形成して膜ろ過しても良いし、添加
せずに膜ろ過しても良い。凝集剤を添加する方がより高
純度の処理水が得られる。この凝集工程は膜ろ過装置の
前段であれば任意の位置で実施すればよく、オゾン酸化
処理装置の前でも後でも良い。上述の凝集剤としては、
塩化鉄、硫酸鉄、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウ
ム、酸化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなど公知
の無機凝集剤を用いることができる。さらに、ポリアク
リルアミド系凝集剤などの高分子凝集剤を用いることも
できる。 【００１２】尚、オゾン酸化処理装置に通水することに
より、ＴＯＣ成分である高分子状のフミン酸やフルボ酸
が分解されると、カルボン酸等の生物分解が容易な成分
が生産されることになるので、これが膜ろ過装置を通過
し、後段のＲＯで微生物汚染を招くこともある。即ち、
オゾン酸化処理により原水中の微生物を殺菌処理したに
もかかわらず、オゾン酸化処理した処理水を膜ろ過し
て、逆浸透膜に導入しても、やはり上記のことが主因で
ＲＯの薬品洗浄頻度を長くできないということもある。 【００１３】このような場合には、ＲＯ装置の前段で還
元剤を添加することにより、残留オゾンを還元すると共
に、ＲＯ膜への供給水を還元雰囲気とすることにより、
微生物の増殖を抑えることができる。 【００１４】上述の還元剤をＲＯ装置の前段で供給する
手段としては、還元剤貯留タンクから薬注配管、薬注ポ
ンプを介してＲＯ装置の前に設けられる貯水槽に添加す
るようにしても良いし、ＲＯ装置への給水配管に注入す
るようにしてもよい。この還元剤としては、チオ硫酸ナ
トリウム、重亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン等の中から
採用するが、好ましくは重亜硫酸ナトリウムを用いる。
さらに、還元剤の添加量は、残留オゾンを消去し、還元
性雰囲気となるような量とする。好ましくは、酸化還元
電位（ＯＲＰ）が負となるようにすればよく、ＯＲＰ計
を用いて還元剤添加量を制御することができる。 【００１５】このようにＲＯ装置に通水する膜ろ過水に
還元剤を添加する還元剤供給手段を設けた水処理装置で
は、精密ろ過膜又は限外ろ過膜やＲＯの膜汚染が抑止さ
れ、ろ過性能を向上させるだけでなく、処理システム全
体のＴＯＣ除去性能を高めるという効果ももたらされ
る。 【００１６】また、本発明の水処理装置としては、上述
の説明以外の工程を適宜に追加するようにしたものでも
よく、例えばＲＯ装置の後段に電気再生型脱塩装置に通
水するようにしても良いし、ｐＨ９以上にｐＨ調整した
後、電気再生型脱塩装置に通水するようにしても良い。 【００１７】 【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。 【００１８】図１の上半に示すように原水にオゾンを注
入し、酸化処理する手段（オゾン接触塔）と、このオゾ
ン酸化処理水を膜ろ過する手段（精密ろ過膜）との後段
に、逆浸透膜を備えた本発明の実施例の水処理装置によ
り通水実験を行った（以下、case1 という）。上記のオ
ゾン接触塔は向流接触方式とし、精密ろ過膜は四フッ化
ポリエチレン（ＰＴＦＥ）膜で、公称孔径０．２μｍの
平膜からなるスパイラル形状の膜モジュールを用いた。
また、このエレメントは７．５分間隔で処理水側に空気
を押し込み逆洗するとともに原水側にも空気を導入し、
エアスクラビングを行い、膜面の汚れを系外に排出し
た。さらに、膜ろ過処理水に還元剤として重亜硫酸ナト
リウム５ｍｇ／Ｌを添加し、膜ろ過水に残留するオゾン
を除去すると共に還元雰囲気にすることにより微生物の
増殖を抑えて逆浸透膜（ＲＯ）に供給した。また、逆浸
透膜（ＲＯ）はポリアミド系の材質からなるスパイラル
型モジュールを採用した。 【００１９】一方、比較例として、図１の下半に示すよ
うに逆浸透膜の前処理として従来から用いられている凝
集（凝集槽）、砂ろ過（砂ろ過塔）を行うようにした水
処理装置により通水実験を行った（以下、case2 とい
う）。凝集剤として塩化第二鉄を用い、また微生物抑制
のために一日一回重亜硫酸ナトリウムによるフラッシン
グ洗浄を実施した。 【００２０】これらの実験条件について表１に整理し
た。 【表１】 【００２１】図２に膜間差圧の推移について示した。本
実験の通水期間において１日当たりの膜間差圧の上昇速
度はcase1 、2 それぞれ０．００２１［ＭＰａ／ｄａ
ｙ］、０．００５６［ＭＰａ／ｄａｙ］となり、逆浸透
膜（ＲＯ）の前処理として凝集・砂ろ過を行うcase2 に
比べて逆浸透膜（ＲＯ）の前処理としてオゾン酸化処理
及び膜ろ過を行うcase1 の方が安定して運転することが
できた。これは前処理として用いた精密ろ過膜が、砂ろ
過に比べて懸濁物質の除去性が高いこと、またオゾンに
よる殺菌効果及び重亜硫酸ナトリウム注入によって微生
物の増殖が抑制されたことによるものといえる。 【００２２】上記２通りの通水試験における平均水質を
表２に示し、その際、有機物指標としてＴＯＣとＥ２６
０とを示した。Ｅ２６０は２６０ｎｍの波長を持つ紫外
線吸光度であり、フミン質との相関が高いことにより測
定した。 【表２】 【００２３】表２より、逆浸透膜（ＲＯ）への供給水、
即ち精密膜ろ過水と砂ろ過水とを比較すると、ＴＯＣ、
Ｅ２６０とも大きな差はみられないが、ＲＯ処理水のＴ
ＯＣはcase1 の方が低くなった。これはオゾンによりフ
ミン質などの有機物が低分子化され、荷電状態のＴＯＣ
成分が増加したものと考えられる。以上の実験結果よ
り、逆浸透膜（ＲＯ）の前処理にオゾン酸化処理と膜ろ
過を導入することにより、逆浸透膜（ＲＯ）装置が安定
して運転できること及びＴＯＣ除去率が高くなることが
確認された。 【００２４】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の水処理装置
によれば、オゾン酸化処理により、原水中のＴＯＣ成分
である高分子状のフミン酸やフルボ酸を酸化分解するこ
とができ、逆浸透膜装置にて容易に除去することができ
る。また、オゾン酸化処理により有機成分が分解して低
分子化され、荷電状態のＴＯＣ成分を増加するので、ポ
リアミド系の逆浸透膜のように荷電性の逆浸透膜では、
それらのＴＯＣ成分の阻止性が高まる。したがって、本
発明の水処理装置は、膜ろ過装置の有機物汚染を抑制
し、膜ろ過流束を高く設定することができ、その結果、
比較的低濃度の有機物を含有する水を処理して浄水、工
業用水、プロセス用水など清澄水を得るのに適し、例え
ば河川水、湖沼水、地下水などから飲料水や各種用水を
製造する浄水装置として使用でき、また、比較的高濃度
の有機物を含む下水、し尿、各種工場排水などの汚水を
生物的処理をして得られる生物処理水をさらに高度処理
して再利用水とする高度処理装置として使用することが
できる。また、特に逆浸透膜装置に通水する膜ろ過水に
還元剤を添加する還元剤供給手段を設けたので、逆浸透
膜への供給水が還元雰囲気となり、微生物の増殖を抑え
ることができる。その結果、薬品洗浄頻度を低く（＝薬
品洗浄間隔を長く）することができ、逆浸透膜装置の運
転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態におけるcase1 とcase2 との
実験フロー（流れ系統図）である。 【図２】発明の実施の形態におけるcase1 とcase2 との
膜間差圧の推移を示すグラフである。
実験フロー（流れ系統図）である。 【図２】発明の実施の形態におけるcase1 とcase2 との
膜間差圧の推移を示すグラフである。
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C02F 1/44
B01D 61/04,61/58
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 原水をオゾン酸化するオゾン酸化処理装
置と、 オゾン酸化処理された水を通水して、水中の懸濁物質、
不溶性物質を分離除去する膜ろ過装置と、 膜ろ過水を通水して溶存物質を除去する逆浸透膜装置と
からなり、 逆浸透膜装置に通水する膜ろ過水に還元剤を添加する還
元剤供給手段を設けた ことを特徴とする水処理装置。
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| JP22886298A JP3444202B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 水処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP22886298A JP3444202B2 (ja) | 1998-08-13 | 1998-08-13 | 水処理装置 |
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