JPH11156376A - 濾過膜洗浄排水の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浄水用濾過膜の薬液洗浄による洗浄排水を、
膜濾過設備を運転している現地でその場で放流可能と
し、活性汚泥のような大きな設備ではなく、小さなスペ
ースで処理可能な活性汚泥法に代わる濾過膜洗浄排水の
処理方法の提供を目的とする。 【解決手段】 濾過膜を薬液洗浄した洗浄排水を、常温
下、アルカリ性条件下及び／又は過酸化物の共存条件下
でオゾンによる化学的酸化処理を浄水場現地で行い、こ
の処理水をその場で放流することを特徴とするものであ
る。また、化学的酸化処理した処理水を、逆浸透膜装置
により処理することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は濾過膜洗浄排水の処
理方法に関し、特に、表流水を浄化して上水を生成する
浄水用濾過膜の薬液洗浄排水を処理する濾過膜洗浄排水
の処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上水を生成する浄水用濾過膜の薬
液洗浄は、濾過膜を使用する浄水場現地で行われる場合
と、浄水場現地の設備から濾過膜モジュールを取り外し
て洗浄工場に持ち帰り、適切な洗浄設備で行われる場合
とがある。濾過膜の薬液洗浄が活性汚泥処理設備等の排
水処理設備を持っていない浄水場現地で行われる場合に
は、洗浄した洗浄排水は、生物的酸素要求量（以下、単
にＢＯＤという）及び化学的酸素要求量（以下、単にＣ
ＯＤという）が高いため、そのまま河川に放流すること
ができず、一旦、適切な排水処理設備のあるところまで
運搬して処理していた。また、洗浄工場等で薬液洗浄し
た洗浄排水及び洗浄工場等に搬入された洗浄排水は、広
大な活性汚泥処理設備により処理されていた。また、特
開昭５４−１５０８４９号公報に記載されたようなもの
がある。これは、排水処理設備をトラックに積み込んだ
もので、トラック上に一次酸化反応器、固液分離器、二
次酸化反応器、中和槽、脱水器、電源設備等の多数の設
備とこれらの連結設備を備え、洗浄排水を酸性条件で処
理するものである。一方、排水をオゾンと過酸化水素と
を併用してアルカリ性で酸化処理することは、特開昭５
５−１４７１９１号公報、同５５−１４９６８８号公
報、同５８−３４０８０号公報、同５８−１６６９８５
号公報、同５８−１６６９８７号公報及び特開平８−１
６８７８３号公報により知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、浄水用
濾過膜を活性汚泥処理設備を持っていない浄水場現地で
薬液洗浄した場合、洗浄排水はそのまま適切な排水処理
設備を備えたところまで運搬して処理しているために、
運搬のための費用がかかり、排水処理コストが大きくな
るという問題点がある。また、洗浄排水は通常、活性汚
泥処理されるが、活性汚泥処理は複数の処理槽からなる
極めて大きな設備が必要であるという問題点がある。ま
た、前記特開昭５４−１５０８４９号公報に開示のトラ
ックに排水処理設備を積み込んだものは、移動には便利
であるが、設備が複雑で、かつコストが高くなるという
問題点がある。そこで、本発明は上記の問題点に鑑み、
浄水用濾過膜を浄水場現地で薬液洗浄し、その洗浄排水
をその場で河川等に放流可能とするため、活性汚泥のよ
うな大きな洗浄設備ではなく、小さなスペースで処理可
能な活性汚泥処理に代わる処理方法を提供することを目
的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を
達成するため、浄水用濾過膜の薬液洗浄排水の処理方法
を鋭意検討の結果、薬液洗浄排水をアルカリ性条件下及
び／又は過酸化物の共存条件下でオゾン処理することに
より、処理水を放流可能とし、さらには、逆浸透膜装置
により濃縮し、廃水として運搬する場合の運搬量を大幅
に減溶し、処理水（膜透過水）を放流可能とすることに
より、処理効率を大幅に向上させ、かかる問題点を解決
しうることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００５】すなわち本発明の濾過膜洗浄排水の処理方
法は、上水を生成するための浄水用濾過膜を薬液洗浄し
た洗浄排水を常温下、アルカリ性条件下及び／又は過酸
化物の共存条件下でオゾンにより化学的酸化処理する方
法において、前記化学的酸化処理を浄水用濾過膜を使用
する浄水場現地で行い、この処理水をその場で放流する
ことを特徴とするものである。

【０００６】また、本発明の過酸化物は、過酸化水素で
あることを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明において河川に放流される処
理水は、化学的酸化処理後、さらに逆浸透膜装置により
処理された膜透過水であることを特徴とするものであ
る。

【０００８】また、本発明において逆浸透膜装置による
処理は、車両に装備した逆浸透膜装置によるものであ
り、その濃縮液を車両の貯液タンクに貯留して運搬する
ことを特徴とするものである。

【０００９】さらに、本発明の濾過膜洗浄排水の処理方
法は、化学的酸化処理後の逆浸透膜装置による処理の前
段に、カルシウムイオンを添加して難溶性カルシウム塩
を生成させ、この沈澱を沈降分離させる前処理を介在さ
せたことを特徴とするものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明における浄水用濾過膜を洗
浄する薬液としては、特に限定されるものではないが、
例えばクエン酸等の有機酸、界面活性剤、市販の分離膜
用洗浄剤およびこれらの組み合わせなどがあり、本発明
の処理方法はこのような薬液を用いた洗浄排水に適用す
ることが好ましい。また、本発明において化学的酸化処
理に用いられるオゾンは、オゾン発生機などの慣用の装
置を用いて発生させることができる。オゾンの濃度は、
特に限定するものではなく、空気のオゾン化による低濃
度オゾン、濃縮したオゾン、また、純粋に分離した酸素
をオゾン化した高濃度オゾンなどのいずれの濃度のオゾ
ンであってもよい。

【００１１】また、本発明における化学的酸化処理は、
洗浄排水をオゾンと接触・反応させることにより行われ
るが、この接触・反応処理は反応器を用いて行ってもよ
い。また、本発明において化学的酸化処理を行う常温下
とは、１０〜４０℃の温度範囲をいう。１０℃未満の低
温では酸化反応速度が遅くなり処理に時間がかかり過
ぎ、また４０℃を超えるとオゾンの溶解性が低下して反
応効率が悪くなり、加圧容器等の設備が必要となるとと
もに、加熱装置や温度制御装置等が必要になり、装置が
大掛りになり、コストも上昇するからである。

【００１２】また、本発明の濾過膜洗浄排水の処理方法
は、浄水場現地の気温下、すなわち、特別な加熱処理装
置を必要としない常温下で実施することにより、その
分、コスト的に大幅に廉価にでき、極めて有利である。
また、オゾンの供給量は、処理温度、被処理洗浄排水の
ＢＯＤ量に応用じて選択できる。また、本発明における
化学的酸化処理時間は特に限定されないが、処理液が現
地の水質汚濁防止関連法令の規制値を満足するまで、好
ましくはＣＯＤ値が最も厳しい上乗せ基準である１０ｍ
ｇ／Ｌ以下になるまで酸化反応を続ければよく、被処理
洗浄排水のＢＯＤ量やＣＯＤ量、オゾンの濃度や供給量
などに応じて適宜決定される。経済的見地からは、５時
間以内であり、好ましくは１０分〜１時間の範囲であ
る。

【００１３】また、本発明におけるアルカリ性条件下と
は、被処理洗浄排水のｐＨを８〜１４とすることであ
り、好ましくは、ｐＨを８〜１２とすることが有利であ
る。なお、洗浄排水処理時のｐＨの低下を抑制するため
に緩衝液などの環境下で酸化処理を行ってもよい。

【００１４】さらに、オゾンの反応効率を高めるための
手段として、過酸化物を添加してもよい。過酸化物に
は、有機及び無機の過酸化物があるが、被処理洗浄排水
のＣＯＤ値やＢＯＤ値を高めないため無機の過酸化物が
好ましい。無機の過酸化物には、過塩素酸塩、過マンガ
ン酸塩、過酸化水素、アルカリ金属の過酸化水素付加物
などがあるが、経済性及び処理水を一般河川に放流した
際の環境への二次的悪影響を及ぼすことのない過酸化水
素が好ましい。過酸化水素は分解物が水であり、環境的
に最も安全である。過酸化水素の使用量は処理効率を向
上できる範囲で選択することができる。

【００１５】また、濾過膜に付着・堆積したフアウリン
グ物質中には難分解性の有機物も含まれ、また、洗浄に
用いるクエン酸等の有機酸も難分解性の有機物として知
られており、これらを含有する洗浄排水の化学的酸化処
理においては、難分解性の有機物の存在により、ＣＯＤ
値が規制値以下になるまでに長時間を要する場合があ
る。このような場合には、適当な時間で酸化処理を打ち
切り、処理液を中和した後、逆浸透膜装置による処理を
行うのが好ましい。この場合の逆浸透膜装置による処理
は、車両に装備した逆浸透膜装置によるものであること
が好ましい。

【００１６】逆浸透膜装置による処理は、逆浸透膜装置
からの処理水（膜透過水）を河川等に放流可能とするた
め、そのＣＯＤ値が現行の水質汚濁防止法の規制値、好
ましくは１０ｍｇ／Ｌ以下になるように運転条件を最適
に決定すればよい。逆浸透膜装置からの処理水はそのま
ま河川等に放流され、一方、所定の濃縮倍率、例えば、
３〜２０倍に濃縮された濃縮液は、車両の貯液タンクに
貯留され、大幅に減容されて処理施設まで運搬される。
この濃縮液は焼却処理などの常法により処理すればよ
い。

【００１７】上記、本発明に用いられる逆浸透膜は、特
に限定するものではなく、脱塩率が３０〜９９％の通常
使用されるものでよく、処理対象となる処理水の種類に
応じて適宜選定される。省エネルギーで高い処理流束を
得るためには、脱塩率が４０〜９０％の低圧タイプの逆
浸透膜を用いることが望ましい。また、逆浸透膜モジュ
ールの形式としては、特に限定されず、通常用いられる
スパイラル型のものでよい。

【００１８】また、本発明における逆浸透膜装置は、プ
レフィルターを備えていてもよい。このプレフィルター
を用いることにより、逆浸透膜の急激な目詰まりを防ぐ
ことができる。プレフィルターとしては、特に限定され
ないが、通常用いられるカートリッジ型の精密濾過膜で
よい。

【００１９】また、本発明における逆浸透膜装置を装備
する車両は、自走車両であっても、トレーラー形式の車
両であってもよく、また、貯液タンクを車両上に塔載す
るものであっても、濃縮液運搬用のタンク車（貯液タン
ク）を牽引するものであってもよい。

【００２０】上述の逆浸透膜装置により処理を行う場
合、逆浸透膜装置による処理に先立ち、逆浸透膜装置の
前段に、カルシウムイオンを添加して難溶性カルシウム
塩を生成させ、この沈澱を沈降分離する前処理を介在さ
せることが好ましい。化学的酸化処理し、中和した処理
水中には酸化処理により生成した蓚酸イオンが含まれて
おり、これがカルシュウムイオンの添加により水に難溶
性の蓚酸カルシウムとなり、沈澱として分離されるので
ある。このような前処理をすることにより、逆浸透膜装
置の負荷を低減することが可能になるからである。本発
明に用いられるカルシウムイオン源としては、水溶性無
機塩であれば特に限定されないが、例えば塩化カルシウ
ムを挙げることができる。なお、この場合、所望により
凝集剤などを添加することもできる。

【００２１】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００２２】（実施例１）浄水場現地で河川水を浄化す
るのに使用し、目詰まりにより性能低下した浄水用濾過
膜を、界面活性剤で洗浄した。この洗浄排水の性状は、
ＢＯＤ値が１００ｍｇ／Ｌ、ｐＨが４であった。

【００２３】この洗浄排水に水酸化ナトリウム水溶液を
加え、洗浄排水がアルカリ性になるように、すなわち、
ｐＨを１２に調整した。調整後の洗浄排水のＢＯＤ値は
９７ｍｇ／Ｌであった。この調整後の洗浄排水１００ｍ
Ｌをガラス製反応器（容量３００ｍＬ）に入れ、この反
応器内にオゾンを含む空気を通気して、洗浄排水とオゾ
ンとを接触・反応処理した。このオゾン処理は、常温
下、すなわち処理温度２５℃とし、空気流量１Ｌ／分、
オゾン発生器によるオゾン生成量７．１２ｍｇ／分で、
６０分に亘りオゾン含有空気を洗浄排水中に導入するこ
とにより行った。また、洗浄排水のＢＯＤ値の変化を経
時的に測定した。

【００２４】オゾン処理中の洗浄排水のＢＯＤ値の測定
結果は、反応開始５分後に２３ｍｇ／Ｌ、反応開始１５
分後に１２ｍｇ／Ｌ、反応開始３０分後に７ｍｇ／Ｌ、
反応開始４５分後に４ｍｇ／Ｌ、反応開始６０分後に２
ｍｇ／Ｌで、洗浄排水のＢＯＤ値は急速に低下した。な
お、現行の水質汚濁防止法および上乗せ基準で最も厳し
い１０ｍｇ／Ｌの規制値も処理を開始後、約３０分で達
成（７ｍｇ／Ｌ）し、洗浄排水の処理水をその場で河川
へ放流が可能となる。ＢＯＤの測定はＪＩＳ Ｋ０１０
２に準じて実施した。すなわち、本発明の濾過膜洗浄排
水の処理方法に従って、洗浄排水をアルカリ性条件と
し、この条件下でオゾン処理することにより、洗浄排水
の処理効率を大幅に向上させることができる。

【００２５】上記ではガラス性反応器を用いてオゾン処
理を行った試験的オゾン処理の場合につき説明したが、
実際の場合にも、オゾン処理用の反応容器を１個浄水場
現地に設置し、この反応容器内に洗浄排水を導入し、こ
の容器内で洗浄排水をアルカリ性になるように調整し、
さらに、オゾン含有空気を導入してオゾン処理ができ
る。従って、極めて小さいスペースで洗浄排水のオゾン
処理ができ、かつ、処理水の河川等への放流がその場で
でき、洗浄排水の処理を効率よく実施することができ
る。

【００２６】（実施例２）実施例１において、アルカリ
性になるように水酸化ナトリウム水溶液を加え、ｐＨを
１２に調整後の洗浄排水に、さらに、過酸化水素２０ｍ
ｇを添加した以外は実施例１と同様にして処理した。過
酸化水素を添加後の洗浄排水のＢＯＤ値は９５ｍｇ／Ｌ
であった。実施例１と同様にして処理を行った洗浄排水
のＢＯＤ値の変化を経時的に測定した。

【００２７】オゾン処理中の洗浄排水のＢＯＤ値の測定
結果は、反応開始５分後に１４ｍｇ／Ｌ、反応開始１５
分後に８ｍｇ／Ｌ、反応開始３０分後に３ｍｇ／Ｌ、反
応開始４５分後に１ｍｇ／Ｌであり、洗浄排水のＢＯＤ
値は実施例１より、さらに急速に低下した。なお、現行
の水質汚濁防止法および上乗せ基準で最も厳しい規制値
が１０ｍｇ／Ｌであるので、洗浄排水のオゾン処理を開
始後、実施例１よりも短い、約１５分で河川への放流が
可能となる。すなわち、本発明の濾過膜洗浄排水の処理
方法に従って、洗浄排水をアルカリ性条件下、過酸化物
の共存条件とし、この条件下でオゾン処理することによ
り、洗浄排水の処理効率を大幅に向上させることができ
る。

【００２８】（実施例３）排水処理設備を備えていない
簡易浄水場で、河川水を６カ月間濾過した浄水用濾過膜
の性能回復のため、クエン酸水溶液と市販の分離膜用洗
浄剤（ウルトラジル、ヘンケル白水（株）社製）の水溶
液を用いて薬液洗浄した。この洗浄排水中のＢＯＤ値
は、約１５００ｍｇ／Ｌであった。水酸化ナトリウム水
溶液を加えてｐＨを１２とし、さらに実施例１と同様の
条件でオゾン処理しながら、室温下、理論量の１．３モ
ル倍量の過酸化水素を１０分毎に３分割して添加した。
６０分の酸化処理後のＢＯＤ値は７３ｍｇ／Ｌであった
ため、これ以上の酸化処理は効率的でないと判断し、反
応を中止した。これに希塩酸を加えて中和した処理水
に、沈澱がもはや生成しなくなるまで塩化カルシウム水
溶液を加えた。酸化反応により生成した処理水中の蓚酸
は蓚酸カルシウムとなって沈澱した。

【００２９】この汚濁水を酸化反応容器から自走車両
（積載量４トン）上に設けた逆浸透膜装置に供給するた
め、取水ポンプにより吸い上げ、車両上の沈降タンクを
通過させながら、精密濾過プレフィルターで全量濾過し
た後、加圧ポンプにより、逆浸透膜装置（脱塩率９５
％）装置に圧送し、循環しながら膜処理を行った。膜透
過水のＢＯＤ値は、０．８ｍｇ／Ｌであり、放流が可能
であった。また、濃縮液は、自走車両上に装備した貯液
タンクに貯留した。このように、洗浄排水をはじめに酸
化処理し、ある程度分解した後、逆浸透膜装置で処理す
ることにより、河川等へ放流できる処理水（膜透過水）
のＢＯＤ値を、０．８ｍｇ／Ｌと大幅に低下させること
ができる。

【００３０】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、常温下、アルカリ性条件下でオゾン処理を行うに際
し、好ましくは過酸化物を添加し、化学的酸化処理を浄
水場現地で行うことにより、浄水用濾過膜の洗浄排水
は、極めて短時間に水質汚濁防止法の規制値以下とな
り、洗浄排水をその場で放流可能とする処理水とするこ
とができるようになる。また、活性汚泥のような大きな
設備ではなく、小さなスペースでよく、小型の反応容器
を用いることのみで、洗浄排水の処理を行うことができ
る。さらに、酸化処理に時間がかかる難分解性有機物を
含む洗浄排水であっても、はじめにある程度酸化分解し
た後、逆浸透膜装置で濃縮処理することにより、濃縮液
としての廃液の量を大幅に減容することができるととも
に、放流可能とする処理水（膜透過水）のＢＯＤ値をさ
らに大幅に低下させることができる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上水を生成するための浄水用濾過膜を薬
   液洗浄した洗浄排水を常温下、アルカリ性条件下及び／
   又は過酸化物の共存条件下でオゾンにより化学的酸化処
   理する方法において、前記化学的酸化処理を浄水用濾過
   膜を使用する浄水場現地で行い、この処理水をその場で
   放流することを特徴とする濾過膜洗浄排水の処理方法。
2. 【請求項２】 過酸化物は過酸化水素であることを特徴
   とする請求項１記載の濾過膜洗浄排水の処理方法。
3. 【請求項３】 放流される処理水は、化学的酸化処理
   後、さらに逆浸透膜装置により処理された膜透過水であ
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の濾過膜洗浄排
   水の処理方法。
4. 【請求項４】 逆浸透膜装置による処理は、車両に装備
   した逆浸透膜装置によるものであり、その濃縮液を車両
   の貯液タンクに貯留して運搬することを特徴とする請求
   項３記載の濾過膜洗浄排水の処理方法。
5. 【請求項５】 化学的酸化処理後の逆浸透膜装置による
   処理の前段に、カルシウムイオンを添加して難溶性カル
   シウム塩を生成させ、この沈澱を沈降分離させる前処理
   を介在させたことを特徴とする請求項３叉は４記載の濾
   過膜洗浄排水の処理方法。