JP2003145149A - 浄水処理設備 - Google Patents

浄水処理設備

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Takeshi Tsuji
猛志 辻
Shohei Fukada
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/20—Hydro energy

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜ろ過装置へ導入される原水の圧力エネルギ
ーを電力として回収することができる浄水処理設備を提
供すること。 【解決手段】 河川等の取水源から取水した原水を導入
する流路である導水管１１と、導水管１１を経由して導
入された原水を精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の分離膜
によりろ過する膜ろ過装置１６を有する浄水処理設備に
おいて、導水管１１と膜ろ過装置１６の間に水力発電装
置１２が設けられており、導水管１１により導入された
原水の圧力で水力発電装置１２の水車１３を駆動させ、
水車１３から排出された原水を膜ろ過装置１６へ通水す
ることができるようにように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水力発電装置を備え
た膜ろ過方式の浄水処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】膜ろ過による浄水処理設備は、設備全体
が非常にコンパクトで、かつ構成が簡素であると共に、
維持管理が容易であるという特長を有している。このた
め、近年、上水道、工業用水道、あるいは下水道の浄水
処理において、従来から行われている凝集沈殿−砂ろ過
による浄水処理の代わりとして、精密ろ過膜あるいは限
外ろ過膜を用いる膜ろ過方式の浄水処理が普及しつつあ
る。
【０００３】ところで、取水源と膜ろ過装置を備えた浄
水処理工程部との間の高低差が大きく、浄水処理工程部
へ導入される原水がかなり大きな圧力を有している場合
がある。例えば、取水源と浄水処理工程部との間に３０
〜４０ｍ位の落差があった場合、導水経路の圧力損失を
考慮しても、原水は２００〜３００ｋＰａ程度の圧力を
有したまま浄水処理工程部へ導入される。しかし、膜ろ
過装置へ通水する際の原水の圧力は、通常、２０ｋＰａ
〜１５０ｋＰａ程度であるので、上記のような高い圧力
は必要ではない。
【０００４】このため、このような浄水処理設備におい
ては、着水井から原水を導入する導水管と膜ろ過装置の
間に圧力調節弁などの圧力調節装置が設けられ、導入さ
れた原水は圧力が適度の範囲になるまで減圧された後、
膜ろ過装置へ通水される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の浄
水処理設備においては、浄水処理工程部へ導入される原
水の圧力が膜ろ過のために必要な圧力より遥かに高いの
で、原水が膜ろ過装置へ通水される際に、圧力調節装置
により大幅に減圧されている。このため、浄水処理工程
部へ導入れる原水が有するエネルギーが廃棄されてい
る。又、このエネルギーの利用については、従来から全
く顧みられることがなく、未回収のままになっている。
【０００６】本発明は、上記の問題を解決し、膜ろ過装
置へ導入される原水の圧力エネルギーを電力として回収
することができる浄水処理設備を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明に係る浄水処理設備は、河
川等の取水源から取水した原水を直接導入する流路であ
る導水管と、導水管を経由して導入された原水を精密ろ
過膜もしくは限外ろ過膜の分離膜によりろ過する膜ろ過
装置を有する浄水処理設備において、導水管と膜ろ過装
置の間に水力発電装置が設けられていることを特徴とし
ている。
【０００８】請求項２に記載の発明に係る浄水処理設備
は、河川等の取水源から取水した原水を貯留する着水井
と、着水井から原水を導入する流路である導水管と、導
水管を経由して導入された原水を精密ろ過膜もしくは限
外ろ過膜の分離膜によりろ過する膜ろ過装置を有する浄
水処理設備において、導水管と膜ろ過装置の間に水力発
電装置が設けられていることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態の一例
に係る浄水処理設備の構成を示す図である。なお、この
図は、上水道の浄水処理設備であって、取水源と浄水処
理工程部との間に約２０ｍ以上の落差がある場合の構成
を示す。図１において、１０は浄水処理工程部より高所
に位置する河川等の取水源から取水した原水を貯留する
着水井、１１は着水井から原水を導入する流路である導
水管である。そして、１２は水力発電装置であり、１３
は発電機を駆動させるプロペラ型の水車、１４は水車１
３に連結された発電機である。水車１３は導水管１１の
下端部に接続して設けられ、原水の排出部は浄水処理工
程部の機器に接続されている。
【００１０】１５は原水中の夾雑物を除去するオートス
トレーナー、１６は導入された原水を分離膜によりろ過
する膜ろ過装置である。この膜ろ過装置１６は全量ろ過
方式の装置である。１７は膜ろ過装置１６でろ過される
原水の流量を維持するための流量調節装置で、１８は膜
ろ過装置から排出されるろ過水の流量を測定する流量
計、１９は流量調節器、２０は流量調節弁である。２１
は膜ろ過装置１６から排出されるろ過水を一時貯留する
膜ろ過水槽、２２はろ過膜が目詰まりした際にろ過膜を
逆流洗浄するために起動させる逆洗用ポンプ、２３は逆
流洗浄した排水を受け入れる逆洗排水槽、２４は次亜塩
素酸ナトリウム等の塩素系消毒剤を添加する浄水槽であ
る。なお、本発明の方法において用いる分離膜として、
精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜が挙げられる。具体的に
は、精密ろ過膜としては、公称孔径０．０１〜０．５μ
ｍのものが好ましく、限外ろ過膜としては、分画分子量
１，０００〜２０万ダルトンのものが好ましい。膜モジ
ュールの形式は、中空糸状、スパイラル状、チューブラ
状、または平膜状が用いられる。膜モジュールのろ過方
式は、全量ろ過方式およびクロスフローろ過方式のいず
れの方式としてもよく、膜ろ過への通水方式は、外圧型
および内圧型のいずれでも問題ない。
【００１１】上記浄水処理設備の運転は次のように行わ
れる。原水が高所に設けられた着水井１０から導水管１
１を経由して水車１３へ導入される。これにより水車１
３が回転して発電が行われる。発電機１４で発電された
電力は浄水処理設備で消費される電力の一部として供給
される。
【００１２】上記の導水過程で発生する電力を試算して
みると、導水路の損失水頭の大きさ、水車の効率、発電
機の効率などによって異なるが、着水井と浄水処理工程
部との間の落差が２０ｍ、導水量が８３００ｍ3 ／ｈの
場合、２５０ｋＷ程度の電力が発生する。
【００１３】水車１３から排出された原水は膜ろ過装置
１６へ通水するために必要な圧力を有しているので、加
圧ポンブなどを用いることなく、そのまま、浄水処理工
程部へ導入される。導入された原水はオートストレーナ
ー１５へ流入してごみなどの夾雑物が取り除かれた後、
膜ろ過装置１６へ通水される。膜ろ過装置１６において
は、ろ過が継続して行われる間に、分離膜の目詰まりが
起こるが、所望の膜透過流束が維持されるように、原水
が有する圧力の範囲内で、流量調節弁２０の開度調節に
よる流量調節が行われる。
【００１４】膜ろ過装置１６から排出されたろ過水は膜
ろ過水槽２１へ流入して一時貯留され、浄水槽２４で消
毒剤が添加された後、給配水される。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、着水井から導入される
原水を水車へ導入して該水車を回転させ、これにより発
電機を駆動させて発電するので、浄水処理を行いながら
電力を得ることができる。このため、発電された電力に
より浄水処理設備で消費される電力の一部を賄うことが
でき、ランニングコストを大幅に低減することができ
る。
【００１６】そして、凝集沈殿−砂ろ過に代わって、膜
ろ過による浄水処理が普及しつつある現在にあっても、
膜ろ過方式による浄水処理を採用した場合、凝集沈殿−
砂ろ過方式に比べてランニングコストが高いことが問題
として取り上げられており、その低減が望まれている
が、本発明はこのコスト低減の問題に対する解決策にも
なる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例に係る浄水処理設備
の構成を示す図である。
【符号の説明】
１０ 着水井 １１ 導水管 １２ 水力発電装置 １３ 水車 １４ 発電機 １５ オートストレーナー １６ 膜ろ過装置 １７ 流量調節装置 １８ 流量計 １９ 流量調節器 ２０ 流量調節弁 ２１ 膜ろ過水槽 ２２ 逆洗用ポンプ ２３ 逆洗排水槽 ２４ 浄水槽
フロントページの続き (72)発明者 深田 尚平 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA01 HA21 HA41 HA61 KA02 KA71 KB14 KB30 KC03 KC13 KE02Q KE03P KE03Q MA21 MB05

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 河川等の取水源から取水した原水を直接
    導入する流路である導水管と、導水管を経由して導入さ
    れた原水を精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜の分離膜によ
    りろ過する膜ろ過装置を有する浄水処理設備において、
    前記導水管と膜ろ過装置の間に水力発電装置が設けられ
    ていることを特徴とする浄水処理設備。
  2. 【請求項２】 河川等の取水源から取水した原水を貯留
    する着水井と、着水井から原水を導入する流路である導
    水管と、導水管を経由して導入された原水を精密ろ過膜
    もしくは限外ろ過膜の分離膜によりろ過する膜ろ過装置
    を有する浄水処理設備において、前記導水管と膜ろ過装
    置の間に水力発電装置が設けられていることを特徴とす
    る浄水処理設備。
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