JP2003236558A

JP2003236558A - 浄水システム

Info

Publication number: JP2003236558A
Application number: JP2002042706A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Yoshikawa; 慎一吉川; Daisuke Hirano; 大助平野; Takuya Tsunesumi; 卓也常住
Original assignee: Hitachi Plant Engineering and Construction Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2003-08-26

Abstract

(57)【要約】【課題】砂濾過池の洗浄排水を効率よく処理し、洗浄排
水の回収率（浄水効率）を高める。【解決手段】洗浄排水処理設備１０の凝集沈殿池２０に
は砂濾過池１６から洗浄排水２２が流入され、濃縮汚泥
３２と上澄水２６に高速分離される。濃縮汚泥３２は排
泥池１８にて引き抜き汚泥１５とともに貯水された後、
汚泥膜分離装置４０に流入され、回転平膜分離装置５０
にて膜分離水４４が形成される。膜分離水４４は着水井
１２に還流される。一方、凝集沈殿池２０の上澄水２６
は上澄水膜分離装置２８にて膜濾過され、処理水３０と
して着水井１２に還流される。膜濾過された膜分離水４
４および処理水３０が着水井１２に還流されることで、
砂濾過池１６における処理負荷が増大することを防止で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浄水システムに係
り、特に砂濾過池を有する浄水システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に浄水製造設備は、河川等から着水
井に取込んだ原水に凝集剤（ポリ塩化アルミニウム：Ｐ
ＡＣなど）などを注入し、沈殿池で比較的粒子の大きい
懸濁物質（以下：ＳＳ）を沈殿除去させた後、さらに、
砂濾過池で原水中の微粒子のＳＳを除去し、消毒剤を注
入して清浄な水としている。

【０００３】この場合、砂濾過池の濾過砂層が微粒子に
より閉塞するため、安定運転を行うためには定期的に逆
洗などの物理的な洗浄が必要である。この物理洗浄によ
って、浄水製造設備における処理水量の１０％以上の水
を含んだ大量の洗浄排水が発生し、これにより水の回収
率が大幅に低下する。これを解決するために、洗浄排水
を着水井または沈殿池に還流させ、水の回収率の低下防
止が図られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、洗浄排水を再
び原水として使用するため、砂濾過池の原水中のＳＳが
著しく増加し、砂濾過池における処理負荷が増大する欠
点があった。これにより、クリプトスポリジウムなど殺
菌の困難な原虫類は砂濾過池に長期間滞留することとな
り、疫学的なリスクも高くなるという問題が発生する。

【０００５】これを解決するために、還流前に洗浄排水
を濃縮槽で濃縮し、重力分離された上澄水を着水井また
は沈殿池に還流することが試みられている。しかし、砂
濾過前の沈殿池で沈殿除去できなかったＳＳに対して、
濃縮槽による沈殿除去を行っても、その沈降性は悪い。
また、濃縮槽で長期間滞留することにより汚泥が嫌気化
し、汚泥からのマンガンの溶出、有機物の腐敗などによ
って還流水の水質の悪化を招き、沈殿池や砂濾過池にお
ける処理負荷がさらに増大してしまう欠点があった。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、砂濾過池の洗浄排水を効率よく処理することが
でき、その処理水の疫学的なリスクや水質悪化を招くこ
とがないので、処理水を浄水製造設備に還流させても、
砂濾過池における処理負荷が増大することがなく、洗浄
排水の回収率（浄水効率）を高めることができる浄水シ
ステム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】本発明の請求項１は前記
目的を達成するために、砂濾過池を有する浄水製造設備
と前記砂濾過池の洗浄排水を処理する洗浄排水処理設備
とを備えた浄水システムにおいて、前記洗浄排水処理設
備は、前記洗浄排水を上澄水と濃縮汚泥に分離させる凝
集沈殿池と前記濃縮汚泥を膜分離処理する汚泥膜分離装
置と、を備え、前記上澄水と前記膜分離装置で膜分離さ
れた膜分離水とを前記浄水製造設備の入口側に還流させ
ることを特徴とする。

【０００８】請求項１に記載の発明によれば、砂濾過池
の洗浄排水を凝集沈殿池を使用して上澄水と濃縮汚泥に
分離することにより、短い滞留時間で効率的に分離でき
るようにするとともに、洗浄排水を上澄水と濃縮汚泥に
分離して汚泥の減容化を図ることにより、濃縮汚泥を汚
泥膜分離装置で効率的に膜分離できるようにした。これ
により、凝集沈殿池からの上澄水と汚泥膜分離装置から
の膜分離水の水質が良くなるので、浄水清浄設備に還流
しても、沈殿池や砂濾過池における処理負荷を増大させ
ることなく、洗浄排水の回収率を高めることができる。

【０００９】本発明の請求項２によれば、請求項１にお
いて、凝集沈殿池によって得られた上澄水を上澄水膜分
離装置で膜分離し、膜分離された膜分離水を浄水製造設
備の入口側に還流させるようにしたので、凝集沈殿池で
分離された上澄水の水質を更に良化させて浄水製造設備
に還流できる。

【００１０】本発明の請求項３によれば、請求項２にお
いて、汚泥膜分離装置として回転平膜分離装置を使用
し、上澄水膜分離装置として浸漬平膜型膜分離装置又は
中空糸型膜分離装置を使用するようにしたので、濃縮汚
泥のように濃い汚泥を少量濾過するのに適している回転
平膜分離装置の特性と、上澄水のように汚泥濃度の薄い
液を大量処理するのに適している浸漬平膜型膜分離装置
又は中空糸型膜分離装置の特性とを有効活用できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に従って本発明に
係る浄水システムの好ましい実施の形態について詳説す
る。

【００１２】図１は本発明に係る浄水システムの構成図
であり、浄水システムは、浄水製造設備５と洗浄排水処
理設備１０とで構成される。

【００１３】浄水製造設備５は、主として着水井１２、
沈澱池１４、砂濾過池１６から構成される。

【００１４】着水井１２では、沈砂池（図示せず）から
供給される原水を一時貯水させ、水位変動の安定化およ
び流量調節を行った後、原水中のＳＳを凝集沈殿させる
ＰＡＣ等の凝集剤が原水中に添加される。

【００１５】沈澱池１４では、比較的粒子の大きいＳＳ
の沈澱を行わせる。沈澱池１４にて沈澱されたＳＳは沈
澱池１４から引き抜かれ、引き抜き汚泥１５として後述
する排泥池１８に排出される一方、沈澱池１４から流出
する処理水は砂濾過池１６に流入する。

【００１６】砂濾過池１６では、沈澱池１４からの処理
水を砂濾過することにより、砂濾過水１７を得る。この
場合、着水井１２にて凝集処理された処理水を砂濾過さ
せることで、早い速度（５〜１０ｍ／ｈ程度）で処理水
を濾過させることができる。しかし、砂濾過池１６は長
期間の運転により濾過砂層が微粒子により閉塞するた
め、安定運転を行うためには定期的に逆洗などの物理的
な洗浄が必要であり、この濾過砂層の物理洗浄によって
洗浄排水２２が発生する。この洗浄排水２２は回収さ
れ、排水池２４に流入される。なお、砂濾過水１７は図
示しない活性炭吸着池などを経て清浄水として系外に排
出される。

【００１７】図１の破線部分によって示される洗浄排水
処理設備１０は、沈殿池１４および砂濾過池１６にて排
出された引き抜き汚泥および洗浄排水を膜濾過処理した
後、前述した浄水製造設備５に還流させる設備である。

【００１８】この洗浄排水処理設備１０は、主として凝
集沈殿池２０、汚泥膜分離装置４０、上澄水膜分離装置
２８などから構成され、排水池２４にて貯水された洗浄
排水２２が凝集沈殿池２０に流入される。

【００１９】凝集沈殿池２０は水面積負荷が１０００ｍ
³ ／ｍ² ・日以上の高速型であることが好ましく、例え
ばスラリ循環型や、マイクロサンド型などを用いること
ができる。

【００２０】図２にスラリ循環型の凝集沈殿池２０Ａを
示す。

【００２１】同図に示すように、凝集沈殿池２０Ａは主
として攪拌槽（凝集反応槽）６２、フロック形成池６
４、沈殿槽６６などから構成される。攪拌槽６２および
フロック形成池６４には攪拌翼が設けられており、排水
池２４（図１参照）から攪拌槽６２に流入する洗浄排水
２２は、攪拌槽６２にてＰＡＣが添加されつつ攪拌翼に
て急速攪拌される。これにより、洗浄排水２２内のＳＳ
が凝集されてフロック群が形成される。フロック形成池
６４では攪拌槽６２よりも緩やかな攪拌が行われ、安定
したフロック群が形成される。これらフロック群はフロ
ック形成池６４における攪拌力によってフロック形成池
６４から沈殿槽６６に流入される。沈殿槽６６に流入さ
れたフロック群は重力分離されて沈殿槽６６底部に沈殿
される。これにより沈殿槽６６にて得られた上澄水２６
は回収され、後述する上澄水膜分離装置２８に流入され
る。なお、傾斜板７０は沈殿槽６６の面積効率を向上さ
せるために設けられ、これによりフロック群は効率よく
沈殿される。ここで一部のフロック群はフロック形成池
６４に返送され（符号６５）、底部に沈殿されたその他
のフロック群は濃縮汚泥３２として排泥池１８（図１参
照）に排出される。

【００２２】図３にマイクロサンド型の凝集沈殿池２０
Ｂを示す。

【００２３】凝集沈殿池２０Ｂは攪拌槽（急速攪拌槽）
７４、注入攪拌槽７６、フロック形成池７８、沈殿槽８
０、マイクロサンド回収装置８２などから構成される。
排水池２４から攪拌槽７４に洗浄排水２２が流入され、
攪拌槽７４にてＰＡＣが添加されつつ急速攪拌される。
さらに注入攪拌槽７６にてマイクロサンドと高分子凝集
剤が添加される。この際、マイクロサンドの添加によっ
て凝集に要する界面積が増加し、凝集速度および凝集効
果が増大する。フロック形成池７８および沈殿槽８０に
おける効果は前述したスラリ循環型と同様であるためそ
の説明は省略するが、沈殿槽８０にて回収された濃縮汚
泥３２は、一部をマイクロサンド回収装置８２に圧入さ
れる（符号８３）。マイクロサンド回収装置８２は液体
サイクロンからなり、マイクロサンド回収装置８２に圧
入された濃縮汚泥３２は液体サイクロンによって旋回運
動が与えられ、これによる遠心力にてマイクロサンドと
汚泥に分離され、マイクロサンドが回収される。回収さ
れたマイクロサンドは再利用に供される。

【００２４】そして、図１に示すように、高速型の凝集
沈殿池２０からの濃縮汚泥３２と、沈殿池１４からの引
き抜き汚泥１５の双方を、原汚泥４２として排泥池１８
に貯留する。なお、排泥池１８には原汚泥４２の嫌気化
を防ぐ散気装置３４などを付加してもよい。排泥池１８
に貯留された原汚泥４２は、汚泥膜分離装置４０に設け
られた汚泥槽４３にて一旦貯留され、回転平膜分離装置
５０に流入される。

【００２５】回転平膜分離装置５０は、平行な複数の中
空回転軸５２，５２が回転自在に並設され、夫々の中空
回転軸５２には、その軸方向に所定間隔をもって形成さ
れた連通孔（図示せず）位置に回転平膜５４，５４…が
取り付けられている。この回転平膜５４は、円板状に形
成された膜支持体状の不織布や網等の通水性を有するス
ペーサに、精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜等の膜を被覆
して形成されている。この膜の素材としては、ポリオレ
フィン系、ポリエチレン系、ポリオレフィン系の有機高
分子膜、金属膜、セラミック膜等を使用することができ
る。中空回転軸５２は図示しないモータによって同方向
に回転される。また、中空回転軸５２の中空部を吸引ポ
ンプ（図示せず）で吸引することによって、回転平膜５
４を介して原汚泥４２から膜分離水４４を吸引させる。
なお、回転平膜分離装置５０で排出された濃縮汚泥５８
は、汚泥膜分離装置４０から排出され、機械脱水・天日
乾燥などの汚泥処理がなされた後、破棄される。

【００２６】汚泥膜分離装置４０によって処理された膜
分離水４４は返送用水槽５６に貯水され、浄水製造設備
５の着水井１２に還流される。

【００２７】このように、凝集沈殿池２０と汚泥膜分離
装置４０との２段処理によって、洗浄排水から効率よく
上澄水２６と膜分離水４４を回収し、還流水として有効
活用できる。

【００２８】一方、凝集沈殿池２０によって分離された
上澄水２６は、上澄水膜分離装置２８にて膜濾過処理さ
せる。上澄水膜分離装置２８には、濾過膜として、精密
濾過膜や限外濾過膜を使用することができるが、上澄水
膜分離装置２８は低圧力で大量の水が処理できることが
望ましいことから精密濾過膜がより好ましい。また、上
澄水膜分離装置２８の濾過装置の種類としては、容積効
率が良く、薄い汚泥（低濃度の汚泥）を大量に処理でき
る中空糸膜や浸漬平膜などを用いることが好ましい。上
澄水膜分離装置２８によって上澄水２６を膜濾過させた
処理水３０は着水井１２に還流される。ここで、処理水
３０を着水井１２に還流させているが、着水井１２で
は、主に水位変動の安定化やＰＡＣの添加などが行われ
るに過ぎないため、処理水３０の還流量やＰＡＣの添加
量によっては沈殿池１４に還流させてもよい。

【００２９】以上のごとく構成された浄水システムの作
用について説明する。

【００３０】図１において、着水井１２にて凝集処理さ
れた原水は、着水井１２から沈澱池１４に流入され、沈
澱池１４にてＳＳの沈殿が行われる。沈殿されたＳＳは
沈澱池１４から引き抜き汚泥１５として排泥池１８に排
出される。沈澱池１４から流出する処理水は砂濾過池１
６へと流入され、砂濾過池１６にて砂濾過水１７が得ら
れる。砂濾過池１６からの洗浄排水２２は、排水池２４
にて貯水され、凝集沈殿池２０に流入される。

【００３１】凝集沈殿池２０では上澄水２６と濃縮汚泥
３２が高速分離され、このうち濃縮汚泥３２が沈殿池１
４からの引き抜き汚泥１５とともに、排泥池１８にて原
汚泥４２として貯留される。この原汚泥４２は、汚泥膜
分離装置４０の汚泥槽４３を介して回転平膜分離装置５
０に流入されて膜分離される。膜分離することでＳＳや
クリプトスポリジウムなどの原虫類、大腸菌類等は膜分
離水４４から除去される。膜分離水４４は、返送用水槽
５６にて貯水された後、着水井１２または沈殿池１４に
還流される。

【００３２】一方、凝集沈殿池２０で分離された上澄水
２６は、上澄水膜分離装置２８にて膜濾過処理され着水
井１２または沈殿池１４に処理水３０として還流され
る。

【００３３】このように、砂濾過池１６の洗浄排水２２
を高速型の凝集沈殿池２０にて上澄水２６と濃縮汚泥３
２に高速分離させ、この濃縮汚泥３２を汚泥膜分離装置
４０で膜分離するようにしたので、汚泥膜分離装置４０
で膜分離する前の汚泥を減容化することができる。これ
により、汚泥膜分離装置４０における膜分離効率を高め
ることができるので、洗浄排水中に含有される汚泥から
水質の良好な膜分離水４４を効率的に回収して浄水製造
設備５に還流させることができる。また、洗浄排水２２
を上澄水２６と濃縮汚泥３２に分離させる装置として高
速型の凝集沈殿池２０を使用したので、沈降性の悪いＳ
Ｓも高速沈降でき、しかも凝集沈殿池２０での滞留期間
も短くなるので、処理効率を高めることができる。逆説
的に言えば、凝集沈殿池２０の後段に汚泥膜分離装置４
０が控えているので、凝集沈殿池２０では厳密な処理を
必要とせず、高速処理を第一として処理効率を高めるこ
とができる。このため、凝集沈殿池２０での処理中に汚
泥が嫌気化し、汚泥からのマンガンの溶出、有機物の腐
敗などによって上澄水の水質が悪化することもない。

【００３４】したがって、沈殿池１４や砂濾過池１６に
おける処理負荷を増大させることなく洗浄排水２２の回
収率（浄水効率）を高めることができる。また、砂濾過
池１６における処理負荷が増大しないので、クリプトス
ポリジウムなど殺菌の困難な原虫類は砂濾過池１６に長
期間滞留することがなく、したがって疫学的なリスクも
なくなる。また、汚泥膜分離装置４０で膜分離する前の
汚泥を減容化することにより、汚泥膜分離装置４０をコ
ンパクト化できる。

【００３５】さらに、凝集沈殿池２０によって得られた
上澄水２６を上澄水膜分離装置２８で膜分離し、膜分離
された処理水３０を浄水製造設備５の入口側に還流させ
るようにしたので、凝集沈殿池２０で分離された上澄水
２６の水質を更に良化させて浄水製造設備に還流させる
ことができる。

【００３６】また、汚泥膜分離装置４０として回転平膜
分離装置５０を使用し、上澄水膜分離装置２８として浸
漬平膜型膜分離装置又は中空糸型膜分離装置を使用する
ようにしたので、濃縮汚泥のように濃い汚泥を少量濾過
するのに適している回転平膜分離装置５０の特性と、上
澄水のように汚泥濃度の薄い液を大量処理するのに適し
ている浸漬平膜型膜分離装置又は中空糸型膜分離装置の
特性とを有効活用することができる。

【００３７】なお、本発明に係る浄水システムに用いら
れる洗浄排水処理設備１０は、上述した実施の形態に限
定されるものではない。例えば、上澄水膜分離装置２８
によっても濃縮汚泥が生じるので、図１符合２９で示す
ように、これを凝集沈殿池２０からの濃縮汚泥３２に合
流させてもよい。

【００３８】

【実施例】洗浄排水処理設備１０に凝集沈殿池２０を設
けた場合と、設けない場合とを比較して、以下に説明す
る。

【００３９】浄水製造設備５における浄水規模６０００
０ｍ³ ／日、原水濁度１０度、ＰＡＣ注入率３０ｍｇ／
Ｌの浄水設備の設計を行うと仮定すると、沈殿池１４に
おける引き抜き汚泥１５の濃度を０．７％とした場合、
引き抜き汚泥１５の量は１２６ｍ³ ／日となる。一方、
砂濾過池１６において逆洗流速０．９ｍ／分、表洗流速
０．２ｍ／分、夫々の洗浄に要する時間を６分間と仮定
すると、洗浄排水２２の水量は３７００ｍ³ ／ｄとなり
非常に多く、これを直接、汚泥膜分離装置４０にて膜濾
過させるためには、汚泥膜分離装置４０は大規模な設備
を要する。しかし、本発明に示されるように、汚泥膜分
離装置４０にて膜濾過させる以前に、洗浄排水２２を凝
集沈殿池２０で処理させる場合、汚泥回収率９０％で運
転し、洗浄排水２２の排出濃度を０．４％と仮定する
と、１６８ｍ³ ／日となり、汚泥膜分離装置４０の規模
が約１／１３程度まで大幅に低減できる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
砂濾過池の洗浄排水を効率よく処理することができ、そ
の処理水の疫学的なリスクや水質悪化を招くことがない
ので、処理水を浄水製造設備に還流させても、沈殿池や
砂濾過池における処理負荷が増大することがなく、洗浄
排水の回収率（浄水効率）を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る浄水システムの全体構成図

【図２】本発明に係る浄水システムに用いられるスラリ
循環型の凝集沈殿池を示す概要図

【図３】本発明に係る浄水システムに用いられるマイク
ロサンド型の凝集沈殿池を示す概要図

【符号の説明】

５…浄水製造設備、１０…洗浄排水処理設備、１６…砂
濾過池、２０…凝集沈殿池、２０Ａ…凝集沈殿池（スラ
リ循環型）、２０Ｂ…凝集沈殿池（マイクロサンド
型）、２６…上澄水、２８…上澄水膜分離装置、３２…
濃縮汚泥、４０…汚泥膜分離装置、５０…回転平膜分離
装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｋ 11/12 11/12 ＥＦターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA01 HA41 HA84 HA93 JA01 JA55Z JA56Z JA67Z KA01 KA52 KA54 KA57 KB13 KB15 MA01 MA03 MC02 MC03 MC22 PA01 PA02 PB08 PB15 PB24 4D015 BA19 BA23 BB05 DA04 EA32 FA01 FA02 FA03 FA16 FA17 4D059 AA03 BE06 BE42 BE51 CA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】砂濾過池を有する浄水製造設備と前記砂濾
過池の洗浄排水を処理する洗浄排水処理設備とを備えた
浄水システムにおいて、前記洗浄排水処理設備は、前記洗浄排水を上澄水と濃縮汚泥に分離させる凝集沈殿
池と、前記濃縮汚泥を膜分離処理する汚泥膜分離装置と、を備え、前記上澄水と前記汚泥膜分離装置で膜分離され
た膜分離水とを前記浄水製造設備の入口側に還流させる
ことを特徴とする浄水システム。
【請求項２】前記洗浄排水処理設備は、前記凝集沈殿池
によって得られた前記上澄水を上澄水膜分離装置で膜分
離してから前記浄水製造設備の入口側に還流させること
を特徴とする請求項１に記載の浄水システム。
【請求項３】前記汚泥膜分離装置は回転平膜分離装置で
あると共に、前記上澄水膜分離装置は浸漬平膜型膜分離
装置又は中空糸型膜分離装置であることを特徴とする請
求項２に記載の浄水システム。