JP2008029906A - Fresh water producing method and water producing arrangement - Google Patents

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Hiroaki Kubo
広明 久保
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a membrane filtration process which removes soluble manganese in filtration raw water and also enables a long-time stable operation without separately requiring large-scaled facilities for removing manganese such as manganese sand in a membrane filtration arrangement using a microfiltration module or an ultrafiltration module. <P>SOLUTION: The membrane filtration process comprises having a filtration process of filtrating a raw water containing soluble manganese at least partially oxidized by a membrane module and a washing process of the membrane module, when raw water containing soluble manganese is filtrated by the membrane module including a microfiltration membrane and/or ultrafiltration membrane to obtain treated water, repeating the filtration process and the washing process, and periodically supplying washing water containing an acid and/or reducing agent from a reverse direction to a water passing direction in the filtration process to the membrane module, and supplying the washing water containing the acid and/or reducing agent to the raw water side of the membrane module. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、精密ろ過膜モジュールや限外ろ過膜モジュールにより、原水中に含まれる溶解性マンガンを除去する方法およびその装置に関するものである。   The present invention relates to a method and an apparatus for removing soluble manganese contained in raw water using a microfiltration membrane module or an ultrafiltration membrane module.

精密ろ過膜や限外ろ過膜により原水をろ過処理する膜ろ過法は、省エネルギー、省スペース、省力化および水質向上等の特長を有するため、特に上水分野で使用が拡大している。   Membrane filtration methods that filter raw water with microfiltration membranes and ultrafiltration membranes have features such as energy saving, space saving, labor saving, and improvement in water quality, and therefore are increasingly used in the field of water supply.

しかし、精密ろ過膜や限外ろ過膜により原水をろ過処理する場合、原水に溶解性マンガンが存在すると、その溶解性マンガンは膜により除去されず処理水中に流出する。上水分野ではマンガン濃度が水道水質基準などによって定められており、原水に含まれる溶解性マンガンが低濃度であれば問題ないが、基準値(例えば日本の水道水質基準は0.05mg/L以下)よりも高濃度である場合には、膜の前段あるいは後段に膜ろ過設備とは別にマンガン除去の設備が必要になる。   However, when raw water is filtered through a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane, if soluble manganese is present in the raw water, the soluble manganese is not removed by the membrane and flows into the treated water. In the field of water supply, the manganese concentration is determined by the tap water quality standard, etc., and there is no problem if the soluble manganese contained in the raw water is low, but the standard value (for example, the tap water quality standard in Japan is 0.05 mg / L or less) If the concentration is higher than), an apparatus for removing manganese is required separately from the membrane filtration equipment at the upstream or downstream of the membrane.

従来の溶解性マンガンの除去設備として最も一般的なものは、マンガン砂法による設備である。マンガン砂法は、原水に塩素を注入し、水和二酸化マンガンをコートしたろ材層(マンガン砂)に通水させることによって、水和二酸化マンガンの酸化自己触媒反応により原水中のマンガンイオンがマンガン砂表面で接触酸化除去されるものである。   The most common conventional removal facility for soluble manganese is the manganese sand method. In the manganese sand method, chlorine is injected into raw water and passed through a filter medium layer (manganese sand) coated with hydrated manganese dioxide, so that manganese ions in the raw water are converted into manganese sand by the oxidation autocatalytic reaction of hydrated manganese dioxide. It is removed by catalytic oxidation on the surface.

このように、従来は、優れた分離機能を有する膜を備えた施設があっても、原水中に溶解性マンガンがあると膜分離だけでは十分でないため、溶解性マンガンを除去するための別の大規模設備が必要であり、処理施設全体としても大規模にならざるを得なかった。そのため、マンガン砂等、マンガン除去用の大規模設備を必要としない、精密ろ過膜や限外ろ過膜を用いた溶解性マンガン除去プロセスが近年、開発されている。   Thus, conventionally, even if there is a facility equipped with a membrane having an excellent separation function, if there is soluble manganese in the raw water, membrane separation alone is not sufficient, so another method for removing soluble manganese is required. Large-scale equipment was necessary, and the entire treatment facility had to be large. Therefore, a process for removing soluble manganese using a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane that does not require a large-scale facility for removing manganese, such as manganese sand, has recently been developed.

たとえば、特許文献1には、膜ろ過原水に過酸化水素を添加し、該過酸化水素から発生する酸素によって原水中に含まれる溶解性マンガンを懸濁性の二酸化マンガンにした後、生成した二酸化マンガン粒子を膜ろ過によって除去するプロセスが開示されている。特許文献2には、溶解性マンガンを含む原水中に塩素剤を存在させて、紫外線に暴露し、マンガンを酸化させた後膜ろ過し、溶解性マンガンを除去するプロセスが開示されている。また特許文献3には、溶解性マンガンを含む原水に塩素剤を注入した後に、あらかじめ精密ろ過膜又は限外ろ過膜の原水側に酸化マンガンを付着させた状態で膜ろ過し、原水中の溶解性マンガンを除去するプロセスが開示されている。さらに特許文献4には、溶解性マンガンを含有する原水において、塩素系酸化剤と過マンガン酸カリウムを原水中に注入してマンガンを析出させ、精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜でろ過し、除去するプロセスが開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that hydrogen peroxide is added to membrane filtration raw water, and soluble manganese contained in the raw water is converted into suspended manganese dioxide by oxygen generated from the hydrogen peroxide, and then generated. A process for removing manganese particles by membrane filtration is disclosed. Patent Document 2 discloses a process in which a chlorine agent is present in raw water containing soluble manganese, exposed to ultraviolet light, oxidized manganese, and then filtered through a membrane to remove soluble manganese. In Patent Document 3, after injecting a chlorine agent into raw water containing soluble manganese, the membrane is filtered in advance with manganese oxide attached to the raw water side of the microfiltration membrane or ultrafiltration membrane, and dissolved in the raw water. A process for removing ferrous manganese is disclosed. Furthermore, Patent Document 4 discloses that in raw water containing soluble manganese, a chlorine-based oxidizing agent and potassium permanganate are injected into the raw water to precipitate manganese, which is filtered and removed with a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane. A process is disclosed.

上記の技術では、原水中の溶解性マンガンは酸化され、懸濁性の二酸化マンガンとなるため、その後精密ろ過膜または限外ろ過膜による膜ろ過によって除去される。このためマンガン砂等のマンガン除去用の大規模設備を別途必要とせず、膜ろ過設備を有効に役立たせることが可能となる。   In the above technique, soluble manganese in raw water is oxidized and becomes suspended manganese dioxide, which is then removed by membrane filtration with a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane. Therefore, a large-scale facility for removing manganese such as manganese sand is not required separately, and the membrane filtration facility can be used effectively.

しかしながら、一方で精密ろ過膜または限外ろ過膜を用いて原水を膜ろ過すると、原水中に含まれる濁質や有機物等の除去対象物が膜面に蓄積し、膜の閉塞現象が起こるため、膜のろ過抵抗が上昇し、やがてろ過を行うことができなくなる。そこで膜ろ過性能を維持するため、定期的にろ過工程を停止し、洗浄工程を行う必要がある。よって精密ろ過膜または限外ろ過膜モジュールの運転では、ろ過工程と洗浄工程とを自動的に繰り返し行うのが一般的である。   However, on the other hand, when raw water is membrane filtered using a microfiltration membrane or ultrafiltration membrane, removal objects such as turbidity and organic matter contained in the raw water accumulate on the membrane surface, causing a membrane clogging phenomenon, The filtration resistance of the membrane increases, and it becomes impossible to perform filtration in due course. Therefore, in order to maintain the membrane filtration performance, it is necessary to periodically stop the filtration process and perform the washing process. Therefore, in the operation of the microfiltration membrane or the ultrafiltration membrane module, it is common to automatically repeat the filtration step and the washing step.

洗浄工程では、膜モジュールの供給水側に空気を吹き込んで膜を水中で振動させることにより、膜面に付着した汚染物質を除去する空気洗浄(空洗)や、膜モジュールのろ過方向とは逆方向、つまりろ過水側から供給水側に、膜ろ過水などの水(逆洗水)を圧力で押し込み、膜などに付着した汚染物質を排除する逆圧水洗浄(逆洗)、空洗や逆洗によって剥がれた濁質を多く含む膜モジュール内の水の全量をモジュール系外に排出する排水、一定量の原水を膜モジュールに供給することによって膜モジュール内の濁質を系外に押し出すフラッシング等があり、物理洗浄工程ではこれらを順次もしくは同時に選択・組み合わせて実施する。   In the cleaning process, air is blown into the supply water side of the membrane module to vibrate the membrane in the water, thereby removing air contaminants (air washing) that removes contaminants adhering to the membrane surface and the reverse of the membrane module filtration direction. Direction, that is, water such as membrane filtered water (backwash water) is pushed from the filtrate water side to the supply water side with pressure, and backpressure water washing (backwashing) to remove contaminants adhering to the membrane, Drainage that discharges the entire amount of water in the membrane module that contains a lot of turbidity peeled off by backwashing to the outside of the module system, and flushing that pushes the turbidity in the membrane module out of the system by supplying a certain amount of raw water to the membrane module In the physical cleaning process, these are selected or combined sequentially or simultaneously.

また通常の膜ろ過原水は有機物を含み、膜ろ過差圧の上昇の主原因が有機物であるため、ろ過工程で膜面に蓄積した有機物を除去するため、洗浄工程時に逆洗水に次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤を添加して逆洗したり、原水に塩素剤を添加して膜ろ過したりする方法が一般的に採られている。   Ordinary membrane filtration raw water contains organic substances, and the main cause of the increase in the membrane filtration differential pressure is organic substances. Therefore, in order to remove organic substances accumulated on the membrane surface during the filtration process, hypochlorine is added to the backwash water during the washing process. A method of adding a chlorinating agent such as sodium acid and backwashing, or adding a chlorinating agent to raw water and performing membrane filtration is generally employed.

しかしながら、原水中の高濃度の溶解性マンガンを酸化させ二酸化マンガンにしてから上記のような膜ろ過運転を行うと、膜面に蓄積する二酸化マンガンは、物理洗浄ではなかなか除去されずに、更に逆洗水中または原水中の塩素剤によって、原水中の未酸化の溶解性マンガンも更に酸化されるため、短時間で圧力限界に達し、通常運転を停止しての大がかりな薬品洗浄が必要となる。一方で塩素剤を使用しないで運転した場合には、二酸化マンガンの膜面蓄積による差圧上昇は、少しは緩和されるが、今度は有機物の膜面蓄積によって、短期間で圧力限界に達してしまう。   However, if the above membrane filtration operation is performed after oxidizing high-concentration soluble manganese in the raw water to make manganese dioxide, the manganese dioxide accumulated on the membrane surface is not easily removed by physical cleaning, and is further reversed. Since the unoxidized soluble manganese in the raw water is further oxidized by the chlorinating agent in the washing water or raw water, the pressure limit is reached in a short time, and extensive chemical cleaning is required after stopping normal operation. On the other hand, when operating without using a chlorinating agent, the increase in differential pressure due to the accumulation of manganese dioxide on the film surface is slightly mitigated, but this time the pressure limit is reached in a short period of time due to the accumulation of organic material on the film surface. End up.

以上のように従来技術では、確かに原水中の溶解性マンガンを除去することは可能であったが、長期間の安定運転は実施できなかった。
特開2003−1272号公報 特開平7−136668号公報 特開平9−57263号公報 特開平7−214075号公報
As described above, according to the prior art, it was possible to remove the soluble manganese in the raw water, but long-term stable operation could not be performed.
JP 2003-1272 A Japanese Patent Laid-Open No. 7-136668 JP-A-9-57263 JP-A-7-214075

本発明は、精密ろ過膜モジュールや限外ろ過膜モジュールを用いた膜ろ過設備において、マンガン砂等のマンガン除去用の大規模設備を別途必要とせずに、ろ過原水中の溶解性マンガンを除去し、なおかつ、長期間の安定運転が可能である造水方法およびその装置を提供することを目的とする。   The present invention is a membrane filtration facility using a microfiltration membrane module or an ultrafiltration membrane module, which removes soluble manganese from the raw filter water without requiring a large-scale facility for removing manganese such as manganese sand. And still another object of the present invention is to provide a fresh water generation method and apparatus capable of long-term stable operation.

上記目的を達成するための本発明は、以下の構成からなる。
(1)溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び/又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得る造水方法であって、前記溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを有し、前記ろ過工程と前記洗浄工程とを繰り返すとともに、更に定期的に、前記膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水を供給することを特徴とする造水方法。
(2)溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び/又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得る造水方法であって、前記溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを有し、前記ろ過工程と前記洗浄工程とを繰り返すとともに、更に定期的に前記膜モジュールの原水側に酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水を供給することを特徴とする造水方法。
(3)前記酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水の供給を、膜ろ過差圧の上昇速度または膜ろ過差圧に応じて実施することを特徴とする、前記(1)または(2)に記載の造水方法。
(4)前記酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水の供給を、膜ろ過差圧が所定値を越えた際に実施することを特徴とする、前記(1)または(2)に記載の造水方法。
(5)原水に含有する溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させるマンガン酸化手段と、該マンガン酸化手段よりも後段に設けられる、精密ろ過膜及び/又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールと、該膜モジュールの洗浄水に酸及び/又は還元剤を添加する添加手段とを備えていることを特徴とする造水装置。
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
(1) A water production method for obtaining treated water by filtering raw water containing soluble manganese with a membrane module equipped with a microfiltration membrane and / or an ultrafiltration membrane, wherein at least a part of the soluble manganese is obtained. A filtration step of filtering the oxidized raw water with a membrane module, and a washing step of the membrane module, repeating the filtration step and the washing step, and more regularly, filtering the membrane module A method for producing fresh water, comprising supplying wash water containing an acid and / or a reducing agent in a direction opposite to the direction of water flow.
(2) A fresh water generation method for obtaining treated water by filtering raw water containing soluble manganese through a membrane module equipped with a microfiltration membrane and / or an ultrafiltration membrane, wherein at least a part of the soluble manganese is obtained. A filtration step of filtering the oxidized raw water with a membrane module; and a washing step of the membrane module. The filtration step and the washing step are repeated, and the acid and the raw water side of the membrane module are periodically added. A method for producing fresh water, comprising supplying cleaning water containing a reducing agent.
(3) The supply of the washing water containing the acid and / or the reducing agent is carried out according to the increasing rate of the membrane filtration differential pressure or the membrane filtration differential pressure, (1) or (2) The fresh water generation method as described in.
(4) The supply of the washing water containing the acid and / or reducing agent is performed when the membrane filtration differential pressure exceeds a predetermined value, as described in (1) or (2) above Fresh water generation method.
(5) a manganese oxidation means for oxidizing at least a part of the soluble manganese contained in the raw water, and a membrane module provided with a microfiltration membrane and / or an ultrafiltration membrane provided downstream from the manganese oxidation means; A fresh water generator comprising an addition means for adding an acid and / or a reducing agent to the washing water of the membrane module.

本発明によれば、精密ろ過膜モジュールや限外ろ過膜モジュールを用いて溶解性マンガンを高濃度に含む原水を処理する場合においても、マンガン砂等のマンガン除去用の大規模設備を別途必要とせずに溶解性マンガンの除去が可能であり、なおかつ、長期間の安定運転が可能となる。   According to the present invention, even when raw water containing a high concentration of soluble manganese is treated using a microfiltration membrane module or an ultrafiltration membrane module, a large-scale facility for removing manganese such as manganese sand is separately required. In addition, soluble manganese can be removed, and stable operation over a long period of time is possible.

本発明の造水方法は、溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び/又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得る造水方法であって、基本的には、原水を、含有する溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた状態で膜モジュールに供給してろ過するろ過工程と、ろ過工程で捕捉した懸濁物質等が付着している膜モジュールを洗浄する洗浄工程とを有する。そして、ろ過工程と洗浄工程は繰り返し連続して実施するとともに、更に定期的に、膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水を供給したり、膜モジュールの原水側に酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水を供給する工程を有する。   The fresh water generation method of the present invention is a fresh water generation method for obtaining treated water by filtering raw water containing soluble manganese with a membrane module equipped with a microfiltration membrane and / or an ultrafiltration membrane, A filtration step of supplying raw water to the membrane module in a state where at least a part of the soluble manganese contained therein is oxidized and filtering, and a membrane module to which suspended substances captured in the filtration step are attached are washed. And a cleaning step. The filtration process and the washing process are repeatedly and continuously performed, and the membrane module is further supplied with washing water containing acid and / or a reducing agent from the direction opposite to the water flow direction in the filtration process. Or supplying a cleaning water containing an acid and / or a reducing agent to the raw water side of the membrane module.

本発明の最良の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。ただし、本発明が下記実施形態に限られるものではない。図1は本発明にかかる造水装置の一実施様態を示す模式図である。また図2は本発明にかかる造水装置の別の一実施様態を示す模式図である。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiment. FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a fresh water producing apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the fresh water generator according to the present invention.

図1に示す造水装置においては、原水を貯留する原水タンク1と、原水中の溶存マンガンを酸化するためのマンガン酸化手段4と、分離膜を備えた膜モジュール8と、膜モジュール8の膜ろ過水を貯留する生産水タンク2とがこの順序で設けられている。膜モジュール8の上流側には、原水を膜モジュールに供給し、膜ろ過を行う際の駆動源となる原水ポンプ5が設置されている。また、膜モジュール8の下流側には、所定時間のろ過運転後に定期的にろ過方向とは逆方向から洗浄水を膜モジュール8に逆流ろ過させる際の駆動力となる逆洗ポンプ6が設置され、この洗浄水に酸及び/又は還元剤を添加するための酸及び/又は還元剤の貯蔵タンク3とならびに添加ポンプ7が設けられている。   In the fresh water generator shown in FIG. 1, a raw water tank 1 for storing raw water, a manganese oxidizing means 4 for oxidizing dissolved manganese in the raw water, a membrane module 8 provided with a separation membrane, and a membrane of the membrane module 8 A production water tank 2 for storing filtered water is provided in this order. On the upstream side of the membrane module 8, a raw water pump 5 serving as a drive source when supplying raw water to the membrane module and performing membrane filtration is installed. Further, on the downstream side of the membrane module 8, a backwash pump 6 is installed as a driving force when the washing water is periodically filtered back to the membrane module 8 from the direction opposite to the filtration direction after the filtration operation for a predetermined time. An acid and / or reducing agent storage tank 3 and an addition pump 7 are provided for adding an acid and / or reducing agent to the washing water.

一方、図2に示す造水装置においては、原水を貯留する原水タンク1と、原水中の溶存マンガンを酸化するためのマンガン酸化手段4と、浸漬槽9に浸漬された、分離膜を備えた膜モジュール8と、膜モジュール8の膜ろ過水を貯留する生産水タンク2とがこの順序で設けられている。浸漬槽9の上流側には、原水を浸漬槽に供給する際の駆動源となる原水ポンプ5が設置されている。また、所定時間のろ過運転後に定期的にろ過方向とは逆方向から洗浄水を膜モジュール8に逆流ろ過させる際の駆動力となる逆洗ポンプ6が設置され、この洗浄水に酸及び/又は還元剤を添加するための酸及び/又は還元剤の貯蔵タンク3ならびに添加ポンプ7が設けられている。   On the other hand, the fresh water generator shown in FIG. 2 includes a raw water tank 1 for storing raw water, a manganese oxidizing means 4 for oxidizing dissolved manganese in the raw water, and a separation membrane immersed in a dipping tank 9. The membrane module 8 and the production water tank 2 for storing the membrane filtrate of the membrane module 8 are provided in this order. A raw water pump 5 serving as a drive source when supplying raw water to the immersion tank is installed on the upstream side of the immersion tank 9. In addition, a backwash pump 6 is installed as a driving force for causing the membrane module 8 to back-flow filter the washing water periodically from the direction opposite to the filtration direction after the filtration operation for a predetermined time. An acid and / or reducing agent storage tank 3 for adding the reducing agent and an addition pump 7 are provided.

本発明において適用できる分離膜は、精密ろ過膜又は限外ろ過膜であり、その形状は特に限定されず、外圧式平膜、外圧式又は内圧式の中空糸膜、外圧式または内圧式の管状型膜、その他いかなる形状のものをも適宜用いることができる。またろ過方式としては、図1に例示したような態様、すなわち加圧した原水を膜モジュール8内に導入し、ろ過を行うタイプの加圧ろ過方式であっても、図2に例示したような態様、すなわち大気開放された浸漬槽9中に膜モジュールを浸漬させ、透過水側を吸引または水位差によってろ過する吸引ろ過方式であっても構わない。   The separation membrane applicable in the present invention is a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane, and the shape thereof is not particularly limited, and an external pressure flat membrane, an external pressure or internal pressure hollow fiber membrane, an external pressure or internal pressure tubular A mold film or any other shape can be used as appropriate. Moreover, as a filtration system, even if it is the aspect illustrated in FIG. 1, ie, the pressure filtration system of the type which introduce | transduces the pressurized raw | natural water into the membrane module 8, and performs filtration, it is as illustrated in FIG. An aspect, that is, a suction filtration method in which the membrane module is immersed in the immersion tank 9 opened to the atmosphere and the permeate side is filtered by suction or water level difference.

精密ろ過膜や限外ろ過膜に使用される膜の素材は、特に限定しないが、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンスルフィドスルフォン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロースやセラミック等の無機素材からなる群から選ばれる少なくとも1種を含んでいると好ましく、さらに膜強度、耐薬品性の点からポリフッ化ビニリデンを含んでいるとより好ましい。   The material of the membrane used for the microfiltration membrane and the ultrafiltration membrane is not particularly limited, but polyacrylonitrile, polyphenylene sulfone, polyphenylene sulfide sulfone, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, polysulfone, polyvinyl alcohol, cellulose acetate, ceramic, etc. It is preferable that at least one selected from the group consisting of these inorganic materials is included, and it is more preferable that polyvinylidene fluoride is further included from the viewpoint of film strength and chemical resistance.

膜表面の細孔径についても特に限定されないが、0.001μm〜1μmの範囲内で適宜選択することができる。   The pore diameter on the membrane surface is not particularly limited, but can be appropriately selected within the range of 0.001 μm to 1 μm.

本発明において膜モジュール8の上流側に設置するマンガン酸化手段4としては、膜ろ過原水中に含まれる溶解性マンガンを酸化させ懸濁性のマンガンにする手段であればよく、特に限定されない。例えば、溶存マンガンを含む原水中に塩素系薬剤を注入しその後紫外線照射を行うものや、原水に過マンガン酸カリウムを添加するもの、原水に塩素系薬剤と過マンガン酸カリウムを添加するもの、原水にオゾンを注入させるもの、原水タンクまたは浸漬槽を曝気するもの、原水タンクまたは浸漬槽内水のpHを9.5以上に制御し、曝気を行うもの、原水に塩素系薬剤を注入するもの等が挙げられる。   The manganese oxidizing means 4 installed on the upstream side of the membrane module 8 in the present invention is not particularly limited as long as it is a means for oxidizing soluble manganese contained in the membrane filtration raw water into suspended manganese. For example, injecting chlorine-based chemicals into raw water containing dissolved manganese and then irradiating with ultraviolet light, adding potassium permanganate to raw water, adding chlorine-based chemicals and potassium permanganate to raw water, raw water Injecting ozone into water, Aeration of raw water tank or immersion tank, Control of raw water tank or immersion tank pH to 9.5 or more, Aeration, Injecting chlorine chemicals into raw water, etc. Is mentioned.

ただし、例えば過マンガン酸カリウムを添加する手法は、酸化力が強く直接酸化が可能であるが、塩素系薬剤より割高であり、適正量を注入するのが難しいという短所をもつ。また原水に塩素系薬剤のみを注入する手法は、維持管理が簡易であり安価であるが、酸化力が弱く反応時間が遅い、有害な副生成物が発生しやすいという問題点をもつ。また原水槽または浸漬槽内水のpHを9.5以上に制御し、曝気を行う手法では、維持管理が容易であり有害な副生成物が発生しない反面、処理後のpHを中性に戻さなくてはならないという短所をもつ。以上のように、これらの手法は長所と短所を併せ持つため、ケース毎に、原水および生産水の水質、コスト、敷地面積、滞留時間、所望する造水量等を考慮し、最適な手法を選択することが好ましい。   However, the method of adding potassium permanganate, for example, has strong oxidizing power and can be directly oxidized, but has a disadvantage that it is more expensive than chlorinated drugs and it is difficult to inject an appropriate amount. In addition, the method of injecting only a chlorinated chemical into raw water is easy to maintain and inexpensive, but has a problem that it has a weak oxidizing power and a slow reaction time, and is likely to generate harmful by-products. In addition, the method of performing aeration by controlling the pH of raw water tank or immersion tank water to 9.5 or more is easy to maintain and does not generate harmful by-products, but returns the pH after treatment to neutrality. It has the disadvantage of having to. As described above, since these methods have both advantages and disadvantages, the most appropriate method is selected for each case in consideration of the quality of raw and produced water, cost, site area, residence time, desired amount of water production, etc. It is preferable.

また、原水中の溶存マンガンの酸化度合いについては、原水中の溶存マンガン濃度を水道水質基準等の基準を満たす濃度以下まで低下できれば問題ないが、膜ろ過水質の観点からは全ての溶存マンガンを酸化させ除去することが最も好ましい。しかしながら溶存マンガンの全てを酸化させることは費用の観点からは、必ずしも最適ではなく、原水中の溶存マンガンの酸化度合いについてもケース毎に原水および生産水の水質、コストなどを考慮し、適切な酸化度合いを選択することが好ましい。   As for the oxidation level of dissolved manganese in raw water, there is no problem if the dissolved manganese concentration in the raw water can be reduced to a level that satisfies standards such as tap water quality standards, but from the viewpoint of membrane filtration water quality, all dissolved manganese is oxidized. Most preferably, it is removed. However, it is not always optimal to oxidize all dissolved manganese from the viewpoint of cost, and the degree of oxidation of dissolved manganese in raw water is also considered appropriate for each case, considering the quality and cost of raw water and product water. It is preferable to select the degree.

上記構成の装置において、本発明にかかる造水方法は、通常、原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを交互に行うことで実施される。すなわち、ろ過工程では、原水タンク1に貯留されている原水を、原水ポンプ5の駆動力で膜モジュール8に供給するとともに、マンガン酸化手段4にて原水中の溶解性マンガンの一部または全てを酸化させて懸濁性の二酸化マンガンにしておき、その水を精密ろ過膜又は限外ろ過膜を備えた膜モジュール8でろ過し、マンガンの除去を行う。しかしながら、既に述べたとおり、二酸化マンガンを含む水を連続的に膜ろ過すると、二酸化マンガンが膜面に蓄積し、短時間で圧力限界に達し、通常運転を停止しての大がかりな薬品洗浄が必要となる。そこで、本発明では、主に有機物や濁質によるファウリングを抑制するための通常の洗浄工程に加え、定期的に、膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水を流したり、膜モジュールの原水側に酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水を供給したりする。これら酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水を供給する工程により、膜面に蓄積した二酸化マンガンを溶解・除去し、二酸化マンガンファウリングを抑制し、その結果、長期間の安定した膜ろ過運転を可能とする。   In the apparatus having the above-described configuration, the fresh water generation method according to the present invention is usually performed by alternately performing a filtration step of filtering raw water with a membrane module and a washing step of the membrane module. That is, in the filtration step, the raw water stored in the raw water tank 1 is supplied to the membrane module 8 by the driving force of the raw water pump 5 and part or all of the soluble manganese in the raw water is removed by the manganese oxidizing means 4. It is oxidized to form suspended manganese dioxide, and the water is filtered through a membrane module 8 equipped with a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane to remove manganese. However, as already mentioned, if water containing manganese dioxide is continuously filtered, manganese dioxide accumulates on the membrane surface, reaches the pressure limit in a short time, and requires extensive chemical cleaning after stopping normal operation. It becomes. Therefore, in the present invention, in addition to the normal washing process for mainly suppressing fouling due to organic matter and turbidity, the acid and / or the membrane module is periodically removed from the direction opposite to the water flow direction in the filtration process. Alternatively, washing water to which a reducing agent is added is allowed to flow, or washing water containing an acid and / or a reducing agent is supplied to the raw water side of the membrane module. The process of supplying washing water to which these acids and / or reducing agents are added dissolves and removes manganese dioxide accumulated on the membrane surface and suppresses manganese dioxide fouling, resulting in stable membrane filtration operation over a long period of time. Is possible.

なお、ここでいう通常の洗浄工程とは、膜モジュールの供給水側に空気を吹き込んで膜を水中で振動させることにより、膜面に付着した汚染物質を除去する空気洗浄(空洗)や、膜モジュールのろ過方向とは逆方向、つまりろ過水側から供給水側に、膜ろ過水などの水(逆洗水)を圧力で押し込み、膜などに付着した汚染物質を排除する逆圧水洗浄(逆洗)、空洗や逆洗によって剥がれた濁質を多く含む膜モジュール内の水の全量をモジュール系外に排出する排水、一定量の原水を膜モジュールに供給することによって膜モジュール内の濁質を系外に押し出すフラッシング等の工程のこという。これらの工程は、単独で行ってもよく、また、複数工程を順次もしくは同時に選択・組み合わせて実施してもよい。また膜面に蓄積する有機物除去を目的とし、逆洗時に次亜塩素酸ナトリウム等の塩素系薬剤を添加してもよい。なお、これら通常の物理洗浄を実施するためには、図1、図2に例示した本発明にかかる造水装置に、例えば空洗用のブロアや、逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを添加する添加ポンプなどを設けることも好ましい。   In addition, the normal washing | cleaning process here refers to the air washing (air washing) which removes the contaminant adhering to the membrane surface by blowing air in the supply water side of a membrane module, and vibrating a membrane in water, Reverse pressure water washing that reverses the filtration direction of the membrane module, that is, water (backwash water) such as membrane filtrate water is pushed from the filtrate water side to the supply water side with pressure to eliminate contaminants adhering to the membrane etc. (Backwashing), drainage that discharges the entire amount of water in the membrane module containing a lot of turbidity that has been peeled off by air washing and backwashing, and supplying a certain amount of raw water to the membrane module. It refers to a process such as flushing that pushes turbidity out of the system. These steps may be performed alone, or a plurality of steps may be selected or combined sequentially or simultaneously. For the purpose of removing organic substances accumulated on the film surface, a chlorine-based chemical such as sodium hypochlorite may be added during backwashing. In order to carry out these normal physical washings, for example, sodium hypochlorite is added to the fresh water producing apparatus according to the present invention illustrated in FIGS. It is also preferable to provide an addition pump or the like.

本発明は、上述したように、定期的に酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水を供給するが、洗浄水に添加される酸や還元剤などの薬剤としては、二酸化マンガンを溶解させることが可能な薬剤であれば、特に限定されず、酸や還元剤の単体、または酸と還元剤との混合物等から選ばれる。すなわち酸であれば、塩酸や硫酸、クエン酸などが、還元剤であれば重亜硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、シュウ酸などが例示できる。   As described above, the present invention periodically supplies wash water to which an acid and / or a reducing agent is added, but as a chemical such as an acid or a reducing agent added to the wash water, manganese dioxide is dissolved. If it is a chemical | medical agent in which it is possible, it will not specifically limit, It selects from the simple substance of an acid or a reducing agent, or the mixture of an acid and a reducing agent. That is, examples of the acid include hydrochloric acid, sulfuric acid, and citric acid, and examples of the reducing agent include sodium bisulfite, sodium sulfite, sodium thiosulfate, and oxalic acid.

これら薬剤を添加する水については、膜モジュールの原水側に供給する水は、どんな水でも構わないが、装置の構成上、原水を使用するのが好ましい。膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から供給する水は、使用する膜モジュールから得られる膜ろ過水と同等かそれ以上に清澄な水であれば特に限定されないが、膜ろ過によって得られる生産水の一部を用いるのが好ましい。   Regarding the water to which these chemicals are added, the water supplied to the raw water side of the membrane module may be any water, but it is preferable to use the raw water because of the configuration of the apparatus. The water to be supplied to the membrane module from the direction opposite to the direction of water flow in the filtration step is not particularly limited as long as the water is equivalent to or more clear than the membrane filtrate obtained from the membrane module to be used. It is preferable to use a part of the product water obtained by

洗浄水における上記薬剤濃度は、1〜50000mg/Lの範囲で選ばれるが、洗浄水の排水処理およびコストの観点から1〜1000mg/Lであると好ましい。   Although the said chemical | medical agent density | concentration in wash water is chosen in the range of 1-50000 mg / L, it is preferable in it being 1-1000 mg / L from a viewpoint of the waste water treatment and cost of wash water.

そして、酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水を膜モジュールに供給する頻度は、薬液濃度及び原水中のマンガン濃度にもよるが、数時間に1回から数ヶ月に1回の間で適宜選ばれる。   The frequency of supplying the cleaning water containing the acid and / or reducing agent to the membrane module depends on the concentration of the chemical solution and the concentration of manganese in the raw water, but from once every few hours to once every several months. To be elected.

特に、本発明者の鋭い研究により、高濃度のマンガンを含有する原水を、精密ろ過膜モジュール又は限外ろ過膜モジュールで定流量ろ過する場合には、膜ろ過差圧の上昇速度及び膜ろ過差圧が、図3に示すように、段階的に変化することが明らかとなった。   In particular, when the raw water containing a high concentration of manganese is subjected to constant flow filtration with a microfiltration membrane module or an ultrafiltration membrane module, the rate of increase in membrane filtration differential pressure and membrane filtration As shown in FIG. 3, it became clear that the pressure changed stepwise.

すなわち、新品の膜モジュールまたは薬品洗浄実施後の膜モジュールを取り付け、運転を開始すると、1段階目の運転初期には膜ろ過差圧が急上昇する。その後、膜ろ過流束や回収率等の運転条件が過酷でなければ、差圧上昇は落ち着き2段階目の安定運転期を迎える。通常の高濃度のマンガンを含まない水であれば、このまま安定運転期が続く。   That is, when a new membrane module or a membrane module after chemical cleaning is attached and the operation is started, the membrane filtration differential pressure rapidly rises at the initial stage of the first stage operation. Thereafter, if the operating conditions such as the membrane filtration flux and the recovery rate are not severe, the increase in the differential pressure settles and the second stable operation period is reached. If the water does not contain normal high-concentration manganese, the stable operation period continues.

しかしながら、高濃度(たとえば0.01mg/L以上)のマンガンを含む水を膜ろ過する場合には、再び膜ろ過差圧が加速的に増加する3段階目が存在する。この3段階目は、安定運転期に通常の物理洗浄では除去しきれずに、膜面に蓄積した二酸化マンガンが、逆洗中または原水中の塩素と反応し、新たに処理する原水中の溶解性マンガンの酸化・付着を促す触媒として作用し始めるため、膜ろ過差圧が加速的に増加するのである。蓄積した二酸化マンガンが膜面全体を覆い、触媒として作用するようになると、被処理水中の二酸化マンガンはすべて膜面に付着し、通常の物理洗浄ではほとんど除去されなくなるため膜ろ過差圧は加速的に増加する。更に完全に酸化されずに膜モジュールに供給された溶解性マンガンまで、膜面にて酸化、蓄積されるのである。   However, when water containing high-concentration (for example, 0.01 mg / L or more) manganese is subjected to membrane filtration, there is a third stage in which the membrane filtration differential pressure increases again. In this third stage, manganese dioxide accumulated on the membrane surface cannot be removed by normal physical cleaning during the stable operation period, but reacts with chlorine in the backwash or raw water, so that the solubility in the raw water to be newly treated Since it begins to act as a catalyst that promotes oxidation and adhesion of manganese, the membrane filtration differential pressure increases at an accelerated rate. When the accumulated manganese dioxide covers the entire membrane surface and acts as a catalyst, all the manganese dioxide in the treated water adheres to the membrane surface and is hardly removed by normal physical cleaning, so the membrane filtration differential pressure is accelerated. To increase. Furthermore, even soluble manganese supplied to the membrane module without being completely oxidized is oxidized and accumulated on the membrane surface.

そこで、膜面に蓄積した二酸化マンガンを溶解・除去するため、酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水の膜モジュールへの供給は、2段階目から3段階目への過渡期に実施するのが好ましい。   Therefore, in order to dissolve and remove the manganese dioxide accumulated on the membrane surface, the supply of cleaning water containing acid and / or reducing agent to the membrane module is carried out during the transition from the second stage to the third stage. Is preferred.

3段階目に入り、加速的な差圧上昇が進んだ後に、酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水で物理洗浄を行っても、膜面全体を覆う二酸化マンガンの全てを除去することはできず、再開後再び急激な膜ろ過差圧の上昇が起こり易いため、結局、通常運転を停止しての大がかりな薬品洗浄が必要となる場合がある。一方、2段階目までの間に酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水での物理洗浄を実施すると、膜面全体を覆う二酸化マンガンの全てを溶解・除去することができるが、これを繰り返すということは頻繁に酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水を用いることになるため、運転コストの増加、回収率・稼働率の低下の問題が生じる。よって酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水による物理洗浄は、2段階目から3段階目への過渡期に実施するのが好ましい。   After entering the 3rd stage and increasing the pressure differential at an accelerated rate, even if physical cleaning is performed with cleaning water to which an acid and / or a reducing agent is added, it is possible to remove all of the manganese dioxide covering the entire film surface. However, a rapid increase in the membrane filtration differential pressure is likely to occur again after resumption, and as a result, large-scale chemical cleaning may be required after stopping normal operation. On the other hand, if physical washing is performed with washing water to which an acid and / or a reducing agent is added up to the second stage, all of the manganese dioxide covering the entire film surface can be dissolved and removed, but this is repeated. This means that washing water to which an acid and / or a reducing agent is frequently used is used, which causes problems such as an increase in operating cost and a decrease in recovery rate and operating rate. Therefore, it is preferable to perform the physical cleaning with the cleaning water to which the acid and / or the reducing agent is added in the transition period from the second stage to the third stage.

この2段階目から3段階目への過渡期は、膜ろ過差圧または膜ろ過差圧の上昇速度を監視することによって把握することができる。つまり、膜ろ過差圧の上昇速度または膜ろ過差圧に応じて、酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水を用いるタイミングを決定することが好ましい。また運転前例がある場合など、2段階目から3段階目への過渡期の膜ろ過差圧を把握している場合には、膜ろ過差圧が所定の圧力を越えた際に、酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水による物理洗浄を実施するように設定するのが好ましい。   The transition period from the second stage to the third stage can be grasped by monitoring the membrane filtration differential pressure or the rate of increase of the membrane filtration differential pressure. That is, it is preferable to determine the timing of using the washing water to which the acid and / or the reducing agent is added, according to the rising speed of the membrane filtration differential pressure or the membrane filtration differential pressure. In addition, when there is a pre-operation example, when the membrane filtration differential pressure in the transitional stage from the second stage to the third stage is known, when the membrane filtration differential pressure exceeds a predetermined pressure, acid and / or Or it is preferable to set so that the physical washing | cleaning by the washing water which added the reducing agent may be implemented.

なお、定期的に実施する酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水を供給する工程における洗浄水の流量は特に限定されないが、ろ過工程時のろ過流量の1倍〜2倍の流量に設定するのが好ましい。また、酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水を供給する工程の時間も特に限定されないが、30秒〜3分に設定するのが好ましい。さらに酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水を供給する工程時にモジュールの下部から空気を導入し、エアスクラビングを同時に実施することも好ましい。   In addition, the flow rate of the cleaning water in the step of supplying the cleaning water to which the acid and / or reducing agent is added periodically is not particularly limited, but is set to a flow rate of 1 to 2 times the filtration flow rate during the filtration step. Is preferred. Further, the time for supplying the washing water to which the acid and / or the reducing agent is added is not particularly limited, but is preferably set to 30 seconds to 3 minutes. Further, it is also preferable that air scrubbing is simultaneously performed by introducing air from the lower part of the module during the process of supplying the washing water added with acid and / or reducing agent.

そして、膜モジュールに酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水を供給した後には、直ぐにリンス工程や通常のろ過工程には移らずに、その状態のまま一定時間静止することが好ましい。酸及び/又は還元剤を添加した洗浄水を膜モジュールに供給した後に静止時間を設けると、膜に付着した懸濁性マンガンと薬液との接触時間が長くなり、より懸濁性マンガンの溶解を促進させることができる。   And after supplying the washing | cleaning water which added the acid and / or the reducing agent to the membrane module, it is preferable not to move to a rinse process or a normal filtration process immediately but to rest for a certain period of time in that state. If a stationary time is provided after supplying the membrane module with washing water to which acid and / or reducing agent has been added, the contact time between the suspended manganese adhering to the membrane and the chemical solution will be longer, and the suspended manganese will be more dissolved. Can be promoted.

<実施例1>
外径1.5mm、内径0.9mm、長さ約1000mmのポリフッ化ビニリデン製中空糸膜1800本からなる中空糸膜束を束ね、上端を中空糸膜端面が開口した状態で、下端を中空糸膜端面が閉塞された状態でウレタン系接着剤にて耐圧の筒状ケースに接着固定し、総膜面積7mの中空糸膜モジュールを作製した。
<Example 1>
A bundle of 1800 hollow fiber membranes made of polyvinylidene fluoride having an outer diameter of 1.5 mm, an inner diameter of 0.9 mm, and a length of about 1000 mm is bundled, with the hollow fiber membrane end face opened at the upper end and the hollow fiber at the lower end With the membrane end face closed, the hollow fiber membrane module having a total membrane area of 7 m 2 was manufactured by adhering and fixing to a pressure-resistant cylindrical case with a urethane-based adhesive.

続いて、上記中空糸膜モジュール1本を用い、図4に示す装置を構成し、造水を行った。   Subsequently, using the single hollow fiber membrane module, the apparatus shown in FIG.

なお、図4に示す装置においては、原水を貯留する原水タンク1と、分離膜を備えた膜モジュール8と、膜モジュール8の膜ろ過水を貯留する生産水タンク2とがこの順序で設けられている。また、原水中の溶解性マンガンを酸化させるために、過マンガン酸カリウムを添加するための過マンガン酸カリウム貯蔵タンク13及び過マンガン酸カリウム添加ポンプ12が原水タンク1に接続され、更に攪拌機14が原水タンク1内に設けられている。   In the apparatus shown in FIG. 4, a raw water tank 1 for storing raw water, a membrane module 8 having a separation membrane, and a production water tank 2 for storing membrane filtrate of the membrane module 8 are provided in this order. ing. Further, a potassium permanganate storage tank 13 for adding potassium permanganate and a potassium permanganate addition pump 12 are connected to the raw water tank 1 to oxidize soluble manganese in the raw water, and a stirrer 14 is further provided. It is provided in the raw water tank 1.

膜モジュール8の上流側には、原水を膜モジュールに供給し、膜ろ過を行う際の駆動源となる原水ポンプ5が設置されている。膜モジュール8の下流側には、所定時間のろ過運転後に定期的にろ過方向とは逆方向から、逆洗水を逆流ろ過させる際の駆動力となる逆洗ポンプ6が設置され、この逆洗水に酸及び/又は還元剤を添加するための酸及び/又は還元剤の貯蔵タンク3ならびに添加ポンプ7が設けられている。また逆洗水に酸及び/又は還元剤を添加しない通常の逆流ろ過時に、逆洗水に次亜塩素酸ナトリウムを添加するための次亜塩素酸ナトリウムの貯蔵タンク10ならびに添加ポンプ11が設けられている。さらに、モジュール内にエアを供給するためのブロア15が設けられている。   On the upstream side of the membrane module 8, a raw water pump 5 serving as a drive source when supplying raw water to the membrane module and performing membrane filtration is installed. On the downstream side of the membrane module 8, a backwash pump 6 is installed as a driving force when the backwash water is subjected to backflow filtration periodically from the direction opposite to the filtration direction after a predetermined time of filtration operation. An acid and / or reducing agent storage tank 3 and an addition pump 7 are provided for adding acid and / or reducing agent to the water. Also, a sodium hypochlorite storage tank 10 and an addition pump 11 are provided for adding sodium hypochlorite to the backwash water during normal backflow filtration in which no acid and / or reducing agent is added to the backwash water. ing. Further, a blower 15 for supplying air into the module is provided.

原水としては、濁度2〜50の範囲内の湖沼水に硫酸マンガン溶液を添加し、溶解性マンガン濃度が0.07〜0.08mg/Lとなるように調製したものを用い、膜ろ過流束2.5m/dでのろ過30分後、その膜ろ過水の一部に次亜塩素酸ナトリウムを添加し、10mg/Lに調製した逆洗水にて流束5.0m/dでの逆洗30秒、エア流量50NL/Minでの空洗60秒の繰り返し自動運転を行った。   As raw water, a solution prepared by adding a manganese sulfate solution to lake water within a turbidity range of 2 to 50 and having a soluble manganese concentration of 0.07 to 0.08 mg / L is used. After 30 minutes of filtration at a bundle of 2.5 m / d, sodium hypochlorite was added to a portion of the membrane filtrate and the backwash water prepared at 10 mg / L was used at a flux of 5.0 m / d. Automatic operation was repeated for 30 seconds of backwashing and 60 seconds of air washing at an air flow rate of 50 NL / Min.

このとき、原水中の溶解性マンガンを酸化するために、原水タンク1内に過マンガン酸カリウムが0.15mg/Lとなるように添加し、攪拌機14にて撹拌した。また膜面に蓄積する懸濁性マンガンの溶解・除去を目的とし、酸及び/又は還元剤貯蔵タンク3にシュウ酸を貯蔵し、通常の物理洗浄とは別に、膜ろ過差圧が25℃において50kPaに達した時点で、シュウ酸0.05%に調製した逆洗水にて逆流ろ過を実施した。   At this time, in order to oxidize the soluble manganese in the raw water, potassium permanganate was added to the raw water tank 1 at 0.15 mg / L, and the mixture was stirred with the stirrer 14. Also, for the purpose of dissolving and removing suspended manganese accumulated on the membrane surface, oxalic acid is stored in the acid and / or reducing agent storage tank 3 and, apart from normal physical cleaning, the membrane filtration differential pressure is 25 ° C. When the pressure reached 50 kPa, backflow filtration was performed with backwash water prepared to 0.05% oxalic acid.

膜ろ過差圧の経時変化を図5(a)に示す。   The change with time of the membrane filtration differential pressure is shown in FIG.

図5(a)から明らかなように、定期的に膜面に蓄積した二酸化マンガンをシュウ酸による逆流ろ過にて溶解・除去させることによって、長期間の安定運転が可能であった。本実施例では、シュウ酸による逆流洗浄は、平均して13日に1回の割合で実施することとなった。また原水中の溶解性マンガンは、過マンガン酸カリウムの添加によって酸化されたため、試験期間を通して膜ろ過水中のマンガン濃度は0.005mg/L以下であり、充分な除去性能も確認された。   As is clear from FIG. 5 (a), long-term stable operation was possible by dissolving and removing manganese dioxide periodically accumulated on the membrane surface by reverse flow filtration with oxalic acid. In this example, the backwashing with oxalic acid was carried out once every 13 days on average. Moreover, since soluble manganese in raw water was oxidized by the addition of potassium permanganate, the manganese concentration in the membrane filtrate was 0.005 mg / L or less throughout the test period, and sufficient removal performance was also confirmed.

<実施例2>
定期的なシュウ酸による逆流洗浄を、膜ろ過差圧が25℃において130kPaに達した時点で実施し、その他の条件は実施例1と同様にした。
<Example 2>
Periodic backwashing with oxalic acid was performed when the membrane filtration differential pressure reached 130 kPa at 25 ° C., and the other conditions were the same as in Example 1.

膜ろ過差圧の経時変化を図5(b)に示す。   The change with time of the membrane filtration differential pressure is shown in FIG.

図5(b)から明らかなように、膜面に蓄積する二酸化マンガンの一部を定期的なシュウ酸による逆流洗浄にて溶解・除去したため、大がかりな薬品洗浄の実施時期を遅らせることが可能であった。但し、定期的なシュウ酸による逆流洗浄において膜面のすべての二酸化マンガンを除去することができず、シュウ酸による逆流洗浄実施後、膜ろ過差圧は一時的に低下するものの、ろ過再開後に急激な膜ろ過差圧の上昇が観察され、その後シュウ酸による逆流洗浄は平均して3日に1回の割合で必要であった。本実施例の膜ろ過水中のマンガン濃度は、試験期間を通して0.005mg/L以下であった。   As is clear from FIG. 5 (b), since a part of manganese dioxide accumulated on the film surface was dissolved and removed by regular backwashing with oxalic acid, it is possible to delay the timing of large-scale chemical cleaning. there were. However, it is not possible to remove all the manganese dioxide on the membrane surface by periodic backwashing with oxalic acid, and after the backwashing with oxalic acid, the membrane filtration differential pressure temporarily decreases, but suddenly after filtration is resumed. An increase in membrane filtration differential pressure was observed, and then backwashing with oxalic acid was required on average once every three days. The manganese concentration in the membrane filtered water of this example was 0.005 mg / L or less throughout the test period.

<実施例3>
定期的なシュウ酸による逆流洗浄を、膜ろ過差圧が25℃において25kPaに達した時点で実施し、その他の条件は実施例1と同様にした。
<Example 3>
Periodic backwashing with oxalic acid was carried out when the membrane filtration differential pressure reached 25 kPa at 25 ° C., and the other conditions were the same as in Example 1.

膜ろ過差圧の経時変化を図5(c)に示す。   The change with time of the membrane filtration differential pressure is shown in FIG.

図5(c)から明らかなように、図3の第3段階目を迎える前に、シュウ酸による逆流洗浄を実施したため、長期間の安定運転が可能であった。しかしながら、本実施例では、シュウ酸による逆流洗浄は、平均して2日に1回の割合で必要であった。本実施例の膜ろ過水中のマンガン濃度は、試験期間を通して0.005mg/L以下であった。   As is clear from FIG. 5 (c), since the backwashing with oxalic acid was performed before the third stage of FIG. 3 was reached, stable operation for a long period of time was possible. However, in this example, backwashing with oxalic acid was required on average once every two days. The manganese concentration in the membrane filtered water of this example was 0.005 mg / L or less throughout the test period.

<比較例1>
定期的なシュウ酸による逆流洗浄を行わず、その他の条件は実施例1と同様にした。
<Comparative Example 1>
Periodic backwashing with oxalic acid was not performed, and other conditions were the same as in Example 1.

膜ろ過差圧の経時変化を図5(d)に示す。   The change with time of the membrane filtration differential pressure is shown in FIG.

図5(d)から明らかなように、膜面に蓄積する二酸化マンガンによって徐々に膜ろ過差圧が上昇し、僅か1ヶ月間弱の連続運転で差圧限界に達し運転停止せざるを得なくなった。なお、膜ろ過水中のマンガン濃度は、試験期間を通して0.005mg/L以下であった。   As is apparent from FIG. 5 (d), the pressure difference in membrane filtration gradually increases due to manganese dioxide accumulated on the membrane surface, and the pressure limit is reached in continuous operation for a little less than one month, and the operation must be stopped. It was. The manganese concentration in the membrane filtered water was 0.005 mg / L or less throughout the test period.

本発明は、上水分野だけでなく、各種用水、廃水等であっても、原水中に溶解性マンガンを含む原水の膜ろ過プロセスであれば適用可能である。   The present invention is applicable not only to the field of water supply, but also to various irrigation waters, wastewaters, etc., as long as it is a membrane filtration process of raw water containing soluble manganese in the raw water.

本発明にかかる装置の一実施様態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one embodiment of the apparatus concerning this invention. 本発明にかかる装置の別の一実施様態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another one embodiment of the apparatus concerning this invention. 高濃度の懸濁性マンガンを含む原水を連続的に膜ろ過運転した際の一般的な膜ろ過差圧の経時変化を模式的に示したものである。FIG. 2 schematically shows a change over time of a general membrane filtration differential pressure when raw water containing high-concentration suspended manganese is continuously subjected to membrane filtration operation. 実施例で用いた装置の模式図である。It is a schematic diagram of the apparatus used in the Example. 実施例、比較例における膜ろ過差圧の経時変化である。It is a time-dependent change of the membrane filtration differential pressure in an Example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1 原水タンク
2 生産水タンク
3 酸及び/又は還元剤の貯蔵タンク
4 マンガン酸化手段
5 原水ポンプ
6 逆洗ポンプ
7 酸及び/又は還元剤の添加ポンプ
8 膜モジュール
9 浸漬槽
10 次亜塩素酸ナトリウムの貯蔵タンク
11 次亜塩素酸ナトリウムの添加ポンプ
12 過マンガン酸カリウムの添加ポンプ
13 過マンガン酸カリウムの貯蔵タンク
14 攪拌機
15 ブロア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Raw water tank 2 Production water tank 3 Acid and / or reducing agent storage tank 4 Manganese oxidation means 5 Raw water pump 6 Backwash pump 7 Acid and / or reducing agent addition pump 8 Membrane module 9 Immersion tank 10 Sodium hypochlorite Storage tank 11 Sodium hypochlorite addition pump 12 Potassium permanganate addition pump 13 Potassium permanganate storage tank 14 Stirrer 15 Blower

Claims (5)

溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び/又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得る造水方法であって、前記溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを有し、前記ろ過工程と前記洗浄工程とを繰り返すとともに、更に定期的に、前記膜モジュールに対してろ過工程における通水方向とは逆方向から酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水を供給することを特徴とする造水方法。   A method for producing raw water by filtering raw water containing soluble manganese through a membrane module equipped with a microfiltration membrane and / or an ultrafiltration membrane, wherein at least a part of the soluble manganese is oxidized A filtration step of filtering raw water with a membrane module, and a washing step of the membrane module; repeating the filtration step and the washing step; and further periodically passing water in the filtration step to the membrane module A fresh water generation method comprising supplying wash water containing an acid and / or a reducing agent from a direction opposite to a direction. 溶解性マンガンを含有する原水を精密ろ過膜及び/又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールでろ過して処理水を得る造水方法であって、前記溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させた原水を膜モジュールでろ過するろ過工程と、該膜モジュールの洗浄工程とを有し、前記ろ過工程と前記洗浄工程とを繰り返すとともに、更に定期的に前記膜モジュールの原水側に酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水を供給することを特徴とする造水方法。   A method for producing raw water by filtering raw water containing soluble manganese through a membrane module equipped with a microfiltration membrane and / or an ultrafiltration membrane, wherein at least a part of the soluble manganese is oxidized It has a filtration step of filtering raw water with a membrane module and a washing step of the membrane module, and repeats the filtration step and the washing step, and further periodically adds acid and / or reduction to the raw water side of the membrane module. A fresh water generation method characterized by supplying cleaning water containing an agent. 前記酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水の供給を、膜ろ過差圧の上昇速度または膜ろ過差圧に応じて実施することを特徴とする、請求項1または2に記載の造水方法。   The fresh water generation method according to claim 1 or 2, wherein the supply of the washing water containing the acid and / or the reducing agent is performed in accordance with an increase rate of the membrane filtration differential pressure or a membrane filtration differential pressure. . 前記酸及び/又は還元剤を含有する洗浄水の供給を、膜ろ過差圧が所定値を越えた際に実施することを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の造水方法。   The fresh water generation method according to claim 1 or 2, wherein the supply of the washing water containing the acid and / or the reducing agent is carried out when a membrane filtration differential pressure exceeds a predetermined value. 原水に含有する溶解性マンガンの少なくとも一部を酸化させるマンガン酸化手段と、該マンガン酸化手段よりも後段に設けられる、精密ろ過膜及び/又は限外ろ過膜を備えた膜モジュールと、該膜モジュールの洗浄水に酸及び/又は還元剤を添加する添加手段とを備えていることを特徴とする造水装置。   Manganese oxidizing means for oxidizing at least a part of soluble manganese contained in raw water, a membrane module provided with a microfiltration membrane and / or an ultrafiltration membrane provided downstream from the manganese oxidizing means, and the membrane module And an addition means for adding an acid and / or a reducing agent to the washing water.
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