JP2018089598A

JP2018089598A - Water treating device

Info

Publication number: JP2018089598A
Application number: JP2016237401A
Authority: JP
Inventors: 教信佐野; Kazunobu Sano
Original assignee: KOTOBUKI KAKOKI KK
Current assignee: KOTOBUKI KAKOKI KK
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-06-14

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water treating device capable of reducing rise of filtration resistance in a filtration membrane and suppressing production of bio slime.SOLUTION: In a water treating device 1, ultraviolet oxidation is carried out in an ultraviolet oxidation tower 4 before water is treated in a membrane filtration module 6. A discharge tube 53 provided in a quartz jacket 51 emits ultraviolet rays in the ultraviolet oxidation tower 4 and thus an organic material contained in the water is oxidized and decomposed. The discharge tube 53 emits ultraviolet rays having wavelengths of 185 nm which reacts with air to produce ozone. Ozonated air containing the ozone produced in the quartz jacket 51 is discharged into a reaction cylinder 40. OH radicals are generated by a reaction of the ozone with the ultraviolet rays and the oxidation of the organic material is promoted. Thus, adsorption and capture to a surface and micro pores of the filtration membrane are decreased in the membrane filtration module 6, and rise of filtration resistance can be reduced. The water is sterilized by ozone and thus production of bio slime is suppressed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、水処理装置に関する。 The present invention relates to a water treatment apparatus.

近年、水の高度処理技術としてＭＦやＵＦ、ＲＯ等の膜処理を備えた水処理装置が普及してきている（例えば、特許文献１参照）。この膜処理においては、水に含まれる有機物が原因となるファウリングが問題になってきている。有機物を含有する水を膜濾過した場合、微生物の増殖により、その代謝物であるスライム、即ちバイオスライムが生成され、これが膜面に付着し濾過抵抗を増大させ、かつ濾過速度を著しく低下させる原因となる。膜面を汚染する成分は有機物のほかに種々の無機成分も存在するが、無機成分においては酸・アルカリによる洗浄でほぼ汚染物が除去させるものの、有機汚染についてはアルカリ洗浄や酸化剤による分解が試みられているが、何れも完全な処理がなされていない。バイオスライムを防止する方法としては、前処理として殺菌を行うのが常法であり、例えば、化学薬品による殺菌方法、オゾンによる殺菌方法（例えば、特許文献２参照）等がある。 In recent years, water treatment apparatuses equipped with membrane treatment such as MF, UF, and RO have become widespread as advanced water treatment techniques (see, for example, Patent Document 1). In this membrane treatment, fouling caused by organic substances contained in water has become a problem. When water containing organic matter is filtered through a membrane, the growth of microorganisms produces its metabolite slime, i.e., bioslime, which adheres to the membrane surface and increases filtration resistance and causes a significant decrease in filtration rate. It becomes. In addition to organic substances, there are various inorganic components that contaminate the membrane surface. Inorganic components can be removed by acid / alkali cleaning, but organic contamination can be decomposed by alkali cleaning or oxidizing agents. Attempts have been made, but none have been fully processed. As a method for preventing bioslime, it is usual to perform sterilization as a pretreatment. Examples thereof include a sterilization method using chemicals and a sterilization method using ozone (for example, see Patent Document 2).

特許第５７０１６４８号公報Japanese Patent No. 5701648 特開２００７−８３１５５号公報JP 2007-83155 A

化学薬品による殺菌方法は、次亜塩素酸ナトリウムに代表されるもので、最も一般的であるが、多くの場合制菌作用のみにとどまる。完全な滅菌に至らないため、薬効成分が消失した場合、細菌類が賦活することが知られている。オゾンによる殺菌方法は完全な滅菌が可能であるが、有機物濃度が高い場合には多量のオゾンを要するため、コスト上問題がある。さらに、これらの方法は微生物を不活性化してバイオスライムの生成を抑制するという観点からは一定の効果が期待されるが、対象水にすでに有機物やバイオスライムが含まれている場合は効果が少ない。 The chemical sterilization method is typified by sodium hypochlorite, and is the most common, but in many cases only the antibacterial action. Since sterilization is not achieved, it is known that bacteria are activated when a medicinal component disappears. Although the sterilization method using ozone is capable of complete sterilization, a large amount of ozone is required when the organic substance concentration is high, which is problematic in terms of cost. Furthermore, these methods are expected to have a certain effect from the viewpoint of inactivating microorganisms and suppressing the production of bioslime, but are less effective when the target water already contains organic matter or bioslime. .

本発明の目的は、濾過膜における濾過抵抗の上昇を少なくし、且つバイオスライムの生成を抑制できる水処理装置を提供することである。 The objective of this invention is providing the water treatment apparatus which can suppress the raise of the filtration resistance in a filtration membrane, and can suppress the production | generation of a bioslime.

（１）本発明の水処理装置は、有機物を含有する水を、濾過膜で処理する濾過手段を備えた水処理装置において、前記濾過手段で処理する前に、水の前処理を行う前処理手段を備え、前記前処理手段は、水が注入される反応槽と、前記反応槽内に設けられたジャケットと、前記ジャケット内に設けられ、少なくとも空気と反応してオゾンを生成する波長の紫外線を発光する紫外線発光部と、前記ジャケット内に空気を供給する空気供給管と、前記ジャケット内で、前記紫外線発光部が発光する紫外線と空気が接触して生成したオゾンを含有するオゾン化空気を、前記反応槽の下部から前記反応槽内に放出するオゾン化空気管とを備えたことを特徴とする。前処理手段の反応槽には、有機物を含有する水が注入される。反応槽内にはジャケットが設けられ、そのジャケット内には紫外線発光部が設けられている。紫外線発光部が発光する紫外線により、水中に含まれる有機物が酸化分解されるので、有機物分子の低分子化又は無機化（Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２まで分解）を促進させることができる。これにより、以後の濾過手段において、その粘着性を低め、濾過膜面や細孔への吸着や抑留を少なくし、濾過抵抗の上昇を少なくできるので、濾過膜において水を通り易くすることができる。一方、空気供給管からジャケット内に空気が供給されると、ジャケット内では、紫外線発光部が発光する紫外線と空気が接触してオゾンが生成する。なお、ジャケットの内部は、反応槽の内部と仕切られていればよい。オゾンを含有するオゾン化空気は、オゾン化空気管によって、反応槽の下部から反応槽内に放出される。オゾンと紫外線の反応によりＯＨラジカルが発生するので、有機物の酸化をさらに促進させることが出来る。また、水中の微生物はオゾンによって殺菌されるので、以後の経路において、微生物の増殖が起きないので二次的なバイオスライムの生成を抑制できる。なお、前処理手段は、濾過手段の濾過膜を逆洗する逆洗手段をさらに備えるとよい。上記の通り、水中に含まれる有機物が酸化分解されることによって、共存する微粒子への有機物吸着が少なくなるので、微粒子自体の接着性が減少し、流水による剥離が容易となり、逆洗手段による濾過膜の逆洗の洗浄効果を高めることができる。 (1) A water treatment apparatus according to the present invention is a pretreatment for pretreatment of water before treating with water using a filtration means for treating water containing organic matter before the treatment with the filtration means. The pretreatment means includes a reaction tank into which water is injected, a jacket provided in the reaction tank, and an ultraviolet ray having a wavelength provided in the jacket and generating ozone by reacting with at least air. An ultraviolet light emitting section that emits light, an air supply pipe that supplies air into the jacket, and ozonized air containing ozone generated by contact between the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting section and air in the jacket. And an ozonized air pipe that is discharged from the lower part of the reaction tank into the reaction tank. Water containing an organic substance is injected into the reaction tank of the pretreatment means. A jacket is provided in the reaction tank, and an ultraviolet light emitting part is provided in the jacket. Since the organic substance contained in the water is oxidatively decomposed by the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting part, it is possible to promote the lowering of the molecular weight or the mineralization (decomposition to H ₂ O and CO ₂ ) of the organic molecule. As a result, in the subsequent filtration means, the adhesiveness can be lowered, adsorption and retention on the filtration membrane surface and pores can be reduced, and the increase in filtration resistance can be reduced, so that water can easily pass through the filtration membrane. . On the other hand, when air is supplied from the air supply pipe into the jacket, ozone is generated in the jacket by contacting the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting portion with the air. The inside of the jacket may be partitioned from the inside of the reaction tank. Ozonated air containing ozone is discharged from the lower part of the reaction tank into the reaction tank by the ozonized air tube. Since OH radicals are generated by the reaction between ozone and ultraviolet rays, it is possible to further promote the oxidation of organic substances. In addition, since the microorganisms in the water are sterilized by ozone, the growth of microorganisms does not occur in the subsequent route, so that the production of secondary bioslime can be suppressed. The pretreatment means may further include backwashing means for backwashing the filtration membrane of the filtering means. As described above, the organic matter contained in the water is oxidatively decomposed to reduce the adsorption of the organic matter to the coexisting fine particles, thereby reducing the adhesion of the fine particles themselves, facilitating separation by running water, and filtration by backwashing means. The cleaning effect of the backwashing of the membrane can be enhanced.

（２）前記濾過手段は、精密濾過、及び限外濾過のうち何れかの濾過膜で水を処理するとよい。これにより、水中の有機物を効果的に濾過できる。なお、濾過膜の材質は強い耐薬品性を有するものが好ましく、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、セルロース、ポリスルホン等を使用することができる。濾過の継続によって膜抵抗が上昇したときは、例えば酸及びアルカリによる薬剤洗浄を行うことで、濾過性能の向上を図ることができる。 (2) The filtration means may treat water with a filtration membrane of microfiltration and ultrafiltration. Thereby, the organic substance in water can be filtered effectively. The material of the filtration membrane is preferably one having strong chemical resistance, and for example, PVDF (polyvinylidene fluoride), cellulose, polysulfone, or the like can be used. When the membrane resistance increases due to continuous filtration, the filtration performance can be improved by, for example, chemical cleaning with acid and alkali.

（３）前記濾過手段は、逆浸透膜で水を処理するものであって、前記濾過手段で処理する前に、前記前処理手段で前処理した際に水に残存するオキシダントを活性炭で除去するオキシダント除去手段を備えるとよい。逆浸透膜を用いることによって、水中の有機物を効果的に濾過すると共に脱塩する。これにより、逆浸透膜で塩分が分離された透過水と濃縮水とに分けることができる。活性炭は、前処理手段で生じたオゾン等のオキシダントを分解して除去するので、逆浸透膜を保護できる。 (3) The filtration means treats water with a reverse osmosis membrane, and removes the oxidant remaining in the water with activated carbon when pretreated with the pretreatment means before treating with the filtration means. An oxidant removing means may be provided. By using a reverse osmosis membrane, organic substances in water are effectively filtered and desalted. Thereby, it can divide into the permeated water from which salt content was isolate | separated with the reverse osmosis membrane, and concentrated water. Since activated carbon decomposes and removes oxidants such as ozone generated by the pretreatment means, the reverse osmosis membrane can be protected.

（４）第一態様は、前記前処理手段で前記前処理を行う前に、次亜塩素酸ナトリウムを水に添加する次亜塩素酸ナトリウム添加手段を備えるとよい。これにより、有機物の酸化、及び微生物の殺菌を促進させることができる。 (4) A 1st aspect is good to provide the sodium hypochlorite addition means which adds sodium hypochlorite to water, before performing the said pretreatment by the said pretreatment means. Thereby, oxidation of organic matter and sterilization of microorganisms can be promoted.

（５）第一態様は、前記前処理手段で前記前処理を行う前に、水に含まれる鉄とマンガンを除去する鉄・マンガン除去手段を備えるとよい。これにより、紫外線発光部から発光される紫外線を有効に利用できる。 (5) A 1st aspect is good to provide the iron and manganese removal means which removes the iron and manganese which are contained in water, before performing the said pretreatment by the said pretreatment means. Thereby, the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet light emitting part can be effectively used.

（６）第一態様の空気と反応してオゾンを生成する波長の紫外線とは、少なくとも１８５ｎｍの波長を有する紫外線であるとよい。１８５ｎｍの紫外線により空気中の酸素が励起されるので、オゾン化空気を容易に生成できる。 (6) The ultraviolet ray having a wavelength that reacts with the air of the first aspect to generate ozone is preferably an ultraviolet ray having a wavelength of at least 185 nm. Oxygen in the air is excited by the ultraviolet rays of 185 nm, so that ozonized air can be easily generated.

上述した（１）から（６）の発明は、任意に組み合わせることができる。例えば（１）の全部または一部を備えずに他の（２）から（６）の少なくともいずれか１つの構成を備えたものとしても良い。但し特に、（１）の構成を備えて、（２）から（６）の少なくともいずれか１つの構成と組み合わせを備えると良い。また（１）から（６）の任意の構成要素を抽出し、組み合わせても良い。本願出願人はこれらのような構成についても特許権を取得する意思を有する。 The above inventions (1) to (6) can be arbitrarily combined. For example, not all or a part of (1) may be provided but at least one of the other configurations (2) to (6) may be provided. However, in particular, the configuration (1) may be provided, and at least one of the configurations (2) to (6) may be provided. Further, any constituent elements (1) to (6) may be extracted and combined. The applicant of the present application intends to obtain a patent right for such a configuration.

水処理装置１のフロー図である。1 is a flow diagram of a water treatment device 1. FIG. 紫外線酸化塔４の構造を示す縦断面図である。2 is a longitudinal sectional view showing the structure of an ultraviolet oxidation tower 4. FIG. 試験１の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of Test 1. 水処理装置１００のフロー図である。It is a flowchart of the water treatment apparatus 100. 試験２の結果を示すグラフである。6 is a graph showing the results of Test 2.

以下、図面を参照し、本発明の第１，第２実施形態を説明する。なお、参照する図面は本発明が採用し得る技術的特徴を説明する為に用いられるものである。図面に記載した各処理工程、及び装置構成等はそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例である。 Hereinafter, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The drawings to be referred to are used for explaining technical features that can be adopted by the present invention. Each processing step, apparatus configuration, and the like described in the drawings are merely illustrative examples, not limited to this.

−第１実施形態−
図１を参照し、水処理装置１の構成を説明する。水処理装置１は、原水槽２、砂濾過塔３、紫外線酸化塔４、中継槽５、膜濾過モジュール６、処理水槽７等を備える。原水槽２は原水を貯留する。本装置で処理される原水とは、少なくとも有機物を含有する水であって、例えば地下水、工場廃水、生活排水等である。砂濾過塔３は、原水槽２から供給される原水を濾過して第一処理水を得る。砂濾過塔３は、例えば、密閉タンク内に砂利等の支持層の上に濾材を充填し、水を上から下に圧送して濾過する一般的な濾過方式を採用する。濾材には、その用途、条件に応じて、砂、アンスラサイト、ガーネットや人工濾材のゼオライト、セラミック等の濾材を用い、さらに粒径、比重、品種などの異なるものを積層することにより、濾過性能を高めることができる。 -First embodiment-
With reference to FIG. 1, the structure of the water treatment apparatus 1 is demonstrated. The water treatment apparatus 1 includes a raw water tank 2, a sand filtration tower 3, an ultraviolet oxidation tower 4, a relay tank 5, a membrane filtration module 6, a treated water tank 7, and the like. The raw water tank 2 stores raw water. The raw water to be treated by this apparatus is water containing at least organic substances, such as ground water, factory waste water, domestic waste water, and the like. The sand filtration tower 3 filters the raw water supplied from the raw water tank 2 to obtain first treated water. The sand filtration tower 3 employs a general filtration method in which, for example, a filter medium is filled in a sealed tank on a support layer such as gravel, and water is pumped from the top to the bottom for filtration. Depending on the application and conditions, filter media such as sand, anthracite, garnet, artificial filter media such as zeolite, ceramic, etc., and further laminating particles with different particle sizes, specific gravity, varieties, etc. Can be increased.

紫外線酸化塔４は、砂濾過塔３から供給される第一処理水を紫外線及びオゾンで酸化して、第二処理水を得る。紫外線酸化塔４の具体的な構造と処理の仕組みは後述する。中継槽５は、紫外線酸化塔４で処理された第二処理水を一旦貯留する。膜濾過モジュール６は、中継槽５から供給される第二処理水を膜濾過して第三処理水（透過水）を生成する。膜濾過モジュール６は、例えば、周知の精密濾過（ＭＦ）や、限外濾過（ＵＦ）等を適用できる。膜濾過のエレメントは中空糸が集合した形状のもので、濾過精度は例えば０．０１μｍである。これにより、第二処理水中の微粒子は完全に除去される。処理水槽７は、膜濾過モジュール６から供給される第三処理水を貯留する。第三処理水は、最終処理水である。 The ultraviolet oxidation tower 4 oxidizes the first treated water supplied from the sand filtration tower 3 with ultraviolet rays and ozone to obtain second treated water. The specific structure and processing mechanism of the ultraviolet oxidation tower 4 will be described later. The relay tank 5 temporarily stores the second treated water treated by the ultraviolet oxidation tower 4. The membrane filtration module 6 membrane-filters the second treated water supplied from the relay tank 5 to generate third treated water (permeated water). For the membrane filtration module 6, for example, well-known microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), or the like can be applied. The membrane filtration element has a shape in which hollow fibers are gathered, and the filtration accuracy is, for example, 0.01 μm. Thereby, the fine particles in the second treated water are completely removed. The treated water tank 7 stores the third treated water supplied from the membrane filtration module 6. The third treated water is the final treated water.

原水槽２と砂濾過塔３との間には、配管２１が接続されている。砂濾過塔３と紫外線酸化塔４との間には、配管２２が接続されている。紫外線酸化塔４と中継槽５との間には、配管２３が接続されている。中継槽５と膜濾過モジュール６との間には、配管２４が接続されている。膜濾過モジュール６と処理水槽７との間には、配管２５が接続されている。中継槽５と配管２２に設けられた接続部２２Ａとの間には、配管２９が接続されている。 A pipe 21 is connected between the raw water tank 2 and the sand filtration tower 3. A pipe 22 is connected between the sand filtration tower 3 and the ultraviolet oxidation tower 4. A pipe 23 is connected between the ultraviolet oxidation tower 4 and the relay tank 5. A pipe 24 is connected between the relay tank 5 and the membrane filtration module 6. A pipe 25 is connected between the membrane filtration module 6 and the treated water tank 7. A pipe 29 is connected between the relay tank 5 and the connecting portion 22 A provided in the pipe 22.

配管２１の途中には、濾過ポンプ８が設けられている。濾過ポンプ８は、原水槽２内に貯留する原水を砂濾過塔３に向けて送出する。配管２１における濾過ポンプ８の下流側には、接続部２１Ａが設けられている。接続部２１Ａには、排水管３０が接続されている。配管２４の途中には、濾過ポンプ１０が設けられている。濾過ポンプ１０は、中継槽５に貯留された第二処理水を膜濾過モジュール６に向けて送出する。配管２４における濾過ポンプ１０の下流側には、弁３１が設けられている。配管２４における弁３１と膜濾過モジュール６との間には、接続部２４Ａが設けられている。接続部２４Ａには、排水管２６が接続されている。排水管２６の途中には、弁３２が設けられている。膜濾過モジュール６の上部に設けられた出口（図示略）には、排水管２７が接続されている。排水管２７には、弁３３が設けられている。配管２５の下流側出口の手前には、弁３４が設けられている。配管２５における弁３４よりも上流側には、接続部２５Ａが設けられている。接続部２５Ａと処理水槽７の下部に設けられた流出口（図示略）との間には、配管２８が接続されている。配管２８の途中には、弁３５が設けられている。配管２９の途中には、逆洗ポンプ９が設けられている。 A filtration pump 8 is provided in the middle of the pipe 21. The filtration pump 8 sends the raw water stored in the raw water tank 2 toward the sand filtration tower 3. A connecting portion 21 A is provided on the downstream side of the filtration pump 8 in the pipe 21. A drain pipe 30 is connected to the connecting portion 21A. A filtration pump 10 is provided in the middle of the pipe 24. The filtration pump 10 sends the second treated water stored in the relay tank 5 toward the membrane filtration module 6. A valve 31 is provided on the downstream side of the filtration pump 10 in the pipe 24. A connecting portion 24 A is provided between the valve 31 and the membrane filtration module 6 in the pipe 24. A drain pipe 26 is connected to the connecting portion 24A. A valve 32 is provided in the middle of the drain pipe 26. A drain pipe 27 is connected to an outlet (not shown) provided in the upper part of the membrane filtration module 6. The drain pipe 27 is provided with a valve 33. A valve 34 is provided in front of the downstream outlet of the pipe 25. A connecting portion 25 A is provided on the upstream side of the valve 34 in the pipe 25. A pipe 28 is connected between the connecting portion 25 A and an outlet (not shown) provided in the lower part of the treated water tank 7. A valve 35 is provided in the middle of the pipe 28. A backwash pump 9 is provided in the middle of the pipe 29.

図２を参照し、紫外線酸化塔４の構造を説明する。紫外線酸化塔４は、円筒形の密閉された反応筒４０を備える。反応筒４０の上部には、流入管４１が設けられている。流入管４１には、配管２２の下流側端部(図１参照）が接続されている。それ故、配管２２を流れる第一処理水は、流入管４１から反応筒４０の内部に流入する。反応筒４０の下部には、流出管４２が設けられている。流出管４２には、配管２３の上流側端部（図１参照）が接続されている。それ故、反応筒４０内で処理された第二処理水は、流出管４２から流出し、配管２３を流れる。なお、本実施形態では、流入管４１は反応筒４０の上部に、流出管４２は反応筒４０の下部に設けられていることから、第一処理水は反応筒４０の上部から下部に向けて流れるが、例えば、流入管４１を反応筒４０の下部に、流出管４２を反応筒４０の上部に設けてもよい。この場合、第一処理水は反応筒４０の下部からを上部に向けて流れる。 The structure of the ultraviolet oxidation tower 4 will be described with reference to FIG. The ultraviolet oxidation tower 4 includes a cylindrical sealed reaction cylinder 40. An inflow pipe 41 is provided at the top of the reaction tube 40. A downstream end (see FIG. 1) of the pipe 22 is connected to the inflow pipe 41. Therefore, the first treated water flowing through the pipe 22 flows into the reaction tube 40 from the inflow pipe 41. An outflow pipe 42 is provided at the bottom of the reaction tube 40. An upstream end (see FIG. 1) of the pipe 23 is connected to the outflow pipe 42. Therefore, the second treated water treated in the reaction cylinder 40 flows out from the outflow pipe 42 and flows through the pipe 23. In this embodiment, since the inflow pipe 41 is provided at the upper part of the reaction cylinder 40 and the outflow pipe 42 is provided at the lower part of the reaction cylinder 40, the first treated water is directed from the upper part to the lower part of the reaction cylinder 40. For example, the inflow pipe 41 may be provided in the lower part of the reaction cylinder 40 and the outflow pipe 42 may be provided in the upper part of the reaction cylinder 40. In this case, the first treated water flows from the lower part of the reaction tube 40 toward the upper part.

紫外線酸化塔４の内側には、円筒形の石英ジャケット５１が設けられている。石英ジャケット５１の内側には、放電管５３と空気供給管５２が設けられている。放電管５３には電源５０が接続されている。空気供給管５２の上端部５２Ａには、図示外のエアコンプレッサが配管を介して接続されている。それ故、空気供給管５２は、放電管５３の下方から空気を放出する。 A cylindrical quartz jacket 51 is provided inside the ultraviolet oxidation tower 4. A discharge tube 53 and an air supply tube 52 are provided inside the quartz jacket 51. A power supply 50 is connected to the discharge tube 53. An air compressor (not shown) is connected to the upper end portion 52A of the air supply pipe 52 through a pipe. Therefore, the air supply tube 52 discharges air from below the discharge tube 53.

放電管５３は、例えば低圧水銀灯を用いることができる。低圧水銀灯（低圧ＵＶランプ）は、点灯中の水銀蒸気圧が１００Ｐａ以下の水銀蒸気中のアーク放電の発光を利用する周知の放電ランプである。低圧水銀灯の発する主な紫外線は２５４ｎｍであり、この波長には殺菌効果があり、さらに酸化剤と反応して、ＯＨラジカルを生成する。ＯＨラジカルは有機物を分解する。この低圧水銀灯は１８５ｎｍの紫外線も発する。この紫外線は酸素（空気）との接触により酸素を励起してオゾン化空気を生成する。石英ジャケット５１内で生成されたオゾン化空気は、オゾン化空気管５４により取り出され、これを紫外線酸化塔４の反応筒４０内の下部に設けた散気管５５から放出して拡散させる。これにより、撹拌効果が与えられ、且つＯＨラジカルを発生させ有機物の酸化を促進させることができる。 As the discharge tube 53, for example, a low-pressure mercury lamp can be used. A low-pressure mercury lamp (low-pressure UV lamp) is a well-known discharge lamp that uses arc discharge light emission in mercury vapor having a mercury vapor pressure of 100 Pa or less during operation. The main ultraviolet ray emitted from the low-pressure mercury lamp is 254 nm. This wavelength has a bactericidal effect, and further reacts with an oxidizing agent to generate OH radicals. OH radicals decompose organic matter. This low-pressure mercury lamp also emits 185 nm ultraviolet light. This ultraviolet ray excites oxygen by contact with oxygen (air) to generate ozonized air. The ozonized air generated in the quartz jacket 51 is taken out by the ozonized air tube 54 and is released from the diffuser tube 55 provided in the lower part of the reaction tube 40 of the ultraviolet oxidation tower 4 to be diffused. Thereby, a stirring effect is given, and OH radicals can be generated to promote the oxidation of organic substances.

図１，図２を参照し、水処理装置１による水処理工程を説明する。水処理時、弁３１を開、弁３２を閉、弁３３を開、弁３４を開、弁３５を閉に調整する。濾過ポンプ８が駆動すると、原水槽２に貯留された原水が、配管２１を流れて砂濾過塔３に送られる。砂濾過塔３では、原水に含まれる濁質が除去される。濁質には、地下水であれば、例えば植物などが微生物による分解を経て形成された最終生成物であるフミン質（腐植物質）等が含まれる。なお、原水に鉄やマンガンを含む場合は、配管２１を流れる濾過前の原水に対し、酸化剤（例えば次亜塩素酸ナトリウム等）や、凝集剤（例えばポリ塩化アルミニウム等）をポンプ（図示略）等で注入するとよい。酸化剤は鉄やマンガンを酸化する為、凝集剤は微粒子を凝集し濾過による除去を完全にする為である。砂濾過塔３で処理された第一処理水は、濾過ポンプ８の吐出圧によって、配管２２を流れ、紫外線酸化塔４に送られる。 With reference to FIG. 1, FIG. 2, the water treatment process by the water treatment apparatus 1 is demonstrated. During water treatment, the valve 31 is opened, the valve 32 is closed, the valve 33 is opened, the valve 34 is opened, and the valve 35 is closed. When the filtration pump 8 is driven, the raw water stored in the raw water tank 2 flows through the pipe 21 and is sent to the sand filtration tower 3. In the sand filtration tower 3, turbidity contained in the raw water is removed. In the case of groundwater, turbidity includes, for example, humic substances (humic substances) that are final products formed by decomposition of plants and the like by microorganisms. When the raw water contains iron or manganese, an oxidizing agent (for example, sodium hypochlorite) or a flocculant (for example, polyaluminum chloride) is pumped (not shown) with respect to the raw water before filtration flowing through the pipe 21. ) Etc. The oxidizing agent oxidizes iron and manganese, and the aggregating agent aggregates fine particles and completes removal by filtration. The first treated water treated in the sand filtration tower 3 flows through the pipe 22 by the discharge pressure of the filtration pump 8 and is sent to the ultraviolet oxidation tower 4.

なお、砂濾過塔３では定期的に濾材の逆洗が行われる。逆洗ポンプ９を駆動することにより、中継槽５に貯留された第二処理水が配管２９、接続部２２Ａ、及び配管２２を流れ、砂濾過塔３の下部から内部に流入する。第二処理水は、砂濾過塔３の内部を下から上に流れることによって、濾材を逆洗する。これにより、濾材に捕捉された濁質が除去される。逆洗水は、砂濾過塔３の上部から抜けて、配管２１、接続部２１Ａ、及び排水管３０を流れて排出される。 In the sand filtration tower 3, the filter medium is periodically backwashed. By driving the backwash pump 9, the second treated water stored in the relay tank 5 flows through the pipe 29, the connecting portion 22 A, and the pipe 22 and flows into the inside from the lower part of the sand filtration tower 3. The second treated water flows back from the bottom to the top of the sand filter tower 3 to backwash the filter medium. Thereby, the suspended matter trapped by the filter medium is removed. The backwash water is discharged from the upper part of the sand filtration tower 3 and flows through the pipe 21, the connecting part 21 A, and the drain pipe 30.

紫外線酸化塔４では、流入管４１から反応筒４０内に第一処理水が流量する。反応筒４０内に流入した第一処理水は、放電管５３から発する紫外線によって殺菌される。一方、石英ジャケット５１内に生成されたオゾン化空気は、オゾン化空気管５４を流れ、反応筒４０内の下部に吹き込まれる。オゾンと紫外線が反応することにより、ＯＨラジカルが発生する。このＯＨラジカルによって第一処理水に含有する有機物の酸化が促進される。殺菌及び有機物分解された第二処理水は、配管２３を流れ、中継槽５に一旦貯留される。なお、紫外線酸化塔４において有機物の酸化と殺菌を促進させる為、紫外線酸化塔４に第一処理水が流入する前段（例えば、配管２２）において、次亜塩素酸ナトリウムを第一処理水に加えてもよい。 In the ultraviolet oxidation tower 4, the first treated water flows from the inflow pipe 41 into the reaction tube 40. The first treated water that has flowed into the reaction tube 40 is sterilized by ultraviolet rays emitted from the discharge tube 53. On the other hand, the ozonized air generated in the quartz jacket 51 flows through the ozonized air tube 54 and is blown into the lower part of the reaction tube 40. Reaction between ozone and ultraviolet rays generates OH radicals. Oxidation of the organic substance contained in the first treated water is promoted by this OH radical. The second treated water that has been sterilized and organic matter decomposed flows through the pipe 23 and is temporarily stored in the relay tank 5. In order to promote the oxidation and sterilization of organic substances in the ultraviolet oxidation tower 4, sodium hypochlorite is added to the first treated water in the previous stage (for example, the pipe 22) where the first treated water flows into the ultraviolet oxidation tower 4. May be.

濾過ポンプ１０が駆動すると、中継槽５に貯留された第二処理水が配管２４を流れ、膜濾過モジュール６に送られる。膜濾過モジュール６では、中空糸が集合した濾過エレメントによって、第二処理水中の微粒子が完全に除去される。ここで、上述のように、紫外線酸化塔４においては、一次処理水に含まれる不純物である有機物と微粒子について、紫外線を照射して有機物を酸化分解することにより、有機物分子の低分子化又は無機化（Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２まで分解）が促進されている。これにより、濾過エレメントの濾過膜面への吸着及び濾過膜の細孔（ミクロポア）での抑留を少なくすることができる。また、これにより、共存する微粒子への有機物吸着が少なくなるので、微粒子自体の接着性が減少し、流水による剥離が容易となり、後述する逆洗工程における洗浄効果を高めることができる。さらに、第一処理水の紫外線による完全な滅菌が行われるので、紫外線酸化塔４以後の経路において、微生物の増殖を抑制できる。これにより、濾過膜面において、二次的なバイオスライムの生成を抑制できる。濾過エレメントを透過した透過水は、第三処理水として配管２５を流れて、処理水槽７に貯留される。 When the filtration pump 10 is driven, the second treated water stored in the relay tank 5 flows through the pipe 24 and is sent to the membrane filtration module 6. In the membrane filtration module 6, the fine particles in the second treated water are completely removed by the filtration element in which the hollow fibers are gathered. Here, as described above, in the ultraviolet oxidation tower 4, the organic matter and fine particles, which are impurities contained in the primary treated water, are irradiated with ultraviolet rays to oxidatively decompose the organic matter, thereby reducing the molecular weight of the organic matter or the inorganic matter. (Decomposition to H ₂ O, CO ₂ ) is promoted. Thereby, the adsorption | suction to the filtration membrane surface of a filtration element and the restraint in the pore (micropore) of a filtration membrane can be decreased. Moreover, since organic substance adsorption | suction to the microparticles | fine-particles coexisting decreases by this, the adhesiveness of microparticles | fine-particles itself reduces, peeling by flowing water becomes easy and the washing | cleaning effect in the backwashing process mentioned later can be heightened. Furthermore, since complete sterilization with the ultraviolet rays of the first treated water is performed, the growth of microorganisms can be suppressed in the route after the ultraviolet oxidation tower 4. Thereby, the production | generation of a secondary bioslime can be suppressed in the filtration membrane surface. The permeated water that has passed through the filter element flows through the pipe 25 as third treated water and is stored in the treated water tank 7.

次に、膜濾過モジュール６の逆洗工程を説明する。膜濾過モジュール６の逆洗工程は定期的に行われる。先ず、弁３６を開、弁３３を開として、中空糸が集合した濾過エレメントの下方より空気を送り、濾過エレメントを撹拌（スクラビング）する。上記のように、第二処理水に含まれる微粒子自体の接着性が減少しているので、膜面に付着した汚染物を容易に剥離させることができる。汚染物が剥離した後、弁３１を閉、弁３２を開、弁３３を閉、弁３４を閉、弁３５を開に調整する。この状態で、逆洗ポンプ１１を駆動させる。これにより、処理水槽７に貯留された第三処理水が、配管２８、接続部２５Ａ、及び配管２５を流れ、膜濾過モジュール６内に逆洗水として流入する。逆洗水によって、濾過エレメントから汚染物が剥離し、配管２４、接続部２４Ａ、及び排水管２６を介して外部に排出される。 Next, the back washing process of the membrane filtration module 6 will be described. The back washing process of the membrane filtration module 6 is performed periodically. First, the valve 36 is opened, the valve 33 is opened, air is sent from below the filtration element in which the hollow fibers are gathered, and the filtration element is agitated (scrubbed). As described above, since the adhesion of the fine particles themselves contained in the second treated water is reduced, the contaminants attached to the film surface can be easily peeled off. After the contaminants are removed, the valve 31 is closed, the valve 32 is opened, the valve 33 is closed, the valve 34 is closed, and the valve 35 is opened. In this state, the backwash pump 11 is driven. As a result, the third treated water stored in the treated water tank 7 flows through the pipe 28, the connection portion 25 A, and the pipe 25 and flows into the membrane filtration module 6 as backwash water. Contaminants are separated from the filter element by the backwash water, and are discharged to the outside through the pipe 24, the connecting portion 24 A, and the drain pipe 26.

このようにして、第１実施形態では、膜濾過モジュール６で処理する前に、紫外線酸化塔４で、一次処理水に含まれる不純物である有機物と微粒子について、紫外線を照射して有機物を酸化分解することによって、有機物の低分子化を促進できる。これにより、共存する微粒子への有機物吸着が少なくなるので、微粒子自体の接着性が減少し、流水による剥離が容易となり、所謂後述する逆洗の洗浄効果を高めることができる。さらに、紫外線による完全な滅菌を行うので、以後の経路で微生物の増殖を抑制できる。これにより、濾過膜面において、二次的なバイオスライムの生成を抑制できる。 As described above, in the first embodiment, before the treatment with the membrane filtration module 6, the organic matter and fine particles, which are impurities contained in the primary treated water, are irradiated with ultraviolet rays in the ultraviolet oxidation tower 4 to oxidatively decompose the organic matter. By doing so, it is possible to promote the reduction of the molecular weight of the organic matter. As a result, the organic matter adsorption to the coexisting fine particles is reduced, the adhesiveness of the fine particles themselves is reduced, peeling by flowing water is facilitated, and the so-called backwashing cleaning effect described later can be enhanced. Furthermore, since complete sterilization with ultraviolet rays is performed, the growth of microorganisms can be suppressed by the following route. Thereby, the production | generation of a secondary bioslime can be suppressed in the filtration membrane surface.

次に、第１実施形態の効果を確認する為、水処理装置１で原水を処理した試験１について説明する。試験１の処理条件は以下のとおりである。
・原水の性状：ｐＨ７．３、導電率２１．０ｍＳ／ｍ、濁度５度、色度２５度、鉄１．７ｍｇ／Ｌ、マンガン０．４３ｍｇ／Ｌ、全有機炭素（ＴＯＣ）３．３ｍｇ／Ｌ
・処理水量：２ｍ^３／ｈ
・砂濾過塔３：寸法φ５００×１５００Ｈ
・紫外線酸化塔４：寸法φ３５０×１２００Ｈ、低圧紫外線ランプ（低圧水銀灯）１１０Ｗ×１本を装填
・膜濾過モジュール６：寸法φ２１０×１２００Ｈ Next, in order to confirm the effect of 1st Embodiment, the test 1 which processed raw | natural water with the water treatment apparatus 1 is demonstrated. The processing conditions of Test 1 are as follows.
Properties of raw water: pH 7.3, conductivity 21.0 mS / m, turbidity 5 degrees, chromaticity 25 degrees, iron 1.7 mg / L, manganese 0.43 mg / L, total organic carbon (TOC) 3.3 mg / L
・ Amount of treated water: 2 m ³ / h
・ Sand filtration tower 3: Size φ500 × 1500H
・ Ultraviolet oxidation tower 4: dimension φ350 × 1200H, low pressure ultraviolet lamp (low pressure mercury lamp) 110W × 1 loaded ・ Membrane filtration module 6: dimension φ210 × 1200H

なお、砂濾過塔３には、除鉄・除マンガン濾過剤を充填した。それ故、砂濾過塔３では、原水に含まれる鉄・マンガン等が除去される。除鉄・除マンガンは、紫外線を有効に利用する為の必要な処理である。鉄・マンガンが除去された後、膜濾過の阻害要因となるのは有機物（ＴＯＣ）である。それ故、本実施形態は、この影響を無くす為に紫外線酸化塔４による紫外線酸化を組み入れている。 The sand filtration tower 3 was filled with an iron removal / manganese removal filter agent. Therefore, in the sand filtration tower 3, iron, manganese, etc. contained in the raw water are removed. Iron removal and manganese removal are necessary treatments for effectively using ultraviolet rays. After iron / manganese is removed, organic matter (TOC) is an obstacle to membrane filtration. Therefore, this embodiment incorporates ultraviolet oxidation by the ultraviolet oxidation tower 4 in order to eliminate this influence.

膜濾過モジュール６の膜面積は３０ｍ^２、膜材質は強い耐薬品性を有するＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を用いた。逆洗工程では、３０ｍｉｎ毎に逆洗ポンプ１１を駆動して逆洗水を送った。膜濾過モジュール６の下部より空気を送り、膜面に捕捉された濁質を剥がし取り、外部に流出させた。さらに、濾過の継続により膜抵抗（差圧）が上昇したときは、酸およびアルカリによる薬剤洗浄を行い、濾過性能の回復を行った。 The membrane area of the membrane filtration module 6 was 30 m ² , and the membrane material was PVDF (polyvinylidene fluoride) having strong chemical resistance. In the backwashing process, the backwashing pump 11 was driven every 30 minutes to send backwashing water. Air was sent from the lower part of the membrane filtration module 6 to remove turbidity trapped on the membrane surface and let it flow outside. Further, when the membrane resistance (differential pressure) increased due to the continuation of filtration, chemical cleaning with acid and alkali was performed to recover the filtration performance.

図３を参照し、試験１の結果を説明する。図３は、上記の処理条件で原水を処理したときの濾過時間と濾過抵抗の関係をグラフで示したものである。図３中の線３（ａ）は、本実施形態の水処理装置１で処理した結果である。線３（ｂ）は、水処理装置１から紫外線酸化塔４を省略した従来の水処理装置で処理した結果である。線３（ａ）と線３（ｂ）の何れの場合も、濾過抵抗が上昇した時点で薬剤洗浄を行った。図３のグラフに示すように、線３（ａ）の方が、線３（ｂ）に比べて明らかに濾過抵抗の上昇が少ないことが分かった。また、線３（ａ）の方が、線３（ｂ）に比べて薬剤洗浄後の回復は顕著であった。以上の結果より、第１実施形態の水処理装置１は、従来の水処理装置に比べて、水処理能力を格段に向上できることが立証された。 The result of Test 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship between filtration time and filtration resistance when raw water is treated under the above treatment conditions. A line 3 (a) in FIG. 3 is a result of processing by the water treatment apparatus 1 of the present embodiment. Line 3 (b) is the result of treatment with a conventional water treatment apparatus in which the ultraviolet oxidation tower 4 is omitted from the water treatment apparatus 1. In both cases of line 3 (a) and line 3 (b), chemical cleaning was performed when the filtration resistance increased. As shown in the graph of FIG. 3, it was found that the increase in filtration resistance was clearly smaller in the line 3 (a) than in the line 3 (b). Further, the recovery after the chemical cleaning was more remarkable in the line 3 (a) than in the line 3 (b). From the above result, it was proved that the water treatment apparatus 1 of 1st Embodiment can improve a water treatment capacity markedly compared with the conventional water treatment apparatus.

以上説明したように、第１実施形態の水処理装置１は、有機物を含有する水を濾過膜で処理する膜濾過モジュール６と、その膜濾過モジュール６で処理する前処理として、有機物を含有する水の紫外線酸化を行う紫外線酸化塔４とを備える。紫外線酸化塔４は、反応筒４０、石英ジャケット５１、放電管５３、空気供給管５２、オゾン化空気管５４を備える。反応筒４０には、水が注入される。石英ジャケット５１は、反応筒４０内に設けられている。放電管５３は、石英ジャケット５１内に設けられ、少なくとも空気と反応してオゾンを生成する１８５ｎｍの波長の紫外線を発光する。放電管５３が発光する紫外線により、水中に含まれる有機物が酸化分解されるので、有機物分子の低分子化又は無機化（Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２まで分解）を促進させることができる。これにより、以後の膜濾過モジュール６において、その粘着性を低め、濾過膜面や細孔への吸着や抑留を少なくし、濾過抵抗の上昇を少なくできるので、濾過膜において水を通り易くすることができる。一方、空気供給管５２は、石英ジャケット５１内に空気を供給する。石英ジャケット５１内では、放電管５３が発光する紫外線と空気が接触して生成する。オゾン化空気管５４は、石英ジャケット５１内で生成したオゾンを含有するオゾン化空気を、反応筒４０の下部から反応筒４０内に放出する。オゾンと紫外線の反応によりＯＨラジカルが発生するので、有機物の酸化をさらに促進させることが出来る。また、反応筒４０内の水はオゾンによって殺菌されるので、紫外線酸化塔４以後の経路において、微生物の増殖が起きないので二次的なバイオスライムの生成を抑制できる。 As described above, the water treatment apparatus 1 according to the first embodiment contains an organic substance as a membrane filtration module 6 that treats water containing an organic substance with a filtration membrane and a pretreatment that treats the water with the membrane filtration module 6. And an ultraviolet oxidation tower 4 for performing ultraviolet oxidation of water. The ultraviolet oxidation tower 4 includes a reaction tube 40, a quartz jacket 51, a discharge tube 53, an air supply tube 52, and an ozonized air tube 54. Water is injected into the reaction tube 40. The quartz jacket 51 is provided in the reaction tube 40. The discharge tube 53 is provided in the quartz jacket 51 and emits ultraviolet light having a wavelength of 185 nm that generates ozone by reacting with at least air. Since the organic matter contained in the water is oxidatively decomposed by the ultraviolet rays emitted from the discharge tube 53, it is possible to promote the reduction of the molecular weight or the mineralization (decomposition to H ₂ O and CO ₂ ) of the organic molecules. As a result, in the subsequent membrane filtration module 6, the adhesiveness is lowered, adsorption and retention on the filtration membrane surface and pores can be reduced, and increase in filtration resistance can be reduced, so that water can easily pass through the filtration membrane. Can do. On the other hand, the air supply pipe 52 supplies air into the quartz jacket 51. In the quartz jacket 51, ultraviolet rays emitted from the discharge tube 53 and air are generated in contact with each other. The ozonized air tube 54 discharges ozonized air containing ozone generated in the quartz jacket 51 from the lower part of the reaction tube 40 into the reaction tube 40. Since OH radicals are generated by the reaction between ozone and ultraviolet rays, it is possible to further promote the oxidation of organic substances. Moreover, since the water in the reaction cylinder 40 is sterilized by ozone, the growth of microorganisms does not occur in the path after the ultraviolet oxidation tower 4, so that the production of secondary bioslime can be suppressed.

−第２実施形態−
第１実施形態の水処理装置１（図１参照）は、紫外線酸化塔４と、ＭＦやＵＦを用いた膜濾過モジュール６とを組み合わせたものである。これに対し、第２実施形態の水処理装置１００（図４参照）は、紫外線酸化塔４と、逆浸透膜（ＲＯ）を用いたＲＯモジュール１７とを組み合わせたものである。なお、水処理装置１００の構成は、水処理装置１の構成と一部共通するので、同じ構成については同一符号を付して説明を簡略又は省略すると共に、異なる部分を中心に説明する。 -Second Embodiment-
The water treatment apparatus 1 (see FIG. 1) of the first embodiment is a combination of an ultraviolet oxidation tower 4 and a membrane filtration module 6 using MF or UF. On the other hand, the water treatment apparatus 100 (refer FIG. 4) of 2nd Embodiment combines the ultraviolet oxidation tower 4 and the RO module 17 using a reverse osmosis membrane (RO). In addition, since the structure of the water treatment apparatus 100 is a part in common with the structure of the water treatment apparatus 1, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure, description is simplified or abbreviate | omitted, and it demonstrates centering on a different part.

図４を参照し、水処理装置１００の構成を説明する。水処理装置１００は、原水槽２、砂濾過塔３、紫外線酸化塔４、活性炭塔１５、中継槽５、プレフィルタ１６、ＲＯモジュール１７、処理水槽７等を備える。砂濾過塔３には、濾過砂が充填されている。ここで原水の濁度が除去される。活性炭塔１５は、紫外線酸化塔４で処理された第二処理水を活性炭で濾過し、紫外線酸化塔４で生じたオキシダント（酸化力を有する化学種、本実施形態ではオゾン）を分解して除去する。プレフィルタ１６は、ＲＯモジュール１７で処理する前の第二処理水をさらに濾過する濾過エレメントを備える。ＲＯモジュール１７は、逆浸透膜（ＲＯ膜）を有するＲＯエレメントを備える。逆浸透膜は、水を透過し且つイオンや塩類など水以外の不純物は透過しない性質を有する。ＲＯモジュール１７には、濃縮水を外部に排出する為の排水管６６が設けられている。 With reference to FIG. 4, the structure of the water treatment apparatus 100 is demonstrated. The water treatment apparatus 100 includes a raw water tank 2, a sand filtration tower 3, an ultraviolet oxidation tower 4, an activated carbon tower 15, a relay tank 5, a prefilter 16, an RO module 17, a treated water tank 7, and the like. The sand filtration tower 3 is filled with filtration sand. Here, the turbidity of the raw water is removed. The activated carbon tower 15 filters the second treated water treated in the ultraviolet oxidation tower 4 with activated carbon, and decomposes and removes the oxidant (chemical species having oxidizing power, ozone in this embodiment) generated in the ultraviolet oxidation tower 4. To do. The pre-filter 16 includes a filtration element that further filters the second treated water before being treated by the RO module 17. The RO module 17 includes an RO element having a reverse osmosis membrane (RO membrane). A reverse osmosis membrane has the property of permeating water and not permeating impurities other than water such as ions and salts. The RO module 17 is provided with a drain pipe 66 for discharging concentrated water to the outside.

原水槽２と砂濾過塔３との間には、配管２１が接続されている。砂濾過塔３と紫外線酸化塔４との間には、配管２２が接続されている。紫外線酸化塔４と活性炭塔１５の間には、配管６１が接続されている。活性炭塔１５と中継槽５との間には、配管６２が接続されている。中継槽５とプレフィルタ１６との間には、配管６３が接続されている。プレフィルタ１６とＲＯモジュール１７との間には、配管６４が接続されている。ＲＯモジュール１７と処理水槽７との間には、配管６５が接続されている。 A pipe 21 is connected between the raw water tank 2 and the sand filtration tower 3. A pipe 22 is connected between the sand filtration tower 3 and the ultraviolet oxidation tower 4. A pipe 61 is connected between the ultraviolet oxidation tower 4 and the activated carbon tower 15. A pipe 62 is connected between the activated carbon tower 15 and the relay tank 5. A pipe 63 is connected between the relay tank 5 and the prefilter 16. A pipe 64 is connected between the prefilter 16 and the RO module 17. A pipe 65 is connected between the RO module 17 and the treated water tank 7.

配管２１の途中には、濾過ポンプ８が設けられている。配管６３の途中には、濾過ポンプ７１が設けられている。濾過ポンプ７１は、中継槽５に貯留された第二処理水をプレフィルタ１６に向けて送出する。配管６４の途中には、濾過ポンプ７２が設けられている。濾過ポンプ７２は、プレフィルタ１６で処理された第二処理水を、ＲＯモジュール１７に向けて送出する。 A filtration pump 8 is provided in the middle of the pipe 21. A filtration pump 71 is provided in the middle of the pipe 63. The filtration pump 71 sends the second treated water stored in the relay tank 5 toward the prefilter 16. A filtration pump 72 is provided in the middle of the pipe 64. The filtration pump 72 sends the second treated water treated by the prefilter 16 toward the RO module 17.

図４を参照し、水処理装置１００による水処理工程を説明する。濾過ポンプ８が駆動すると、原水槽２に貯留された原水が、配管２１を流れて砂濾過塔３に送られる。砂濾過塔３では、原水に含まれる濁質が除去される。砂濾過塔３で処理された第一処理水は、濾過ポンプ８の吐出圧によって、配管２２を流れ、紫外線酸化塔４に送られる。紫外線酸化塔４では、第１実施形態と同様に、オゾン化空気が生成され、生成されたオゾン化空気が反応筒４０内に吹き込まれることにより、有機物の酸化が促進される。このようにして、殺菌及び有機物分解された第二処理水は、配管６１を流れ、活性炭塔１５に送られる。活性炭塔１５では、紫外線酸化塔４で処理された第二処理水が活性炭で濾過されることにより、紫外線酸化塔４で第二処理水に残存する微量のオキシダントが分解して除去される。これにより、後段に位置するＲＯモジュール１７のＲＯエレメントを保護できる。活性炭塔１５で処理された第二処理水は配管６２を流れて、中継槽５に一旦貯留される。 With reference to FIG. 4, the water treatment process by the water treatment apparatus 100 is demonstrated. When the filtration pump 8 is driven, the raw water stored in the raw water tank 2 flows through the pipe 21 and is sent to the sand filtration tower 3. In the sand filtration tower 3, turbidity contained in the raw water is removed. The first treated water treated in the sand filtration tower 3 flows through the pipe 22 by the discharge pressure of the filtration pump 8 and is sent to the ultraviolet oxidation tower 4. In the ultraviolet oxidation tower 4, as in the first embodiment, ozonized air is generated, and the generated ozonized air is blown into the reaction tube 40, thereby promoting the oxidation of organic matter. In this way, the second treated water that has been sterilized and decomposed with organic substances flows through the pipe 61 and is sent to the activated carbon tower 15. In the activated carbon tower 15, the second treated water treated in the ultraviolet oxidation tower 4 is filtered with activated carbon, whereby the trace amount of oxidant remaining in the second treated water is decomposed and removed in the ultraviolet oxidation tower 4. Thereby, the RO element of the RO module 17 located in the subsequent stage can be protected. The second treated water treated in the activated carbon tower 15 flows through the pipe 62 and is temporarily stored in the relay tank 5.

濾過ポンプ７１が駆動すると、中継槽５に貯留された第二処理水がプレフィルタ１６に送られる。プレフィルタ１６で濾過された第二処理水は配管６４を流れ、高圧の濾過ポンプ７２の駆動により、ＲＯモジュール１７に送られる。ＲＯモジュール１７では、ＲＯエレメントで第二処理水が脱塩（塩分を分離）され、塩分が分離された透過水と濃縮水とに分離される。ここで、上述のように、紫外線酸化塔４においては、一次処理水に含まれる不純物である有機物と微粒子について、紫外線を照射して有機物を酸化分解することにより、有機物分子の低分子化又は無機化（Ｈ_２Ｏ、ＣＯ_２まで分解）が促進されている。これにより、ＲＯエレメントの濾過膜面への吸着及び濾過膜の細孔（ミクロポア）での抑留を少なくすることができる。また、これにより、共存する微粒子への有機物吸着が少なくなるので、微粒子自体の接着性が減少し、酸やアルカリ等による薬剤洗浄の効果を高めることができる。濃縮水は、排水管６６によって外部に排出される。透過水は、配管６５を流れて、処理水槽７に貯留される。 When the filtration pump 71 is driven, the second treated water stored in the relay tank 5 is sent to the prefilter 16. The second treated water filtered by the prefilter 16 flows through the pipe 64 and is sent to the RO module 17 by driving the high-pressure filtration pump 72. In the RO module 17, the second treated water is desalted (separated from salt) by the RO element, and separated into permeated water and concentrated water from which the salt has been separated. Here, as described above, in the ultraviolet oxidation tower 4, the organic matter and fine particles, which are impurities contained in the primary treated water, are irradiated with ultraviolet rays to oxidatively decompose the organic matter, thereby reducing the molecular weight of the organic matter or the inorganic matter. (Decomposition to H ₂ O, CO ₂ ) is promoted. Thereby, adsorption | suction to the filtration membrane surface of RO element and the restraint in the pore (micropore) of a filtration membrane can be decreased. Further, this reduces organic substance adsorption to the coexisting fine particles, so that the adhesion of the fine particles themselves is reduced, and the effect of chemical cleaning with acid or alkali can be enhanced. The concentrated water is discharged to the outside through the drain pipe 66. The permeate flows through the pipe 65 and is stored in the treated water tank 7.

次に、第２実施形態の効果を確認する為、水処理装置１００で原水を処理した試験２について説明する。試験２の処理条件は以下のとおりである。
・原水の性状：ｐＨ７．３、導電率３０．２ｍＳ／ｍ、濁度１２度、色度１５度、全有機炭素５．５ｍｇ／Ｌ
・処理水量２ｍ^３／ｈ
・砂濾過塔３：寸法φ５００ｍｍ×１５００ｍｍＨ
・紫外線酸化塔４：寸法φ３５０ｍｍ×１２００ｍｍＨ、低圧紫外線ランプ１１０Ｗ×１本を装填
・活性炭塔１５：寸法φ５００ｍｍ×１５００ｍｍＨ
・プレフィルタ１６：濾過精度１０μ、φ７０ｍｍ×２５０ｍｍＬの濾過エレメント
・ＲＯモジュール１７：φ１００×１０００ｍｍＬ、塩分排除率９９．５％のＲＯエレメントを装填
・ＲＯモジュール１７の操作条件：入口圧力１．０ＭＰａ、入口流量１．５ｍ^３／ｈ、透過水流量０．７５ｍ^３／ｈ、濃縮水流量０．７５ｍ^３／ｈ（回収率５０％）、液温２０℃ Next, in order to confirm the effect of 2nd Embodiment, the test 2 which processed raw | natural water with the water treatment apparatus 100 is demonstrated. The processing conditions of Test 2 are as follows.
Properties of raw water: pH 7.3, conductivity 30.2 mS / m, turbidity 12 degrees, chromaticity 15 degrees, total organic carbon 5.5 mg / L
・ Processed water volume 2m ³ / h
・ Sand filtration tower 3: Dimensions φ500mm × 1500mmH
・ UV oxidation tower 4: Dimension φ350mm × 1200mmH, low pressure UV lamp 110W × 1 loaded ・ Activated carbon tower 15: Dimension φ500mm × 1500mmH
Prefilter 16: Filtration element with a filtration accuracy of 10 μ, φ70 mm × 250 mmL RO module 17: Loading RO element with φ100 × 1000 mmL and a salt rejection rate of 99.5% Operation condition of RO module 17: Inlet pressure 1.0 MPa, Inlet flow rate 1.5m ³ / h, permeate flow rate 0.75m ³ / h, concentrated water flow rate 0.75m ³ / h (recovery rate 50%), liquid temperature 20 ° C

図５を参照し、試験２の結果を説明する。図５は、上記の処理条件で原水を処理したときの濾過時間とＲＯモジュール１７における透過水量の関係をグラフで示したものである。図５中の線５（ａ）は、本実施形態の水処理装置１００で処理した結果である。線５（ｂ）は、水処理装置１００から紫外線酸化塔４を省略した従来の水処理装置で処理した結果である。線５（ｂ）では、透過水量が減少した時点でＲＯエレメントの薬剤洗浄を行い、透過水量の回復を図った。一方、線５（ａ）では、ＲＯモジュール１７における透過水量の減少が、線５（ｂ）と比較して明らかに小さいため、試験２の期間中においては薬剤洗浄の必要が無かった。以上の結果より、第２実施形態の水処理装置１００は、従来の水処理装置に比べて、水処理能力を格段に向上できることが立証された。 The result of the test 2 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the filtration time when the raw water is treated under the above treatment conditions and the amount of permeated water in the RO module 17. The line 5 (a) in FIG. 5 is the result of processing by the water treatment apparatus 100 of the present embodiment. Line 5 (b) is the result of treatment with a conventional water treatment device in which the ultraviolet oxidation tower 4 is omitted from the water treatment device 100. In line 5 (b), when the amount of permeated water decreased, the RO element was subjected to chemical cleaning to recover the amount of permeated water. On the other hand, in line 5 (a), since the decrease in the amount of permeated water in RO module 17 is clearly smaller than that in line 5 (b), there was no need for chemical cleaning during the period of test 2. From the above results, it was proved that the water treatment device 100 of the second embodiment can significantly improve the water treatment capacity as compared with the conventional water treatment device.

以上説明したように、第２実施形態の水処理装置１００は、第１実施形態の水処理装置１の変形例であって、膜濾過モジュール６の代わりに、ＲＯモジュール１７を備える。ＲＯモジュール１７は、水を透過し且つイオンや塩類など水以外の不純物は透過しない性質を有する逆浸透膜（ＲＯ膜）を有するＲＯエレメントを備える。水処理装置１００は、ＲＯモジュール１７の前段に、第１実施形態と同じ紫外線酸化塔４を備える。これにより、ＲＯエレメントの濾過膜面への吸着及び濾過膜の細孔での抑留を少なくすることができる。また、これにより、共存する微粒子への有機物吸着が少なくなるので、微粒子自体の接着性が減少し、薬剤洗浄の効果を高めることができる。さらに、第２実施形態では、ＲＯモジュール１７の前段に、活性炭塔１５を備える。活性炭塔１５は、ＲＯモジュール１７で処理する前に、紫外線酸化塔４で前処理した際に水に残存するオゾンを活性炭で分解して除去するので、逆浸透膜を保護できる。 As described above, the water treatment device 100 of the second embodiment is a modification of the water treatment device 1 of the first embodiment, and includes the RO module 17 instead of the membrane filtration module 6. The RO module 17 includes an RO element having a reverse osmosis membrane (RO membrane) that has a property of permeating water and not permeating impurities other than water such as ions and salts. The water treatment apparatus 100 includes the same ultraviolet oxidation tower 4 as that of the first embodiment in the previous stage of the RO module 17. Thereby, the adsorption | suction to the filtration membrane surface of RO element and the restraint in the pore of a filtration membrane can be decreased. Further, this reduces organic substance adsorption to the coexisting fine particles, so that the adhesion of the fine particles themselves is reduced, and the effect of chemical cleaning can be enhanced. Furthermore, in the second embodiment, the activated carbon tower 15 is provided in the front stage of the RO module 17. The activated carbon tower 15 decomposes and removes ozone remaining in the water when pretreated with the ultraviolet oxidation tower 4 before treating with the RO module 17, thereby protecting the reverse osmosis membrane.

以上説明において、膜濾過モジュール６及びＲＯモジュール１７は本発明の「濾過手段」の一例である。紫外線酸化塔４は本発明の「前処理手段」の一例である。紫外線酸化塔４の反応筒４０は本発明の「反応槽」の一例である。放電管５３は本発明の「紫外線発光部」の一例である。活性炭塔１５は本発明の「オキシダント除去手段」の一例である。砂濾過塔３は本発明の「鉄・マンガン除去手段」の一例である。 In the above description, the membrane filtration module 6 and the RO module 17 are examples of the “filtration means” of the present invention. The ultraviolet oxidation tower 4 is an example of the “pretreatment means” in the present invention. The reaction cylinder 40 of the ultraviolet oxidation tower 4 is an example of the “reaction tank” in the present invention. The discharge tube 53 is an example of the “ultraviolet light emitting portion” in the present invention. The activated carbon tower 15 is an example of the “oxidant removing means” in the present invention. The sand filtration tower 3 is an example of the “iron / manganese removing means” in the present invention.

なお、本発明は上記の第１，第２実施形態に限定されず、様々な変形が可能である。紫外線酸化塔４の放電管５３は低圧水銀灯であるが、少なくとも１８５ｎｍの波長を有する紫外線を発光するものであれば水銀ランプ等に限らず何でもよく、例えばＬＥＤでもよい。 The present invention is not limited to the first and second embodiments described above, and various modifications can be made. The discharge tube 53 of the ultraviolet oxidation tower 4 is a low-pressure mercury lamp, but is not limited to a mercury lamp or the like as long as it emits ultraviolet light having a wavelength of at least 185 nm, and may be an LED, for example.

原水の水質、例えば濁度が極めて低い場合は、第１実施形態の砂濾過塔３、中継槽５は省略してもよい。第２実施形態の活性炭塔１５、プレフィルタ１６は省略してもよい。 When the quality of raw water, for example, turbidity is extremely low, the sand filtration tower 3 and the relay tank 5 of the first embodiment may be omitted. The activated carbon tower 15 and the prefilter 16 of the second embodiment may be omitted.

また、石英ジャケット５１の材質は石英に限定されない。また、石英ジャケット５１は、有底の円筒形であるが、反応筒４０の内側と空間を仕切ることができれば、円筒形に限定されない。 The material of the quartz jacket 51 is not limited to quartz. The quartz jacket 51 has a bottomed cylindrical shape, but is not limited to a cylindrical shape as long as the inside of the reaction tube 40 and the space can be partitioned.

１水処理装置
４紫外線酸化塔
６膜濾過モジュール
１５活性炭塔
１７ＲＯモジュール
４０反応筒
５１石英ジャケット
５２空気供給管
５３放電管
５４オゾン化空気管
１００水処理装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Water treatment apparatus 4 Ultraviolet oxidation tower 6 Membrane filtration module 15 Activated carbon tower 17 RO module 40 Reaction cylinder 51 Quartz jacket 52 Air supply pipe 53 Discharge pipe 54 Ozonated air pipe 100 Water treatment apparatus

Claims

有機物を含有する水を、濾過膜で処理する濾過手段を備えた水処理装置において、
前記濾過手段で処理する前に、水の前処理を行う前処理手段を備え、
前記前処理手段は、
水が注入される反応槽と、
前記反応槽内に設けられたジャケットと、
前記ジャケット内に設けられ、少なくとも空気と反応してオゾンを生成する波長の紫外線を発光する紫外線発光部と、
前記ジャケット内に空気を供給する空気供給管と、
前記ジャケット内で、前記紫外線発光部が発光する紫外線と空気が接触して生成したオゾンを含有するオゾン化空気を、前記反応槽の下部から前記反応槽内に放出するオゾン化空気管と
を備えたこと
を特徴とする水処理装置。 In a water treatment apparatus equipped with a filtration means for treating water containing organic matter with a filtration membrane,
Before treating with the filtering means, comprising pretreatment means for pretreatment of water,
The preprocessing means includes
A reaction tank into which water is injected;
A jacket provided in the reaction vessel;
An ultraviolet light emitting portion that is provided in the jacket and emits ultraviolet light having a wavelength that generates ozone by reacting with at least air;
An air supply pipe for supplying air into the jacket;
In the jacket, an ozonized air tube is provided for releasing ozonized air containing ozone generated by contact between the ultraviolet light emitted from the ultraviolet light emitting unit and air into the reaction tank from the lower part of the reaction tank. A water treatment apparatus characterized by that.

前記濾過手段は、精密濾過、及び限外濾過のうち何れかの濾過膜で水を処理すること
を特徴とする請求項１に記載の水処理装置。 The water treatment apparatus according to claim 1, wherein the filtration means treats water with a filtration membrane selected from microfiltration and ultrafiltration.

前記濾過手段は、逆浸透膜で水を処理するものであって、
前記濾過手段で処理する前に、前記前処理手段で前処理した際に水に残存するオキシダントを活性炭で除去するオキシダント除去手段を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の水処理装置。 The filtration means treats water with a reverse osmosis membrane,
The water treatment apparatus according to claim 1, further comprising an oxidant removing unit that removes oxidant remaining in the water with activated carbon when the pretreatment unit performs the pretreatment before the filtration unit.

前記前処理手段で前記前処理を行う前に、次亜塩素酸ナトリウムを水に添加する次亜塩素酸ナトリウム添加手段を備えたこと
を特徴とする請求項１から３の何れかに記載の水処理装置。 The water according to any one of claims 1 to 3, further comprising sodium hypochlorite addition means for adding sodium hypochlorite to water before the pretreatment by the pretreatment means. Processing equipment.

前記前処理手段で前記前処理を行う前に、水に含まれる鉄とマンガンを除去する鉄・マンガン除去手段を備えたこと
を特徴とする請求項１から４の何れかに記載の水処理装置。 5. The water treatment apparatus according to claim 1, further comprising an iron / manganese removing unit that removes iron and manganese contained in the water before performing the pretreatment by the pretreatment unit. .

空気と反応してオゾンを生成する波長の紫外線とは、少なくとも１８５ｎｍの波長を有する紫外線であること
を特徴とする請求項１から５の何れかに記載の水処理装置。 6. The water treatment apparatus according to claim 1, wherein the ultraviolet ray having a wavelength that reacts with air to generate ozone is an ultraviolet ray having a wavelength of at least 185 nm.