JP6556419B2 - 浄化装置及び浄化装置の逆洗方法 - Google Patents
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Description
この生物膜濾過装置は、例えば凝縮濾過のような濾過装置と異なり、新しく濾材表面に生物膜を形成するが、この生物体は絶えず老化と新生を繰り返している。このため、生物体の老廃物や生物の排出物は、水中に移行して新しい浮遊微粒子(濁質分)となる。
また、被処理水流の入口を上部に設けて下部の出口から流出させる下向流式生物膜濾過装置の場合、例えば下記の特許文献1に開示されているように、充填剤充填層の上層部で表層部下方の上から1/3〜1/4の層部分に洗浄用の気体や液体の流入口を設けて、表層部に沈積する大量の浮遊物のみを適宜洗浄して除去し、充填層全体の生物濾過機能を継続させる技術が知られている。
しかし、逆洗時に生じる濾材の混合撹拌により生物膜の剥離が進行すると、上述した生物付着量の大小は、濾材層の上下で逆転することが懸念される。このような生物付着量の逆転を生じた状態で水質浄化の運転を実施した場合、溶融有機物の少ない濾過層下流側では、生物の栄養不足により老化が速くなる。この結果、濾過層には濁質分が多く発生することとなり、この濁質分が濾過水に混入して濾過水質(SDI)を上昇(悪化)させるため、逆洗時に濾材を撹拌混合することは好ましくない。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、無薬注による生物膜濾過法を解明し、逆洗による濾材の流動を制御して所望の濾過水質レベルを達成できる生物膜濾過装置及び生物膜濾過装置の逆洗方法を提供することにある。
本発明の第1態様に係る浄化装置は、容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象水である海水を濾過方向へ通水して浄化する生物膜濾過装置を2段以上具備する浄化装置であって、前記生物膜濾過装置は、前記濾材の逆洗時に前記濾過方向とは逆方向への通水をする逆洗水の流速(V)を、所定の逆洗効果を得られる値を下限とし、かつ、前記濾材の逆洗膨張率を0とした場合の値を上限とする範囲内に設定した逆洗機構を備えており、前記2段以上の生物膜濾過装置は接続されており、前記浄化装置は前記海水の淡水化前処理に用いられることを特徴とするものである。
この場合、前記所定の逆洗効果を得られる前記流速(V)は、前記生物膜濾過装置から流出する逆洗排水の濁度または汚れ係数の変化が、逆洗開始後にいったん上昇してから所定時間内に所定値以下まで低下する値に設定されることが好ましい。
この場合、上層側濾材の粒径は、下層側濾材の粒径を基準として、1.5〜3倍程度とすることが望ましい。
この場合、前記所定の逆洗効果を得られる前記流速(V)は、前記生物膜濾過装置から流出する逆洗排水の濁度または汚れ係数の変化が、逆洗開始後にいったん上昇してから所定時間内に所定値以下まで低下する値に設定されることが好ましい。
この場合、上層側濾材の粒径は、下層側濾材の粒径を基準として、1.5〜3倍程度とすることが望ましい。
以下、本発明に係る生物膜濾過装置及び生物膜濾過装置の逆洗方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図6に示す実施形態の淡水化プラント1は、海水や廃水等の原水(被処理水)を淡水化する装置である。図示の淡水化プラント1は、海水を淡水化前処理(以下、「前処理」と呼ぶ)する浄化装置10と、前処理後の海水(1次処理済海水)を淡水化する淡水化装置40と、を具備して構成される。なお、浄化装置10と淡水化装置40との間は、配管11により接続されている。
図示の浄化装置10は、鉛直方向で下向流に濾過処理する形態を示しているが、これに限定するものではない。濾過処理方向は鉛直方向に対して斜め下向きのものや、水平方向のものでも対応が可能である。
この場合、1次濾過装置20及び2次濾過装置30では、経済的で無公害な無薬注の前処理が行われている。
淡水化装置40は、浄化された海水を導入するポンプ41と、海水を真水と濃縮海水とに分離する逆浸透膜42とを備えている。
容器本体21の上部には、原水配管13を接続して容器内部に海水を導入する入口開口23が設けられている。
また、容器本体21の下部には、1次前処理海水を排水して2次濾過装置30へ導くため、連結配管12を接続する出口開口24が設けられている。
なお、原水配管13、連結配管12、逆洗水供給管25及び逆洗排水管27には、図示省略の開閉弁が適所に設けられている。
図示の2次濾過装置30は、上部濾過層32a及び下部濾過層32bに二分割された濾過層32の構造を除き、実質的に1次濾過装置20と同様の構成となっている。なお、図中の符号33は連結配管12を接続する入口開口、34は配管11を接続する出口開口、35は逆洗水供給管、36は逆洗入口開口、37は逆洗排水管、38は逆洗出口開口である。
また、逆洗膨張率とは、逆洗浄水の上向流を受けて濾材の砂が上昇(膨張)する現象時の、濾材高さに対する上昇高さの割合を示す。濾材の逆洗時に、逆洗浄水の上向流を受けて濾材の砂が上昇(膨張)する現象が観測されない時に、逆洗膨張率を0とする。
濾材が非流動状態となる上限の流速(Vm)は、下記の数1に示す数式によって求められる逆洗速度(V)において、数式中に示される濾材の逆洗膨張率(es)を0とした場合の算出値となる。すなわち、逆洗水の流速が上限の流速(Vm)を超えて速くなると、濾材の流動が生じるため好ましくない。
すなわち、濾材の逆洗時に上向きの通水をする逆洗水の流速(V)が、所定の逆洗効果を得られる値(Vs)を下限とし、かつ、濾材の逆洗膨張率を0とした場合の値(Vm)を上限とする範囲内に設定される逆洗方法を採用することで、濾材を非流動状態にして有効な逆洗効果を得ることができる。
次に、図3に基づいて第二実施形態を説明する。なお、上述した第一実施形態と同様の部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。
この実施形態において、上述した濾過層32の二層構造は、上部濾過層32aを形成する砂粒径が下部濾過層32bの砂粒径と比較して大粒径とされ、逆洗浄水の上向流となる逆洗時に流動する濾過層32が、上部濾過層32aに限定される構造となっている。すなわち、上部濾過層32aを形成する砂の粒径は、例えば下部濾過層32bを形成する砂の粒径を基準として1.5〜3倍程度の大粒径となるため、下部濾過層32bは、大径の重い粒子が多数上面に載せられた状態にある。換言すれば、2層構造の濾過層32は、少粒径で軽量となる下部濾過層32bの上面が、重い上部濾過層32aによって上方から押さえつけられた状態にある。
ここで、濾過層32を形成する砂の流動は、図3(b)に示すように、逆洗浄水の上向流を受けて濾材の砂が上昇(膨張)する現象を意味している。
なお、下層側濾材の流動を防止するうえで好適な上層側濾材の粒径は、下層側濾材の粒径を基準として、1.5〜3倍程度である。
従って、濾材表面に付着した生物膜の一部が剥離して微粒子となることを防止または抑制できるので、濾過層32に残留した剥離微粒子が老化して濁質分となることもない。
なお、上述した実施形態では、濾過層32を濾材粒径の異なる上下2層に分割しているが、必要に応じて3層以上の複数層に分割してもよい。
また、図4に示す第三実施形態のように、濾過層32の分割面に混合防止材として、海水や濾過水を通す網状部材50を介在させてもよい。このような網状部材50は、上部濾過層32aと下部濾過層32bとの間に設置して濾材の混合移動を防止または抑制するものであり、軽い下層側濾材の流動をより確実に抑えることが可能になる。従って、下層側濾材は、逆洗による上層側濾材との撹拌混合が確実に防止される。
また、図5に示す第四実施形態のように、1層とした濾過層32の上面に流動化防止部材としてグリッド構造材60を設置してもよい。このグリッド構造材60は、海水や濾過水を通し、逆洗水の流れで浮上しない重量を有することが望ましい。
このようなグリッド構造材60は、濾過層32の上面から濾材を下向きに押さえて流動をより確実に防止するので、濾過層32内で濾材が逆洗により撹拌混合されることを確実に防止できる。なお、図示は省略したが、上下2層の濾過層32においても、上面に流動化防止部材としてグリッド構造材60を設置することで、上部濾過層32a及び下部濾過層32bの濾材を下向きに押さえて流動をより確実に防止できる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
10 浄化装置
11 配管
12 連結配管
13 原水配管
20 1次生物膜濾過装置(1次濾過装置)
21,31 容器本体(濾過塔)
22,32 濾過層
23,33 入口開口
24,34 出口開口
25,35 逆洗水供給配管
26,36 逆洗入口開口
27,37 逆洗排水管
28,38 逆洗出口開口
30 2次生物膜濾過装置(2次濾過装置)
32a 上部濾過層
32b 下部濾過層
40 淡水化装置
41 ポンプ
42 逆浸透膜
50 網状部材(混合防止材)
60 グリッド構造材(流動化防止部材)
Claims (4)
- 容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象水である海水を濾過方向へ通水して浄化する生物膜濾過装置を2段以上具備する浄化装置であって、
前記生物膜濾過装置は、前記濾材の逆洗時に前記濾過方向とは逆方向への通水をする逆洗水の流速(V)を、所定の逆洗効果を得られる値を下限とし、かつ、前記濾材の逆洗膨張率を0とした場合の値を上限とする範囲内に設定した逆洗機構を備えており、
前記2段以上の生物膜濾過装置は接続されており、
前記浄化装置は前記海水の淡水化前処理に用いられることを特徴とする浄化装置。 - 前記所定の逆洗効果を得られる前記流速(V)は、前記生物膜濾過装置から流出する逆洗排水の濁度または汚れ係数の変化が、逆洗開始後にいったん上昇してから所定時間内に所定値以下まで低下する値に設定されることを特徴とする請求項1に記載の浄化装置。
- 容器本体の内部に充填した粒状の濾材表面に生物膜を形成し、前記濾材よりなる濾過層に濾過対象水である海水を濾過方向へ通水して浄化する生物膜濾過装置を2段以上具備する浄化装置の逆洗方法であって、
前記2段以上の生物膜濾過装置は接続されており、
前記濾材の逆洗時に前記濾過方向と逆方向への通水をする逆洗水の流速(V)が、所定の逆洗効果を得られる値を下限とし、かつ、前記濾材の逆洗膨張率を0とした場合の値を上限とする範囲内に設定されており、
前記浄化装置を用いて前記海水の淡水化前処理を行うことを特徴とする浄化装置の逆洗方法。 - 前記所定の逆洗効果を得られる前記流速(V)は、前記生物膜濾過装置から流出する逆洗排水の濁度または汚れ係数の変化が、逆洗開始後にいったん上昇してから所定時間内に所定値以下まで低下する値に設定されることを特徴とする請求項3に記載の浄化装置の逆洗方法。
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