概要
- 飲料水処理施設では、水中型UFが粒状媒体ろ過工程を置き換えます （または沈殿＋ろ過工程）の代わりに使用されます。通常、リノベーションは既存のろ過セル、沈殿池、あるいは澄清水槽内に施工されます。これは多くの場合、アップグレードプロジェクトで最大の土木工事コスト削減となります。
- 主なリスクは、
- 原水 から来ます：季節ごとの藻類大量発生、低温低濁度条件、膜材と相性の悪い酸化剤投与—汚泥によるものではありません。なぜ一度にアップグレードと拡張が必要なのか
新規建設のプラントはプロジェクトの少数派です。大半の需要は既存プラントからで、以下の3つの圧力に直面しています：人口や産業需要が当初設計を超えて増加すること；仕上げ水基準が厳しくなり、従来の凝集－沈殿－砂ろ過－消毒プロセスでは濁度、微生物、消毒副生成物の余裕が不足すること；そして敷地が都市に囲まれ、拡張するための用地がなくなったこと。
従来の急速重力ろ過装置はおよそ5～8 m/hで運転され、逆洗サイクルと媒体の粒度によって制約されます。同じ敷地面積でより多くの処理能力を得るには、ろ過面積を増やすか、分離メカニズムを変更するしかありません。水中型UFは後者の選択肢であり、クリプトスポリジウムやギアルディアによる病原菌リスクに対するより確実な解決策でもあります。
水中型UFリノベーションが実際に変えること
水中型構造では、膜モジュールが直接タンク内の水に浸かっています。透水はわずかな真空または低圧で引き出され、懸濁物質やコロイドは池に留まります。孔径は通常0.01～0.02 μmで、砂ろ過の捕捉規模より2～3桁細かいです。これにより二つのことが起こります。
水中型UF膜ろ過
砂ろ過の流出水濁度は原水の変動、逆洗性能、ろ床状態によって左右され、操作員の判断に大きく依存します。UFの流出水濁度は長期間にわたり0.1 NTU以下に保つことができ、原水の変動との相関ははるかに弱くなります。濁度が重要な制御パラメータであるプラントにとって、これは制御性を飛躍的に向上させるものです。 第二に、敷地面積が制約ではなくなります。
モジュールは既存のろ過セルや沈殿池に設置され、土木工事の範囲が新規建設からリノベーションへと変わります。密集した都市部では、これがプロジェクトの実現可能性を左右することが多いのです。 原水とUF透水
リスク
| なぜ重要なのか | 設計段階での対応方法 | 季節ごとの藻類大量発生 |
| 藻類とその細胞外有機物は密なケーキ層を形成し、通常の逆洗では回復できません | ピーク時の藻類月に合わせて流量を選定し、年間平均水質ではなく、凝集と前処理酸化の調整余裕を確保しましょう | 低温、低濁度 |
| 水温低下は粘度と一定流量におけるTMPを上昇させるため、冬季の処理能力が低下する可能性があります | 設計流量を年間最低水温で設定し、そこから膜面積を逆算しましょう | 酸化剤の相性 |
| 前塩素化、過マンガン酸カリウム、オゾンの過剰投与はPVDFの老化を加速させます | 膜メーカーに許容される酸化剤曝露量（ppm·h）を要求し、それに基づく投与上限を設定しましょう | 逆洗と濃縮水処理 |
| 逆洗戻り流と濁度の持ち込みは凝集工程への負荷を高め、循環を生じさせます | 逆洗戻りバランスを構築し、それが凝集工程の上流に戻るかどうかを決定し、汚泥処理能力を確認しましょう | 膜の完全性 |
| 透水は消費者に直接届きます—一つの破損は水質事故となり、下水処理場のように下流の消毒バッファーはありません | オンライン濁度・粒子計数、および定期的な圧力降下試験を実施しましょう | 前処理インターフェース |
| 凝集性能が汚れの発生率を左右し、既存の凝集槽が新しい用途に適さない場合があります | 凝集剤の種類と投与ポイントを見直し、必要であれば混合・凝集工程を変更しましょう | 設計流量：余裕が隠れているところ |
リノベーションプロジェクトでは、積極的な設計流量で提案される傾向があります。流量が高いほどモジュール数が少なくなり、総コストが抑えられるからです。飲料水処理場での曝露は下水処理場よりも集中しています：冬季の低温と藻類大量発生が重なると、すぐに処理能力が低下し、顧客側には緩衝能力がありません。
防御可能なアプローチは、予想される最低水温と最高の藻類負荷で設計流量を選び、それに基づく膜面積を明示することです。
リノベーションチェックリスト
既存のろ過セルや沈殿池を調査：実際の寸法、水位、フリーボード、構造状態を確認しましょう。
- 凝集と前処理を再検討し、膜が要求する濁度と有機負荷に対応できるか確認しましょう。
- 一年を通じた最低水温と藻類のピーク負荷に関するデータを提供しましょう。
- 逆洗水の回収経路と濃縮水・汚泥の処理経路を明確に定義しましょう。
- 原水の水質報告書を提供しましょう。
- 次のステップ
既存の飲料水処理施設のアップグレードまたは拡張を検討している場合、私たちに槽の寸法、現在の流量、原水特性、目標仕上げ水基準をお送りください。必要な膜面積と構成をご提案いたします。
—ノレット
– Nollet