JP2005238152A - 有機物含有水の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 逆浸透膜の閉塞を効果的に抑制し、フラックスを長期間高く維持することのできる有機物含有水の処理方法を提供する。
【解決手段】 有機物含有水に対して、生物処理装置１にて生物処理を施し、凝集処理装置２にて凝集剤を添加して凝集処理した上で固液分離し、濾過装置３にて濾過を行い、リン酸カルシウムを充填した吸着除去塔４ａにて逆浸透膜閉塞物質をリン酸カルシウムに吸着除去させ、逆浸透膜装置５によって塩類を膜分離する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、逆浸透膜により塩類を膜分離する脱塩処理工程を含む有機物含有水の処理方法に関する。

界面活性剤等の有機物を高濃度で含有する下水や工場排水等の有機物含有水の処理方法としては、例えば、図３に示すように、有機物含有水に対して、生物処理装置１にて活性汚泥の存在下で生物処理を施した後、凝集処理装置２にて凝集剤を添加して懸濁物を沈殿又は浮上させた上で固液分離した分離液を、濾過砂、精密濾過膜（マイクロフィルター：ＭＦ）等を使用した濾過装置３により濾過し、そして逆浸透膜装置５により塩類を膜分離して脱塩する方法が知られている。

しかしながら、上記のような有機物含有水の処理を行うと、主としてタンパク質、糖類等の生物代謝物が逆浸透膜の閉塞を引き起こすことにより、透過流束（フラックス）が著しく低下するという問題、さらには逆浸透膜に加わる圧力が高くなり、逆浸透膜が破損してしまうという問題があった。

上記問題を解決するために、逆浸透膜による脱塩処理の前に、ヤシガラ、石炭等の活性炭により逆浸透膜の閉塞物質を吸着除去する方法があるが、高いフラックスが維持されるのは短期的に過ぎず、１週間程経過するとフラックスが低下してしまう。

また、限外濾過膜（ウルトラフィルター：ＵＦ）を使用することにより、逆浸透膜の閉塞物質を除去することも可能であるが、限外濾過膜の閉塞が発生し、フラックスが低下することに変わりがない。

さらに、Ａｌ塩、Ｆｅ塩、荷電製ポリマー等による凝集除去法を行っても、逆浸透膜の閉塞物質を除去することはできなかった。

一方、逆浸透膜の膜面を改質することにより逆浸透膜の閉塞を抑制する方法があるが、そのように逆浸透膜の膜面を改質した場合には、長期的にフラックスの低下を引き起こすこととなる。そして、その回復のために薬品により逆浸透膜を洗浄すると逆浸透膜の膜面が変化し、さらに閉塞し易くなるという問題が生じる。

そこで、本発明は、逆浸透膜の閉塞を効果的に抑制し、フラックスを長期間高く維持することのできる有機物含有水の処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１に本発明は、逆浸透膜により塩類を膜分離する脱塩処理工程を含む有機物含有水の処理方法であって、前記脱塩処理工程よりも上流側で、前記逆浸透膜を閉塞する物質をリン酸カルシウムによって除去することを特徴とする有機物含有水の処理方法を提供する（請求項１）。

リン酸カルシウムは、生物代謝物等の逆浸透膜の閉塞物質を吸着する作用を有するため、上記発明（請求項１）によれば、逆浸透膜の閉塞を効果的に抑制することができる。

第２に本発明は、有機物含有水に生物処理を施す生物処理工程と、前記生物処理工程で処理された処理水に凝集剤を添加し、凝集処理した上で固液分離する凝集処理工程と、前記凝集処理工程で分離された分離液をリン酸カルシウムに接触させ、逆浸透膜を閉塞する物質を除去する閉塞物質除去工程と、前記閉塞物質除去工程で処理された処理水から逆浸透膜によって塩類を膜分離する脱塩処理工程とを備えたことを特徴とする有機物含有水の処理方法を提供する（請求項２）。なお、上記各工程の間において他の処理を行ってもよく、例えば、凝集処理工程と閉塞物質除去工程との間において濾過処理を行ってもよい。

上記発明（請求項２）によれば、リン酸カルシウムによって、生物代謝物等の逆浸透膜の閉塞物質を効率良く捕捉することができ、逆浸透膜の閉塞を効果的に抑制することができる。

上記発明（請求項２）においては、前記凝集処理工程で分離された分離液を、リン酸カルシウムを充填した充填塔に通すことにより、前記閉塞物質除去工程を行うのが好ましい（請求項３）。

第３に本発明は、有機物含有水に生物処理を施す生物処理工程と、前記生物処理工程で処理された処理水に凝集剤及びリン酸カルシウムを添加し、凝集処理した上で固液分離する凝集処理工程と、前記凝集処理工程で分離された分離液から逆浸透膜によって塩類を膜分離する脱塩処理工程とを備えたことを特徴とする有機物含有水の処理方法を提供する（請求項４）。なお、上記各工程の間において他の処理を行ってもよく、例えば、凝集処理工程と脱塩処理工程との間において濾過処理を行ってもよい。

上記発明（請求項４）によれば、リン酸カルシウムによって、生物代謝物等の逆浸透膜の閉塞物質を効率良く吸着・除去することができ、逆浸透膜の閉塞を効果的に抑制することができる。

上記発明（請求項４）においては、前記凝集処理工程と前記脱塩処理工程との間に、汚染物質を吸着除去する吸着除去工程を行うのが好ましく（請求項５）、その吸着除去工程は活性炭塔を使用して行うのが好ましい（請求項６）。

上記発明（請求項５，６）によれば、汚染物質の吸着除去を、逆浸透膜の閉塞物質によって妨げられることなく行うことができる。

上記発明（請求項６）においては、前記活性炭塔の活性炭が骨炭であることが好ましい（請求項７）。骨炭はリン酸カルシウムを主成分とするため、上記発明（請求項７）によれば、活性炭塔にて、通常の汚染物質だけでなく逆浸透膜閉塞物質をも吸着・除去することができ、したがって、さらに効果的に逆浸透膜の閉塞を抑制することができる。

上記発明（請求項１〜７）において、前記逆浸透膜はポリアミド製であるのが好ましい（請求項８）。ポリアミド製の逆浸透膜は、高効率で脱塩することができるとともに、高いフラックスを示す。

本発明の有機物含有水の処理方法によれば、逆浸透膜の閉塞を効果的に抑制し、フラックスを長期間高く維持することができ、また、逆浸透膜の破損を防止することができる。

〔第１の実施形態〕
はじめに、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る有機物含有水の処理方法を示す概略系統図である。

本実施形態では、界面活性剤等の有機物を含有する下水や工場排水等の有機物含有水、例えば、ＢＯＤ（生物学的酸素要求量）が１０００ｐｐｍ程度の排水などが処理対象水（原水）となり得る。

まず最初に、原水を生物処理装置１に導入し、活性汚泥等の微生物の存在下、好気的又は嫌気的に生物処理を行う。生物処理の方法は特に限定されることなく、従来公知の方法により行うことができる。この生物処理により、原水中の生物易分解性の溶存有機物が生物分解され、沈殿除去される。

次に、上記のようにして生物処理した生物処理水を凝集処理装置２に導入し、その生物処理水に凝集剤を添加することにより、生物処理水中の懸濁物を沈殿又は浮上させてから、固液分離する。通常、生物処理水は懸濁状又はコロイド状となっており、凝集剤を添加することにより微粒子やコロイド成分が凝集フロックを形成する。

凝集剤としては、被処理水中の懸濁物を凝集できるものである限り特に限定されるものではなく、例えば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、硫酸バンド、ポリ硫酸鉄、ポリアクリルアミド等の１種又は２種以上を用いることができる。

固液分離の手段は特に限定されるものではなく、例えば、遠心分離装置、膜分離装置、沈殿槽、浮上分離装置等を使用することができる。この固液分離により、凝集フロックと分離液とに分離される。

続いて、上記固液分離処理で得られた分離液を濾過装置３に導入し、分離液中に残留する懸濁物を除去する。濾過装置３としては、通常は砂利を濾材とする砂濾過塔又は砂濾過槽が用いられるが、精密濾過膜等を使用した濾過装置を用いてもよい。

次いで、上記濾過処理で得られた濾過液を、リン酸カルシウムを充填した吸着除去塔４ａ（リン酸カルシウム充填塔）に導入し、逆浸透膜を閉塞する物質、例えばタンパク質、糖類等の生物代謝物を除去する。なお、本実施形態では、逆浸透膜閉塞物質の除去効率の高いリン酸カルシウム充填塔を使用するが、被処理水とリン酸カルシウムとを接触させることができれば、他の形態の装置を使用してもよい。

リン酸カルシウムは、吸着能に優れており、カルボキシル基を有するタンパク質や糖類を吸着し得るため、上記吸着除去塔４ａによれば、逆浸透膜閉塞物質を効果的に吸着し、被処理水から除去することができる。

吸着除去塔４ａに充填するリン酸カルシウムの形態は、通水抵抗を考慮すると粒状であるのが好ましい。リン酸カルシウムの充填量は、被処理水に含まれる逆浸透膜閉塞物質の量に応じて適宜決定すればよいが、吸着除去塔４ａとして活性炭塔の活性炭をリン酸カルシウムで置き換えたものを使用すれば、その塔の容量に応じた充填量とすることができる。

最後に、上記のようにして閉塞物質除去処理した処理水を、逆浸透膜装置５に導入し、被処理水から塩類を膜分離する。ここで、逆浸透膜装置５に導入する被処理水においては、上記閉塞物質除去処理によって逆浸透膜閉塞物質が除去されているため、逆浸透膜の閉塞が抑制され、フラックスが長期間高く維持され得るとともに、逆浸透膜の破損が防止され得る。

逆浸透膜としては、例えば、ポリアミド製、酢酸セルロース製、多孔質ガラス製等のものを用いることができるが、中でも、高効率で脱塩することができるとともに、高いフラックスを示すポリアミド製の逆浸透膜を用いるのが好ましい。

以上の有機物含有水の処理方法で使用する設備・装置は、既存のものを利用することができるため、低コストで高フラックスを維持することが可能である。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
図２は、本発明の第２の実施形態に係る有機物含有水の処理方法を示す概略系統図である。

まず最初に、原水を生物処理装置１に導入して生物処理を行う。この生物処理は、上記第１の実施形態に係る有機物含有水の処理方法と同様にして行えばよい。

次に、上記のようにして生物処理した生物処理水を凝集処理装置２に導入し、その生物処理水に凝集剤及びリン酸カルシウムを添加することにより、生物処理水中における逆浸透膜閉塞物質を含む懸濁物を沈殿又は浮上させてから、固液分離する。凝集剤及び固液分離手段としては、上記第１の実施形態に係る有機物含有水の処理方法と同様のものを使用することができる。

前述した通り、リン酸カルシウムは、吸着能に優れており、カルボキシル基を有するタンパク質や糖類を吸着し得るため、上記のように凝集剤とともに生物処理水にリン酸カルシウムを添加すると、リン酸カルシウムは逆浸透膜閉塞物質を吸着する。そして、逆浸透膜閉塞物質を吸着したリン酸カルシウムは、微粒子やコロイド成分とともに凝集フロックを形成する。

上記処理に使用するリン酸カルシウムの形態は、粉末状又は粒状であるのが好ましく、特に吸着力の高い粉末状であるのが好ましい。リン酸カルシウムの添加量は、被処理水に含まれる逆浸透膜閉塞物質の量に応じて適宜決定すればよい。

続いて、上記固液分離処理で得られた分離液を濾過装置３に導入し、分離液中に残留する懸濁物を除去する。この濾過処理は、上記第１の実施形態に係る有機物含有水の処理方法と同様にして行えばよい。

次いで、上記濾過処理で得られた濾過液を、吸着剤として活性炭を充填した吸着除去塔４ｂに導入し、濾過液に残留する懸濁物や色度を除去する。ここで、吸着除去塔４ｂに導入する被処理水においては、上記凝集処理にて、活性炭の目詰まりを引き起こす生物代謝物等が除去されているため、活性炭の目詰まりが抑制され、活性炭の吸着性能及び通水性が長期間高く維持され得る。

上記活性炭としては、骨炭を使用することが好ましい。骨炭はリン酸カルシウムを主成分とするため、吸着除去塔４ｂにて、通常の懸濁物や色度だけでなく、生物代謝物等の逆浸透膜閉塞物質をも吸着・除去することができ、したがって、さらに効果的に逆浸透膜の閉塞を抑制することができる。

なお、吸着剤としては、骨炭以外の活性炭を使用することもできるし、活性炭以外にも活性アルミナ、シリカゲル、ゼオライト等を使用することができる。

最後に、上記のようにして吸着除去処理した処理水を、逆浸透膜装置５に導入し、被処理水から塩類を膜分離する。ここで、逆浸透膜装置５に導入する被処理水においては、上記凝集処理にて逆浸透膜閉塞物質が除去されているため、逆浸透膜の閉塞が抑制され、フラックスが長期間高く維持され得るとともに、逆浸透膜の破損が防止され得る。

以上の有機物含有水の処理方法で使用する設備・装置は、既存のものを利用することができるため、低コストで高フラックスを維持することが可能である。

〔その他の実施形態〕
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、上記第１及び第２の実施形態における濾過装置３による濾過処理は省略されてもよいし、他の処理に置換されてもよい。また、上記第２の実施形態における吸着除去塔４ｂによる吸着除去処理は省略されてもよいし、他の処理に置換されてもよい。

以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。

〔実施例１〕
生物処理槽、凝集沈殿槽（凝集剤：ＰＡＣ，添加量：３００ｐｐｍ）、砂濾過槽、リン酸カルシウム充填塔（通水速度：ＳＶ＝２０）及び逆浸透膜装置を使用して有機物含有水（８００ｐｐｍ−ＢＯＤ，２００ｐｐｍ−ＴＯＣ）の処理を行ったところ（図１参照）、初期のフラックスは１．０ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）であり、１８０日後のフラックスは０．８５ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）であった。

〔実施例２〕
生物処理槽、凝集沈殿槽（凝集剤：ＰＡＣ，添加量：３００ｐｐｍ）、砂濾過槽、活性炭塔（通水速度：ＳＶ＝２０）及び逆浸透膜装置を使用し、凝集沈殿槽にて凝集剤とともにリン酸カルシウムを被処理水に対し１０ｐｐｍの濃度で添加して有機物含有水（８００ｐｐｍ−ＢＯＤ，２００ｐｐｍ−ＴＯＣ）の処理を行ったところ（図２参照）、初期のフラックスは１．０ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）であり、１８０日後のフラックスは０．８５ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）であった。

〔比較例１〕
生物処理槽、凝集沈殿槽（凝集剤：ＰＡＣ，添加量：３００ｐｐｍ）、砂濾過槽、活性炭塔（通水速度：ＳＶ＝２０）及び逆浸透膜装置を使用して有機物含有水（８００ｐｐｍ−ＢＯＤ，２００ｐｐｍ−ＴＯＣ）の処理を行ったところ、初期のフラックスは１．０ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）であり、３０日後のフラックスは０．３〜０．６ｍ^３／（ｍ^２・ｄ）であった。

本発明の有機物含有水の処理方法は、逆浸透膜を使用した脱塩処理工程を必要とし高いフラックスが要求される有機物含有水の処理に極めて有用である。

本発明の第１の実施形態に係る有機物含有水の処理方法を示す概略系統図である。 本発明の第２の実施形態に係る有機物含有水の処理方法を示す概略系統図である。 従来の有機物含有水の処理方法を示す概略系統図である。

符号の説明

１…生物処理装置
２…凝集処理装置
３…濾過装置
４ａ，４ｂ…吸着除去塔
５…逆浸透膜装置

Claims (8)

1. 逆浸透膜により塩類を膜分離する脱塩処理工程を含む有機物含有水の処理方法であって、
   前記脱塩処理工程よりも上流側で、前記逆浸透膜を閉塞する物質をリン酸カルシウムによって除去することを特徴とする有機物含有水の処理方法。
2. 有機物含有水に生物処理を施す生物処理工程と、
   前記生物処理工程で処理された処理水に凝集剤を添加し、凝集処理した上で固液分離する凝集処理工程と、
   前記凝集処理工程で分離された分離液をリン酸カルシウムに接触させ、逆浸透膜を閉塞する物質を除去する閉塞物質除去工程と、
   前記閉塞物質除去工程で処理された処理水から逆浸透膜によって塩類を膜分離する脱塩処理工程と
   を備えたことを特徴とする有機物含有水の処理方法。
3. 前記凝集処理工程で分離された分離液を、リン酸カルシウムを充填した充填塔に通すことにより、前記閉塞物質除去工程を行うことを特徴とする請求項２に記載の有機物含有水の処理方法。
4. 有機物含有水に生物処理を施す生物処理工程と、
   前記生物処理工程で処理された処理水に凝集剤及びリン酸カルシウムを添加し、凝集処理した上で固液分離する凝集処理工程と、
   前記凝集処理工程で分離された分離液から逆浸透膜によって塩類を膜分離する脱塩処理工程と
   を備えたことを特徴とする有機物含有水の処理方法。
5. 前記凝集処理工程と前記脱塩処理工程との間に、汚染物質を吸着除去する吸着除去工程を行うことを特徴とする請求項４に記載の有機物含有水の処理方法。
6. 活性炭塔を使用して前記吸着除去工程を行うことを特徴とする請求項５に記載の有機物含有水の処理方法。
7. 前記活性炭塔の活性炭が骨炭であることを特徴とする請求項６に記載の有機物含有水の処理方法。
8. 前記逆浸透膜がポリアミド製であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の有機物含有水の処理方法。
   

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