JP2009226314A - 再生水製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】最終沈澱池内で重力沈澱せず流出した微細固形物が、再生水製造用ろ過膜面への負荷を増加させる問題を、簡易かつ低コストな方法で防止し、下水から安定して再生水を得ることができる再生水製造方法を提供すること
【解決手段】本発明は、下水２次処理水を膜ろ過して再生水を得る再生水製造方法であって、生物処理槽２の後段に設けられた最終沈澱池３から流出する下水２次処理水を、無攪拌の沈殿槽４に導いて、前記被処理水中に含まれる微細固形物を重力沈降させて被処理水中から除去する工程を有することを特徴とする再生水製造方法によって上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水処理その他各種の排水を原水として再生水を得る再生水製造方法に関するものである。

水資源の有効利用を図るために、各種の排水を膜ろ過して再生水を得る技術が開発されている。例えば特許文献１、２には、浄水処理場のろ過池の洗浄排水を膜ろ過することにより、洗浄水として再利用する方法が開示されている。これら浄水処理場のろ過池の洗浄排水を被処理水とする特許文献１、２に記載の発明の場合には、排水の性状が比較的良好である。しかし、排水が下水排水のように多量の有機物を含有するような場合には、排水を膜ろ過すると膜面が排水中の有機物やSSなどによって短時間のうちに閉塞してしまい、運転不能となるおそれがある。

一般に、下水処理工程において、下水排水中の有機物は、生物処理槽内で好気性菌体により消化分解され、菌体内に取り込まれ、最終沈澱池で活性汚泥として重力沈降し、固液分離により排水中から除去される。ただし、合流式下水処理場では降雨などにより、処理水量が増加した場合には、最終沈澱池での水面積負荷が増加し、十分な固液分離が行われないまま、微細固形物が最終沈澱池から流出してしまう。そして、例えば、前記のように下水処理工程の最終工程として、膜ろ過工程を設けて再生水を得る場合には、最終沈澱池から流出した微細な固形物が膜面への負荷を増加させる問題があった。

また、最終沈澱池内は緩流攪拌されており、水流が存在するため、フロックを重力沈降させるためには、最終沈澱池内でフロックが一定以上の重量を有していることが必要となる。このため、微細固形物は重力沈降しないまま最終沈澱池から流出し、後段の膜面への負荷を増加させる問題があった。
特開平１１−２３５５８７号公報 特開２００１−８７７６４号公報

本発明の目的は、最終沈澱池内で重力沈澱しないまま流出した微細固形物が、再生水製造用ろ過膜面への負荷を増加させる問題を、簡易かつ低コストな方法で防止し、下水から安定して再生水を得ることができる再生水製造方法を提供することである。

上記課題を解決するためになされた請求項１に係る再生水製造方法は、有機物を含む排水に生物的処理を施した二次処理水を更に膜ろ過して再生水を得る再生水製造方法であって、生物処理槽の後段に設けられた最終沈澱池から流出する二次処理水を、無攪拌の沈殿槽に導いて、前記二次処理水中に含まれる微細固形物を重力沈降させて被処理水中から除去する工程を膜ろ過工程の前段に有することを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の再生水製造方法において、沈殿槽に導いて、前記二次処理水中に含まれる微細固形物を重力沈降させて二次処理水中から除去する工程は、並列配置された沈殿槽を用いるバッチ処理工程であることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２記載の再生水製造方法において、沈澱槽における滞留時間が、１分以上かつ１０分以下であることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３の何れかに記載の再生水製造方法において、更に、二次処理水に凝集剤を添加する工程も有することを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の再生水製造方法において、前記凝集剤添加工程は、二次処理水にオゾンを添加して微際固形物の表面性状を易凝集性に改質したうえで凝集剤を添加することを特徴とするものである。

請求項１にかかる発明は、生物処理槽の後段に設けられた最終沈澱池から流出する二次処理水を、無攪拌の沈殿槽に導いて、前記二次処理水中に含まれる微細固形物を重力沈降させる工程を有する。本工程を有することにより、例えば、合流式下水処理場において、降雨などにより下水処理量が急増して、最終沈澱池の処理許容限界値を超える排水が流入した結果、生物処理後の下水中に含まれる微細固形物が最終沈澱池で十分に重力沈降せず、最終沈澱池の次工程へと流出してしまった場合であっても、沈殿槽において重力沈降による固液分離を行うことが可能となる。

また、最終沈澱池内の緩流攪拌が作り出す水流のために重力沈降できなかった微細固形物についても、本発明にかかる無攪拌の沈殿槽内に静置することで、重力沈降による固液分離を行うことが可能となる。

従って、本発明によれば、最終沈澱池内で重力沈降せず流出した微細固形物が、再生水製造用ろ過膜面への負荷を増加させる問題を解消することが可能となる。しかも、沈殿槽は排水を静置できる槽であればよいので、本発明は簡易かつ低コストな方法で前記問題解決図っている。

請求項２にかかる発明では、請求項１記載の再生水製造方法において、前記の沈殿槽に導いて、前記二次処理水に含まれる微細固形物を重力沈降させて除去する工程は、並列配置された沈殿槽を用いるバッチ処理工程とすることにより、排水の流入や排出時間を交互に調整し、再生水製造効率を向上させることが可能となる。

沈殿槽を追加すると、再生水製造方法全工程の積算時間が増加する。しかし、請求項３にかかる発明では、請求項１または請求項２記載の再生水製造方法において、前記沈澱槽における滞留時間が、１分以上かつ１０分以下とすることにより、前記積算時間の増加に起因した再生水製造効率へのマイナス影響を低減させることが可能となる。

請求項４にかかる発明では、請求項１から請求項３の何れかに記載の再生水製造方法において、更に、二次処理水に凝集剤を添加する工程も追加することにより、排水の凝集性を改善し、再生水製造用ろ過膜面への負荷を更に軽減することが可能となる。

請求項５にかかる発明では、請求項４に記載の再生水製造方法において、前記凝集剤添加工程は、二次処理水にオゾンを添加して微細固形物の表面性状を易凝集性に改質したうえで凝集剤を添加するものとすることにより、再生水製造用ろ過膜面への負荷を更に軽減することが可能となる。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の第１の実施形態処理フローを示す図であり、図２は本発明の第２の実施形態の処理フローを示す図である。本発明は、有機物を多量に含有する排水に、生物的処理を施して有機物を除去し、更にその後膜ろ過を行って再生水を得る際に、膜面への固形物負荷軽減を目的とするものである。従って、以下の実施形態で、排水は下水であるが、排水の種類はこれに限定されるものではなく、返流水、工場排水、ゴミ浸出水、屎尿、農業排水、畜産排水、養殖排水などであってもよい。

下水処理場では、下水中の有機物除去を主な目的として、物理的処理及び生物学的処理が行われる。図1および図2に示す最初沈澱池1では、沈澱性有機物を分離・除去する物理的処理として、比重差を利用した重力沈降が行われる。最初沈澱池1で沈澱性有機物を除去された処理水は次に生物処理槽2に導入され、活性汚泥法による有機物の消化分解処理が行われる。活性汚泥法では、有機物が菌体の体内に取り込まれて、菌体の集合体である活性汚泥となる。生物処理槽2の後段に設けられた最終沈澱池3では、この活性汚泥が重力沈降により固液分離され、上澄水が二次処理水として取り出される。

[実施形態1］
図1に示す実施形態1では、最終沈澱池3から排出された二次処理水は無撹拝の沈殿槽4に導かれる。沈殿槽4では、二次処理水に含まれる微細固形物であって、前記の緩流攪拌されている最終沈澱池3では、重力沈降せずに液相に浮遊していた微細固形物を、重力沈降により固液分離する。沈殿槽4での滞留時間は1分〜10分程度でよい。なお、沈殿槽4は複数を並列配置し、各沈殿槽への処理水導入時間と処理水排出時間をずらしたバッチ処理とすることで、再生水製造効率を高めることが好ましい。

後段の再生水製造用ろ過膜面への負荷を更に軽減するためには、沈澱槽4から排出される処理水をオゾン処理槽5に導入してオゾン処理を行い、その後凝集槽6に導入して凝集処理を行うことが好ましい。

実施形態1では、沈澱槽4から流出する排水は、オゾン処理槽5に導入され、オゾンが添加される。オゾン処理槽5は、オゾン接触塔や充填塔とすることができ、処理方法は上向流式であっても下向流式であってもよい。また、オゾン供給方法は、散気筒や散気板などの散気装置をオゾン処理槽5内に設置する方法や、オゾン処理槽5外に設けたインジェクターやポンプなどによりオゾンを原水中に溶解させてからオゾン処理槽5に排水を導入する方法などを用いることができる。

排水中に添加されたオゾンは排水中に含まれる微細固形物と接触することにより、微細固形物の表面性状を易凝集性に改質する。オゾンによる微細固形物の表面性状改質のメカニズムは学術的には十分解明されていないが、微細固形物の表面電荷がオゾンとの接触によりマイナス側に変化するものと想定される。この表面性状改質は少量のオゾンにより短時間におこなわれるので、必要な滞留時間は0．1〜10分程度である。なお、オゾンを消費する物質としては微細固形物であるSS、有機物（COD）のほか、NO₂−N等を挙げることができる。

このようにしてオゾンが添加された排水は、凝集槽6に送られて凝集剤が添加される。凝集剤の種類としては、PAC、塩化第二鉄、硫酸バンド、PSI（ポリシリカ鉄凝集剤）などを使用すればよい。排水は凝集槽6において緩速撹拝され、凝集フロックが形成される。オゾン添加により凝集改善がなされているので凝集性の良好なフロックが形成される。

凝集槽6を出た排水は分離膜7により膜ろ過される。前記オゾン処理を行う実施形態1では、分離膜7の材質は耐オゾン性であることが必要であり、セラミック膜の他にPVDF等の耐オゾン性の高分子膜を使用することができる。膜形状はモノリス型、チューブラー型、平膜、中空糸膜などの様々なものを用いることができ、外圧式であってもよい。膜の種類はMF膜またはUF膜であることが好ましい。

この実施形態では、セラミック製のモノリス型MF膜を用いて排水をデッドエンドろ過し、微細固形物が除去された再利用水を得るが、ろ過方式はクロスフローろ過であってもよい。本実施形態では、排水中の微細固形物が沈殿槽4で分離・ろ過され、その後液相に残留した微細固形物も凝集性の良好なフロックとなっているため、再生水製造用ろ過膜面への固形物負荷が低減する。

[実施形態2］
なお、図2に示す実施形態2のように、沈殿槽4の前にオゾン処理槽5と凝集槽6を設けてもよい。この場合であっても、オゾン処理槽5では前記同様の凝集性改善効果が得られ、凝集槽6では前記同様の凝集効果が得られ、沈殿槽4では前記同様に重力沈降による固液分離が行われる。

以上より、本発明の再生水製造方法によれば、簡易かつ低コストな方法によって、再生水製造用ろ過膜面への固形物負荷を低減することができ、膜閉塞が防止される結果、下水から安定して再生水を得ることが可能となる。

図1に示した装置を用いて、下水処理水から再生水を得る実験を行った（実施例１）。沈澱槽の滞留時間は５分とした。一方、比較例として、図1に示した装置から沈殿槽4を除いた装置（比較例１）、図1に示した装置からオゾン処理槽5を除いた装置（実施例２）をそれぞれ用いて、下水処理水から再生水を得る比較実験を行った。各実験で使用した分離膜は細孔径が０．１μmのセラミック膜であり、膜ろ過流束は４m／日、また、凝集槽6を設ける場合には凝集剤としてはPACを使用し、濃度が２mg-Al/Lとなるように排水中に添加した。表1に各実験結果を示す。

上記実験結果より、実施例１における薬品洗浄間隔は、沈殿槽４を除いた比較例の２倍に延長されたことが解る。本実験結果は、沈殿槽４での重力沈降による固液分離の効果により、従来技術に比較して長時間安定した膜ろ過運転が可能となることを示すものである。
なお、実施例２と比較例とでは、薬品洗浄間隔に大差は認められないものの、設備面の観点からは、オゾン層に比べて沈殿槽を設ける方が、遙かに簡易かつ低コストである。

本発明の第１の実施形態の処理フローを示す図である。 本発明の第２の実施形態の処理フローを示す図である。

符号の説明

１ 最終沈澱池
２ 生物処理槽
３ 最終沈澱槽
４ 沈澱槽
５ オゾン処理槽
６ 凝集槽
７ 分離膜

Claims (5)

1. 有機物を含む排水に生物的処理を施した二次処理水を、更に膜ろ過して再生水を得る再生水製造方法であって、
   生物処理槽の後段に設けられた最終沈澱池から流出する二次処理水を、無攪拌の沈殿槽に導いて、前記二次処理水中に含まれる微細固形物を重力沈降させて二次処理水中から除去する工程を、膜ろ過工程の前段に有することを特徴とする再生水製造方法。
2. 沈殿槽に導いて、前記二次処理水中に含まれる微細固形物を重力沈降させて二次処理水中から除去する工程は、並列配置された沈殿槽を用いるバッチ処理工程であることを特徴とする請求項１記載の再生水製造方法。
3. 沈澱槽における滞留時間が、１分以上かつ１０分以下であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の再生水製造方法。
4. 更に、二次処理水に凝集剤を添加する工程も有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の再生水製造方法。
5. 前記凝集剤添加工程は、二次処理水にオゾンを添加して微際固形物の表面性状を易凝集性に改質したうえで凝集剤を添加することを特徴とする請求項４記載の再生水製造方法。

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