JP2014061506A

JP2014061506A - 液体処理設備

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Publication number: JP2014061506A
Application number: JP2012209565A
Authority: JP
Inventors: Masataka Hidaka; 政隆日高; Takahiro Tachi; 隆広舘; Takeshi Takemoto; 剛武本
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-09-24
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2014-04-10
Anticipated expiration: 2032-09-24
Also published as: JP5982239B2

Abstract

【課題】
活性汚泥法や膜分離活性汚泥法による下水または排水処理において、活性汚泥等の浮遊固形物の滞留を防止し、生物処理性能を向上させる。
【解決手段】
液体処理設備１０ａは、有機物を含む下水および排水の少なくともいずれかが流入して生物処理された後に固液分離する１次処理手段１と、１次処理手段で処理され発生した１次処理水Ｗ１３を限外ろ過膜でろ過する２次処理手段４と、２次処理手段で処理され発生した２次処理水で２次処理手段を逆洗する逆洗手段１１と、２次処理手段で逆洗されて発生した逆洗排水を前記１次処理手段に導く逆洗排水流路１９と、１次処理手段から引抜汚泥を廃棄する汚泥引抜流路１４とを備える。２次処理手段は、２次処理手段の被処理水を循環させる循環手段９を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水や排水の浄化及び再生処理に使用される液体処理設備に関する。

下水や排水の処理方法については、種々の観点から多くの提案がなされている（特許文献１ないし特許文献５参照）。その中で、特許文献１では、有機性廃水の生物処理に伴って発生する余剰汚泥の発生量を顕著に減少させるために、有機性廃水の生物処理に伴って発生する汚泥を可溶化反応処理槽で可溶化し、可溶化液に気体を混入させて該液を膜濾過装置で膜濾過し、膜濾過液を生物反応槽で生物処理し、膜濾過液を可溶化反応処理槽に戻している。

特開２００９−６１４５５号公報特開平７−６０２８０号公報特開２０１２−４５４８８号公報特開２０１２−９６２０２号公報特開２０１１−７２９３９号公報

上記特許文献１に開示された有機性廃水の処理方法では、可溶化され低分子量化した有機物を限外ろ過膜（以下ＵＦ膜とも称す）でろ過する際に、ばっ気槽内の汚水中に活性汚泥（ＭＬＳＳ：Mixed Liquor Suspended Solids）が多く浮遊している。そして、高分子量の溶解性有機物を始め、ミクロンオーダーからミリメータオーダーの浮遊固形物（ＳＳ）が、膜面で流動を阻止され付着する。そのため、短時間で膜が閉塞するおそれが生じる。また、可溶化処理された成分のうち、比較的分子量が多いけれども微生物が捕食可能な成分もＵＦ膜で阻止される。また、この阻止される量も多い。その結果、汚泥の可溶化処理に投入したエネルギーに対して、生物反応槽での水処理性能向上に与える効果が減少する。

本発明は上記従来の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、活性汚泥法や膜分離活性汚泥法による下水または排水処理において、活性汚泥等の浮遊固形物の滞留を防止し、生物処理性能を向上させることにある。

上記目的を達成する本発明の特徴は、液体処理設備が、有機物を含む下水および排水の少なくともいずれかが流入して生物処理された後に固液分離する１次処理手段と、この１次処理手段で処理され発生した１次処理水を限外ろ過膜でろ過する２次処理手段と、この２次処理手段で処理され発生した２次処理水で前記２次処理手段を逆洗する逆洗手段と、前記２次処理手段で逆洗されて発生した逆洗排水を前記１次処理手段に導く逆洗排水流路と、前記１次処理手段から引抜汚泥を廃棄する汚泥引抜流路とを備え、前記２次処理手段がこの２次処理手段の被処理水を循環させる循環手段を有することにある。

上記目的を達成する本発明の他の特徴は、液体処理設備が、有機物を含む下水および排水の少なくともいずれかが流入して生物処理された後に固液分離する１次処理手段と、この１次処理手段で処理され発生した１次処理水を限外ろ過膜でろ過する２次処理手段と、この２次処理手段で処理され発生した２次処理水で前記２次処理手段を逆洗する逆洗手段と、前記２次処理手段で逆洗されて発生した逆洗排水を前記１次処理手段に導く逆洗排水流路と、前記１次処理手段から引抜汚泥を廃棄する汚泥引抜流路とを備え、前記逆洗排水流路に弁および酸化装置を介在させ，前記２次処理手段がこの２次処理手段の被処理水を循環させる循環手段を有することにある。

本発明によれば、活性汚泥法による下水または排水処理において、下水または排水中の易分解性有機物と比較的低分子量の難分解性有機物を濃縮し、酸化させて低分子化した後生物反応槽に返流するので、下水または排水処理水中の浮遊固形物の滞留が防止されるとともに有機物濃度が減少し、処理水質が向上する。それとともに、生物反応槽の微生物の生物活性が向上し、水処理性能が向上する。

本発明に係る液体処理設備の一実施例のシステム図である。本発明に係る液体処理設備の他の実施例のシステム図である。本発明に係る液体処理設備のさらに他の実施例のシステム図である。本発明に係る液体処理設備のさらに他の実施例のシステム図である。本発明に係る液体処理設備のさらに他の実施例のシステム図である。図６に示した液体処理設備が備えるオゾン処理装置のシステム図である。本発明に係る液体処理設備のさらに他の実施例のシステム図である。本発明に係る液体処理設備のさらに他の実施例のシステム図である。本発明に係る液体処理設備のさらに他の実施例のシステム図である。本発明に係る液体処理設備のさらに他の実施例のシステム図である。本発明に係る液体処理設備のさらに他の実施例のシステム図である。

以下、本発明に係る液体処理設備のいくつかの実施例について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係る液体処理設備１０１ａの一実施例のシステム図である。液体処理設備１０１ａは、例えば、膜分離活性汚泥法を用いた下水処理設備であり、中小規模の下水処理装置に好適である。液体処理設備１０１ａでは、原水Ｗ１となる下水が、最初沈殿池２５を経由して生物反応槽１に流入する。

生物反応槽１では、底部に活性汚泥１３を沈殿させている。また、生物反応槽１には、膜分離活性汚泥法を適用して生物処理するとともに固液分離するために、精密ろ過膜１８が浸漬されている。精密ろ過膜１８には、吸引ポンプ２８を介して精密ろ過膜処理水流路２９が接続されている。精密ろ過膜処理水流路２９は、詳細を後述する限外ろ過膜処理装置４の循環流路９に連通している。精密ろ過膜１８で濾過された精密膜濾過水Ｗ１３は、精密ろ過膜処理水流路２９を経て、循環流路９に送られる。

生物反応槽１の底部と汚泥引抜ポンプ１５間は、汚泥引抜流路１４で接続されている。汚泥引抜ポンプ１５の吐出側は、引抜汚泥廃棄流路１７に接続されている。生物反応槽１に蓄積した余剰の活性汚泥１３は、引抜汚泥Ｗ１０として汚泥引き抜き流路１４から引き抜かれ、引抜汚泥廃棄流路１７を通って廃棄される。

限外ろ過膜処理装置４は、クロスフローろ過方式を用いた装置である。限外ろ過膜処理装置４の被処理水側（入力側）に、循環流路９が接続されている。上述したように、循環流路９の途中で、精密ろ過膜処理水流路２９が結合している。循環流路９には、この循環流路９を循環水Ｗ４が循環できるよう循環ポンプ６が設けられており、循環ポンプ６の前後には、弁２３、２０が配置されている。

循環流路９には、弁２３よりも上流側に分岐流路である逆洗排水流路１９が設けられており、逆洗排水流路１９の端部は生物反応槽１に接続されている。逆洗排水流路１９には弁２４が設けられており、この逆洗排水流路１９内を逆洗排水Ｗ８が流通するのを制御する。逆洗排水Ｗ８を、返流水Ｗ９とも呼ぶ。

限外ろ過膜処理装置４で濾過された処理水Ｗ５を流通させる処理水流路１０の一端側が、限外ろ過膜処理装置４の処理水側（出力側）に接続されている。処理水流路１０の他端側は逆洗水タンク７に接続されている。処理水流路１０の途中には、弁２１が設けられている。逆洗水タンク７と、処理水流路１０の弁２１よりも上流側とを、内部を逆洗水Ｗ７が流通する、破線で示した逆洗水流路１１が接続している。逆洗水流路１１には、順に逆洗ポンプ８および弁２２が配置されている。

このように構成した本実施例の液体処理設備１０１ａの動作を、図１以下を用いて、説明する。これらの図において、弁２０等のように塗りつぶしされていない弁は、通常の水処理においては、開状態であり、弁２２等の塗りつぶされている弁は、通常の水処理時には閉状態で、逆洗時に開状態となる弁である。

初めに実線で示した水処理ラインについて説明する。最初沈殿池２５で原水Ｗ１中の固形物が沈殿されるとともに、生物反応槽１内へ流入する流量が調整される。生物反応槽１に流入した原水Ｗ１は、生物反応槽１内で微生物（活性汚泥）により生物処理される。生物処理された原水Ｗ１中の固形分と活性汚泥、超高分子量の有機物は、精密ろ過膜１８により通過を阻止される。

一方、精密ろ過膜１８を通過した精密膜ろ過水Ｗ１３は、吸引ポンプ２８により、循環流路９に送られる。循環流路９に流入した精密膜ろ過水Ｗ１３は、循環ポンプ６により２００〜３００ｋＰａに加圧され、限外ろ過膜処理装置４に流入する。限外ろ過膜処理装置４では、比較的分子量の大きい有機物の流通が阻止される。限外ろ過膜処理装置４を通過した処理水Ｗ５の一部は、逆洗水タンク７に貯められる。処理水Ｗ５の残りは、余剰分Ｗ６として配水される。この余剰分Ｗ６は、用途に応じてその名称が変わり、河川等に排水する場合は放流水、再利用水として配水する場合は再生水となる。

次表に、汚泥の大きさに応じた成分比率の一例を示す。精密ろ過（ＭＦ）膜や限外（ＵＦ）ろ過膜で阻止される有機物の性状について示している。高分子量の有機物ほど生物分解性が低いことが分かる。概ね１００ｋＤａ以上（０．１〜１０μｍ：表１では０．４５μｍ以下の欄が該当）が精密ろ過（ＭＦ）膜で阻止可能な分画分子数の領域であり、１ｋＤａ以上（表１では１００ｋＤａ以下の欄が該当）が限外（ＵＦ）ろ過膜で阻止可能な領域である。表１から、限外（ＵＦ）ろ過膜で阻止可能な有機物には、生物分解性が高い成分が比較的多く含まれることが分かる。

比較的分子量の大きい有機物が限外ろ過膜処理装置４で阻止されるので、放流水再生水中の有機物が減少する。また、分子量が小さい生物易分解成分が相対的に多くなるので、放流再生水Ｗ６の水質が向上する。

精密ろ過膜１８で固形物や超高分子量の溶解性有機物が阻止された後の易分解性有機物や、比較的低分子量の難分解性有機物は、限外ろ過膜処理装置４の膜面に付着する。限外ろ過膜処理装置４の膜面に付着したこれら有機物を逆洗する場合について、次に説明する。図１において、逆洗の場合の水の流れ方向を、破線で示す。

塗りつぶされていない弁２０および弁２１、弁２３を閉じ、塗りつぶした弁２２および弁２４を開き、逆洗ポンプ８を運転する。逆洗水タンク７に貯められた処理水Ｗ５が、客洗水流路１１を流れて限外ろ過膜処理装置４に流入することにより、限外ろ過膜処理装置４におけるろ過膜の精密膜濾過水Ｗ１３が流入する側に付着した有機物は、逆洗排水流路１９を通って生物反応槽１に返流される。限外ろ過膜処理装置４から流出した逆洗排水Ｗ８中の有機物の一部は、生物反応槽１で微生物により捕食され低分子化される。

その後、再び水処理に戻るため、塗りつぶされていない弁２０および弁２１、弁２３を開き、塗りつぶした弁２２および弁２４を閉じ、逆洗ポンプ８を停止する。これにより、通常の水処理が再開され、精密ろ過膜１８と限外ろ過膜処理装置４による処理が開始される。さらに、弁２０〜２５の開閉と逆洗ポンプの運転／停止を繰り返し、逆洗処理と通常の水処理を繰り返す。

本実施例によれば、限外ろ過膜に付着した有機物を逆洗処理で生物反応槽に導くようにしたので、生物反応槽へ循環する有機物に含まれる捕食可能な有機物の一部を、生物反応槽内で捕食させることができる。したがって、有機物に含まれる捕食可能な有機物成分が可能な限り分解されて低分子量化され、下水処理及び排水処理水中の有機物の濃度が減少し、処理水質が向上する。

図２は、本発明に係る液体処理設備１０１ｂの他の実施例（実施例２）のシステム図である。本実施例は、図１に示した実施例１において、生物反応槽１と限外ろ過膜処理装置４のための循環流路９との間に、逆浸透膜処理装置３を追加したものである。逆浸透膜処理装置３の追加に伴い、逆浸透膜処理装置３の上流側の精密ろ過膜処理水流路２９に貯水塔３０と高圧ポンプ２を配置している。また、逆浸透膜処理装置３と限外ろ過膜処理装置４のための循環流路９とを、濃縮水流路５が接続している。その他は、実施例１と同様の構成である。

このように構成した本実施例では、生物反応槽１から流出した精密膜ろ過水Ｗ１３は、高圧ポンプ２により数ＭＰａに加圧される。そして、逆浸透膜処理装置３において逆浸透膜処理され、再生水Ｗ２が配水される。一方、逆浸透膜処理により発生した濃縮水Ｗ３は、数百ｋＰａから１ＭＰａ前後の残留圧力を有しながら、濃縮水流路５を通って限外ろ過膜処理装置４の循環水流路９に供給される。

濃縮水Ｗ３が高い残留圧力を有しているので、循環水流路９を流れる循環水を駆動する循環ポンプ６に必要とされる水頭は、循環水流路９の圧力損失を回復できる高さだけあれば十分である。本実施例によれば、実施例１の効果に加えて、逆浸透膜処理により高品質な再生水が得られる。さらに、逆浸透膜処理後の濃縮水が有する残留圧力を利用できるので、循環ポンプ６の動力を低減でき、限外ろ過膜処理装置４の消費電力を低減できる。

図３は、本発明に係る液体処理設備１０２ａのさらに他の実施例（実施例３）のシステム図である。本実施例は、図１に示した実施例１において、限外ろ過膜処理装置４に接続される逆洗排水流路１９中に、酸化装置１６を設けたものである。その他の構成は、図１に示した実施例１と同様の構成である。

生物反応槽１に浸漬した精密ろ過膜１８によりろ過され発生した精密膜ろ過水Ｗ１３は、循環ポンプ６により２００〜３００ｋＰａに加圧されて、限外ろ過膜処理装置４の循環流路９を循環する。その際、一部が限外ろ過膜処理装置４でろ過される。表１に示したように、比較的分子量の大きい有機物が限外ろ過膜処理装置４で阻止されるので、限外ろ過膜を通過した処理水Ｗ５中の有機物が減少する。それとともに、処理水Ｗ５中には、分子量が小さな生物易分解成分が相対的に多くなり、放流再生水Ｗ６の水質が向上する。

生物反応槽１内の精密ろ過膜１８により固形物や超高分子量の有機物が阻止されるので、精密膜濾過水Ｗ１３中には生物易分解性の有機物や、生物難分解性であるが酸化処理を施せば生物易分解性に転換が容易な、比較的低分子量の難分解性有機物が残留する。限外ろ過膜処理装置４の膜面では、これらの有機物が阻止される。

したがって、逆洗水タンク７に貯めた処理水Ｗ５で逆洗すれば、限外ろ過膜処理装置４の膜面で阻止された有機物は、逆洗排水流路１９を通って酸化装置１６に流入できる。酸化装置１６としては、例えばオゾン処理により被処理水を酸化処理する装置を使用する。その他、公知の水熱酸化法や薬剤添加法を用いた酸化処理装置も利用できる。

逆洗排水流路１９内を流通する逆洗水Ｗ８に含まれる比較的低分子量の難分解性有機物は、酸化装置１６で酸化される。そして、分子量が減少して、生物易分解性に転換する有機物も現れる。当然のことながら、元々生物易分解性の有機物はさらに低分子量化し、生物による分解が容易になる。酸化処理された逆洗水Ｗ８は、生物反応槽１に返流される。生物反応槽１では、微生物により捕食可能な有機物が増加するので、微生物の生物活性が向上し、水処理性能が向上する。

本実施例によれば、下水処理及び排水処理水中の難分解性有機物の濃度が、実施例１の場合よりもさらに減少するので、実施例１の効果に加えて、処理水質がさらに向上する。

図４は、本発明に係る液体処理設備１０２ｂのさらに他の実施例（実施例４）のシステム図である。本実施例は、図２に示した実施例２の液体処理設備１０１ｂに、図３に示した酸化装置１６を組み合わせたものであり、その他の構成は実施例２と同様の構成である。

本実施例によれば、実施例３に示した液体処理装置の効果に加えて、実施例２で示した逆浸透膜処理により高品質の再生水が得られる。さらに、逆浸透膜処理における濃縮水が有する残留圧力を利用したので、限外ろ過膜処理装置４の消費電力を低減できる。

図５は、発明に係る液体処理設備１０３のさらに他の実施例（実施例５）のシステム図である。この図５で丸囲みのＡ、Ｂ、Ｃで示したのは、図面表示上、便宜的に付加した接続点である。

図６は、図５における丸囲みのＡ、Ｂ、Ｃ以下の部分であるＺ部の詳細を示すシステム図である。

本実施例は、図４に示した実施例において、酸化装置に、オゾンマイクロバブルを用いた酸化装置１６ａを用いた例である。このような酸化装置１６ａを導入したのに伴い、生物反応槽１に接続される汚泥引抜流路１４を途中で分岐し、引抜汚泥Ｗ１０の一部を、弁２６を介して酸化装置１６ａに導いている。酸化装置１６ａには弁４６が接続されており、酸化装置１６ａに流入した汚泥の一部が廃棄される。

図６に詳細を示す酸化装置１６ａは、接触槽１６とこの接触槽４３に引抜汚泥Ｗ１０を供給する丸囲みＡのラインと、接触槽４３に逆洗排水Ｗ８を供給する丸囲みＢのラインと、接触槽４３から返流水Ｗ９を排出する丸囲みＣのラインと、を有する。丸囲みＡのラインは、実施例１等に示した汚泥引抜流路１４を含むラインである。汚泥引抜流路１４を分岐し、分岐した流路を、弁２６を介して接触槽４３に接続している。これにより、汚泥引抜ポンプ１５で引き抜かれた汚泥は、汚泥引抜流路１４を通って接触槽４３の水面下に放出される。丸囲みＣのラインは、返流水Ｗ９が流通する返流水流路４７であり、途中に弁４８が設けられている。

本実施例で最も特徴的な丸囲みＢのラインは、接触槽４３に逆洗排水Ｗ８とオゾン発生槽３１で発生したオゾンを供給するラインである。逆洗排水流路１９には、弁２４の下流側にガス混合器３２、溶解水槽３３、ノズル３９が順に配置されている。

オゾン発生装置３１で発生したオゾンガスは、ガス混合器３２で逆洗排水流路１９を流通する逆洗排水Ｗ８に混合される。混合器３２の出口側には、エアベント３４を備えた溶解水槽３３が接続されており、未溶解のオゾンガスをエアベント３４から取り出す。取り出された未溶解のオゾンガスは、未溶解ガス流路３５を通って接触槽４３の水面下に放出される。

一方、溶解水槽３３の出口側には、ノズル１９を有するガス混合水流路３８が接続されている。ガス混合水流路３８の端部は、接触槽４３に開口している。ノズル３９においてマイクロバブルを生成させるため、ノズル３９では加圧水を減圧放出している。これにより、逆洗排水Ｗ８は、ノズル３９で生成したオゾンマイクロバブルを同伴して、接触槽４３内に流入する。

ここで、接触槽４３は、複数の仕切板４２により複数の区画に仕切られている。この図６では、底面から上方に延び、上方に開放空間を形成する仕切板と、天井部から下方に延び下方に連通空間を有する仕切板とを並べて配置することにより、複数の区画を形成している。マイクロバブル４０を同伴した逆洗排水Ｗ８は、仕切られた区画間を迂流して、接触槽４３から丸囲みＣのラインである返流水流路４７に排水される。なお、接触槽４３の第２区画および第３区画の上部水面に、濁質除去用のホッパー４５を設けている。

逆洗排水Ｗ８に含まれる有機物は、オゾンマイクロバブルで酸化される。それとともに、酸化装置１６の接触槽４３に供給された引抜汚泥Ｗ１０も、残留するオゾンで一部が可溶化される。これにより、汚泥の一部は生物易分解で溶解性の有機物に転換され、逆洗排水Ｗ８とともに、返流水Ｗ９として生物反応槽１に返流される。

つまり、引抜汚泥Ｗ１０が加えられた逆洗排水Ｗ８は、オゾンマイクロバブルの酸化力により酸化処理される。一方汚泥は可溶化され、一部が溶解性成分として逆洗排水Ｗ８中に溶出する。可溶化後の汚泥を含む水中の濁質が、マイクロバブルの浮上分離効果により接触槽４３の第２区画および第３区画の水面上に浮上し蓄積する。返流水流路４７に介在させた弁４８を閉じ、接触槽４３内の水面を通常時水面から上昇させて、浮上蓄積した濁質４１をホッパー４５から系外に排出する。以上の酸化処理および汚泥可溶化、濁質除去を施した返流水Ｗ９が、生物反応槽１に返流される。

可溶化処理に送る引抜汚泥Ｗ１０の流量は、逆洗排水Ｗ８の有機物汚濁負荷とオゾンの注入率のバランスに由来するオゾン処理の余力に依存する。この引抜汚泥Ｗ１０の流量を、汚泥引抜流路１４に介在させた弁２６、および汚泥引抜流路１４から分岐した廃棄流路に介在させた弁２７の開度で調整する。

本実施例によれば、実施例４の効果に加えて、引抜汚泥を可溶化して生物反応槽に存在している微生物の捕食に適した生物易分解性有機物の量を増大させているので、微生物の生物活性が向上し、水処理性能が向上する。これにより、下排水処理水中の難分解性有機物の濃度がさらに減少し、処理水質が向上する。

図７は、発明に係る液体処理設備１０４のさらに他の実施例（実施例６）のシステム図である。本実施例の液体処理設備１０４は、上記実施例５に示した液体処理設備１０３において、限外ろ過膜処理装置４の循環流路９内を流通する循環水Ｗ４を駆動する循環ポンプ６を濃縮水流路５内の圧力に基づいて、回転数制御するようにしたものである。その他は、実施例５と同様の構成である。

濃縮水流路５には、圧力伝送器５１が取り付けられている。圧力伝送器５１の計装配線５２を循環ポンプ６の制御器５０に接続する。制御器５０と循環ポンプ６を、制御配線５３で接続する。これにより、圧力伝送器５１が検出した圧力に応じて、制御器５０が循環ポンプ６の回転数を制御する。

限外膜ろ過処理装置４が有するろ過膜が閉塞し、ろ過流量が低下してろ過圧力が高まると、濃縮水Ｗ３が加圧され、逆浸透膜処理装置３の処理水Ｗ５の流量が低下する。処理水Ｗ５の流量の変動を防止し放流再生水Ｗ６の生成量を安定化させるため、濃縮水Ｗ３の圧力が一定になるように、制御器５０で循環ポンプ６の回転数を増加させる。これにより限外膜ろ過処理装置４のろ過圧力が高まり、ろ過流量が回復し、処理流量がバランスし安定性が保たれる。

本実施例によれば、逆浸透膜処理装置と限外膜ろ過処理装置の処理流量の一定化を図ったので、実施例５の効果に加えて、需要に応じた安定な設備運転が可能になる。

図８は、本発明に係る液体処理設備１０５ａのさらに他の実施例（実施例７）のシステム図である。図９は、図８に示す液体処理設備１０５ａの変形例のシステム図である。図８に示す液体処理設備１０５ａは、実施例２に示した液体処理設備１０１ｂに、放流再生水Ｗ６の一部を生物反応槽１の出口側に配置した吸引ポンプ２８の下流に戻す還流水流路５５を付加したものである。また、図９に示す液体処理設備１０５ｂは、図７に示す実施例６の液体処理設備１０４に、同様の還流水流路５５を付加したものである。

実施例７及びその変形例においては、放流再生水Ｗ６が流れる放流再生水流路１２を分岐して還流水流路５５を形成し、還流水流路５５の途中に弁５４を配置している。そして、還流水流路５５は、逆浸透膜処理装置３の高圧ポンプ２の上流側に連通している。

実施例１で説明したように、比較的分子量の大きい有機物が限外ろ過膜処理装置４で阻止されるので、限外膜ろ過処理装置４のろ過水である放流再生水Ｗ６に含まれる有機物の量および分子量がともに減少している。その結果、逆浸透膜処理装置３の回収率によっては、処理水Ｗ５の有機物濃度が精密膜ろ過水Ｗ１３に含まれる有機物濃度より低くなる場合がある。

このような場合には、放流再生水Ｗ６の一部を再循環水Ｗ１１として逆浸透膜処理装置の上流側に戻し、精密膜ろ過水Ｗ１３の有機物濃度を低下させるのがよい。その理由は、精密膜濾過水Ｗ１３の有機物濃度よりも処理水Ｗ５の濃度が低いときに、精密ろ過水Ｗ１３に処理水Ｗ５（再循環水Ｗ１１）を加えれば、高圧ポンプ２から逆浸透膜処理装置３に供給される精密膜ろ過水Ｗ１３中の水(有機物成分を除いた量)の流量が増加し、有機物濃度が低下するからである。被処理水中の有機物濃度が低いと、逆浸透膜処理装置３の相対的な汚濁負荷が減少し、再生水Ｗ２の回収率と流量が増加する。また、原水Ｗ１の有機物濃度が減少し、逆浸透膜処理装置３が有する逆浸透膜に、微生物由来の付着物質で閉塞する現象であるファウリングが生じるのが緩和される。

したがって、本実施例及び変形例によれば、等しい原水流量に対して逆浸透膜処理による高水質の再生水の配水流量が増加する。また、ファウリング等の発生割合が低下し、ファウリング等により生じた膜の目詰まりを薬洗で処理する頻度が低下し、膜の維持管理費用を削減できるので、処理流量当りの設備の運転コストを削減できる。

図１０は、本発明に係る液体処理設備１０６のさらに他の実施例（実施例８）のシステム図である。本実施例の液体処理設備１０６は、実施例２に示した液体処理設備１０１ｂに、限外ろ過膜処理装置４の逆洗水タンク７内へオゾンガスを注入するオゾン発生装置５６を付加したものである。逆洗水タンク７内の放流再生水Ｗ６に、オゾン発生装置５７が発生したオゾンガスをガス流路５７から注入し、オゾンが溶存した放流再生水Ｗ６を限外ろ過膜処理装置４の逆洗に用いる。

本実施例によれば、限外ろ過膜処理装置４内の流路と限外ろ過膜をオゾン水で消毒することが可能になり、微生物由来の付着物質による限外ろ過膜のファウリングを防止できる。また、限外ろ過膜に阻止された有機物を膜上で酸化できるので、逆洗時の限外ろ過膜からの有機物の剥離が容易になり、有機物由来の限外ろ過膜の閉塞を防止できるだけでなく、限外ろ過膜の逆洗に要する水量を削減できる。

さらに本実施例によれば、実施例２の効果に加えて、限外ろ過膜の洗浄効果によって維持管理費用を削減でき、処理流量当りの設備の運転コストを削減できる。なお、本実施例では実施例２に示した液体処理設備にオゾン処理装置を付加したが、実施例１に示した液体処理設備に同様のオゾン処理装置を付加しても、本実施例と同様の効果が得られる。

図１１は、本発明に係る液体処理設備１０７のさらに他の実施例（実施例９）のシステム図である。本実施例は、大規模な下水処理設備で従来使用されている、典型的な活性汚泥法の下水処理設備７８に本発明を組み合わせたものであり、上記各実施例に記載した生物反応槽１の代わりに、活性汚泥法の下水処理設備７８が使用されている。

活性汚泥法を用いた下水処理設備７８は、下水の原水Ｗ１が流入し固形物を分離する最初沈殿池６１、最初沈殿池流からの出水を活性汚泥を用いて微生物処理する生物反応槽６２、生物反応槽流出水から活性汚泥や再度固形物を分離する最終沈殿池６３、最終沈殿池からの流出水を放流前に消毒する消毒設備６４、及び生物反応槽６２を曝気するブロワ６８を備えている。

活性汚泥法においては、最終沈殿池６３に沈殿された汚泥を、汚泥引抜流路６５を通って汚泥引抜ポンプ６７で引抜く。引き抜かれた活性汚泥Ｗ１０の一部を、汚泥返送流路６６を通して生物反応槽に返流し、生物反応槽６２内の活性汚泥浮遊物質の濃度を一定に保持する。一方、引抜汚泥Ｗ１０の残りを、余剰汚泥として引抜汚泥廃棄流路１７を通して廃棄する。

このような下水処理設備において、最終沈殿池６３から流出する最終沈殿池流出水Ｗ１０の一部あるいは全部を、最終沈殿池流出水採水流路７０を介して取り出し、限外ろ過膜処理装置４の循環流路９に導いている。循環流路９よりも下流の構成は、上記各実施例に記載したものと同様である。

すなわち、循環流路９には循環ポンプ６が設けられ、処理水流路１０に逆洗ポンプ８を備えた逆洗水流路１１が設けられている。そして各流路に設けた弁２０〜弁２３を開閉させることで、限外ろ過膜処理装置４が有する膜を逆洗することが可能になっている。

限外ろ過膜処理装置４の循環流路９から、逆洗水排水流路１９が分岐している。逆洗時には、分岐した流路に介在させた弁２４を開いて、酸化装置１６に逆洗排水Ｗ８を供給する。酸化装置１６の処理水出口と生物反応槽１とは、返流水流路４７で連通している。

最終沈殿池流出水採水流路７０で取り出した最終沈殿池流出水Ｗ１２は、循環ポンプ６で２００〜３００ｋＰａに加圧される。そして、限外ろ過膜処理装置４でろ過される。比較的分子量の大きい有機物が、限外ろ過膜処理装置４で阻止されるので、処理水Ｗ５中の有機物が減少する。また、有機物の分子量が小さく生物易分解成分が相対的に多くなるので、放流再生水Ｗ６の水質が向上する。

ここで、放流再生水Ｗ６は用途に応じ、河川等に排水する場合は放流水、再利用水として配水する場合は再生水と見なす。表１に示した比較的分子量の大きい有機物が限外ろ過膜処理装置４で阻止されるため、放流水再生水中の有機物が減少するとともに、有機物の分子量が小さく生物易分解成分が相対的に多くなるので、放流再生水Ｗ６の水質が向上する。

限外ろ過膜処理装置４の膜面に、最終沈殿池流出水Ｗ１２中の有機物が付着する。限外ろ過膜処理装置４の限外ろ過膜を逆洗水タンク７に貯めた処理水Ｗ５で逆洗すると、限外ろ過膜の膜面に付着した有機物は、逆洗排水流路１９を通って酸化装置１６ａに流入する。酸化装置１６ａには、例えば図６に示したオゾン処理法を用いた装置を用いる。その他の酸化方法として、水熱酸化法や薬剤添加法も利用できる。

逆洗水Ｗ８に含まれる比較的低分子量の難分解性有機物が酸化装置１６ａで酸化され、さらに分子量が減少して、生物易分解性に転換するものが生じる。そして、元々生物易分解性の有機物はさらに低分子量化し、生物による分解が容易になる。酸化処理された逆洗水を、返流水Ｗ９として生物反応槽６２に返流する。生物反応槽６２では、微生物が捕食可能な有機物が増加して、微生物の生物活性が向上し水処理性能が向上する。

本実施例によれば、既存の下水処理設備であっても、本発明に係る水処理ライン及び逆洗・返流ラインを追加するだけで、水中の難分解性有機物の濃度を減少させ、処理水質の向上が可能になる。また、固形分や高分子量の有機物を除去した高水質の放流再生水が得られる。なお、新規の下水処理設備に本発明が適用できることは言うまでもない。さらに、上記図１ないし図１０に示す各実施例では、生物反応槽に精密ろ過膜を備えた場合を例示しているが、図１ないし図１０に、図１１に示す生物反応槽及び最初沈殿池、最終沈殿池を組み合わせてもよいことは言うまでもない。

すなわち、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲の記載によって示されている。これらの特許請求の範囲の記載の意味の中に含まれる全ての変形例は、本発明に含まれる。

１…生物反応槽(１次処理手段)、２…高圧ポンプ（ポンプ）、３…逆浸透膜処理装置、４…限外ろ過膜処理装置(２次処理手段)、５…濃縮水流路、６…循環ポンプ（ポンプ）、７…逆洗水タンク、８…逆洗ポンプ（ポンプ）、９…循環流路、１０…処理水流路、１１…逆洗水流路、１２…放流再生水流路、１３…活性汚泥、１４…汚泥引抜流路、１５…汚泥引抜ポンプ（ポンプ）、１６，１６ａ…酸化装置、１７…引抜汚泥廃棄流路、１８…精密ろ過膜、１９…逆洗排水流路、２０…弁、２１〜１４…弁、２５…最初沈殿池、２６、２７…弁、２８…吸引ポンプ（ポンプ）、２９…精密ろ過膜処理水流路、３０…貯水槽、３１…オゾン発生装置、３２…ガス混合器、３３…溶解水槽、３４…エアベント、３５…未溶解ガス流路、３６…弁、３８…ガス混合水流路、３９…ノズル、４０…マイクロバブル、４１…濁質、４２…仕切板、４３…接触槽、４４…濁質廃棄流路、４５…ホッパー、４６…弁、４７…返流水流路、４８…仕切板、５０…制御器、５１…圧力伝送器、５２…計装配線、５３…制御配線、５４…弁、５５…還流水流路、５６…オゾン発生装置、５７…ガス流路、６１…最初沈殿池、６２…生物反応槽(１次処理手段)、６３…最終沈殿池(１次処理手段)、６４…消毒設備、６５…汚泥引抜流路、６６…汚泥返送流路、６７…汚泥引抜ポンプ（ポンプ）、６８…ブロワ、６９…弁、７０…最終沈殿池流出水採水流路、７１…弁、７２…初沈汚泥廃棄流路、７８…下水処理設備、１０１〜１０７…液体処理設備、Ｗ１…原水、Ｗ２…再生水、Ｗ３…濃縮水、Ｗ４…循環水、Ｗ５…処理水(２次処理水)、Ｗ６…余剰分（放流再生水）、Ｗ７…逆洗水(２次処理水)、Ｗ８…逆洗排水、Ｗ９…返流水、Ｗ１０…引抜汚泥、Ｗ１１…再循環水、Ｗ１２…最終沈殿池流出水、Ｗ１３…精密膜ろ過水(１次処理水)、Ｗ１４…放流水。

Claims

有機物を含む下水および排水の少なくともいずれかが流入して生物処理された後に固液分離する１次処理手段と、この１次処理手段で処理され発生した１次処理水を限外ろ過膜でろ過する２次処理手段と、この２次処理手段で処理され発生した２次処理水で前記２次処理手段を逆洗する逆洗手段と、前記２次処理手段で逆洗されて発生した逆洗排水を前記１次処理手段に導く逆洗排水流路と、前記１次処理手段から引抜汚泥を廃棄する汚泥引抜流路とを備え、前記２次処理手段はこの２次処理手段の被処理水を循環させる循環手段を有することを特徴とする液体処理設備。
請求項１に記載の液体処理設備において、
前記１次処理手段は精密ろ過膜を有する生物反応槽であり、前記２次処理手段は限外ろ過膜を有する限外ろ過膜処理装置であり、前記１次処理手段における生物処理が膜分離活性汚泥法を用いた処理であり、前記１次処理手段で固液分離される固体成分が活性汚泥であることを特徴とする液体処理設備。
請求項２に記載の液体処理設備において、
前記１次処理手段と前記２次処理手段間に、１次処理水を送水するポンプと逆浸透膜を有する逆浸透膜処理装置とを設け、この逆浸透膜処理装置で発生した濃縮水を前記２次処理手段に導くことを特徴とする液体処理設備。
請求項１または２に記載の液体処理設備において、
前記逆洗排水流路に弁および酸化装置を介在させたことを特徴とする液体処理設備。
請求項３に記載の液体処理設備において、
前記逆洗排水流路に弁および酸化装置を介在させたことを特徴とする液体処理設備。
請求項４に記載の液体処理設備において、
前記酸化装置はオゾン処理装置であり、前記逆洗排水流路を流通する逆洗排水をオゾンガスに接触させて逆洗排水中の有機物を酸化し低分子化することを特徴とする液体処理設備。
請求項５に記載の液体処理設備において、
前記酸化装置はオゾン処理装置であり、前記逆洗排水流路を流通する逆洗排水をオゾンガスに接触させて逆洗排水中の有機物を酸化し低分子化することを特徴とする液体処理設備。
請求項６の液体処理設備において、
前記オゾン処理装置はオゾンマイクロバブル処理装置であり、生成したオゾンマイクロバブルを逆洗排水に接触させて逆洗排水中の有機物を酸化し低分子化することを特徴とする液体処理設備。
請求項７の液体処理設備において、
前記オゾン処理装置はオゾンマイクロバブル処理装置であり、生成したオゾンマイクロバブルを逆洗排水に接触させて逆洗排水中の有機物を酸化し低分子化することを特徴とする液体処理設備。
請求項８に記載の液体処理設備において、
前記オゾンマイクロバブル処理装置は、オゾン発生装置と、このオゾン発生装置で発生したオゾンを逆洗排水に混合させるガス混合器と、このガス混合器の下流側に配置した溶解槽と、溶解槽でオゾンが溶解した逆洗排水がノズルを介して流入する接触槽とを有し、前記汚泥引抜流路を前記接触槽に接続して、前記１次処理手段で固液分離した活性汚泥を前記接触槽に供給し、この接触槽内で逆洗排水と接触させて固体成分を浮上分離作用で固液分離し、固液分離した液体を前記１次処理手段に返流することを特徴とする液体処理設備。
請求項９に記載の液体処理設備において、
前記オゾンマイクロバブル処理装置は、オゾン発生装置と、このオゾン発生装置で発生したオゾンを逆洗排水に混合させるガス混合器と、このガス混合器の下流側に配置した溶解槽と、溶解槽でオゾンが溶解した逆洗排水がノズルを介して流入する接触槽とを有し、前記汚泥引抜流路を前記接触槽に接続して、前記１次処理手段で固液分離した活性汚泥を前記接触槽に供給し、この接触槽内で逆洗排水と接触させて固体成分を浮上分離作用で固液分離し、固液分離した液体を前記１次処理手段に返流することを特徴とする液体処理設備。
請求項３に記載の液体処理設備において、
前記２次処理手段で発生した２次処理水の一部を、前記逆浸透膜処理装置の上流側に導く還流水流路を設け、２次処理水を前記逆浸透膜処理装置の原水として使用することを特徴とする液体処理設備。
請求項１または２に記載の液体処理設備において、
前記逆洗手段にオゾン処理装置を設け、逆洗水にオゾンガスを接触させて生成したオゾン水を用いて前記２次処理手段を逆洗することを特徴とする液体処理設備。
請求項３に記載の液体処理設備において、
前記逆洗手段にオゾン処理装置を設け、逆洗水にオゾンガスを接触させて生成したオゾン水を用いて前記２次処理手段を逆洗することを特徴とする液体処理設備。
請求項１０に記載の液体処理設備において、
前記１次処理手段は、原水が流入する最初沈殿池と、最初沈殿池で固液分離した処理液が流入曝気手段が浸漬された生物反応槽と、この生物反応槽で処理された処理水を沈殿する最終沈殿池とを含むことを特徴とする液体処理設備。