JP2016117017A - 回収ろ過ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 既存の排水処理設備における処理水をより効率的に再利用することができる回収ろ過ユニットを提供すること。【解決手段】 回収ろ過ユニットは、有機性排水を生物処理して１次処理水を得る既存の排水処理設備に接続され、排水処理設備の１次処理水を回収してろ過し、ろ過した水を冷却塔への補給水として供給し、排水処理設備から回収した１次処理水をろ過膜モジュールにより膜ろ過して２次処理水を得るろ過膜装置と、ろ過膜装置の２次処理水を逆浸透膜モジュールにより膜分離して３次処理水としての透過水を得る逆浸透膜装置と、を備え、逆浸透膜装置で得られた３次処理水としての透過水を蒸気ボイラ装置へのボイラ給水として供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、水を回収してろ過する回収ろ過ユニットに関する。

従来の排水処理用のろ過ユニットには、膜分離活性汚泥処理（メンブレンバイオリアクター（ＭＢＲ）処理）を行うものがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１のろ過ユニットは、原水である有機性廃水５０を、生物処理槽１、分離膜２（精密ろ過膜又は限外ろ過膜）、膜透過水槽６、逆浸透膜３の順に流して処理し、再生水を得るようにしている。

特開２００８−７３６２２号公報

一般的な工場等においては、排水を処理するための排水処理設備が既に設置されていることが多い。昨今では、そのような既存の排水処理設備で処理された処理水をより効率的に再利用することが求められている。特許文献１のようなろ過ユニットを工場等に適用する際には、そのような処理水の効率的な再利用を可能とする観点で未だ改善の余地があるといえる。

従って、本発明の目的は、既存の排水処理設備における処理水をより効率的に再利用することができる回収ろ過ユニットを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。

本発明の一態様によれば、有機性排水を生物処理して１次処理水を得る既存の排水処理設備に接続され、排水処理設備の１次処理水を回収してろ過し、ろ過した水を蒸気ボイラ装置へのボイラ給水として供給する、回収ろ過ユニットであって、排水処理設備から回収した１次処理水をろ過膜モジュールにより膜ろ過して２次処理水を得るろ過膜装置と、ろ過膜装置の２次処理水を逆浸透膜モジュールにより膜分離して３次処理水としての透過水を得る逆浸透膜装置と、を備え、逆浸透膜装置で得られた３次処理水としての透過水を蒸気ボイラ装置へのボイラ給水として供給する、回収ろ過ユニットを提供する。

本発明の回収ろ過ユニットによれば、既存の排水処理設備における処理水をより効率的に再利用することができる。

本発明の実施形態にかかる回収ろ過ユニットの概略構成図

（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、前記従来の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を見出した。

本発明者らは、従来のろ過ユニットに関して考察を行った結果、特許文献１に記載されるろ過ユニットを新たに工場等に適用する場合、上述した全ての構成をそのまま新設する必要があることに着目した。そこで、本発明者らは、既存設備の構成をそのまま利用しながら、当該既存設備に対して必要な構成を備えた所定の回収ろ過ユニットを付加的に設けることで、ろ過ユニットの効率的な設営を行うことができることを見出した。上記知見によって、本発明者らは以下の発明を想到した。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態にかかる回収ろ過ユニットを備えた水処理システムの概略構成を示す。図１に示される水処理システム１は、工場等で使用される水を処理するシステムである。水処理システム１は、排水処理設備２と、回収ろ過ユニット３と、蒸気ボイラ装置４とを備える。

排水処理設備２は、工場等で生じる有機性排水（原水Ｗ０）を生物処理して、１次処理水Ｗ１を得る設備である。排水処理設備２は、水処理システム１を備える工場等に既に設置された既存の設備として設けられる。

回収ろ過ユニット３は、排水処理設備２で得られた１次処理水Ｗ１を回収してろ過し、ろ過した水を蒸気ボイラ装置４へボイラ給水として供給するユニットである。回収ろ過ユニット３は、既存の排水処理設備２および蒸気ボイラ装置４に対して付加的に接続されている。

蒸気ボイラ装置４は、工場等に設置された蒸気の使用機器（負荷機器）に対して、ボイラを用いて生成した蒸気を供給するユニットである。蒸気ボイラ装置４には、回収ろ過ユニット３から所定の処理水がボイラ給水として供給される。

本実施形態にかかる水処理システム１は、上述した構成により、既存の排水処理設備２で処理された１次処理水Ｗ１を回収ろ過ユニット３で回収し、回収した水をろ過するとともに、ろ過した水を蒸気ボイラ装置４へボイラ給水として供給する。このようにして、工場等で生じた有機性排水（原水Ｗ０）を処理して得られた処理水を、蒸気ボイラ装置４にて有効に再利用することができる。

また、既存の排水処理設備２（および蒸気ボイラ装置４）に対して、排水処理設備２の処理水を回収してろ過する回収ろ過ユニット３を付加的に接続しているため、回収ろ過ユニット３の効率的な設営を行うことができる。

次に、これらの排水処理設備２、回収ろ過ユニット３および蒸気ボイラ装置４の具体的な構成について、順に説明する。

排水処理設備２は、原水槽５と、流量調整槽６と、反応層７と、沈降槽８と、配管ラインＬ１−Ｌ６と、ポンプＰ１−Ｐ３と、ブロワＢ１，Ｂ２とを備える。

配管ラインＬ１は、工場等で生じた有機性排水である原水Ｗ０を原水槽５に通水するラインである。原水槽５は、配管ラインＬ１から供給される原水Ｗ０を貯留する槽である。ポンプＰ１は、原水槽５に貯留されている原水Ｗ０を吸引して、配管ラインＬ２を通じて流量調整槽６に送るポンプである。

流量調整槽６は、原水槽５の下流側に接続され、原水槽５から配管ラインＬ２を通じて供給される原水Ｗ０を貯留する槽である。流量調整槽６は、原水Ｗ０を貯留することで、後述する曝気槽７へ供給する原水Ｗ０の流量を調整する機能を有する。このような流量調整機能を有する流量調整槽６は、曝気槽７における原水Ｗ０の使用量の変動を吸収するように構成される。ブロワＢ１は、流量調整槽６に貯留されている原水Ｗ０を曝気するブロワである。流量調整槽６へ流入する原水Ｗ０の水質は変動するため、流量調整槽６内の原水Ｗ０が腐敗しないようにブロワＢ１の曝気により撹拌するものである。ポンプＰ２は、流量調整槽６に貯留されている原水Ｗ０を吸引して、配管ラインＬ３を通じて曝気槽７に送るポンプである。

曝気槽７は、流量調整槽６の下流側に接続され、流量調整槽６から供給される原水Ｗ０を生物処理するための槽である。本実施形態の曝気槽７は、生物処理の中でも特に活性汚泥（図示せず）を用いた活性汚泥処理を行う槽として設けられる。ブロワＢ２は、曝気槽７に貯留されている原水Ｗ０を曝気するブロワである。曝気槽７では、ブロワＢ２による曝気と活性汚泥を組み合わせた処理を行うことにより、原水Ｗ０の活性汚泥処理が行われる。活性汚泥処理された原水Ｗ０は、有機物等が除去されて、１次処理水Ｗ１となる。配管ラインＬ４は、曝気槽７で得られた１次処理水Ｗ１を沈降槽８に通水するラインである。

沈降槽８は、曝気槽７の下流側に接続され、曝気槽７から供給される１次処理水Ｗ１を貯留して不純物を沈降させる槽である。沈降槽８では、時間経過により不純物を沈降させて、不純物とそれを除く上澄み液への分離が行われる。沈降槽８で得られた上澄み液は、配管ラインＬ５を通じて下水放流される。

曝気槽７には、配管ラインＬ４とは別に、１次処理水Ｗ１を通水する配管ラインＬ６が接続されている。配管ラインＬ６は、曝気槽７内の１次処理水Ｗ１を排水処理設備２外部の回収ろ過ユニット３に通水するラインである。曝気槽７内に設けられたポンプＰ３は、曝気槽７内の１次処理水Ｗ１を吸引することにより、配管ラインＬ６を通じて、回収ろ過ユニット３に１次処理水Ｗ１を供給するポンプである。

排水処理設備２は、上述した構成により、工場等で生じる有機性排水の原水Ｗ０を生物処理（本実施形態では活性汚泥処理）して１次処理水Ｗ１を得るとともに、得られた１次処理水Ｗ１を下水放流又は回収ろ過ユニット３へ提供するように構成される。

なお、上述した排水処理設備２内のポンプＰ１，Ｐ２およびブロワＢ１，Ｂ２等の運転は、図示しない排水処理設備２に設けられた制御装置により制御および管理される。一方、ポンプＰ３は、回収ろ過ユニット３が１次処理水Ｗ１を取り込むための機器であるので、ポンプＰ３の運転は、回収ろ過ユニット３に設けられた制御部１５（後述）により制御および管理される。

回収ろ過ユニット３は、既存の排水処理設備２に付加的に接続されるとともに、排水処理設備２から１次処理水Ｗ１の供給を受けることにより、排水処理設備２から１次処理水Ｗ１を回収するユニットである。回収ろ過ユニット３は、ろ過膜装置９と、タンク１０と、薬剤供給装置１１と、逆浸透膜装置１２と、第１の水質測定装置１３と、第２の水質測定装置１４と、制御部１５と、配管ラインＬ７−Ｌ１３と、ポンプＰ４，Ｐ５と、バルブＶ１−Ｖ４とを備える。

ろ過膜装置９は、排水処理設備２から回収した１次処理水Ｗ１をろ過膜により膜ろ過分離して、２次処理水Ｗ２を得る装置である。本実施形態のろ過膜装置９は、膜分離槽１６と、ろ過膜モジュール１７と、ブロワＢ３とを備えて構成される。膜分離槽１６は、排水処理設備２から回収した１次処理水Ｗ１を貯留する槽である。膜分離槽１６内には、浸漬型のろ過膜モジュール１７が備えられている。ろ過膜モジュール１７は、膜分離槽１６内の１次処理水Ｗ１を膜ろ過する膜である。本実施形態のろ過膜モジュール１７としては、精密ろ過膜（ＭＦ膜）モジュール又は限外ろ過膜（ＵＦ膜）モジュールが用いられる。ブロワＢ３は、膜分離槽１６に貯留されている１次処理水Ｗ１を曝気するブロワである。ポンプＰ４は、ろ過膜モジュール１７を透過した２次処理水Ｗ２を吸引するポンプである。

ろ過膜装置９には、貯留されている１次処理水Ｗ１に通水するラインとして、配管ラインＬ６に加えて、配管ラインＬ２２が接続されている。配管ラインＬ２２は、ろ過膜装置９の膜分離槽１６に貯留されている１次処理水Ｗ１に対して、後述する蒸気ボイラ装置４の脱気装置にて生じる封水を供給するラインである。封水とは、脱気装置が備える水封式真空ポンプにて生じる水のことである。配管ラインＬ２２を設ける目的は、封水を有効に再利用するものであり、詳細については後述する。このように、配管ラインＬ２２は、封水をろ過膜装置９へ返送する返送ライン（第２の返送ライン）として機能する。

上述した構成を有するろ過膜装置９では、ブロワＢ３による曝気とポンプＰ４による吸引を行うことで、膜分離槽１６内において１次処理水Ｗ１の膜分離活性汚泥処理が行われる。膜分離活性汚泥処理された１次処理水Ｗ１は、有機物が生物分解されて、２次処理水Ｗ２となる。ポンプＰ４は、ろ過膜装置９で得られた２次処理水Ｗ２を吸引するとともに、配管ラインＬ７を通じて、吸引した２次処理水Ｗ２をタンク１０に送る。

タンク１０は、ろ過膜装置９の下流側に接続され、ろ過膜装置９から配管ラインＬ７を通じて供給される２次処理水Ｗ２を貯留するタンクである。タンク１０は、２次処理水Ｗ２を貯留することで、後述する逆浸透膜装置１２へ供給する２次処理水Ｗ２の流量を調整する機能を有する。このような流量調整機能を有するタンク１０は、逆浸透膜装置１２における２次処理水Ｗ２の使用量の変動を吸収するように構成される。タンク１０には、貯留されている２次処理水Ｗ２に通水するラインとして、配管ラインＬ７に加えて、２つの配管ラインＬ８、Ｌ９が接続されている。

配管ラインＬ８は、タンク１０に貯留されている２次処理水Ｗ２に対して上水を供給するラインである。上水とは、飲料水等として供給されるように浄化処理が行われた水のことである。配管ラインＬ８を設ける目的は、後述するように、回収ろ過ユニット３から排水される水の水質を調整するためである。なお、後述する逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９は、酸化剤により逆浸透膜およびナノろ過膜が劣化するおそれがあるため、上水中の残留塩素は、活性炭などで除去しておくことが望ましい。

配管ラインＬ９は、回収ろ過ユニット３から排水される水をタンク１０へ返送する返送ライン（第１の返送ライン）である。配管ラインＬ９を設ける目的は、後述するように、回収ろ過ユニット３から蒸気ボイラ装置４へ提供する水の塩分濃度を調整するためである。

タンク１０にはさらに、配管ラインＬ１０が接続されている。配管ラインＬ１０は、タンク１０に貯留されている２次処理水Ｗ２を下流側の逆浸透膜装置１２に通水するラインである。配管ラインＬ１０の途中に設けられたポンプＰ５は、タンク１０に貯留されている２次処理水Ｗ２を吸引して、配管ラインＬ１０を通じて、吸引した２次処理水Ｗ２を逆浸透膜装置１２に送るポンプである。ポンプＰ５はさらに、下流側の逆浸透膜装置１２における処理に必要な圧力を提供するように、２次処理水Ｗ２を逆浸透膜装置１２側に対して加圧する機能を有する。

配管ラインＬ１０の途中には、配管ラインＬ１０中の２次処理水Ｗ２に対して所定の薬剤を供給する薬剤供給装置１１が接続されている。本実施形態の薬剤供給装置１１は、細胞間情報伝達物質を含む薬剤を供給する。細胞間情報伝達物質は、２次処理水Ｗ２の供給先である逆浸透膜装置１２の逆浸透膜およびナノろ過膜において、バイオフィルムの分散を促進する又はその形成を阻害するための化合物である。

ここで、バイオフィルムの分散を促進する細胞間情報伝達物質は、バイオフィルム分散シグナル物質とも呼ばれる。バイオフィルムの分散を促進する細胞間情報伝達物質を２次処理水Ｗ２に供給することで、バイオフィルムの内部に浸透して、フィルム内の細菌に、細菌を浮遊状態に誘導するシグナルを与えて、バイオフィルムを分散させることができる。バイオフィルムとは、細菌が分泌する細胞外多糖（ＥＰＳ）により形成されたコロニーが膜面で成長したものであり、スライムとも称される。細胞間情報伝達物質（細胞間シグナル物質）とは、細胞間で情報を伝達する物質である。

バイオフィルムの形成を阻害する細胞間情報伝達物質は、バイオフィルム形成シグナル物質と類似構造の阻害物質が該当し、例えば、ＡＨＬ（アシル化ホモセリンラクトン）を挙げることができる。バイオフィルム形成を阻害する細胞間情報伝達物質を２次処理水Ｗ２に供給することで、クオラムセンシングを抑制して、スライムの増殖を抑制することができる。クオラムセンシングは、細胞間伝達機構とも呼ばれ、菌体密度について細胞間情報伝達物質（細胞間シグナル物質）を用いて感知し、それに応じて物質の産生のコントロールを行う機構である。

２次処理水Ｗ２が供給される逆浸透膜装置１２は、逆浸透膜モジュール（ＲＯ膜）１８とナノろ過膜モジュール（ＮＦ膜）１９とを備える装置であり、これらの膜により２次処理水Ｗ２を膜分離し、３次処理水としての透過水Ｗ３ａと、濃縮水Ｗ３ｂとを得るものである。本実施形態では、逆浸透膜モジュール１８とナノろ過膜モジュール１９を１つずつ設けるとともに、それぞれを互いに並列に接続している。このような構成により、２次処理水Ｗ２の膜分離処理を、逆浸透膜モジュール１８とナノろ過膜モジュール１９のそれぞれで並行して行うようにしている。逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９での膜分離に必要となる圧力は、上流側のポンプＰ５による加圧によって提供される。

本実施形態の逆浸透膜装置１２では、逆浸透膜モジュール１８とナノろ過膜モジュール１９のそれぞれで得られた透過水を合流させることで、３次処理水としての透過水Ｗ３ａを生成する（図１参照）。その一方、逆浸透膜モジュール１８とナノろ過膜モジュール１９のそれぞれで得られた濃縮水を合流させることで、濃縮水Ｗ３ｂを生成する。

逆浸透膜モジュール１８は、ベッセル（圧力容器）に１本ないし複数本の逆浸透膜エレメントを組み込んで構成される。逆浸透膜エレメントは、カルシウムイオンやシリカ等のスケール原因物質を含む溶存塩類全般の除去率が高く設定されており、これらの除去率は例えば９０％以上に設定される。これに対して、ナノろ過膜モジュール１９は、ベッセル（圧力容器）に１本ないし複数本のナノろ過膜エレメントを組み込んで構成される。ナノろ過膜エレメントは、シリカを除く溶存塩類の除去率は逆浸透膜エレメントと同様に高く設定されるものの（例えば９０％以上）、シリカの除去率は、逆浸透膜エレメントよりも低く設定されている（例えば３０％以下）。逆浸透膜装置１２では、低シリカ濃度に調整された逆浸透膜モジュール１８の透過水と、高シリカ濃度に調整されたナノろ過膜モジュール１９の透過水をブレンドして透過水Ｗ３ａを得ることで、溶存塩類の濃度を低減しつつも、シリカ濃度が所定範囲にコントロールされた３次処理水が製造される。

透過水Ｗ３ａが通水される配管ラインＬ１１は、逆浸透膜装置１２で得られた透過水Ｗ３ａ（逆浸透膜モジュール１８、ナノろ過膜モジュール１９のそれぞれで得られた透過水を混合させたもの）を蒸気ボイラ装置４へ通水するラインである。配管ラインＬ１１の途中には、当該ラインの開閉を行うバルブＶ１が設けられている。バルブＶ１の下流側における配管ラインＬ１１の途中には、第１の水質測定装置１３が接続されている。第１の水質測定装置１３は、配管ラインＬ１１中の透過水Ｗ３ａの所定の水質項目を測定する装置である。本実施形態の第１の水質測定装置１３は、水質項目として、透過水Ｗ３ａにおける全有機炭素量（ＴＯＣ）を測定する。

配管ラインＬ１２は、逆浸透膜装置１２で得られた濃縮水Ｗ３ｂ（逆浸透膜モジュール１８、ナノろ過膜モジュール１９のそれぞれで得られた濃縮水を混合させたもの）を通水（排水）するラインである。配管ラインＬ１２は、濃縮水Ｗ３ｂの一部を排水するように回収ろ過ユニット３の外部に接続される。配管ラインＬ１２の途中には、接続点Ｊ１にて分岐する配管ラインＬ１３が接続されている。配管ラインＬ１３は、前述した薬剤供給装置１１とポンプＰ５の間における配管ラインＬ１０の途中に接続されており、濃縮水Ｗ３ｂの残部を配管ラインＬ１０中の２次処理水Ｗ２に供給可能に構成される。これにより、配管ラインＬ１３は、濃縮水Ｗ３ｂの残部を逆浸透膜装置１２へ還流する還流ラインとして機能する。配管ラインＬ１３の途中には、通水ラインＬ１０の上流側に還流させる濃縮水Ｗ３ｂの流量を調節するバルブＶ２が設けられている。

上述した通水ラインＬ１０−Ｌ１３、ポンプＰ５、逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９を備える装置として、逆浸透膜装置１２が構成されている。

接続点Ｊ１よりも下流側の配管ラインＬ１２の途中には、第２の水質測定装置１４が接続されている。第２の水質測定装置１４は、配管ラインＬ１２中の濃縮水Ｗ３ｂの所定の水質項目を測定する装置である。本実施形態の第２の水質測定装置１４は、水質項目として、濃縮水Ｗ３ｂにおける全リン、全窒素、ＣＯＤをそれぞれ測定する。

第２の水質測定装置１４との接続箇所よりも下流側の配管ラインＬ１２の途中には、接続点Ｊ２にて分岐する前述した配管ラインＬ９が接続されている。配管ラインＬ９は、濃縮水Ｗ３ｂの残部をタンク１０内の２次処理水Ｗ２へ戻すように通水するラインである。塩分濃度の高い濃縮水Ｗ３ｂを２次処理水Ｗ２に返送可能とすることで、配管ラインＬ９は、３次処理水の塩分濃度（すなわち、透過水Ｗ３ａの塩分濃度）を調整する機能を有する。配管ラインＬ９の途中には、当該ラインの開閉を行うバルブＶ３が設けられている。

接続点Ｊ２よりも下流側の配管ラインＬ１２の途中には、外部に排水させる濃縮水Ｗ３ｂの流量を調節するバルブＶ４が設けられている。

最終的に、配管ラインＬ１２は、バルブＶ４よりも下流側にて濃縮水Ｗ３ｂを排水するように設けられている。

制御部１５は、上述した回収ろ過ユニット３のポンプＰ４，Ｐ５、バルブＶ１−Ｖ４、ブロワＢ３、薬剤供給装置１１および第１，第２の水質測定装置１３，１４等の運転を制御および管理する。

回収ろ過ユニット３は、上述した構成により、排水処理設備２で得られた１次処理水Ｗ１を回収してろ過し、ろ過した水（３次処理水としての透過水Ｗ３ａ）を蒸気ボイラ装置４へのボイラ給水として供給するように構成される。

３次処理水としての透過水Ｗ３ａの供給を受ける蒸気ボイラ装置４は、脱気装置２０と、給水タンク２１と、ボイラ２２と、蒸気ヘッダ２３と、負荷機器２４と、冷却器２５と、第３の水質測定装置２６と、配管ラインＬ１４―Ｌ２２と、ポンプＰ６と、バルブＶ５−Ｖ７とを備える。

蒸気ボイラ装置４は、回収ろ過ユニット３からの透過水Ｗ３ａを脱気装置２０にて受けるように、回収ろ過ユニット３と接続されている。脱気装置２０は、透過水Ｗ３ａ中に含まれる溶存酸素を除去する装置である。本実施形態では、脱気装置２０として、多数の中空糸膜からなる気体分離膜モジュール（図示せず）と、中空糸膜の一側（内側空間または外側空間）を真空引きするための水封式真空ポンプ（図示せず）を用いて透過水Ｗ３ａの脱気を行う装置を用いる。配管ラインＬ１４は、脱気装置２０にて脱気処理が行われた透過水Ｗ３ａを給水タンク２１に通水するラインである。

給水タンク２１は、脱水装置２０の下流側に接続されるとともに、配管ラインＬ１４を通じて脱気装置２０から供給される透過水Ｗ３ａを貯留して、貯留した透過水Ｗ３ａをボイラ２２へ給水するためのタンクである。給水タンク２１は、脱気装置２０から供給される透過水Ｗ３ａを貯留することで、ボイラ２２へ供給する透過水Ｗ３ａの流量を調整する機能を有する。このような流量調整機能を有する給水タンク２１は、ボイラ２２における透過水Ｗ３ａの使用量の変動を吸収するように構成される。配管ラインＬ１５は、給水タンク２１に貯留されている透過水Ｗ３ａをボイラ２２に通水するラインである。ポンプＰ６は、給水タンク２１に貯留されている透過水Ｗ３ａを吸引して、配管ラインＬ１５を通じてボイラ２２に通水するラインである。

ボイラ２２は、後述する負荷機器２４を含めた蒸気使用機器に供給する蒸気を生成するボイラである。ボイラ２２は、給水タンク２１から給水される透過水Ｗ３ａを含む水をボイラ給水として用いながら蒸気を生成する。配管ラインＬ１６は、ボイラ２２で生成された蒸気を蒸気ヘッダ２３へ通気するラインである。

本実施形態では、ボイラ２２として、上部ヘッダと下部ヘッダの間に多数の水管（伝熱管）が立設された缶体を有する小型貫流ボイラが給水対象とされている。缶体内に貯留されたボイラ給水は、蒸気の生成に伴って濃縮が進行するが、この濃縮された水をボイラ水という。ボイラ２２の運転中は、ボイラ水の水質を所定範囲に保つため、ボイラ水の一部が適宜のタイミングでブローダウン（例えば、下部ヘッダからの廃棄）され、新たなボイラ給水が補給される。

蒸気ヘッダ２３は、ボイラ２２から通気された蒸気を各種蒸気使用機器へ分配するための設備である。蒸気ヘッダ２３には、配管ラインＬ１６とは別に、配管ラインＬ１７，Ｌ１８，Ｌ２０が接続されている。配管ラインＬ１７は、蒸気ヘッダ２３を経由する蒸気を負荷機器２４に分配するように通気するラインである。配管ラインＬ１８は、蒸気ヘッダ２３を経由する蒸気を負荷機器２４とは異なる別の蒸気使用機器（図示せず）に分配するように通気するラインである。このように、蒸気ヘッダ２３に対して、蒸気を通気する配管ラインＬ１７，Ｌ１８を複数接続することにより、ボイラ２２で生成された蒸気を複数の蒸気使用機器に対して個別に分配可能としている。配管ラインＬ２０については後述する。

負荷機器２４は、蒸気を使用する蒸気使用機器の一例である。負荷機器２４は、配管ラインＬ１７を通じて蒸気ヘッダ２３からの蒸気の供給を受けるように構成される。負荷機器２４の具体例としては例えば、飲料を製造する機器や食品を製造する機器などがある。負荷機器２４で使用された蒸気は潜熱が奪われて凝縮し、凝縮水となる。配管ラインＬ１９は、負荷機器２４で生じた凝縮水を給水タンク２１へ戻すように通水するラインである。給水タンク２１に戻される凝縮水は復水となり、脱気装置２０から供給される透過水Ｗ３ａ（補給水）とともに、給水タンク２１においてボイラ給水として貯留される。

蒸気ヘッダ２３には、配管ラインＬ１７，Ｌ１８とは別に、配管ラインＬ２０が接続されている。配管ラインＬ２０は、蒸気ヘッダ２３を経由する蒸気を冷却器２５へ通気するラインである。冷却器２５は、配管ラインＬ２０を通じて供給される蒸気を冷却して凝縮させる機器である。冷却器２５によって蒸気の凝縮を行う目的は、後述する第３の水質測定装置２６での所定の項目を測定するためである。配管ラインＬ２１は、冷却器２５により凝縮された凝縮水を第３の水質測定装置２６へ通水するラインである。第３の水質測定装置２６は、配管ラインＬ２１中の凝縮水の所定の水質項目を測定する装置である。本実施形態の第３の水質測定装置２６は、水質項目として、当該凝縮水の全有機炭素量を測定する。

また、脱気装置２０には、配管ラインＬ１４とは別に、配管ラインＬ２２が接続されている。配管ラインＬ２２は、脱気装置２０が備える水封式真空ポンプ（図示せず）で生じる封水を回収ろ過ユニット３のろ過膜装置９へ通水するラインである。配管ラインＬ２２は、脱気装置２０の水封式真空ポンプで使用される封水を上流側に返送する返送ラインとして機能する。

上述した蒸気ボイラ装置４のポンプＰ６、バルブＶ５−Ｖ７および第３の水質測定装置２６等の運転は、図示しない蒸気ボイラ装置４に設けられた制御装置により制御および管理される。

次に、本実施形態の水処理システム１の動作について、図１を参照しながら説明する。なお、上記では水処理システム１の各種構成について説明したが、説明や図示を省略した他の構成が水処理システム１に含まれてもよい。例えば、上述した配管ラインＬ１−Ｌ１２２には、図示を省略しているが、原水Ｗ０、１次処理水Ｗ１、２次処理水Ｗ２、透過水Ｗ３ａ（３次処理水）、濃縮水Ｗ３ｂ、ボイラ給水、蒸気およびその凝縮水を送出するポンプや、流路を開閉するバルブ等が適宜設けられている。これらのポンプやバルブ等も、図示しない制御装置あるいは制御部１５によって制御されている。

まず、水処理システム１が設けられている工場等に生じた有機性排水が、配管ラインＬ１を通じて原水槽５に供給される。水処理システム１が運転されると、図示しない制御装置により、排水処理設備２において、ポンプＰ１，Ｐ２およびブロワＢ１，Ｂ２が起動される。

ポンプＰ１が原水槽５内の原水Ｗ０を吸引することにより、配管ラインＬ２を通じて、下流側の流量調整槽６に原水Ｗ０が供給される。流量調整槽６では、ブロワＢ１による曝気が行われる。この曝気により、流量調整槽６内の原水Ｗ０が撹拌されることで、原水Ｗ０の腐敗を防止するようにしている。ポンプＰ２が流量調整槽６内の原水Ｗ０を吸引することにより、配管ラインＬ３を通じて、下流側の曝気槽７に原水Ｗ０が供給される。曝気槽７では、活性汚泥を含んだ状態でブロワＢ２による曝気が行われることにより、原水Ｗ０の活性汚泥処理が行われる。原水Ｗ０の活性汚泥処理により、原水Ｗ０内の有機物が生物分解されて、１次処理水Ｗ１が生成される。生成された１次処理水Ｗ１は、配管ラインＬ４を通じて沈降槽８に送られる、あるいは配管ラインＬ６を通じて回収ろ過ユニット３に送られる。

沈降槽８では、１次処理水Ｗ１に含まれる活性汚泥の自然沈降処理が行われる。当該沈降処理により、活性汚泥とそれを除く上澄み液に１次処理水Ｗ１を分離することができる。上澄み液は、配管ラインＬ５を通じて下水放流され、沈降した活性汚泥は別途、曝気槽７へ返送されるか、余剰汚泥として廃棄される。

一方、配管ラインＬ６においては、ポンプＰ３が曝気槽７内の１次処理水Ｗ１を吸引することにより、排水処理設備２外部の回収ろ過ユニット３に１次処理水Ｗ１が供給される。これにより、排水処理設備２で処理された１次処理水Ｗ１を回収ろ過ユニット３に回収させることができる。なお、ポンプＰ３のＯＮ／ＯＦＦおよび回転数は、回収ろ過ユニット３で必要とされる１次処理水Ｗ１の量に応じて、回収ろ過ユニット３の制御部１５により制御される。

回収ろ過ユニット３においては、１次処理水Ｗ１は、ろ過膜装置９の膜分離槽１６に回収される。水処理システム１が運転されると、回収ろ過ユニット３において、制御部１５の制御により、ポンプＰ４，Ｐ５、ブロワＢ３が起動されるとともに、バルブＶ１、Ｖ４は開かれた状態とされる。

ろ過膜装置９では、膜分離槽１６内において１次処理水Ｗ１に対して、ブロワＢ３による曝気処理とろ過膜モジュール１７による膜ろ過処理が同時に行われる。これにより、膜分離槽１６内の１次処理水Ｗ１が膜分離活性汚泥処理され、２次処理水Ｗ２が生成される。膜分離槽１６内における膜分離活性汚泥処理では、１次処理水Ｗ１中に未分解の有機物が残留していた場合には、更なる分解が行われる。また、１次処理水Ｗ１中に固形分（活性汚泥）が混入していた場合には、ろ過膜モジュール１７によって物理的に固形分と水とが分離される。そのため、ろ過膜装置９で得られる２次処理水Ｗ２は、前述した排水処理設備２で得られる１次処理水Ｗ１に比べて浄化が進み、水質が格段に向上する。その後、ポンプＰ４がろ過膜モジュール１７を透過した２次処理水Ｗ２を吸引することにより、配管ラインＬ７を通じて、下流側のタンク１０に２次処理水Ｗ２が供給される。

タンク１０には、２次処理水Ｗ２が貯留される。タンク１０に所定量の２次処理水Ｗ２が貯留されるように、制御部１５によって、ポンプＰ４のＯＮ／ＯＦＦおよび回転数が制御される。タンク１０に貯留されている２次処理水Ｗ２には、配管ラインＬ８から上水が供給される。配管ラインＬ８による上水の供給は、回収ろ過ユニット３から排水される水（濃縮水Ｗ３ｂ）の水質を調整するように、制御部１５によって適宜制御される。さらに、タンク１０に貯留されている２次処理水Ｗ２には、配管ラインＬ９から、回収ろ過ユニット３から排水される濃縮水Ｗ３ｂが供給される。配管ラインＬ９による濃縮水Ｗ３ｂの供給は、回収ろ過ユニット３から蒸気ボイラ装置４に供給する水（３次処理水としての透過水Ｗ３ａ）の塩分濃度を調整するように、制御部１５によって適宜制御される。配管ラインＬ８および配管ラインＬ９による通水の詳細については、後述する。

タンク１０に貯留されている２次処理水Ｗ２をポンプＰ５が吸引することにより、配管ラインＬ１０を通じて、下流側の逆浸透膜装置１２に２次処理水Ｗ２が供給される。このとき、配管ラインＬ１０の途中に設けられた薬剤供給装置１１から、２次処理水Ｗ２に細胞間情報伝達物質を含む薬剤が供給される。このような薬剤が供給された２次処理水Ｗ２が逆浸透膜装置１２に供給される。

逆浸透膜装置１２では、２次処理水Ｗ２に対して、上流側のポンプＰ５による加圧とともに逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９による処理が行われる。逆浸透膜モジュール１８においては、逆浸透膜によって２次処理水Ｗ２に含まれる溶存塩類（カルシウムイオンやシリカ等のスケール原因物質を含む）が分離される。一方、ナノろ過膜モジュール１９においては、ナノろ過膜によって２次処理水Ｗ２に含まれるシリカ以外の溶存塩類の大部分が分離されるものの（例えば９０％以上の分離率）、シリカについては、分離されずに大部分が透過される（例えば３０％以下の分離率）。その後、逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９を透過した透過水は混合されて、３次処理水としての透過水Ｗ３ａとなる。これにより、透過水Ｗ３ａとして、シリカ以外の溶存塩類が除去される一方で、所定濃度範囲のシリカを含むように水質調整された透過水Ｗ３ａを生成することができる。一方、逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９で濃縮された濃縮水が混合されて、濃縮水Ｗ３ｂとなる。これにより、濃縮水Ｗ３ｂとして、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３ｂを生成することができる。このように生成された透過水Ｗ３ａは配管ラインＬ１１に通水され、濃縮水Ｗ３ｂは配管ラインＬ１２に通水される。

ここで、逆浸透膜装置１２に供給される２次処理水Ｗ２には、薬剤供給装置１１から細胞間情報伝達物質を含む薬剤が添加されている。よって、２次処理水Ｗ２を利用して膜分離を行う逆浸透膜装置１２の逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９において、バイオフィルムの形成を阻害したり、分散を促進したりすることができる。

制御部１５の制御により、バルブＶ１は開かれた状態にある。この状態では、配管ラインＬ１１を通じて、下流側にある蒸気ボイラ装置４に透過水Ｗ３ａが供給される。これにより、シリカ以外の溶存塩類が除去される一方で、所定濃度範囲のシリカを含むように水質調整された透過水Ｗ３ａを、蒸気ボイラ装置４へボイラ給水（補給水）として供給することができる。蒸気ボイラ装置４において、カルシウムイオン等のスケール原因物質が除去された良好な水質のボイラ給水を用いているため、ボイラ水の濃縮が進行しても水管の内側表面等でスケール付着が発生することを抑制することができる。これにより、蒸気ボイラ装置４の蒸気生成性能を維持することができる。またシリカは、缶体とボイラ水の接触部分に対して防食皮膜を形成するものである。所定濃度範囲のシリカを含むように水質調整された透過水Ｗ３ａをボイラ給水として供給することにより、下部ヘッダおよび水管の内側表面にシリカを作用させて防食皮膜を形成することができる。これにより、ボイラ蒸気装置４の耐久性や寿命をさらに向上させることができる。

なお、蒸気ボイラ装置４に供給される透過水Ｗ３ａは、配管ラインＬ１１中を通水される際に第１の水質測定装置１３によって全有機炭素量が測定される。測定された全有機炭素量の情報は、制御部１５に送られて管理される。制御部１５においては、透過水Ｗ３ａの全有機炭素量に関して、予め閾値が定められている。第１の水質測定装置１３から送られる測定結果のいずれかが当該閾値を超えている場合には、制御部１５はその事実を報知するように制御する。このような制御により、蒸気ボイラ装置４に供給される透過水Ｗ３ａに関して有機物汚染の有無を監視することができる。

バルブＶ１と同様に、バルブＶ４も開かれた状態にある。これにより、逆浸透膜装置１２で得られた濃縮水Ｗ３ｂは、配管ラインＬ１２を通じて、回収ろ過ユニット３外部へ排出される。このとき、配管ラインＬ１２中の濃縮水Ｗ３ｂは、第２の水質測定装置１４によって、全リン、全窒素、ＣＯＤの水質項目が測定される。測定された水質項目の情報は、制御部１５に送られて管理される。

ここで、制御部１５においては、回収ろ過ユニット３から排水される濃縮水Ｗ３ｂに関して、全リン、全窒素、ＣＯＤのそれぞれの値の閾値が予め定められている。第２の水質測定装置１４から送られる測定結果のいずれかが当該閾値を超えている場合には、制御部１５は、前述の配管ラインＬ８による２次処理水Ｗ２に対する上水の供給を行うように制御する。このような制御により、２次処理水Ｗ２中における全リン、全窒素、ＣＯＤの値を下げることができるため、回収ろ過ユニット３から外部に排出される排水である濃縮水Ｗ３ｂについても、同様の水質項目の値を下げるようにすることができる。これにより、例えば、逆浸透膜装置１２で生じる濃縮水Ｗ３ｂを工場排水として排出する際に、所定の基準を満たした濃縮水Ｗ３ｂを排水することができる。

一方、バルブＶ２，Ｖ３については、制御部１５によって適宜その開度を開閉するように制御される。例えば、バルブＶ２の開度を調節することにより、配管ラインＬ１２中の濃縮水Ｗ３ｂを、配管ラインＬ１３を通じて、配管ラインＬ１０中の２次処理水Ｗ２に還流することができる。

本実施形態では、制御部１５は、逆浸透膜装置１２においてフラッシング運転を行うように制御することができる。当該フラッシング運転は、蒸気ボイラ装置４に必要な補給水の量が減少したとき等に、逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９の一次側膜面に付着した堆積物を洗い流す運転である。本実施形態のフラッシング運転では、制御部１５がバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ４を開いた状態のまま、ポンプＰ５の回転数を下げるように制御する。このような制御により、３次処理水としての透過水Ｗ３ａの流量を減少させながら、濃縮水Ｗ３ｂの流量を維持することで、濃縮水Ｗ３ｂの排水および還流を主な流路とすることができる。これにより、逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９の一次側膜面の堆積物を洗い流すことができる。なお、濃縮水Ｗ３ｂの流量を維持する以外に、濃縮水Ｗ３ｂの流量を増加させるように制御してもよい。また、バルブＶ２，Ｖ４を開いたまま、バルブＶ１を閉じるように制御することで、透過水Ｗ３ａを流すことなく濃縮水Ｗ３ｂのみを排水又は循環させるようにして、フラッシング運転を行ってもよい。

一方、バルブＶ３の開度を調節することにより、配管ラインＬ１２中の濃縮水Ｗ３ｂを、配管ラインＬ９を通じてタンク１０に返送することができる。塩分濃度の高い濃縮水Ｗ３ｂを流量調整しながら上流側に返送することで、逆浸透膜装置１２を透過する３次処理水としての透過水Ｗ３ａの塩分濃度を所定濃度にまで高めることができる。透過水Ｗ３ａの塩分濃度を高める理由については、蒸気ボイラ装置４に関する説明にて後述する。

また、本実施形態では、回収ろ過ユニット３の制御部１５は、蒸気ボイラ装置４の給水タンク２１内に貯留された補給水の水位に基づいて、逆浸透膜装置１２の運転（逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９のそれぞれの運転）のＯＮ／ＯＦＦを適宜切り替えるように制御している。この逆浸透膜装置１２の運転のＯＮ／ＯＦＦに合わせて、ブロワＢ３による曝気運転のＯＮ／ＯＦＦも切り替えるように制御している。具体的には、逆浸透膜装置１２の運転の停止（ＯＦＦ）に応じて、ろ過膜装置９のブロワＢ３の運転を停止させるように制御する。このように、ブロワＢ３の運転を逆浸透膜装置１２の運転と連動させることによって、ブロワをより適切なタイミングで運転させることができる。なお、逆浸透膜装置１２の運転の停止に応じて、ろ過膜装置９のブロワＢ３の運転を間欠運転するように制御してもよい。

その後、逆浸透膜装置１２で得られた３次処理水としての透過水Ｗ３ａは、蒸気ボイラ装置４における脱気装置２０に供給される。

水処理システム１が運転されると、蒸気ボイラ装置４において、図示しない制御装置により、脱気装置２０やポンプＰ６等が起動される。

脱気装置２０において、気体分離膜モジュール（図示せず）を用いて透過水Ｗ３ａの脱気が行われる。この脱気処理により、透過水Ｗ３ａ内に含まれる溶存酸素の大部分が取り除かれる。このように脱気処理が行われた透過水Ｗ３ａは、配管ラインＬ１４を通じて給水タンク２１に通水される。

給水タンク２１においては、脱気処理済みの透過水Ｗ３ａおよび後述する負荷機器２４から供給される凝縮水（復水）が、ボイラ給水として貯留される。ポンプＰ６が給水タンク２１に貯留されているボイラ給水を吸引することにより、配管ラインＬ１５を通じて、下流側にあるボイラ２２にボイラ給水が供給される。

ボイラ２２において、下部ヘッダおよび水管に貯留されたボイラ水がバーナーで加熱されることにより、水管内で蒸気の生成が行われる。生成された蒸気は、配管ラインＬ１６に通気される。ここで、ボイラ給水として、ろ過膜装置９および逆浸透膜装置１２で高度浄化された透過水Ｗ３ａを含む水を使用しているため、ボイラ２２で生成される蒸気についても、有機物汚染等のない蒸気を生成することができる。これにより、負荷機器２４において無害で安全な蒸気を使用することができる。

水処理システム１の運転時には、バルブＶ５が開いた状態にある。よって、ボイラ２２で生成された蒸気は、配管ラインＬ１６を通じて蒸気ヘッダ２３に送られる。

蒸気ヘッダ２３においては、ボイラ２２から供給された蒸気の分配が行われる。本実施形態では、バルブＶ６を開いた状態とし、バルブＶ７を閉じた状態とするように制御を行っている。このような制御によれば、蒸気ヘッダ２３に到達した蒸気は、配管ラインＬ１８には通気されず、配管ラインＬ１７を通じて負荷機器２４に通気される。なお、このような制御に限らず、図示しない制御装置がバルブＶ６およびバルブＶ７の開閉を適宜切り替えることで、負荷機器２４あるいはその他の蒸気使用機器への供給を切り替えることができる。

蒸気ヘッダ２３から蒸気が供給される負荷機器２４においては、蒸気の使用が行われる。具体的には、負荷機器２４が飲料や食品を製造する機械である場合には、蒸気を使用して飲料や食品を収容する容器の殺菌等が行われる。使用された蒸気は凝縮して、凝縮水となる。当該凝縮水は、配管ラインＬ１９を通じて給水タンク２１に通水されて復水となる。

給水タンク２１では、配管ラインＬ１９を通じて負荷機器２４から供給される凝縮水（復水）と、脱気装置２０から供給される脱気処理済みの透過水Ｗ３ａ（補給水）とが混合されて、貯留される。貯留されたボイラ給水は、ポンプＰ６によって適宜吸引されて、ボイラ２２へ送られる。

上述した制御によれば、ボイラ２２で生成した有機物汚染等のない安全な蒸気を、負荷機器２４を含む複数の蒸気使用機器へ分配して供給することができる。

なお、蒸気ヘッダ２３に到達した蒸気は、配管ラインＬ１７，Ｌ１８だけでなく、配管ラインＬ２０を通じて冷却器２５にも送られる。冷却器２５では、蒸気の冷却が行われることで、蒸気が凝縮されて凝縮水となる。この凝縮水は、配管ラインＬ２１を通じて第３の水質測定装置２６に送られる。

第３の水質測定装置２６においては、凝縮水の全有機炭素量が測定される。測定された全有機炭素量の情報は、図示しない制御装置に送られて管理される。図示しない制御装置においては、凝縮水の全有機炭素量に関して、予め閾値が定められている。第３の水質測定装置２６から送られる測定結果が当該閾値を超えている場合には、制御装置はその事実を報知するように制御する。このような制御により、配管ラインＬ２１中の凝縮水の全有機炭素量をもとに、ボイラ２２で生成された蒸気に関する有機物汚染の有無を監視することができる。

ボイラ給水の補給水として供給される透過水Ｗ３ａは、逆浸透膜モジュール１８およびナノろ過膜モジュール１９の併用によって所定濃度範囲のシリカを含むように水質調整されている。しかしながら、透過水Ｗ３ａでは、シリカ以外の溶存塩類の大部分が除去されているために電気伝導率が低い状態になっている。そのため、ボイラ２２が電極式の水位制御を行っている場合には、透過水Ｗ３ａの電気伝導率が低すぎることにより、ボイラ水の水位検出ができないおそれがある。これを受けて、本実施形態では、逆浸透膜装置１２で生じた塩分濃度の高い（すなわち、電気伝導率の高い）濃縮水Ｗ３ｂを、配管ラインＬ９を通じて２次処理水Ｗ２に適宜供給するように、制御部１５が制御するようにしている。これにより、逆浸透膜装置１２で得られる透過水Ｗ３ａの電気伝導率を高めるように調整可能とすることができるため、缶体に貯留されたボイラ水の水位検出を行うことができる。この結果、ボイラ２２において、電極式の水位制御を確実に行うことができる。

一方、脱気装置２０においては、気体分離膜モジュールの真空引きに用いた水封式真空ポンプにて、透過水Ｗ３ａから取り除いた酸素を多く含む封水が生じる。この封水は、図示しない制御装置の制御によって、配管ラインＬ２２を通じて回収ろ過ユニット３が備えるろ過膜装置９に通水される。配管ラインＬ２２を通じて通水された封水は、ろ過膜装置９の膜分離槽１６にて、１次処理水Ｗ１とともに貯留される。このように、溶存酸素を多く含む封水を膜分離活性汚泥処理ユニットとしてのろ過膜装置９へ返送することで、当該封水を有効に再利用することができる。なお、封水の返送先は、ろ過膜装置９ではなくろ過膜装置９よりも上流側すなわち排水処理設備２としてもよい。

上述の通り、本実施形態の水処理システム１について、例示的な構成および運転方法を説明したが、本発明はこれに限らない。

上述の説明では、回収ろ過ユニット３が、排水処理設備２における曝気槽７から１次処理水Ｗ１を回収する場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、排水処理設備２の沈降槽８から１次処理水Ｗ１を回収してもよい。

また、上述の説明では、第２の水質測定装置１４が測定する水質項目が、全リン、全窒素、ＣＯＤのそれぞれである場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、全リン、全窒素、ＣＯＤのうちの少なくとも１つの水質項目を測定する場合であってもよい。このような場合でも、逆浸透膜装置１２で生じる濃縮水Ｗ３ｂを工場排水として排出する際に、所定の基準を満たした濃縮水Ｗ３ｂを排水するように制御することも可能である。

また、上述の説明では、排水処理設備２において、有機性排水の原水Ｗ０を好気性の活性汚泥処理により処理して、１次処理水Ｗ１を生成する場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、活性汚泥処理以外の好気性の生物処理や嫌気性の生物処理を含む、各種生物処理により原水Ｗ０を処理してもよい。

また、上述の説明では、塩分濃度を調整するために濃縮水Ｗ３ｂを返送する配管ラインＬ９を、タンク１０に貯留されている２次処理水Ｗ２に接続する場合について説明したが、このような場合に限らない。逆浸透膜装置１２の上流側であればいずれの場所に返送するようにしてもよい。

また、上述の説明では、逆浸透膜装置１２が逆浸透膜モジュール１８とナノろ過膜モジュール１９をそれぞれ１つずつ並列に接続した形態である場合について説明したが、このような場合に限らない。逆浸透膜モジュール１８とナノろ過膜モジュール１９を少なくとも１つずつ含むものであれば、それぞれの個数や接続形態（並列あるいは直列）は任意であってもよい。また、ナノろ過膜モジュール１９を設けずに、逆浸透膜モジュール１８のみを設けて３次処理水としての透過水を生成するようにしてもよい。

また、上述の説明では、配管ラインＬ２２を、ろ過膜装置９に貯留されている１次処理水Ｗ１（および２次処理水Ｗ２）に接続する場合について説明したが、このような場合に限らない。ろ過膜装置９の上流側（すなわち、排水処理設備２）へ返送するようにしてもよい。

上述したように、本実施形態の回収ろ過ユニット３は、有機性排水（原水Ｗ０）を生物処理して１次処理水Ｗ１を得る既存の排水処理設備２に接続され、排水処理設備２の１次処理水Ｗ１を回収してろ過し、ろ過した水を蒸気ボイラ装置４へのボイラ給水として供給する、回収ろ過ユニット３であって、排水処理設備２から回収した１次処理水Ｗ１をろ過膜モジュール１７により膜ろ過して２次処理水Ｗ２を得るろ過膜装置１３と、ろ過膜装置１３の２次処理水Ｗ２を逆浸透膜モジュール１８により膜分離して３次処理水としての透過水Ｗ３ａを得る逆浸透膜装置１２と、を備え、逆浸透膜装置１２で得られた３次処理水としての透過水Ｗ３ａを蒸気ボイラ装置４へのボイラ給水として供給する。このように、既存の排水処理設備２に回収ろ過ユニット３を接続して、排水処理設備２の処理水を高度浄化してボイラ２２へ補給しているため、既存の排水処理設備２における処理水をより効率的に再利用することができる。また、既存の排水処理設備２をそのまま利用しながら、パッケージ化された回収ろ過ユニット３の付加的な設営を行うことができるため、処理水を再利用できるようになるまでの工期を短縮することができる。

また、本実施形態の回収ろ過ユニット３は、ボイラ給水（３次処理水としての透過水Ｗ３ａ）中の全有機炭素量を測定する第１の水質測定装置１３をさらに備える。このような第１の水質測定装置１３を設けることにより、ボイラ給水の有機物汚染の有無を管理することができる。

また、本実施形態の回収ろ過ユニット３は、逆浸透膜装置１２で膜分離された濃縮水Ｗ３ｂを、逆浸透膜装置１２の上流側に返送する返送ライン（配管ラインＬ９）をさらに備える。このように、塩分濃度の高い濃縮水Ｗ３ｂを上流側に返送することで、逆浸透膜装置１２を透過する透過水Ｗ３ａの塩分濃度、すなわちボイラ２２へ供給される補給水の塩分濃度を高めることができる。この結果、ボイラ水の電気伝導率を高め、ボイラ２２における電極式の水位制御を可能にする。

さらに、本実施形態の回収ろ過ユニット３は、回収ろ過ユニット３の制御を行う制御部１５をさらに備える。この制御部１５は、ボイラ２２に必要な補給水の量が減少したときに、逆浸透膜装置１２での膜分離を継続しながら３次処理水としての透過水Ｗ３ａの流量を減少させると共に、濃縮水Ｗ３ｂの流量を維持又は増加させるように制御する。このように、ボイラ２２に必要な補給水の量が低下したときでも、逆浸透膜装置１２の運転を止めずにフラッシング運転を行うことで、逆浸透膜の閉塞を抑制して、逆浸透膜モジュール１８の透水性能を維持することができる。

さらに、本実施形態の回収ろ過ユニット３は、逆浸透膜装置１２で膜分離された濃縮水Ｗ３ｂにおける全リン、全窒素、ＣＯＤのうちの少なくとも１つの水質項目を測定する第２の水質測定装置１４と、ろ過膜装置９の２次処理水Ｗ２に対して上水を供給する第１の供給ライン（配管ラインＬ８）とをさらに備える。ここで、制御部１５は、第２の水質測定装置１４が測定した値のいずれかが、予め定められた閾値を超えるときに、第１の供給ラインによる上水の供給を行うように制御する。このような制御により、逆浸透膜装置１２の濃縮水Ｗ３ｂに関して、所定の水質項目の値を閾値以下に抑える制御が可能となる。これにより、例えば濃縮水Ｗ３ｂを工場排水として排出する際に、所定の基準を満たした濃縮水Ｗ３ｂを排水することができる。

さらに、本実施形態の回収ろ過ユニット３では、ろ過膜装置９は、排水処理設備２から回収した１次処理水Ｗ１を貯留する槽（膜分離槽１６）と、槽内にて曝気を行うブロワＢ３と、槽内にて膜ろ過するろ過膜モジュール１７としての精密ろ過膜モジュール又は限外ろ過膜モジュールとを備える。すなわち、ろ過膜装置９は、膜分離活性汚泥処理ユニットとして構成される。このように、ろ過膜装置９では、活性汚泥の固液分離を膜分離槽１６内で行うため、回収ろ過ユニット３の小型化を図ることができる。

さらに、本実施形態の回収ろ過ユニット３は、逆浸透膜装置１２で得られた３次処理水としての透過水Ｗ３ａを、気体分離膜モジュールおよび水封式真空ポンプを用いて脱気する脱気装置２０と、気体分離膜モジュールを真空引きする水封式真空ポンプで使用される封水を、膜分離活性汚泥処理ユニットであるろ過膜装置９又はその上流へ返送する第２の返送ライン（配管ラインＬ２２）と、をさらに備える。脱気装置２０の水封式真空ポンプで使用される封水には酸素が多く含まれるため、この封水を膜分離活性汚泥処理ユニットであるろ過膜装置９又はその上流へ返送することで、封水を有効に再利用することができる。

さらに、本実施形態の回収ろ過ユニット３では、制御部１５は、逆浸透膜装置１２の運転の停止に応じて、ろ過膜装置９のブロワＢ３の運転を停止させる、あるいは間欠運転させるように制御する。このように、ろ過膜装置９のブロワＢ３の運転を、逆浸透膜装置１２の運転と連動させることによって、ブロワＢ３の無駄な稼働を削減し、回収ろ過ユニット３の省エネを実現することができる。

さらに、本実施形態の回収ろ過ユニット３では、回収ろ過ユニット３がろ過を行う１次処理水Ｗ１は、排水処理設備２における、有機性排水（原水Ｗ０）を活性汚泥処理して１次処理水Ｗ１を得る活性汚泥処理槽（曝気槽７）、および／又は、活性汚泥処理槽の１次処理水Ｗ１を沈降させる沈降槽８から回収される。これにより、既存の排水処理設備２をそのまま利用しながら、回収ろ過ユニット３の付加的な設営を行うことができるため、処理水を再利用できるようになるまでの工期を短縮することができる。

さらに、本実施形態の回収ろ過ユニット３は、バイオフィルム分散を促進する細胞間情報伝達物質、又はバイオフィルム形成を阻害する細胞間情報伝達物質を含む薬剤を、２次処理水Ｗ２に供給する薬剤供給装置１１をさらに備える。そのため、バイオファウリングによる逆浸透膜の閉塞を抑制して、逆浸透膜モジュール１２Ａの透水性能を維持することができる。

以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。

本発明は、既存の排水処理設備における処理水をより効率的に再利用することができるため、各種工場等の排水処理設備の排水を回収してろ過する回収ろ過ユニットに適用することができる。

１ 水処理システム
２ 排水処理設備
３ 回収ろ過ユニット
４ 蒸気ボイラ装置
５ 原水槽
６ 流量調整槽
７ 曝気槽
８ 沈降槽
９ ろ過膜装置
１０ タンク
１１ 薬剤供給装置
１２ 逆浸透膜装置
１３ 第１の水質測定装置
１４ 第２の水質測定装置
１５ 制御部
１６ 膜分離槽
１７ ろ過膜モジュール
１８ 逆浸透膜モジュール
１９ ナノろ過膜モジュール
２０ 脱気装置
２１ 給水タンク
２２ ボイラ
２３ 蒸気ヘッダ
２４ 負荷機器
２５ 冷却器
２６ 第３の水質測定装置
Ｂ１−Ｂ３ ブロワ
Ｌ１−Ｌ２２ 配管ライン
Ｐ１−Ｐ６ ポンプ
Ｖ１−Ｖ７ バルブ
Ｗ０ 原水
Ｗ１ １次処理水
Ｗ２ ２次処理水
Ｗ３ａ 透過水（３次処理水）
Ｗ３ｂ 濃縮水

Claims (9)

1. 有機性排水を生物処理して１次処理水を得る既存の排水処理設備に接続され、排水処理設備の１次処理水を回収してろ過し、ろ過した水を蒸気ボイラ装置へのボイラ給水として供給する、回収ろ過ユニットであって、
   排水処理設備から回収した１次処理水をろ過膜モジュールにより膜ろ過して２次処理水を得るろ過膜装置と、
   ろ過膜装置の２次処理水を逆浸透膜モジュールにより膜分離して３次処理水としての透過水を得る逆浸透膜装置と、を備え、
   逆浸透膜装置で得られた３次処理水としての透過水を蒸気ボイラ装置へのボイラ給水として供給する、回収ろ過ユニット。
2. ボイラ給水中の全有機炭素量を測定する第１の水質測定装置をさらに備える、請求項１に記載の回収ろ過ユニット。
3. 逆浸透膜装置で膜分離された濃縮水を、逆浸透膜装置の上流側に返送する第１の返送ラインをさらに備える、請求項１又は２に記載の回収ろ過ユニット。
4. 回収ろ過ユニットの制御を行う制御部をさらに備え、
   制御部は、蒸気ボイラ装置に必要なボイラ給水の量が減少したときに、逆浸透膜装置での膜分離を継続しながら３次処理水としての透過水の流量を減少させると共に、濃縮水の流量を維持又は増加させるように制御する、請求項１から３のいずれか１つに記載の回収ろ過ユニット。
5. 逆浸透膜装置で膜分離された濃縮水における全リン、全窒素、ＣＯＤのうちの少なくとも１つの水質項目を測定する第２の水質測定装置と、
   ろ過膜装置の２次処理水に対して上水を供給する第１の供給ラインと、をさらに備え、
   制御部は、第２の水質測定装置が測定した値のいずれかが、予め定められた閾値を超えるときに、第１の供給ラインによる上水の供給を行うように制御する、請求項１から４のいずれか１つに記載の回収ろ過ユニット。
6. ろ過膜装置は、排水処理設備から回収した１次処理水を貯める槽と、槽内にて曝気を行うブロワと、槽内にて膜ろ過するろ過膜モジュールとしての精密ろ過膜モジュール又は限外ろ過膜モジュールとを備え、膜分離活性汚泥処理ユニットとして構成される、請求項１から５のいずれか１つに記載の回収ろ過ユニット。
7. 逆浸透膜装置で得られた３次処理水としての透過水を、水封止式真空ポンプを用いて脱気する脱気装置と、
   脱気装置の水封式真空ポンプで使用される封水を、膜分離活性汚泥処理ユニットであるろ過膜装置又はその上流へ返送する第２の返送ラインと、をさらに備える、請求項６に記載の回収ろ過ユニット。
8. 制御部は、逆浸透膜装置の運転の停止に応じて、ろ過膜装置のブロワの運転を停止させる、あるいは間欠運転させるように制御する、請求項６又は７に記載の回収ろ過ユニット。
9. 回収ろ過ユニットがろ過を行う１次処理水は、排水処理設備における、有機性排水を活性汚泥処理して１次処理水を得る活性汚泥処理槽、および／又は、活性汚泥処理槽の１次処理水を沈降させる沈降槽から回収される、請求項１から８のいずれか１つに記載の回収ろ過ユニット。

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