JP2017077510A - Water treatment system and water treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、水処理システムおよび水処理方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a water treatment system and a water treatment method.
従来、水処理分野において、イオン又は塩類等の溶質を含む海水、汽水及び地下水、下水等から懸濁物質を除去して、生活用水、工業用水及び農業用水を得る方法として膜分離装置による膜ろ過法が用いられている。 Conventionally, in the field of water treatment, membrane filtration by a membrane separator is a method for obtaining suspended water from seawater, brackish water, groundwater, sewage, etc., containing solutes such as ions or salts, and obtaining domestic water, industrial water, and agricultural water. The law is used.
膜ろ過法では、ろ過の過程において、膜面上や膜内に浮遊物質等が付着又は堆積することで膜を詰まらせるファウリングが発生する。ファウリングは、膜の抵抗及び圧力の上昇を引き起こし、膜の薬品洗浄頻度の増加及び膜の交換コストを押し上げる要因となる。ファウリングの主な要因物質としては、付着性細菌及び細菌の代謝物である粘着性物質等が挙げられる。付着性細菌及び粘着性物質等からはバイオフィルムが形成される。このバイオフィルムに由来するファウリングは、バイオファウリングと称される。 In the membrane filtration method, fouling that clogs the membrane occurs due to adhering or depositing floating substances on the membrane surface or in the membrane during the filtration process. Fouling causes an increase in membrane resistance and pressure, which increases the frequency of membrane chemical cleaning and increases membrane replacement costs. Examples of the main cause of fouling include adherent bacteria and adhesive substances that are metabolites of bacteria. Biofilms are formed from adherent bacteria and adhesive substances. The fouling derived from this biofilm is called biofouling.
この代謝物が産生されるメカニズムとしてクオラム・センシングが知られている。クオラム・センシングとは、微生物同士が伝達物質を用いて周囲の仲間の密度を認識し、例えばバイオフィルム等の産生を活性化する機構であり、特定の遺伝子の転写活性を制御する機構である。微生物がクオラム・センシングにより仲間の存在を認識すると、すなわち、伝達物質濃度がある一定以上になると、微生物から代謝物が放出され、その代謝物が膜面上や膜内に付着又は堆積することによってバイオフィルムが形成される。 Quorum sensing is known as a mechanism for producing this metabolite. Quorum sensing is a mechanism in which microorganisms recognize the density of their surrounding friends using a transmitter and activate production of, for example, a biofilm, and is a mechanism that controls the transcriptional activity of a specific gene. When a microorganism recognizes the presence of a mate by quorum sensing, that is, when the transmitter concentration exceeds a certain level, a metabolite is released from the microorganism, and the metabolite adheres to or accumulates on the membrane surface. A biofilm is formed.
クオラム・センシングにおける伝達物質の合成機構と、代謝物の放出機構とを、グラム陰性細菌を例に説明する。グラム陰性細菌は、主にアシル化ホモセリンラクトン（以下、ＡＨＬと表記する。）を伝達物質として使用する。グラム陰性細菌では、伝達物質であるＡＨＬを合成し、その合成されたＡＨＬは外部へ放出され、外部からＡＨＬを取り込む。代謝物の放出機構では、外部から取り込んだＡＨＬと結合タンパク質とが合体する。合体した物質は、スイッチの役割をしているグラム陰性細菌の目的となる遺伝子をたたくことで、代謝物を放出するスイッチをＯＮとする。代謝物を放出するスイッチがＯＮになることにより、グラム陰性細菌は、ファウリングの要因物質の一つであるＴＥＰ（Transparent Exopolymer Particles）やＥＰＳ（Extracellular Polymeric Substance）等の多糖類を放出する。 The mechanism of synthesizing transmitters and the mechanism of metabolite release in quorum sensing will be described using a gram-negative bacterium as an example. Gram-negative bacteria mainly use acylated homoserine lactone (hereinafter referred to as AHL) as a transmitter. Gram-negative bacteria synthesize AHL, which is a transmitter, and the synthesized AHL is released to the outside and AHL is taken in from the outside. In the metabolite release mechanism, AHL taken in from the outside and the binding protein are combined. The combined substance turns on the switch that releases the metabolite by hitting the target gene of the Gram-negative bacterium acting as a switch. When the switch that releases metabolites is turned on, Gram-negative bacteria release polysaccharides such as TEP (Transparent Exopolymer Particles) and EPS (Extracellular Polymeric Substance), which are one of the factors causing fouling.
上記のことから、ファウリングを発生させる要因としては、生物学的要因の影響力が大きいことが分かってきている。そこで、膜ろ過法を用いた水処理システムでは、バイオファウリング対策として、微生物の餌となり得る有機成分の除去を行う方法が提案されている。しかしながら、微生物の餌となり得る有機成分を除去することで微生物が飢餓状態となり、ファウリングの要因となる代謝物をより産生する場合がある。 From the above, it has been found that the influence of biological factors is great as a factor causing fouling. Therefore, in a water treatment system using a membrane filtration method, a method for removing organic components that can be a bait for microorganisms has been proposed as a measure against biofouling. However, by removing organic components that can be used as a bait for microorganisms, the microorganisms may become starved and produce more metabolites that cause fouling.
以上に示すように、水処理システムでは、膜ろ過に対する生物学的要因の影響力が大きい。そのため、原水の水質が日変動又は季節変動すると、微生物の活性などの生物学的要因が変動して、被処理水を安定して膜ろ過することが難しくなる場合があり、水処理システムの稼働率の低下を招く可能性があった。 As described above, in the water treatment system, the influence of biological factors on membrane filtration is large. Therefore, if the quality of the raw water is diurnal or seasonal, biological factors such as the activity of microorganisms may fluctuate, making it difficult to stably filter the water to be treated. The rate could be reduced.
本発明が解決しようとする課題は、微生物によるバイオフィルムの形成などの生物学的要因の影響を受けずに、懸濁物質と微生物とを含む被処理水を固形分と処理水とに安定して膜分離することができる水処理システムおよび水処理方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to stabilize the water to be treated containing suspended solids and microorganisms into solids and treated water without being affected by biological factors such as the formation of biofilms by microorganisms. A water treatment system and a water treatment method capable of membrane separation.
実施形態の水処理システムは、貯留槽と、第１注入装置と、膜分離装置とを持つ。
貯留槽は、懸濁物質と微生物とを含む被処理水を貯留する。第１注入装置は、前記貯留槽にβ−シクロデキストリンポリマーを注入する。膜分離装置は、前記β−シクロデキストリンポリマーが注入された被処理水を、前記懸濁物質、前記微生物及び前記β−シクロデキストリンポリマーを含む固形分と処理水とに膜分離する。
The water treatment system of the embodiment includes a storage tank, a first injection device, and a membrane separation device.
The storage tank stores water to be treated containing suspended substances and microorganisms. The first injection device injects β-cyclodextrin polymer into the storage tank. The membrane separation device separates the water to be treated into which the β-cyclodextrin polymer is injected into the solid matter containing the suspended substance, the microorganisms, and the β-cyclodextrin polymer and the treated water.
以下、実施形態の水処理システムおよび水処理方法を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a water treatment system and a water treatment method of an embodiment will be described with reference to the drawings.
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の水処理システム１は、原水槽１０と、第１注入装置１１と膜分離処理装置１２とを備える。膜分離処理装置１２は、貯留槽１３と膜分離装置１４とを一体化した装置である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a water treatment system according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the water treatment system 1 of the present embodiment includes a
原水槽１０は、被処理水（原水）を貯留する槽である。被処理水は、懸濁物質と微生物とを含む。被処理水としては、河川や湖沼から取水された水を用いることができる。
The
第１注入装置１１は、膜分離処理装置１２の貯留槽１３にβ−シクロデキストリンポリマーを注入する装置である。β−シクロデキストリンポリマーは、β−シクロデキストリンを架橋させてポリマー化することによって得られた難水溶解性の固形物である。β−シクロデキストリンポリマーは、微生物より放出される伝達物質を包接する作用を有する。シクロデキストリンが微生物の伝達物質を包接する作用を有することは、一般に知られている。特開２０１４−１４０７８７号公報には、微生物による代謝物の情報伝達を阻害する伝達阻害物質の例として、シクロデキストリン、アシラーゼ及びラクトナーゼ等が記載されている。
The
膜分離処理装置１２の貯留槽１３は、原水槽１０と第１注入装置１１とに接続されている。貯留槽１３は、被処理水を貯留する槽である。貯留槽１３に貯留されている被処理水に対してβ−シクロデキストリンポリマーが注入される。
The
膜分離処理装置１２の膜分離装置１４は、β−シクロデキストリンポリマーが注入された被処理水を、固形分と処理水とに膜分離する装置である。膜分離装置１４の例としては、ＲＯ（逆浸透）膜分離装置、ＵＦ（限界ろ過）膜分離装置及びＭＦ（精密ろ過）膜分離装置を挙げることができる。膜分離装置１４は、ＭＢＲ法（膜分離活性汚泥法）で使用される装置を含む。
The
上記の水処理システム１により、懸濁物質と微生物とを含む被処理水に、β−シクロデキストリンポリマーを注入する工程と、前記β−シクロデキストリンポリマーが注入された被処理水を、前記懸濁物質、前記微生物及び前記β−シクロデキストリンポリマーを含む固形分と処理水とに膜分離する工程とを含む水処理方法を実施することができる。次に、上記の水処理システム１を用いた水処理方法について説明する。 The step of injecting β-cyclodextrin polymer into the water to be treated containing suspended substances and microorganisms by the water treatment system 1 and the water to be treated into which the β-cyclodextrin polymer has been injected, A water treatment method including a step of membrane-separating the substance, the microorganism and the solid content containing the β-cyclodextrin polymer into treated water can be carried out. Next, a water treatment method using the water treatment system 1 will be described.
上記の水処理システム１において、原水槽１０に貯留された被処理水は、膜分離処理装置１２の貯留槽１３に送られる。貯留槽１３に送られた被処理水には、第１注入装置１１から送られたβ−シクロデキストリンポリマーが注入される。被処理水に注入されたβ−シクロデキストリンポリマーは、被処理水中の微生物から放出された伝達物質を包接する。β−シクロデキストリンポリマーが伝達物質を包接することによって、被処理水中の微生物が伝達物質を認識できなくなる。つまり、微生物同士の情報伝達が抑えられることによって、バイオファウリングの要因となるバイオフィルムの形成が抑制される。次いで、β−シクロデキストリンポリマーが注入された被処理水は膜分離装置１４に送られ、固形分と処理水とに膜分離される。固形分は、被処理水に含まれていた懸濁物質と微生物、そして貯留槽１３にて注入されたβ−シクロデキストリンポリマーを含む。固形分は、水に分散されたスラリーとして分離されてもよい。固形分は外部に取り出されて処理される。処理水は、外部に取り出されて、例えば工業用水あるいは農業用水として利用される。
In the water treatment system 1, the water to be treated stored in the
ここで、被処理水に注入するβ−シクロデキストリンポリマーは、平均粒子径が６０μｍ以上、３００μｍ以下の範囲にあることが好ましい。β−シクロデキストリンポリマーの平均粒子径が上記の範囲にあると、膜分離装置１４において、処理水とβ−シクロデキストリンポリマーとを膜分離し易くなる。
Here, the β-cyclodextrin polymer to be injected into the water to be treated preferably has an average particle diameter in the range of 60 μm or more and 300 μm or less. When the average particle diameter of the β-cyclodextrin polymer is in the above range, the
以上の水処理システム１及び水処理方法によれば、懸濁物質と微生物を含む被処理水にβ−シクロデキストリンポリマーを注入することによって、β−シクロデキストリンポリマーに微生物が放出した伝達物質を包接させることができ、これにより、微生物によるバイオフィルムの形成などの生物学的要因の影響を受けずに、被処理水を固形分と処理水とに安定して膜分離することが可能となる。 According to the water treatment system 1 and the water treatment method described above, by injecting β-cyclodextrin polymer into the water to be treated containing suspended substances and microorganisms, the β-cyclodextrin polymer is encapsulated with the transmitter substance released by the microorganisms. This makes it possible to stably separate the water to be treated into solids and treated water without being affected by biological factors such as the formation of biofilms by microorganisms. .
（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図である。
図２に示すように、本実施形態の水処理システム２には、原水槽２０と、原水槽２０にポンプ２１を介して接続されているろ過装置２２と、ろ過装置２２と第１注入装置２７とに接続されている貯留槽２３と、貯留槽２３にポンプ２４を介して接続されている膜分離装置２５とが備えられている。膜分離装置２５は、固形分搬送ラインＬ２０と処理水搬送ラインＬ２１とが接続されている。固形分搬送ラインＬ２０は、回収装置２６に接続されている。回収装置２６は、ポンプ２８を備えた返送ラインＬ２２に接続している。返送ラインＬ２２は、貯留槽２３に接続されている。返送ラインＬ２２にはまた、切替弁２９を介して排出ラインＬ２３が接続されている。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a water treatment system according to the second embodiment.
As shown in FIG. 2, the water treatment system 2 of this embodiment includes a
原水槽２０は、被処理水（原水）を貯留する槽である。
ろ過装置２２は、原水槽２０からポンプ２１によって送られた被処理水に含まれている粗大な懸濁物質を除去する装置である。ろ過装置２２では、後段の貯留槽２３にて被処理水に注入されるβ−シクロデキストリンポリマーよりも粒径が大きい粗大粒子を除去することが好ましい。このろ過装置２２を用いて粗大粒子を被処理水から除去することよって、後段の回収装置２６にて回収されるβ−シクロデキストリンポリマーに不純物（粗大粒子）が混入しにくくなる。
The
The
第１注入装置２７は、未使用のβ−シクロデキストリンポリマーを、貯留槽２３に注入する装置である。
貯留槽２３は、被処理水を貯留する槽である。貯留槽２３に貯留されている被処理水にβ−シクロデキストリンポリマーが注入される。
The
The
膜分離装置２５は、β−シクロデキストリンポリマーが注入された被処理水を、固形分と処理水とに膜分離する装置である。膜分離装置２５に接続されている固形分搬送ラインＬ２０は、固形分を回収装置２６に搬送するラインである。一方の処理水搬送ラインＬ２１は、処理水を外部に取り出すラインである。
The
回収装置２６は、膜分離装置２５にて分離された固形分からβ−シクロデキストリンポリマーを回収する装置である。回収装置２６の例としては、沈降分離装置、遠心分離装置及び膜分離装置を挙げることができる。回収装置２６に接続されている返送ラインＬ２２は、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーを貯留槽２３に搬送するラインである。返送ラインＬ２２に接続されている排出ラインＬ２３は、返送ラインＬ２２を通るβ−シクロデキストリンポリマーを外部に取り出すラインである。切替弁２９は、β−シクロデキストリンポリマーの搬送先を、貯留槽２３と外部とに切り替える弁である。
The
上記の水処理システム２により、懸濁物質と微生物とを含む被処理水に、β−シクロデキストリンポリマーを注入する工程と、前記β−シクロデキストリンポリマーが注入された被処理水を、前記懸濁物質、前記微生物及び前記β−シクロデキストリンポリマーを含む固形分と処理水とに膜分離する工程と、前記固形分から前記β−シクロデキストリンポリマーを回収する回収工程と、回収工程にて回収された前記β−シクロデキストリンポリマーを、前記膜分離する前の被処理水に注入する工程とを含む水処理方法を実施できる。次に、上記の水処理システム２を用いた水処理方法について説明する。 The step of injecting the β-cyclodextrin polymer into the water to be treated containing suspended substances and microorganisms by the water treatment system 2 and the water to be treated into which the β-cyclodextrin polymer has been injected, A step of membrane-separating the substance, the microorganism and the β-cyclodextrin polymer into solids and treated water, a recovery step of recovering the β-cyclodextrin polymer from the solids, and the recovery of the recovery step and a step of injecting the β-cyclodextrin polymer into the water to be treated before the membrane separation. Next, a water treatment method using the water treatment system 2 will be described.
上記の水処理システム２において、原水槽２０に貯留された被処理水は、ポンプ２１によってろ過装置２２に送られる。ろ過装置２２に送られた被処理水はろ過により粗大粒子が除去される。粗大粒子は外部に取り出されて処理される。粗大粒子が除去された被処理水は、貯留槽２３に送られる。貯留槽２３に送られた被処理水には、第１注入装置２７から送られたβ−シクロデキストリンポリマーが注入される。被処理水に注入されたβ−シクロデキストリンポリマーは、被処理水中の微生物より放出される伝達物質を包接する。β−シクロデキストリンポリマーが伝達物質を包接することによって、被処理水中の微生物が伝達物質を認識できなくなる。つまり、微生物同士の情報伝達が抑えられることによって、バイオファウリングの要因となるバイオフィルムの形成が抑制される。
In the water treatment system 2, the water to be treated stored in the
β−シクロデキストリンポリマーが注入された被処理水は、ポンプ２４によって、膜分離装置２５に送られる。膜分離装置２５に送られた被処理水は、固形分と処理水とに膜分離される。処理水は、処理水搬送ラインＬ２１を介して外部に取り出されて、例えば工業用水あるいは農業用水として利用される。固形分は、固形分搬送ラインＬ２０を介して回収装置２６に送られる。
The treated water into which the β-cyclodextrin polymer has been injected is sent to the
回収装置２６に送られた固形分は、β−シクロデキストリンポリマーが回収される。β−シクロデキストリンポリマーが回収された後の固形分は水で流され、排水として外部に取り出されて、処理される。回収されたβ−シクロデキストリンポリマーは、返送ラインＬ２２を介して貯留槽２３に送られる。貯留槽２３に送られたβ−シクロデキストリンポリマーは被処理水に注入される。被処理水に注入されたβ−シクロデキストリンポリマーは、被処理水中の微生物から放出された伝達物質を包接する。従って、回収されたβ−シクロデキストリンポリマーが貯留槽２３に送られている間は、第１注入装置２７は貯留槽２３にβ−シクロデキストリンポリマーを送らなくてもよい。
As for the solid content sent to the collection |
回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーの活性（伝達物質の包接能力）が消失あるいは低下した場合には、切替弁２９によってβ−シクロデキストリンポリマーの搬送先を貯留槽２３から外部に切り替える。すなわち、活性が消失あるいは低下したβ−シクロデキストリンポリマーを、排出ラインＬ２３を介して外部に排出する。β−シクロデキストリンポリマーを外部に排出している間は、貯留槽２３には、第１注入装置２７から未使用のβ−シクロデキストリンポリマーが送られる。外部に排出されたβ−シクロデキストリンポリマーは、廃β−シクロデキストリンポリマーとして処理される。なお、活性が消失あるいは低下したβ−シクロデキストリンポリマーは、回収装置２６にて固形分から回収せずに、β−シクロデキストリンポリマーを固形分としてそのまま外部に排出してもよい。
When the activity of the β-cyclodextrin polymer recovered by the
以上の水処理システム２及び水処理方法によれば、懸濁物質と微生物を含む被処理水にβ−シクロデキストリンポリマーを注入することによって、β−シクロデキストリンポリマーに微生物が放出した伝達物質を包接させることができ、これにより、微生物によるバイオフィルムの形成などの生物学的要因の影響を受けずに、被処理水を固形分と処理水とに安定して膜分離することが可能となる。また、固形分に含まれているβ−シクロデキストリンポリマーを回収して再利用できるので、β−シクロデキストリンポリマーの使用量を少なくすることができる。 According to the water treatment system 2 and the water treatment method described above, by injecting β-cyclodextrin polymer into the water to be treated containing suspended substances and microorganisms, the β-cyclodextrin polymer is encapsulated with the transmitter substance released by the microorganisms. This makes it possible to stably separate the water to be treated into solids and treated water without being affected by biological factors such as the formation of biofilms by microorganisms. . Moreover, since the β-cyclodextrin polymer contained in the solid content can be recovered and reused, the amount of β-cyclodextrin polymer used can be reduced.
（第３の実施形態）
図３は、第３の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図である。図３に示す構成のうち、図２に示した水処理システム２と同一の構成には、同一の符号を付してその説明を一部省略する。
本実施形態の水処理システム３は、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーを再生する再生装置３０を備える点で水処理システム２と相違する。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a water treatment system according to the third embodiment. Among the configurations shown in FIG. 3, the same components as those of the water treatment system 2 shown in FIG.
The water treatment system 3 of this embodiment is different from the water treatment system 2 in that it includes a
再生装置３０は、β−シクロデキストリンポリマーに包接されている伝達物質を除去して、β−シクロデキストリンポリマーの活性（伝達物質の包接能力）を回復させることによって、β−シクロデキストリンポリマーを再生する装置である。伝達物質を除去する方法としては、β−シクロデキストリンポリマーを溶媒に浸漬して、伝達物質を溶媒に溶出させる方法を挙げることができる。溶媒としては、有機溶媒もしくは水を用いることができる。
The
再生装置３０には、第２注入装置３１が接続されている。第２注入装置３１は、再生装置３０によって再生されたβ−シクロデキストリンポリマーを、貯留槽２３に注入する装置である。
A
再生装置３０は、ポンプ３２を備えた第１ラインＬ３０、切替弁３３、そして第２ラインＬ３１を介して回収装置２６に接続している。第１ラインＬ３０は、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーを、切替弁３３にまで搬送するラインである。第２ラインＬ３１は、β−シクロデキストリンポリマーを切替弁３３から再生装置３０にまで搬送するラインである。
The
切替弁３３には、バイパスラインＬ３２が接続されている。バイパスラインＬ３２は、β−シクロデキストリンポリマーを切替弁３３から貯留槽２３にまで搬送するラインである。すなわち、バイパスラインＬ３２は、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーを、再生装置３０を経由せずに、貯留槽２３に注入可能とするラインである。
A bypass line L32 is connected to the switching
切替弁３３は、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーの搬送先を、貯留槽２３と再生装置３０とに切り替える弁である。切替弁３３は、制御部３４によって制御されている。制御部３４は、通信ケーブル３５を介して切替弁３３に接続している。なお、通信ケーブル３５の代わりに無線を用いてもよい。
The switching
制御部３４は、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーの再生の要否を判断する機能と、その判断結果に基づいて、β−シクロデキストリンポリマーの搬送先を制御する機能とを有する。制御部３４は、β−シクロデキストリンポリマーの再生不要と判断した場合には、回収装置２６からバイパスラインＬ３２を介して、貯留槽２３にβ−シクロデキストリンポリマーを注入させる。一方、β−シクロデキストリンポリマーの再生要と判断した場合には、β−シクロデキストリンポリマーを回収装置２６から再生装置３０に供給させる。
The
制御部３４によるβ−シクロデキストリンポリマーの再生要否の判断は、例えば、β−シクロデキストリンポリマーの使用量に基づいて行うことができる。すなわち、制御部３４は、β−シクロデキストリンポリマーの使用量が使用上限量を超えた際に、β−シクロデキストリンポリマーの再生の要と判断することができる。β−シクロデキストリンポリマーの使用量としては、使用回数（被処理水に注入した回数）、使用時間（被処理水と接触させた時間）を用いることができる。
The
上記の水処理システム３により、前記固形分から前記β−シクロデキストリンポリマーを回収する回収工程と、前記回収工程にて回収された前記β−シクロデキストリンポリマーの再生の要否を判断する判断工程と、前記判断工程において、再生不要と判断した場合には、前記β−シクロデキストリンポリマーを前記膜分離する前の被処理水に注入し、再生要と判断した場合には、前記β−シクロデキストリンポリマーを再生し、再生したβ−シクロデキストリンポリマーを前記膜分離する前の被処理水に注入する工程とを含む水処理方法を実施することができる。次に、上記の水処理システム３を用いた水処理方法について説明する。 A recovery step of recovering the β-cyclodextrin polymer from the solid content by the water treatment system 3; a determination step of determining the necessity of regeneration of the β-cyclodextrin polymer recovered in the recovery step; In the determination step, when it is determined that regeneration is unnecessary, the β-cyclodextrin polymer is injected into the water to be treated before membrane separation, and when it is determined that regeneration is necessary, the β-cyclodextrin polymer is added. And a step of injecting the regenerated β-cyclodextrin polymer into the water to be treated before membrane separation. Next, a water treatment method using the water treatment system 3 will be described.
上記の水処理システム３において、制御部３４は、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーの再生の要否を判断する。再生不要と判断した場合、制御部３４は、切替弁３３を制御して、β−シクロデキストリンポリマーの搬送先を貯留槽２３とする。これによって、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーは、第１ラインＬ３０、切替弁３３、そしてバイパスラインＬ３２を介して、貯留槽２３に送られて、被処理水に注入される。
In the water treatment system 3 described above, the
一方、制御部３４が再生要と判断した場合、制御部３４は、切替弁３３を制御して、β−シクロデキストリンポリマーの搬送先を再生装置３０とする。これによって、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーは、第１ラインＬ３０、切替弁３３、そして第２ラインＬ３１を介して、再生装置３０に送られる。再生装置３０に送られたβ−シクロデキストリンポリマーは、伝達物質が除去されて、再生される。再生されたβ−シクロデキストリンポリマーは、第２注入装置３１に送られて一旦貯留された後、貯留槽２３に送られる。貯留槽２３に送られたβ−シクロデキストリンポリマーは被処理水に注入される。
On the other hand, when the
以上の水処理システム３及び水処理方法によれば、伝達物質の包接能力が消失あるいは低下したβ−シクロデキストリンポリマーを再生できるので、β−シクロデキストリンポリマーの使用量をより少なくすることができる。 According to the water treatment system 3 and the water treatment method described above, since the β-cyclodextrin polymer in which the inclusion ability of the transmitter is lost or reduced can be regenerated, the amount of β-cyclodextrin polymer used can be reduced. .
（第４の実施形態）
図４は、第４の実施形態に係る水処理システムの構成を示すブロック図である。図４に示す構成のうち、図３に示した水処理システム３と同一の構成には、同一の符号を付してその説明を一部省略する。
本実施形態の水処理システム４は、制御部３４に、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーの活性と、再生装置３０にて再生されたβ−シクロデキストリンポリマーの活性を判定する判定部４０が更に備えられている点で水処理システム３と相違する。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a water treatment system according to the fourth embodiment. Among the configurations shown in FIG. 4, the same components as those of the water treatment system 3 shown in FIG.
In the water treatment system 4 of this embodiment, the
判定部４０は、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーの活性が閾値未満のときに、回収されたβ−シクロデキストリンポリマーを再生要と判断する機能を有する。制御部３４には、判定部４０の判断に基づいて、切替弁３３に制御信号を発信する機能を有する発信部４１が備えられている。
The
第１ラインＬ３０の回収装置２６と切替弁３３との間には、第１採取装置４２が設置されている。第１採取装置４２は、回収装置２６にて回収されたβ−シクロデキストリンポリマーを採取する装置である。第１採取装置４２は、採取したβ−シクロデキストリンポリマーを判定部４０に搬送する第１採取ラインＬ４０に接続されている。
Between the
判定部４０は、第１採取装置４２にて採取されたβ−シクロデキストリンポリマーを用いて、例えば、次のようにして、β−シクロデキストリンポリマーの再生の要否を判定する。先ず、β−シクロデキストリンポリマーを水に分散させた分散液に、β−シクロデキストリンポリマーが包接可能な色素（例えば、メチルオレンジ）を添加する。次に、その分散液の吸光度を測定する。この分散液の吸光度の値が低いほど、β−シクロデキストリンポリマーに包接された色素の量が多いこと、すなわち新たに伝達物質を包接可能なβ−シクロデキストリンポリマーの量が多いことになる。従って、分散液の吸光度の値が、予め定めた閾値未満でない（即ち、閾値以上である）場合は、β−シクロデキストリンポリマーの活性が閾値未満であるとして、β−シクロデキストリンポリマーの再生を要と判断することができる。一方、分散液の吸光度の値が、予め定めた閾値未満である場合は、β−シクロデキストリンポリマーの活性が閾値以上であるとして、β−シクロデキストリンポリマーの再生を不要と判断することができる。
The
判定部４０はまた、再生装置３０にて再生されたβ−シクロデキストリンポリマーの活性が閾値未満のときに、再生されたβ−シクロデキストリンポリマーを再利用不可と判断して廃棄処分とする機能を有する。
The
第２注入装置３１と貯留槽２３との間には、第２採取装置４３が設置されている。第２採取装置４３は、再生装置３０にて再生されたβ−シクロデキストリンポリマーを採取する装置である。第２採取装置４３は、採取したβ−シクロデキストリンポリマーを判定部４０に搬送する第２採取ラインＬ４２に接続されている。
A
β−シクロデキストリンポリマーの廃棄判定は、再生後のβ―シクロデキストリンポリマーを用いて、例えば、次のようにして判定する。再生後の（再生装置３０から出る）β―シクロデキストリンポリマーが分散された分散液に色素を添加する。次に、その分散液の吸光度を測定する。この分散液の吸光度の値が、予め定めた閾値以上である場合は、再生後のβ−シクロデキストリンポリマーは、活性が閾値未満であるとして、廃棄処分要と判断することができる。 For example, the disposal of the β-cyclodextrin polymer is determined using the regenerated β-cyclodextrin polymer as follows. A dye is added to the dispersion liquid in which β-cyclodextrin polymer is dispersed (from the regeneration device 30) after the regeneration. Next, the absorbance of the dispersion is measured. When the absorbance value of this dispersion is equal to or greater than a predetermined threshold value, it can be determined that the regenerated β-cyclodextrin polymer needs to be disposed of as the activity is less than the threshold value.
上記の水処理システム４によるβ−シクロデキストリンポリマーの再生フローを、図５を参照して説明する。図５は、第４の実施形態に係る水処理システム４によるβ−シクロデキストリンポリマーの再生フロー図である。 A regeneration flow of the β-cyclodextrin polymer by the water treatment system 4 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a regeneration flow diagram of the β-cyclodextrin polymer by the water treatment system 4 according to the fourth embodiment.
先ず、第１採取装置４２にて採取された被処理水（β−シクロデキストリンポリマーを含む分散液）にメチルオレンジ（ＭＯ）を加える（ステップＳ５１）。次に、ＭＯを加えた被処理水の吸光度Ａを測定する（ステップＳ５２）。そして、吸光度Ａが、閾値Ｂ未満であるか否かを判断する（ステップＳ５３）。 First, methyl orange (MO) is added to the water to be treated (dispersion containing β-cyclodextrin polymer) collected by the first collection device 42 (step S51). Next, the absorbance A of the water to be treated with MO added is measured (step S52). Then, it is determined whether or not the absorbance A is less than the threshold value B (step S53).
Ａの値が、閾値Ｂ未満でない（即ち、閾値Ｂ以上である）場合（ステップＳ５３：ＮＯ）は、β−シクロデキストリンポリマーの再生要と判断される。これらの工程は、制御部３４の判定部４０にて実施される。判定部４０にてβ−シクロデキストリンポリマーの再生要と判断されると、発信部４１は、β−シクロデキストリンポリマーの搬送先を再生装置３０とする制御信号を通信ケーブル３５を介して、切替弁３３に発信する。この制御信号が発信されることによって、β−シクロデキストリンポリマー（β−ＣＤＰ）は再生装置３０に送られる（ステップＳ５６）。
When the value of A is not less than the threshold B (that is, not less than the threshold B) (step S53: NO), it is determined that the β-cyclodextrin polymer needs to be regenerated. These processes are performed by the
再生装置３０に送られたβ−シクロデキストリンポリマーは、次の工程により再生される。β−シクロデキストリンポリマー（β−ＣＤＰ）と溶剤とを接触させる（ステップＳ５５）。これにより、β−シクロデキストリンポリマーに包接されている伝達物質を溶媒に溶出させられる。次いで、β−シクロデキストリンポリマー（β−ＣＤＰ）と溶媒とを分離する（ステップＳ５６）。そして、再生装置３０にて再生されたβ−シクロデキストリンポリマー（β−ＣＤＰ）は、第２注入装置３１に送られ、その後、貯留槽２３に送られて、被処理水に注入される（ステップＳ５７）。
The β-cyclodextrin polymer sent to the
Ａの値が、閾値Ｂ未満である場合（ステップＳ５３：ＹＥＳ）は、β−シクロデキストリンポリマーの再生は不要であると判断される。この場合、β−シクロデキストリンポリマーは、バイパスラインＬ３２を介して貯留槽２３に送られて、被処理水に注入される。そして、制御部３４は、定期的に採取された被処理水を用いて、β−シクロデキストリンポリマーの再生の要否を判定する。
When the value of A is less than the threshold value B (step S53: YES), it is determined that regeneration of the β-cyclodextrin polymer is unnecessary. In this case, the β-cyclodextrin polymer is sent to the
上記の水処理システム４によるβ−シクロデキストリンポリマーの廃棄処分フローを、図６を参照して説明する。図６は、第４の実施形態に係る水処理システム４によるβ−シクロデキストリンポリマーの廃棄処分フロー図である。 A disposal flow of the β-cyclodextrin polymer by the water treatment system 4 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flow chart of disposal of β-cyclodextrin polymer by the water treatment system 4 according to the fourth embodiment.
先ず、第２採取装置４３にて採取された再生後のβ−シクロデキストリンポリマーを含む分散液にメチルオレンジ（ＭＯ）を加える（ステップＳ６１）。次に、ＭＯを加えた分散液の吸光度Ａを測定する（ステップＳ６２）。吸光度Ａが、閾値Ｃ未満であるか否かを判断する（ステップＳ６３）。 First, methyl orange (MO) is added to the dispersion containing the regenerated β-cyclodextrin polymer collected by the second collection device 43 (step S61). Next, the absorbance A of the dispersion with MO added is measured (step S62). It is determined whether or not the absorbance A is less than the threshold value C (step S63).
Ａの値が、閾値Ｃ未満でない（即ち、閾値Ｃ以上である）場合（ステップＳ６３：ＮＯ）は、β−シクロデキストリンポリマーの再利用は不可であると判断される。これらの工程は、制御部３４の判定部４０にて実施される。判定部４０にてβ−シクロデキストリンポリマーの廃棄要と判断されると、発信部４１は、β−シクロデキストリンポリマーを外部に廃棄する制御信号を通信ケーブル４４を介して、切替弁４５に発信する。この制御信号が発信されることによって、β−シクロデキストリンポリマー（β−ＣＤＰ）は外部に廃棄される（ステップＳ６４）。再生されたβ−シクロデキストリンポリマーが廃棄されると、未使用のβ−シクロデキストリンポリマーが第１注入装置２７から被処理水に注入される。
When the value of A is not less than the threshold value C (that is, not less than the threshold value C) (step S63: NO), it is determined that the β-cyclodextrin polymer cannot be reused. These processes are performed by the
Ａの値が、閾値Ｃ未満である場合（ステップＳ６３：ＹＥＳ）は、β−シクロデキストリンポリマーの再利用は可であると判断される。この場合、β−シクロデキストリンポリマーは、貯留槽２３に送られて、被処理水に注入される。そして、制御部３４は、定期的に再生されたβ−シクロデキストリンポリマーについて再利用の可否、すなわち廃棄処分の要否を判定する。
When the value of A is less than the threshold value C (step S63: YES), it is determined that the β-cyclodextrin polymer can be reused. In this case, the β-cyclodextrin polymer is sent to the
以上の水処理システム４及び水処理方法によれば、β−シクロデキストリンポリマーの再生をタイミングよく実施できるので、被処理水の膜分離を長期間にわたって安定して実施することが可能となる。また、再生されたβ−シクロデキストリンポリマーが再利用不可と判断された場合には、未使用のβ−シクロデキストリンポリマーを新たに被処理水に注入することができるので、長期間にわたって微生物によるバイオフィルムの形成を抑制することが可能となる。 According to the water treatment system 4 and the water treatment method described above, the regeneration of the β-cyclodextrin polymer can be carried out in a timely manner, so that membrane separation of water to be treated can be carried out stably over a long period of time. In addition, when it is determined that the regenerated β-cyclodextrin polymer cannot be reused, an unused β-cyclodextrin polymer can be newly injected into the water to be treated. It becomes possible to suppress film formation.
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、懸濁物質と微生物を含む被処理水にβ−シクロデキストリンポリマーを注入して、そのβ−シクロデキストリンポリマーに、微生物が放出した伝達物質を包接させることによって、微生物によるバイオフィルムの形成などの生物学的要因の影響を受けずに、被処理水を固形分と処理水とに安定して膜分離することができる。 According to at least one embodiment described above, β-cyclodextrin polymer is injected into the water to be treated containing suspended substances and microorganisms, and the transmitter substance released by the microorganisms is included in the β-cyclodextrin polymer. By doing so, the water to be treated can be stably separated into solids and treated water without being affected by biological factors such as the formation of biofilms by microorganisms.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
１，２，３，４…水処理システム、１０，２０…原水槽、１１，２７…第１注入装置、１２…膜分離処理装置、１３，２３…貯留槽、１４，２５…膜分離装置、２１，２４，２８，３２…ポンプ、２２…ろ過装置、２６…回収装置、２９，３３，４５…切替弁、３０…再生装置、３１…第２注入装置、３４…制御部、３５，４４…通信ケーブル、４０…判定部、４１…発信部、４２…第１採取装置、４３…第２採取装置、Ｌ２０…固形分搬送ライン、Ｌ２１…処理水搬送ライン、Ｌ２２…返送ライン、Ｌ２３…排出ライン、Ｌ３０…第１ライン、Ｌ３１…第２ライン、Ｌ３２…バイパスライン、Ｌ４０…第１採取ライン、Ｌ４２…第２採取ライン 1, 2, 3, 4 ... water treatment system, 10, 20 ... raw water tank, 11, 27 ... first injection device, 12 ... membrane separation treatment device, 13, 23 ... storage tank, 14, 25 ... membrane separation device, 21, 24, 28, 32 ... pump, 22 ... filtration device, 26 ... recovery device, 29, 33, 45 ... switching valve, 30 ... regenerator, 31 ... second injection device, 34 ... control unit, 35, 44 ... Communication cable, 40 ... determining unit, 41 ... transmitting unit, 42 ... first sampling device, 43 ... second sampling device, L20 ... solid content transfer line, L21 ... treated water transfer line, L22 ... return line, L23 ... discharge line , L30 ... 1st line, L31 ... 2nd line, L32 ... Bypass line, L40 ... 1st sampling line, L42 ... 2nd sampling line
Claims (9)
前記貯留槽にβ−シクロデキストリンポリマーを注入する第１注入装置と、
前記β−シクロデキストリンポリマーが注入された被処理水を、前記懸濁物質、前記微生物及び前記β−シクロデキストリンポリマーを含む固形分と処理水とに膜分離する膜分離装置とを備える水処理システム。 A storage tank for storing treated water containing suspended solids and microorganisms;
A first injection device for injecting β-cyclodextrin polymer into the storage tank;
A water treatment system comprising a membrane separation device for membrane-separating treated water into which the β-cyclodextrin polymer has been injected into the suspended matter, the microorganisms and the solids containing the β-cyclodextrin polymer, and treated water .
前記回収装置にて回収された前記β−シクロデキストリンポリマーを前記回収装置から前記貯留槽に搬送する返送ラインとを更に備える請求項１に記載の水処理システム。 A recovery device disposed downstream of the membrane separator and recovering the β-cyclodextrin polymer from the solids;
The water treatment system according to claim 1, further comprising a return line that conveys the β-cyclodextrin polymer recovered by the recovery device from the recovery device to the storage tank.
前記回収装置にて回収された前記β−シクロデキストリンポリマーを再生する再生装置と、
前記再生装置によって再生された前記β−シクロデキストリンポリマーを、前記貯留槽に注入する第２注入装置と、
前記回収装置にて回収された前記β−シクロデキストリンポリマーを、前記回収装置を経由せずに、前記貯留槽に注入可能なバイパスラインと、
前記β−シクロデキストリンポリマーの再生の要否を判断して、再生不要と判断した場合には、前記回収装置から前記バイパスラインを介して、前記貯留槽に前記β−シクロデキストリンポリマーを注入させ、前記β−シクロデキストリンポリマーの再生要と判断した場合には、前記β−シクロデキストリンポリマーを前記回収装置から前記再生装置に供給させる制御部とを備える請求項１に記載の水処理システム。 A recovery device disposed downstream of the membrane separator and recovering the β-cyclodextrin polymer from the solids;
A regeneration device for regenerating the β-cyclodextrin polymer recovered by the recovery device;
A second injection device for injecting the β-cyclodextrin polymer regenerated by the regeneration device into the storage tank;
The β-cyclodextrin polymer recovered by the recovery device, a bypass line that can be injected into the storage tank without going through the recovery device;
Judging whether or not the β-cyclodextrin polymer needs to be regenerated, if it is determined that regeneration is unnecessary, the β-cyclodextrin polymer is injected into the storage tank from the recovery device via the bypass line, 2. The water treatment system according to claim 1, further comprising: a control unit configured to supply the β-cyclodextrin polymer from the recovery device to the regeneration device when it is determined that the β-cyclodextrin polymer needs to be regenerated.
前記判定部において、前記β−シクロデキストリンポリマーの活性が閾値未満のときに前記β−シクロデキストリンポリマーの再生要と判断する請求項４に記載の水処理システム。 The control unit is further provided with a determination unit for determining the activity of the β-cyclodextrin polymer,
The water treatment system according to claim 4, wherein the determination unit determines that regeneration of the β-cyclodextrin polymer is necessary when the activity of the β-cyclodextrin polymer is less than a threshold value.
前記β−シクロデキストリンポリマーが注入された被処理水を、前記懸濁物質、前記微生物及び前記β−シクロデキストリンポリマーを含む固形分と処理水とに膜分離する工程とを含む水処理方法。 Injecting β-cyclodextrin polymer into water to be treated containing suspended solids and microorganisms;
A water treatment method comprising a step of membrane-separating treated water into which the β-cyclodextrin polymer is injected into a solid content containing the suspended substance, the microorganisms, and the β-cyclodextrin polymer, and treated water.
前記回収工程にて回収された前記β−シクロデキストリンポリマーを、前記膜分離する前の被処理水に注入する工程とを含む請求項７に記載の水処理方法。 A recovery step of recovering the β-cyclodextrin polymer from the solid content;
The water treatment method according to claim 7, comprising a step of injecting the β-cyclodextrin polymer recovered in the recovery step into the water to be treated before the membrane separation.
前記回収工程にて回収された前記β−シクロデキストリンポリマーの再生の要否を判断する判断工程と、
前記判断工程において、再生不要と判断した場合には、前記β−シクロデキストリンポリマーを前記膜分離する前の被処理水に注入し、再生要と判断した場合には、前記β−シクロデキストリンポリマーを再生し、再生したβ−シクロデキストリンポリマーを前記膜分離する前の被処理水に注入する工程とを含む請求項７に記載の水処理方法。 A recovery step of recovering the β-cyclodextrin polymer from the solid content;
A determination step of determining whether or not the β-cyclodextrin polymer recovered in the recovery step needs to be regenerated;
In the determination step, when it is determined that regeneration is unnecessary, the β-cyclodextrin polymer is injected into the water to be treated before membrane separation, and when it is determined that regeneration is necessary, the β-cyclodextrin polymer is added. The water treatment method according to claim 7, comprising a step of regenerating and injecting the regenerated β-cyclodextrin polymer into the water to be treated before the membrane separation.
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