JP2018023933A - 水処理装置、及び、水処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1には、被処理水たる有機性廃水(有機物を含有する廃水)からFO膜により濃縮水を得、該濃縮水を嫌気処理槽に移送し嫌気処理する方法が記載されている。この方法により、有機性廃水を嫌気処理する前に濃縮させることができる。そして、これにより、嫌気処理槽内で処理すべき水量を抑制することができる。その結果、嫌気処理槽のコンパクト化を図ることができる。
すなわち、透過水又は濃縮水の流量を調整することが望まれ得る。
前記正浸透膜に前記駆動溶液を移送する移送部と、
前記正浸透膜に移送する前記駆動溶液の浸透圧を調整する調整部とを備える。
なお、前記測定部5は、前記正浸透膜部2で得られる前記透過水の流量の代わりに、前記正浸透膜部2で得られる濃縮水の流量を測定する測定部であってもよい。また、前記測定部5は、前記正浸透膜部2で得られる前記透過水の流量、及び、前記濃縮水の流量を測定する測定部であってもよい。
前記混合液Cは、例えば、海に放流される(特に、前記駆動溶液が海水である場合)。
前記駆動溶液Bは、正浸透膜部2での被処理水Aよりも浸透圧が高い溶液である。
前記駆動溶液には、被処理水よりも浸透圧を高くするための化学物質が含まれている。
前記駆動溶液の前記化学物質としては、感温性ポリマーが好ましい。該感温性ポリマーは、水を捕捉し、温度を上げた時に水を放出してポリマーどうしが凝集するポリマーである。該感温性ポリマーとしては、N−イソプロピルアクリルアミドを単独重合又は他のモノマーと共重合して得られるポリマーが挙げられる。
また、感温性ポリマー以外の前記化学物質としては、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl2)、アンモニア(NH3)、二酸化炭素(CO2)、二酸化硫黄(SO2)、脂肪族アルコール、イミダゾール誘導体等が挙げられる。
塩化ナトリウムを含む駆動溶液としては、海水等が挙げられる。
なお、“第2駆動溶液が、第1駆動溶液よりも浸透圧が低い”とは、第2駆動溶液と第1駆動溶液とを正浸透膜を介して接触させた際に、正浸透膜を介して第2駆動溶液側から第1駆動溶液側に水が移動することを意味する。
前記第2移送部32は、前記第2駆動溶液として前記混合液を移送する移送部である。
移送配管3aは、前記導入配管3bによって第2駆動溶液が導入される箇所よりも上流側の第1移送配管3a1と、該箇所よりも下流側の第2移送配管3a2とを有する。
第2移送配管3a2は、導入配管3bから移送配管3aに導入された第2駆動溶液を正浸透膜部2に移送する移送配管となっている。
以上より、前記第1移送部31は、移送配管3aを有し、言い換えれば、第1移送配管3a1及び第2移送配管3a2を有する。また、前記第2移送部32は、導入配管3b及び第2移送配管3a2を有する。
前記移送部3は、前記導入配管3bの途中から分岐した分岐配管3cを有する。該分岐配管3cは、混合液Cを系外に排出する。
前記導入配管3bは、前記分岐配管と接続された箇所よりも上流側の第1導入配管3b1と、該箇所よりも下流側の第2導入配管3b2とを有する。
以上より、前記第2移送部32は、第1導入配管3b1と、第2導入配管3b2と、前記第2移送配管3a2とを有する。
前記測定部5では、下記式(1)により、前記正浸透膜部で得られる前記透過水の流量FAを求めることができる。
FA = F3 − F2 ・・・(1)
また、前記第2測定部52は、第1導入配管3b1内を移送される混合液の流量F3を測定する第2測定部となっている。
さらに、前記測定部5は、分岐配管3c内を移送される混合液の流量F4を測定する第3測定部53を有する。
また、前記調整部4は、前記第1移送部31から前記正浸透膜部2に移送する第1駆動溶液B1の流量、及び、前記第2移送部32から前記正浸透膜部2に移送する第2駆動溶液の流量の少なくとも何れか一方の流量を調整することにより、前記正浸透膜21に移送する前記駆動溶液の浸透圧を調整する調整部である。
さらに、前記調整部4は、第1移送配管3a1内を駆動溶液Bが逆流しないように第1移送配管3a1に配された第1逆止弁43と、第2移送配管3a2内を駆動溶液Bが逆流しないように第2移送配管3a2に配された第2逆止弁44とを備える。
また、前記調整部4は、分岐配管3c内を移送される混合液の流量を調整する調整弁45を備える。調整弁45は、開度を自動制御によって調整する調整弁である。なお、調整弁45は、開度を手動で調整する調整弁であってもよい。
嫌気性生物の活性を高く維持するには生物処理槽6内を加温する必要がある。加温にはエネルギーを要し、処理水量が多いほど生物処理槽6も大型化するので加温に必要なエネルギーも大きくなる。
しかし、本実施形態によれば正浸透膜部2によって被処理水を濃縮させることができるので、生物処理槽6で処理すべき水量を少なくすることができ、その結果、生物処理槽6を小型化することができる。
よって、加温に必要なエネルギーを小さくすることができる。
1) 第1ポンプ41と第3ポンプ72を起動させる。このとき、調整弁45は閉じた状態となっている。また、被処理水Aは第3移送配管71内を一定の流量で流れている。
2) その後、第2ポンプ42を起動させ、“F3−F2”の値が第1設定値(上限設定値)よりも大きくなったときに、第1ポンプ41を停止させる。
3) 第2移送配管3a2と導入配管3bとで構成された循環配管内で駆動溶液Bを循環させつつ、調整弁45を開いて混合液の一部を分岐配管3cで系外に排出する状態にする(循環運転)。このとき、下記式(2)を満たしつつ、F2がほぼ一定になるように調整弁45の開度を調整する。
F3−F2 = F4 ・・・(2)
4) 膜を透過する透過水の流束は徐々に低下する(“F3−F2”の値が小さくなる)ので、上記式を満たしつつ、F2をほぼ一定にすべく、調整弁45の開度は徐々に小さくなる。
5) “F3−F2”の値が第2設定値(下限設定値)よりも小さくなったときには、第1ポンプ41を起動することによって、前記正浸透膜21に移送する前記駆動溶液Bの浸透圧を高める。その後、“F3−F2”の値が第1設定値(上限設定値)よりも大きくなったときには、第1ポンプ41を停止させる。
6) 3)〜5)の操作を繰り返す。
7) 5)の操作において、第1ポンプ41を起動してから“F3−F2”の値が第1設定値(上限設定値)よりも大きくなるまでに要する時間が、設定時間以上かかる場合は、膜処理を停止して、正浸透膜21の洗浄を行う。
本実施形態に係る水処理方法では、以上の操作により、透過水の流量(“F3−F2”の値)の変動を抑制できる。
斯かる水処理装置1によれば、前記正浸透膜21に移送する前記駆動溶液Bの浸透圧を調整することにより、透過水又は濃縮水の流量を調整することができる。
特に、本実施形態に係る水処理装置1では、濃縮水を生物処理槽6で生物処理するが、透過水又は濃縮水の流量を調整することにより、濃縮水の流量の変動及び濃縮水における有機物濃度の変動の少なくとも一方の変動を抑制でき、その結果、生物処理槽6で濃縮水を安定的に生物処理することができる。また、生物処理槽6でメタン発酵菌により濃縮水を生物処理する場合は、得られるメタンガスの量の変動を抑制できる。
斯かる水処理装置1によれば、前記測定部5の測定値に基づいて、前記正浸透膜21に移送する駆動溶液B(前記正浸透膜21に供給される直前の駆動溶液B)の浸透圧を調整するので、透過水又は濃縮水の流量を調整しやすくなる。
斯かる水処理装置1によれば、前記混合液を駆動溶液として利用することができる。
また、本発明に係る水処理装置では、駆動溶液を、駆動溶液よりも浸透圧が低い水で希釈することにより、駆動溶液の浸透圧を調整してもよい。
さらに、本発明に係る水処理装置では、被処理水Aよりも浸透圧を高くするための化学物質を駆動溶液に加えることにより、駆動溶液の浸透圧を調整してもよい。
さらに、本実施形態に係る水処理装置では、前記被処理水Aが有機性廃水であるが、本発明に係る水処理装置では、被処理水が無機性廃水であってもよい。
また、本実施形態に係る水処理装置では、透過水又は濃縮水の流量の変動を抑制するように調整できればよく、或いは、透過水又は濃縮水の流量を意図的に変動させるように調整できればよい。
3:移送部、3a:移送配管、3a1:第1移送配管、3a2:第2移送配管、3b:導入配管、3b1:第1導入配管、3b2:第2導入配管、3c:分岐配管、
4:調整部、5:測定部、6:生物処理槽、
21:正浸透膜、
31:第1移送部、32:第2移送部、
41:第1ポンプ、42:第2ポンプ、43:第1逆止弁、44:第2逆止弁、45:調整弁、
51:第1測定部、52:第2測定部、53:第3測定部、
71:第3移送配管、72:第3ポンプ、
A:被処理水、B:駆動溶液、B1:第1駆動溶液、C:混合液
Claims (5)
- 被処理水と駆動溶液とを正浸透膜を介して接触させることにより、濃縮水と、透過水及び前記駆動溶液が混合された混合液とを得る正浸透膜部と、
前記正浸透膜に前記駆動溶液を移送する移送部と、
前記正浸透膜に移送する前記駆動溶液の浸透圧を調整する調整部とを備える、水処理装置。 - 前記正浸透膜部で得られる前記透過水の流量、及び、前記濃縮水の流量の少なくとも何れか一方の流量を測定する測定部を更に備えており、
前記調整部は、前記測定部の測定値に基づいて前記駆動溶液の浸透圧を調整する、請求項1に記載の水処理装置。 - 前記移送部は、第1駆動溶液を前記正浸透膜部に移送する第1移送部と、前記第1駆動溶液よりも浸透圧が低い第2駆動溶液を前記正浸透膜部に移送する第2移送部とを有し、
前記調整部は、前記第1移送部から前記正浸透膜部に移送する第1駆動溶液の流量、及び、前記第2移送部から前記正浸透膜部に移送する第2駆動溶液の流量の少なくとも何れか一方の流量を調整することにより、前記正浸透膜に移送する前記駆動溶液の浸透圧を調整する調整部である、請求項1又は2に記載の水処理装置。 - 前記第2移送部は、前記第2駆動溶液として前記混合液を移送する移送部である、請求項3に記載の水処理装置。
- 被処理水と駆動溶液とを正浸透膜に移送し、前記被処理水と前記駆動溶液とを正浸透膜を介して接触させることにより、濃縮水と、透過水及び前記駆動溶液が混合された混合液とを得つつ、前記正浸透膜に移送する前記駆動溶液の浸透圧を調整する、水処理方法。
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