JP2019042715A - 水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水処理を行うシステムを小型化できるとともに、分離膜を薬液洗浄する頻度を低減できる水処理方法の提供。【解決手段】セレンを含有する水を処理する方法であって、処理槽内で水が含有するセレンを分散菌により還元し、前記処理槽内の水に浸漬された分離膜で、前記分散菌と水とを分離し、前記分離膜を透過した処理水を得る、水処理方法。【選択図】なし

Description

本発明は、水処理方法に関する。

石炭火力発電所等の石炭を利用する工業施設では、工業排水からセレンを除去する処理が行われている。工業排水からセレンを除去する処理は、分散菌等の微生物を用いた生物処理と、化学薬品を利用する化学処理とを組み合わせて行われることがある。

分散菌を用いた生物処理では、分散菌の菌体数が処理中に増加する。また、分散菌の大きさは、一般的な水処理方法で使用される分離膜の孔径と同程度である。そのため、菌体数が増加した分散菌が含まれている貯留液中で、分離膜による膜分離を行うと、分離膜の閉塞、及び目詰まり等が起きやすい。

分散菌等を利用した生物処理として、特許文献１，２に記載の処理が知られている。
特許文献１に記載の処理方法は、生物処理を行う複数の生物処理槽と、これらの後段に設けられた膜分離槽とを有する生物処理装置を用いている。特許文献１に記載の処理方法は、上記生物処理槽の貯留液に含まれる分散菌を用いて、工業排水等の原水中の有機物等を分解している。

そこで、特許文献１に記載の処理方法では、複数の生物処理槽のうち、前段の生物処理槽で、分散菌を用いて有機物等の分解を行っている。その後、前段の生物処理槽で増加した分散菌は、後段の生物処理槽に貯留液とともに供給される。後段の生物処理槽において、上記分散菌は、微小動物に捕食される。

このように、特許文献１に記載の処理方法は、後段の生物処理槽で分散菌の菌体数を減らした後に、膜分離槽に生物処理槽の貯留液を供給し、分散菌と、生物処理された水とを分離している。これにより、特許文献１に記載の処理方法は、分散菌による分離膜の閉塞等を防止し、安定的に原水を処理している。

特許文献２に記載の処理方法は、嫌気性反応槽と、固液分離槽とを有する嫌気性処理装置を用いている。嫌気性反応槽では、原水中の有機物が嫌気性細菌によって分解される。固液分離槽では、嫌気性細菌によって処理された水と、嫌気性細菌とが分離される。
特許文献２に記載の処理方法でも、上記嫌気性反応槽における嫌気性細菌の菌体数が増加する。そこで、特許文献２に記載の処理方法では、嫌気性反応槽と、固液分離槽との間で嫌気性細菌によって処理された生物処理水を循環させている。これにより、特許文献２に記載の処理方法は、固液分離槽における嫌気性細菌の菌体数を低減し、分離膜の閉塞等を防止している。

特開２０１７−４２７１４号公報 特開平１１−１４７０９８号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載の処理方法では、分散菌等の菌体による処理を行う複数の反応槽や、分散菌等を分離する分離槽を有する装置を用いる必要がある。そのため、特許文献１，２に開示された水処理方法では、水処理を行うシステムを小型化することが困難である。
また、分散菌による処理を行う反応槽や、分散菌を分離する分離槽を１つの処理槽とすれば、分散菌による分離膜の目詰まりが発生しやすいという課題がある。分離膜の目詰まりの場合、孔内に菌体が入り込むため、散気によって膜洗浄することが困難となり、系内又は系外で、例えば、次亜塩素酸等を用いて薬液洗浄を頻繁に行わなければならず、操作が煩雑になるという問題点があった。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、水処理を行うシステムを小型化できるとともに、分離膜を薬液洗浄する頻度を低減できる水処理方法の提供を目的とする。

本発明は以下の態様を有する。
［１］ セレンを含有する水を処理する方法であって、処理槽内で水が含有するセレンを分散菌により還元し、前記処理槽内の水に浸漬された分離膜で、前記分散菌と水とを分離し、前記分離膜を透過した処理水を得る、水処理方法。
［２］ 前記処理槽内の前記水に含まれる前記分散菌の濃度を２．０×１０^８〜１．０×１０^９ｃｅｌｌ／ｍＬとする、［１］の水処理方法。
［３］ 前記分散菌が嫌気性細菌である、［１］又は［２］の水処理方法。
［４］ 前記分離膜の下方から、嫌気性ガスを散気する、［１］〜［３］のいずれかの水処理方法。
［５］ 前記嫌気性ガスを回収し、回収した嫌気性ガスを再利用する、［４］の水処理方法。
［６］ 前記分離膜で、前記分散菌と水とを分離する操作の後に、前記操作を停止し、前記分離膜を逆洗する、［１］〜［５］のいずれかの水処理方法。
［７］ 前記処理水と、凝集剤とを混合して、前記処理からセレンを析出させて沈殿除去する、［１］〜［６］のいずれかの水処理方法。

本発明の水処理方法によれば、水処理を行うシステムを小型化できるとともに、分離膜を薬液洗浄する頻度を低減できる。

本発明を適用した一実施形態の水処理方法を説明するための水処理システムの概略構成図である。 実施例における分離膜の原水側と透過水側の差圧の経時変化を示す図である。

以下、本発明の水処理方法について、実施形態例を示して説明する。たｄし、本発明は以下の実施形態に限定されない。

図１は、本発明の一実施形態例である水処理方法に適用可能な水処理システム１の概略構成図である。図１に示すように、水処理システム１は、前処理部２と、生物処理部３と、化学処理部４とを備えている。

水処理システム１は、セレンを含有する水を処理するシステムである。セレンを含有する水は、６価のセレン、４価のセレン、及び０価のセレンからなる群より選ばれる少なくとも一つを含有している。
６価のセレンとしては、セレン酸（Ｈ_２ＳｅＯ_４）、セレン酸イオン（ＳｅＯ_４ ^２−）、及びこれらの塩が例示される。４価のセレンとしては、亜セレン酸（Ｈ_２ＳｅＯ_３）、及び亜セレン酸イオン（ＳｅＯ_３ ^２−）、及びこれらの塩が例示される。０価のセレンとしては、金属セレン等が例示される。

セレンを含有する水の具体例としては、石炭火力発電所等の石炭を利用する工業施設の脱硫排水、及びスクラバー排水等が例示されるが、特に限定されない。なお、本明細書において、セレンを含有する水を「原水」と記すことがある。

前処理部２は、原水貯槽１１と、滅菌器２１と、濾過器２３と、ｐＨ調整槽２４と、調整水貯槽２５とを備えている。
原水貯槽１１は、セレンを含有する水（原水）を一時的に貯留する槽である。原水貯槽１１は、流路１２と、流路１３との間に設けられている。流路１２は、工業施設（図示略）から原水貯槽１１に、原水を供給する流路である。流路１３は、原水貯槽１１から排出された原水を滅菌器２１に供給する流路である。流路１３には、ポンプ１４が設けられている。これにより滅菌器２１に上記原水を供給しやすくなる。

滅菌器２１は、原水中に予め含まれている菌類等を滅菌できる。滅菌器２１は、流路２２に接続されている。流路２２は、滅菌器２１で滅菌された原水をｐＨ調整槽２４に供給する流路である。
滅菌器２１は、原水中の菌類等の微生物を滅菌できる形態であれば、特に限定されない。滅菌器２１としては、紫外線式、及び酸化剤注入式等の滅菌器が例示される。

濾過器２３は、原水中の不純物を除去できる。濾過器２３は、流路２２に設けられている。これにより流路２２を流れる原水中の不純物が除去される。
濾過器２３は、原水中の不純物を除去できる形態であれば、特に限定されない。

ｐＨ調整槽２４は、原水のｐＨを調整する槽である。ｐＨ調整槽２４は、流路２２に接続されている。これにより、滅菌器２１と、濾過器２３とを経由した原水が、ｐＨ調整槽２４に貯留される。
ｐＨ調整槽２４には、排出口２４ａが設けられている。これにより、ｐＨ調整槽２４から、調整水貯槽２５に、上記原水が排出される。

ｐＨ調整槽２４は、ｐＨ調整剤供給手段２６を有している。ｐＨ調整剤供給手段２６は、ｐＨ調整槽２４にｐＨ調整剤を供給できる形態であれば、特に限定されない。ｐＨ調整剤としては、公知のｐＨ調整剤を用いることができる。ｐＨ調整剤としては、例えば、苛性ソーダ、水酸化カリウム等の塩基、又は塩酸、硫酸等の酸等が例示される。

調整水貯槽２５は、原水のｐＨを、後述する生物処理を行える範囲に調整する槽である。調整水貯槽２５は、ｐＨ調整槽２４と隣接するとともに、ｐＨ調整槽２４の後段に設けられている。これにより、調整水貯槽２５には、ｐＨ調整槽２４から排出された原水が貯留される。

調整水貯槽２５は、流路２７に接続されている。流路２７は、調整水貯槽２５から生物処理部３に、原水を供給する流路である。流路２７には、ポンプ２８が設けられている。これにより生物処理部３に原水を供給しやすくなる。

生物処理部３は、生物処理槽３１と、生物処理水貯槽５１とを備えている。
生物処理槽３１は、原水が含有するセレンを分散菌により還元する生物処理槽である。生物処理槽３１は、流路２７に接続されている。これにより、原水が生物処理槽３１に貯留される。

生物処理槽３１内に貯留されたセレンを含有する水には、分散菌が含まれている。上記分散菌は、セレンを還元できる分散菌であれば特に限定されない。これにより、生物処理槽３１は、原水が含有するセレンを上記分散菌により還元する生物処理を実行できる。

上記分散菌としては、特開２０１４−１２４１０６号公報の特許請求の範囲の請求項１に記載されている、「タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ ｓｐ．）ＪＰＣＣ Ｓｅ７−１株（ＮＩＴＥ Ｐ−１４６５）が属する種に属する菌（以下、「第１の菌」とも記す。）」等が例示される。なお、タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ ｓｐ．）ＪＰＣＣ Ｓｅ７−１株（ＮＩＴＥ Ｐ−１４６５）（以下、「Ｓｅ７−１株」とも記す。）は、嫌気条件下でも良好に生育できる嫌気性細菌である。

上記第１の菌の一例であるＳｅ７−１株を取得する方法としては、特開２０１４−１２４１０６号公報の明細書の段落００１５，００１６に記載の方法が例示される。また、上記Ｓｅ７−１株を同定する方法としては、特開２０１４−１２４１０６号公報の明細書の段落００１９〜００３２に記載のいずれかの方法が例示される。

生物処理槽３１は、セレンを還元する生物処理を行う生物処理装置の一形態例である。水処理システム１においては、生物処理槽３１が、分離膜モジュール３２と、ヒーター３３と、酸供給手段３４とを有している。

分離膜モジュール３２は、分離膜を備えている。上記分離膜は、生物処理槽３１内に貯留された原水に浸漬されている。
分離膜モジュール３２は、上記分離膜を透過した透過水と、上記分散菌とに、生物処理槽３１内に貯留された原水を分離できる形態であれば、特に限定されない。水処理システム１において、分離膜モジュール３２は、上記分離膜を透過した透過水と、上記分散菌とに、生物処理槽３１内に貯留された原水を分離する分離手段の一形態例である。

分離膜モジュール３２が備える分離膜の種類としては、精密濾過膜（ＭＦ膜）、又は限外濾過膜（ＵＦ膜）が好ましい。
分離膜の形状としては、中空糸膜、平膜、管状膜、及び袋状膜等が例示される。これらのうち、容積ベースで比較した場合に膜面積の高度集積が可能であることから、中空糸膜が好ましい。
分離膜の材質としては、有機材料（セルロース、ポリオレフィン、ポリスルフォン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化ビニリデン、及びポリ４フッ化エチレン等）、金属（ステンレス等）、無機材料（セラミック等）が例示される。分離膜の材質は、生物処理槽３１内の貯留液、及び上記分散菌の性状等に応じて適宜選択される。
分離膜の孔径は、生物処理の目的に応じて適宜選択すればよい。水処理システム１において、分離膜の孔径は、０．０１〜１．０μｍが好ましい。孔径が０．０１μｍ未満では、膜の抵抗が大きくなりやすい。孔径が１．０μｍを超えると、上記分散菌を完全に分離することができないため、処理水（透過水）の水質が悪化するおそれがある。分離膜の孔径は、精密濾過膜、又は限外濾過膜の範囲とされる０．０５〜０．４μｍがより好ましい。
なお、生物処理槽３１は、分離膜モジュール３２を１つ有してもよいし、複数有してもよい。

なお、水処理システム１においては、分離膜モジュールと、後述する散気管４１とが一体化された分離膜ユニットを用いてもよい。このような分離膜ユニットとしては、例えば特開２０１３−２０２５２４号公報に記載の分離膜ユニット等が例示される。

分離膜モジュール３２は、流路３５に接続されている。流路３５は、生物処理水貯槽５１に、分離膜モジュール３２が備える分離膜を透過した透過水を、生物処理水として供給する流路である。流路３５には、ポンプ３６が設けられている。これにより分離膜モジュール３２における分離が進行しやすくなる。

ヒーター３３は、生物処理槽３１内の貯留液の温度を任意に調整できる形態であれば、特に限定されない。ヒーター３３を有することにより、生物処理槽３１は、上記貯留液の温度を、生物処理を行える範囲に調整できる。このように、ヒーター３３は、生物処理槽３１内の貯留液の温度を調整する温度調整手段の一形態例である。

酸供給手段３４は、生物処理槽３１に酸を供給できる形態であれば、特に限定されない。酸としては、例えば、塩酸、乳酸、硝酸、及び硫酸等が例示される。酸供給手段３４を有することにより、生物処理槽３１は、上記貯留液のｐＨを、生物処理を行える範囲に調整できる。

生物処理槽３１には、散気装置４０が設けられている。散気装置４０は、嫌気性ガスを生物処理槽３１内に散気する散気管４１と、散気管４１に嫌気性ガスを供給するガス供給源４２と、散気管４１とガス供給源４２とを接続するガス導入管４３と、生物処理槽３１の頂部とガス導入管４３とを接続するガス循環管４４と、生物処理槽３１の気相のガスを吸引するブロアー４５と、生物処理槽３１の気相からガスを導出するガス排気管４６を備えている。

散気装置４０は、分離膜モジュール３２が備える分離膜の表面に付着した分散菌等の不純物を分離膜から除去するために用いられる。また、水処理システム１においては、散気装置４０が、生物処理槽３１内を嫌気条件に維持するためにも用いられる。
本実施形態においては、生物処理槽３１の頂部が密閉されている。これにより、生物処理槽３１内を嫌気条件に維持できる。

散気管４１は、生物処理槽３１内かつ分離膜モジュール３２の下方に設置されている。散気管４１は、ガス供給源４２から供給される嫌気性ガスを上方に吐出できる形態であれば、特に限定されない。散気管４１としては、例えば、穴あきの単管、及びメンブレンタイプのもの等が例示される。

ガス供給源４２は、生物処理槽３１の外部に設置されている。ガス供給源４２は、ガス導入管４３を介して、散気管４１に嫌気性ガスを導入できる形態であれば、特に限定されない。ガス供給源４２としては、例えば、ガスボンベ、及びＰＳＡタイプのガス供給源等が例示される。ガス供給源４２に貯蔵される嫌気性ガスとしては、特に限定されないが、窒素ガス等が例示される。

ガス循環管４４は、生物処理槽３１の外部に設置されている。ガス循環管４４には、ブロアー４５が設けられている。これにより、散気装置４０が、生物処理槽３１の気相のガスを、ガス循環管４４を経由させて、ガス導入管４３に導入できる。

散気装置４０は、生物処理槽３１の気相のガスを回収し、回収したガスを再利用するための循環手段として、ガス循環管４４と、ブロアー４５とを備えている。散気装置４０は、上記循環手段を備えることにより、ガス供給源４２から散気管４１に供給した嫌気性ガスを再利用できる。

ガス排気管４６は、生物処理槽３１の頂部に接続されている。これにより、散気装置４０が、ガス排気管４６から、生物処理槽３１の気相のガスを、大気中に放出できる。
散気装置４０は、生物処理槽３１の気相からガスを放出する排気手段として、ガス排気管４６を備えている。散気装置４０は、上記排気手段を備えることにより、生物処理槽３１内で副生的に発生する硫化水素、及びメタン等のガスを大気に放出できる。

生物処理水貯槽５１は、生物処理槽３１で得られる生物処理水を一時的に貯留する槽である。生物処理水貯槽５１は、流路３５に接続されている。これにより、生物処理水が生物処理水貯槽５１に貯留される。
生物処理水貯槽５１には、逆洗流路５４が設けられている。逆洗流路５４は、一端が上記生物処理水に浸漬されており、他端が流路３５に接続されている。逆洗流路５４には、ポンプ５５が設けられている。これにより、生物処理水貯槽５１は、生物処理水貯槽５１に貯留された生物処理水を流路３５に供給できる。ポンプ５５と流路３５との間の逆洗流路５４には、濾過器５６が設けられている。濾過器５６は、逆洗流路５４を流れる生物処理水に、意図せずに混入した不純物を除去できる形態であれば特に限定されない。

生物処理水貯槽５１は、分離膜モジュール３２を生物処理水で逆洗する逆洗手段として、逆洗流路５４と、ポンプ５５と、濾過器５６とを備えている。生物処理水貯槽５１が上記逆洗手段を備えることにより、生物処理水貯槽５１に貯留された生物処理水の一部を、流路３５を経由させ、分離膜モジュール３２の逆洗用に供給できる。
生物処理水貯槽５１は、濾過器５６を備えることにより、分離膜モジュール３２が備える分離膜の内側に、不純物が付着することを防止できる。

生物処理水貯槽５１は、流路５２に接続されている。流路５２は、生物処理水貯槽５１から化学処理部４に、生物処理水を供給する流路である。流路５２には、ポンプ５３が設けられている。これにより化学処理部４に生物処理水を供給しやすくなる。

化学処理部４は、第１の凝集槽６１と、第２の凝集槽６２と、第３の凝集槽６３と、沈殿槽６４と、処理水貯槽７１とを備えている。
第１の凝集槽６１は、生物処理部３から供給される生物処理水と、凝集剤とを混合する槽である。すなわち、第１の凝集槽６１は、分離膜モジュール３２が備える分離膜を透過した透過水と、凝集剤とを混合する槽である。これにより、化学処理部４は上記透過水に含まれるセレンを析出させることができる。

第１の凝集槽６１は、流路５２に接続されている。これにより、第１の凝集槽６１に、生物処理水が貯留される。
第１の凝集槽６１には、排出口６１ａが設けられている。これにより、第１の凝集槽６１内の貯留された液体が、第２の凝集槽６２に排出される。

第１の凝集槽６１は、凝集剤供給手段６５を有している。凝集剤供給手段６５は、第１の凝集槽６１に凝集剤を供給できる形態であれば特に限定されない。凝集剤としては、生物処理水中の上記透過水に含まれるセレンを析出させることができる形態であれば、特に限定されない。

凝集剤の好ましい例としては、Ｆｅ^３＋、Ｃｕ^２＋、Ｚｎ^２＋、Ａｇ^＋、Ａｌ^３＋、Ｍｇ^２＋、Ｃａ^２＋、及びＢａ^２＋からなる群より選ばれる少なくとも一つのイオンを水溶液中で生成する化合物が好ましい。凝集剤としては、塩化鉄（ＩＩＩ）、硫酸銅、硫酸亜鉛、塩化銀、塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウム、水酸化マグネシウム、塩化カルシウム、水酸化カルシウム、及び塩化バリウム等が例示される。

第２の凝集槽６２は、第１の凝集槽６１から排出された液体と、ｐＨ調整剤とを混合し、上記液体のｐＨを調整する槽である。
第２の凝集槽６２は、第１の凝集槽６１と隣接するとともに、第１の凝集槽６１の後段に設けられている。これにより、第２の凝集槽６２には、第１の凝集槽６１から排出された液体が貯留される。
第２の凝集槽６２には、排出口６２ａが設けられている。これにより、第２の凝集槽６２に貯留された液体が、第３の凝集槽６３に排出される。

第２の凝集槽６２は、ｐＨ調整剤供給手段６６を有している。ｐＨ調整剤供給手段６６は、第２の凝集槽６２にｐＨ調整剤を供給できる形態であれば特に限定されない。
ｐＨ調整剤供給手段６６で用いることができるｐＨ調整剤としては、特に限定されないが、苛性ソーダ等が例示される。

第３の凝集槽６３は、第２の凝集槽６２から排出された液体と、凝集助剤とを混合し、析出した金属セレン等を含有する凝集体の粗大化を促進する槽である。これにより後述する沈殿槽６４において、上記凝集体が沈殿しやすくなる。
第３の凝集槽６３は、第２の凝集槽６２と隣接するとともに、第２の凝集槽６２の後段に設けられている。これにより、第３の凝集槽６３には、第２の凝集槽６２から排出された液体が貯留される。
第３の凝集槽６３には、排出口６３ａが設けられている。これにより、上記液体、及び上記凝集体が、沈殿槽６４に排出される。

第３の凝集槽６３は、凝集助剤供給手段６７を有している。凝集助剤供給手段６７は、第３の凝集槽６３に凝集助剤を供給できる形態であれば特に限定されない。
凝集助剤としては、金属セレン等を含有する凝集体の粗大化を促進できる形態であれば、特に限定されない。凝集助剤としては、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤、及び両性高分子凝集剤等が例示される。

沈殿槽６４は、第３の凝集槽６３から排出された液体から、金属セレン等を沈殿除去する槽である。本実施形態においては、沈殿槽６４は、金属セレン等を含有する凝集体を汚泥として沈殿させている。上記凝集体を沈殿させることにより、上記液体から金属セレンを除去できる。
沈殿槽６４は、第３の凝集槽６３と隣接するとともに、第３の凝集槽６３の後段に設けられている。これにより、沈殿槽６４には、第３の凝集槽６３から排出された液体が貯留される。

沈殿槽６４の底部は、流路６８と接続されている。流路６８は、金属セレン等を含有する沈殿等の凝集体を沈殿槽６４から排出する流路である。流路６８には、ポンプ６９が設けられている。これにより、金属セレン等を含有する凝集体が沈殿槽６４の底部に沈殿しやすくなる。そのため、沈殿槽６４が沈殿槽６４内の貯留液から上記凝集体を分離できる。

沈殿槽６４は、流路７２に接続されている。流路７２は、沈殿槽６４から処理水貯槽７１に、沈殿槽６４の上澄み液を処理水として、供給する流路である。これにより、沈殿槽６４の上澄み液が、処理水貯槽７１に排出される。
処理水貯槽７１は、水処理システム１により処理された処理水を貯留する槽である。処理水貯槽７１は、流路７２に接続されている。これにより、処理水貯槽７１に、処理水が貯留される。

＜第１の実施形態＞
以下、上述した水処理システム１を用いた、本発明の第１の実施形態の水処理方法を説明する。

本実施形態の水処理方法は、セレンを含有する水（原水）の処理方法である。
まず、本実施形態では、生物処理を最適な条件下で行うために、原水の前処理を前処理部２において行う。
図示略の工業施設から排出された原水は、流路１２を経て、原水貯槽１１に供給される。次に、原水貯槽１１に貯留された原水は、流路１３を経て、滅菌器２１に供給される。
滅菌器２１では、原水を滅菌する滅菌処理が行われる。これにより、後段の生物処理槽３１における処理効率が低下しにくくなる。

滅菌器２１で滅菌された原水は、流路２２を経て濾過器２３に供給される。
濾過器２３では、原水中の不純物を除去する前濾過処理が行われる。これにより、後段の生物処理の際に、分離膜モジュール３２が備える分離膜の閉塞等を低減しやすくなる。
濾過器２３で前濾過処理が施された原水は、流路２２を経てｐＨ調整槽２４に供給される。ｐＨ調整槽２４では、原水にｐＨ調整剤を供給する処理が行われる。

ｐＨ調整槽２４でｐＨ調整剤が供給された原水は、排出口２４ａから調整水貯槽２５に排出される。調整水貯槽２５に貯留された原水は、生物処理に適したｐＨに調整される。本実施形態においては、上記原水のｐＨを、６.０〜９.５に調整することが好ましい。

本実施形態では、調整水貯槽２５でｐＨが調整された原水が、流路２７を経て生物処理槽３１に貯留される。本実施形態では、生物処理槽３１内に貯留された原水に含まれる上記分散菌の濃度、並びに上記原水のｐＨ、及び温度を確認することが好ましい。これにより、生物処理を行うための条件が整っていることを確認してから、生物処理を開始できる。本実施形態では、上記条件として、上記分散菌の濃度が十分に高いこと等を確認することが好ましい。

次に、本実施形態の水処理方法では、生物処理槽３１内で原水が含有するセレンを分散菌により還元する。本実施形態においては、生物処理槽３１内で、上記分散菌により還元処理された処理水が得られる。
本実施形態においては、生物処理槽３１内の原水に含まれる上記分散菌の濃度を、２．０×１０^８〜１．０×１０^９ｃｅｌｌ／ｍＬとすることが好ましい。上記分散菌の濃度を２．０×１０^８以上とすると、上記分散菌によりセレンを還元する還元反応の反応効率が高くなりやすい。上記分散菌の濃度を１．０×１０^９以下とすると、分離膜モジュール３２が備える分離膜の閉塞等を低減しやすい。

本実施形態においては、分散菌として、上述した第１の菌を用いることが好ましく、上述したＳｅ７−１株の菌体を用いることがより好ましい。
生物処理槽３１においては、散気管４１から嫌気性ガスを散気しながら生物処理を行うことができる。これにより、生物処理槽３１内を嫌気条件に維持できる。そのため、上記分散菌として嫌気性細菌を用いる場合には、原水が含有するセレンをさらに効果的に還元できる。

生物処理槽３１においては、生物処理を行う際に、生物処理槽３１内の原水に酸を供給できる。これにより、生物処理槽３１内の貯留液に水素供与体を供給することができ、上記分散菌を用いた還元反応が進行しやすくなる。
生物処理を行う時間は、２〜４時間とすることが好ましい。これにより、原水が含有するセレンを充分に還元できる。

本実施形態においては、生物処理槽３１内の貯留液のｐＨを、６.５〜９.０とすることが好ましく、７．０程度とすることがより好ましい。これにより、上記分散菌を用いた還元反応が進行しやすくなる。
本実施形態においては、生物処理槽３１内の貯留液の温度を、２５〜４０℃とすることが好ましく、３３〜３７℃程度とすることがより好ましい。これにより、上記分散菌を用いた還元反応が進行しやすくなる。

次に、本実施形態の水処理方法では、前記処理槽３１内の原水に浸漬された、分離膜モジュール３２が備える分離膜で、上記分散菌と水とを分離し、上記分離膜を透過した処理水を得る。
生物処理によって、還元処理された処理水には、セレンと分散菌が含まれている。そこで、本実施形態では、上記分離膜で、還元処理された処理水と、上記分散菌とを分離する。上記分離膜を透過した透過水は、流路３５を経て生物処理水として生物処理水貯槽５１に供給される。その後、生物処理水は、生物処理水貯槽５１に一時的に貯留される。

生物処理槽３１においては、ポンプ３６を作動させて分離膜モジュール３２を用いて、上記分散菌を用いて還元処理された処理水と、上記分散菌とを分離できる。この際、散気管４１から嫌気性ガスを散気し、分離膜モジュール３２に導入することによって、分離膜モジュール３２の分離膜（例えば中空糸膜等）の表面を洗浄しながら、分離を行うことができる。これにより、上記分散菌による分離膜の閉塞等を防止できる。

散気管４１から散気したガスは、生物処理槽３１の液相から気相に移行する。この際、ブロアー４５を作動させ、生物処理槽３１の気相のガスを、ガス循環管４４に回収できる。これにより、回収した上記ガスを、ガス導入管４３を経由して、散気管４１に再導入し、再利用できる。このように、生物処理槽３１の気相と、生物処理槽３１の液相との間でガスを循環させることにより、ガス供給源４２から導入される嫌気性ガスの使用量を減らし、上記嫌気性ガスを無駄なく効率的に利用できる。

本実施形態においては、ガス供給源４２から、嫌気性ガスを生物処理槽３１内に供給できる。これにより、生物処理槽３１内の気相の圧力を調整できる。よって、生物処理の際に、硫化水素等のガスが生物処理槽３１内の気相で発生しても、ガス供給源４２から嫌気性ガスを生物処理槽３１内に供給することにより、生物処理槽３１内の硫化水素を含むガスの一部をガス排気管４６から大気中に排気できる。

生物処理水貯槽５１内の生物処理水には、セレンが６価、又は４価のイオンの形態で含まれている。そこで、本実施形態の水処理方法では、化学処理部４において、生物処理水と、凝集剤とを混合して、上記分離膜の透過水である生物処理水からセレンを析出させて沈殿除去する。

生物処理水貯槽５１内に貯留された上記生物処理水は、流路５２を経て第１の凝集槽６１に供給される。第１の凝集槽６１においては、上記生物処理水と、凝集剤供給手段６５から供給された凝集剤とが混合される。これにより、上記生物処理水から金属セレン又は難溶性塩を析出させることができる。

第１の凝集槽６１で凝集剤と混合された生物処理水は、その後、第２の凝集槽６２でｐＨが調整され、第３の凝集槽で金属セレン等を含有する凝集体の粗大化が促進され、沈殿槽６４に排出される。
沈殿槽６４では、金属セレン等を含有する沈殿物（汚泥）が重力沈降によって沈殿槽６４の底部に沈殿することで、金属セレン等と上澄み液とが分離され、セレンが除去される。
沈殿槽６４で分離された上澄み液は、流路７２を経て処理水貯槽７１に貯留される。

以上説明した第１の実施形態の水処理方法によれば、生物処理槽内の原水に浸漬された分離膜で、分散菌と水とを分離するため、生物処理槽に加えて、分散菌を分離する分離槽を水処理システムに設ける必要がない。よって、本実施形態の水処理方法によれば、水処理を行うシステムを小型化できる。

また、第１の実施形態においては、生物処理槽３１内に貯留された原水に分散している分散菌の濃度を、２．０×１０^８〜１．０×１０^９ｃｅｌｌ／ｍＬの範囲に維持できる。これにより、上記分散菌を用いた生物処理の処理効率を維持しながら、分離膜の閉塞等を防止できる。よって、上記処理槽内の貯留液に分離膜を浸漬しても、水処理システムを長期間、安定的に運転し、処理水を得ることができる。

また、第１の実施形態においては、ガス排気管４６から大気中に生物処理槽３１内の気相のガスの一部を排気できるため、生物処理に起因して硫化水素等のガスが生物処理槽３１内で発生しても、これらのガスの充満を低減できる。

＜第２の実施形態＞
次に、上述した水処理システム１を用いた、本発明の第２の実施形態の水処理方法を説明する。
第２の実施形態の水処理方法は、分離膜モジュール３２が備える分離膜で、分散菌と水とを分離する操作の後に、上記操作を停止し、上記分離膜を逆洗する操作を行う点において、第１の実施形態の水処理方法と異なり、これ以外は、第１の実施形態の水処理方法と同様である。

図１に示す水処理システム１では、生物処理水貯槽５１に貯留された生物処理水の一部を、逆洗流路５４、及び流路３５を介して、分離膜モジュール３２の逆洗用として供給できる。よって、分散菌と水とを分離する操作を停止すると、分離膜モジュール３２が備える分離膜を生物処理水で逆洗できる。これにより、分散菌等に起因する分離膜の閉塞、及び目詰まり等を低減できる。

第２の実施形態においては、分散菌と水とを分離する操作と、分離膜を逆洗する操作とを、交互に繰り返すことができる。これらの操作を実行する時間としては、例えば、分散菌と水とを分離する操作を実行する時間に対して、分離膜を逆洗する操作を実行する時間を、１／１０〜１／３程度とすることが好ましく、１／７〜１／４程度とすることがより好ましい。分離膜を逆洗する操作を実行する時間が、分散菌と水とを分離する操作を実行する時間に対して、１／１０以上であると、分離膜の閉塞、及び目詰まり等を十分に解消しやすくなる。
分離膜を逆洗する操作を実行する時間が、分散菌と水とを分離する操作を実行する時間に対して、１／３以下であると、逆洗用に供給する生物処理水の量を低減でき、効率よく原水を処理しやすくなる。

分離膜を逆洗する操作では、直前の分散菌と水とを分離する操作における透過水の初期流束（ＷＦ，Ｗａｔｅｒ Ｆｌｕｘ：ｍ^３／ｍ^２／ＭＰａ／ｈ）に対して、１〜６倍の流束で逆洗を行うことが好ましい。これにより、生物処理槽３１内の貯留液に分離膜モジュール３２を浸漬しても、分離膜の閉塞等を解消でき、水処理システム１を長期間、安定的に運転できる。
逆洗を行う時間は、水処理システム１の処理効率等を勘案して適宜選択できる。例えば、本実施形態では、上記時間を１０〜６０秒とすることができる。これにより、上記分離膜の閉塞等を解消でき、水処理システム１を長期間、安定的に運転できる。

以上説明した第２の実施形態の水処理方法によれば、第１の実施形態の水処理方法と同様の作用効果が得られるほか、分散菌の菌体等による膜表面の目詰まり等が発生した場合には、逆洗を行うことにより、分離膜の表面の菌体等を取り除くことができる。そのため、上記分離膜における原水側と透過水側との差圧の上昇が低減でき、分離効率の低下を防止できる。よって、本実施形態の水処理方法によれば、長時間にわたって、水処理システム１を安定的に運転でき、継続的に処理水を得ることができる。

以上、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されない。また、本発明は特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が加えられてよい。
例えば、上述した第２の実施形態では、逆洗を行うことにより、分離膜の閉塞等を解消しているが、透過水側から、閉塞を解消する薬液を分離膜に供給してもよい。
例えば、上述した水処理システム１は、前処理部２を備える構成であるが、前処理部２を備えない構成としてもよい。同様に、上述した実施形態例における水処理方法では、前処理を行っているが、前処理を行わずに、原水に対して生物処理を行ってもよい。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施例においては、石炭火力発電所の脱硫排水を、水処理システム１を使用して、実施形態例に示した水処理方法により処理した。

（実施例１）
原水が含有するセレンを還元する生物処理に用いる分散菌として、タウエラ・エスピー（Ｔｈａｕｅｒａ ｓｐ．）ＪＰＣＣ Ｓｅ７−１株（ＮＩＴＥ Ｐ−１４６５）を用いた。ｐＨ７．４、水温３３℃の条件下で生物処理を行った。ここで、生物処理槽３１内の原水に含まれる上記分散菌の濃度を２．０×１０^８〜１．０×１０^９ｃｅｌｌ／ｍＬの範囲に維持した。

孔径０．０５μｍの中空糸膜（三菱ケミカル社製）を備える分離膜モジュールを用い、０．４ｍ／ｄの透過流束（透過フラックス）で７分間濾過した後、０．４ｍ／ｄの逆洗流束（逆洗フラックス）で１分間逆洗する操作を１サイクルとして、ＬＶ７５ｍ／ｈの条件下で窒素曝気をしながら、１０５０時間、水処理システム１の運転を行った。その結果、運転が終了するまでの間、分離膜における原水側と透過水側との圧力差（以下、「差圧」と記す。）が、急激に上昇することはなかった。また、運転開始から１０００時間以上経過したときの差圧上昇は、５ｋＰａ程度だった。なお、ここでいう差圧とは、所定の流量で水を処理するのに必要な濾過ポンプの運転圧であり、実質的には、分離膜の原水側と透過水側にかかる膜間の圧力差を意味する。

（実施例２）
実施例１と同様の条件で、４５０時間、水処理システム１の運転を行った。その結果、運転が終了するまでの間、差圧はほとんど一定に保たれていた。また、運転開始から４００時間以上経過したときの差圧上昇は、１ｋＰａ以下だった。

（実施例３）
０．４ｍ／ｄの透過流束（透過フラックス）で７分間濾過した後、逆洗をせずに１分間運転を停止する操作を１サイクルとした以外は実施例１と同様の条件で、水処理システム１の運転を行った。その結果、運転を開始した後、２５０時間を経過したときに、差圧が１５ｋＰａを超え、水処理システム１の運転を停止した。

図２は、実施例１〜３における分離膜の原水側と透過水側の差圧の経時変化を示す。図２中、横軸に示す「通水時間」とは、水処理システム１の運転を開始してから経過した時間を意味する。
図２に示すように、逆洗を行った実施例１，２では、運転が終了するまでの間、差圧の変動が少なかった。特に、実施例２では、差圧上昇を１ｋＰａ以下に抑えながら、４００時間以上、安定的に水処理システム１を運転できた。
これに対し、逆洗を行わなかった実施例３では、運転開始から２５０時間を経過したときに、差圧上昇が１０ｋＰａ以上となり、水処理システム１の運転を停止せざるを得なかった。

なお、図２中、※１を付した矢印で示した、実施例１の差圧の変動は、システムの非常停止に起因する。そのため、一時的に差圧が上昇した。図２中、※２を付した矢印で示した、実施例１の差圧の変動は、水処理システム１が設置されている施設全体の電源停止に起因する。そのため、一時的に差圧が減少した。

以上、実施例で示したように、生物処理槽３１内の貯留液に分離膜モジュール３２を浸漬しても、分離膜の閉塞等を防ぎながら、長期間にわたって安定して水処理システム１を運転し、処理水を得ることができる。なお、実施例においても分離膜モジュールは、生物処理槽３１に浸漬されているため、水処理システム１は小型化されている。

１…水処理システム、１１…原水貯槽、２１…滅菌器、２３…濾過器、２４…ｐＨ調整槽、２５…調整水貯槽、３１…生物処理槽、５１…生物処理水貯槽、６１…第１の凝集槽、６２…第２の凝集槽、６３…第３の凝集槽、６４…沈殿槽、７１…処理水貯槽

Claims (7)

1. セレンを含有する水を処理する方法であって、
   処理槽内で水が含有するセレンを分散菌により還元し、
   前記処理槽内の水に浸漬された分離膜で、前記分散菌と水とを分離し、
   前記分離膜を透過した処理水を得る、水処理方法。
2. 前記処理槽内の前記水に含まれる前記分散菌の濃度を２．０×１０^８〜１．０×１０^９ｃｅｌｌ／ｍＬとする、請求項１に記載の水処理方法。
3. 前記分散菌が嫌気性細菌である、請求項１又は２に記載の水処理方法。
4. 前記分離膜の下方から、嫌気性ガスを散気する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理方法。
5. 前記嫌気性ガスを回収し、回収した嫌気性ガスを再利用する、請求項４に記載の水処理方法。
6. 前記分離膜で、前記分散菌と水とを分離する操作の後に、前記操作を停止し、前記分離膜を逆洗する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の水処理方法。
7. 前記処理水と、凝集剤とを混合して、前記処理からセレンを析出させて沈殿除去する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水処理方法。

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