JP2019202260A - 水処理システムおよび水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】親水性高分子を直接、生物処理により除去することが可能な水処理システムを提供すること。【解決手段】水処理システム100は、生物処理槽11と、中間槽12と、膜モジュール14と、を備える。生物処理槽11は、親水性高分子を含む原水の生物処理が行われる。中間槽12は、生物処理された処理水から固体成分を分離する分離処理が行われる。膜モジュール14は中空糸膜14aを有する。中空糸膜14aは、分離処理が行われた処理水をろ過するろ過膜を有する。【選択図】図1
Description
本開示は、水処理システムおよび水処理方法に関する。
従来、産業排水などの有機物を含有する排水に対して、生物処理の後に膜分離装置を用いてろ過を行う方法が用いられている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1には、界面活性剤を併用した加圧浮上法や泡沫分離法を用いて、親水性高分子を除去するシステムおよび方法が開示されている。
上記特許文献1では、有機性化合物を生物処理した際に発生する副生成物である親水性高分子を除去するシステムであり、親水性高分子そのものを生物処理する方法については開示されていない。
また、上記特許文献1では親水性高分子の除去に界面活性剤を使用した加圧浮上および/または消泡剤を用いた除去方法である。
しかしながら、薬品代および電気代が多くかかる除去システムとなる。更に、界面活性剤が処理水中に残存したままで工業用水として再利用に供すると、活性汚泥等を構成する細菌を死滅させたり、逆に過栄養により過度に増殖したりする原因となるために生物処理に支障をきたしたり、装置や分離膜の劣化を引き起こしたりする等の問題を生じることがある。そのため、界面活性剤による処理後、膜分離処理前後に界面活性剤を除去する工程が必要となる。
本発明は、界面活性剤等を積極的に用いなくとも親水性高分子を生物処理することが可能な水処理システムおよび水処理方法を提供することを目的とする。
第1の発明にかかる水処理システムは、生物処理装置と、中間槽と、膜モジュールと、を備える。生物処理装置は、親水性高分子を含む原水の生物処理が行われる。中間槽は、生物処理された処理水から固体成分を分離する分離処理が行われる。膜モジュールはろ過膜を有する。ろ過膜は、分離処理が行われた処理水をろ過する。
これにより、中間槽において固体成分を除くことができるため、ろ過膜の閉塞を抑制し、親水性高分子化の除去を行うことが可能となる。
なお、中間槽における分離処理は、固体成分と液体成分を完全に分離することだけでなく、一部が混ざり合っていてもよく、生物処理された原水から固体成分の少なくとも一部を取り除くことができればよい。少なくとも固体成分の一部が除かれることによって、ろ過膜の抑制を低減することができる。
第2の発明にかかる水処理システムは、第1の発明にかかる水処理システムであって、生物処理槽には、担体が投入されている。
これにより、生物処理層内において、微生物を高濃度に保持することができ、効率よく処理を行うことができる。
第3の発明にかかる水処理システムは、第1または第2の発明にかかる水処理システムであって、中間槽は、排出部を有する。排出部は、生物処理された処理水を滞留させることによって分離された固体成分を排出する。
これにより、中間槽から、固体成分を排出することができる。
これにより、中間槽から、固体成分を排出することができる。
第4の発明にかかる水処理システムは、第3の発明にかかる水処理システムであって、排出部は、オーバーフローによって固体成分を中間槽から排出する。
これにより、滞留によって浮上した固体成分を中間槽から排出することができる。
これにより、滞留によって浮上した固体成分を中間槽から排出することができる。
第5の発明にかかる水処理システムは、第1または第2の発明にかかる水処理システムであって、凝集反応槽と、加圧部と、を更に備える。凝集搬送槽は、生物処理された原水に凝集材が添加され、凝集反応が行われる。加圧部は、凝集反応が行われた処理水に高圧空気を供給する。中間槽には、凝集反応が行われた処理水および高圧空気が加圧浮上処理のために供給され、分離処理が行われる。
これにより、加圧浮上法によって、中間槽において液体成分と固体成分を分離することができる。
第6の発明にかかる水処理システムは、第1〜5のいずれかの発明にかかる水処理システムであって、中間槽は、供給部を有する。供給部は、分離された処理水を膜モジュールに向かって排出する。
これにより、生物処理後の原水を固体成分の少なくとも一部を除去してからろ過膜に供給することができるため、ろ過膜の閉塞を抑制することができる。
第7の発明にかかる水処理システムは、第1〜6のいずれかの発明にかかる水処理システムであって、循環槽と、供給管と、戻し管と、を備える。循環槽は、中間槽から分離処理された処理水が供給される。供給管は、循環槽から処理水を膜モジュールに供給する。戻し管は、ろ過膜によってろ過されたろ過水が除かれた処理水を循環槽に戻す。
これにより、膜モジュールの閉塞を抑制することができる。
これにより、膜モジュールの閉塞を抑制することができる。
第8の発明にかかる水処理ステップは、生物処理ステップと、分離ステップと、膜ろ過ステップと、を備える。生物処理ステップは、親水性高分子を含む原水の生物処理を行う。分離ステップは、生物処理された処理水から固体成分を分離する分離処理を行う。膜ろ過ステップは、分離ステップが行われた処理水をろ過膜によってろ過する。
これにより、中間槽において固体成分を除くことができるため、ろ過膜の閉塞を抑制し、親水性高分子の除去を行うことが可能となる。
本発明によれば、親水性高分子を直接、生物処理により除去することが可能な水処理システムおよび水処理方法を提供することができる。
以下、本発明にかかる実施の形態における水処理システムについて図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
<水処理システム100>
本実施の形態1の水処理システム100は、図1に示すように、生物処理槽11と、中間槽12と、循環槽13と、膜モジュール14と、を備える。
<水処理システム100>
本実施の形態1の水処理システム100は、図1に示すように、生物処理槽11と、中間槽12と、循環槽13と、膜モジュール14と、を備える。
(生物処理槽11)
生物処理槽11では、親水性高分子を含む原水の生物処理が行われる。
生物処理槽11では、親水性高分子を含む原水の生物処理が行われる。
生物処理槽11の排水入口には、排水ライン21が接続されており、親水性高分子を含む原水が供給される。生物処理槽11の排水出口には、排水ライン22の一端が接続されており、排水ライン22の他端は、後述する中間槽12の排水入口に接続されている。このように、原水を生物処理槽11での処理が終了した後に、中間槽12に供給することが可能に構成されている。
本実施の形態における原水は、油などの親水性高分子を含む排水であれば特に限定されるものではなく、例えば飲食店、食品工場、工場・製造工場、などからの排水が挙げられる。処理対象となる排水中の有機物濃度は、生物処理速度の観点から、生物化学的酸素要求量濃度(BOD濃度)で100mg/L以上のものが挙げられ、300〜2000mg/Lの範囲が好ましい。
原水を生物処理するために生物処理槽11に投入される製剤としては、当該分野で通常使用される細菌、菌類、原生生物、後生生物などを用いれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、排水処理用微生物製剤として積水アクアシステム株式会社製のSKBiO(登録商標)等を挙げることができる。また、生物処理槽11には、窒素、リンなどが投入される。
(担体15)
生物処理槽11の大きさおよび生物処理の効率の観点から、生物処理槽11に担体15が投入されているほうが好ましいが、投入されていなくてもよい。担体15は、公知の各種の担体を用いることができる。担体15の形状、材質ともに限定されるものではなく、例えば、ゲル状担体、プラスチック担体および繊維状担体等から選択することができる。
生物処理槽11の大きさおよび生物処理の効率の観点から、生物処理槽11に担体15が投入されているほうが好ましいが、投入されていなくてもよい。担体15は、公知の各種の担体を用いることができる。担体15の形状、材質ともに限定されるものではなく、例えば、ゲル状担体、プラスチック担体および繊維状担体等から選択することができる。
これらは、単独で用いても良いし、2種類以上を併用してもよい。なかでも、処理性能および/または流動性の観点からアセタールかポリビニルアルコール系ゲル状担体、微生物の付着性の観点から多孔質の担体、例えば、多孔質のポリウレタン製流動式スポンジ担体等が好ましい。
担体には、当該分野で通常使用される細菌、菌類、原生生物、後生生物など多様な生物種が互いに共生し、捕食関係を生じるように担持されている。これらの生物の種および量は、適宜調整して用いることができる。
担体の充填率は、例えば、生物処理槽11の槽容量を100%とした場合、5〜50%が挙げられ、10〜40%が好ましい。担体をこのような範囲で充填することにより、微生物を適度な保持量で保持することができ、微生物での処理を適切に行うことができる。
担体15は、生物処理槽11内を流動する流動式または担体15を充電したカートリッジ等を生物処理槽11内に設置する固定式のいずれでもよい。
生物処理槽11には、エアレーションのためにブロアに接続されたエア供給ライン23が配置されている、エア供給ライン23から空気が供給される。ブロアの駆動に伴って生物処理槽11内に空気が供給され、それに伴う好気処理が行われる。
ブロアは、コンプレッサなどを伴って、供給エアの圧力に高低を与える機能を有していてもよい。生物処理槽11には、例えば、曝気強度が0.1〜1m3/m3・hの空気が吹き込まれるように設定されていることが好ましい。また、別の観点から、溶存酸素(DO)は、一般的な生物処理に必要な酸素量、例えば、0.5mg/L以上であることが好ましく、1mg/L以上であることがより好ましい。
(中間槽12)
中間槽12には、生物処理槽11において生物処理が行われた原水に含まれる活性汚泥が導入される。中間槽12では、固体成分と液体成分の分離処理が行われ、固体成分としての活性汚泥を取り除く処理が行われる。
中間槽12には、生物処理槽11において生物処理が行われた原水に含まれる活性汚泥が導入される。中間槽12では、固体成分と液体成分の分離処理が行われ、固体成分としての活性汚泥を取り除く処理が行われる。
本発明において、固体成分とは、活性汚泥、活性汚泥の死骸、固化した油成分のことである。
中間槽12の排水入口には、生物処理槽11に接続されている排水ライン22が接続されている。中間槽12の排水出口12aには、排水ライン24の一旦が接続されており、排水ライン24の他端は、後述する循環槽13の排水入口に接続されている。また、中間槽12の排水出口12bには、オーバーフローライン25が接続されている。
排水出口12aは、中間槽12の側面であって、中間槽12内の排水の深さにおける略中央の位置に設けられている。また、排水出口12bは、中間槽12の側面であって、中間槽12内の排水の水面近傍の位置に設けられている。
中間槽12では、生物処理槽11からの排水を滞留させることにより、スカムなどの固体成分が液体成分の上下に分かれる。液体成分の上側のスカムは、排水出口12bを介してオーバーフローライン25を通って排水される。
また、固体成分が除去された後の処理水は、排水出口12aを介して排水ライン24を通って、循環槽13に供給される。なお、中間槽12において固体成分は完全に除去されなくてもよく、後述する中空糸膜14aの閉塞が抑制される程度に除去されればよい。
また、固体成分には、例えば、活性汚泥、活性汚泥の死骸、固化した油成分などが含まれ、液体成分には、親水性高分子食品油、工業油などが含まれる。
なお、中間槽12における処理後の処理水が排出される排水出口12aの位置は、中間槽12の底から排水出口12bまでの高さの略半分の位置に形成されているため、液体成分の上下に存在するスカムを出来るだけ循環槽13に供給しないようにすることができる。ただし、排水出口12aの位置は、固体成分が出来るだけ含まれないような位置であれば、本実施の形態の位置に限られるものではない。
(循環槽13)
循環槽13は、後述する膜モジュール14と繋がっている。中間槽12から循環槽13に供給される液体成分が膜モジュール14に供給され、膜モジュール14からろ過後の液体成分が循環槽13に戻る。
循環槽13は、後述する膜モジュール14と繋がっている。中間槽12から循環槽13に供給される液体成分が膜モジュール14に供給され、膜モジュール14からろ過後の液体成分が循環槽13に戻る。
循環槽13の排水入口には、一端が中間槽12に接続された排水ライン24の他端が接続されている。循環槽13の排水出口には、排水ライン30の一端が接続されており、排水ライン30の他端は、膜モジュール14に接続されている。また、循環槽13には、更に排水入口が形成されており、戻しライン26の一端が接続されている。戻しライン26の他端は、膜モジュール14に接続されている。
排水ライン24には、循環ポンプ27が設けられており、循環槽13から膜モジュール14へと排水を供給する。膜モジュール14に供給された排水は、後述する中空糸膜14aによって、中空糸膜14aを通過したろ過水と、ろ過される物質(親水性高分子など)が凝縮した凝縮水とに分けられ、凝縮水が戻しライン26を通って循環槽13に戻る。
(膜モジュール14)
循環槽13に連結された膜モジュール14は、当該分野で公知のものを使用することができる。本実施の形態では、循環槽13から膜モジュール14に処理水を供給する手段として循環ポンプ27を用いているが、これに限らず、水頭差を利用するものであってもよい。
循環槽13に連結された膜モジュール14は、当該分野で公知のものを使用することができる。本実施の形態では、循環槽13から膜モジュール14に処理水を供給する手段として循環ポンプ27を用いているが、これに限らず、水頭差を利用するものであってもよい。
また、膜モジュール14におけるろ過の駆動力が、一次側からの加圧であっても、二次側からの吸引であっても、加圧と吸引を組み合わせたものであっても、水頭差またはサイフォン現象を利用したものであってもよい。
膜モジュール14としては、例えば、特開昭62−140607号公報、特開平6−319661号公報、特開2009−183822号公報、特開2012−166201号公報、特許第4809503号に開示のものを用いることができる。
膜モジュール14は、複数本の中空糸膜14aがケース内に収容されたものが挙げられる。中空糸膜14aの外径、長さ、数等は、得ようとする膜モジュール14の特性等に応じて、適宜調整することができる。中空糸膜は、いわゆる大口径(例えば、外径が3.6mm程度以上、4.0mm程度以上、さらに5.3mm程度以上、10mm程度以下、内径が3.2mm以上)のものが好ましい。
また、中空糸膜14aは、自立構造を有し、両面において分離機能を有する膜が好ましい。ここでの分離機能とは、精密ろ過以上の分離機能を意味する。なかでも、主要構成素材が単一の素材であり、中空糸膜として機能する部位に、他の材料による支持部材等を用いることなく、自立構造をとり得る中空糸膜であることがより好ましい。
中空糸膜14aを形成する樹脂としては、例えば、塩化ビニル系樹脂、塩素化塩化ビニル系樹脂、ポリスルホン(PS)系、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)系、ポリエチレン(PE)等のポリオレフィン系、酢酸セルロース(CA)系、ポリアクリロニトリル(PAN)系、ポリエーテルスルフォン系、ポリビニルアルコール(PVA)系、ポリイミド(PI)系等の種々のものが挙げられる。
なかでも、塩化ビニル系樹脂、塩素化塩化ビニル系樹脂が好ましい。この樹脂は、中空糸膜を形成する樹脂の50質量%以上(好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上、80%以上、さらに好ましくは85%以上)を占めていることが好ましい。
特に、塩素化塩化ビニル系樹脂は、塩素含有率が58〜73.2%であるものが適している。このような塩素含有率の樹脂を用いることにより、スポンジ状の緻密層が形成されやすくなり、膜の強度を高くすることが可能となる。
ケースは、複数本の中空糸膜14aを収納し得る筒状のものが挙げられる。例えば、ケースには、中空糸膜14aが所定本数束ねられて中空糸膜束としてストレート状に収容され、その両端面がシール材によってシールされている。
このシール材間に、中空糸膜14aの外側空間と連通するろ過水ライン28が接続され、ろ過水取出口として、一次管口が配置されている。また、ケースの別の部位、例えば、シール材よりも端面(片端面又は両端面)側に、上述した複数本の中空糸膜14aの内側(中空内)空間と連通する被ろ過水を供給する排水ライン30又は取出すための戻しライン26が接続される二次管口が配置されている。
このように、中空糸膜14aの内側空間に被ろ過水が供給され、中空糸膜14aによってろ過されたろ過水が外側空間に移動し、ろ過水ライン28を通って排水される。一方、中空糸膜14aの内側に付着した親水性高分子などを含む固形物は、戻しライン26を通って循環槽13に戻される。
膜モジュール14は、構成形態にかかわらず、300,000以下の分画分子量であることが適しており、150,000以下のいわゆる限外ろ過膜に分類されるものが好ましく、1万〜5万程度の範囲であることがより好ましい。さらに、膜分離モジュールは、その純水透過量が500L/m2・hr・atm以上であることが適しており、1000L/m2・hr・atm以上であることがより好ましい。
また、膜分離モジュールを構成する中空糸膜の強度は、引張強度で6MPa以上であることが適しており、8MPa以上であることが好ましく、10MPa以上であることがより好ましい。
膜モジュール14は、1つのみを用いてもよいし、2つ以上を直列で、並列で又は直列及び並列を組み合わせて連結して用いてもよい。
なお、ろ過水ライン28には、吸引ポンプ29が設けられており、中空糸膜14aによってろ過されたろ過水を外部に吸引する。
(その他の設備)
膜モジュール14には、空気を導入するブロア等が連結されていてもよい。例えば、膜モジュール14に、内圧式で空気の供給を行うことができる構成とする場合には、導入された空気は膜内(膜表面)を通ることになり、汚れ物質に効率的に作用させることができる。その結果、導入空気量を抑えて、空気を膜モジュール14に供給するための消費エネルギーを低減することが可能となる。
膜モジュール14には、空気を導入するブロア等が連結されていてもよい。例えば、膜モジュール14に、内圧式で空気の供給を行うことができる構成とする場合には、導入された空気は膜内(膜表面)を通ることになり、汚れ物質に効率的に作用させることができる。その結果、導入空気量を抑えて、空気を膜モジュール14に供給するための消費エネルギーを低減することが可能となる。
さらに、膜モジュール14には、ブロアのほか、ろ過水タンク、薬液タンク、逆洗ポンプ及び/又は薬液ポンプ、これらを任意に連結する管等の少なくとも1つを備えていることが好ましい。ブロアは、他槽へ空気を供給するためのブロアとして兼用してもよい。また、これらに加えて又はこれらの代わりに、開閉弁、超音波発生装置等が任意の部位に設けられていてもよい。
なお、逆洗ポンプ及び/又は薬液ポンプを用いずに、水位差、空気圧等を利用して逆流洗浄等を行なえるような装置を用いてもよいし、供給ポンプ及び/又は逆洗ポンプを、薬液注入ポンプとして利用してもよい。
(ブロア)
ブロアは、気体(好ましくは圧縮空気)を供給する装置であり、一般には、マイクロバブル(例えば、数十μm〜数百μm程度)発生ブロア、コンプレッサ等が用いられる。通常、気体としては空気が供給されるが、オゾン、窒素ガス、不活性ガス等を供給し得る装置であってもよい。
ブロアは、気体(好ましくは圧縮空気)を供給する装置であり、一般には、マイクロバブル(例えば、数十μm〜数百μm程度)発生ブロア、コンプレッサ等が用いられる。通常、気体としては空気が供給されるが、オゾン、窒素ガス、不活性ガス等を供給し得る装置であってもよい。
特に、ブロアは、これに加えて又はこれに代えてコンプレッサを用いると、供給空気の圧力を高低させることができ、一時的に高圧(高流量)の空気の供給を意図する場合、膜の汚染の進行に起因する供給水圧上昇を有効に低減させることができる。
空気は、ステンレス、セラミック、プラスチック、ゴムなどに数十μm〜数百μm程度のマクロバブル用孔又は1mm〜数十mm程度の空気吐出孔を開けた散気管等を利用して、その気泡の大きさを適宜調整することができる。
なお、ブロアに代えて又は加えて、超音波発生装置を利用してもよい。超音波は、例えば、十数kHz〜数GHz程度の周波数のものが挙げられる。
特に、ブロア及び/又は超音波発生装置を、膜モジュール14に適用することにより、膜モジュール14内に微細気泡を導入することができ、中空糸膜14aの内面に付着している汚泥等を効率的に空気によって剥離、洗浄することができ、ろ過の際には高処理量で、かつ低エネルギーの装置の運転が可能になる。
(ろ過水タンク)
ろ過水タンクは、膜モジュール14の下流において、膜モジュール14でろ過された水を収容するために配置される。
ろ過水タンクは、膜モジュール14の下流において、膜モジュール14でろ過された水を収容するために配置される。
ろ過水タンクには、ろ過水の一部を逆洗に利用することができるように、膜モジュール14からのろ過水が通る管とは全く又は一部別の経路において、逆洗ポンプを介して膜モジュール14(特に、二次管口)に連結される管が備えられていることが好ましい。
(逆洗ポンプ)
逆洗ポンプは、逆洗の際にろ過水を膜モジュール14に供給するために使用するポンプである。このような逆洗ポンプの駆動によって、膜モジュール14の中空糸膜14aの内側面に付着している固形物を容易に剥離除去することが可能となり、高い能力でのろ過動作を安定して行うことができ、活性汚泥処理システムの高性能化を図ることができる。その結果、単位時間当たりに得られる処理水の量を増大(高フラックス化)させることができ、高性能の水処理を実現することができる。
逆洗ポンプは、逆洗の際にろ過水を膜モジュール14に供給するために使用するポンプである。このような逆洗ポンプの駆動によって、膜モジュール14の中空糸膜14aの内側面に付着している固形物を容易に剥離除去することが可能となり、高い能力でのろ過動作を安定して行うことができ、活性汚泥処理システムの高性能化を図ることができる。その結果、単位時間当たりに得られる処理水の量を増大(高フラックス化)させることができ、高性能の水処理を実現することができる。
薬液タンクは、通常、膜分離モジュールの下流に配置される。薬液タンクには、逆洗のためのろ過水が通る管とは別の又は一部別の経路において、薬液ポンプを介して、膜分離モジュール(特に、二次管口)に連結される管が備えられていることが好ましい。これによって、逆洗時のろ過水に代えて又はろ過水に加えて、薬液を注入することができる。
薬液としては、当該分野で通常用いられているものを利用することができ、例えば、有機又は無機の酸又はアルカリ水溶液、酸化剤、洗剤、界面活性剤、有機溶媒等又はこれらの組み合わせが挙げられる。逆洗に薬液を利用することにより、より短時間で薬液洗浄を行なうことができるとともに、逆洗における加圧によって中空糸膜内部の孔内までも薬液を容易かつ短時間で浸透させることができ、効果的な洗浄を行なうことが可能となる。
なお、逆洗に用いられる管及び薬液洗浄に用いられる管には、それぞれ逆洗ポンプ、薬液ポンプを備える代わりに、管が連結された又は共有された部位に1つのポンプを導入して、逆洗用ポンプをそのまま薬液洗浄に利用してもよい。
<水処理方法>
次に、本発明にかかる実施の形態における水処理システムの動作について説明するととともに、本発明の水処理方法についても同時に述べる。
次に、本発明にかかる実施の形態における水処理システムの動作について説明するととともに、本発明の水処理方法についても同時に述べる。
上述した水処理システムは、その対象、目的、用途等に応じて、当該分野で公知の方法によって、水処理に利用することができる。
例えば、親水性高分子の有機物を含む原水が、排水ライン21から、生物処理槽11に導入される。その際、ブロワを稼働させ、空気がエア供給ライン23から生物処理槽11内に供給される。
空気の導入量は、例えば、曝気強度が0.1〜1m3/m3・hとなるように設定することが好ましい。生物処理槽11内では、好気性条件下で、排水中の有機物(溶解性BOD)が、担体17に付着した生物種により、酸化分解される。
その後、生物処理槽11で処理された処理水が、排水ライン22から排出され、中間槽12に導入される。処理水は、中間槽12において1〜8時間滞留する。
この滞留によって、処理水が上下方向において液体成分と固体成分(例えばスカム)に分離される。例えば、処理水は、下から順に固体成分、液体成分、固体成分に分離される。そして、中央の液体成分は、排水出口12aを介して排水ライン24を通って循環槽13へ供給される。
一方、液体成分の上側の固体成分(スカム)は、排水出口12bを介してオーバーフローライン25を通ってシステムより排出される。
循環槽13に供給された処理水は、循環ポンプ27と吸引ポンプ29を駆動させることにより、膜モジュール14に供給される。膜モジュール14では、例えば、一定の内外膜間差圧を負荷し、その膜間差圧を利用して、水のみが中空糸膜14aを透過し、浮遊物(汚物等)が中空糸膜14aにより捕集される。これによって、ろ過水を得、得られたろ過水がろ過水ライン28を通ってろ過水タンク等に送り込まれる。
一方、膜モジュール14に供給された処理水のうち、ろ過水以外の水は、循環ポンプ27の動作によって戻しライン26を通って循環槽13に戻り、再び膜モジュール14に供給される。
なお、膜モジュール14における加圧方式は、内圧式又は外圧式のいずれの方式でもよいが、特に、内圧式、つまり、中空糸膜14aの内側に汚泥含有液を供給し、中空糸膜14aの外側にろ過水を取り出す方式が好ましい。
膜モジュール14に使用される中空糸膜14aは上述したように、大口径であるために、濁度の高い水を閉塞することなく、処理することができる。また、内圧ろ過によって加圧する場合には、比較的高い膜間差圧を超えて高圧ろ過運転ができる。
膜モジュール14は、デッドエンドろ過(全ろ過)及びクロスフローろ過のいずれでもよい。膜分離モジュールに使用される中空糸膜が大口径である場合には、小口径のものに比較して、より大量の原水をより短時間で処理することができるとともに、小口径のものに比較して、中空糸膜がより閉塞しにくいことから、デッドエンドろ過が好ましい。
(実施の形態2)
上記実施の形態1の水処理システム100では、中間槽12において処理水を滞留させることによって固液分離を行っていたが、これに限らなくても良く、例えば、中間槽において、加圧浮上法を用いて固液分離を行ってもよい。
上記実施の形態1の水処理システム100では、中間槽12において処理水を滞留させることによって固液分離を行っていたが、これに限らなくても良く、例えば、中間槽において、加圧浮上法を用いて固液分離を行ってもよい。
図2は、本実施の形態2の水処理システム200の加圧分離部16を示す図である。加圧分離部16は、凝集反応槽31と、加圧浮上槽32(中間槽の一例)と、処理水槽33と、加圧部34とを有する。
なお、図2の水処理システム200では、生物処理槽11から循環槽13までのみを示しており、他の構成は、水処理システム100と同様であるため省略する。
凝集反応槽31には、反応槽31aと、凝集槽31bとを有する。反応槽31aには、排水ライン22の一端が配置されており、生物処理槽11において生物処理が行われた後の処理水が供給される。
反応槽31aには、例えば、PH調整剤や凝集剤が供給される。凝集槽31bには、反応槽31aを経由した処理水および高分子凝集助剤等が供給される。なお、反応槽31aおよび凝集槽31bには、それぞれ攪拌のための攪拌羽根31cおよび攪拌羽根31cを回転させるモータ31d等が設けられている。
凝集槽31bの排水出口には、排水ライン35の一端が接続されており、排水ライン35の他端は加圧浮上槽32の底部に接続されている。
加圧部34は、加圧ライン34aと、加圧ポンプ34bと、加圧タンク34cと、を有する。加圧ライン34aは、加圧浮上槽32によって加圧浮上処理された後の処理水が一時的に溜められる処理水槽33に一端が接続されており、他端が、排水ライン35に接続されている。
加圧ポンプ34bは、加圧ライン34aから供給された処理水を加圧し、加圧した処理水を加圧タンク34cに供給する。加圧タンク34cに貯められた加圧処理水が、加圧ライン34aおよび排水ライン35を介して加圧浮上槽32に供給される。
加圧浮上槽32では、凝集反応槽31から供給された処理水と、加圧タンク34cから供給された加圧処理水によって加圧浮上処理が行われる。加圧浮上槽32の上部には、スカム掻寄機32aと、スカム掻寄機32aを回転させるモータ32b等が設けられており、浮上したスカムが掻き寄せられてドレン36を介して排出される。
一方、スカムが除かれた処理水は、処理水槽33に一次的に溜められた後、排水ライン24を通って循環槽13に供給される。
このように、中間槽において、加圧浮上法を用いて固液分離が行われてもよい。
以下、実施例および比較例を用いて、本発明の水処理システムおよび水処理方法をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
(実施例および比較例)
実施例1では、実施の形態1の水処理システム100を用いてシステムの評価を行った。実施例2では、実施の形態2の水処理システム200を用いてシステムの評価を行った。実施例3では、実施の形態2の水処理システム200において生物処理槽11に担体15を投入せずにシステムの評価を行った。すなわち、実施例1および実施例2では、生物処理槽11に担体15が投入されている。
実施例1では、実施の形態1の水処理システム100を用いてシステムの評価を行った。実施例2では、実施の形態2の水処理システム200を用いてシステムの評価を行った。実施例3では、実施の形態2の水処理システム200において生物処理槽11に担体15を投入せずにシステムの評価を行った。すなわち、実施例1および実施例2では、生物処理槽11に担体15が投入されている。
また、比較例1としては、実施の形態1の水処理システム100において、中間槽12に曝気を行った。
上述した実施例1〜3および比較例1の水処理システムを用いて、各システムにおける評価を行った。
原水は、性状がBOD1500mg/L、n−Hex=300mg/Lの厨房排水を用いた。原水は、水量550L/日で供給した。生物処理槽11の容量は、375Lであり、中間槽12および加圧浮上槽32の容量は100Lであった。
また、中間槽12および加圧浮上槽32における滞留時間は、2時間に設定した。このような条件において各例の水処理システムにおける消費電力、COD除去率、スカム量、および膜間差圧の評価を行った。なお、消費電力は、システム全体における消費電力である。
図3は、実施例1〜3および比較例1のシステムの評価結果の表を示す図である。また、図4は、評価基準の表を示す図である。
実施例1の水処理システムでは、消費電力が0.4kW、COD除去率が20%、原水SS(浮遊物質)に対するスカム量10〜30%、膜間差圧が0.03Mpa未満となり、総合評価は良好(○)であった。
実施例2の水処理システムでは、消費電力が1.9kW、COD除去率が50〜80%、原水SS(浮遊物質)に対するスカム量30〜70%、膜間差圧が0.03MPa未満となり、総合評価は、やや良好(△)であった。
実施例3の水処理システムでは、消費電力が1.5kW、COD除去率が20〜60%、原水SS(浮遊物質)に対するスカム量90〜100%、膜間差圧が0.03MPa未満となり、総合評価は、やや良好(△)であった。本実施例3では、スカム量が多くなるが、COD除去率の観点から中空糸膜14aの閉塞を抑制し長期運転を可能とするため、システム全体の性能としては、やや良好(△)としている。
比較例1の水処理システムでは、消費電力が0.75kW、COD除去率が0%、原水SS(浮遊物質)に対するスカム量10〜30%、膜間差圧が0.05MPaより大きくなり、総合評価は、不良(×)であった。なお、比較例1では、CODの値が原水に対して2倍に悪化した。
以上より、生物処理槽11と膜モジュール14の間に、曝気を行わず滞留させる中間槽12または加圧浮上処理を行う加圧浮上槽32を設けることにより、中空糸膜14aが閉塞しないCOD除去率を達成することができる。なお、表では示していないが、COD除去率が15%より小さくなると中空糸膜14aが閉塞し易くなる。
本発明の水処理システムおよび水処理方法は、親水性高分子を除去することが可能な効果を有し、例えば、飲食店などの厨房からの排水の処理システム等として有用である。
11 :生物処理槽
12 :中間槽(中間槽の一例)
12a :排水出口(供給部の一例)
12b :排水出口(排出部の一例)
13 :循環槽
14 :膜モジュール
14a :中空糸膜
15 :担体
16 :加圧分離部
17 :担体
21 :排水ライン
22 :排水ライン
23 :エア供給ライン
24 :排水ライン
25 :オーバーフローライン
26 :戻しライン
27 :循環ポンプ
28 :ろ過水ライン
29 :吸引ポンプ
30 :排水ライン(供給管の一例)
31 :凝集反応槽
31a :反応槽
31b :凝集槽
31c :攪拌羽根
31d :モータ
32 :加圧浮上槽(中間槽の一例)
32a :スカム掻寄機
32c :モータ
33 :処理水槽
34 :加圧部
34a :加圧ライン
34b :加圧ポンプ
34c :加圧タンク
35 :排水ライン
36 :ドレン
100 :水処理システム
200 :水処理システム
12 :中間槽(中間槽の一例)
12a :排水出口(供給部の一例)
12b :排水出口(排出部の一例)
13 :循環槽
14 :膜モジュール
14a :中空糸膜
15 :担体
16 :加圧分離部
17 :担体
21 :排水ライン
22 :排水ライン
23 :エア供給ライン
24 :排水ライン
25 :オーバーフローライン
26 :戻しライン
27 :循環ポンプ
28 :ろ過水ライン
29 :吸引ポンプ
30 :排水ライン(供給管の一例)
31 :凝集反応槽
31a :反応槽
31b :凝集槽
31c :攪拌羽根
31d :モータ
32 :加圧浮上槽(中間槽の一例)
32a :スカム掻寄機
32c :モータ
33 :処理水槽
34 :加圧部
34a :加圧ライン
34b :加圧ポンプ
34c :加圧タンク
35 :排水ライン
36 :ドレン
100 :水処理システム
200 :水処理システム
Claims (8)
- 親水性高分子を含む原水の生物処理が行われる生物処理槽と、
前記生物処理された処理水から固体成分を分離する分離処理が行われる中間槽と、
前記分離処理が行われた処理水をろ過するろ過膜を有する膜モジュールと、
を備えた水処理システム。 - 前記生物処理槽には、担体が投入されている、
請求項1に記載の水処理システム。 - 前記中間槽は、前記生物処理された処理水を滞留させることによって分離された前記固体成分を排出する排出部を有する、
請求項1または2に記載の水処理システム。 - 前記排出部は、オーバーフローによって前記固体成分を前記中間槽から排出する、
請求項3に記載の水処理システム。 - 前記生物処理された原水に凝集材が添加され、凝集反応が行われる凝集反応槽と、
前記凝集反応が行われた処理水に高圧空気を供給する加圧部と、を更に備え、
前記中間槽には、前記凝集反応が行われた処理水および前記高圧空気が加圧浮上処理のために供給され、前記分離処理が行われる、
請求項1または2に記載の水処理システム。 - 前記中間槽は、前記分離処理された処理水を前記膜モジュールに向かって供給する供給部を有する、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の水処理システム。 - 前記中間槽から前記分離処理された処理水が供給される循環槽と、
前記循環槽から前記処理水を前記膜モジュールに供給する供給管と、
前記ろ過膜によってろ過されたろ過水が除かれた前記処理水を前記循環槽に戻す戻し管と、を備えた、
請求項1〜6のいずれか1項に記載の水処理システム。 - 親水性高分子を含む原水の生物処理を行う生物処理ステップと、
前記生物処理された処理水から固体成分を分離する分離ステップと、
前記分離ステップが行われた処理水をろ過膜によってろ過する膜ろ過ステップと、を備えた、水処理方法。
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JP2018098030A JP2019202260A (ja) | 2018-05-22 | 2018-05-22 | 水処理システムおよび水処理方法 |
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
JPH0910792A (ja) * | 1995-06-26 | 1997-01-14 | Kurita Water Ind Ltd | 嫌気性処理装置 |
JP2007130526A (ja) * | 2005-11-08 | 2007-05-31 | Kurita Water Ind Ltd | 排水処理装置及び排水処理方法 |
JP2008246386A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Kurita Water Ind Ltd | 有機性排水の処理装置 |
-
2018
- 2018-05-22 JP JP2018098030A patent/JP2019202260A/ja active Pending
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