JP2021010889A - 水回収装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】被処理水の有機物濃度を低減するための高度処理を安定して行える水回収装置の提供。【解決手段】有機物を含む被処理水１を導入して生物処理水２を得る生物処理槽２１と、生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える、水回収装置。【選択図】図１
Description
本発明は、水回収装置に関する。
近年、水資源のリサイクルが重要視されるようになり、放流排水の再処理のために生物処理水などをろ過膜でさらに高度処理して回収することが求められている。
特許文献１には、有機性排水を受け入れる、微生物を担持した流動担体を保持する第１の好気性生物処理槽と、第１の好気性生物処理槽の流出水を受け入れる、微生物を担持した流動担体と浮遊活性汚泥とを保持する第２の好気性生物処理槽と、第２の好気性生物処理槽の流出水を受け入れ、流出水を上澄液と沈殿汚泥とに分離する沈殿槽と、沈殿槽の上澄液を受け入れ、上澄液に同伴される汚泥を分離すると共に処理水を排出する分離膜浸漬槽であって、槽内に浸漬された分離膜モジュールと分離膜モジュールの下方に設けられた散気手段とを備える分離膜浸漬槽と、沈殿槽の沈殿汚泥を第２の好気性生物処理槽に返送する第１の汚泥返送手段と、分離膜浸漬槽の汚泥を第２の好気性生物処理槽に返送する第２の汚泥返送手段と、を具備する生物処理装置が記載されている。
特許文献２には、有機物含有排水を生物処理する第１の生物処理手段と、第１の生物処理手段から流出する生物処理水を固液分離する第１の固液分離手段と、第１の固液分離手段で分離された分離水を生物処理する第２の生物処理手段と、第２の生物処理手段から流出する生物処理水を固液分離する第２の固液分離手段と、第２の固液分離手段で分離された分離水に含まれる溶存物質を除去する高度処理手段とを有する有機物含有排水の処理装置が記載されている。
特許文献３には、有機性排水を生物処理する、生物膜を有する流動床式の第１の生物処理反応槽と、第１の生物処理反応槽から流出する生物処理水を固液分離する無凝集かつ浮上分離方式の第１の固液分離手段と、第１の固液分離手段で分離された分離水を生物処理する流動床式又は膜分離活性汚泥式の第２の生物処理反応槽とを有する有機性排水の処理装置が記載されている。
特許文献４には、有機性排水を嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理手段と、嫌気性生物処理手段から流出する嫌気性生物処理水を好気的に生物処理する好気性生物処理手段と、好気性生物処理手段から流出する好気性生物処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、凝集剤が添加された水を固液分離する固液分離手段と、固液分離手段で分離された分離水を処理する逆浸透膜分離手段とを有する有機性排水の処理装置において、好気性生物処理手段は、ｐＨ５．５〜６．５の条件下に、担体に付着した好気性微生物により一過式で処理する手段である有機性排水の処理装置が記載されている。
しかしながら、本発明者らが特許文献１〜４に記載の水処理装置または水回収装置を用いて水回収処理を行ったところ、ろ過膜の膜間差圧が安定せず、洗浄頻度が高いなど、被処理水の有機物濃度を低減するための高度処理が不安定となる問題があることがわかった。
本発明が解決しようとする課題は、被処理水の有機物濃度を低減するための高度処理を安定して行える水回収装置を提供することである。
上記課題を解決するために本発明者が鋭意検討したところ、特許文献１〜４では、いずれも生物処理水を上澄液と汚泥に固液分離した後、上澄液をそのままろ過膜で高度処理していたことを見出した。
これに対し、本発明では、生物処理水を上澄液と汚泥に固液分離した後、上澄液に対して凝集剤を添加して凝集剤が添加された上澄液をろ過膜に導入することによって、ろ過膜で高度処理を安定して行えることを見出し、上記課題を解決できることを見出した。
ここで、特許文献４の［００３２］には、凝集処理に必要な凝集剤量を低減することで、固液分離水中の塩類濃度が低減され、ＲＯ膜分離装置の塩類負荷が低減される結果、このＲＯ膜分離装置の透過水量を増大させることができると記載されている。この記載からは固液分離した後の上澄液に凝集剤を添加しない方が好ましいと示唆されるが、本発明では固液分離した後の上澄液にあえて凝集剤を添加する構成により、上記課題を解決できるという従来知られていなかった効果が得られる。
これに対し、本発明では、生物処理水を上澄液と汚泥に固液分離した後、上澄液に対して凝集剤を添加して凝集剤が添加された上澄液をろ過膜に導入することによって、ろ過膜で高度処理を安定して行えることを見出し、上記課題を解決できることを見出した。
ここで、特許文献４の［００３２］には、凝集処理に必要な凝集剤量を低減することで、固液分離水中の塩類濃度が低減され、ＲＯ膜分離装置の塩類負荷が低減される結果、このＲＯ膜分離装置の透過水量を増大させることができると記載されている。この記載からは固液分離した後の上澄液に凝集剤を添加しない方が好ましいと示唆されるが、本発明では固液分離した後の上澄液にあえて凝集剤を添加する構成により、上記課題を解決できるという従来知られていなかった効果が得られる。
上記課題を解決するための具体的な手段である本発明の構成と、本発明の好ましい構成を以下に記載する。
［１］ 有機物を含む被処理水を導入して生物処理水を得る生物処理槽と、
生物処理水を上澄液と汚泥に固液分離する固液分離槽と、
上澄液に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、
凝集剤が添加された上澄液を導入して膜分離水を得るろ過膜と、
膜分離水を導入して処理水を得る逆浸透膜とを備える、水回収装置。
［２］ 生物処理槽として、２槽の生物処理槽を備える［１］に記載の水回収装置。
［３］ 生物処理槽として、流動担体を保持する流動担体槽を少なくとも１槽備える［１］または［２］に記載の水回収装置。
［４］ 生物処理槽として、流動担体を含む流動担体槽および活性汚泥槽をこの順で備える［３］に記載の水回収装置。
［５］ 汚泥を活性汚泥槽に返送する返送手段を備える［４］に記載の水回収装置。
［６］ 活性汚泥槽の実効容量が、流動担体槽の実効容量の４〜１０倍である［４］または［５］に記載の水回収装置。
［７］ さらに流動担体槽からの出口水である生物処理水に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段を備え、凝集剤が添加された生物処理水を固液分離する［３］に記載の水回収装置。
［８］ 生物処理槽として、流動担体を保持する流動担体槽を２槽備える［７］に記載の水回収装置。
［９］ 生物処理槽として、嫌気処理槽および流動担体を保持する流動担体槽をこの順で備える［１］〜［３］のいずれか一項に記載の水回収装置。
［１０］ 生物処理槽として、嫌気処理槽および活性汚泥槽をこの順で備える［１］または［２］に記載の水回収装置。
［１１］ 汚泥を活性汚泥槽に返送する返送手段を備える［１０］に記載の水回収装置。
［１２］ 凝集剤が無機凝集剤を含み、かつ、凝集剤が高分子凝集剤を含まない［１］〜［１１］のいずれか一項に記載の水回収装置。
［１３］ ろ過膜が精密ろ過膜または限外ろ過膜である［１］〜［１２］のいずれか一項に記載の水回収装置。
［１４］ 被処理水がＢＯＤ２０００ｍｇ／Ｌ以上である［１］〜［１３］のいずれか一項に記載の水回収装置。
［１］ 有機物を含む被処理水を導入して生物処理水を得る生物処理槽と、
生物処理水を上澄液と汚泥に固液分離する固液分離槽と、
上澄液に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、
凝集剤が添加された上澄液を導入して膜分離水を得るろ過膜と、
膜分離水を導入して処理水を得る逆浸透膜とを備える、水回収装置。
［２］ 生物処理槽として、２槽の生物処理槽を備える［１］に記載の水回収装置。
［３］ 生物処理槽として、流動担体を保持する流動担体槽を少なくとも１槽備える［１］または［２］に記載の水回収装置。
［４］ 生物処理槽として、流動担体を含む流動担体槽および活性汚泥槽をこの順で備える［３］に記載の水回収装置。
［５］ 汚泥を活性汚泥槽に返送する返送手段を備える［４］に記載の水回収装置。
［６］ 活性汚泥槽の実効容量が、流動担体槽の実効容量の４〜１０倍である［４］または［５］に記載の水回収装置。
［７］ さらに流動担体槽からの出口水である生物処理水に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段を備え、凝集剤が添加された生物処理水を固液分離する［３］に記載の水回収装置。
［８］ 生物処理槽として、流動担体を保持する流動担体槽を２槽備える［７］に記載の水回収装置。
［９］ 生物処理槽として、嫌気処理槽および流動担体を保持する流動担体槽をこの順で備える［１］〜［３］のいずれか一項に記載の水回収装置。
［１０］ 生物処理槽として、嫌気処理槽および活性汚泥槽をこの順で備える［１］または［２］に記載の水回収装置。
［１１］ 汚泥を活性汚泥槽に返送する返送手段を備える［１０］に記載の水回収装置。
［１２］ 凝集剤が無機凝集剤を含み、かつ、凝集剤が高分子凝集剤を含まない［１］〜［１１］のいずれか一項に記載の水回収装置。
［１３］ ろ過膜が精密ろ過膜または限外ろ過膜である［１］〜［１２］のいずれか一項に記載の水回収装置。
［１４］ 被処理水がＢＯＤ２０００ｍｇ／Ｌ以上である［１］〜［１３］のいずれか一項に記載の水回収装置。
本発明によれば、被処理水の有機物濃度を低減するための高度処理を安定して行える水回収装置を提供できる。
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
［水回収装置］
本発明の水回収装置は、有機物を含む被処理水を導入して生物処理水を得る生物処理槽と、生物処理水を上澄液と汚泥に固液分離する固液分離槽と、上澄液に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、凝集剤が添加された上澄液を導入して膜分離水を得るろ過膜と、膜分離水を導入して処理水を得る逆浸透膜とを備える。
本発明によれば、被処理水の有機物濃度を低減するための高度処理を安定して行える水回収装置を提供できる。
以下、本発明の水回収装置の好ましい態様について説明する。
本発明の水回収装置は、有機物を含む被処理水を導入して生物処理水を得る生物処理槽と、生物処理水を上澄液と汚泥に固液分離する固液分離槽と、上澄液に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、凝集剤が添加された上澄液を導入して膜分離水を得るろ過膜と、膜分離水を導入して処理水を得る逆浸透膜とを備える。
本発明によれば、被処理水の有機物濃度を低減するための高度処理を安定して行える水回収装置を提供できる。
以下、本発明の水回収装置の好ましい態様について説明する。
＜水回収装置の全体的な構成＞
本発明の水回収装置の全体的な構成の好ましい態様を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の水回収装置の一例の断面概略図である。
図１に示した水回収装置は、有機物を含む被処理水１を導入して生物処理水２を得る生物処理槽２１と、生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える。
本発明の水回収装置は、後述する第１の好ましい態様から第４の好ましい態様であることがより好ましい。第１の好ましい態様から第４の好ましい態様のうち、それぞれのより好ましい態様がそれぞれ図２〜図５に示した構成である。水回収装置は、生物処理槽を１槽のみ備えていてもよく、２槽以上備えていてもよい。水回収装置は、生物処理槽を２槽以上備えることが好ましく、図２〜図５に示した構成で（第１の）生物処理槽２１および第２の生物処理槽２２を備えることがより好ましい。
本発明の水回収装置の全体的な構成の好ましい態様を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の水回収装置の一例の断面概略図である。
図１に示した水回収装置は、有機物を含む被処理水１を導入して生物処理水２を得る生物処理槽２１と、生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える。
本発明の水回収装置は、後述する第１の好ましい態様から第４の好ましい態様であることがより好ましい。第１の好ましい態様から第４の好ましい態様のうち、それぞれのより好ましい態様がそれぞれ図２〜図５に示した構成である。水回収装置は、生物処理槽を１槽のみ備えていてもよく、２槽以上備えていてもよい。水回収装置は、生物処理槽を２槽以上備えることが好ましく、図２〜図５に示した構成で（第１の）生物処理槽２１および第２の生物処理槽２２を備えることがより好ましい。
＜被処理水＞
本発明では、被処理水として、有機物を含む被処理水を用いる。
被処理水は、有機物を含むこと以外は特に制限はない。例えば生活排水、下水、食品工場や製紙工場の排水等の様々な種類の有機性排水を、被処理水として用いることができる。製紙工場の排水の中でも、紙パルプ工場の排水を好ましく用いられる。
被処理水の濃度は特に制限はなく、広い濃度範囲の排水に適用できる。被処理水がＢＯＤ（Biochemical oxygen demand；生物化学的酸素要求量）５００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１０００ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、２０００ｍｇ／Ｌ以上であることが特に好ましい。
本発明では、被処理水として、有機物を含む被処理水を用いる。
被処理水は、有機物を含むこと以外は特に制限はない。例えば生活排水、下水、食品工場や製紙工場の排水等の様々な種類の有機性排水を、被処理水として用いることができる。製紙工場の排水の中でも、紙パルプ工場の排水を好ましく用いられる。
被処理水の濃度は特に制限はなく、広い濃度範囲の排水に適用できる。被処理水がＢＯＤ（Biochemical oxygen demand；生物化学的酸素要求量）５００ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１０００ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましく、２０００ｍｇ／Ｌ以上であることが特に好ましい。
＜生物処理槽＞
本発明の水回収装置は、有機物を含む被処理水を導入して生物処理水を得る生物処理槽を備える。
生物処理槽としては特に制限はない。
生物処理槽は、好気処理槽であっても、嫌気処理槽であってもよい。生物処理槽は、好気処理槽であることが好ましい。すなわち、生物処理槽が、槽内に酸素（空気）を供給するための散気管または曝気手段を少なくとも備えることが好ましい。
ここで、好気処理の方法として、活性汚泥法と生物膜法が挙げられる。好気処理槽としては、活性汚泥槽や生物膜処理槽が挙げられる。返送汚泥の管理が不要になる観点から、生物膜処理槽であることが好ましい。
生物膜処理槽としては、担体を含む生物膜処理槽であることが好ましい。担体を含む生物膜処理槽において微生物を担持する担体は、固定床式、流動床式、展開床式のなど任意の微生物床方式とすることができるが、流動床式または固定床式であることが好ましく、流動床式であることがより好ましい。すなわち、流動担体を含む流動担体槽を用いることが好ましい。担体としては特に制限はなく、活性炭、種々のプラスチック担体、スポンジ担体などがいずれも使用できる。特開２００６−０８２０２４号公報の［００１７］に記載の流動担体を用いてもよい。特開２００６−０８２０２４号公報の［００１８］に記載の流動担体と生物処理水を分離するためのスクリーンを用いてもよい。
水回収装置が備える生物処理槽の数に制限はなく、１槽式でも２槽以上の多段式であってもよい。本発明の水回収装置は、２槽の生物処理槽を備えることが好ましい。生物処理槽として、流動担体を保持する流動担体槽を少なくとも１槽備えることが好ましい。
本発明の水回収装置は、生物処理槽が以下の第１の好ましい態様から第４の好ましい態様であることがより好ましい。
本発明の水回収装置は、有機物を含む被処理水を導入して生物処理水を得る生物処理槽を備える。
生物処理槽としては特に制限はない。
生物処理槽は、好気処理槽であっても、嫌気処理槽であってもよい。生物処理槽は、好気処理槽であることが好ましい。すなわち、生物処理槽が、槽内に酸素（空気）を供給するための散気管または曝気手段を少なくとも備えることが好ましい。
ここで、好気処理の方法として、活性汚泥法と生物膜法が挙げられる。好気処理槽としては、活性汚泥槽や生物膜処理槽が挙げられる。返送汚泥の管理が不要になる観点から、生物膜処理槽であることが好ましい。
生物膜処理槽としては、担体を含む生物膜処理槽であることが好ましい。担体を含む生物膜処理槽において微生物を担持する担体は、固定床式、流動床式、展開床式のなど任意の微生物床方式とすることができるが、流動床式または固定床式であることが好ましく、流動床式であることがより好ましい。すなわち、流動担体を含む流動担体槽を用いることが好ましい。担体としては特に制限はなく、活性炭、種々のプラスチック担体、スポンジ担体などがいずれも使用できる。特開２００６−０８２０２４号公報の［００１７］に記載の流動担体を用いてもよい。特開２００６−０８２０２４号公報の［００１８］に記載の流動担体と生物処理水を分離するためのスクリーンを用いてもよい。
水回収装置が備える生物処理槽の数に制限はなく、１槽式でも２槽以上の多段式であってもよい。本発明の水回収装置は、２槽の生物処理槽を備えることが好ましい。生物処理槽として、流動担体を保持する流動担体槽を少なくとも１槽備えることが好ましい。
本発明の水回収装置は、生物処理槽が以下の第１の好ましい態様から第４の好ましい態様であることがより好ましい。
（第１の好ましい態様）
水回収装置の第１の好ましい態様は、生物処理槽として、流動担体を含む流動担体槽および活性汚泥槽をこの順で備える態様である。
図２は、本発明の水回収装置の他の一例の断面概略図であり、本発明の水回収装置の第１の好ましい態様に関する。図２に示した水回収装置は、生物処理槽２１として流動担体を保持する流動担体槽２３を備え、第２の生物処理槽２２として活性汚泥槽２４を備える態様であり、流動担体槽の出口水６は活性汚泥槽２４に導入される。さらに、図２に示した水回収装置は、活性汚泥処理水である生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える。
第１の好ましい態様のように活性汚泥槽を用いる場合、図２に示したとおり、水回収装置は、汚泥を活性汚泥槽に返送する返送手段３２を備えることが好ましい。特に、活性汚泥処理水である生物処理水２に対して凝集剤を添加せずに、沈殿槽を用いて沈殿した汚泥３１の一部を返送汚泥として再利用することがより好ましい。返送手段としては特に制限はなく、例えば公知のポンプを用いることができる。
一方、返送しない残りの汚泥３１は必要に応じて余剰汚泥３３として系外に排出されてもよい。
水回収装置の第１の好ましい態様は、生物処理槽として、流動担体を含む流動担体槽および活性汚泥槽をこの順で備える態様である。
図２は、本発明の水回収装置の他の一例の断面概略図であり、本発明の水回収装置の第１の好ましい態様に関する。図２に示した水回収装置は、生物処理槽２１として流動担体を保持する流動担体槽２３を備え、第２の生物処理槽２２として活性汚泥槽２４を備える態様であり、流動担体槽の出口水６は活性汚泥槽２４に導入される。さらに、図２に示した水回収装置は、活性汚泥処理水である生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える。
第１の好ましい態様のように活性汚泥槽を用いる場合、図２に示したとおり、水回収装置は、汚泥を活性汚泥槽に返送する返送手段３２を備えることが好ましい。特に、活性汚泥処理水である生物処理水２に対して凝集剤を添加せずに、沈殿槽を用いて沈殿した汚泥３１の一部を返送汚泥として再利用することがより好ましい。返送手段としては特に制限はなく、例えば公知のポンプを用いることができる。
一方、返送しない残りの汚泥３１は必要に応じて余剰汚泥３３として系外に排出されてもよい。
流動担体槽は、ＢＯＤ容積負荷が０．８〜８．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３・ｄａｙであることが好ましく、２．０〜７．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３・ｄａｙであることがより好ましく、３．０〜６．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３・ｄａｙであることが特に好ましい。流動担体槽は、担体充填率（体積比）が５〜５０％であることが好ましく、１０〜４０％であることがより好ましく、１５〜３０％であることが特に好ましい。
活性汚泥槽の実効容量が、流動担体槽の実効容量の４〜１０倍であることが好ましく、４〜８倍であることがより好ましく、４〜６倍であることが特に好ましい。
活性汚泥槽は、ＢＯＤ汚泥負荷が０．０１〜０．８ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることが好ましく、０．０２〜０．３ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることがより好ましく、０．０３〜０．１ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることが特に好ましい。なお、VSS（volatile suspended solids；浮遊物質の強熱減量）とは、ＳＳを強熱したときに揮発する物質のことを言い、揮発性の物質は主に有機物である。活性汚泥槽は、ＭＬＳＳ（Mixed liquor suspended solids；生物処理槽内の浮遊物質濃度）が１０００〜２００００ｍｇ／Ｌであることが好ましく、２０００〜１００００ｍｇ／Ｌであることがより好ましく、３０００〜７０００ｍｇ／Ｌであることが特に好ましい。活性汚泥槽は、ＳＲＴ（Sludge retention time；汚泥滞留時間）が５〜３０ｄａｙであることが好ましく、１０〜２５ｄａｙであることがより好ましく、１５〜２０ｄａｙであることが特に好ましい。
活性汚泥槽は、ＢＯＤ汚泥負荷が０．０１〜０．８ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることが好ましく、０．０２〜０．３ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることがより好ましく、０．０３〜０．１ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることが特に好ましい。なお、VSS（volatile suspended solids；浮遊物質の強熱減量）とは、ＳＳを強熱したときに揮発する物質のことを言い、揮発性の物質は主に有機物である。活性汚泥槽は、ＭＬＳＳ（Mixed liquor suspended solids；生物処理槽内の浮遊物質濃度）が１０００〜２００００ｍｇ／Ｌであることが好ましく、２０００〜１００００ｍｇ／Ｌであることがより好ましく、３０００〜７０００ｍｇ／Ｌであることが特に好ましい。活性汚泥槽は、ＳＲＴ（Sludge retention time；汚泥滞留時間）が５〜３０ｄａｙであることが好ましく、１０〜２５ｄａｙであることがより好ましく、１５〜２０ｄａｙであることが特に好ましい。
（第２の好ましい態様）
水回収装置の第２の好ましい態様は、生物処理槽として、流動担体を含む流動担体槽を少なくとも１槽備え、かつ、活性汚泥槽を備えない態様である。水回収装置の第２の好ましい態様では、流動担体を保持する流動担体槽を２槽以上備えることが好ましく、流動担体を保持する流動担体槽を２槽備えることがより好ましい。
図３は、本発明の水回収装置の他の一例の断面概略図であり、本発明の水回収装置の第２の好ましい態様に関する。図３に示した水回収装置は、生物処理槽２１として流動担体を保持する流動担体槽２３を備え、第２の生物処理槽２２として２槽目となる流動担体槽２５を備える態様であり、流動担体槽の出口水６は２槽目となる流動担体槽２５に導入される。さらに、図３に示した水回収装置は、（第２の）流動担体槽の出口水６である生物処理水２に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤を添加された生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える。
図３に示したとおり、本発明の水回収装置は、流動担体槽からの出口水（または２槽目となる流動担体槽の出口水）である生物処理水に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段を固液分離槽の前段に備え、凝集剤が添加された生物処理水を固液分離することがより好ましい。一般に、流動担体槽の出口水は凝集しにくい性質である。本発明では、流動担体槽からの出口水に凝集剤を添加した生物処理水を凝集沈殿処理することにより、活性汚泥処理水や流動担体槽からの出口水に凝集剤を添加せずに固液分離する場合よりも、汚泥が流出し難くでき、ろ過膜の膜間差圧をより安定させて、洗浄頻度をより低くできる。
流動担体槽からの出口水である生物処理水に対して用いる凝集剤の好ましい範囲は、後述する固液分離後の上澄液に対して用いる凝集剤の好ましい範囲と同様である。
水回収装置の第２の好ましい態様は、生物処理槽として、流動担体を含む流動担体槽を少なくとも１槽備え、かつ、活性汚泥槽を備えない態様である。水回収装置の第２の好ましい態様では、流動担体を保持する流動担体槽を２槽以上備えることが好ましく、流動担体を保持する流動担体槽を２槽備えることがより好ましい。
図３は、本発明の水回収装置の他の一例の断面概略図であり、本発明の水回収装置の第２の好ましい態様に関する。図３に示した水回収装置は、生物処理槽２１として流動担体を保持する流動担体槽２３を備え、第２の生物処理槽２２として２槽目となる流動担体槽２５を備える態様であり、流動担体槽の出口水６は２槽目となる流動担体槽２５に導入される。さらに、図３に示した水回収装置は、（第２の）流動担体槽の出口水６である生物処理水２に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤を添加された生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える。
図３に示したとおり、本発明の水回収装置は、流動担体槽からの出口水（または２槽目となる流動担体槽の出口水）である生物処理水に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段を固液分離槽の前段に備え、凝集剤が添加された生物処理水を固液分離することがより好ましい。一般に、流動担体槽の出口水は凝集しにくい性質である。本発明では、流動担体槽からの出口水に凝集剤を添加した生物処理水を凝集沈殿処理することにより、活性汚泥処理水や流動担体槽からの出口水に凝集剤を添加せずに固液分離する場合よりも、汚泥が流出し難くでき、ろ過膜の膜間差圧をより安定させて、洗浄頻度をより低くできる。
流動担体槽からの出口水である生物処理水に対して用いる凝集剤の好ましい範囲は、後述する固液分離後の上澄液に対して用いる凝集剤の好ましい範囲と同様である。
第１の生物処理槽として用いる流動担体槽は、ＢＯＤ容積負荷が０．８〜８．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３・ｄａｙであることが好ましく、２．０〜７．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３・ｄａｙであることがより好ましく、３．０〜６．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３・ｄａｙであることが特に好ましい。流動担体槽は、担体充填率が５〜５０％であることが好ましく、１０〜４０％であることがより好ましく、１５〜３０％であることが特に好ましい。
２槽目となる流動担体槽の実効容量が、流動担体槽の実効容量の４〜１０倍であることが好ましく、４〜８倍であることがより好ましく、４〜６倍であることが特に好ましい。
第２の生物処理槽として用いる２槽目となる流動担体槽は、ＢＯＤ汚泥負荷が０．０１〜０．８ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることが好ましく、０．０２〜０．３ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることがより好ましく、０．０３〜０．１ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることが特に好ましい。２槽目となる流動担体槽の担体充填率の好ましい範囲は、第１の生物処理槽として用いる流動担体槽の担体充填率の好ましい範囲と同様である。
なお、流動担体槽を１槽のみ用いる場合は、第１の生物処理槽として用いる流動担体槽の好ましい態様を採用できる。
第２の生物処理槽として用いる２槽目となる流動担体槽は、ＢＯＤ汚泥負荷が０．０１〜０．８ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることが好ましく、０．０２〜０．３ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることがより好ましく、０．０３〜０．１ｋｇ／ｍ３−ＶＳＳ・ｄａｙであることが特に好ましい。２槽目となる流動担体槽の担体充填率の好ましい範囲は、第１の生物処理槽として用いる流動担体槽の担体充填率の好ましい範囲と同様である。
なお、流動担体槽を１槽のみ用いる場合は、第１の生物処理槽として用いる流動担体槽の好ましい態様を採用できる。
（第３の好ましい態様）
水回収装置の第３の好ましい態様は、生物処理槽として、嫌気処理槽および活性汚泥槽をこの順で備える態様である。
図４は、本発明の水回収装置の他の一例の断面概略図であり、本発明の水回収装置の第３の好ましい態様に関する。図４に示した水回収装置は、生物処理槽２１として嫌気処理槽２６を備え、第２の生物処理槽２２として活性汚泥槽２４を備える態様であり、嫌気処理水７は活性汚泥槽２４に導入される。さらに、図４に示した水回収装置は、活性汚泥処理水である生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える。
第３の好ましい態様のように活性汚泥槽を用いる場合、第１の好ましい態様と同様に、水回収装置は、汚泥３１を活性汚泥槽２４に返送する返送手段３２を備えることが好ましく、返送しない残りの汚泥３１は余剰汚泥３３として系外に排出できる。
嫌気処理槽としては、嫌気性状態で微生物的に有機物を分解できればよく、公知の嫌気処理槽を用いることができる。例えば、槽内に酸素（空気）を供給するための散気管または曝気手段を備えない嫌気処理槽が挙げられる。また、担体や、UASB（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）方式などの粒状汚泥を保持した嫌気処理槽を用いることができる。
第３の好ましい態様に用いられる活性処理槽の好ましい範囲は、第１の好ましい態様に用いられる活性処理槽の好ましい範囲と同様である。
水回収装置の第３の好ましい態様は、生物処理槽として、嫌気処理槽および活性汚泥槽をこの順で備える態様である。
図４は、本発明の水回収装置の他の一例の断面概略図であり、本発明の水回収装置の第３の好ましい態様に関する。図４に示した水回収装置は、生物処理槽２１として嫌気処理槽２６を備え、第２の生物処理槽２２として活性汚泥槽２４を備える態様であり、嫌気処理水７は活性汚泥槽２４に導入される。さらに、図４に示した水回収装置は、活性汚泥処理水である生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える。
第３の好ましい態様のように活性汚泥槽を用いる場合、第１の好ましい態様と同様に、水回収装置は、汚泥３１を活性汚泥槽２４に返送する返送手段３２を備えることが好ましく、返送しない残りの汚泥３１は余剰汚泥３３として系外に排出できる。
嫌気処理槽としては、嫌気性状態で微生物的に有機物を分解できればよく、公知の嫌気処理槽を用いることができる。例えば、槽内に酸素（空気）を供給するための散気管または曝気手段を備えない嫌気処理槽が挙げられる。また、担体や、UASB（Upflow Anaerobic Sludge Blanket）方式などの粒状汚泥を保持した嫌気処理槽を用いることができる。
第３の好ましい態様に用いられる活性処理槽の好ましい範囲は、第１の好ましい態様に用いられる活性処理槽の好ましい範囲と同様である。
（第４の好ましい態様）
水回収装置の第４の好ましい態様は、生物処理槽として、嫌気処理槽を少なくとも１槽備え、かつ、活性汚泥槽を備えない態様である。水回収装置の第４の好ましい態様では、嫌気処理槽および流動担体を保持する流動担体槽をこの順で備えることがより好ましい。
図５は、本発明の水回収装置の他の一例の断面概略図であり、本発明の水回収装置の第４の好ましい態様に関する。図５に示した水回収装置は、生物処理槽２１として嫌気処理槽２６を備え、第２の生物処理槽２２として２槽目となる流動担体槽２５を備える態様であり、嫌気処理水７は２槽目となる流動担体槽２５に導入される。さらに、図５に示した水回収装置は、（２槽目となる）流動担体槽の出口水６である生物処理水２に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤を添加された生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える。
第２の好ましい態様と同様に、２槽目となる流動担体槽からの出口水である生物処理水に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段を固液分離槽の前段に備え、凝集剤が添加された生物処理水を固液分離することがより好ましい。
第４の好ましい態様に用いられる嫌気処理槽の好ましい範囲は、第３の好ましい態様に用いられる嫌気処理槽の好ましい範囲と同様である。
第４の好ましい態様に用いられる２槽目となる流動担体槽の好ましい範囲は、第２の好ましい態様に用いられる２槽目となる流動担体槽の好ましい範囲と同様である。
水回収装置の第４の好ましい態様は、生物処理槽として、嫌気処理槽を少なくとも１槽備え、かつ、活性汚泥槽を備えない態様である。水回収装置の第４の好ましい態様では、嫌気処理槽および流動担体を保持する流動担体槽をこの順で備えることがより好ましい。
図５は、本発明の水回収装置の他の一例の断面概略図であり、本発明の水回収装置の第４の好ましい態様に関する。図５に示した水回収装置は、生物処理槽２１として嫌気処理槽２６を備え、第２の生物処理槽２２として２槽目となる流動担体槽２５を備える態様であり、嫌気処理水７は２槽目となる流動担体槽２５に導入される。さらに、図５に示した水回収装置は、（２槽目となる）流動担体槽の出口水６である生物処理水２に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤を添加された生物処理水２を上澄液３と汚泥３１に固液分離する固液分離槽１１と、上澄液３に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段１２と、凝集剤が添加された上澄液３を導入して膜分離水４を得るろ過膜１３と、膜分離水４を導入して処理水５を得る逆浸透膜１４とを備える。
第２の好ましい態様と同様に、２槽目となる流動担体槽からの出口水である生物処理水に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段を固液分離槽の前段に備え、凝集剤が添加された生物処理水を固液分離することがより好ましい。
第４の好ましい態様に用いられる嫌気処理槽の好ましい範囲は、第３の好ましい態様に用いられる嫌気処理槽の好ましい範囲と同様である。
第４の好ましい態様に用いられる２槽目となる流動担体槽の好ましい範囲は、第２の好ましい態様に用いられる２槽目となる流動担体槽の好ましい範囲と同様である。
＜固液分離槽＞
本発明の水回収装置は、生物処理水を上澄液と汚泥に固液分離する固液分離槽を備える。
固液分離槽としては特に制限はなく、沈殿槽、浮上槽、遠心分離機などの公知の固液分離槽を用いることができる。本発明では、固液分離槽として沈殿槽を用いることがより好ましい。
水回収装置が備える固液分離槽の数に制限はないが、固液分離槽を１つのみ備えることが好ましい。
本発明の水回収装置は、生物処理水を上澄液と汚泥に固液分離する固液分離槽を備える。
固液分離槽としては特に制限はなく、沈殿槽、浮上槽、遠心分離機などの公知の固液分離槽を用いることができる。本発明では、固液分離槽として沈殿槽を用いることがより好ましい。
水回収装置が備える固液分離槽の数に制限はないが、固液分離槽を１つのみ備えることが好ましい。
固液分離槽の水面積負荷の下限値は、特に制限はない。固液分離槽の水面積負荷の上限値は、ろ過膜の閉塞を抑制して安定運転する観点から、４５ｍ／ｄａｙ以下であることが好ましく、なるべく小さいことがより好ましい。なお、固液分離槽の水面積負荷の単位は、ｍ３／ｍ２／ｄａｙまたはｍ／Ｄと記載されることもある。
＜凝集剤添加手段＞
本発明の水回収装置は、上澄液に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段を備える。
水回収装置は凝集剤添加手段を１箇所のみに備えていてもよく、２箇所以上に備えていてもよい。水回収装置は、凝集剤添加手段を少なくとも固液分離槽の後段からろ過膜の前段までの間に備える。例えば、凝集剤添加手段が、固液分離槽とろ過膜との間の配管を通過する上澄液に対して凝集剤を添加するように配置されることが好ましい。
水回収装置は、さらに別の凝集剤添加手段を生物処理槽と固液分離槽との間にも備えていてもよい。例えば、第２の好ましい態様や第４の好ましい態様のように生物処理槽として活性汚泥槽を用いない場合、別の凝集剤添加手段が、生物処理槽と固液分離槽との間の配管を通過する、固液分離前の生物処理水に対して凝集剤を添加するように配置されることが好ましい。凝集剤添加手段を生物処理槽と固液分離槽との間にも備える場合、凝集剤添加手段を備える凝集槽を設けてもよい。
本発明の水回収装置は、上澄液に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段を備える。
水回収装置は凝集剤添加手段を１箇所のみに備えていてもよく、２箇所以上に備えていてもよい。水回収装置は、凝集剤添加手段を少なくとも固液分離槽の後段からろ過膜の前段までの間に備える。例えば、凝集剤添加手段が、固液分離槽とろ過膜との間の配管を通過する上澄液に対して凝集剤を添加するように配置されることが好ましい。
水回収装置は、さらに別の凝集剤添加手段を生物処理槽と固液分離槽との間にも備えていてもよい。例えば、第２の好ましい態様や第４の好ましい態様のように生物処理槽として活性汚泥槽を用いない場合、別の凝集剤添加手段が、生物処理槽と固液分離槽との間の配管を通過する、固液分離前の生物処理水に対して凝集剤を添加するように配置されることが好ましい。凝集剤添加手段を生物処理槽と固液分離槽との間にも備える場合、凝集剤添加手段を備える凝集槽を設けてもよい。
凝集剤としては、無機凝集剤および高分子凝集剤を挙げることができる。本発明では、凝集剤が無機凝集剤を含むことが好ましい。本発明では、凝集剤が無機凝集剤を含み、かつ、凝集剤が高分子凝集剤を含まないことがより好ましい。
無機凝集剤は、アルミニウム系凝集剤または鉄系凝集剤であることが好ましく、アルミニウム系凝集剤であることがより好ましい。無機凝集剤としては、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸鉄、ポリシリカ鉄が例示される。これらの中でも、硫酸バンドおよびＰＡＣが好ましく、ＰＡＣがより好ましい。
なお、高分子凝集剤としては、両性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤などを挙げることができる。本発明では、凝集剤として高分子凝集剤を含まないことが好ましい。高分子凝集剤を使わない場合、高分子凝集剤がろ過膜に付着して不可逆的な閉塞が起きることを抑制しやすい。さらに、限外ろ過膜の膜ろ過処理時に通常実施されていた、無機凝集剤および高分子凝集剤の混合の前処理も不要となる。
無機凝集剤は、アルミニウム系凝集剤または鉄系凝集剤であることが好ましく、アルミニウム系凝集剤であることがより好ましい。無機凝集剤としては、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸鉄、ポリシリカ鉄が例示される。これらの中でも、硫酸バンドおよびＰＡＣが好ましく、ＰＡＣがより好ましい。
なお、高分子凝集剤としては、両性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤などを挙げることができる。本発明では、凝集剤として高分子凝集剤を含まないことが好ましい。高分子凝集剤を使わない場合、高分子凝集剤がろ過膜に付着して不可逆的な閉塞が起きることを抑制しやすい。さらに、限外ろ過膜の膜ろ過処理時に通常実施されていた、無機凝集剤および高分子凝集剤の混合の前処理も不要となる。
＜ろ過膜＞
凝集剤が添加された上澄液を導入して膜分離水を得るろ過膜を備える。本発明では、ろ過膜が精密ろ過膜または限外ろ過膜であることが好ましく、限外ろ過膜であることがより好ましい。
精密ろ過膜の開口径は特に制限はなく、０．１〜０．５μｍであることが好ましく、０．１〜０．２μｍであることがより好ましい。限外ろ過膜の開口径は特に制限はなく、０．０１〜０．０５μｍであることが好ましく、０．０１〜０．０２μｍであることがより好ましい。
ろ過膜の形状は特に制限はなく、例えば中空糸膜、スパイラル膜、プリーツ膜、平膜などを挙げることができる。ろ過膜が、中空糸膜であることが好ましい。
ろ過膜の配置位置は、ろ過膜モジュールの内部であることが好ましく、具体的にはろ過膜が生物処理槽の内部以外（外部）に配置されることが好ましく、活性汚泥槽の内部以外に配置されることがより好ましい。すなわち、ろ過膜は、膜分離活性汚泥法に用いられる生物処理槽の内部に配置されたろ過膜ではないことが好ましい。ろ過膜の配置位置をろ過膜モジュールの内部とすることで、ブロワなどの曝気手段が必要ではなくなり、電気代を抑制して運転コストを抑制できる。また、ろ過膜の配置位置をろ過膜モジュールの内部とすることで、ろ過膜を容易に増設しやすくでき、処理水量を増やす等の調整を容易にしやすくなる。
凝集剤が添加された上澄液を導入して膜分離水を得るろ過膜を備える。本発明では、ろ過膜が精密ろ過膜または限外ろ過膜であることが好ましく、限外ろ過膜であることがより好ましい。
精密ろ過膜の開口径は特に制限はなく、０．１〜０．５μｍであることが好ましく、０．１〜０．２μｍであることがより好ましい。限外ろ過膜の開口径は特に制限はなく、０．０１〜０．０５μｍであることが好ましく、０．０１〜０．０２μｍであることがより好ましい。
ろ過膜の形状は特に制限はなく、例えば中空糸膜、スパイラル膜、プリーツ膜、平膜などを挙げることができる。ろ過膜が、中空糸膜であることが好ましい。
ろ過膜の配置位置は、ろ過膜モジュールの内部であることが好ましく、具体的にはろ過膜が生物処理槽の内部以外（外部）に配置されることが好ましく、活性汚泥槽の内部以外に配置されることがより好ましい。すなわち、ろ過膜は、膜分離活性汚泥法に用いられる生物処理槽の内部に配置されたろ過膜ではないことが好ましい。ろ過膜の配置位置をろ過膜モジュールの内部とすることで、ブロワなどの曝気手段が必要ではなくなり、電気代を抑制して運転コストを抑制できる。また、ろ過膜の配置位置をろ過膜モジュールの内部とすることで、ろ過膜を容易に増設しやすくでき、処理水量を増やす等の調整を容易にしやすくなる。
ろ過膜を通過した膜分離水は、一部が貯留手段に貯留され、逆洗浄に用いられてもよい。膜分離水は、貯留手段に貯留されずにそのまま逆浸透膜に供給してもよい。ただし、ろ過膜を通過した膜分離水の全部が貯留手段に貯留され、貯留手段に貯留された膜分離水の一部がそのまま逆浸透膜に供給されて、残りが逆洗浄用に貯留されることが好ましい。
膜分離水は、浮遊物質（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄｓ；ＳＳ）が十分に除去されるため、そのまま逆浸透膜に供給することができる。
膜分離水は、浮遊物質（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄｓ；ＳＳ）が十分に除去されるため、そのまま逆浸透膜に供給することができる。
＜逆浸透膜＞
本発明の水回収装置は、膜分離水を導入して処理水を得る逆浸透膜を備える。
逆浸透膜の開口径は特に制限はなく、０．００１〜０．００５μｍであることが好ましく、０．００１〜０．００２μｍであることがより好ましい。逆浸透膜の材料としては特に制限はなく、例えばポリアミド膜などを用いることができる。
本発明の水回収装置は、膜分離水を導入して処理水を得る逆浸透膜を備える。
逆浸透膜の開口径は特に制限はなく、０．００１〜０．００５μｍであることが好ましく、０．００１〜０．００２μｍであることがより好ましい。逆浸透膜の材料としては特に制限はなく、例えばポリアミド膜などを用いることができる。
水回収装置によって、膜分離水を逆浸透膜処理し、処理水（透過水または回収水とも言われる）として回収して、再利用することができる。例えば、工場からの排水を工業用水並みの水質の処理水として回収し、用水（工業用水）として再利用することができる。また、処理水は、無菌水として再利用することができる。
＜その他の装置＞
水回収装置は、その他の機能を有する部分を備えていてもよい。
水回収装置は、その他の機能を有する部分を備えていてもよい。
水処理装置は、凝集剤添加手段の上流などに、ｐＨ調整手段を備えていてもよい。ｐＨ調整手段の位置は特に制限はない。ｐＨ調整手段では、被処理水のｐＨを５．０〜８．０に調整することが好ましく、６．０〜７．０に調整することがより好ましい。なお、被処理水のｐＨが５．０〜８．０で無機凝集剤の凝集域である場合、ｐＨ調整手段を設けなくてもよい。
水回収装置は、凝集処理手段の上流に、被処理水のＢＯＤやＣＯＤ（Chemical Oxygen Demand；化学的酸素要求量）などの水質を測定する水質測定手段を備えていてもよい。水回収装置は、水質測定手段で測定したＢＯＤやＣＯＤなどの値に基づいて凝集剤の添加量を制御する凝集剤の添加量制御手段を備えていてもよい。
水回収装置は、ろ過膜および／または逆浸透膜を逆洗浄する逆洗手段を備えることが好ましい。逆洗（逆洗浄）は、空気や洗浄流体などを用いることができ、洗浄流体を用いることが好ましい。逆洗頻度は５〜３０分毎であることが好ましく、１０〜２０分毎であることがより好ましい。
水回収装置は、薬品を用いたＣＩＰ（クリーニングインプレイス洗浄）洗浄を行う手段を有することが好ましい。薬品を用いたＣＩＰ洗浄は水処理を止めて水回収装置の系内に薬品を循環させることが好ましい。薬品を用いたＣＩＰ洗浄に用いられる薬品は酸、アルカリまたは洗浄剤であることが好ましい。被処理水が鉱物を多く含む場合は、酸が好ましい。酸としては、塩酸や硫酸、硝酸、クエン酸、シュウ酸、ＥＤＴＡなどを挙げることができる。被処理水が有機物を多く含む場合はアルカリであることが好ましい。また、薬品は、限外ろ過膜への耐性を有する洗浄剤であることが好ましい。アルカリや洗浄剤としては、次亜塩素酸またはその塩、水酸化ナトリウム、過酸化水素水などを挙げることができ、次亜塩素酸ナトリウムであることが好ましい。
本発明の水回収装置によれば、ろ過膜および／または逆浸透膜に対して逆洗を定期的に行うのみで薬品洗浄をせずに連続運転できる、いわゆる延べ連続運転時間を長くすることができる。
水回収装置は、薬品を用いたＣＩＰ（クリーニングインプレイス洗浄）洗浄を行う手段を有することが好ましい。薬品を用いたＣＩＰ洗浄は水処理を止めて水回収装置の系内に薬品を循環させることが好ましい。薬品を用いたＣＩＰ洗浄に用いられる薬品は酸、アルカリまたは洗浄剤であることが好ましい。被処理水が鉱物を多く含む場合は、酸が好ましい。酸としては、塩酸や硫酸、硝酸、クエン酸、シュウ酸、ＥＤＴＡなどを挙げることができる。被処理水が有機物を多く含む場合はアルカリであることが好ましい。また、薬品は、限外ろ過膜への耐性を有する洗浄剤であることが好ましい。アルカリや洗浄剤としては、次亜塩素酸またはその塩、水酸化ナトリウム、過酸化水素水などを挙げることができ、次亜塩素酸ナトリウムであることが好ましい。
本発明の水回収装置によれば、ろ過膜および／または逆浸透膜に対して逆洗を定期的に行うのみで薬品洗浄をせずに連続運転できる、いわゆる延べ連続運転時間を長くすることができる。
＜水回収方法＞
本発明の水回収装置を用いた、水回収方法について説明する。
水回収方法は、有機物を含む被処理水を生物処理槽に導入して生物処理水を得る工程と、生物処理水を固液分離槽で上澄液と汚泥に固液分離する工程と、上澄液に対して凝集剤添加手段から凝集剤を添加する工程と、凝集剤が添加された上澄液をろ過膜に導入して膜分離水を得る工程と、膜分離水を逆浸透膜に導入して処理水を得る工程とを備えることが好ましい。
水回収方法の好ましい態様は、本発明の水回収装置の好ましい態様と同様である。
本発明の水回収装置を用いた、水回収方法について説明する。
水回収方法は、有機物を含む被処理水を生物処理槽に導入して生物処理水を得る工程と、生物処理水を固液分離槽で上澄液と汚泥に固液分離する工程と、上澄液に対して凝集剤添加手段から凝集剤を添加する工程と、凝集剤が添加された上澄液をろ過膜に導入して膜分離水を得る工程と、膜分離水を逆浸透膜に導入して処理水を得る工程とを備えることが好ましい。
水回収方法の好ましい態様は、本発明の水回収装置の好ましい態様と同様である。
以下に実施例と比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
［実施例１］
実施例１では、図２に記載の全体構成であり、第１の好ましい態様に相当する水回収装置を用いた。
用いた水回収装置は、生物処理槽２１（下記表１に記載の流動担体槽２３）、第２の生物処理槽２２（下記表１に記載の活性汚泥槽２４）、固液分離槽１１（下記表１に記載の沈殿槽）、固液分離後の上澄液３に対する凝集剤添加手段１２、ろ過膜１３、逆浸透膜１４とを備える。
流動担体槽２３の流動担体として、内部に隔壁を有する、ポリエチレン製の円筒担体（直径２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を用いた。
実施例１では、図２に記載の全体構成であり、第１の好ましい態様に相当する水回収装置を用いた。
用いた水回収装置は、生物処理槽２１（下記表１に記載の流動担体槽２３）、第２の生物処理槽２２（下記表１に記載の活性汚泥槽２４）、固液分離槽１１（下記表１に記載の沈殿槽）、固液分離後の上澄液３に対する凝集剤添加手段１２、ろ過膜１３、逆浸透膜１４とを備える。
流動担体槽２３の流動担体として、内部に隔壁を有する、ポリエチレン製の円筒担体（直径２５ｍｍ、厚さ２ｍｍ）を用いた。
有機物を含む被処理水１として下記表１に記載のＢＯＤ濃度の食品工場排水を用い、流動担体槽２３および活性汚泥槽２４に導入し、２段階の曝気処理を行って生物処理水２を得た。
生物処理水２を固液分離槽に導入し、汚泥３１と固液分離後の上澄液３に分離した。
汚泥３１のうち、一部は返送手段３２を介して活性汚泥槽２４に返送し、残りは余剰汚泥３３として系外に排出した。
固液分離後の上澄液３に対し、凝集剤添加手段１２から、無機凝集剤を添加した。無機凝集剤としてＰＡＣを使用した。ＰＡＣは原液濃度１０質量％品を使用した。
無機凝集剤を添加した固液分離後の上澄液３を、送水ポンプによりろ過膜１３の一次側に供給し、膜ろ過して、膜分離水４を得た。膜ろ過では、ろ過膜１３として限外ろ過膜であるＯＪＩ−ＭＥＮＢＲＡＮＥ（登録商標）（下記表１には限外ろ過膜として記載）を用いた。限外ろ過膜の逆洗頻度は、１５分毎とした。
膜分離水４を、逆浸透膜１４の一次側に供給し、逆浸透膜を透過させて、処理水５を得た。逆浸透膜として、ＤＯＷ製ＦＯＲＴＩＬＩＦＥ（登録商標）（下記表１には逆浸透膜Ａとして記載）を用いた。
生物処理水２を固液分離槽に導入し、汚泥３１と固液分離後の上澄液３に分離した。
汚泥３１のうち、一部は返送手段３２を介して活性汚泥槽２４に返送し、残りは余剰汚泥３３として系外に排出した。
固液分離後の上澄液３に対し、凝集剤添加手段１２から、無機凝集剤を添加した。無機凝集剤としてＰＡＣを使用した。ＰＡＣは原液濃度１０質量％品を使用した。
無機凝集剤を添加した固液分離後の上澄液３を、送水ポンプによりろ過膜１３の一次側に供給し、膜ろ過して、膜分離水４を得た。膜ろ過では、ろ過膜１３として限外ろ過膜であるＯＪＩ−ＭＥＮＢＲＡＮＥ（登録商標）（下記表１には限外ろ過膜として記載）を用いた。限外ろ過膜の逆洗頻度は、１５分毎とした。
膜分離水４を、逆浸透膜１４の一次側に供給し、逆浸透膜を透過させて、処理水５を得た。逆浸透膜として、ＤＯＷ製ＦＯＲＴＩＬＩＦＥ（登録商標）（下記表１には逆浸透膜Ａとして記載）を用いた。
［実施例２］
実施例１の水回収装置において、流動担体槽のＢＯＤ容積負荷および活性汚泥層のＢＯＤ汚泥負荷を下記表１に記載のとおりに変更した水回収装置を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例２の水処理を行った。
実施例１の水回収装置において、流動担体槽のＢＯＤ容積負荷および活性汚泥層のＢＯＤ汚泥負荷を下記表１に記載のとおりに変更した水回収装置を用いた以外は実施例１と同様にして、実施例２の水処理を行った。
［比較例１］
実施例１の水回収装置において、固液分離後の上澄液に対する凝集剤添加手段を設けないように変更した水回収装置を用いて、固液分離後の上澄液に対して凝集剤添加をしなかった以外は実施例１と同様にして、比較例１の水処理を行った。
実施例１の水回収装置において、固液分離後の上澄液に対する凝集剤添加手段を設けないように変更した水回収装置を用いて、固液分離後の上澄液に対して凝集剤添加をしなかった以外は実施例１と同様にして、比較例１の水処理を行った。
［実施例３］
実施例３では、図３に記載の全体構成であり、第２の好ましい態様に相当する水回収装置を用いた。
用いた水回収装置は、生物処理槽２１（下記表１に記載の流動担体槽２３）、第２の生物処理槽２２（下記表１に記載の２槽目となる流動担体槽２５）、固液分離前の生物処理水２（流動担体槽の出口水６）に対する凝集剤添加手段１２、固液分離槽１１（下記表１に記載の沈殿槽）、固液分離後の上澄液３に対する凝集剤添加手段１２、ろ過膜１３、逆浸透膜１４とを備える。
流動担体槽２３の流動担体として、実施例１と同様の担体を用いた。
実施例３では、図３に記載の全体構成であり、第２の好ましい態様に相当する水回収装置を用いた。
用いた水回収装置は、生物処理槽２１（下記表１に記載の流動担体槽２３）、第２の生物処理槽２２（下記表１に記載の２槽目となる流動担体槽２５）、固液分離前の生物処理水２（流動担体槽の出口水６）に対する凝集剤添加手段１２、固液分離槽１１（下記表１に記載の沈殿槽）、固液分離後の上澄液３に対する凝集剤添加手段１２、ろ過膜１３、逆浸透膜１４とを備える。
流動担体槽２３の流動担体として、実施例１と同様の担体を用いた。
有機物を含む被処理水１として実施例１と同様の食品工場排水を用い、流動担体槽２３および２槽目となる流動担体槽２５に導入し、２段階の曝気処理を行って生物処理水２を得た。
固液分離前の生物処理水２（流動担体槽の出口水６）に対し、凝集剤添加手段１２から、無機凝集剤を添加した。無機凝集剤として実施例１と同様のＰＡＣを用いた。
生物処理水２を固液分離槽に導入し、汚泥３１と固液分離後の上澄液３に分離した。
汚泥３１は系外に排出した。
固液分離後の上澄液３に対し、凝集剤添加手段１２から、無機凝集剤を添加した。無機凝集剤として実施例１と同様のＰＡＣを用いた。
無機凝集剤を添加した固液分離後の上澄液３を、送水ポンプによりろ過膜１３の一次側に供給し、膜ろ過して、膜分離水４を得た。膜分離水４を、逆浸透膜１４の一次側に供給し、逆浸透膜透過して、処理水５を得た。限外ろ過膜および逆浸透膜として実施例１と同様のものを用いた。
固液分離前の生物処理水２（流動担体槽の出口水６）に対し、凝集剤添加手段１２から、無機凝集剤を添加した。無機凝集剤として実施例１と同様のＰＡＣを用いた。
生物処理水２を固液分離槽に導入し、汚泥３１と固液分離後の上澄液３に分離した。
汚泥３１は系外に排出した。
固液分離後の上澄液３に対し、凝集剤添加手段１２から、無機凝集剤を添加した。無機凝集剤として実施例１と同様のＰＡＣを用いた。
無機凝集剤を添加した固液分離後の上澄液３を、送水ポンプによりろ過膜１３の一次側に供給し、膜ろ過して、膜分離水４を得た。膜分離水４を、逆浸透膜１４の一次側に供給し、逆浸透膜透過して、処理水５を得た。限外ろ過膜および逆浸透膜として実施例１と同様のものを用いた。
［比較例２］
実施例２の水回収装置において、固液分離前の生物処理水に対する凝集剤添加手段および固液分離後の上澄液に対する凝集剤添加手段を設けないように変更した水回収装置を用いて、固液分離前の生物処理水および固液分離後の上澄液に対して凝集剤添加をしなかった以外は実施例２と同様にして、比較例２の水処理を行った。
実施例２の水回収装置において、固液分離前の生物処理水に対する凝集剤添加手段および固液分離後の上澄液に対する凝集剤添加手段を設けないように変更した水回収装置を用いて、固液分離前の生物処理水および固液分離後の上澄液に対して凝集剤添加をしなかった以外は実施例２と同様にして、比較例２の水処理を行った。
［比較例３］
実施例２の水回収装置において、固液分離後の上澄液に対する凝集剤添加手段を設けないように変更した水回収装置を用いて、固液分離前の生物処理水に対して無機凝集剤および高分子凝集剤を添加し、固液分離後の上澄液に対して凝集剤添加をしなかった以外は実施例２と同様にして、比較例３の水処理を行った。
実施例２の水回収装置において、固液分離後の上澄液に対する凝集剤添加手段を設けないように変更した水回収装置を用いて、固液分離前の生物処理水に対して無機凝集剤および高分子凝集剤を添加し、固液分離後の上澄液に対して凝集剤添加をしなかった以外は実施例２と同様にして、比較例３の水処理を行った。
［実施例４］
実施例２の水回収装置を用いて、固液分離前の生物処理水に対して無機凝集剤および高分子凝集剤を添加した以外は実施例２と同様にして、実施例４の水処理を行った。
実施例２の水回収装置を用いて、固液分離前の生物処理水に対して無機凝集剤および高分子凝集剤を添加した以外は実施例２と同様にして、実施例４の水処理を行った。
［評価］
＜ろ過膜の膜間差圧＞
各実施例および比較例の水処理を行った場合における、ろ過膜（限外ろ過膜）の膜間差圧を以下の基準で評価し、得られた結果を下記表１に記載した。
各実施例の水処理では、膜間差圧が安定していた連続運転時間を求めた。膜間差圧が安定していた連続運転時間は、水処理の開始から、逆洗浄の直後にろ過膜の膜間差圧が安定範囲（例えば、４０〜６０ｋＰａ）を維持できた時間とした。
各比較例の水処理では、逆洗浄の直後にろ過膜の膜間差圧が安定範囲（例えば、４０〜６０ｋＰａ）を維持できなくなった場合に連続運転を止めて、ろ過膜のアルカリ洗浄を行った際に、洗浄効果が得られる洗浄頻度を求めた。
＜ろ過膜の膜間差圧＞
各実施例および比較例の水処理を行った場合における、ろ過膜（限外ろ過膜）の膜間差圧を以下の基準で評価し、得られた結果を下記表１に記載した。
各実施例の水処理では、膜間差圧が安定していた連続運転時間を求めた。膜間差圧が安定していた連続運転時間は、水処理の開始から、逆洗浄の直後にろ過膜の膜間差圧が安定範囲（例えば、４０〜６０ｋＰａ）を維持できた時間とした。
各比較例の水処理では、逆洗浄の直後にろ過膜の膜間差圧が安定範囲（例えば、４０〜６０ｋＰａ）を維持できなくなった場合に連続運転を止めて、ろ過膜のアルカリ洗浄を行った際に、洗浄効果が得られる洗浄頻度を求めた。
＜逆浸透膜の洗浄頻度＞
逆浸透膜の酸および／またはアルカリ洗浄を行った際に、洗浄効果が得られる洗浄頻度を求めた。得られた結果を下記表１に記載した。
逆浸透膜の酸および／またはアルカリ洗浄を行った際に、洗浄効果が得られる洗浄頻度を求めた。得られた結果を下記表１に記載した。
上記表１より、本発明の水回収装置によれば、被処理水の有機物濃度を低減するための高度処理を安定して行えることがわかった。
比較例１〜３より、固液分離後の上澄液に対する凝集剤添加手段を備えない水回収装置を用い、固液分離後の上澄液を（凝集剤を添加せずに）ろ過膜に導入した場合、各実施例と比較してろ過膜の膜間差圧が安定せず、洗浄頻度を高くする必要があった。すなわち、各比較例の水回収装置では、被処理水の有機物濃度を低減するための高度処理を安定して行えないことがわかった。
なお、水回収装置の好ましい態様である各実施例によれば、生物処理を最適化することで、設置面積も抑えられることがわかった。
比較例１〜３より、固液分離後の上澄液に対する凝集剤添加手段を備えない水回収装置を用い、固液分離後の上澄液を（凝集剤を添加せずに）ろ過膜に導入した場合、各実施例と比較してろ過膜の膜間差圧が安定せず、洗浄頻度を高くする必要があった。すなわち、各比較例の水回収装置では、被処理水の有機物濃度を低減するための高度処理を安定して行えないことがわかった。
なお、水回収装置の好ましい態様である各実施例によれば、生物処理を最適化することで、設置面積も抑えられることがわかった。
１ 被処理水
２ 生物処理水
３ 上澄液
４ 膜分離水
５ 処理水
６ 流動担体槽の出口水
７ 嫌気処理水
１１ 固液分離槽
１２ 凝集剤添加手段
１３ ろ過膜
１４ 逆浸透膜
２１ 生物処理槽
２２ 第２の生物処理槽
２３ 流動担体槽
２４ 活性汚泥槽
２５ ２槽目となる流動担体槽
２６ 嫌気処理槽
３１ 汚泥
３２ 返送手段
３３ 余剰汚泥
２ 生物処理水
３ 上澄液
４ 膜分離水
５ 処理水
６ 流動担体槽の出口水
７ 嫌気処理水
１１ 固液分離槽
１２ 凝集剤添加手段
１３ ろ過膜
１４ 逆浸透膜
２１ 生物処理槽
２２ 第２の生物処理槽
２３ 流動担体槽
２４ 活性汚泥槽
２５ ２槽目となる流動担体槽
２６ 嫌気処理槽
３１ 汚泥
３２ 返送手段
３３ 余剰汚泥
Claims (14)
- 有機物を含む被処理水を導入して生物処理水を得る生物処理槽と、
前記生物処理水を上澄液と汚泥に固液分離する固液分離槽と、
前記上澄液に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段と、
前記凝集剤が添加された上澄液を導入して膜分離水を得るろ過膜と、
前記膜分離水を導入して処理水を得る逆浸透膜とを備える、水回収装置。 - 前記生物処理槽として、２槽の生物処理槽を備える、請求項１に記載の水回収装置。
- 前記生物処理槽として、流動担体を保持する流動担体槽を少なくとも１槽備える、請求項１または２に記載の水回収装置。
- 前記生物処理槽として、流動担体を含む流動担体槽および活性汚泥槽をこの順で備える、請求項３に記載の水回収装置。
- 前記汚泥を前記活性汚泥槽に返送する返送手段を備える、請求項４に記載の水回収装置。
- 前記活性汚泥槽の実効容量が、前記流動担体槽の実効容量の４〜１０倍である、請求項４または５に記載の水回収装置。
- さらに前記流動担体槽からの出口水である前記生物処理水に対して凝集剤を添加する凝集剤添加手段を備え、前記凝集剤が添加された前記生物処理水を固液分離する、請求項３に記載の水回収装置。
- 前記生物処理槽として、流動担体を保持する流動担体槽を２槽備える、請求項７に記載の水回収装置。
- 前記生物処理槽として、嫌気処理槽および流動担体を保持する流動担体槽をこの順で備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水回収装置。
- 前記生物処理槽として、嫌気処理槽および活性汚泥槽をこの順で備える、請求項１または２に記載の水回収装置。
- 前記汚泥を前記活性汚泥槽に返送する返送手段を備える、請求項１０に記載の水回収装置。
- 前記凝集剤が無機凝集剤を含み、かつ、前記凝集剤が高分子凝集剤を含まない、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の水回収装置。
- 前記ろ過膜が精密ろ過膜または限外ろ過膜である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の水回収装置。
- 前記被処理水がＢＯＤ２０００ｍｇ／Ｌ以上である、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の水回収装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019127206A JP2021010889A (ja) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 水回収装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2019127206A JP2021010889A (ja) | 2019-07-08 | 2019-07-08 | 水回収装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021010889A true JP2021010889A (ja) | 2021-02-04 |
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ID=74226244
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2021010889A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022163726A1 (ja) | 2021-01-27 | 2022-08-04 | 日本化薬株式会社 | 触媒及びそれを用いた不飽和カルボン酸の製造方法 |
-
2019
- 2019-07-08 JP JP2019127206A patent/JP2021010889A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2022163726A1 (ja) | 2021-01-27 | 2022-08-04 | 日本化薬株式会社 | 触媒及びそれを用いた不飽和カルボン酸の製造方法 |
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