JP3712110B2 - 下水２次処理水の浄化方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水２次処理水の浄化方法に関し、特に、オゾン処理工程を前処理と後処理に分け、前処理でオゾン注入率を低くしておくことにより、後工程の生物ろ過膜処理工程において残存オゾンを零とし、生物ろ過膜工程での有機物質の酸化分解を容易化し、更にオゾンにより後処理した後、オゾン耐性膜を有する透過膜で分離を行うための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種の下水２次処理水を浄化して処理水（再生水）を得るための下水２次処理水の浄化方法としては、図５及び図６で示す特開平７−１８５５４６号公報及び特開平１０−３０９５７６号公報を挙げることができる。
すなわち、図５の第１従来例において符号１で示されるものはオゾン発生器２からのオゾンの供給を受け、下水２次処理水である原水３が供給されるオゾン反応槽であり、このオゾン反応槽１ではオゾン注入率を５〜１５ｍｇ／ｌとしてオゾンにより有機性物質を生物易分解性とする。
このオゾン反応槽１の次の生物膜ろ過槽４では、好気性生物担体ろ層５にブロワＢからのエアを供給して曝気によって生物易分解となった有機性物質を酸化分解する。
この生物膜ろ過槽４の次のＵＦ膜を用いた第１ろ過部６では生物膜ろ過槽４で酸化分解しきれなかった未分解の有機性物質をろ過し、次の第２ろ過部７では第１ろ過部６でろ過しきれなかった細径の濁質成分をろ過して再生水としての処理水を得ている。
【０００３】
次に、図６の第２従来例において、符号１で示されるものは図５と同一構成のオゾン反応槽であり、このオゾン反応槽１の次のＭＦ膜ろ過部９では０．００１〜１μｍの膜によって濁質及びコロイド物質を除去し、次の滞留槽１０では、還元剤を注入してオゾン濃度を０．２ｍｇ／ｌ迄低下させる。次の生物活性炭槽１１においては、生物易分解化された有機性物質及びアンモニア性窒素等を生物処理し、処理水８を得ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の下水２次処理水の浄化方法は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、オゾン反応槽が１ヶ所であるため、十分なオゾン効果を発揮させるべくオゾン注入量を高くせざるを得ず、オゾン反応槽と生物膜ろ過槽の間で脱オゾン処理しない限り、処理水中にオゾンが多く残存し、生物処理時に有機性物質の酸化分解進行を妨げることになり、十分な生物処理が困難となっていた。
更に図５の第１の従来例では、ＵＦ膜が有機性物質のファウリングを受け、長期間安定したろ過を継続することが困難であった。
【０００５】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、オゾン処理工程を前処理と後処理に分け、前処理でオゾン注入率を低くしておくことにより、後工程の生物膜ろ過処理工程において残存オゾンを零とし、生物膜ろ過処理工程でのアンモニア性窒素の除去及び有機性物質の酸化分解を容易にし、更に、後処理で必要量のオゾンを注入することにより、透過膜の有機性物質によるファウリングを防止し、安定なろ過運転を可能とすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による下水２次処理水の浄化方法は、下水２次処理水をプレオゾン注入槽を用いてプレオゾン処理する第１の工程と、次いで生物膜ろ過槽を用いて生物膜ろ過処理する第２の工程と、次いでオゾン反応槽を用いてオゾン反応処理する第３の工程と、次いで透過膜モジュールを用いて透過膜ろ過処理する第４の工程とを
経て処理水を得る下水２次処理水の浄化方法であって、
前記第１の工程では、前記第２の工程の生物膜ろ過槽入口において残存オゾンを零とするように、前記下水２次処理水に対して前記第３の工程におけるオゾン注入率よりも低い１〜５ｍｇ／ｌの注入率でオゾンを注入するプレオゾン処理を行い、前記第３の工程では前記生物膜ろ過槽を経て得られた生物膜ろ過処理水にオゾンを注入し、前記第４の工程の前記透過膜モジュールの入口において溶存オゾンを１〜１．５ｍｇ／ｌとし、前記第４の工程ではオゾンに耐性を持ち膜孔径が０．４５μｍ以下の透過膜を用いてろ過する方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による下水２次処理水の浄化方法の好適な実施の形態について説明する。なお、従来例と同一又は同等部分には同一符号を用いて説明する。
図１において符号１Ａで示されるものは、プレオゾン注入槽であり、下水２次処理水からなる原水３は前オゾン処理としてこのプレオゾン注入槽１Ａに供給され、このプレオゾン注入槽１Ａの下流には、生物膜ろ過槽４、後オゾン処理としてのオゾン反応槽１及び透過膜モジュール９が設けられ、オゾン発生器２からのオゾン２ａ、２ｂは前記プレオゾン注入槽１Ａ及びオゾン反応槽１に各々供給される。
【０００８】
次に、前述の図１の構成を用いて浄化処理を行う工程について、図２の工程図に基づいて説明する。
図２において、まず、下水２次処理水からなる原水をプレオゾン注入槽１Ａに供給すると、オゾン注入率１〜５ｍｇ／ｌでオゾン発生器２から注入されたオゾン２ａにより、この原水３中に残存する有機性物質が生物易分解性に変化する。プレオゾンの出口では、オゾン濃度が零となり、次の生物膜ろ過槽４で生物処理反応に支障がない状態となるプレオゾン処理工程１Ａａが行われる。プレオゾン注入槽１Ａは通常滞留時間数分程度の容積とする。
【０００９】
次に、前述のプレオゾン注入槽１Ａから送り出された処理水は、周知の生物膜ろ過槽４に供給され、ブロワＢからのエアが供給されて空気曝気しつつ、この生物膜ろ過槽（図示していないが、アンスラサイト、セラミックス、活性炭等の粒状ろ過層を用いる）を通過することにより、すでに前工程で生物易分解性となっている有機性物質を酸化分解する生物膜ろ過処理工程４ａが行われる。
なお、この生物膜ろ過槽４では、アンモニア性窒素を硝酸性窒素に変換できるので、後工程での残留塩素保持のための次亜塩素酸ナトリウムを添加してもアンモニア性窒素と塩素が化合してクロラミン生成することを抑制でき、このクロラミン臭の発生を防止できる。
【００１０】
次に、前記生物膜ろ過槽４から送り出された処理水に、オゾン発生器２からのオゾン２ｂが供給され、オゾン反応槽１でオゾン反応処理される。このオゾン反応処理工程１ａでは大腸菌等細菌類や原虫の殺菌あるいは不活性化処理、色度の除去、ＣＯＤの低減が行われる。なお、このオゾン反応処理工程１ａでは、前記の細菌類や原虫の殺菌あるいは不活性化処理、色度の除去、ＣＯＤの低減と併せて後述する透過膜の目詰まりを防止するために、オゾン反応槽１の出口における処理水、すなわち、透過膜モジュール９の入口への流入水の溶存オゾン濃度を１〜１．５ｍｇ／ｌ程度残留させるオゾン注入率が必要である。その結果、透過膜モジュール処理水には１ｍｇ／ｌ程度の溶存オゾンが残留し、溶存オゾンを含んだ処理水による透過膜の逆洗の効果が上がる。
【００１１】
最後に、前記オゾン反応槽１から送り出された処理水は、孔径が０．４５μｍ以下（この孔径以上にすると色度成分が５度以下に低下しない）の周知のＭＦ膜からなる透過膜を用いた透過膜モジュール９で透過膜ろ過処理工程９ａを行い、前工程で殺菌あるいは不活性化した細菌類、原虫及び濁質成分を除去すると共に、最終の処理水８に次亜塩素酸ナトリウム２０を添加することによって、再生水として用いることができる。
また、この最終の透過膜モジュール９に供給された処理水中には、１ｍｇ／ｌ程度の濃度でオゾンが残留しているため、透過膜を通過するオゾンによって透過膜に付着する分解し切れなかった有機性物質を酸化しつつろ過する自己洗浄が行われ、透過膜の細孔の目詰まりが発生しにくく、薬品洗浄なしで長期間、高ろ過流束（約５ｍ／日）が可能となる。なお、オゾン反応槽１で色度成分は殆んどは酸化分解されるが、孔径を０．４５μｍ以下とすることにより、残りの色度成分は粒子状物質として透過膜モジュール９で捕捉される。
この捕捉された粒子状物質は、図３に示すように、逆圧水洗浄とエアスクラビングとを同時に行い、その洗浄間隔は１０〜２０分とすることで洗浄される。逆圧水洗浄とエアスクラビングの同時洗浄が終了後、直ちに、透過膜モジュール９内に滞留している処理水を強制的に透過膜モジュール９外に排出する。排出時間は４０〜６０秒とする。
また、この透過膜の材質としては、オゾンが残留しているため、オゾン耐性を有するポリフッ化ビニデン（ＰＶＤＦ）等のオゾン耐性膜を用いている。
【００１２】
次に、実際に行った実施例について述べる。

逆圧水洗浄とエアスクラビングの同時洗浄は１０分毎に３０秒間行い、透過膜モジュール９内滞留水の強制排水を６０秒行い、透過膜モジュール９のろ過流束５ｍ／日で３ヶ月以上薬品洗浄なしで連続運転できた。
この結果、オゾン反応槽１の出口では、修景用水、親水用水として用いる水質の基準を辛うじて達するレベルであるが、透過膜モジュール９で膜ろ過処理することにより、修景用水、親水用水の水質基準を十分にクリアすることができた。
【００１３】
なお、前述の各工程１Ａａ、４ａ、１ａ、９ａにおける水質が浄化される状態は、図４の特性図で示されるように、段階的に浄化されていることが明らかである。
【００１４】
また、前述の各工程１Ａａ、４ａにおける段階毎のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の低減状態は、次の表１の第１表に示されるとおりである。
【００１５】
【表１】

【００１６】
また、前述のオゾン反応処理工程１ａにおけるオゾン注入率と色度の変化の状態は、次の表２の第２表に示されるとおりであり、オゾン注入率１５ｍｇ／ｌ以上で０．４５μｍ以下の孔径の透過膜ろ過処理水で色度の低下が認められる。
【００１７】
【表２】

【００１８】
【発明の効果】
本発明による下水２次処理水の浄化方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、原水のオゾン処理を前処理と後処理の２系統に分け、前処理のプレオゾン処理工程におけるオゾン注入率を後処理の注入率よりも十分に低いレベルとすることにより、プレオゾン処理中にオゾンが消費され、生物膜ろ過槽入口では、ほぼオゾン濃度が０ｍｇ／ｌとなり、アンモニア性窒素や有機性物質等の除去が従来よりも確実となる。 また、生物膜ろ過後、オゾン処理し、溶存オゾン存在下で透過膜ろ過処理を行うとともに、逆圧水洗浄とエアスクラビングとを同時に行った後直ちに、強制排水を行い、粒子状物質を透過膜モジュール内より排出することにより、高ろ過流束（５ｍ／日）でも薬品洗浄しないで長期間連続して運転可能になった。この方法によればトイレ用水、修景用水、親水用水等の再生水としての水質基準を十分に満たすことができる処理水を効率的に造水することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による下水２次処理水の浄化方法を示す概略構成図である。
【図２】図１の構成の方法を示す工程図である。
【図３】図２における透過膜ろ過処理工程の逆圧水洗浄及びエアスクラビング手段を示す構成図である。
【図４】本発明における水質変化を示す特性図である。
【図５】第１従来例の浄化方法を示す構成図である。
【図６】第２従来例の浄化方法を示す構成図である。
【符号の説明】
１ａ オゾン反応処理工程
１Ａａ プレオゾン処理工程
２ａ オゾン
３ 下水２次処理水
４ａ 生物膜ろ過処理工程
８ 処理水
９ａ 透過膜ろ過処理工程

Claims (1)

1. 下水２次処理水(3)をプレオゾン注入槽 (1A) を用いて
   プレオゾン処理する第１の工程(1Aa)と、
   次いで生物膜ろ過槽 (4) を用いて生物膜ろ過処理する第２の工程(4a)と、
   次いでオゾン反応槽 (1) を用いてオゾン反応処理する第３の工程(1a)と、
   次いで透過膜モジュール (9) を用いて透過膜ろ過処理する第４の工程(9a)とを
   経て処理水(8)を得る下水２次処理水の浄化方法であって、
   前記第１の工程(1Aa)では、前記第２の工程(4a)の生物膜ろ過槽入口において残存オゾンを零とするように、前記下水２次処理水(3)に対して前記第３の工程 (1a) におけるオゾン注入率よりも低い１〜５ｍｇ／ｌの注入率でオゾンを注入するプレオゾン処理を行い、
   前記第３の工程(1a)では前記生物膜ろ過槽 (4) を経て得られた生物膜ろ過処理水にオゾンを注入し、前記第４の工程(9a)の前記透過膜モジュール (9) の入口において溶存オゾンを１〜１．５ｍｇ／ｌとし、前記第４の工程 (9a) ではオゾンに耐性を持ち膜孔径が０．４５μｍ以下の透過膜を用いてろ過することを特徴とする下水２次処理水の浄化方法。

Images