JP4536740B2 - 被処理水の処理方法および処理設備 - Google Patents

Description

本発明は、被処理水の処理方法および処理設備に関する。

従来、窒素化合物やそのイオンを含む有機性廃液や有機性固形物等は、嫌気性微生物を含む汚泥の存在下での嫌気性処理、生物学的な硝化および生物学的な脱窒を行ない、窒素化合物を除去する処理がなされている（例えば、特許文献１など）。また、前記特許文献１に記載の処理方法などを行なった場合、窒素化合物の除去後に得られた汚泥を含む処理水は、沈殿法または膜分離法（例えば、特許文献２など）による固液分離が施され、より清澄な処理水とされる。なかでも、膜分離法は、沈殿法に比べ、より清澄度の高い処理水を安定的に迅速に得ることができるため、固液分離の際に、多用されている。

しかしながら、前記特許文献２に記載の方法のように、膜分離法による固液分離を行なう場合、窒素化合物含有廃液の組成によっては、膜分離槽内で散気させながら膜分離を行なうと、膜分離槽内の液中に溶解していた二酸化炭素が大気中に移行されて膜分離槽内液のｐＨが上昇し塩類の溶解度が低下するため、膜表面などにスケールが生じ、膜分離の処理効率が著しく低下することがあるという欠点がある。また、前記特許文献１に記載の処理方法では、上述のように、膜表面などにおいて、スケールが発生した場合には、膜表面の薬品洗浄頻度が増加し、処理に要するコストが増大するという欠点がある。さらには、膜表面へのスケーリング及び薬品洗浄頻度の増加により、膜の寿命も短くなり、膜の交換コストも増大するという欠点がある。
特開２００３−７１４９７号公報 特開２００５−１１８７１９号公報

本発明は、例えば、被処理水中にリン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する場合でも、脱窒処理後の膜分離に際して、膜表面などにおけるリン酸塩の析出を抑制することができる、被処理水の処理方法を提供することを１つの課題とする。また、本発明は、例えば、被処理水中にリン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する場合でも、当該被処理水の処理設備の使用に伴う膜の薬品洗浄の頻度を低減できる、被処理水の処理設備を提供することを他の課題とする。

本発明は、リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する被処理水を、脱窒槽で処理して得られた脱窒処理水を膜分離槽内で散気させながら処理するに際して、
該膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度を、該脱窒槽内の被処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度以上となる条件下で膜分離を行なうことを特徴とする、被処理水の処理方法に関する。また、本発明は、リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンと金属イオンと窒素化合物またはそのイオンとを含有する被処理水を脱窒させるための脱窒槽と、
該脱窒槽で処理して得られた脱窒処理水を、散気させながら、膜により固液分離させるための膜分離槽と、
該膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度を、該脱窒槽内の被処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度以上となるように調整するための調整手段と、
を備えてなる、被処理水の処理設備に関する。

本発明の被処理水の処理方法によれば、膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度を、脱窒槽内の被処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度以上となる条件下で膜分離が行なわれるため、例えば、被処理水中にリン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する場合でも、脱窒処理後の膜分離に際して、膜表面などにおけるリン酸塩の析出を抑制することができるという優れた効果を奏する。また、本発明の被処理水の処理設備は、膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度を、脱窒槽内の被処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度以上となるように調整するための調整手段を備えているため、本発明の被処理水の処理設備によれば、例えば、被処理水中にリン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する場合でも、当該被処理水の処理設備の使用に伴う膜の薬品洗浄の頻度を低減できるという優れた効果を奏する。

本発明の被処理水の処理方法は、前記のように、リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する被処理水を、脱窒槽で処理して得られた脱窒処理水を膜分離槽内で散気させながら処理するに際して、
該膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度を、該脱窒槽内の被処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度以上となる条件下で膜分離を行なうことを特徴とする方法である。

前記被処理水としては、特に限定されないが、例えば、有機性廃水（下水、工場排水等）及び、この生物処理に伴い発生する汚泥、し尿、糞尿、生ごみ、焼酎かすなどの有機性廃棄物を含有した廃水原水、該廃水原水をメタン発酵などを介して分解処理して得られた分解処理水、ごみ埋立地から発生する溶出水（埋立地浸出水）などが挙げられる。本発明の被処理水の処理方法によれば、被処理水が、リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有した被処理水である場合、脱窒処理後の膜分離に際して、膜におけるスケールの発生を抑制することができる。

本発明の被処理水の処理方法によれば、前記被処理水を、脱窒槽で処理して得られた脱窒処理水を膜分離槽内で散気させながら処理するに際して、該膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度を、該脱窒槽内の被処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度以上となる条件下で膜分離が行なわれるため、脱窒処理後の膜分離に際して、膜におけるスケールの発生を抑制することができるという優れた効果を発揮する。さらに膜表面の薬品洗浄頻度を低減でき（洗浄に要するコストを低減でき）、膜の寿命も維持できる（膜の交換コストも抑えることができる）という優れた効果を発揮する。

前記リン酸塩としては、特に限定されないが、例えば、リン酸マグネシウム、リン酸マグネシウムアンモニウム、リン酸カルシウム、リン酸ナトリウムなどが挙げられる。かかるリン酸塩は、脱窒反応の後に得られる脱窒処理水中に析出しうる塩である。なかでも、本発明の被処理水の処理方法は、リン酸塩がリン酸マグネシウムである場合、少ない頻度のｐＨの調整で広い範囲の溶解度調整が可能である点で有利である。

本明細書において、「リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオン」とは、リン酸塩が、溶液、例えば、水に溶解した際に生じるリン酸イオンと金属イオンとを意図する。前記金属イオンとしては、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオンなどが挙げられる。

前記窒素化合物としては、特に限定されないが、例えば、アンモニア、亜硝酸、硝酸などが挙げられる。

前記窒素化合物に対応するイオンとしては、特に限定されないが、例えば、アンモニウムイオン、亜硝酸イオン、硝酸イオンなどが挙げられる。

本明細書において、前記「溶解度」とは、一定温度で、溶媒１００ｇに溶ける溶質の質量（ｇ）で表わされる値をいう。前記膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度は、ｐＨ、温度条件を変え、各条件における溶液中の溶解リン酸塩濃度を測定することにより求められる。また、前記脱窒槽内の被処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度は、ｐＨ、温度条件を変え、各条件における溶液中の溶解リン酸塩濃度を測定することにより求められる。

本発明の被処理水の処理方法においては、前記膜分離における条件の調整は、前記膜分離槽内の液相のｐＨを、少なくとも前記脱窒槽内の液相のｐＨと同じになるように調整すること（以下、「方法１」ともいう）、または該膜分離槽内の液相の温度を、該脱窒槽内の液相の温度に対して、異なるように調整すること（以下、「方法２」ともいう）により行なわれうる。

前記方法１において、膜分離槽内の液相のｐＨの調整は、硫酸、塩酸などのｐＨ調整剤を、前記膜分離槽内に添加すること；前記脱窒槽で得られた脱窒処理水が膜分離槽に導入される前に該ｐＨ調整剤を脱窒処理水に添加することなどにより行われうる。前記リン酸塩が、例えば、リン酸マグネシウムである場合、硫酸を脱窒処理水に添加して脱窒槽と同じｐＨまたはそれ以下になるように調整すればよい。

また、前記方法２において、膜分離槽内の液相の温度の調整は、膜分離槽内の液相の温度を、該脱窒槽内の液相の温度に対して、異なるように調整するための温度調整手段を用いることにより行なわれる。前記温度調整手段は、例えば、冷熱媒体を流通させる外套を膜分離槽に周設したり、冷熱媒体を流通させる配管を膜分離槽内に設置したり、膜分離槽内の液を熱交換するための熱交換器を膜分離槽の外部に設置したりすればよい。前記リン酸塩が、例えば、リン酸マグネシウムである場合、膜分離槽内の液相の温度を、脱窒槽内の液相の温度に比べ、低くなるように調整すればよい。

本発明の被処理水の処理方法は、例えば、メタン発酵などの嫌気性生物処理；硝化、脱窒などの生物学的脱窒素処理；活性汚泥法などによる有機物の好気性生物処理；凝集沈殿などによる脱リン処理などのプロセスをさらに含みうる。本発明の被処理水の処理方法としては、具体的には、例えば、
リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する被処理水を、脱窒槽内で生物学的に（脱窒菌により）脱窒させ、脱窒処理水を得るステップ（以下、「脱窒ステップ」ともいう）、および
前記脱窒ステップで得られた脱窒処理水を、散気させながら、膜分離槽内で処理するに際して、該膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度を、該脱窒槽内の被処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度以上となる条件下で膜により固液分離を行なうステップ（以下、「膜分離ステップ」ともいう）
を含む方法；
リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する被処理水を、嫌気性生物処理槽内で、メタン発酵などの嫌気性生物処理で分解させ、嫌気性生物処理水を得るステップ（以下、「嫌気性生物処理ステップ」ともいう）、
前記嫌気性生物処理ステップで得られた嫌気性生物処理水と後述する硝化処理水の一部とを第一脱窒槽内に投入し、第一脱窒槽内で、硝化処理水中の硝酸態窒素を、嫌気性生物処理水中の水素供与体を利用して生物学的に脱窒させ、第一脱窒処理水を得るステップ（以下、「第一脱窒ステップ」という）、
前記第一脱窒ステップで得られた第一脱窒処理水を、硝化槽内で生物学的に硝化させ、硝化処理水を得るステップ（以下、「硝化ステップ」という）、
前記硝化ステップで得られた硝化処理水を、脱窒槽内で生物学的に脱窒させ、脱窒処理水を得るステップ（以下、「脱窒ステップ」ともいう）、
前記脱窒ステップで得られた脱窒処理水を、散気させながら、膜分離槽内で処理するに際して、該膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度を、該脱窒槽内の被処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度以上となる条件下で膜により固液分離を行なうステップ（以下、「膜分離ステップ」ともいう）、および
前記膜分離ステップで得られた膜分離処理水を、脱リン槽内で脱リンさせるステップ（以下、「脱リンステップ」ともいう）
を含む方法などが挙げられる。

本発明の被処理水の処理設備は、リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンと金属イオンと窒素化合物またはそのイオンとを含有する被処理水を脱窒させるための脱窒槽と、
該脱窒槽で処理して得られた脱窒処理水を、散気させながら、膜により固液分離させるための膜分離槽と、
該膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度を、該脱窒槽内の被処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度以上となるように調整するための調整手段と、
を備えた処理設備である。

本発明の被処理水の処理設備は、膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度を、脱窒槽内の被処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度以上となるように調整するための調整手段を備えているため、例えば、被処理水中にリン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する場合でも、当該被処理水の処理設備の使用に伴う膜の薬品洗浄の頻度を低減できるという優れた効果を発揮する。さらに、本発明の被処理水の処理設備は、膜の寿命も維持できる（膜の交換コストも抑えることができる）という優れた効果を発揮する。

本発明の被処理水の処理設備において、前記調整手段としては、具体的には、膜分離槽内の液相のｐＨを、該脱窒槽内の液相のｐＨと同じになるように調整するためのｐＨ調整手段、膜分離槽内の液相の温度を、該脱窒槽内の液相の温度に対して、異なるように調整するための温度調整手段が挙げられる。

前記調整手段が、ｐＨ調整手段である場合、該ｐＨ調整手段は、該脱窒槽から該膜分離槽に導入された該脱窒処理水のｐＨを該膜分離槽内で調整するように配置されてもよい。

前記ｐＨ調整手段は、前段の脱窒槽と後段の膜分離槽とに、それぞれｐＨ測定電極を設置し、膜分離槽内の液相のｐＨが脱窒槽内の液相のｐＨと同等またはそれより低い値になるようにｐＨ調整剤の酸を注入する手段による。なお、ｐＨ調整剤の注入は、例えば、定量ポンプ（ダイヤフラムポンプ等）等より、設定ｐＨ値まで自動注入することにより行なわれる。

前記調整手段が、温度調整手段である場合、該温度調整手段は、例えば、膜分離槽に周設されうる。

前記温度調整手段は、前段の脱窒槽と後段の膜分離槽とに、それぞれ温度測定器を設置し、膜分離槽内の液温が脱窒槽内の液温と異なるように温度調整できる手段であればよい。前記温度調整手段としては、例えば、冷熱媒体を流通させる外套、冷熱媒体を流通させる配管、膜分離槽内の液を熱交換するための熱交換器を膜分離槽などが挙げられる。前記冷熱媒体を流通させる外套は、例えば、膜分離槽に周設されうる。また、前記冷熱媒体を流通させる配管は、例えば、膜分離槽内に設置されうる。さらに、前記膜分離槽内の液を熱交換するための熱交換器は、膜分離槽の外部に設置されうる。前記温度調整手段が熱交換器である場合、例えば、膜分離槽内液の液温を下げる場合、該熱交換器により冷却水と膜分離槽内液の熱交換が行なわれ、それにより、膜分離槽内液の液温が、設定温度まで自動的に低下する。

本発明の被処理水の処理設備の実施態様の一例としては、例えば、図１〜３に概略的に示される被処理水の処理設備などが挙げられる。以下、図１〜３それぞれに示される実施態様の被処理水の処理設備を一例として挙げて説明するが、本発明は、かかる実施態様に限定されるものではない。

図１に示される被処理水の処理設備１は、リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する被処理水をメタン発酵により処理するためのメタン発酵槽２と、
メタン発酵槽２で得られたメタン発酵処理水中の有機物を水素供与体として利用して、後述する硝化槽４で得られた硝化処理水の一部の硝酸態窒素を生物学的に脱窒するための第１脱窒槽３と、
第１脱窒槽３で得られた脱窒処理水を生物学的に硝化するための硝化槽４と、
硝化槽４で得られた硝化処理水を生物学的に脱窒するための第２脱窒槽５と、
第２脱窒槽５で得られた脱窒処理水を散気させながら膜により固液分離を行なうための膜分離槽６と、
膜分離槽６で分離された膜分離処理水からリンを除去するための脱リン槽７と
を備えたものである。また、前記膜分離槽内には固液分離を行なうための膜分離装置１０３と膜分離装置１０３の膜面に気泡を散気して膜面洗浄するための散気装置１０２とが設置されており、さらに該膜分離槽外には、該膜分離槽６内の脱窒処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度を、第２脱窒槽５内の硝化処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度以上となるように調整するためのｐＨ調整手段１０１aが付帯されている。

図１に示される被処理水の処理設備１では、リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する被処理水が、メタン発酵槽２に導入されて、該被処理水がメタン発酵により処理され、
該メタン発酵槽２から排出されたメタン発酵処理水が、必要により、夾雑物が除かれ、第１脱窒槽３に導入されるとともに、硝化槽４で得られた硝化処理水の一部が第１脱窒槽３に導入されて、該メタン発酵処理水中の有機物を水素供与体として利用して硝化処理水中の硝酸態窒素が生物学的に脱窒され、
該第１脱窒槽３から排出された脱窒処理水が、硝化槽４に導入されて、該脱窒処理水が生物学的に硝化され、
該硝化槽４から排出された硝化処理水が、第２脱窒槽５に導入されて、該硝化処理水が生物学的に脱窒され、
該第２脱窒槽５から排出された脱窒処理水が、膜分離槽６に導入され、該膜分離槽６内の脱窒処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度が、第２脱窒槽５内の硝化処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度以上となるように膜分離槽６内の液相のｐＨがｐＨ調整手段１０１ａにより調整され、膜面洗浄のために散気装置１０２により散気されながら、該膜分離装置１０３の膜により、固液分離が行なわれ、
該膜分離槽で得られた膜分離処理水が、脱リン槽７に導入されて、例えば、リン酸イオンと反応して固形塩を生成する薬剤を添加することにより脱リンされるように配置された構成を有する。したがって、図１に示される被処理水の処理設備１によれば、膜分離槽中の膜分離装置の膜におけるスケールの発生を抑制することができる。

なお、脱リン槽７にて薬剤（例えば、消石灰）を添加することにより脱リンされた処理水は、酸を添加することによりｐＨ調整された後、系外へ放流されることになる。前記被処理水の処理設備１では、膜分離槽でｐＨ調整剤の酸が添加されるため、脱リン工程後のｐＨ調整剤の添加量がその分低減できるという優れた効果を発揮する。

図１に示される被処理水の処理設備１において、ｐＨ調整手段１０１ａは、第２脱窒槽５から脱窒処理水が導入され、膜分離槽６内の液相に対するリン酸塩の溶解度が、第２脱窒槽５内の硝化処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度以上となるｐＨとなるように調整されればよい。これにより、図１に示される被処理水の処理設備１によれば、膜分離槽６内の膜分離装置１０３の膜表面におけるスケールの発生を抑制することができるという優れた効果が発揮される。ｐＨ調整手段１０１ａは、第２脱窒槽５内の液相のｐＨを測定する第２脱窒槽ｐＨ計２０１と、膜分離槽６内の液相のｐＨを測定する膜分離槽ｐＨ計２０２と、膜分離槽６内の液相にｐＨ調整剤を添加するためのｐＨ調整剤槽２０３ａおよびｐＨ調整剤添加手段２０４ａ（本実施形態ではポンプ）と、第２脱窒槽ｐＨ計２０１および膜分離槽ｐＨ計２０２の測定値に基づき、ｐＨ調整剤添加手段２０４ａを制御するための制御装置２０５とを備えている。

図２に示される被処理水の処理設備１は、第２脱窒槽５と膜分離槽６との間にｐＨ調整槽８が配置され、
該第２脱窒槽５から排出された脱窒処理水が、ｐＨ調整槽８に導入されて、該膜分離槽６内の脱窒処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度が、該第２脱窒槽５内の硝化処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度以上となるように該膜分離槽６内の液相のｐＨが調整され、得られたｐＨ調整水が、膜分離槽６に導入され、散気装置１０２により散気されながら、該膜分離装置１０３の膜により、固液分離が行なわれるように配置された構成を有する点で、図１に示される被処理水の処理設備１とは異なるものである。

ｐＨ調整手段１０１ｂは、第２脱窒槽５内の液相のｐＨを測定する第２脱窒槽ｐＨ計２０１と、膜分離槽６内の液相のｐＨを測定する膜分離槽ｐＨ計２０２と、ｐＨ調整槽８内の液相にｐＨ調整剤を添加するためのｐＨ調整剤槽２０３ｂおよびｐＨ調整剤添加手段２０４ｂ（本実施形態ではポンプ）と、第２脱窒槽ｐＨ計２０１および膜分離槽ｐＨ計２０２の測定値に基づき、ｐＨ調整剤添加手段２０４ｂを制御するための制御装置２０４ｂとを備えている。

図３に示される被処理水の処理設備１は、リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する被処理水をメタン発酵により処理するためのメタン発酵槽２と、
メタン発酵槽２で得られたメタン発酵処理水中の有機物を水素供与体として利用して、後述する硝化槽４で得られた硝化処理水の一部の硝酸態窒素を生物学的に脱窒するための第１脱窒槽３と、
第１脱窒槽３で得られた脱窒処理水を生物学的に硝化するための硝化槽４と、
硝化槽４で得られた硝化処理水を生物学的に脱窒するための第２脱窒槽５と、
第２脱窒槽５で得られた脱窒処理水を散気させながら膜により固液分離を行なうための膜分離槽６と、
膜分離槽６で分離された膜分離処理水からリンを除去するための脱リン槽７と
を備えたものである。

また、膜分離槽内には固液分離を行なうための膜分離装置１０３と膜分離装置１０３の膜面に気泡を散気し膜面洗浄するための散気装置１０２とが設置されており、さらに該膜分離槽には該膜分離槽６内の脱窒処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度を、第２脱窒槽５内の硝化処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度以上となるように調整するための温度調整手段１０１ｃの一部を構成する、冷熱媒体が供給される外套（ジャケット）が周設されている。前記温度調整手段１０１ｃは、前記外套（ジャケット）以外に、第２脱窒槽５の内部の液相の温度を測定する温度計３０１と、膜分離槽６の内部の液相の温度を測定する温度計３０２と、外套（ジャケット）へ冷熱媒体を供給する冷熱媒体供給手段３０３と、冷熱媒体供給手段の運転を制御する制御装置３０４とを備えている。また、外套（ジャケット）への冷熱媒体供給手段３０３からの冷熱媒体の供給量、温度などは、温度計３０１と温度計３０２とにより測定された温度に基づき、制御装置３０４により制御される。

図３に示される被処理水の処理設備１では、
リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有してもよい被処理水が、メタン発酵槽２に導入されて、該被処理水がメタン発酵により処理され、
該メタン発酵槽２から排出されたメタン発酵処理水が、必要により、夾雑物が除かれ、第１脱窒槽３に導入されるとともに、硝化槽４で得られた硝化処理水の一部が第１脱窒槽３に導入されて、該メタン発酵処理水中の有機物を水素供与体として利用して硝化処理水中の硝酸態窒素が生物学的に脱窒され、
該第１脱窒槽３から排出された脱窒処理水が、硝化槽４に導入されて、該脱窒処理水が生物学的に硝化され、
該硝化槽４から排出された硝化処理水が、第２脱窒槽５に導入されて、該硝化処理水が生物学的に脱窒され、
該第２脱窒槽５から排出された脱窒処理水が、第２脱窒槽５内の硝化処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度以上となるように、該温度調節手段１０１ｃにより内部の液相の温度が調整された膜分離槽６に導入され、散気装置１０２により散気されながら、該膜分離装置１０３の膜により、固液分離が行なわれ、
該膜分離槽６で得られた膜分離処理水が、脱リン槽７に導入されて、例えば、リン酸イオンと反応して固形塩を生成する薬剤を添加することにより脱リンされるように配置された構成を有する。したがって、図３に示される被処理水の処理設備１によれば、膜分離槽中の膜分離装置の膜におけるスケールの発生を抑制することができる。

図３に示される被処理水の処理設備１において、温度調整手段１０１ｃの配置は、膜分離槽６の内部の液相の温度が、第２脱窒槽５内の硝化処理水を含む液相に対するリン酸塩の溶解度以上となるように温度が調整されるような配置であればよい。これにより、図３に示される被処理水の処理設備１によれば、膜分離槽６内の膜分離装置１０３の膜表面におけるスケールの発生を抑制することができるという優れた効果が発揮される。

なお、本発明に適用される膜分離装置１０３には、膜の種類としては、限外ろ過（ＵＦ）膜、精密ろ過（ＭＦ）膜等、形式としては中空糸膜、平膜等、また、膜の材質としては、フッ素樹脂（例えば、ＰＶＤＦ等）、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられるが、特に限定されるものではない。

以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
図４に示される被処理水の処理設備１において、被処理水（原水）、第１脱窒槽３、硝化槽４（４ａ〜４ｃ）、第２脱窒槽５（本発明における脱窒槽）および膜分離槽６それぞれの液相のｐＨ、該液相中におけるカルシウムイオン濃度、マグネシウムイオン濃度、硫酸イオン濃度およびリン酸イオン濃度それぞれを測定した。なお、カルシウムイオン濃度は、フレーム原子吸光分析法（ＪＩＳ Ｋ０１０２ ５０．２）により測定した。マグネシウムイオン濃度は、フレーム原子吸光分析法（ＪＩＳ Ｋ０１０２ ５１．２）により測定した。硫酸イオン濃度は、イオンクロマトグラフ分析法（ＪＩＳ Ｋ０１０２ ４１．３）により測定した。リン酸イオン濃度は、モリブデン青（アスコルビン酸還元）吸光光度法（ＪＩＳ Ｋ０１０２ ４６．１．１）により測定した。なお、原水は、生ゴミ、糞尿及び下水汚泥の混合物のメタン発酵処理水であり、膜分離槽６の膜分離装置１０３の膜表面にはスケールが発生していた。また、膜分離装置１０３には、ＭＦ膜（ＰＶＤＦ製中空糸膜）を使用した。その結果を、図５および図６に示す。図５および図６中、ＤＮ１は、第１脱窒槽３、Ｎ１は、硝化槽４ａ、Ｎ２は、硝化槽４ｂ、Ｎ３は、硝化槽４ｃ、ＤＮ２は、第２脱窒槽５を示す。

その結果、図５および図６に示されるように、第２脱窒槽５から膜分離槽６にいたるわずかなｐＨの変化で、マグネシウムイオン濃度（図５の凡例：黒四角）およびリン酸イオン濃度（図６の凡例：黒三角）が減少しているため、膜分離槽６において、リン酸マグネシウムが析出していることが考えられる。したがって、膜分離槽６におけるリン酸マグネシウムの溶解度を高く維持することにより、膜分離槽６の膜分離装置１０３の膜表面でのスケールの発生を抑制できることが示唆される。

（実施例２）
図４に示される被処理水の処理設備１における膜分離槽６内の膜分離装置１０３の膜表面を、エネルギー分散型蛍光Ｘ線分析装置（商品名：ＥＭＡＸ−５７７０Ｗ、堀場製作所社製）を用いて、加速電圧：１５ｋＶ、分析方法：ポイント分析、測定時間：１００秒の条件で分析した。その結果を、図７に示す。

その結果、図７に示されるように、膜表面には、マグネシウム、リン、および酸素が存在し、膜の成分である炭素、フッ素は検出されず、被処理水に含まれる他の成分であるカルシウム、硫黄および窒素も検出されないことがわかる。したがって、スケールの成分は、リン酸マグネシウムであることが示唆される。

（試験例１）
図４に示される被処理水の処理設備１の第２脱窒槽５および膜分離槽６それぞれの液相のｐＨおよび温度を測定した。第２脱窒槽５の液相のｐＨは、７．８であり、温度は、４０℃であり、膜分離槽６の液相のｐＨは、８．１であり、温度は、４０℃であった。

また、このときの第２脱窒槽５および膜分離槽６それぞれの液相中のリン酸マグネシウムの溶解度を測定した。その結果、第２脱窒槽５の液相中のリン酸マグネシウムの溶解度は、２８１ｍｇ／ｌ、膜分離槽６の液相のリン酸マグネシウムの溶解度は、２５２ｍｇ／ｌであった。

ついで、前記処理設備１の膜分離槽６の液相の温度を変化させず（液温４０℃）に、膜分離槽６の液相に硫酸（濃度：１０重量％）を添加して、第２脱窒槽５の液相のｐＨと同じｐＨ（ｐＨ７．８）になるように調整した。その後、リン酸マグネシウムの溶解度およびリン酸マグネシウム析出量を測定した。これらの結果（膜分離槽６の液相のリン酸マグネシウムの溶解度およびリン酸マグネシウム析出量）ならびに膜分離槽６の液相の温度およびｐＨを表１に示す。

（試験例２）
試験例１と同様に、まず、図４に示される被処理水の処理設備１の第２脱窒槽５および膜分離槽６それぞれの液相のｐＨおよび温度を測定した。第２脱窒槽５の液相のｐＨは、７．８であり、温度は、４０℃であった。また、膜分離槽６の液相のｐＨは、８．１であり、温度は、４０℃であった。また、このときの第２脱窒槽５および膜分離槽６それぞれの液相中のリン酸マグネシウムの溶解度を測定した。第２脱窒槽５の液相のリン酸マグネシウムの溶解度は、２８１ｍｇ／ｌ、膜分離槽６の液相のリン酸マグネシウムの溶解度は、２５２ｍｇ／ｌであった。

ついで、前記処理設備１の膜分離槽６の液相のｐＨは変化させず（ｐＨ８．１）、膜分離槽６の液相の温度を、膜分離槽６の液を熱交換器に流通させ冷却した後、冷却された液を膜分離槽へ返送することにより、第２脱窒槽５の液相の温度より１０℃低い温度（３０℃）に調整した。その後、リン酸マグネシウムの溶解度を測定した。これらの結果（膜分離槽６の液相のリン酸マグネシウムの溶解度およびリン酸マグネシウム析出量）ならびに膜分離槽６の液相の温度およびｐＨを表２に示す。

その結果、膜分離槽６の液相のｐＨを第２脱窒槽５と同等以下に調整することにより、膜分離槽６内の膜分離装置１０３の膜表面におけるスケールの発生を防ぐことができることがわかる。また、第２脱窒槽５の液相の温度が２０〜４０℃の範囲、即ち、生物学的脱窒処理が行われる温度範囲であれば、膜分離槽６の液相の温度を第２脱窒槽５より１０℃以上低く調整することにより、膜分離槽６内の膜分離装置１０３の膜表面におけるスケールの発生を防ぐことができることがわかる。

本発明は、例えば、リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンと、窒素化合物またはそれに対応するイオンとを含有する場合もあるような廃液の水処理に利用することができる。

図１は、本発明の被処理水の処理設備の一実施態様を示す概略図である。 図２は、本発明の被処理水の処理設備の一実施態様を示す概略図である。 図３は、本発明の被処理水の処理設備の一実施態様を示す概略図である。 図４は、被処理水の処理設備の例を示す概略図である。 図５は、被処理水（原水）、図４に示される被処理水の処理設備１の第１脱窒槽３、硝化槽４（４ａ〜４ｃ）、第２脱窒槽５および膜分離槽６それぞれの液相のｐＨ（凡例：黒丸）、該液相中におけるカルシウムイオン濃度（凡例：黒三角）、およびマグネシウムイオン濃度（凡例：黒四角）それぞれの変動を示す図である。図中、ＤＮ１は、第１脱窒槽３、Ｎ１は、硝化槽４ａ、Ｎ２は、硝化槽４ｂ、Ｎ３は、硝化槽４ｃ、ＤＮ２は、第２脱窒槽５を示す。 図６は、被処理水（原水）、図４に示される被処理水の処理設備１の第１脱窒槽３、硝化槽４（４ａ〜４ｃ）、第２脱窒槽５および膜分離槽６それぞれの液相のｐＨ（凡例：黒丸）、該液相中における硫酸イオン濃度（凡例：黒三角）およびリン酸イオン濃度（凡例：黒四角）それぞれの変動を示す図である。図中、ＤＮ１は、第１脱窒槽３、Ｎ１は、硝化槽４ａ、Ｎ２は、硝化槽４ｂ、Ｎ３は、硝化槽４ｃ、ＤＮ２は、第２脱窒槽５を示す。 図７は、図４に示される被処理水の処理設備１の膜分離槽６内の膜分離装置１０３の膜表面のエネルギー分散型蛍光Ｘ線分析結果を示す図である。

符号の説明

１ 被処理水の処理設備
２ メタン発酵槽
３ 第１脱窒槽
４ 硝化槽
５ 第２脱窒槽
６ 膜分離槽
１０１ 調整手段
１０２ 散気装置
１０３ 膜分離装置

Claims (8)

1. リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンおよび金属イオンを、アンモニア、亜硝酸、硝酸、又は、これらのイオンともに含有する被処理水を脱窒槽で処理して得られた脱窒処理水を、該脱窒処理水に溶解している二酸化炭素が散気によって除去される膜分離槽内で前記散気をさせながら膜分離処理するに際して、
   該膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度を、該脱窒槽内の被処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度以上となる条件下で膜分離を行なうことを特徴とする、被処理水の処理方法。
2. 該膜分離槽内の液相のｐＨを、少なくとも該脱窒槽内の液相のｐＨと同じになるように調整する、請求項１記載の被処理水の処理方法。
3. 該膜分離槽内の液相の温度を、該脱窒槽内の液相の温度に対して、異なるように調整する、請求項１記載の被処理水の処理方法。
4. リン酸塩または該リン酸塩から生じうるリン酸イオンと金属イオンを、アンモニア、亜硝酸、硝酸、又は、これらのイオンともに含有する被処理水を脱窒させるための脱窒槽と、
   該脱窒槽で処理して得られた脱窒処理水を、散気によって該脱窒処理水に溶解している二酸化炭素を除去させながら、膜により固液分離させるための膜分離槽と、
   該膜分離槽内の脱窒処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度を、該脱窒槽内の被処理水を含む液相に対する該リン酸塩の溶解度以上となるように調整するための調整手段と、
   を備えてなる、被処理水の処理設備。
5. 該調整手段が、該膜分離槽内の液相のｐＨを、該脱窒槽内の液相のｐＨと同じになるように調整するためのｐＨ調整手段である、請求項４記載の被処理水の処理設備。
6. 該ｐＨ調整手段が、該脱窒槽から該膜分離槽に導入された脱窒処理水のｐＨを該膜分離槽内で調整するように配置されてなる、請求項５記載の被処理水の処理設備。
7. 該調整手段が、該膜分離槽内の液相の温度を、該脱窒槽内の液相の温度に対して、異なるように調整するための温度調整手段である、請求項４記載の被処理水の処理設備。
8. 該温度調整手段が、該膜分離槽に周設されてなる、請求項７記載の被処理水の処理設備。

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