JP6103794B1 - 水処理方法および水処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1に係る技術は、原水中の有機物など、疎水性汚濁物質負荷が極端に上昇した場合には、急激な閉塞が生じる。このため、オゾン洗浄の都度、オゾン濃度を調整したところで、頻繁に洗浄しなければならないことに代わりはなく、やはり、長期間の安定したろ過が困難であった。
図1は、本発明の実施の形態1に係る水処理装置を、浸漬型膜分離活性汚泥法において適用する場合の水処理システム全体の構成を示した図である。図1中の水処理装置は、被処理水を生物処理槽4に導入するための被処理水導入配管1と、生物処理槽4内へ送風を行うための空気導入配管2とを備えている。空気導入配管2は、散気装置3と接続されている。
本実施の形態1における水処理装置は、分離膜を用いて被処理水をろ過する「ろ過工程」と、ろ過工程を中断し、疎水性有機膜へのオゾン含有流体の注入を行う「オゾン注入工程」(本発明に係る「逆洗工程」の一例)とを行う1サイクルを、繰り返す水処理方法である。
ろ過工程は、主に被処理水の分離膜5によるろ過操作と、処理水槽8に貯留された透過水28を用いた分離膜5の逆圧洗浄(以下、逆洗と称す)操作とを繰り返し実施する工程である。そこで、以下では、ろ過操作と逆洗操作に分けて説明するとともに、ろ過工程からオゾン注入工程への切り換え条件判断処理についても説明する。
被処理水は、被処理水導入配管1を介して、生物処理槽4に導入される。被処理水に含まれる有機物等の汚濁物質は、生物処理槽4に貯留された活性汚泥26により吸着、または分解され、被処理水中から除去され、この結果、被処理水は、浄化される。
所定時間経過した後、膜ろ過ポンプ7による吸引を停止し、バルブ20を閉じる。続いて、処理水送水ポンプ9を起動させると同時にバルブ21を開くことで、処理水槽8に貯留された透過水28が、逆洗配管10を介して分離膜5へと注入される。
膜間差圧を検知可能な手段として、例えば、圧力計を備えておき、この圧力計の値があらかじめ設定した値に到達したところで、ろ過工程を終え、オゾン注入工程に移行することができる。圧力計により検知された膜間差圧の値は、常時監視され、オゾン注入量指数算出器18へ転送される。
圧力計で検出された膜間差圧があらかじめ設定された許容値、例えば、5〜100KPaの間で設定された許容値に達した場合、もしくは超えた場合に、ろ過工程は、終了する。そして、ろ過工程終了後、オゾン注入工程が開始される。
オゾン注入工程においては、まず、オゾン発生装置12により発生したオゾンガスが、オゾン濃縮装置13へと移送され、オゾン濃縮装置13において濃縮される。その後、濃縮されたオゾンは、ガスとしてオゾン濃縮装置13から排出され、オゾン溶解装置14に注入される。オゾン溶解装置14には、前述の通り、透過水28が貯留されており、透過水28とオゾンガスとが接触することで、オゾン含有水が作製される。
オゾン溶解装置14で作製されたオゾン含有水は、オゾン注入配管27を介して、分離膜5へ注入される。注入の方法は、例えば、オゾン注入配管27上にポンプを設けるなどして、圧送してもよいし、オゾン溶解装置14を生物処理槽4の水面よりも高い位置に設置して、重力による注入を行ってもよい。
オゾン注入工程におけるオゾン注入量は、オゾン注入量計測器17によって計測される。オゾン注入量計測器17は、上述したように、少なくとも、オゾン注入配管27を流れるオゾン含有流体のオゾン濃度、流量、オゾン注入時間の各パラメータの計測を可能とする計測器35と、計測結果からオゾン注入量を算出する演算器36を備えている。
Q=C×F×Ti (1)
Q:オゾン注入量(mgO3)
C:オゾン濃度(mgO3/L)
F:オゾン含有流体流量(L/min)
Ti:オゾン注入時間(min)
本発明では、各サイクルのオゾン注入量Qとろ過工程実施時間Tsから得られる下式(2)のオゾン注入量指数Rが、下式(3)を満たすようにして、各サイクルのオゾン注入工程におけるオゾン注入条件が決定される。
R=Q/Ts (2)
Q1/Ts1≧Q2/Ts2 (3)
R:オゾン注入量指数(mgO3/min)
Q:オゾン注入量(mgO3)
Ts:ろ過工程実施時間(min)
Q1:前サイクルのオゾン注入量(mgO3)
Q2:当サイクルのオゾン注入量(mgO3)
Ts1:前サイクルのろ過工程実施時間(min)
Ts2:当サイクルのろ過工程実施時間(min)
[条件1]ろ過工程実施時間Tsに関しては、各サイクルで一定とし、オゾン注入量Qをサイクルが進むごとに、前回サイクル以下の値となるようにする。
[条件2]オゾン注入量Qに関しては、各サイクルで一定とし、ろ過工程実施時間Tsをサイクルが進むごとに、前回サイクル以上の値となるようにする。
[条件3]ろ過工程実施時間Tsおよびオゾン注入量Qともに、各サイクルで一定とする。
本実施の形態2では、オゾンによる不必要な洗浄をなくし、オゾン使用量の抑制を図ることのできる水処理装置について説明する。
・ろ過膜をオゾン含有水で洗浄することによって、未ろ過の状態にまで復元できる。
・膜ろ過工程と膜のオゾン含有水洗浄工程のサイクルを繰り返すほど、その洗浄時間やオゾン含有水濃度を前のサイクルと同等以下にできる。
・この結果、洗浄時間短縮によるろ過水取得量の増大を実現することができさらに、膜の目詰まりによる寿命を延長できる。
Qn/Tsn=(Qn+1)/(Tsn+1)
として、オゾン洗浄工程を制御することが可能である。一方、A−Bの値が25mg/L未満であれば、
Qn/Tsn>(Qn+1)/(Tsn+1)
として、オゾン洗浄工程を制御することが可能である。
図2に記載の水処理装置に対して、具体的なデータによる実施例により、本発明の効果を検証した。ただし、膜性状検知手段24は使用せず、膜間差圧検知手段25として圧力計を使用した。使用した膜は、PVDF製の精密ろ過膜を使用した中糸空膜モジュールであり、各条件で、ろ過工程実施時間の累計は、1800分に統一した。
<実施例1>
1回目の単位膜面積あたりのQが、1600mgO3/m2となるように、オゾン水濃度C、オゾン水流量F、オゾン注入時間Tiを設定して、分離膜5を洗浄した。その後、オゾン水濃度C、流量Fを一定として、オゾン注入時間Tiのみを変えて、ろ過と洗浄のサイクルを繰り返した。
1回目の単位膜面積あたりのQが、600mgO3/m2となるように、オゾン水濃度C、オゾン水流量F、オゾン注入時間Tiを設定して、分離膜5を洗浄した。その後、オゾン注入量Qを一定として、オゾン注入時間Tiのみを変えてろ過と洗浄のサイクルを繰り返した。
単位膜面積あたりのQが、600mgO3/m2となるように、オゾン水濃度C、オゾン水流量F、オゾン注入時間Tiを設定して、分離膜5を洗浄した。オゾン注入量指数Rを一定として、洗浄のサイクルを繰り返した。
単位膜面積あたりのQが36000mgO3/m2となるように、オゾン水濃度C、オゾン水流量F、オゾン注入時間Tiを設定して、分離膜5を1回洗浄した。続いて、超純水を満たした水槽内に分離膜5を移し、水温25℃での清水ろ過差圧を測定した。この比較例1による検証を行うことで、以下の表4の結果が得られた。
Claims (11)
- 分離膜の一次側から二次側へ向けて被処理水をろ過するろ過工程と、前記分離膜を前記二次側から前記一次側へ向けて洗浄する逆洗工程とを含むサイクルを繰り返す水処理方法において、
前記逆洗工程に用いるオゾンを前記分離膜へ注入するステップと、
繰り返した前記サイクルのうち、先のサイクルを第1サイクル、前記第1サイクルに続いて実施される後のサイクルを第2サイクルとしたとき、前記第2サイクルの際に注入する前記オゾンの注入量を、前記第1サイクルの際に注入した前記オゾンの注入量より少なくするステップと
を有し、
前記分離膜は疎水性であり、
前記処理水は、前記分離膜との親和性が高い汚濁物質を含み、
前記分離膜の親水化を促す
水処理方法。 - 前記第1サイクルにおける前記ろ過工程の実施時間と、前記第2サイクルにおける前記ろ過工程の実施時間とを同じ長さにする
請求項1に記載の水処理方法。 - 前記第2サイクルにおける前記ろ過工程の実施時間を、前記第1サイクルにおける前記ろ過工程の実施時間よりも短くする
請求項1に記載の水処理方法。 - 前記分離膜の膜間差圧値を検出するステップと、
検出した前記膜間差圧値に基づいて前記ろ過工程から前記逆洗工程へと移行させるステップと
をさらに有する請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理方法。 - 前記一次側の溶解性有機物濃度と前記二次側の溶解性有機物濃度との差を膜間差圧値として検出するステップと、
検出した前記膜間差圧値に基づいて前記ろ過工程から前記逆洗工程へと移行させるステップと
をさらに有する請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理方法。 - 超音波センサによる膜性状の測定結果から前記分離膜の目詰まり状態指標を算出するステップと、
算出した前記目詰まり状態指標に基づいて前記ろ過工程から前記逆洗工程へと移行させるステップと
をさらに有する請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理方法。 - 検知部による膜性状の検知結果から前記分離膜の目詰まり状態指標を算出するステップと、
算出した前記目詰まり状態指標に基づいて前記ろ過工程から前記逆洗工程へと移行させるステップと
をさらに有する請求項1から3のいずれか1項に記載の水処理方法。 - 前記ろ過工程においては、前記一次側に微生物群が存在し、前記二次側に処理水が存在し、
前記逆洗工程においては、前記一次側に微生物群が存在し、前記二次側にオゾン含有水が存在する
請求項1から7のいずれか1項に記載の水処理方法。 - 分離膜を用いて被処理水をろ過するろ過処理と、前記分離膜を洗浄する逆洗処理と、を含むサイクルを繰り返す水処理装置において、
前記逆洗処理に用いるオゾンを前記分離膜へ注入するオゾン注入部と、
前記オゾン注入部による前記分離膜への前記オゾンの注入量を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、繰り返した前記サイクルのうち、先のサイクルを第1サイクル、前記第1サイクルに続いて実施される後のサイクルを第2サイクルとしたとき、前記第2サイクルの際の前記オゾンの注入量を、前記第1サイクルの際の前記オゾンの注入量より少なくするように前記注入量を制御し、
前記分離膜は疎水性であり、
前記処理水は、前記分離膜との親和性が高い汚濁物質を含み、
前記分離膜の親水化を促す
水処理装置。 - 前記分離膜の膜間差圧を検出する膜間差圧検知器をさらに備え、
前記制御部は、前記膜間差圧検知器が検出した前記膜間差圧に基づいて、前記ろ過処理から前記逆洗処理に移行させるタイミングを制御する
請求項9に記載の水処理装置。 - 前記分離膜の膜性状を検知する検知器をさらに備え、
前記制御部は、前記検知器が検知した前記膜性状に基づいて、前記ろ過処理から前記逆洗処理に移行させるタイミングを制御する
請求項9に記載の水処理装置。
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