JP6118668B2 - 水処理システム - Google Patents

Description

本発明は、水処理システムに関し、特に海水から淡水を製造する際に用いて好適な水処理システムに関する。

例えば砂漠地帯や離島、発展途上国、大量の淡水を要する工業地帯など、河川や湖沼等の淡水源がないあるいは十分に確保できず、気候特性によって雨水に依存することもできず、慢性的または季節的に深刻な水不足が生じる地域がある。このような地域の一部では、大量に存在する海水を処理して淡水（飲料水）を造りだすことが行われ、この淡水の製造手法として、海水を中空糸膜やスパイラル膜などの逆浸透膜（ＲＯ膜：Reverse Osmosis Membrane）に通し、淡水を漉し出す方法が多用されている。

一方、海水から淡水を製造する際には、逆浸透膜に浸透させる前に海水を前処理する必要がある。この前処理では、一般に、海水を取水する取水口や配管、水路に藻類や貝類等の生物付着を防止するために、次亜塩素酸などの酸化剤を添加する。また、塩化第二鉄などの無機凝集剤、またはＰＡＣなどの高分子凝集剤を添加して、海水中の微粒子やコロイドなどの懸濁物を凝集させ、砂ろ過器やカートリッジフィルター装置（ＣＦ）でろ過して、予め、海水中の懸濁物を除去するようにしている。

また、塩素系の酸化剤が残留すると、逆浸透膜の酸化を招き、これに伴って逆浸透膜の膜性能の低下が生じるため、逆浸透膜に海水が透過する前に重亜硫酸ソーダ（ＳＢＳ）などの還元剤を、酸化還元電位を計測しながら添加し、中和処理するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

このような海水の前処理を行うことによって、海水を取水する取水口や配管、水路などへの生物付着を防止し、また、生物の繁殖や懸濁物の目詰まりによる逆浸透膜の膜性能の早期低下（ファウリング）を防止し、効率的且つ経済的に淡水を製造することが可能になる。

特開２００８−２９６１８８号公報

ここで、本願の出願人は、砂ろ過器の替わりに、砂などの担体（ろ材）の表面に生物膜を形成させた生物膜処理装置（生物膜ろ過装置）を用いた水処理技術（海水からの淡水製造技術）に関する出願を既に行っている（特願２０１１−２６２５０７）。そして、この生物膜処理装置では、生物膜の微生物が海水中の懸濁物の除去（捕捉、分解）に重要な働きをし、これに伴いろ過性能を維持できるため、上記従来の水処理システムに対し、凝集剤等の薬品を使用することなく、より効率的且つ経済的に淡水を製造することが可能になる。

この一方で、生物膜処理装置を備えた上記の水処理システムでは、点検や不測の事態等でシステムプラントが停止した際に、生物膜処理装置への海水の通水が遮断される。このため、停止からある程度長い時間が経過すると、生物膜処理装置内が嫌気状態になり、生物膜の微生物の活性が低下し、さらに生物膜の微生物が死滅し、運転を再開した際に所定の生物膜処理装置の生物膜の膜性能、ろ過性能が得られなくなるおそれがあるという点で、改善の余地が残されていた。

本発明の水処理システムは、被処理水を溶質濃度が高い濃縮水と淡水に分離するための逆浸透膜装置を備えた水処理システムであって、表面に生物膜を形成した担体を備え、前記逆浸透膜装置に透過させる前の被処理水を処理する生物膜処理装置と、新たな被処理水の取り込みが停止した際に稼働して、前記生物膜処理装置の被処理水排出口側から被処理水供給口側、あるいは前記被処理水供給口側から前記被処理水排出口側に、前記生物膜処理装置に既に取り込まれた前記被処理水を供給して循環させる被処理水停止時循環手段と、予め別途用意された新たな被処理水を前記生物膜処理装置に供給する被処理水停止時供給手段とを備えて構成されていることを特徴とする。

この発明においては、点検や不測の事態等でシステムプラントが停止し、新たな海水などの被処理水の取り込みが停止した際に、被処理水停止時循環手段によって被処理水を生物膜処理装置に循環させて供給することができる。また、被処理水停止時供給手段によって、例えば予め別途用意された新たな被処理水、停止時にプラント内に保持された新たな被処理水などを用い、新たな被処理水を生物膜処理装置に供給することができる。

これにより、点検や不測の事態等でシステムプラントが停止し、新たな被処理水の取り込みが停止した場合であっても、適宜、被処理水停止時循環手段、被処理水停止時供給手段を稼働することで、生物膜処理装置の内部に、生物膜の微生物に必要な酸素や栄養分などを供給することができ、生物膜を好適な状態で維持することが可能になる。

また、本発明の水処理システムにおいては、前記生物膜処理装置の生物膜によって消費される被処理水中の成分をモニタリングするモニタリング手段を備えていることが望ましい。

この発明においては、生物膜によって消費される被処理水中の成分、すなわち、例えば酸素や、リン、窒素、有機物などの栄養分など、生物膜の微生物の生育に必要で、被処理水中に存在する成分をモニタリング手段によってモニタリングすることで、生物膜処理装置内の被処理水中の前記成分量を捉えることができる。これにより、生物膜の微生物の状態（活性や微生物数など）を把握することができ、これに基づいて、被処理水停止時循環手段や被処理水停止時供給手段の稼働／停止の判断を適切に行うことが可能になる。

さらに、本発明の水処理システムにおいては、前記被処理水停止時循環手段、及び前記被処理水停止時供給手段の少なくとも一方の稼働及び停止を制御する制御手段を備えていることがより望ましい。

この発明においては、例えば、点検や不測の事態等でシステムプラントの停止、この停止からの所定時間の経過を検出するとともに、制御手段によって、被処理水停止時循環手段及び／又は被処理水停止時供給手段を稼働させるように制御することができる。また、システムプラントの停止している間において、モニタリング手段等により、生物膜の微生物の生育に必要な酸素や栄養分などの成分の被処理水中の量をモニタリングし、これに基づいて、制御手段によって、被処理水停止時循環手段及び／又は被処理水停止時供給手段を間欠的に稼働／停止（稼働させたり、停止させたり）させることができる。また、被処理水中の酸素や栄養分などの成分が例えば季節や時間（潮の干満）などによって異なることも考えられるため、このような時期的な条件などに基づき、制御手段によって被処理水停止時循環手段及び／又は被処理水停止時供給手段を稼働させるように制御することもできる。これにより、効率的且つ経済的に生物膜処理装置の性能を維持することが可能になる。

また、本発明の水処理システムにおいては、前記被処理水停止時循環手段、及び前記被処理水停止時供給手段の少なくとも一方の稼働時に、前記被処理水停止時循環手段によって循環する被処理水、及び前記被処理水停止時供給手段によって供給する新たな被処理水の少なくとも一方に、酸素を含む気体と、生物膜を形成する微生物の栄養分とを選択的に供給する酸素／栄養分供給手段を備えていることがさらに望ましい。

この発明においては、酸素／栄養分供給手段によって、生物膜処理装置の内部に循環・供給する被処理水に酸素（酸素を含む気体）と栄養分を選択的に供給することができる。これにより、例えば、被処理水停止時供給手段によって新たな被処理水を供給する場合には、酸素のみを供給し、被処理水停止時循環手段によって被処理水を循環させる場合には、酸素と栄養分を共に供給したり、不足したどちらか一方を供給するなど、適宜選択的に酸素と栄養分を被処理水に供給することができる。これにより、より確実に、生物膜を好適な状態で維持することが可能になる。

さらに、本発明の水処理システムにおいて、前記酸素／栄養分供給手段は、前記酸素を含む気体を前記生物膜処理装置の被処理水排出口側の下部側から供給するように構成されていることが望ましい。

この発明においては、酸素／栄養分供給手段によって酸素（酸素を含む気体）を生物膜処理装置の下部側から供給することで、この酸素を浮上しながら生物膜処理装置の内部に供給させることができる。これにより、生物膜処理装置の局所に酸素が供給されてしまうことを防止でき、生物膜処理装置の内部の広範に酸素を供給することができるため、より確実に、生物膜を好適な状態で維持することが可能になる。また、このように酸素を含む気体が浮上しながら生物膜処理装置の内部に供給されることで、生物膜処理装置の内部を撹拌混合する作用も得られ、酸素のみならず、栄養分も生物膜処理装置の内部の広範に供給することが可能になる。

また、本発明の水処理システムにおいては、前記被処理水停止時供給手段によって供給する新たな被処理水の供給量と、前記酸素／栄養分供給手段によって選択的に供給する前記酸素を含む気体と前記微生物の栄養分との供給量とが、前記モニタリング手段によるモニタリング結果に基づいて制御されることがより望ましい。

この発明においては、モニタリング手段によるモニタリング結果に基づいて、被処理水停止時供給手段による新たな被処理水の供給量、酸素／栄養分供給手段によって選択的に供給する酸素を含む気体と栄養分の供給量を制御することによって、さらに確実に、生物膜を好適な状態で維持することが可能になる。また、モニタリング結果を受けた制御手段によって、自動的に、被処理水停止時供給手段による新たな被処理水の供給量、酸素／栄養分供給手段によって選択的に供給する酸素を含む気体と栄養分の供給量を制御するように構成することもでき、この場合には、さらに効率的且つ効果的に生物膜を維持することが可能になる。

本発明の水処理システムにおいては、点検や不測の事態等でシステムプラントが停止し、新たな海水などの被処理水の取り込みが停止した際に、被処理水停止時循環手段によって被処理水を生物膜処理装置に循環させて供給することができ、また、被処理水停止時供給手段によって、新たな被処理水を生物膜処理装置に供給することができる。これにより、新たな被処理水の取り込みが停止した場合であっても、適宜、被処理水停止時循環手段、被処理水停止時供給手段を稼働することで、生物膜処理装置の内部に、生物膜の微生物に必要な酸素や栄養分などを供給することができる。

よって、本発明の水処理システムによれば、停止からある程度長い時間が経過しても、生物膜処理装置内が嫌気状態になったり、生物膜の微生物の活性が低下したり、さらに生物膜の微生物が死滅したりすることを防止でき、運転を再開するまで、確実に所定の生物膜の膜性能（生物膜の状態）、生物膜処理装置のろ過性能を好適な状態で維持することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る水処理システムを示す図である。

以下、図１を参照し、本発明の一実施形態に係る水処理システムについて説明する。ここで、本実施形態では、本発明に係る水処理システムが、被処理水として海水を用い、この海水を逆浸透膜（ＲＯ膜）で濃縮水と淡水に分離して淡水を製造するシステムであるものとして説明を行う。なお、本発明に係る被処理水は必ずしも海水に限定する必要はなく、河川水など他の被処理水を処理するために本発明を適用してもよい。

本実施形態の水処理システムＡは、図１に示すように、前処理装置１と、逆浸透膜装置（ＲＯ膜装置）２とを備えて構成されている。

前処理装置１は、海水３中の微粒子やコロイドなどの懸濁物、藻類や貝類などの微生物を除去して、被処理水の海水３を取水する取水口や配管、水路などに藻類や貝類等の生物が付着することを防止し、また、逆浸透膜２の透水性能が低下するファウリング現象を抑えるためのものである。

そして、本実施形態の前処理装置１は、表面に生物膜を形成した担体を備えてなる生物膜処理装置４と、海水３に次亜塩素酸等の酸化剤を添加する酸化剤添加装置５と、重亜硫酸ソーダ（ＳＢＳ）などの還元剤を、酸化還元電位を計測しながら添加して酸化剤を中和処理するための還元剤添加装置６とを備えて構成されている。

例えば、被処理水である原水の海水３を取水し、生物膜処理装置４に供給する前段で、この海水３に酸化剤添加装置５によって酸化剤を添加すると、海水３中の微生物などが死滅し、それ以降の取水口や配管、水路などに藻類や貝類等の生物が付着することが防止される。また、酸化剤を添加した海水３に、生物膜処理装置４に供給する前段で、還元剤添加装置６によって還元剤を添加することによって、海水３中に残った酸化剤が中和処理される。これにより、後段の逆浸透膜装置２の逆浸透膜が酸化剤によって酸化されて、膜性能が低下することが防止される。

また、生物膜処理装置４は、逆浸透膜装置２に透過させる前の海水３を処理するように逆浸透膜装置２よりも海水流通方向（給送方向）上流側に配設されている。本実施形態の生物膜処理装置（生物膜ろ過装置）４は、生物膜を表面に形成した砂などの担体を容器に充填して構成されており、これにより、生物膜の微生物による懸濁物や他の微生物などのＢＯＤ成分の分解除去性能に加え、ろ過性能を備えている。

一方、本実施形態の前処理装置１においては、生物膜処理装置４と酸化剤添加装置５と還元剤添加装置６に加え、さらに、点検や不測の事態等でシステムプラントが停止し、新たな海水３の取り込みが停止した際に稼働する被処理水停止時循環手段７及び（又は）被処理水停止時供給手段８と、モニタリング手段９と、制御手段１０と、酸素／栄養分供給手段１１とを備えている。なお、本発明に係る水処理プラントにおいては、被処理水停止時循環手段７と被処理水停止時供給手段８のいずれか一方を備えて構成してもよい。

被処理水停止時循環手段７は、新たな海水３の取り込み停止時に、生物膜処理装置４の被処理水排出口４ａ側（下部側）から被処理水供給口４ｂ側（上部側）に被処理水の海水３を供給して循環させるための配管及びタンクなどからなる循環経路７ａと、循環駆動源である送水ポンプ７ｂとを備えて構成されている。なお、この被処理水停止時循環手段７は、生物膜処理装置４の被処理水供給口４ｂ側（上部側）から被処理水排出口４ａ側（下部側）に海水３を供給して循環させるように構成してもよい。

被処理水停止時供給手段８は、新たな海水３の取り込み停止時に、例えば予め別途用意された新たな海水３、停止時にプラント内に保持された新たな海水３などを用い、この新たな海水３を生物膜処理装置４に供給するための配管及びタンクなどからなる供給経路８ａと、供給駆動源である給水ポンプ８ｂとを備えて構成されている。本実施形態において、被処理水停止時供給手段８は、新たな海水３を生物膜処理装置４の被処理水供給口４ｂ側（上部側）から供給するように構成されているが、この被処理水停止時供給手段８は、新たな海水３を生物膜処理装置４の被処理水排出口４ａ側（下部側）から供給するように構成してもよい。

モニタリング手段９は、生物膜処理装置４から、あるいは被処理水停止時循環手段７の循環経路７ａや被処理水停止時供給手段８の供給経路８ａから海水３をサンプリングし、この海水３中の生物膜によって消費される海水３中の成分、すなわち、例えば酸素や、リン、窒素、有機物などの栄養分など、生物膜の微生物の生育に必要で、海水３中に存在する成分を計測する。これにより、生物膜処理装置４内の海水３が生物膜の微生物に適した状態であるか、生物膜（生物膜の活性、微生物数など）が適した状態であるかがモニタリングされる。具体的に、モニタリング手段９で計測する項目としては、例えば、ＤＯ（溶存酸素濃度）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＴＯＣ（全有機炭素量）などが挙げられる。また、ＳＤＩ（シルト密度指数）、ＳＩ（目詰まり指数）、ＦＩ（汚れ指数）、などを適宜選択的に計測するように構成してもよい。

制御手段１０は、主に、被処理水停止時循環手段７及び被処理水停止時供給手段８、モニタリング手段９の稼働／停止を制御するためのものである。また、制御手段１０は、例えば、点検や不測の事態等でシステムプラントの停止、あるいはこの停止からの所定時間の経過を検出するとともに、これを知らせる制御信号が送られ、この制御信号を受けて被処理水停止時循環手段７、被処理水停止時供給手段８（送水ポンプ７ｂ、給水ポンプ８ｂ）を稼働制御する。

酸素／栄養分供給手段１１は、生物膜処理装置４、あるいは被処理水停止時循環手段７の循環経路７ａ、被処理水停止時供給手段８の供給経路８ａに接続して設けられている。そして、この酸素／栄養分供給手段１１は、被処理水停止時循環手段７、被処理水停止時供給手段８の稼働時に、被処理水停止時循環手段７によって循環する海水３、被処理水停止時供給手段８によって供給する新たな海水３に、酸素（空気、酸素を含む気体）と、生物膜を形成する微生物の栄養分とを選択的に供給する。

なお、この酸素／栄養分供給手段１１は、酸素を含む気体のみを供給する酸素供給手段１１ａと、栄養分のみを供給する栄養分供給手段１１ｂとに分割して構成してもよい。また、酸素供給手段１１ａと栄養分供給手段１１ｂのいずれか一方だけで構成してもよい。

そして、酸素／栄養分供給手段１１（酸素供給手段１１ａ）は、例えば、コンプレッサー、酸素ボンベ、空気ボンベなどの酸素供給源と、この酸素供給源を、生物膜処理装置４、あるいは被処理水停止時循環手段７の循環経路７ａ、被処理水停止時供給手段８の供給経路８ａに接続する配管と備えて構成される。また、酸素／栄養分供給手段１１（栄養分供給手段１１ｂ）は、栄養分を含む栄養液を貯留する栄養液タンクと、この栄養液タンクを、生物膜処理装置４、あるいは被処理水停止時循環手段７の循環経路７ａ、被処理水停止時供給手段８の供給経路８ａに接続する配管と、栄養液タンクから配管を通じて栄養液を給送するための栄養液ポンプとを備えて構成される。

また、本実施形態の酸素／栄養分供給手段１１においては、酸素（酸素を含む気体）を生物膜処理装置４の被処理水排出口４ａ側の下部側から供給するように配設されている。すなわち、酸素／栄養分供給手段１１（酸素供給手段１１ａ）は、その配管を、生物膜処理装置４の被処理水排出口４ａ側の下部、あるいは被処理水停止時循環手段７の循環経路７ａの被処理水排出口４ａ側、被処理水停止時供給手段８の供給経路８ａの被処理水排出口４ａ側に接続して配設されている。これにより、酸素／栄養分供給手段１１から供給した酸素は、生物膜処理装置４内を下部から上部に向けて浮上しながら供給される。

さらに、本実施形態では、被処理水停止時供給手段８によって供給する新たな海水３の供給量と、酸素／栄養分供給手段１１によって選択的に供給する酸素を含む気体と微生物の栄養分の供給量とが、モニタリング手段９によるモニタリング結果に基づいて制御手段１０によって制御される。

逆浸透膜装置２は、例えば、複数の逆浸透膜エレメント（逆浸透膜ユニット）を容器内に備えて構成され、各逆浸透膜エレメントに前処理装置１で処理した後の海水３が供給され、この海水３が各逆浸透膜エレメントの逆浸透膜によって濃縮水１２と淡水１３に分離して容器から排出される。これにより、淡水１３が製造される。なお、濃縮水１２を電気透析装置や蒸発器に送り、塩化ナトリウムや苦汁を生成したり、海水３に含まれるカリウム、臭素、ホウ素などを有価物として抽出回収するように、水処理システムＡを構成してもよい。

そして、上記構成からなる本実施形態の水処理システムＡにおいては、点検や不測の事態等でシステムプラントが停止し、新たな海水３の取り込みが停止した際に、制御手段１０からの動作指令が出され、これに基づき、被処理水停止時循環手段７によって、海水３が生物膜処理装置４に循環して供給される。また、被処理水停止時供給手段８によって、予め別途用意された新たな海水３、停止時にプラント内に保持された新たな海水３などを用い、この新たな海水３が生物膜処理装置４に供給される。

このとき、本実施形態の制御手段１０は、モニタリング手段９のモニタリング結果を受け、このモニタリング結果に基づいて、被処理水停止時循環手段７と被処理水停止時供給手段８のいずれか一方を稼働させる。さらに、制御手段１０は、モニタリング結果に基づいて、生物膜の微生物の生育に必要な酸素や栄養分などの成分が生物膜処理装置４内の海水３中に十分存在し、生物膜の状態が良好であると判断される場合に、被処理水停止時循環手段７、被処理水停止時供給手段８を停止させたりする。すなわち、制御手段１０は、被処理水停止時循環手段７、被処理水停止時供給手段８を間欠的に稼働させることもできる。

さらに、制御手段１０は、例えば季節や時間（潮の干満）などによって海水３中の酸素や栄養分などの成分が異なるため、このような時期的な条件などの過去のデータに基づいて、被処理水停止時循環手段７、被処理水停止時供給手段８の稼働を制御する。

そして、このように、適宜、被処理水停止時循環手段７、被処理水停止時供給手段８が稼働して、生物膜処理装置４の内部に海水３が循環したり、新たな海水３が供給されることで、点検や不測の事態等でシステムプラントが停止した場合であっても、生物膜処理装置４の内部に、生物膜の微生物に必要な酸素や栄養分などが供給される。

このため、本実施形態の水処理システムＡにおいては、停止からある程度長い時間が経過しても、生物膜処理装置４内が嫌気状態になったり、生物膜の微生物の活性が低下したり、さらに生物膜の微生物が死滅したりすることがない。

さらに、被処理水停止時循環手段７によって、新たな海水３の取り込み停止時に、生物膜処理装置４の被処理水排出口４ａ側から被処理水供給口４ｂ側に海水３を供給して循環させると、逆洗（逆流洗浄）するように海水３が流通するため、生物膜処理装置４のろ過性能を回復・向上させることもできる。被処理水停止時供給手段８においても、新たな海水３を、生物膜処理装置４の被処理水排出口４ａ側から供給するようにすると、やはり、逆洗するように海水３が流通するため、生物膜処理装置４のろ過性能を回復・向上させることができる。

また、本実施形態の水処理システムＡでは、被処理水停止時循環手段７、被処理水停止時供給手段８によって、生物膜処理装置４内に海水３を循環させたり、供給するだけでなく、酸素／栄養分供給手段１１によって、生物膜処理装置４の内部に循環・供給する海水３に酸素（酸素を含む気体）と栄養分を選択的に供給する。

被処理水停止時循環手段７によって海水３を循環させた場合には、徐々に海水３中の酸素、栄養分が生物膜処理装置４の生物膜の微生物によって消費されていくため、これらを補給することが必要になりうる。このため、モニタリング手段９の計測結果に基づいて、酸素が不足している場合には酸素（酸素を含む気体）を、栄養分が不足している場合には栄養分を、酸素と栄養分が不足している場合には酸素と栄養分の両方を、酸素／栄養分供給手段１１によって供給する。これにより、生物膜処理装置４内の生物膜が好適な状態で維持される。

また、被処理水停止時供給手段８によって新たな海水３を供給する場合には、新たな海水３に栄養分が十分に含まれているため、酸素／栄養分供給手段１１によって酸素（酸素を含む気体）を供給することになる。但し、栄養分が不足している場合には、勿論、栄養分を供給する。

また、このとき、本実施形態では、酸素／栄養分供給手段１１によって酸素を生物膜処理装置４の下部側から供給する。このように酸素を下部側から供給すると、この酸素を含む気体が浮上しながら生物膜処理装置４の内部を流通して供給されることになる。このため、供給した酸素が生物膜処理装置４の内部の広範に拡散して供給され、生物膜処理装置４の内部全体の生物膜に酸素が供給されることになる。このように酸素を含む気体が浮上しながら生物膜処理装置４の内部に供給されることで、生物膜処理装置４の内部が撹拌混合され、酸素のみならず、栄養分も生物膜処理装置４の内部の広範の生物膜に供給される。

そして、点検の完了、不測の事態が解消されて水処理システムＡの運転を再開する際には、生物膜処理装置４の生物膜が好適な状態で維持されており、これにより、生物膜処理装置４によって処理された海水３が逆浸透膜装置２に供給されるとともに、逆浸透膜によって濃縮水１２と淡水１３に分離され、好適に淡水１３が製造される。

したがって、本実施形態の水処理システムＡにおいては、点検や不測の事態等でシステムプラントが停止し、新たな海水３の取り込みが停止した際に、被処理水停止時循環手段７によって海水３を生物膜処理装置４に循環させて供給することができる。また、被処理水停止時供給手段８によって、例えば予め別途用意された新たな海水３、停止時にプラント内に保持された新たな海水３などを用い、新たな海水３を生物膜処理装置４に供給することができる。

これにより、点検や不測の事態等でシステムプラントが停止し、新たな海水３の取り込みが停止した場合であっても、適宜、被処理水停止時循環手段７、被処理水停止時供給手段８を稼働することで、生物膜処理装置４の内部に、生物膜の微生物に必要な酸素や栄養分などを供給することができ、生物膜を好適な状態で維持することが可能になる。

よって、本実施形態の水処理システムＡによれば、停止からある程度長い時間が経過しても、生物膜処理装置４内が嫌気状態になったり、生物膜の微生物の活性が低下したり、さらに生物膜の微生物が死滅したりすることを防止でき、運転を再開するまで、確実に所定の生物膜の膜性能（生物膜の状態）、生物膜処理装置４のろ過性能を好適な状態で維持することが可能になる。

また、本実施形態の水処理システムＡにおいては、生物膜によって消費される海水３中の成分、すなわち、例えば酸素や、リン、窒素、有機物などの栄養分など、生物膜の微生物の生育に必要で、海水３中に存在する成分をモニタリング手段９によってモニタリングすることで、生物膜処理装置４内の海水３中の前記成分量を捉えることができる。これにより、生物膜の微生物の状態（活性や微生物数など）を把握することができ、これに基づいて、被処理水停止時循環手段７や被処理水停止時供給手段８の稼働／停止の判断を適切に行うことが可能になる。

さらに、本実施形態の水処理システムＡにおいては、被処理水停止時循環手段７、及び／又は被処理水停止時供給手段８の稼働／停止を制御する制御手段１０を備えていることにより、例えば、点検や不測の事態等でシステムプラントの停止、この停止からの所定時間の経過を検出するとともに、制御手段１０によって、被処理水停止時循環手段７及び／又は被処理水停止時供給手段８を稼働させるように制御することができる。

また、システムプラントの停止している間において、モニタリング手段９等により、生物膜の微生物の生育に必要な酸素や栄養分などの成分の海水３中の量をモニタリングし、これに基づいて、制御手段１０によって、被処理水停止時循環手段７及び／又は被処理水停止時供給手段８を間欠的に稼働／停止（稼働させたり、停止させたり）させることもできる。

さらに、海水３中の酸素や栄養分などの成分が例えば季節や時間、潮の干満などによって異なることも考えられるため、このような時期的な条件などに基づき、制御手段１０によって被処理水停止時循環手段７及び／又は被処理水停止時供給手段８を稼働させるように制御することもできる。これにより、効率的且つ経済的に生物膜処理装置４の性能を維持することが可能になる。

また、本実施形態の水処理システムＡにおいては、酸素／栄養分供給手段１１によって、生物膜処理装置４の内部に循環・供給する海水３に酸素（酸素を含む気体）と栄養分を選択的に供給することができる。これにより、例えば、被処理水停止時供給手段８によって新たな海水３を供給する場合には、酸素のみを供給し、被処理水停止時循環手段７によって海水３を循環させる場合には、酸素と栄養分を共に供給したり、不足したどちらか一方を供給するなど、適宜選択的に酸素と栄養分を海水３に供給することができる。これにより、より確実に、生物膜を好適な状態で維持することが可能になる。

さらに、酸素／栄養分供給手段１１によって酸素（酸素を含む気体）を生物膜処理装置４の下部側から供給することで、この酸素を浮上しながら生物膜処理装置４の内部に供給させることができる。これにより、生物膜処理装置４の局所に酸素が供給されてしまうことを防止でき、生物膜処理装置４の内部の広範に酸素を供給することができるため、より確実に、生物膜を好適な状態で維持することが可能になる。また、このように酸素を含む気体が浮上しながら生物膜処理装置４の内部に供給されることで、生物膜処理装置４の内部を撹拌混合する作用も得られ、酸素のみならず、栄養分も生物膜処理装置４の内部の広範に供給することが可能になる。

また、モニタリング手段９によるモニタリング結果に基づいて、被処理水停止時供給手段８による新たな海水３の供給量、酸素／栄養分供給手段１１によって選択的に供給する酸素を含む気体と栄養分の供給量を制御することによって、さらに確実に、生物膜を好適な状態で維持することが可能になる。さらに、モニタリング結果を受けた制御手段１０によって、自動的に、被処理水停止時供給手段８による新たな海水３の供給量、酸素／栄養分供給手段１１によって選択的に供給する酸素を含む気体と栄養分の供給量を制御するように構成することもでき、この場合には、さらに効率的且つ効果的に生物膜を維持することが可能になる。

以上、本発明に係る水処理システムの一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１ 前処理装置
２ 逆浸透膜装置
３ 海水（新たな海水、被処理水）
４ 生物膜処理装置（生物膜ろ過装置）
４ａ 被処理水排出口４ａ側（下部側）
４ｂ 被処理水供給口４ｂ側（上部側）
５ 酸化剤添加装置
６ 還元剤添加装置
７ 被処理水停止時循環手段
７ａ 循環経路
７ｂ 送水ポンプ
８ 被処理水停止時供給手段
８ａ 供給経路
８ｂ 給水ポンプ
９ モニタリング手段
１０ 制御手段
１１ 酸素／栄養分供給手段
１１ａ 酸素供給手段
１１ｂ 栄養分供給手段
１２ 濃縮水
１３ 淡水
Ａ 水処理システム

Claims (6)

1. 被処理水を溶質濃度が高い濃縮水と淡水に分離するための逆浸透膜装置を備えた水処理システムであって、
   表面に生物膜を形成した担体を備え、前記逆浸透膜装置に透過させる前の被処理水を処理する生物膜処理装置と、
   新たな被処理水の取り込みが停止した際に稼働して、前記生物膜処理装置の被処理水排出口側から被処理水供給口側、あるいは前記被処理水供給口側から前記被処理水排出口側に、前記生物膜処理装置に既に取り込まれた前記被処理水を供給して循環させる被処理水停止時循環手段と、
   予め別途用意された新たな被処理水を前記生物膜処理装置に供給する被処理水停止時供給手段とを備えて構成されていることを特徴とする水処理システム。
2. 請求項１記載の水処理システムにおいて、
   前記生物膜処理装置の生物膜によって消費される被処理水中の成分をモニタリングするモニタリング手段を備えていることを特徴とする水処理システム。
3. 請求項１または請求項２に記載の水処理システムにおいて、
   前記被処理水停止時循環手段、及び前記被処理水停止時供給手段の少なくとも一方の稼働及び停止を制御する制御手段を備えていることを特徴とする水処理システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の水処理システムにおいて、
   前記被処理水停止時循環手段、及び前記被処理水停止時供給手段の少なくとも一方の稼働時に、前記被処理水停止時循環手段によって循環する前記被処理水、及び前記被処理水停止時供給手段によって供給する前記新たな被処理水の少なくとも一方に、酸素を含む気体と、生物膜を形成する微生物の栄養分とを選択的に供給する酸素／栄養分供給手段を備えていることを特徴とする水処理システム。
5. 請求項４記載の水処理システムにおいて、
   前記酸素／栄養分供給手段は、前記酸素を含む気体を前記生物膜処理装置の被処理水排出口側の下部側から供給するように構成されていることを特徴とする水処理システム。
6. 請求項４または請求項５に記載の水処理システムにおいて、
   前記被処理水停止時供給手段によって供給する前記新たな被処理水の供給量と、前記酸素／栄養分供給手段によって選択的に供給する前記酸素を含む気体と前記微生物の栄養分との供給量とが、前記モニタリング手段によるモニタリング結果に基づいて制御されることを特徴とする水処理システム。

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