JP6603624B2 - 水処理装置、及び、水処理方法 - Google Patents
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Description
被処理水から濃縮物を得る装置としては、例えば、被処理水を収容する槽と、該槽内に配され被処理水から固形分を分離するスクリーンと、該槽内に配され、且つ、前記スクリーンにより固形分濃度が低下された被処理水を膜で膜分離することにより濃縮水(前記スクリーンにより固形分濃度が低下された被処理水よりも有機物濃度(浮遊物質濃度及び溶存物質濃度)が高い水)並びに透過水を得る浸漬膜ユニット部と、該槽内に配され前記膜の下方から前記被処理水に散気する散気部とを備えており、前記固形分や前記濃縮水を濃縮物として得る装置が知られている(例えば、特許文献1の図4)。
また、このような構成の装置は、透過水を得る目的でも用いることができる。
しかしながら、浸漬膜ユニット部の膜にファウリングが生じ難い、さらなる装置や方法はこれまで十分に検討がなされておらず、このような装置や方法が求められ得る。
前記凝集水から沈殿分離によって分離水と沈殿物とを得る槽と、
前記槽内に配され、前記分離水を膜分離することにより透過水及び濃縮水を得る浸漬膜ユニット部とを備える。
前記浸漬膜ユニット部5は、前記散気領域2bに配される。
また、前記凝集部6は、凝集剤を収容する凝集剤収容部61と、槽62と、該槽62内の収容水を撹拌する撹拌部63とを備える。
本実施形態に係る水処理装置1は、被処理水Aを系外から前記凝集部6に移送し、具体的には、被処理水Aを系外から前記槽62に移送するように構成されている。
前記凝集部6は、被処理水Aと、前記凝集剤収容部61の凝集剤とを槽62内で撹拌部63を用いて撹拌することにより、凝集水を得る凝集部である。
前記無機系凝集剤としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム(硫酸バンド)等があげられる。
前記高分子凝集剤としては、陽イオン系凝集剤、陰イオン系凝集剤、非イオン系凝集剤が挙げられる。陽イオン系凝集剤としては、水溶性アニリン樹脂、ポリアミジン、ポリチオ尿素、ポリエチレンイミン、第四級アンモニウム塩、ポリビニルピリジン類等が挙げられる。陰イオン系凝集剤としては、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩(CMCナトリウム塩)、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドの部分加水分解塩、マレイン酸共重合物等が挙げられる。非イオン系凝集剤としては、ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレン、カセイ化デンプン等が挙げられる。
前記側壁部22は、平面視長方形状となっている。前記側壁部22は、平面視短辺の第1短辺部22a及び第2短辺部22bを備え、更に、第1短辺部22a及び第2短辺部22bよりも平面視長辺となる第1長辺部22c及び第2長辺部22dを備える。
前記槽2は、平面視長辺が好ましくは10〜30mであり、平面視短辺が好ましくは5〜8mである。また、前記槽2は、高さが好ましくは4〜5mである。
前記底部及び側壁部22は、例えば、コンクリートで形成されている。
前記掻き寄せ部8は、図1に示すように、前記槽2の底部21上に堆積した沈殿物を掻き寄せる掻き寄せ部である。
前記槽2の底部21は、下方に凹入する凹入部21aを有し、該凹入部21aは、前記掻き寄せ部8で掻き寄せられた沈殿物を収容する凹入部である。
前記凹入部21aは、第1短辺部22aに沿って形成されている。
本実施形態に係る水処理装置1は、該凹入部21aの沈殿物が、生物処理部7に移送されるように構成されている。
本実施形態に係る水処理装置1は、仕切り板4によって区画されている沈殿領域2a及び散気領域2bに関し、散気領域2bの体積に対する、沈殿領域2aの体積の比(沈殿領域2aの体積/散気領域2bの体積)は、好ましくは1〜10、より好ましくは2〜5である。
また、前記側板42は、前記第1長辺部22cから第2長辺部22dに向けて、前記短辺部22a、22bと略平行に延びて形成されている。また、前記側板42は、前記第1長辺部22c及び第2長辺部22dと略直角に連結されている。
本実施形態に係る水処理装置1は、前記側板42の上方で、沈殿領域2aから散気領域2bに分離水が流入できる流入部24を有する。言い換えれば、前記側板42の上辺が槽2の水面よりも下側となるように、側板42は前記槽2内に配されている。
前記側板42の上辺と水面との距離は、長すぎると浮遊物質が散気領域2bに入り込みやすくなり、一方で、短すぎると前記流入部24から散気領域2bに分離水が流入し難くなるので、好ましくは1〜200cm、より好ましくは5〜50cmである。
具体的には、前記下板41は、前記側板42から第2短辺部22b側に向けて水平方向且つ下方に向けて延びて形成されている。
本実施形態に係る水処理装置1は、該下板41に沿って流下する前記浮遊物質を前記散気領域2bから前記沈殿領域2aに排出する排出部23を備える。
前記側板42の下端と、第2短辺部22bとは離間しており、前記側板42の下端と第2短辺部22bとの間に隙間が形成され、これにより前記排出部23が形成されている。
前記浸漬膜ユニット部5は、分離水と駆動溶液Bとを膜51を介して接触させることにより、濃縮水と、透過水及び前記駆動溶液Bとが混合された混合液Cとを得る浸漬膜ユニット部である。
前記駆動溶液Bは、浸漬膜ユニット部5での分離水よりも浸透圧が高い溶液である。
前記駆動溶液Bには、分離水よりも浸透圧を高くするための化学物質が含まれている。
前記駆動溶液Bの前記化学物質としては、感温性ポリマーが好ましい。該感温性ポリマーは、水を捕捉し、温度を上げた時に水を放出してポリマーどうしが凝集するポリマーである。該感温性ポリマーとしては、N−イソプロピルアクリルアミドを単独重合又は他のモノマーと共重合して得られるポリマーが挙げられる。
また、感温性ポリマー以外の前記化学物質としては、塩化ナトリウム(NaCl)、塩化カリウム(KCl)、塩化カルシウム(CaCl2)、アンモニア(NH3)、二酸化炭素(CO2)、二酸化硫黄(SO2)、脂肪族アルコール、イミダゾール誘導体等が挙げられる。
塩化ナトリウムを含む駆動溶液としては、海水等が挙げられる。
該排出部25は、前記第2短辺部22bに設けられている。
なお、第1生物処理部71は、前記嫌気性膜分離活性汚泥法(嫌気MBR法)の代わりに、一般的なメタン発酵処理法を用いてもよく、例えば、上向流嫌気性スラッジブランケット法(UASB)法等を用いてもよい。
また、前記第2生物処理部72は、仕切り板72cの下方で、嫌気性生物処理領域72a1から好気性生物処理領域72a2に嫌気性生物処理水が流入できる流入部72eを有する。言い換えれば、仕切り板72cの下端と第2生物処理槽72aとの間に隙間が形成されるように、仕切り板72cは第2生物処理槽72a内に配されている。
さらに、前記第2生物処理部72は、好気性生物処理領域72a2において、第1生物処理部71のメタン発酵で生成されたアンモニアを硝化反応によりアンモニアを硝酸にすることができる。
また、前記第2生物処理部72は、前記好気性生物処理水を前記嫌気性生物処理領域72a1に移送する移送部72dを備える。脱窒反応には、還元性物質としての有機物が必要となるが、前記第2生物処理部72は、該移送部72dを備えることにより、前記嫌気性生物処理領域72a1において、前記浸漬膜ユニット部71bで得られた透過水に含まれる有機物を利用しながら、前記好気性生物処理領域72a2で生成された硝酸イオンを脱窒反応により窒素にすることができる。
すなわち、前記第2生物処理部72は、前記浸漬膜ユニット部71bで得られた透過水を硝化処理及び脱窒処理をする第2生物処理部である。
なお、前記第2生物処理部72は、浸漬膜ユニット部72bを有するが、浸漬膜ユニット部72bを有しない構成となっていてもよく、一般的な硝化処理及び一般的な硝化処理脱窒処理をする構成となっていてもよい。また、前記第2生物処理部72は、嫌気性生物処理領域72a1及び好気性生物処理領域72a2を備えるが、嫌気性生物処理領域72a1を備えずに、浸漬膜ユニット部71bで得られた透過水を好気性生物で好気処理する第2生物処理部であってもよい。
なお、余剰汚泥Fは、嫌気性生物処理領域72a1及び好気性生物処理領域72a2の少なくとも一方から系外に移送される。
また、本実施形態に係る水処理装置1は、前記浸漬膜ユニット部72bで得られた透過水Eを浄化水として系外に移送するように構成されている。
本実施形態に係る水処理装置1は、リン回収装置73を備える場合には、リン回収装置73でリン酸イオン濃度及びアンモニウムイオン濃度が低下した透過水が第2生物処理部72で生物処理されるように構成されている。
斯かる水処理装置1では、被処理水を沈殿物及び分離水に分離する槽2が、浸漬膜ユニット部5が浸漬される槽を兼ねているので、装置全体がコンパクト化しやすいものとなる。
さらに、斯かる水処理装置1は、前記槽2で沈殿物を得、また、浸漬膜ユニット部5によって濃縮水を得るので、該沈殿物及び該濃縮水を濃縮物として得ることができる。
さらに、斯かる水処理装置1では、前記浸漬膜ユニット部5が膜分離する対象水が、被処理水Aではなく、被処理水Aよりも浮遊物質濃度の低い分離水であることにより、膜51にファウリングが生じ難くなる。
また、斯かる水処理装置1では、凝集剤によって被処理水Aに含まれる浮遊物質が凝集されるので浮遊物質が沈降しやすくなる。その結果、分離水における浮遊物質の濃度が低くなりやすくなり、膜51にファウリングが生じ難くなる。
斯かる水処理装置1は、前記散気部3の散気により、膜51にファウリングが生じ難くなる。
また、斯かる水処理装置1は、前記仕切り板4によって前記槽2内が前記沈殿領域2aと前記散気領域2bとに区画されるので、前記沈殿領域2aに散気による対流が生じ難くなり、その結果、前記沈殿領域2aにおいて、被処理水Aが沈殿物及び分離水に分離しやすくなる。
さらに、斯かる水処理装置1は、前記散気部3の下側に配され、水平方向に延びる下板を前記仕切り板が有するので、沈殿物の巻き上げを抑制できる。その結果、被処理水Aが沈殿物及び分離水に分離しやすくなる。
斯かる水処理装置1は、前記下板41が水平に対して傾斜しているので、下板41に沿って浮遊物質が流下する。そして、斯かる水処理装置1は、前記排出部23を有するので、下板41に沿って流下した前記浮遊物質を前記散気領域2bから前記沈殿領域2aに排出することができ、散気領域2b内に浮遊物質が溜まり難くなる。その結果、膜にファウリングが生じ難くなる。
しかし、他の実施形態では、前記下板41の端が、第2短辺部22bまで延びていてもよく、この場合には、下板41に堆積した浮遊物質を排出するための穴が排出部23として前記下板41に設けられていることが好ましい。
すなわち、被処理水Aとして下水を用い、前記槽2として最初沈殿池を用いることで、好適に下水を浄化処理することができる。
なお、前記浸漬膜ユニット部5が正浸透膜(FO膜)を有する場合には、図1に示すように、本実施形態に係る水処理装置1は、浸漬膜ユニット部5に駆動溶液Bを供給する供給経路11と、供給経路11から浸漬膜ユニット部5に駆動溶液Bを供給するためのポンプ12と、混合液Cを浸漬膜ユニット部5から系外に排出する排出経路13とを備える。ポンプ12は、供給経路11に設けられている。
一方で、前記浸漬膜ユニット部5が限外濾過膜(UF膜)又は精密濾過膜(MF膜)を有する場合には、図4に示すように、他の実施形態に係る水処理装置1は、透過水たる処理水Gを浸漬膜ユニット部5から系外に排出する排出経路14と、排出経路14から系外に処理水Gを排出するためのポンプ15とを備える。ポンプ15は、排出経路14に設けられている。なお、処理水Gは、適切な処置をされてから系外へ排出される。
また、前記浸漬膜ユニット部5の膜としては、平膜や中空糸膜であってもよい。
11:供給経路、12:ポンプ、13:排出経路、14:排出経路、15:ポンプ、
21:底部、21a:凹入部、22:側壁部、22a:第1短辺部、22a1:流入部、22b:第2短辺部、22c:第1長辺部、22d:第2長辺部、23:排出部、24:流入部、25:排出部、
41:下板、42:側板、
51:膜、
61:凝集剤収容部、62:槽、63:撹拌部、
71:第1生物処理部、71a:第1生物処理槽、71b:浸漬膜ユニット部、71b1:膜、
72:第2生物処理部、72a:第2生物処理槽、72a1:嫌気性生物処理領域、72a2:好気性生物処理領域、72b:浸漬膜ユニット部、72b1:膜、72c:仕切り板、72d:移送部、72e:流入部、
73:リン回収装置、
A:被処理水、B:駆動溶液、C:混合液、D:バイオガス、E:透過水、F:余剰汚泥、G:処理水
Claims (7)
- 浮遊物質を含有する被処理水と凝集剤とを混合することにより凝集水を得る凝集部と、
前記凝集水から沈殿分離によって分離水と沈殿物とを得る槽と、
前記槽内に配され、前記分離水を膜分離することにより透過水及び濃縮水を得る浸漬膜ユニット部と、
前記槽内に配され、前記分離水に散気する散気部と、
前記槽内を、前記凝集水から沈殿分離によって前記分離水及び前記沈殿物が得られる沈殿領域と、前記散気部が前記分離水に散気する散気領域とに区画する仕切り板(ただし、仕切り板が有底筒状となっている場合を除く。)とを備えており、
前記下板は、水平に対して傾斜しており、
該下板に沿って流下する前記浮遊物質を前記散気領域から前記沈殿領域に排出する排出部を備える、水処理装置。 - 浮遊物質を含有する被処理水と凝集剤とを混合することにより凝集水を得る凝集部と、
前記凝集水から沈殿分離によって分離水と沈殿物とを得る槽と、
前記槽内に配され、前記分離水を膜分離することにより透過水及び濃縮水を得る浸漬膜ユニット部と、
前記槽内に配され、前記分離水に散気する散気部と、
前記槽内を、前記凝集水から沈殿分離によって前記分離水及び前記沈殿物が得られる沈殿領域と、前記散気部が前記分離水に散気する散気領域とに区画する仕切り板(ただし、仕切り板が有底筒状となっている場合を除く。)とを備えており、
前記浸漬膜ユニット部が膜を有し、該膜が正浸透膜である、水処理装置。 - 前記下板は、水平に対して傾斜しており、
該下板に沿って流下する前記浮遊物質を前記散気領域から前記沈殿領域に排出する排出部を備える、請求項2に記載の水処理装置。 - 前記槽は、前記濃縮水を該槽外に排出する排出部を有する、請求項2又は3に記載の水処理装置。
- 前記浸漬膜ユニット部は、前記散気領域に配され、
前記仕切り板は、前記散気部の下側に配され、水平方向に延びる下板を有する、請求項1〜4の何れか1項に記載の水処理装置。 - 前記仕切り板は、鉛直方向に延びる側板を有する、請求項5に記載の水処理装置。
- 請求項1〜6の何れか1項に記載の水処理装置を用いて、被処理水から沈殿物、濃縮水、及び、透過水を得る、水処理方法。
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