JP7021285B2 - 廃水処理システムとその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、含油廃水の処理をすることができる廃水処理システムとその運転方法に関する。

各種分野の工場などから排出される廃水には、鉱物油、雑油、ワックス、界面活性剤、懸濁物などが含まれており、そのまま下水に廃水を流すことはできず、処理する必要がある。
特許文献１には、油含有水にアニオン界面活性剤を添加した後、膜面線速度１ｍ/sec以上で膜分離する油含有水の膜分離方法の発明が記載されている。ろ過膜としては、ＭＦ膜、ＵＦ膜が例示され、内圧式チューブラー膜、スパイラス膜が好適であることが記載されている。
特許文献２には、廃水処理するときに管状ＲＯ膜による処理工程を実施する発明が記載されており、ＲＯ膜の材質としてセルロースアセテート、芳香族ポリアミド、スルホン化ポリエーテルスルホンなどが例示されている。

特開２０１６－１７９４２０号公報 特開２０１９－１０７６４５号公報

本発明は、含油廃水の処理をすることができる廃水処理システムとその運転方法を提供することを課題とする。

本発明は、廃水源からの含油廃水が貯水される原水タンク、ろ過膜装置、ろ過水タンクを有する廃水処理システムであって、
前記ろ過膜装置が、ろ過膜として酢酸セルロースからなるチューブラー型ろ過膜を含み、ろ過膜エレメントの１または２以上を一セットとして、これを複数セット有しているものであり、
前記廃水源と前記原水タンクがプレフィルターと廃水ポンプを備えた廃水ラインで接続されており、
前記原水タンクと前記ろ過膜装置の複数のろ過膜エレメントセットが、循環ポンプを備えた幹となる原水ラインと、前記幹となる原水ラインから分岐された複数の分岐原水ラインで接続され、前記幹となる原水ラインと前記複数の分岐ラインが１または２以上の原水ライン切り替え弁を介して接続されており、
前記ろ過膜装置の複数のろ過膜エレメントセットが、前記原水ライン切り替え弁を切り替えることで、原水が供給されるろ過膜エレメントセットと原水が供給されないろ過膜エレメントセットに分けることができるものであり、
前記ろ過膜装置のそれぞれのろ過膜エレメントのろ過水出口と前記ろ過水タンクがろ過水ラインで接続されており、
前記ろ過膜装置のそれぞれのろ過膜エレメントの濃縮水出口と前記原水タンクが第１濃縮水ラインで接続されており、
前記ろ過水タンクがろ過水ポンプを備えたろ過水採水ラインに接続されており、
前記原水タンク、前記原水ライン、前記ろ過膜装置、前記第１濃縮水ラインおよび前記原水タンクからなる循環ラインを有している、廃水処理システムと、その運転方法を提供する。

本発明の廃水処理システムとその運転方法によれば、高いろ過性能を維持したまま、長期間安定した廃水処理ができるようになる。

本発明の廃水処理システムを含む廃水処理フローを示す図。 本発明の廃水処理システムの原水タンクの一実施形態を示す図。原水タンクの内部が見えるように表示している。 本発明の廃水処理システムのろ過膜装置で使用するろ過膜エレメントの斜視図。 図３に示すろ過膜エレメントを複数組み合わせたろ過膜エレメントセットの平面図。 図３に示すろ過膜エレメントの複数本が筒状ケースハウジングに入れられたろ過膜エレメントセットの斜視図。但し、実際には見えない内部が見えるように表示している。 ろ過膜装置のろ過膜エレメントセットの一実施形態を示す図。 ろ過膜装置のろ過膜エレメントセットの別実施形態を示す図。 ろ過膜装置のろ過膜エレメントセットのさらに別実施形態を示す図。 本発明の廃水処理システムを使用した廃水処理システムの運転方法の一工程を説明するための図。 実施例の廃水処理システムにおけるろ過量と温度の関係を示す図。

［廃水処理システム］
図１～図８により本発明の廃水処理システムの一態様を説明する。図１中、少なくとも破線で囲まれた範囲を有しているものが本発明の廃水処理システムとなる。

廃水ピット１は、各種工場などの廃水源から廃水ライン２０により含油廃水が流入する廃水槽であり、通常は地面よりも低い位置に設けられている。廃水ピット１は、底部において砂利や砂などの沈殿物、凝集剤を添加したときの沈殿物を排出するための排出ライン１７が接続されていてもよい。
含油廃水中の油の種類や濃度は特に限定されるものではなく、例えば、特開２００３－９３８０３号公報に記載のｎ－ヘキサン抽出物量と同じ成分であって、同じ濃度範囲を基準とすることができる。

廃水ピット１と原水タンク３は、廃水ポンプ１０を備えた廃水ライン２１で接続されている。
廃水ライン２１には、廃水ポンプ１０とプレフィルター２が設置されている。
プレフィルター２は、例えば金網フィルターであり、砂利、ゴミ、砂などを取り除くためのものである。
なお、廃水源からの廃水量などに応じて、廃水ピット１を設置することなく、廃水源から直接原水タンク３に含油廃水を送ることもできる。

原水タンク３は、内部の原水温度を調節するための温度調節装置、温度計（図示していない）、水位計（図示していない）を備えている。
原水タンク３の容量は、廃水処理量などに応じて設定することができるものであり、温度調節装置、水位計、温度計は原水タンク３の容量に応じて選択することができる。
例えば、原水タンク３の容量が５０ｍ³より少ない場合の水位計として、ロードセルのような重力測定器が設置されていてもよい。
温度調節装置は、図２に示すとおり、原水を加温するための加温装置３０、原水を冷却するための冷却装置３１および原水を攪拌して温度を均一にするための攪拌装置３２から選ばれる１または２以上のものである。
温度調節装置は、手動、半自動、自動のいかなる運転モードでの運転制御が実施できるものでもよい。
原水を加温するための加温装置３０は、公知のヒーター、熱交換器などを使用することができる。
原水を冷却するための冷却装置３１は、公知のチラー、熱交換器などを使用することができる。
原水を攪拌して温度を均一にするための攪拌装置３２は、先端の攪拌部３２ａの位置を上下できるものを使用することもできるほか、原水タンク３内を循環できるポンプ装置を使用することもできる。
加温装置３０、冷却装置３１および攪拌装置３２は、図示していない外部電源と電気的に接続されている。
なお、加温装置３０、冷却装置３１および攪拌装置３２は、原水タンク３内に設置される必然性を有した装置部分が原水タンク３内に設置されていればよく、それ以外の装置部分は原水タンク３の外に設置することもできる。また、温度計は、原水タンク３内に設置することができるほか、原水タンク３外に設置された反射式温度計などを使用することもできる。
原水タンク３は、図２示すとおり、内部の原水温度を調節するための温度調節装置、温度計（図示していない）、水位計（図示していない）を備えたものを使用することができる。

温度調節装置は、
原水を加温するための加温装置３０および原水を攪拌して温度を均一にするための攪拌装置３２の組み合わせからなるもの、
原水を冷却するための冷却装置３１および原水を攪拌して温度を均一にするための攪拌装置３２の組み合わせからなるもの、
原水を加温するための加温装置３０、原水を冷却するための冷却装置３１および原水を攪拌して温度を均一にするための攪拌装置３２の組み合わせからなるもののいずれかの組み合わせからなるものを選択して使用することができる。

原水タンク３とろ過膜装置４は、循環ポンプ１１を備えた幹となる原水ライン（第１原水ライン２２ａと第２原水ライン２２ｂ）で接続されている。
ろ過膜装置４は、酢酸セルロースからなるチューブラー型ろ過膜を備えているものであり、チューブラー型ろ過膜の本発明の好ましい一態様はチューブラー型ＲＯ膜である。

ろ過膜装置４は、１または２以上のろ過膜エレメント４０を一セットとして、これを複数セット有しているものである。
ろ過膜エレメント４０は、図３に示すとおり、多孔支持管４１内にチューブラー型ＲＯ膜４２が配置されているものを使用することができる。
多孔支持管４１は、合成樹脂（例えば繊維強化樹脂）または金属（例えばステンレス）からなるものであり、厚さ方向に貫通された多数の孔４３が分散配置されている。
チューブラー型ＲＯ膜４２は、不織布、紙などからなる支持管の内側にＲＯ膜が形成されたものでもよい。
チューブラー型ＲＯ膜４２の内径は、被処理水の濃度（固形分濃度）に応じて調整することができるものであり、例えば５～１５ｍｍの範囲にすることができる。
チューブラー型ＲＯ膜４２は、廃水の流路が大きいため膜が閉塞し難く、廃水の流入が膜面閉塞物を剥離する方向に流れているため、廃水の高濃度濃縮および凝集物が存在する廃水処理に適している。

ろ過膜装置４は、図４に示すとおり、複数本のろ過膜エレメント４０が連結されて１本になったろ過膜エレメントセット５０を使用することもできる。
図４に示すろ過膜エレメントセット５０は、直列配置されたろ過膜エレメント４０のうち、隣接するろ過膜エレメント４０同士がＵ字管５１で連結されているものである。Ｕ字管５１に代えて他の連結方法を使用することもできる。
ろ過膜エレメントセット５０の第１端開口部５０ａには第２原水ライン２２ｂが接続され、反対側の第２端開口部５０ｂには第１濃縮水ライン２８が接続されている。
ろ過膜エレメントセット５０は、例えば、２～１０本のろ過膜エレメント４０が直列に接続されたものにすることができる。

ろ過膜エレメントセットは、図５に示すように、筒状のケーシング６１内にろ過膜エレメントセット５０が収容され、全体として１本の管状になっているモジュール型ろ過膜エレメントセット６０を使用することもできる。
モジュール型ろ過膜エレメントセット６０は、両端面（第１端面６２と第２端面６３）が閉塞された筒状のケーシング６１内にろ過膜エレメントセット５０が巻き込まれて円柱状になった形態で収容されているものである。
筒状のケーシング６１の第１端面６２には、ろ過膜エレメントセット５０の原水入り口６３と濃縮水出口６４が突き出されている。
筒状ハウジング６１の側面６４からは、ろ過水出口６５が突き出されており、さらに図示していない通気孔が形成されている。
モジュール型ろ過膜エレメントセット６０は、１または複数を組み合わせて使用することができる。

ろ過膜装置４は複数のろ過膜エレメントセット５０を使用するが、廃水の処理量、廃水処理システムの設置環境などに応じて、２または３以上のろ過膜エレメントセット５０を使用することができる。
図６に示すろ過膜装置４は、４本のろ過膜エレメントからなる第１ろ過膜エレメントセット５０Ａと、４本のろ過膜エレメントからなる第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂの２セットを有している。
第１ろ過膜エレメントセット５０Ａは、第１原水ライン切換え弁３５を介して、第２原水ライン２２ｂと第１原水分岐ライン２３ａで接続されている。
第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂは、第１原水ライン切換え弁３５を介して、第２原水ライン２２ｂと第２原水分岐ライン２３ｂで接続されている。
第１ろ過膜エレメントセット５０Ａと第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂは、第１ライン切換え弁３５を切り替えることによって、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａと第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのいずれか一方のセットのみに原水を流し、他方のセットには原水を流さないようにすることができる。
第１ライン切換え弁３５を切り替えは、原水を供給したろ過膜エレメントセット群のろ過膜エレメントのろ過性能の低下を目安として、または予め定められた時間で切り替えることができる。
例えば、過膜エレメントセット群の数が２つの場合は、それらを１日ごとに切り替えて、交互に原水を供給することができる。

図６に示すろ過膜装置４では、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａは第１ろ過水出口２５ａがろ過水ライン２６と接続され、第１濃縮水出口２８ａが第１濃縮水ライン２８と接続されている。
図６に示すろ過膜装置４では、第２過膜エレメントセット５０Ｂは第２ろ過水出口２５ｂがろ過水ライン２６と接続され、第２濃縮水出口２８ｂが第１濃縮水ライン２８と接続されている。

図７に示すろ過膜装置４は、４本のろ過膜エレメントからなる第１ろ過膜エレメントセット５０Ａ、４本のろ過膜エレメントからなる第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂ、４本のろ過膜エレメントからなる第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃの３セットを有している。
第１ろ過膜エレメントセット５０Ａは、第１原水ライン切換え弁３６ａを介して、第２原水ライン２２ｂと第１原水分岐ライン２３ａで接続されている。
第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂは、第１原水ライン切換え弁３６ａを介して、第２原水ライン２２ｂと第２原水分岐ライン２３ｂで接続されている。
第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃは、第２ライン切換え弁３６ｂを介して、第２原水ライン２２ｂ、第２原水分岐ライン２３ｂ、第３原水分岐ライン２３ｃで接続されている。

第１ろ過膜エレメントセット５０Ａ、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂ、第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃは、第１原水ライン切換え弁３６ａと第２原水ライン切換え弁３６ｂを操作することによって、次のように原水の流れを制御することができる。
(i)第１形態
第１原水ライン切換え弁３６ａを切り替え、第２原水ライン切換え弁３６ｂを閉じることによって、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａのみに原水を流し、残りの２セットには原水を流さないようにする形態。
(ii)第２形態
第１原水ライン切換え弁３６ａを切り替え、第２原水ライン切換え弁３６ｂを閉じることによって、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのみに原水を流し、残りの２セットには原水を流さないようにする形態。
(iii)第３形態
第１原水ライン切換え弁３６ａを切り替え、第２原水ライン切換え弁３６ｂを閉じることによって、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａと第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂの両方に原水を流し、第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃには原水を流さないようにする形態。
(iv)第４形態
第１原水ライン切換え弁３６ａを切り替え、第２原水ライン切換え弁３６ｂを開けることによって、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂと第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃに原水を流し、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａには原水を流さないようにする形態。
図７は２つの切換え弁を備えた実施形態であるが、切換え弁を３つ使用することで、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａ、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂ、第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃのそれぞれのみに原水が供給できるようにすることもできる。

図７に示すろ過膜装置４では、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａは第１ろ過水出口２５ａがろ過水ライン２６と接続され、第２過膜エレメントセット５０Ｂは第２ろ過水出口２５ｂがろ過水ライン２６と接続されている。
第１ろ過膜エレメントセット５０Ａの第１濃縮水出口２８ａと第２過膜エレメントセット５０Ｂの第１濃縮水出口２８ｂは、共用ラインを介して第１濃縮水ライン２８と接続されている。
図７に示すろ過膜装置４では、第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃは、第３ろ過水出口２５ｃがろ過水ライン２６と接続され、第３濃縮水出口２８ｃが第１濃縮水ライン２８と接続されている。

図８に示すろ過膜装置４は、４本のろ過膜エレメントからなる第１ろ過膜エレメントセット５０Ａ、４本のろ過膜エレメントからなる第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂの２セットを有している。
第１ろ過膜エレメントセット５０Ａは、第１原水ライン切換え弁３７ａを介して、第２原水ライン２２ｂから分岐された第１原水分岐ライン２３ａと、第１原水分岐ライン２３ａから分岐された２本の第２原水分岐ライン２４ａ、２４ｂにより接続されている。
第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂは、第１原水ライン切換え弁３７ａを介して、第２原水ライン２２ｂから分岐された第１原水分岐ライン２３ｂと、第１原水分岐ライン２３ｂから分岐された２本の第２原水分岐ライン２５ａ、２５ｂにより接続されている。

第１ろ過膜エレメントセット５０Ａの第１濃縮水出口２８ａは、濃縮水ライン切り替え弁３７ｂを介して、第１濃縮水ライン２８に接続され、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂの第１濃縮水出口２８ｂは、濃縮水ライン切り替え弁３７ｂを介して、第１濃縮水ライン２８に接続されている。

ろ過水タンク５は、ろ過水ポンプ１２を備えたろ過水採水ライン２９ａに接続されており、ろ過水採水ライン２９は外部ろ過水タンク８に接続されている。
ろ過膜装置４の濃縮水出口は、第１濃縮水ライン２８により原水タンク３に接続されている。
原水タンク３と濃縮水タンク７は、循環ポンプ１１とろ過膜装置４の間の循環ラインから分岐された第２濃縮水ライン３０で接続されている。

廃水処理システムは、原水タンク３、原水ライン（第１原水ライン２２ａと第２原水ライン２２ｂ）、ろ過膜装置４、第１濃縮水ライン２８および原水タンク３からなる循環ラインを有している。
なお、必要に応じて各ラインには、液体の流れを阻止したり、流したりするための電磁弁などからなる開閉弁を設置することもできる。

［廃水処理システムの運転方法］
図１～図９により本発明の廃水処理システムの運転方法の一態様を説明する。
ろ過工程において、循環ポンプ１１を作動させ、原水タンク３内の原水を原水ライン（第１原水ライン２２ａと第２原水ライン２２ｂ）によりろ過膜装置４に送ってろ過する。
ろ過工程で得られた濃縮水は、第１濃縮水ライン２８から原水タンク３に返送して、原水としてろ過工程を実施する。

次に、ろ過水の貯水工程において、ろ過工程で得られたろ過水をろ過水ライン２５からろ過水タンク５に送って貯水し、濃縮水を第１濃縮水ライン２８から原水タンク３に返送する。
ろ過水タンク５内のろ過水は、ろ過水採水ライン２９から外部ろ過水タンク８に送って貯水して、必要に応じて工業用水、中水、洗浄用水、防火用水、植木用の水、融雪用や打ち水用の水として再利用することができる。
原水タンク３、原水ライン（第１原水ライン２２ａと第２原水ライン２２ｂ）、ろ過膜装置４、第１濃縮水ライン２８および原水タンク３からなる循環ラインを使用して、上記運転方法を継続実施する。
なお、原水タンク３に濃縮水を返送することで原水中の懸濁質濃度が過度になったときは、原水タンク３内の原水の一部を第２濃縮水ライン３０から排出して、濃縮水タンク７に貯水する。

上記運転方法を継続実施したとき、原水タンク３の原水量が減少して、水位が低下する。
従来このような場合には、循環ポンプ１１を停止した状態で廃水ポンプ１０を作動させ、廃水ピット１内の廃水を原水タンク３内に供給していた。
しかし、本発明の運転方法では、図２に示す水位計を備えた原水タンク３を使用することで、循環ポンプ１１を連続して作動させてろ過運転を継続した状態で、廃水ポンプ１０を作動させ、廃水ピット１内の廃水を原水タンク３内に供給することで原水タンク３の水位を維持する水位維持工程を実施することができる。

次に図９により水位維持工程の一実施形態を説明する。
図９（ａ）は、運転開始時において原水タンク３内に原水が満水である状態（満水水位：ＦＬ）を示している。
満水水位は予め設定することができるものであり、例えば、原水タンクの内容量の８０～９５％の範囲の原水を満たしたときの水位にすることができる。

図９（ｂ）に示すとおり、原水タンク３内の原水をろ過膜装置４に送ってろ過することで、原水タンク３内の原水量は、ろ過水タンク５に貯水されたろ過水量に相当する分だけ減少する。
このようにして原水タンク３内の原水量が満水水位から所定値（限界水位：ＬＬ）まで減少したときを水位計で検知し、図９（ｃ）に示すとおり、廃水ポンプ１０を作動させて廃水ピット１から原水タンク３に廃水ライン２１により廃水を供給することで、原水タンク３内の水位を満水水位に維持する。
限界水位は、予め決められた原水タンク３の満水水位を基準水位として、前記基準水位から２０～７０％の範囲で水位が低下したときの水位にすることができる。
このような図９（ａ）～（ｃ）を繰り返すことで、循環ポンプ１１を停止することなく連続的に作動させた状態で、原水タンク３内の原水量（原水の水位）を維持することができる。

また、上記運転方法を継続実施したとき、廃水ピット１内の廃水の温度変化によって、廃水ピット１から原水タンク３に廃水を送水したとき、原水タンク３内の原水温度に変化が生じる。
例えば、昼間と夜間、夏季と冬季などでは、廃水ピット１の周囲温度に大きな温度が生じることが考えられるため、廃水ピット１内の廃水温度にも違いが生じることになる。
このため昼間と夜間、夏季と冬季などでは、廃水ピット１の廃水が送水される原水タンク３内の原水温度にも変化が生じることになる。
従来このような場合には、原水温度が変化した場合でも、そのままろ過膜装置４に送ってろ過していた。
しかし、このように温度変化の大きい原水と接触を繰り返すろ過膜装置４のろ過膜は、温度変化によるストレスを継続的に受ける結果、劣化が促進され、使用寿命が低下されることになる。

本発明の運転方法では、運転開始時における原水タンク３内の原水温度を基準温度として、廃水ピット１内の廃水温度が前記基準温度よりも低いときは、図２に示す加温装置３０で加温する方法、図２に示す攪拌装置３２で攪拌する方法および前記二つの方法を組み合わせる方法のいずれか一つの方法により原水温度を調節する温度調節工程を実施することができる。

また本発明の運転方法の温度調節工程では、運転開始時における原水タンク３内の原水温度を基準温度として、廃水ピット１内の廃水温度が前記基準温度よりも低いときは、図２に示す加温装置３０で加温する方法と、図２に示す攪拌装置３２で攪拌する方法を組み合わせる方法を実施する。

原水タンク３内の原水温度は、原水タンク３内に備え付けられた温度計または原水タンクの外側に設置された反射式温度計などにより計測するが、廃水ピット１の周囲温度と基準温度の差を考慮しておくことによって、攪拌装置３２を常時作動させておく方法、加熱装置３０による予備加熱または冷却装置３１による予備冷却を実施する方法も適用できる。
基準温度は、ろ過膜が酢酸セルロース膜であることから、２０～３０℃の範囲の温度にすることができる。

次に図６に示す実施形態のろ過膜装置４を使用した場合のろ過工程を説明する。
原水タンク３から幹となる原水ライン（第１原水ライン２２ａと第２原水ライン２２ｂ）からろ過膜装置４に原水を送るとき、原水ライン切り替え弁３５を操作することで、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａのみに原水を送ってろ過工程を実施し、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂには原水は送らない。
第１ろ過膜エレメントセット５０Ａでろ過したろ過水は、ろ過水ライン２６からろ過水タンク５に送って貯水し、濃縮水は、第１濃縮水ライン２８から原水タンク３に戻し、これを繰り返す。
その後、原水ライン切り替え弁３５を操作することで、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのみに原水を送ってろ過工程を実施し、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａには原水は送らず、ろ過を停止する。
第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂでろ過したろ過水は、ろ過水ライン２６からろ過水タンク５に送って貯水し、濃縮水は、第１濃縮水ライン２８から原水タンク３に戻し、これを繰り返す。
その後は、原水ライン切り替え弁３５を操作することで、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａによるろ過運転の実施、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのろ過運転の停止、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａによるろ過運転の停止、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのろ過運転の実施を繰り返す。

図６に示すろ過膜装置４を使用したときのろ過工程において、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａおよび第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのいずれか一方のろ過膜エレメントセットへの原水の供給を停止してろ過運転を停止したとき、原水の供給を停止した第１ろ過膜エレメントセット５０Ａおよび第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのいずれか一方のろ過膜エレメントセットを洗浄剤が入った洗浄槽に浸漬することでろ過膜エレメントを浸漬洗浄することができる。
洗浄剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸塩などのアニオン型界面活性剤溶液を使用することができる。
洗浄剤濃度は、本発明の好ましい一態様は５～１，０００ｍｇ／Ｌであり、本発明の別の好ましい一態様は５０～２５０ｍｇ／Ｌである。
ろ過膜エレメントの浸漬時間は、本発明の好ましい一態様は５～１，４４０分であり、本発明の別の好ましい一態様は５～３００分である。
また、浸漬洗浄と共に洗浄槽中の水溶液を洗浄液として使用し、洗浄槽内または洗浄槽の付近に設置されたポンプからの循環ライン（図示されていない）により循環運転して洗浄することもできる。
循環洗浄するときの洗浄時のろ過圧力（膜エレメントの入口圧力）は０．５～１．５ＭＰａ、洗浄時の低循環流量は５～１５Ｌ／分にすることができる。
さらに、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａおよび第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのいずれか一方のろ過膜エレメントセットへの原水の供給を開始してろ過運転を開始したとき、原水の供給を開始した第１ろ過膜エレメントセット５０Ａおよび第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのいずれか一方のろ過膜エレメントセットを５０～５００ｍｇ／Ｌのアニオン型界面活性剤水溶液を用いて、予め定められた時間ごとに、０．７～１．２ＭＰａの入口圧、５～１５Ｌ／分の循環流量で、１～１０分間の循環運転を行う方法を適用できる。この循環運転中は、廃水処理運転を中断する。
前記の予め定められた時間は、一定間隔のろ過運転時間により設定できるほか、ろ過性能の低下を目安として設定することもできる。

次に図７に示す実施形態のろ過膜装置４を使用した場合のろ過工程を説明する。
(i)第１形態のろ過膜装置４を使用したろ過工程
原水タンク３から幹となる原水ライン（第１原水ライン２２ａと第２原水ライン２２ｂ）を経てろ過膜装置４に原水を送るとき、第１ライン切換え弁３６ａを切り替え、第２ライン切換え弁３６ｂを閉じることによって、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａのみに原水を流してろ過工程を実施し、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂ、第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃ残りのセットには原水を流さず、ろ過工程が実施されないようにする。
第１ろ過膜エレメントセット５０Ａでろ過したろ過水は、ろ過水ライン２６からろ過水タンク５に送って貯水し、濃縮水は、第１濃縮水ライン２８から原水タンク３に戻し、これを繰り返す。

(ii)第２形態のろ過膜装置４を使用したろ過工程
原水タンク３から幹となる原水ライン（第１原水ライン２２ａと第２原水ライン２２ｂ）を経てろ過膜装置４に原水を送るとき、第１ライン切換え弁３６ａを切り替え、第２ライン切換え弁３６ｂを閉じることによって、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのみに原水を流してろ過工程を実施し、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａと第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃには原水を流さず、ろ過工程が実施されないようにする。
第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂでろ過したろ過水は、ろ過水ライン２６からろ過水タンク５に送って貯水し、濃縮水は、第１濃縮水ライン２８から原水タンク３に戻し、これを繰り返す。

(iii)第３形態のろ過膜装置４を使用したろ過工程
原水タンク３から幹となる原水ライン（第１原水ライン２２ａと第２原水ライン２２ｂ）を経てからろ過膜装置４に原水を送るとき、第１ライン切換え弁３６ａを切り替え、第２ライン切換え弁３６ｂを閉じることによって、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａと第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂに原水を流してろ過工程を実施し、第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃには原水を流さず、ろ過工程が実施されないようにする。
第１ろ過膜エレメントセット５０Ａと第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂでろ過したろ過水は、ろ過水ライン２６からろ過水タンク５に送って貯水し、濃縮水は、第１濃縮水ライン２８から原水タンク３に戻し、これを繰り返す。

(iv)第４形態のろ過膜装置４を使用したろ過工程
原水タンク３から幹となる原水ライン（第１原水ライン２２ａと第２原水ライン２２ｂ）を経てろ過膜装置４に原水を送るとき、第１ライン切換え弁３６ａを切り替え、第２ライン切換え弁３６ｂを開けることによって、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂと第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃに原水を流してろ過工程を実施し、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａには原水を流さず、ろ過工程が実施されないようにする。
第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂと第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃでろ過したろ過水は、ろ過水ライン２６からろ過水タンク５に送って貯水し、濃縮水は、第１濃縮水ライン２８から原水タンク３に戻し、これを繰り返す。

第１形態～第４工程のろ過膜装置４を使用したろ過工程は、それらを適宜組み合わせて実施することによって、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａ～第３ろ過膜エレメントセット５０Ｃの中で、順番にろ過工程を実施しないろ過膜エレメントセットが存在するようにして、ろ過工程を実施しないろ過膜エレメントセットに対して、上記した浸漬洗浄を実施したり、循環洗浄を実施したりする。

次に図８に示す実施形態のろ過膜装置４を使用した場合のろ過工程を説明する。
原水タンク３から幹となる原水ライン（第１原水ライン２２ａと第２原水ライン２２ｂ）を経てろ過膜装置４に原水を送るとき、原水ライン切り替え弁３７ａを操作することで、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａのみに原水を送ってろ過工程を実施し、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂには原水は送らない。
第１ろ過膜エレメントセット５０Ａでろ過したろ過水は、ろ過水ライン２６からろ過水タンク５に送って貯水する。
第１ろ過膜エレメントセット５０Ａでろ過して生じた濃縮水は、濃縮水ライン切り替え弁３７ｂを操作して、第１濃縮水ライン２８から原水タンク３に戻し、これを繰り返す。
その後、原水ライン切り替え弁３７ａと濃縮水ライン３７ｂを操作することで、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのみに原水を送ってろ過工程を実施し、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａには原水は送らず、ろ過を停止する。
第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂでろ過したろ過水は、ろ過水ライン２６からろ過水タンク５に送って貯水し、濃縮水は、第１濃縮水ライン２８から原水タンク３に戻し、これを繰り返す。
その後は、原水ライン切り替え弁３７ａと濃縮水ライン切り替え弁３７ｂを操作することで、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａによるろ過運転の実施、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのろ過運転の停止、第１ろ過膜エレメントセット５０Ａによるろ過運転の停止、第２ろ過膜エレメントセット５０Ｂのろ過運転の実施を繰り返す。
ろ過工程を実施しないろ過膜エレメントセットに対して、上記した浸漬洗浄を実施したり、循環洗浄を実施したりする。

各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせなどは一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲で、適宜構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。本発明は、実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。

実施例１
図１と図５に示す廃水処理フローにより実施した。
日本国内の工場で発生したアルミダイカスト廃水を処理した。廃水ピット１には、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩を添加し、濃度が約３３ｐｐｍになるように制御した。
また、原水タンク３は温度調節装置を備えたものを使用して、原水タンク３内の原水温度が２０～３０℃の範囲に維持されるようにした。

ろ過膜装置４は、図３に示す内径１１．５ｍｍの管状ポリエステル不織布支持体の管内表面に厚さ０．２ｍｍの酢酸セルロース逆浸透膜を積層させた長さ２,５００ｍｍの管状膜エレメント（ダイセン・メンブレン・システムズ製ＴＲ－７０Ｃ３－Ｐ１８Ａ）を４本直列接続したもの（図４）１セットとして２セット（第１セット５０Ａと第２セット５０Ｂ）を並列設置したもの（図５のろ過膜エレメント）。
第１セット５０Ａと第２セット５０Ｂは、１日毎に切換えて運転を実施した。
第１セット５０Ａと第２セット５０Ｂのそれぞれの運転入口圧力は２．０～２．４ＭＰａ、循環流量は１５～１８Ｌ／分でろ過運転した。

ろ過膜装置４は最初に第１セット５０Ａ使用した後、第２セット５０Ｂに切り替え、その後はこの使用順序を繰り返した。
第１セット５０Ａまたは第２セット５０Ｂを使用したろ過運転開始から６時間後、１２時間後、１８時間後において、約３３０ｐｐｍの直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩水溶液を用いて、低圧（１．０ＭＰａ）低循環流量（１０Ｌ／分）で５分間の循環運転を行った。
また、ろ過運転を実施した第１セット５０Ａまたは第２セット５０Ｂは、他のセットに切り替えた後、約１３０ｐｐｍの直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩水溶液の中に浸漬して洗浄した。

表１にろ過性能（阻止率）を示す。次式から求めた。
阻止率（％）＝（廃水値－ろ過水値）／廃水値×１００
（廃水値は、廃水のＣＯＤ、ＢＯＤ、ｎ－ヘキサン抽出物濃度、カルシウム濃度、イオン状シリカ濃度であり、ろ過水値は、ろ過水のＣＯＤ、ＢＯＤ、ｎ－ヘキサン濃度、カルシウム濃度、イオン状シリカ濃度である。）
図１０にろ過量と温度の関係を示す。ろ過量の回復値は、約２～２．５Ｌ／分で安定しており、長期間継続して廃水濃縮ができるようになる。

参考例１
実施例１と同じ工場で発生したアルミダイカスト廃水を、実施例１と同じ廃水処理システムを用いて排水処理を行った。
但し、第１セット５０Ａと第２セット５０Ｂとの切換え間隔および、第１セット５０Ａまたは第２セット５０Ｂを使用したろ過運転開始から６時間後、１２時間後、１８時間後において、約３３０ｍｇ／Ｌの直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩水溶液を用いて、低圧（１．０ＭＰａ）低循環流量（１０Ｌ／分）で５分間の循環運転を行うことが定められていなかったことを除いて、実施例１と同様な運転方法で廃水処理を行った。
第２セット５０Ｂから第１セット５０Ａへの切換え直後の濾過量の回復値は２．６Ｌ／分であったが、切り替えから３６時間を過ぎて継続的に運転している際に、濾過量の回復値が約１．９Ｌ／分まで急激に落ち込む不具合が発生した。
約３３０ｍｇ／Ｌの直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩水溶液を用いて、低圧（１．０ＭＰａ）低循環流量（１０Ｌ／分）での循環運転を1時間行った結果、濾過量の回復値は２．８Ｌ／分まで回復した。

表１から明らかなとおり、本発明の廃水処理システムとその運転方法によれば、優れた処理性能を発揮することができるものであり、処理水はそのまま下水に流すことができるほか、植物への散水用などにも使用できるようになる。

本発明の廃水処理システムとその運転方法は、各種工場や事業所などで生じる油を含む廃水の処理に利用することができ、例えば、金型に塗布した離型剤を含む含油排水であるダイキャスト排水、洗車廃水、大規模調理施設からの廃水などを処理することができる。

１ 廃水ピット
２ プレフィルター
３ 原水タンク
４ ろ過膜装置
５ ろ過水タンク
１３ ポンプ保護用ストレナー

Claims (11)

1. 廃水源からの含油廃水が貯水される原水タンク、ろ過膜装置、ろ過水タンクを有する廃水処理システムであって、
   前記ろ過膜装置が、ろ過膜として酢酸セルロースからなるチューブラー型ろ過膜エレメントを含むものであり、
   前記ろ過膜装置が、１または２以上のろ過膜エレメントを一セットとして、これを複数セット有しているものであり、
   前記廃水源と前記原水タンクがプレフィルターと廃水ポンプを備えた廃水ラインで接続されており、
   前記原水タンクと前記過膜装置の複数のろ過膜エレメントセットが、循環ポンプを備えた幹となる原水ラインと、前記幹となる原水ラインから分岐された複数の分岐原水ラインで接続され、前記幹となる原水ラインと前記複数の分岐ラインが１または２以上のライン切り替え弁を介して接続されており、
   前記ろ過膜装置の複数のろ過膜エレメントセットが、前記ライン切り替え弁を、前記原水を供給したろ過膜エレメントセット群のろ過膜エレメントのろ過性能の低下を目安として予め定められた時間で切り替えることで、原水が供給されるろ過膜エレメントセットと原水が供給されないろ過膜エレメントセットに分けることができるものであり、
   前記ろ過膜装置のそれぞれのろ過膜エレメントのろ過水出口と前記ろ過水タンクが、ろ過水ラインで接続されており、
   前記ろ過膜装置のそれぞれのろ過膜エレメントの濃縮水出口と前記原水タンクが、第１濃縮水ラインで接続されており、
   前記ろ過水タンクがろ過水ポンプを備えたろ過水採水ラインに接続されており、
   前記原水タンク、前記原水ライン、前記ろ過膜装置、前記第１濃縮水ラインおよび前記原水タンクからなる循環ラインを有している、廃水処理システム。
2. 前記予め定められた時間が６時間～３６時間未満である、請求項１記載の廃水処理システム。
3. 前記予め定められた時間が６時間～２４時間である、請求項１記載の廃水処理システム。
4. 前記予め定められた時間が２４時間である、請求項１記載の廃水処理システム。
5. 前記過膜装置の複数のろ過膜エレメントセットが、第１ろ過膜エレメントセット、第２ろ過膜エレメントセット、第３ろ過膜エレメントセットの３つのろ過膜エレメントセットからなるものであり、
   前記原水ラインが、２つの原水ライン切り替え弁を備えた３つの分岐ラインに分岐されており、前記２つの原水ライン切り替え弁が操作されることによって第１形態～第４形態のように原水の流れが制御されるものである、請求項１～４のいずれか１項記載の廃水処理システム。
   (i)第１形態
   第１ろ過膜エレメントセットのみに原水が流れ、残りの２セットには原水が流れないようにする形態。
   (ii)第２形態
   第２ろ過膜エレメントセットのみに原水が流れ、残りの２セットには原水が流れないようにする形態。
   (iii)第３形態
   第１ろ過膜エレメントセットと第２ろ過膜エレメントセットの両方に原水が流れ、第３ろ過膜エレメントセットには原水が流れないようにする形態。
   (iv)第４形態
   第２ろ過膜エレメントセットと第３ろ過膜エレメントセットに原水が流れ、第１ろ過膜エレメントセットには原水が流れないようにする形態。
6. 前記原水タンクが、内部の原水温度を調節するための温度調節装置、温度計、水位計を備えており、
   前記温度調節装置が、原水を加温するための加温装置、原水を冷却するための冷却装置および原水を攪拌して温度を均一にするための攪拌装置から選ばれる１または２以上のものであり、
   前記温度調節装置が、
   原水を加温するための加温装置および原水を攪拌して温度を均一にするための攪拌装置の組み合わせからなるもの、
   原水を冷却するための冷却装置および原水を攪拌して温度を均一にするための攪拌装置の組み合わせからなるもの、
   原水を加温するための加温装置、原水を冷却するための冷却装置および原水を攪拌して温度を均一にするための攪拌装置の組み合わせからなるもののいずれかの組み合わせであり、
   さらに洗浄剤タンクを有しており、前記洗浄剤タンク内の洗浄剤を前記循環ラインに送水するための洗浄剤供給ラインを有している、請求項１～５のいずれか１項記載の廃水処理システム。
7. 請求項１～６のいずれか１項記載の廃水処理システムの運転方法であって、
   前記循環ポンプを作動させ、前記原水タンク内の原水を原水ラインにより前記複数のろ過膜装置に送ってろ過するろ過工程、
   前記ろ過工程で得られたろ過水をろ過水ラインによりろ過水タンクに送って貯水するろ過水の貯水工程、
   前記ろ過工程で得られた濃縮水を前記第１濃縮水ラインにより前記原水タンクに返送する工程を有しており、
   前記ろ過工程において、前記原水タンクから前記幹となる原水ラインと前記複数の分岐原水ラインにより前記複数のろ過膜エレメントセットに原水を送るとき、前記ライン切り替え弁を操作することで、原水を供給するろ過膜エレメントセットと原水を供給しないろ過膜エレメントセットに分けてろ過するろ過工程を実施した後、
   前記原水を供給したろ過膜エレメントセット群のろ過膜エレメントのろ過性能の低下を目安として予め定められた時間で、前記ライン切り替え弁を切り替えることで、原水を供給していたろ過膜エレメントセットへの原水の供給を停止し、原水を供給しなかったろ過膜エレメントセットへの原水の供給を開始し、
   その後順番に、原水を供給するろ過膜エレメントセットと原水を供給しないろ過膜エレメントセットを切り替えてろ過する、廃水処理システムの運転方法。
8. 前記ろ過工程において、原水を供給していたろ過膜エレメントセットへの原水の供給を停止した後、前記原水の供給を停止したろ過膜エレメントセットを洗浄剤が入った洗浄槽に浸漬することでろ過膜エレメントを浸漬洗浄する、請求項７記載の廃水処理システムの運転方法。
9. 請求項６記載の廃水処理システムの運転方法であって、
   前記循環ポンプを作動させ、前記原水タンク内の原水を原水ラインにより前記複数のろ過膜装置に送ってろ過するろ過工程、
   前記ろ過工程で得られたろ過水をろ過水ラインによりろ過水タンクに送って貯水するろ過水の貯水工程、
   前記ろ過工程で得られた濃縮水を前記第１濃縮水ラインにより前記原水タンクに返送する工程を有しており、
   前記ろ過工程において、前記原水タンクから前記幹となる原水ラインと前記複数の分岐原水ラインにより前記複数のろ過膜エレメントセットに原水を送るとき、前記ライン切り替え弁を操作することで、原水を供給するろ過膜エレメントセットと原水を供給しないろ過膜エレメントセットに分けてろ過するろ過工程を実施した後、
   前記原水を供給したろ過膜エレメントセット群のろ過膜エレメントのろ過性能の低下を目安として予め定められた時間で、前記ライン切り替え弁を切り替えることで、原水を供給していたろ過膜エレメントセットへの原水の供給を停止し、原水を供給しなかったろ過膜エレメントセットへの原水の供給を開始し、
   その後順番に、原水を供給するろ過膜エレメントセットと原水を供給しないろ過膜エレメントセットを切り替えてろ過し、
   さらに前記循環ポンプを連続して作動させてろ過運転を継続した状態で、前記原水タンク内の原水量が満水水位から所定値まで減少したときを水位計で検知し、前記廃水ポンプを作動させて前記廃水源から前記原水タンクに廃水を供給することで、前記原水タンク内の水位を満水水位に維持する水位維持工程と、
   前記温度調節装置を作動させることで、前記原水タンク内の原水温度の変化を抑制する原水の温度調節工程を有している、廃水処理システムの運転方法。
10. 請求項６記載の廃水処理システムの運転方法であって、
    前記循環ポンプを作動させ、前記原水タンク内の原水を原水ラインにより前記複数のろ過膜装置に送ってろ過するろ過工程、
    前記ろ過工程で得られたろ過水をろ過水ラインによりろ過水タンクに送って貯水するろ過水の貯水工程、
    前記ろ過工程で得られた濃縮水を前記第１濃縮水ラインにより前記原水タンクに返送する工程を有しており、
    前記ろ過工程において、前記原水タンクから前記幹となる原水ラインと前記複数の分岐原水ラインにより前記複数のろ過膜エレメントセットに原水を送るとき、前記ライン切り替え弁を操作することで、原水を供給するろ過膜エレメントセットと原水を供給しないろ過膜エレメントセットに分けてろ過するろ過工程を実施した後、
    前記原水を供給したろ過膜エレメントセット群のろ過膜エレメントのろ過性能の低下を目安として予め定められた時間で、前記ライン切り替え弁を切り替えることで、原水を供給していたろ過膜エレメントセットへの原水の供給を停止し、原水を供給しなかったろ過膜エレメントセットへの原水の供給を開始し、
    その後順番に、原水を供給するろ過膜エレメントセットと原水を供給しないろ過膜エレメントセットを切り替えてろ過し、
    さらに前記循環ポンプを連続して作動させてろ過運転を継続した状態で、前記原水タンク内の原水量が満水水位から所定値まで減少したときを水位計で検知し、前記廃水ポンプを作動させて前記廃水源から前記原水タンクに廃水を供給することで、前記原水タンク内の水位を満水水位に維持する水位維持工程を有しており、
    前記原水タンクの水位維持工程が、予め決められた原水タンクの満水水位を基準水位として、前記基準水位から２０～７０％の範囲で水位が低下したとき、前記廃水ポンプを作動させて前記廃水源から前記原水タンクに廃水を供給する工程であり
    前記満水水位が、前記原水タンクの内容量の８０～９５％の範囲の原水を満たしたときの水位である、廃水処理システムの運転方法。
11. 請求項６記載の廃水処理システムの運転方法であって、
    前記循環ポンプを作動させ、前記原水タンク内の原水を原水ラインにより前記複数のろ過膜装置に送ってろ過するろ過工程、
    前記ろ過工程で得られたろ過水をろ過水ラインによりろ過水タンクに送って貯水するろ過水の貯水工程、
    前記ろ過工程で得られた濃縮水を前記第１濃縮水ラインにより前記原水タンクに返送する工程を有しており、
    前記ろ過工程において、前記原水タンクから前記幹となる原水ラインと前記複数の分岐原水ラインにより前記複数のろ過膜エレメントセットに原水を送るとき、前記ライン切り替え弁を操作することで、原水を供給するろ過膜エレメントセットと原水を供給しないろ過膜エレメントセットに分けてろ過するろ過工程を実施した後、
    前記原水を供給したろ過膜エレメントセット群のろ過膜エレメントのろ過性能の低下を目安として予め定められた時間で、前記ライン切り替え弁を切り替えることで、原水を供給していたろ過膜エレメントセットへの原水の供給を停止し、原水を供給しなかったろ過膜エレメントセットへの原水の供給を開始し、
    その後順番に、原水を供給するろ過膜エレメントセットと原水を供給しないろ過膜エレメントセットを切り替えてろ過し、
    さらに前記循環ポンプを連続して作動させてろ過運転を継続した状態で、前記温度調節装置を作動させることで、前記原水タンク内の原水温度の変化を抑制する原水の温度調節工程を有しており、
    前記温度調節工程が、前記廃水源から前記原水タンク内に廃水を供給したとき、
    運転開始時における前記原水タンク内の原水温度を基準温度として、
    前記廃水の温度が前記基準温度よりも低いときは、前記加温装置で加温する方法、前記攪拌装置で攪拌する方法および前記二つの方法を組み合わせる方法のいずれか一つの方法を実施し、
    前記廃水の温度が前記基準温度よりも高いときは、前記冷却装置で冷却する方法、前記攪拌装置で攪拌する方法および前記二つの方法を組み合わせる方法のいずれか一つの方法を実施する、廃水処理システムの運転方法。

Images