JP7120496B1 - 濾過膜洗浄装置、水処理装置及び濾過膜洗浄方法 - Google Patents

Abstract

濾過膜洗浄装置は、非オゾン水供給流路（２１）から供給された非オゾン水にオゾンガス供給部（２３）により供給されたオゾンガスが溶解されてオゾン水（２８）が生成される流路であり、生成されたオゾン水（２８）を循環させる循環ポンプ（３０）が設けられた循環流路（２９）と、循環流路（２９）への非オゾン水の供給、循環流路（２９）内でのオゾン水（２８）の生成、循環流路（２９）内におけるオゾン水（２８）の循環、及びオゾン水（２８）の濾過膜（３）への供給を同時に行うように、非オゾン水供給ポンプ（１９）、循環ポンプ（３０）、及びオゾン水供給ポンプ（３３）を制御する制御部（３７）を備える。これにより、本実施の形態の水処理装置（１００）は、オゾン水生成塔を設けることなく、濾過膜（３）の洗浄効果の低減を抑制することができる

Description

本開示は、濾過膜洗浄装置、水処理装置及び濾過膜洗浄方法に関する。

下水、工場廃水等の被処理水の汚濁物質を分離除去する方法として、濾過膜を用いた膜濾過処理が知られている。膜濾過処理を継続して行うと、濾過膜の表面及び孔中に汚濁物質が付着し目詰まりが生じるため、濾過性能が徐々に低下する。そこで、濾過性能を維持するため、オゾン水を用いた濾過膜の洗浄が行われている。
例えば特許文献１の水処理装置では、オゾンを含有しない非オゾン水をオゾン水生成塔へと送水し、オゾン水生成塔において非オゾン水にオゾンガスを供給することによりオゾン水が生成し、生成したオゾン水により濾過膜を洗浄する。

特開２００３－２５１１６０号公報

しかしながら、特許文献１の水処理装置では、濾過膜を洗浄するオゾン水を生成し貯蔵するためのオゾン水生成塔を設ける必要である。そのため、特許文献１の水処理装置では、オゾン水生成塔を設置するためのスペースの確保及びイニシャルコストが課題であった。そこで、オゾン水生成塔を設置することなくオゾン水を生成する方法として、オゾンガスを配管内に供給し、配管内の非オゾン水にオゾンガスを溶解させることにより、配管内でオゾン水を生成する方法を検討する。この方法を採用した場合、オゾンガス供給部から濾過膜までの距離が短い場合、又はオゾン水の濾過膜への供給速度が速い場合にオゾン水中の溶存オゾン濃度が予め設定された値まで上昇することなく濾過膜へ供給される虞がある。そのため、濾過膜の洗浄効果が低減するという課題があった。

本開示は、上述した課題を解決するためになされたものであり、濾過膜の洗浄効果の低減を抑制することができる濾過膜洗浄装置を提供することを目的とするものである。

本開示に係る濾過膜洗浄装置は、オゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、オゾンを含有しない水である非オゾン水を供給する非オゾン水供給ポンプが設けられた非オゾン水供給流路と、非オゾン水供給流路から供給された非オゾン水にオゾンガス供給部により供給されたオゾンガスが溶解されてオゾン水が生成される流路であり、生成されたオゾン水を循環させる循環ポンプが設けられ、オゾンガス供給部及び非オゾン水供給流路が接続された循環流路と、循環流路を循環しているオゾン水の一部を濾過膜へ供給するオゾン水供給ポンプが設けられ、循環流路に接続されたオゾン水供給流路と、循環流路への非オゾン水の供給、循環流路内でのオゾン水の生成、循環流路内におけるオゾン水の循環、及びオゾン水の濾過膜への供給を同時に行うように、非オゾン水供給ポンプ、循環ポンプ、及びオゾン水供給ポンプを制御する制御部と、を備えたものである。

また、本開示に係る水処理装置は、被処理水を膜濾過処理する濾過膜を有する膜分離槽と、膜分離槽により膜濾過処理された膜濾過水を貯水する膜濾過水槽と、オゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、オゾンを含有しない水である非オゾン水を供給する非オゾン水供給ポンプが設けられた非オゾン水供給流路と、非オゾン水供給流路から供給された非オゾン水にオゾンガス供給部により供給されたオゾンガスが溶解されてオゾン水が生成される流路であり、生成されたオゾン水を循環させる循環ポンプが設けられ、オゾンガス供給部及び非オゾン水供給流路が接続された循環流路と、循環流路を循環しているオゾン水の一部を濾過膜へ供給するオゾン水供給ポンプが設けられ、循環流路に接続されたオゾン水供給流路と、循環流路への非オゾン水の供給、循環流路内でのオゾン水の生成、循環流路内におけるオゾン水の循環、及びオゾン水の濾過膜への供給を同時に行うように、非オゾン水供給ポンプ、循環ポンプ、及びオゾン水供給ポンプを制御する制御部と、を備えたものである。

また、本開示に係る濾過膜洗浄方法は、オゾンを含有しない水である非オゾン水を循環流路に供給するステップと、循環流路において非オゾン水にオゾンガスを溶解させてオゾン水を生成するステップと、循環流路においてオゾン水を循環させるステップと、循環流路を循環しているオゾン水の一部を濾過膜へ供給するステップと、を有し、循環流路への非オゾン水の供給、循環流路内でのオゾン水の生成、循環流路内におけるオゾン水の循環、及びオゾン水の濾過膜への供給を同時に行うことを特徴とする。

本開示によれば、非オゾン水にオゾンガスを溶解させて生成されるオゾン水を用いて濾過膜を洗浄する濾過膜洗浄装置において、循環流路への非オゾン水の供給、循環流路内でのオゾン水の生成、循環流路内におけるオゾン水の循環、及びオゾン水の濾過膜への供給を同時に行うことにより、濾過膜の洗浄効果の低減を抑制することができる濾過膜洗浄装置を提供する。

実施の形態１の水処理装置の概略図である。 実施の形態１のオゾン水生成部及びオゾンガス供給部を示す概略図である。 実施の形態１の濾過膜処理を示すフローチャートである。 実施の形態１の濾過膜の洗浄方法を示すフローチャートである。 実施の形態１の比較例の水処理装置の概略図である。 実施の形態２の水処理装置の概略図である。 実施の形態２の濾過膜の洗浄方法を示すフローチャートである。 実施の形態３の水処理装置の概略図である。

実施の形態１．
図１を用いて、実施の形態１における濾過膜洗浄装置を備える水処理装置１００について説明する。図１は実施の形態１の水処理装置１００の概略図である。水処理装置１００は、被処理水１を膜濾過処理するための濾過膜３を備える膜分離槽２と、膜分離槽２において膜濾過処理された膜濾過水１７を貯水する膜濾過水槽１６と、膜濾過流路４と、濾過膜洗浄装置とを備える。

膜分離槽２では、例えば活性汚泥法により処理した被処理水１を濾過膜３により汚濁物質を分離除去する。被処理水１は、例えば上水道、下水道、下水二次処理水、工業排水、海水、屎尿等であり、被処理水流路５を介して膜分離槽２に流入される。膜分離槽２には、汚泥引抜流路１０が接続されてもよい。汚泥引抜流路１０には汚泥を引抜くための汚泥引抜ポンプ９が設けられている。また、膜分離槽２の底部に散気装置８を配置してもよい。散気装置８には、空気供給配管７を介して膜面曝気ブロワー６が接続される。

濾過膜３の材質は限定されないが、強い酸化剤であるオゾンに対する耐性に優れたフッ素系樹脂化合物が好ましい。他にも例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等のポリオレフィン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂化合物、酢酸セルロース、エチルセルロース等のセルロース類、セラミック等を用いるとよい。また、上述の材質を２種以上組み合わせたものであってもよい。

濾過膜３の種類は限定されない。例えば、精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜等当該技術分野において公知の各種濾過膜３を用いるとよい。

濾過膜３の平均孔径は限定されないが、好ましくは０．００１μｍ以上１μｍ以下、より好ましくは０．０１μｍ以上０．１μｍ以下である。この範囲の平均孔径を有する濾過膜３を用いることにより、被処理水１と接する濾過膜３の表面に付着した汚濁物質だけでなく、膜濾過水１７と接する濾過膜３の表面又は濾過膜３の孔中に化学的に付着した汚濁物質を効率的に除去することができる。

濾過膜３の形状は、限定されない。例えば、円筒状、平膜状等の当該技術分野において公知の形状にするとよい。また、浸漬型、ケーシング型、モノリス型等を採用してもよい。

濾過膜３の通水方式は、限定されない。例えば、全量濾過方式、クロスフロー濾過方式にするとよい。濾過膜３の外側に被処理水１を流し、内側に膜濾過水１７を流す外圧濾過方式であってもよく、濾過膜３の内側に被処理水１を流し、外側に膜濾過水１７を流す内圧濾過方式であってもよい。

膜濾過水槽１６は、膜分離槽２により膜濾過処理された膜濾過水１７を貯水する。

膜濾過流路４は例えば配管であり、濾過膜３と膜濾過水槽１６とを接続し、膜濾過水１７を膜濾過水槽１６に送水する流路である。膜濾過流路４は、膜濾過ポンプ１２、膜濾過水流量測定手段１３、圧力計１４を備える。膜濾過処理の際、膜濾過ポンプ１２により膜分離槽２において分離された膜濾過水１７は膜濾過水流路１５を介して膜濾過水槽１６に送水される。膜濾過水流量測定手段１３は膜濾過流路４を流れる膜濾過水１７の流量を測定する。

次に、濾過膜洗浄装置について説明する。濾過膜洗浄装置はオゾンを含有しない水である非オゾン水にオゾンガスを溶解させてオゾン水２８を生成し、生成したオゾン水２８を用いて濾過膜３を洗浄する。濾過膜洗浄装置は、非オゾン水供給流路２１、循環流路２９、オゾンガス供給部２３、オゾン水供給流路３５、及び制御部３７を備える。非オゾン水供給流路２１、循環流路２９、及びオゾン水供給流路３５は例えば配管等により形成される。

非オゾン水供給流路２１は膜濾過水槽１６と循環流路２９とを接続し、膜濾過水槽１６に貯水された膜濾過水１７を循環流路２９に供給する流路である。すなわち、本実施の形態において、オゾン水２８の生成に用いる非オゾン水は、膜濾過水槽１６に貯水された膜濾過水１７である。非オゾン水供給流路２１は、切替部１８、非オゾン水供給ポンプ１９、非オゾン水供給流量測定手段２０を有する。切替部１８は、制御部３７からの指示に従い非オゾン水供給流路２１を開閉する。非オゾン水供給ポンプ１９は膜濾過水槽１６から非オゾン水である膜濾過水１７を循環流路２９に供給する。非オゾン水供給流量測定手段２０は、非オゾン水供給流路２１を流れる非オゾン水の流量を測定する。

循環流路２９は、オゾン水２８が生成され、生成されたオゾン水２８を循環させるための流路である。循環流路２９には、オゾンガス供給部２３、非オゾン水供給流路２１、オゾン水供給流路３５、オゾンガス排除部２６、及び越流水流路２７が接続される。オゾンガス排除部２６は、循環流路２９においてオゾン水２８に溶解されなかったオゾンガスを循環流路２９から排出するための例えば配管である。越流水流路２７は、循環流路２９内において予め設定された水量を超えるオゾン水２８が循環する場合に、オゾン水２８を循環流路２９から排除するための流路である。越流水流路２７は、オゾンガス排除部２６にオゾン水２８が混入することを防ぐために、循環流路２９においてオゾンガス排除部２６よりも低い水位に設けられる。

また、循環流路２９は、切替部３６、循環ポンプ３０、循環流量測定手段３１、及び溶存オゾン濃度測定手段３２を有する。切替部３６は、循環流路２９とオゾン水供給流路３５を接続し、制御部３７からの指示に従いオゾン水２８の流路を切替可能な例えば三方弁である。循環ポンプ３０は、循環流路２９においてオゾン水２８を循環させる。循環流量測定手段３１は、循環流路２９を流れるオゾン水２８の流量を測定する。溶存オゾン濃度測定手段３２は、循環流路２９におけるオゾン水２８の溶存オゾン濃度を測定し、例えば吸光度式オゾン濃度計又は電極式オゾン濃度計である。溶存オゾン濃度測定手段３２は、循環流路２９の切替部３６とオゾンガス供給部２３が接続された部分との間に配置するとよい。図示していないが、循環流路２９には、オゾン水２８を均一に混合する手段である例えばスタティックミキサーが設けられていてもよい。

オゾンガス供給部２３はオゾンガスを生成し、生成したオゾンガスを循環流路２９に供給する。オゾンガス供給部２３に供給されるオゾン原料は、限定されない。例えば、液体酸素、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）、ＰＶＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）で生成した酸素を用いるとよい。

図２は実施の形態１のオゾン水生成部２２及びオゾンガス供給部２３を示す概略図である。図２は、図１の２２で示す部分の詳細を示す拡大図である。オゾン水生成部２２は、循環流路２９におけるオゾンガス供給部２３、非オゾン水供給流路２１、オゾンガス排除部２６、及び越流水流路２７が接続された部分である。オゾンガス供給部２３は循環流路２９に接続され、循環流路２９内にオゾンガスを供給する。より詳細には、循環流路２９のオゾン水生成部２２は散気装置２５を備え、散気装置２５にはオゾンガス供給配管２４を介してオゾンガス供給部２３が接続される。図２では、オゾンガス供給部２３から循環流路２９内にオゾンガスを供給する手段として散気装置２５を用いた場合を例示したが、循環流路２９内において非オゾン水にオゾンガスを溶解しオゾン水２８を生成し得る手段であれば特に限定されず、例えば、エジェクタ式、機械攪拌式、及び下方注入式のオゾンガスの供給手段を用いてもよい。

循環流路２９では非オゾン水供給流路２１から供給された非オゾン水にオゾンガスが溶解されることにより、生成されたオゾン水２８を循環ポンプ３０により循環する。より厳密には、非オゾン水供給流路２１から循環流路２９に供給された非オゾン水は循環流路２９を循環するオゾン水２８と混合して希釈されたオゾン水２８となり、この希釈されたオゾン水２８にオゾンガス供給部２３により供給されたオゾンガスが溶解される。

上述のとおり本実施の形態の水処理装置１００は、オゾンガス供給部２３からオゾンガスを循環流路２９内に供給する。これにより、本実施の形態の水処理装置１００は、循環流路２９のオゾン水生成部２２においてオゾン水２８を生成することができるので、従来の水処理装置が備えるオゾン水生成塔を備える必要がない。

従来の水処理装置が備えるオゾン水生成塔とは、濾過膜３を洗浄するために必要なオゾン水２８の容量を貯水可能に設計された水槽である。本実施の形態のオゾン水生成部２２の最大容量は、濾過膜３の洗浄に必要なオゾン水２８の容量よりも小さく設計することができる。例えば、オゾン水生成部２２の最大容量は、濾過膜３の洗浄に必要なオゾン水２８の容量の４分の１以下である。

また、オゾン水生成部２２は循環流路２９の一部であり、生成されたオゾン水２８はオゾン水生成部２２に貯水されるのではなく、循環流路２９を循環する点においても従来の水処理装置が備えるオゾン水生成塔と異なる。

さらに、オゾン水生成部２２は越流水流路２７が接続されるが、従来の水処理装置が備えるオゾン水生成塔は一般的に越流水流路２７が接続されていない。

図１に戻り、オゾン水供給流路３５は、循環流路２９と濾過膜３とを接続し、循環流路２９を循環しているオゾン水２８の一部を濾過膜３へ供給する流路である。オゾン水供給流路３５の一部は、膜濾過流路４と共有であってもよい。図１では、切替部１１によりオゾン水供給流路３５及び膜濾過流路４が接続され、切替部１１から濾過膜３までの流路が共有である例を示している。切替部１１は制御部３７の指示に従い膜濾過水１７又はオゾン水２８の流路を切替可能な例えば三方弁である。オゾン水供給流路３５は、オゾン水供給ポンプ３３及びオゾン水供給流量測定手段３４を備える。オゾン水供給ポンプ３３は、オゾン水供給流路３５を介して循環流路２９から濾過膜３へオゾン水２８を送水する。オゾン水供給流量測定手段３４は、オゾン水供給流路３５を流れるオゾン水２８の流量を測定する。

全てのポンプ及び切替部は制御部３７に接続されている。そして、制御部３７は、全てのポンプ及び切替部の動作を制御する。また、全ての流量測定手段および圧力計１４の測定結果は制御部３７に送信される。また、制御部３７はオゾンガス供給部２３の動作を制御する。制御部３７による制御方法については、後述する水処理方法で説明する。

次に、水処理装置１００を用いた水処理方法について説明する。水処理方法は、膜濾過処理と濾過膜３の洗浄処理に大別される。膜濾過処理は、活性汚泥法により被処理水１を処理した後、濾過膜３を用いて汚濁物質を分離除去する。膜濾過処理を継続して行うと、濾過性能が低下するという問題がある。具体的には、濾過膜３の継続的な使用に伴い、被処理水１に接する濾過膜３の表面、濾過水と接する濾過膜３の表面、濾過膜３の孔中にそれぞれ汚濁物質が付着して目詰まりが生じ、濾過性能が徐々に低下する。特に、濾過膜３に目詰りが生じると、膜濾過処理の際に必要な圧力が増加する。そのため、膜濾過流束、単位時間及び単位膜面積当たりの膜濾過水量が低下する。そこで、水処理装置１００は、濾過膜３の性能を維持するため、定期的に濾過膜３の洗浄処理を行う。後述のポンプ及び切替部の動作は制御部３７により制御される。

膜濾過処理と濾過膜３の洗浄処理の切換えは、例えば膜濾過処理の時間によって設定すればよい。

まず、膜濾過処理について説明する。図３は実施の形態１の濾過膜処理を示すフローチャートである。
制御部３７は、切替部１１の循環流路２９側を閉じ、膜分離槽２側及び膜濾過水槽１６側を開く（ステップＳ１）。そして、制御部３７は膜濾過ポンプ１２を起動させる（ステップＳ２）。これにより、被処理水１が濾過膜３で膜濾過され、濾過膜３で濾過された膜濾過水１７が膜濾過流路４を介して膜濾過水槽１６へ送水される。また、制御部３７は、膜濾過処理中は膜面曝気ブロワー６を常時稼働させ、汚泥引抜ポンプ９を膜分離槽２内の汚泥濃度に応じて稼働時間を変更させ、膜分離槽２内の汚泥の引抜を行う。

次に、濾過膜３の洗浄処理について説明する。図４は実施の形態１の濾過膜の洗浄方法を示すフローチャートである。 膜濾過処理を行っていた場合は、制御部３７は、膜濾過ポンプ１２を停止して膜濾過処理を終了させる（ステップＳ３）。そして、制御部３７は、切替部１１の膜濾過水槽１６側を閉じ、膜分離槽２側及び循環流路２９側を開く（ステップＳ４）。

次に、制御部３７は濾過膜３の予備洗浄を実施する（ステップＳ５）。濾過膜３の予備洗浄は必須ではないが、予備洗浄を行うことで被処理水１と接する濾過膜３の表面に付着した汚濁物質を除去し易くすることができる。具体的には、水処理装置１００は、薬剤を含有していない予備洗浄液を用いて濾過膜３を予備洗浄する。例えば、制御部３７は、切替部３６及び切替部１８を開き、非オゾン水供給ポンプ１９、循環ポンプ３０、及びオゾン水供給ポンプ３３を起動する。これにより、制御部３７は、膜濾過水１７を濾過膜３へ送水して、予備洗浄を実施することができる。また、水処理装置１００は濾過膜３を一定時間空気に曝すことにより、被処理水１と接する濾過膜３の表面に付着した汚濁物質を除去し易くしてもよい。

次に、制御部３７はオゾン水２８の生成及び循環を行う。まず、制御部３７は、切替部３６のオゾン水供給流路３５側を閉じ、オゾン水２８が循環流路２９を循環するように循環流路２９側を開ける（ステップＳ６）。この際、循環流路２９内には前回濾過膜３の洗浄処理を実施した際に生成されたオゾン水２８が残っている。循環流路２９内に残っているオゾン水２８は、前回の濾過膜３の洗浄処理から時間が経過しているためオゾンが分解され溶存オゾン濃度は前回の濾過膜３の洗浄処理時よりも低くなっている。そこで、制御部３７は、循環ポンプ３０及びオゾンガス供給部２３を起動させる（ステップＳ７）。これにより、制御部３７は、循環流路２９内に残留するオゾン水２８にオゾンガスを溶解させ、より高濃度なオゾン水２８を生成し、生成したオゾン水２８を循環流路２９内で循環させる。そして、制御部３７は溶存オゾン濃度測定手段３２の値が予め設定された値に上昇したか否かを判断する（ステップＳ８）。制御部３７は溶存オゾン濃度測定手段３２の値が予め設定された値に上昇していないと判断した場合は、溶存オゾン濃度測定手段３２の値が予め設定された値に上昇するまでオゾンガス供給部２３からのオゾンガスの供給とオゾン水２８の循環を実施する。

溶存オゾン濃度測定手段３２における予め設定された値は、オゾン水供給流路３５を介して濾過膜３へ供給されるまでの時間にオゾンが分解されオゾン水２８の溶存オゾン濃度が減少することを考慮して、濾過膜３へ供給される際に達成したいオゾン水２８の溶存オゾン濃度よりも高く設定するとよい。オゾン水供給流路３５を介して濾過膜３へ供給されるまでの時間にオゾンがどの程度分解されるかは、オゾン水供給流路３５の長さ及び供給流量により異なるため、実験により検証するとよい。

溶存オゾン濃度測定手段３２における予め設定された値は１０ｍｇ／Ｌ以上５０ｍｇ／Ｌ以下が好ましい。オゾン水２８の溶存オゾン濃度が１０ｍｇ／Ｌより低い場合、濾過膜３に付着した汚濁物質の分解に時間を要し、オゾン水２８の必要量が増大したりするため、濾過膜３の洗浄に係るランニングコストが増大する。一方、オゾン水２８の溶存オゾン濃度が５０ｍｇ／Ｌより高いと、オゾンガス供給部２３の稼働時間が長くなるため、オゾン水２８の生成に要するランニングコストが増大する。また、被処理水１の膜濾過を中断する時間も長くなるため、膜濾過水１７量が低下する。

仮に、循環流路２９内にオゾン水２８が残っていない場合は、制御部３７は切替部１８及び非オゾン水供給ポンプ１９を制御して、循環流路２９に予め設定された水量の非オゾン水を供給するとよい。

制御部３７はオゾン水２８の生成及び循環を、上述の膜濾過処理と同時に実施してもよい。すなわち、図３及び図４においてＳ１～Ｓ２とＳ４～Ｓ８とを同時に実施してもよい。これにより、膜濾過処理が終了後に、速やかに濾過膜３の洗浄処理を開始することができる。

次に、オゾン水２８の濾過膜３への供給を開始し、濾過膜３の逆洗浄を実施する場合について説明する。制御部３７は、循環流路２９への非オゾン水の供給、循環流路２９内でのオゾン水２８の生成、循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給を同時に行うように、非オゾン水供給ポンプ１９、循環ポンプ３０、及びオゾン水供給ポンプ３３を制御する（ステップＳ９）。具体的な水処理装置１００の動作を以下に説明する。

まず、制御部３７は、切替部１８を開け、切替部３６の全方向を開け、切替部１１の循環流路２９側及び膜分離槽２側を開けて膜濾過水槽１６側を閉じる。そして、制御部３７は、非オゾン水供給ポンプ１９及びオゾン水供給ポンプ３３を起動する。これにより、循環流路２９への非オゾン水の供給、循環流路２９内でのオゾン水２８の生成、循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給が同時に行われ、濾過膜３の逆洗浄が開始される。上述のとおり、制御部３７はオゾン水２８の生成及び循環も継続して行うため、制御部３７は非オゾン水供給ポンプ１９及びオゾン水供給ポンプ３３に加え、循環ポンプ３０も駆動させている。

ここで、制御部３７による非オゾン水供給ポンプ１９、オゾン水供給ポンプ３３、及び循環ポンプ３０の制御方法を説明する。制御部３７は、非オゾン水供給ポンプ１９、オゾン水供給ポンプ３３、及び循環ポンプ３０を全て駆動させた上で、以下のようにそれぞれのポンプを制御する。

まず、非オゾン水供給流路２１から循環流路２９へ供給する非オゾン水の流量と、循環流路２９からオゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量とが同一になるように、非オゾン水供給ポンプ１９及びオゾン水供給ポンプ３３の少なくとも一方を制御する。すなわち、制御部３７は非オゾン水供給流量測定手段２０の値とオゾン水供給流量測定手段３４の値とが等しくなるように、非オゾン水供給ポンプ１９及びオゾン水供給ポンプ３３の少なくとも一方を制御する。例えば、制御部３７は、オゾン水供給流量測定手段３４の値が高くなった場合は、非オゾン水供給流量測定手段２０の値も高くなるよう非オゾン水供給ポンプ１９の出力を上げ、反対にオゾン水供給流量測定手段３４の値が低くなった場合は、非オゾン水供給流量測定手段２０の値も低くなるよう非オゾン水供給ポンプ１９の出力を下げるように制御する。

そして、制御部３７は、循環流路２９におけるオゾン水２８の流量は、循環流路２９からオゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量より高くなるように、循環ポンプ３０を制御する。すなわち、制御部３７は循環流量測定手段３１の値がオゾン水供給流量測定手段３４の値より高くなるように、循環ポンプ３０及び前記オゾン水供給ポンプ３３の少なくとも一方を制御する。例えば、制御部３７は、オゾン水供給流量測定手段３４の値が循環流量測定手段３１の値より上昇した場合は、循環ポンプ３０の出力を上げるように制御する。

制御部３７は、非オゾン水を循環流路２９へ供給したことにより、循環流路２９を循環するオゾン水２８が希釈され、循環流路２９内の溶存オゾン濃度測定手段３２により測定された溶存オゾン濃度の値が予め設定された閾値未満になった場合は、次のように制御する。制御部３７は、非オゾン水供給ポンプ１９及びオゾン水供給ポンプ３３を停止させ、切替部３６のオゾン水供給流路３５側を閉じ、切替部１８を閉じる。そして、制御部３７は循環ポンプ３０を継続して起動させる。これにより、制御部３７は、溶存オゾン濃度測定手段３２により測定された溶存オゾン濃度の値が予め設定された閾値未満である場合、循環流路２９への非オゾン水の供給、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給を停止し、循環流路２９内でのオゾン水２８の生成、及び循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環のみを実施する。これにより、循環流路２９を循環するオゾン水２８の溶存オゾン濃度は徐々に上昇する。その後、溶存オゾン濃度測定手段３２の値が予め設定された閾値以上になった場合、制御部３７は切替部３６のオゾン水供給流路３５側を開け、切替部１８を開けて、非オゾン水供給ポンプ１９及びオゾン水供給ポンプ３３を起動させる。つまり、制御部３７は、循環流路２９への非オゾン水の供給、循環流路２９内でのオゾン水２８の生成、循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給を同時に行い、濾過膜３の逆洗浄を再開させる。これにより、オゾン水２８の溶存オゾン濃度を予め設定された閾値以上に保つことができる。

オゾン水２８を用いた濾過膜３の洗浄処理の時間は、特に限定されず、濾過膜３に付着した汚濁物質の量などに応じて適宜設定すればよい。一般的には、濾過膜３の洗浄処理の時間は６０分以下が好ましい。洗浄時間は短い方が好ましく、洗浄時間が長いとオゾンガス供給部２３の稼働時間やポンプの稼働時間が長くなるため、ランニングコストが増大する。また、被処理水１の膜処理を中断する時間も長くなるため、膜濾過水１７量が低下する。

オゾン水２８の濾過膜面積当たりの供給水量である膜面透過流束は、特に限定されず、濾過膜３末端まで充填可能な流束を確保できればよい。具体的に、オゾン水２８の膜面透過流束は、１ＬＭＨ（Ｌ／ｍ２／ｈ）以上６０ＬＭＨ以下が好ましい。オゾン水２８の膜面透過流束が６０ＬＭＨより高い場合、濾過膜３に付着した汚濁物質の分解速度よりもオゾン水２８の供給速度の方が速くなるため、汚染物質と反応しなかったオゾン水２８が濾過膜３の外側へ流出する。その結果、オゾン水２８の使用量が必要以上に増加し、濾過膜３の洗浄に要するコストが増大する可能性がある。オゾン水２８の膜面透過流束が１ＬＭＨより低い場合、オゾン水２８が濾過膜３末端まで充填されず、濾過膜３に付着した汚濁物質を分解できなくなったり、搬送中に濃度が低下したりする可能性がある。本実施の形態に係る濾過膜３の洗浄処理はオゾン水２８を濾過膜３内に通水した後、オゾン水２８をそのまま濾過膜３内で保持する洗浄方法、又は濾過膜３をオゾン水２８に浸漬して保持する洗浄方法などを用いることができる。

濾過膜３の洗浄処理後に濾過膜３から排出されるオゾン水２８は、膜分離槽２内に排出し、膜濾過処理に用いる被処理水１として利用することができる。或いは、逆流洗浄後に濾過膜３から排出されるオゾン水２８は、処理済液として別途回収して処理してもよい。

濾過膜３の洗浄処理を終了する場合、制御部３７は、非オゾン水供給ポンプ１９、循環ポンプ３０、及びオゾン水供給ポンプ３３を停止させる（ステップＳ１０）。そして、制御部３７は切替部１１の循環流路２９側を閉じ、切替部１８を閉じる（ステップＳ１１）。これにより、オゾン水２８の供給及び循環を停止する。そして、制御部３７は、図３に示すＳ１及びＳ２を実施し、被処理水１の膜濾過処理を再開する。これにより、被処理水１の膜濾過処理を連続的且つ効率的に行うことができる。

本実施の形態における水処理装置１００の効果を従来の水処理装置及び比較例の水処理装置と比較して説明する。図５は実施の形態１の比較例の水処理装置の概略図である。従来の水処理装置では、濾過膜３を洗浄するオゾン水２８を生成し貯水するためのオゾン水生成塔の設置が必要であった。そのため、従来の水処理装置では、オゾン水生成塔を設置するためのスペースの確保及びイニシャルコストが課題であった。

図５に示す比較例の水処理装置は、膜濾過水槽１６と濾過膜３とを接続し、膜濾過水槽１６から膜濾過水１７を濾過膜３に供給するための流路に、オゾンガス供給部２３を接続し、流路内においてオゾン水２８の生成を行い、生成したオゾン水２８を濾過膜３へ供給する。比較例の水処理装置は、流路内においてオゾン水２８の生成を行うため、従来の水処理装置のオゾン水生成塔を設置する必要がない。しかしながら、比較例の水処理装置は、例えばオゾンガス供給部２３から濾過膜３までの距離が短い場合、又は濾過膜３へのオゾン水２８の供給流量が高い場合に、オゾンガス供給部２３から流路内に供給されたオゾンガスが膜濾過水１７に十分に溶解される前に濾過膜３に送水され、オゾン水２８中の溶存オゾン濃度が予め設定された値まで上昇することなく濾過膜３へ供給される虞がある。そのため、比較例の水処理装置は濾過膜３の洗浄効果が低減するという課題がある。

これに対し、本実施の形態における水処理装置１００は、図１に示すように、非オゾン水供給流路２１から供給された非オゾン水にオゾンガス供給部２３により供給されたオゾンガスが溶解されてオゾン水２８が生成される流路であり、生成されたオゾン水２８を循環させる循環ポンプ３０が設けられた循環流路２９と、循環流路２９への非オゾン水の供給、循環流路２９内でのオゾン水２８の生成、循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給を同時に行うように、非オゾン水供給ポンプ１９、循環ポンプ３０、及びオゾン水供給ポンプ３３を制御する制御部３７を備える。これにより、本実施の形態における水処理装置１００は、従来の水処理装置が備えるオゾン水生成塔を設ける必要がない。そして、本実施の形態における水処理装置１００及び上述の比較例の水処理装置において、オゾンガス供給部２３から濾過膜３までの距離が等しく、濾過膜３へのオゾン水２８の供給流量が等しい場合に、本実施の形態における水処理装置１００は比較例の水処理装置よりもオゾン水２８の溶存オゾン濃度の維持を容易に行うことができる。そのため、本実施の形態における水処理装置１００は比較例の水処理装置よりも濾過膜３の洗浄効果の低減を抑制することができる。

すなわち、本実施の形態の水処理装置１００は循環流路２９内において非オゾン水にオゾンガスを溶解させてオゾン水２８を生成する。そして、本実施の形態の水処理装置１００は、循環流路２９への非オゾン水の供給、循環流路２９内でのオゾン水２８の生成、循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給を同時に行うことにより、濾過膜３の洗浄処理に必要な容量のオゾン水２８を貯水する必要がない。これにより、従来の水処理装置において必要であったオゾン水生成塔の設置を不要とすることができる。

また、上述の比較例の水処理装置のように、循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給が同時に行われない場合、同じ量のオゾンガスがオゾンガス供給部２３から流路に供給されたとすれば、オゾンガス供給部２３から濾過膜３までの距離、及び濾過膜３へのオゾン水２８の供給流量によっては、オゾンガスが十分に溶解されず、オゾン水２８中の溶存オゾン濃度が予め設定された値まで上昇することなく濾過膜３へ供給される虞がある。本実施の形態の水処理装置１００は、循環流路２９への非オゾン水の供給、循環流路２９内でのオゾン水２８の生成、循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給を同時に行う。すなわち、循環流路２９において生成されたオゾン水２８の全量が濾過膜３へ供給されるのではなく、循環流路２９において生成されたオゾン水２８の一部は濾過膜３へ供給され、一部は循環流路２９を循環する。このように、生成されたオゾン水２８の一部は循環流路２９を循環することにより、オゾン水２８が濾過膜３へ供給されるまでの時間が長くなるため、オゾン水２８中の溶存オゾン濃度を予め設定された値まで上昇させることが容易になる。そのため、本実施の形態における水処理装置１００は比較例の水処理装置よりも濾過膜３の洗浄効果の低減を抑制することができる。

また、非オゾン水供給流路２１から循環流路２９へ供給する非オゾン水の流量が循環流路２９からオゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量よりも多い場合、循環流路２９を循環するオゾン水２８の溶存オゾン濃度が上昇しにくい。また、越流水流路２７によって循環流路２９から排出されるオゾン水２８が増水するためオゾン水２８が無駄に消費される。逆に、循環流路２９からオゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量が非オゾン水供給から循環流路２９へ供給する非オゾン水の流量よりも多い場合、循環流路２９内を循環するオゾン水２８が枯渇し循環ポンプ３０が空運転をする虞がある。そこで、制御部３７は、非オゾン水供給流路２１から循環流路２９へ供給する非オゾン水の流量と、循環流路２９からオゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量とが同一になるように、非オゾン水供給ポンプ１９及びオゾン水供給ポンプ３３の少なくとも一方を制御する。これにより、循環流路２９に流入する非オゾン水の流量と、循環流路２９から流出するオゾン水２８の流量が等しくなるため、循環流路２９を循環するオゾン水２８の容量を一定に保つことができる。

また、制御部３７は、循環流路２９におけるオゾン水２８の流量は、循環流路２９からオゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量より高くなるように、循環ポンプ３０及びオゾン水供給ポンプ３３の少なくとも一方を制御する。ここで、本実施の形態の循環流路２９におけるオゾン水２８の流量をｘ、循環流路２９からオゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量をｙとする。ｘ＞ｙである。

ここで、制御部３７は、循環流路２９におけるオゾン水２８の流量、及び循環流路２９からオゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量をともにｘに制御したと仮定する。この場合、オゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量が高いためオゾン水２８の溶存オゾン濃度の低減は抑制できるが、オゾン水２８の使用量は増加する。これに対し、本実施の形態の水処理装置１００は、オゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量ｙは循環流路２９におけるオゾン水２８の流量ｘよりも低いため、オゾン水２８の使用量を低減することができる。

次に、制御部３７は、循環流路２９におけるオゾン水２８の流量、及び循環流路２９からオゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量をともにｙに制御したと仮定する。この場合、オゾン水２８の流量が低いため、オゾン水２８の使用量を低減することができるが、濾過膜３にオゾン水が供給された際にオゾン水２８の溶存オゾン濃度は低減する虞がある。これに対し、本実施の形態の水処理装置１００は、循環流路２９におけるオゾン水２８の流量ｘは、循環流路２９からオゾン水供給流路３５へ供給するオゾン水２８の流量ｙより高いため、オゾン水２８中の溶存オゾン濃度の低下を抑制することができる。

また、制御部３７は、溶存オゾン濃度測定手段３２により測定された溶存オゾン濃度の値が予め設定された閾値未満である場合、循環流路２９への非オゾン水の供給、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給を停止し、循環流路２９内でのオゾン水２８の生成、及び循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環のみを実施する。そして、制御部３７は、溶存オゾン濃度測定手段３２により測定された溶存オゾン濃度の値が予め設定された閾値以上となった場合に、循環流路２９への非オゾン水の供給、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給を再開する。これにより、オゾン水２８の溶存オゾン濃度を予め設定された閾値以上に保つことができる。

また、濾過膜３の孔径が微小である場合、オゾン水２８に未溶解のオゾンガスが濾過膜３の細孔を透過しないため、未溶解のオゾンガスが濾過膜３を透過せず流路内でガスロックを起こす虞がある。そこで、本実施の形態の水処理装置１００は、循環流路２９に接続され、循環流路２９において溶解されなかったオゾンガスを循環流路２９から排出するオゾンガス排除部２６を備える。これにより、オゾン水２８に未溶解のオゾンガスを循環流路２９から排出できるので、ガスロックを防止することができる。

また、水処理装置１００は、オゾン水２８を濾過膜３へ供給しながら非オゾン水を循環流路２９へ供給する場合、オゾン水２８及び非オゾン水の供給開始のタイミングが必ずしも一致しない虞がある。例えば、オゾン水２８の濾過膜３への供給開始よりも、非オゾン水の循環流路２９への供給開始の方が早い場合を考える。この場合、循環流路２９内の水量が一時的に循環流路２９の最大容量を超え、流路、ポンプ、及び切替部に負荷が生じる。そこで、水処理装置１００は、循環流路２９に接続され、循環流路２９内において予め設定された水量を超えるオゾン水２８が循環する場合に、オゾン水２８を循環流路２９から排除する越流水流路２７を設ける。これにより、循環流路２９の水量が循環流路２９の最大容量を一時的に超える場合に、循環流路２９を循環するオゾン水２８を循環流路２９から排出することができる。そして、越流水流路２７は、循環流路２９においてオゾンガス排除部２６よりも低い水位に設けられる。これにより、循環流路２９内のオゾン水２８が増水した場合に、オゾンガス排除部２６にオゾン水２８が混入することを防止できる。

また、本実施の形態の水処理装置１００は、非オゾン水として膜濾過水１７を用いる。これにより、非オゾン水を貯水するための水槽を新たに設ける必要がない。

実施の形態２．
実施の形態２における濾過膜洗浄装置を備える水処理装置１００について図６を用いて説明する。図６は実施の形態２の水処理装置１００の概略図である。実施の形態１では、濾過膜３を洗浄する洗浄水はオゾン水２８である例を示した。本実施の形態では濾過膜３を洗浄する洗浄水は、オゾン水２８、及びオゾン以外の薬剤を含有する洗浄水の少なくとも２種類の薬剤を用いる例を説明する。本実施の形態の濾過膜洗浄装置を備える水処理装置１００の基本的な構成は、実施の形態１の濾過膜洗浄装置を備える水処理装置１００と同じであるため、相違点のみ説明する。また、実施の形態１の濾過膜洗浄装置を備える水処理装置１００と同様の構成については同一符号が付されている。

以下では、オゾン水２８を第一の洗浄水２８、オゾン以外の薬剤を含有する洗浄水を第二の洗浄水３８と称する。第二の洗浄水３８に含有される薬剤の種類は１種類に限定されない。

本実施の形態の濾過膜洗浄装置を備える水処理装置１００は、洗浄流路４３、第二の洗浄水３８を貯水する洗浄水槽３９を備える。

洗浄流路４３は、濾過膜３と洗浄水槽３９とを接続する流路である。図６では、洗浄流路４３の濾過膜３から切替部４２までの流路が膜濾過流路４及びオゾン水供給流路３５と共有である例を示している。洗浄流路４３は、洗浄水槽３９に貯水された第二の洗浄水３８を濾過膜３へ供給するための洗浄ポンプ４０、洗浄流路４３を流れる第二の洗浄水３８の流量を測定する洗浄流量測定手段４１を有する。

洗浄水槽３９に貯水された第二の洗浄水３８の薬剤の種類は、オゾン以外の有機物又は無機物を分解可能な物質であれば特に限定されず、当該技術分野において公知の物質を用いることができる。有機物を分解可能な薬剤の例として、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、水酸化ナトリウムなどが挙げられる。その中でも第二の洗浄水３８の薬剤の種類は、薬剤が安価であり、濃度維持も容易な次亜塩素酸ナトリウムが好ましい。また、第二の洗浄水３８の薬剤の種類は、単独又は２種以上を組み合わせてもよい。有機物を分解可能な薬剤を２種類以上組み合わせる場合、第一の薬剤は水素電極を用いて測定された標準酸化還元電位（２５℃）が好ましくは２．０Ｖ未満であり、第二の薬剤は水素電極を用いて測定された標準酸化還元電位（２５℃）が好ましくは２．０Ｖ以上である。具体的には、第一の薬剤として次亜塩素酸ナトリウム、第二の薬剤としてオゾンを含有する洗浄水を用いることが好ましい。

また、無機物を分解可能な物質は、例えば塩酸、硫酸、硝酸等の無機酸、シュウ酸、クエン酸等の有機酸である。これらも、単独又は２種以上を組み合わせて用いてもよい。有機物を分解可能な物質と無機物を分解可能な物質を２種以上組み合わせて用いてもよい。その場合、どちらを第一の薬剤又は第二の薬剤として用いるかは限定されない。例えば、有機物を分解可能な物質を第一の薬剤として用いた場合は無機物を分解可能な物質を第二の薬剤とする。無機物を分解可能な物質を第一の薬剤として用いた場合は有機物を分解可能な物質を第二の薬剤として用いればよい。

第二の洗浄水３８中の薬剤濃度は、特に限定されない。例えば有機物を分解可能な物質を用いる場合、次亜塩素酸ナトリウム（有効塩素濃度）は１．０ｇ／Ｌ以上５．０ｇ／Ｌ以下、水酸化ナトリウムは１．０ｇ／Ｌ以上４．０ｇ／Ｌ以下が好ましい。無機物を分解可能な物質を用いる場合、塩酸、硫酸、硝酸は１．０ｇ／Ｌ以上１０．０ｇ／Ｌ以下、シュウ酸は１．０ｇ／Ｌ以上２．０ｇ／Ｌ以下、クエン酸は１ｇ／Ｌ以上１０ｇ／Ｌ以下が好ましい。薬剤濃度が上述の範囲よりも低いと、濾過膜３に付着した汚濁物質の分解に時間を要し、洗浄水２８の使用量の増大に伴い薬剤タンクの容量も増大する。一方、薬剤濃度が上述の範囲よりも高いと、薬剤の使用量が多くなるため、薬剤に要するコストが増大する。

第二の洗浄水３８を用いた濾過膜３の洗浄時間は、特に限定されず、濾過膜３に付着した汚濁物質の量などに応じて適宜設定すればよい。一般的には、次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合は９０分以下、シュウ酸やクエン酸を用いる場合は５分以上７分以下が好ましい。第二の洗浄水３８を用いた濾過膜３の洗浄時間は短い方が好ましく、洗浄時間が長くなると、被処理水１の膜処理を中断する時間も長くなるため、膜濾過水量が低下する。

第二の洗浄水３８の膜面積当たりの供給水量である膜面透過流束は、特に限定されない。一般的には、濾過膜３末端まで充填可能な流束を確保できればよい。具体的には、次亜塩素酸ナトリウムを用いる場合は、６ＬＭＨ（Ｌ／ｍ_２／ｈ）以下が好ましい。膜面透過流束が高すぎると、第二の洗浄水３８の必要量の増大に伴い薬剤に要するコストが増大したり、薬剤タンクの容量が増大したりする。膜面透過流束が低すぎると、第二の洗浄水３８が濾過膜３末端まで充填されず、濾過膜３に付着した汚濁物質を分解できなくなる。

全てのポンプ及び切替部は制御部３７に接続されている。また、全ての流量測定手段および圧力計１４の測定結果は制御部３７に送信される。制御部３７は、全てのポンプ及び切替部の動作を制御する。また、制御部３７はオゾン供給部の動作を制御する。

本実施の形態の濾過膜３の洗浄方法は、第二の洗浄水３８を濾過膜３内に通水した後、第二の洗浄水３８をそのまま濾過膜３内で保持する洗浄方法や、濾過膜３を第二の洗浄水３８に浸漬して保持する洗浄方法などを用いることができる。

次に、本実施の形態の水処理装置１００を用いた水処理方法について説明する。ここでは、まず第二の洗浄水３８を用いて濾過膜３の洗浄処理したのちに、第一の洗浄水２８であるオゾン水２８を用いて濾過膜３の洗浄処理を実施する例を説明する。膜濾過処理及び第一の洗浄水２８であるオゾン水２８を用いて濾過膜３の洗浄処理を実施する方法は実施の形態１と同様であるため、第二の洗浄水３８を用いて濾過膜３の洗浄処理する方法について説明する。図７は実施の形態２の濾過膜３の洗浄方法を示すフローチャートであり、第二の洗浄水３８を用いた濾過膜３の洗浄方法のみ示している。

制御部３７は、膜濾過処理を行っていた場合は膜濾過ポンプ１２を停止する（ステップＳ２０）。次に、制御部３７は切替部４２の膜濾過水流路１５側を閉じ、洗浄流路４３側を開く（ステップＳ２１）。そして、制御部３７は洗浄ポンプ４０を起動させ（ステップＳ２２）、洗浄流路４３を介して第二の洗浄水３８を濾過膜３へ供給し、濾過膜３の洗浄処理を開始する。第二の洗浄水３８を用いた濾過膜３の洗浄処理を終了する場合、制御部３７は、洗浄ポンプ４０を停止し（ステップＳ２３）、切替部４２の洗浄流路４３側を閉じ（ステップＳ２４）、第二の洗浄水３８の供給を停止する。

また、制御部３７は、上述の第二の洗浄水３８を用いて濾過膜３の洗浄処理と同時に、第一の洗浄水２８であるオゾン水２８の生成及び循環を実施してもよい。これにより、第二の洗浄水３８を用いて濾過膜３の洗浄処理を実施したのちに、速やかに第一の洗浄水２８であるオゾン水２８を用いて濾過膜３の洗浄処理を開始することができる。そして、制御部３７は、実施の形態１で説明したオゾン水２８を用いて濾過膜３の洗浄処理を実施する。

実施の形態１と同様、本実施の形態における水処理装置１００は、非オゾン水供給流路２１から供給された非オゾン水にオゾンガス供給部２３により供給されたオゾンガスが溶解されてオゾン水２８が生成される流路であり、生成されたオゾン水２８を循環させる循環ポンプ３０が設けられた循環流路２９と、循環流路２９への非オゾン水の供給、循環流路２９内でのオゾン水２８の生成、循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給を同時に行うように、非オゾン水供給ポンプ１９、循環ポンプ３０、及びオゾン水供給ポンプ３３を制御する制御部３７とを備える。これにより、本実施の形態における水処理装置１００は、従来の水処理装置が備えるオゾン水生成塔を設けることなく必要がない。そして、本実施の形態における水処理装置１００及び図５に示す比較例の水処理装置において、オゾンガス供給部２３から濾過膜３までの距離が等しく、濾過膜３へのオゾン水２８の供給流量が等しい場合に 、本実施の形態における水処理装置１００は図５に示す比較例の水処理装置よりもよりもオゾン水２８の溶存オゾン濃度の維持を容易に行うことができる。そのため、本実施の形態における水処理装置１００は図５に示す比較例の水処理装置よりも濾過膜３の洗浄効果の低減を抑制することができる。

また、本実施の形態における水処理装置１００は、オゾン以外の薬剤を含有する第二の洗浄水３８を貯水する洗浄水槽３９と、前記洗浄水槽３９に貯水された第二の洗浄水３８を濾過膜３へ供給するための洗浄ポンプ４０が設けられ、濾過膜３と洗浄水槽３９とを接続する洗浄流路４３とをさらに備える。これにより、オゾン水２８である第一の洗浄水２８と第二の洗浄水３８を併用して濾過膜３の洗浄処理を実施することができる。

なお、制御部３７は、第二の洗浄水３８を膜濾過水１７により希釈しながら濾過膜３の洗浄処理を実施してもよい。具体的には、制御部３７は切替部１１の膜濾過水流路１５側を閉じ、濾過膜３側及び循環流路２９側を開く。そして、制御部３７は、切替部４２の洗浄流路４３側を開き、切替部１８及び切替部３６を開く。そして、制御部３７は非オゾン水供給ポンプ１９、循環ポンプ３０、及び洗浄ポンプ４０を起動させる。これにより、第二の洗浄水３８を膜濾過水１７により希釈しながら濾過膜３の洗浄処理を実施することが可能である。また、制御部３７は、洗浄流量測定手段４１の値及び非オゾン水供給流量測定手段２０の値に応じて、洗浄ポンプ４０及び非オゾン水供給ポンプ１９の少なくとも一方を調整することで、濾過膜３に供給する希釈した第二の洗浄水３８の濃度及び流量を調整することができる。

また、本実施の形態では、第一の洗浄水２８と第二の洗浄水３８を併用して濾過膜３の洗浄処理を実施する例を示したが、洗浄水の種類は２種類に限られない。例えば、オゾンを含有するオゾン水２８、有機物を分解可能な物質を含有する洗浄水、及び無機物を含有する洗浄水を併用してもよい。また、複数の種類の洗浄水を用いて濾過膜３の洗浄処理する際、濾過膜３の洗浄処理を実施する洗浄水の順番は特に限定されない。

また、洗浄流路４３の濾過膜３から切替部４２までの流路は、第二の洗浄水３８及び膜濾過水１７を均一に混合する例えばスタティックミキサー等の手段を備えてもよい。

実施の形態３．
実施の形態３における濾過膜洗浄装置を備える水処理装置１００について図８を用いて説明する。図８は実施の形態３の水処理装置１００の概略図である。実施の形態１及び実施の形態２では、非オゾン水として膜濾過水１７を用いる例を説明した。本実施の形態では、非オゾン水として膜濾過水１７以外の清澄水４５を用いる例を説明する。本実施の形態の濾過膜洗浄装置を備える水処理装置１００の基本的な構成は、実施の形態１又は実施の形態２の濾過膜洗浄装置を備える水処理装置１００と同じであるため、相違点のみ説明する。また、実施の形態１及び実施の形態２の濾過膜洗浄装置を備える水処理装置１００と同様の構成については同一符号が付されている。

本実施の形態の水処理装置１００は、膜濾過水１７以外の清澄水４５が貯水された清澄水槽４４を備え、非オゾン水供給流路２１は清澄水槽４４と循環流路２９とを接続する。膜濾過水１７以外の清澄水４５は、オゾン水２８を生成するに当たり最低限の水質を得ることができるものであればよく、例えば水道水、工水、イオン交換水、純水、及び超純水の少なくともいずれか一つである。

本実施の形態の濾過膜３の洗浄処理は、実施の形態１又は実施の形態２に記載の濾過膜３の洗浄処理において非オゾン水として清澄水４５を用いる点以外は同様の方法である。

実施の形態１と同様、本実施の形態における水処理装置１００は、非オゾン水供給流路２１から供給された非オゾン水にオゾンガス供給部２３により供給されたオゾンガスが溶解されてオゾン水２８が生成される流路であり、生成されたオゾン水２８を循環させる循環ポンプ３０が設けられた循環流路２９と、循環流路２９への非オゾン水の供給、循環流路２９内でのオゾン水２８の生成、循環流路２９内におけるオゾン水２８の循環、及びオゾン水２８の濾過膜３への供給を同時に行うように、非オゾン水供給ポンプ１９、循環ポンプ３０、及びオゾン水供給ポンプ３３を制御する制御部３７とを備える。これにより、本実施の形態における水処理装置１００は、従来の水処理装置が備えるオゾン水生成塔を設けることなく必要がない。そして、本実施の形態における水処理装置１００及び図５に示す比較例の水処理装置において、オゾンガス供給部２３から濾過膜３までの距離が等しく、濾過膜３へのオゾン水２８の供給流量が等しい場合に 、本実施の形態における水処理装置１００は図５に示す比較例の水処理装置よりもよりもオゾン水２８の溶存オゾン濃度の維持を容易に行うことができる。そのため、本実施の形態における水処理装置１００は図５に示す比較例の水処理装置よりも濾過膜３の洗浄効果の低減を抑制することができる。

また、膜濾過水１７の水質は被処理水１の水質の影響を受ける場合がある。そのため、非オゾン水として膜濾過水１７を用いると、膜濾過水１７に吹き込んだオゾンガスと膜濾過水１７中に溶解していた物質が反応し、膜濾過水１７に溶解できるオゾンが少なくなる場合がある。これにより、オゾン水２８の溶存オゾン濃度を上昇させるために大量のオゾンガスが必要になる、及び溶存オゾン濃度を予め設定された濃度に上昇させるまでに時間を要する虞がある。

また、実施の形態２において第二の洗浄水３８を膜濾過水１７により希釈する場合も、薬剤と膜濾過水１７中に溶解していた物質が反応し、膜濾過水１７に溶解する薬剤濃度が低下し、濾過膜３の洗浄効果が低減する虞がある。

そこで、本実施の形態の水処理装置１００は、非オゾン水として膜濾過水１７以外の清澄水４５を用いる。具体的には、水道水、工水、イオン交換水、純水、及び超純水の少なくともいずれか一つである。これにより、非オゾン水として膜濾過水１７を用いた場合と比較して、オゾン水２８の生成及び第二の洗浄水３８の希釈を効率的かつ安定的に行うことが可能できる。

なお、上述の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能である。また、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 被処理水、２ 膜分離槽、３ 濾過膜、４ 膜濾過流路、５ 被処理水流路、６ 膜面曝気ブロワー、７ 空気供給配管、８ 散気装置、９ 汚泥引抜ポンプ、１０ 汚泥引抜流路、１１ 切替部、１２ 膜濾過ポンプ、１３ 膜濾過水流量測定手段、１４ 圧力計、１５ 膜濾過水流路、１６ 膜濾過水槽、１７ 膜濾過水、１８ 切替部、１９ 非オゾン水供給ポンプ、２０ 非オゾン水供給流量測定手段、２１ 非オゾン水供給流路、２２ オゾン水生成部 ２３ オゾンガス供給部、２４ オゾンガス供給配管、２５ 散気装置、２６ オゾンガス排除部、２７ 越流水流路、２８ オゾン水（第一の洗浄水）、２９ 循環流路、３０ 循環ポンプ、３１ 循環流量測定手段、３２ 溶存オゾン濃度測定手段、３３ オゾン水供給ポンプ、３４ オゾン水供給流量測定手段、３５ オゾン水供給流路、３６ 切替部、３７ 制御部、３８ 第二の洗浄水、３９ 洗浄水槽、４０ 洗浄ポンプ、４１ 洗浄流量測定手段、４２ 切替部、４３ 洗浄流路、４４ 清澄水槽、４５ 清澄水、１００ 水処理装置

Claims (10)

1. オゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
   オゾンを含有しない水である非オゾン水を供給する非オゾン水供給ポンプが設けられた非オゾン水供給流路と、
   前記非オゾン水供給流路から供給された非オゾン水に前記オゾンガス供給部により供給された前記オゾンガスが溶解されてオゾン水が生成される流路であり、生成された前記オゾン水を循環させる循環ポンプが設けられ、前記オゾンガス供給部及び前記非オゾン水供給流路が接続された循環流路と、
   前記循環流路を循環している前記オゾン水の一部を濾過膜へ供給するオゾン水供給ポンプが設けられ、前記循環流路に接続されたオゾン水供給流路と、
   前記循環流路への前記非オゾン水の供給、前記循環流路内での前記オゾン水の生成、前記循環流路内における前記オゾン水の循環、及び前記オゾン水の前記濾過膜への供給を同時に行うように、前記非オゾン水供給ポンプ、前記循環ポンプ、及び前記オゾン水供給ポンプを制御する制御部と、
   を備える濾過膜洗浄装置。
2. 前記制御部は、前記非オゾン水供給流路から前記循環流路へ供給する前記非オゾン水の流量と、前記循環流路から前記オゾン水供給流路へ供給する前記オゾン水の流量とが同一になるように、前記非オゾン水供給ポンプ及び前記オゾン水供給ポンプの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１に記載の濾過膜洗浄装置。
3. 前記制御部は、前記循環流路における前記オゾン水の流量は、前記循環流路から前記オゾン水供給流路へ供給する前記オゾン水の流量より高くなるように、前記循環ポンプ及び前記オゾン水供給ポンプの少なくとも一方を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の濾過膜洗浄装置。
4. 前記循環流路は、前記循環流路における前記オゾン水の溶存オゾン濃度を測定する溶存オゾン濃度測定手段をさらに備え、
   前記制御部は前記溶存オゾン濃度が予め設定された閾値未満である場合、前記循環流路への前記非オゾン水の供給、及び前記オゾン水の前記濾過膜への供給を停止し、前記循環流路内での前記オゾン水の生成、及び前記循環流路内における前記オゾン水の循環を実施し、前記溶存オゾン濃度が予め設定された前記閾値以上になった場合に、前記循環流路への前記非オゾン水の供給、及び前記オゾン水の前記濾過膜への供給を再開することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の濾過膜洗浄装置。
5. 前記循環流路に接続され、前記循環流路内において予め設定された水量を超える前記オゾン水が循環する場合に、前記オゾン水を前記循環流路から排除するための越流水流路をさらに備えることを特徴とする請求項1から４のいずれか一項に記載の濾過膜洗浄装置。
6. 前記循環流路に接続され、前記循環流路において溶解されなかった前記オゾンガスを前記循環流路から排出するオゾンガス排除部をさらに備えることを特徴とする請求項1から５のいずれか一項に記載の濾過膜洗浄装置。
7. 前記オゾン以外の薬剤を含有する洗浄水を貯水する洗浄水槽と、
   前記洗浄水槽に貯水された前記洗浄水を前記濾過膜へ供給するための洗浄ポンプが設けられ、前記濾過膜と前記洗浄水槽とを接続する洗浄流路とをさらに備えることを特徴とする請求項1から６のいずれか一項に記載の濾過膜洗浄装置。
8. 前記非オゾン水は膜濾過水、水道水、工水、イオン交換水、純水、及び超純水の少なくともいずれか一つであることを特徴とする請求項1から７のいずれか一項に記載の濾過膜洗浄装置。
9. 被処理水を膜濾過処理する濾過膜を有する膜分離槽と、
   前記膜分離槽により膜濾過処理された膜濾過水を貯水する膜濾過水槽と、
   オゾンガスを供給するオゾンガス供給部と、
   オゾンを含有しない水である非オゾン水を供給する非オゾン水供給ポンプが設けられた非オゾン水供給流路と、
   前記非オゾン水供給流路から供給された非オゾン水に前記オゾンガス供給部により供給された前記オゾンガスが溶解されてオゾン水が生成される流路であり、生成された前記オゾン水を循環させる循環ポンプが設けられ、前記オゾンガス供給部及び前記非オゾン水供給流路が接続された循環流路と、
   前記循環流路を循環している前記オゾン水の一部を前記濾過膜へ供給するオゾン水供給ポンプが設けられ、前記循環流路に接続されたオゾン水供給流路と、
   前記循環流路への前記非オゾン水の供給、前記循環流路内での前記オゾン水の生成、前記循環流路内における前記オゾン水の循環、及び前記オゾン水の前記濾過膜への供給を同時に行うように、前記非オゾン水供給ポンプ、前記循環ポンプ、及び前記オゾン水供給ポンプを制御する制御部と、
   を備える水処理装置。
10. オゾンを含有しない水である非オゾン水を循環流路に供給するステップと、
    前記循環流路において前記非オゾン水にオゾンガスを溶解させてオゾン水を生成するステップと、
    前記循環流路において前記オゾン水を循環させるステップと、
    前記循環流路を循環している前記オゾン水の一部を濾過膜へ供給するステップと、を有し、
    前記循環流路への前記非オゾン水の供給、前記循環流路内での前記オゾン水の生成、前記循環流路内における前記オゾン水の循環、及び前記オゾン水の前記濾過膜への供給を同時に行うことを特徴とする濾過膜洗浄方法。

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