JPWO2016031331A1 - 被処理水の濾過膜の洗浄方法及び洗浄装置、並びに水処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
すなわち、次亜塩素酸ソーダ、オゾンなどの酸化剤をそれぞれ単独で含有する洗浄水を用いて濾過膜を逆流洗浄する従来の方法では、濾過水と接する濾過膜の表面又は濾過膜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ず、洗浄した濾過膜の濾過性能が直ぐに低下する。実際、従来の方法によって逆流洗浄した濾過膜では、膜濾過流束の低下が速く、濾過膜の濾過効率が直ぐに低下する。また、濾過水と接する濾過膜の表面又は濾過膜の孔中に化学的に付着した汚濁物質を十分に除去するためには、多量の酸化剤を含有する水を多量に用いて長時間洗浄しなければならず、酸化剤及び水の使用量が多くなる。
他方、複数の酸化物を組み合わせて使用する場合、濾過水と接する濾過膜の表面又は濾過膜の孔中に化学的に付着した汚濁物質の分解反応だけでなく酸化物同士の複雑な反応も生じるため、酸化物の消費量が増加すると共に、汚濁物質の分解反応のみを選択的に促進させることができない。その結果、濾過水と接する濾過膜の表面又は濾過膜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ない。
また、本発明は、酸化剤を含有する少なくとも2種の洗浄水を用いて濾過膜を洗浄する手段を備え、酸化力が小さい酸化剤を含有する洗浄水から順に用いて濾過膜を洗浄することを特徴とする濾過膜の洗浄装置である。
さらに、本発明は、被処理水を濾過処理する濾過装置と、前記濾過膜の洗浄装置とを備えた水処理システムであって、前記濾過装置によって濾過処理された濾過水を、前記濾過膜の洗浄装置で用いられる洗浄水として用いることを特徴とする水処理システムである。
本実施の形態に係る濾過膜の洗浄方法は、酸化剤を含有する少なくとも2種の洗浄水を用い、酸化力が小さい酸化剤を含有する洗浄水から順に濾過膜を洗浄することを特徴とする。ここで、本明細書において「酸化力」とは、水素電極を用いて25℃で測定された標準酸化還元電位の大きさによって定義することができる。例えば、酸化力が小さい酸化剤とは、標準酸化還元電位(25℃)が小さい酸化剤のことを意味する。また、酸化力が大きい酸化剤とは、標準酸化還元電位(25℃)が大きい酸化剤のことを意味する。
本実施の形態に係る濾過膜の洗浄方法に用いられる洗浄水は、2種以上であれば特に限定されないが、洗浄水の数が多すぎると、各洗浄水に用いる酸化剤の種類を多くしなければならない。そのため、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄方法に用いられる洗浄水は、洗浄コストを低減する観点から、好ましくは2種又は3種、より好ましくは2種である。
以下、2種の洗浄水を用いた濾過膜の洗浄方法を例にして詳細に説明するが、3種以上の洗浄水を用いた濾過膜の洗浄方法とし得ることは言うまでもない。
ここで、濾過膜の洗浄は、濾過膜の濾過方向とは逆の方向に洗浄水を噴出させて洗浄する逆流洗浄に限定されず、洗浄水を濾過膜内に通水した後、洗浄水をそのまま膜内で保持する洗浄方法や、濾過膜を洗浄液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。
本実施の形態の濾過膜の洗浄方法に用いることが可能な濾過膜の材質は、酸化剤によって劣化しなければ特に限定されない。濾過膜の材質の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどのポリオレフィン;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)などのフッ素系樹脂化合物;酢酸セルロース、エチルセルロースなどのセルロース類;セラミックなどが挙げられる。その中でも、濾過膜の材質は、オゾンなどの強い酸化剤に対する耐性に優れたフッ素系樹脂化合物であることが好ましい。また、濾過膜の材質は、上記の各物質を単独又は2種以上を組み合わせたものであってもよい。
濾過膜の平均孔径は、特に限定されないが、好ましくは0.001μm〜1μm、より好ましくは0.01μm〜0.8μmである。この範囲の平均孔径を有する濾過膜であれば、本実施の形態の濾過膜の洗浄方法により、被処理水と接する濾過膜の表面に付着した汚濁物質だけでなく、濾過水と接する濾過膜の表面又は濾過膜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。
濾過膜の形状は、特に限定されず、円筒状、平膜状などの当該技術分野において公知の形状とすることができる。その中でも、濾過膜の形状は円筒状であることが好ましい。なお、濾過膜は、膜モジュールに組み込まれていてもよく、膜モジュールは、浸漬型、ケーシング型、モノリス型などを採用することができる。また、濾過膜の濾過方式は、全量濾過方式又はクロスフロー濾過方式のいずれのものでも用いることができる。
したがって、本明細書において「被処理水1と接する濾過膜の表面100」とは、外圧濾過方式では濾過膜の外面を意味するのに対し、内圧濾過方式では濾過膜の内面を意味する。また、本明細書において「濾過水103と接する濾過膜の表面101」とは、外圧濾過方式では濾過膜の内面を意味するのに対し、内圧濾過方式では濾過膜の外面を意味する。また、本明細書において「濾過膜の孔102中」とは、濾過水103が流れる濾過膜の孔102の内部、特に、孔102の内部表面のことを意味する。なお、「濾過膜の表面」とは、被処理水1と接する表面100及び濾過水103と接する表面101の両方を含む概念である。
酸化力が小さい第1の酸化剤を含有する洗浄水を用いて濾過膜を洗浄すると、易分解性有機物を酸化分解して除去することができる一方、難分解性有機物を酸化分解させることができないため、難分解性有機物を除去することができない。しかし、第1の酸化剤は、難分解性有機物に化学的に作用し、濾過膜に対する難分解性有機物の付着力を低下させたり、難分解性有機物を変性させたりすることができる。これに続いて、酸化力が大きい第2の酸化剤を含有する洗浄水を用いて濾過膜を洗浄すると、第2の酸化剤と難分解性有機物との反応性が向上し、難分解性有機物を酸化分解して除去し易くなる。そのため、このような順序で濾過膜を洗浄することにより、酸化剤及び水の使用量を低減しつつ、濾過水103と接する濾過膜の表面101又は濾過膜の孔102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。その結果、長期間にわたって濾過性能を維持することが可能な濾過膜を得ることができる。
各洗浄水の体積割合を上記の範囲とすることにより、易分解性有機物及び難分解性有機物から構成される汚濁物質を効率良く酸化分解して除去することができる。第1の酸化剤を含有する洗浄水の量が少なすぎると、第1の酸化剤を含有する洗浄水による、濾過膜に対する難分解性有機物の付着力を低下させる効果及び難分解性有機物を変性させる効果が十分に得られず、難分解性有機物を効率良く除去することができない場合がある。一方、第2の酸化剤を含有する洗浄水の量が少なすぎると、第2の酸化剤を含有する洗浄水による洗浄効果が十分に得られず、難分解性有機物を除去することができない場合がある。また、第1の酸化剤を含有する洗浄水の量が増大するため、酸化剤及び水の使用量が多くなり、処理コストが増大になることがある。
また、第1の酸化剤を含有する洗浄水を用いた洗浄と、第2の酸化剤を含有する洗浄水を用いた洗浄との間の間隔は、特に限定されないが、間隔が長すぎると、汚濁物質の除去効果が十分に得られない場合がある。そのため、当該間隔は、30秒以上10分以下であることが好ましい。
酸を含有する洗浄水を用いた洗浄を行った後、濾過膜に残留する酸を除去するために、酸化剤を含まない洗浄水を用いた濾過膜の洗浄を行うことが好ましい。
本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置は、酸化剤を含有する少なくとも2種の洗浄水を用いて濾過膜を洗浄する手段を備え、酸化力が小さい酸化剤を含有する洗浄水から順に濾過膜を洗浄することを特徴とする。
以下、2種の洗浄水を用いて濾過膜を洗浄する手段を備える濾過膜の洗浄装置を例にして詳細に説明するが、3種以上の洗浄水を用いて濾過膜を洗浄する手段を備える濾過膜の洗浄装置とし得ることは言うまでもない。
以下、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
図3において、水処理システムは、被処理水1を収容する被処理水槽2と、被処理水1を濾過処理する濾過膜を有する膜モジュール3と、膜モジュール3で濾過処理された水を排出する濾過水配管4とを有する濾過装置を備えている。被処理水槽2には、被処理水1を供給する被処理水供給配管5が設けられており、濾過水配管4には、濾過バルブ6及び濾過ポンプ7が設けられている。この濾過装置において被処理水1の濾過処理を行う場合、濾過バルブ6を開き、濾過ポンプ7を起動させることにより、被処理水1が膜モジュール3で濾過される。そして、膜モジュール3で濾過された濾過水は、濾過水配管4を介して排出される。膜モジュール3において、被処理水1の継続的な濾過処理を行うと、膜モジュール3中の濾過膜が汚濁物質によって目詰まりするため、濾過膜の洗浄を行う必要がある。
具体的には、図3に示すように、濾過膜の洗浄装置は、洗浄水8を収容する洗浄水槽9と、第1の酸化剤を収容する第1の酸化剤貯留槽10と、第2の酸化剤を収容する第2の酸化剤貯留槽11とを備えている。洗浄水槽9には、2つの洗浄水配管12が設けられており、一方の洗浄水配管12は切換弁13において第1の逆洗配管14と第2の逆洗配管15とに分岐され、他方の洗浄水配管12は濾過水配管4に接続されている。第1の酸化剤貯留槽10には第1の酸化剤供給配管16が設けられており、第1の酸化剤供給配管16は第1の逆洗配管14に接続されている。第2の酸化剤貯留槽11には、第2の酸化剤供給配管17が設けられており、第2の酸化剤供給配管17は第2の逆洗配管15に接続されている。第1の逆洗配管14には、第1の逆洗バルブ18及び第1の逆洗ポンプ19が設けられており、第2の逆洗配管15には、第2の逆洗バルブ20及び第2の逆洗ポンプ21が設けられている。第1の酸化剤供給配管16には、第1の酸化剤供給バルブ22及び第1の酸化剤供給ポンプ23が設けられており、第2の酸化剤供給配管17には、第2の酸化剤供給バルブ24及び第2の酸化剤供給ポンプ25が設けられている。他方の洗浄水配管12には、洗浄水供給バルブ26及び洗浄水供給ポンプ27が設けられている。なお、図示していないが、全てのポンプ及びバルブ、並びに切換弁13は、制御装置に接続されおり、この制御装置により、全てのポンプ及びバルブ、並びに切換弁13の動作が制御される。
上記のような構成を有する濾過膜の洗浄装置によれば、酸化剤及び水の使用量を低減しつつ、被処理水1と接する濾過膜の表面100に付着した汚濁物質だけでなく、濾過水103と接する濾過膜の表面101又は濾過膜の孔102中に化学的に付着した汚濁物質を効率的に除去し、長期間にわたって濾過性能を維持することができる。
図4は、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを示す概念図である。なお、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムの基本的な構成は、実施の形態2に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同じであるため、相違点のみ説明する。また、実施の形態2に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同様の構成については、同一符号が付されている。
図4において、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、濾過水配管4に圧力計28、洗浄水槽9に濾過水排出配管29が更に接続されており、濾過水配管4から排出される濾過水103が洗浄水槽9に供給される点で、実施の形態2に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと異なる。
また、この水処理システムでは、濾過水配管4に圧力計28が設けられているため、濾過処理時の濾過膜の膜間差圧を算出することができる。ここで、本明細書において「膜間差圧」とは、濾過処理時の濾過膜の上流側と下流側との間の圧力差のことを意味する。すなわち、濾過水配管4に設けられた圧力計28は、濾過処理時の濾過膜の下流側の圧力を測定することができるため、濾過処理時の濾過膜の上流側の圧力(常圧)との差から膜間差圧を算出することができる。被処理水1の濾過処理時に圧力計28を常時監視し、所定の圧力に達した段階で被処理水1の濾過処理を終了し、濾過膜の洗浄処理を開始するように制御することにより、被処理水1の濾過処理と濾過膜の洗浄処理とを自動的に切換えることができる。
図5は、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを示す概念図である。なお、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムの基本的な構成は、実施の形態3に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同じであるため、相違点のみ説明する。また、実施の形態3に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同様の構成については、同一符号が付されている。
図5において、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、下水道、工場排水などの被処理水1を膜分離活性汚泥法(MBR)で処理するための装置(膜分離活性汚泥処理装置)を有している。すなわち、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、被処理水槽2に汚泥引抜配管30及び汚泥循環配管31が更に接続されており、被処理水槽2の底部に散気装置32が配置されている点で、実施の形態3に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと異なる。また、汚泥引抜配管30には汚泥を引抜くための汚泥引抜ポンプ33、汚泥循環配管31には汚泥を被処理水槽2内で循環させるための汚泥循環ポンプ34がそれぞれ設けられている。さらに、散気装置32には、空気供給配管35を介してブロワー36が接続されている。
なお、上記の実施形態では、1つの被処理水槽2内に膜モジュール3を浸漬した場合を例示したが、被処理水槽2を2つ以上に分割し、下流側の被処理水槽2に膜モジュール3を浸漬させてもよい。また、ケーシングした膜モジュール3を被処理水槽2の外部に設け、ケーシングした膜モジュール3と被処理水槽2との間で活性汚泥を循環させながら濾過処理を行ってもよい。いずれにしても、本発明の効果を阻害しない範囲において、当該技術分野において公知の構成を採用することができる。
図6は、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを示す概念図である。なお、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムの基本的な構成は、実施の形態4に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同じであるため、相違点のみ説明する。また、実施の形態4に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同様の構成については、同一符号が付されている。
図6において、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、第2の酸化剤としてオゾンを用いる場合に適した構造を有している。すなわち、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、切換弁13で分岐された一方の洗浄水配管12にオゾン水生成塔37が接続されている点で、実施の形態4に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと異なる。オゾン水生成塔37の底部には散気装置32が配置されており、散気装置32にはオゾン供給配管38を介してオゾン発生器39が接続されている。オゾン発生器39に供給されるオゾン原料としては、特に限定されず、例えば、液体酸素、又はPSA(Pressure Swing Adsorption)若しくはPVSA(Pressure Vacuum Swing Adsorption)で生成した酸素を用いることができる。
図7は、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを示す概念図である。なお、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムの基本的な構成は、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同じであるため、相違点のみ説明する。また、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同様の構成については、同一符号が付されている。
図7において、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、散気装置32及びオゾン水生成塔37の代わりにエジェクタ52が設けられている点で、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと異なる。エジェクタ52は、切換弁13で分岐された一方の洗浄水配管12に接続されている。
図8は、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを示す概念図である。なお、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムの基本的な構成は、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同じであるため、相違点のみ説明する。また、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同様の構成については、同一符号が付されている。
図8において、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、オゾン反応槽40及び排オゾン処理設備41を更に備えている点で、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと異なる。オゾン反応槽40は、濾過水排出配管29を介して洗浄水槽9に接続されていると共に、オゾン供給配管42を介してオゾン発生器39に接続されている。また、オゾン反応槽40には、オゾン処理された洗浄水8(濾過水103)を排出するためのオゾン処理水配管43が設けられている。排オゾン処理設備41は、排オゾン配管44を介してオゾン反応槽40と接続されている。
図9は、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを示す概念図である。なお、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムの基本的な構成は、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同じであるため、相違点のみ説明する。また、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同様の構成については、同一符号が付されている。
図9において、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、オゾン発生器39とオゾン水生成塔37との間、より具体的には、散気装置32とオゾン発生器39との間のオゾン供給配管38にオゾンガス貯蔵槽45が更に設けられている点で、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと異なる。オゾンガス貯蔵槽45には、酸素ガス返送配管46が接続されており、オゾンガスに含まれる酸素ガスが酸素ガス返送配管46を介してオゾン発生器39に返送され、オゾンガスの原料として再利用される。オゾンガス貯蔵槽45には、オゾンガスを吸着し得る材料が収容されている。オゾンガスを吸着し得る材料としては、特に限定されず、シリカゲルなどの吸着剤を用いることができる。
図10は、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを示す概念図である。なお、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムの基本的な構成は、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同じであるため、相違点のみ説明する。また、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同様の構成については、同一符号が付されている。
図10において、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、酸貯留槽47が更に設けられている点で、実施の形態5に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと異なる。酸貯留槽47には酸供給配管48が設けられており、酸供給配管48は濾過水配管4に接続されている。また、酸供給配管48には、酸供給バルブ49及び酸供給ポンプ50が設けられている。
図11は、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを示す概念図である。なお、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムの基本的な構成は、実施の形態9に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同じであるため、相違点のみ説明する。また、実施の形態9に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同様の構成については、同一符号が付されている。
図11において、本実施の形態に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、切換弁13で分岐された一方の洗浄水配管12に酸供給配管48を介して酸貯留槽47が接続されている点、並びにpH測定器53及びpH測定器53によって測定される洗浄水8のpHに応じて酸供給ポンプ50を制御するための制御装置54が更に設けられている点で、実施の形態9に係る濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと異なる。制御装置54は、信号線55によって酸供給ポンプ50及びpH測定器53に接続されている。また、酸供給配管48には、酸供給バルブ49及び酸供給ポンプ50が設けられている。
(実施例1)
図6の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを用いて、被処理水1の濾過処理及び濾過膜の洗浄処理を行った。濾過膜としては、平均孔径が0.1μmのPVDF製中空糸膜を用いた(以下の実施例及び比較例でも同じ濾過膜を用いた)。
まず、下記に示す条件にて被処理水1の膜分離活性汚泥処理を行った。
被処理水1の水温:30℃
被処理水槽2の容量:32L
水理学的滞留時間(HRT):6時間
被処理水1の流量:128L/日
MLSS濃度:9000mg/L
BOD−SS負荷:0.05〜0.08kgBOD/kgSS/日
曝気風量:10L/分
濾過膜の面積:0.1m2
濾過周期(間欠運転):濾過処理時間12分/停止時間3分
図12の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを用いて、被処理水1の濾過処理及び濾過膜の洗浄処理を行った。図12の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、第2の酸化剤(オゾン)を含有する洗浄水8を用いて逆流洗浄を行う手段を有していない点以外は、図7の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと同じである。
まず、実施例1と同じ条件にて被処理水1の膜分離活性汚泥処理を行った。
次に、膜間差圧が40kPaを超えた時に膜分離活性汚泥処理を停止し、濾過膜の逆流洗浄を行った。逆流洗浄では、第1の酸化剤として次亜塩素酸ソーダを用い、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄した。ここで、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8中の次亜塩素酸ソーダの濃度を5000mg/Lとした。
図13の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを用いて、被処理水1の濾過処理及び濾過膜の洗浄処理を行った。図13の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、第1の酸化剤(次亜塩素酸ソーダ)を含有する洗浄水8を用いて逆流洗浄を行う手段を有していない点以外は、図7の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムと基本的に同じである。なお、図13の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムでは、オゾン水生成塔37に供給する洗浄水8の量を制御するために洗浄水配管12に洗浄水供給バルブ51を設けた。
まず、実施例1と同じ条件にて被処理水1の膜分離活性汚泥処理を行った。
次に、膜間差圧が40kPaを超えた時に膜分離活性汚泥処理を停止し、濾過膜の逆流洗浄を行った。逆流洗浄では、第2の酸化剤としてオゾンを用い、オゾンを含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄した。ここで、オゾンを含有する洗浄水8中のオゾンの濃度を18mg/Lとした。
図6の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを用いて、被処理水1の濾過処理及び濾過膜の洗浄処理を行った。
まず、実施例1と同じ条件にて被処理水1の膜分離活性汚泥処理を行った。
次に、膜間差圧が40kPaを超えた時に膜分離活性汚泥処理を停止し、濾過膜の逆流洗浄を行った。逆流洗浄では、第1の酸化剤として次亜塩素酸ソーダ、第2の酸化剤としてオゾンを用い、オゾンを含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄した後、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄した。ここで、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8中の次亜塩素酸ソーダの濃度を5000mg/L、オゾンを含有する洗浄水8中のオゾンの濃度を18mg/L、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8とオゾンを含有する洗浄水8との体積割合を20:80とした。
図14の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを用いて、被処理水1の濾過処理及び濾過膜の洗浄処理を行った。図14の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムは、図13の濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムにおいて、第1の酸化剤貯留槽10を第1の酸化剤供給配管16を介して第2の逆洗配管15に接続することにより、第1の酸化剤及び第2の酸化剤の両方を含有する洗浄水8を用いて逆流洗浄ができるような構成を有する。
まず、実施例1と同じ条件にて被処理水1の膜分離活性汚泥処理を行った。
次に、膜間差圧が40kPaを超えた時に膜分離活性汚泥処理を停止し、濾過膜の逆流洗浄を行った。逆流洗浄では、第1の酸化剤として次亜塩素酸ソーダ、第2の酸化剤としてオゾンを用い、次亜塩素酸ソーダ及びオゾンの両方を含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄した。ここで、次亜塩素酸ソーダとオゾンとの混合割合を50:50の体積比とし、当該洗浄水8中の次亜塩素酸ソーダの濃度を5000mg/L、オゾンの濃度を18mg/Lとした。
なお、膜間差圧の回復率は、以下の式によって算出した。
膜間差圧の回復率(%)=逆流洗浄後の膜間差圧/逆流洗浄前(濾過処理後)の膜間差圧×100
実施例1と同じ濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを用いて下記の実験を行った。
まず、実施例1と同じ条件にて被処理水1の膜分離活性汚泥処理を12分間行った後、3分間停止した。この処理を1サイクルとして6サイクルごとに膜間差圧を測定しつつ、96サイクル繰り返した。次に、第1の酸化剤として次亜塩素酸ソーダ、第2の酸化剤としてオゾンを用い、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄した後、オゾンを含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄して膜間差圧を測定した。ここで、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8中の次亜塩素酸ソーダの濃度を5000mg/L、オゾンを含有する洗浄水8中のオゾンの濃度を18mg/L、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8の量を15mL、オゾンを含有する洗浄水8の量を210mL、洗浄時間を15分とした。上記の処理を1日1回行い、膜間差圧の経日変化を評価した。
比較例1と同じ濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを用いて下記の実験を行った。
まず、実施例1と同じ条件にて被処理水1の膜分離活性汚泥処理を12分間行った後、3分間停止した。この処理を1サイクルとして6サイクルごとに膜間差圧を測定しつつ、96サイクル繰り返した。次に、第1の酸化剤として次亜塩素酸ソーダを用い、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄して膜間差圧を測定した。ここで、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8中の次亜塩素酸ソーダの濃度を5000mg/Lとし、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8の量を225mL、洗浄時間を15分とした。上記の処理を1日1回行い、膜間差圧の経日変化を評価した。
比較例2と同じ濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを用いて下記の実験を行った。
まず、実施例1と同じ条件にて被処理水1の膜分離活性汚泥処理を12分間行った後、3分間停止した。この処理を1サイクルとして6サイクルごとに膜間差圧を測定しつつ、96サイクル繰り返した。次に、第2の酸化剤としてオゾンを用い、オゾンを含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄して膜間差圧を測定した。ここで、オゾンを含有する洗浄水8中のオゾンの濃度を18mg/L、オゾンを含有する洗浄水8の量を225mL、洗浄時間を15分とした。上記の処理を1日1回行い、膜間差圧の経日変化を評価した。
比較例3と同じ濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを用いて下記の実験を行った。
まず、実施例1と同じ条件にて被処理水1の膜分離活性汚泥処理を12分間行った後、3分間停止した。この処理を1サイクルとして6サイクルごとに膜間差圧を測定しつつ、96サイクル繰り返した。次に、第1の酸化剤として次亜塩素酸ソーダ、第2の酸化剤としてオゾンを用い、オゾンを含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄した後、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄して膜間差圧を測定した。ここで、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8中の次亜塩素酸ソーダの濃度を5000mg/L、オゾンを含有する洗浄水8中のオゾンの濃度を18mg/L、次亜塩素酸ソーダを含有する洗浄水8の量を15mL、オゾンを含有する洗浄水8の量を210mL、洗浄時間を15分とした。上記の処理を1日1回行い、膜間差圧の経日変化を評価した。
比較例4と同じ濾過膜の洗浄装置を備える水処理システムを用いて下記の実験を行った。
まず、実施例1と同じ条件にて被処理水1の膜分離活性汚泥処理を12分間行った後、3分間停止した。このような膜分離活性汚泥処理を1サイクルとして6サイクルごとに膜間差圧を測定しつつ、合計96サイクル繰り返した。次に、第1の酸化剤として次亜塩素酸ソーダ、第2の酸化剤としてオゾンを用い、次亜塩素酸ソーダ及びオゾンの両方を含有する洗浄水8を用いて濾過膜を逆流洗浄して膜間差圧を測定した。ここで、次亜塩素酸ソーダとオゾンとの混合割合を50:50の体積比とし、当該洗浄水8中の次亜塩素酸ソーダの濃度を5000mg/L、オゾンの濃度を18mg/L、当該洗浄水8の量を225mL、洗浄時間を15分とした。上記の処理を1日1回行い、膜間差圧の経日変化を評価した。
実施例2では、図16に示すように、被処理水1の膜分離活性汚泥処理を行うと、膜間差圧が次第に上昇するものの、逆流洗浄によって膜分離活性汚泥処理前の膜間差圧まで回復させることができた。これに対して比較例6では、図17に示すように、逆流洗浄によって膜間差圧を低下させることができるものの、膜分離活性汚泥処理前の膜間差圧まで回復させることはできず、逆流洗浄を繰り返すうちに逆流洗浄後の膜間差圧が大きくなる傾向が観察された。なお、比較例5、7及び8の結果については図示していないが、比較例5、7及び8は、比較例6と同様に、膜分離活性汚泥処理前の膜間差圧まで回復させることができず、逆流洗浄を繰り返すうちに逆流洗浄後の膜間差圧が大きくなる傾向が観察された。
図18に示すように、比較例5〜8では、1日目に逆流洗浄後の膜間差圧が大きく上昇し、日数が経過するにつれて逆流洗浄後の膜間差圧が緩やかに上昇した。これに対して実施例2では、1日目だけでなく日数が経過しても、膜分離活性汚泥処理前の膜間差圧とほぼ同等であった。
また、本発明は、酸化剤を含有する少なくとも2種の洗浄水(ただし、前記酸化剤は、硝酸、硫酸及びこれらの混合物ではない)を用いて濾過膜を洗浄する手段を備え、酸化力が小さい酸化剤を含有する洗浄水から順に用いて濾過膜を洗浄することを特徴とする濾過膜の洗浄装置である。
さらに、本発明は、被処理水を濾過処理する濾過装置と、前記濾過膜の洗浄装置とを備えた水処理システムであって、前記濾過装置によって濾過処理された濾過水を、前記濾過膜の洗浄装置で用いられる洗浄水として用いることを特徴とする水処理システムである。
また、本発明は、被処理水の濾過膜の洗浄装置であって、第1の酸化剤として次亜塩素酸ソーダ又は過酸化水素を含有する洗浄水を用いて前記濾過膜を逆流洗浄する手段と、第2の酸化剤としてオゾンを含有する前記洗浄水を用いて前記濾過膜を逆流洗浄する手段とを備え、前記第1の酸化剤を含有する洗浄水を用いて前記濾過膜を逆流洗浄した後、前記第2の酸化剤を含有する洗浄水を用いて前記濾過膜を逆流洗浄することを特徴とする被処理水の濾過膜の洗浄装置である。
さらに、本発明は、被処理水を濾過処理する濾過装置と、前記被処理水の濾過膜の洗浄装置とを備えた水処理システムであって、前記濾過装置によって濾過処理された濾過水を、前記被処理水の濾過膜の洗浄装置で用いられる洗浄水に用いることを特徴とする水処理システムである。
Claims (16)
- 酸化剤を含有する少なくとも2種の洗浄水を準備し、酸化力が小さい酸化剤を含有する洗浄水から順に用いて濾過膜を洗浄することを特徴とする濾過膜の洗浄方法。
- 第1の酸化剤を含有する洗浄水を用いて濾過膜を洗浄した後、前記第1の酸化剤よりも酸化力が大きい第2の酸化剤を含有する洗浄水を用いて前記濾過膜を洗浄することを特徴とする濾過膜の洗浄方法。
- 前記濾過膜の洗浄が、前記濾過膜の濾過方向とは逆方向に前記洗浄水を濾過膜に流通させる逆流洗浄であることを特徴とする請求項1又は2に記載の濾過膜の洗浄方法。
- 前記濾過膜によって濾過処理された濾過水を前記洗浄水として用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の濾過膜の洗浄方法。
- 前記第1の酸化剤が次亜塩素酸ソーダであり、前記第2の酸化剤がオゾンであることを特徴とする請求項2〜4のいずれか一項に記載の濾過膜の洗浄方法。
- 前記第1の酸化剤を含有する洗浄水を用いた濾過膜の洗浄の前、又は前記第2の酸化剤を含有する洗浄水を用いた濾過膜の洗浄の後に、酸を含有する洗浄水を用いて濾過膜を洗浄することを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の濾過膜の洗浄方法。
- 前記第1の酸化剤を含有する洗浄水を用いた濾過膜の洗浄の後に、酸及びオゾンを含有するpHが5以下の洗浄水を用いて濾過膜を洗浄することを特徴とする請求項2〜5のいずれか一項に記載の濾過膜の洗浄方法。
- 酸化剤を含有する少なくとも2種の洗浄水を用いて濾過膜を洗浄する手段を備え、酸化力が小さい酸化剤を含有する洗浄水から順に用いて濾過膜を洗浄することを特徴とする濾過膜の洗浄装置。
- 第1の酸化剤を含有する洗浄水を用いて濾過膜を洗浄する手段と、
前記第1の酸化剤よりも酸化力が大きい第2の酸化剤を含有する洗浄水を用いて濾過膜を洗浄する手段と
を備え、前記第1の酸化剤を含有する洗浄水を用いて前記濾過膜を洗浄した後、前記第2の酸化剤を含有する洗浄水を用いて前記濾過膜を洗浄することを特徴とする濾過膜の洗浄装置。 - 酸を含有する洗浄水を用いて濾過膜を洗浄する手段を更に備えており、前記第1の酸化剤を含有する洗浄水を用いた濾過膜の洗浄の前、又は前記第2の酸化剤を含有する洗浄水を用いた濾過膜の洗浄の後に、酸を含有する洗浄水を用いて濾過膜を洗浄することを特徴とする請求項9に記載の濾過膜の洗浄装置。
- 前記第1の酸化剤が次亜塩素酸ソーダであり、前記第2の酸化剤がオゾンであることを特徴とする請求項9又は10に記載の濾過膜の洗浄装置。
- 酸及びオゾンを含有するpHが5以下の洗浄水を用いて濾過膜を洗浄する手段を更に備えており、前記第1の酸化剤を含有する洗浄水を用いた濾過膜の洗浄の後に、酸及びオゾンを含有するpHが5以下の洗浄水を用いて濾過膜を洗浄することを特徴とすることを特徴とする請求項9又は11に記載の濾過膜の洗浄装置。
- 前記第2の酸化剤を含有する洗浄水を用いて濾過膜を洗浄する手段が、オゾン発生器に接続されたオゾン水生成塔を備えていることを特徴とする請求項11又は12に記載の濾過膜の洗浄装置。
- 前記オゾン発生器と前記オゾン水生成塔との間にオゾンガス貯蔵槽が設けられていることを特徴とする請求項13に記載の濾過膜の洗浄装置。
- 被処理水を濾過処理する濾過装置と、
請求項8〜14のいずれか一項に記載の濾過膜の洗浄装置と
を備えた水処理システムであって、
前記濾過装置によって濾過処理された濾過水を、前記濾過膜の洗浄装置で用いられる洗浄水として用いることを特徴とする水処理システム。 - 前記濾過装置が膜分離活性汚泥処理装置であることを特徴とする請求項15に記載の水処理システム。
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