TWI717743B - 膜洗淨裝置及膜洗淨方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之膜洗淨裝置係實施下述步驟以生成臭氧水：使用經由MBR的分離膜(2)過濾處理之處理水作為被溶解水，在中性或鹼性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水之第一步驟；以及在酸性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水之第二步驟。此時，依據被溶解水的有機物濃度判斷從第一步驟至第二步驟之移行，並且，依據被溶解水的溶存臭氧濃度判斷對分離膜(2)開始臭氧水的送水，藉此，即便被溶解水的有機物濃度隨著MBR的運轉條件有變動，仍可將第一步驟以及第二步驟的處理時間最佳化。藉此，可有效率地生成臭氧水，可減低生成臭氧水所需要的成本。

Description

膜洗淨裝置及膜洗淨方法
本案有關以臭氧水洗淨過濾被處理水之分離膜的膜洗淨裝置及膜洗淨方法。
含有有機物之排放水(以下，稱為被處理水)的處理方法，已知有藉由含有微生物之活性汙泥將被處理水中的有機物分解，藉由使用分離膜的過濾處理進行固液分離之膜分離活性汙泥法(Membrane Bio Reactor：以下稱為MBR)。MBR的分離膜隨著繼續性的使用，在表面或孔會附著汙濁物質而產生堵塞，慢慢減低過濾性能。因此，在進行過濾處理之膜分離槽中，一併設有藉由臭氧水洗淨分離膜之膜洗淨裝置。
以往，如上述般的膜洗淨裝置中，有效率地生成臭氧水以及減低生成臭氧水所需要的成本為課題而開發之技術有例如，專利文獻1中所揭示一種MBR的分離膜的洗淨方法，該方法係藉由對添加有酸的被溶解水供給臭氧氣體，而生成臭氧水。臭氧水在鹼性條件下會引起自我分解，但在酸性條件下較穩定。藉由預先將被溶解水設為pH5以下，可以更少的供給臭氧量生成臭氧水。
再者，專利文獻2中，在對被處理水添加臭氧而將被處理水氧化處理之氧化處理步驟後，將經氧化處理之被處理水進行逆滲透膜處理之水處理方法中，氧化處理步驟係具有在鹼性條件下進行氧化處理之鹼性氧化處理步驟、以及從酸性至中性的條件下進行氧化處理之酸性氧化處理步驟。如該先前例般，藉由先實施鹼性氧化處理步驟，可提高藉由臭氧之有機物的氧化處理效率，將被溶解水中的有機物分解而低分子化。之後，藉由實施酸性氧化處理步驟，可以更少的供給臭氧量生成臭氧水。[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1] WO2016/031331號公報 [專利文獻2] 日本特開2005-324118號公報
[發明欲解決之課題]
使用MBR處理水作為使臭氧氣體溶解之被溶解水時，由於MBR處理水所含之有機物與臭氧反應，臭氧會被無效地耗損，故必須有效率地分解被溶解水中的有機物。藉由臭氧的自我分解所產生之羥基自由基係氧化力比臭氧強且與有機物之反應性高，但在酸性條件下生成臭氧水的方法中羥基自由基的產生量少。
因此，以上述專利文獻1揭示之方法使用MBR處理水作為被溶解水時，有被溶解水中的有機物的分解需要過長的時間，到達膜洗淨所必要的溶存臭氧濃度為止的處理時間變長的課題。另一方面，如上述專利文獻2般在鹼性條件下生成臭氧水方法中，由於可以促進臭氧的自我分解，使羥基自由基的產生量增加，故可有效率地分解被溶解水中的有機物。
然而，使用MBR處理水作為被溶解水時，由於MBR處理水的有機物濃度會因MBR的運轉狀況而變動，故分解有機物所必須的臭氧量亦變動。因此，於被溶解水中以一定的濃度與流量供給臭氧氣體時，分解有機物所必須的處理時間會變動。上述專利文獻2中，未依據被溶解水的有機物濃度決定處理時間，處理時間並未最佳化。亦即，有被溶解水的有機物濃度低時，亦無法縮短處理時間，花費必要以上的處理時間之課題。
本案係揭示用以解決如上述課題之技術，以提供有效率地生成膜洗淨所使用之臭氧水，可減低生成臭氧水所需之成本之膜洗淨裝置及膜洗淨方法為目的。 [解決課題之手段]
本案所揭示之膜洗淨裝置係以臭氧水洗淨對被處理水進行過濾處理之分離膜的膜洗淨裝置，並且，具備：將經由分離膜過濾處理之處理水儲藏作為被溶解水，使臭氧氣體溶解於被溶解水而生成臭氧水之臭氧水生成部；對臭氧水生成部供給臭氧氣體之臭氧氣體供給手段；以及依據被溶解水的有機物濃度，調整臭氧水生成部所儲藏之被溶解水的pH之pH調整手段。
本案所揭示之膜洗淨方法，係以臭氧水洗淨對被處理水進行過濾處理之分離膜的膜洗淨方法，並且，包含：使用經由分離膜過濾處理之處理水作為被溶解水，使臭氧氣體溶解於被溶解水而生成臭氧水之臭氧水生成步驟，其中，臭氧水生成步驟具有在中性或鹼性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水之第一步驟、以及第一步驟之後，在酸性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水之第二步驟；依據被溶解水的有機物濃度判斷從第一步驟至第二步驟之移行，並且，依據被溶解水的溶存臭氧濃度，判斷對分離膜開始臭氧水的送水。 [發明之效果]
依據本案所揭示之膜洗淨裝置，由於具備依據被溶解水的有機物濃度調整被溶解水的pH之pH調整手段，故可從有機物濃度的測定值推定分解被溶解水中的有機物所必須的處理時間，於該時間在適合分解有機物之pH條件下生成臭氧水，之後，以成為適合提高溶存臭氧濃度之pH條件的方式調整pH。因此，無關乎被溶解水的有機物濃度的變動，可有效率地生成臭氧水，並且，可減低生成臭氧水所需要的成本。
依據本案所揭示之膜洗淨方法，藉由依據被溶解水的有機物濃度判斷從第一步驟至第二步驟之移行，可使第一步驟的處理時間不會過長與不足而最佳化，被溶解水的有機物濃度低時，可縮短第一步驟的處理時間。再者，依據被溶解水的溶存臭氧濃度判斷對分離膜開始臭氧水的送水，可使第二步驟的處理時間不會過長與不足而最佳化。因此，無關乎被溶解水的有機物濃度的變動，可有效率地生成臭氧水，並且，可減低生成臭氧水所需要的成本。本案之上述以外的目的、特徴、觀點以及效果，係可參照圖式從以下的詳細說明而更為明暸。
實施形態1. 以下，依據圖示說明本案之依據實施形態1之膜洗淨裝置及膜洗淨方法。第1圖係顯示依據實施形態1之膜洗淨裝置之全體構成。再者，第2圖、第3圖、以及第4圖各別顯示依據實施形態1之膜洗淨裝置之步驟移行判斷手段、pH調整手段、以及送水開始判斷手段之構成。於各圖中，相同、相當部分係附記相同符號。
使用第1圖簡單說明依據實施形態1之膜洗淨裝置之全體構成。膜洗淨裝置為例如在藉由MBR之水處理系統中，係分離膜2洗淨者，該分離膜2將含有活性汙泥之被處理水W1分離為活性汙泥與處理水W2。另外，以下的說明中，針對洗淨MBR之分離膜2的膜洗淨裝置進行說明，但依據本案之膜洗淨裝置所洗淨之膜不限定於MBR的分離膜2，而被處理水W1亦可不含有活性汙泥。
如第1圖所示，膜分離槽1中，從施行利用活性汙泥的生物處理之曝氣槽(未圖示)流入之流入水W係被儲藏為被處理水W1。分離膜2被配置於膜分離槽1，並且，浸漬於被處理水W1中。被處理水W1中含有活性汙泥，藉由利用分離膜2之過濾處理分離為活性汙泥與處理水W2。
分離膜2隨著繼續的使用而在表面或孔附著汙濁物質進而產生堵塞，故有藉由膜洗淨裝置洗淨的必要。分離膜2與過濾水配管3a以及過濾泵4連接，經由分離膜2過濾處理後之處理水W2，係藉由過濾泵4吸引而流通過濾水配管3a，儲藏於處理水槽5。
膜分離槽1以及處理水槽5的材質無特別限定，例如，可使用混凝土、不銹鋼、或樹脂等。分離膜2依循著細孔的大小，有逆滲透膜(RO膜)、奈米過濾膜(NF膜)、超濾膜(UF膜)、以及精密過濾膜(MF膜)等種類，可從該等之中適當地選擇。就分離膜2之材質而言，例如，聚四氟乙烯樹脂(PTFE)或聚偏二氟乙烯樹脂(PVDF)等氟系樹脂化合物，係對臭氧水的耐性優異，故而較佳。另外，分離膜2可為中空絲膜以及平膜之任一者。
處理水槽5所儲藏之處理水W2係藉由處理水排出配管3b排出至系統外，但其一部分係流通過被溶解水配管3c，儲藏於臭氧水生成部6作為被溶解水W3。處理水排出配管3b以及被溶解水配管3c可適當地設置泵以及閥之任一者或兩者。
臭氧水生成部6，係將處理水W2使用為被溶解水W3，並且，實施使臭氧氣體溶解於被溶解水W3，生成臭氧水W4之臭氧水生成步驟。臭氧水生成步驟具有在中性或鹼性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水W3之第一步驟、以及第一步驟後，在酸性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水W3之第二步驟。臭氧水生成部6所儲藏之被溶解水W3隨著臭氧水生成步驟使溶存臭氧濃度增加，成為指定溶存臭氧濃度的臭氧水W4。另外，以下的說明中，將膜洗淨所可使用之到達指定溶存臭氧濃度之被溶解水W3稱為「臭氧水W4」。
就臭氧水生成部6之材質而言，例如，不銹鋼或氟系樹脂化合物係對臭氧的耐性優異，故為較佳。再者，臭氧水生成部6之容器表面可塗佈氟系樹脂化合物。
臭氧水生成部6透過臭氧氣體配管3d與屬於臭氧氣體供給手段之臭氧產生機61連接。臭氧產生機61係將藉由變壓式吸附法(PSA法)或真空變壓式吸附法(PVSA法)所生成之氧或液體氧等作為原料而產生臭氧氣體，並且，對臭氧水生成部6供給臭氧氣體。藉由臭氧產生機61產生之臭氧氣體通過臭氧氣體配管3d流通至臭氧水生成部6。在臭氧水生成部6係例如可藉由射出器式、散氣式以及溶解膜式等方法，使臭氧氣體溶解於被溶解水W3。
再者，臭氧水生成部6係透過排臭氧氣體配管3e連接至排臭氧氣體分解部62。排臭氧氣體分解部62填充有用以將臭氧氣體分解為氧之活性碳或氧化錳等催化劑。從臭氧水生成部6排出之排臭氧氣體係於排臭氧氣體分解部62與催化劑接觸分解成氧，排出至系統外。
步驟移行判斷手段7係依據被溶解水W3的有機物濃度，判斷從第一步驟至第二步驟之移行。pH調整手段8係依據被溶解水W3的有機物濃度，調整臭氧水生成部6所儲藏之被溶解水W3的pH。再者，送水開始判斷手段10係依據被溶解水W3的溶存臭氧濃度，判斷對分離膜2開始臭氧水的送水。
臭氧水送水部11係由電磁式或空氣式的自動閥與泵等所構成，依據來自送水開始判斷手段10的判斷結果，將在臭氧水生成部6所生成之臭氧水W4對分離膜2送水。由臭氧水送水部11送水之臭氧水W4係透過臭氧水送水配管3g以及過濾水配管3a流通至分離膜2而洗淨分離膜2。亦即，藉由臭氧水W4進行之膜洗淨，係使臭氧水W4於分離膜2以與過濾被處理水W1的方向相反的方向流通之逆流洗淨。
其次，說明步驟移行判斷手段7以及送水開始判斷手段10之功能。如前述般，於臭氧水生成部6中之臭氧水生成步驟具有在中性或鹼性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水W3之第一步驟、以及在酸性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水W3第二步驟。第一步驟的處理時間藉由步驟移行判斷手段7決定，第二步驟的處理時間藉由送水開始判斷手段10決定。
臭氧的自我分解速度係在pH愈高時愈快，臭氧的自我分解的過程中所生成之羥基自由基具有比臭氧更高的氧化力。因此，在中性或鹼性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水W3第一步驟中，利用溶存臭氧之有機物的氧化處理效率提高，可促進被溶解水W3中有機物的分解。
於第一步驟中之pH設定值較佳為pH7至pH10的範圍。pH未達7時臭氧的自我分解被抑制，無法促進有機物的分解。再者，pH大於10時，被溶解水W3中所添加之鹼的量、以及移行至第二步驟之際添加於被溶解水W3之酸的量均須變多，進一步，進行膜洗淨之際大量的離子成分流入膜分離槽1，對被處理水W1的處理有影響，故為不佳。
另一方面，臭氧的自我分解速度隨著pH愈低而愈受抑制。因此，在酸性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水W3之第二步驟中，相較於第一步驟，臭氧的自我分解受到抑制，可提高溶存臭氧濃度。於第二步驟中之pH設定值，較佳為pH2至pH6的範圍。在pH2時臭氧的自我分解幾乎被抑制。pH未達2時，移行至第二步驟之際添加至被溶解水W3之酸的量必須變多，進一步，進行膜洗淨之際大量的離子成分流入膜分離槽1，對被處理水W1的處理有影響，故為不佳。再者，pH大於6時，由於臭氧的自我分解導致溶存臭氧濃度降低，故為不佳。
處理水W2的有機物濃度，係依照膜分離裝置之汙泥滯留時間(SRT)以及被處理水W1的溶存氧濃度等MBR的運轉條件而變動。因此，使用處理水W2作為被溶解水W3之膜洗淨裝置中，分解被溶解水W3中的有機物所必須的臭氧氣體量依照MBR的運轉條件而變動。再者，藉由臭氧產生機61將一定的臭氧氣體量供給至臭氧水生成部6時，分解被溶解水W3中的有機物所必須的第一步驟的處理時間係依照MBR的運轉條件變動。因此，於步驟移行判斷手段7中，依據被溶解水W3的有機物濃度推定分解被溶解水W3中的有機物所必須的第一步驟的處理時間，判斷至第二步驟的移行，藉此可使第一步驟的處理時間不會過長與不足而最佳化。
再者，依照移行至第二步驟時的被溶解水W3的溶存臭氧濃度、溶解成分的組成以及濃度的變動，生成指定的溶存臭氧濃度的臭氧水W4所必須的第二步驟的處理時間亦變動。指定的溶存臭氧濃度係可將附著於分離膜2的汙濁物質洗淨的溶存臭氧濃度，具體而言，設定為5mg/L至80mg/L的範圍。因此，於送水開始判斷手段10中，依據被溶解水W3的溶存臭氧濃度判斷對分離膜2之臭氧水送水的開始，藉此可使第二步驟的處理時間不會過長與不足而可最佳化。
針對依據實施形態1之步驟移行判斷手段7、pH調整手段8、以及送水開始判斷手段10的具體構成係使用第2圖、第3圖以及第4圖說明。步驟移行判斷手段7如第2圖所示，包含有機物感應器71、記憶體(第2記憶體)72、以及比較部(第2比較部)73。有機物感應器71與比較部73、記憶體72與比較部73、比較部73與pH調整手段8，各別以訊號線9c、訊號線9d、以及訊號線9a連接。有機物感應器71係於臭氧水生成步驟(特別是第一步驟)中，連續或定期地測定臭氧水生成部6所儲藏之被溶解水W3的有機物濃度。有機物濃度的測定可使用屬於有機物指標之紫外線254nm的吸光度(UV254)、全有機碳(TOC)、螢光強度等測定。
記憶體72記憶從第一步驟移行至第二步驟之有機物濃度的閾值。比較部73係透過訊號線9c取得來自有機物感應器71之測定值，並且，透過訊號線9d取得記憶體72所記憶之閾值。進一步，比較部73係比較來自有機物感應器71之測定值與閾值，當測定值成為閾值以下時臭氧水生成部6以從第一步驟移行至第二步驟之方式，控制pH調整手段8。具體而言，比較部73係在來自有機物感應器71之測定值成為閾值以下時，透過訊號線9a 對pH調整手段8送出步驟移行訊號。
有機物濃度的閾值的算出方法，可將有機物濃度與開始洗淨溶存臭氧濃度的閾值設為參數，使用下式1算出包含第一步驟與第二步驟之臭氧水生成時間。可將使用式1算出之臭氧水生成時間成為最小之有機物濃度，設為從第一步驟移行至第二步驟之有機物濃度的閾值。 [臭氧水生成時間]＝f(有機物濃度、開始洗淨溶存臭氧濃度的閾值)(1)
pH調整手段8如第3圖所示，包含pH感應器81、記憶體(第5記憶體)82、pH調整控制部83、以及pH調整部84。pH感應器81與pH調整控制部83、記憶體82與pH調整控制部83、pH調整控制部83與pH調整部84、以及pH調整控制部83與步驟移行判斷手段7，各別以訊號線9e、9f、9g、9a連接。pH調整部84與臭氧水生成部6透過酸鹼供給配管3f連接。
pH感應器81在臭氧水生成步驟之間，連續地測定臭氧水生成部6所儲藏之被溶解水W3的pH。記憶體82各別記憶第一步驟以及第二步驟中之被溶解水W3的pH設定值。pH調整控制部83於第一步驟或第二步驟中，以被溶解水W3成為記憶體82所記憶之pH設定值的方式，控制pH調整部84。pH調整部84儲藏有酸以及鹼，依據透過訊號線9g從pH調整控制部83送來的訊號，於臭氧水生成部6供給酸或鹼，調整被溶解水W3的pH。
pH調整控制部83於第一步驟開始前，透過訊號線9e取得來自pH感應器81之測定值，並且，從記憶體82透過訊號線9f取得於第一步驟中之pH設定值。以根據pH感應器81之測定值高於pH設定值時添加酸，低於pH設定值時添加鹼的方式，向pH調整部84傳送訊號。
再者，pH調整控制部83在從步驟移行判斷手段7接收步驟移行訊號時，從記憶體82取得於第二步驟中之pH設定值，以被溶解水W3成為於第二步驟中之pH設定值的方式，向pH調整部84傳送訊號而控制。另外，步驟移行判斷手段7由於依據被溶解水W3的有機物濃度發送步驟移行訊號，故pH調整手段8可謂係依據臭氧水生成部6所儲藏之被溶解水W3的有機物濃度調整被溶解水W3的pH。
從第一步驟移行至第二步驟之際，pH調整部84係於臭氧水生成部6的被溶解水W3添加酸。另外，酸鹼供給配管3f可有複數支的配管，亦可適當地設置泵以及閥之任一者或兩者。添加於被溶解水W3的酸，例如為硫酸、硝酸、鹽酸、碳酸的水溶液、或碳酸氣體等，鹼例如為氫氧化鈉或碳酸鈉等。
送水開始判斷手段10如第4圖所示，包含溶存臭氧感應器101、記憶體(第1記憶體)102、以及比較部(第1比較部)103，溶存臭氧感應器101與比較部103、記憶體102與比較部103、以及比較部103與臭氧水送水部11，各別以訊號線9h、9i、9b連接。
溶存臭氧感應器101於臭氧水生成部6中之臭氧水生成步驟之間，測定被溶解水W3的溶存臭氧濃度。溶存臭氧濃度的測定中，使用紫外線吸收法之測定方法由於可容易地連續測定，故為較佳。記憶體102係記憶對分離膜2開始臭氧水送水之溶存臭氧濃度的閾值。另外，溶存臭氧濃度的閾值較佳設為5mg/L至80mg/L。
比較部103比較來自溶存臭氧感應器101之測定值與透過訊號線9i從記憶體102取得之閾值，當測定值成為閾值以上時，透過訊號線9b對臭氧水送水部11傳送送水開始訊號。臭氧水送水部11係將於臭氧水生成部6生成之臭氧水W4透過臭氧水送水配管3g對分離膜2送水。藉此，開始進行藉由膜洗淨裝置之分離膜2的洗淨。
如第5圖以及第6圖所示，臭氧水送水配管3g與過濾水配管3a連接。第5圖所示之例中，臭氧水送水配管3g、過濾水配管3a、以及分離膜2透過三向閥12連接。再者，第6圖所示之例中，在臭氧水送水配管3g與過濾水配管3a各別設置有開閉閥13a、13b。另外，臭氧水送水配管3g中可適當地設置泵。
另外，步驟移行判斷手段7、pH調整手段8、或送水開始判斷手段10的功能之中，以軟體進行之功能，係可藉由第13圖所示含有處理器21與記憶體22之處理回路20實現。例如步驟移行判斷手段7之比較部73、pH調整手段8之pH調整控制部83、或送水開始判斷手段10之比較部103之功能，可藉由CPU等處理器21實現。記憶體22具備隨機存取記憶體等揮發性記憶裝置、快閃記憶體等非揮發性輔助記憶裝置。再者，亦可具備硬碟輔助記憶裝置取代快閃記憶體。處理器21係執行從記憶體22輸入的程式。此時，從輔助記憶裝置透過揮發性記憶裝置對處理器21輸入程式。
針對依據實施形態1之膜洗淨裝置中之膜洗淨開始順序使用第7圖的流程圖說明。首先，於步驟S1中，將被溶解水W3供給至臭氧水生成部6。具體而言，將儲藏在處理水槽5之處理水W2，透過被溶解水配管3c對臭氧水生成部6送水，並且，儲藏為被溶解水W3。
其次，於步驟S2實施第一步驟。具體而言，藉由pH調整手段8，臭氧水生成部6所儲藏之被溶解水W3，以成為pH調整手段8之記憶體82所記憶之於第一步驟中之pH設定值的方式調整。再者，將藉由臭氧產生機61產生之臭氧氣體供給至臭氧水生成部6，使臭氧氣體溶解於被溶解水W3。
接著於步驟S3中，判定臭氧水生成部6之被溶解水W3的有機物濃度是否為閾值以下。具體而言，比較來自有機物感應器71有機物濃度的測定值與記憶體72所記憶之有機物濃度的閾值。於步驟S3中，有機物濃度的測定值大於閾值時(NO)，回到步驟S2，繼續第一步驟。臭氧水生成部6之被溶解水W3的pH設定值維持在第一步驟之pH設定值。
再者，於步驟S3中，有機物濃度的測定值為閾值以下時(YES)，進到步驟S4，實施臭氧水生成步驟的第二步驟。具體而言，步驟移行判斷手段7透過訊號線9a對pH調整手段8傳送步驟移行訊號。接收步驟移行訊號之pH調整手段8，以被溶解水W3成為記憶體82所記憶之於第二步驟中之pH設定值的方式調整。此時，繼續地供給臭氧氣體。
其次，於步驟S5中，判定被溶解水W3的溶存臭氧濃度是否為閾值以上。具體而言，送水開始判斷手段10，係比較來自溶存臭氧感應器101之溶存臭氧濃度的測定值與記憶體102所記憶之溶存臭氧濃度的閾值。於步驟S5中，溶存臭氧濃度的測定值小於閾值時(NO)，回到步驟S4，繼續第二步驟。
再者，於步驟S5中，被溶解水W3的溶存臭氧濃度的測定值為閾值以上時(YES)，進到步驟S6，臭氧水送水部11開始臭氧水W4的送水。具體而言，送水開始判斷手段10透過訊號線9b對臭氧水送水部11傳送送水開始訊號。接收到送水開始訊號之臭氧水送水部11，係將臭氧水生成部6生成之臭氧水W4透過臭氧水送水配管3g對分離膜2送水，開始分離膜2的洗淨。另外，洗淨中亦可繼續地供給臭氧氣體，若可維持指定的溶存臭氧濃度，亦可停止臭氧氣體的供給。
如上述，根據實施形態1，在使用經由分離膜2過濾處理之處理水W2作為被溶解水W3，並且，使臭氧氣體溶解於被溶解水W3生成臭氧水W4之膜洗淨裝置中，由於依據被溶解水W3的有機物濃度調整臭氧水生成部6所儲藏之被溶解水W3的pH，即便有機物濃度因MBR的運轉條件有變動，亦可從有機物濃度的測定值推定有機物的分解所必須的處理時間。因此，有機物的分解所必須的處理時間可在適合有機物分解之pH條件下生成臭氧水，之後，以成為適合提高溶存臭氧濃度的pH條件的方式調整pH。
再者，臭氧水生成部6，係實施在中性或鹼性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水之第一步驟、以及在酸性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水之第二步驟者，由於依據被溶解水W3的有機物濃度判斷從第一步驟至第二步驟之移行，故第一步驟的處理時間不會過長與不足而可最佳化，被溶解水W3的有機物濃度低時，可縮短第一步驟的處理時間。
再者，依據被溶解水W3的溶存臭氧濃度判斷對分離膜2開始臭氧水的送水，故第二步驟的處理時間不會過長與不足而可最佳化。藉由該等，依據實施形態1，無關乎MBR運轉條件所致知被溶解水W3的有機物濃度的變動，可有效率地生成臭氧水W4，可減低生成臭氧水所需要的成本。
實施形態2. 第8圖係顯示本案之依據實施形態2之膜洗淨裝置之全體構成，第9圖係顯示依據實施形態2之膜洗淨裝置之步驟移行判斷手段之構成。依據實施形態2之膜洗淨裝置僅在步驟移行判斷手段之構成與上述依據實施形態1之膜洗淨裝置不同，其他的構成相同，故在此省略說明。
依據實施形態2之膜洗淨裝置具備有步驟移行判斷手段7A。步驟移行判斷手段7A如第9圖所示，具備有有機物感應器74、臭氧氣體感應器75、記憶體(第3記憶體)72A、以及比較部(第3比較部)73A。有機物感應器74與比較部73A、臭氧氣體感應器75與比較部73A、以及記憶體72A與比較部73A各別以訊號線9k、9m、9n連接。
有機物感應器74在臭氧水生成步驟開始前測定供給至臭氧水生成部6之被溶解水W3的有機物濃度的初期值。有機物感應器74之設置場較合適為被溶解水配管3c或臭氧水生成部6，但並無特別限定。另外，亦可以在臭氧水生成步驟開始前對被溶解水W3取樣，測定有機物濃度之方式進行。有機物濃度的測定可使用屬於有機物指標之UV254、TOC、螢光強度等。
臭氧氣體感應器75設置於臭氧氣體配管3d，測定供給至臭氧水生成部6之臭氧氣體量(以下，稱為供給臭氧量)。供給臭氧量係由臭氧氣體濃度與流量的乘積值求得。從第一步驟移行至第二步驟為止所必須的供給臭氧量，係根據被溶解水W3的有機物濃度的初期值而不同。亦即，被溶解水W3的有機物濃度的初期值若高，則從第一步驟移行至第二步驟為止所需要的供給臭氧量亦變多。
記憶體72A記憶有對應被溶解水W3的有機物濃度的初期值而設定之從第一步驟移行至第二步驟為止所必須的供給臭氧量的閾值。比較部73A從記憶體72A取得對應由有機物感應器74得到之有機物濃度之供給臭氧量的閾值，與由氧氣體感應器75得到之供給臭氧量的測定值與閾值進行比較，當測定值成為閾值以上時，由訊號線9a向pH調整手段8傳送步驟移行訊號。
被溶解水W3中的有機物與臭氧反應而減少。因此，臭氧水生成步驟中的被溶解水W3的有機物濃度，係可將被溶解水W3的有機物濃度的初期值與供給臭氧量作為參數而推定。供給臭氧量的閾值，係可將被溶解水W3的有機物濃度的初期值與供給臭氧量作為參數，使用算出被溶解水W3的有機物濃度之下式2來算出。使用式2算出之有機物濃度，求得作為有機物濃度的閾值的算出方法(例如式1)所算出之有機物濃度的閾值之供給臭氧量，將之作為供給臭氧量的閾值。 [有機物濃度]＝f(有機物濃度的初期值、供給臭氧量)(2)
使用第10圖之流程圖說明依據實施形態2之膜洗淨裝置中之膜洗淨開始順序。另外，針對與上述實施形態1之第7圖的流程圖相同的順序省略其說明。首先，於步驟S11中，對臭氧水生成部6供給被溶解水W3。其次，於步驟S12中，藉由有機物感應器74測定被溶解水W3的有機物濃度的初期值。接著於步驟S13中，決定移行步驟之供給臭氧量的閾值。具體而言，步驟移行判斷手段7A之比較部73A係從記憶體72A取得對應藉由有機物感應器74所測定之有機物濃度的初期值之供給臭氧量的閾值。
其次，於步驟S14實施第一步驟。接著於步驟S15中，判定供給至臭氧水生成部6之被溶解水W3之供給臭氧量是否為閾值以上。具體而言，步驟移行判斷手段7A之比較部73A比較來自臭氧氣體感應器75之供給臭氧量的測定值與步驟S13所決定之閾值。於步驟S15中，供給臭氧量的測定值小於閾值時(NO)，回到步驟S14，繼續第一步驟。再者，於步驟S15中，供給臭氧量的測定值為閾值以上時(YES)，進到步驟S16，實施第二步驟。步驟S16以下係與第7圖之流程圖之步驟S4以下相同。
根據實施形態2之膜洗淨裝置，係決定對應被溶解水W3的有機物濃度的初期值之供給臭氧量的閾值，供給臭氧量的測定值成為閾值以上時從第一步驟移行至第二步驟，藉此，得到與上述實施形態1相同的效果。
實施形態3. 第11圖顯示本案之依據實施形態3之膜洗淨裝置之全體構成。依據實施形態3之膜洗淨裝置僅有在步驟移行判斷手段之構成與上述依據實施形態1之膜洗淨裝置不同，其他的構成係相同，故省略其說明。
依據實施形態3之膜洗淨裝置具備有步驟移行判斷手段7B。步驟移行判斷手段7B如第11圖所示，具備有溶存臭氧感應器76、臭氧氣體感應器75、記憶體(第4記憶體)72B、以及比較部(第4比較部)73B。溶存臭氧感應器76與比較部73B、臭氧氣體感應器75與比較部73B、記憶體72B與比較部73B、以及比較部73B與pH調整手段8，各別以訊號線9p、9m、9n、9a連接。
溶存臭氧感應器76係在臭氧水生成步驟之間，連續地測定臭氧水生成部6所儲藏之被溶解水W3的溶存臭氧濃度。另外，步驟移行判斷手段7B之溶存臭氧感應器76係可兼用送水開始判斷手段10之溶存臭氧感應器101(參照第4圖)。臭氧氣體感應器75與上述實施形態2相同，設置在臭氧氣體配管3d，從臭氧氣體濃度與流量的乘積值測定供給臭氧量。
記憶體72B記憶有對應供給至被溶解水W3之供給臭氧量所設定之從第一步驟移行至第二步驟為止所必須的溶存臭氧濃度的閾值。比較部73B比較來自溶存臭氧感應器76得到的測定值與記憶體72B所記憶之閾值，當溶存臭氧濃度的測定值成為閾值以上時，藉由訊號線9a向pH調整手段8傳送步驟移行訊號。
供給至被溶解水W3的臭氧的一部份係溶解於被溶解水W3，成為溶存臭氧並且與被溶解水W3中的有機物反應而耗損。因此，被溶解水W3中的有機物、溶存臭氧與經供給之臭氧氣體呈平衡狀態。例如，耗損臭氧之有機物的濃度減少時，溶存臭氧濃度上昇。亦即，被溶解水W3中的有機物濃度可將溶存臭氧濃度以及供給臭氧量作為參數而推定。步驟移行判斷手段7B之比較部73B將被溶解水W3的溶存臭氧濃度以及供給臭氧量作為參數而推定被溶解水W3的有機物濃度，依據經推定之被溶解水W3的有機物濃度，判斷從第一步驟至第二步驟之移行。
溶存臭氧濃度的閾值可將溶存臭氧濃度與供給臭氧量作為參數，使用算出被溶解水W3的有機物濃度之下式3而算出。使用式3算出之有機物濃度，求得作為有機物濃度的閾值的算出方法(例如式1)所算出之有機物濃度的閾值之溶存臭氧濃度，將之作為溶存臭氧濃度的閾值。 [有機物濃度]＝f(溶存臭氧濃度、供給臭氧量)(3)
使用第12圖之流程圖說明依據實施形態3之膜洗淨裝置中的膜洗淨開始順序。另外，針對與上述實施形態1之第7圖的流程圖相同的順序省略其說明。首先，於步驟S21中，對臭氧水生成部6供給被溶解水W3。其次，於步驟S22中實施第一步驟，接著於步驟S23中藉由臭氧氣體感應器75測定供給臭氧量。
其次，於步驟S24中，決定移行步驟之溶存臭氧濃度的閾值。具體而言，步驟移行判斷手段7B之比較部73B從記憶體72B取得對應藉由臭氧氣體感應器75所測定之供給臭氧量之溶存臭氧濃度的閾值。接著於步驟S25中，判定臭氧水生成部6之被溶解水W3的溶存臭氧濃度是否為閾值以上。具體而言，步驟移行判斷手段7B之比較部73B比較來自溶存臭氧感應器76之溶存臭氧濃度的測定值與步驟S24所決定之閾值。
於步驟S25中，溶存臭氧濃度的測定值小於閾值時(NO)，回到步驟S22，繼續第一步驟。再者，於步驟S25中，溶存臭氧濃度的測定值為閾值以上時(YES)，進到步驟S26，實施第二步驟。步驟S26以下係與第7圖之流程圖之步驟S4以下相同。
根據實施形態3，係決定對應供給至被溶解水W3之供給臭氧量溶存臭氧濃度的閾值，溶存臭氧濃度的測定值成為閾值以上時，從第一步驟移行至第二步驟，藉此，得到與上述實施形態1相同的效果。
本揭示記載有各種例示的實施形態，但一種或複數種實施形態所記載之各種特徴、態樣以及功能並不限於特定的實施形態之適用，而是可單獨或與各種的組合來適用於實施形態。因此，未例示之無數種變形例係設想為在本案說明書所揭示之技術範圍內。例如，包含將至少1個構成要素改變之情況追加之情況或省略之情況，進一步亦包含將至少1個構成要素抽離，與其他實施形態的構成要素組合的情況。
1‧‧‧膜分離槽 2‧‧‧分離膜 3a‧‧‧過濾水配管 3b‧‧‧處理水排出配管 3c‧‧‧被溶解水配管 3d‧‧‧臭氧氣體配管 3e‧‧‧排臭氧氣體配管 3f‧‧‧酸鹼供給配管 3g‧‧‧臭氧水送水配管 4‧‧‧過濾泵 5‧‧‧處理水槽 6‧‧‧臭氧水生成部 7、7A、7B‧‧‧步驟移行判斷手段 8‧‧‧pH調整手段 9a、9b、9c、9d、9e、9f、9g、9h、9i、9k、9m、9n、9p‧‧‧訊號線 10‧‧‧送水開始判斷手段 11‧‧‧臭氧水送水部 12‧‧‧三向閥 13a、13b‧‧‧開閉閥 20‧‧‧處理回路 21‧‧‧處理器 61‧‧‧臭氧產生機 62‧‧‧排臭氧氣體分解部 71、74‧‧‧有機物感應器 22、72、72A、72B、82、102 記憶體 73、73A、73B、103‧‧‧比較部 75‧‧‧臭氧氣體感應器 76、101‧‧‧溶存臭氧感應器 81‧‧‧pH感應器 83‧‧‧pH調整控制部 84‧‧‧pH調整部 W1‧‧‧被處理水 W2‧‧‧處理水 W3‧‧‧被溶解水 W4‧‧‧臭氧水 S1、S2、S3、S4、S5、S6、S11、S12、S13、S14、S15、S 16、S17、S18、S21、S22、S23、S24、S25、S26、S27、S28‧‧‧步驟
第1圖為顯示依據實施形態1之膜洗淨裝置之全體構成之圖。 第2圖為顯示依據實施形態1之膜洗淨裝置之步驟移行判斷手段之構成之圖。 第3圖為顯示依據實施形態1之膜洗淨裝置之pH調整手段之構成之圖。 第4圖為顯示依據實施形態1之膜洗淨裝置之送水開始判斷手段之構成之圖。 第5圖為顯示於依據實施形態1之膜洗淨裝置中之臭氧水送水配管與過濾水配管之連接部之例之圖。 第6圖為顯示於依據實施形態1之膜洗淨裝置中之臭氧水送水配管與過濾水配管之連接部之其他之例之圖。 第7圖為說明於依據實施形態1之膜洗淨裝置中之膜洗淨開始順序之圖。 第8圖為顯示依據實施形態2之膜洗淨裝置之全體構成之圖。 第9圖為顯示依據實施形態2之膜洗淨裝置之步驟移行判斷手段之構成之圖。 第10圖為說明於依據實施形態2之膜洗淨裝置中之膜洗淨開始順序之圖。 第11圖為顯示依據實施形態3之膜洗淨裝置之全體構成之圖。 第12圖為說明於依據實施形態3之膜洗淨裝置中之膜洗淨開始順序之圖。 第13圖為依據實施形態1之膜洗淨裝置之步驟實現移行判斷手段、pH調整手段、或送水開始判斷手段之功能之一部分之硬體構成圖。
1‧‧‧膜分離槽
2‧‧‧分離膜
3a‧‧‧過濾水配管
3b‧‧‧處理水排出配管
3c‧‧‧被溶解水配管
3d‧‧‧臭氧氣體配管
3e‧‧‧排臭氧氣體配管
3f‧‧‧酸鹼供給配管
3g‧‧‧臭氧水送水配管
4‧‧‧過濾泵
5‧‧‧處理水槽
6‧‧‧臭氧水生成部
7‧‧‧步驟移行判斷手段
8‧‧‧pH調整手段
9a、9b‧‧‧訊號線
10‧‧‧送水開始判斷手段
11‧‧‧臭氧水送水部
61‧‧‧臭氧產生機
62‧‧‧排臭氧氣體分解部
W‧‧‧流入水
W1‧‧‧被處理水
W2‧‧‧處理水
W3‧‧‧被溶解水
W4‧‧‧臭氧水

Claims (15)

  1. 一種膜洗淨裝置，該膜洗淨裝置係以臭氧水洗淨對被處理水進行過濾處理之分離膜，並且具備：將經由前述分離膜過濾處理之處理水儲藏作為被溶解水，使臭氧氣體溶解於被溶解水而生成臭氧水之臭氧水生成部；對前述臭氧水生成部供給臭氧氣體之臭氧氣體供給手段；以及依據被溶解水的有機物濃度，調整前述臭氧水生成部所儲藏之被溶解水的pH之pH調整手段。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之膜洗淨裝置，該膜洗淨裝置具備：依據被溶解水的溶存臭氧濃度，判斷開始從前述臭氧水生成部對前述分離膜之臭氧水送水之送水開始判斷手段；以及依據來自前述送水開始判斷手段之判斷結果，將在前述臭氧水生成部所生成之臭氧水對前述分離膜送水之臭氧水送水部。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之膜洗淨裝置，其中，前述送水開始判斷手段含有：測定前述臭氧水生成部之被溶解水的溶存臭氧濃度之溶存臭氧感應器；記憶開始臭氧水送水之溶存臭氧濃度的閾值之第1記憶體；以及比較來自前述溶存臭氧感應器之測定值與前述第1記憶體所記憶之閾值，在前述測定值成為前述閾值以上時對前述臭氧水送水部進行臭氧水送水之第1比較部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之膜洗淨裝置，其中，前述臭氧水生成部係實施：在中性或鹼性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水之第一步驟；以及在前述第一步驟之後，在酸性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水之第二步驟。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之膜洗淨裝置，該膜洗淨裝置具備：依據被溶解水的有機物濃度，判斷從前述第一步驟至前述第二步驟的移行之步驟移行判斷手段。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之膜洗淨裝置，其中，前述步驟移行判斷手段包含：於前述第一步驟中測定前述臭氧水生成部之被溶解水的有機物濃度之有機物感應器；記憶從第一步驟移行至第二步驟之有機物濃度的閾值之第2記憶體；比較來自前述有機物感應器之測定值與前述第2記憶體所記憶之閾值，以在前述測定值成為前述閾值以下時從前述第一步驟移行至前述第二步驟的方式，控制前述pH調整手段之第2比較部。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之膜洗淨裝置，其中，前述步驟移行判斷手段包含：測定前述臭氧水生成部之被溶解水的有機物濃度的初期值之有機物感應器；測定供給至前述臭氧水生成部之臭氧氣體量之臭氧氣體感應器；記憶對應被溶解水的有機物濃度的初期值所設定之從第一步驟移行至第二步驟為止必須的臭氧氣體量的閾值之第3記憶體；以及 從前述第3記憶體取得對應藉由前述有機物感應器所測定之有機物濃度的初期值之前述閾值，比較來自前述臭氧氣體感應器之測定值與前述閾值，以在前述測定值成為前述閾值以上時從前述第一步驟移行至前述第二步驟的方式，控制前述pH調整手段之第3比較部。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之膜洗淨裝置，其中，前述步驟移行判斷手段包含：測定於前述臭氧水生成部之前述第一步驟中被溶解水的溶存臭氧濃度之溶存臭氧感應器；測定供給至前述臭氧水生成部之臭氧氣體量之臭氧氣體感應器；記憶對應供給至前述臭氧水生成部之臭氧氣體量所設定之從第一步驟移行至第二步驟之溶存臭氧濃度的閾值之第4記憶體；以及從前述第4記憶體取得對應藉由前述臭氧氣體感應器所測定之臭氧氣體量之前述閾值，比較根據前述溶存臭氧感應器之測定值與前述閾值，以在前述測定值成為前述閾值以上時從前述第一步驟移行至前述第二步驟的方式，控制前述pH調整手段之第4比較部；前述第4比較部係將被溶解水的溶存臭氧濃度以及供給至前述臭氧水生成部之臭氧氣體量作為參數，推定被溶解水的有機物濃度，依據所推定之被溶解水的有機物濃度，判斷從前述第一步驟至前述第二步驟的移行。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之膜洗淨裝置，其中，前述pH調整手段包含：測定前述臭氧水生成部所儲藏之被溶解水的pH之pH感應器；對前述臭氧水生成部供給酸或鹼，調整被溶解水的pH之pH調整部； 各別記憶在前述第一步驟以及前述第二步驟中被溶解水的pH設定值之第5記憶體；以及於第一步驟以及第二步驟中，以被溶解水成為前述第5記憶體所記憶之各別的pH設定值的方式，控制前述pH調整部之pH調整控制部。
  10. 如申請專利範圍第5項至第8項中任一項所述之膜洗淨裝置，其中，前述pH調整手段包含：測定前述臭氧水生成部所儲藏之被溶解水的pH之pH感應器；對前述臭氧水生成部供給酸或鹼，調整被溶解水的pH之pH調整部；各別記憶在前述第一步驟以及前述第二步驟中被溶解水的pH設定值之第5記憶體；以及於第一步驟以及第二步驟中，以被溶解水成為前述第5記憶體所記憶之各別的pH設定值的方式，控制前述pH調整部之pH調整控制部。
  11. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之膜洗淨裝置，其中，前述分離膜係分離活性汙泥與處理水之分離膜。
  12. 如申請專利範圍第4項所述之膜洗淨裝置，其中，前述分離膜係分離活性汙泥與處理水之分離膜。
  13. 如申請專利範圍第5項至第9項中任一項所述之膜洗淨裝置，其中，前述分離膜係分離活性汙泥與處理水之分離膜。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之膜洗淨裝置，其中，前述分離膜係分離活性汙泥與處理水之分離膜。
  15. 一種膜洗淨方法，該膜洗淨方法係以臭氧水洗淨對被處理水進行過濾處理之分離膜，並且包含：使用經由前述分離膜過濾處理之處 理水作為被溶解水，使臭氧氣體溶解於被溶解水而生成臭氧水之臭氧水生成步驟，其中，前述臭氧水生成步驟具有：在中性或鹼性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水之第一步驟；以及在前述第一步驟之後，在酸性條件下將臭氧氣體溶解於被溶解水之第二步驟，依據被溶解水的有機物濃度判斷從前述第一步驟至前述第二步驟的移行，並且，依據被溶解水的溶存臭氧濃度，判斷對前述分離膜開始臭氧水的送水。
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