WO2016136957A1 - 有機物含有水の処理方法および有機物含有水処理装置 - Google Patents

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紀浩 武内
祐一 菅原
智子 金森
寛生 高畠
将弘 木村
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東レ株式会社
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    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a method for treating organic substance-containing water using a microbial fuel cell and an organic substance-containing water treatment apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a technique for biologically treating organic wastewater, destroying cell membranes and cell walls of the generated excess sludge, making them easily assimilated by microorganisms, and using them as a fuel source for microbial fuel cells.
  • Patent document 2 when decomposing
  • sewage is first treated in a settling basin, treated with an ultrafiltration membrane (UF membrane), and then treated with a nanofiltration membrane (NF membrane) / reverse osmosis membrane (RO membrane).
  • UF membrane ultrafiltration membrane
  • RO membrane reverse osmosis membrane
  • Patent Document 1 since sewage is treated with activated sludge, there is a problem that aeration is required and energy consumption is increased. Moreover, in patent document 2, since the electrode with a large cost per unit area was used and the area was large, there existed a subject that equipment cost and processing cost were high. In patent document 3, in order to perform methane fermentation of the concentrated water of a turbidity removal apparatus, there existed a subject that an apparatus was large and an installation cost became high.
  • an object of the present invention is to provide a method for treating organic substance-containing water with an efficient microbial fuel cell.
  • the present invention has the following configurations (1) to (14).
  • (1) A method for treating organic substance-containing water, wherein the organic substance-containing water is separated into concentrated water and treated water by an organic substance-containing water separation means, and the concentrated water is biologically treated with a microbial fuel cell.
  • (2) The organic substance-containing water treatment method according to (1), wherein the organic substance-containing water separation means is a membrane treatment with an ultrafiltration membrane having a molecular weight fraction size of 150,000 Da or less.
  • the supernatant liquid after treating the organic substance-containing water in a precipitation tank is separated into concentrated water and treated water by the organic substance-containing water separating means, and the precipitation tank concentrated water after being treated in the precipitation tank is used as a microbial fuel cell.
  • the treated water is separated into a semipermeable membrane treated concentrated water and a semipermeable membrane treated permeated water with a semipermeable membrane treatment apparatus, and the semipermeable membrane treated concentrated water is treated with a microbial fuel cell.
  • the method for treating organic substance-containing water according to any one of (8).
  • the organic matter-containing water inflow line of the organic matter-containing water separation means includes a branch line, and the organic matter-containing water is supplied to the activated sludge device through the branch line without passing through the organic matter-containing water separation means.
  • turbidity decomposition means for decomposing the turbidity in the concentrated water into low molecular weight organic substances
  • the organic matter-containing water is concentrated by the organic substance-containing water separating means, so that the treatment efficiency of the microbial fuel cell can be improved and the apparatus is made smaller. be able to. This makes it possible to reduce energy consumption and waste amount.
  • FIG. 1 is a flow chart in which a concentrated water obtained by adding a flocculant to the organic substance-containing water of the present invention and concentrating the solid content by the organic substance-containing water separation means is processed in the microbial fuel cell.
  • FIG. 2 is a flow chart in which a flocculant is added to the organic substance-containing water of the present invention, the concentrated water obtained by concentrating the solid content by the organic substance-containing water separation means is stored in a storage tank, and then treated with a microbial fuel cell.
  • FIG. 3 is a flow diagram for treating the concentrated water obtained by treating the organic substance-containing water of the present invention with the precipitation tank and / or the concentrated water obtained by concentrating the solid content with the organic substance-containing water separation means with a microbial fuel cell.
  • FIG. 4 is a flow diagram for treating the organic matter-containing water of the present invention and / or the treated water of the organic matter-containing water separation means through the branch line (bypass line) with a microbial fuel cell.
  • FIG. 5 is a flow chart in which the concentrated water obtained by concentrating the solid content of the organic substance-containing water of the present invention by the organic substance-containing water separating means is processed by the microbial fuel cell, and the processed water is processed by the semipermeable membrane device.
  • FIG. 6 is a flowchart for treating the organic substance-containing water of the present invention that has passed through a branch line (bypass line) with an activated sludge apparatus.
  • FIG. 7 is a flow chart in which the organic material-containing water of the present invention is treated with an activated sludge device or organic matter-containing water separation means, and the concentrated water obtained by concentrating the solid content with the organic matter-containing water separation means is treated with a microbial fuel cell.
  • FIG. 8 is a schematic view of a turbidity decomposition part and electrodes in a microbial fuel cell.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of the flow of organic substance-containing water in the microbial fuel cell.
  • Microbial Fuel Cell (1) Configuration of Microbial Fuel Cell
  • a microbial fuel cell is generally a device that can convert chemical energy contained in organic matter into electrical energy using a power generation microorganism as a catalyst. As shown in FIG. 8, the microbial fuel cell has a negative electrode (anode) 20, a positive electrode (cathode) 22, and a proton permeable membrane 21 between the anode and cathode, and the cathode and ion permeable membrane (not shown). ) With a catalyst (not shown). Moreover, when organic matter containing water contains turbidity, you may have the turbidity decomposition part 19 mentioned later.
  • the turbidity decomposition unit 19 can biologically treat the turbidity in the concentrated water after decomposing it into low molecular weight organic substances.
  • the turbidity decomposition part it is possible to acclimate microorganisms that decompose turbidity and to make aerobic conditions suitable for decomposition independently of power generation conditions, so that the efficiency and speed of turbidity decomposition can be reduced. Can be improved.
  • the microbial fuel cell has a biological treatment power generation unit in which power generation microorganisms that decompose organic substances are present, and electrons are provided to the anode by the organic substances being decomposed by the power generation microorganisms.
  • the anode of a microbial fuel cell is often covered with a biofilm, and since power generation microorganisms are present in the biofilm, the biofilm serves as a biological treatment power generation unit.
  • the treatment of the microbial fuel cell may be a continuous type or a batch type, but it is preferable that the microbial fuel cell is also a continuous type when sewage or the like containing organic matter flows continuously.
  • the residence time in the microbial fuel cell is not particularly limited, but is preferably about 0.5 to 5 days in consideration of the biological treatment rate of organic matter.
  • position an electrode so that a water flow may contact uniformly without stagnation.
  • a stirrer or the like may be installed in order to generate a water flow in the flow path so as not to cause precipitation of solid content.
  • FIG. 9 shows an example of the arrangement of the electrode / turbidity decomposition part 24 of the microbial fuel cell, but it is preferable to arrange the organic substance-containing water 26 so as to be in contact with the electrode / turbidity decomposition part 24 without stagnation. Moreover, since the cathode 22 needs oxygen supply, it is preferable that the electrode as the air supply part 25 is hollow.
  • Microorganisms As typical power generating microorganisms, there are Shewanella oneidensis MR-1 strain (ATCC700550) or Geobactor sulfurreducens PCA strain (ATCC51573). These microorganisms generate electricity under anaerobic conditions.
  • an open system is used instead of a sterilization system, and therefore, there is a high possibility that a pure microbial system and a composite microbial system are combined.
  • Appropriate microorganisms are acclimatized according to the target liquid and its processing conditions.
  • power generation microorganisms decompose low molecular weight organic substances and donate electrons to the anode.
  • power generation microorganisms that decompose them may be acclimatized, or microorganisms that preferentially degrade high molecular weight organic matter and turbidity may be acclimatized.
  • Biological treatment of organic matter is generally faster in aerobic treatment (decomposition rate of organic matter). On the other hand, it is anaerobic conditions in many cases for the power generating microorganisms to generate power. Therefore, high molecular weight organic matter and turbidity may be decomposed under aerobic conditions in a turbidity decomposition unit different from the biological treatment power generation unit in which anaerobic power generation microorganisms exist.
  • the anode and the cathode are not particularly limited as long as they are conductive materials, and examples thereof include titanium, carbon fiber, and stainless steel.
  • the cathode needs to be in contact with oxygen, and may be open to the atmosphere, air bubbling, or the like, and the method for supplying oxygen is not limited.
  • Any catalyst may be used between the cathode and the ion permeable membrane as long as it reacts oxygen, protons, and electrons to generate water, and platinum, cobalt, carbon alloy, or the like can be used.
  • the anode responsible for most of the power production of the microbial fuel cell is covered with the biofilm, and the power generation microorganisms are present in the biofilm.
  • the amount of power generation microorganisms on the anode surface (near) is large, and the larger the organic substance supply rate to the power generation microorganisms, the larger the power generation amount. Therefore, it is also effective to increase the specific surface area of the electrode.
  • the proton permeable membrane is not limited as long as it allows hydrogen ions generated at the anode to pass therethrough, and examples thereof include hydrocarbon ion exchange membranes and fluororesin ion exchange membranes.
  • the proton permeable membrane existing between the cathode and the anode preferably has good hydrogen ion permeability.
  • a microbial fuel cell since a microbial fuel cell is used for biological treatment of organic matter-containing water, it is preferably operated at a temperature suitable for biological treatment.
  • the operating temperature is preferably from 0 ° C to 50 ° C, more preferably from 5 ° C to 40 ° C, still more preferably from 10 ° C to 30 ° C.
  • the hydrogen ion permeability of the proton permeable membrane in this temperature range is preferably 0.1 (S / cm) (30 ° C., relative humidity 60%) or more in terms of hydrogen ion (proton) conductivity.
  • the oxygen permeability of the proton permeable membrane is small.
  • the oxygen permeability of the proton permeable membrane is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 11 (mol / cm / s) or less in terms of oxygen permeability (relative humidity 90%, oxygen partial pressure 1 atm). More preferably, it is 0.5 ⁇ 10 ⁇ 12 (mol / cm / s) or less.
  • the proton permeable membrane has a small permeability of organic matter. In a proton permeable membrane, when there is much permeation
  • the power generation bacteria generated at the anode mainly digest low molecular weight organic substances such as lactic acid. In many cases, it is anaerobic conditions for the power generation microorganisms to generate power. Therefore, it is preferable that the biological treatment power generation unit in which the power generation microorganisms exist is anaerobic treatment. In addition, as a low molecular organic substance, it is preferable that molecular weight is 2000 or less.
  • the biological treatment power generation unit corresponds to, for example, a biofilm covering the anode.
  • the power generation bacteria generated in the anode mainly have a turbidity decomposition part that decomposes turbidity in organic matter-containing water into low-molecular weight organic substances in order to digest low molecular weight organic substances such as lactic acid.
  • a turbidity decomposition part that decomposes turbidity in organic matter-containing water into low-molecular weight organic substances in order to digest low molecular weight organic substances such as lactic acid.
  • a method of degrading with a proteolytic enzyme and / or a cellulose degrading enzyme a method of capturing turbidity with a porous material such as sponge-like or mesh-like, and decomposing the turbidity into a low molecular organic substance by a microorganism It is done.
  • the degradation rate is higher than that of anaerobic conditions by making the turbidity decomposition part aerobic conditions independently of the biological treatment power generation part where power generation microorganisms under anaerobic conditions exist. Can also be improved.
  • the microbial fuel cell may be divided into several units and arranged in series and / or in parallel.
  • each microbial fuel cell may have a different microbial group including the power-generating microorganisms, it is preferable to acclimate the microorganism according to the properties of the organic substance-containing water supplied to each microbial fuel cell.
  • Separation device Organic substance-containing water separation means
  • the separation device is used as an organic substance-containing water separation means.
  • the separation device is not particularly limited as long as it has a function of removing turbidity, but membrane treatment using a separation membrane such as sand filtration, precipitation, aggregation, centrifugation, microfiltration membrane (MF membrane), UF membrane, etc. Etc., and one of them may be selected or two or more may be used in combination.
  • Separation membrane As a function of removing turbidity, not only solid substances but also soluble organic substances can be sent to the concentration side. As a result, most of the organic substances can be sent to the microbial fuel cell. It is preferable to perform a conventional film treatment. Among these, UF membranes and MF membranes are more preferable because they are excellent in turbidity removal performance, ease of maintenance and stability.
  • the membrane to be used is not particularly limited, and a flat membrane, a hollow fiber membrane, a tubular membrane, or any other shape can be used as appropriate. Among these, a hollow fiber membrane is more preferable.
  • the material of the membrane is not particularly limited, but at least one selected from the group consisting of inorganic materials such as polyacrylonitrile, polyphenylene sulfone, polyphenylene sulfide sulfone, polyvinylidene fluoride, polypropylene, polyethylene, polysulfone, polyvinyl alcohol, cellulose acetate, and ceramics. Preferably it contains seeds.
  • the molecular weight fraction of the membrane is 150,000 Da or less, soluble organic matter (150,000 Da or more) can be sent to the concentration side, and most of the organic matter can be sent to the microbial fuel cell. It is more preferable to use a UF membrane having a molecular weight fraction size of 150,000 Da or less.
  • the molecular weight fraction size is more preferably 75,000 Da or less, and still more preferably 10,000 Da or less.
  • the amount of permeate per membrane area generally decreases.
  • it is necessary to secure a large required membrane area which may increase the facility cost and the operating cost.
  • the operating flux needs to be confirmed by performing experiments on the target organic substance-containing water, but is preferably 0.1 m / d to 2.5 m / d. If it is this range, it is excellent in driving
  • the hollow fiber membrane can be preferably used because it has a merit that the membrane area per unit device area can be increased.
  • filtration methods such as total filtration and cross-flow filtration can be adopted, but in order to effectively remove turbidity accumulated in the hollow fiber membrane module, flushing with water or the permeate side of the membrane Back pressure cleaning in which the liquid is passed from the raw material side to the stock solution side, or air cleaning can be employed.
  • the film has high strength.
  • the membrane strength of the hollow fiber membrane is preferably 4.9 N or more, more preferably 9.8 N or more.
  • hollow fiber membranes of various membrane materials can be used.
  • films made of polyvinylidene fluoride, polysulfone, polyethersulfone, polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, etc. can be mentioned.
  • a separation membrane containing a fluororesin-based polymer that is less likely to be contaminated with organic matter, is easy to clean, and has excellent durability is preferable.
  • the pore diameter of the hollow fiber membrane is not particularly limited, and preferably an average pore diameter of 0.001 ⁇ m or more and less than 10 ⁇ m in order to favorably separate turbidity and dissolved components in raw water (organic matter-containing water). Can be selected as appropriate.
  • the average pore diameter of the hollow fiber membrane is determined according to the method described in ASTM: F316-86 (also known as the half dry method). In addition, what is determined by this half dry method is the average pore diameter of the minimum pore diameter layer of the hollow fiber membrane.
  • the standard measurement conditions for measuring the average pore diameter by the half dry method are ethanol used, the measurement temperature is 25 ° C., and the pressure increase rate is 1 kPa / sec.
  • the surface tension of ethanol at 25 ° C. is 21.97 mN / m (edited by the Chemical Society of Japan, Chemistry Handbook Basic Edition, 3rd Edition, II-82, Maruzen Co., Ltd., 1984).
  • Hollow fiber membrane form There are two types of hollow fiber membranes: an external pressure type that filters from the outside to the inside of the hollow fiber, and an internal pressure type that filters from the inside to the outside. A thread membrane is more preferred.
  • the filling rate of the hollow fiber membrane in the module can be set as appropriate.
  • the filling rate is preferably 30% or more and 60% or less, and more preferably 35% or more and 50% or less.
  • clogging in the module can be suppressed by setting the filling rate to be low.
  • the inner diameter of the hollow fiber membrane is not particularly limited, but is preferably 0.1 mm or more. When the inner diameter is 0.1 mm or more, the resistance of the permeate flowing in the hollow portion of the hollow fiber membrane can be kept small.
  • the outer diameter of the hollow fiber membrane is not particularly limited, but is preferably 0.2 mm or more and 2 mm or less. If the outer diameter is too large, the number of membranes filled in the module is reduced and the membrane area is reduced. If the outer diameter is too small, the inner diameter is also reduced, and the resistance of the permeate flowing through the hollow portion is increased.
  • the hollow fiber membrane which is porous has a pure water permeation performance at 50 kPa and 25 ° C of 0.7 m 3 / m 2 / hr or more and a breaking strength of 25 MPa or more.
  • the pure water permeation performance of the hollow fiber membrane module is measured by the following method. That is, the amount of permeated water (m 3 ) obtained by feeding distilled water over 1 hour to a hollow fiber membrane module at a temperature of 25 ° C. and a pressure difference of 20 kPa between the raw water side and the permeate side was measured.
  • a vinylidene fluoride homopolymer having a weight average molecular weight of 41,000 and ⁇ -butyrolactone were dissolved at a temperature of 170 ° C. at a ratio of 38% by weight and 62% by weight, respectively.
  • the polymer solution was discharged from the die while accompanying ⁇ -butyrolactone as a hollow portion forming liquid, and solidified in a cooling bath composed of an 80% by weight aqueous solution of ⁇ -butyrolactone at a temperature of 20 ° C. to obtain a hollow fiber membrane having a spherical structure.
  • This membrane-forming stock solution is uniformly applied to the surface of a hollow fiber membrane having a spherical structure, and immediately solidified in a 30 wt% N-methyl-2-pyrrolidone aqueous solution to form a three-dimensional network structure layer on the spherical structure layer.
  • the formed hollow fiber membrane was produced.
  • the hollow fiber membrane obtained above has an outer diameter of 1340 ⁇ m, an inner diameter of 780 ⁇ m, an average diameter of the spherical structure of 2.8 ⁇ m, an average pore diameter of the surface of the three-dimensional network structure layer of 14 nm, an average thickness of the three-dimensional network structure layer of 38 ⁇ m, a spherical structure
  • the layer had an average thickness of 243 ⁇ m, pure water permeation performance of 0.15 m 3 / m 2 ⁇ hr, a molecular weight of 75,000, a dextran removal rate of 86%, a strength of 8.0 N, and a breaking elongation of 85%.
  • the three-dimensional network structure did not have a macro void of 5 ⁇ m or more.
  • the shape of the housing of the hollow fiber membrane module is not particularly limited.
  • the casing body has a cylindrical shape, supplies the liquid to be filtered from the lower part of the casing, and discharges the permeate from the upper part.
  • an outlet for the filtrate to be filtered is provided in the vicinity of the upper end of the cylindrical shape in the height direction.
  • a resin such as polysulfone, polycarbonate, polyphenylene sulfide or the like is used alone or in combination.
  • aluminum, stainless steel, etc. are preferable as materials other than resin.
  • Preferred materials further include composite materials such as a resin-metal composite, glass fiber reinforced resin, and carbon fiber reinforced resin.
  • the hollow fiber membrane module may include a rectifying member for rectifying the flow in the hollow fiber membrane module in the cylindrical case.
  • the rectifying member is, for example, a cylindrical member, and is disposed in the vicinity of the upper end of the cylindrical case.
  • the material the same resin as the casing, stainless steel, or the like can be used.
  • the hollow fiber membrane is hardened and held with a potting agent.
  • An adhesive is preferably used as a potting agent.
  • the adhesive is not particularly limited as long as it satisfies the adhesive strength with the member to be bonded, heat resistance, etc., but it is a general-purpose product that is inexpensive and uses a synthetic resin such as an epoxy resin or a polyurethane resin that has little effect on water quality. preferable.
  • Pretreatment part of separation apparatus a) Flocculant addition part Flocculant through a flocculant addition line before separating organic substance-containing water into concentrated water and treated water, that is, before introducing organic substance-containing water into the separation apparatus Can be added.
  • the amount of the flocculant added can be determined by testing the organic substance-containing water with a jar tester, and it is preferable to add 10 to 200 ppm.
  • the flocculant is preferable because it contains iron to improve the efficiency of power-generating bacteria and improve the decomposition rate of organic matter. It is preferable if the flocculant is iron chloride because the effect can be particularly expected. Moreover, it is preferable that the flocculant reacts with phosphate ions in the organic substance-containing water to form aluminum phosphate because phosphorus in the organic substance-containing water can be removed. In particular, if the flocculant is polyaluminum chloride, the effect of agglomeration and phosphorus removal is large, which is more preferable.
  • Precipitation tank When the organic substance-containing water contains turbidity, solid-liquid separation can be performed on the supernatant liquid and the precipitation tank concentrated water by retaining the organic substance-containing water in the precipitation tank.
  • a precipitation tank is provided in front of the separation device, and the supernatant liquid after the organic substance-containing water is treated in the precipitation tank is separated into concentrated water and treated water by the separation device, and the concentrated water is treated in the microbial fuel cell. it can. Thereby, the separation device can be operated more stably.
  • the treated water obtained by treating organic matter-containing water with the organic matter-containing water separating means is, for example, semi-permeable to remove excess organic matter by improving the water quality. It is preferable to perform a film treatment.
  • a semipermeable membrane device is a device comprising a semipermeable membrane such as a reverse osmosis (RO) membrane.
  • the reverse osmosis membrane or the like may be a flat membrane or a hollow fiber membrane, and the membrane form is not particularly limited. In many cases, it is used in the form of a spiral flat membrane element.
  • the semipermeable membrane device has a supply pump and a supply line to the reverse osmosis membrane, and further has a semipermeable membrane concentrated water discharge line and a semipermeable membrane permeated water discharge line from the reverse osmosis membrane for adjusting the recovery rate. It is preferable to have a control device.
  • a semipermeable membrane is a semipermeable membrane that allows some components in a solution, for example, a solvent to permeate and does not allow other components to permeate.
  • Examples of semipermeable membranes include nanofiltration (NF) membranes and reverse osmosis (RO) membranes.
  • NF membrane and RO membrane have the ability to reduce solutes contained in the water to be treated.
  • the NF membrane is not particularly limited, but may be defined as a filtration membrane having an operating pressure of 1.5 MPa or less, a fractional molecular weight of 200 to 1,000 Da, and a sodium chloride rejection of 90% or less.
  • the RO membrane has a smaller molecular weight cut off and higher sodium chloride blocking performance.
  • the RO film close to the NF film is also called a loose RO film.
  • the shape and mode of the membrane used are not particularly limited, and flat membranes, hollow fiber membranes, tubular membranes, and any other shapes can be used as appropriate.
  • the agglomeration treatment may be performed by adding a flocculant before supplying the organic substance-containing water to the separation membrane module or the like which is an organic substance-containing water separation means.
  • a flocculant polyaluminum chloride, polyaluminum sulfate, ferric chloride, polyferric sulfate, ferric sulfate, polysilica iron, organic polymer flocculants and the like can be used.
  • the separation membrane is a hollow fiber membrane
  • the filtration method of membrane separation performed in the hollow fiber membrane module may be total-volume filtration or cross-flow filtration.
  • Membrane filtration driving force and filtration control Membrane separation is performed from the raw water side to the permeate (treated water) side using the difference between the raw water side pressure and the permeation side pressure (transmembrane differential pressure) as the driving force across the separation membrane. This is performed by passing a liquid.
  • the transmembrane pressure difference can be generally obtained by supplying raw water while applying pressure to the raw water inlet with a pump, or sucking the permeate side using a pump or siphon.
  • the transmembrane pressure difference is preferably 10 to 100 kPa, more preferably 15 to 50 kPa. Before exceeding this range, the membrane separation process in the organic substance-containing water separation means may be terminated and the process may proceed to a washing process.
  • the transmembrane pressure difference can be measured from a differential pressure gauge or a difference between pressure gauges attached to the raw water side and the permeate side.
  • a constant permeate flow rate is recovered (constant flow filtration), or the permeate flow rate is recovered at a steady flow rate (constant pressure filtration) with a constant feed pressure or suction pressure.
  • constant flow filtration is preferable because the production rate of the permeate and the concentrate is easily controlled.
  • the washing of the organic substance-containing water separation means washing the membrane when using a separation membrane. That is, in the membrane washing step, the membrane separation step is stopped, and suspended substances accumulated between the membrane surface and the membrane bundle of the hollow fiber membrane are washed. Water flow from the permeate side of the hollow fiber membrane to the raw water side of the hollow fiber membrane, backwashing to push out the clogging of the membrane surface and membrane pores, and preferably the membrane surface linear velocity 0.1 m on the raw water side of the hollow fiber membrane Cross flow filtration that passes at a flow rate of / s or more and 5.0 m / s or air washing that flows by flowing air to the raw water side of the hollow fiber membrane and mixing and stirring the air and the liquid on the raw water side. it can.
  • wash water permeate or water can be used. Moreover, since running cost becomes high, it cannot be used frequently, but a chemical solution may be fed, and it is preferable to wash with a chemical solution from the viewpoint of a cleaning effect.
  • Chemicals include oxidizing agents such as sodium hypochlorite and hydrogen peroxide, acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, formic acid, acetic acid, citric acid, oxalic acid and lactic acid, sodium hydroxide and sodium carbonate, etc. Alkalis, chelating agents such as ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), various surfactants and aqueous solutions thereof can be used.
  • the concentration of the chemical solution is preferably 10 mg / L to 200000 mg / L. If it is thinner than 10 mg / L, the cleaning effect is not sufficient, and if it is thicker than 200000 mg / L, the cost of the medicine may be increased.
  • the drug may be one type or a mixture of two or more types.
  • FIG. 1 shows a flow chart showing an example for carrying out the treatment method according to the present invention, and includes an inflow step for causing the organic substance-containing water 1 to flow into the organic substance-containing water separation means 2.
  • the organic substance-containing water separating means 2 the organic substance-containing water 1 is separated into treated water 5 and concentrated water 6 containing a solid content.
  • the concentrated water 6 in which the solid content is concentrated is introduced into the microbial fuel cell 3, and the organic matter in the concentrated water 6 is biologically treated.
  • power generation is also performed by the power generation microorganisms.
  • the organic substance-containing water separation means 2 is preferably membrane treatment using a separation membrane, and the separation membrane is more preferably an ultrafiltration membrane having a molecular weight fraction size of 150,000 Da or less.
  • a hollow fiber membrane can be preferably used as the membrane used for the separation membrane.
  • high molecular weight organic substances can also be separated to the concentrated water 6 side, and the amount of organic substances decomposed by the microbial fuel cell 3 can be increased. That is, the power generation amount can be increased.
  • the microbial fuel cell is preferably subjected to biological treatment after decomposing the turbidity in the concentrated water 6 into low-molecular-weight organic substances in the turbidity decomposition portion of the microbial fuel cell 3.
  • FIG. 2 is a flow chart showing a method for treating organic substance-containing water, which has a storage tank 7 between the organic substance-containing water separating means 2 and the microbial fuel cell 3.
  • the presence or absence of addition of the flocculant 4 is arbitrary, and the concentrated water 6 is stored in the storage tank 7 and then fed to the microbial fuel cell 3.
  • the concentrated water 6 in which the solid content is concentrated may be generated intermittently, the concentrated water 6 in which the solid content is concentrated at a constant flow rate is supplied to the microbial fuel cell 3 after storing the concentrated water 6.
  • chemicals such as sodium hypochlorite, hypochlorous acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, sodium hydroxide, and calcium hydroxide are used.
  • the chemical solution has the ability to kill microorganisms, the waste solution is stored in the washing water storage tank, and neutralizers such as SBS (sodium thiosulfate), alkali, and acid are added to the neutralizer addition line for neutralization. It is more preferable to send the solution to the microbial fuel cell 3 later.
  • SBS sodium thiosulfate
  • FIG. 3 is a flow showing a treatment method in which a precipitation tank 9 is provided in front of the organic substance-containing water separating means 2, the organic substance-containing water 1 is treated in the precipitation tank 9, and separated into a supernatant liquid 8 and a precipitation tank concentrated liquid 10.
  • FIG. This is a processing method in which the supernatant 8 is separated into concentrated water 6 and treated water 5 by the organic substance-containing water separating means 2, and the concentrated water 6 concentrated in solid content is treated with the microbial fuel cell 3.
  • the organic substance containing water separation means 2 can be drive
  • the sedimentation tank concentrate 10 which is precipitated in the sedimentation tank 9 and concentrated in the solid content, is sent to the microbial fuel cell 3 from the sediment water supply line and processed by the microbial fuel cell 3, thereby improving the processing efficiency of the microbial fuel cell. Can be improved. This is particularly effective when the organic substance-containing water 1 has a large solid content.
  • FIG. 4 is a flow chart characterized by treating the treated water 5 of the organic matter-containing water separating means 2 with the microbial fuel cell 12. Since the treated water 5 does not contain turbidity and is a low molecular weight organic substance, it can be easily treated with the microbial fuel cell 12.
  • the organic substance-containing water 1 can be directly sent to the microbial fuel cell 12 when the organic substance-containing water separation means 2 is repaired.
  • the treated water 5 of the organic matter-containing water separation means 2 contains a large amount of organic matter, so this treatment method is effective.
  • FIG. 5 is a flowchart for processing permeable membrane concentrated water 15 by a microbial fuel cell 12.
  • the treated water 5 of the organic matter-containing water separating means 2 contains a low molecular weight organic matter.
  • the semipermeable membrane permeated water 14 of the semipermeable membrane treatment apparatus 13 can be used for industrial water or the like.
  • FIG. 6 is a flow diagram of the activated sludge treatment of the semipermeable membrane permeated water 14 separated by the semipermeable membrane treatment device 13 by the activated sludge device 16.
  • the organic substance-containing water separation means 2 is provided with a three-way valve in the organic substance-containing water inflow line of the organic substance-containing water separation means 2 and provided with a branch line (bypass line) 11 for supplying organic substance-containing water to the activated sludge device 16.
  • the organic substance-containing water 1 can be supplied to the activated sludge apparatus 16 through the branch line 11 without passing through the above.
  • it is preferable that the organic substance-containing water 1 passing through the branch line 11 is processed by the activated sludge apparatus after being processed by the semipermeable membrane processing apparatus 13.
  • the sludge treatment method when increasing the capacity of an existing activated sludge treatment facility due to an increase in population or the like, it is possible to carry out more simply than newly increasing the activated sludge treatment facility.
  • FIG. 7 is characterized in that the organic substance-containing water separation means 2 is provided in parallel with the activated sludge apparatus 16, and the concentrated water 6 of the organic substance-containing water separation means 2 is processed by the microbial fuel cell 3.
  • the organic matter-containing water separation means 2 and the microbial fuel cell 3 can treat the portion that cannot be processed by the activated sludge device 16. .
  • the installation of the organic substance-containing water separation means 2 can be inexpensively installed and the processing capacity can be increased rather than adding the activated sludge apparatus 16.
  • the treated water 5 of the organic matter-containing water separating means 2 is sent to the activated sludge device 16 and treated, the treated water 5 is treated water from which turbidity and high molecular weight organic matter are removed compared to the original organic matter-containing water 1. Therefore, the load on the activated sludge apparatus 16 can be reduced.
  • processing method according to the present invention has been described above with reference to FIGS. 1 to 7.
  • the processing method according to the present invention can be modified and implemented within a range that can be adapted to the gist of the present invention.
  • this invention relates also to the organic substance containing water treatment apparatus which performs the said process. That is, the present invention also relates to an organic matter-containing water treatment apparatus having an organic matter-containing water separating means for separating organic matter-containing water into concentrated water and treated water, and a microbial fuel cell for treating the concentrated water.
  • the organic substance-containing water separation means has an ultrafiltration membrane having a molecular weight fraction size of 150,000 Da or less.
  • the microbial fuel cell preferably includes a turbidity decomposition means for decomposing the turbidity in the concentrated water into low molecular weight organic substances and a biological treatment means for decomposing the low molecular weight organic substances.
  • an organic substance-containing water treatment apparatus provided with each means for realizing each configuration in the method for treating organic substance-containing water is also included in the technical scope of the present invention.

Abstract

本発明は、効率のよい微生物燃料電池による有機物含有水の処理方法を提供することで消費エネルギー、廃棄物量を削減することを目的とする。本発明は有機物含有水を有機物含有水分離手段濃縮水と処理水に分離し、前記濃縮水を微生物燃料電池で生物処理する有機物含有水の処理方法に関する。

Description

有機物含有水の処理方法および有機物含有水処理装置
　本発明は、微生物燃料電池を用いて有機物含有水を処理する方法および有機物含有水処理装置に関する。
　近年、微生物を利用し有機物から電力を得る微生物燃料電池が注目されている。また、従来活性汚泥微生物群により生物学的処理がなされてきた有機物を含有する汚水処理への微生物燃料電池の適用が検討されている。これにより、曝気による消費電力、および余剰汚泥の低減が期待できる。
　特許文献１では、有機性廃水を生物学的に処理し、発生した余剰汚泥の細胞膜及び細胞壁を破壊し、微生物に資化されやすい性状にして微生物燃料電池の燃料源とする技術が開示されている。
　特許文献２では、有機物を含有する汚水中の有機物を微生物により分解する際、有機物を代謝した微生物から電子伝達剤により電子を取り出し、微生物の増殖を抑制しながら汚水を処理する技術が開示されている。
　特許文献３では、下水を最初沈殿池などで処理し、限外ろ過膜（ＵＦ膜）などで膜処理した後、ナノろ過膜（ＮＦ膜）／逆浸透膜（ＲＯ膜）などで処理して発生した濃縮水を微生物燃料電池で処理する技術が開示されている。
日本国特開２００６－６６２８４号公報 日本国特開２００６－７５７９１号公報 米国特許出願公開第２０１４／０２２４７１７号明細書
　本発明者らの知見によれば、特許文献１では、汚水を活性汚泥で処理するため、曝気が必要となり、エネルギー消費量が大きくなるという課題があった。また、特許文献２では、単位面積当りのコストが大きい電極を使用し、その面積が大きいため、設備費および処理コストが高いという課題があった。特許文献３では、濁質除去装置の濃縮水をメタン発酵するため、装置が大きく、設備費が高くなるという課題があった。
　そこで本発明では、効率のよい微生物燃料電池による有機物含有水の処理方法を提供することを目的とする。
　前記課題を解決するために、本発明は、以下の（１）～（１４）の構成をとる。
（１）　有機物含有水の処理方法であって、有機物含有水を有機物含有水分離手段により濃縮水と処理水に分離し、前記濃縮水を微生物燃料電池で生物処理する有機物含有水の処理方法。
（２）　前記有機物含有水分離手段が、分子量分画サイズ１５万Ｄａ以下の限外ろ過膜による膜処理である前記（１）に記載の有機物含有水の処理方法。
（３）　前記微生物燃料電池において、前記濃縮水中の濁質を低分子量有機物に分解したのちに生物処理する前記（１）または（２）に記載の有機物含有水の処理方法。
（４）　前記有機物含有水を前記濃縮水と前記処理水に分離する前に、凝集剤を添加する前記（１）～（３）のいずれか１に記載の有機物含有水の処理方法。
（５）　前記有機物含有水分離手段で分離した前記濃縮水を貯留したのちに、前記微生物燃料電池に送液する前記（１）～（４）のいずれか１に記載の有機物含有水の処理方法。
（６）　前記有機物含有水分離手段を薬液で洗浄し、その廃液を貯留したのちに前記微生物燃料電池に送液する前記（１）～（５）のいずれか１に記載の有機物含有水の処理方法。
（７）　前記有機物含有水を沈殿槽で処理したのちの上澄み液を前記有機物含有水分離手段により濃縮水と処理水に分離し、前記沈殿槽で処理したのちの沈殿槽濃縮水を微生物燃料電池で生物処理する前記（１）～（６）のいずれか１に記載の有機物含有水の処理方法。
（８）　前記処理水を微生物燃料電池で生物処理する前記（１）～（７）のいずれか１に記載の有機物含有水の処理方法。
（９）　前記処理水を半透膜処理装置で、半透膜処理濃縮水と半透膜処理透過水に分離し、前記半透膜処理濃縮水を微生物燃料電池で処理する前記（１）～（８）のいずれか１に記載の有機物含有水の処理方法。
（１０）　前記半透膜処理透過水を活性汚泥装置にて活性汚泥処理する前記（９）に記載の有機物含有水の処理方法。
（１１）　前記有機物含有水分離手段の有機物含有水流入ラインに分岐ラインを備え、前記有機物含有水分離手段を経ずに、前記分岐ラインを通って前記活性汚泥装置に有機物含有水を供給する前記（１０）に記載の有機物含有水の処理方法。
（１２）　有機物含有水を微生物により処理する有機物含有水処理装置であって、
　前記有機物含有水を濃縮水と処理水に分離する有機物含有水分離手段と、
　前記濃縮水を処理する微生物燃料電池と、を有する有機物含有水処理装置。
（１３）　前記有機物含有水分離手段が、分子量分画サイズ１５万Ｄａ以下の限外ろ過膜を有する前記（１２）に記載の有機物含有水処理装置。
（１４）　前記微生物燃料電池において、前記濃縮水中の濁質を低分子量有機物に分解する濁質分解手段と、
　前記低分子量有機物を分解する生物処理手段と、を有する前記（１２）または（１３）に記載の有機物含有水処理装置。
　本発明にかかる有機物含有水の処理方法および処理装置によれば、有機物含有水分離手段により有機物含有水中の有機物を濃縮するため、微生物燃料電池の処理効率を向上させることができ、装置を小さくすることができる。これにより、消費エネルギーや廃棄物量を削減することが可能となる。
図１は、本発明の有機物含有水に凝集剤を添加し、有機物含有水分離手段で固形分を濃縮した濃縮水を微生物燃料電池で処理するフロー図である。 図２は、本発明の有機物含有水に凝集剤を添加し、有機物含有水分離手段で固形分を濃縮した濃縮水を貯槽で貯留したのち、微生物燃料電池で処理するフロー図である。 図３は、本発明の有機物含有水を沈殿槽で処理した沈殿槽濃縮水及び／又は有機物含有水分離手段で固形分を濃縮した濃縮水を微生物燃料電池で処理するフロー図である。 図４は、分岐ライン（バイパスライン）を通った本発明の有機物含有水及び／又は有機物含有水分離手段の処理水とを微生物燃料電池で処理するフロー図である。 図５は、本発明の有機物含有水を有機物含有水分離手段で固形分を濃縮した濃縮水を微生物燃料電池で処理し、処理水を半透膜装置で処理するフロー図である。 図６は、分岐ライン（バイパスライン）を通った本発明の有機物含有水を活性汚泥装置で処理するフロー図である。 図７は、本発明の有機物含有水を活性汚泥装置又は有機物含有水分離手段で処理し、有機物含有水分離手段で固形分を濃縮した濃縮水を微生物燃料電池で処理するフロー図である。 図８は、微生物燃料電池における濁質分解部および電極の概略図である。 図９は、微生物燃料電池内における有機物含有水のフローの概略図である。
　以下、本発明の実施形態について、具体的な構成を挙げて、より詳細に説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
１．微生物燃料電池
（１）微生物燃料電池の構成
　微生物燃料電池は、一般に、発電微生物を触媒として、有機物中に含まれる化学エネルギーを電気エネルギーに変換することができる装置である。
　微生物燃料電池は、図８に示すように、負電極（アノード）２０と正電極（カソード）２２と、アノードとカソードの間にプロトン透過膜２１を有し、カソードとイオン透過膜（図示せず）の間に触媒（図示せず）を持つ。また有機物含有水に濁質が含まれる場合、後述する濁質分解部１９を有していてもよい。
　濁質分解部１９により、濃縮水中の濁質を低分子量有機物に分解したのちに生物処理することができる。該濁質分解部を設けることにより、濁質を分解する微生物を馴養したり、発電条件下とは独立して、分解に適した好気条件にできることから、濁質の分解効率や分解速度を向上することができる。
　微生物燃料電池には有機物を分解する発電微生物が存在する生物処理発電部があり、そこで発電微生物により有機物が分解されることで、アノードへ電子が供与される。微生物燃料電池のアノードは、バイオフィルムで覆われていることが多く、該バイオフィルム中に発電微生物が存在していることから、該バイオフィルム中が生物処理発電部となる。
　微生物燃料電池の処理は連続式でもバッチ式でも良いが、有機物含有水である下水等が連続的に流入する場合、微生物燃料電池も連続式であることが好ましい。微生物燃料電池内の滞留時間は、特に制限は無いが、有機物の生物処理速度を考慮して、０．５～５日程度となることが好ましい。
　また、電極は水流が滞らず一様に接触するように、配置することが好ましい。ここで、固形分の沈殿などが発生しないように流路内に水流を発生させるために攪拌機等を設置しても良い。
　図９に微生物燃料電池の電極・濁質分解部２４の配置の一例を示すが、有機物含有水２６が滞りなく電極・濁質分解部２４に接するように配置することが好ましい。また、カソード２２は酸素供給が必要であることから、エア供給部２５として電極は空洞になっていることが好ましい。
（２）微生物
　代表的な発電微生物として、Shewanella oneidensis MR-1株（ATCC700550）あるいは、Geobactor sulfurreducens PCA株（ATCC51573）があげられる。これらの微生物は、嫌気条件で発電をする。ここで、例えば、下水処理に本発明に係る処理方法を適用する場合は、滅菌系ではなく開放系となるため、純粋培養系と複合微生物系のうち、複合微生物系になる可能性が高い。対象液やその処理条件に応じて、適した微生物が馴養されることとなる。
　一般に発電微生物は、低分子量の有機物を分解し、アノードへ電子供与する。低分子量有機物以外の、高分子量の有機物や濁質については、それらを分解する発電微生物を馴養しても良いし、高分子量の有機物や濁質を優先的に分解する微生物を馴養しても良い。
　有機物の生物処理は、一般に好気処理の方が処理速度（有機物の分解速度）が速い。一方、発電微生物が発電をするのは、多くの場合、嫌気条件である。そのため、高分子量の有機物や濁質については、嫌気条件の発電微生物が存在する生物処理発電部とは別の濁質分解部にて、好気条件下で分解をしても良い。
（２）アノード、カソード及び触媒
　アノード及びカソードは導電性材料であれば特に限定されず、チタンや炭素繊維、ステンレスなどが挙げられる。
　カソードは酸素と接する必要があり、大気開放の状態でも良いし、空気のバブリング等でも良く、酸素の供給方法は限定されない。
　カソードとイオン透過膜の間の触媒は酸素とプロトンおよび電子を反応させ、水を生じさせるものであればなんでもよく、白金やコバルト、カーボンアロイなどが使用できる。
　前述の通り、微生物燃料電池の電力生産の大部分を担っているアノードは、バイオフィルムで覆われており、バイオフィルム中に発電微生物が存在している。アノード表面（近傍）での発電微生物の存在量が多く、また発電微生物への有機物供給速度が大きいほど、発電量は大きくなると思われる。そのため、電極の比表面積を大きくすることも有効である。
（３）プロトン透過膜
　プロトン透過膜はアノードで発生した水素イオンを透過させるものであれば限定されず、炭化水素系イオン交換膜やフッ素樹脂系イオン交換膜などが挙げられる。
　カソードとアノードの間に存在するプロトン透過膜は、水素イオンの透過性が良い方が好ましい。
　本発明に係る処理方法では、有機物含有水の生物処理に微生物燃料電池を用いるため、生物処理に適した温度で操作することが好ましい。操作温度は０℃から５０℃が好ましく、より好ましくは５℃から４０℃であり、さらに好ましくは１０℃から３０℃である。
　この温度範囲でのプロトン透過膜の水素イオンの透過性としては、水素イオン（プロトン）伝導度で、０．１（Ｓ／ｃｍ）（３０℃、相対湿度　６０％）以上が好ましい。
　ここで、プロトン透過膜から酸素透過が多いと、電極（特にアノード）とプロトン透過膜の間で好気微生物などのバイオファウリングが発生しやすくなり、発電効率が低下する。そのため、プロトン透過膜の酸素の透過性は小さいことが好ましい。
　プロトン透過膜の酸素透過性としては、酸素透過率（相対湿度　９０％、酸素分圧　１ａｔｍ）で、１×１０－１１（ｍｏｌ／ｃｍ／ｓ）以下が好ましい。さらに好ましくは、０．５×１０－１２　（ｍｏｌ／ｃｍ／ｓ）以下である。
　また、プロトン透過膜は、有機物の透過性は小さいことが好ましい。プロトン透過膜において、有機物の透過が多いと、電極とプロトン透過膜の間でバイオファウリングが発生しやすくなり、発電効率が低下する。特に微生物が分解しやすい低分子量の有機物について、透過性が小さいことが好ましい。
（３）生物処理発電部
　アノードに発生する発電菌は、主に乳酸等の低分子量の有機物を消化する。発電微生物が発電をするのは、多くの場合、嫌気条件であることから、発電微生物が存在する生物処理発電部は嫌気処理であることが好ましい。なお、低分子有機物としては、分子量が２０００以下であることが好ましい。
　生物処理発電部は、例えばアノードを覆っているバイオフィルム中が該当する。
（４）濁質分解部
　アノードに発生する発電菌は、主に乳酸等の低分子量の有機物を消化するため、有機物含有水中の濁質を低分子有機物に分解する濁質分解部を持つことが好ましい。
　例えば、タンパク質分解酵素および／またはセルロース分解酵素で分解する方法、スポンジ状や網目状などの多孔質体で濁質を捕捉し、濁質を分解する微生物により低分子有機物に分解する方法などが挙げられる。
　従来の方法では、当該濁質分解部を持たないため、濁質が有機物含有水に分散された状態であることから、微生物が濁質を低分子有機物に分解するための滞留時間が必要となり、装置が大きくなる等の欠点があった。
　濁質分解部を設けることにより、濁質を分解する微生物を馴養し、濁質の分解効率を向上させることができる。さらに、高分子量の有機物や濁質については、嫌気条件の発電微生物が存在する生物処理発電部とは独立して、濁質分解部を好気条件にすることで、嫌気条件下よりも分解速度を向上することもできる。
（５）その他
　微生物燃料電池は幾つかのユニットに分けて、直列および／または並列に配置しても良い。この場合、各微生物燃料電池では、発電微生物を含む微生物群が異なる可能性があるが、各微生物燃料電池に供給される、有機物含有水の性状に応じて、微生物を馴養することが好ましい。
２．分離装置（有機物含有水分離手段）
（１）分離装置の種類
　分離装置は有機物含有水分離手段として用いられる。当該分離装置は濁質を除去する機能を有すれば特に方式を限定しないが、砂ろ過、沈殿、凝集、遠心分離、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、ＵＦ膜などの分離膜を用いた膜処理等が例示され、これらから１つを選出しても、２以上を組み合わせて利用してもよい。
（２）分離膜
　濁質を除去する機能として、固形物だけでなく、溶解性有機物も濃縮側に送液でき、その結果、有機物の多くを微生物燃料電池に送液できることから、分離膜を用いた膜処理を行うことが好ましい。中でも、ＵＦ膜やＭＦ膜は、濁質除去性能、維持管理容易性および安定性に優れるためより好ましい。使用される膜については特に限定されることはなく、平膜、中空糸膜、管状型膜、その他いかなる形状のものも適宜用いることができるが、中でも中空糸膜がより好ましい。
　膜の素材については、特に限定しないが、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンスルフィドスルフォン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース及びセラミック等の無機素材からなる群から選ばれる少なくとも１種を含んでいることが好ましい。
　膜の分子量分画サイズは、１５万Ｄａ以下であれば、溶解性有機物（１５万Ｄａ以上）も濃縮側に送液することができ、有機物の多くを微生物燃料電池に送液することができることから好ましく、分子量分画サイズが１５万Ｄａ以下のＵＦ膜を用いることがより好ましい。分子量分画サイズは、さらに好ましくは７．５万Ｄａ以下、より更に好ましくは１万Ｄａ以下である。分離膜の分子量分画サイズを小さくすることで、さらに低分子量の溶解性有機物を濃縮側に送液することができる。
　ただし、膜の分子分画サイズが小さくなりすぎると、一般的に膜面積あたりの透過水量が減少する。透過水量が減少すると、必要膜面積を多めに確保する必要があり、設備費および運転コストが増加する可能性がある。膜運転安定性も含めて、対象の有機物含有水に対し、適した膜を選定する必要がある。具体的には、１０００Ｄａ以上が好ましい。
　また、運転フラックスは、対象とする有機物含有水について実験等を行い確認する必要があるが、０．１ｍ／ｄ～２．５ｍ／ｄが好ましい。この範囲であれば、運転安定性に優れ、運転エネルギーを抑えることが可能である。
（３）中空糸膜
　分離膜に使用される膜のうち、中空糸膜は、単位装置面積当たりの膜面積を大きくとれるなどのメリットがあり好ましく用いることができる。
　中空糸膜モジュールについて、全量ろ過やクロスフローろ過などのろ過方式を採用することができるが、中空糸膜モジュールに堆積した濁質を効果的に除去するため、水などによるフラッシングや膜の透過側から原液側に液を通液する逆圧洗浄、または空気洗浄を採用することができる。
　この際、流体線速度を高くすると洗浄効果を向上させることができるが、一方で膜切れの懸念も発生する。そのため、膜は高強度であることが好ましい。中空糸膜の膜強度は好ましくは４．９Ｎ以上であり、さらに好ましくは９．８Ｎ以上である。
　以下、中空糸膜の各仕様、評価方法を説明する。
ａ）材質
　中空糸膜は、様々な膜素材の中空糸膜を使うことが出来る。例えば、ポリフッ化ビニリデン製、ポリスルホン製、ポリエーテルスルホン製、ポリテトラフルオロエチレン製、ポリエチレン製、ポリプロピレン製等の膜が挙げられる。特に、有機物による汚れが発生しにくく、かつ洗浄がしやすく、さらに耐久性に優れているフッ素樹脂系高分子を含有する分離膜が好ましい。
ｂ）孔径
　中空糸膜の細孔径については特に限定されず、原水（有機物含有水）中の濁質や溶解成分を良好に分離するため、好ましくは平均細孔径が０．００１μｍ以上１０μｍ未満の範囲内で適宜選択することができる。中空糸膜の平均細孔径は、ＡＳＴＭ：Ｆ３１６－８６記載の方法（別称：ハーフドライ法）にしたがって決定される。なお、このハーフドライ法によって決定されるのは、中空糸膜の最小孔径層の平均孔径である。
　ハーフドライ法による平均細孔径の測定の標準測定条件は、使用液体をエタノール、測定温度を２５℃、昇圧速度を１ｋＰａ／秒とする。平均細孔径［μｍ］は、下記式より求まる。
　　平均細孔径［μｍ］＝（２８６０×表面張力［ｍＮ／ｍ］）／ハーフドライ空気圧力［Ｐａ］
　エタノールの２５℃における表面張力は２１．９７ｍＮ／ｍである（日本化学会編、化学便覧基礎編改訂３版、ＩＩ－８２頁、丸善（株）、１９８４年）ので、標準測定条件の場合、平均細孔径は、下記式より求めることができる。
　　平均細孔径［μｍ］＝６２８３４．２／（ハーフドライ空気圧力［Ｐａ］）
ｃ）中空糸膜形態
　中空糸膜は、中空糸の外側から内側に向かってろ過する外圧式と、内側から外側に向かってろ過する内圧式があるが、濁質による閉塞の起こりにくい外圧式中空糸膜がより好ましい。
ｄ）中空糸膜モジュールの中空糸膜充填率
　充填率が低いと中空糸膜間距離を大きくとれるので、中空糸膜間への濁質堆積が発生しにくいが、一方で充填率が低すぎるとモジュールあたりの膜面積が小さくなるので、モジュール本数が増加し、モジュールコスト増、設備費増の課題がある。充填率が高いとモジュールあたりの膜面積は大きくとれるが、充填率が高すぎると中空糸膜間距離が小さくなるので、中空糸膜間への濁質堆積が発生しやすくなる。
　以上を考慮して、モジュール（筐体）内における中空糸膜の充填率は適宜設定することができる。充填率は、好ましくは３０％以上６０％以下であり、より好ましくは、３５％以上５０％以下である。特に高濃度の濁質を含有する有機物含有水の場合は、充填率を低めに設定すると、モジュール内での詰まりを抑制できる。
ｅ）中空糸膜の外径／内径
　中空糸膜の内径は、特に制限はないが、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。内径が０．１ｍｍ以上であることで、中空糸膜の中空部に流れる透過液の抵抗を小さく抑えられる。
　中空糸膜の外径は、特に制限はないが、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。外径が大きすぎると、モジュール内に充填する膜本数が少なくなり、膜面積が減少する。外径が小さすぎると、内径も細くなり、中空部に流れる透過液の抵抗が大きくなる。
ｆ）膜強度、透水性
　多孔質である中空糸膜は、５０ｋＰａ、２５℃における純水透過性能が０．７ｍ３／ｍ２／ｈｒ以上であり、破断強度が２５ＭＰａ以上であることが好ましい。
　中空糸膜モジュールの純水透過性能は以下の方法で測定する。すなわち、中空糸膜モジュールに、温度２５℃、原水側と透過液側の圧力差が２０ｋＰａの条件で、１時間にわたって蒸留水を送液し得られた透過水量（ｍ３）を測定し、単位時間（ｈ）および単位膜面積（ｍ２）当たりの数値に換算し、さらに圧力（５０ｋＰａ）換算して純水透過性能（ｍ３／ｍ２／ｈ）とした。なお、単位膜面積は平均外径と多孔質中空糸膜の有効長から算出した。
　一例として、中空糸膜の実施例について述べる。
　重量平均分子量４１．７万のフッ化ビニリデンホモポリマーとγ－ブチロラクトンとを、それぞれ３８重量％と６２重量％の割合で１７０℃の温度で溶解した。この高分子溶液をγ－ブチロラクトンを中空部形成液体として随伴させながら口金から吐出し、温度２０℃のγ－ブチロラクトン８０重量％水溶液からなる冷却浴中で固化して球状構造からなる中空糸膜を作製した。
　次いで、重量平均分子量２８．４万のフッ化ビニリデンホモポリマーを１４重量％、セルロースアセテート（イーストマンケミカル社、ＣＡ４３５－７５Ｓ：三酢酸セルロース）を３重量％、Ｎ－メチル－２－ピロリドンを７７重量％、ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ソルビタン（三洋化成株式会社、商品名イオネットＴ－２０Ｃ）を３重量％、水を３重量％の割合で、９５℃の温度で混合溶解して、製膜原液となる高分子液を調製した。
　この製膜原液を球状構造からなる中空糸膜表面に均一に塗布し、すぐに３０重量％Ｎ－メチル－２－ピロリドン水溶液中で凝固させて球状構造層の上に、三次元網目構造層を形成させた中空糸膜を作製した。
　上記で得られた中空糸膜は、外径１３４０μｍ、内径７８０μｍ、球状構造の平均直径２．８μｍ、三次元網目構造層の表面の平均孔径１４ｎｍ、三次元網目構造層の平均厚み３８μｍ、球状構造層の平均厚み２４３μｍ、純水透過性能０．１５ｍ３／ｍ２・ｈｒ、分子量７．５万のデキストラン除去率８６％、強力８．０Ｎ、破断伸度８５％であった。なお、三次元網目構造は５μｍ以上のマクロボイドを有さなかった。
ｇ）筐体
　中空糸膜モジュールの筐体の形状は特に制限は無い。一例を示すと、筐体胴部は、円筒形状であり、筐体下部から被ろ過液を供給し、上部から透過液の排出を行う。筐体の側面において、円筒形状における高さ方向での上端の近傍に被ろ過液の排出口を備える。
　筐体について、材料としては、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィドなどの樹脂が単独もしくは混合で用いられる。また、樹脂以外の材料として、アルミニウム、ステンレス鋼などが好ましい。好ましい材料としてはさらに、樹脂と金属の複合体や、ガラス繊維強化樹脂、炭素繊維強化樹脂などの複合材料が挙げられる。
ｈ）整流部材
　中空糸膜モジュールは、筒状ケース内に、中空糸膜モジュール内の流れを整流化するための整流部材を備えてもよい。整流部材は、例えば、筒状の部材であり、筒状ケースの上端近傍に配置される。材料としては筐体と同様の樹脂、またはステンレス鋼などを用いることができる。
ｉ）ポッティング剤
　中空糸膜を筐体内に保持するため、中空糸膜をポッティング剤で固めて保持する。ポッティング剤として接着剤が好ましく用いられる。接着剤としては、接着対象部材との接着強度、耐熱性などを満たせば特に限定されないが、汎用品で安価であり、水質への影響も小さいエポキシ樹脂やポリウレタン樹脂などの合成樹脂を用いることが好ましい。
（４）分離装置の前処理部
ａ）凝集剤添加部
　有機物含有水を濃縮水と処理水とに分離する前、すなわち分離装置へ有機物含有水を導入する前に、凝集剤添加ラインを通して凝集剤を添加することができる。凝集剤添加量は有機物含有水をジャーテスターによって試験することで決めることができ、１０～２００ｐｐｍ添加するのが好ましい。
　凝集剤には、鉄が含まれることで発電菌の効率が向上し、有機物の分解速度が向上することから好ましい。凝集剤が塩化鉄であればその効果が特に期待できることから好ましい。
　また、凝集剤が有機物含有水中のリン酸イオンと反応しリン酸アルミニウムになれば、有機物含有水中のリンを除去できることから、好ましい。特に凝集剤がポリ塩化アルミニウムであれば凝集及びリン除去効果が大きく、より好ましい。
ｂ）沈殿槽
　有機物含有水が濁質を含む場合、有機物含有水を沈殿槽で滞留させることにより、上澄み液と沈殿槽濃縮水とに固液分離を行うことができる。分離装置の前に沈殿槽を設け、前記有機物含有水を沈殿槽で処理したのちの上澄み液を分離装置により濃縮水と処理水とに分離し、前記濃縮水を微生物燃料電池で処理することができる。これにより、分離装置をより安定に運転することができる。
　また、沈殿槽に沈殿し、固形分が濃縮された沈殿槽濃縮水を沈殿物送水ラインを通して微生物燃料電池に送り、微生物燃料電池で生物処理することで微生物燃料電池の処理効率を向上することができる。特に有機物含有水に固形分が多い場合に有効である。
３．半透膜装置
（１）半透膜装置の構成
　本発明においては、有機物含有水を有機物含有水分離手段により処理した処理水について、例えば、水質改善で余分な有機物などを除去するために半透膜処理を行うことが好ましい。
　半透膜装置は、逆浸透（ＲＯ）膜などの半透膜を備えた装置である。逆浸透膜などは平膜でも中空糸膜でもよく、特に膜形態について制限は無い。多くの場合、スパイラル式の平膜エレメントの形態で使用する。
　有機物含有水分離手段で処理した処理水について半透膜処理を行うことで、処理後の半透膜処理透過水を再利用することが可能となる。
　そのため半透膜装置は、逆浸透膜への供給ポンプおよび供給ライン、さらに逆浸透膜からの半透膜濃縮水排出ラインおよび半透膜透過水排出ラインを有し、回収率を調整するための制御装置を有することが好ましい。
（２）半透膜
　半透膜とは、溶液中の一部の成分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透過させない半透性の膜である。半透膜の一例としてナノろ過（ＮＦ）膜や逆浸透（ＲＯ）膜が挙げられる。
　ＮＦ膜およびＲＯ膜は、処理対象である水の中に含まれる溶質を低減する性能を有する。具体的には、ＮＦ膜およびＲＯ膜は、塩分やミネラル成分等、多種のイオン、例えばカルシウムイオン、マグネシウムイオン、硫酸イオンのような二価イオンや、ナトリウムイオン、カリウムイオン、塩素イオンのような一価イオン、また、フミン酸（分子量Ｍｗ≧１００，０００）、フルボ酸（分子量Ｍｗ＝１００～１，０００）、アルコール、エーテル、糖類などをはじめとする溶解性有機物を分離する性能を有する。
　ここでＮＦ膜は、特に限定されないが、操作圧力が１．５ＭＰａ以下、分画分子量が２００～１，０００Ｄａで、塩化ナトリウムの阻止率９０％以下のろ過膜と定義される場合がある。それよりも分画分子量の小さく、高い塩化ナトリウム阻止性能を有するものがＲＯ膜である。また、ＲＯ膜でもＮＦ膜に近いものはルースＲＯ膜とも呼ばれる。
　使用される膜の形状、様式については特に限定されることはなく、平膜、中空糸膜、管状型膜、その他いかなる形状のものも適宜用いることができる。
５．有機物含有水処理の実施形態
　以下、本発明に係る有機物含有水の処理方法について、具体的な構成を挙げて、より詳細に説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。
（１）原水（有機物含有水）
　有機物含有水は、下水、生活廃水、工場廃液、し尿、食品廃水などが挙げられる。
　下水を例にあげると、下水の有機物濃度は、ＢＯＤ（生物学的酸素要求量）でおよそ４０～６００ｍｇ／Ｌ、浮遊物量（ＳＳ）では、およそ３０～６００ｍｇ／Ｌである。
　また、有機物含有水分離手段である分離膜モジュール等に有機物含有水を供給する前に凝集剤を添加することにより凝集処理を施していてもよい。凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウムやポリ硫酸アルミニウム、塩化第２鉄、ポリ硫酸第２鉄、硫酸第２鉄、ポリシリカ鉄、有機系高分子凝集剤等を使用することができる。
（２）分離装置（有機物含有水分離手段）の運転方法
　有機物含有水分離手段が分離膜を用いて濃縮水と処理水とに分離する膜処理の場合であって、前記分離膜が中空糸膜である場合を例に説明する。
ａ）膜ろ過方式
　中空糸膜モジュールで行われる膜分離のろ過方式は、全量ろ過であってもよいし、クロスフローろ過が行われてもよい。ただし、高濃度に懸濁物質を含有する原水では膜に付着する汚れの量が多いので、この汚れを効果的に除去するためには、クロスフローろ過を行うことが好ましい。これは、クロスフローろ過によって、循環する原水のせん断力で膜に付着する汚れを除去することができるからである。
ｂ）膜ろ過駆動力、ろ過の制御
　膜分離は、分離膜を隔てて原水側圧力と透過側圧力との差（膜間差圧）を駆動力として原水側から透過液（処理水）側に液体が通液されることによって実施される。膜間差圧は、一般に原水流入口へポンプで加圧しながら原水を供給したり、透過液側をポンプやサイホンを利用して吸引したりすることにより得ることが出来る。
　膜間差圧は、好ましくは１０～１００ｋＰａ、より好ましくは１５～５０ｋＰａで、この範囲を超える前に有機物含有水分離手段における膜分離工程を終了し、洗浄工程に移行するとよい。なお、膜間差圧は、差圧計や原水側と透過液側に取り付けた圧力計の差から測定することができる。
　膜分離速度の制御方法としては一定の透過液流量を回収（定流量ろ過）しても、送液圧や吸引圧を一定にして透過液流量は成り行きの流量で回収（定圧ろ過）しても差し支えはないが、透過液や濃縮液の生産速度の制御のし易さから定流量ろ過であることが好ましい。
ｃ）膜洗浄
　有機物含有水分離手段の洗浄とは、分離膜を用いた場合の膜を洗浄することを意味する。すなわち、膜の洗浄工程では、前記膜分離工程を停止して、中空糸膜の膜表面や膜束間に蓄積した懸濁物質を洗浄する。
　中空糸膜の透過側から中空糸膜の原水側へ通水し、膜表面や膜細孔の詰まり物を押し出す逆圧洗浄や、中空糸膜の原水側に好ましくは膜面線速度０．１ｍ／ｓ以上５．０ｍ／ｓ以下の流量で通液するクロスフローろ過、もしくは中空糸膜の原水側へ空気を流し、空気と原水側の液体の混合攪拌により洗浄する空気洗浄などを行うことができる。
　洗浄水を使用する場合は、透過液もしくは水を使用することができる。また、ランニングコストが高くなるので頻度高く使用することはできないが、薬液を送液してもよく、洗浄効果の点からは薬液で洗浄することが好ましい。
　薬液としては、次亜塩素酸ソーダや過酸化水素などの酸化剤、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、ギ酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、乳酸などの酸類、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムなどのアルカリ類、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）などのキレート剤、各種界面活性剤およびこれらの水溶液などが利用できる。
　薬液の濃度は１０ｍｇ／Ｌから２０００００ｍｇ／Ｌであることが好ましい。１０ｍｇ／Ｌより薄いと洗浄効果が十分でなく、２０００００ｍｇ／Ｌより濃くなると薬剤のコストが高くなる場合がある。薬剤は１種類であっても２種類以上の混合物であってもよい。
（３）実施形態
　本発明に係る有機物含有水の処理方法は、有機物含有水を有機物含有水分離手段により濃縮水と処理水に分離し、前記濃縮水を微生物燃料電池で生物処理することを特徴とする。
　すなわち、図１に、本発明に係る処理方法を実施するための一例を示すフロー図を示すが、有機物含有水１を有機物含有水分離手段２に流入させる流入工程を備える。有機物含有水分離手段２では、有機物含有水１を処理水５と固形分を含む濃縮水６に分離する。
　固形分が濃縮された濃縮水６は、微生物燃料電池３へ導入され、濃縮水６中の有機物が生物処理される。ここで発電微生物により発電も行われる。
　有機物含有水分離手段２は、分離膜を用いた膜処理であることが好ましく、前記分離膜は、分子量分画サイズ１５万Ｄａ以下の限外ろ過膜であることがより好ましい。また、分離膜に使用される膜は中空糸膜を好ましく用いることができる。
　また分子量分画サイズによっては、有機物含有水１として濁質に加え、高分子量有機物も濃縮水６側に分離することができ、微生物燃料電池３で分解する有機物量を増加させることができる。すなわち発電量を増加させることができる。
　前記微生物燃料電池は、有機物含有水に濁質が含まれる場合、濃縮水６中の濁質を微生物燃料電池３における濁質分解部で低分子量有機物に分解したのちに生物処理することが好ましい。
　有機物含有水１は有機物含有水分離手段２にて濃縮水６と処理水５に分離する前に、凝集剤４を添加することが好ましい。
　図２は、有機物含有水分離手段２と微生物燃料電池３の間に貯槽７を有することを特徴とする有機物含有水の処理方法を示したフロー図である。凝集剤４の添加の有無は任意であり、濃縮水６を貯槽７で貯留したのちに、微生物燃料電池３に送液する。
　貯槽の数は複数あってもよく、例えば、有機物含有水分離手段２により得られた固形分が濃縮された濃縮水６を逆洗水貯槽へ、有機物含有水分離手段２を薬液で洗浄した際に発生する廃液を薬洗水貯槽へ流入し、逆洗水貯槽の濃縮水６及び／又は薬洗水貯槽に貯留された廃液を微生物燃料電池３へ送液することもできる。
　固形分が濃縮された濃縮水６は間欠的に発生することがあることから、濃縮水６を貯留したのちに微生物燃料電池３へ定流量で固形分が濃縮された濃縮水６を供給することが好ましい。
　また、薬液洗浄では、次亜塩素酸ナトリウムや次亜塩素酸、塩酸、硫酸、水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムなどの薬液が使用される。当該薬液は微生物殺傷能力があるため、薬洗水貯槽に廃液を貯留し、そこにＳＢＳ（チオ硫酸ナトリウム）、アルカリ、酸などの中和剤を中和剤添加ラインより添加し、中和したのちに、微生物燃料電池３に送液することがより好ましい。
　図３は、有機物含有水分離手段２の前に沈殿槽９を設け、有機物含有水１を沈殿槽９で処理し、上澄み液８と沈殿槽濃縮液１０とに分離する処理方法を示したフロー図である。上澄み液８を有機物含有水分離手段２により濃縮水６と処理水５に分離し、固形分が濃縮された濃縮水６を微生物燃料電池３で処理する処理方法である。
　これにより、有機物含有水分離手段２をより安定に運転することができる。
　また同時に、沈殿槽９に沈殿し、固形分が濃縮された沈殿槽濃縮液１０を沈殿物送水ラインより微生物燃料電池３に送り、微生物燃料電池３で処理することで微生物燃料電池の処理効率を向上することができる。これは、特に有機物含有水１に固形分が多い場合に有効である。
　図４は、有機物含有水分離手段２の処理水５を微生物燃料電池１２で処理することを特徴とするフロー図である。処理水５は濁質を含まず、低分子量有機物であるため、微生物燃料電池１２で処理することが容易である。
　また、有機物含有水分離手段２をバイパスする分岐ライン（バイパスライン）１１を設けることで有機物含有水分離手段２の修理時等に直接有機物含有水１を微生物燃料電池１２へ送水できる。特に有機物含有水が溶存有機物を多く含む場合、有機物含有水分離手段２の処理水５に有機物が多く含まれるため、本処理方法が有効となる。
　図５は、処理水５を半透膜処理装置１３で、半透膜濃縮水（半透膜処理濃縮水）１５と半透膜透過水（半透膜処理透過水）１４に分離し、半透膜濃縮水１５を微生物燃料電池１２で処理するフロー図である。
　前述の通り有機物含有水分離手段２の処理水５は低分子量有機物を含む。半透膜処理装置１３で低分子量有機物を濃縮することにより、微生物燃料電池の効率が向上する。また、半透膜処理装置１３の半透膜透過水１４は工業用水等に利用することが可能である。
　図６は、半透膜処理装置１３により分離された半透膜透過水１４を活性汚泥装置１６にて活性汚泥処理するフロー図である。
　有機物含有水分離手段２で濁質を除去することにより、活性汚泥装置１６に流入する有機物含有水に含まれる有機物が減り、活性汚泥処理に必要な滞留時間が減るため、単位時間当りの処理可能水量が増加する。
　また、有機物含有水分離手段２の有機物含有水流入ラインに三方弁を備え、前記活性汚泥装置１６に有機物含有水を供給する分岐ライン（バイパスライン）１１を設けることで、有機物含有水分離手段２を経ずに、前記分岐ライン１１を通って活性汚泥装置１６に有機物含有水１を供給することもできる。この時分岐ライン１１を通った有機物含有水１は半透膜処理装置１３により処理されたのちに活性汚泥装置にて処理されることが好ましい。分岐ライン１１を設けることにより、有機物含有水分離手段２および活性汚泥（処理）装置１６への負荷を調整することが可能となる。
　当該汚泥処理方法を用いることで、人口増加などで既存活性汚泥処理設備を増能する際、新規に活性汚泥処理設備を増やすよりも簡便に実施することが可能となる。
　図７は、活性汚泥装置１６と並列して、有機物含有水分離手段２を設け、有機物含有水分離手段２の濃縮水６を微生物燃料電池３で処理することを特徴とする。
　活性汚泥装置１６と並列することで、有機物含有水１の流量が増大しても、活性汚泥装置１６で処理しきれない分を有機物含有水分離手段２および微生物燃料電池３で処理することができる。活性汚泥装置１６を増設するよりも有機物含有水分離手段２を設ける方が、安価に設備化することができ、処理能力を増大することができる。
　また有機物含有水分離手段２の処理水５を活性汚泥装置１６に送液して処理すると、該処理水５は元の有機物含有水１に比べて、濁質や高分子量有機物を除去した処理水であることから、活性汚泥装置１６への負荷を軽減することができる。
　以上、図１～図７を用いて本発明に係る処理方法の具体的な実施形態を示したが、本発明の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することが可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
　また、本発明は、上記処理を行う有機物含有水処理装置にも関するものである。
　すなわち、有機物含有水を濃縮水と処理水に分離する有機物含有水分離手段と、前記濃縮水を処理する微生物燃料電池と、を有する有機物含有水処理装置にも関する。
　該処理装置は、前記有機物含有水分離手段が、分子量分画サイズ１５万Ｄａ以下の限外ろ過膜を有することが好ましい。また、前記微生物燃料電池において、前記濃縮水中の濁質を低分子量有機物に分解する濁質分解手段と、前記低分子量有機物を分解する生物処理手段と、を有することが好ましい。
　その他、有機物含有水の処理方法における各構成を実現するための各手段を備えた有機物含有水処理装置も本発明の技術的範囲に包含される。
　本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１５年２月２７日出願の日本特許出願（特願２０１５－０３８１２２）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１　有機物含有水
２　有機物含有水分離手段
３　微生物燃料電池
４　凝集剤
５　処理水
６　濃縮水
７　貯槽
８　上澄み液
９　沈殿槽
１０　沈殿槽濃縮液
１１　バイパスライン
１２　微生物燃料電池
１３　半透膜処理装置
１４　半透膜透過水
１５　半透膜濃縮水
１６　活性汚泥装置
１９　濁質分解部
２０　アノード
２１　プロトン透過膜
２２　カソード
２３　外部回路

Claims (14)

  1. 　有機物含有水の処理方法であって、有機物含有水を有機物含有水分離手段により濃縮水と処理水に分離し、前記濃縮水を微生物燃料電池で生物処理する有機物含有水の処理方法。
  2. 　前記有機物含有水分離手段が、分子量分画サイズ１５万Ｄａ以下の限外ろ過膜による膜処理である請求項１に記載の有機物含有水の処理方法。
  3. 　前記微生物燃料電池において、前記濃縮水中の濁質を低分子量有機物に分解したのちに生物処理する請求項１または２に記載の有機物含有水の処理方法。
  4. 　前記有機物含有水を前記濃縮水と前記処理水に分離する前に、凝集剤を添加する請求項１～３のいずれか１項に記載の有機物含有水の処理方法。
  5. 　前記有機物含有水分離手段で分離した前記濃縮水を貯留したのちに、前記微生物燃料電池に送液する請求項１～４のいずれか１項に記載の有機物含有水の処理方法。
  6. 　前記有機物含有水分離手段を薬液で洗浄し、その廃液を貯留したのちに前記微生物燃料電池に送液する請求項１～５のいずれか１項に記載の有機物含有水の処理方法。
  7. 　前記有機物含有水を沈殿槽で処理したのちの上澄み液を前記有機物含有水分離手段により濃縮水と処理水に分離し、前記沈殿槽で処理したのちの沈殿槽濃縮水を微生物燃料電池で生物処理する請求項１～６のいずれか１項に記載の有機物含有水の処理方法。
  8. 　前記処理水を微生物燃料電池で生物処理する請求項１～７のいずれか１項に記載の有機物含有水の処理方法。
  9. 　前記処理水を半透膜処理装置で、半透膜処理濃縮水と半透膜処理透過水に分離し、前記半透膜処理濃縮水を微生物燃料電池で処理する請求項１～８のいずれか１項に記載の有機物含有水の処理方法。
  10. 　前記半透膜処理透過水を活性汚泥装置にて活性汚泥処理する請求項９に記載の有機物含有水の処理方法。
  11. 　前記有機物含有水分離手段の有機物含有水流入ラインに分岐ラインを備え、前記有機物含有水分離手段を経ずに、前記分岐ラインを通って前記活性汚泥装置に有機物含有水を供給する請求項１０に記載の有機物含有水の処理方法。
  12. 　有機物含有水を微生物により処理する有機物含有水処理装置であって、
    　前記有機物含有水を濃縮水と処理水に分離する有機物含有水分離手段と、
    　前記濃縮水を処理する微生物燃料電池と、を有する有機物含有水処理装置。
  13. 　前記有機物含有水分離手段が、分子量分画サイズ１５万Ｄａ以下の限外ろ過膜を有する請求項１２に記載の有機物含有水処理装置。
  14. 　前記微生物燃料電池において、前記濃縮水中の濁質を低分子量有機物に分解する濁質分解手段と、
    　前記低分子量有機物を分解する生物処理手段と、を有する請求項１２または１３に記載の有機物含有水処理装置。
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