JP2010012434A

JP2010012434A - Ｍｂｒ＋ｒｏシステムの構造および運転方法。

Info

Publication number: JP2010012434A
Application number: JP2008176273A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Okawa; 雄介大川; Naoki Okuma; 那夫紀大熊; Kotaro Kitamura; 光太郎北村
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2008-07-04
Filing date: 2008-07-04
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】ＭＢＲ装置とその後段にあるＲＯ膜からなる水処理方法、及び水処理装置を提供する。
【解決手段】被処理水１２を曝気しつつ間欠的にろ過して得られる処理水１４を貯水し、貯水された前記処理水１４をＲＯ膜２６に供給してろ過する水処理方法であって、前記被処理水１２のろ過を間欠停止したのち貯水された前記処理水１４を前記ＲＯ膜２６を経由して循環させ、前記被処理水１２のろ過を間欠開始したのち前記処理水１４をろ過してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は排水の処理方法及び処理装置に係り、特に間欠的に駆動するＭＢＲ装置の後段にあるＲＯ膜に対する処理水の制御に関する。

従来の活性汚泥法は最初沈殿池、反応タンク、最終沈殿池、塩素接触タンクを有す標準活性汚泥法が主であった。この標準活性汚泥法に膜分離技術を適用した水処理方式が膜分離活性汚泥法（ＭｅｍｂｌａｎｅＢｉｏｒｅａｃｔｏｒ；ＭＢＲ）であり、最終沈殿池、や塩素接触タンクが省略可能となるばかりでなく、処理水の再利用等に適応した処理水を確保できた（特許文献１参照）。
特開２００７−４４６１２号公報

ところで、ＭＢＲ装置は連続運転を基本とした運転方式であり、民間排水等では排水を連続で確保することが難しい場合が多い。このため、後段に設置するＲＯ膜に処理水を連続供給することができないため、ＭＢＲ装置の停止時にＲＯ膜に微生物が発生することで、処理水側（入口）と二次処理水側（出口）の差圧が上昇し、膜の薬品洗浄を定期的に行う必要性、及び膜の寿命が短くなる等の問題を抱えていた。

また、ＭＢＲ装置が停止すると、ＲＯ膜の膜透過の指標となるＦＩ値（ファウリングインデックス）が上昇する現象が確認されている。このため、ＭＢＲ装置が運転すると、ＦＩ値の高い処理水がＲＯ膜に流入するという新たな問題も確認されている。

そこで本発明は上記問題点に注目し、ＲＯ膜の処理水側と二次処理水側の差圧を抑制し、かつＦＩ値の上昇を抑制した処理水をＲＯ膜に供給するＭＢＲ装置とＲＯ膜からなる水処理方法、及び水処理装置を提供する。

上記目的を達成するため、本発明に係る水処理方法は、第１には、被処理水を曝気しつつ間欠的にろ過して得られる処理水を貯水し、貯水された前記処理水をＲＯ膜に供給してろ過する水処理方法であって、前記被処理水のろ過を間欠停止したのち貯水された前記処理水を前記ＲＯ膜を経由して循環させ、前記被処理水のろ過を間欠開始したのち前記処理水をろ過することを特徴としている。

第２には、被処理水を曝気しつつ間欠的にろ過して得られる処理水を貯水し、貯水された前記処理水をＲＯ膜に供給してろ過する水処理方法であって、前記処理水のろ過により貯水された前記処理水の水位が低くなった場合は前記処理水を前記ＲＯ膜を経由して循環させ、前記被処理水のろ過を間欠開始して貯水された前記処理水の水位が高くなった場合は、前記処理水をろ過することを特徴としている。

第３には、前記被処理水の曝気量は、前記被処理水の溶存酸素濃度が高くなった場合には低くし、前記溶存酸素濃度が低くなった場合には元に戻すことを特徴としている。

第４には、前記処理水の前記ＲＯ膜への流量は、前記処理水の循環時において低下させ、前記処理水のろ過時において元に戻すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水処理方法。
第５には、前記処理水の循環時に前記処理水がろ過されて得られる副二次処理水は、前記処理水に戻すことを特徴としている。

一方、本発明に係る水処理装置は、第１には、被処理水を間欠的にろ過して処理水を排出するＭＢＲ装置と、前記被処理水を曝気する曝気手段と、前記処理水をろ過して濃縮水と二次処理水とに分離するＲＯ膜と、前記処理水を貯水する貯水槽と、貯水された前記処理水を前記ＲＯ膜に供給するポンプと、一端が前記ＲＯ膜の濃縮水排出側に接続され、切り替え端が前記濃縮水を排出する第１経路と、貯水された前記処理水を前記ＲＯ膜を経由して循環させる第２経路とにそれぞれ接続され、前記第１経路及び前記第２経路とを相互に切り替え可能な三方弁と、前記被処理水のろ過を間欠停止したのち前記三方弁を前記第２経路側に切り替え制御し、前記被処理水のろ過を間欠開始したのち前記三方弁を第１経路側に切り替え制御する制御手段と、を有することを特徴としている。

第２には、被処理水を間欠的にろ過して処理水を排出するＭＢＲ装置と、被処理水を曝気する曝気手段と、前記処理水を貯水する貯水層と、前記処理水をろ過して濃縮液と二次処理水とに分離するＲＯ膜と、貯水された前記一次処理水を前記ＲＯ膜に供給するポンプと、一端が前記ＲＯ膜の濃縮液排出側に接続され、切り替え端が前記濃縮水を排出する第１経路と、貯水された前記処理水を前記ＲＯ膜を経由して循環させる第２経路とにそれぞれ接続され、前記第１経路及び前記第２経路とを相互に切り替え可能な三方弁と、前記処理水のろ過により前記貯水槽の水位が低くなった場合に前記三方弁を前記第２経路側に切り替え制御し、前記循環により前記貯水槽の水位が高くなった場合に前記三方弁を第１経路側に切り替え制御する制御手段と、を有することを特徴としている。

第３には、前記ＭＢＲ装置には、前記被処理水の溶存酸素濃度を測定するＤＯメータが配設されるとともに、前記制御手段は、前記ＤＯメータに接続され、溶存酸素濃度が高くなった場合には前記曝気装置の出力を低下させ、前記溶存酸素濃度が低くなった場合には前記曝気装置の出力を元に戻す制御を行うことを特徴としている。

第４には、前記制御手段は、前記ポンプに接続されるとともに、前記制御手段は、前記被処理水のろ過を間欠停止したのち前記ポンプの出力を低下させ、前記被処理水のろ過を間欠開始したのち前記ポンプの出力を元に戻す制御を行うことを特徴としている。

第５には、前記ＲＯ膜の二次処理水排出側には、一端が前記二次処理水排出側に接続され、切り替え端が前記二次処理水を排出する第３経路と前記第２経路に接続する分岐経路とにそれぞれ接続され、前記第３経路及び前記分岐経路とを相互に切り替え可能な第２三方弁が配設されるとともに、前記制御手段は、前記三方弁の第２経路側への切り替え時に前記第２三方弁を前記分岐経路側に切り替え制御し、前記三方弁の第１経路への切り替え時に第２三方弁を第３経路側に切り替え制御することを特徴としている。

本発明に係る水処理方法、及び水処理装置によれば、ＭＢＲ装置において被処理水のろ過が停止した場合に、すでに貯水された処理水をＲＯ膜を経由して循環させるので、ＲＯ膜の表面は処理水によるフラッシングが行われるため、ＲＯ膜の膜洗浄を行うことができ、ＦＩ値の上昇を抑制することができる。

ＭＢＲ装置で被処理水をろ過して得られる処理水の流量よりも、ＲＯ膜へ供給される処理水の流量が多いため、ＲＯ膜により処理水をろ過し続けると処理水が枯渇し、ＲＯ膜の膜表面に残留する処理水において微生物の繁殖等によりＲＯ膜が目詰まりを起こし、結果的にＦＩ値を上昇させることとなる。しかし本発明によれば、処理水を貯水する貯水槽の水位に応じて処理水をろ過する工程と、貯水された処理水をＲＯ膜を経由して循環させる工程とに切り替え可能であるため、ＲＯ膜に供給される処理水の枯渇を防止してＦＩ値の上昇を抑制することができる。

ＭＢＲ装置の被処理水のろ過が停止している間は、被処理水は曝気装置による曝気のみ行われている。この曝気によりＭＢＲ装置内の被処理水の溶存酸素濃度が上昇するため、前記被処理水のろ過が再開されたのちの処理水の溶存酸素濃度は高くなり、これによりＲＯ膜の膜面に微生物が繁殖しやすい状況等が発生し、結果的にＦＩ値が上昇することを発明者は見出した。しかし、本発明によれば、被処理水の溶存酸素濃度が高くなった場合は、曝気の出力を低下させ、溶存酸素濃度が低くなった場合には曝気の出力を元に戻すので、曝気によるＭＢＲ装置のＭＦ膜の物理洗浄を阻害することを防止しつつ、被処理水及び処理水の溶存酸素濃度の上昇を抑制してＦＩ値の上昇を抑制することができる。

処理水をＲＯ膜の膜面において加圧されてろ過することにより、ＲＯ膜を透過しない濃縮水とＲＯ膜を透過する二次処理水とに分離されるが、処理水の加圧を解除してもＲＯ膜において副二次処理水がろ過される場合があり、このとき処理水を上述のように循環させても処理水が貯水される処理槽の水位が低下する。しかし本発明によれば、上述次処理水の循環時において前記処理水の供給量を低下させるため、副二次処理水のろ過される量を抑制し、処理槽の水位の低下を抑制することができ、さらにろ過される副二次処理水を処理水の循環経路に戻すことで、処理水の循環時における処理水のロスをなくし、ＲＯ膜を経由して循環する処理水の枯渇を防止してＦＩ値の上昇を抑制することができる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。

図１に本実施形態に係る水処理装置の概略図を示す。本実施形態にかかる水処理方法は、被処理水１２を曝気しつつ間欠的にろ過して得られる処理水１４を貯水し、貯水された前記処理水１４をＲＯ膜２６に供給してろ過する水処理方法であって、前記被処理水１２のろ過を間欠停止したのち貯水された前記処理水１４を前記ＲＯ膜２６を経由して循環させ、前記被処理水１２のろ過を間欠開始したのち前記処理水１４をろ過するものであり、これを具現化する本実施形態に係る水処理装置１０は、被処理水１２を間欠的にろ過して処理水１４を排出するＭＢＲ装置１６と、前記被処理水１２を曝気する曝気手段である曝気装置１８と、前記処理水１４を貯水する貯水槽２０と、貯水された前記処理水１４をろ過して濃縮水２２と二次処理水２４とに分離するＲＯ膜２６と、貯水された前記処理水１４を前記ＲＯ膜２６に供給するポンプであるＲＯポンプ２８と、一端が前記ＲＯ膜２６の濃縮水排出側に接続され、切り替え端が前記濃縮水２２を排出する第１経路３０と、貯水された前記処理水１４を前記ＲＯ膜２６を経由して循環させる第２経路３２とにそれぞれ接続され、前記第１経路２０及び前記第２経路３２とを相互に切り替え可能な三方弁３４と、前記被処理水１２のろ過を間欠停止したのち前記三方弁３４を前記第２経路３２側に切り替え制御し、前記被処理水１２のろ過を間欠開始したのち前記三方弁３４を第１経路３０側に切り替え制御する制御手段である制御回路３６と、を有する構成である。

また本実施形態に係る水処理方法は、前記処理水１４のろ過により前記処理水１４の水位が低くなった場合は前記処理水１４を前記ＲＯ膜２６を経由して循環させ、前記被処理水１２のろ過を間欠開始して水位が高くなった場合は、前記処理水１４をろ過するものであり、これを具現化する本実施形態に係る水処理装置１０は、一端が前記ＲＯ膜２６の濃縮液排出側に接続され、切り替え端が前記濃縮水２２を排出する第１経路３０と、貯水された前記処理水１４を前記ＲＯ膜２６を経由して循環させる第２経路３０とにそれぞれ接続され、前記第１経路３０及び前記第２経路３２とを相互に切り替え可能な三方弁３４と、前記処理水１４のろ過により前記貯水槽２０の水位が低くなった場合に前記三方弁３４を前記第２経路３２側に切り替え制御し、前記循環により前記貯水槽２０の水位が高くなった場合に前記三方弁３４を第１経路３０側に切り替え制御する制御手段である制御回路３６と、を有する構成である。

ＭＢＲ装置１６は排水等の被処理水１２に対して微生物による硝化処理及び脱窒処理を行い、前記被処理水１２をろ過して処理水１４を排出するものである。ＭＢＲ装置１６は嫌気槽３８と好気槽４０とに仕切られた処理槽４２と、前記嫌気槽４０に外部から被処理水１２を導入する調整槽４４と、好気槽４０内に配設され被処理水１２をろ過して処理水１４を固液分離するＭＦ膜４６と、好気槽４０において被処理水１２を好気処理するとともにＭＦ膜４６の物理洗浄を行う曝気手段である曝気装置１８と、ＭＦ膜４６の後段に配設され、ＭＦ膜４６の処理水排出側から吸引して固液分離された処理水１４を排出するＭＢＲ処理水ポンプ４８と、好気槽４０にある被処理水１２を嫌気槽３８に供給する供給ポンプ５０とから構成されている。

調整槽４４は処理槽４２の嫌気槽３８に被処理水１２を供給するために一時的に蓄えておくものであり、調整ポンプ５２により固形物等を固液分離する微細目スクリーン５４を経由して嫌気槽３８に被処理水１２を供給している。また調整槽４４には被処理水１２の水位を測定する第１水位計５６が配設され、後述の制御回路３６の入力端子に接続されている。第１水位計５６は被処理水１２の水位が調整槽４４において最も低い水位Ｌ１と、最も高い水位Ｈ１を感知するセンサよって形成されているため、第１水位計５６は調整槽４４における被処理水１２の水位がＬ１以下の場合（水位Ｌ１として検知）、Ｈ１以上（水位Ｈ１として検知）であることを識別可能であり、水位Ｌ１、水位Ｈ１のいずれかに係る調整槽水位データを後述の制御回路３６の入力端子に出力することができる。

ＭＦ膜４６は孔径がミクロンオーダーで被処理水１２中に含まれる懸濁質やコロイド粒子を固液分離する精密ろ過膜である。またＭＦ膜４６の下部にある嫌気槽内には曝気手段である曝気装置１８が配設され、被処理水１２中でＭＦ膜４６に目掛けて気泡を排出する排出口１８ａを有する配管１８ｂと、前記配管４８ｂに空気を供給するブロワ１８ｃにより構成されている。よって曝気装置１８による気泡の放出量の制御はブロワ１８ｃの出力を制御することにより行われ、その制御は後述の制御回路３６からの出力電流を調整することにより行われる。

ＭＢＲ装置１６はＭＦ膜４６の物理洗浄を促すため定期的な間隔でＭＢＲ処理水ポンプ４８を停止しＭＦ膜４６の曝気を行っている。よって曝気された被処理水１２はこの間はろ過されないので結果的に被処理水１２中の溶存酸素濃度は上昇することになる。しかし曝気装置１８は後述の制御回路３６からの出力電流の調整によりＭＢＲ処理水ポンプ４８の停止時にはその出力（気泡の放出量）を低下させることができるため、ＭＦ膜４６の物理洗浄をするととともに、溶存酸素濃度の上昇を抑制することができる。

また処理槽４２には被処理水１２の水位を計測する第２水位計５８が配設され、これが後述の制御回路３６の入力端子に接続されている。また第２水位計５８は処理槽４２において最も低い水位Ｌ２、最も高い水位Ｈ２を感知するセンサによって形成されているため、処理槽４２における被処理水１２の水位がＬ２以下（水位Ｌ２として検知）、Ｌ２とＨ２との間（水位Ｍ２として検知）、Ｈ２以上（水位Ｈ２として検知）であることを識別可能であり、水位Ｌ２、水位Ｍ２、水位Ｈ２のいずれかに係る処理槽水位データを後述の制御回路３６の入力端子に出力することができる。なお水位Ｌ２はＭＦ膜の上端と同じ高さ、もしくはそれ以上の高さに設定しておく（図１参照）。これによりＭＦ膜４６が水面から露出し、膜面から空気を吸い込むことによるＭＦ膜４６及びＭＢＲ処理水ポンプ４８の破損を防止することができる。

さらに好気槽４０には被処理水１２の溶存酸素濃度を測定するＤＯメータ６０が配設され、ＤＯメータ６０は後述の制御回路３６の入力端子に接続され、溶存酸素濃度データを制御回路３６の入力端子に出力することができる。

貯水層２０はＭＢＲ装置１６から排出された処理水１４を貯水するものであり、貯水槽２０には第３水位計６２が配設されている。第３水位計６２は最も低い水位Ｌ３、最も高い水位Ｈ３を感知するセンサによって形成されているため、処理水１４の水位がＬ３以下（水位Ｌ３として検知）、Ｈ３以上（水位Ｈ３として検知）であることを識別可能であり、水位Ｌ３、水位Ｈ３のいずれかに係る貯水槽水位データを後述の制御回路３６の入力端子に出力することができる。よって後述の制御回路３６は第３水位計６２による水位に基づいて、貯水された処理水１４をＲＯ膜２６においてろ過するか、ＲＯ膜２６を経由して循環させるか、の判断を行うことができる。

貯水槽２０とＲＯ膜２６との間に介装されたポンプであるＲＯポンプ２８は、貯水槽２０に貯水された処理水１４を一定の流量（一定の圧力）でＲＯ膜２６に供給することができる。またＲＯポンプ２８の後段にはＲＯポンプ２８が供給する処理水１４の圧力を測定する圧力計６４が配設され、圧力計６４は制御回路３６の入力端子に接続されている。よって後述の制御回路３６は圧力計６４で測定された圧力をもとに出力電流を調整してＲＯ膜２６へ供給する処理水１４の流量（圧力）を調整することができる。

ＲＯ膜２６は水を通しイオンや塩類など水以外の不純物は透過しない性質をもつ逆浸透膜である。ＲＯ膜２６は一定の圧力に耐えうる中空の筐体（不図示）の内部を２つの領域に仕切るように配設され、筐体（不図示）の一方の領域（不図示）には処理水導入口６６、濃縮水排出口６８が形成され、他方の領域（不図示）には二次処理水排出口７０が形成されている。また濃縮水排出口６８側には筐体（不図示）内に導入された処理水１４の圧力を一定に保つ背圧弁７２が配設されている。よって処理水１４は背圧弁７２により設定された設定圧力を有して筐体（不図示）内に導入され、設定圧力から処理水１４に含まれる溶質の浸透圧を減じて得られる透過圧により、処理水１４はＲＯ膜２６を透過しない濃縮水２２とＲＯ膜２６を透過する二次処理水２４とに分離される。また背圧弁７２は三方弁３４の切り替えと連動させ、三方弁３４が第２経路３２側に切り替え制御されるときに設定圧力を解除するように構成する。これにより処理水１４に掛かる圧力を低下させ、濃縮水２２と二次処理水２４とに分離せず、ＲＯ膜２６の膜面に処理水１４を高速で流してフラッシングを行い、膜面の洗浄を行うことができる。

ＲＯ膜２６の濃縮水排出口６８側の後段には三方弁３４が配設されている。三方弁３４は一端が前記ＲＯ膜２６の濃縮水排出口６８側の後段に接続され、切り替え端が濃縮水２２を系外へ排出する第１経路３０と、貯水された処理水１４を前記ＲＯ膜２６を経由して循環させるフラッシングラインである第２経路３２とにそれぞれ接続され、第１経路３０及び第２経路３２とを相互に切り替え可能である。三方弁３４の切り替えは後述の制御回路３６により行うことができる。第１経路３０は濃縮水２２を系外に排出する配管であるが、第２経路３２は三方弁３４と貯水槽２０とを接続する配管であり、三方弁３４に流れてきた処理水１４を貯水槽２０に導くものである。これにより処理水１４は貯水槽２０とＲＯ膜２６を経由した循環が可能となる。また第２経路３２は途中で分岐経路７４が配設され、分岐管７４は後述の第２三方弁７６に接続される。

処理水１４をＲＯ膜２６に対して加圧してろ過することにより、処理水１４はＲＯ膜２６を透過しない濃縮液２２とＲＯ膜２６を透過する二次処理水２４とに分離されるが、加圧を行わない場合であってもＲＯ膜２６の種類によっては処理水１４をろ過して副二次処理水７８が分離されることがある。よって、処理水１４の循環時に前記処理水１４がろ過されて分離される副二次処理水７８を前記処理水１４に戻すため、ＲＯ膜２６の二次処理水排出口７０側の後段には第２三方弁７６が配設されている。第２三方弁７６は一端がＲＯ膜２６の二次処理水排出口７０側の後段に接続され、切り替え端が二次処理水２４を系外に排出する第３経路８０と、第２経路３２に合流する分岐経路７４とにそれぞれ接続されているため、第２経路３２及び第３経路８０とを相互に切り替え可能である。第２三方弁７６の切り替えは三方弁３４に連動させて行うことができる。すなわち、三方弁３４の第２経路３２側への切り替え時に第２三方弁７６を第２経路３２側に切り替え制御し、前記三方弁３４の第１経路３０への切り替え時に第２三方弁７６を第３経路８０側に切り替え制御すればよい。よって第２三方弁７６の切り替えにより副二次処理水７８は処理水１４に戻すことが可能となり、貯水槽２０の水位の低下を防止することができる。

図２に制御回路の概略図を示す。制御回路３６は、調整槽４４の水位、処理槽４２の水位、被処理水１２の溶存酸素濃度、貯水層２０の水位、及びＲＯ膜２６に供給される処理水１４の圧力を把握して、調整ポンプ５２、ＭＢＲ処理水ポンプ４８、曝気装置１８、ＲＯポンプ２８、三方弁３４を適宜制御するものである。制御回路３６の入力端子として、調整槽４４の水位を識別する第１水位計５６に接続された調整槽水位データ入力端子３６ａ、処理槽４２に配設された被処理水１２の水位を識別する第２水位計５８に接続された処理槽水位データ入力端子３６ｂ、被処理水１２の溶存酸素濃度を測定するＤＯメータ６０に接続された溶存酸素濃度データ入力端子３６ｃ、貯水槽２０の水位を識別する第３水位計６２に接続された貯水槽水位データ入力端子３６ｄ、及び被処理水１２の圧力を測定する圧力計６４に接続された圧力データ入力端子３６ｅが配設されている。一方、制御回路３６の出力端子としては、調整ポンプ５２に接続して駆動させる調整ポンプ駆動端子３６ｆ、ＭＢＲ処理水ポンプ４８に接続して駆動させるＭＢＲ処理水ポンプ駆動端子３６ｇ、曝気装置１８（ブロワ１８ｃ）に接続して駆動させる曝気装置駆動端子３６ｈ、ＲＯポンプ２８に接続して駆動させるＲＯポンプ駆動端子３６ｉ、三方弁３４に接続して切り替え駆動させる三方弁駆動端子３６ｊが配設されている。各駆動機器は出力電流を停止させると駆動が停止し、三方弁３４は出力電流を停止するとそれぞれ第１経路側に切り替わるものとする。

ここで制御回路３６は、調整槽４４において第１水位計５６が識別する水位Ｌ１、水位Ｈ１をそれぞれ示す調整槽水位データと同一内容の識別データを有し、入力端子から入力された調整槽水位データと照合し、水位Ｌ１を示す調整槽水位データと内容が一致する場合は調整ポンプ５２の出力電流を停止し、水位Ｈ１を示す調整槽水位データと内容が一致する場合は調整用ポンプ５２に出力電流を出力する。このとき後述のフローにより処理槽水位データは水位Ｈ１を示しておらず、処理槽４２は満水とはなっていないので被処理水１２が処理槽４２から溢れることはない。

また制御回路３６は、処理槽４２において第２水位計５８が識別する水位Ｌ２、水位Ｍ２、及び水位Ｈ２をそれぞれ示す処理槽水位データと同一内容の識別データを有し、入力端子から入力された処理槽水位データと照合し、水位Ｌ２を示す処理槽水位データと内容が一致する場合は調整ポンプ５２を駆動させる出力電流を出力し、ＭＢＲ処理水ポンプ５０への出力電流を停止し、水位Ｍ２を示す処理槽水位データと内容が一致する場合は調整ポンプ５２及びＭＢＲ処理水ポンプ４８を駆動させる出力電流を出力し、水位Ｈ２を示す処理槽水位データと内容が一致する場合は調整ポンプ５２への出力電流を停止させるとともに、ＭＢＲ処理水ポンプ４８を駆動させる出力電流を出力する。

さらに制御回路３６は、貯水槽２０において第３水位計６２が識別する水位Ｌ３、水位Ｈ３をそれぞれ示す貯水槽水位データと同一内容の識別データを有し、入力端子から入力された貯水槽水位データと照合し、水位Ｌ３を示す貯水槽水位データと内容が一致する場合は三方弁３４を第２経路３２側に制御する出力電流を出力し、水位Ｈ３を示す貯水槽水位データと内容が一致する場合は三方弁３４への出力電流を停止する。

本実施形態において、処理水１４のＲＯ膜２６への流量は、処理水１４の循環時において低下させ、処理水のろ過時において元に戻す構成を有している。よって、制御回路３６は曝気装置１８及びＲＯポンプ２８をそれぞれ停止状態から一定の出力の範囲で可変させて駆動させる出力電流が出力可能である。このとき出力電流を停止すると各駆動装置の駆動は停止し、最大にすると最大出力になる応答をするものとする。また制御回路３６は適正溶存酸素濃度範囲を示すデータを有し、入力端子から入力される溶存酸素濃度データと比較して、前記溶存酸素濃度データが適正溶存酸素濃度範囲より高い場合は、曝気装置１８への出力電流を低下させ、逆に低くなった場合には曝気装置１８への出力電流を増加させる調整を行う。ここで適正溶存酸素濃度範囲とは、曝気装置１８から放出され、ＭＦ膜４６を物理洗浄するのに最低限必要な量の気泡によって被処理１２水に溶け出した溶存酸素濃度を下限とし、後段のＲＯ膜２６のＦＩ値を上昇させない溶存酸素濃度の最大値を上限とするものである。

制御回路３６は三方弁３４を第２経路３２側に切り替える出力電流を出力するときは、ＲＯポンプ２８への出力電流を調整し、三方弁３４への出力電流を停止するときは、ＲＯポンプ２８へ所定の出力電流を出力する。ここで、三方弁３４及びこれに連動する第２三方弁７６が切り替わるには一定の時間を有するため、三方弁３４及び第２三方弁７６が切り替わる前にＲＯポンプ２８への出力電流を停止して一定時間後にＲＯポンプ２８へ所定の出力電流または調整された出力電流を出力している。これにより切り替え時の三方弁３４及び第２三方弁７６に処理水１４からの圧力等の負荷がかからないようにしている。また制御回路３６は処理水１４の第２経路３２の循環時の所定圧力を示すデータを有している。よって制御回路３６は圧力計６４から入力された圧力データに基づいて上記ＲＯポンプ２８の流量（圧力）を調整して、処理水１４が循環時の所定圧力以下となるように出力電流を調整することができる。

制御回路３６はタイマーが内蔵されＭＢＲ処理水ポンプ４８の駆動を一定の間欠運転時間（１８分）及び間欠停止時間（２分）のもとで間欠的に運転・停止させることができる。間欠停止時間は通常２分であるが、制御回路に接続された変更回路（不図示）を手動操作により駆動させて間欠停止時間を変更させることができる（例えば３時間）。そして制御回路３６はＭＢＲ処理水ポンプ４８の駆動の停止・開始の時間間隔より充分短い時間間隔のクロック周波数をベースとして内蔵されたシーケンスに従って各入力端子からのデータを適宜取得し、各データの組み合わせにより各出力端子への出力電流を適宜制御している。

上記識別データ、溶存酸素濃度範囲を示すデータ、及び循環時の所定圧力を示すデータは一定の規則に従って掛け合わされてひとつの複合データが構築されて制御回路３６に内蔵されたメモリ（不図示）に書き込まれ、制御回路３６は前記メモリ（不図示）から前記複合データを読み出して各データを解読するものとする。

以上の構成のもと、本実施形態に係る水処理方法、及び水処理装置の動作フローについて説明する。まずは被処理水のろ過のフローを説明する。図３に被処理水のろ過のフロー図を示す。制御回路３６に電源（不図示）を投入する。すると制御回路３６はメモリ（不図示）に格納された複合データを読み出してデータを解読し、制御回路３６により制御される各機器の駆動条件を取得する。そして入力された各機器からのデータを制御回路に内蔵されたシーケンスに従って取得し、メモリに格納された識別データ等と所定の入力端子から入力されたデータの内容を照合して、前記データに一致する識別データ等に付随する出力電流を出力している。そして制御回路３６は調整ポンプ５２、供給ポンプ５０、ＭＢＲ処理水ポンプ４８、及びＲＯポンプ２８を所定の出力でＯＮ（駆動）するとともに（工程１）、入力端子から処理槽水位データを取得し、これが水位Ｍ２を示す場合はＭＢＲ処理水ポンプ４８のＯＮを維持し同時にタイマーを駆動させＭＢＲ処理水ポンプ４８を間欠運転し（工程１）タイマーが間欠停止となったらＭＢＲ処理水ポンプ４８をＯＦＦとする（工程７）。また水位Ｈ２を示す場合はＭＢＲ処理水ポンプ４８のＯＮを維持し調整ポンプ５２をＯＦＦ（駆動停止）とする（工程２、工程５）。そして処理槽水位データが水位Ｌ２となるまでこの状態を維持し（工程３）、調整槽水位データが水位Ｌ１となるまで調整槽水位データを取得しつづける（工程４）。調整槽水位データが水位Ｌ１となったら調整ポンプ５２をＯＦＦとし（工程５）、処理槽水位データが水位Ｌ２となるまでこの状態を維持し（工程６）、処理槽水位データが水位Ｌ２となったらＭＢＲ処理水ポンプ４８をＯＦＦとする（工程７）。

ここで、被処理水１２の溶存酸素濃度の上昇は、ＭＢＲ処理水ポンプ４８がＯＮのときは生じないがＭＢＲ処理水ポンプ５２がＯＦＦとなった後に生じる。よって溶存酸素濃度の測定及びこれに伴う曝気装置１８の出力調整はＭＢＲ処理水ポンプ４８がＯＦＦになった後に行うことになる。一方、ＭＢＲ処理水ポンプ４８がＯＮになったあとはＭＦ膜４６の物理洗浄を促すため曝気装置１８の出力を所定の出力に戻す必要がある。

次に曝気装置１８の出力を下げる方向で調整し（工程８）、溶存酸素濃度を測定し（工程９）、被処理水１２の溶存酸素濃度が適正溶存酸素濃度範囲となるように溶存酸素濃度を繰り返し測定しつつ（工程９）、曝気装置１８の出力を調整する（工程８）。そして調整槽水位データが水位Ｈ１となるまでこの状態を維持し（工程１０）、水位Ｈ１となったら調整ポンプ５２をＯＮとする（工程１１）。このとき、溶存酸素濃度の低下は曝気装置１８の出力を低下させることのみならず、調整ポンプ５２がＯＮのままであるため、好気処理されていない被処理水１２が処理槽４２の好気槽４０にまで供給されることによっても低下することになる。よって今度は曝気装置１８の出力を上げる方向で調整し（工程１２）、溶存酸素濃度を測定し（工程１３）、被処理水１２の溶存酸素濃度が適正溶存酸素濃度範囲となるように溶存酸素濃度を繰り返し測定しつつ（工程１２）、曝気装置１８の出力を調整する（工程１３）。次にタイマーが間欠開始となり、かつ処理槽水位データが水位Ｍ２となるまでこの状態を維持し（工程１４）、両方の条件が満たされたらＭＢＲ処理水ポンプ４８をＯＮとし（工程１５）、全ポンプがＯＮとなる（工程１）。

次に処理水のろ過の及び循環のフローを説明する。図４に処理水のろ過及び循環のフロー図を示す。まず、ＭＢＲ処理水ポンプ４８がＯＮとなる（工程１）。このとき三方弁は第１経路側が開となるように切り替わる（工程２）。そして貯水槽水位データを取得し、水位Ｈ３となるまで、かつ三方弁３４が切り替わるまでこの状態を維持し（工程３）、両方の条件が満たされたらＲＯポンプ２８を所定の出力でＯＮとする（工程４）。このとき三方弁３４は第１経路側が開であり、これに連動する第２三方弁７６は第３経路側が開となっており、同様に背圧弁７２も加圧可能状態となっているため、処理水１４はＲＯ膜２６に加圧されてろ過され、濃縮水２２と二次処理水２４とに分離される。そして貯水槽水位データを取得し、水位Ｌ３となるまで上述の状態を維持し（工程５）、水位Ｌ３となったらＲＯポンプ２８をＯＦＦとする（工程６）。この時点でＭＢＲ処理水ポンプ４８がＯＮであれば（工程７）貯水槽水位データを取得し、水位Ｈ３となるまで待ち（工程３）、水位Ｈ３となったらＲＯポンプ２８を所定の出力でＯＮする（工程４）。

ここで、ＲＯポンプ２８の処理水の供給量は、ＭＢＲ処理水ポンプ４８の処理水の排出量よりも多いため、ＭＢＲ処理水ポンプ４８が間欠停止するとき（工程７）はＲＯポンプ２８も停止している。ＭＢＲ処理水ポンプ４８が間欠停止すると、三方弁３４を第２経路側に切り替える（工程８）。これにより処理水１４はＲＯ膜２６等を経由して循環することができる。

次に三方弁の切り替えのための一定時間が経過したのちＲＯポンプを駆動する（工程９）。このとき、三方弁３４は第２経路側が開であり、これに連動する第２三方弁７６は第２経路側が開となっており、同様に背圧弁７２も加圧解除状態となっているため、切り替え時にＲＯ膜２６近傍にあった濃縮水２２とＲＯポンプ２８により次々と供給される処理水１４は所定圧力の下、貯水槽２０、ＲＯ膜２６、フラッシングラインである第２経路３２を経由して循環することになる。

そして圧力計により圧力を測定し処理水の圧力が循環時の所定圧力以下か否かを判別し（工程１０）、循環時の所定圧力以下であれば、タイマーによりＭＢＲ処理水ポンプ４８が駆動するまでこの状態を維持し（工程１０、工程１）、循環時の所定圧力以上であれば、ＲＯポンプの出力を低下させ（工程１１）、処理水の圧力が循環時の所定圧力より低くなるまでＲＯポンプの圧力を下げ続け（工程１２、工程１１）、循環時の所定圧力以下であれば、タイマーによりＭＢＲ処理水ポンプ４８が駆動するまでこの状態を維持する（工程１０、工程１）。

処理水がＲＯ膜２６等を経由して循環しているときは、ＲＯ膜２６を流れる処理水１４に対して背圧弁７２に起因する圧力は解除されているが、ＲＯ膜２６において二次処理水（副二次処理水７８）が分離されることがある。さらにＲＯ膜２６を流れる処理水１４の圧力をＲＯポンプの出力の調整により減少させても副二次処理水７８が分離されることがある。しかし副二次処理水７８は第２三方弁７６によりフラッシングラインである第２経路３２に導かれるため、第２経路３２を流れる処理水１４は結果的に減少しないことになる。

このように水処理装置１０は、調整槽４４から被処理水１２を処理槽４２に供給し、被処理水１２を硝化処理及び脱窒処理して後段のＲＯ膜２６に対するＦＩ値の上昇を抑制しつつ間欠的にろ過して処理水１４を排出して貯水槽２０に供給し、貯水槽２０の水位に応じて処理水１４をＲＯ膜２６によりろ過して二次処理水２４を排出する経路、あるいは処理水１４をＲＯ膜２６を経由して循環する経路を選択して効率よく被処理水１２の処理を行うことができる。

したがって、本実施形態に係る水処理方法、及び水処理装置１０によれば、ＭＢＲ装置１６において被処理水１２のろ過が停止した場合に、すでに貯水された処理水１４をＲＯ膜２６を経由して循環させるので、ＲＯ膜２６の表面は処理水によるフラッシングが行われるため、ＲＯ膜の膜洗浄を行うことができ、ＦＩ値の上昇を抑制することができる。

ＭＢＲ装置１６で被処理水１２をろ過して得られる処理水１４の流量よりも、ＲＯ膜２６へ供給される処理水１４の流量が多いため、ＲＯ膜２６により処理水１４をろ過し続けると処理水１４が枯渇し、ＲＯ膜２６の膜表面に残留する処理水１４において微生物の繁殖等によりＲＯ膜２６が目詰まりを起こし、結果的にＦＩ値を上昇させることとなる。しかし本実施形態によれば、処理水１４を貯水する貯水槽２０の水位に応じて処理水１４をろ過する経路と、貯水された処理水１４をＲＯ膜２６を経由して循環させる経路とに切り替え可能であるため、ＲＯ膜２６に供給される処理水１４の枯渇を防止してＦＩ値の上昇を抑制することができる。

ＭＢＲ装置１６の被処理水１２のろ過が停止している間は、被処理水１２は曝気装置１８による曝気のみ行われている。この曝気によりＭＢＲ装置１６内の被処理水１２の溶存酸素濃度が上昇するため、前記被処理水１２のろ過が再開されたのちの処理水１４の溶存酸素濃度は高くなり、これによりＲＯ膜２６の膜面に微生物が繁殖しやすい状況等が発生し、結果的にＦＩ値が上昇することを発明者は見出した。しかし、本実施形態によれば、被処理水１２の溶存酸素濃度が高くなった場合は、曝気の出力を低下させ、溶存酸素濃度が低くなった場合には曝気の出力を元に戻すので、曝気によるＭＢＲ装置１６のＭＦ膜４６の物理洗浄を阻害することを防止しつつ、被処理水１２及び処理水１４の溶存酸素濃度の上昇を抑制してＦＩ値の上昇を抑制することができる。

処理水１４は、ＲＯ膜２６の膜面において加圧されてろ過されることにより、ＲＯ膜２６を透過しない濃縮水２２とＲＯ膜２６を透過する二次処理水２４とに分離されるが、処理水１４の加圧を解除してもＲＯ膜２６において副二次処理水７８がろ過される場合があり、これにより処理水１４を上述のように循環させても処理水１４が貯水される処理槽２０の水位が低下する。しかし本実施形態によれば、処理水１４の循環時において前記処理水１４の供給量を低下させるため、副二次処理水７８のろ過される量を抑制し、処理槽２０の水位の低下を抑制することができ、さらにろ過された副二次処理水７８を処理水１４の循環経路に戻すことで、処理水１４の循環時における処理水１４のロスをなくし、ＲＯ膜２６を経由して循環する処理水２６の枯渇を防止してＦＩ値の上昇を抑制することができる。

本願発明者は処理槽における処理水の溶存酸素濃度と、処理水のＲＯ膜に対するＦＩ値との関係を調査した。ＦＩ値とは、処理水中の懸濁物質がＲＯ膜への汚れにどれだけ影響を及ぼすかを定量化した指標であって、以下のように測定される。

まず、直径４７ｍｍ、膜の孔径０．４５μｍのＲＯ膜に対して処理水を２０６ｋＰａの加圧下でろ過する。そして、はじめの５００ｍｌをろ過に要した時間Ｔ１を測定し、続けてＴ分間（通常１５分）ろ過した後、さらに５００ｍｌをろ過するのに要した時間Ｔ２を測定する。こうしてＦＩ値［無次元の定数］は以下のように求められる。

図５に、様々な溶存酸素濃度［ｍｇ／ｌ］を有する処理水のＲＯ膜に対するＦＩ値を［数１］を用いて導出した結果を図中のプロットで示す。図中の縦軸がＦＩ値［無次元の定数］を表し、横軸が溶存酸素（ＤＯ）濃度［ｍｇ／ｌ］を表している。なお、溶存酸素濃度はＤＯメータにて測定した。図５に示すように、処理水において溶存酸素濃度が高いほど、ＦＩ値が高くなるだけでなくバラつきが多くなるが、溶存酸素濃度が小さいほど、ＦＩ値が低くなるだけでなくバラつきも小さくなる。これは溶存酸素濃度を高くすると、ＲＯ膜に付着する溶存酸素濃度を呼吸する微生物が繁殖し、逆に溶存酸素濃度を低くすると前記微生物の繁殖が抑制されることが考えられる。よって、処理水のＦＩ値は溶存酸素濃度を変化させることにより、図５の図中に描かれた直線に囲まれた範囲で分布するものと考えられる。

一方、本実施形態においては、処理水のＦＩ値は２を超えない程度の水準が望ましい。したがって、図中に描かれた直線を溶存酸素濃度の低い領域に外挿すると、溶存酸素濃度が０．５ｍｇ／ｌ以下であれば、ＦＩ値の上限が２程度に抑えられる。したがって、溶存酸素濃度を上記の値に維持することで、ＲＯ膜に良好なＦＩ値をもつ処理水を供給することができ、ＲＯ膜の処理能力及び、寿命を向上させることができると考えられる。

また本実施形態において、処理水１４をＲＯ膜２６でろ過する際、ＲＯポンプ２８は処理水１４に対して所定圧力として１０００〜１２００ｋｐａ程度の圧力を与え、処理水１４をフラッシングラインである第２経路３２を循環させているときの所定圧力は３００ｋｐａ程度の圧力としており、フラッシングを効率よく行うとともに、処理水１４の圧力を低下させて副二次処理水７８の分離を抑制している。なお、副二次処理水７８が分離されるか否かはＲＯ膜２６の性能に依存するが、副二次処理水７８の分離が起きない場合は、第２三方弁７６は省略することができる。

本実施形態おいて、タイマーは間欠駆動時間を１８分、間欠停止時間を２分としてこれを交互に繰りかえすことを想定し、手動による駆動停止時間は３時間程度を想定しているが、これらに限定されることはなく使用環境に応じて自由に時間間隔を変更できることは言うまでもなく、また上述の適正溶存酸素濃度範囲及び被処理水１２に与える圧力も上記の値に限定されず、使用環境に応じて自由に変更できることは言うまでもない。

間欠的に駆動するＭＢＲ装置と後段のＲＯ膜からなる水処理においてもＲＯ膜に対するＦＩ値の上昇を抑制できる水処理方法、及び水処理装置として利用できる。

本実施形態の水処理装置の概略図である。本実施形態の水処理装置の制御回路の概略図である。本実施形態の水処理装置における被処理水のろ過のフロー図である。本実施形態の水処理装置における処理水のろ過及び循環のフロー図である。処理水の溶存酸素濃度と、処理水のＲＯ膜に対するＦＩ値との関係を示す図である。

符号の説明

１０………水処理装置、１２………被処理水、１４………処理水、１６………ＭＢＲ装置、１８………曝気装置、２０………貯水槽、２２………濃縮水、２４………二次処理水、２６………ＲＯ膜、２８………ＲＯポンプ、３０………第１経路、３２………第２経路、３４………三方弁、３６………制御回路、３８………嫌気槽、４０………好気槽、４２………処理槽、４４………調整槽、４６………ＭＦ膜、４８………ＭＢＲ処理水ポンプ、５０………供給ポンプ、５２………調整ポンプ、５４………微細目スクリーン、５６………第１水位計、５８………第２水位計、６０………ＤＯメータ、６２………第３水位計、６４………圧力計、６６………処理水導入口、６８………濃縮水排出口、７０………二次処理水排出口、７２………背圧弁、７４………分岐経路、７６………第２三方弁、７８………副二次処理水、８０………第３経路。

Claims

被処理水を曝気しつつ間欠的にろ過して得られる処理水を貯水し、貯水された前記処理水をＲＯ膜に供給してろ過する水処理方法であって、
前記被処理水のろ過を間欠停止したのち貯水された前記処理水を前記ＲＯ膜を経由して循環させ、
前記被処理水のろ過を間欠開始したのち前記処理水をろ過することを特徴とする水処理方法。
被処理水を曝気しつつ間欠的にろ過して得られる処理水を貯水し、貯水された前記処理水をＲＯ膜に供給してろ過する水処理方法であって、
前記処理水のろ過により貯水された前記処理水の水位が低くなった場合は前記処理水を前記ＲＯ膜を経由して循環させ、前記被処理水のろ過を間欠開始して貯水された前記処理水の水位が高くなった場合は、前記処理水をろ過することを特徴とする水処理方法。
前記被処理水の曝気量は、前記被処理水の溶存酸素濃度が高くなった場合には低くし、前記溶存酸素濃度が低くなった場合には元に戻すことを特徴とする請求項１または２に記載の水処理方法。
前記処理水の前記ＲＯ膜への流量は、前記処理水の循環時において低下させ、前記処理水のろ過時において元に戻すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水処理方法。
前記処理水の循環時に前記処理水がろ過されて得られる副二次処理水は、前記処理水に戻すことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水処理方法。
被処理水を間欠的にろ過して処理水を排出するＭＢＲ装置と、
前記被処理水を曝気する曝気手段と、
前記処理水をろ過して濃縮水と二次処理水とに分離するＲＯ膜と、
前記処理水を貯水する貯水槽と、
貯水された前記処理水を前記ＲＯ膜に供給するポンプと、
一端が前記ＲＯ膜の濃縮水排出側に接続され、切り替え端が前記濃縮水を排出する第１経路と、貯水された前記処理水を前記ＲＯ膜を経由して循環させる第２経路とにそれぞれ接続され、前記第１経路及び前記第２経路とを相互に切り替え可能な三方弁と、
前記被処理水のろ過を間欠停止したのち前記三方弁を前記第２経路側に切り替え制御し、前記被処理水のろ過の間欠開始したのち前記三方弁を第１経路側に切り替え制御する制御手段と、を有することを特徴とする水処理装置。
被処理水を間欠的にろ過して処理水を排出するＭＢＲ装置と、
被処理水を曝気する曝気手段と、
前記処理水を貯水する貯水層と、
前記処理水をろ過して濃縮液と二次処理水とに分離するＲＯ膜と、
貯水された前記一次処理水を前記ＲＯ膜に供給するポンプと、
一端が前記ＲＯ膜の濃縮液排出側に接続され、切り替え端が前記濃縮水を排出する第１経路と、貯水された前記処理水を前記ＲＯ膜を経由して循環させる第２経路とにそれぞれ接続され、前記第１経路及び前記第２経路とを相互に切り替え可能な三方弁と、
前記処理水のろ過により前記貯水槽の水位が低くなった場合に前記三方弁を前記第２経路側に切り替え制御し、前記循環により前記貯水槽の水位が高くなった場合に前記三方弁を第１経路側に切り替え制御する制御手段と、を有することを特徴とする水処理装置。
前記ＭＢＲ装置には、前記被処理水の溶存酸素濃度を測定するＤＯメータが配設されるとともに、前記制御手段は、前記ＤＯメータに接続され、溶存酸素濃度が高くなった場合には前記曝気装置の出力を低下させ、前記溶存酸素濃度が低くなった場合には前記曝気装置の出力を元に戻す制御を行うことを特徴とする請求項６または７に記載の水処理装置。
前記制御手段は、前記ポンプに接続されるとともに、前記制御手段は、前記被処理水のろ過を間欠停止したのち前記ポンプの出力を低下させ、前記被処理水のろ過を間欠開始したのち前記ポンプの出力を元に戻す制御を行うことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載の水処理装置。
前記ＲＯ膜の二次処理水排出側には、一端が前記二次処理水排出側に接続され、切り替え端が前記二次処理水を排出する第３経路と前記第２経路に接続する分岐経路とにそれぞれ接続され、前記第３経路及び前記分岐経路とを相互に切り替え可能な第２三方弁が配設されるとともに、前記制御手段は、前記三方弁の第２経路側への切り替え時に前記第２三方弁を前記分岐経路側に切り替え制御し、前記三方弁の第１経路への切り替え時に第２三方弁を第３経路側に切り替え制御することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の水処理装置。