JP5779251B2 - 造水システム - Google Patents
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Description
この種の造水システムにおいて、第1半透膜及び第2半透膜では、半透膜装置圧損が所定値に達すると各半透膜(逆浸透膜)を薬品洗浄して付着した水処理微生物を除去していた。尚、半透膜装置圧損とは、半透膜装置における流入水圧力から濃縮水圧力を引き算した値をいう。
尚、殺菌剤は、次亜塩素酸などの遊離塩素系殺菌剤、クロラミンなどの結合塩素系殺菌剤、DBNPA(2,2−ジブロモ−3−ニトリロプロピオンアミド)などの臭素系殺菌剤、硫酸などの酸、NaOHなどのアルカリから選ばれる少なくとも1以上の殺菌剤が好ましい。また、結合塩素系殺菌剤、臭素系殺菌剤、酸、アルカリから選ばれる少なくとも1以上の殺菌剤を使用する場合は、殺菌剤注入後の処理水をそのまま第1半透膜装置9に供給しても第1半透膜8を損傷しないので、前記還元剤を注入せずに供給することがさらに好ましい。
膜分離活性汚泥槽7では、供給された原水を活性汚泥に接触させた後、膜分離部でろ過して生物処理水を活性汚泥から分離し、生物処理水を後段の第1半透膜装置9に供給する。ここにおいて、膜分離活性汚泥槽7は、生物処理による有機物分解と、膜などによる固液分離機能を有し、固形分が少ない生物処理水を得られる機能を有するものであれば、形態は特に限定しない。例えば、活性汚泥によって生物処理したのちに重力沈殿によって固液分離し、上澄水をUF膜や精密濾過膜(MF膜)などによって処理しても良い。
但し、殺菌剤注入部12による殺菌剤注入時には、第1半透膜装置9の濃縮水は海水処理部5に混合させない方が好ましい。殺菌剤注入時には、第1半透膜装置9の濃縮水に微生物の死骸が多く含まれていると考えられ、それを海水処理部5に供給するのは好ましくないからである。
また、第1半透膜8及び第2半透膜14としては、芳香族ポリアミド等のポリアミドまたは三酢酸セルロースを成分として含むものや、これらの成分から構成されるものを用いることができる。
したがって、疎水性の微生物(遊離微生物)を敢えて付着し易く設計した第1半透膜8に三酢酸セルロースを成分として含むもの(または当該成分から構成されるもの)を適用した場合、膜に付着した微生物を非常に効果的に殺菌できる遊離塩素系殺菌剤を使用できるため、バイオファウリング抑制効果を高めることができる。
例えば、スパイラル型のエレメントは、図4のように、半透膜(分離膜41)だけでなく、原水42を分離膜41表面へ供給する供給側流路材43、および、分離膜41から透過した透過水44を中心管45へと導くための透過側流路材46が、透過水44を集水・送液する中心管45の周囲に巻き付けられた構造となっている。このスパイラル型のエレメントに原水42を供給することにより、原水42を透過水44と濃縮水47とに分離することができる。
疎水性微生物であるMycobacterium strain BT12−100株をR2A培地にて前培養した後、放射性同位体Na2 35SO4を含んだ滅菌済みMS培地(蒸留水1Lあたり、1.0gマニトール、0.75gNa2HPO4、0.75gK2HPO4、1.0gNH4Cl、0.01gMgSO4・7H2O、0.01gCaCl2・2H2O、1mgFeSO4・7H2O、1mgZnSO4・7H2O、1mgMnSO4・4H2O)にて、回転振とう機(200rpm、28℃)で72時間培養する。遠心分離とウォッシング(上記MS培地からマニトールを除いた滅菌済みMS緩衝液で)を2回行うことで、微生物を回収し、滅菌済みMS緩衝液中に再懸濁させる。このとき、懸濁液中の微生物の濃度が5×109〜10[Cell/mL]であることを、DAPI染色後の蛍光顕微鏡観察にてダイレクトカウンティングすることで確認する。上記濃度の範囲外ならば、再度遠心分離や滅菌済みMS緩衝液を加えることで調整する。調整した微生物懸濁液(このときの菌体濃度をC0[Cell/mL]とする)中の放射性同位体壊変毎分(DPM)[DPM/mL]を液体シンチレーションカウンター(LSC)にて計測する(このときのDPMをDPM0[DPM/mL]とする)。
半透膜のB/F比は以下の方法で決定する。まず、滅菌済みのスクリューキャップ付きプラスチックチューブの底部をカットし、カット面に評価対象とする半透膜を、膜機能層がプラスチックチューブ内部側となるように設置・固定する。このとき、プラスチックチューブ内部の膜面積をA[cm2]とする。プラスチックの内部、及び半透膜を滅菌済みの純水もしくはRO透過水で、10回以上洗浄する。このとき、膜の設置で洗浄水の漏洩がないことを確認する。容器内に一定量の滅菌済みMS緩衝液を加え、さらに、上記にて調整した微生物懸濁液(v[mL])を、微生物濃度が1×108〜5×108[Cell/mL]となるように加える。このときの容器内液量をV1[mL]とする(このとき、v/A=2.4〜2.5とする)。スクリューキャップで蓋をし、回転振とう機(200rpm、28℃)で5時間培養する。その後、容器内液体を廃棄し、5.0mLのMS緩衝液で膜を2回リンスし、膜を取り出す。取り出した膜を所定量のDPM測定専用溶液V2[mL]に浸漬し、DPMを前述と同様にLSCで計測する(このときのDPMをDPM2[DPM/mL]とする)。
ここで、下式に従って、B/F比(=遊離微生物数F中で、膜に結合する微生物数Bの割合)を算出する。
B/F=(DPM2×V2)/(DPM0×v)
ここで、下式に従って、B/F比を算出する。
B/F=(DPM0−DPM3)/(DPM0)
この図2のグラフから明らかなように、第1半透膜装置9及び第2半透膜装置13では半透膜装置圧損が所定に達したところで、矢印Aで示すように、各半透膜の薬品洗浄を行った。矢印Aは、薬品洗浄後による半透膜装置圧損の低下を示している。
本実施の形態において、第1半透膜8及び第2半透膜14の選定は、微生物の付着し易さをB/F比で比較することにより、客観的に且つ容易にできた。
B/F比が0.01以下のものは低バイオファウリング膜(例えば、東レ株式会社製の型番TML20)として通常の半透膜と区別する場合があるが、上述した実施の形態から明らかなように、第1半透膜8にB/F比が0.01よりも大きい通常の半透膜を使用した結果、第1半透膜にB/F比が0.01以下の低バイオファウリング膜を使用した図3の比較例と比較して、第2半透膜14の洗浄頻度及び交換頻度を低減できた。
このような構成により、微生物が原因となる第2半透膜14の半透膜装置圧損の上昇を抑制することができ、その結果、第2半透膜14の洗浄回数および交換回数をさらに低減させることができる。
なお、微生物トラップ用フィルターは、微生物を捕らえることができるフィルターであれば、形態は特に限定しない。
3 下水処理部
5 海水処理部
8 第1半透膜
9 第1半透膜装置
13 第2半透膜装置
14 第2半透膜
41 半透膜(分離膜)
42 原水
43 供給側流路材
44 透過水
45 中心管
46 透過側流路材
47 濃縮水
Claims (14)
- 有機性排水を生物処理した生物処理水を第1半透膜でろ過水と濃縮水とに分離する第1半透膜装置と、該第1半透膜装置の濃縮水を海水に混合して第2半透膜でろ過する第2半透膜装置とを備える造水システムにおいて、該第1半透膜装置および該第2半透膜装置は、それぞれ1以上の半透膜エレメントを収容しており、該第1半透膜装置に用いる半透膜エレメントは、微生物の付着し易さが該第2半透膜エレメントよりも大きいことを特徴とする造水システム。
- 有機性排水を生物処理した生物処理水を第1半透膜でろ過水と濃縮水とに分離する第1半透膜装置と、該第1半透膜装置の濃縮水を海水に混合して第2半透膜でろ過する第2半透膜装置とを備える造水システムにおいて、該第1半透膜は、微生物の付着し易さが該第2半透膜よりも大きいことを特徴とする造水システム。
- 前記生物処理水に殺菌剤を間欠的に注入することを特徴とする請求項1または2に記載の造水システム。
- 前記第1半透膜装置の濃縮水と海水との混合水に殺菌剤を注入することを特徴とする請求項1または2に記載の造水システム。
- 前記殺菌剤が、遊離塩素系殺菌剤、結合塩素系殺菌剤、臭素系殺菌剤、酸、アルカリから選ばれる少なくとも1以上の殺菌剤であることを特徴とする請求項3に記載の造水システム。
- 前記生物処理水に殺菌剤を注入し、前記第1半透膜装置の濃縮水と海水との混合水に殺菌剤を注入するとともに、該生物処理水に注入する殺菌剤に対し、該混合水に注入する殺菌剤の注入頻度、注入量、または注入濃度が大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の造水システム。
- 前記殺菌剤注入時に、前記第1半透膜装置の濃縮水の少なくとも一部を、前記第2半透膜装置に供給するための海水に混合しないこと、または、該濃縮水と海水との混合水の少なくとも一部を前記第2半透膜に供給しないことを特徴とする請求項3に記載の造水システム。
- 前記第1半透膜および前記第2半透膜の少なくとも一方が、ポリアミドまたは三酢酸セルロースを成分として含んだ半透膜であり、かつ、前記微生物が疎水性微生物であることを特徴とする請求項1または2に記載の造水システム。
- 前記第1半透膜が、三酢酸セルロースを成分として含んだ半透膜であることを特徴とする請求項8に記載の造水システム。
- 前記疎水性微生物が、Mycobacterium属細菌であることを特徴とする請求項8に記載の造水システム。
- 前記微生物の付着し易さが、一定数の微生物を前記第1半透膜、前記第2半透膜、前記第1半透膜エレメントあるいは前記第2半透膜エレメントに接触させたときに、それぞれ該第1半透膜、該第2半透膜、該第1半透膜エレメントあるいは該第2半透膜エレメントに付着する微生物数(B)の前記一定数の微生物数(F)に対する割合であるB/F比の大きさであることを特徴とする請求項1または2に記載の造水システム。
- 前記第1半透膜エレメントのB/F比が、前記第2半透膜エレメントのB/F比の2倍以上であること、あるいは、前記第1半透膜のB/F比が、前記第2半透膜のB/F比の2倍以上であることを特徴とする請求項11に記載の造水システム。
- 前記第1半透膜装置の濃縮水中の微生物を該濃縮水から分離する微生物トラップ用フィルターを備えることを特徴とする請求項1または2に記載の造水システム。
- 前記第1半透膜装置の濃縮水を海水に混合した後であって、前記第2半透膜でろ過する前に、前記第1半透膜装置の濃縮水と海水との混合水を限外ろ過する限外ろ過装置を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の造水システム。
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