JP7149702B2 - 排水処理方法と排水のリサイクル方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、下水処理場,下水高度処理施設,浄水場、浄水高度処理施設、及び、高度処理を行うためのオゾン発生機を有する水処理施設群において、下水処理から流出する処理水を高度処理し中水とするため、下水処理で余剰となる空気量を前記下水高度処理施設のオゾン発生機用空気に利用することを特徴とする水処理システムの発明が記載されている(請求項1)。
前記排水処理装置が、
原水タンク(1)が汚水処理場の処理水を貯水するタンクであり、
原水タンク(1)とUF膜モジュール(2)の原水供給口が、UF膜ポンプ(21)と第1開閉バルブ(31)が設置された原水ライン(11)で接続され、
UF膜モジュール(2)のろ過水出口とろ過水タンク(3)が、第2開閉バルブ(32)が設置されたろ過水ライン(12)で接続され、
UF膜モジュール(2)の濃縮水出口と原水ライン(11)が、循環ポンプ(22)と第3開閉バルブ(33)が設置された濃縮水ライン(13)で接続されており、
さらにUF膜モジュール(2)、濃縮水ライン(13)および第1開閉バルブ(31)とUF膜モジュール(2)の間の原水ライン(11)およびUF膜モジュール(2)からなる循環ラインを有しており、
前記排水処理方法が、
UF膜ポンプ(21)を作動させ、第1開閉バルブ(31)、第2開閉バルブ(32)および第3開閉バルブ(33)を開けた状態で、原水タンク(1)内の原水を原水ライン(11)からUF膜モジュール(2)に供給して処理し、ろ過水と濃縮水を得る工程、
前記ろ過水をろ過水ライン(12)からろ過水タンク(3)に送って貯水する工程、および
前記濃縮水を濃縮水ライン(13)から原水ライン(11)に戻す工程を有しており、
さらにUF膜モジュール(2)のろ過運転を停止するとき、循環ポンプ(22)を作動させ、
第1開閉バルブ(31)および第2開閉バルブ(32)を閉じ、第3開閉バルブ(33)を開けた状態で前記循環ライン内の原水を循環させる工程を有している、排水処理方法と、それを使用した排水のリサイクル方法を提供する。
図1により本発明の排水処理方法で使用する排水処理装置を説明する。
原水タンク1は、下水処理場または屎尿処理場を含む汚水処理場の処理水を貯水するタンクであり、汚水処理水ライン10から処理水が送られる。
前記原水は、生物処理した処理水が温水であることを利用して、給湯熱源、空調熱源として一次利用した残りの処理水であってもよい。
原水タンク1には、必要に応じてレベルセンサー、温度センサー、攪拌機、紫外線殺菌ランプなどを取り付けることができる。
原水ライン11は、原水タンク1に接続された第1原水ライン11aと、第1原水ライン11aとUF膜モジュール2の原水供給口を接続する第2原水ライン11bを有している。
第1原水ライン11aには、UF膜ポンプ21と第1開閉バルブ31が設置されている。
ろ過水ライン12は、UF膜モジュール2のろ過水出口と接続された第1ろ過水ライン12aと、第1ろ過水ライン12aとろ過水タンク3を接続する第2ろ過水ライン12bを有している。第2ろ過水ライン12bには、第2開閉バルブ32が設置されている。
ろ過水タンク3には、必要に応じてレベルセンサー、温度センサー、攪拌機、紫外線殺菌ランプなどを取り付けることができるが、これらの中でも水位を検知するためのレベルセンサーを取り付けることが好ましい。
濃縮水ライン13には、循環ポンプ22と第3開閉バルブ33が設置されている。
ろ過水タンク3と逆圧洗浄ポンプ23は、第4開閉バルブ34が設置された第1逆圧洗浄水ライン14で接続され、逆圧洗浄ポンプ23とろ過水ライン12は、第2逆圧洗浄水ライン15で接続されている。これによりろ過水タンク3とUF膜モジュール2のろ過水出口は、第1逆圧洗浄水ライン14、第2逆圧洗浄水ライン15およびろ過水ライン12(第1ろ過水ライン12a)で接続されている。
循環ラインは、第1開閉バルブ31、第3開閉バルブ33、第5開閉バルブを開閉操作することで、閉鎖系の循環ラインにすることができる。
図1に示す排水処理装置を使用した排水処理方法を説明する。
UF膜ポンプ21を作動させ、第1開閉バルブ31、第2開閉バルブ32および第3開閉バルブ33を開け、第5開閉バルブ35を閉じた状態で、原水タンク1内の原水を原水ライン11からUF膜モジュール2に供給して処理し、ろ過水と濃縮水を得る。ろ過運転時には、必要に応じてUF膜ポンプ21と共に循環ポンプ22を作動させることができる。
UF膜モジュール2では、クロスフローろ過を実施する。原水は、UF膜(中空糸膜)面に平行に流されることでろ過され、ろ過水はUF膜(中空糸膜)の内部に入った後、ろ過水出口からろ過水ライン12(第1ろ過水ライン12a)に入り、濃縮水は濃縮水出口から濃縮水ライン13に入る。
原水内に一般細菌、大腸菌などの細菌が存在している場合でも、UF膜モジュール2で分離されるため、ろ過水内には細菌は含まれない。
ろ過水タンク3に貯水されたろ過水は、採取ライン18から中水として採取して、トイレの洗浄水、樹木や花壇の散水用などとして利用することができる。
その後、逆圧洗浄水はろ過水ライン12(第1ろ過水ライン12a)からUF膜モジュール2のろ過水出口に供給し、原水供給口から排出する。この逆圧洗浄によりUF膜(中空糸膜)は膜内部から膜外部に圧力が加えられるため、膜面に付着していた懸濁質が除去され、ろ過性能が回復される。
逆圧洗浄後の洗浄排水は、第5開閉バルブ(三方バルブ)35を開けた状態で、第1排水ライン16と第2排水ライン19から下水として排水する。洗浄排水は、再度汚水処理場に送られ、処理水の一部は本発明の排水処理方法の原水として使用される。
原水(汚水処理場の処理水)中には、水生生物の卵や幼虫などが混入していることが多く、例えば、ユスリカの卵(ゼリー状の卵)、ユスリカの幼虫、ミズムシの卵、ミズムシの幼虫、ミジンコなどが混入していることが多い。
このように卵や幼虫などが含まれていると、ろ過運転が停止されている間にUF膜モジュール2内で繁殖してしまい、翌朝、ろ過運転を再開したとき、UF膜自体が目詰まりを生じてろ過性能が著しく低下したり、逆圧洗浄の回数を増加させたりする必要があるほか、UF膜の交換寿命を短くすることにもなる。
循環ラインにおける循環流量は、UF膜モジュール2における膜内線速が0.1~0.3m/secになる範囲が好ましい。
このような循環運転を実施することで、ろ過運転停止中においてUF膜モジュール2内にて水生生物が繁殖することを抑制することができる。
例えば、ろ過水タンク3に取り付けたレベルセンサーによって、ろ過水タンク3が所定の水位(満水またはそれに近い状態)に到達するとろ過運転が自動停止された後、循環運転が自動的に開始され、ろ過水タンク3が所定の水位(満水またはそれに近い状態よりも低い水位)を下回ると循環運転が自動的に停止された後、ろ過運転が自動的に再開されるようにすることができる。
また同様の目安にしたがって作業員が操作することで、ろ過運転と循環運転を切り替えることもできる。
本発明の排水のリサイクル方法は、上記した排水処理方法を利用した排水のリサイクル方法である。
汚水処理場で処理した後の処理水(原水)は、必要に応じて一次利用し、一次利用しなかった水の一部は、図1に示す原水タンク1に送って貯水して、本発明の排水処理方法を実施してろ過水を得る。
ろ過水タンク3内のろ過水は大規模施設のトイレ洗浄水を含む中水として利用し、トイレの洗浄排水は下水道を経て汚水処理場に戻す。
大規模施設とは、例えば、売り場の合計床面積が1万m2以上である大規模商業施設、それと同等以上の面積を持つ大規模娯楽施設、大規模オフィスビル(複数のオフィスビル)、学校、病院などの複数の各種施設の組み合わせなどである。
大規模施設では、昼間は多数の人がいるため、トイレの使用回数も多くなり、トイレの洗浄水の使用量も多くなる。このトイレの洗浄水として水道水を使用することは水資源の無駄となるが、ろ過水(中水)を使用することで水資源を節約することができる。
また大規模施設では、夜間は殆ど人がいなくなるため、トイレも殆ど使用されなくなる。このため、ろ過水も必要なくなるため、ろ過運転を停止することになる。その間に本発明の排水処理方法を実施することで、ろ過運転停止中において水生生物が繁殖することが抑制できるため、翌朝からろ過水タンクのろ過水をトイレ洗浄水として利用することができ、ろ過運転も速やかに再開でき、消費したろ過水を補給することができる。
なお、ろ過運転と循環運転の切り替えを自動で実施すると、大規模商業施設、大規模娯楽施設などが昼間に臨時休業されたときでも対応が容易であるため好ましい。
図1に示す排水処理装置を使用して、排水処理方法を実施した。
(原水)
供給原水:下水処理場の処理水
水温:15-35℃
濁度:0.5-2.0NTU
水生生物類:処理水500ml中にミジンコ、ミズムシ、ユスリカの幼虫を確認した。
UF膜モジュール:FZ50-AC-FUC1582,ダイセン・メンブレン・システムズ(株)の中空糸膜モジュール
UF膜モジュールの本数:6本(並列配置)
原水タンク容量:10m3
ろ過水タンク容量:150m3
ろ過時間:60分
逆圧洗浄時間:1分
ろ過流量:5-10m3/h
逆圧洗浄水流量:60-70m3/h
運転時間:12-20時間(平均14時間)/日
その結果、6ヶ月経過後において、UF膜モジュールの膜間差圧(UF膜モジュールの原水供給口とろ過水出口における圧力差)は、運転開始当初の20kPaから40kPaに上昇した。
なお、本発明の排水処理方法を適用する前の循環運転をしない場合(6ヶ月間)の膜間差圧は、運転開始当初の20kPaから120kPaに上昇した。
これらの結果から、ろ過運転停止時において循環運転を実施した本発明の排水処理方法における効果の顕著性が確認できた。
2 UF膜モジュール
3 ろ過水タンク
4 薬液タンク
10 汚水処理水ライン
11 原水ライン
11a 第1原水ライン
11b 第2原水ライン
12 ろ過水ライン
12a 第1ろ過水ライン
12b 第2ろ過水ライン
13 濃縮水ライン
14 第1逆圧洗浄水ライン
15 第2逆圧洗浄水ライン
17 薬液供給ライン
18 ろ過水採水ライン
19 排水ライン
21 UF膜ポンプ
22 循環ポンプ
23 逆圧洗浄ポンプ
31~35 第1開閉バルブ~第5開閉バルブ
Claims (4)
- 原水タンク(1)、UF膜モジュール(2)およびろ過水タンク(3)を有する排水処理装置を使用した排水処理方法であって、
前記排水処理装置が、
原水タンク(1)が汚水処理場の処理水を貯水するタンクであり、
原水タンク(1)とUF膜モジュール(2)の原水供給口が、UF膜ポンプ(21)と第1開閉バルブ(31)が設置された原水ライン(11)で接続され、
UF膜モジュール(2)のろ過水出口とろ過水タンク(3)が、第2開閉バルブ(32)が設置されたろ過水ライン(12)で接続され、
UF膜モジュール(2)の濃縮水出口と原水ライン(11)が、循環ポンプ(22)と第3開閉バルブ(33)が設置された濃縮水ライン(13)で接続されており、
さらにUF膜モジュール(2)、濃縮水ライン(13)および第1開閉バルブ(31)とUF膜モジュール(2)の間の原水ライン(11)およびUF膜モジュール(2)からなる循環ラインを有し、前記循環ラインに水冷却器が接続されていないものであり、
前記排水処理方法が、
UF膜ポンプ(21)を作動させ、第1開閉バルブ(31)、第2開閉バルブ(32)および第3開閉バルブ(33)を開けた状態で、原水タンク(1)内の原水を原水ライン(11)からUF膜モジュール(2)に供給して処理し、ろ過水と濃縮水を得る工程、
前記ろ過水をろ過水ライン(12)からろ過水タンク(3)に送って貯水する工程、および
前記濃縮水を濃縮水ライン(13)から原水ライン(11)に戻す工程を有しており、
さらにUF膜モジュール(2)のろ過運転を停止するとき、循環ポンプ(22)を作動させ、第1開閉バルブ(31)および第2開閉バルブ(32)を閉じ、第3開閉バルブ(33)を開けた状態で前記循環ライン内の原水を膜内線速0.1~0.3m/secで循環させる工程を有しており、前記原水には洗浄のための界面活性剤は添加せず、前記循環ライン内の原水は殺菌処理せず冷却しない、排水処理方法。 - ろ過運転を停止して逆圧洗浄を実施する工程を有しており、前記逆圧洗浄工程が、40~80分間のろ過運転ごとに0.5~5分間実施するものである、請求項1記載の排水処理方法。
- 前記排水処理装置が、ろ過水タンク(3)に水位を検知するためのレベルセンサーが取り付けられており、ろ過水タンク(3)が所定の水位に到達するとろ過運転が自動的に停止された後、循環運転が自動的に開始され、ろ過水タンク(3)が所定の水位を下回ると循環運転が自動的に停止された後、ろ過運転が自動的に再開されるように設定されているものである、請求項1または2記載の排水処理方法。
- 請求項1~3のいずれか1項記載の排水処理方法を利用した排水のリサイクル方法であって、
原水タンク(1)の原水が汚水処理場の処理水であり、
ろ過水タンク(3)内のろ過水を大規模施設のトイレ洗浄水を含む中水として利用し、
トイレの洗浄排水は下水道を経て汚水処理場に戻す、排水のリサイクル方法。
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