JPWO2003022748A1

JPWO2003022748A1 - Water treatment system and water treatment method

Info

Publication number: JPWO2003022748A1
Application number: JP2003526831A
Authority: JP
Inventors: 規孝柴田; 彦喜金山
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-09-07
Filing date: 2002-09-06
Publication date: 2004-12-24
Also published as: WO2003022748A1

Abstract

本発明は、原水中の微生物などの固形物を膜面で捕捉して除去するとともに、膜分離では除去し難い対象物を捕捉剤で捕らえて処理するに際し、使用済みの捕捉剤を大量に発生させることなく、低コストで効率的に処理することを目的とし、原水中の対象物を捕捉剤で捕捉する捕捉装置を２段以上備えた多段捕捉装置と、前記原水を膜分離して原水中の固形物を除去する膜分離装置と、前記多段捕捉装置の後段側の捕捉装置で使用した捕捉剤を、前段側の捕捉装置に移送する捕捉剤位相装置とを有する水処理システム、ならびにこれを利用した水処理方法に関するものである。The present invention captures and removes solid matter such as microorganisms in raw water on the membrane surface, and generates a large amount of used capture agent when capturing and processing objects that are difficult to remove by membrane separation. A multi-stage capture device provided with two or more capture devices for capturing an object in raw water with a capture agent with the aim of efficiently treating the raw water at a low cost without causing the raw water to undergo membrane separation. A water treatment system having a membrane separation device for removing solid matter, a capture agent used in a capture device on the subsequent stage of the multi-stage capture device, and a capture agent phase device for transferring the capture agent to a capture device on the preceding stage. It relates to the water treatment method used.

Description

技術分野
本発明は、生活排水、工業廃水などの汚水処理に使用する水処理システムおよび水処理方法に関する。
背景技術
生活排水、工業廃水などの汚水には、ＢＯＤで表される有機性物質や、アンモニア性窒素に代表される窒素含有物質などが含まれている。このような汚水の処理としては、微生物を使用して嫌気処理と好気処理とを行う生物学的処理や、このような生物学的処理に原水中の固形物を膜面で捕らえて除去する膜分離を組み合わせた方法などが実施されている。
また、最近ではこのような方法の他に、原水中のリン、アンモニア性窒素など膜分離では除去しにくい対象物を吸着剤などの捕捉剤で捕らえる処理と、膜分離とを併用する汚水処理システムも検討されている。
しかしながら、原水中の対象物を吸着剤などの捕捉剤で十分に捕らえるためには捕捉剤を大量に使用する必要があり、捕捉剤のコストが高まる傾向にあった。また、このような処理の後には、使用済みの捕捉剤が大量に発生するという廃棄物処理の問題もあった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、原水中の微生物などの固形物を膜面で捕らえて除去するとともに、原水中のリン、アンモニア性窒素などの膜分離では除去しにくい対象物を捕捉剤で捕らえて処理する場合において、使用済みの捕捉剤を大量に発生させることなく、低コストで、効率的に処理できる水処理システムおよび水処理方法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明の水処理システムは、原水中の対象物を捕捉剤で捕捉する捕捉装置を２段以上備えた多段捕捉装置と、前記原水を膜分離して原水中の固形物を除去する膜分離装置と、前記多段捕捉装置の後段側の捕捉装置で使用した捕捉剤を、前段側の捕捉装置に移送する捕捉剤移送装置とを有することを特徴とする。
前記捕捉剤移送装置は、２段目以降の各捕捉装置で使用した捕捉剤を、それぞれ１つ前の段の捕捉装置に移送することが好ましい。
前記各捕捉装置は、前記原水と前記捕捉剤とを接触させる処理水槽を具備し、前記膜分離装置は、前記多段捕捉装置の後に備えられていることが好ましい。
または、前記各捕捉装置は、前記原水と前記捕捉剤とを接触させる処理水槽を具備し、前記膜処置装置は浸漬型膜分離装置であって、最後段の処理水槽中に備えられていることが好ましい。
本発明の水処理方法は、原水中の対象物を捕捉剤で捕捉する捕捉工程を２段以上備えた多段捕捉工程と、前記原水を膜分離して原水中の固形物を除去する膜分離工程と、前記多段捕捉工程の後段側の捕捉工程で使用した捕捉剤を、前段側の捕捉装置に移送する捕捉剤移送工程とを有し、前記後段側の捕捉工程で使用した捕捉剤を、前記前段側で再使用することを特徴とする。
前記捕捉剤移送工程は、２段目以降の各捕捉工程で使用した捕捉剤を、それぞれ１つ前の段の捕捉工程に移送することが好ましい。
前記各捕捉工程は、処理水槽中で前記原水と前記捕捉剤とを接触させるものであって、前記多段捕捉工程の後に前記膜分離工程を行って、前記原水中の前記固形物と、前記捕捉剤とを除去することが好ましい。
前記捕捉剤は、活性炭、ゼオライト、無機凝集剤、キレート樹脂、ハイドロキシアパタイト、酸化チタン、活性アルミナ、ケイ酸チタンからなる群より選ばれる１種以上であることが好ましく、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウムのいずれかの陽イオンを担持するゼオライトからなると、特に好ましい。
また、本発明の水処理方法では、アンモニア性窒素、硝酸性窒素、リン、重金属、重金属の水酸化物、フッ素、ホウ素からなる群より選ばれる１種以上の対象物を好適に除去できる。
上記の構成の水処理システムおよび水処理装置によれば、捕捉工程を多段とし、これに膜処理を組み合わせ、さらに、後段側で使用した捕捉剤を前段側で再使用するので、より少ない捕捉剤の使用量で、効果的に、アンモニア、リン、重金属などの対象物を捕捉でき、かつ、使用した捕捉剤の除去も、原水中に含まれる微生物などの固形物とともに簡単に取り除くことができる。したがって、低コスト、かつ、少ない捕捉剤廃棄量で、対象物と、微生物などの固形物とを除去することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は工業廃水、生活排水などの原水を処理する本発明の水処理システムの一形態を概略説明する流れ図であって、この水処理システムは、原水中の対象物を捕捉剤で捕捉する捕捉装置を２段備えた多段捕捉装置と、原水を膜分離して原水中の固形物を除去する膜分離装置とを備えている。そして、この水処理システムは、多段捕捉装置の後段側の捕捉装置で使用した捕捉剤を、前段側の捕捉装置に移送する捕捉剤移送装置を備えていて、後段側の捕捉装置で使用した捕捉剤を、前段側の捕捉装置で再使用可能としたものである。
なお、この例においては、多段捕捉装置として捕捉装置を２段備えた形態を例示しているが、多段捕捉装置の段数は２段以上であればよく、原水の種類や、得られる処理水に要求される対象物濃度などに応じてその段数を適宜設計することができる。
また、この例では捕捉装置が２段からなるため、捕捉剤移送装置として、２段目の捕捉装置で使用した捕捉剤を、１つ前の段である１段目の捕捉装置で使用する形態のものが示されているが、多段捕捉装置が捕捉装置を３段以上備えた形態である場合には、捕捉剤移送装置は、後段側の捕捉装置で使用した捕捉剤を、それよりも前段側の捕捉装置に移送するものであればよく、特に制限はない。例えば、ｎ段の捕捉装置を備えた多段捕捉装置の場合、ｎ段目から（ｎ−１）段目、（ｎ−１）段目から（ｎ−２）段目、（ｎ−２）段目から（ｎ−３）段目へと、順次それぞれ１つ前の段に捕捉剤を移送する形態であれば、捕捉剤を効果的に利用するためには特に好ましい。しかしながら、ｎ段目の捕捉装置で使用した捕捉剤を（ｎ−２）目の捕捉装置に移送する形態や、ｎ段目の捕捉装置で使用した捕捉剤を（ｎ−１）段目の捕捉装置と（ｎ−２）段目の捕捉装置に分配して移送する形態などでもよく、必要に応じて決定できる。
図２は、本発明の水処理システム１０の具体的な一例であって、この例の水処理システム１０では多段捕捉装置１１として、３段の捕捉装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃを備えたものが使用されている。これら３段の各捕捉装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、それぞれ攪拌装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃを備えた処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃを有して構成され、これら処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃ中で原水が捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃと接触し、原水中の対象物がこれら捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃに捕捉されるようになっている。
また、この多段捕捉装置１１は、１段目の捕捉装置１１ａの処理水槽１３ａ（以下、第１の処理水槽という。）から２段目の捕捉装置１１ｂの処理水槽１３ｂ（以下、第２の処理水槽という。）へと原水を送液する第１の送液手段１５ａと、第２の処理水槽１３ｂから３段目の捕捉装置１１ｃの処理水槽１３ｃ（以下、第３の処理水槽という。）へと原水を送液する第２の送液手段１５ｂとを備えている。よって、前段側の捕捉装置で処理された原水が、順次後段側の処理水槽に送液され、前段側の捕捉装置で捕らえられず残存している対象物が、後段側の捕捉装置において捕らえられるようになっている。ここで、第１および第２の送液手段１５ａ、１５ｂとしては、例えば、通常の送液ポンプなどを使用できる。
捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃとしては、活性炭、ゼオライトなどの吸着剤の他、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの無機凝集剤、キレート樹脂、ハイドロキシアパタイト、酸化チタン、活性アルミナ、ケイ酸チタニウムなどを例示でき、吸着作用、イオン交換作用、キレート形成作用、静電気中和作用などを利用して、対象物を捕らえられる粉体状のものであれば特に制限はない。
また、これらの捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃのうち、例えば活性炭を使用した場合には、対象物として、アンモニア性窒素、硝酸性窒素、リン、ヒ素、重金属などを効果的に捕捉でき、ゼオライトを使用した場合には、アンモニア性窒素、鉛、ホウ素、カルシウムなどを効果的に捕捉できる。ゼオライトを使用する場合は、天然又は合成ゼオライトの担持する陽イオンをナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウムのいずれかに交換すると、ゼオライトの細孔径を制御することが可能となり、目的とする対象物に応じて最適な除去性能を持つ捕捉剤とすることができる。
また、無機凝集剤を使用した場合には、リン、ヒ素、重金属の水酸化物などを、キレート樹脂を使用した場合にはホウ素などを、ハイドロキシアパタイトを使用した場合にはフッ素、鉛などを、酸化チタンや流用活性アルミナを使用した場合には、リン、ヒ素などを、ケイ酸チタニウムを使用する場合には鉛、ヒ素などを効果的に捕捉することができる。
また、ここで使用する捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃの粒径には特に制限はないが、その粒子径が小さいほど表面積が大きくなり、効率的に対象物を捕捉することができる。また、吸着作用により対象物を吸着するゼオライト、活性炭、活性アルミナ、酸化チタンなどの場合には、その粒子径が小さいほど被表面積が増加するため対象物の吸着速度も高い。よって、これらの場合には、平均粒子径が２０μｍ以下のものを使用することが好ましい。ただし、平均粒子径が小さくなりすぎると、そのハンドリング性が低下することから、１μｍ以上であることが好ましい。また、固液分離に使用する濾過膜の孔径よりも大きな平均粒子径を有することが好ましい。
そして、図２の例の水処理システム１０においては、第３の処理水槽１３ｃ中に、膜分離装置として浸漬型の膜分離装置１６が備えられている。よって、第１の処理水槽１３ａから第３の処理水槽１３ｃで捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃによって対象物が除去された原水がここで膜分離され、原水に元々含まれている微生物類などの固形物と、第３の処理水槽内の捕捉剤１４ｃとが膜面で除去され、浄化された処理水を取り出せるようになっている。
この図示例で使用されている浸漬型膜分離装置１６は、中空糸膜モジュール１７と、この中空糸膜モジュール１７に接続された吸引ポンプ１８とを備えて構成されている。
中空糸膜モジュール１７は、略平行にシート状に配列された複数本の中空糸膜１７ａと、これら中空糸膜１７ａの両端部をその開口を維持したまま支持する２本の管状支持体１７ｂとを備えている。そして、この管状支持体１７ｂに吸引ポンプ１８が接続されていて、この吸引ポンプ１８を作動させることによって、第３の処理水槽１３ｃ中の原水が中空糸膜１７ａを介して吸引され、その膜面で原水中の微生物類などの固形物と捕捉剤１４ｃとが捕えられて除去され、処理水が得られるようになっている。
ここで中空糸膜１７ａとしては、ポリオレフィン系、ポリスルフォン系、ポリアミド系、セルロース系、ポリビニリデンフルオライド系、ポリビニルアルコール系、ＰＭＭＡ系などの各種材料からなるものが使用できる。また、外径は２００〜４０００μｍ、膜厚は５０〜３００μｍ、空孔率は４０〜８９％程度のものを好ましく使用できる。また、中空糸膜１７ａの阻止孔径は、原水中の固形物とともに第３の処理水槽１３ｃで使用される捕捉剤１４ｃを確実に除去できる大きさで形成されればよく、目的とする固形物の大きさと捕捉剤１４ｃの粒子径とに応じて決定されるが、その阻止孔径は好ましくは０．０１〜５μｍ、さらに好ましくは０．１〜１．０μの範囲で設定される。なお、ここで阻止孔径を０．２μｍ以下とすると、原水中の微生物類をほぼ完全に膜面で捕らえることができる。
また、第３の処理水槽１３ｃ内の中空糸膜モジュール１７の下方には、下面又は側面に図示略の散気孔を有する散気管１９が配されている。そして、ブロア２０から圧縮空気などの気体を送って散気孔からこの気体を発生させることにより、中空糸膜１７ａの膜面をエアースクラビング処理して、膜面洗浄できるようになっている。
図２の水処理システム１０は、上述したように、３段の捕捉装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃを備えた多段捕捉装置１１を有し、第３の処理水槽１３ｃ中に浸漬型膜分離装置１６の中空糸膜モジュール１７が備えられた形態となっているが、さらに、この水処理システム１０には、後段側の捕捉装置で使用された捕捉剤を、前段側の捕捉装置に移送するための捕捉剤移送装置２１が備えられ、後段側の捕捉装置で使用された捕捉剤を、前段側で再使用できるようになっている。
図２の例の捕捉剤移送装置２１は、第２の処理水槽１３ｂ内で使用した捕捉剤１４ｂを第１の処理水槽１３ａに移送する第１の捕捉剤移送装置２１ａと、第３の処理水槽１３ｃ内で使用した捕捉剤１４ｃを第２の処理水槽１３ｂに移送する第２の捕捉剤移送装置２１ｂとから構成され、第１および第２の捕捉剤移送装置２１ａ、２１ｂの具体例としては、処理水槽１３ｂ、１３ｃ中の捕捉剤１４ｂ、１４ｃを若干の原水とともに吸引して移送するスクリューポンプ、スネークポンプ、ギアポンプ、カスケードポンプ、チューブポンプなどを例示でき、移送対象物の粘性、濃度、量などに応じて適宜選択される。
次に、この例の水処理システム１０を使用した水処理方法について説明する。
このシステムの運転開始時には、まず、第１の処理水槽１３ａに捕捉剤１４ａを投入し、ついで、これに工業廃水、生活排水などの原水を断続的または連続的に導入し、第１の処理水槽１３ａに備えられた攪拌装置１２ａを作動させて、原水と捕捉剤１４ａとを第１の処理水槽１３ａ内で接触させる。
ついで、第１の送液手段１５ａを作動させて、第１の処理水槽１３ａ内において捕捉剤１４ａの作用により、対象物がある程度除去された原水を、あらかじめ捕捉剤１４ｂが投入されている第２の処理水槽１３ｂに送液する。そして、第２の処理水槽１３ｂ内においても、第１の処理水槽１３ａの場合と同様に、備えられた撹拌装置１２ｂを作動させて、原水と捕捉剤１４ｂとを第２の処理水槽１３ｂ内で接触させる。
ついで、第２の送液手段１５ｂを作動させて、第２の処理水槽１３ｂで、さらに対象物が低減された原水を第３の処理水槽１３ｃに送液する。そして、第３の処理水槽１３ｃ内において原水と捕捉剤１４ｃとを接触させる。
その後、第３の処理水槽１３ｃ内に備えられた浸漬型膜分離装置１６の管状支持体１７ｂに接続された吸引ポンプ１８を作動させ、浸漬型膜分離装置１６を運転する。すると、第３の処理水槽１３ｃ内の原水が中空糸膜１７ａを介して吸引され、原水１３中の微生物類などの固形物とともに、第３の処理水槽１３ｃ内に投入されている捕捉剤１４ｃが中空糸膜１７ａの膜面で捕えられる。その結果、固形物と捕捉剤１４ｃが分離・除去された処理水を、中空糸膜１７ａの中空部および管状支持体１７ｂの中空部を通じて得ることができる。
ここで、第１〜第３の各処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃ内における、原水の各滞留時間は、原水の汚染程度の他、これら処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃの容積、使用する捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃの量などの各種条件に応じて適宜決定すればよい。また、これら各処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおける原水の滞留時間は、原水の第１の処理水槽１３ａへの供給速度と、第１および第２の送液手段１５ａ、１５ｂの送液速度と、吸引ポンプ１８による処理水の吸引速度とを適宜調整することにより任意に制御できる。
このようにして、第１の処理水槽１３ａに原水を供給し、つづいて第１〜第３の各処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおいて順次原水と捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃとを接触させて捕捉工程を行う。このように複数の処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃを利用して、複数の捕捉工程からなる多段捕捉工程を行うことによって、第１の処理水槽１３ａにおいて捕捉作用が平衡状態に達して捕捉が進行しなくなっても、その後、さらに第２の処理水槽１３ｂ、第３の処理水槽１３ｃにおいて原水と捕捉剤１４ｂ、１４ｃとを接触させて捕捉工程を行うことができる。したがって、１段からなる捕捉工程にくらべて、原水中の対象物濃度を効率的に低下させることができる。また、このような多段捕捉工程によれば、結果的に、１段の捕捉工程で同程度まで対象物を捕捉する場合に比べて、少ない捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃの使用量で対象物を捕捉することができる。
例えば、アンモニアを１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度で含む原水を処理する場合には、捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃとしてゼオライトを使用し、各処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃ中のゼオライト濃度を２００００〜４００００ｍｇ／Ｌとすると、アンモニアを効率的に捕捉できる。また、このような条件の場合、多段捕捉工程が２段であっても、アンモニア濃度を最終的に１０ｍｇ／Ｌ以下まで低減可能である。
さらに、このような水処理システム１０においては、捕捉剤１４ｃの除去を膜分離で行うので、捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃの沈降性を利用した処理や、その他の遠心分離、砂濾過、フィルタープレス処理などに比べて、効果的に固液分離操作を行うことができる。また、特にこの例では、膜分離装置として浸漬型膜分離装置１６が使用され、中空糸膜モジュール１７が第３の処理水槽１３ｃに備えられた形態となっているので、装置構成が非常にコンパクトである。
このようにして多段捕捉工程と膜分離工程とを連続的、定常的に行って、微生物などの固形物と、アンモニア、リンなどに代表される膜分離では除去しにくい対象物と、捕捉剤１４ｃとを効果的に除去する一方で、第１の捕捉剤移送装置２１ａと第２の捕捉剤移送装置２１ｂをそれぞれ作動させ、第２の処理水槽１３ｂ内で使用した捕捉剤１４ｂを第１の処理水槽１３ａに供給し、第３の処理水槽１３ｃ内で使用した捕捉剤１４ｃを第２の処理水槽１３ｂに供給する捕捉剤移送工程を行う。そして、最後段の第３の処理水槽１３ｃには、必要に応じて新たな捕捉剤を供給し、一方、最前段である第１の処理水槽１３ａからは、必要に応じて使用済みの捕捉剤１４ａを抜き出す。
これら第１および第２の捕捉剤移送装置２１ａ、２１ｂによる捕捉剤移送速度は、原水の汚染の程度、多段捕捉装置１１の段数、各処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃにおける滞留時間などの種々の条件に応じて適宜設定することができる。また、第１および第２の処理水槽１３ａ、１３ｂへの捕捉剤１４ｂ、１４ｃの移送、第１の処理水槽１３ａからの捕捉剤１４ａの抜き出し、そして、第３の処理水槽１３ｃへの新たな捕捉剤の供給は、それぞれ連続的に行っても、断続的、定期的に行ってもよい。
このようにして、後段側の捕捉工程で使用した捕捉剤を、前段側に供給して、前段側の捕捉工程で再使用することによって、各捕捉工程の各処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃには、捕捉能を未だ保持した捕捉剤が供給されることとなり、非常に効率的に捕捉剤を使い回すことが可能となる。すなわち、捕捉剤による捕捉平衡量は、対象物の濃度と正の相関があって、対象物の濃度が高いほど大きくなる。よって、より対象物の濃度が低い後段側においては、捕捉平衡量に達してしまった捕捉剤であっても、それを、より対象物の濃度の高い前段側に導入すると、再び捕捉平衡量に達していない状態となるので、その対象物の濃度における平衡量まで、さらに使用することが可能となる。
したがって、このような捕捉剤移送工程を行うことによって、各処理水槽１４ａ、１４ｂ、１４ｃにおいてそれぞれ新規な捕捉剤を使用する方法よりも、捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有効に利用でき、捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃのコストが低下するとともに、その廃棄量も抑制される。
また、捕捉剤移送工程を、スクリューポンプなどを使用して行う方法の他に、処理水槽１３ｂ、１３ｃの底部などに開閉可能な取り出し口をそれぞれ設けて、ここから適宜マニュアル操作で抜き出し、前段側の処理水槽へと供給する方法で行ってもよい。
なお、以上の説明においては、各捕捉装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃとして、原水と捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃとを接触させる処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃを具備したものを例示し、膜分離装置としては、最後段の捕捉装置１１ｃの処理水槽１３ｃに備えられた浸漬型膜分離装置１６を例示したが、これらの形態には特に限定されない。
例えば、図３に示すように、各捕捉装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃとしては、図２の場合と同様に処理水槽１３ａ、１３ｂ、１３ｃを具備したものを使用し、膜分離装置には、加圧式膜分離装置２２を使用する形態が挙げられる。ここで加圧式膜分離装置２２とは、筐体内に図示略の中空糸膜モジュールが備えられ、この筐体に原水を加圧供給して、中空糸膜の膜面の外側から内側に通過させることによって原水から固形分を除去するものである。図３のような形態であれば、膜分離装置として浸漬型膜分離装置１６を使用した場合に比べてエネルギーコストは高まる傾向はあるものの、図２の形態の場合と同様に、膜分離装置によって、原水中に元々含まれる固形物と、使用済みの捕捉剤１４ａ、１４ｂ、１４ｃとを同時に除去することができる。
また、その他の例としては、図示は略すが、原水と捕捉剤を接触させる各捕捉装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃとして、捕捉剤が充填された図示略のカラムを使用し、原水をカラムに通すことによって、原水と捕捉剤とを接触させる方法が挙げられる。このような場合には、カラムを複数接続して使用することによって、多段捕捉装置１１を構成することができる。そして、一定時間処理した後、適宜、後段側のカラムを前段側のカラムとして使用し、後段側には新たな捕捉剤が充填されたカラムを使用することによって、後段側の捕捉工程で使用した捕捉剤を、前記前段側で再使用する捕捉剤移送工程を行える。
さらに、このように多段捕捉装置１１として捕捉剤がそれぞれ充填された複数のカラムを使用し、一方、膜分離装置として図３で使用した加圧式膜分離装置２２を使用することによって、膜分離工程の後に多段捕捉工程を行うことも可能である。
すなわち、この形態で使用される捕捉剤はカラム内に充填された状態であって、原水中に分散した状態ではないので、膜分離工程を多段捕捉工程後に行って原水中から捕捉剤を除去する必要がなく、膜分離工程の後に多段捕捉工程を行っても問題はない。
また、浸漬型の膜分離装置１６を使用する場合であっても、中空糸膜モジュール１７の他に、平膜フィルタモジュール、管状膜フィルタモジュール、セラミックフィルタモジュール、金属膜フィルタモジュールなどの各種分離膜モジュールを使用してもよい。
さらに、膜分離装置として浸漬型膜分離装置１６を使用する場合、図２では吸引ポンプ１８を使用して、原水を膜処理しているが、例えば、中空糸膜モジュール１７が浸漬された第３の処理水槽１３ｃよりも下方に貯水槽２３を設ける形態として、重力やサイフォン効果を利用して、膜分離と処理水の貯水槽２３への送液とを行うことも可能である。このような形態にすれば、図２のように吸引ポンプ１８を使用することなく、より低エネルギーコストで処理水を得ることができる。
実施例
以下、本発明を実施例を示して具体的に説明する。
図２に示す形態の水処理システム１０を使用して、対象物としてアンモニアを含む工業廃水を水処理した。ただし、多段捕捉装置１１の段数は２段とし、第２の処理水槽１３ｂに浸漬型膜分離装置１６が備えられたものを使用した。
捕捉剤１４ａ、１４ｂとしては、アンモニアを吸着する作用を持つゼオライト（平均粒子径２０μｍ）を使用した。
各種の実験条件は以下の通りである。
（１）工業廃水中のアンモニア濃度：１０００ｍｇ／Ｌ
（２）工業廃水の第１の処理水槽への供給速度：１００Ｌ／ｈｒ
（３）第１および第２の処理水槽１３ａ、１３ｂにおける原水の滞留時間：各２時間
（４）第１および第２の処理水槽１３ａ、１３ｂにおけるゼオライト濃度：各３２０００ｍｇ／Ｌ
（５）第１および第２の捕捉剤移送装置２１ａ、２１ｂによるゼオライト移送速度：各６．３ｋｇ／ｈｒ
（６）第１の処理水槽１３ａからの使用済みゼオライト抜き出し速度：６．３ｋｇ／ｈｒ
（７）第２の処理水槽１３ｂへのフレッシュなゼオライトの供給速度：６．３ｋｇ／ｈｒ
以上の条件で、水処理システム１０を定常運転したところ、アンモニア濃度が初期値の１０００ｍｇ／Ｌから、８．５ｍｇ／Ｌまで低減された処理水が得られた。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明の水処理システムを説明する流れ図である。
図２は本発明の水処理システムの一例を示す概略構成図である。
図３は本発明の水処理システムの他の一例を示す概略構成図である。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a water treatment system and a water treatment method used for treating wastewater such as domestic wastewater and industrial wastewater.
BACKGROUND ART Wastewater such as domestic wastewater and industrial wastewater contains organic substances represented by BOD and nitrogen-containing substances represented by ammonia nitrogen. As such a wastewater treatment, a biological treatment in which an anaerobic treatment and an aerobic treatment are performed using microorganisms, and a solid matter in raw water is trapped and removed by a membrane surface in such a biological treatment. A method combining membrane separation and the like have been implemented.
In addition, recently, in addition to such a method, a sewage treatment system that combines a process of capturing an object such as phosphorus and ammoniacal nitrogen in raw water that is difficult to remove by membrane separation with a capturing agent such as an adsorbent and a membrane separation Are also being considered.
However, in order to sufficiently capture an object in raw water with a capturing agent such as an adsorbent, it is necessary to use a large amount of the capturing agent, and the cost of the capturing agent tends to increase. Further, after such treatment, there is also a problem of waste treatment that a large amount of used capturing agent is generated.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and captures and removes solid matter such as microorganisms in raw water by a membrane surface, and removes an object that is difficult to remove by membrane separation such as phosphorus and ammoniacal nitrogen in raw water. It is an object of the present invention to provide a water treatment system and a water treatment method that can efficiently treat low-cost and efficient treatment without generating a large amount of used capture agent when the treatment is performed by capturing with a capturing agent.
DISCLOSURE OF THE INVENTION The water treatment system of the present invention has a multi-stage capturing device provided with two or more capturing devices for capturing an object in raw water with a capturing agent, and removes solids in the raw water by membrane-separating the raw water. It is characterized by having a membrane separation device and a capture agent transfer device for transferring the capture agent used in the capture device on the subsequent stage of the multistage capture device to the capture device on the preceding stage.
It is preferable that the capturing agent transfer device transfers the capturing agent used in each of the second and subsequent capturing devices to the capturing device in the immediately preceding stage.
It is preferable that each of the capturing devices includes a treatment water tank that brings the raw water into contact with the capturing agent, and the membrane separation device is provided after the multi-stage capturing device.
Alternatively, each of the capturing devices includes a treatment water tank that brings the raw water into contact with the capturing agent, and the membrane treatment device is a submerged membrane separation device, and is provided in a last-stage treatment water tank. Is preferred.
The water treatment method of the present invention comprises a multi-stage capturing step including two or more capturing steps of capturing an object in raw water with a capturing agent, and a membrane separating step of membrane-separating the raw water to remove solids in the raw water. And a capture agent transfer step of transferring the capture agent used in the capture step at the subsequent stage of the multi-stage capture step to a capture device at the previous stage, wherein the capture agent used in the capture step at the subsequent stage is It is characterized in that it is reused in the former stage.
In the capturing agent transferring step, it is preferable to transfer the capturing agent used in each of the capturing steps in the second and subsequent stages to the capturing step in the immediately preceding stage.
Each of the capturing steps is to bring the raw water and the capturing agent into contact with each other in a treated water tank, and perform the membrane separation step after the multi-stage capturing step to obtain the solids in the raw water and the capturing. It is preferable to remove the agent.
The capturing agent is preferably at least one selected from the group consisting of activated carbon, zeolite, an inorganic flocculant, a chelating resin, hydroxyapatite, titanium oxide, activated alumina, and titanium silicate, and sodium, calcium, magnesium, and potassium. It is particularly preferable to use a zeolite supporting any one of the above cations.
Further, in the water treatment method of the present invention, at least one object selected from the group consisting of ammoniacal nitrogen, nitrate nitrogen, phosphorus, heavy metals, heavy metal hydroxides, fluorine, and boron can be suitably removed.
According to the water treatment system and the water treatment apparatus having the above-described configuration, the capturing step is performed in multiple stages, and this is combined with the membrane treatment. With the use amount, the target object such as ammonia, phosphorus, and heavy metal can be effectively captured, and the removal of the used capturing agent can be easily removed together with the solid matter such as microorganisms contained in the raw water. Therefore, the target object and solid matter such as microorganisms can be removed at low cost and with a small amount of waste of the capturing agent.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a flowchart schematically illustrating one embodiment of a water treatment system of the present invention for treating raw water such as industrial wastewater and domestic wastewater. This water treatment system captures an object in raw water with a capturing agent. It has a multi-stage capture device having two stages of devices, and a membrane separation device for membrane-separating raw water to remove solids in the raw water. And this water treatment system is provided with a capture agent transfer device for transferring the capture agent used in the capture device on the rear stage of the multistage capture device to the capture device on the front stage, and the capture agent used in the capture device on the subsequent stage. The agent was made reusable by the upstream-side capture device.
Note that, in this example, a form in which two stages of capturing devices are provided as a multi-stage capturing device is illustrated, but the number of stages of the multi-stage capturing device may be two or more, depending on the type of raw water and the obtained treated water. The number of stages can be appropriately designed according to the required concentration of the target object.
In this example, since the capturing device has two stages, the capturing agent used in the second-stage capturing device is used in the first-stage capturing device as the immediately preceding stage as the capturing agent transfer device. However, if the multi-stage capturing device has a configuration in which three or more capturing devices are provided, the capturing agent transfer device transfers the capturing agent used in the capturing device on the subsequent stage to the preceding stage. There is no particular limitation as long as it is transferred to the capturing device on the side. For example, in the case of a multi-stage capturing device having an n-stage capturing device, the (n-1) th stage from the nth stage, the (n-2) th stage from the (n-1) th stage, and the (n-2) th stage It is particularly preferable that the capture agent is sequentially transferred to the immediately preceding stage from the eye to the (n-3) th stage in order to effectively use the capture agent. However, the capture agent used in the n-th capture device is transferred to the (n-2) -th capture device, or the capture agent used in the n-th capture device is captured in the (n-1) -th capture device. A mode of distributing and transferring to the device and the (n-2) th stage capturing device may be used, and can be determined as necessary.
FIG. 2 is a specific example of the water treatment system 10 of the present invention. In the water treatment system 10 of this example, a multi-stage catching device 11 having three-stage catching devices 11a, 11b, and 11c is used. Have been. Each of these three-stage capturing devices 11a, 11b, and 11c has a processing water tank 13a, 13b, and 13c provided with a stirring device 12a, 12b, and 12c, respectively. Comes into contact with the trapping agents 14a, 14b, 14c, and an object in raw water is trapped by the trapping agents 14a, 14b, 14c.
In addition, the multi-stage capturing device 11 is configured such that a processing water tank 13a of a first-stage capturing device 11a (hereinafter, referred to as a first processing water tank) is disposed from a processing water tank 13b of a second-stage capturing device 11b (hereinafter, a second processing water tank). The first liquid supply means 15a for supplying raw water to the third treatment water tank 13c (hereinafter, referred to as a third treatment water tank) of the third-stage capturing device 11c from the second treatment water tank 13b. And a second liquid sending means 15b for sending raw water. Therefore, the raw water treated by the upstream-side capturing device is sequentially sent to the downstream-side treated water tank, and the remaining target that is not captured by the upstream-side capturing device is captured by the downstream-side capturing device. It has become. Here, as the first and second liquid feeding means 15a and 15b, for example, a normal liquid feeding pump can be used.
Examples of the trapping agents 14a, 14b, and 14c include adsorbents such as activated carbon and zeolite, inorganic coagulants such as PAC (polyaluminum chloride), chelating resins, hydroxyapatite, titanium oxide, activated alumina, and titanium silicate. There is no particular limitation as long as it is a powder capable of capturing an object by utilizing an adsorption action, an ion exchange action, a chelate formation action, an electrostatic neutralization action and the like.
Further, among these trapping agents 14a, 14b, 14c, for example, when activated carbon is used, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, phosphorus, arsenic, heavy metals, etc. can be effectively trapped as the target substance, and zeolite can be removed. When used, ammonia nitrogen, lead, boron, calcium and the like can be effectively trapped. When using zeolites, the cations carried by natural or synthetic zeolites can be exchanged for any of sodium, calcium, magnesium, and potassium to control the zeolite pore size, depending on the target object. Thus, a scavenger having optimal removal performance can be obtained.
Also, when using an inorganic flocculant, phosphorus, arsenic, heavy metal hydroxides, etc., when using a chelating resin, such as boron, when using hydroxyapatite, fluorine, lead, etc., When titanium oxide or activated alumina is used, phosphorus and arsenic can be effectively trapped, and when titanium silicate is used, lead and arsenic can be trapped effectively.
Further, the particle size of the capturing agents 14a, 14b, 14c used here is not particularly limited, but the smaller the particle size, the larger the surface area, so that the target can be efficiently captured. In addition, in the case of zeolite, activated carbon, activated alumina, titanium oxide, and the like that adsorb the target by the adsorption action, the smaller the particle size, the higher the surface area to be covered, and thus the higher the target adsorption speed. Therefore, in these cases, it is preferable to use those having an average particle diameter of 20 μm or less. However, if the average particle size is too small, the handling property is reduced, so that the average particle size is preferably 1 μm or more. Further, it is preferable that the particles have an average particle size larger than the pore size of the filtration membrane used for solid-liquid separation.
Then, in the water treatment system 10 of the example of FIG. 2, an immersion type membrane separation device 16 is provided as a membrane separation device in the third treatment water tank 13c. Therefore, the raw water from which the target is removed by the capturing agents 14a, 14b, and 14c in the first treated water tank 13a to the third treated water tank 13c is subjected to membrane separation here, and solids such as microorganisms originally contained in the raw water are removed. The material and the trapping agent 14c in the third treated water tank are removed on the membrane surface, so that purified treated water can be taken out.
The immersion type membrane separation device 16 used in the illustrated example includes a hollow fiber membrane module 17 and a suction pump 18 connected to the hollow fiber membrane module 17.
The hollow fiber membrane module 17 includes a plurality of hollow fiber membranes 17a arranged in a substantially parallel sheet shape, and two tubular supports 17b supporting both ends of the hollow fiber membranes 17a while maintaining their openings. It has. A suction pump 18 is connected to the tubular support 17b. By operating the suction pump 18, raw water in the third treated water tank 13c is sucked through the hollow fiber membrane 17a, and the membrane surface Thus, solid substances such as microorganisms in the raw water and the trapping agent 14c are trapped and removed, so that treated water can be obtained.
Here, as the hollow fiber membrane 17a, those made of various materials such as polyolefin, polysulfone, polyamide, cellulose, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, and PMMA can be used. Further, those having an outer diameter of 200 to 4000 μm, a film thickness of 50 to 300 μm, and a porosity of about 40 to 89% can be preferably used. The blocking hole diameter of the hollow fiber membrane 17a may be formed in a size that can reliably remove the trapping agent 14c used in the third treatment water tank 13c together with the solid matter in the raw water. It is determined according to the size and the particle diameter of the scavenger 14c, and the blocking hole diameter is preferably set in the range of 0.01 to 5 µm, more preferably 0.1 to 1.0 µm. Here, when the blocking hole diameter is 0.2 μm or less, microorganisms in the raw water can be almost completely caught on the membrane surface.
A diffuser tube 19 having a diffuser hole (not shown) on the lower surface or side surface is disposed below the hollow fiber membrane module 17 in the third treated water tank 13c. Then, a gas such as compressed air is sent from the blower 20 to generate this gas from the air diffusing holes, whereby the membrane surface of the hollow fiber membrane 17a is subjected to an air scrubbing treatment so that the membrane surface can be cleaned.
As described above, the water treatment system 10 of FIG. 2 includes the multi-stage capture device 11 including the three-stage capture devices 11a, 11b, and 11c, and the immersion type membrane separation device 16 is placed in the third treatment water tank 13c. Although the hollow fiber membrane module 17 is provided, the water treatment system 10 further includes a trapping agent used to transfer the trapping agent used in the trapping device in the subsequent stage to the trapping device in the preceding stage. An agent transfer device 21 is provided so that the capturing agent used in the capturing device on the downstream side can be reused on the upstream side.
The capture agent transfer device 21 in the example of FIG. 2 includes a first capture agent transfer device 21a that transfers the capture agent 14b used in the second treatment water tank 13b to the first treatment water tank 13a, and a third treatment water tank. And a second trapping agent transfer device 21b that transfers the trapping agent 14c used in the 13c to the second treatment water tank 13b. Specific examples of the first and second trapping agent transfer devices 21a and 21b include: A screw pump, a snake pump, a gear pump, a cascade pump, a tube pump, etc., which suck and transfer the trapping agents 14b, 14c in the treatment water tanks 13b, 13c together with a small amount of raw water, can be exemplified. Is appropriately selected according to the conditions.
Next, a water treatment method using the water treatment system 10 of this example will be described.
At the start of operation of this system, first, the trapping agent 14a is charged into the first treated water tank 13a, and then raw water such as industrial wastewater and domestic wastewater is intermittently or continuously introduced into the first treated water tank 13a. The raw water and the trapping agent 14a are brought into contact in the first treated water tank 13a by operating the stirring device 12a provided in the 13a.
Next, by operating the first liquid sending means 15a, the raw water from which the target object has been removed to some extent by the action of the capturing agent 14a in the first treated water tank 13a is converted into the second water in which the capturing agent 14b is previously charged. To the treated water tank 13b. Then, also in the second treated water tank 13b, similarly to the case of the first treated water tank 13a, the provided stirring device 12b is operated to separate the raw water and the trapping agent 14b into the second treated water tank 13b. Make contact.
Next, the second liquid sending means 15b is operated to send the raw water in which the object is further reduced to the third treated water tank 13c in the second treated water tank 13b. Then, the raw water and the trapping agent 14c are brought into contact in the third treated water tank 13c.
Thereafter, the suction pump 18 connected to the tubular support 17b of the immersion type membrane separation device 16 provided in the third treatment water tank 13c is operated to operate the immersion type membrane separation device 16. Then, the raw water in the third treated water tank 13c is sucked through the hollow fiber membrane 17a, and together with solids such as microorganisms in the raw water 13, the trapping agent 14c put into the third treated water tank 13c is removed. It is caught on the membrane surface of the hollow fiber membrane 17a. As a result, the treated water from which the solid matter and the trapping agent 14c have been separated and removed can be obtained through the hollow portion of the hollow fiber membrane 17a and the hollow portion of the tubular support 17b.
Here, each residence time of the raw water in each of the first to third treatment water tanks 13a, 13b, 13c is determined by the degree of contamination of the raw water, the volume of the treatment water tanks 13a, 13b, 13c, and the trapping agent 14a used. , 14b, and 14c may be appropriately determined according to various conditions such as the amount. The residence time of the raw water in each of the treated water tanks 13a, 13b, and 13c is determined based on the supply speed of the raw water to the first treated water tank 13a, the liquid supply speed of the first and second liquid supply means 15a and 15b, It can be arbitrarily controlled by appropriately adjusting the suction speed of the treated water by the suction pump 18.
In this way, the raw water is supplied to the first treated water tank 13a, and then the raw water is sequentially brought into contact with the capturing agents 14a, 14b, 14c in the first to third treated water tanks 13a, 13b, 13c to capture the raw water. Perform the process. As described above, by performing a multi-stage capturing step including a plurality of capturing steps using the plurality of treated water tanks 13a, 13b, and 13c, the capturing action reaches an equilibrium state in the first treated water tank 13a, and the capturing proceeds. Even if it disappears, the raw water and the capturing agents 14b and 14c can be further contacted in the second treated water tank 13b and the third treated water tank 13c to perform the capturing step. Therefore, the concentration of the target substance in the raw water can be reduced more efficiently than in a single-stage capturing step. In addition, according to such a multi-stage capturing step, as compared with a case where the target is captured to the same degree in a single capturing step, the target is captured with a smaller amount of the capturing agents 14a, 14b, and 14c. Can be captured.
For example, when treating raw water containing ammonia at a high concentration of 1000 mg / L or more, zeolite is used as the scavengers 14a, 14b, and 14c, and the zeolite concentration in each of the treatment water tanks 13a, 13b, and 13c is 20,000 to 40000 mg. / L, ammonia can be efficiently captured. Further, under such conditions, even if the number of multi-stage capturing steps is two, the ammonia concentration can be finally reduced to 10 mg / L or less.
Furthermore, in such a water treatment system 10, since the removal of the trapping agent 14c is performed by membrane separation, treatment utilizing sedimentation of the trapping agents 14a, 14b, 14c, and other processes such as centrifugation, sand filtration, and filter pressing The solid-liquid separation operation can be performed more effectively than the processing and the like. Further, in this example, in particular, since the immersion type membrane separation device 16 is used as the membrane separation device and the hollow fiber membrane module 17 is provided in the third treatment water tank 13c, the device configuration is very compact. It is.
In this way, the multi-stage capturing step and the membrane separation step are continuously and constantly performed, and solids such as microorganisms, an object which is difficult to remove by membrane separation represented by ammonia, phosphorus, etc., and a capturing agent 14c Is effectively removed, the first capture agent transfer device 21a and the second capture agent transfer device 21b are respectively operated, and the capture agent 14b used in the second treated water tank 13b is subjected to the first treatment. A capturing agent transfer step is performed in which the capturing agent 14c is supplied to the water tank 13a and the capturing agent 14c used in the third processing water tank 13c is supplied to the second processing water tank 13b. Then, a new trapping agent is supplied to the third treatment water tank 13c at the last stage as needed, while a used trapping agent is used as necessary from the first treatment water tank 13a at the forefront stage. Extract 14a.
The capture agent transfer speed by the first and second capture agent transfer devices 21a and 21b depends on various conditions such as the degree of contamination of raw water, the number of stages of the multi-stage capture device 11, the residence time in each of the treatment water tanks 13a, 13b, and 13c. Can be set appropriately according to the conditions. Further, the transfer of the trapping agents 14b, 14c to the first and second treatment water tanks 13a, 13b, the withdrawal of the trapping agent 14a from the first treatment water tank 13a, and the new trapping in the third treatment water tank 13c. The supply of the agent may be performed continuously, intermittently, or periodically.
In this way, the capturing agent used in the subsequent capturing step is supplied to the former side, and is reused in the former capturing step, so that each of the treated water tanks 13a, 13b, and 13c in each capturing step can be used. In addition, a capture agent that still retains the capture ability is supplied, and the capture agent can be reused very efficiently. That is, the capture equilibrium amount of the capture agent has a positive correlation with the concentration of the target, and increases as the concentration of the target increases. Therefore, even in the latter stage where the concentration of the target is lower, even if the capture agent has reached the capture equilibrium amount, if it is introduced into the former stage where the concentration of the target is higher, the capture agent will again increase in the capture equilibrium amount. Since the state has not been reached, it is possible to further use up to the equilibrium amount in the concentration of the object.
Therefore, by performing such a capturing agent transfer step, the capturing agents 14a, 14b, and 14c can be used more effectively than the method using a new capturing agent in each of the treated water tanks 14a, 14b, and 14c. The costs of 14a, 14b, and 14c are reduced, and the amount of waste is reduced.
In addition to the method in which the capturing agent transfer step is performed using a screw pump or the like, openable and closable outlets are provided at the bottom of the treatment water tanks 13b and 13c, respectively, and are appropriately manually extracted therefrom. May be supplied to the treated water tank.
In the above description, as each of the capturing devices 11a, 11b, and 11c, a device provided with the treated water tanks 13a, 13b, and 13c for bringing the raw water into contact with the capturing agents 14a, 14b, and 14c is exemplified. Has exemplified the immersion type membrane separation device 16 provided in the treatment water tank 13c of the last-stage capturing device 11c, but is not particularly limited to these forms.
For example, as shown in FIG. 3, as each of the capturing devices 11a, 11b, and 11c, one having a treatment water tank 13a, 13b, or 13c as in the case of FIG. 2 is used. A mode using the membrane separation device 22 is exemplified. Here, the pressurized type membrane separation device 22 is provided with a hollow fiber membrane module (not shown) in a housing, and pressurizes and supplies raw water to the housing to allow the raw water to pass from outside to inside of the membrane surface of the hollow fiber membrane. This removes solids from raw water. In the embodiment as shown in FIG. 3, although the energy cost tends to increase as compared with the case where the immersion type membrane separator 16 is used as the membrane separator, as in the case of the embodiment in FIG. The solid substances originally contained in the raw water and the used trapping agents 14a, 14b, 14c can be simultaneously removed.
Further, as another example, although not shown in the drawings, as each of the capturing devices 11a, 11b, and 11c for bringing the raw water into contact with the capturing agent, a column (not shown) filled with the capturing agent is used, and the raw water is passed through the column. Depending on the method, a method of contacting raw water with a scavenger may be mentioned. In such a case, the multistage capturing apparatus 11 can be configured by connecting and using a plurality of columns. Then, after the treatment for a certain period of time, the latter column was used as a former column as appropriate, and the latter column was used in the latter capturing step by using a column filled with a new capturing agent. A capturing agent transfer step of reusing the capturing agent at the preceding stage can be performed.
Further, by using a plurality of columns each filled with a capture agent as the multi-stage capture device 11 and using the pressurized membrane separator 22 used in FIG. It is also possible to carry out a multi-stage capture step after.
That is, since the capture agent used in this form is packed in the column and not dispersed in raw water, the capture agent is removed from the raw water by performing the membrane separation step after the multi-stage capture step. There is no need, and there is no problem if a multi-stage capturing step is performed after the membrane separation step.
Even when the immersion type membrane separation device 16 is used, in addition to the hollow fiber membrane module 17, various separation membranes such as a flat membrane filter module, a tubular membrane filter module, a ceramic filter module, and a metal membrane filter module are used. Modules may be used.
Further, when the immersion type membrane separation device 16 is used as the membrane separation device, the raw water is subjected to the membrane treatment using the suction pump 18 in FIG. As an embodiment in which the water storage tank 23 is provided below the treatment water tank 13c, it is also possible to perform membrane separation and supply of the treated water to the water storage tank 23 by utilizing gravity or a siphon effect. With such a configuration, the treated water can be obtained at lower energy cost without using the suction pump 18 as shown in FIG.
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described specifically with reference to examples.
Industrial wastewater containing ammonia as an object was water-treated using the water treatment system 10 of the embodiment shown in FIG. However, the number of stages of the multistage capturing device 11 was set to two, and a device in which the second treatment water tank 13b was provided with the immersion type membrane separation device 16 was used.
As the scavengers 14a and 14b, zeolite (average particle diameter 20 μm) having an action of adsorbing ammonia was used.
Various experimental conditions are as follows.
(1) Ammonia concentration in industrial wastewater: 1000 mg / L
(2) Supply rate of industrial wastewater to the first treated water tank: 100 L / hr
(3) Retention time of raw water in first and second treated water tanks 13a and 13b: 2 hours each (4) Zeolite concentration in first and second treated water tanks 13a and 13b: 32000 mg / L each
(5) Zeolite transfer speed by the first and second capture agent transfer devices 21a and 21b: 6.3 kg / hr each
(6) Used zeolite extraction speed from the first treated water tank 13a: 6.3 kg / hr
(7) Supply rate of fresh zeolite to the second treated water tank 13b: 6.3 kg / hr
Under the above conditions, when the water treatment system 10 was steadily operated, treated water in which the ammonia concentration was reduced from the initial value of 1000 mg / L to 8.5 mg / L was obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating the water treatment system of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating an example of the water treatment system of the present invention.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing another example of the water treatment system of the present invention.

Claims

原水中の対象物を捕捉剤で捕捉する捕捉装置を２段以上備えた多段捕捉装置と、前記原水を膜分離して原水中の固形物を除去する膜分離装置と、前記多段捕捉装置の後段側の捕捉装置で使用した捕捉剤を、前段側の捕捉装置に移送する捕捉剤移送装置とを有することを特徴とする水処理システム。A multi-stage capture device having two or more capture devices for capturing an object in raw water with a capture agent, a membrane separation device for membrane-separating the raw water to remove solids in the raw water, and a subsequent stage of the multi-stage capture device A water treatment system, comprising: a capturing agent transfer device that transfers a capturing agent used in a capturing device on a side to a capturing device on a preceding stage.

前記捕捉剤移送装置は、２段目以降の各捕捉装置で使用した捕捉剤を、それぞれ１つ前の段の捕捉装置に移送することを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。2. The water treatment system according to claim 1, wherein the capturing agent transfer device transfers the capturing agent used in each of the second and subsequent capturing devices to a capturing device in a preceding stage, respectively. 3.

前記各捕捉装置は、前記原水と前記捕捉剤とを接触させる処理水槽を具備し、
前記膜分離装置は、前記多段捕捉装置の後に備えられていることを特徴とする請求の範囲１に記載の水処理システム。Each of the capturing devices includes a treated water tank that contacts the raw water and the capturing agent,
The water treatment system according to claim 1, wherein the membrane separation device is provided after the multi-stage capturing device.

前記各捕捉装置は、前記原水と前記捕捉剤とを接触させる処理水槽を具備し、
前記膜分離装置は、前記多段捕捉装置の後に備えられていることを特徴とする請求の範囲２に記載の水処理システム。Each of the capturing devices includes a treated water tank that contacts the raw water and the capturing agent,
The water treatment system according to claim 2, wherein the membrane separation device is provided after the multi-stage capturing device.

前記各捕捉装置は、前記原水と前記捕捉剤とを接触させる処理水槽を具備し、
前記膜処置装置は浸漬型膜分離装置であって、最後段の処理水槽中に備えられていることを特徴とする請求の範囲１に記載の水処理システム。Each of the capturing devices includes a treated water tank that contacts the raw water and the capturing agent,
The water treatment system according to claim 1, wherein the membrane treatment device is a submerged membrane separation device, and is provided in a last treatment water tank.

前記各捕捉装置は、前記原水と前記捕捉剤とを接触させる処理水槽を具備し、
前記膜処置装置は浸漬型膜分離装置であって、最後段の処理水槽中に備えられていることを特徴とする請求の範囲２に記載の水処理システム。Each of the capturing devices includes a treated water tank that contacts the raw water and the capturing agent,
The water treatment system according to claim 2, wherein the membrane treatment device is a submerged membrane separation device, and is provided in a last treatment water tank.

原水中の対象物を捕捉剤で捕捉する捕捉工程を２段以上備えた多段捕捉工程と、前記原水を膜分離して原水中の固形物を除去する膜分離工程と、前記多段捕捉工程の後段側の捕捉工程で使用した捕捉剤を、前段側の捕捉装置に移送する捕捉剤移送工程とを有し、
前記後段側の捕捉工程で使用した捕捉剤を、前記前段側で再使用することを特徴とする水処理方法。A multi-stage capturing step including two or more capturing steps of capturing an object in raw water with a capturing agent, a membrane separating step of membrane-separating the raw water to remove solids in the raw water, and a subsequent stage of the multi-stage capturing step A capturing agent used in the capturing step on the side, and a capturing agent transferring step of transferring the capturing agent to the capturing device on the preceding stage,
A water treatment method, wherein the capturing agent used in the capturing step in the latter stage is reused in the former stage.

前記捕捉剤移送工程は、２段目以降の各捕捉工程で使用した捕捉剤を、それぞれ１つ前の段の捕捉工程に移送することを特徴とする請求の範囲７に記載の水処理方法。8. The water treatment method according to claim 7, wherein in the capturing agent transferring step, the capturing agent used in each of the capturing steps in the second and subsequent stages is transferred to the capturing step in the immediately preceding step.

前記各捕捉工程は、処理水槽中で前記原水と前記捕捉剤とを接触させるものであって、
前記多段捕捉工程の後に前記膜分離工程を行って、前記原水中の前記固形物と、前記捕捉剤とを除去することを特徴とする請求の範囲７に記載の水処理方法。The capturing step is to contact the raw water and the capturing agent in a treated water tank,
The water treatment method according to claim 7, wherein the membrane separation step is performed after the multi-stage trapping step to remove the solid matter and the trapping agent in the raw water.

前記各捕捉工程は、処理水槽中で前記原水と前記捕捉剤とを接触させるものであって、
前記多段捕捉工程の後に前記膜分離工程を行って、前記原水中の前記固形物と、前記捕捉剤とを除去することを特徴とする請求の範囲８に記載の水処理方法。The capturing step is to contact the raw water and the capturing agent in a treated water tank,
The water treatment method according to claim 8, wherein the membrane separation step is performed after the multi-stage trapping step to remove the solid matter and the trapping agent in the raw water.

前記捕捉剤は、活性炭、ゼオライト、無機凝集剤、キレート樹脂、ハイドロキシアパタイト、酸化チタン、活性アルミナ、ケイ酸チタンからなる群より選ばれる１種以上であることを特徴とする請求の範囲７ないし１０のいずれかに記載の水処理方法。11. The method according to claim 7, wherein the capturing agent is at least one selected from the group consisting of activated carbon, zeolite, an inorganic flocculant, a chelating resin, hydroxyapatite, titanium oxide, activated alumina, and titanium silicate. The water treatment method according to any one of the above.

前記捕捉剤は、ナトリウム、カルシウム、マグネシウム、カリウムのいずれかの陽イオンを担持するゼオライトからなる請求の範囲７ないし１０のいずれかに記載の水処理方法。The water treatment method according to any one of claims 7 to 10, wherein the scavenger comprises a zeolite carrying any one of cations of sodium, calcium, magnesium, and potassium.

前記対象物は、アンモニア性窒素、硝酸性窒素、リン、重金属、重金属の水酸化物、フッ素、ホウ素からなる群より選ばれる１種以上であることを特徴とする請求の範囲７ないし１０のいずれかに記載の水処理方法。11. The method according to claim 7, wherein the object is at least one selected from the group consisting of ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, phosphorus, heavy metal, heavy metal hydroxide, fluorine, and boron. A water treatment method according to any one of the above.

前記対象物は、アンモニア性窒素、硝酸性窒素、リン、重金属、重金属の水酸化物、フッ素、ホウ素からなる群より選ばれる１種以上であることを特徴とする請求の範囲１１に記載の水処理方法。The water according to claim 11, wherein the object is at least one selected from the group consisting of ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, phosphorus, heavy metal, heavy metal hydroxide, fluorine, and boron. Processing method.

前記対象物は、アンモニア性窒素、硝酸性窒素、リン、重金属、重金属の水酸化物、フッ素、ホウ素からなる群より選ばれる１種以上であることを特徴とする請求の範囲１２に記載の水処理方法。13. The water according to claim 12, wherein the object is at least one selected from the group consisting of ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, phosphorus, heavy metals, heavy metal hydroxides, fluorine, and boron. Processing method.