(57)【要約】【課題】有機物や懸濁物で汚染された水から膜ろ過水を得る際に、装置を小型化でき、投資額や設置面積を抑制できる水処理装置の提供。【解決手段】被処理水２に凝集剤を添加して凝集処理水３を得る凝集沈殿槽１１と、凝集処理水３を膜ろ過して処理水４を得るろ過膜１３を備え、凝集沈殿槽１１の水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである、水処理装置２１；水処理装置の製造方法；水処理方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水に凝集剤を添加して凝集処理水を得る凝集沈殿槽と、
前記凝集処理水を膜ろ過して処理水を得るろ過膜を備え、
前記凝集沈殿槽の水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである、水処理装置。
【請求項２】
前記凝集剤が無機凝集剤である、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記無機凝集剤がアルミニウム系凝集剤または鉄系凝集剤である、請求項２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記凝集剤として高分子凝集剤を含まない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記ろ過膜が限外ろ過膜である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項６】
前記水処理装置が、前記凝集沈殿槽を１つのみ備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項７】
前記ろ過膜が生物処理槽の内部以外に配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項８】
前記凝集沈殿槽の上流に生物膜処理槽を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項９】
前記凝集沈殿槽の水面積負荷が２０〜４５ｍ／Ｄである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項１０】
水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである沈殿槽を備える既存設備に対して、
前記沈殿槽に凝集剤添加手段を設けて凝集沈殿槽とする工程と、
凝集沈殿槽の下流にろ過膜を連結する工程とを含む、水処理装置の製造方法。
【請求項１１】
被処理水に凝集剤を添加して凝集沈殿槽を通過させて凝集処理水を得る凝集沈殿工程と、
前記凝集処理水をろ過膜で膜ろ過して処理水を得る膜ろ過工程を備え、
前記凝集沈殿槽の水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである、水処理方法。
【請求項１２】
前記凝集剤が無機凝集剤であり、かつ、前記凝集剤として高分子凝集剤を含まない、請求項１１に記載の水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置、水処理装置の製造方法および水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水資源のリサイクルが重要視されるようになり、放流排水の再処理のために生物処理水などをろ過膜でさらに高度処理して回収することが求められている。
【０００３】
特許文献１には、有機物含有排水を生物処理する第１の生物処理手段と、第１の生物処理手段から流出する生物処理水を固液分離する第１の固液分離手段と、第１の固液分離手段で分離された分離水を生物処理する第２の生物処理手段と、第２の生物処理手段から流出する生物処理水を固液分離する第２の固液分離手段と、第２の固液分離手段で分離された分離水に含まれる溶存物質を除去する高度処理手段とを有する有機物含有排水の処理装置が記載されている。
【０００４】
特許文献２には、有機性排水を受け入れる、微生物を担持した流動担体を保持する第１の好気性生物処理槽と、第１の好気性生物処理槽の流出水を受け入れる、微生物を担持した流動担体と浮遊活性汚泥とを保持する第２の好気性生物処理槽と、第２の好気性生物処理槽の流出水を受け入れ、流出水を上澄水と沈殿汚泥とに分離する沈殿槽と、沈殿槽の上澄水を受け入れ、上澄水に同伴される汚泥を分離すると共に処理水を排出する分離膜浸漬槽であって、槽内に浸漬された分離膜モジュールと分離膜モジュールの下方に設けられた散気手段とを備える分離膜浸漬槽と、沈殿槽の沈殿汚泥を第２の好気性生物処理槽に返送する第１の汚泥返送手段と、分離膜浸漬槽の汚泥を第２の好気性生物処理槽に返送する第２の汚泥返送手段と、を具備する生物処理装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１６０２３３号公報
【特許文献２】特開２００６−０８２０２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１では、担体を備える第１の生物処理手段；無機凝集槽、ｐＨ調整および高分子凝集槽、沈殿槽；担体を備える第２の生物処理手段；無機凝集槽、ｐＨ調整および高分子凝集槽、沈殿槽；膜ろ過の順番（請求項１、２、［００３８］、［００４０］参照）で水処理を行うことが記載されている。しかしながら、本発明者らが特許文献１に記載の水処理装置を用いて水処理を行ったところ、ろ過膜が閉塞しやすい問題があることがわかった。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、有機物や懸濁物で汚染された水から膜ろ過水を得る際に、装置を小型化でき、投資額や設置面積を抑制できる水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では、生物膜処理における通常の凝集沈殿槽の設計値（４８ｍ／Ｄを超える）よりも水面積負荷を小さく設計することによって高分子凝集剤を用いずに凝集物の沈降速度を高めて限外ろ過膜の閉塞を抑制でき、かつ、水面積負荷を特定の値以上とすることによって建設費や設置面積を抑制できることを見出し、上記課題を解決した。
なお、特許文献２には、沈殿槽の水面積負荷が５〜３０ｍ／Ｄであることが好ましいと記載されているが、特許文献２は凝集沈殿槽を用いることを否定する文献である。特許文献２に記載の生物処理装置は、有機性排水を２段の流動担体槽で処理した後、「余剰汚泥除去のための凝集剤を必要とすることなく」（［０００６］参照）、汚泥を自然沈降分離し、上澄み液に随伴する汚泥を膜分離活性汚泥で分離するとともに処理水を排出する方法である。
【０００９】
上記課題を解決するための具体的な手段である本発明の構成と、本発明の好ましい構成を以下に記載する。
［１］  被処理水に凝集剤を添加して凝集処理水を得る凝集沈殿槽と、
凝集処理水を膜ろ過して処理水を得るろ過膜を備え、
凝集沈殿槽の水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである、水処理装置。
［２］  凝集剤が無機凝集剤である、請求項１に記載の水処理装置。
［３］  無機凝集剤がアルミニウム系凝集剤または鉄系凝集剤である、請求項２に記載の水処理装置。
［４］  凝集剤として高分子凝集剤を含まない、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理装置。
［５］  ろ過膜が限外ろ過膜である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理装置。
［６］  水処理装置が、凝集沈殿槽を１つのみ備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の水処理装置。
［７］  ろ過膜が生物処理槽の内部以外に配置される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水処理装置。
［８］  凝集沈殿槽の上流に生物膜処理槽を備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の水処理装置。
［９］  凝集沈殿槽の水面積負荷が２０〜４５ｍ／Ｄである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の水処理装置。
［１０］  水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである沈殿槽を備える既存設備に対して、
沈殿槽に凝集剤添加手段を設けて凝集沈殿槽とする工程と、
凝集沈殿槽の下流にろ過膜を連結する工程とを含む、水処理装置の製造方法。
［１１］  被処理水に凝集剤を添加して凝集沈殿槽を通過させて凝集処理水を得る凝集沈殿工程と、
凝集処理水をろ過膜で膜ろ過して処理水を得る膜ろ過工程を備え、
凝集沈殿槽の水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである、水処理方法。
［１２］  凝集剤が無機凝集剤であり、かつ、凝集剤として高分子凝集剤を含まない［１１］に記載の水処理方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、有機物や懸濁物で汚染された水から膜ろ過水を得る際に、装置を小型化でき、投資額や設置面積を抑制できる水処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の水処理装置を用いた水処理方法の一例のフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の水処理装置を用いた水処理方法の他の一例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１３】
［水処理装置］
本発明の水処理装置は、被処理水に凝集剤を添加して凝集処理水を得る凝集沈殿槽と、凝集処理水を膜ろ過して処理水を得るろ過膜を備え、凝集沈殿槽の水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである。
本発明によれば、有機物や懸濁物で汚染された水から膜ろ過水を得る際に、装置を小型化でき、投資額や設置面積を抑制できる水処理装置を提供できる。
ここで、生物処理の方法として、活性汚泥法と生物膜法がある。活性汚泥法を用いた活性汚泥処理では通常は凝集剤を用いない沈殿槽を用いて沈殿した汚泥を返送汚泥として再利用することが一般的である。しかし、活性汚泥法では、汚泥の状態が悪化すると汚泥の一部が流出して活性汚泥処理水に混じり、ろ過膜の閉塞などのろ過障害が頻繁に起きていた。
一方、微生物を担体に保持する生物膜法では、原理的に汚泥管理が不要であり、さらに凝集剤を添加する凝集沈殿槽を用いることが一般的であるため、汚泥が流出する問題を防止できる。しかし、生物膜法における通常の凝集沈殿槽の設計では、土地面積が限られる問題や設備コストの問題から設置面積を可能な限り小さくする必要があるため、一般的に水面積負荷を６０〜７０ｍ／Ｄ程度とせざるを得なかった。この場合、無機凝集剤と高分子凝集剤を併用して凝集物の沈降速度を高めなければ適正な処理が期待できなかった。そして、この場合に凝集沈殿槽とろ過膜を併用して凝集処理水をさらに高度処理して回収しようとすると、凝集処理水に残存する高分子凝集剤により、ろ過膜の閉塞などのろ過障害が起こる問題があった。
これに対し、本発明では、凝集沈殿槽とろ過膜を併用する場合に従来と比較して大型の凝集沈殿槽を用いることで凝集物の沈降速度を顕著に高め、ろ過膜の閉塞を抑制して安定運転でき、かつ、設置面積が大き過ぎないようにした。凝集沈殿槽の土地面積が限られる問題や設備コストの問題に反して、凝集沈殿槽の水面積負荷を本発明で規定する程度にすることは、ろ過膜の閉塞を抑制して安定運転できる（顕著にフラックスが大きくできる）という顕著な効果があるとの知見を見出してはじめて到達できた構成である。そもそも凝集沈殿槽を大型化する実験を試みることが困難である中、本発明の水処理装置の構成に到達することは当業者にとって容易ではなかった。
なお、本発明は、凝集沈殿槽に流入する被処理水が、生物膜法を用いて前処理された態様に限られない。また、本発明は、高分子凝集剤を用いない態様に限られない。
以下、本発明の水処理装置の好ましい態様について説明する。
【００１４】
＜水処理装置の全体的な構成＞
本発明の水処理装置の全体的な構成の好ましい態様を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の水処理装置を用いた水処理方法の一例のフローチャートである。
図１に示した水処理装置２１は、被処理水２（原水１）に凝集剤を添加して凝集処理水３を得る凝集沈殿槽１１と、凝集処理水３を膜ろ過して処理水４を得るろ過膜１３を備える。
図１に示した水処理装置２１では、凝集剤添加手段１２は凝集沈殿槽１１内の被処理水２に凝集剤を添加できるように配置される。
【００１５】
図２は、本発明の水処理装置を用いた水処理方法の他の一例のフローチャートである。図２に示した水処理装置２１は、図１に示した水処理装置のより好ましい態様である。図１に示した水処理装置に加えて、図２に示した水処理装置２１では、凝集沈殿槽１１の上流に生物膜処理槽１４を備え、原水１を生物膜処理槽１４に導入および通過させて生物膜処理水５を得て、生物膜処理水５を被処理水２として凝集沈殿槽１１に導入する。
以下、本発明の水処理装置を構成する各部分の好ましい態様を説明する。
【００１６】
＜被処理水＞
被処理水として、原水をそのまま用いてもよく、必要に応じて適当な前処理をした水を用いてもよい。前処理としては、有機物を十分に除去する観点から、生物処理が好ましい。原水を生物処理して得られた生物処理水としては、原水を活性汚泥処理して得られた活性汚泥処理水や原水を生物膜処理して得られた生物膜処理水が挙げられる。返送汚泥の管理が不要になる観点から、生物膜処理水であることが好ましい。
【００１７】
原水は、特に制限はなく、例えば生活排水、下水、食品工場や製紙工場の排水等の様々な種類の排水を、原水として用いることができる。原水は、有機性排水であることが好ましい。製紙工場の排水の中でも、紙パルプ工場の排水を好ましく用いられる。
原水の濃度は特に制限はなく、広い濃度範囲の排水に適用できる。
原水のｐＨは５．０〜８．０であることが好ましく、６．０〜７．０であることがより好ましい。
【００１８】
＜生物膜処理槽＞
本発明の水処理装置は、原水のＣＯＤなどの有機物濃度を低減させた被処理水を得る観点から、生物膜処理槽を備えることが好ましい。生物膜処理槽の位置は特に制限はないが、凝集沈殿槽の上流に生物膜処理槽を備えることが好ましい。生物膜処理槽は特に制限はないが、曝気手段を少なくとも備えることが好ましい。生物膜処理槽において微生物を担持する担体は、固定床式、流動床式、展開床式のなど任意の微生物床方式とすることができるが、流動床式または固定床式であることが好ましい。担体としては特に制限はなく、活性炭、種々のプラスチック担体、スポンジ担体などがいずれも使用できる。生物膜処理槽には、公知の曝気手段を用いることができる。
水処理装置が備える生物膜処理槽の数に制限はなく、１槽式でも２槽以上の多段式であってもよい。
【００１９】
＜凝集沈殿槽＞
本発明の水処理装置は、被処理水に凝集剤を添加して凝集処理水を得る凝集沈殿槽を備え、凝集沈殿槽の水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである。凝集沈殿槽により、得られた凝集処理水にフロックを形成することが好ましい。
水処理装置が備える凝集沈殿槽の数に制限はないが、本発明では水処理装置が、凝集沈殿槽を１つのみ備えることが好ましい。
【００２０】
凝集沈殿槽の水面積負荷の下限値は、土地面積が限られる問題や設備コストの問題を抑制する観点から、２０ｍ／Ｄ以上であることが好ましく、３０ｍ／Ｄ以上であることがより好ましく、３５ｍ／Ｄ以上であることが特に好ましい。凝集沈殿槽の水面積負荷の上限値は、フラックスを大きくし、ろ過膜の閉塞を抑制して安定運転する観点から、４５ｍ／Ｄ以下であることが好ましく、なるべく小さいことがより好ましい。なお、凝集沈殿槽の水面積負荷の単位は、ｍ３／ｍ２／Ｄａｙと記載されることもある。
【００２１】
凝集剤としては、無機凝集剤および高分子凝集剤を挙げることができる。本発明では、凝集剤が無機凝集剤であることが好ましい。
無機凝集剤は、アルミニウム系凝集剤または鉄系凝集剤であることが好ましく、アルミニウム系凝集剤であることがより好ましい。無機凝集剤としては、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、ポリ硫酸鉄、ポリシリカ鉄が例示される。これらの中でも、硫酸バンドおよびＰＡＣが好ましく、ＰＡＣがより好ましい。
なお、高分子凝集剤としては、両性高分子凝集剤、ノニオン性高分子凝集剤、アニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤などを挙げることができる。本発明では、凝集剤として高分子凝集剤を含まないことが好ましい。高分子凝集剤を使わない場合、高分子凝集剤がろ過膜に付着して不可逆的な閉塞が起きることもない。さらに、限外ろ過膜の膜ろ過処理時に通常実施されていた、無機凝集剤および高分子凝集剤の混合の前処理も不要となる。なお、高分子凝集剤を使わない結果、仮に固液分離が不十分になると凝集沈殿槽からの流出物質がろ過膜を閉塞させ維持管理が困難になるという懸念があった。本発明では、生物膜処理における通常の凝集沈殿槽の設計値よりも水面積負荷を小さく設計することによって、高分子凝集剤を用いずに凝集物の沈降速度を高めて固液分離を確実に行い、凝集沈殿槽からの流出物質および高分子凝集剤の両方に起因するろ過膜の閉塞を同時に抑制できる。
【００２２】
＜ろ過膜＞
本発明の水処理装置は、凝集処理水を膜ろ過して処理水を得るろ過膜を備える。本発明では、ろ過膜が精密ろ過膜または限外ろ過膜であることが好ましく、限外ろ過膜であることがより好ましい。
精密ろ過膜の開口径は特に制限はなく、０．１〜０．５μｍであることが好ましく、０．１〜０．２μｍであることがより好ましい。限外ろ過膜の開口径は特に制限はなく、０．０１〜０．０５μｍであることが好ましく、０．０１〜０．０２μｍであることがより好ましい。
ろ過膜の形状は特に制限はなく、例えば中空糸膜、スパイラル膜、プリーツ膜、平膜などを挙げることができる。ろ過膜が、中空糸膜であることが好ましい。
ろ過膜の配置位置は、ろ過膜モジュールの内部であることが好ましく、具体的にはろ過膜が生物処理槽の内部以外（外部）に配置されることが好ましく、活性汚泥槽の内部以外に配置されることがより好ましい。すなわち、ろ過膜は、膜分離活性汚泥法に用いられる生物処理槽の内部に配置されたろ過膜ではないことが好ましい。ろ過膜の配置位置をろ過膜モジュールの内部とすることで、ブロワなどの曝気手段が必要ではなくなり、電気代を抑制して運転コストを抑制できる。また、ろ過膜の配置位置をろ過膜モジュールの内部とすることで、ろ過膜を容易に増設しやすくでき、処理水量を増やす等の調整を容易にしやすくなる。
【００２３】
＜処理水＞
ろ過膜を通過した処理水は、少なくとも一部が貯留手段に貯留され、逆洗浄に用いられる。なお、処理水の一部は、貯留手段に貯留されずにそのまま逆浸透膜に供給してもよい。ただし、ろ過膜を通過した処理水の全部が貯留手段に貯留され、貯留手段に貯留された処理水の一部がそのまま逆浸透膜に供給されて、残りが逆洗浄用に貯留されることが好ましい。
ろ過膜を通過した処理水は、浮遊物質（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  ｓｏｌｉｄｓ；ＳＳ）が十分に除去されるため、そのまま逆浸透膜に供給することができる。
【００２４】
＜その他の装置＞
水処理装置は、その他の機能を有する部分を備えていてもよい。
【００２５】
水処理装置は、凝集処理手段の上流に、ｐＨ調整手段を備えていてもよい。ｐＨ調整手段の位置は特に制限はない。ｐＨ調整手段では、被処理水のｐＨを５．０〜８．０に調整することが好ましく、６．０〜７．０に調整することがより好ましい。なお、原水のｐＨが５．０〜８．０で無機凝集剤の凝集域である場合、ｐＨ調整手段を設けなくてもよい。
【００２６】
水処理装置は、凝集処理手段の上流に、被処理水のＣＯＤなどの水質を測定する水質測定手段を備えていてもよい。水処理装置は、水質測定手段で測定したＣＯＤなどの値に基づいて凝集剤の添加量を制御する凝集剤の添加量制御手段を備えていてもよい。
水処理装置は、ろ過膜を逆洗浄する逆洗手段を備えることが好ましい。逆洗（逆洗浄）は、空気や洗浄流体などを用いることができ、洗浄流体を用いることが好ましい。逆洗頻度は５〜３０分毎であることが好ましく、１０〜２０分毎であることがより好ましい。
水処理装置は、薬品を用いたＣＩＰ（クリーニングインプレイス洗浄）洗浄を行う手段を有することが好ましい。薬品を用いたＣＩＰ洗浄は水処理を止めて水処理装置の系内に薬品を循環させることが好ましい。薬品を用いたＣＩＰ洗浄に用いられる薬品は酸、アルカリまたは洗浄剤であることが好ましい。被処理水が鉱物を多く含む場合は、酸が好ましい。酸としては、塩酸や硫酸、硝酸、クエン酸、シュウ酸、ＥＤＴＡなどを挙げることができる。被処理水が有機物を多く含む場合はアルカリであることが好ましい。また、薬品は、限外ろ過膜への耐性を有する洗浄剤であることが好ましい。アルカリや洗浄剤としては、次亜塩素酸またはその塩、水酸化ナトリウム、過酸化水素水などを挙げることができ、次亜塩素酸ナトリウムであることが好ましい。
本発明の水処理装置によれば、逆洗を定期的に行うのみで薬品洗浄をせずに連続運転できる、いわゆる延べ連続運転時間を長くすることができる。
【００２７】
水処理装置は、ろ過膜の下流に、さらに処理水を透過して透過水を得られる逆浸透膜を備えることが好ましい。逆浸透膜の開口径は特に制限はなく、０．００１〜０．００５μｍであることが好ましく、０．００１〜０．００２μｍであることがより好ましい。逆浸透膜の材料としては特に制限はなく、例えばポリアミド膜などを用いることができる。
水処理装置によって、処理水を逆浸透膜処理し、透過水（回収水とも言われる）として回収して、再利用することができる。例えば、工場からの排水を工業用水並みの水質の透過水として回収し、用水（工業用水）として再利用することができる。また、透過水は、無菌水として再利用することができる。
【００２８】
［水処理装置の製造方法］
水処理装置の製造方法は特に制限はない。
例えば、水処理装置の製造方法は、水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである沈殿槽を備える既存設備に対して、沈殿槽に凝集剤添加手段を設けて凝集沈殿槽とする工程と、凝集沈殿槽の下流にろ過膜を連結する工程とを含むことが好ましい。または、水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである沈殿槽とろ過膜とを備える既存設備に対して、沈殿槽に凝集剤添加手段を設けて凝集沈殿槽とする工程を含むことが好ましい。
さらに、水処理装置の製造方法は、既存設備が、生物処理槽、水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである沈殿槽を備える既存設備である場合に、生物処理槽に担体を導入して生物膜処理槽とする工程と、沈殿槽に凝集剤添加手段を設けて凝集沈殿槽とする工程と、凝集沈殿槽の下流にろ過膜を連結する工程とを含むことがより好ましい。
従来、このように水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである（凝集剤を用いない）沈殿槽を凝集沈殿槽とすることは検討されていなかった。稼働率の低い（凝集剤を用いない）沈殿槽を本発明の水処理装置に改変することによって、放流排水の再処理のために生物処理水などをろ過膜でさらに高度処理して回収できるように転用することは、産業上の利用可能性が高い。
【００２９】
［水処理方法］
本発明の水処理方法は、被処理水に凝集剤を添加して凝集沈殿槽を通過させて凝集処理水を得る凝集沈殿工程と、凝集処理水をろ過膜で膜ろ過して処理水を得る膜ろ過工程を備え、凝集沈殿槽の水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである。
本発明の水処理方法の好ましい態様は、本発明の水処理装置の好ましい態様と同様である。
【実施例】
【００３０】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００３１】
［実施例１］
活性汚泥法用の活性汚泥槽（曝気槽）、水面積負荷が１２〜４８ｍ／Ｄである（凝集剤を用いない）沈殿槽とを備える既存設備に対して、活性汚泥槽に流動担体を導入して生物膜処理槽とする工程と、沈殿槽に凝集剤添加手段を設けて凝集沈殿槽とする工程と、凝集沈殿槽の下流にろ過膜を連結する工程を行って、図２に記載の水処理装置を製造した。
図２に記載の水処理装置を用いて、製紙工場の排水（紙パルプ工場からの白水）を原水として、以下の水処理を行った。原水のｐＨは６．０〜７．０であった。
まず、原水１に対して、流動床担体を用いた流動方式の生物膜処理槽１４を用いて曝気しながら生物膜処理を行い、得られた生物膜処理水５を被処理水２とした。
【００３２】
被処理水２を、水面積負荷が４８ｍ／Ｄとなるように設計した凝集沈殿槽１１に導入した。凝集沈殿槽１１に対し、凝集剤添加手段１２から、無機凝集剤を添加した。無機凝集剤としてＰＡＣを使用した。ＰＡＣは原液濃度１０質量％品を使用した。
【００３３】
凝集沈殿槽１１から凝集処理水３を、送水ポンプによりろ過膜１３の一次側に供給し、膜ろ過して処理水４を得た。膜ろ過では、ろ過膜１３として限外ろ過膜であるＯＪＩ−ＭＥＮＢＲＡＮＥ（登録商標）を用いた。限外ろ過膜の逆洗頻度は、１５分毎とした。
【００３４】
［実施例２］
実施例１の水処理において、被処理水の流量を変更して凝集沈殿槽の水面積負荷を３６ｍ／Ｄにした以外は実施例１と同様にして、実施例２の水処理を行った。
【００３５】
［実施例３］
実施例１の水処理において、被処理水の流量を変更して凝集沈殿槽の水面積負荷を２４ｍ／Ｄにした以外は実施例１と同様にして、実施例３の水処理を行った。
【００３６】
［実施例４］
実施例１の水処理において、被処理水の流量を変更して凝集沈殿槽の水面積負荷を１２ｍ／Ｄにした以外は実施例１と同様にして、実施例４の水処理を行った。
【００３７】
［比較例１］
実施例１の水処理において、被処理水の流量を変更して凝集沈殿槽の水面積負荷を５５ｍ／Ｄにした以外は実施例１と同様にして、比較例１の水処理を行った。
【００３８】
［比較例２］
実施例４の水処理において、無機凝集剤を添加しない以外は、実施例４と同様にして、比較例２の水処理を行った。
【００３９】
［参考例１］
実施例１の水処理において、さらに高分子凝集剤としてアニオン性高分子凝集剤を添加した以外は実施例１と同様にして、参考例１の水処理を行った。
【００４０】
［評価］
各実施例、比較例および参考例の水処理を行った場合の、ろ過膜のフラックス（透過流束）および延べ連続運転時間を求めた。延べ連続運転時間は、水処理の開始から、逆洗浄の直後にろ過膜の差圧が４０〜６０ｋＰａを維持できなくなって連続運転を止めた時点までの時間とした。
各比較例および参考例の水処理では、連続運転を止めた後に酸洗浄および／またはアルカリ洗浄を行い、薬品洗浄効果（薬品を用いたＣＩＰ洗浄効果）を確認した。得られた結果を下記表１に記載した。
【００４１】
【表１】
2020138110.tif 000003
【００４２】
以上より、本発明の水処理装置によれば、フラックスを大きくでき、かつ延べ連続運転時間を長くできることから、有機物や懸濁物で汚染された水から膜ろ過水を得る際に、装置を小型化でき、投資額や設置面積を抑制できることがわかった。
比較例１より、凝集沈殿槽の水面積負荷が本発明で規定する上限値を超える場合、フラックスが小さくなり、延べ連続運転時間も短くなったことから、ろ過膜が閉塞しやすいことがわかった。また、低下したフラックスは酸洗浄によって回復する傾向が見られた。
比較例２より、凝集沈殿槽を用いず、すなわち被処理水に凝集剤を添加しない場合、フラックスが小さくなり、延べ連続運転時間も短くなったことから、ろ過膜が閉塞しやすいことがわかった。また、低下したフラックスはアルカリ洗浄によって回復する傾向が見られた。
【符号の説明】
【００４３】
１      原水
２      被処理水
３      凝集処理水
４      処理水
５      生物膜処理水
１１    凝集沈殿槽
１２    凝集剤添加手段
１３    ろ過膜
１４    生物膜処理槽
２１    水処理装置
【図１】
2020138110.tif 000004
【図２】
2020138110.tif 000005