(57)【要約】【課題】排水への殺菌剤添加量を適切に調整できる排水処理方法を提供する。【解決手段】排水に殺菌剤を添加した後膜分離処理を行う排水処理方法において、排水に殺菌剤を複数の初期殺菌剤濃度で添加し、所定計測時間経過後の各々の残留殺菌剤濃度を計測する計測工程（Ｓ１１ａ〜Ｓ１２ｃ）と、計測工程で得た計測値と殺菌剤の減衰モデル式を用いて、初期殺菌剤濃度毎の残留殺菌剤濃度の経時変化を演算する残留濃度演算工程（Ｓ１３〜Ｓ１９）と、該演算の結果から、添加した殺菌剤が膜分離装置に到達するときの残留殺菌剤濃度が所定範囲に入る演算結果を選択し、選択された演算結果において使用した初期殺菌剤濃度に基づき殺菌剤添加濃度を設定する殺菌剤添加濃度設定工程（Ｓ２０）と、設定された殺菌剤濃度になるように殺菌剤の添加量を調整する殺菌剤添加量調整工程と、を有する。【選択図】図３
2014104450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水に殺菌剤を添加した後、膜分離装置に導入し膜分離処理を行う排水処理方法において、
前記排水に前記殺菌剤を複数の初期殺菌剤濃度で添加し、所定計測時間経過後の各々の残留殺菌剤濃度を計測する計測工程と、
前記計測工程で得られた計測値と予め設定された前記殺菌剤の減衰モデル式を用いて、前記初期殺菌剤濃度毎の残留殺菌剤濃度の経時変化を演算する残留濃度演算工程と、
該演算の結果から、添加した殺菌剤が前記膜分離装置に到達するまでの時間に相当する時間経過後の残留殺菌剤濃度が所定範囲に入る演算結果を選択し、選択された演算結果において使用した初期殺菌剤濃度に基づき殺菌剤添加濃度を設定する殺菌剤添加濃度設定工程と、
前記殺菌剤添加濃度設定工程で設定された殺菌剤濃度になるように前記排水に添加する前記殺菌剤の添加量を調整する殺菌剤添加量調整工程と、
を有することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
前記殺菌剤の減衰モデル式が下記式（１）であり、
前記残留濃度演算工程が、
前記計測工程で得られた計測値を使用して下記式（１）中のパラメータを設定するパラメータ設定工程と、
下記式（１）に前記パラメータ設定工程で設定されたパラメータを導入し、前記初期殺菌剤濃度毎の残留殺菌剤濃度の経時変化を演算する経時変化演算工程と、
を含む請求項１に記載の排水処理方法。
Ct＝Cor・e−kr・(t-1)＋Cos・e−ks・(t-1)＋Cn…（１）
Ct：殺菌剤の供給からｔ分後の残留殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cor：短期反応による消費殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cos：長期反応による消費殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cn：殺菌剤が未反応で残留する分の残留殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
kr：短期反応の反応速度定数［min-1］
ks：長期反応の反応速度定数［min-1］
【請求項３】
前記殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いる
請求項１に記載の排水処理方法。
【請求項４】
前記膜分離装置の分離膜として逆浸透膜を用いる
請求項１または２に記載の排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、分離膜を用いる水処理の技術がある。例えば、特許文献１には、排水に含まれる遊離残留塩素の量を測定する塩素量測定工程と、排水に脱塩素剤を添加する脱塩素剤添加工程と、遊離残留塩素の量の上昇に対応して排水に添加する脱塩素剤を増加させる脱塩素剤増加工程と、脱塩素剤が添加された排水から逆浸透膜（ＲＯ膜）によって濃縮水を分離除去するＲＯ膜分離工程とを実施する排水処理方法が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、逆浸透膜法淡水化装置における前処理方法において、間欠的に被処理水に塩素系滅菌剤を注入することで滅菌剤の存在時と未存在時を交互に発生にさせる逆浸透膜法淡水化の前処理方法の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６４０１６号公報
【特許文献２】特開２０００−４２５４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
膜分離処理を行う排水処理方法において、排水に添加する殺菌剤の添加量を適切に調整できることが望まれている。例えば、分離膜に供給する排水の残留殺菌剤濃度を適切なものとして、殺菌効果の確保と、分離膜の劣化抑制とを両立できることが好ましい。
【０００６】
本発明の目的は、排水に添加する殺菌剤の添加量を適切に調整できる排水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の排水処理方法は、排水に殺菌剤を添加した後、膜分離装置に導入し膜分離処理を行う排水処理方法において、前記排水に前記殺菌剤を複数の初期殺菌剤濃度で添加し、所定計測時間経過後の各々の残留殺菌剤濃度を計測する計測工程と、前記計測工程で得られた計測値と予め設定された前記殺菌剤の減衰モデル式を用いて、前記初期殺菌剤濃度毎の残留殺菌剤濃度の経時変化を演算する残留濃度演算工程と、該演算の結果から、添加した殺菌剤が前記膜分離装置に到達するまでの時間に相当する時間経過後の残留殺菌剤濃度が所定範囲に入る演算結果を選択し、選択された演算結果において使用した初期殺菌剤濃度に基づき殺菌剤添加濃度を設定する殺菌剤添加濃度設定工程と、前記殺菌剤添加濃度設定工程で設定された殺菌剤濃度になるように前記排水に添加する前記殺菌剤の添加量を調整する殺菌剤添加量調整工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
上記排水処理方法において、前記殺菌剤の減衰モデル式が下記式（１）であり、前記残留濃度演算工程が、前記計測工程で得られた計測値を使用して下記式（１）中のパラメータを設定するパラメータ設定工程と、下記式（１）に前記パラメータ設定工程で設定されたパラメータを導入し、前記初期殺菌剤濃度毎の残留殺菌剤濃度の経時変化を演算する経時変化演算工程と、を含むことが好ましい。
Ct＝Cor・e−kr・(t-1)＋Cos・e−ks・(t-1)＋Cn…（１）
Ct：殺菌剤の供給からｔ分後の残留殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cor：短期反応による消費殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cos：長期反応による消費殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cn：殺菌剤が未反応で残留する分の残留殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
kr：短期反応の反応速度定数［min-1］
ks：長期反応の反応速度定数［min-1］
【０００９】
上記排水処理方法において、前記殺菌剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いることが好ましい。
【００１０】
上記排水処理方法において、前記膜分離装置の分離膜として逆浸透膜を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る排水処理方法は、排水に殺菌剤を添加した後、膜分離装置に導入し膜分離処理を行う排水処理方法において、排水に殺菌剤を複数の初期殺菌剤濃度で添加し、所定計測時間経過後の各々の残留殺菌剤濃度を計測する計測工程と、計測工程で得られた計測値と予め設定された殺菌剤の減衰モデル式を用いて、初期殺菌剤濃度毎の残留殺菌剤濃度の経時変化を演算する残留濃度演算工程と、該演算の結果から、添加した殺菌剤が膜分離装置に到達するまでの時間に相当する時間経過後の残留殺菌剤濃度が所定範囲に入る演算結果を選択し、選択された演算結果において使用した初期殺菌剤濃度に基づき殺菌剤添加濃度を設定する殺菌剤添加濃度設定工程と、殺菌剤添加濃度設定工程で設定された殺菌剤濃度になるように排水に添加する殺菌剤の添加量を調整する殺菌剤添加量調整工程と、を有する。本発明に係る排水処理方法によれば、排水に添加する殺菌剤の添加量を適切に調整できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、実施形態に係る排水処理装置のブロック図である。
【図２】図２は、実施形態に係る排水処理方法の概略を示すフローチャートである。
【図３】図３は、実施形態に係る排水処理方法の詳細を示すフローチャートである。
【図４】図４は、計測結果のプロット例を示す図である。
【図５】図５は、殺菌剤添加濃度の選択方法の説明図である。
【図６】図６は、殺菌剤添加濃度の選択方法を説明する他の図である。
【図７】図７は、殺菌剤添加濃度の選択方法を説明するさらに他の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施形態に係る排水処理方法につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００１４】
［実施形態］
図１から図７を参照して、実施形態について説明する。本実施形態は、排水処理方法に関する。図１は、本発明の実施形態に係る排水処理装置のブロック図、図２は、本実施形態に係る排水処理方法の概略を示すフローチャート、図３は、本実施形態に係る排水処理方法の詳細を示すフローチャートである。
【００１５】
本実施形態に係る排水処理装置１−１は、ＲＯ膜を有する膜分離装置７を備えている。ここで、ＲＯ膜等の分離膜には、バイオファウリングが発生することがある。バイオファウリングの発生機構として、水中に浮遊する細菌が膜に付着したコロニーを形成し、コロニーが増えるに従い、細菌が算出したスライムでコロニーが覆われ、バイオフィルムを形成し、これがバイオファウリングとなってエレメント内の流路を閉塞することが知られている。
【００１６】
バイオファウリングを抑制するために、被処理水がＲＯ膜に到達する前に、前処理として被処理水に塩素を注入し、十分な殺菌を行うことが考えられる。しかしながら、ポリアミド系等のＲＯ膜は、塩素との接触によって劣化が進行し、性能が低下する。これに対して残留塩素を除去する還元剤を添加する方法がある。この方法では、被処理水に対して還元剤を注入するプロセスが必要となり、処理プロセスの複雑化や処理コストの増加を招くこととなる。
【００１７】
また、被処理水の有機汚濁負荷が変動することがある。これに対して、殺菌剤の供給量が一定であると、有機汚濁負荷の変動に対応できず、適切な排水処理が行えない可能性がある。
【００１８】
本実施形態に係る排水処理方法は、排水に殺菌剤を添加した後、膜分離装置に導入し膜分離処理を行う排水処理方法において、被処理水に複数の濃度区で殺菌剤を注入したときの所定計測時間経過後の残留塩素濃度を測定し、ＲＯ膜到達時の残留塩素濃度が最適濃度範囲となる最適な初期殺菌剤濃度を選択し、選択した初期殺菌剤濃度で殺菌剤を注入する操作を行う。これにより、脱塩素用薬剤を不要とすること、被処理水の汚濁負荷変動への対応を可能とすること、被処理水の確実な殺菌を可能としてバイオファウリングを抑制すること、ＲＯ膜の劣化防止を可能とすることなどの効果を奏することができる。
【００１９】
以下に、図面を参照して本実施形態に係る排水処理装置および排水処理方法について説明する。図１に示す排水処理装置１−１は、排水送水ライン１、ポンプ２、濾過装置３、殺菌剤供給装置４、殺菌剤供給量制御装置５、殺菌処理水送水ライン６、膜分離装置７を含んで構成されている。排水送水ライン１は、被処理水としての排水が送水されるラインである。排水は、ポンプ２の作動により排水送水ライン１を介して取り入れられ、濾過装置３、殺菌処理水送水ライン６を介して膜分離装置７に送られる。
【００２０】
ポンプ２は、排水送水ライン１から排水を取り込むとともに膜分離装置７に向けて送水する。濾過装置３は、ポンプ２よりも膜分離装置７側に設けられている。濾過装置３は、排水を濾過して、排水中の粗大物を除去する。
【００２１】
殺菌剤供給装置４は、濾過装置３よりも膜分離装置７側に設けられている。殺菌剤供給装置４は、濾過装置３により濾過された排水に殺菌剤を供給して排水中のバイオファウリング原因物質を殺菌する。殺菌剤供給装置４は、殺菌剤貯槽１１、配管１２、注入口１３、供給ポンプ１４およびバルブ１５を有する。殺菌剤貯槽１１は、殺菌剤を貯留する。殺菌剤は、例えば、塩素系の殺菌剤であり、本実施形態では次亜塩素酸ナトリウムが殺菌剤として用いられる。配管１２は、殺菌剤貯槽１１内の殺菌剤を排水に供給するものであり、殺菌剤貯槽１１と注入口１３とを連通する。注入口１３は、殺菌剤濃度計２１の上流側に形成されている。供給ポンプ１４は、配管１２に設けられており、殺菌剤貯槽１１内の殺菌剤を注入口１３に向けて送る。バルブ１５は、配管１２に設けられており、配管１２を流れる殺菌剤の流量を調節する。バルブ１５は、配管１２を閉塞する全閉から最大の開度まで任意の開度に調節可能である。
【００２２】
殺菌剤供給量制御装置５は、殺菌剤濃度計２１と、演算手段２２と、制御手段２３とを有する。殺菌剤濃度計２１は、注入口１３よりも膜分離装置７側に配置されている。
【００２３】
殺菌剤濃度計２１は、膜分離装置７に送水される排水中の殺菌剤濃度を計測する。殺菌剤濃度計２１は、計測データを演算手段２２に出力する。殺菌剤濃度計２１は、殺菌剤供給装置４によって殺菌剤が供給された排水が所定計測時間経過後に到達する位置に配置されている。すなわち、殺菌剤濃度計２１は、殺菌剤が供給されてから所定計測時間経過後の排水中の殺菌剤濃度を計測する。本実施形態では、所定計測時間が１分である。演算手段２２は、後述するように残留殺菌剤濃度の推移についての推定結果に基づいて必要な殺菌剤添加濃度を演算する。制御手段２３は、演算手段２２が算出した殺菌剤添加濃度に基づいて殺菌剤供給装置４による殺菌剤添加量を制御する。
【００２４】
膜分離装置７は、分離膜を有し、排水から不純物の少ない分離水を分離する。本実施形態の膜分離装置７の分離膜は、ＲＯ膜（逆浸透膜）であり、水以外の不純物が透過することを規制する性質を有している。膜分離装置７は、排水に圧力を加えてＲＯ膜に送り込む。これにより、水分子がＲＯ膜を透過し、不純物の少ない分離水が流出して排水の濃度が高められる。なお、分離膜はＲＯ膜に限定されるものではない。分離膜として、例えば、ポリアミド系膜や酢酸セルロース膜が用いられてもよい。
【００２５】
次に、図２および図３を参照して、本実施形態に係る排水処理方法について説明する。図２のステップＳ１では、演算手段２２により、残留殺菌剤濃度の変化が算出される。演算手段２２は、複数の初期殺菌剤濃度についてそれぞれ排水中の残留殺菌剤濃度の経時的変化、すなわち残留殺菌剤濃度変化を算出する。演算手段２２は、残留殺菌剤濃度変化に基づいて、複数の初期殺菌剤濃度から、排水に供給する適切な殺菌剤添加濃度を選択する。次に、ステップＳ２において、演算手段２２は、選択した殺菌剤添加濃度に基づいて殺菌剤必要供給量を算出する。演算手段２２は、排水の初期殺菌剤濃度がステップＳ１で選択された殺菌剤添加濃度となるように、殺菌剤供給装置４による殺菌剤の供給量、例えば単位時間あたりの供給量を算出する。次に、ステップＳ３では、制御手段２３によって、殺菌剤供給量が調整される。制御手段２３は、ステップＳ２で算出された量の殺菌剤を排水に供給するように、殺菌剤供給装置４を制御する。
【００２６】
ステップＳ１の残留殺菌剤濃度変化の算出方法について詳細に説明する。演算手段２２は、上記ステップＳ１において、計測工程と、残留濃度演算工程と、殺菌剤添加濃度設定工程とを実行する。計測工程は、排水に対して複数の初期殺菌剤濃度で殺菌剤を添加し、所定計測時間経過後の各々の残留殺菌剤濃度を計測する工程である。残留濃度演算工程は、計測工程で得られた計測値と予め設定された殺菌剤の減衰モデル式を用いて、初期殺菌剤濃度毎の残留殺菌剤濃度の経時変化を演算する工程である。殺菌剤添加濃度設定工程は、残留濃度演算工程の演算の結果から、添加した殺菌剤が膜分離装置７に到達するまでの時間に相当する時間経過後の残留殺菌剤濃度が所定範囲に入る演算結果を選択し、選択された演算結果において使用した初期殺菌剤濃度に基づき殺菌剤添加濃度を設定する工程である。
【００２７】
本実施形態の残留濃度演算工程は、パラメータ設定工程と、経時変化演算工程とを含む。パラメータ設定工程は、計測工程で得られた計測値を使用して後述する式（１）中のパラメータを設定する工程である。経時変化演算工程は、後述する式（１）にパラメータ設定工程で設定されたパラメータを導入し、初期殺菌剤濃度Co毎の残留殺菌剤濃度の経時変化を演算する工程である。
【００２８】
制御手段２３は、ステップＳ３において、殺菌剤添加量調整工程を実行する。殺菌剤添加量調整工程は、殺菌剤添加濃度設定工程で設定された殺菌剤濃度となるように排水に添加する殺菌剤の添加量（供給量）を調整する工程である。制御手段２３は、供給ポンプ１４およびバルブ１５を制御し、殺菌剤供給装置４による排水に対する殺菌剤供給量をステップＳ２で算出された殺菌剤必要供給量に調整する。
【００２９】
（残留殺菌剤濃度変化の算出に関する基本的な考え方）
本願の発明者は、排水に塩素系の殺菌剤を供給したとき、殺菌剤と、排水に含まれる成分との反応により排水中の残留殺菌剤濃度が時間経過により減少し、排水中の残留殺菌剤濃度は、供給した殺菌剤濃度から後述の初期反応、短期反応および長期反応により消費される消費殺菌剤濃度を減じて決定されることを見出した。ここで、初期反応とは、殺菌剤が主に無機還元物質と反応して消費される反応であり、他の短期反応および長期反応よりも著しく早く例えば１分程度で終了する。短期反応とは、殺菌剤が主にアルデヒド基やフェノール性ヒドロキシル基をもつ物質などと反応して速い速度で消費される反応であり、例えば数時間程度で終了する。長期反応とは、殺菌剤が主に二重結合やメチル基をもつ物質などと反応して緩やかに消費される反応であり、上記短期反応の終了するときよりも遅く終了する。長期反応の終了後には未反応の殺菌剤が未反応分として残留する。
【００３０】
残留殺菌剤濃度の経時変化の導出式は、下記式（１）で表される。下記式（１）は、残留殺菌剤濃度の経時的な減衰を示す殺菌剤の減衰モデル式である。式（１）の右辺第一項、第二項、第三項は、それぞれ短期反応に関する項、長期反応に関する項、未反応分に関する項である。
Ct＝Cor・e−kr・(t-1)＋Cos・e−ks・(t-1)＋Cn…（１）
ここで、
Ct：殺菌剤の供給からｔ分後の残留殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cor：短期反応による消費殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cos：長期反応による消費殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cn：殺菌剤が未反応で残留する分の残留殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
kr：短期反応の反応速度定数［min-1］
ks：長期反応の反応速度定数［min-1］
である。
【００３１】
なお、殺菌剤を供給してから上記初期反応が終了するまでの残留殺菌剤濃度Ctは、殺菌剤供給時の初期殺菌剤濃度（供給殺菌剤濃度）をCo、上記初期反応による消費殺菌剤濃度をCoxとしたとき、Ct＝Co−Coxで表される。
【００３２】
発明者は、実験結果から、上記式（１）の右辺第一項の短期反応による消費殺菌剤濃度Corが、以下の式（２）で表されることを見出した。
Cor＝a1・Cox＋b1…（２）
ここで、
Cox：初期反応による消費殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
である。
上記式（２）の係数a1および定数b1は、例えば、実験等に基づき、予め定められる。
【００３３】
全消費殺菌剤濃度（Cox＋Cor＋Cos）のうち、初期反応および短期反応による消費殺菌剤濃度（Cox＋Cor）が占める割合ｆは、以下の式（３）で表される。
ｆ＝（Cox＋Cor）／（Cox＋Cor＋Cos）…（３）
ところで、任意の排水サンプルに、それぞれ所定の異なる濃度となるように殺菌剤を供給した後、各供給濃度の排水サンプルについて、初期反応が終了した時点または初期反応の終了後であって終了時点の近傍の時点での残留殺菌剤濃度を計測し、供給した殺菌剤濃度を横軸ｘ、計測した残留殺菌剤濃度を縦軸ｙとするグラフに該残留殺菌剤濃度をプロットすると、ｙ＝ａｘ＋ｂという一次式が得られた。ここで、ａは傾き、ｂは切片である。発明者は、上記式（３）の割合ｆが、以下の式（４）で表せることを見出した。下記式（４）の係数a2および定数b2は、例えば、実験等に基づき、予め定められる。
ｆ＝−a2・ｂ＋b2…（４）
【００３４】
上記式（２）〜式（４）を上記式（１）に導入することにより、初期反応が終了する時刻以降の残留殺菌剤濃度の経時的変化を予測することができる。なお、上記式（１）の右辺第三項の未反応分の残留殺菌剤濃度Cnは、演算によって先に得られた他定数（Co, Cox, Cor, Cos）より算出する。上記式（１）中のks, krは予め定められた定数である。
【００３５】
（残留殺菌剤濃度変化の算出手順）
残留殺菌剤濃度変化の算出手順について説明する。まず、排水中の殺菌剤濃度が所定の濃度（初期殺菌剤濃度）となるように所定の濃度の殺菌剤を殺菌剤供給装置４により排水に供給し、所定計測時間経過後における排水中の残留殺菌剤濃度を殺菌剤濃度計２１で計測し、記録する。本実施形態では、上記所定計測時間を、殺菌剤の初期反応が終了するまでの時間（例えば、殺菌剤を排水に供給してから１分間）とする。
【００３６】
次に、演算手段２２が、初期殺菌剤濃度Co、殺菌剤濃度計２１で計測された上記所定計測時間経過後における残留殺菌剤濃度および上記式（１）ないし式（４）に基づいて、上記所定計測時間経過後における残留殺菌剤濃度変化（Ct）を算出する。演算手段２２は、上述した所定計測時間経過後における残留殺菌剤濃度の計測および所定計測時間経過後の残留殺菌剤濃度変化の算出を、予め設定した複数種の初期殺菌剤濃度Coのそれぞれについて順次行う。このようにして得られた複数の初期殺菌剤濃度Coごとの残留殺菌剤濃度変化の算出結果のデータは、演算手段２２に記憶される。
【００３７】
図３を参照して、残留殺菌剤濃度変化の算出の手順について具体的に説明する。図３には、図２でステップＳ１として示された、演算手段２２による残留殺菌剤濃度変化の算出手順が示されている。制御フローが開始されると、演算手段２２は、互いに異なる３種の初期殺菌剤濃度Coのそれぞれについて、殺菌剤供給開始後の所定計測時間経過後における残留殺菌剤濃度を順次計測する。
【００３８】
ステップＳ１１ａでは、殺菌剤供給装置４により、排水に対して0.5［mg/L as cl2］の初期殺菌剤濃度Co0.5で殺菌剤が注入される。次に、ステップＳ１２ａでは、演算手段２２により、殺菌剤注入から１分後の残留殺菌剤濃度C10.5が殺菌剤濃度計２１から取得される。
【００３９】
次に、ステップＳ１１ｂでは、殺菌剤供給装置４により、排水に対して1.0［mg/L as cl2］の初期殺菌剤濃度Co1.0で殺菌剤が注入される。次に、ステップＳ１２ｂでは、演算手段２２により、殺菌剤注入から１分後の残留殺菌剤濃度C11.0が殺菌剤濃度計２１から取得される。
【００４０】
次に、ステップＳ１１ｃでは、殺菌剤供給装置４により、排水に対して1.5［mg/L as cl2］の初期殺菌剤濃度Co1.5で殺菌剤が注入される。次に、ステップＳ１２ｃでは、演算手段２２により、殺菌剤注入から１分後の残留殺菌剤濃度C11.5が殺菌剤濃度計２１から取得される。なお、ステップＳ１１ａおよびステップＳ１２ａを実行する順番と、ステップＳ１１ｂおよびステップＳ１２ｂを実行する順番と、ステップＳ１１ｃおよびステップＳ１２ｃを実行する順番とは、順不同であり、適宜入れ替えることができる。例えば、ステップＳ１１ｃおよびＳ１２ｃを始めに実行し、ステップＳ１１ｂおよびＳ１２ｂを次に実行し、ステップＳ１１ａおよびＳ１２ａを最後に実行するようにしてもよい。ステップＳ１１ａ、Ｓ１２ａ、Ｓ１１ｂ、Ｓ１２ｂ、Ｓ１１ｃ、Ｓ１２ｃを全て実行すると、ステップＳ１３に進む。下記［表１］に、１分後の残留殺菌剤濃度C1の一例を示す。
【表１】
2014104450.tif 000003
【００４１】
ステップＳ１３では、演算手段２２により、初期殺菌剤濃度Coを横軸、１分後の残留殺菌剤濃度C1を縦軸としてステップＳ１２ａ、Ｓ１２ｂ、Ｓ１２ｃにおける計測結果がプロットされる。図４は、計測結果のプロット例を示す図である。計測結果に基づいて、演算手段２２により、初期殺菌剤濃度Coと殺菌剤の供給から１分後の残留殺菌剤濃度C1との対応関係を示す一次式が算出される。算出される一次式は、下記式（５）で表される。
ｙ＝ａｘ＋ｂ…（５）
ステップＳ１３が実行されると、ステップＳ１４に進む。
【００４２】
ステップＳ１４では、演算手段２２により、上記式（４）の割合ｆが算出される。演算手段２２は、決定された切片ｂの値を上記式（４）に導入し、割合ｆを算出する。ステップＳ１４が実行されると、ステップＳ１５に進む。
【００４３】
ステップＳ１５からステップＳ１９までは、３種類の初期殺菌剤濃度Co0.5，Co1.0，Co1.5のそれぞれについて実行される。ここでは、0.5［mg/L as cl2］の初期殺菌剤濃度Co0.5の場合を例に説明する。
【００４４】
ステップＳ１５では、演算手段２２により、初期反応による消費殺菌剤濃度Coxが演算される。演算手段２２は、下記式（６）により、初期殺菌剤濃度Co0.5についての初期反応による消費殺菌剤濃度Coxを演算する。下記式（６）の右辺第一項には、初期殺菌剤濃度Co0.5が、第二項には、１分後の残留殺菌剤濃度C10.5がそれぞれ代入される。
Cox＝Co−C1…（６）
ステップＳ１５が実行されると、ステップＳ１６に進む。
【００４５】
ステップＳ１６では、演算手段２２により、短期反応による消費殺菌剤濃度Corが演算される。演算手段２２は、下記式（７）により、初期殺菌剤濃度Co0.5についての短期反応による消費殺菌剤濃度Corを演算する。下記式（７）の右辺には、上記式（６）で算出された初期反応による消費殺菌剤濃度Coxが代入される。下記式（７）の係数a5は、例えば、実験等に基づき、予め定められる。なお、下記式（７）の係数a5は、上記式（２）の係数a1と同様とすることができる。
Cor＝a5・Cox…（７）
ステップＳ１６が実行されると、ステップＳ１７に進む。
【００４６】
ステップＳ１７では、演算手段２２により、長期反応による消費殺菌剤濃度Cosが演算される。演算手段２２は、下記式（８）により、初期殺菌剤濃度Co0.5についての長期反応による消費殺菌剤濃度Cosを演算する。下記式（８）は、上記式（３）から導かれる。下記式（８）の右辺には、ステップＳ１４で算出された割合ｆ、ステップＳ１５で算出された初期反応による消費殺菌剤濃度CoxおよびステップＳ１６で算出された短期反応による消費殺菌剤濃度Corが代入される。
Cos＝{（１−ｆ）/ｆ}（Cox＋Cor）…（８）
ステップＳ１７が実行されると、ステップＳ１８に進む。
【００４７】
ステップＳ１８では、演算手段２２により、殺菌剤が未反応で残留する分の残留殺菌剤濃度Cnが演算される。演算手段２２は、下記式（９）により、初期殺菌剤濃度Co0.5についての殺菌剤が未反応で残留する分の残留殺菌剤濃度Cnを演算する。下記式（９）の右辺には、初期殺菌剤濃度Co0.5、ステップＳ１５で算出された初期反応による消費殺菌剤濃度Cox、ステップＳ１６で算出された短期反応による消費殺菌剤濃度CorおよびステップＳ１７で算出された長期反応による消費殺菌剤濃度Cosがそれぞれ代入される。
Cn＝Co−（Cox＋Cor＋Cos）…（９）
ステップＳ１８が実行されると、ステップＳ１９に進む。
【００４８】
ステップＳ１９では、演算手段２２により、殺菌剤注入後の塩素減衰が予測される。演算手段２２は、演算された短期反応による消費殺菌剤濃度Cor、長期反応による消費殺菌剤濃度Cosおよび殺菌剤が未反応で残留する分の残留殺菌剤濃度Cnを上記式（１）に代入して、殺菌剤の供給からｔ分後の残留殺菌剤濃度Ctを算出する。ここで、時刻ｔには、殺菌剤が供給された排水が膜分離装置７に到達する時刻が代入される。例えば、殺菌剤が排水に供給されてから、殺菌剤を含む当該排水が膜分離装置７に到達するまでに１０分かかる場合、時刻ｔに１０が代入されて残留殺菌剤濃度C10が算出される。0.5［mg/L as cl2］、1.0［mg/L as cl2］および1.5［mg/L as cl2］の各初期殺菌剤濃度CoについてステップＳ１５からステップＳ１９の演算が実行されると、ステップＳ２０に進む。
【００４９】
ステップＳ２０では、演算手段２２により、殺菌剤添加濃度が選択される。図５は、殺菌剤添加濃度の選択方法の説明図である。図５において、横軸は時間［分］であり、排水に対する殺菌剤の供給時（例えば、供給開始時）を時刻０とする。縦軸は、残留殺菌剤濃度である。図５には、残留殺菌剤濃度推移L1.5、L1.0、L0.5の３種類の残留殺菌剤濃度推移の曲線が示されている。残留殺菌剤濃度推移L1.5は、1.5［mg/L as cl2］の初期殺菌剤濃度Co1.5についての上記式（１）に基づくｔ分後の残留殺菌剤濃度Ctの推移を示す。同様にして、残留殺菌剤濃度推移L1.0は、1.0［mg/L as cl2］の初期殺菌剤濃度Co1.0についての上記式（１）に基づくｔ分後の残留殺菌剤濃度Ctの推移を、残留殺菌剤濃度推移L0.5は、0.5［mg/L as cl2］の初期殺菌剤濃度Co0.5についての上記式（１）に基づくｔ分後の残留殺菌剤濃度Ctの推移を示す。
【００５０】
本実施形態では、排水が膜分離装置７のＲＯ膜入口に到達するときの残留殺菌剤濃度Ctについて、最適濃度範囲が定められている。最適濃度範囲の下限は、要求残留殺菌剤濃度である。要求残留殺菌剤濃度は、例えば、ＲＯ膜におけるバイオファウリングを抑制する観点から定められる最低限必要な殺菌剤濃度である。最適濃度範囲の上限は、殺菌剤によるＲＯ膜の劣化を抑制する観点や、排水処理に要する費用を低減する観点から定められる上限の殺菌剤濃度である。本実施形態の最適濃度範囲は、0.2〜0.5［mg/L as cl2］である。
【００５１】
３種類の初期殺菌剤濃度Co0.5，Co1.0，Co1.5のうち、ＲＯ膜入口到達時（時刻ｔ１）における残留殺菌剤濃度Ct1が最適濃度範囲内となる最小の初期殺菌剤濃度Coが、現在処理対象としている排水に対する適切な殺菌剤添加濃度として選択される。例えば、図５に示す例では、1.0［mg/L as cl2］の初期殺菌剤濃度Co1.0で殺菌剤が供給された排水のＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct11.0が最適濃度範囲内の値となり、他の初期殺菌剤濃度（Co0.5、Co1.5）の排水については、ＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct10.5，Ct11.5が、最適濃度範囲外の値となる。この場合、殺菌剤添加濃度として、1.0［mg/L as cl2］が選択される。複数の初期殺菌剤濃度CoにおいてＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct1が最適濃度範囲内の値となったときには、最小の初期殺菌剤濃度Coが排水に対する殺菌剤添加濃度として選択される。
【００５２】
なお、３種類のいずれの初期殺菌剤濃度CoについてもＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct1が最適濃度範囲内の値とならない可能性がある。図６は、殺菌剤添加濃度の選択方法を説明する他の図である。図６では、３種類の初期殺菌剤濃度Co0.5，Co1.0，Co1.5のいずれについても、ＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct10.5，Ct11.0，Ct11.5が最適濃度範囲外の値である。この場合、ＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct1が最適濃度範囲よりも小さく、かつ最も最適濃度範囲に近い初期殺菌剤濃度Coが、殺菌剤添加濃度として選択される。図６では、0.5［mg/L as cl2］の初期殺菌剤濃度Co0.5で殺菌剤が注入された排水のＲＯ膜到達時の残留殺菌剤濃度Ct10.5が、最適濃度範囲よりも小さく、かつ最も最適濃度範囲に近い。従って、0.5［mg/L as cl2］が殺菌剤添加濃度として選択される。
【００５３】
図７は、殺菌剤添加濃度の選択方法を説明するさらに他の図である。図７では、３種類全ての初期殺菌剤濃度Co0.5，Co1.0，Co1.5について、ＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct10.5，Ct11.0，Ct11.5が最適濃度範囲よりも小さい。また、1.5［mg/L as cl2］の初期殺菌剤濃度Co1.5とした排水のＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct11.5が最も最適濃度範囲に近い。従って、1.5［mg/L as cl2］が殺菌剤添加濃度として選択される。ステップＳ２０が実行されると、本制御フローは終了する。
【００５４】
図２および図３を参照して説明した殺菌剤添加濃度の調節は、例えば、排水処理装置１−１に取り入れる排水の性状変化が検出された場合や、排水の性状変化が予測される場合に実行される。排水の性状変化は、例えば、排水の吸光光度に基づいて検出することや濁度、電気伝導度、pH、温度に基づいて検出することができる。なお、殺菌剤添加濃度の調節は、間欠的、例えば定期的に行われてもよい。
【００５５】
以上説明したように、本実施形態に係る排水処理方法によれば、複数種の初期殺菌剤濃度Coのそれぞれについての残留殺菌剤濃度変化の算出結果を参照して、複数種の初期殺菌剤濃度のうち、設定時刻における残留殺菌剤濃度が要求残留殺菌剤濃度以上でかつ最低の残留殺菌剤濃度となる初期殺菌剤濃度が選択される。選択された初期殺菌剤濃度に基づいて殺菌剤必要供給量が算出される。
【００５６】
従って、取水した排水の水質に対応して殺菌剤供給量を必要十分でかつ最低限の量に抑えることができる。この結果、水処理の費用を低減させることができるとともに、周辺環境への影響を抑制することができる。また、残留殺菌剤を分解して無害化するための殺菌剤分解剤の使用量を低減し、殺菌剤分解に要する費用を低減することができる。また、殺菌効果の確保と、分離膜の劣化抑制とを両立することができる。また、初期反応時間という短い時間での消費殺菌剤濃度に基づいてＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct1を予測することができるため、被処理水の性状変化に対して短時間で殺菌剤の添加量を調整して応答性を高めることができる。
【００５７】
本実施形態では、図３のステップＳ１１ａ，Ｓ１１ｂ，Ｓ１１ｃ，Ｓ１２ａ，Ｓ１２ｂ，Ｓ１２ｃが計測工程に対応する。また、図３のステップＳ１３ないしＳ１９が残留濃度演算工程に対応する。また、図３のステップＳ２０が殺菌剤添加濃度設定工程に対応する。また、図２のステップＳ３が殺菌剤添加量調整工程に対応する。
【００５８】
また、本実施形態では、図３のステップＳ１３ないしＳ１８がパラメータ設定工程に対応する。また、図３のステップＳ１９が経時変化演算工程に対応する。
【００５９】
塩素系の殺菌剤は、次亜塩素酸ナトリウムには限定されない。殺菌剤は、例えば、サラシ粉、シアヌル酸、塩素、二酸化塩素、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、またはこれらの２種類以上の混合物であってもよい。例示した以外の塩素系の殺菌剤が用いられてもよい。
【００６０】
最適濃度範囲は、0.2〜0.5［mg/L as cl2］には限定されない。最適濃度範囲は、膜分離装置７で使用する膜の種類や、膜の耐塩素性によって適宜定めることができる。また、本実施形態では、３種の初期殺菌剤濃度Coが、0.5［mg/L as cl2］、1.0［mg/L as cl2］、1.5［mg/L as cl2］であったが、これに限定されるものではなく、被処理水の性状や最適濃度範囲等に応じて適宜定めることができる。本実施形態では、複数の初期殺菌剤濃度Coにおいて、最小濃度以外の初期殺菌剤濃度（1.0、1.5［mg/L as cl2］）は、最小濃度の初期殺菌剤濃度（0.5［mg/L as cl2］）の整数倍である。
【００６１】
初期殺菌剤濃度Coは、可変とされてもよい。例えば、過去に算出された残留殺菌剤濃度Ct、一例としてＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct1に基づいて初期殺菌剤濃度Coが調整されてもよい。過去に算出されたＲＯ膜入口到達時の残留殺菌剤濃度Ct1が最適濃度範囲に対して高い傾向にあれば、初期殺菌剤濃度Coを低い値に変更し、最適濃度範囲に対して低い傾向にあれば、初期殺菌剤濃度Coを高い値に変更するようにすればよい。また、本実施形態では、初期殺菌剤濃度Coが３種であったが、これに限定されるものではなく、初期殺菌剤濃度Coは、２種あるいは４種以上とされてもよい。
【００６２】
［実施形態の変形例］
上記実施形態では、複数の初期殺菌剤濃度Coについての残留殺菌剤濃度Ct1の計測が、排水処理装置１−１における排水の本流においてなされたが、これに代えて、排水処理装置１−１にバイパス流路を設けておき、当該バイパス流路において複数の初期殺菌剤濃度Coについて残留殺菌剤濃度Ct1の計測を行うようにしてもよい。この場合、バイパス流路は、例えば、注入口１３よりも排水の流れ方向の上流側から本流に対して分岐し、注入口１３よりも下流側において本流に合流するように設けられる。バイパス流路には、殺菌剤を供給する装置および殺菌剤の残留濃度を計測する装置が設けられる。バイパス流路にて複数の初期殺菌剤濃度Coについて残留殺菌剤濃度Ct1の計測を行うようにすれば、本流の殺菌剤添加濃度を変更することなく、最適な殺菌剤添加濃度の調整を行うことが可能となる。
【００６３】
上記の実施形態および変形例に開示された内容は、適宜組み合わせて実行することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１−１  排水処理装置
１  排水送水ライン
４  殺菌剤供給装置
５  殺菌剤供給量制御装置
７  膜分離装置
２１  殺菌剤濃度計
２２  演算手段
２３  制御手段
Co，Co0.5，Co1.0，Co1.5  初期殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
C10.5，C11.0，C11.5  １分後の残留殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Ct  殺菌剤の供給からｔ分後の残留殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cox  初期反応による消費殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cor  短期反応による消費殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cos  長期反応による消費殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
Cn  殺菌剤が未反応で残留する分の残留殺菌剤濃度［mg/L as cl2］
kr  短期反応の反応速度定数［min-1］
ks  長期反応の反応速度定数［min-1］
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図４】
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