(57)【要約】【課題】ろ過水の吸引と逆洗用ガスの供給を共通の機器で行うことができ、設備の簡略化を図ることが可能な水処理方法および水処理システムを提供する。【解決手段】被処理水１を、ろ材を備えたろ過モジュール１１に導入し、ろ過水２を得るろ過工程と、ろ材を洗浄する逆洗工程とを有する水処理方法であって、ろ過工程では、減圧手段３１によって、ろ過モジュール１１のろ過水取出側１２から排出されたろ過水２に接する気相部３を減圧することにより、ろ材でのろ過を推進し、逆洗工程では、減圧手段３１から吐出されたガス４をろ過モジュール１１のろ過水取出側１２に供給して、ろ材を洗浄する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を、ろ材を備えたろ過モジュールに導入し、ろ過水を得るろ過工程と、
前記ろ材を洗浄する逆洗工程とを有する水処理方法であって、
前記ろ過工程では、減圧手段によって、前記ろ過モジュールのろ過水取出側から排出されたろ過水に接する気相部を減圧することにより、前記ろ材でのろ過を推進し、
前記逆洗工程では、前記減圧手段から吐出されたガスを前記ろ過モジュールのろ過水取出側に供給して、前記ろ材を洗浄することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記ろ過モジュールには、前記ろ過水取出側に第１開口と第２開口が設けられ、
前記ろ過工程では、前記第１開口からろ過水を得て、
前記逆洗工程では、前記減圧手段から吐出されたガスを前記第２開口を通じて前記ろ過水取出側に供給する請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記第１開口に連通してろ過水流路が設けられ、
前記ろ過水流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられ、
前記ろ過工程では、前記開閉装置を開いてろ過水を移送し、
前記逆洗工程では、前記減圧手段から吐出されたガスを前記第２開口を通じて前記ろ過水取出側に供給する際、前記開閉装置を所定時間開いた後、閉じるようにする請求項２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記ろ過モジュールの前記ろ過水取出側に連通して、ろ過水タンクを備えたろ過水流路が設けられ、
前記ろ過水タンクには、ろ過水が存在するとともに上部に気相部が設けられ、
前記ろ過工程では、前記ろ過水タンクの気相部を前記減圧手段で減圧することにより、前記ろ材のろ過を推進する請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理方法。
【請求項５】
前記気相部を減圧した状態で、前記ろ過工程と前記逆洗工程を繰り返す請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理方法。
【請求項６】
前記減圧手段を稼働させたまま、前記ろ過工程と前記逆洗工程を繰り返す請求項１〜５のいずれか一項に記載の水処理方法。
【請求項７】
前記被処理水がバイオガスを含有する嫌気性処理液であり、
前記逆洗工程において、前記減圧手段から吐出するガスとして、前記嫌気性処理液から発生したバイオガスを用いる請求項１〜６のいずれか一項に記載の水処理方法。
【請求項８】
ろ材を備え、当該ろ材を挟んで被処理水が存在する供給側とろ過水が存在するろ過水取出側とを有するろ過モジュールと、
前記ろ過水取出側に連通して、前記ろ過水取出側から排出されたろ過水と、当該ろ過水に接して気相部が存在するろ過水流路と、
吸引側と吐出側を有し、前記ろ過水流路の気相部を減圧する減圧手段と、
前記ろ過水流路の気相部と前記減圧手段の吸引側とに連通して設けられた吸引流路と、
前記減圧手段の吐出側に連通して設けられた排気流路と、
前記排気流路と前記ろ過モジュールのろ過水取出側とに連通して設けられた逆洗流路と、
前記減圧手段から吐出されたガスの前記逆洗流路への流通を制御する排気制御手段とを有することを特徴とする水処理システム。
【請求項９】
前記ろ過水流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられている請求項８に記載の水処理システム。
【請求項１０】
前記ろ過モジュールには、前記ろ過水取出側に第１開口と第２開口が設けられ、
前記ろ過水流路が前記第１開口に連通しており、
前記逆洗流路が前記第２開口に連通している請求項８または９に記載の水処理システム。
【請求項１１】
前記ろ過水流路が、ろ過水が存在するとともに上部に気相部が設けられたろ過水タンクを有している請求項８〜１０のいずれか一項に記載の水処理システム。
【請求項１２】
前記吸引流路および前記ろ過水流路の気相部の少なくとも一方に連通して給気流路が設けられ、
前記給気流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられている請求項８〜１１のいずれか一項に記載の水処理システム。
【請求項１３】
前記排気流路に連通してガスホルダーが設けられ、
前記給気流路が、前記吸引流路および前記ろ過水流路の気相部の少なくとも一方と前記ガスホルダーとに連通している請求項１２に記載の水処理システム。
【請求項１４】
前記ろ過モジュールが、ろ過槽に保持された被処理水に浸漬して設けられ、
前記給気流路が、前記吸引流路および前記ろ過水流路の気相部の少なくとも一方と前記ろ過槽の気相部とに連通している請求項１２または１３に記載の水処理システム。
【請求項１５】
前記排気制御手段が、前記逆洗流路の一方端に前記排気流路と接続して設けられた三方弁である請求項８〜１４のいずれか一項に記載の水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理方法および水処理システムに関し、詳細には、ろ材を備えたろ過モジュールを用いた水処理方法と水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ろ材を備えたろ過モジュールを用いて固液分離を行う方法が知られている。例えば特許文献１には浸漬型のろ過モジュール（膜モジュール）が開示されており、ろ過モジュールのろ過水取出側をポンプ吸引することによりろ過を行い、またろ材の逆洗の際には、ろ過水取出側から圧縮機により空気を供給してろ材の洗浄を行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７７７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるように、ろ過モジュールによるろ過と逆洗を行う場合は、ろ過用のポンプと逆洗用の圧縮機をそれぞれ設けることが一般的である。これは、ろ過用のポンプは液体であるろ過水を吸引するためのものであり、一方逆洗用の圧縮機はガスを送り出すためのものであり、両者で取り扱う流体が異なるためである。しかしそのために、設備が大掛かりなものになってしまうおそれもある。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ろ過水の吸引と逆洗用ガスの供給を共通の機器で行うことができ、設備の簡略化を図ることが可能な水処理方法および水処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決することができた本発明の水処理方法とは、被処理水を、ろ材を備えたろ過モジュールに導入し、ろ過水を得るろ過工程と、ろ材を洗浄する逆洗工程とを有する水処理方法であって、ろ過工程では、減圧手段によって、ろ過モジュールのろ過水取出側から排出されたろ過水に接する気相部を減圧することにより、ろ材でのろ過を推進し、逆洗工程では、減圧手段から吐出されたガスをろ過モジュールのろ過水取出側に供給して、ろ材を洗浄するところに特徴を有する。本発明の水処理方法によれば、共通の減圧手段を用いてろ過工程と逆洗工程を行うことができ、これにより逆洗専用のブロワや圧縮機などを設ける必要がなくなり、設備の簡略化を図ることができる。
【０００７】
ろ過モジュールのろ過水取出側には、第１開口と第２開口が設けられることが好ましい。この場合、ろ過工程では第１開口からろ過水を得て、逆洗工程では、減圧手段から吐出されたガスを第２開口を通じてろ過水取出側に供給するようにすることが好ましい。このような逆洗工程を行うことにより、ろ過モジュール内に残留するろ過水を回収することができるので、ろ過水の回収率を高めることができる。さらに、逆洗の効率を高める点から、第１開口に連通してろ過水流路を設けるとともに、ろ過水流路に当該流路を開閉する開閉装置を設け、ろ過工程では開閉装置を開いてろ過水を移送し、逆洗工程では、減圧手段から吐出されたガスを第２開口を通じてろ過水取出側に供給する際、開閉装置を所定時間開いた後、閉じるようにすることが好ましい。
【０００８】
ろ過モジュールのろ過水取出側に連通して、ろ過水タンクを備えたろ過水流路を設け、ろ過水タンクには、ろ過水が存在するとともに上部に気相部が設けられるようにし、ろ過工程では、ろ過水タンクの気相部を減圧手段で減圧することにより、ろ材のろ過を推進するようにすることが好ましい。ろ過水流路にろ過水タンクが備えられていれば、減圧手段によって誤ってろ過水を吸引することが起こりにくくなり、また、気相部の圧力の調節が容易になる。
【０００９】
本発明の水処理方法は、ろ過水流路（ろ過水タンクが備えられていてもよい）の気相部を減圧した状態で、ろ過工程と逆洗工程を繰り返すことが好ましい。逆洗工程でもろ過水流路の気相部を減圧した状態を維持しておくことにより、逆洗工程の後にろ過工程を行った場合に、すぐにろ材でのろ過を行うことができる。
【００１０】
本発明の水処理方法では、減圧手段を稼働させたまま、ろ過工程と逆洗工程を繰り返すようにしてもよい。本発明の水処理方法では、共通の減圧手段によってろ過工程と逆洗工程を行うことができるため、ろ過工程と逆洗工程を切り替えるたびに減圧手段の稼動を止めたりする必要がない。従って、このように減圧手段を稼働させたままであると、ろ過工程と逆洗工程を切り替えた際にも各工程をスムーズに行うことができる。さらに、ろ過工程と逆洗工程を短い周期で頻繁に切り替えることも可能となる。
【００１１】
本発明の水処理方法では、被処理水として、バイオガスを含有する嫌気性処理液を用いることも好ましい。この場合、逆洗工程において、減圧手段から吐出するガスとして、嫌気性処理液から発生したバイオガスを用いることが好ましい。このように逆洗工程を行いことにより、被処理水である嫌気性処理液の好気化を抑えることができる。
【００１２】
本発明はまた、本発明の水処理方法に用いられる水処理システムも提供する。すなわち本発明の水処理システムは、ろ材を備え、当該ろ材を挟んで被処理水が存在する供給側とろ過水が存在するろ過水取出側とを有するろ過モジュールと；ろ過水取出側に連通して、ろ過水取出側から排出されたろ過水と当該ろ過水に接して気相部が存在するろ過水流路と；吸引側と吐出側を有し、ろ過水流路の気相部を減圧する減圧手段と；ろ過水流路の気相部と減圧手段の吸引側とに連通して設けられた吸引流路と；減圧手段の吐出側に連通して設けられた排気流路と；排気流路とろ過モジュールのろ過水取出側とに連通して設けられた逆洗流路と；減圧手段から吐出されたガスの逆洗流路への流通を制御する排気制御手段とを有するものである。
【００１３】
ろ過モジュールには、ろ過水取出側に第１開口と第２開口が設けられ、ろ過水流路が第１開口に連通しており、逆洗流路が第２開口に連通していることが好ましい。また、ろ過水流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられていることが好ましい。さらに、ろ過水流路は、ろ過水が存在するとともに上部に気相部が設けられたろ過水タンクを有していることが好ましい。
【００１４】
本発明の水処理システムは、吸引流路およびろ過水流路の気相部の少なくとも一方に連通して給気流路が設けられ、給気流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられていることが好ましい。このように給気流路を設けることにより、給気流路を通じて逆洗用ガスを減圧手段の吸引側に供給することができ、ろ過水流路の気相部の小型化が図れる。給気流路は、一方側が吸引流路およびろ過水流路の気相部の少なくとも一方に連通して設けられるが、他方側は大気開放されてもよいし、他の設備に連通して設けられてもよい。例えば、排気流路に連通してガスホルダーが設けられ、給気流路が、吸引流路およびろ過水流路の気相部の少なくとも一方とガスホルダーとに連通していてもよい。また、ろ過モジュールがろ過槽に保持された被処理水に浸漬して設けられ、給気流路が、吸引流路およびろ過水流路の気相部の少なくとも一方とろ過槽の気相部とに連通していてもよい。
【００１５】
排気制御手段としては、逆洗流路の一方端に排気流路と接続して設けられた三方弁であることが好ましい。このように三方弁を設けることにより、減圧手段から吐出されたガスを、逆洗流路に流通させたり、逆洗流路に流通させずに排気流路を通じて系外に排出したり、ガスホルダーに移送することが、簡単に行えるようになる。また三方弁を設けることにより、ろ過工程と逆洗工程を短い周期で切り替えるような運転も簡単にできるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の水処理方法および水処理システムによれば、共通の減圧手段を用いてろ過と逆洗を行うことができ、設備の簡略化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の水処理システムの一例を表す。
【図２】本発明の水処理システムの他の例を表す。
【図３】本発明の水処理システムの他の例を表す。
【図４】本発明の水処理システムの他の例を表す。
【図５】本発明の水処理システムの他の例を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明は、ろ材を用いた水処理方法と水処理システムに関し、詳細には、共通の減圧手段によって、ろ材によるろ過とろ材の逆洗を行うことができる水処理方法と水処理システムに関する。
【００１９】
本発明の水処理方法は、ろ過工程と逆洗工程を有する。ろ過工程では、被処理水を、ろ材を備えたろ過モジュールに導入し、ろ過水を得る。本発明において処理対象となる被処理水は特に限定されないが、ろ材により固液分離を行うことから、固形分が含まれていることが好ましい。本発明で用いられる被処理水としては、下水、し尿、下水処理やし尿処理に伴い発生するプロセス排水、食品工場や紙パルプ工場や化学工場等から発生する工場排水、家畜糞尿、家畜糞尿等の畜産廃棄物の処理により発生する排水、厨房排水、およびこれらの処理により発生する汚泥等が挙げられる。
【００２０】
ろ過モジュールはろ材を備えており、被処理水をろ過モジュールに導入して、ろ材でろ過することにより、ろ過水が得られる。ろ過モジュールは、ろ材を挟んで被処理水が存在する供給側とろ過水が存在するろ過水取出側とを有し、ろ過モジュールのろ過水取出側からろ過水が取り出される。
【００２１】
ろ材としては、被処理水に含まれる懸濁物質を捕捉しろ過水を得ることができるものであればよく、例えば、膜ろ材を用いることができる。ろ材は、いわゆる精密ろ過膜（ＭＦ膜）や限外ろ過膜（ＵＦ膜）であってもよい。ろ材の形状は、管状、平板状等、特に限定されない。ろ材を構成する素材は特に限定されず、合成樹脂、セラミック、金属等が挙げられる。
【００２２】
ろ過モジュールは、例えば、ろ過槽に保持された被処理水中に浸漬して設けられる。この場合、ろ材がろ過槽内の被処理水に浸漬設置されることとなり、ろ過槽内の被処理水がろ材によりろ過されることとなる。あるいは、ろ過モジュールはろ材がハウジング内に設置されて構成されてもよい。この場合、被処理水が保持された水槽の外側にろ過モジュールが設置され、ろ過モジュール内に被処理水が供給されることにより、被処理水がろ過されることとなる。
【００２３】
ろ材によるろ過は、ろ材の供給側とろ過水取出側の間の差圧を利用して行われる。この際、本発明の水処理方法では、ろ過モジュールのろ過水取出側から排出されたろ過水に接する気相部を減圧手段によって減圧することにより、ろ材でのろ過を推進する。ここで、ろ過モジュールのろ過水取出側から排出されたろ過水とは、ろ過モジュールのろ過水取出側から連続的に存在するろ過水を意味する。ろ過モジュールのろ過水取出側から排出されたろ過水に接する気相部を減圧手段によって減圧することにより、気相部の圧力を真空近くまで下げることが可能となり、その結果、ろ材の供給側とろ過水取出側の間の差圧を高めて、効率的に被処理水のろ過を行えるようになる。なお、ろ過モジュールが被処理水に浸漬設置される場合は、ろ材の設置水深に基づく水圧によってもろ過が推進され、またろ材がハウジング内に設置される場合は、ハウジング内に供給される被処理水の水圧によってもろ過が推進される。
【００２４】
減圧手段は、ろ過モジュールのろ過水取出側から排出されたろ過水に接する気相部を減圧できるものであれば特に限定されないが、当該気相部のガスを吸引して気相部を減圧するものであることが好ましく、機械的減圧手段であることが好ましい。この場合、減圧手段は吸引側と吐出側を有することとなる。減圧手段は、吸引側からガスが吸引されて減圧手段に取り込まれ、吐出側からは吸引したガスが排出される。減圧手段としては、減圧ポンプ（真空ポンプ）、ブロワ等を用いることができる。
【００２５】
減圧手段は、次のように設置されることが好ましい。すなわち、ろ過モジュールのろ過水取出側に連通して、ろ過水取出側から排出されたろ過水と当該ろ過水に接して気相部が存在するろ過水流路が設けられ、さらに、ろ過水流路の気相部に連通して吸引流路が設けられる。そして、減圧手段の吸引側が吸引流路に連通するように、減圧手段が設けられることが好ましい。このように減圧手段を設けることにより、ろ過水流路の気相部のガスを吸引して、ろ過水流路の気相部を減圧することができる。
【００２６】
ろ過水流路は、減圧手段によって気相部を減圧できるように、吸引流路が連通する部分を除いて、気相部が閉鎖空間として形成されていることが好ましい。ろ過水流路は、例えば、管路のみで構成されていてもよく、管路にタンクが備えられて構成されていてもよい。ろ過水流路にタンクを設けることにより、タンク内にろ過水流路の気相部を形成しやすくなる。この場合、タンクにはろ過水が流入するが、タンク内にはろ過水が一時的に貯留されてもよく、ろ過水がタンク内に貯留されずにすぐに流出してもよい。ろ過水流路が管路のみで構成される場合は、比較的大口径の管路を設けたり、ろ過水が自然流下するように管路を斜め下方に延びるように設けることにより、ろ過水流路に気相部を形成することができる。
【００２７】
ろ過水流路には、ろ過水が存在するとともに上部に気相部が設けられたろ過水タンクが備えられていることが好ましい。ろ過水流路にろ過水タンクが備えられていれば、減圧手段によって誤ってろ過水を吸引することが起こりにくくなり、また、気相部の圧力の調節が容易になる。ろ過水流路にろ過水タンクが備えられる場合、ろ過工程では、ろ過水タンクの気相部を減圧手段で減圧することにより、ろ材のろ過を推進することが好ましい。
【００２８】
吸引流路は、ろ過水流路の気相部と減圧手段の吸引側とに連通して設けられる。吸引流路は、ろ過水流路を構成する管路に接続して設けられてもよく、ろ過水流路を構成するタンクに接続して設けられてもよい。なお吸引流路は、ろ過水流路において気相部が安定して存在する部分に接続して設けられることが好ましく、ろ過水流路にタンクが備わっている場合は、タンク（具体的にはタンク内の気相部）に接続して設けられることが好ましい。
【００２９】
減圧手段の吐出側には、排気流路が連通して設けられている。排気流路を通じて、減圧手段から吐出されたガスが移送される。減圧手段から吐出されたガスは、例えば、系外に排出されたり、ガスホルダーに貯留される。後者の場合、ガスホルダーは排気流路に連通して設けられればよい。また、減圧手段から吐出されたガスをろ過槽等の水槽内に排出して、当該水槽内のガス撹拌に用いてもよい。この場合、排気流路はガス撹拌用の散気装置に連通して設けられればよい。
【００３０】
一方、逆洗工程では、減圧手段から吐出されたガスをろ過モジュールのろ過水取出側に供給して、ろ材を洗浄する。そのために、排気流路とろ過モジュールのろ過水取出側とに連通して、逆洗流路が設けられている。すなわち、逆洗工程では、減圧手段から吐出されたガス（逆洗用ガス）を逆洗流路を通じてろ過モジュール内に供給して、逆洗用ガスをろ材のろ液取出側から供給側に透過させて、ろ材を洗浄する。本発明の水処理方法では、このように共通の減圧手段を用いてろ過工程と逆洗工程を行っており、これにより逆洗専用のブロワや圧縮機などを設ける必要がなくなり、設備の簡略化を図ることができる。
【００３１】
逆洗流路は、ろ過モジュールのろ過水取出側に直接接続していてもよく、ろ過水流路に接続していてもよい。いずれの場合も、減圧手段から吐出されたガスがろ過モジュールのろ過水取出側に導入されるようにすればよい。そのために、減圧手段から吐出されたガスの逆洗流路への流通を制御する排気制御手段が設けられる。
【００３２】
排気制御手段としては、各流路に適宜、流路を開閉する開閉装置を設ければよい。開閉装置としては、バルブを用いればよい。排気制御手段としては、少なくとも逆洗流路に開閉装置を設けることが好ましく、当該開閉装置によってろ過工程では逆洗流路のガスの流れを止め、逆洗工程では逆洗流路を逆洗用ガスが流れるようにすることが好ましい。また、排気流路の逆洗流路との接続点よりも下流側に、流路を開閉する開閉装置を設けてもよく、ろ過水流路の逆洗流路との接続点よりも下流側（接続点が存在する場合）に、流路を開閉する開閉装置を設けてもよい。これらの開閉装置を適宜操作することで、減圧手段から吐出されたガスを効率的にろ過モジュールのろ過水取出側に供給することができる。
【００３３】
排気制御手段として、逆洗流路の一方端に排気流路と接続して三方弁を設けることも好ましい。排出経路と逆洗流路との接続点に三方弁を設けることにより、減圧手段から吐出されたガスを、逆洗流路に流通させたり、逆洗流路に流通させずに排気流路を通じて系外に排出したり、ガスホルダーに移送することが、簡単に行えるようになる。また三方弁を設けることにより、ろ過工程と逆洗工程を短い周期で切り替えるような運転も簡単にできるようになる。
【００３４】
逆洗用ガスの種類は特に限定されず、被処理水の種類に応じて適宜定めればよい。簡便には逆洗用ガスとしてろ過水流路の気相部のガスを用いればよいが、気相部の外部の空気を用いると気相部を小型化できる。被処理水が空気との反応性を有していたり、空気と触れることにより変質するような場合は、逆洗用ガスとして、被処理水に不活性なガスを用いることが好ましい。また、被処理水が嫌気状態を維持することが求められる場合は、逆洗用ガスとして、窒素ガスやバイオガスを用いることが好ましい。
【００３５】
所望する逆洗用ガスを供給可能とするために、吸引流路とろ過水流路の気相部の少なくとも一方に連通して、給気流路が設けられることが好ましい。給気流路は、一方側が吸引流路とろ過水流路の気相部の少なくとも一方に連通して設けられるが、給気流路の他方側は、大気開放していてもよいし、ガスホルダーに連通していてもよい。給気流路の他方側は、逆洗用ガスの種類に応じて適宜決められる。
【００３６】
給気流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられることが好ましい。逆洗工程で当該開閉装置を開いて給気流路をガスが流れるようにすることで、給気流路を通じて逆洗用ガスを減圧手段の吸引側に供給することができる。また、給気流路の一方端に吸引流路またはろ過水流路の気相部に接続する三方弁を設けてもよい。なおろ過工程では、給気流路に設けられた開閉装置を操作することによって、給気流路にガスが流れないようにすることが好ましい。
【００３７】
ろ過モジュールが、ろ過槽に保持された被処理水中に浸漬して設けられるような場合は、給気流路は、吸引流路とろ過水流路の気相部の少なくとも一方とろ過槽の気相部とに連通して設けられてもよい。この場合、ろ過槽の気相部から逆洗用ガスを取り出し、ろ過槽に設けられたろ過モジュールに供給することとなるため、ろ過槽内の気圧がほぼ定常状態に保たれ、ろ過槽での処理を安定して行いやすくなる。また、ろ過槽の気相部ガスを逆洗用ガスとして用いるため、逆洗用ガスによって被処理水に悪影響を及ぼすことも心配しなくてすむ。
【００３８】
本発明の水処理方法は、ろ過水流路の気相部を減圧した状態で、ろ過工程と逆洗工程を繰り返すことが好ましい。すなわち、ろ過水流路の気相部を負圧に維持した状態で、ろ過工程と逆洗工程を繰り返すことが好ましい。逆洗工程でもろ過水流路の気相部を負圧に維持しておくことにより、逆洗工程の後にろ過工程を行った場合に、すぐにろ材でのろ過を行うことができる。従って、給気流路は吸引流路に接続していることが好ましく、また、逆洗工程でろ過水流路の気相部が吸引流路と遮断されるように、適宜開閉装置が設けられることが好ましい。例えば、給気流路の一方端に吸引流路に接続する三方弁を設けたり、吸引流路の給気流路との接続点とろ過水流路の気相部の間の吸引流路に、当該流路を開閉する開閉装置を設ければよい。
【００３９】
本発明の水処理方法では、減圧手段を稼働させたまま、ろ過工程と逆洗工程を繰り返してもよい。本発明では、共通の減圧手段によってろ過工程と逆洗工程を行うことができるため、ろ過工程と逆洗工程を切り替えるたびに減圧手段の稼動を止めたりする必要がない。そのため、ろ過工程と逆洗工程を切り替えた際にも各工程をスムーズに行うことができ、また、ろ過工程と逆洗工程を短い周期で頻繁に切り替えることも可能となる。さらに、減圧手段のオンオフを頻繁に繰り返す必要がなくなり、減圧手段の長寿命化も期待できる。
【００４０】
本発明では、ろ過工程で得られたろ過水の回収率を高めるために、ろ過モジュールのろ過水取出側に第１開口と第２開口を設け、第１開口に連通してろ過水流路を設け、第２流路に連通して逆洗流路を設けることが好ましい。この場合、ろ過工程では第１開口からろ過水を得て、逆洗工程では、減圧手段から吐出されたガス（逆洗用ガス）を第２開口を通じてろ過水取出側に供給することとなる。このようにろ過モジュールのろ過水取出側に第１開口と第２開口を設けることにより、ろ過水の回収率を高めることができる。すなわち、逆洗工程で第２開口から逆洗用ガスをろ過モジュール内に供給した際、ろ過モジュールのろ過水取出側に残留したろ過水を第１開口を通じてろ過モジュール内から排出し、ろ過水の回収率を高めることができる。
【００４１】
ろ過水流路には、当該流路を開閉する開閉装置が設けられることが好ましい。この場合、ろ過工程では、ろ過水流路の開閉装置を開いてろ過水を移送し、逆洗工程では、逆洗用ガスを第２開口を通じてろ過水取出側に供給する際、ろ過水流路の開閉装置を所定時間開いた後、閉じるようにすることが好ましい。逆洗工程で、逆洗用ガスを第２開口を通じてろ過水取出側に供給しながらろ過水流路の開閉装置を開くようにすることで、ろ過工程でろ過モジュールのろ過水取出側に残留したろ過水を、第１開口を通じてろ過モジュール内から排出することができる。そして、ろ過モジュール内からろ過水を排出できた頃を見計らって、逆洗用ガスを第２開口を通じてろ過水取出側に供給しながらろ過水流路の開閉装置を閉じるようにすることで、逆洗用ガスをろ材のろ液取出側から供給側に透過させて、ろ材を洗浄することができる。
【００４２】
逆洗工程において、ろ過水流路の開閉装置を所定時間開いた後、閉じるようにする場合、開閉装置を開いた状態から閉じるタイミングは、第１開口を通じてろ過モジュール内からろ過水をほぼ排出できる時間を計算または実験から求め、当該結果に基づき適宜定めればよい。
【００４３】
本発明の水処理方法では、被処理水として、バイオガスを含有する嫌気性処理液を用いることも好ましい。この場合、本発明の水処理システムは、バイオガスを含有する嫌気性処理液を処理するためのものとなる。嫌気性処理液は、有機物を含有する液状物（スラリーを含む）や固形物を嫌気性処理することにより得られるものであれば特に限定されない。嫌気性処理は、有機物を含有する液状物や固形物を嫌気状態におくことで有機物がメタン発酵するものであればよく、従って、嫌気性処理液には、メタン発酵生成物であるメタンガスや炭酸ガス等のバイオガスが含まれ、一部が溶存している。なお、バイオガスは少なくともメタンガスを含むものであればよい。
【００４４】
嫌気性処理液は、メタン発酵が終了したものであってもよく、メタン発酵途中のものであってもよい。メタン発酵は、消化槽（メタン発酵槽）のようにメタン発酵を行うことを意図した設備で行われてもよく、有機物を含有する液状物や固形物が移送中や貯留中に嫌気状態に置かれることで起こるものであってもよい。
【００４５】
被処理水として嫌気性処理液を用いる場合、ろ過水流路にはろ過水タンクが備えられることが好ましく、ろ過水タンクには、ろ過水が存在するとともに上部に気相部が設けられることが好ましい。また、排気流路に連通してガスホルダーを設けることが好ましい。この場合、ろ過工程で、ろ過水タンクの気相部を減圧手段で減圧することにより、ろ材でのろ過が推進されるとともに、ろ過水タンク内のろ過水が脱気されることとなる。このとき、ろ過水は嫌気性処理液に由来して得られたものであるため、ろ過タンク内のろ過水が脱気されることにより、ろ過水に溶存していたバイオガスがろ過水タンクの気相部に移行し、減圧手段によって吸引流路と排気流路を通じてガスホルダーに移送される。このようにガスホルダーに回収されたバイオガスは、エネルギー源として利用することができる。例えば、ガスタービンに供給して燃焼させることによりエネルギー回収してもよいし、バイオガスに含まれるメタンを燃料電池の燃料として用いてもよい。もちろん、単に燃焼して熱利用してもよい。
【００４６】
被処理水がバイオガスを含有する嫌気性処理液である場合は、逆洗工程において、減圧手段から吐出するガスとして、嫌気性処理液から発生したバイオガスを用いることが好ましい。この場合、排気流路に連通してガスホルダーを設けるとともに、給気流路を、吸引流路およびろ過水流路の気相部の少なくとも一方とガスホルダーとに連通して設けることが好ましい。このように給気流路を設けることにより、ガスホルダーに貯めたバイオガスを逆洗用ガスとして利用することができる。
【００４７】
また、ろ過モジュールをろ過槽に保持された嫌気性処理液（被処理水）に浸漬して設ける場合は、給気流路を、吸引流路およびろ過水流路の気相部の少なくとも一方とろ過槽の気相部とに連通して設けてもよい。この場合は、ろ過槽の気相部に存在するバイオガスを逆洗用ガスとして利用することができる。なお、ろ過槽の気相部に存在するバイオガスは、ろ過槽の気相部とガスホルダーとに連通して別途ろ過槽排気流路を設けることにより、当該流路を通じてガスホルダーに移送して回収してもよい。
【００４８】
ろ過モジュールをろ過槽に保持された嫌気性処理液に浸漬して設ける場合は、ろ過槽はろ過のみを行うものでもよく、ろ過とともに嫌気性処理を行うものであってもよい。前者の場合は、例えば、消化槽と連通してろ過槽が設けられればよい。後者の場合は、例えば、消化槽中にろ過モジュールが浸漬して設けられたり、下水やし尿の受入槽中にろ過モジュールが浸漬して設けられる。この場合、消化槽や受入槽がろ過槽と見なされる。
【００４９】
次に、本発明の水処理方法と水処理システムの構成例について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、図面に示した実施態様に限定されるものではない。
【００５０】
図１には、本発明の水処理システムの第１実施態様を示した。図１に示した水処理システムは、ろ過モジュール１１と、ろ過モジュール１１のろ過水取出側１２に連通して設けられたろ過水流路２１と、ろ過水流路２１の気相部を減圧する減圧手段３１とを有する。図１では減圧手段３１としてブロワを用いている。
【００５１】
ろ過モジュール１１はろ材を備え、ろ過槽１４に保持された被処理水１に浸漬して設けられている。ろ過モジュール１１は、ろ材を挟んで被処理水１が存在する供給側とろ過水２が存在するろ過水取出側１２とを有する。
【００５２】
ろ過水流路２１には気液分離タンク２２が備えられており、気液分離タンク２２はろ過水流路２１の一部を構成している。ろ過水流路２１は、ろ過水取出側１２から排出されたろ過水２が存在し、ろ過水２に接して気相部３を有する。気液分離タンク２２に導入されたろ過水は、気液分離タンク２２の下部に設けられたろ過水回収流路２５を通って気液分離タンク２２から排出され、ろ過水が回収される。なお図１では、ろ過水回収流路２５が水封部２６で水封されることにより、気液分離タンク２２の気密性が保たれている。
【００５３】
減圧手段３１は吸引側と吐出側を有し、減圧手段３１の吸引側とろ過水流路２１の気相部３とに連通して吸引流路３２が設けられている。一方、減圧手段３１の吐出側に連通して排気流路３６が設けられている。そして、排気流路３６とろ過モジュール１１のろ過水取出側１２とに連通して逆洗流路４１が設けられている。図１では、逆洗流路４１がろ過水流路２１に接続されることにより、ろ過モジュール１１のろ過水取出側１２に連通している。
【００５４】
ろ過工程では、減圧手段３１によって、ろ過モジュール１１のろ過水取出側１２から排出されたろ過水２に接する気相部３を減圧することにより、ろ過モジュール１１のろ材でのろ過を推進する。一方、逆洗工程では、減圧手段３１から吐出されたガス４を逆洗流路４１を介してろ過モジュール１１のろ過水取出側１２に供給して、ろ過モジュール１１のろ材を逆洗する。すなわち図１に示した水処理システムでは、共通の減圧手段３１によって、ろ過工程でのろ過水の吸引と、逆洗工程での逆洗用ガスの供給を行うことができる。また、減圧手段３１を稼働させたまま、ろ過工程と逆洗工程を繰り返すことができる。
【００５５】
本発明の水処理システムでは、ろ過工程から逆洗工程へ（または逆洗工程からろ過工程へ）切り替えるために、減圧手段３１から吐出されたガス４の逆洗流路４１への流通を制御する排気制御手段が設けられている。図１では、逆洗流路４１に当該流路を開閉する開閉装置（二方弁）４２が設けられ、排気流路３６の逆洗流路４１との接続点より下流側に開閉装置（二方弁）３７が設けられている。図１に示した水処理システムでは、開閉装置４２と開閉装置３７が排気制御手段として設けられ、ろ過工程では開閉装置４２を閉じ、開閉装置３７を開き、逆洗工程では開閉装置４２を開き、開閉装置３７を閉じるように操作する。
【００５６】
図１に示した水処理システムではまた、ろ過水流路２１（気液分離タンク２２）の気相部３に連通して給気流路３３が設けられ、給気流路３３には当該流路を開閉する開閉装置（二方弁）３４が設けられている。給気流路３３は一方側がろ過水流路２１の気相部３に連通し、他方側が大気開放されている。ろ過工程では開閉装置３４を閉じ、逆洗工程では開閉装置３４を開くように操作することで、給気流路３３を通じて、逆洗用ガスとして空気を減圧手段３１の吸引側に供給することができる。
【００５７】
ろ過水流路２１には、当該流路を開閉する開閉装置（二方弁）２４を設けることが好ましい。ろ過工程では開閉装置２４を開き、逆洗工程では開閉装置２４を閉じるように操作することで、逆洗工程において、逆洗用ガスをろ過モジュール１１のろ過水取出側１２に好適に供給することができるようになる。
【００５８】
図２には、本発明の水処理システムの第２実施態様を示した。第２実施態様の水処理システムは、ろ過モジュールのろ液取出側に第１開口と第２開口を設け、第２開口に連通してろ過水排出流路を設けている点と、給気流路を吸引流路に連通して設けている点で、第１実施態様の水処理システムとは異なる。なお下記の説明で、第１実施態様に関する説明と重複する部分の説明を省く。
【００５９】
図２に示した水処理システムでは、ろ過モジュール１１のろ液取出側１２に第１開口１３と第２開口１４が設けられている。第１開口１３にはろ過水流路２１が連通して設けられ、第２開口１４にはろ過水排出流路４５が連通して設けられている。そして、ろ過水排出流路４５には当該流路を開閉する開閉装置（二方弁）４６が設けられている。ろ過工程では開閉装置４６を閉じ、逆洗工程では開閉装置４６を開いた後閉じるように操作する。詳細には、逆洗工程で、減圧手段３１から吐出されたガス４を第１開口１３を通じてろ過モジュール１１のろ過水取出側１２に供給する際、開閉装置４６を所定時間開いた後、閉じるように操作する。逆洗工程開始から所定時間、開閉装置４６を開くようにすることで、ろ過モジュール１１のろ過水取出側１２やろ過水流路２１に残留したろ過水を、ろ過水排水流路４５を通じて回収することが可能となる。そして、ろ過水を回収した後は、開閉装置４６を閉じて、逆洗用ガスでろ過モジュール１１のろ材を逆洗すればよい。このように開閉装置４６を操作することで、ろ過工程で得られたろ過水を、逆洗工程で無駄にろ材の供給側に戻さずに、効率的に回収できるようになる。
【００６０】
また、図２に示した水処理システムでは、給気流路３３を吸引流路３２に連通して設けている。給気流路３３はこのように吸引流路３２に連通して設けてもよく、この場合もまた、給気流路３３を通じて、逆洗用ガスを減圧手段３１の吸引側に供給することができる。
【００６１】
図３には、本発明の水処理システムの第３実施態様を示した。第３実施態様の水処理システムは、ろ過モジュールのろ液取出側に第１開口と第２開口を設け、第１開口に連通してろ過水流路を設け、第２開口に連通して逆洗流路を設けている点と、ろ過水流路に気液分離タンクを設ける代わりにろ過水タンクを設けている点と、排気制御手段として逆洗流路に三方弁を設けている点で、第１実施態様の水処理システムとは異なる。なお下記の説明で、第１実施態様に関する説明と重複する部分の説明を省く。
【００６２】
図３に示した水処理システムでは、ろ過モジュール１１のろ液取出側１２に第１開口１３と第２開口１４が設けられている。第１開口１３にはろ過水流路２１が連通して設けられ、第２開口１４には逆洗流路４１が連通して設けられている。ろ過工程では、第１開口１３からろ過水を得て、逆洗工程では、減圧手段３１から吐出されたガス４を第２開口１４を通じてろ過水取出側１２に供給する。このようにろ過水流路２１と逆洗流路４１をろ過モジュール１１に繋げることにより、逆洗工程で第２開口１４から逆洗用ガスを供給した際、ろ過モジュール１１のろ過水取出側１２に残留したろ過水を、第１開口１３を通じてろ過モジュール１１内から排出し、回収することができる。
【００６３】
図３に示した水処理システムでは、ろ過工程でろ過水流路２１の開閉装置２４を開いて、ろ過水２をろ過水流路２１を通じて移送する。一方逆洗工程では、逆洗用ガスを第２開口１４を通じてろ過モジュール１１のろ過水取出側１２に供給する際に、開閉装置２４を所定時間開いた後、閉じるように操作することが好ましい。このように逆洗工程でろ過水流路２１の開閉装置２４を操作することにより、ろ過モジュール１１のろ過水取出側１２に残留したろ過水を効率的に回収できるようになるとともに、ろ過モジュール１１のろ材の逆洗も好適に行いやすくなる。
【００６４】
図３に示した水処理システムでは、ろ過水流路２１が、ろ過水２’が存在するとともに上部に気相部３が設けられたろ過水タンク２３を有している。ろ過水タンク２３の側面には水封部２６を備えたろ過水回収流路２５が接続しており、これによりろ過水タンク２３のろ過水２’の水位が確保されるとともに、ろ過水タンク２３の気密性が保たれている。一方、ろ過水タンク２３の気相部３には吸引流路３２が連通しており、減圧手段３１によってろ過水タンク２３の気相部３が減圧されるようになっている。なお図３では、ろ過水流路２１の管路部分がろ過水タンク２３の気相部３に接続しているが、ろ過水流路２１の管路部分はろ過水タンク２３のろ過水２’が存在する部分に接続していてもよい。
【００６５】
図３に示した水処理システムでは、排気制御手段として、逆洗流路４１の一方端に排気流路３６と接続して三方弁４３が設けられている。三方弁４３は、図１に示した水処理システムにおける開閉装置（二方弁）３７，４２を１つで代替しており、減圧手段３１から吐出されたガス４の排気流路３６を通じた系外排出と逆洗流路４１への流通を制御している。三方弁４３を設けることにより、ろ過工程と逆洗工程を簡単に切り替えることができる。
【００６６】
図４には、本発明の水処理システムの第４実施態様を示した。第４実施態様の水処理システムは、排気流路に連通してガスホルダーを設けている点と、給気流路を吸引流路とガスホルダーとに連通して設けている点で、第３実施態様の水処理システムとは異なる。なお下記の説明で、第３実施態様に関する説明と重複する部分の説明を省く。
【００６７】
図４に示した水処理システムでは、排気流路３６に連通してガスホルダー３８が設けられている。すなわち、排気流路３６は、一方側が減圧手段３１の吐出側に連通し、他方側がガスホルダー３８に連通している。このようにガスホルダー３８を設けることにより、減圧手段３１から吐出されたガス４をガスホルダー３８に貯留することができる。図４に示した水処理システムは、例えば、被処理水としてバイオガスを含有する嫌気性処理液を用いる場合に有効であり、被処理水１に含有されていたバイオガスをろ過水タンク２３で気相部３に移行させ、減圧手段３１で吸引することにより、バイオガスをガスホルダー３８に貯留することができる。
【００６８】
図４に示した水処理システムでは、給気流路３３が、吸引流路３２とガスホルダー３８とに連通して設けられている。このように給気流路３３を接続すれば、ガスホルダー３８に貯留されたガスを逆洗用ガスとして用いることができる。例えば、被処理水１が嫌気性処理液である場合は、ガスホルダー３８に貯留されたバイオガスを逆洗用ガスとして利用することで、ろ過槽１４内に保持された嫌気性処理液の好気化を抑えることができる。
【００６９】
図４に示した水処理システムでは、給気流路３３と吸引流路３２の接続点に三方弁３５を設けている。すなわち、給気流路３３の一方端に吸引流路３２と接続して三方弁３５が設けられている。三方弁３５は、図３において給気流路３３に設けられていた開閉装置（二方弁）３４を代替している。なお、このように給気流路３３と吸引流路３２の接続点に三方弁３５を設けることにより、逆洗工程で気相部３を減圧した状態に維持できるようになる。すなわち、三方弁３５を操作して給気流路３３から減圧手段３１にガスが流れるようにすることで、気相部３が密閉されて、負圧に維持されることとなる。そのため、逆洗工程の後にろ過工程を行った場合（すなわち、三方弁３５を操作して気相部３から減圧手段３１にガスが流れるようにした場合）に、すぐにろ材でのろ過を行うことができる。
【００７０】
図５には、本発明の水処理システムの第５実施態様を示した。第５実施態様の水処理システムは、ろ過モジュールの第２開口に連通して逆洗流路とともにろ過水流路を設けている点と、排気流路に連通してガスホルダーを設けている点と、給気流路を吸引流路とろ過槽の気相部とに連通して設けている点で、第３実施態様の水処理システムとは異なる。なお下記の説明で、第３実施態様に関する説明と重複する部分の説明を省く。
【００７１】
図５に示した水処理システムでは、ろ過モジュール１１の第１開口１３に連通してろ過水流路２１ａが設けられ、一方ろ過モジュール１１の第２開口１４には、逆洗流路４１とともにろ過水流路２１ｂが連通して設けられている。そして、ろ過水流路２１ａ，２１ｂにはそれぞれ、当該流路を開閉するための開閉装置（二方弁）２４ａ，２４ｂが設けられている。ただし、開閉装置２４ｂは、ろ過水流路２１ｂの逆洗流路４１との接続点よりも下流側（ろ過モジュール１１から遠い側）に設けられている。図５に示した水処理システムは、図１に示した水処理システムと図３に示した水処理システムとを組み合わせたシステムと見なすことができ、この場合もまた本発明の水処理方法を好適に実施することができる。
【００７２】
図５に示した水処理システムでは、図４に示した水処理システムと同様に排気流路３６に連通してガスホルダー３８が設けられているが、給気流路３３が、吸引流路３２とろ過槽１４の気相部１５とに連通して設けられている。図５に示した水処理システムも被処理水１が嫌気性処理液である場合に好適に適用することができ、逆洗用ガスとしてろ過槽１４の気相部１５のガスを用いることで、ろ過槽１４内に保持された嫌気性処理液の好気化を抑えることができる。なお図５では、給気流路３３が吸引流路３２に接続しているが、給気流路３３はろ過水流路２１の気相部３に接続していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明は、下水、し尿、下水処理やし尿処理に伴い発生するプロセス排水、食品工場や紙パルプ工場や化学工場等から発生する工場排水、家畜糞尿、家畜糞尿等の畜産廃棄物の処理により発生する排水、厨房排水、およびこれらの処理により発生する汚泥の処理に用いることができる。
【符号の説明】
【００７４】
１：  被処理水
２，２’：  ろ過水
３：  気相部
４：  減圧手段から吐出されたガス（逆洗用ガス）
１１：  ろ過モジュール
１２：  ろ過水取出側
１３：  第１開口
１４：  第２開口
２１，２１ａ，２１ｂ：  ろ過水流路
２２：  気液分離タンク
２３：  ろ過水タンク
３１：  減圧手段
３２：  吸引流路
３３：  給気流路
３５，４３：  三方弁
３６：  排気流路
３８：  ガスホルダー
４１：  逆洗流路
【図１】
2014188414.tif 000003
【図２】
2014188414.tif 000004
【図３】
2014188414.tif 000005
【図４】
2014188414.tif 000006
【図５】
2014188414.tif 000007