(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水産加工排水である原水を生物処理することによりＣＯＤが１６０ｍｇ／Ｌ以下の処理水を得る一次処理手段と、
前記一次処理手段の下流に配置される前記処理水に無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段と、
前記無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段の下流に配置される前記処理水に対して精密ろ過膜又は限外ろ過膜を用いたろ過である物理処理を行う手段を有し、
前記一次処理手段の下流かつ前記物理処理を行う手段の上流に、前記処理水のｐＨを６から８に調整する手段を有する水処理システム。
【請求項２】
前記無機凝集剤の添加量が、一次処理した原水に対し前記無機凝集剤の酸化物固形量換算で１００ｍｇ／Ｌ未満であり、前記キレート剤の添加量が、一次処理した原水に対して１０ｍｇ／Ｌ未満である請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記原水がカドミウムを含有する請求項１または２に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記物理処理後の浄化水のカドミウム濃度が０．０３ｍｇ／Ｌ以下である請求項３に記載の水処理システム。
【請求項５】
水産加工排水である原水を生物処理することによりＣＯＤが１６０ｍｇ／Ｌ以下の処理水を得る一次処理工程と、
前記一次処理工程の下流で前記処理水に無機凝集剤およびキレート剤を添加する工程と、
前記無機凝集剤およびキレート剤を添加する工程の下流で精密ろ過膜又は限外ろ過膜を用いたろ過である物理処理を行う工程を有し、
前記一次処理工程の下流かつ前記物理処理を行う工程の上流に、前記処理水のｐＨを６〜８に調整する工程を有する水処理方法。
【請求項６】
前記原水がカドミウムを含有し、前記物理処理後の浄化水のカドミウム濃度が０．０３ｍｇ／Ｌ以下である請求項５に記載の水処理方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理システムを用いてまたは請求項５および６のいずれか一項に記載の水処理方法により原水を処理することにより無菌水を製造する工程を有する無菌水製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の無菌水製造方法により得られる無菌水に対して１〜１０００ｐｐｍの抗菌剤を添加することにより抗菌水を製造する工程を有する抗菌水製造方法。
【請求項９】
水産加工排水である原水を生物処理することによって処理水を得る一次処理手段と、
前記一次処理手段の下流に配置される前記処理水に無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段と、
前記無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段の下流に配置される前記処理水に対して精密ろ過膜又は限外ろ過膜を用いたろ過である物理処理を行う手段を有し、
前記一次処理手段の下流かつ前記物理処理を行う手段の上流に、前記処理水のｐＨを６〜８に調整する手段を有する水処理システムの管理方法であって、
前記一次処理手段において、生物処理された水のＣＯＤを求め、前記ＣＯＤが１６０ｍｇ／Ｌ以下ではないと判定をした場合に、前記生物処理された水の少なくとも一部をさらに生物処理することにより、前記一次処理手段を通過した処理水のＣＯＤが１６０ｍｇ／Ｌ以下となるように管理する、水処理システムの管理方法。
【請求項１０】
前記物理処理を行う手段を逆洗する工程を２４時間に１回以上の頻度で行うように制御する請求項９に記載の水処理システムの管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理システム、水処理方法および水処理方法の管理方法に関する。具体的には、本発明は、水処理システム、水処理方法、無菌水製造方法、抗菌水製造方法および水処理方法の管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水資源を守るために、上水、排水、廃水、汚水などの様々な水から不純物成分を除去し、浄化水を得る水処理が求められている。例えば、イタイイタイ病の原因物質であるカドミウムのように、金属工業、非鉄金属第１次製錬・精製業、非鉄金属第２次製錬・精製業、溶融めっき業、水産食料品製造業の排水に含まれる重金属成分は、人の健康に影響を及ぼす可能性がある。このため、国連機関や日本国を含む各国で重金属に関する環境基準や排出基準が定められている。カドミウムは、国連機関による耐容摂取量の設定を受け、水質汚濁防止法の排水基準が０．０３ｍｇ／Ｌ以下に強化された（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−６１５０６号公報
【特許文献２】特表２００９−５０９７３７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】環境省「水質汚濁防止法に基づく排出水の排出、地下浸透水の浸透等の規制に係る項目の許容限度等の見直しについて（報告案）」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排水中からのカドミウムの除去方法として、キレート剤と無機凝集剤を添加後に凝集沈殿または加圧浮上により汚泥として分離する方法や、ｐＨ１２程度のアルカリ性にして凝集沈殿で水酸化カドミウム汚泥として分離する方法などの物理化学処理が知られている。しかしながら、本発明者が物理化学処理を検討したところ、凝集沈殿または加圧浮上での汚泥分離率（除去率）は１００％ではなく、水から不純物成分を十分に除去できないことがわかった。例えば、カドミウム含有量が高い排水に物理化学処理をしただけでは、法規制値（０．０３ｍｇ／Ｌ未満）を満たす程度まで水を浄化することが難しかった。
すなわち、従来、排水の処理では新たな法規制値（０．０３ｍｇ／Ｌ未満）までカドミウム含有量を減らさないでよかったので生物処理および／または物理化学処理で十分だった。しかしながら、生物処理および／または物理化学処理で除去されなかったカドミウムを十分に除去する要望が、法基準の変更により生じたことがわかった。
【０００６】
一方、水から不純物成分を除去する方法として、ろ過膜などの物理処理を行う方法が知られている。しかしながら、水から除去される不純物成分の割合を１００％に近づけようとして限外ろ過膜などを用いて精度の高い物理処理を行うと、大面積のろ過膜を用いなくては十分な処理水量（通水量）を維持できないために設備コストが高くなる。また、精度の高い物理処理を行うと、ろ過膜の逆洗の頻度を多くしなければならないために処理コストおよび管理コストが高くなる。
【０００７】
これに対し、オゾン等を用いた洗浄を加えることで物理処理を可能とし、処理水中の固体濃度をさらに減らす方法が知られている（特許文献１および２参照）。
特許文献１には、有機物を含む下水および排水の少なくともいずれかが流入して生物処理された後に固液分離する１次処理手段と、この１次処理手段で処理され発生した１次処理水を限外ろ過膜でろ過する２次処理手段と、この２次処理手段で処理され発生した２次処理水で２次処理手段を逆洗する逆洗手段と、２次処理手段で逆洗されて発生した逆洗排水を１次処理手段に導く逆洗排水流路と、１次処理手段から引抜汚泥を廃棄する汚泥引抜流路とを備え、２次処理手段はこの２次処理手段の被処理水を循環させる循環手段を有する液体処理設備が記載されている。特許文献１によれば、オゾンによる洗浄を定期的に行うことで、２次処理の限外ろ過膜処理が可能であるとしている。
特許文献２には、液体−固体分離ステップと、ステップに続いて少なくとも１つの濾過ステップとを含む水処理方法であって、液体−固体分離ステップが、１５ｍ／ｈを超える速度で実施される沈降ステップを含み、濾過ステップが、少なくとも１つの精密濾過膜または限外濾過膜により直接行われる水処理方法が記載されている。特許文献２によれば、オゾンによる洗浄を行うことで、処理水の目詰まり指数（またはＳＤＩ）のより良好な制御を可能にする処理方法を提案すること、すなわち既知の技法によって得られた指数に対してこの指数を低下させることを目的とするなどと記載されている。
【０００８】
本発明の特徴は、無機凝集剤およびキレート剤を適切に組み合わせることで、特許文献１や２などに記載のようなオゾンによる洗浄を行わなくとも、物理処理を可能としている点にある。さらに、前記キレート剤の使用により、単に物理化学処理と物理処理を組み合わせる特許文献１や２などに記載の方法では不可能であったカドミウムなど水に溶解した汚濁成分を法規制値（０．０３ｍｇ／Ｌ未満）を満たす程度まで浄化できる点にある。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、水から溶解成分を含む不純物成分を十分に除去でき、設備コスト、処理コストおよび管理コストが低い水処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、生物処理及び／又は物理化学処理を行った処理水に対し、物理処理を行う前に無機凝集剤およびキレート剤を添加することにより、水から溶存成分を含む不純物成分を十分に除去でき、設備コスト、処理コストおよび管理コストが低い水処理システムを提供できることが見出された。
上記課題を解決するための具体的な手段である本発明および本発明の好ましい態様は、以下の構成である。
【００１１】
［１］  原水を生物処理を行う手段および物理化学処理を行う手段のうち少なくとも一方を通過させて処理水を得る一次処理手段と、
一次処理手段の下流に配置される処理水に無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段と、凝集剤とキレート剤を添加する手段の下流に配置される処理水に物理処理を行う手段を有する水処理システム。
［２］  ［１］に記載の水処理システムは、一次処理手段の下流かつ物理処理を行う手段の上流に、処理水のｐＨを調整する手段を有することが好ましい。
［３］  ［１］または［２］に記載の水処理システムは、物理処理が限外ろ過膜を用いたろ過であることが好ましい。
［４］  原水を生物処理を行う手段および物理化学処理を行う手段のうち少なくとも一方を通過させて処理水を得る一次処理工程と、
一次処理工程の下流で処理水に無機凝集剤およびキレート剤を添加する工程と、無機凝集剤およびキレート剤を添加する工程の下流で物理処理を行う工程を有する水処理方法。
［５］
［１］〜［３］のいずれか一つに記載の水処理システムを用いてまたは［４］に記載の水処理方法により原水を処理することにより無菌水を製造する工程を有する無菌水製造方法。
［６］
［５］に記載の無菌水製造方法により得られる無菌水に対して１〜１０００ｐｐｍの抗菌剤を添加することにより抗菌水を製造する工程を有する抗菌水製造方法。
［７］  ［１］〜［３］のいずれか一つに記載の水処理システムを管理する、水処理システムの管理方法。
［８］  ［７］に記載の水処理システムの管理方法は、一次処理手段を通過した処理水のＣＯＤ値および／または紫外線吸収量が設定値未満でない場合に処理水の少なくとも一部を一次処理手段に戻す工程を含むことが好ましい。
［９］  ［７］または［８］に記載の水処理システムの管理方法は、物理処理を行う手段を逆洗する工程を２４時間に１回以上の頻度で含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水から不純物成分を十分に除去でき、設備コスト、処理コストおよび管理コストが低い水処理システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の水処理システムの構成の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
［水処理システム、水処理方法、水処理システムの管理方法］
本発明の水処理システムは、原水を生物処理を行う手段および物理化学処理を行う手段のうち少なくとも一方を通過させて処理水を得る一次処理手段と、一次処理手段の下流に配置される処理水に無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段と、無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段の下流に配置される処理水に物理処理を行う手段を有する。
本発明の水処理方法は、原水を生物処理を行う手段および物理化学処理を行う手段のうち少なくとも一方を通過させて処理水を得る一次処理工程と、
一次処理工程の下流で処理水に無機凝集剤およびキレート剤を添加する工程と、
無機凝集剤およびキレート剤を添加する工程の下流で物理処理を行う工程を有する。
これらの構成により、本発明の水処理システムおよび水処理方法は、水から溶存成分を含む不純物成分を十分に除去でき、設備コスト、処理コストおよび管理コストが低い。なお、設備コスト、処理コストおよび管理コストが低いとは、従来の水処理システムおよび水処理方法と同等程度である場合も含まれる。いかなる理由に拘泥するものでもないが、本発明が以上の利点を有する理由は、以下のとおりと推測される。
本発明の水処理システムおよび水処理方法によれば、一次処理手段を通過した処理水に対して物理処理するため、一次処理手段を通過した処理水に対して物理処理を行わない場合よりも、不純物成分の濃度を低くできる。前記不純物には大腸菌などの細菌類も含まれることから、処理水は細菌類が完全に除去された無菌水となる。
本発明の水処理システムおよび水処理方法によれば、物理処理の前に生物処理も物理化学処理も行わない場合よりも、物理処理において少ない面積のろ過膜であっても十分な処理水量（通水量）を維持でき、逆洗の回数を減らせる。そのため、設備コスト、処理コストおよび管理コストを低くすることができる。
本発明の水処理システムおよび水処理方法によれば、一次処理手段を通過した処理水に対して無機凝集剤およびキレート剤を添加して溶存するカドミウムなどの重金属イオンを懸濁物に変え、水に含まれる不純物成分と一緒に無機凝集剤で限外ろ過膜の孔径より大きな大きさまで凝集させ、物理処理する。そのため、一次処理手段を通過した処理水に対して物理処理の前に無機凝集剤およびキレート剤を添加しない場合よりも溶存成分を含む不純物成分の濃度を低くでき、さらに限外ろ過膜の孔内への不純物の進入を防ぐことが出来る。孔内に侵入せず、孔の外に堆積した不純物は、限外膜の外側からの洗浄で容易に除去でき、洗浄時間の短縮効果や膜の延命効果が得られる。
特開２０１４−６１５０６、特表２００９−５０９７３７号公報などで、一次処理手段を通過した処理水に対し、物理処理の前に無機凝集剤を添加せずに限外ろ過などの物理処理をしていたことから、微細な懸濁物が物理処理装置の細孔内に詰まることで発生するファウリングの問題で経済性や処理性に大きな問題を抱えていた。本発明の水処理システムの管理方法は、本発明の水処理システムを管理するものである。本発明によれば、この問題は凝集剤が懸濁物を粗大化させ、細孔詰まりを生じず、ファウリングトラブルが発生し難くなることがわかった。さらに、本発明では、一次処理手段を通過した前記処理水（一次処理水）のＣＯＤおよび／または紫外線吸収量を設定値未満とする管理を取り入れることで、物理処理でのファウリングを抑制し、逆洗間隔の延長および処理流量の増大を可能とした。すなわち、本発明の水処理システムの管理方法では、一次処理手段を通過した前記処理水のＣＯＤおよび／または紫外線吸収量を設定値未満でない場合に前記処理水の少なくとも一部を前記一次処理手段に戻す工程を含むことが好ましい。
特開２０１４−６１５０６、特表２００９−５０９７３７号公報の水に凝集剤を加えてから固体と液体を分離する物理化学処理をした処理水に対し、ろ過膜などを用いて物理処理を行って処理水中の固体濃度をさらに減らす方法であるが、溶解している重金属成分を排水から取り除く作用はなかった。本発明は凝集剤の一部に重金属を水に不溶な状態に変えるキレート剤を適切量用いることで、溶存するカドミウムなどの重金属を排水規制値以下にまで除去できる点で優れている。
【００１６】
本発明の水処理システムおよび水処理方法では、高濃度で不純物を含む原水を用いた場合であっても、最終的に得られる浄化水の不純物濃度を非常に低くすることができる。特に、カドミウムを高濃度（０．１ｍｇ／Ｌ以上）含む原水を用いた場合であっても、確実に水質汚濁防止法の放流規制値（０．０３ｍｇ／Ｌ）未満のカドミウム濃度の浄化水を得られる。
本発明の水処理システムおよび水処理方法で物理処理の後に最終的に得られる浄化水は、大腸菌などの菌類を含まない清澄な水である。そのため、衛生上の観点から海水の代わりに水道水を使用しているような水産加工分野では、得られた浄化水を水道水に替えて使用できるメリットも期待できる。
以下、本発明の水処理システムおよび水処理方法の好ましい態様について説明する。
【００１７】
＜水処理システムの構成＞
本発明の水処理システムの構成の好ましい態様を図面に基づいて説明する。本発明は図面に示された具体的な構成によって限定されるものではない。
図１は、本発明の水処理システムの構成の一例を示す概略図である。図１に示す水処理システムは、原水１を通過させて処理水を得る一次処理手段１１と、一次処理手段１１の下流に配置される処理水２に無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段１３と、無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段１３の下流に配置される処理水２に物理処理を行う手段１２を有する。無機凝集剤およびキレート剤の添加量は特に制限はない。処理水の制御手段３１で測定した処理水２の水質（例えば、処理水中のカドミウムなどの重金属濃度、ＣＯＤ、ＢＯＤ、ＳＳ濃度、濁度）に応じて無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段１３から所望の量の無機凝集剤およびキレート剤を処理水２に添加することが好ましい。
図１に示すとおり、本発明の水処理システムは、一次処理手段１１の下流かつ物理処理を行う手段１２の上流に、処理水のｐＨを調整する手段１４を有することが好ましい。ただし、本発明の水処理システムは、使用する原水と凝集剤の種類などによっては、ｐＨを調整する手段１４を有さなくてもよい。処理水のｐＨを調整する手段１４は、処理水の制御手段３１で測定した処理水２のｐＨに応じて、ｐＨを調整する手段１４から所望の量のｐＨ調整剤を処理水２に添加することが好ましい。
本発明の水処理システムは、物理処理を行う手段１２を下流から上流に向けて逆洗するための逆洗の制御手段３２を有することが好ましい。特に、物理処理が限外ろ過膜を用いたろ過である場合、本発明の水処理システムが逆洗の制御手段３２を有することが好ましい。逆洗に用いられる逆洗水５は特に制限はないが、本発明の水処理システムからの浄化水３を利用してもよい。
本発明の水処理システムは、処理水２の少なくとも一部を返送処理水４として一次処理手段１１に戻す手段（不図示。例えば、任意のポンプなど）を含むことが好ましい。特に、一次処理手段１１を通過した処理水２のＣＯＤおよび／または紫外線吸収量が設定値未満でない場合に、処理水２の少なくとも一部を返送処理水４として一次処理手段１１に戻すことが好ましい。
本発明の水処理システムは、図１に示すとおり一次処理手段１１、処理水の制御手段３１、物理処理を行う手段１２の各手段が、汚泥２１を排出できることが好ましい。なお、処理水の制御手段３１から汚泥２１と返送処理水４を排出する場合、返送処理水４は返送汚泥を含んでいてもよい。
次に、本発明の水処理システムを構成する各手段の好ましい態様について説明する。
【００１８】
＜一次処理手段＞
本発明の水処理システムは、原水を生物処理を行う手段および物理化学処理を行う手段のうち少なくとも一方を通過させて処理水を得る一次処理手段を含む。
【００１９】
原水としては、例えば上水道に用いられる上水を挙げることができる。原水としては、排水、廃水、汚水なども用いることができる。
原水中に溶解している成分、例えばカドミウム等の重金属を除去する場合、キレート剤など除去したい溶解成分に適した凝集剤と十分に反応させて水に不溶な懸濁物に変えた後、限外ろ過膜などの物理処理で懸濁物を原水から分離し、前記汚濁成分を含まない水を得ることができる。前記処理方法を鋭意検討する中で、原水中に有機物、とりわけ水産加工排水などに多く含まれるタンパクや油脂が前記物理処理前に添加するキレート剤等の凝集剤との反応を阻害し、凝集剤の必要量が増加すること、さらに前記有機物は限外ろ過膜表面に付着してろ過を妨げたり、原水の粘性を上げて前記限外ろ過膜の通過抵抗を大きくし、膜の逆洗頻度が上昇したり、必要な膜面積が増加するなど種々の阻害要因になることを見出し、一次処理で原水のＣＯＤ（マンガン）を１６０ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは１２０ｍｇ／Ｌ以下、もっとも好ましくは８０ｍｇ／Ｌ以下とすることで、前記凝集剤や膜面積を増やすことなく、カドミウム等の水に溶存している物質を確実に除去できることを見出した。一次処理の指標はＢＯＤで代替することも可能であり、一次処理で原水のＢＯＤは５０ｍｇ／Ｌ以下、望ましくは３０ｍｇ／Ｌ以下、もっとも望ましくは２０ｍｇ／Ｌ以下であった。紫外線吸収量の設定値は濁度または色度の影響を受けることから、ＣＯＤとの相関を確認して設定する。
【００２０】
一次処理としては、凝集沈殿処理および加圧浮上処理などの物理化学処理、および活性汚泥処理および生物膜ろ過処理および生物膜処理および嫌気性生物処理などの生物処理のいずれか、もしくは複数の処理方法を組み合わせて実施することが可能である。適切な処理方法を選択し、組み合わせることで、費用対効果に優れた処理が可能となる。
【００２１】
重金属含有水である原水としては、例えば水産加工排水が挙げられる。水産加工排水とは、水産加工事業所から排出される排水であり、主に、魚類、貝類及び魚卵由来の有機物や重金属を含む排水である。特に、ホタテの中腸腺やイカの肝臓、カニの内臓にはカドミウムが含まれることから、これら軟体動物や甲殻動物を加工する水産加工場からはカドミウムを含む排水が排出される。このため、本発明を水産加工排水に好ましく用いることができる。水産加工排水は、通常、ＢＯＤ濃度が１０〜５０００ｍｇ／Ｌ、ＣＯＤ濃度が３０〜３０００ｍｇ／Ｌ、塩分濃度が０〜２０％、カドミウム濃度が０〜３ｍｇ／Ｌ、亜鉛濃度が０〜３０ｍｇ／Ｌ、鉄濃度が０〜３０ｍｇ／Ｌである。
なお、本発明は、水産加工場より排出される重金属含有排水の処理において、顕著な効果を奏するが、これ以外の原水、例えば、非鉄金属業やメッキ工場、半導体工場等より排出される重金属含有排水の処理に適用することもできる。
【００２２】
本発明において処理し得る原水の量は特に制限されないが、本発明では、多量の原水を処理することが可能である。具体的には、一日当たり５００ｍ3以上の原水を処理することも可能である。本発明は多量の原水を効率よく処理できる。
【００２３】
凝集剤を添加する手段は、一次処理した原水（図１において、一次処理手段１１を通過した直後の処理水２に対応する）に凝集剤およびｐＨ調整用の薬品を加えた後、適切な混合時間でよく混合し、続く物理処理に供給する。キレート剤としては、カドミウムなどの除去したい溶存重金属の種類に応じて王子フロックＬ−１などを含有量に応じて添加する必要がある。キレート剤に変えて硫化ナトリウムを採用することも可能であるが、硫化水素の安全対策および腐食対策が必要となる。無機凝集剤としては、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）または硫酸バンドのアルミ系凝集剤またはポリ鉄または塩化第一鉄または塩化第二鉄の鉄系凝集剤のいずれかを適当量加える。無機凝集剤の添加量は、一次処理した原水に対し無機凝集剤の酸化物固形量換算で１００ｍｇ／Ｌ未満であることが望ましい。無機凝集剤の添加量がこれ未満であると、無機凝集剤に要する費用をより低減することができる。また、無機凝集剤の添加量がこれ未満であると、副生する汚泥の発生量をより低減することができ、従って、その汚泥の処分費をより低減することができる。
【００２４】
キレート剤は除去したい重金属以外の成分、例えば亜鉛やアルミ、鉄とも反応するため溶解成分中に亜鉛やアルミ、鉄が多い場合はキレート剤２から５倍量の添加が必要となる。一次処理が不十分で原水のＣＯＤまたはＢＯＤが規定より高い場合でもキレート剤の必要量が増し、この場合２〜１０倍の添加が必要となるが、ＣＯＤまたはＢＯＤが規定より著しく高い場合はキレート剤を増やしても目標レベルまでカドミウム等の溶存成分を除去できない。キレート剤の添加量は、一次処理した原水に対して１０ｍｇ／Ｌ未満であることが望ましい。キレート剤の添加量がこれ未満であると、キレート剤に要する費用をより低減することができる。
【００２５】
物理処理に供する際の原水のｐＨは４から１０であることが望ましく、５から９であることがさらに望ましく、６から８であるこが最も望ましい。前記範囲を超えてｐＨが高くなった場合、炭酸カルシウムが物理処理装置に付着するスケールトラブルの原因となり、前記範囲を超えて低い場合はキレート剤等の凝集剤の効果が十分発揮できなくなり、さらにアルミ系もしくは鉄系の凝集剤のフロック生成が不能もしくは阻害され、重金属等の溶解成分の除去性能が落ちたり、物理処理装置を汚濁するトラブルの原因となる。ｐＨ調整剤としては、例えば、水酸化ナトリウムや水酸化カルシウム等が挙げられる。
【００２６】
物理処理としては、精密ろ過膜（ＭＦ膜）もしくは限外ろ過膜（ＵＦ膜）を用いる。膜の形態は中空糸もしくは平膜とし、クロスフロー方式もしくはデッドエンド方式で原水を処理する。省エネの観点からデッドエンド方式が望ましいが、前記一次処理でＣＯＤもしくはＢＯＤを管理することで、デッドエンド方式を採用できる。デッドエンド方式の場合５から１２０分に１回の頻度で膜表面の洗浄を行うのが望ましく、前記頻度は１０から６０分に１回がさらに望ましく、２０から４０分に１回が最も望ましい。
【００２７】
物理処理は、装置表面に微生物が繁殖して堆積するバイオファウリングの問題を潜在的に有する。前記一次処理でＣＯＤもしくは紫外線吸収量を管理することで、バイオファウリングの進行速度を抑制でき、バイオファウリングの洗浄頻度を下げることができる。本発明の水処理システムの管理方法では、物理処理を行う手段を（下流から上流に向けて）逆洗する工程を２４時間に１回以上の頻度で含むことが好ましい。具体的には、バイオファウリングの洗浄は、例えば次亜塩素酸ナトリウムを用いて、１時間から４８時間に１回実施することが望ましく、６時間から３６時間に１回実施することがさらに望ましく、１２時間から２４時間に１回実施することが最も望ましい。
以下、原水として重金属含有水を用いる場合を例に挙げて本発明のより好ましい態様を説明するが、本発明は原水として重金属含有水を用いる場合に限定されるものではない。
【００２８】
物理処理に限外ろ過膜もしくは精密ろ過膜を採用することで、大腸菌などの細菌類を原水から完全に除去し、無菌水を得ることが出来る。前記物理処理水はナノろ過膜（ＮＦ膜）もしくは逆浸透膜（ＲＯ膜）でそのまま処理することが可能であり、容易に脱塩水が得られる。
【００２９】
重金属含有水に含まれる重金属としては、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、錫（Ｓｎ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）等が挙げられる。カドミウムは、国連機関による耐容摂取量の設定を受け、水質汚濁防止法の排水基準が０．０３ｍｇ／Ｌ以下に強化された（環境省「水質汚濁防止法に基づく排出水の排出、地下浸透水の浸透等の規制に係る項目の許容限度等の見直しについて（報告案）」）。
【００３０】
本発明の水処理システムや水処理方法は、原水に含まれる水に不溶な沈殿、溶質または分散物がカドミウムまたはカドミウムイオンである場合に特に好ましく用いることができる。特に本発明の水処理システムや水処理方法によれば、一次処理でＣＯＤもしくは紫外線吸収量を前記範囲内とした原水に、凝集剤を加えてｐＨを調整後、物理処理することでカドミウム含有量が０．０３ｍｇ／Ｌ以下の浄化水を生成することができる。そのため、本発明の水処理システムや水処理方法は、排水中のカドミウム濃度を上記基準値以下とし得る画期的方法であり、水産加工事業所から排出されるカドミウムを含む排水を処理するために特に好ましく用いられる。
【００３１】
［無菌水製造方法、抗菌水製造方法］
本発明の無菌水製造方法は、本発明の水処理システムを用いてまたは本発明の水処理方法により原水を処理することにより無菌水を製造する工程を有する。
また、本発明の抗菌水製造方法は、本発明の無菌水製造方法により得られる無菌水に対して１〜１０００ｐｐｍの抗菌剤を添加することにより抗菌水を製造する工程を有する。すなわち、本発明の水処理システムを用いてまたは本発明の水処理方法により得られる浄化水（本発明の無菌水製造方法で製造される無菌水）に対して、１〜１０００ｐｐｍの抗菌剤を添加することにより、抗菌水を製造することができる。本発明の無菌水製造方法で製造される無菌水は、有機物を含んでいるため、放置しておくと、該無菌水中で菌が増殖する可能性がある。そのため、無菌水中で菌が増殖しないようにするために、無菌水中に抗菌剤を添加することが好ましい。抗菌剤としては、例えば、次亜塩素酸等の塩素系薬剤を使用することができる。抗菌剤として次亜塩素酸を用いる場合には、無菌水に対して、夏場は１０〜１０００ｐｐｍ、冬場は１〜３００ｐｐｍの濃度で次亜塩素酸塩を添加することができる。
【実施例】
【００３２】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す薬品、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。したがって、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。
なお、実施例３は参考例である。
【００３３】
（実施例１）
水産加工場の排水を原水（被処理水）として用いて下記の処理を行った。まず、水産加工場の排水に対して活性汚泥処理を行った。得られた処理水の紫外線吸収量から換算したＣＯＤ濃度は４２〜７６ｍｇ／Ｌであった。また、この処理水のカドミウム濃度は０．０２ｍｇ／Ｌ〜０．０９ｍｇ／Ｌで推移した。この処理水に対して、キレート剤１ｍｇ／Ｌおよび１０％ＰＡＣ５０ｍｇ／Ｌを添加した。これを、水酸化ナトリウムでｐＨを７．０に調整した後、孔径０．０２μｍの限外ろ過膜で処理した。この方法により得られた浄化水のカドミウム濃度は常に０．０３ｍｇ／Ｌ未満となった。また、この方法により得られた浄化水から大腸菌は検出されなかった。３０分に１回の逆洗浄および１日１回の次亜塩素酸ナトリウム溶液洗浄を行うことで、この限外ろ過膜は４か月間に渡って１．０ｍ3／ｍ2・日の透過流量を維持できた。
【００３４】
（実施例２）
処理水に対する１０％ＰＡＣの添加量を２００ｍｇ／Ｌとした以外は実施例１と同じ条件で処理を行った。実施例１と同一差圧にて１．４ｍ3／ｍ2・日の透過流量を維持できた。この処理により得られた浄化水のカドミウム濃度は常に０．０３ｍｇ／Ｌ未満となった。
【００３５】
（比較例１）
ＣＯＤ濃度３８０ｍｇ／Ｌの水産加工場の（活性汚泥処理などの生物処理も物理化学処理もしていない）排水を原水（被処理水）として用いた。この被処理水のカドミウム濃度は０．１２ｍｇ／Ｌであった。この被処理水に対し、キレート剤２ｍｇ／Ｌおよび１０％ＰＡＣ３０００ｍｇ／Ｌを添加した。これを、水酸化ナトリウムでｐＨを７．０に調整した後、孔径０．０２μｍの限外ろ過膜で処理した。この処理により得られた水のカドミウム濃度は０．０２７ｍｇ／Ｌであった。限外ろ過膜の透過流量は０．３ｍ3／ｍ2・日であったが、２時間ごとに次亜塩素酸ナトリウム溶液でバイオファウリングを除去することが必要となり、実操業には至らなかった。
【００３６】
（実施例３）
水産加工場の排水を活性汚泥処理した処理水を用いて以下の処理を行った。この処理水の紫外線吸収量から換算したＣＯＤ濃度は５３ｍｇ／Ｌであった。この処理水のカドミウム濃度は０．０８３ｍｇ／Ｌであった。この処理水に、キレート剤１ｍｇ／Ｌおよび１０％ＰＡＣ５０ｍｇ／Ｌを添加した。これを、孔径０．０２μｍの限外ろ過膜で処理した。限外ろ過膜の透過流量は１．０ｍ3／ｍ2・日で、限外ろ過膜により得られた浄化水のｐＨは４．２であった。この処理により得られた水のカドミウム濃度は０．０４８ｍｇ／Ｌであった。
【００３７】
（比較例２）
ＣＯＤ濃度３７０ｍｇ／Ｌの水産加工場の（活性汚泥処理などの生物処理も物理化学処理もしていない）排水を原水（被処理水）として用いた。この被処理水のカドミウム濃度は０．１１ｍｇ／Ｌであった。この被処理水に、キレート剤２ｍｇ／Ｌおよび１０％ＰＡＣ５０ｍｇ／Ｌを添加した。これを、水酸化ナトリウムでｐＨを７．０に調整した後、孔径０．０２μｍの限外ろ過膜で処理した。限外ろ過膜の透過流量は０．２ｍ3／ｍ2・日であった。この処理により得られた水のカドミウム濃度は０．０９８ｍｇ／Ｌであった。
【００３８】
（比較例３）
キレート剤を添加しなかったこと以外は実施例１と同じ条件で処理を行った。この条件で処理することによって得られた水のカドミウム濃度は０．０８１ｍｇ／Ｌであった。
【００３９】
（比較例４）
１０％ＰＡＣを添加しなかったこと以外は実施例１と同じ条件で処理を行った。洗浄による差圧の回復が不十分となり、３日後に通水不能となった。
【００４０】
（実施例４）
実施例１で得た浄化水に対して遊離残留塩素濃度が１ｐｐｍとなるように次亜塩素酸ナトリウムを添加することにより抗菌水を得た。この抗菌水を２ｍ3の貯留槽に室温（２５℃）で１週間放置した。放置された抗菌水から大腸菌は検出されなかった。
【００４１】
（比較例５）
実施例１で得た浄化水をそのまま２ｍ3の貯留槽に室温（２５℃）で１週間放置した。放置された抗菌水から１００００個/ｍＬの大腸菌群が検出された。
【００４２】
（実施例５）
ＣＯＤ濃度が６３ｍｇ/Ｌの水産加工排水に０．１ｍｇ／Ｌ相当の塩化カドミウムを添加した試験水を処理水とした以外は実施例１と同じ条件で処理を行った。この処理により得られた浄化水のカドミウム濃度は０．０３ｍｇ／Ｌ未満となった。
【符号の説明】
【００４３】
１      原水
２      処理水
３      浄化水
４      返送処理水
５      逆洗水
１１    一次処理手段
１２    物理処理を行う手段
１３    無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段
１４    ｐＨを調整する手段
２１    汚泥
３１    処理水の制御手段
３２    逆洗の制御手段
【要約】
【課題】水から不純物成分を十分に除去でき、設備コスト、処理コストおよび管理コストが低い水処理システムの提供。
【解決手段】原水を生物処理を行う手段および物理化学処理を行う手段のうち少なくとも一方を通過させて処理水を得る一次処理手段と、一次処理手段の下流に配置される処理水に無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段と、無機凝集剤およびキレート剤を添加する手段の下流に配置される処理水に物理処理を行う手段を有する水処理システム；水処理方法；無菌水製造方法；抗菌水製造方法；水処理方法の管理方法。
【選択図】図１【図１】
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