(57)【要約】【課題】ろ過膜の膜間差圧の上昇を抑制し、膜ろ過処理の安定した運転を可能とする有機物含有排水の処理方法を提供する【解決手段】本実施形態の有機物含有排水の処理方法は、有機物含有排水を中空糸膜２２に通水し、透過水と前記有機物を含む濃縮水とに分離する膜ろ過工程と、逆洗装置１５により、過酸化水素含有溶液を中空糸膜２２の二次側から一次側に通水して、中空糸膜２２を洗浄する逆洗工程と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物含有排水をろ過膜に通水し、透過水と前記有機物を含む濃縮水とに分離する膜ろ過工程と、
過酸化水素含有溶液を前記ろ過膜の二次側から一次側に通水して、前記ろ過膜を洗浄する逆洗工程と、を備えることを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
【請求項２】
前記膜ろ過工程を複数段で行うことを特徴とする請求項１に記載の有機物含有排水の処理方法。
【請求項３】
前記膜ろ過工程で処理する有機物含有排水は、生物処理する前の未処理水であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機物含有排水の処理方法。
【請求項４】
前記有機物を含む濃縮水を嫌気性下で生物処理する嫌気性生物処理工程を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機物含有排水の生物処理方法。
【請求項５】
有機物含有排水をろ過膜に通水し、透過水と前記有機物を含む濃縮水とに分離する膜ろ過手段と、
過酸化水素含有溶液を前記ろ過膜の二次側から一次側に通水して、前記ろ過膜を洗浄する逆洗手段と、を備えることを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【請求項６】
前記膜ろ過手段は複数段から構成されることを特徴とする請求項５に記載の有機物含有排水の処理装置。
【請求項７】
前記膜ろ過手段で処理する有機物含有排水は、生物処理する前の未処理水であることを特徴とする請求項５又は６に記載の有機物含有排水の処理装置。
【請求項８】
前記有機物を含む濃縮水を嫌気性下で生物処理する嫌気性生物処理手段を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の有機物含有排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物含有排水の処理方法及び処理装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下水等の有機物含有排水は、活性汚泥を用いた好気性生物処理装置で処理されているが、生物処理に掛かる費用が高いという課題を有している。また、有機物含有排水を嫌気処理して、メタンガス等のバイオガスを回収する方法も検討されているが、嫌気処理の対象となる有機物濃度が非常に低く適用が困難でるという課題を有している。
【０００３】
近年、有機物含有排水を生物処理せずに直接膜ろ過して、有機物含有排水を濃縮する検討が行われている。しかし、有機物含有排水を直接膜ろ過する場合、排水中の濁質、微粒子、有機物、微生物等がろ過膜に堆積することによってろ過膜が目詰まりし、膜間差圧が上昇するため、膜間差圧の上昇を抑制して安定運転することが望まれている。
【０００４】
通常、ろ過膜が目詰まりした場合、膜ろ過により得られた処理水をろ過膜の二次側（処理水側）から一次側（被処理水側）に通水して、ろ過膜を洗浄する逆洗処理が行われる。
【０００５】
また、例えば、特許文献１〜３には、次亜塩素酸、クエン酸、オゾン水等を用いて、ろ過膜を逆洗する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３１９８９２３号公報
【特許文献２】特開２０１５−２００８１号公報
【特許文献３】特許第５９０８１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、下水等のような高濃度の有機物や懸濁物質を含有する排水を膜ろ過したろ過膜を洗浄する場合、特許文献１〜３の方法では、ろ過膜の目詰まりを解消することは困難である。その結果、ろ過膜の膜間差圧の上昇が抑制されず、安定した運転が困難となる。
【０００８】
そこで、本発明は、ろ過膜の膜間差圧の上昇を抑制し、膜ろ過処理の安定した運転を可能とする有機物含有排水の処理方法及び処理装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の有機物含有排水の処理方法は、有機物含有排水をろ過膜に通水し、透過水と前記有機物を含む濃縮水とに分離する膜ろ過工程と、過酸化水素含有溶液を前記ろ過膜の二次側から一次側に通水して、前記ろ過膜を洗浄する逆洗工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、前記有機物含有排水の処理方法において、前記膜ろ過工程を複数段で行うことが好ましい。
【００１１】
また、前記有機物含有排水の処理方法において、前記膜ろ過工程で処理する有機物含有排水は、生物処理する前の未処理水であることが好ましい。
【００１２】
また、前記有機物含有排水の処理方法において、前記有機物を含む濃縮水を嫌気性下で生物処理する嫌気性生物処理工程を有することが好ましい。
【００１３】
また、本発明の有機物含有排水の処理装置は、有機物含有排水をろ過膜に通水し、透過水と前記有機物を含む濃縮水とに分離する膜ろ過手段と、過酸化水素含有溶液を前記ろ過膜の二次側から一次側に通水して、前記ろ過膜を洗浄する逆洗手段と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、前記有機物含有排水の処理装置において、前記膜ろ過手段は複数段から構成されることが好ましい。
【００１５】
また、前記有機物含有排水の処理装置において、前記膜ろ過手段で処理する有機物含有排水は、生物処理する前の未処理水であることが好ましい。
【００１６】
また、前記有機物含有排水の処理装置において、前記有機物を含む濃縮水を嫌気性下で生物処理する嫌気性生物処理手段を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ろ過膜の膜間差圧の上昇を抑制し、膜ろ過処理の安定した運転を可能とする有機物含有排水の処理方法及び処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る有機物含有排水の処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図２】他の実施形態に係る有機物含有排水の処理装置の構成の一例を示す模式図である。
【図３】膜ろ過モジュールの構成の他の一例を示す模式図である。
【図４】実施例及び比較例の膜間差圧の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に係る有機物含有排水の処理装置の構成の一例を示す模式図である。図１に示す排水処理装置１は、膜ろ過モジュール１４、逆洗装置１５を備えている。膜ろ過モジュール１４は、例えば、密閉型のろ過容器２０内に配置された中空糸膜２２を備えている。また、逆洗装置１５は、過酸化水素含有溶液を膜ろ過モジュール１４に供給する装置であり、例えば、逆洗水配管４０、逆洗用ポンプ４４を備えている。
【００２１】
膜ろ過モジュール１４の排水入口２４には、排水導入管２６が接続されている。また、膜ろ過モジュール１４の排水出口２８には、濃縮水配管３０が接続されている。また、膜ろ過モジュール１４内の中空糸膜２２の内部は、膜を透過した透過水が流入する空間が形成されており、中空糸膜２２の上端に設置された集水配管３４と連通している。また、集水配管３４は、膜ろ過モジュール１４の処理水出口３６を介して透過水配管３８と連通している。透過水配管３８には、逆洗水配管４０が接続されている。透過水配管３８には透過水用ポンプ４２が設置され、濃縮水配管３０には濃縮水用ポンプ３２が設置され、逆洗水配管４０には逆洗用ポンプ４４が設置されている。
【００２２】
次に、本実施形態に係る排水処理装置の動作の一例について説明する。
【００２３】
有機物含有排水は排水導入管２６を通して、膜ろ過モジュール１４に供給される。そして、透過水用ポンプ４２を稼働させて、中空糸膜２２に吸引圧力（負圧）を付与することにより、膜ろ過モジュール１４内の排水が、中空糸膜２２を透過し、膜ろ過される。中空糸膜２２を透過した透過水は、中空糸膜２２内の内部空間、集水配管３４、透過水配管３８を通り、膜ろ過モジュール１４の系外へ排出される。このようにして、膜ろ過モジュール１４内の有機物含有排水が濃縮されていく。膜ろ過モジュール１４内の有機物含有排水が所定の濃縮倍率まで濃縮された段階で、透過水用ポンプ４２を停止する。そして、濃縮水用ポンプ３２を稼働させることで、膜ろ過モジュール１４内の有機物を含む濃縮水が濃縮水配管３０から系外へ排出される。ここで、本願明細書における濃縮倍率は以下の式（１）で定義される。
【００２４】
濃縮倍率＝透過水量／濃縮水量      （１）
例えば、膜ろ過モジュール１４内に流入する水量を１００体積部として、９０体積部の透過水を得た場合、濃縮水は１０体積部となる。これらを上記式（１）に当てはめれば、濃縮倍率は９倍となる。
【００２５】
このような膜ろ過処理を継続すると、排水中の有機物や懸濁物質により中空糸膜２２（ろ過膜）が目詰まりするため、定期的に、以下の逆洗処理が実施される。
【００２６】
透過水用ポンプ４２及び濃縮水用ポンプ３２が停止された後、逆洗用ポンプ４４が稼働される。そして、過酸化水素含有溶液が貯留されたタンク（不図示）から過酸化水素含有溶液が、逆洗水配管４０を通して、中空糸膜２２の内部空間（二次側）に供給され、中空糸膜２２を透過し、中空糸膜２２の一次側となるろ過容器２０内に排出される（逆洗工程）。ろ過容器２０内の排水は、例えば、濃縮水配管３０又は排水導入管２６から系外へ排出される。或いは、ろ過容器２０の下部又は濃縮水配管３０等に洗浄排水配管を設置し、ろ過容器２０内の排水が当該洗浄排水配管から系外へ排出される。
【００２７】
このように、過酸化水素含有溶液を用いた逆洗処理を行うことにより、ろ過膜の目詰まりが解消されるため、膜間差圧の上昇が抑制され、膜ろ過処理の安定運転が可能となる。過酸化水素含有溶液を用いた逆洗処理は、従来の次亜塩素酸等を用いた逆洗処理より、ろ過膜の目詰まりを効果的に解消することが可能である。このメカニズムは十分に明らかでないが、過酸化水素含有溶液がろ過膜を透過することで、ろ過膜に堆積した堆積物（例えば、有機物や懸濁物質等）が剥離されること、過酸化水素の酸化剤としての作用により堆積物が分解されることに加え、一部の過酸化水素が分解して微細な気泡が生成され、当該気泡がろ過膜に接触することで、ろ過膜から堆積物が剥離されるため、ろ過膜の目詰まりが効果的に解消されるものと考えられる。
【００２８】
従来の次亜塩素酸等を用いた逆洗処理は、低濃度の有機物や懸濁物質を含有する排水（例えば、天然水やダム湖を水源とする表流水等で、溶存有機物濃度１ｍｇＣ／Ｌ程度、濁度２〜２０度程度の水）を膜ろ過処理したろ過膜に対しては有効であるが、高濃度の有機物や懸濁物質を含有する排水を膜ろ過処理したろ過膜に対しては、ろ過膜の目詰まりを十分に解消することができない。しかし、本実施形態の過酸化水素含有溶液を用いた逆洗処理では、例えば、溶存有機物濃度１００ｍｇＣ／Ｌ、懸濁物質１００ｍｇ／Ｌ程度の高濃度有機物含有排水（例えば、下水等）を膜ろ過処理したろ過膜に対しても、膜の目詰まりを解消することが可能であり、膜間差圧の上昇を抑制することが可能となる。
【００２９】
図２は、他の実施形態に係る有機物含有排水の処理装置の構成の一例を示す模式図である。図２に示す排水処理装置２は、膜ろ過装置１０、嫌気性生物処理槽１２を備えている。図２に示す膜ろ過装置１０は、３つの膜ろ過モジュール（１４，１６，１８）を備えている。膜ろ過モジュール（１４，１６，１８）は、例えば、密閉型のろ過容器２０内に配置された中空糸膜２２を備えている。図２に示す排水処理装置２は、過酸化水素含有溶液を膜ろ過モジュール（１４，１６，１８）に供給する逆洗装置１５を備えており、逆洗装置は、例えば、逆洗水配管４０、逆洗用ポンプ４４を備えている。
【００３０】
１段目の膜ろ過モジュール１４の排水入口２４には、排水導入管２６が接続されている。また、１段目の膜ろ過モジュール１４の排水出口２８には、濃縮水配管３０ａの一端が接続され、２段目の膜ろ過モジュール１６の排水入口２４には、濃縮水配管３０ａの他端が接続されている。また、２段目の膜ろ過モジュール１６の排水出口２８には、濃縮水配管３０ｂの一端が接続され、３段目の膜ろ過モジュール１８の排水入口２４には、濃縮水配管３０ｂの他端が接続されている。また、３段目の膜ろ過モジュール１８の排水出口２８には、濃縮水配管３０ｃの一端が接続され、嫌気性生物処理槽１２の濃縮水入口（不図示）には、濃縮水配管３０ｃの他端が接続されている。濃縮水配管（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）には、濃縮水用ポンプ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）が設置されている。
【００３１】
１段目の膜ろ過モジュール１４内の中空糸膜２２の内部は、膜を透過した透過水が流入する空間が形成されており、中空糸膜２２の上端に設置された集水配管３４と連通している。また、集水配管３４は、１段目の膜ろ過モジュール１４の処理水出口３６を介して透過水配管３８と連通している。透過水配管３８には、逆洗水配管４０が接続されている。透過水配管３８には透過水用ポンプ４２が設置され、逆洗水配管４０には逆洗用ポンプ４４が設置されている。２段目及び３段目の膜ろ過モジュール（１６，１８）も同様の配管構成であり、説明を省略する。
【００３２】
嫌気性生物処理槽１２の処理水出口（不図示）には処理水配管４６が接続され、嫌気性生物処理槽１２の排ガス出口（不図示）にはバイオガス排出管４８が接続されている。
【００３３】
次に、本実施形態に係る排水処理装置２の動作の一例について説明する。
【００３４】
有機物含有排水は排水導入管２６を通して、１段目の膜ろ過モジュール１４に供給される。そして、透過水用ポンプ４２を稼働させて、中空糸膜２２に吸引圧力（負圧）を付与することにより、膜ろ過モジュール１４内の排水が、中空糸膜２２を透過し、膜ろ過される。中空糸膜２２を透過した透過水は、中空糸膜２２内の内部空間、集水配管３４、透過水配管３８を通り、１段目の膜ろ過モジュール１４の系外へ排出される。このようにして、１段目の膜ろ過モジュール１４内の有機物含有排水が濃縮されていく。１段目の膜ろ過モジュール１４内の有機物含有排水が所定の濃縮倍率まで濃縮された段階で、透過水用ポンプ４２を停止する。そして、濃縮水用ポンプ３２ａを稼働させることで、１段目の膜ろ過モジュール１４内の有機物を含む濃縮水が濃縮水配管３０ａから２段目の膜ろ過モジュール１６に供給される。２段目以降の膜ろ過モジュール（１６，１８）でも同様に、有機物を含む濃縮水が膜ろ過され、透過水が透過水配管３８から系外へ排出され、２段目以降の膜ろ過モジュール（１６，１８）内の濃縮水が所定の濃縮倍率まで濃縮される。
【００３５】
３段目の膜ろ過モジュール１８から排出された有機物を含む濃縮水は、濃縮水配管３０ｃを通り、嫌気性生物処理槽１２に供給される。嫌気性生物処理槽１２内では、例えば、濃縮水中の有機物が、嫌気性下で生物汚泥（例えば硝化汚泥）によりメタン発酵処理され、メタンガス等のバイオガスが生成される。バイオガスは、バイオガス排出管４８を通して回収される。処理水排出管から回収されたバイオガスは、例えば、バイオガス発電装置において電力に変換され、排水処理装置２の運転等（例えば、各種ポンプの作動等）に利用される。また、嫌気処理された処理水は処理水配管４６から系外へ排出される。
【００３６】
このように、有機物含有排水を生物処理する前に、膜ろ過処理を行い、有機物が濃縮された濃縮水を得ることで、より多くの有機物を嫌気性生物処理槽１２に供給することが可能となる。例えば、有機物含有水中の有機物量の７５％以上の有機物量を嫌気性生物処理槽に投入することが可能となる。これにより、嫌気処理により発生するバイオガス量を増加させ、より多くのバイオガスを回収することができる。ひいては、バイオガスからエネルギーとして回収できるエネルギー量を増加さることも可能となる。なお、排水処理装置２の処理条件によっては、排水処理装置２の運転で使用するエネルギーを、回収したバイオガスから生成されるエネルギーで補う自立型の排水処理装置となる可能性もある。
【００３７】
また、本実施形態では、排水中の懸濁物質はろ過膜により捕捉されるため、嫌気処理による有機物の分解効率を向上させることが可能となる。また、本実施形態の処理方法では、標準活性汚泥法等の好気性生物処理を必要としないので、曝気に必要なエネルギーを削減することもできる。
【００３８】
また、本実施形態において、逆洗処理を行う場合には、透過水用ポンプ４２及び濃縮水用ポンプ（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）が停止された後、逆洗用ポンプ４４が稼働される。そして、過酸化水素含有溶液が貯留されたタンク（不図示）から過酸化水素含有溶液が、逆洗水配管４０を通して、中空糸膜２２の内部空間（二次側）に供給され、中空糸膜２２を透過し、中空糸膜２２の一次側となるろ過容器２０内に排出される（逆洗工程）。ろ過容器２０内の排水は、例えば、ろ過容器２０の下部又は濃縮水配管等に洗浄排水配管を設置し、当該洗浄排水配管から系外へ排出される。
【００３９】
また、本実施形態では、好気性生物処理槽を設置し、膜ろ過処理により得られた透過水や嫌気処理により得られた処理水を好気性下で生物処理してもよい。
【００４０】
以下に、有機物含有排水の処理条件等について説明する。
【００４１】
本実施形態の処理対象排水は、有機物を含有する排水であれば如何なる由来の排水でもよく、例えば、トイレ、洗濯、風呂、台所排水等を含む下水やし尿等の生活排水、食品工場、化学工場、半導体・液晶工場、製紙工場等から発生する工場排水、これらの処理に伴い発生するプロセス排水等が挙げられる。
【００４２】
膜ろ過による濃縮倍率が高い方が、高濃度の有機物を嫌気性生物処理槽に導入して、バイオガスの発生量を増加させることができる点で好ましいが、その一方で、ろ過膜の目詰まりが起こり易くなる。したがって、これらを考慮した濃縮倍率とすることが望ましく、例えば、２〜５００倍の範囲が好ましく、５０〜３００倍の範囲がより好ましい。
【００４３】
膜ろ過は、１段で行っても良いが、複数段で行うことが好ましい。すなわち、図２に示す膜ろ過装置１０のように、膜ろ過モジュールを複数段設置することが好ましい。例えば、単一の膜ろ過モジュールで、排水を所定の濃縮倍率（例えば、５０倍）まで濃縮するより、複数段の膜ろ過モジュールで、排水を所定の濃縮倍率まで濃縮した方が、ろ過膜の目詰まりを抑え、膜間差圧の上昇を抑制し易い。
【００４４】
膜ろ過を複数段で行う場合、すなわち、膜ろ過モジュールを複数段設置する場合、膜ろ過に必要なエネルギー消費を抑えることができる点で、１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率より高くすることが好ましい。有機物濃度が高くなるにしたがい、膜ろ過に要するエネルギーも高くなるため、有機物濃度の最も低い排水を膜ろ過する１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を高くし、１段目より高い有機物濃度の排水（濃縮水）を膜ろ過する２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を低くすることで、膜ろ過に必要なエネルギー消費を抑えることが可能となる。例えば、２段構成の膜ろ過装置で、排水を１５０倍まで濃縮する場合、１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を５０倍、２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を３倍とする（５０倍×３倍＝１５０倍）。なお、膜ろ過モジュールを３段以上設置する場合、エネルギー消費を抑える点で、膜ろ過モジュールでの濃縮倍率は、後段に行くほど低くなることが望ましいが、３段目以降の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率が２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率と同じであっても、高くてもよい。
【００４５】
また、有機物含有排水中に固形物や繊維質等のＳＳ成分が多く含まれる場合には、膜ろ過を安定して行うことができる点で、２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率より高くすることが好ましい。例えば、１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を２〜１０倍程度として、排水中のＳＳ成分をろ過膜により粗取りし、２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を数十倍として、目的の濃縮倍率とする。なお、３段以上の膜ろ過モジュールにおいて、２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を１段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率より高くする場合、３段目以降の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率が２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率と同じであっても、高くてもよい。しかし、膜ろ過に必要なエネルギー消費を抑える点では、少なくとも最終段の膜ろ過モジュールの濃縮倍率を２段目の膜ろ過モジュールの濃縮倍率より低くすることが好ましく、３段目以降の全ての膜ろ過モジュールでの濃縮倍率を２段目の膜ろ過モジュールでの濃縮倍率より低くすることがより好ましい。
【００４６】
ろ過膜の透過流速は、例えば、０．１ｍ／ｈ以下で運転することが好ましく、０．００１〜０．０５ｍ／ｈで運転することがより好ましい。また、膜ろ過を複数段で行う場合、すなわち、膜ろ過モジュールを複数段設置する場合、膜ろ過に必要なエネルギー消費を抑えることができる点で、ろ過膜の透過流速を後段に行くほど低くすることが好ましい。透過流速とは、１時間当たりの透過水量（ｍ３／ｈ）をろ過膜の膜面積（ｍ２）で除したものであり、ろ過膜の単位面積当たりの１時間での排水の透過速度（（ｍ3／ｍ2／ｈ＝）ｍ／ｈ）である。
【００４７】
膜ろ過に使用するろ過膜の形状は、中空糸膜に限定されるものではなく、例えば、管状膜、平膜、スパイラル等でもよい。ろ過膜は、例えば、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、逆浸透膜（ＲＯ膜）等が挙げられ、これらは、浸漬型、槽外型のいずれでもよい。膜ろ過モジュールの通水方式は、内圧型、外圧型等のあらゆる通水方式が適用可能であり、クロスフローろ過やデッドエンドろ過等のあらゆるろ過方法が適用可能である。
【００４８】
ろ過膜の材質は、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、セルロースアセテート（ＣＡ）等の有機膜、セラミック製の無機膜等が挙げられる。ろ過膜の孔径は、例えば０．４μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以下がより好ましい。
【００４９】
膜ろ過運転は、連続運転、間欠運転のいずれでもよいが、浸漬型の膜ろ過の場合には、間欠運転が好ましく、槽外型の膜ろ過の場合には、連続運転が好ましい。なお、間欠運転は、所定時間の膜ろ過→所定時間の休止を繰り返し行う運転であり、例えば、１２分膜ろ過→３分休止を繰り返し行う。
【００５０】
本実施形態では、膜ろ過により得られる濃縮水中の有機物量は、有機物含有排水（原水）中の有機物量の７５％以上とすることが好ましい。これにより、多量の有機物を嫌気性生物処理に導入することが可能となり、バイオガスの発生量をより増加させることが可能となる。また、膜ろ過により得られる透過水中の有機物量は、有機物含有排水の有機物量の２５％以下となるので、透過水を生物処理する場合には、透過水の生物処理に必要なエネルギーを大幅に削減することが可能となる。透過水の生物処理方法は、標準活性汚泥法、散水ろ床法等特に制限されるものではないが、曝気に要するエネルギーが不要であること等から、散水ろ床法が好ましい。
【００５１】
本実施形態では、膜ろ過処理中にろ過容器内に空気を導入して、ろ過膜の曝気洗浄を行ってもよいが、曝気洗浄を行うことで、ろ過容器内に導入された有機物が好気性生物処理され、濃縮水中の有機物量が減少する場合がある。そして、有機物を含有する濃縮水を後段の嫌気性生物処理槽に供給する場合には、バイオガスの発生量の減少に繋がる場合がある。したがって、膜ろ過処理する際の有機物含有排水は、生物処理（ろ過膜の曝気洗浄に伴う生物処理も含む）する前の未処理水であることが好ましい。
【００５２】
本実施形態の逆洗処理は、例えば、６時間〜４８時間に１回の頻度で行うことが好ましく、１２時間に１回の頻度で行うことがより好ましい。また、逆洗工程は、ろ過膜の膜間差圧が予め設定した閾値（例えば、５ｋＰａ）を超えた際に行ってもよい。
【００５３】
逆洗工程の時間は、適宜設定されればよいが、例えば、１０秒〜５分の範囲が好ましく、３０秒〜６０秒の範囲がより好ましい。逆洗工程における過酸化水素含有溶液の透過流速は、例えば、０．３〜１０ｍ／ｄの範囲とすることが好ましく、１〜５ｍ／ｄの範囲とすることがより好ましい。
【００５４】
逆洗工程で用いる過酸化水素含有溶液中の過酸化水素濃度は、ろ過膜の目詰まりを効率的に解消することができる点等から、例えば、１００〜５，０００ｍｇ／Ｌの範囲が好ましく、１，０００〜３，０００ｍｇ／Ｌの範囲がより好ましい。過酸化水素含有溶液のｐＨは、特に制限されるものではなく、例えば、２〜９の範囲である。但し、無機物質のスケールがろ過膜に蓄積する可能性がある場合には、過酸化水素含有溶液のｐＨは、酸性側とすることが好ましく、例えば、２〜６の範囲とすることが好ましい。
【００５５】
嫌気性生物処理槽１２は、例えば、有機物を嫌気性下でメタン発酵処理して、メタンガス等のバイオガスを生成するメタン発酵槽等である。嫌気性生物処理槽１２内の汚泥濃度は、特に制限されるものではないが、例えば、１５，０００ｍｇ／Ｌ〜７０，０００ｍｇ／Ｌの範囲とすることが好ましい。上記範囲とすることで、有機物を効率的に分解することが可能となる。嫌気性生物処理槽１２内の汚泥濃度が１５，０００ｍｇ／Ｌ未満の場合には、例えば、外部から消化汚泥やグラニュール等を投入することが好ましく、汚泥濃度が７０，０００ｍｇ／Ｌを超える場合には、嫌気性生物処理槽１２内の汚泥を外部に排出することが好ましい。なお、嫌気性生物処理槽１２内の微生物活性を良好に維持するために、例えば、無機塩類などの栄養剤を嫌気性生物処理槽１２に供給してもよい。
【００５６】
嫌気性生物処理槽１２内のｐＨは、有機物を効率的に分解することができる点から、例えば、６．５〜９．０の範囲が好ましく、７．０〜８．０の範囲がより好ましい。ｐＨ調整は、嫌気性生物処理槽１２に、例えば、塩酸等の酸剤、水酸化ナトリウム等のアルカリ剤を供給することにより行われる。
【００５７】
嫌気性生物処理槽１２内の水温は、有機物を効率的に分解することができる点で、例えば、２０℃以上であることが好ましく、２５℃以上〜３５℃以下の範囲がより好ましい。水温調整方法は、例えば、嫌気性生物処理槽１２にヒーター等の加熱装置を設置し、加熱装置からの熱により嫌気性生物処理槽１２内の水温を調整する方法等が挙げられる。或いは、嫌気性生物処理槽１２で発生したメタンガスをメタンガスボイラーに供給し、メタンガスボイラーで発生した熱を嫌気性生物処理槽１２に供給して水温を調整する方法等でもよい。
【００５８】
図３は、膜ろ過モジュールの構成の他の一例を示す模式図である。図３に示す膜ろ過モジュール５０において、図１に示す膜ろ過モジュール１４と同様の構成については同一の符号を付しその説明を省略する。図３の膜ろ過モジュール５０は、振動発生部５２、振動伝達部材５４を備える。振動伝達部材５４の一端は振動発生部５２に接続され、振動伝達部材５４の他端は中空糸膜２２の膜面（ろ過膜の膜面）に接続されている。振動発生部５２は、例えば、圧電素子や超磁歪素子等が用いられる。振動伝達部材５４は、例えば、高い剛性を有する金属等が用いられる。
【００５９】
図３の膜ろ過モジュール５０では、膜ろ過中又は膜ろ過後において、振動発生部５２により所定の振動が発生される。そして、振動発生部５２で発生された振動が振動伝達部材５４を介して中空糸膜２２に伝達され、中空糸膜２２の膜面に振動が付与される。このように、中空糸膜２２の膜面を振動させることにより、中空糸膜２２に付着したＳＳ成分等の堆積物が膜面から剥離されるため、膜ろ過を安定した行うことが可能となる。ろ過膜の膜面を振動させる方法は、上記に制限されるものではなく、例えば、ろ過容器２０内に空気を導入して、ろ過膜の膜面を振動させるエアスクラビング等でもよい。また、その他の方法としては、例えば、ろ過容器２０内に担体を投入し、ろ過容器２０に排水や透過水を導入することで、担体を流動させてろ過膜に接触させる方法等でもよい。
【実施例】
【００６０】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００６１】
＜実施例＞
図１に示す排水処理装置を用いて、表１に示す水質の実下水に対して膜ろ過処理及び逆洗処理を行った。処理条件は以下の通りである。
【００６２】
【表１】
2018118213.tif 000003
【００６３】
ろ過膜：孔径０．０１μｍのＰＶＤＦ製中空糸膜
透過流速：０．０１４ｍ／ｄ
濃縮倍率：１５０倍 
運転方法：間欠運転、１２分ろ過→３分休止
空気洗浄：なし
逆洗頻度：６時間に１回
過酸化水素含有溶液：過酸化水素濃度１，４００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ２．７
逆洗時の透過流速：３．０ｍ／ｄ
【００６４】
＜比較例＞
逆洗処理で使用する薬品を過酸化水素含有溶液から、次亜塩素酸含有溶液（次亜塩素酸濃度１，０００ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．０）に変更したこと以外は、実施例と同様に膜ろ過処理及び逆洗処理を行った。
【００６５】
図４は、実施例及び比較例の膜間差圧の変化を示す図である。図４に示すように、実施例では、運転開始から１６０時間以上経過しても、ろ過膜の膜間差圧が１０ｋＰａ以下であり、安定した運転が可能であった。一方、比較例では、運転開始から３６時間以上経過すると、膜間差圧が３０ｋＰａ以上となり、安定した運転を行うことが困難となった。なお、膜間差圧が３０ｋＰａ以上となると、通常、高濃度の次亜塩素酸、アルカリ、酸等の薬液にろ過膜を浸漬して、ろ過膜の洗浄を行う必要があり、膜ろ過処理の運転が数時間から数日止まることになる。
【００６６】
これらのことから、有機物含有排水を膜ろ過したろ過膜に対して、過酸化水素含有溶液を用いた逆洗処理を行うことで、膜間差圧の上昇を抑制し、安定した運転を行うことが可能であると言える。
【符号の説明】
【００６７】
１，２  排水処理装置、１０  膜ろ過装置、１２  嫌気性生物処理槽、１４，１６，１８，５０  膜ろ過モジュール、１５  逆洗装置、２０  ろ過容器、２２  中空糸膜、２４  排水入口、２６  排水導入管、２８  排水出口、３０，３０ａ〜３０ｃ  濃縮水配管、３２，３２ａ〜３２ｃ  濃縮水用ポンプ、３４  集水配管、３６  処理水出口、３８  透過水配管、４０  逆洗水配管、４２  透過水用ポンプ、４４  逆洗用ポンプ、４６  処理水配管、４８  バイオガス排出管、５２  振動発生部、５４  振動伝達部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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