(57)【要約】【課題】安定したろ過運転ができる排水処理方法の提供。【解決手段】原水タンク(1)、ＵＦ膜モジュール(2)、ろ過水タンク(3)を有する水処理装置を使用した水処理方法であって、ＵＦ膜モジュール(2)のろ過運転を夜間に停止するとき、循環ポンプ(22)を作動させ、第１開閉バルブ(31)および第２開閉バルブ(32)を閉じ、第３開閉バルブ(33)を開けた状態で前記循環ライン内の原水を循環させることで水生生物の繁殖を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水タンク(1)、ＵＦ膜モジュール(2)およびろ過水タンク(3)を有する水処理装置を使用した水処理方法であって、
前記水処理装置が、
原水タンク(1)が汚水処理場の処理水を貯水するタンクであり、
原水タンク(1)とＵＦ膜モジュール(2)の原水供給口が、ＵＦ膜ポンプ(21)と第１開閉バルブ(31)が設置された原水ライン(11)で接続され、
ＵＦ膜モジュール(2)のろ過水出口とろ過水タンク(3)が、第２開閉バルブ(32)が設置されたろ過水ライン(12)で接続され、
ＵＦ膜モジュール(2)の濃縮水出口と原水ライン(11)が、循環ポンプ(22)と第３開閉バルブ(33)が設置された濃縮水ライン(13)で接続されており、
さらにＵＦ膜モジュール(2)、濃縮水ライン(13)および第１開閉バルブ(31)とＵＦ膜モジュール(2)の間の原水ライン(11)およびＵＦ膜モジュール(2)からなる循環ラインを有しており、
前記水処理方法が、
ＵＦ膜ポンプ(21)を作動させ、第１開閉バルブ(31)、第２開閉バルブ(32)および第３開閉バルブ(33)を開けた状態で、原水タンク(1)内の原水を原水ライン(11)からＵＦ膜モジュール(2)に供給して処理し、ろ過水と濃縮水を得る工程、
前記ろ過水をろ過水ライン(12)からろ過水タンク(3)に送って貯水する工程、および
前記濃縮水を濃縮水ライン(13)から原水ライン(11)に戻す工程を有しており、
さらにＵＦ膜モジュール(2)のろ過運転を停止するとき、循環ポンプ(22)を作動させ、第１開閉バルブ(31)および第２開閉バルブ(32)を閉じ、第３開閉バルブ(33)を開けた状態で前記循環ライン内の原水を循環させる工程、を有している、排水処理方法。
【請求項２】
前記循環工程が、膜内線速０．１〜０．３ｍ／secで原水を循環させる工程である、請求項１記載の排水処理方法。
【請求項３】
前記排水処理装置が、ろ過水タンク(3)に水位を検知するためのレベルセンサーが取り付けられており、ろ過水タンク（3）が所定の水位に到達するとろ過運転が自動的に停止された後、循環運転が自動的に開始され、ろ過水タンク(3)が所定の水位を下回ると循環運転が自動的に停止された後、ろ過運転が自動的に再開されるように設定されているものである、請求項１または２記載の排水処理方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の排水処理方法を利用した排水のリサイクル方法であって、
原水タンク(1)の原水が汚水処理場の処理水であり、
ろ過水タンク（3）内のろ過水を大規模施設のトイレ洗浄水を含む中水として利用し、トイレの洗浄排水は下水道を経て汚水処理場に戻す、排水のリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚水処理場で処理した処理水を使用した排水処理方法と、前記排水処理方法を使用した排水のリサイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水処理施設により処理した処理水を中水として利用することが知られている。
特許文献１には、下水処理場，下水高度処理施設，浄水場、浄水高度処理施設、及び、高度処理を行うためのオゾン発生機を有する水処理施設群において、下水処理から流出する処理水を高度処理し中水とするため、下水処理で余剰となる空気量を前記下水高度処理施設のオゾン発生機用空気に利用することを特徴とする水処理システムの発明が記載されている（請求項１）。
【０００３】
特許文献２には、下水を所定の水質レベルまで処理する下水処理プラントと、そのプラントによって得られた処理水を高所において貯留するタワー式水槽と、前記下水処理プラントで処理された処理水をタワー式水槽に供給する揚水手段と、上記タワー式水槽から需要施設に処理水を配給する配給手段とを備える下水処理プラントにおける処理水の活用システムの発明が記載されている（請求項１）。前記揚水手段には処理水中に含まれる不純物を除去する高度水処理装置が設けられており、高度処理水は中水として利用することが記載されている（請求項３、２０）。
【０００４】
特許文献３には、河川からの河川水、雨水、及び、需要家による使用後の排水を含む複数種類の水のうち、第１の取水指示に従った種類の水を取水し、前記取水した水を処理し、処理後の水を上水として上水ラインにより需要家へ送水する浄水場設備と、前記複数種類の水のうち、第２の取水指示に従った種類の水を取水し、前記取水した水を処理し、処理後の水を中水として中水ラインにより需要家へ送水する再生水設備と、渇水状況及び水処理コストを含む条件を参照し、前記浄水場設備に対して取水する水の種類を指示する前記第１の取水指示と、前記再生水設備に対して取水する水の種類を指示する前記第２の取水指示とを生成する制御装置とを具備する水処理設備の発明が記載されている（請求項１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２５１１８６号公報
【特許文献２】特開２０００−２６３０３６号公報
【特許文献３】特開２０１４−２１４５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、汚水処理場の処理水を原水としてろ過処理する排水処理方法であり、長期間安定してろ過処理を継続して実施できる排水処理方法と、それを使用する排水のリサイクル方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、原水タンク(1)、ＵＦ膜モジュール(2)およびろ過水タンク(3)を有する水処理装置を使用した水処理方法であって、
前記水処理装置が、
原水タンク(1)が汚水処理場の処理水を貯水するタンクであり、
原水タンク(1)とＵＦ膜モジュール(2)の原水供給口が、ＵＦ膜ポンプ(21)と第１開閉バルブ(31)が設置された原水ライン(11)で接続され、
ＵＦ膜モジュール(2)のろ過水出口とろ過水タンク(3)が、第２開閉バルブ(32)が設置されたろ過水ライン(12)で接続され、
ＵＦ膜モジュール(2)の濃縮水出口と原水ライン(11)が、循環ポンプ(22)と第３開閉バルブ(33)が設置された濃縮水ライン(13)で接続されており、
さらにＵＦ膜モジュール(2)、濃縮水ライン(13)および第１開閉バルブ(31)とＵＦ膜モジュール(2)の間の原水ライン(11)およびＵＦ膜モジュール(2)からなる循環ラインを有しており、
前記水処理方法が、
ＵＦ膜ポンプ(21)を作動させ、第１開閉バルブ(31)、第２開閉バルブ(32)および第３開閉バルブ(33)を開けた状態で、原水タンク(1)内の原水を原水ライン(11)からＵＦ膜モジュール(2)に供給して処理し、ろ過水と濃縮水を得る工程、
前記ろ過水をろ過水ライン(12)からろ過水タンク(3)に送って貯水する工程、および
前記濃縮水を濃縮水ライン(13)から原水ライン(11)に戻す工程を有しており、
さらにＵＦ膜モジュール(2)のろ過運転を停止するとき、循環ポンプ(22)を作動させ、第１開閉バルブ(31)および第２開閉バルブ(32)を閉じ、第３開閉バルブ(33)を開けた状態で前記循環ライン内の原水を循環させる工程を有している、排水処理方法と、それを使用した排水のリサイクル方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の排水処理方法によれば、ろ過運転停止時における水生生物類の繁殖が防止できることから、ＵＦ膜モジュールの目詰まりによるろ過能力の低下が抑制できるため、長期間安定してろ過処理を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の排水処理方法で使用する排水処理装置の概略図（排水処理方法の処理フロー図）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜排水処理装置＞
図１により本発明の排水処理方法で使用する排水処理装置を説明する。
原水タンク１は、下水処理場または屎尿処理場を含む汚水処理場の処理水を貯水するタンクであり、汚水処理水ライン１０から処理水が送られる。
前記原水は、生物処理した処理水が温水であることを利用して、給湯熱源、空調熱源として一次利用した残りの処理水であってもよい。
原水タンク１には、必要に応じてレベルセンサー、温度センサー、攪拌機、紫外線殺菌ランプなどを取り付けることができる。
【００１１】
原水タンク１と内圧式のＵＦ膜モジュール２の原水供給口は、原水ライン１１で接続されている。
原水ライン１１は、原水タンク１に接続された第１原水ライン１１ａと、第１原水ライン１１ａとＵＦ膜モジュール２の原水供給口を接続する第２原水ライン１１ｂを有している。
第１原水ライン１１ａには、ＵＦ膜ポンプ２１と第１開閉バルブ３１が設置されている。
【００１２】
内圧式のＵＦ膜モジュール２はＵＦ膜がケーシング内に収容されてなるものであり、公知のＵＦ膜モジュールを使用することができる。ＵＦ膜は、中空糸膜が好ましい。
【００１３】
ＵＦ膜モジュール２のろ過水出口とろ過水タンク３は、ろ過水ライン１２で接続されている。
ろ過水ライン１２は、ＵＦ膜モジュール２のろ過水出口と接続された第１ろ過水ライン１２ａと、第１ろ過水ライン１２ａとろ過水タンク３を接続する第２ろ過水ライン１２ｂを有している。第２ろ過水ライン１２ｂには、第２開閉バルブ３２が設置されている。
ろ過水タンク３には、必要に応じてレベルセンサー、温度センサー、攪拌機、紫外線殺菌ランプなどを取り付けることができるが、これらの中でも水位を検知するためのレベルセンサーを取り付けることが好ましい。
【００１４】
ＵＦ膜モジュール２の濃縮水出口と原水ライン１１は、濃縮水ライン１３で接続されている。
濃縮水ライン１３には、循環ポンプ２２と第３開閉バルブ３３が設置されている。
【００１５】
図１に示す水処理装置は、逆圧洗浄工程を実施するための逆圧洗浄ポンプ２３と薬液タンク４を有している。
ろ過水タンク３と逆圧洗浄ポンプ２３は、第４開閉バルブ３４が設置された第１逆圧洗浄水ライン１４で接続され、逆圧洗浄ポンプ２３とろ過水ライン１２は、第２逆圧洗浄水ライン１５で接続されている。これによりろ過水タンク３とＵＦ膜モジュール２のろ過水出口は、第１逆圧洗浄水ライン１４、第２逆圧洗浄水ライン１５およびろ過水ライン１２（第１ろ過水ライン１２ａ）で接続されている。
【００１６】
ＵＦ膜モジュール２の原水ライン１１（第２原水ライン１１ｂ）と逆圧洗浄水の第１排水ライン１６が接続されており、第１排水ライン１６は第５開閉バルブ（三方バルブ）３５と接続され、第５開閉バルブ（三方バルブ）３５には第２排水ライン１９が接続されている。
【００１７】
薬液タンク４と第２逆圧洗浄水ライン１５は、薬液供給ライン１７で接続されている。薬液供給ライン１７には、必要に応じて薬剤を供給するためのポンプと開閉バルブを設置することができる。
【００１８】
図１に示す排水処理装置は、ＵＦ膜モジュール２の濃縮水出口から、濃縮水ライン１３および第２原水ライン１１ｂを通り、ＵＦ膜モジュール２の原水供給口、ＵＦ膜モジュール２、ＵＦ膜モジュールの濃縮水出口までの循環ラインを有している。
循環ラインは、第１開閉バルブ３１、第３開閉バルブ３３、第５開閉バルブを開閉操作することで、閉鎖系の循環ラインにすることができる。
【００１９】
＜排水処理方法＞
図１に示す排水処理装置を使用した排水処理方法を説明する。
ＵＦ膜ポンプ２１を作動させ、第１開閉バルブ３１、第２開閉バルブ３２および第３開閉バルブ３３を開け、第５開閉バルブ３５を閉じた状態で、原水タンク１内の原水を原水ライン１１からＵＦ膜モジュール２に供給して処理し、ろ過水と濃縮水を得る。ろ過運転時には、必要に応じてＵＦ膜ポンプ２１と共に循環ポンプ２２を作動させることができる。
ＵＦ膜モジュール２では、クロスフローろ過を実施する。原水は、ＵＦ膜（中空糸膜）面に平行に流されることでろ過され、ろ過水はＵＦ膜（中空糸膜）の内部に入った後、ろ過水出口からろ過水ライン１２（第１ろ過水ライン１２ａ）に入り、濃縮水は濃縮水出口から濃縮水ライン１３に入る。
【００２０】
ＵＦ膜モジュール２でろ過したろ過水は、ろ過水ライン１２からろ過水タンク３に送って貯水する。
原水内に一般細菌、大腸菌などの細菌が存在している場合でも、ＵＦ膜モジュール２で分離されるため、ろ過水内には細菌は含まれない。
ろ過水タンク３に貯水されたろ過水は、採取ライン１８から中水として採取して、トイレの洗浄水、樹木や花壇の散水用などとして利用することができる。
【００２１】
ＵＦ膜モジュール２でろ過した後の濃縮水は、濃縮水ライン１３から原水ライン１１（第２原水ライン１１ｂ）に送って原水に混入させて、再度ＵＦ膜モジュール２でろ過処理する。ろ過運転時は、このようなろ過工程を繰り返すことになる。
【００２２】
ろ過運転を継続して行くとＵＦ膜モジュール２のろ過性能が低下するため、一定時間のろ過運転後にろ過運転を停止した後、逆圧洗浄することが好ましい。例えば、４０〜８０分のろ過運転ごとに０．５〜５分間程度、逆圧洗浄を実施することができる。
【００２３】
逆圧洗浄は、第４開閉バルブ３４を開け、逆圧洗浄ポンプ２３を作動させて、ろ過水タンク３内のろ過水を第１逆圧洗浄水ライン１４、第２逆圧洗浄水ライン１５からろ過水ライン１２（第１ろ過水ライン１２ａ）に送る。このとき、薬液タンク４内の薬液（次亜塩素酸ナトリウム水溶液）を薬液ライン１７から第２逆圧洗浄水ライン１５に供給する。
その後、逆圧洗浄水はろ過水ライン１２（第１ろ過水ライン１２ａ）からＵＦ膜モジュール２のろ過水出口に供給し、原水供給口から排出する。この逆圧洗浄によりＵＦ膜（中空糸膜）は膜内部から膜外部に圧力が加えられるため、膜面に付着していた懸濁質が除去され、ろ過性能が回復される。
逆圧洗浄後の洗浄排水は、第５開閉バルブ（三方バルブ）３５を開けた状態で、第１排水ライン１６と第２排水ライン１９から下水として排水する。洗浄排水は、再度汚水処理場に送られ、処理水の一部は本発明の排水処理方法の原水として使用される。
【００２４】
ＵＦ膜モジュール２のろ過運転を夜間に停止し、翌朝再開するまでの間は、ＵＦ膜モジュール２内には汚水処理場の処理水である原水が滞留した状態になっている。なお、ろ過運転の停止は夜間に限られず、昼間の場合もある。
原水（汚水処理場の処理水）中には、水生生物の卵や幼虫などが混入していることが多く、例えば、ユスリカの卵（ゼリー状の卵）、ユスリカの幼虫、ミズムシの卵、ミズムシの幼虫、ミジンコなどが混入していることが多い。
このように卵や幼虫などが含まれていると、ろ過運転が停止されている間にＵＦ膜モジュール２内で繁殖してしまい、翌朝、ろ過運転を再開したとき、ＵＦ膜自体が目詰まりを生じてろ過性能が著しく低下したり、逆圧洗浄の回数を増加させたりする必要があるほか、ＵＦ膜の交換寿命を短くすることにもなる。
【００２５】
本発明の排水処理方法では、このような問題が発生することを防止するため、ろ過運転を停止している間、循環ポンプ２２を作動させ、第１開閉バルブ３１および第２開閉バルブ３２、第５開閉バルブ３５を閉じ、第３開閉バルブ３３を開けた状態で循環ライン内の原水を循環させる。
循環ラインにおける循環流量は、ＵＦ膜モジュール２における膜内線速が０．１〜０．３ｍ／secになる範囲が好ましい。
このような循環運転を実施することで、ろ過運転停止中においてＵＦ膜モジュール２内にて水生生物が繁殖することを抑制することができる。
【００２６】
ろ過運転と循環運転の切り替えは、自動的に実施できるようにすることができる。
例えば、ろ過水タンク３に取り付けたレベルセンサーによって、ろ過水タンク３が所定の水位（満水またはそれに近い状態）に到達するとろ過運転が自動停止された後、循環運転が自動的に開始され、ろ過水タンク３が所定の水位（満水またはそれに近い状態よりも低い水位）を下回ると循環運転が自動的に停止された後、ろ過運転が自動的に再開されるようにすることができる。
また同様の目安にしたがって作業員が操作することで、ろ過運転と循環運転を切り替えることもできる。
【００２７】
＜排水のリサイクル方法＞
本発明の排水のリサイクル方法は、上記した排水処理方法を利用した排水のリサイクル方法である。
汚水処理場で処理した後の処理水（原水）は、必要に応じて一次利用し、一次利用しなかった水の一部は、図１に示す原水タンク１に送って貯水して、本発明の排水処理方法を実施してろ過水を得る。
ろ過水タンク３内のろ過水は大規模施設のトイレ洗浄水を含む中水として利用し、トイレの洗浄排水は下水道を経て汚水処理場に戻す。
大規模施設とは、例えば、売り場の合計床面積が１万ｍ2以上である大規模商業施設、それと同等以上の面積を持つ大規模娯楽施設、大規模オフィスビル（複数のオフィスビル）、学校、病院などの複数の各種施設の組み合わせなどである。
大規模施設では、昼間は多数の人がいるため、トイレの使用回数も多くなり、トイレの洗浄水の使用量も多くなる。このトイレの洗浄水として水道水を使用することは水資源の無駄となるが、ろ過水（中水）を使用することで水資源を節約することができる。
また大規模施設では、夜間は殆ど人がいなくなるため、トイレも殆ど使用されなくなる。このため、ろ過水も必要なくなるため、ろ過運転を停止することになる。その間に本発明の排水処理方法を実施することで、ろ過運転停止中において水生生物が繁殖することが抑制できるため、翌朝からろ過水タンクのろ過水をトイレ洗浄水として利用することができ、ろ過運転も速やかに再開でき、消費したろ過水を補給することができる。
なお、ろ過運転と循環運転の切り替えを自動で実施すると、大規模商業施設、大規模娯楽施設などが昼間に臨時休業されたときでも対応が容易であるため好ましい。
【実施例】
【００２８】
実施例１
図１に示す排水処理装置を使用して、排水処理方法を実施した。
（原水）
供給原水：下水処理場の処理水
水温：１５−３５℃
濁度：０．５−２．０ＮＴＵ
水生生物類：処理水５００ｍｌ中にミジンコ、ミズムシ、ユスリカの幼虫を確認した。
【００２９】
（排水処理装置）
ＵＦ膜モジュール：FZ50−AC−FUC1582，ダイセン・メンブレン・システムズ（株）の中空糸膜モジュール
ＵＦ膜モジュールの本数：６本（並列配置）
原水タンク容量：１０ｍ3
ろ過水タンク容量：１５０ｍ3
【００３０】
（ろ過運転）
ろ過時間：６０分
逆圧洗浄時間：１分
ろ過流量：５−１０ｍ3／ｈ
逆圧洗浄水流量：６０−７０ｍ3／ｈ
運転時間：１２−２０時間（平均１４時間）／日
【００３１】
上記の各条件にてろ過運転を実施した。ろ過運転の停止後、９−１２時間（平均１０時間）の循環運転（膜内線速０．２ｍ／sec，循環流量４０ｍ3／ｈ）を実施し、これを６ヶ月間繰り返した。
その結果、６ヶ月経過後において、ＵＦ膜モジュールの膜間差圧（ＵＦ膜モジュールの原水供給口とろ過水出口における圧力差）は、運転開始当初の２０ｋＰａから４０ｋＰａに上昇した。
なお、本発明の排水処理方法を適用する前の循環運転をしない場合（６ヶ月間）の膜間差圧は、運転開始当初の２０ｋＰａから１２０ｋＰａに上昇した。
これらの結果から、ろ過運転停止時において循環運転を実施した本発明の排水処理方法における効果の顕著性が確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の排水処理方法は、昼間のトイレ使用回数の多い大規模商業施設や大規模娯楽施設などのトイレ洗浄水の供給方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１  原水タンク
２  ＵＦ膜モジュール
３  ろ過水タンク
４  薬液タンク
１０  汚水処理水ライン
１１  原水ライン
１１ａ  第１原水ライン
１１ｂ  第２原水ライン
１２  ろ過水ライン
１２ａ  第１ろ過水ライン
１２ｂ  第２ろ過水ライン
１３  濃縮水ライン
１４  第１逆圧洗浄水ライン
１５  第２逆圧洗浄水ライン
１７  薬液供給ライン
１８  ろ過水採水ライン
１９  排水ライン
２１  ＵＦ膜ポンプ
２２  循環ポンプ
２３  逆圧洗浄ポンプ
３１〜３５  第１開閉バルブ〜第５開閉バルブ
【図１】
2019107612.tif 000003