(57)【要約】【課題】親水性高分子を直接、生物処理により除去することが可能な水処理システムを提供すること。【解決手段】水処理システム１００は、生物処理槽１１と、中間槽１２と、膜モジュール１４と、を備える。生物処理槽１１は、親水性高分子を含む原水の生物処理が行われる。中間槽１２は、生物処理された処理水から固体成分を分離する分離処理が行われる。膜モジュール１４は中空糸膜１４ａを有する。中空糸膜１４ａは、分離処理が行われた処理水をろ過するろ過膜を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水性高分子を含む原水の生物処理が行われる生物処理槽と、
前記生物処理された処理水から固体成分を分離する分離処理が行われる中間槽と、
前記分離処理が行われた処理水をろ過するろ過膜を有する膜モジュールと、
を備えた水処理システム。
【請求項２】
前記生物処理槽には、担体が投入されている、
請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
前記中間槽は、前記生物処理された処理水を滞留させることによって分離された前記固体成分を排出する排出部を有する、
請求項１または２に記載の水処理システム。
【請求項４】
前記排出部は、オーバーフローによって前記固体成分を前記中間槽から排出する、
請求項３に記載の水処理システム。
【請求項５】
前記生物処理された原水に凝集材が添加され、凝集反応が行われる凝集反応槽と、
前記凝集反応が行われた処理水に高圧空気を供給する加圧部と、を更に備え、
前記中間槽には、前記凝集反応が行われた処理水および前記高圧空気が加圧浮上処理のために供給され、前記分離処理が行われる、
請求項１または２に記載の水処理システム。
【請求項６】
前記中間槽は、前記分離処理された処理水を前記膜モジュールに向かって供給する供給部を有する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項７】
前記中間槽から前記分離処理された処理水が供給される循環槽と、
前記循環槽から前記処理水を前記膜モジュールに供給する供給管と、
前記ろ過膜によってろ過されたろ過水が除かれた前記処理水を前記循環槽に戻す戻し管と、を備えた、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の水処理システム。
【請求項８】
親水性高分子を含む原水の生物処理を行う生物処理ステップと、
前記生物処理された処理水から固体成分を分離する分離ステップと、
前記分離ステップが行われた処理水をろ過膜によってろ過する膜ろ過ステップと、を備えた、水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、水処理システムおよび水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業排水などの有機物を含有する排水に対して、生物処理の後に膜分離装置を用いてろ過を行う方法が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１には、界面活性剤を併用した加圧浮上法や泡沫分離法を用いて、親水性高分子を除去するシステムおよび方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８８２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献1では、有機性化合物を生物処理した際に発生する副生成物である親水性高分子を除去するシステムであり、親水性高分子そのものを生物処理する方法については開示されていない。
【０００６】
また、上記特許文献１では親水性高分子の除去に界面活性剤を使用した加圧浮上および／または消泡剤を用いた除去方法である。
【０００７】
しかしながら、薬品代および電気代が多くかかる除去システムとなる。更に、界面活性剤が処理水中に残存したままで工業用水として再利用に供すると、活性汚泥等を構成する細菌を死滅させたり、逆に過栄養により過度に増殖したりする原因となるために生物処理に支障をきたしたり、装置や分離膜の劣化を引き起こしたりする等の問題を生じることがある。そのため、界面活性剤による処理後、膜分離処理前後に界面活性剤を除去する工程が必要となる。
【０００８】
本発明は、界面活性剤等を積極的に用いなくとも親水性高分子を生物処理することが可能な水処理システムおよび水処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１の発明にかかる水処理システムは、生物処理装置と、中間槽と、膜モジュールと、を備える。生物処理装置は、親水性高分子を含む原水の生物処理が行われる。中間槽は、生物処理された処理水から固体成分を分離する分離処理が行われる。膜モジュールはろ過膜を有する。ろ過膜は、分離処理が行われた処理水をろ過する。
【００１０】
これにより、中間槽において固体成分を除くことができるため、ろ過膜の閉塞を抑制し、親水性高分子化の除去を行うことが可能となる。
【００１１】
なお、中間槽における分離処理は、固体成分と液体成分を完全に分離することだけでなく、一部が混ざり合っていてもよく、生物処理された原水から固体成分の少なくとも一部を取り除くことができればよい。少なくとも固体成分の一部が除かれることによって、ろ過膜の抑制を低減することができる。
【００１２】
第２の発明にかかる水処理システムは、第１の発明にかかる水処理システムであって、生物処理槽には、担体が投入されている。
【００１３】
これにより、生物処理層内において、微生物を高濃度に保持することができ、効率よく処理を行うことができる。
【００１４】
第３の発明にかかる水処理システムは、第１または第２の発明にかかる水処理システムであって、中間槽は、排出部を有する。排出部は、生物処理された処理水を滞留させることによって分離された固体成分を排出する。
これにより、中間槽から、固体成分を排出することができる。
【００１５】
第４の発明にかかる水処理システムは、第３の発明にかかる水処理システムであって、排出部は、オーバーフローによって固体成分を中間槽から排出する。
これにより、滞留によって浮上した固体成分を中間槽から排出することができる。
【００１６】
第５の発明にかかる水処理システムは、第１または第２の発明にかかる水処理システムであって、凝集反応槽と、加圧部と、を更に備える。凝集搬送槽は、生物処理された原水に凝集材が添加され、凝集反応が行われる。加圧部は、凝集反応が行われた処理水に高圧空気を供給する。中間槽には、凝集反応が行われた処理水および高圧空気が加圧浮上処理のために供給され、分離処理が行われる。
【００１７】
これにより、加圧浮上法によって、中間槽において液体成分と固体成分を分離することができる。
【００１８】
第６の発明にかかる水処理システムは、第１〜５のいずれかの発明にかかる水処理システムであって、中間槽は、供給部を有する。供給部は、分離された処理水を膜モジュールに向かって排出する。
【００１９】
これにより、生物処理後の原水を固体成分の少なくとも一部を除去してからろ過膜に供給することができるため、ろ過膜の閉塞を抑制することができる。
【００２０】
第７の発明にかかる水処理システムは、第１〜６のいずれかの発明にかかる水処理システムであって、循環槽と、供給管と、戻し管と、を備える。循環槽は、中間槽から分離処理された処理水が供給される。供給管は、循環槽から処理水を膜モジュールに供給する。戻し管は、ろ過膜によってろ過されたろ過水が除かれた処理水を循環槽に戻す。
これにより、膜モジュールの閉塞を抑制することができる。
【００２１】
第８の発明にかかる水処理ステップは、生物処理ステップと、分離ステップと、膜ろ過ステップと、を備える。生物処理ステップは、親水性高分子を含む原水の生物処理を行う。分離ステップは、生物処理された処理水から固体成分を分離する分離処理を行う。膜ろ過ステップは、分離ステップが行われた処理水をろ過膜によってろ過する。
【００２２】
これにより、中間槽において固体成分を除くことができるため、ろ過膜の閉塞を抑制し、親水性高分子の除去を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、親水性高分子を直接、生物処理により除去することが可能な水処理システムおよび水処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる実施の形態１における水処理システムの構成の一例を示す模式図。
【図２】本発明にかかる実施の形態２における水処理システムに用いられる加圧浮上部の構成の一例を示す模式図。
【図３】本発明にかかる実施例１〜３および比較例の水処理システムの評価結果の表を示す図。
【図４】図３における評価基準の表を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明にかかる実施の形態における水処理システムについて図面を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
＜水処理システム１００＞
本実施の形態１の水処理システム１００は、図１に示すように、生物処理槽１１と、中間槽１２と、循環槽１３と、膜モジュール１４と、を備える。
【００２７】
（生物処理槽１１）
生物処理槽１１では、親水性高分子を含む原水の生物処理が行われる。
【００２８】
生物処理槽１１の排水入口には、排水ライン２１が接続されており、親水性高分子を含む原水が供給される。生物処理槽１１の排水出口には、排水ライン２２の一端が接続されており、排水ライン２２の他端は、後述する中間槽１２の排水入口に接続されている。このように、原水を生物処理槽１１での処理が終了した後に、中間槽１２に供給することが可能に構成されている。
【００２９】
本実施の形態における原水は、油などの親水性高分子を含む排水であれば特に限定されるものではなく、例えば飲食店、食品工場、工場・製造工場、などからの排水が挙げられる。処理対象となる排水中の有機物濃度は、生物処理速度の観点から、生物化学的酸素要求量濃度（ＢＯＤ濃度）で１００ｍｇ／Ｌ以上のものが挙げられ、３００〜２０００ｍｇ／Ｌの範囲が好ましい。
【００３０】
原水を生物処理するために生物処理槽１１に投入される製剤としては、当該分野で通常使用される細菌、菌類、原生生物、後生生物などを用いれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、排水処理用微生物製剤として積水アクアシステム株式会社製のＳＫＢｉＯ（登録商標）等を挙げることができる。また、生物処理槽１１には、窒素、リンなどが投入される。
【００３１】
（担体１５）
生物処理槽１１の大きさおよび生物処理の効率の観点から、生物処理槽１１に担体１５が投入されているほうが好ましいが、投入されていなくてもよい。担体１５は、公知の各種の担体を用いることができる。担体１５の形状、材質ともに限定されるものではなく、例えば、ゲル状担体、プラスチック担体および繊維状担体等から選択することができる。
【００３２】
これらは、単独で用いても良いし、２種類以上を併用してもよい。なかでも、処理性能および／または流動性の観点からアセタールかポリビニルアルコール系ゲル状担体、微生物の付着性の観点から多孔質の担体、例えば、多孔質のポリウレタン製流動式スポンジ担体等が好ましい。
【００３３】
担体には、当該分野で通常使用される細菌、菌類、原生生物、後生生物など多様な生物種が互いに共生し、捕食関係を生じるように担持されている。これらの生物の種および量は、適宜調整して用いることができる。
【００３４】
担体の充填率は、例えば、生物処理槽１１の槽容量を１００％とした場合、５〜５０％が挙げられ、１０〜４０％が好ましい。担体をこのような範囲で充填することにより、微生物を適度な保持量で保持することができ、微生物での処理を適切に行うことができる。
【００３５】
担体１５は、生物処理槽１１内を流動する流動式または担体１５を充電したカートリッジ等を生物処理槽１１内に設置する固定式のいずれでもよい。
【００３６】
生物処理槽１１には、エアレーションのためにブロアに接続されたエア供給ライン２３が配置されている、エア供給ライン２３から空気が供給される。ブロアの駆動に伴って生物処理槽１１内に空気が供給され、それに伴う好気処理が行われる。
【００３７】
ブロアは、コンプレッサなどを伴って、供給エアの圧力に高低を与える機能を有していてもよい。生物処理槽１１には、例えば、曝気強度が０．１〜１ｍ３／ｍ３・ｈの空気が吹き込まれるように設定されていることが好ましい。また、別の観点から、溶存酸素（ＤＯ）は、一般的な生物処理に必要な酸素量、例えば、０．５ｍｇ／Ｌ以上であることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以上であることがより好ましい。
【００３８】
（中間槽１２）
中間槽１２には、生物処理槽１１において生物処理が行われた原水に含まれる活性汚泥が導入される。中間槽１２では、固体成分と液体成分の分離処理が行われ、固体成分としての活性汚泥を取り除く処理が行われる。
【００３９】
本発明において、固体成分とは、活性汚泥、活性汚泥の死骸、固化した油成分のことである。
【００４０】
中間槽１２の排水入口には、生物処理槽１１に接続されている排水ライン２２が接続されている。中間槽１２の排水出口１２ａには、排水ライン２４の一旦が接続されており、排水ライン２４の他端は、後述する循環槽１３の排水入口に接続されている。また、中間槽１２の排水出口１２ｂには、オーバーフローライン２５が接続されている。
【００４１】
排水出口１２ａは、中間槽１２の側面であって、中間槽１２内の排水の深さにおける略中央の位置に設けられている。また、排水出口１２ｂは、中間槽１２の側面であって、中間槽１２内の排水の水面近傍の位置に設けられている。
【００４２】
中間槽１２では、生物処理槽１１からの排水を滞留させることにより、スカムなどの固体成分が液体成分の上下に分かれる。液体成分の上側のスカムは、排水出口１２ｂを介してオーバーフローライン２５を通って排水される。
【００４３】
また、固体成分が除去された後の処理水は、排水出口１２ａを介して排水ライン２４を通って、循環槽１３に供給される。なお、中間槽１２において固体成分は完全に除去されなくてもよく、後述する中空糸膜１４ａの閉塞が抑制される程度に除去されればよい。
【００４４】
また、固体成分には、例えば、活性汚泥、活性汚泥の死骸、固化した油成分などが含まれ、液体成分には、親水性高分子食品油、工業油などが含まれる。
【００４５】
なお、中間槽１２における処理後の処理水が排出される排水出口１２ａの位置は、中間槽１２の底から排水出口１２ｂまでの高さの略半分の位置に形成されているため、液体成分の上下に存在するスカムを出来るだけ循環槽１３に供給しないようにすることができる。ただし、排水出口１２ａの位置は、固体成分が出来るだけ含まれないような位置であれば、本実施の形態の位置に限られるものではない。
【００４６】
（循環槽１３）
循環槽１３は、後述する膜モジュール１４と繋がっている。中間槽１２から循環槽１３に供給される液体成分が膜モジュール１４に供給され、膜モジュール１４からろ過後の液体成分が循環槽１３に戻る。
【００４７】
循環槽１３の排水入口には、一端が中間槽１２に接続された排水ライン２４の他端が接続されている。循環槽１３の排水出口には、排水ライン３０の一端が接続されており、排水ライン３０の他端は、膜モジュール１４に接続されている。また、循環槽１３には、更に排水入口が形成されており、戻しライン２６の一端が接続されている。戻しライン２６の他端は、膜モジュール１４に接続されている。
【００４８】
排水ライン２４には、循環ポンプ２７が設けられており、循環槽１３から膜モジュール１４へと排水を供給する。膜モジュール１４に供給された排水は、後述する中空糸膜１４ａによって、中空糸膜１４ａを通過したろ過水と、ろ過される物質（親水性高分子など）が凝縮した凝縮水とに分けられ、凝縮水が戻しライン２６を通って循環槽１３に戻る。
【００４９】
（膜モジュール１４）
循環槽１３に連結された膜モジュール１４は、当該分野で公知のものを使用することができる。本実施の形態では、循環槽１３から膜モジュール１４に処理水を供給する手段として循環ポンプ２７を用いているが、これに限らず、水頭差を利用するものであってもよい。
【００５０】
また、膜モジュール１４におけるろ過の駆動力が、一次側からの加圧であっても、二次側からの吸引であっても、加圧と吸引を組み合わせたものであっても、水頭差またはサイフォン現象を利用したものであってもよい。
【００５１】
膜モジュール１４としては、例えば、特開昭６２−１４０６０７号公報、特開平６−３１９６６１号公報、特開２００９−１８３８２２号公報、特開２０１２−１６６２０１号公報、特許第４８０９５０３号に開示のものを用いることができる。
【００５２】
膜モジュール１４は、複数本の中空糸膜１４ａがケース内に収容されたものが挙げられる。中空糸膜１４ａの外径、長さ、数等は、得ようとする膜モジュール１４の特性等に応じて、適宜調整することができる。中空糸膜は、いわゆる大口径（例えば、外径が３．６ｍｍ程度以上、４．０ｍｍ程度以上、さらに５．３ｍｍ程度以上、１０ｍｍ程度以下、内径が３．２ｍｍ以上）のものが好ましい。
【００５３】
また、中空糸膜１４ａは、自立構造を有し、両面において分離機能を有する膜が好ましい。ここでの分離機能とは、精密ろ過以上の分離機能を意味する。なかでも、主要構成素材が単一の素材であり、中空糸膜として機能する部位に、他の材料による支持部材等を用いることなく、自立構造をとり得る中空糸膜であることがより好ましい。
【００５４】
中空糸膜１４ａを形成する樹脂としては、例えば、塩化ビニル系樹脂、塩素化塩化ビニル系樹脂、ポリスルホン（ＰＳ）系、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）系、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン系、酢酸セルロース（ＣＡ）系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ポリエーテルスルフォン系、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系、ポリイミド（ＰＩ）系等の種々のものが挙げられる。
【００５５】
なかでも、塩化ビニル系樹脂、塩素化塩化ビニル系樹脂が好ましい。この樹脂は、中空糸膜を形成する樹脂の５０質量％以上（好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、８０％以上、さらに好ましくは８５％以上）を占めていることが好ましい。
【００５６】
特に、塩素化塩化ビニル系樹脂は、塩素含有率が５８〜７３．２％であるものが適している。このような塩素含有率の樹脂を用いることにより、スポンジ状の緻密層が形成されやすくなり、膜の強度を高くすることが可能となる。
【００５７】
ケースは、複数本の中空糸膜１４ａを収納し得る筒状のものが挙げられる。例えば、ケースには、中空糸膜１４ａが所定本数束ねられて中空糸膜束としてストレート状に収容され、その両端面がシール材によってシールされている。
【００５８】
このシール材間に、中空糸膜１４ａの外側空間と連通するろ過水ライン２８が接続され、ろ過水取出口として、一次管口が配置されている。また、ケースの別の部位、例えば、シール材よりも端面（片端面又は両端面）側に、上述した複数本の中空糸膜１４ａの内側（中空内）空間と連通する被ろ過水を供給する排水ライン３０又は取出すための戻しライン２６が接続される二次管口が配置されている。
【００５９】
このように、中空糸膜１４ａの内側空間に被ろ過水が供給され、中空糸膜１４ａによってろ過されたろ過水が外側空間に移動し、ろ過水ライン２８を通って排水される。一方、中空糸膜１４ａの内側に付着した親水性高分子などを含む固形物は、戻しライン２６を通って循環槽１３に戻される。
【００６０】
膜モジュール１４は、構成形態にかかわらず、３００,０００以下の分画分子量であることが適しており、１５０,０００以下のいわゆる限外ろ過膜に分類されるものが好ましく、１万〜５万程度の範囲であることがより好ましい。さらに、膜分離モジュールは、その純水透過量が５００Ｌ／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ以上であることが適しており、１０００Ｌ／ｍ2・ｈｒ・ａｔｍ以上であることがより好ましい。
【００６１】
また、膜分離モジュールを構成する中空糸膜の強度は、引張強度で６ＭＰａ以上であることが適しており、８ＭＰａ以上であることが好ましく、１０ＭＰａ以上であることがより好ましい。
【００６２】
膜モジュール１４は、１つのみを用いてもよいし、２つ以上を直列で、並列で又は直列及び並列を組み合わせて連結して用いてもよい。
【００６３】
なお、ろ過水ライン２８には、吸引ポンプ２９が設けられており、中空糸膜１４ａによってろ過されたろ過水を外部に吸引する。
【００６４】
（その他の設備）
膜モジュール１４には、空気を導入するブロア等が連結されていてもよい。例えば、膜モジュール１４に、内圧式で空気の供給を行うことができる構成とする場合には、導入された空気は膜内（膜表面）を通ることになり、汚れ物質に効率的に作用させることができる。その結果、導入空気量を抑えて、空気を膜モジュール１４に供給するための消費エネルギーを低減することが可能となる。
【００６５】
さらに、膜モジュール１４には、ブロアのほか、ろ過水タンク、薬液タンク、逆洗ポンプ及び／又は薬液ポンプ、これらを任意に連結する管等の少なくとも１つを備えていることが好ましい。ブロアは、他槽へ空気を供給するためのブロアとして兼用してもよい。また、これらに加えて又はこれらの代わりに、開閉弁、超音波発生装置等が任意の部位に設けられていてもよい。
【００６６】
なお、逆洗ポンプ及び／又は薬液ポンプを用いずに、水位差、空気圧等を利用して逆流洗浄等を行なえるような装置を用いてもよいし、供給ポンプ及び／又は逆洗ポンプを、薬液注入ポンプとして利用してもよい。
【００６７】
（ブロア）
ブロアは、気体（好ましくは圧縮空気）を供給する装置であり、一般には、マイクロバブル（例えば、数十μｍ〜数百μｍ程度）発生ブロア、コンプレッサ等が用いられる。通常、気体としては空気が供給されるが、オゾン、窒素ガス、不活性ガス等を供給し得る装置であってもよい。
【００６８】
特に、ブロアは、これに加えて又はこれに代えてコンプレッサを用いると、供給空気の圧力を高低させることができ、一時的に高圧（高流量）の空気の供給を意図する場合、膜の汚染の進行に起因する供給水圧上昇を有効に低減させることができる。
【００６９】
空気は、ステンレス、セラミック、プラスチック、ゴムなどに数十μｍ〜数百μｍ程度のマクロバブル用孔又は１ｍｍ〜数十ｍｍ程度の空気吐出孔を開けた散気管等を利用して、その気泡の大きさを適宜調整することができる。
【００７０】
なお、ブロアに代えて又は加えて、超音波発生装置を利用してもよい。超音波は、例えば、十数ｋＨｚ〜数ＧＨｚ程度の周波数のものが挙げられる。
【００７１】
特に、ブロア及び／又は超音波発生装置を、膜モジュール１４に適用することにより、膜モジュール１４内に微細気泡を導入することができ、中空糸膜１４ａの内面に付着している汚泥等を効率的に空気によって剥離、洗浄することができ、ろ過の際には高処理量で、かつ低エネルギーの装置の運転が可能になる。
【００７２】
（ろ過水タンク）
ろ過水タンクは、膜モジュール１４の下流において、膜モジュール１４でろ過された水を収容するために配置される。
【００７３】
ろ過水タンクには、ろ過水の一部を逆洗に利用することができるように、膜モジュール１４からのろ過水が通る管とは全く又は一部別の経路において、逆洗ポンプを介して膜モジュール１４（特に、二次管口）に連結される管が備えられていることが好ましい。
【００７４】
（逆洗ポンプ）
逆洗ポンプは、逆洗の際にろ過水を膜モジュール１４に供給するために使用するポンプである。このような逆洗ポンプの駆動によって、膜モジュール１４の中空糸膜１４ａの内側面に付着している固形物を容易に剥離除去することが可能となり、高い能力でのろ過動作を安定して行うことができ、活性汚泥処理システムの高性能化を図ることができる。その結果、単位時間当たりに得られる処理水の量を増大（高フラックス化）させることができ、高性能の水処理を実現することができる。
【００７５】
薬液タンクは、通常、膜分離モジュールの下流に配置される。薬液タンクには、逆洗のためのろ過水が通る管とは別の又は一部別の経路において、薬液ポンプを介して、膜分離モジュール（特に、二次管口）に連結される管が備えられていることが好ましい。これによって、逆洗時のろ過水に代えて又はろ過水に加えて、薬液を注入することができる。
【００７６】
薬液としては、当該分野で通常用いられているものを利用することができ、例えば、有機又は無機の酸又はアルカリ水溶液、酸化剤、洗剤、界面活性剤、有機溶媒等又はこれらの組み合わせが挙げられる。逆洗に薬液を利用することにより、より短時間で薬液洗浄を行なうことができるとともに、逆洗における加圧によって中空糸膜内部の孔内までも薬液を容易かつ短時間で浸透させることができ、効果的な洗浄を行なうことが可能となる。
【００７７】
なお、逆洗に用いられる管及び薬液洗浄に用いられる管には、それぞれ逆洗ポンプ、薬液ポンプを備える代わりに、管が連結された又は共有された部位に１つのポンプを導入して、逆洗用ポンプをそのまま薬液洗浄に利用してもよい。
【００７８】
＜水処理方法＞
次に、本発明にかかる実施の形態における水処理システムの動作について説明するととともに、本発明の水処理方法についても同時に述べる。
【００７９】
上述した水処理システムは、その対象、目的、用途等に応じて、当該分野で公知の方法によって、水処理に利用することができる。
【００８０】
例えば、親水性高分子の有機物を含む原水が、排水ライン２１から、生物処理槽１１に導入される。その際、ブロワを稼働させ、空気がエア供給ライン２３から生物処理槽１１内に供給される。
【００８１】
空気の導入量は、例えば、曝気強度が０．１〜１ｍ３／ｍ３・ｈとなるように設定することが好ましい。生物処理槽１１内では、好気性条件下で、排水中の有機物（溶解性ＢＯＤ）が、担体１７に付着した生物種により、酸化分解される。
【００８２】
その後、生物処理槽１１で処理された処理水が、排水ライン２２から排出され、中間槽１２に導入される。処理水は、中間槽１２において１〜８時間滞留する。
【００８３】
この滞留によって、処理水が上下方向において液体成分と固体成分（例えばスカム）に分離される。例えば、処理水は、下から順に固体成分、液体成分、固体成分に分離される。そして、中央の液体成分は、排水出口１２ａを介して排水ライン２４を通って循環槽１３へ供給される。
【００８４】
一方、液体成分の上側の固体成分（スカム）は、排水出口１２ｂを介してオーバーフローライン２５を通ってシステムより排出される。
【００８５】
循環槽１３に供給された処理水は、循環ポンプ２７と吸引ポンプ２９を駆動させることにより、膜モジュール１４に供給される。膜モジュール１４では、例えば、一定の内外膜間差圧を負荷し、その膜間差圧を利用して、水のみが中空糸膜１４ａを透過し、浮遊物（汚物等）が中空糸膜１４ａにより捕集される。これによって、ろ過水を得、得られたろ過水がろ過水ライン２８を通ってろ過水タンク等に送り込まれる。
【００８６】
一方、膜モジュール１４に供給された処理水のうち、ろ過水以外の水は、循環ポンプ２７の動作によって戻しライン２６を通って循環槽１３に戻り、再び膜モジュール１４に供給される。
【００８７】
なお、膜モジュール１４における加圧方式は、内圧式又は外圧式のいずれの方式でもよいが、特に、内圧式、つまり、中空糸膜１４ａの内側に汚泥含有液を供給し、中空糸膜１４ａの外側にろ過水を取り出す方式が好ましい。
【００８８】
膜モジュール１４に使用される中空糸膜１４ａは上述したように、大口径であるために、濁度の高い水を閉塞することなく、処理することができる。また、内圧ろ過によって加圧する場合には、比較的高い膜間差圧を超えて高圧ろ過運転ができる。
【００８９】
膜モジュール１４は、デッドエンドろ過（全ろ過）及びクロスフローろ過のいずれでもよい。膜分離モジュールに使用される中空糸膜が大口径である場合には、小口径のものに比較して、より大量の原水をより短時間で処理することができるとともに、小口径のものに比較して、中空糸膜がより閉塞しにくいことから、デッドエンドろ過が好ましい。
【００９０】
（実施の形態２）
上記実施の形態１の水処理システム１００では、中間槽１２において処理水を滞留させることによって固液分離を行っていたが、これに限らなくても良く、例えば、中間槽において、加圧浮上法を用いて固液分離を行ってもよい。
【００９１】
図２は、本実施の形態２の水処理システム２００の加圧分離部１６を示す図である。加圧分離部１６は、凝集反応槽３１と、加圧浮上槽３２（中間槽の一例）と、処理水槽３３と、加圧部３４とを有する。
【００９２】
なお、図２の水処理システム２００では、生物処理槽１１から循環槽１３までのみを示しており、他の構成は、水処理システム１００と同様であるため省略する。
【００９３】
凝集反応槽３１には、反応槽３１ａと、凝集槽３１ｂとを有する。反応槽３１ａには、排水ライン２２の一端が配置されており、生物処理槽１１において生物処理が行われた後の処理水が供給される。
【００９４】
反応槽３１ａには、例えば、ＰＨ調整剤や凝集剤が供給される。凝集槽３１ｂには、反応槽３１ａを経由した処理水および高分子凝集助剤等が供給される。なお、反応槽３１ａおよび凝集槽３１ｂには、それぞれ攪拌のための攪拌羽根３１ｃおよび攪拌羽根３１ｃを回転させるモータ３１ｄ等が設けられている。
【００９５】
凝集槽３１ｂの排水出口には、排水ライン３５の一端が接続されており、排水ライン３５の他端は加圧浮上槽３２の底部に接続されている。
【００９６】
加圧部３４は、加圧ライン３４ａと、加圧ポンプ３４ｂと、加圧タンク３４ｃと、を有する。加圧ライン３４ａは、加圧浮上槽３２によって加圧浮上処理された後の処理水が一時的に溜められる処理水槽３３に一端が接続されており、他端が、排水ライン３５に接続されている。
【００９７】
加圧ポンプ３４ｂは、加圧ライン３４ａから供給された処理水を加圧し、加圧した処理水を加圧タンク３４ｃに供給する。加圧タンク３４ｃに貯められた加圧処理水が、加圧ライン３４ａおよび排水ライン３５を介して加圧浮上槽３２に供給される。
【００９８】
加圧浮上槽３２では、凝集反応槽３１から供給された処理水と、加圧タンク３４ｃから供給された加圧処理水によって加圧浮上処理が行われる。加圧浮上槽３２の上部には、スカム掻寄機３２ａと、スカム掻寄機３２ａを回転させるモータ３２ｂ等が設けられており、浮上したスカムが掻き寄せられてドレン３６を介して排出される。
【００９９】
一方、スカムが除かれた処理水は、処理水槽３３に一次的に溜められた後、排水ライン２４を通って循環槽１３に供給される。
【０１００】
このように、中間槽において、加圧浮上法を用いて固液分離が行われてもよい。
【実施例】
【０１０１】
以下、実施例および比較例を用いて、本発明の水処理システムおよび水処理方法をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【０１０２】
（実施例および比較例）
実施例１では、実施の形態１の水処理システム１００を用いてシステムの評価を行った。実施例２では、実施の形態２の水処理システム２００を用いてシステムの評価を行った。実施例３では、実施の形態２の水処理システム２００において生物処理槽１１に担体１５を投入せずにシステムの評価を行った。すなわち、実施例１および実施例２では、生物処理槽１１に担体１５が投入されている。
【０１０３】
また、比較例１としては、実施の形態１の水処理システム１００において、中間槽１２に曝気を行った。
【０１０４】
上述した実施例１〜３および比較例１の水処理システムを用いて、各システムにおける評価を行った。
【０１０５】
原水は、性状がＢＯＤ１５００ｍｇ／Ｌ、ｎ−Ｈｅｘ＝３００ｍｇ／Ｌの厨房排水を用いた。原水は、水量５５０Ｌ／日で供給した。生物処理槽１１の容量は、３７５Ｌであり、中間槽１２および加圧浮上槽３２の容量は１００Ｌであった。
【０１０６】
また、中間槽１２および加圧浮上槽３２における滞留時間は、２時間に設定した。このような条件において各例の水処理システムにおける消費電力、ＣＯＤ除去率、スカム量、および膜間差圧の評価を行った。なお、消費電力は、システム全体における消費電力である。
【０１０７】
図３は、実施例１〜３および比較例１のシステムの評価結果の表を示す図である。また、図４は、評価基準の表を示す図である。
【０１０８】
実施例１の水処理システムでは、消費電力が０．４ｋＷ、ＣＯＤ除去率が２０％、原水ＳＳ（浮遊物質）に対するスカム量１０〜３０％、膜間差圧が０．０３Ｍｐａ未満となり、総合評価は良好（○）であった。
【０１０９】
実施例２の水処理システムでは、消費電力が１．９ｋＷ、ＣＯＤ除去率が５０〜８０％、原水ＳＳ（浮遊物質）に対するスカム量３０〜７０％、膜間差圧が０．０３ＭＰａ未満となり、総合評価は、やや良好（△）であった。
【０１１０】
実施例３の水処理システムでは、消費電力が１．５ｋＷ、ＣＯＤ除去率が２０〜６０％、原水ＳＳ（浮遊物質）に対するスカム量９０〜１００％、膜間差圧が０．０３ＭＰａ未満となり、総合評価は、やや良好（△）であった。本実施例３では、スカム量が多くなるが、ＣＯＤ除去率の観点から中空糸膜１４ａの閉塞を抑制し長期運転を可能とするため、システム全体の性能としては、やや良好（△）としている。
【０１１１】
比較例１の水処理システムでは、消費電力が０．７５ｋＷ、ＣＯＤ除去率が０％、原水ＳＳ（浮遊物質）に対するスカム量１０〜３０％、膜間差圧が０．０５ＭＰａより大きくなり、総合評価は、不良（×）であった。なお、比較例１では、ＣＯＤの値が原水に対して２倍に悪化した。
【０１１２】
以上より、生物処理槽１１と膜モジュール１４の間に、曝気を行わず滞留させる中間槽１２または加圧浮上処理を行う加圧浮上槽３２を設けることにより、中空糸膜１４ａが閉塞しないＣＯＤ除去率を達成することができる。なお、表では示していないが、ＣＯＤ除去率が１５％より小さくなると中空糸膜１４ａが閉塞し易くなる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の水処理システムおよび水処理方法は、親水性高分子を除去することが可能な効果を有し、例えば、飲食店などの厨房からの排水の処理システム等として有用である。
【符号の説明】
【０１１４】
１１    ：生物処理槽
１２    ：中間槽（中間槽の一例）
１２ａ  ：排水出口（供給部の一例）
１２ｂ  ：排水出口（排出部の一例）
１３    ：循環槽
１４    ：膜モジュール
１４ａ  ：中空糸膜
１５    ：担体
１６    ：加圧分離部
１７    ：担体
２１    ：排水ライン
２２    ：排水ライン
２３    ：エア供給ライン
２４    ：排水ライン
２５    ：オーバーフローライン
２６    ：戻しライン
２７    ：循環ポンプ
２８    ：ろ過水ライン
２９    ：吸引ポンプ
３０    ：排水ライン（供給管の一例）
３１    ：凝集反応槽
３１ａ  ：反応槽
３１ｂ  ：凝集槽
３１ｃ  ：攪拌羽根
３１ｄ  ：モータ
３２    ：加圧浮上槽（中間槽の一例）
３２ａ  ：スカム掻寄機
３２ｃ  ：モータ
３３    ：処理水槽
３４    ：加圧部
３４ａ  ：加圧ライン
３４ｂ  ：加圧ポンプ
３４ｃ  ：加圧タンク
３５    ：排水ライン
３６    ：ドレン
１００  ：水処理システム
２００  ：水処理システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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