(57)【要約】【課題】  本発明は、浸漬型膜分離活性汚泥装置から後段膜分離装置へ供給される被処理水の水温低下を制御し、透過水量の低下を抑制する水処理システムに関する。【解決手段】  浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）と、後段膜分離装置（Ｂ）を含む水処理システムにおいて、該膜分離活性汚泥装置（Ａ）における有機物の生物分解反応により発生した反応熱により、該後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水の水温を制御する水処理システム、前記後段膜分離装置（Ｂ）の濾過膜が、逆浸透膜又はナノ濾過膜である前記水処理システム。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）と、後段膜分離装置（Ｂ）を含む水処理システムにおいて、
該膜分離活性汚泥装置（Ａ）における有機物の生物分解反応により発生した反応熱により、該後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水の水温を制御する、水処理システム。
【請求項２】
前記後段膜分離装置（Ｂ）の濾過膜が、逆浸透膜又はナノ濾過膜である、請求項１記載の水処理システム。
【請求項３】
前記膜分離活性汚泥装置（Ａ）、該膜分離活性汚泥装置（Ａ）の膜モジュールと前記後段膜分離装置（Ｂ）を結ぶ配管ユニット、及び該後段膜分離装置（Ｂ）を、一つの恒温容器内に収納する、請求項１又は２記載の水処理システム。
【請求項４】
前記膜分離活性汚泥装置（Ａ）と前記後段膜分離装置（Ｂ）を結ぶ配管ユニット、及び該後段膜分離装置（Ｂ）を、それぞれ断熱材及び／又は蓄熱材で保温する、請求項１又は２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、浸漬型膜分離活性汚泥装置、及び、該膜分離活性汚泥装置の後段膜分離装置を含む水処理システムにおいて、該膜分離活性汚泥装置における有機物の生物分解反応により発生した反応熱により、後段膜分離装置へ供給される被処理水の水温を制御する、水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
有機物等を含む排水の処理方法において、従来の標準活性汚泥法と比較し、浸漬型膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）は有効な手段である。ここで、膜分離活性汚泥法とは、活性汚泥法において最終沈殿槽を設けずに分離膜により固液分離を行う方法である。
また、膜分離活性汚泥装置の後段に、別の膜分離装置を組み合わせる方法により、より水質を向上させるための研究が進められている。
また、膜分離装置は、濾過流量が膜表面への供給水温により影響を受け、水温の低下とともに透過水量（造水量）が低下することが知られている。これは、水温の低下により被処理水の粘性が上昇するためである例えば、水温が１℃上昇することで、３％程度透過水量が低下することが知られている。
【０００３】
これに対し、海水よりも温度の高い下水と、海水とで熱交換を行うことで、膜分離装置への供給水温を上げる海水淡水化法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、透過水量を増加するために、加温装置を用いて供給水温を上げる方法が提案されている（例えば、特許文献２及び３参照）。
【０００４】
また，有機物の酸化における発熱反応の廃熱を含む処理水を、前記有機物酸化処理水よりも低水温の処理水で熱交換し水温を下げるシステムが提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−０４３１５３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４９１００号公報
【特許文献３】特開２００８−２２１１９０号公報
【特許文献４】特開２００９−２２６３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、浸漬型膜分離活性汚泥装置により処理された処理水は、配管を通り後段の膜分離装置において固液分離されるが、冬季などは配管を通過する際に外気温による水温が低下し、透過水量が低下するという問題がある。さらに、下水の温度に依存する方法では、温度制御が難しく、安定した処理ができないという問題がある。
また、膜濾過時に加温又はブライン調整により加温する際には、初期設備と運転エネルギーがかかり、コストが増大するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、浸漬型膜分離活性汚泥装置から後段膜分離装置へ供給される被処理水の水温低下を制御し、透過水量の低下を抑制する方法を提供することにある。
また、これにより、設備の初期投資や、運転エネルギーを低減することが可能となる。
【０００８】
つまり、本発明は下記態様を有する。
［１］  浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）と、後段膜分離装置（Ｂ）を含む水処理システムにおいて、
該膜分離活性汚泥装置（Ａ）における有機物の生物分解反応により発生した反応熱により、該後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水の水温を制御する、水処理システム。
［２］  前記後段膜分離装置（Ｂ）の濾過膜が、逆浸透膜又はナノ濾過膜である、態様［１］記載の水処理システム。
［３］  前記膜分離活性汚泥装置（Ａ）、該膜分離活性汚泥装置（Ａ）の膜モジュールと前記後段膜分離装置（Ｂ）を結ぶ配管ユニット、及び該後段膜分離装置（Ｂ）を、一つの恒温容器内に収納する、態様［１］又は［２］記載の水処理システム。
［４］  前記膜分離活性汚泥装置（Ａ）と前記後段膜分離装置（Ｂ）を結ぶ配管ユニット、及び該後段膜分離装置（Ｂ）を、それぞれ断熱材及び／又は蓄熱材で保温する、態様［１］又は［２］記載の水処理システム。
【０００９】
尚、本発明の態様［１］等において、「制御」とは、膜分離活性汚泥装置（Ａ）における有機物の生物分解反応により発生した反応熱により、該後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水の水温を加温及び／又は保温することを意味する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、浸漬型膜分離活性汚泥装置から後段膜分離装置へ供給される被処理水（浸漬型膜分離活性汚泥装置で処理され、後段膜分離装置へ供給される供給水。以下、処理水１とも言う。）の水温低下を制御し、透過水量の低下を抑制する水処理システムを提供することができる。
また、本発明により、設備の初期投資や、運転エネルギーを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の浸漬型膜分離活性汚泥装置と後段膜分離装置を含む水処理システムの概略図である（本発明の第一の実施形態）。
【図２】浸漬型膜分離活性汚泥法前後の水温変動を示すグラフである。
【図３】従来の浸漬型膜分離活性汚泥装置と後段膜分離装置を含む水処理システムの概略図である。
【図４】本発明の浸漬型膜分離活性汚泥装置と後段膜分離装置を含む水処理システムの概略図である（本発明の第二の実施形態）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の第1の実施形態について、図１を参照して説明する。
【００１３】
＜浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）＞
本発明において、水処理システムは、図１に示す通り、有機物や窒素分等を含む排水を処理する生物処理槽１（無酸素槽）及び２（好気槽）を有する。
また、浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）は、活性汚泥混合液を固液分離するための膜分離装置３を有し、生物処理槽２（好気槽）内に配設されている。
また、前記膜分離装置３の直下には、散気装置（曝気装置）４が付設され、該散気装置４は、曝気ブロアから送給される空気を散気する。
この気泡は上昇に伴い、活性汚泥混合液中に溶解し、好気処理時の溶存酸素となる。また、浮上した気泡が、膜分離装置３に沿って上昇し、該膜分離装置３を構成する膜モジュールを洗浄する。
【００１４】
前記膜モジュールは、特に限定されないが、例えば、特開２０００−５１６７２号公報に記載されているような公知の膜モジュールを用いることができる。
つまり、前記膜モジュールは、多数の多孔性中空糸を同一平面上に並べたシート状の中空糸膜（濾過膜）エレメントを、所要の間隔をおいて複数枚並べて得られる、全体形状が略直方体をなしている。
【００１５】
本発明において、浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）は、外圧方式又は内圧方式の何れでもよい。
また、ここで使用される濾過膜は、高分子材（例えば、ＰＥＧ、ＰＶＡ，ＰＰ、ＰＵ、ＰＥ、ＰＶＤＦ等の合成樹脂材料）又はセラミックス材料を用いた精密濾過膜（ＭＦ膜）又は限外濾過膜（ＵＦ膜）である。
また、その濾過体形状は、モノリス、チューブラー、ハニカム、中空糸又は平膜状などの多くの形式が適用できる。中でも、容積当たりの膜面積が大きく設計できるため、設置面積や省エネ性の観点から、中空糸膜が好ましい。
【００１６】
前記散気装置４（曝気装置）は、特に限定されないが、例えば、金属、樹脂等からなるパイプに、孔やスリットを設けた複数本の散気管を平行に配設し、各散気管の一端を曝気ブロアに接続させている。
そして、曝気ブロアから散気装置４へ空気が供給され、該空気が散気装置４を介して気泡に変わり、活性汚泥混合液に放出される。
生活排水、工業排水等の汚水を処理する場合は、好気性微生物の存在下で、生物処理槽２（好気槽）の活性汚泥混合液中の有機物と、散気装置から発生した空気とを接触させることにより、該有機物を該好気性微生物に吸着、代謝分解させて、生物学的に汚泥処理がなされる。
【００１７】
ここで、前記生物処理槽１（無酸素槽）及び２（好気槽）における有機物の酸化は、発熱反応である。特に、膜分離活性汚泥法は、標準活性汚泥法よりも汚泥濃度を高濃度まで上昇させることができ、高負荷排水を原水とした処理が可能となる。排水が高負荷にできることで排水中の有機物濃度も上昇し、生物反応熱も増加する。
【００１８】
＜後段膜分離装置（Ｂ）＞
本発明において、後段膜分離装置（Ｂ）の濾過膜は、逆浸透膜（ＲＯ膜)又はナノ濾過膜（ＮＦ膜）である。
例えば、前記浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）で処理され、該後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水中の不純物を除去し、かつ、再利用可能な水質レベルを達するために、分子量が数十程度の物質を濾過可能な逆浸透膜を有する円筒状の逆浸透膜モジュール等の後段濾過膜部６を多数備えて構成される。
ここで、前記逆浸透膜は、各社から市販されており、例えば、ポリアミド系複合膜を用いたスパイラル構造膜を耐圧性のベッセル内部に入れて形成されている。前記逆浸透膜に排水を加圧接触させることによって排水が濃縮水と透過水に分離され、その供給圧力は膜仕様や排水により異なるが、０．５〜１．５ＭＰａ程度である。
【００１９】
前記後段膜分離装置（Ｂ）は、外圧方式又は内圧方式の何れでもよい。
また、ここで使用される濾過膜は、高分子材（例えば、ＰＥＧ、ＰＶＡ，ＰＰ、ＰＵ、ＰＥ、ＰＶＤＦ等の合成樹脂材料）又はセラミックス材料を用いた逆浸透膜（ＲＯ膜）又はナノ濾過膜（ＮＦ膜）である。
また、その濾過体形状は、チューブラー、ハニカム、中空糸、平膜状又はスパイラルなどの多くの形式が適用できる。
【００２０】
＜水処理システム＞
本発明において、生物反応槽（好気槽）では、排水中の有機物の生物分解によって、反応熱が発生する。前記反応熱を有効に利用し、浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）の処理後、後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水の水温を制御することで、透過水量の低下を抑制し、高効率な水処理システムを提供することができる。
【００２１】
例えば、原水として下水を用い、浸漬型膜分離活性汚泥法を行った場合、図２に示す通り、該装置の処理前後の水温変動を示す。ここで、浸漬型膜分離活性汚泥装置の膜分離部には、ＰＶＤＦ中空糸膜（三菱レイヨン社製）を用い、原水のＭＬＳＳは、８０００ｍｇ／Ｌであり、ＨＲＴは８日、流入ＢＯＤは約１００ｍｇ／Ｌであった。
【００２２】
つまり、前記浸漬型膜分離活性汚泥装置によって処理された処理水（処理水１）の水温は、反応熱によって、流入水の水温よりも平均１℃程度上昇する。
また、一般的に、原水の水温は安定的であるが、前記装置による処理水（処理水１）の水温は外気に接することが多く、外気温に伴い変動することが多い。
そのため、本発明により、排水中の有機物の生物分解熱のロス量及び外気温からの吸収熱量を合わせ３℃程度の上昇が見込まれる。
さらに、産業排水等の排水では、原水中の有機物濃度が高濃度であり、反応熱量は、より高くなると考えられる。
したがって、本発明により、低エネルギー（エネルギー効率が高い）で、後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水の水温低下を抑制することができる。これにより、理論上、造水量を１０％程度上昇させることが可能である。
【００２３】
ここで、従来提案されてきた水処理システムと本発明の実施態様について、図１又は図４を参照して説明する。
図３の通り、従来の水処理システムでは、浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）と後段膜分離装置（Ｂ）は、それぞれ独立した装置であり、該装置（Ｂ）は、該装置（Ａ）が浸漬されている生物反応槽（好気槽）外に設置されている。つまり、従来の水処理システムでは、その構成上、後段膜分離装置（Ｂ）への配管等は外気にさらされていることが多く、配管部や後段膜分離装置（Ｂ）において水温低下が生じることがあった。
【００２４】
（第一の実施態様）
本発明の第一の実施態様は、例えば、図１に示したように、浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）、後段膜分離装置（Ｂ）及び該装置（Ａ）と該装置（Ｂ）とを繋ぐ配管等を一つの恒温容器（例えば、生物反応槽（好気槽））内に纏めることで、該生物反応槽（好気槽）で発生した反応熱を有効活用し、後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水の水温低下を抑制することが可能となる。
【００２５】
（第二の実施態様）
また、第二の態様として、例えば、図４に示したように、浸漬型膜分離活性汚泥装置（Ａ）と後段膜分離装置（Ｂ）及び該装置（Ａ）とを繋ぐ配管等を断熱材又は蓄熱材等で覆うことで、水温低下を抑止することも可能である。これにより、生物反応槽（好気槽）で発生した反応熱の廃熱が抑制され、後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水の水温低下を抑制することが可能となる。
なお、夏季などの高温期で、後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水の水温が許容値を超える場合は、通気又は外気に触れた水温の低い液との熱交換器等を設けることにより水温低下を促してもよい。
また、本発明の排水中の有機物の生物分解により加熱された水温と、前記通気構造及び熱交換器により、後段膜分離装置（Ｂ）へ供給される被処理水の水温を制御することも可能である。
処理効率、エネルギー効率及び水処理システムのコンパクト化等の観点から、前記第一の実施形態が好ましい。
【００２６】
なお、本発明が適用される排水としては、反応熱を生じるものであれば特に限定されないが、例えば、下水、返流水、工場排水、ゴミ進出水、し尿廃水、農業排水、畜産排水及び養殖廃水等の広範囲の処理原水に適用することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１  生物反応槽（無酸素槽）
２  生物反応槽（好気槽）
３  浸漬型膜分離活性汚泥装置（膜分離装置）
４  散気装置
５  膜分離処理水供給ライン
６  後段膜分離装置
７  ポンプ
８  攪拌機
９  断熱材及び／又は蓄熱材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015160174.tif 000006