(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を生物処理して１次処理水を得る排水処理設備と、
排水処理設備に接続され、排水処理設備から回収した１次処理水をろ過膜モジュールにより膜ろ過して２次処理水としてのろ過水を得るろ過膜装置と、ろ過膜装置の２次処理水を逆浸透膜モジュールにより膜分離して３次処理水としての透過水及び濃縮水を得る逆浸透膜装置と、を備える回収ろ過ユニットと、
逆浸透膜装置で得られた３次処理水としての透過水を第１の水使用機器に供給する第１の給水手段と、
逆浸透膜装置で得られた３次処理水としての透過水を第２の水使用機器に供給する第２の給水手段と、
予め設定された時間帯に応じて、第１の給水手段及び第２の給水手段のうちのいずれかを択一的に作動させる制御部と、
逆浸透膜装置で得られた３次処理水としての濃縮水を第３の水使用機器に供給する第３の給水手段と、
ろ過膜装置で得られた２次処理水としてのろ過水を第３の水使用機器に供給する第４の給水手段と、を備え、
制御部は、予め設定された時間帯に応じて、第１の給水手段、第２の給水手段及び第３の給水手段のうちのいずれかを択一的に作動させると共に、第３の水使用機器からの指令信号に応じて、第３の給水手段の作動を第４の給水手段の作動に切り替える、あるいは、予め設定された時間帯に応じて、第１の給水手段及び第２の給水手段のうちのいずれかを択一的に作動させながら、第３の給水手段を第２の給水手段と略同期させて作動させると共に、第３の水使用機器からの指令信号に応じて、第３の給水手段の作動を第４の給水手段の作動に切り替える、水処理システム。
【請求項２】
第１の水使用機器は、蒸気ボイラ装置又は冷却塔装置であり、
第１の給水手段は、３次処理水としての透過水を、蒸気ボイラ装置のボイラ給水、又は冷却塔装置の補給水として供給するものであり、
第２の水使用機器は、イオン交換装置であり、
第２の給水手段は、３次処理水としての透過水を、イオン交換装置におけるイオン交換樹脂の再生用水として供給するものである、請求項１に記載の水処理システム。
【請求項３】
第３の水使用機器は、ろ過装置であり、
第３の給水手段は、３次処理水としての濃縮水を、ろ過装置におけるろ材の逆洗浄用水として供給するものであり、
第４の給水手段は、２次処理水としてのろ過水を、ろ過装置における逆洗浄後のろ材の濯ぎ用水として供給するものである、請求項１又は２に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、水を回収してろ過する回収ろ過ユニットを備える水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の排水処理用のろ過ユニットには、膜分離活性汚泥処理（メンブレンバイオリアクター（ＭＢＲ）処理）を行うものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１のろ過ユニットは、原水である有機性廃水５０を、生物処理槽１、分離膜２（精密ろ過膜モジュール又は限外ろ過膜モジュール）、膜透過水槽６、逆浸透膜３の順に流して処理し、再生水を得るようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−７３６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的な工場等においては、排水を処理するための排水処理設備が既に設置されていることが多い。昨今では、そのような既存の排水処理設備で処理された処理水をより効率的に再利用することが求められている。特許文献１のようなろ過ユニットを工場等の水処理システムに適用する際には、そのような処理水の効率的な再利用を可能とする観点で未だ改善の余地があるといえる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、既存の排水処理設備における処理水をより効率的に再利用することができる回収ろ過ユニットを備える水処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００８】
本発明の一態様によれば、有機性排水を生物処理して１次処理水を得る排水処理設備と、排水処理設備に接続され、排水処理設備から回収した１次処理水をろ過膜モジュールにより膜ろ過して２次処理水としてのろ過水を得るろ過膜装置と、ろ過膜装置の２次処理水を逆浸透膜モジュールにより膜分離して３次処理水としての透過水及び濃縮水を得る逆浸透膜装置と、を備える回収ろ過ユニットと、逆浸透膜装置で得られた３次処理水としての透過水を第１の水使用機器に供給する第１の給水手段と、逆浸透膜装置で得られた３次処理水としての透過水を第２の水使用機器に供給する第２の給水手段と、予め設定された時間帯に応じて、第１の給水手段及び第２の給水手段のうちのいずれかを択一的に作動させる制御部と、を備える、水処理システムを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の回収ろ過ユニットを備える水処理システムによれば、既存の排水処理設備における処理水をより効率的に再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態にかかる水処理システムの概略構成図
【図２】実施形態にかかる水処理システムが備える排水処理設備の概略構成図
【図３】実施形態にかかる水処理システムが備える回収ろ過ユニットおよび水使用機器の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者らは、前記従来の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を見出した。
【００１２】
本発明者らは、従来のろ過ユニットに関して考察を行った結果、特許文献１に記載されるろ過ユニットを新たに工場等に適用する場合、上述した全ての構成をそのまま新設する必要があることに着目した。そこで、本発明者らは、既存設備の構成をそのまま利用しながら、当該既存設備に対して必要な構成を備えた所定の回収ろ過ユニットを付加的に設けることで、ろ過ユニットの効率的な設営を行うことができることを見出した。上記知見によって、本発明者らは以下の発明を想到した。
【００１３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態にかかる回収ろ過ユニットを備えた水処理システムの概略構成を示す。図１に示される水処理システム１は、工場等で使用される水を処理するシステムである。水処理システム１は、排水処理設備２と、回収ろ過ユニット３と、水使用機器群４と、制御部５とを備える。
【００１５】
排水処理設備２は、工場等で生じる有機性排水（原水Ｗ０）を生物処理して、１次処理水Ｗ１を得る設備である。排水処理設備２は、水処理システム１を備える工場等に既に設置された既存の設備として設けられる。
【００１６】
回収ろ過ユニット３は、排水処理設備２で得られた１次処理水Ｗ１を回収してろ過し、ろ過した水を水使用機器群４へ補給水等の各種用水として供給するユニットである。回収ろ過ユニット３は、既存の排水処理設備２および水使用機器群４に対して付加的に接続されている。
【００１７】
水使用機器群４は、水を使用する機器としての水使用機器を複数備えた集合体として構成される。水使用機器群４は、回収ろ過ユニット３から所定の処理水（透過水Ｗ３ａ等）の供給を受けるように構成される。
【００１８】
制御部５は、水処理システム１内の各種構成の動作を制御する部分である。制御部５は、排水処理設備２、回収ろ過ユニット３および水使用機器群４内の各構成に接続されており、所定の信号を送受信して各構成を制御可能としている。
【００１９】
上述した構成を備える水処理システム１は、制御部５の制御により、既存の排水処理設備２で処理された１次処理水Ｗ１を回収ろ過ユニット３で回収し、回収した水をろ過するとともに、ろ過した水（透過水Ｗ３ａ等）を水使用機器群４へ供給する。このようにして、工場等で生じた有機性排水（原水Ｗ０）を処理して得られた処理水を有効に再利用することができる。
【００２０】
また、既存の排水処理設備２（および水使用機器群４）に対して、排水処理設備２の処理水を回収してろ過する回収ろ過ユニット３を付加的に接続しているため、回収ろ過ユニット３の効率的な設営を行うことができる。
【００２１】
次に、これらの排水処理設備２、回収ろ過ユニット３および水使用機器群４の具体的な構成について、図２，３を用いて順に説明する。
【００２２】
図２に示すように、排水処理設備２は、原水槽９と、流量調整槽１０と、曝気槽１１と、沈降槽１２と、通水ラインＬ１−Ｌ６と、ポンプＰ１−Ｐ３と、ブロワＢ１，Ｂ２とを備える。
【００２３】
通水ラインＬ１は、水処理システム１を備える工場等で生じた有機性排水である原水Ｗ０を原水槽９に通水するラインである。原水槽９は、通水ラインＬ１から供給される原水Ｗ０を貯留する槽である。ポンプＰ１は、原水槽９に貯留されている原水Ｗ０を吸引して、通水ラインＬ２を通じて流量調整槽１０に送るポンプである。
【００２４】
流量調整槽１０は、原水槽９の下流側に接続され、原水槽９から通水ラインＬ２を通じて供給される原水Ｗ０を貯留する槽である。流量調整槽１０は、原水Ｗ０を貯留することで、後述する曝気槽１１へ供給する原水Ｗ０の流量を調整する機能を有する。このような流量調整機能を有する流量調整槽１０は、曝気槽１１における原水Ｗ０の使用量の変動を吸収するように構成される。ブロワＢ１は、流量調整槽１０に貯留されている原水Ｗ０を曝気するブロワである。流量調整槽１０へ流入する原水Ｗ０の水質は変動するため、流量調整槽１０内の原水Ｗ０が腐敗しないようにブロワＢ１の曝気により撹拌するものである。ポンプＰ２は、流量調整槽１０に貯留されている原水Ｗ０を吸引して、通水ラインＬ３を通じて曝気槽１１に送るポンプである。
【００２５】
曝気槽１１は、流量調整槽１０の下流側に接続され、流量調整槽１０から供給される原水Ｗ０を生物処理するための槽である。本実施形態の曝気槽１１は、生物処理の中でも特に活性汚泥（図示せず）を用いた活性汚泥処理を行う槽として設けられる。ブロワＢ２は、曝気槽１１に貯留されている原水Ｗ０を曝気するブロワである。曝気槽１１では、ブロワＢ２による曝気と活性汚泥を組み合わせた処理を行うことにより、原水Ｗ０の活性汚泥処理が行われる。活性汚泥処理された原水Ｗ０は、有機物等が除去されて、１次処理水Ｗ１となる。通水ラインＬ４は、曝気槽１１で得られた１次処理水Ｗ１を沈降槽１２に通水するラインである。
【００２６】
沈降槽１２は、曝気槽１１の下流側に接続され、曝気槽１１から供給される１次処理水Ｗ１を貯留して不純物を沈降させる槽である。沈降槽１２では、時間経過により不純物を沈降させて、不純物とそれを除く上澄み液への分離が行われる。沈降槽１２で得られた上澄み液は、通水ラインＬ５を通じて下水放流される。
【００２７】
曝気槽１１には、通水ラインＬ４とは別に、１次処理水Ｗ１を通水する通水ラインＬ６が接続されている。通水ラインＬ６は、曝気槽１１内の１次処理水Ｗ１を排水処理設備２外部の回収ろ過ユニット３に通水するラインである。曝気槽１１内に設けられたポンプＰ３は、曝気槽１１内の１次処理水Ｗ１を吸引することにより、通水ラインＬ６を通じて、回収ろ過ユニット３に１次処理水Ｗ１を供給するポンプである。
【００２８】
排水処理設備２は、上述した構成により、工場等で生じる有機性排水の原水Ｗ０を生物処理（本実施形態では活性汚泥処理）して１次処理水Ｗ１を得るとともに、得られた１次処理水Ｗ１を下水放流又は回収ろ過ユニット３へ提供するように構成される。
【００２９】
なお、上述した排水処理設備２内のポンプＰ１―Ｐ３およびブロワＢ１，Ｂ２の運転は、水処理システム１が備える制御部５により制御および管理される。
【００３０】
図３に示すように、回収ろ過ユニット３は、既存の排水処理設備２に付加的に接続されるとともに、排水処理設備２から１次処理水Ｗ１の供給を受けることにより、排水処理設備２から１次処理水Ｗ１を回収するユニットである。回収ろ過ユニット３は、ろ過膜装置１３と、タンク１４，１７，１８と、薬剤供給装置１５と、逆浸透膜装置１６と、通水ラインＬ７−Ｌ１５と、ポンプＰ４，Ｐ５と、ブロワＢ３と、バルブＶ１−Ｖ６とを備える。
【００３１】
ろ過膜装置１３は、排水処理設備２から回収した１次処理水Ｗ１をろ過膜により膜ろ過分離して、２次処理水Ｗ２を得る装置である。本実施形態のろ過膜装置１３は、膜分離槽２０と、ろ過膜モジュール２１と、ブロワＢ３とを備えて構成される。膜分離槽２０は、排水処理設備２から回収した１次処理水Ｗ１を貯留する槽である。膜分離槽２０内には、浸漬型のろ過膜モジュール２１が備えられている。ろ過膜モジュール２１は、膜分離槽２０内の１次処理水Ｗ１を膜ろ過する膜である。本実施形態のろ過膜モジュール２１としては、精密ろ過膜モジュール（ＭＦ膜）又は限外ろ過膜モジュール（ＵＦ膜）が用いられる。ブロワＢ３は、膜分離槽２０に貯留されている１次処理水Ｗ１を曝気するブロワである。ポンプＰ４は、ろ過膜モジュール２１を透過した２次処理水Ｗ２を吸引するポンプである。
【００３２】
上述した構成を有するろ過膜装置１３では、ブロワＢ３による曝気とポンプＰ４による吸引を行うことで、膜分離槽２０内において１次処理水Ｗ１の膜分離活性汚泥処理が行われる。膜分離活性汚泥処理された１次処理水Ｗ１は、有機物が生物分解されて、２次処理水Ｗ２となる。ポンプＰ４は、ろ過膜装置１３で得られた２次処理水Ｗ２を吸引するとともに、通水ラインＬ７を通じて、吸引した２次処理水Ｗ２をタンク１４に送る。
【００３３】
タンク１４は、ろ過膜装置１３の下流側に接続され、ろ過膜装置１３から通水ラインＬ７を通じて供給される２次処理水Ｗ２を貯留するタンクである。タンク１４は、２次処理水Ｗ２を貯留することで、後述する逆浸透膜装置１６へ供給する２次処理水Ｗ２の流量を調整する機能を有する。このような流量調整機能を有するタンク１４は、逆浸透膜装置１６における２次処理水Ｗ２の使用量の変動を吸収するように構成される。タンク１４には、２本の通水ラインＬ８，Ｌ９が接続されている。
【００３４】
通水ラインＬ８は、タンク１４に貯留されている２次処理水Ｗ２を下流側の逆浸透膜装置１６に通水するラインである。通水ラインＬ８の途中に設けられたポンプＰ５は、タンク１４に貯留されている２次処理水Ｗ２を吸引して、通水ラインＬ８を通じて逆浸透膜装置１６に送るポンプである。ポンプＰ５はさらに、下流側の逆浸透膜装置１６における処理に必要な圧力を提供するように、２次処理水Ｗ２を逆浸透膜装置１６側に対して加圧する機能を有する。
【００３５】
通水ラインＬ８の途中には、通水ラインＬ８中の２次処理水Ｗ２に対して所定の薬剤を供給する薬剤供給装置１５が接続されている。本実施形態の薬剤供給装置１５は、細胞間情報伝達物質を含む薬剤を供給する。細胞間情報伝達物質は、２次処理水Ｗ２の供給先である逆浸透膜装置１６の逆浸透膜において、バイオフィルムの分散を促進する又はその形成を阻害するための化合物である。
【００３６】
ここで、バイオフィルムの分散を促進する細胞間情報伝達物質は、バイオフィルム分散シグナル物質とも呼ばれる。バイオフィルムの分散を促進する細胞間情報伝達物質を２次処理水Ｗ２に供給することで、バイオフィルムの内部に浸透して、フィルム内の細菌に、細菌を浮遊状態に誘導するシグナルを与えて、バイオフィルムを分散させることができる。バイオフィルムとは、細菌が分泌する細胞外多糖（ＥＰＳ）により形成されたコロニーが膜面で成長したものであり、スライムとも称される。細胞間情報伝達物質（細胞間シグナル物質）とは、細胞間で情報を伝達する物質である。
【００３７】
バイオフィルムの形成を阻害する細胞間情報伝達物質は、バイオフィルム形成シグナル物質と類似構造の阻害物質が該当し、例えば、ＡＨＬ（アシル化ホモセリンラクトン）を挙げることができる。バイオフィルム形成を阻害する細胞間情報伝達物質を２次処理水Ｗ２に供給することで、クオラムセンシングを抑制して、スライムの増殖を抑制することができる。クオラムセンシングは、細胞間伝達機構とも呼ばれ、菌体密度について細胞間情報伝達物質（細胞間シグナル物質）を用いて感知し、それに応じて物質の産生のコントロールを行う機構である。
【００３８】
一方で、通水ラインＬ９は、タンク１４に貯留されている２次処理水Ｗ２を後述する水使用機器群４に通水するラインである。通水ラインＬ９の途中には、当該ラインの開閉を行うバルブＶ１が設けられている。本実施形態における通水ラインＬ９は、水使用機器群４のろ過装置２４に接続されている。このような通水ラインＬ９を設けることにより、タンク１４に貯留されている２次処理水Ｗ２を、水使用機器群４におけるろ過装置２４に供給可能に構成されている。
【００３９】
通水ラインＬ８を通じて２次処理水Ｗ２が供給される逆浸透膜装置１６は、逆浸透膜モジュール１６Ａにより２次処理水Ｗ２を膜分離し、３次処理水としての透過水Ｗ３ａおよび濃縮水Ｗ３ｂを得る装置である。逆浸透膜モジュール１６Ａでの膜分離に必要となる圧力は、上流側のポンプＰ５による加圧によって提供される。
【００４０】
逆浸透膜装置１６には、通水ラインＬ１０と通水ラインＬ１１が接続されている。通水ラインＬ１０は、逆浸透膜装置１６で得られた透過水Ｗ３ａをタンク１７へ通水するラインである。通水ラインＬ１０の途中には、当該ラインの開閉を行うバルブＶ２が設けられている。
【００４１】
通水ラインＬ１１は、逆浸透膜装置１６で得られた濃縮水Ｗ３ｂをタンク１８へ通水するラインである。通水ラインＬ１１の途中には、接続点Ｊ１にて分岐する通水ラインＬ１２が接続されている。通水ラインＬ１２は、前述した薬剤供給装置１５とポンプＰ５の間における通水ラインＬ８の途中に接続されており、濃縮水Ｗ３ｂの残部を通水ラインＬ８中の２次処理水Ｗ２に供給可能に構成される。これにより、通水ラインＬ１２は、濃縮水Ｗ３ｂの残部を逆浸透膜装置１６へ還流する還流ラインとして機能する。通水ラインＬ１２の途中には、通水ラインＬ８の上流側に還流させる濃縮水Ｗ３ｂの流量を調節するバルブＶ３が設けられている。
【００４２】
上述した通水ラインＬ８，Ｌ１０−Ｌ１２、ポンプＰ５および逆浸透膜モジュール１６Ａを備える装置として、逆浸透膜装置１６が構成されている。
【００４３】
逆浸透膜装置１６の下流側に接続されるタンク１７は、逆浸透膜装置１６から通水ラインＬ１０を通じて供給される３次処理水としての透過水Ｗ３ａを貯留するタンクである。タンク１７は、透過水Ｗ３ａを貯留することで、後述する水使用機器群４へ供給する透過水Ｗ３ａの流量を調整する機能を有する。このような流量調整機能を有するタンク１７は、水使用機器群４における透過水Ｗ３ａの使用量の変動を吸収するように構成される。タンク１７には、通水ラインＬ１３が接続されている。
【００４４】
通水ラインＬ１３は、タンク１７に貯留されている透過水Ｗ３ａを水使用機器群４へ通水するラインである。通水ラインＬ１３の途中には、当該ラインの開閉を行うバルブＶ４が設けられている。
【００４５】
通水ラインＬ１３は、水使用機器群４における複数の水使用機器に対して透過水Ｗ３ａを分配して供給可能なように、下流側において複数のラインに分岐している。本実施形態では、通水ラインＬ１３から３つの通水ラインＬ１３ａ、Ｌ１３ｂ、Ｌ１３ｃが分岐している。通水ラインＬ１３ａは、後述する水使用機器群４の蒸気ボイラ装置２２に透過水Ｗ３ａを通水するラインであり、通水ラインＬ１３ｂは、後述する水使用機器群４の冷却塔装置２３に透過水Ｗ３ａを通水するラインであり、通水ラインＬ１３ｃは、後述する水使用機器群４のイオン交換装置２５に透過水Ｗ３ａを通水するラインである。このような通水ラインＬ１３ａ−１３ｃを設けることにより、タンク１７に貯留されている透過水Ｗ３ａを、水使用機器群４における蒸気ボイラ装置２２、冷却塔装置２３およびイオン交換装置２５のいずれにも供給可能に構成される。
【００４６】
タンク１７と同様に、逆浸透膜装置１６の下流側に設けられたタンク１８は、通水ラインＬ１１を通じて供給される３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂを貯留するタンクである。タンク１８は、濃縮水Ｗ３ｂを貯留することで、後述する水使用機器群４（特にろ過装置２４）へ供給する濃縮水Ｗ３ｂの流量を調整する機能を有する。このような流量調整機能を有するタンク１８は、水使用機器群４における濃縮水Ｗ３ｂの使用量の変動を吸収するように構成される。タンク１８には、２本の通水ラインＬ１４、Ｌ１５が接続されている。
【００４７】
通水ラインＬ１４は、タンク１８に貯留されている濃縮水Ｗ３ｂを回収ろ過ユニット３の外部に通水（排水）するラインである。通水ラインＬ１４の途中には、外部に排水させる濃縮水Ｗ３ｂの流量を調節するバルブＶ５が設けられている。
【００４８】
通水ラインＬ１４と並列に設けられた通水ラインＬ１５は、タンク１８に貯留されている濃縮水Ｗ３ｂを水使用機器群４へ通水するラインである。通水ラインＬ１５の途中には、当該ラインの開閉を行うバルブＶ６が設けられている。本実施形態における通水ラインＬ１５は、水使用機器群４のろ過装置２４に接続されている。このような通水ラインＬ１５を設けることにより、タンク１８に貯留されている濃縮水Ｗ３ｂを、水使用機器群４におけるろ過装置２４に供給可能に構成される。
【００４９】
回収ろ過ユニット３は、上述した構成により、排水処理設備２で得られた１次処理水Ｗ１を回収してろ過し、ろ過した水（透過水Ｗ３ａ等）を水使用機器群４へ供給するように構成される。
【００５０】
なお、上述した回収ろ過ユニット３のポンプＰ４，Ｐ５、バルブＶ１−Ｖ６、ブロワＢ３、薬剤供給装置１５等の運転は、水処理システム１が備える制御部５により制御および管理される。
【００５１】
回収ろ過ユニット３の下流側に接続された水使用機器群４は、蒸気ボイラ装置２２と、冷却塔装置２３と、ろ過装置２４と、イオン交換装置２５とを備える。
【００５２】
蒸気ボイラ装置２２は、蒸気を生成するボイラを備え、ボイラによって生成した蒸気を工場等に設置された蒸気の使用機器（負荷機器）へ供給する装置である。蒸気ボイラ装置２２には、前述した通水ラインＬ１３ａが接続されている。蒸気ボイラ装置２２は、通水ラインＬ１３ａを通じて、３次処理水としての透過水Ｗ３ａの供給（ボイラ給水）を受けるように構成される。通水ラインＬ１３ａの途中には、バルブＶ７とポンプＰ６とが設けられている。バルブＶ７は、通水ラインＬ１３ａの開閉を行うバルブである。ポンプＰ６は、バルブＶ７が開かれた状態で、タンク１７に貯留されている３次処理水としての透過水Ｗ３ａを吸引して、通水ラインＬ１３ａを通じて蒸気ボイラ装置２２へ送るポンプである。
【００５３】
蒸気ボイラ装置２２に供給される透過水Ｗ３ａは、後述するように、蒸気生成用のボイラ給水として使用される。
【００５４】
冷却塔装置２３は、工場等に設置された被冷却装置（図示せず）の冷却を行う冷却塔を備えたユニットである。冷却塔装置２３には、前述した通水ラインＬ１３ｂが接続されている。冷却塔装置２３は、通水ラインＬ１３ｂを通じて、３次処理水としての透過水Ｗ３ａの供給（冷却水の補給水）を受けるように構成される。通水ラインＬ１３ｂの途中には、バルブＶ８とポンプＰ７とが設けられている。バルブＶ８は、通水ラインＬ１３ｂの開閉を行うバルブである。ポンプＰ７は、バルブＶ８が開かれた状態で、タンク１７に貯留されている３次処理水としての透過水Ｗ３ａを吸引して、通水ラインＬ１３ｂを通じて冷却塔装置２３へ送るポンプである。
【００５５】
冷却塔装置２３に供給される透過水Ｗ３ａは、後述するように、冷却水の補給水として使用される。
【００５６】
ろ過装置２４は、ろ過を行うためのろ材（図示せず）を備え、ろ材を用いて原水（工業排水等）中の懸濁物質を捕捉してろ過水を得る装置である。ろ過装置２４の具体例としては、砂ろ過装置、活性炭ろ過装置、除鉄除マンガン装置など、ろ過塔に粒子状のろ材からなるろ材床を充填したもの、或いはＭＦ膜／ＵＦ膜モジュールを搭載した膜ろ過装置が挙げられる。ろ過装置２４には、前述した通水ラインＬ９と通水ラインＬ１５とが接続されている。ろ過装置２４は、通水ラインＬ９および通水ラインＬ１５を通じて、２次処理水Ｗ２および３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂの供給を受けるように構成される。
【００５７】
通水ラインＬ９の途中には、バルブＶ９とポンプＰ８とが設けられている。バルブＶ９は、通水ラインＬ９の開閉を行うバルブである。ポンプＰ８は、バルブＶ９が開かれた状態で、タンク１４に貯留されている２次処理水Ｗ２を吸引して、通水ラインＬ９を通じてろ過装置２４へ送るポンプである。通水ラインＬ１５の途中には、バルブＶ１０とポンプＰ９とが設けられている。バルブＶ１０は、通水ラインＬ１５の開閉を行うバルブである。ポンプＰ９は、バルブＶ１０が開かれた状態で、タンク１８に貯留されている３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂを吸引して、通水ラインＬ１５を通じてろ過装置２４へ送るポンプである。
【００５８】
ろ過装置２４に供給される２次処理水Ｗ２および濃縮水Ｗ３ｂは、後述するように、ろ過装置２４が備えるろ材の能力再生処理における再生用水（逆洗浄用水，濯ぎ用水）として使用される。
【００５９】
イオン交換装置２５は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂（図示せず）の併用により水中の溶存塩類を除去して純水（脱塩水）を得る装置である。イオン交換装置２５の具体例としては、混床式イオン交換装置や２床２塔式イオン交換装置が挙げられる。本実施形態におけるイオン交換装置２５は特に、ろ過装置２４のろ過水をイオン交換処理することにより純水を製造する装置として構成される。ろ過装置２４によるろ過処理は、イオン交換装置２５によるイオン交換処理の前処理として行われる。イオン交換装置２５により製造された純水は各種用途（製造用水等として）に用いられる。
【００６０】
イオン交換装置２５には、前述した通水ラインＬ１３ｃが接続されている。イオン交換装置２５は、通水ラインＬ１３ｃを通じて、３次処理水としての透過水Ｗ３ａの供給を受けるように構成される。通水ラインＬ１３ｃの途中には、バルブＶ１１とポンプＰ１０とが設けられている。バルブＶ１１は、通水ラインＬ１３ｃの開閉を行うバルブである。ポンプＰ１０は、バルブＶ１１が開かれた状態で、タンク１７に貯留されている３次処理水としての透過水Ｗ３ａを吸引して、通水ラインＬ１３ｃを通じてイオン交換装置２５へ送るポンプである。
【００６１】
イオン交換装置２５に供給される透過水Ｗ３ａは、後述するように、イオン交換装置２５が備えるイオン交換樹脂床の能力再生処理における再生用水として使用される。
【００６２】
上述した構成により、水使用機器群４は、３次処理水としての透過水Ｗ３ａを蒸気ボイラ装置２２、冷却塔装置２３およびイオン交換装置２５にて供給を受け、２次処理水Ｗ２又は３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂをろ過装置２４にて供給を受けるように構成される。
【００６３】
上述した水使用機器群４の構成において、第１の水使用機器である蒸気ボイラ装置２２（又は冷却塔装置２３）に透過水Ｗ３ａを供給する第１の給水手段として、通水ラインＬ１３ａ、バルブＶ７およびポンプＰ６（又は通水ラインＬ１３ｂ、バルブＶ８およびポンプＰ７）が設けられている。また、第２の水使用機器であるイオン交換装置２５に透過水Ｗ３ａを供給する第２の給水手段として、通水ラインＬ１３ｃ、バルブＶ１１およびポンプＰ１０が設けられている。また、第３の水使用機器であるろ過装置２４に濃縮水Ｗ３ｂを供給する第３の給水手段として、通水ラインＬ１５、バルブＶ１０およびポンプＰ９が設けられている。また、第３の水使用機器であるろ過装置２４に２次処理水Ｗ２を供給する第４の給水手段として、通水ラインＬ９、バルブＶ９およびポンプＰ８が設けられている。
【００６４】
上述した水使用機器群４の各装置、ポンプおよびバルブ等の運転は、水処理システム１が備える制御部５により制御および管理される。
【００６５】
本実施形態における制御部５は、前述した回収ろ過ユニット３から水使用機器群４への各種処理水の供給に関して、予め設定された時間帯に応じて、水使用機器群４内のいずれかの構成へ選択的に給水を行うように制御を行う。当該制御の詳細については、後述する水処理システム１の動作の説明にて説明する。
【００６６】
次に、本実施形態の水処理システム１の動作について、図１−３を参照しながら説明する。なお、上記では水処理システム１の各種構成について説明したが、説明や図示を省略した他の構成が水処理システム１に含まれてもよい。例えば、上述した通水ラインＬ１−Ｌ１５には、図示を省略しているが、原水Ｗ０、１次処理水Ｗ１、２次処理水Ｗ２並びに３次処理水としての透過水Ｗ３ａおよび濃縮水Ｗ３ｂを送出するポンプや、流路を開閉するバルブ等が適宜設けられている。これらのポンプやバルブ等も、水処理システム１の制御部５によって制御されている。
【００６７】
水処理システム１の動作例として、水処理システム１の運転形態１−３について説明する。当該運転形態１−３は、回収ろ過ユニット３で生じる各種処理水を水使用機器群４の異なる構成にそれぞれ給水する形態である。運転形態１は、３次処理水としての透過水Ｗ３ａを、水使用機器群４の蒸気ボイラ装置２２又は冷却塔装置２３へ補給水として供給するものである。運転形態２は、３次処理水としての透過水Ｗ３ａを、水使用機器群４のイオン交換装置２５へ能力再生処理の再生用水として供給するものである。運転形態３は、３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂおよび２次処理水Ｗ２を、水使用機器群４のろ過装置２４へ能力再生処理の再生用水（逆洗浄用水，濯ぎ用水）として供給するものである。
【００６８】
制御部５は、水使用機器群４の各構成における時間帯ごとの水の使用量に応じて、運転形態１−３のいずれかを選択して行うように予めプログラミングされている。これにより、予め設定された時間帯に応じて、運転形態１−３のいずれかが選択的に行われる。このような制御により、回収ろ過ユニット３で生じる各種処理水を時間帯に応じて適切に分配して、水処理システム１全体として回収ろ過ユニット３で生じる処理水を有効に利用するものである。時間帯の具体例としては、運転形態１が日中（例えば、９時―１８時）であり、運転形態２が例えば、２０時―２２時であり、運転形態３が例えば、２４時―翌２時である。
【００６９】
（運転形態１）
図１に示すように、まず、水処理システム１を備える工場等の設備に生じた有機性排水（原水Ｗ０）が、排水処理設備２に供給される。具体的には、図２に示すように、通水ラインＬ１を通じて、原水Ｗ０が原水槽９へ供給される。ここで、水処理システム１が運転されると、水処理システム１が備える制御部５の制御により、排水処理設備２において、ポンプＰ１―Ｐ３およびブロワＢ１，Ｂ２が起動される。
【００７０】
ポンプＰ１が原水槽９内の原水Ｗ０を吸引することにより、通水ラインＬ２を通じて、下流側の流量調整槽１０に原水Ｗ０が供給される。流量調整槽１０では、ブロワＢ１による曝気が行われる。この曝気により、流量調整槽１０内の原水Ｗ０が撹拌されることで、原水Ｗ０の腐敗を防止するようにしている。ポンプＰ２が流量調整槽１０内の原水Ｗ０を吸引することにより、通水ラインＬ３を通じて、下流側の曝気槽１１に原水Ｗ０が供給される。曝気槽１１では、活性汚泥を含んだ状態でブロワＢ２による曝気が行われることにより、原水Ｗ０の活性汚泥処理が行われる。原水Ｗ０の活性汚泥処理により、原水Ｗ０内の有機物が生物分解されて、１次処理水Ｗ１が生成される。生成された１次処理水Ｗ１は、通水ラインＬ４を通じて沈降槽１２に送られる、あるいは通水ラインＬ６を通じて回収ろ過ユニット３に送られる。
【００７１】
排水処理設備２の沈降槽１２では、１次処理水Ｗ１に含まれる活性汚泥の自然沈降処理が行われる。当該沈降処理により、活性汚泥とそれを除く上澄み液に１次処理水Ｗ１を分離することができる。上澄み液は、通水ラインＬ５を通じて下水放流され、沈降した活性汚泥は別途、曝気槽１１へ返送されるか、余剰汚泥として廃棄される。
【００７２】
一方、通水ラインＬ６においては、ポンプＰ３が曝気槽１１内の１次処理水Ｗ１を吸引することにより、排水処理設備２外部の回収ろ過ユニット３に１次処理水Ｗ１が供給される。これにより、排水処理設備２で処理された１次処理水Ｗ１を回収ろ過ユニット３に回収させることができる。なお、ポンプＰ３のＯＮ／ＯＦＦおよび回転数は、例えば膜分離槽２０の水位に応じて、水処理システム１が備える制御部５により制御される。
【００７３】
図３に示すように、回収ろ過ユニット３においては、排水処理設備２からの１次処理水Ｗ１は、ろ過膜装置１３の膜分離槽２０に回収される。ここで、水処理システム１が運転されると、回収ろ過ユニット３において、制御部５の制御により、ポンプＰ４，Ｐ５、ブロワＢ３が起動されるとともに、バルブＶ２，Ｖ４，Ｖ５は開かれた状態とされる。一方で、バルブＶ１，Ｖ６は閉じた状態とされる。このような制御により、水使用機器群４に対して、通水ラインＬ９，Ｌ１５を通じた給水は行わず、通水ラインＬ１３を通じた給水のみを行うようにする。
【００７４】
ろ過膜装置１３では、膜分離槽２０内において１次処理水Ｗ１に対して、ブロワＢ３による曝気処理とろ過膜モジュール２１による膜ろ過処理が同時に行われる。これにより、膜分離槽２０内の１次処理水Ｗ１が膜分離活性汚泥処理され、２次処理水Ｗ２が生成される。膜分離槽２０内における膜分離活性汚泥処理では、１次処理水Ｗ１中に未分解の有機物が残留していた場合には、更なる分解が行われる。また、１次処理水Ｗ１中に固形分（活性汚泥）が混入していた場合には、ろ過膜モジュール２１によって物理的に固形分と水とが分離される。そのため、ろ過膜装置１３で得られる２次処理水Ｗ２は、前述した排水処理設備２で得られる１次処理水Ｗ１に比べて浄化が進み、水質が格段に向上する。その後、ポンプＰ４がろ過膜モジュール２１を透過した２次処理水Ｗ２を吸引することにより、通水ラインＬ７を通じて、下流側のタンク１４に２次処理水Ｗ２が供給される。
【００７５】
タンク１４には、２次処理水Ｗ２が貯留される。タンク１４に所定量の２次処理水Ｗ２が貯留されるように、制御部５によって、ポンプＰ４のＯＮ／ＯＦＦおよび回転数が制御される。
【００７６】
制御部５の制御により、バルブＶ１は閉じられた状態にある。よって、タンク１４に貯留されている２次処理水Ｗ２は、通水ラインＬ９には通水されない。通水ラインＬ９に２次処理水Ｗ２を通水する制御については、運転形態３の説明（２次処理水Ｗ２をろ過装置２４へ再生用水（濯ぎ用水）として供給する形態の説明）にて後述する。
【００７７】
一方、タンク１４に貯留されている２次処理水Ｗ２をポンプＰ５が吸引することにより、通水ラインＬ８を通じて、下流側の逆浸透膜装置１６に２次処理水Ｗ２が供給される。このとき、通水ラインＬ８の途中に設けられた薬剤供給装置１５から、２次処理水Ｗ２に細胞間情報伝達物質を含む薬剤が供給される。このような薬剤が供給された２次処理水Ｗ２が逆浸透膜装置１６に供給される。
【００７８】
通水ラインＬ８を通じて２次処理水Ｗ２が供給される逆浸透膜装置１６では、２次処理水Ｗ２に対して、上流側のポンプＰ５による加圧とともに逆浸透膜モジュール１６Ａによる処理が行われる。逆浸透膜モジュール１６Ａにおいては、逆浸透膜によって２次処理水Ｗ２に含まれる溶存塩類が分離される。これにより、溶存塩類が除去された純度の高い透過水Ｗ３ａと、溶存塩類が濃縮された濃縮水Ｗ３ｂとを、３次処理水としてそれぞれ生成することができる。透過水Ｗ３ａは、通水ラインＬ１０に通水され、濃縮水Ｗ３ｂは、通水ラインＬ１１に通水される。ここで、逆浸透膜装置１６に供給される２次処理水Ｗ２には、薬剤供給装置１５から細胞間情報伝達物質を含む薬剤が添加されている。よって、２次処理水Ｗ２を利用して膜分離を行う逆浸透膜装置１６の逆浸透膜モジュール１６Ａにおいて、バイオフィルムの形成を阻害したり、分散を促進したりすることができる。
【００７９】
制御部５の制御により、バルブＶ２は開かれた状態にある。この状態では、通水ラインＬ１０を通じて、下流側にあるタンク１７に透過水Ｗ３ａが供給される。タンク１７には、透過水Ｗ３ａが貯留される。
【００８０】
一方で、３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂは、通水ラインＬ１１を通じて、タンク１８に供給される。タンク１８には、濃縮水Ｗ３ｂが貯留される。ここで、通水ラインＬ１１から分岐する通水ラインＬ１２に設けられたバルブＶ３については、制御部５によって適宜その開度を調節するように制御される。例えば、バルブＶ３の開度を調節することにより、通水ラインＬ１１中の濃縮水Ｗ３ｂを、通水ラインＬ１２を通じて、通水ラインＬ８中の２次処理水Ｗ２に還流することができる。
【００８１】
本実施形態では、制御部５は、逆浸透膜装置１６においてフラッシング運転を行うように制御することができる。当該フラッシング運転は、透過水Ｗ３ａを貯留するタンク１７に十分な量の透過水Ｗ３ａが貯留されているとき等に、逆浸透膜モジュール１６Ａの一次側膜面に付着した堆積物を洗い流す運転である。本実施形態のフラッシング運転では、制御部５がバルブＶ２，Ｖ３を開いた状態のまま、ポンプＰ５の回転数を下げるように制御する。このような制御により、透過水Ｗ３ａの流量を減少させながら、濃縮水Ｗ３ｂの流量を維持することで、濃縮水Ｗ３ｂのタンク１８への流入および還流を主な流路とすることができる。これにより、逆浸透膜モジュール１６Ａの一次側膜面の堆積物を洗い流すことができる。なお、濃縮水Ｗ３ｂの流量を維持する以外に、濃縮水Ｗ３ｂの流量を増加させるように制御してもよい。また、バルブＶ３を開いたまま、バルブＶ２を閉じるように制御することで、透過水Ｗ３ａを流すことなく濃縮水Ｗ３ｂのみを通水するようにして、フラッシング運転を行ってもよい。
【００８２】
一方、制御部５の制御により、バルブＶ４は開かれた状態にある。これにより、タンク１７に貯留されている透過水Ｗ３ａは、通水ラインＬ１３に通水可能な状態となっている。すなわち、通水ラインＬ１３を通じて、回収ろ過ユニット３外部である水使用機器群４に対して透過水Ｗ３ａを供給可能な状態にある。当該運転形態１では特に、通水ラインＬ１３から分岐する通水ラインＬ１３ａ又は通水ラインＬ１３ｂを通じて、水使用機器群４の蒸気ボイラ装置２２又は冷却塔装置２３に透過水Ｗ３ａを供給する制御を行う。
【００８３】
本実施形態では、水処理システム１の制御部５は、水使用機器群４で必要とされる透過水Ｗ３ａの量などに基づいて、逆浸透膜装置１６の運転のＯＮ／ＯＦＦを適宜切り替えるように制御している。この逆浸透膜装置１６の運転のＯＮ／ＯＦＦに合わせて、ブロワＢ３による曝気運転のＯＮ／ＯＦＦも切り替えるように制御している。具体的には、逆浸透膜装置１６の運転の停止（ＯＦＦ）に応じて、ろ過膜装置１３のブロワＢ３の運転を停止させるように制御する。このように、ブロワＢ３の運転を逆浸透膜装置１６の運転と連動させることによって、ブロワをより適切なタイミングで運転させることができる。なお、逆浸透膜装置１６の運転の停止に応じて、ろ過膜装置１３のブロワＢ３の運転を間欠運転するように制御してもよい。
【００８４】
次に、タンク１８に戻ると、タンク１８に接続された通水ラインＬ１４においては、制御部５の制御により、バルブＶ５の開閉を切り替えるように制御される。バルブＶ５の開閉を切り替えることにより、タンク１８に貯留されている濃縮水Ｗ３ｂを、通水ラインＬ１４を通じて回収ろ過ユニット３外部へ適宜排出することができる。
【００８５】
一方、通水ラインＬ１５の途中に設けられたバルブＶ６は、制御部５の制御により閉じられた状態にある。よって、タンク１８に貯留されている濃縮水Ｗ３ｂは、通水ラインＬ１５には通水されず、排水されるのみである。通水ラインＬ１５に濃縮水Ｗ３ｂを通水する制御については、運転形態３の説明（濃縮水Ｗ３ｂをろ過装置２４へ再生用水（逆洗浄用水）として供給する形態の説明）において後述する。
【００８６】
回収ろ過ユニット３の下流側に設けられた水使用機器群４においては、水処理システム１が運転されると、バルブＶ７を開くとともに、ポンプＰ６を起動させる一方で、バルブＶ８−１１を閉じ、ポンプＰ７−Ｐ１０を停止するように制御される。
【００８７】
バルブＶ７が開かれた状態で、ポンプＰ６が吸引を行うことにより、回収ろ過ユニット３のタンク１７に貯留されている透過水Ｗ３ａが、通水ラインＬ１３ａを通じて、水使用機器群４の蒸気ボイラ装置２２へ供給される。蒸気ボイラ装置２２においては、透過水Ｗ３ａをボイラ給水として用いながら蒸気の生成が行われる。このように溶解塩類、特にスケール形成の原因となるカルシウムイオン、並びに腐食を促進する塩化物イオンおよび硫酸イオンが除去された水質の良好な透過水Ｗ３ａをボイラ給水として用いることにより、蒸気ボイラ装置２２のボイラ効率を高めると共に、耐久性や寿命を向上させることができる。
【００８８】
バルブＶ８−Ｖ１１については閉じられた状態にあり、ポンプＰ７−Ｐ１０も起動されていないため、水使用機器群４の冷却塔装置２３、ろ過装置２４およびイオン交換装置２５には給水は行われない。
【００８９】
上述の説明では、蒸気ボイラ装置２２にのみ透過水Ｗ３ａの供給を行う場合について説明したが、このような場合に限らず、蒸気ボイラ装置２２ではなく冷却塔装置２３にのみ、透過水Ｗ３ａの供給を行う場合も運転形態１に含まれる。これを実現するために、制御部５は、バルブＶ８を開くとともに、ポンプＰ７を起動させる一方で、バルブＶ７，Ｖ９−Ｖ１１を閉じ、ポンプＰ６，Ｐ８−Ｐ１０を停止するように制御する。このように溶解塩類、特にスケール形成の原因となるカルシウムイオン、並びに腐食を促進する塩化物イオンおよび硫酸イオンが除去された水質の良好な透過水Ｗ３ａを冷却水の補給水として用いることにより、冷却塔装置２３の冷却効率を高めると共に、耐久性や寿命を向上させることができる。
【００９０】
このように、水処理システム１の運転形態１においては、通水ラインＬ１３ａ、Ｌ１３ｂ等の第１の給水手段を使用して、水使用機器群４の中でも特に蒸気ボイラ装置２２又は冷却塔装置２３に透過水Ｗ３ａの供給を行うように制御している。蒸気ボイラ装置２２による蒸気の生成や、冷却塔装置２３による冷却は、特に日中（例えば、９時―１８時）に行われることが多い。これを受けて、運転形態１では、当該時間帯においては、回収ろ過ユニット３からの透過水Ｗ３ａを、蒸気ボイラ装置２２へのボイラ給水又は冷却塔装置２３への補給水として選択的に供給している。このような制御により、回収ろ過ユニット３で生成した透過水Ｗ３ａを時間帯に応じて適切に分配することができ、水処理システム１全体として透過水Ｗ３ａを有効に利用することができる。
【００９１】
（運転形態２）
次に、水処理システム１の運転形態２について説明する。運転形態２は、３次処理水としての透過水Ｗ３ａを、水使用機器群４のイオン交換装置２５へ能力再生処理の再生用水として供給する運転である。当該運転形態２は、運転形態１の稼働時間とは異なる時間帯（例えば、２０時―２２時）に行われるように制御部５によって制御される。
【００９２】
運転形態２においては、水処理システム１が運転されると、排水処理設備２および回収ろ過ユニット３では、運転形態１と同様の制御が行われる。一方で、水使用機器群４においては、運転形態１と異なる制御が行われる。
【００９３】
具体的には、水使用機器群４において、制御部５の制御により、バルブＶ１１を開くとともに、ポンプＰ１０を起動させる一方で、バルブＶ７−１０を閉じ、ポンプＰ６−Ｐ９を停止するように制御される。
【００９４】
バルブＶ１１が開かれた状態で、ポンプＰ１０が回収ろ過ユニット３のタンク１７に貯留されている透過水Ｗ３ａを吸引することにより、通水ラインＬ１３ｃを通じて、水使用機器群４のイオン交換装置２５へ透過水Ｗ３ａが供給される。イオン交換装置２５においては、透過水Ｗ３ａを再生用水として用いながら、イオン交換樹脂床のイオン交換能力の再生処理が行われる。
【００９５】
ここで、イオン交換装置２５の能力再生処理について説明する。イオン交換装置２５においては、ろ過装置２４からのろ過水等に対するイオン交換処理が行われるにつれて、イオン交換装置２５が備えるイオン交換樹脂床のイオン交換能力が低下する。これを受けて、所定のタイミングにてイオン交換装置２５の能力再生処理を行う。
【００９６】
本実施形態におけるイオン交換装置２５の能力再生処理は、通薬工程と、押出工程と、濯ぎ工程とを行う。
【００９７】
通薬工程は、イオン交換樹脂床に再生剤溶液を通液する工程である。具体的には、陽イオン交換樹脂床には２次側から１次側に向けて、塩酸などの薬品を所定の再生用水で希釈した再生剤溶液を通液し、陰イオン交換樹脂床には２次側から１次側に向けて、水酸化ナトリウム溶液などの薬品を所定の再生用水で希釈した再生剤溶液を通液する。これにより、イオン交換装置２５で行われる通常のイオン交換処理（脱塩処理）とは逆方向に反応が進むことで、それぞれのイオン交換樹脂の交換基を元の状態に戻すことができる。
【００９８】
通薬工程において必要量の再生剤溶液の供給を行った後、押出工程を行う。押出工程は、イオン交換樹脂床に導入された再生剤溶液を、所定の再生用水により押し出してイオン交換樹脂床の再生を完了させる工程である。具体的には、陽イオン交換樹脂床または陰イオン交換樹脂床の２次側から１次側に向けて、回収ろ過ユニット３のタンク１７に貯留されている透過水Ｗ３ａを通水することで、再生剤溶液を透過水Ｗ３ａ（押出水）で置換する。透過水Ｗ３ａが陽イオン交換樹脂床または陰イオン交換樹脂床の２次側から１次側に向けて通水されることで、再生に必要とされる再生剤溶液の全量が樹脂床を通過し、再生が完了する。樹脂床を通過した再生排水は、図示しない通水ラインを通じて、水使用機器群４外部へ排水される。
【００９９】
ここで、イオン交換装置２５が備える陽イオン交換樹脂床および陰イオン交換樹脂床においては、溶存塩類を含む水を押出水として通水した場合には、再生中に溶存塩類がイオン交換樹脂に吸着してしまい、所望のレベルの能力再生を実現できないおそれがある。溶存塩類によりイオン交換樹脂が汚染されると、純水の純度の悪化を招く。これを受けて、溶存塩類をほとんど含まない透過水Ｗ３ａのような純度の高い水を用いることで、イオン交換樹脂を溶存塩類で汚染させることなく、効果的に再生することができる。これとは別の方法として、イオン交換装置２５で生成した純水を押出水として能力再生処理用に用いることも考えられるが、この場合にはイオン交換装置２５から供給できる製造用水の総量が減ってしまう。よって、本実施形態のように回収ろ過ユニット３からの透過水Ｗ３ａを再生用水として用いることで、イオン交換装置２５による純水の供給能力を高いレベルにて維持することができる。
【０１００】
押出工程を所定時間行った後、濯ぎ工程を行う。濯ぎ工程は、イオン交換樹脂床に所定の再生用水を通水して、樹脂床に残留する再生剤溶液を洗い流す工程である。具体的には、陽イオン交換樹脂床または陰イオン交換樹脂床の１次側から２次側に向けて、前述の押出工程と同様に、回収ろ過ユニット３のタンク１７に貯留されている透過水Ｗ３ａを通水することで、それぞれのイオン交換樹脂床の空隙部分および表面を濯ぐ。透過水Ｗ３ａが各イオン交換樹脂床の１次側から２次側に向けて通水されることで、樹脂床に残留する再生剤溶液が洗い流され、純水を再び製造可能な状態になる。樹脂床を通過した再生排水は、図示しない通水ラインを通じて、水使用機器群４外部へ排水される。前述した押出工程と同様に、濯ぎ工程において、溶存塩類をほとんど含まない透過水Ｗ３ａのような純度の高い水を再生用水として用いることで、イオン交換装置２５による純水の供給能力を高いレベルにて維持することができる。
【０１０１】
イオン交換装置２５における能力再生処理は、運転形態１の稼働時間とは異なる時間帯（例えば、２０時―２２時）に実施されることが多い。これを受けて、運転形態２では、当該時間帯において、イオン交換装置２５の再生用水（希釈水，押出水，濯ぎ水）として、回収ろ過ユニット３からの透過水Ｗ３ａを選択的に供給している。すなわち、制御部５は、予め設定された時間帯に応じて、通水ラインＬ１３ａ、Ｌ１３ｂ等の第１の給水手段を使用して給水を行う運転形態１と、通水ラインＬ１３ｃ等の第２の給水手段を使用して給水を行う運転形態２のうちのいずれかを択一的に稼働させている。このような制御により、透過水Ｗ３ａをともに用いる運転形態１，２に関して、時間帯に応じて選択的にいずれかを実施することで、水処理システム１全体として透過水Ｗ３ａを有効に利用することができる。
【０１０２】
なお、バルブＶ７−Ｖ１０については閉じられた状態にあり、ポンプＰ６−Ｐ９も起動されていないため、水使用機器群４の蒸気ボイラ装置２２、冷却塔装置２３およびろ過装置２４には給水は行われない。
【０１０３】
（運転形態３）
次に、水処理システム１の運転形態３について説明する。運転形態３は、３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂおよび２次処理水Ｗ２を、水使用機器群４のろ過装置２４へ能力再生処理の再生用水（逆洗浄用水，濯ぎ用水）として供給する運転である。当該運転形態３は、運転形態１，２とは異なる時間帯（例えば、２４時―翌２時）に行われるように制御部５によって制御される。
【０１０４】
運転形態３においては、水処理システム１が運転されると、排水処理設備２では、運転形態１，２と同様の制御が行われる。一方で、回収ろ過ユニット３および水使用機器群４では、運転形態１，２とは異なる制御が行われる。
【０１０５】
具体的には、回収ろ過ユニット３においては、制御部５の制御により、ポンプＰ４，Ｐ５、ブロワＢ３が起動されるとともに、バルブＶ１，Ｖ２，Ｖ５，Ｖ６は開かれた状態とされる一方で、バルブＶ４は閉じた状態とされる。
【０１０６】
運転形態１、２と異なり、バルブＶ４が閉じた状態とされることにより、タンク１７に貯留されている透過水Ｗ３ａは、通水ラインＬ１３には通水されない。これにより、水使用機器群４の蒸気ボイラ装置２２、冷却塔装置２３およびイオン交換装置２５には、透過水Ｗ３ａは供給されない。一方で、バルブＶ１，Ｖ６は開かれた状態とされているため、タンク１４に貯留されている２次処理水Ｗ２は通水ラインＬ９に通水可能であるとともに、タンク１８に貯留されている３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂは通水ラインＬ１５に通水可能となっている。このような制御により、水使用機器群４のろ過装置２４に対して、３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂおよび２次処理水Ｗ２をそれぞれ供給可能な状態としている。
【０１０７】
次に、回収ろ過ユニット３の下流側に接続された水使用機器群４においては、制御部５の制御により、バルブＶ１０を開くとともに、ポンプＰ９を起動させる一方で、バルブＶ７―Ｖ９，Ｖ１１を閉じ、ポンプＰ６―Ｐ８，Ｐ１０を停止するように制御される。
【０１０８】
バルブＶ１０が開かれた状態で、ポンプＰ９が吸引を行うことにより、回収ろ過ユニット３のタンク１８に貯留されている濃縮水Ｗ３ｂが、通水ラインＬ１５を通じて、水使用機器群４のろ過装置２４へ供給される。ろ過装置２４においては、濃縮水Ｗ３ｂを再生用水（逆洗浄用水）として用いながら、ろ過装置２４が備えるろ材のろ過能力の再生処理が行われる。
【０１０９】
ここで、ろ過装置２４の能力再生処理について説明する。ろ過装置２４においては、ろ材によるろ過が行われるにつれて、ろ過される原水（工業排水等）に含まれていた濁質成分がろ材の空隙に捕捉されて堆積する。濁質成分の捕捉量が増加すると、ろ材のろ過能力（濁質成分の捕捉能力）が低下する。これを受けて、所定のタイミングにてろ過装置２４の能力再生処理を行う。
【０１１０】
本実施形態におけるろ過装置２４の能力再生処理は、２つの工程として、前工程の逆洗浄工程（逆洗浄動作）と、後工程の濯ぎ工程（濯ぎ動作）とを行う。
【０１１１】
逆洗浄工程では、ろ材床に対して、所定の逆洗浄用水を通水することで、ろ材床に堆積した濁質成分を剥離させて、逆洗浄を行う。具体的には、ろ過装置２４のろ材床の２次側から１次側に向けて、回収ろ過ユニット３のタンク１８に貯留されている濃縮水Ｗ３ｂを通水して、逆洗浄を行う。
【０１１２】
濃縮水Ｗ３ｂがろ材床の２次側から１次側に向けて通水されることで、ろ材床に堆積した濁質成分が剥離される。剥離された濁質成分を含む洗浄排水は、図示しない通水ラインを通じて水使用機器群４外部へ排水される。このように、ろ材床の逆洗浄用水は、濁質成分を含まない清浄な水であれば十分な洗浄効果が得られるので、塩分濃度は問われない。よって、濃縮水Ｗ３ｂのような塩分濃度の高い水を逆洗浄用水に適用することで、濃縮水Ｗ３ｂを有効に再利用することができる。
【０１１３】
逆洗浄工程を所定時間行った後、濯ぎ工程を行う。濯ぎ工程では、逆洗浄工程が行われて濁質成分が除去されたろ材床に所定の濯ぎ用水を通水することで、逆洗展開されたろ材床を押し固めると共に、ろ材床に残留した濁質成分を洗い流すものである。具体的には、ろ材床の１次側から２次側に向けて、回収ろ過ユニット３のタンク１４に貯留されている２次処理水Ｗ２を濯ぎ用水として通水する。
【０１１４】
前述した逆洗浄工程では、通水ラインＬ１５を通じて濃縮水Ｗ３ｂをろ過装置２４へ供給したが、濯ぎ工程に移行したときに、ろ過装置２４からの指令信号に応じて、制御部５が、バルブＶ１０を閉じてポンプＰ９を停止させるとともに、バルブＶ９を開き、ポンプＰ８を起動するように制御する。バルブＶ９が開かれた状態で、ポンプＰ８が回収ろ過ユニット３のタンク１４に貯留されている２次処理水Ｗ２を吸引することにより、通水ラインＬ９を通じて、水使用機器群４のろ過装置２４へ２次処理水Ｗ２が供給される。
【０１１５】
２次処理水Ｗ２がろ材床の１次側から２次側に向けて通水されることで、逆洗展開されたろ材床を圧密化させ、ろ材床を濯ぐことができる。ここで用いられる水は、ろ材床を速やかにろ過水の製造を開始できる状態に持っていくため、高い清浄度を有する水の使用が求められる。よって、濃縮水Ｗ３ｂよりも濁度の低い水である２次処理水Ｗ２を用いることで、ろ材床に残留した濁質成分を効果的に洗い流しながら、２次処理水Ｗ２を有効に再利用することができる。
【０１１６】
ろ過装置２４における能力再生処理は、運転形態１、２の稼働時間とは異なる時間帯（例えば、２４時―翌２時）に実施されることが多い。これを受けて、運転形態３では当該時間帯において、回収ろ過ユニット３からの濃縮水Ｗ３ｂおよび２次処理水Ｗ２を、通水ラインＬ１５等の第３の給水手段および通水ラインＬ９等の第４の給水手段を用いて、ろ過装置２４へ再生用水（逆洗浄用水，濯ぎ用水）として選択的に供給している。このような制御により、回収ろ過ユニット３からの濃縮水Ｗ３ｂおよび２次処理水Ｗ２を時間帯に応じて適切に分配することができる。
【０１１７】
以上、本実施形態における水処理システム１においては、時間帯に応じて運転形態１−３を択一的に稼働させるようにして、回収ろ過ユニット３により製造した各種処理水（透過水Ｗ３ａ、濃縮水Ｗ３ｂ又は２次処理水Ｗ２）を水使用機器群４に供給している。このように、水使用機器群４への処理水の供給を時間帯に応じて適切に分配することで、水処理システム１全体において各種処理水を有効に利用することができる。
【０１１８】
上述の通り、本実施形態の水処理システム１について、例示的な構成および運転方法を説明したが、本発明はこれに限らない。
【０１１９】
上述の説明では、時間帯に応じて運転形態１−３を択一的に稼働させる場合について説明したが、このような場合に限らない。変形例として、時間帯に応じて運転形態１，２を択一的に稼働させながら、運転形態２と運転形態３を略同期して稼動させることもできる。すなわち、イオン交換装置２５の能力再生処理を行う時間帯と、ろ過装置２４の能力再生処理を行う時間帯とを、重複する時間帯に設定することもできる。この場合、イオン交換装置２５の能力再生処理を行う時間帯と、ろ過装置２４の能力再生処理を行う時間帯とを完全に一致させてもよいし（例えば、両者とも２０時―２２時に設定）、時間帯を部分的に重複させてもよい（例えば、前者を２０時―２２時に設定し、後者を２１時−２３時に設定）。ろ過装置２４とイオン交換装置２５は、使用する再生用水の種類が異なるため、両装置の能力再生処理を同時期に行うように稼動させることにより、純水製造の休止時間を短縮することができる。
【０１２０】
また、上述の説明では、回収ろ過ユニット３が、排水処理設備２における曝気槽１１から１次処理水Ｗ１を回収する場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、排水処理設備２の沈降槽１２から１次処理水Ｗ１を回収してもよい。
【０１２１】
また、上述の説明では、排水処理設備２において、有機性排水の原水Ｗ０を好気性の活性汚泥処理により処理して、１次処理水Ｗ１を生成する場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、活性汚泥処理以外の好気性の生物処理や嫌気性の生物処理を含む、各種生物処理により原水Ｗ０を処理してもよい。
【０１２２】
また、上述の説明では、水処理システム１が備える制御部５の制御により、水処理システム１全体の各構成の動作を制御する場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、排水処理設備２、回収ろ過ユニット３および水使用機器群４のそれぞれが制御部５とは異なる独自の制御装置を備え、当該制御装置により動作が制御されるようにしてもよい。
【０１２３】
上述したように、本実施形態の水処理システム１は、有機性排水（原水Ｗ０）を生物処理して１次処理水Ｗ１を得る排水処理設備２を備える。水処理システム１はさらに、回収ろ過ユニット３を備え、回収ろ過ユニット３は、排水処理設備２に接続され、排水処理設備２から回収した１次処理水Ｗ１をろ過膜モジュール２１により膜ろ過して２次処理水Ｗ２としてのろ過水を得るろ過膜装置１３と、ろ過膜装置１３の２次処理水Ｗ２を逆浸透膜モジュール１６Ａにより膜分離して３次処理水としての透過水Ｗ３ａ及び濃縮水Ｗ３ｂを得る逆浸透膜装置１６と、を備える。水処理システム１はさらに、逆浸透膜装置１６で得られた３次処理水としての透過水Ｗ３ａを第１の水使用機器に供給する第１の給水手段（通水ラインＬ１３ａ，Ｌ１３ｂ、バルブＶ７，Ｖ８、ポンプＰ６，Ｐ７）と、逆浸透膜装置１６で得られた３次処理水としての透過水Ｗ３ａを第２の水使用機器に供給する第２の給水手段（通水ラインＬ１３ｃ、バルブＶ１１、ポンプＰ１０）とを備える。水処理システム１はさらに、予め設定された時間帯に応じて、第１の給水手段及び第２の給水手段のうちのいずれかを択一的に作動させる制御部５を備える。このように、既存の排水処理設備２に回収ろ過ユニット３を接続して、排水処理設備２の処理水を高度浄化して水使用機器群４へ補給しているため、既存の排水処理設備２における処理水をより効率的に再利用することができる。また、既存の排水処理設備２をそのまま利用しながら、パッケージ化された回収ろ過ユニット３の付加的な設営を行うことができるため、処理水を再利用できるようになるまでの工期を短縮することができる。また、第１の給水手段と第２の給水手段による給水を時間帯に応じて選択的に行うことで、３次処理水としての透過水Ｗ３ａを有効に再利用することができる。
【０１２４】
さらに、本実施形態の水処理システム１では、第１の水使用機器は、蒸気ボイラ装置２２又は冷却塔装置２３であり、第１の給水手段は、３次処理水としての透過水Ｗ３ａを、蒸気ボイラ装置２２のボイラ給水、又は冷却塔装置２３の補給水として供給するものである。また、第２の水使用機器は、イオン交換装置２５であり、第２の給水手段は、３次処理水としての透過水Ｗ３ａを、イオン交換装置２５におけるイオン交換樹脂の再生用水として供給するものである。蒸気ボイラ装置２２および冷却塔装置２３では、ボイラ給水および補給水がそれぞれ日中に使用されることが多いのに対して、イオン交換装置２５では、再生用水が日中とは異なる時間帯に使用されることが多い。このような事情に鑑みて、第１の給水手段と第２の給水手段による給水を時間帯に応じて選択的に行うことで、３次処理水としての透過水Ｗ３ａを有効に再利用することができる。
【０１２５】
さらに、本実施形態の水処理システム１は、逆浸透膜装置１６で得られた３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂを第３の水使用機器に供給する第３の給水手段（通水ラインＬ１５、バルブＶ１０、ポンプＰ９）と、ろ過膜装置１３で得られた２次処理水Ｗ２としてのろ過水を第３の水使用機器に供給する第４の給水手段（通水ラインＬ９、バルブＶ９、ポンプＰ８）と、を更に備える。さらに、制御部５は、予め設定された時間帯に応じて、第１の給水手段、第２の給水手段及び第３の給水手段のうちのいずれかを択一的に作動させると共に、第３の水使用機器からの指令信号に応じて、第３の給水手段の作動を第４の給水手段の作動に切り替える。このように、第１の給水手段および第２の給水手段だけでなく、３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂを供給する第３の給水手段と、２次処理水Ｗ２を供給する第４の給水手段をさらに設けて選択的に給水を行っている。これにより、透過水Ｗ３ａの給水だけでなく、濃縮水Ｗ３ｂと２次処理水Ｗ２の給水についても時間帯に応じて分配を行うことができるため、水処理システム１全体として水をより有効に利用することができる。
【０１２６】
さらに、本実施形態の水処理システム１は、逆浸透膜装置１６で得られた３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂを第３の水使用機器に供給する第３の給水手段（通水ラインＬ１５、バルブＶ１０、ポンプＰ９）と、ろ過膜装置１３で得られた２次処理水Ｗ２としてのろ過水を第３の水使用機器に供給する第４の給水手段（通水ラインＬ９、バルブＶ９、ポンプＰ８）と、を更に備える。さらに、制御部５は、予め設定された時間帯に応じて、第１の給水手段及び第２の給水手段のうちのいずれかを択一的に作動させながら、第３の給水手段を第２の給水手段と略同期させて作動させると共に、第３の水使用機器からの指令信号に応じて、第３の給水手段の作動を第４の給水手段の作動に切り替える。このように、第１の給水手段および第２の給水手段だけでなく、３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂを供給する第３の給水手段と、２次処理水Ｗ２を供給する第４の給水手段をさらに設けて選択的かつ一部同期して給水を行っている。これにより、透過水Ｗ３ａの給水だけでなく、濃縮水Ｗ３ｂと２次処理水Ｗ２の給水についても時間帯に応じて分配を行うことができるため、水処理システム１全体として水をより有効に利用することができる。
【０１２７】
さらに、本実施形態の水処理システム１では、第３の水使用機器は、ろ過装置２４であり、第３の給水手段は、３次処理水としての濃縮水Ｗ３ｂを、ろ過装置２４におけるろ材の逆洗浄用水として供給するものであり、第４の給水手段は、２次処理水Ｗ２としてのろ過水を、ろ過装置２４における逆洗浄後のろ材の濯ぎ用水として供給するものである。このように、ろ過装置２４の能力再生処理において、２次処理水Ｗ２および濃縮水Ｗ３ｂをその水質に応じて利用することで、これらの水を有効に再利用することができる。
【０１２８】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、既存の排水処理設備における処理水をより効率的に再利用することができるため、各種工場等の排水処理設備の排水を回収してろ過する回収ろ過ユニットを備える水処理システムに適用することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１  水処理システム
２  排水処理設備
３  回収ろ過ユニット
４  水使用機器群
５  制御部
９  原水槽
１０  流量調整槽
１１  曝気槽
１２  沈降槽
１３  ろ過膜装置
１４  タンク
１５  薬剤供給装置
１６  逆浸透膜装置
１６Ａ  逆浸透膜モジュール
１７  タンク
１８  タンク
２０  膜分離槽
２１  ろ過膜モジュール
２２  蒸気ボイラ装置
２３  冷却塔装置
２４  ろ過装置
２５  イオン交換装置
Ｂ１−Ｂ３  ブロワ
Ｌ１−Ｌ１５  通水ライン
Ｐ１−Ｐ１０  ポンプ
Ｖ１−Ｖ１１  バルブ
Ｗ０  原水
Ｗ１  １次処理水
Ｗ２  ２次処理水
Ｗ３ａ  透過水（３次処理水）
Ｗ３ｂ  濃縮水（３次処理水）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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