(57)【要約】【課題】  膜分離活性汚泥法による再生水製造における膜のメンテナンス性を向上するため、膜のファウリングを抑制できる廃水処理プロセスを提供することである。【解決手段】  処理水をろ過するための膜が設置された槽５の汚水のｐＨを計測するセンサ２０ａと、膜が設置された槽５内の汚水のｐＨを調整するために酸を注入するｐＨ調整手段１１と、センサ２０ａで計測されたｐＨに基づいて硬度成分の溶解度が設定濃度以上となるｐＨを算出し、算出されたｐＨとなるように、ｐＨ調整手段１１の酸の注入量を制御する監視制御装置１０を備えた。【選択図】図２
2008149226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理水をろ過するための膜が設置された槽の汚水のｐＨを計測するセンサと、前記膜が設置された槽内の汚水のｐＨを調整するために酸を注入するｐＨ調整手段と、前記センサで計測されたｐＨに基づいて硬度成分の溶解度が設定濃度以上のｐＨとなるように、前記ｐＨ調整手段の酸の注入量を制御する監視制御装置を備えた廃水処理システム。
【請求項２】
処理水をろ過するための膜が設置された膜ろ過槽の処理水のｐＨを計測する第１のセンサと、前記膜ろ過槽の前段に設けられる生物処理槽と、前記膜ろ過槽内の汚水のｐＨを調整するために酸を注入するｐＨ調整手段と、該ｐＨ調整手段の前段に設けられ、汚水の硬度成分を除去するための軟水化手段と、該軟水化手段の汚水のｐＨを計測する第２のセンサと、前記第１のセンサ及び第２のセンサで計測されたｐＨに基づいて、前記生物処理槽内の生物処理を行い、硬度成分の溶解度が設定濃度以上のｐＨとなるように、前記ｐＨ調整手段の酸の注入量を制御する監視制御装置を備えた廃水処理システム。
【請求項３】
前記軟水化手段が、槽内の汚水にアルカリ剤を注入するアルカリ剤注入装置と、該槽出口の汚水のｐＨを計測する第３のセンサで構成され、該第３のセンサで計測された汚水のｐＨに基づいて前記ｐＨ調整手段により前記槽内の汚水がアルカリ性となるように制御されるものである請求項２に記載の廃水処理システム。
【請求項４】
前記ｐＨの算出を、ラングリア指数を計算して行う請求項２又は３に記載の廃水処理システム。  
【請求項５】
前記軟水化手段が、流動床のイオン交換樹脂塔で構成される請求項２に記載の廃水処理システム。
【請求項６】
前記軟水化手段が晶析法，イオン交換法または透析法である請求項２に記載の廃水処理システム。
【請求項７】
上水使用量を計測する第４のセンサと、再生水の使用量を計測する第５のセンサと、汚水をろ過するための膜が設置された膜ろ過槽と、該膜ろ過槽の前段に設けられる生物処理槽と、前記膜ろ過槽内の処理水のｐＨを調整するために酸を注入するｐＨ調整手段と、該ｐＨ調整手段の前段に設けられ、汚水の硬度成分を除去するための軟水化手段と、前記第４のセンサ及び第５のセンサで計測された上水使用量及び再生水の使用量と、予め設定した汚水水質の日変動パターンと、軟水処理及び膜ろ過槽の水質の目標値に基づいて、前記軟水化手段の制御と前記ｐＨ調整手段の酸の注入量を制御する監視制御装置を備えた廃水処理システム。
【請求項８】
前記再生水の使用水である再生水使用水と、上水が合流されるものであって、前記膜ろ過槽の汚水のｐＨを計測する第１のセンサと、該軟水化手段の汚水のｐＨを計測する第２のセンサとを具備し、該第１及び第２のセンサで計測した計測値が設定値となるように前記監視制御装置により制御される請求項７に記載の廃水処理システム。
【請求項９】
上水利用施設からの汚水の固形物を分離する前処理・調整槽と、該前処理・調整槽の後段に接続された生物反応槽と、該生物反応槽の後段に接続され、処理水をろ過するための膜が設置された膜分離槽と、該膜分離槽の硬度成分の溶解度が設定濃度以上のｐＨとなるように酸の注入量を制御するｐＨ調整手段を備えた廃水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水，雑廃水または産業排水など、硬度を含む原水を再利用するための廃水処理システムに係り、特に、膜分離活性汚泥法，膜ろ過処理を用いた廃水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、渇水発生の頻度が増加しており、渇水を避けて安全，安心を確保するため、水源の確保などの対応が重要となっている。水源には、ダム等の貯水施設の整備以外に、下水等を資源とした再生水利用の検討が広まってきている。国交省では再生水を利用する際の水質基準を設定して、水の循環利用を促している。
【０００３】
汚水の再生処理方法には、活性汚泥による有機物の除去，ろ過による浮遊物質
（Suspended Solidの略で以下、ＳＳという）の除去，塩素剤等による消毒が一般的に用いられている。さらに高度な水質が必要な場合には、オゾン処理，活性炭処理，逆浸透膜等の膜処理が行われる。
【０００４】
このような状況下で、近年、膜技術の進歩によって膜分離活性汚泥法が実用化された。膜分離活性汚泥法は、生物処理により有機物を分解する方法であるが、従来、最終沈殿池で行っていた活性汚泥の分離を膜によって行う点が特徴である。膜分離活性汚泥法の利点は、活性汚泥のキャリーオーバー防止，設備の小型化に加え、ＳＲＴの延長による汚泥量削減である。これらの利点を生かし、オンサイトへの設置、すなわち汚水発生源となる施設に再生水製造設備を設置することが可能となっている。
【０００５】
膜を用いた水処理では、新たな課題の１つに、膜のファウリングと薬液洗浄が必要であることが挙げられる。膜処理原水中のファウリング原因物質としては、有機物，マンガン，アルミニウム，硬度（カルシウムおよびマグネシウム）等がある。
【０００６】
上水の場合、これらの物質に関して水質基準が設定されている。浄水プロセスにおいて、有機物は凝集沈殿，ろ過，活性炭，生物処理で除去できる。また、マンガン，アルミニウムは、マンガン砂ろ過、および凝集沈殿・ろ過でそれぞれ除去できる。
【０００７】
硬度の除去（軟水化）の方法として、〔非特許文献１〕に、凝集沈殿法，イオン交換法，逆浸透法，ペレット法が示されている。具体的な例としては、〔特許文献１〕に陽イオン交換体を用いた軟水化方法が示されている。この方法は、家電製品向けの軟水化の方法であり、陽イオン交換体に吸着した硬度成分を、電解で得られる酸性水を用いて溶離し、アルカリ水を用いて樹脂を再生する方法である。
【０００８】
〔特許文献２〕では、ペレット法による軟水化の例が示されている。この方法では、流動床式の晶析反応槽とｐＨ調整のための酸・アルカリ剤、および炭酸カリウムの晶析の核とするペレットを用いる。反応槽内のｐＨをアルカリ側に調整し、現水中の硬度成分をペレット上に析出させる。処理水は硫酸等の酸により中和し、水道等の水質基準を満足する範囲に調整する。
【０００９】
【特許文献１】特開平６−２９６９６３号公報
【特許文献２】特開２００１−５８１０２号公報
【非特許文献１】土井、第５７回全国水道研究発表会講演集、ｐ２９２（２００６）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
再生水の水質基準の内、膜のファウリングに関連する項目としては有機物（ＢＯＤ，
ＣＯＤ）があり、これらは活性汚泥を用いた生物処理の段階で除去できる。
【００１１】
また、マンガンやアルミニウムは、水質基準値が十分低濃度であり、家庭やオフィスビル等での使用においては下水中の濃度が大きく増加することは少ないと推測される。
【００１２】
一方、上水の硬度の水質基準値は≦３００mg／Ｌである。水道の原水が高硬度で、かつ浄水プロセスで軟水化処理がされない場合、下水中も硬度が高濃度に維持され、ファウリングの原因になる可能性が高い。軟水化の方法は、上記した従来の技術のように、浄水処理の分野では確立された技術であるが、ファウリング抑制を考慮した下水や雑廃水への適用はこれまでなかった。
【００１３】
〔特許文献１〕，〔特許文献２〕に記載の軟水化方法のうち、逆浸透法（Reverse 
Osmosis の略で以下、ＲＯ法という）は比較的清澄な原水を対象とした処理である。汚水を原水とした場合、ＲＯ法は、ＳＳによる膜の目詰まりが生じるため、メンテナンスが煩雑になるとともに、ランニングコストが一層高くなるという欠点がある。
【００１４】
一方、凝集沈殿法，ペレット法，イオン交換法は、上水や工業用水製造プロセス内での運用はできるが、膜分離活性汚泥法等の膜処理のメンテナンス性を考慮したシステム構成や運転制御については言及していない。
【００１５】
本発明の目的は、膜分離活性汚泥法等の膜処理による再生水製造における膜のメンテナンス性を向上するため、膜のファウリングを抑制できる廃水処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の廃水処理システムは、汚水をろ過するための膜が設置された槽内の水質を計測する計測手段と、槽内のｐＨを調整するために酸を注入するｐＨ調整手段と、水質計測結果に基づいて、硬度成分の溶解度が一定濃度以上となるｐＨとなるように、ｐＨ調整手段の酸の注入量を制御する監視制御手段とを有するものである。
【００１７】
また、生物反応槽の前段に軟水化手段を設け、生物反応槽の前段で軟水化処理を行い、膜分離を行う時点での硬度を低減し、かつ残留する硬度成分の化合物の膜が設置された槽内で再析出するのを抑制し、ファウリングをより低減するものである。
【００１８】
また、監視制御手段が、上水の流量，再生水の流量を計測し、予め設定した流入パターンを用いて反応槽内の水質を予測し、予測値を用いて硬度成分の溶解性を算出し、ｐＨ調整手段の注入量を制御するものである。
【００１９】
また、再生水と、上水を利用する施設から生じる廃水を混合させて軟水化して、軟水化手段の負荷軽減および装置の小型化を図るものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の廃水処理システムによれば、膜分離活性汚泥法による汚水処理において、硬度が原因のファウリングを抑制するため、膜の薬液洗浄回数を低減し、膜のメンテナンス性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施例１から実施例５を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
本発明の廃水処理システムの実施例１を図１により説明する。
【００２３】
図１に示すように、浄水場等、外部から供給される上水は、上水貯槽１３に蓄えられ、蓄えられた上水は、上水貯槽１３に接続された上水利用施設１２での上水の使用量に応じて供給される。上水利用施設１２には、廃水処理システム１００が接続されている。ここで、上水利用施設１２は、風呂，洗面，厨房のことである。
【００２４】
廃水処理システム１００は、スクリーン２が浸漬された前処理・調整槽１と、前処理・調整槽１に接続されたポンプ３ａと、ポンプ３ａに接続され活性汚泥により汚水中の有機物を分解，除去する生物反応槽４と、生物反応槽４に隣接して設けられ、複数の膜ユニット９が浸漬された膜分離槽５と、膜分離槽５に設置されたｐＨを計測するセンサ２０ａと、センサ２０ａからの信号を入力し、膜分離槽５に酸溶液を注入する酸注入装置１１の酸溶液注入量をコントロールする監視制御装置１０と、生物反応槽４及び膜分離槽５内に設置され、バルブ７を介してブロワ８から供給される空気を散気する散気装置６で構成される。
【００２５】
廃水処理システム１００の膜分離槽５には、複数の膜ユニット９が浸漬されており、膜ユニット９にはポンプ３ｂが、ポンプ３ｂには再生水貯槽１４に接続され、ポンプ３ｂにより膜ユニット９で活性汚泥，ＳＳ，細菌等が分離された再生水が再生水貯槽１４に送られる。再生水貯槽１４には消毒剤供給装置１５が接続され、次亜鉛素酸ナトリウムが供給されるようになっている。再生水貯槽１４の再生水は、トイレ，散水施設，修景用水供給の施設などである再生水利用施設１６に供給される。ここで、修景用水とは、池，堀，せせらぎ，噴水，壁泉等のアメニティ利用に供給される水のことである。
【００２６】
浄水場等、外部から供給される上水は、上水貯槽１３に蓄えられ、上水利用施設１２での上水の使用量に応じて供給される。上水利用施設１２から排出される汚水の一部は下水に放流され、残りは前処理・調整槽１に流下し、スクリーン２によって比較的大きな固形物が分離される。固形物が分離された汚水は、ポンプ３ａにより生物反応槽４へ送られ、生物反応槽４で、活性汚泥により汚水中の有機物が分解，除去される。処理された汚水は一部の活性汚泥とともに膜分離槽５に流入する。
【００２７】
膜分離槽５では、汚水はポンプ３ｂにより吸引され、膜ユニット９によって活性汚泥，ＳＳ，細菌類等が分離され、再生水貯槽１４に蓄えられる。ブロワ８から供給される空気の一部は散気装置６によって膜ユニット９の表面に供給され、気泡および空気の上昇によって生じる汚水の流れによって生じるせん断力によって、膜表面に付着する活性汚泥や
ＳＳ等が膜表面から除去される。これにより、膜面の閉塞を防止している。
【００２８】
再生水貯槽１４には消毒剤供給装置１５から次亜塩素酸ナトリウムが供給され、再生水の消毒がなされる。再生水利用施設１６での再生水の使用量に応じて、再生水貯槽１４から再生水が供給される。再生水利用施設１６で使用された再生水は下水へ放流される。
【００２９】
膜分離槽５に設置されたｐＨ計により汚水のｐＨが測定され、この測定結果は監視制御装置１０に送られる。監視制御装置１０では、ｐＨの計測データを用い、酸注入装置１１により酸溶液の注入量をコントロールする。酸注入装置１１から注入する酸の種類は特に限定されないが、再生水の溶解性物質濃度を低減するためには、生物処理で分解される有機酸が望ましい。
【００３０】
硬度由来でファウリングの原因となるスケールの主成分はカルシウムの炭酸塩である。炭酸塩は数１に示す反応で溶解する。
【００３１】
【数１】
2008149226.tif 000003
【００３２】
数１の反応式から、Ｈ+ 濃度が高いほど平衡は右にずれることが分る。つまり、ｐＨが低いほどＣａＣＯ3 の析出は抑制されることになる。そのため、監視制御装置１０では、センサ２０ａのｐＨ値を計測し、取得した実測値と設定値との差を計算し、差に比例して注入量の調整を行う。この注入量の制御には、ＰＩ制御等の一般的な制御方法を採用することができる。
【００３３】
このように、処理水をろ過するための膜が設置された槽内の水質を計測し、槽内のｐＨを調整しているので、膜が設置された槽内での硬度成分の化合物が析出するのを抑制し、ファウリングの発生を低減できる。
【実施例２】
【００３４】
本発明の実施例２を図２から図４により説明する。図２は、本実施例の廃水処理システムを示す構成図で、実施例１と同様に、前処理・調整槽３１，生物反応槽４，膜分離槽５で構成されている。
【００３５】
本実施例では、前処理・調整槽３１の後段に、監視制御装置１０の信号により制御され、アルカリ剤注入装置２１からの水酸化ナトリウムを注入する部分が設けられ、回転翼で攪拌されるようになっている。又、前処理・調整槽３１の後段の出口側に、水酸化ナトリウムを加えることによる晶析処理後のｐＨを測定するセンサ２０ｂが設けられている。
【００３６】
監視制御装置１０の信号により制御され、ポンプ３ａと生物反応槽４を接続する配管に酸を注入する酸注入装置１１が設けられ、酸注入部と生物反応槽４との間の配管にはｐＨを測定するセンサ２０ｃが設けられている。膜分離槽５に設置されたセンサ２０ｄでは、水温，ｐＨおよびアルカリ度を測定するようになっている。
【００３７】
上水貯槽１３に蓄えられた上水は、上水利用施設１２での上水の使用量に応じて供給される。上水利用施設１２から排出される汚水の一部は下水に放流され、残りは前処理・調整槽１に流下し、スクリーン２によって比較的大きな固形物が分離される。
【００３８】
前処理・調整槽１の後段では、アルカリ剤注入装置２１から水酸化ナトリウムが注入され、晶析により硬度成分が除去されてアルカリ性となる。センサ２０ｂにより晶析処理後のｐＨが測定され、測定結果は監視制御装置１０へ送られ、アルカリ剤の注入量の制御にフィードバックされ、槽内のｐＨをアルカリ性（ｐＨ９〜１１程度）に調整する。この調整により、数１の反応式は右向きに反応が進み、主な硬度成分のカルシウムを炭酸カルシウムとして析出させる。このとき、アルカリ剤が十分混合し、かつ炭酸カルシウムの結晶成長を促すため、流入水を仕切り板の下部に設けられた連通穴から流入させ、回転翼により槽内を撹拌している。沈降した析出物は前処理・調整槽１の下部から定期的に引き抜き、下水等の適当な処理施設へと放流する。
【００３９】
晶析処理後の汚水には、酸注入装置１１から酸が注入され、生物処理に適切で、設定されたカルシウムの溶解度が得られる水質条件となるように汚水のｐＨが調整される。酸注入装置１１からの酸注入量は、ｐＨ調整槽出口のセンサ２０ｃと、膜ろ過処理水の水質を測定するセンサ２ｄによって決定する。
【００４０】
図３を用いて、アルカリおよび酸の注入制御フローをより詳細に説明する。この注入制御の頻度は、流入水の水質や再生水使用量の日変動を考慮し、少なくとも１時間程度毎に実施することが望ましいが、適宜設定してよい。
【００４１】
ステップＳ２０１で、センサ２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの実測値を取り込む。ステップ
Ｓ２０２で、取り込んだ実測値が異常でないかを診断する。例えば、前回の実測値と比較して設定された割合以上の差異があった場合は、再度実測値の読み込み処理を行う。
【００４２】
ステップＳ２０３で、センサ２０ｂ，２０ｃ，２０ｄのそれぞれの設置場所において満足するべき条件となる設定値を読み込む。前処理・調整槽１内のセンサ２０ｂでは、晶析の条件として、炭酸カルシウムを析出させ汚水中の硬度を十分に低減できるｐＨの下限値を設定する。前処理・調整槽３１出口のセンサ２０ｃでは、生物反応槽４において微生物が良好に活動できるｐＨの範囲を設定する。膜分離槽５出口のセンサ２０ｄでは、ファウリングを抑制するために必要なＣａ2+濃度の下限値を設定する。
【００４３】
ステップＳ２０４では、アルカリ剤の注入量制御のため、設定値と実測値とを比較し、実測値と設定値の差を算出し、ステップＳ２０５では、算出した差の値から注入量の増減量を算出する。
【００４４】
ステップＳ２１１では、酸剤の注入量制御のため、設定値とセンサ２０ｃのｐＨの実測値とを比較する。
【００４５】
ステップＳ２１２で、ｐＨの範囲は、硬度の主成分であるカルシウムの炭酸塩の溶解度に関する評価指標を用いて、設定値を満足するｐＨの値を算出して決める。本実施例では、評価指標にランゲリア指数を用いる。ランゲリア指数の定義式は、数２であり、炭酸カルシウムが数１に示す平衡状態にあるときのｐＨと水の実際のｐＨとの差である。この指標が０より大きい時は炭酸カルシウムが析出し、０未満の場合は炭酸カルシウムが溶解する。
【００４６】
【数２】
2008149226.tif 000004
【００４７】
ここで、〔Ｃａ2+〕はカルシウムイオン量（ｍｅ／Ｌ）、〔Ａｌｋ〕は総アルカリ度
（ｍｅ／Ｌ）、Ｓは溶解性物質濃度に関する補正項である。
【００４８】
本実施例では、水温，アルカリ度の実測値、目標とするカルシウムイオン量の設定値、Ｓ＝０.２ を用いて、ランゲリア指数が０未満となるｐＨを算出する。補正項Ｓは溶解性物質濃度に依存するが、溶解性物質濃度に対する感度が低いこと、汚水中の溶解性物質濃度が常時高レベルであると推測できることから、一定値を用いている。
【００４９】
図４にｐＨとランゲリア指数の相関の一例を示す。この例の計算条件は、Ｃａ2+＝５０mg／Ｌ，Ａｌｋ＝１００mg／Ｌ，Ｔ＝２５℃，Ｓ＝０.２ である。この条件で満足するべきｐＨの範囲は、ｐＨ＜７.８１ となる。
【００５０】
ステップＳ２１３で、ランゲリア指数から評価したｐＨと実際のｐＨとを比較する。そして、ステップＳ２１４では、ステップＳ２１１の比較結果とステップＳ２１３の比較結果から酸の注入量を算出する。注入量の制御は、実施例１と同様、ＰＩ制御等の一般的な制御方法も適用することができる。
【００５１】
本実施例では炭酸カルシウムの析出の指標としてランゲリア指数を用いたが、これ以外にも、Ryzner の安定度指数，Momentary Excess，Driving force Index，侵食性指数，炭酸カルシウムスケール生成能などの他の指標を用いることもできる。
【００５２】
Ryznerの安定度指数ＲＩは数３で示され、ＲＩが７以上では炭酸カルシウムのスケール保護皮膜は発達しない。
【００５３】
【数３】
2008149226.tif 000005
【００５４】
Momentary Excessの安定度指数ＭＥは数４で示され、ＭＥが０より大でスケールは生成しない。
【００５５】
【数４】
2008149226.tif 000006
【００５６】
Driving force Indexの安定度指数ＤＦＩは数５で示され、ＤＦＩが１より小でスケールが溶解する。
【００５７】
【数５】
2008149226.tif 000007
【００５８】
炭酸カルシウムスケール生成能の安定度指数ＣＣＰＰ（Calcium Carbonate 
Precipitation Potential）は数６で示され、ＣＣＰＰが０未満で未飽和となる。
【００５９】
【数６】
2008149226.tif 000008
【００６０】
生物反応槽４以降の生物処理，膜分離処理および再生水の利用に関しては実施例１と同様である。
【００６１】
このように、生物反応槽の前段で軟水化処理を行い、膜分離を行う時点での硬度を低減し、かつ残留する硬度成分の化合物の膜が設置された槽内で再析出するのを抑制し、ファウリングをより低減させることができる。
【実施例３】
【００６２】
本発明の実施例３を図５により説明する。図５は、本実施例の廃水処理システムの構成図である。
【００６３】
本実施例は、図２に示す実施例と同様に構成されているが、本実施例では、センサ20ｂが設けられていなく、前処理・調整槽４１の後段には流動床のイオン交換塔が設けられ、監視制御装置１０の信号により制御され、ＮａＣｌ溶液等の脱着液を前処理・調整槽４１のイオン交換塔に供給する脱着液槽４２と、監視制御装置１０の信号により、再生水貯槽１４からの再生水を前処理・調整槽４１のイオン交換塔に供給，遮断するとバルブ４３が設けられている。
【００６４】
上水貯槽１３に蓄えられた上水は、上水利用施設１２での上水の使用量に応じて供給される。上水利用施設１２から排出される汚水の一部は前処理・調整槽４１に流下し、スクリーン２によって比較的大きな固形物が分離される。前処理・調整槽４１の後段は流動床のイオン交換塔となっており、陽イオン交換樹脂により硬度成分を除去する構成になっている。
【００６５】
流動床のイオン交換塔のイオン交換処理は、樹脂の交換容量と流入水質および処理水量から、吸着したＣａ2+等を定期的に脱着する。脱着は、前処理・調整槽４１のゲートを閉じ、汚水の流入を停止させた後、脱着液槽４２からＮａＣｌ溶液等の脱着液を供給する。使用した脱着液は下水へと放流する。続いて、バルブ４３を開き、再生水貯槽１４から再生水を供給し、イオン交換樹脂を洗浄する。
【００６６】
イオン交換処理により軟化した汚水は、ポンプ３ａにより生物反応槽４へ移送する。このとき、センサ２０ｃ，２０ｄの測定結果を用いて、実施例２の場合と同様に、酸の注入量を算出し、汚水のｐＨを調整する。生物反応槽４以降の生物処理，膜分離処理および再生水の利用に関しては実施例２と同様である。
【００６７】
本実施例では、晶析法以外の軟化処理方法としてイオン交換法の例を示したが、これ以外にイオン交換膜等の透析膜を用いた電気透析，電解透析および拡散透析によって軟化処理を行ってもよい。イオン交換膜を用いた電解透析では、汚水とＮａＣｌ溶液を隣り合うように交互に供給し、アノード側の極液にＮａＣｌ溶液，カソード側の極液に水を用いれば、隔膜法による次亜塩素酸ナトリウム製造が可能となり、再生水の消毒に用いることができる。
【００６８】
このように、生物反応槽の前段で軟水化処理を行い、膜分離を行う時点での硬度を低減し、かつ残留する硬度成分の化合物の膜が設置された槽内で再析出するのを抑制し、ファウリングをより低減させることができる。
【００６９】
又、硬度成分の溶解性の指標としてランゲリア指数を用いているので、ｐＨと硬度成分の溶解性の関係だけでなく、汚水中の他の成分の影響を考慮した水質管理となるため、ファウリングをより低減させることができる。
【実施例４】
【００７０】
本発明の実施例４を図６，図７により説明する。図６は、本実施例の廃水処理システムの構成図である。
【００７１】
本実施例は、図２に示す実施例と同様に構成されているが、本実施例では、センサ20ｂ，２０ｃ，２０ｄが設けられていなく、上水貯槽１３と上水利用施設１２を接続する配管に上水使用量を計測するためのセンサ２０ｅと、再生水貯槽１４と再生水利用施設１６を接続する配管に再生水の使用量を計測するためのセンサ２０ｆが設けられ、センサ２０ｅとセンサ２０ｆの信号は、監視制御装置１０にフィードバックされるようになっている。
【００７２】
上水貯槽１３に蓄えられた上水は、上水利用施設１２での上水の使用量に応じて供給される。このときセンサ２０ｅにより、上水使用量が測定され、測定結果が監視制御装置
１０へ送られる。汚水は前処理・調整槽３１に流下した後、上述したように、スクリーン２と晶析処理を経て、生物反応槽４に供給される。この間、晶析処理のためにアルカリ剤が、ｐＨの調整のために酸が注入される。
【００７３】
生物反応槽４以降の生物処理，膜分離処理および再生水の利用は実施例１と同様に行われる。再生水の使用量はセンサ２０ｆにより測定され、測定結果が監視制御装置１０へ送られる。
【００７４】
監視制御装置１０は、上水と再生水の使用量および予め設定した汚水水質の日変動パターンと、晶析処理および膜分離槽５における水質の目標値を用いて、アルカリ剤注入装置２１と酸注入装置１１に制御信号を送信し、アルカリ剤と酸の注入量をそれぞれ制御する。
【００７５】
図７に監視制御装置１０の制御フローを示す。アルカリ剤と酸の注入の頻度は、流入水の水質や再生水使用量の日変動を考慮して、例えば１時間毎の頻度で実施することが望ましいが、この頻度は適宜変更できる。
【００７６】
ステップＳ３０１では、監視制御装置１０に予め入力されている前処理・調整槽３１への流入水質の日変動パターンを取得する。水質項目はｐＨ，アルカリ度，硬度，水温である。流入水質の日変動パターンは、廃液処理システムが設置されている施設の用途に依存する他、平日か休日等にも依存する。そのため、それぞれのパターンを記録しておき、適宜呼び出しが可能になっている。
【００７７】
ステップＳ３０２で、経時変化する上水および再生水の使用量を取得する。使用量は、前処理・調整槽３１の容量を用い、汚水の晶析処理に入る時点での水質を計算するため、上水および再生水の使用量については、少なくとも滞留時間以上の期間に渡っての過去のデータを取得する。ステップＳ３０３で、再生水製造計画水量を取得する。
【００７８】
ステップＳ３０４で、取得データを用いて、晶析処理の入口におけるアルカリ度，硬度，ｐＨおよび流入水量を求める。濃度の評価には、実際の前処理・調整槽３１の形状や滞留時間を考慮して、押出し流れや混合槽モデルを用いることができる。
【００７９】
ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４の情報を用いて、晶析処理を適切なｐＨで行うために必要なアルカリ剤の注入量を求める。
【００８０】
ステップＳ３０６では、晶析によるアルカリ度の低下、生物処理におけるｐＨの変化を考慮するための評価を行う。晶析では、ＣａＣＯ3 が沈殿として除去されるため、晶析処理後のアルカリ度を考慮する。一方、活性汚泥による生物処理では、アンモニア性窒素の硝化によるｐＨの低下、すなわちアルカリ度の消費や脱窒によるｐＨの上昇が生じる。そのため、生物反応槽で実施する処理プロセスが、硝化や脱窒を行うプロセスになっているかを考慮して、ｐＨの変化量を補正する。
【００８１】
ステップＳ３０７では、アルカリ度とｐＨの補正値，処理水量，水温の変動パターン，ＣａＣＯ3 の溶解度に関する評価指標の目標値を用いて、条件を満足するｐＨの範囲を評価し、条件を満足するｐＨの範囲とするために必要な酸の注入量を求める。評価指標としてはランゲリア指数など、実施例２で説明した指標を用いる。
【００８２】
本実施例では流入水のアルカリ度や硬度等の日変動パターンを考慮した制御を行ったが、これらの水質項目の変動が小さい場合、これらを一定と見なして、他の必要なパラメータの変動パターンと上水，再生水の使用量を用いて、より簡易に薬液の注入率を設定することもできる。
【００８３】
このように、流入原水の水質，水量に関して予め設定した流入パターンを用いて反応槽内の水質を予測し、予測値を用いて硬度成分の溶解性を算出てｐＨ調整を行っているので、廃水処理システムで使用するモニタリング機器数を低減でき、ファウリングの抑制に加えて、システム全体の維持管理をより簡易にすることができる。
【実施例５】
【００８４】
本発明の実施例５を図８から図１０により説明する。図８は、本実施例の廃水処理システムの構成図である。
【００８５】
本実施例は、図６に示す実施例と同様に構成されているが、本実施例では、前処理・調整槽３１の後段の出口側に、水酸化ナトリウムを加えることによる晶析処理後のｐＨを測定するセンサ２０ｂと、酸注入部と生物反応槽４との間の配管に、ｐＨを測定するセンサ２０ｃと、膜分離槽５にセンサ２０ｄでは、水温，ｐＨおよびアルカリ度を測定するセンサ２０ｄとが設けられ、それぞれのセンサ２０ｂ，２０ｃ，２０ｄの信号が監視制御装置１０にフィードバックされるようになっている。再生水利用施設１６は、上水利用施設
１２の下流側の配管と接続されている。
【００８６】
上水利用施設１２および再生水利用施設１６で使用され、排出された汚水は前処理・調整槽３１へ流下する。上水および再生水の使用量はセンサ２０ｅとセンサ２０ｆによりそれぞれ測定され、測定結果は監視制御装置１０へ送られる。
【００８７】
汚水は前処理・調整槽３１に流下後、スクリーン２と晶析処理を経て、生物反応槽４に供給される。この間、晶析処理のためにアルカリ剤が、ｐＨの調整のために酸が注入される。生物反応槽４以降の生物処理，膜分離処理および再生水の利用に関しては実施例１と同様に行なわれる。
【００８８】
監視制御装置１０は、上水と再生水の使用量，晶析処理および膜分離槽５における水質の目標値を用いて、アルカリ剤注入装置２１と酸注入装置１１に制御信号を送信してアルカリ剤と酸の注入量をそれぞれ制御する。
【００８９】
図９に監視制御装置１０の制御フローを示す。アルカリ剤と酸の注入の頻度は、流入水の水質や再生水使用量の日変動を考慮して、例えば１時間毎の頻度で実施することが望ましいが、この頻度は適宜変更できる。
【００９０】
ステップＳ４０１で、センサ２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの実測値を取り込む。ステップＳ４０２で、取り込んだ値が異常でないかを診断する。ステップＳ４０３で、センサ２０ｃとセンサ２０ｄのそれぞれの設置場所において満足するべき条件である設定値を読み込む。
【００９１】
ステップＳ４０４で、上水比率を算出する。上水比率とは、晶析処理された後に、新たに再生水に添加された上水を加味した汚水の割合と定義する。上水は新たに外部から供給されるものであり、硬度の原因となる。一方、再生水は軟水化処理がなされており、上水に比べて硬度が低い。そのため、定期的な晶析処理を１サイクルと考えると、晶析処理直後が最も上水比率は低く、硬度も低い。上水，再生水の使用に伴い上水比率は上昇し、硬度が徐々に上昇する。
【００９２】
ステップＳ４０５で、上水比率であるＲ値（Ratio 値の略）に応じた晶析条件を設定する。Ｒ値が設定値より小さい場合は晶析処理を行わず、膜分離槽５のｐＨ調整のための酸注入を実施する。一方、Ｒ値が設定値以上の場合、晶析処理を行うために、図１０に示すように前処理・調整槽３１の出口のｐＨを十分高い値に設定する。
【００９３】
アルカリ剤の注入に関しては、ステップＳ４０６〜ステップＳ４０８の処理を、酸剤の注入に関してはステップＳ４１１〜ステップＳ４１５の処理を実施する。
【００９４】
このように、再生水と、上水を利用する施設から生じる廃水の混合水を軟水化しているので、ファウリングの抑制の他に、再生率が比較的高いサイトにおいては、軟水化手段の負荷軽減および装置の小型化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
以上の実施形態によれば、膜分離活性汚泥法等の膜を用いた再生水製造施設において、硬度が原因で生じるファウリングを抑制できる装置構成としているため、膜の薬液洗浄回数を低減し、膜のメンテナンス性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施例１である廃水処理システムの装置構成図である。
【図２】本発明の実施例２である廃水処理システムの装置構成図である。
【図３】監視制御装置の処理フローの一例を示す流れ図である。
【図４】膜分離槽内の水質条件の評価例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施例３の廃水処理システムの装置構成図である。
【図６】本発明の実施例４の廃水処理システムの装置構成図である。
【図７】監視制御装置の処理フローの一例を示す流れ図である。
【図８】本発明の実施例５の廃水処理システムの装置構成図である。
【図９】監視制御装置の処理フローの一例を示す流れ図である。
【図１０】晶析槽の水質条件の設定方法の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００９７】
１，３１，４１  前処理・調整槽
２  スクリーン
３ａ，３ｂ  ポンプ
４  生物反応槽
５  膜分離槽
６  散気装置
７，４３  バルブ
８  ブロワ
９  膜ユニット
１０  監視制御装置
１１  酸注入装置
１２  上水利用施設
１３  上水貯槽
１４  再生水貯槽
１５  消毒剤供給装置
１６  再生水利用施設
１９  気泡
２０ａ〜２０ｆ  センサ
２１  アルカリ剤注入装置
４２  脱着液槽
１００  廃水処理システム
【図１】
2008149226.tif 000009
【図２】
2008149226.tif 000010
【図３】
2008149226.tif 000011
【図４】
2008149226.tif 000012
【図５】
2008149226.tif 000013
【図６】
2008149226.tif 000014
【図７】
2008149226.tif 000015
【図８】
2008149226.tif 000016
【図９】
2008149226.tif 000017
【図１０】
2008149226.tif 000018