(57)【要約】【課題】  膜分離活性汚泥処理と逆浸透膜による逆浸透処理とを組み合わせた水処理方法において、逆浸透膜の表面に微生物が増殖や付着し、さらに有機物の吸着することにより引き起こされる、逆浸透膜の透過性能や分離性能の低下を、有効に防止する方法を提供する。【解決手段】  被処理水を生物処理槽３内で活性汚泥処理し、該活性汚泥処理した水を前記生物処理槽内で膜分離処理する工程、および、該膜分離処理後の水を逆浸透膜を用いて逆浸透処理する工程８を有してなる水処理方法において、前記生物処理槽内に凝集剤を添加すると共に、前記膜分離処理をする工程の後であって前記逆浸透処理をする工程の前に、還元剤を添加する。その後であって前記逆浸透処理する工程の前に、さらに、キレート剤を添加する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を生物処理槽内で活性汚泥処理し、該活性汚泥処理した水を前記生物処理槽内で膜分離処理する工程、および、該膜分離処理後の水を逆浸透膜を用いて逆浸透処理する工程を有してなる水処理方法において、前記生物処理槽内に凝集剤を添加すると共に、前記膜分離処理をする工程の後であって前記逆浸透処理をする工程の前に、還元剤を添加することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記還元剤の添加の後であって前記逆浸透処理する工程の前に、さらに、キレート剤を添加することを特徴とする、請求項１に記載の水処理方法。
【請求項３】
前記生物処理槽内に添加する凝集剤が鉄系の凝集剤であることを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記逆浸透処理する工程の前に添加される還元剤が、硫黄系還元剤、アスコルビン酸類似化合物から選ばれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項５】
前記逆浸透処理で使用される逆浸透膜が、酢酸セルロース非対称膜、ポリアミド非対称膜、およびポリアミド複合膜からなる群から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項６】
生物処理槽と該生物処理槽内に浸漬設置されたろ過膜とを含む生物処理・膜分離装置、および、逆浸透膜による逆浸透装置が設置された水処理装置であって、前記生物処理槽内に凝集剤を添加する凝集剤添加装置と、前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に還元剤を添加する還元剤添加装置が設置されていることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水等の汚水を、活性汚泥処理をし、膜分離処理をした後、さらに逆浸透膜により逆浸透処理をする水処理方法および水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
古くから、下水等の汚水は活性汚泥法を中心とした微生物による処理が行われている。また環境保全上の観点から処理水について高い水質が要求される場合は、生物処理のみでは処理できない成分を除去するため、生物処理後に凝集沈殿、砂ろ過、オゾン処理等の、いわゆる高度処理が行われている。
【０００３】
また近年では、通常の活性汚泥法における最終沈殿池の代わりに精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜を使用する、膜分離活性汚泥法が開発され普及しつつある。膜分離活性汚泥法とは、通常の活性汚泥法の最終沈殿池の代わりに分離膜を用いる処理方法で、(1)生物反応槽内の生物量（一般にＭＬＳＳ（槽内の混合液中の活性汚泥などの懸濁物質の量）で表される）を高く保ち設置面積を小さくすることができ、(2)処理水にＳＳ（水中に懸濁している物質）が流出することがなく清澄な処理水を得ることができる等の利点がある。
【０００４】
さらに、近年の水需要の増加に伴って、膜分離活性汚泥法を用いて処理された処理水を、逆浸透膜等を用いて膜分離処理を行い、得られた水を再生水として利用する提案もなされている（例えば、特許文献１参照）。当該方法を用いることにより、きわめて高い水質の再生水を得ることができるとされているため、水不足の地域等で利用が検討されている。
【０００５】
しかしながら、この膜分離活性汚泥法と逆浸透膜を用いた膜分離処理法を組み合わせた処理法においては、逆浸透膜の被処理水として、膜分離活性汚泥法を用いて処理された処理水が供給されるので、この水中に含まれる有機成分や無機成分が逆浸透膜を詰まらせる、いわゆるファウリングの問題が生じる。特に、膜分離活性汚泥法で処理しきれずに透過した被処理水中に含まれる微量有機物により引き起こされるケミカルファウリングや、逆浸透膜上にバイオフィルムが形成されファウリングを引き起こす、いわゆるバイオファウリングが実際のプラントの運転において最も厄介な問題となっている。
【０００６】
バイオファウリングを抑制する方法として、被処理水に少量の塩素を添加する方法が一般的に用いられている。塩素を添加する際には、直接塩素と逆浸透膜表面が接触すると、塩素の酸化力または塩素との反応によって生じる酸化性物質（オキシダント）によって逆浸透膜が酸化劣化するため、還元剤を添加して脱塩素を行う必要がある。最近では、耐酸化剤性の比較的高い膜素材が開発されているが、その耐久性も十分なものであるとは言えない。
【０００７】
他方、海水淡水化プロセスにおいて逆浸透膜に供給する海水のｐＨを定期的に低下させることにより、微生物を殺菌する殺菌方法が提案されている（例えば、特許文献２）。しかし、この方法によっても完全にバイオファウリングを防止することはできず、さらに、中和用のアルカリも大量に必要にとなり、薬品費が大きく増加してしまう問題があった。
【０００８】
一方で、海水淡水化プロセスにおいて逆浸透膜のバイオファウリングを抑制するため、海水中の懸濁物除去用の砂ろ過器と、砂ろ過器を通過した海水中の微生物を殺菌するための紫外線殺菌装置とを具備させることが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
また、海水淡水化プロセスにおいて、海水を次亜塩素酸ナトリウムで殺菌した後に重亜硫酸ナトリウム等の還元剤で塩素を還元し、さらに重金属類を捕捉するためにキレート剤を添加することにより、安定な逆浸透膜分離ができるようにするという方法が提案されている（例えば、特許文献４）。
【００１０】
しかしながら、下排水の浄化再利用プロセス、特に膜分離活性汚泥法と逆浸透膜処理を組み合わせた下排水処理法においては、有用なファウリング抑制技術が皆無であり、有用な技術が望まれている。
【００１１】
【特許文献１】特開平４−３０５２８７号公報
【特許文献２】特開２０００−２３７５５５号公報
【特許文献３】特開２００４−２５０１８号公報
【特許文献４】特開平７−３２８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、下水等の汚水を、凝集剤を含んだ生物処理槽内で活性汚泥処理をし、次いで膜分離処理（以下、これらを併せて、適宜「膜分離活性汚泥処理」と称する。）をした後に、逆浸透膜により逆浸透処理を行う水処理方法において、膜分離活性汚泥処理された処理水中に含まれる微生物や有機物が原因で引き起こされる、逆浸透膜面上でのファウリングを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
かかる課題を解決するための本発明は、以下の構成からなる。
（１）被処理水を生物処理槽内で活性汚泥処理し、該活性汚泥処理した水を前記生物処理槽内で膜分離処理する工程、および、該膜分離処理後の水を逆浸透膜を用いて逆浸透処理する工程を有してなる水処理方法において、前記生物処理槽内に凝集剤を添加すると共に、前記膜分離処理をする工程の後であって前記逆浸透処理をする工程の前に、還元剤を添加することを特徴とする水処理方法。
（２）前記還元剤の添加の後であって前記逆浸透処理する工程の前に、さらに、キレート剤を添加することを特徴とする上記（１）に記載の水処理方法。
（３）前記生物処理槽内に添加する凝集剤が鉄系の凝集剤であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の水処理方法。
【００１４】
（４）前記逆浸透処理する工程の前に添加される還元剤が、硫黄系還元剤、アスコルビン酸類似化合物から選ばれることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の水処理方法。
（５）前記逆浸透処理で使用される逆浸透膜が、酢酸セルロース非対称膜、ポリアミド非対称膜、およびポリアミド複合膜からなる群から選ばれる少なくとも一つであることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の水処理方法。
（６）生物処理槽と該生物処理槽内に浸漬設置されたろ過膜とを含む生物処理・膜分離装置、および、逆浸透膜による逆浸透装置が設置された水処理装置であって、前記生物処理槽内に凝集剤を添加する凝集剤添加装置と、前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に還元剤を添加する還元剤添加装置が設置されていることを特徴とする水処理装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、下水等の汚水を、活性汚泥処理をし、膜分離処理をした後に、逆浸透膜により逆浸透処理を行う水処理方法および水処理装置において、膜分離活性汚泥処理された処理水中に含まれる微生物や有機物が原因で引き起こされる逆浸透膜面上でのファウリングを効果的に抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の水処理方法は、被処理水を膜分離活性汚泥処理する工程、次いで逆浸透膜を用いて逆浸透処理をする工程を有してなる水処理方法において、膜分離活性汚泥処理行程において凝集剤を添加し、その後の逆浸透処理の前で還元剤の添加を行うことを特徴とする。
【００１７】
図１に、本発明の水処理方法に用いられる、膜分離活性汚泥法と逆浸透膜を用いた膜分離処理法とを組みあわせた、被処理水（原水）を再利用するための水処理装置の概略図を示す。生物処理槽３内で活性汚泥処理された被処理水をろ過してろ過水を得るためのろ過膜２と、該ろ過膜２を被処理水に浸漬設置させるための生物処理槽３と、ろ過膜２により被処理水をろ過して得られたろ過水を貯留するろ過水槽４と、凝集剤を生物処理槽に添加するためのポンプ５と凝集剤を保管しておく凝集剤タンク６と、ろ過水槽４からろ過水を取り出して加圧するポンプ７と、加圧されたろ過水を逆浸透処理する逆浸透膜７と、ろ過水に還元剤を注入するためのポンプ９と還元剤を保管しておく還元剤タンク１０からなる。
【００１８】
以下では、本発明の水処理方法の実施態様を示す処理フローについて概説する。
【００１９】
まず、被処理水１が生物処理槽３内に供給され、この被処理水は生物処理槽３内で活性汚泥処理される。生物処理槽３内に導入する活性汚泥は、排水処理等に一般に利用されるものであり、種汚泥としては他の排水処理施設の引き抜き汚泥などが通常使用される。また、膜分離活性汚泥法では、汚泥濃度として２，０００ｍｇ／Ｌ〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度で運転される。活性汚泥法は、微生物が排水中の汚濁成分を餌として利用することにより、水の浄化を可能とするものである。被処理水の生物処理槽３内での滞留時間は通常１時間〜２４時間であるが、被処理水性状に応じて最適なものを採択するのがよい。
【００２０】
次に、生物処理槽３内で活性汚泥処理された水はろ過膜２によりろ過される。ろ過された水はろ過水槽４に貯えられる。
【００２１】
ここで、ろ過膜２は、ろ過膜の取り扱い性や物理的耐久性を向上させるために、例えば、フレームの両面にろ過水流路材を挟んだ上にろ過膜を接着した平膜エレメント構造をしていることが望ましい。ろ過膜２の構造は特に限定されるものではなく、中空糸膜を用いたエレメントであっても構わないが、平膜エレメント構造は、膜面に平行な流速を与えた場合の剪断力による汚れの除去効果が高いことから、本発明に適している。なお、平膜エレメント構造には、平膜がスパイラル状に巻かれた回転平膜構造も含まれる。
【００２２】
ろ過膜２の膜構造としては、多孔質膜や、多孔質膜に機能層を複合化した複合膜などが挙げられるが、特に限定されるものではない。これらの膜の具体例としては、ポリアクリロニトリル多孔質膜、ポリイミド多孔質膜、ポリエーテルスルホン多孔質膜、ポリフェニレンスルフィドスルホン多孔質膜、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜、ポリフッ化ビニリデン多孔質膜、ポリプロピレン多孔質膜、ポリエチレン多孔質膜等の多孔質膜などが挙げられるが、ポリフッ化ビニリデン多孔質膜やポリテトラフルオロエチレン多孔質膜は耐薬品性が高いため、特に好ましい。さらに、これら多孔質膜に機能層として架橋型シリコーン、ポリブタジエン、ポリアクリロニトリルブタジエン、エチレンプロピレンラバー、ネオプレンゴム等のゴム状高分子を複合化した複合膜も、ろ過膜２として用いることができる。
【００２３】
生物処理槽３は、被処理水を貯え、ろ過膜２を被処理水に浸漬することができれば特に制限されるものではなく、コンクリート槽、繊維強化プラスチック槽などが好ましく用いられる。また、処理槽３の内部が複数に分割されていてもかまわないし、複数に分割されている槽のうち一部を、ろ過膜２を浸漬する槽として、他方を脱窒槽として利用し、被処理水を互いに分割されている槽間で循環されるようにしていてもよい。
【００２４】
ろ過水槽４は、ろ過水を貯留することができれば特に制限されるものではなく、コンクリート槽、繊維強化プラスチック槽などが好ましく用いられる。また、被処理水をろ過膜２でろ過するために、ろ過膜２とろ過水槽４との間にポンプ等を設けていてもかまわないし、水頭圧力差をかけるために、ろ過水槽４内のろ過水液面が、処理槽３内の被処理水液面よりも低くなるようにしていてもかまわない。
【００２５】
凝集剤添加装置は、凝集剤を貯蔵する凝集剤タンク６と、凝集剤を生物処理層３へと送液するためのポンプ５を備えている。活性汚泥に凝集剤を添加することにより、活性汚泥自体の凝集性が改善されフロック化しやすくなり、結果としてろ過性能が向上する。また、ろ過膜２における差圧の上昇が抑えられるため、ろ過膜の薬品洗浄の頻度を減らすことが可能となり、洗浄薬品コストの低減につながる。さらに、被処理水中に含まれるリン等の含有物を除去できる割合（除去率）を向上させることができるので、ろ過水の水質改善が図れる。
【００２６】
なお生物処理槽３に添加する凝集剤としては特に限定するものではないが、無機系凝集剤、有機系凝集剤などがあげられる。無機系凝集剤としては塩化第二鉄、硫酸バンド、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）等があげられ、有機系凝集剤としてはアニオン系、カチオン系、ノニオン系などの凝集剤が挙げられる。凝集剤の濃度として、被処理水に対して１ｍｇ／Ｌ〜１０００ｍｇ／Ｌ程度であり、最適な注入量は、被処理水中のリン濃度や、活性汚泥の汚泥性状により決定するのがよいが、特に制限するものではない。ここでは、膜分離活性汚泥法における生物処理槽に凝集剤を添加することから、鉄系（硫酸第一鉄、硫酸第二鉄や塩化第二鉄など）の凝集剤のように微生物に対して阻害を示さないものが望ましい。凝集剤の注入率は、被処理水の溶解性全リン濃度、凝集剤添加モル比および設計水量から算出すればよい。なお、被処理水中に含まれる全リンのモル数は、“日本下水道協会編  下水試験方法（１９８４）“１６３〜１６６頁に記載の、酸性ペルオキソ二硫酸カリウムにより分解後、モリブデン青吸光光度法により定量することができる。
【００２７】
ポンプ７は、ろ過水の水圧を、次の逆浸透処理に必要な圧力まで加圧することができれば特に制限されるものではなく、渦巻ポンプ、ディフューザーポンプ、渦巻斜流ポンプ、斜流ポンプ、ピストンポンプ、プランジャポンプ、ダイアフラムポンプ、歯車ポンプ、スクリューポンプ、ベーンポンプ、カスケードポンプ、ジェットポンプなどを用いることができるが、逆浸透処理するために必要な圧力にまで容易に加圧できることから、渦巻ポンプ、ディフューザーポンプ、ピストンポンプ、プランジャポンプ、カスケードポンプ、ジェットポンプなどが好ましく用いられる。
【００２８】
逆浸透膜による逆浸透装置８には、ろ過水中の一部の成分、例えば溶媒を透過させ他の成分を透過させない半透性の膜（逆浸透膜）がろ過膜として配設されている。ナノフィルトレーション膜またはルースＲＯ膜なども広い意味では逆浸透膜に含まれる。その素材には、酢酸セルロースポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子素材がよく使用されている。本発明で使用される逆浸透膜は、膜構造や膜形態によらず、いずれも利用することができ、いずれも効果があるが、逆浸透膜の膜構造としては、膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称膜、非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い活性層を有する複合膜が好ましく用いられる。さらに、逆浸透膜の膜形態としては、中空糸、平膜が好ましく用いられる。かかる中空糸、平膜の膜厚は１０μｍ〜１ｍｍであることが好ましく、中空糸では、その外径は５０μｍ〜４ｍｍであることが、また、平膜が非対称膜や複合膜である場合には、ろ過機能層が、織物、編物、不織布などの基材で支持されていることが好ましい。
【００２９】
本発明において用いることができる代表的な逆浸透膜としては、例えば、酢酸セルロース非対称膜、ポリアミド非対称膜、または、ポリアミド、ポリ尿素等の活性層を有する複合膜などが挙げられる。これらの中でも、耐加水分解性、耐薬品性、耐圧性という点で、酢酸セルロース非対称膜、ポリアミド非対称膜、ポリアミド複合膜が、本発明法において有効であり、特に高塩排除率、高造水量という点で、芳香族ポリアミド複合膜が特に好ましい。
【００３０】
さらに、逆浸透膜としては、溶存有機物が膜面に付着するケミカルファウリング（化学的汚れ）や、溶存有機物を栄養源にして微生物が増殖して膜面に付着するバイオファウリング（生物的汚れ）が起こりにくい、低ファウリング逆浸透膜を用いることが好ましい。低ファウリング逆浸透膜の例としては、東レ株式会社製ＴＭＬ２０、日東電工株式会社製ＬＦ１０（膜表面の荷電を中性とし、親水性基を導入し、荷電物質の吸着や鉄コロイドなどの重金属の影響を受けにくくした膜）、Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃ社製ＬＦＣ１、ＬＦＣ３、ダウ社製ＢＷ３０−３６５ＦＲなどが挙げられる。また、ろ過水中の溶質や懸濁物質の濃度が低ければ、逆浸透膜として、２ｎｍ程度より小さい粒子や高分子を阻止する液体分離膜であるナノフィルトレーション膜を使用しても特に問題はない。
【００３１】
ろ過水に還元剤を添加するための還元剤添加装置は、還元剤を貯蔵するタンク１２と、還元剤をろ過水槽４に添加するためのポンプ１１を有する。ここで、還元剤とは、自身が酸化され、相手を還元することができる化合物のことをいう。例えば、次亜塩素酸ナトリウムを亜硫酸水素ナトリウムで還元したときには、以下の反応式により亜硫酸イオンが酸化されて硫酸イオンとなり、それと共に次亜塩素酸イオンは還元されて塩化物イオンとなる。
２ＣｌＯ−  ＋  ２ＳＯ３２−  →  ２Ｃｌ−  ＋  ２ＳＯ４２−
【００３２】
ここで、使用される還元剤は、水溶性で、還元性が大きく、逆浸透膜への影響の無いものを使用することができる。さらに、価格が安価であり、取り扱いが容易であるなどの点から、硫黄系還元剤、あるいはアスコルビン酸類似化合物が利用できる。硫黄系還元剤としては、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム等が挙げられる。アスコルビン酸類似化合物としては、アスコルビン酸、エリソルビン酸やその塩、およびその光学異性体が挙げられる。
【００３３】
生物処理槽３内の被処理液に添加した塩化第二鉄等の鉄系凝集剤は、その大部分は汚泥の凝集効果改善に寄与するが、溶解した成分の一部がろ過膜２を透過するのでろ過水中に溶存し、ろ過水槽４内に流れ出る。
【００３４】
鉄などの重金属イオンと、亜硫酸水素ナトリウム等の還元剤が反応すると、系内で強力な酸化剤が生成するため、ろ過膜処理水中に残存する微生物の殺菌や微量有機物の分解効果をさらに上げることができる。即ち、鉄イオンと亜硫酸水素ナトリウムやアスコルビン酸等の還元剤が系中に存在すると、鉄イオンが触媒となって、過酸化水素やヒドロキシラジカルのような強力な酸化剤が生成し、殺菌効果および有機物分解効果を有するようになると考えられている。
【００３５】
日本国内の飲料水における鉄イオンの水質基準値は０．３ｍｇ／ｌ以下と定められているが、上記反応によって酸化剤を生成させるためには１０〜５０ｐｐｂ程度の鉄イオン濃度があれば十分である。ろ過水中に溶存している鉄イオンの濃度が１０ｐｐｂよりも少なければ、さらに処理水タンクへ追加添加する事もできる。
【００３６】
ろ過水槽４への還元剤の添加量は、０．０１ｐｐｍ〜１．０％の間で適宜選択される。還元剤の添加量が０．０１ｐｐｍよりも少ないと微生物の殺菌や有機物を分解させるのに十分な量の酸化剤が生成しなくなってしまう。
【００３７】
ろ過水槽４内で生成した酸化剤は、一定時間滞留させることにより、殺菌効果を高めることができるので、ろ過水槽内でのろ過水の滞留時間は少なくとも１０分以上あることが好ましい。この滞留時間が短すぎるとろ過水中に含まれる微生物を殺菌するには不十分である。滞留時間は長ければ長いほうが良いが、タンクの容量、設置面積、必要生産水量等を考慮し、適宜設定すればよい。
【００３８】
また、本発明では、鉄イオンと還元剤による酸化剤の生成を止めるために、逆浸透膜に導入する前のろ過水中にキレート剤を添加することが好ましい。キレート剤を添加するためには、キレート剤を貯蔵するタンク１４と、キレート剤をろ過水槽４に送液するためのポンプ１３を有するキレート剤添加装置を設置すればよい。
【００３９】
ここで使われるキレート剤とは、特に限定されるものではなく、ポリマー系、有機系、無機系の一般的なキレート剤を用いることができる。ポリマー系キレート剤としては、例えば、ポリアクリル酸、ポリスチレンスルホン酸、無水マレイン酸（共）重合体、リグニンスルホン酸等が挙げられる。有機系キレート剤としては、アミノトリメチレンホスホン酸、ホスホノブタントリカルボン酸、ポリアミノカルボン酸、オキシカルボン酸、縮合リン酸等が挙げられる。中でも、ポリアミノカルボン酸、オキシカルボン酸、縮合リン酸が好適である。ポリアミノカルボン酸としては、ニトリロ三酢酸、エチレンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸等が好ましい。オキシカルボン酸としては、クエン酸、リンゴ酸等が好ましい。これらの塩の形態としてはナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩、アルカノールアミン塩等が挙げられる。また、縮合リン酸としては、ピロリン酸、トリポリリン酸、テトラメタリン酸、ヘキサメタリン酸、トリメタリン酸等が好ましく、塩としてはナトリウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属塩、アンモニウム塩等が挙げられる。
【００４０】
これらキレート剤の添加濃度は、逆浸透装置８へ供給される水（ろ過水）中の少なくとも鉄イオンを取り込める量であれば十分であるが、費用や反応性を考慮すると一般的には０．０１〜１００ｐｐｍであり、正確にはろ過水中に含まれる鉄イオン濃度に依存し、含有している鉄イオン濃度の５０〜１００００倍が好ましい。添加量が５０倍よりも少ないとキレート作用が十分発現しない可能性があり、１００００倍以上では、キレート剤自体が膜表面に吸着したり、水質を悪化させたりするため好ましくない。一方、本発明におけるキレート剤は、一般的に利用するよりも低い濃度で十分に効果を得ることができ、装置の運転に必要な薬品費用が少なくて済む。
【００４１】
次いで、このような処理をされたろ過水は、ポンプ７を介して逆浸透装置８へと配管を通して供給される。逆浸透装置８を透過した水は透過処理水９として取得され、再生水等の用途に利用される。一方、逆浸透装置８から出る濃縮水１０は、系外へ排出される。
【００４２】
鉄イオンと還元剤とにより生成させた酸化剤は、ろ過膜２を透過したろ過水を、逆浸透装置８に至るまでの経路途中で殺菌する機能を発揮する。しかし、この生成した酸化剤が、逆浸透膜に直接接触してしまうと、逆浸透膜表面の機能層が酸化劣化を受けてしまうので、生成させた酸化剤が逆浸透膜内に入らないようにするため、前記したように逆浸透装置８の前でキレート剤を添加することにより酸化剤の生成を阻止する。さらに、生成した酸化剤が逆浸透装置８に入らないように監視するため、逆浸透装置８の直前にＯＲＰ計を設置する事もできる。ＯＲＰ計の値が高くなり異常を示せば、逆浸透膜へのろ過水の流入をストップするか、逆浸透装置８の手前での還元剤の添加量を増やすことにより酸化剤を消去するようにし、酸化剤との接触による逆浸透膜の酸化劣化を防ぐようにすればよい。
【実施例】
【００４３】
以下では、本発明の水処理方法ないし水処理装置を、実施例を用いてさらに具体的に説明をする。なお、本発明が実施例に記載の態様に限定されるものではない。
【００４４】
本実施例では、膜分離活性汚泥処理し、次いで低圧逆浸透膜を用いた逆浸透処理する水処理方法を用い、かかる水処理方法の実施に用いた水処理装置を図２に示す。被処理水１としては農業集落排水処理場に流入する汚水を用いた。本実施例で用いた被処理水の平均水質を表１に示す。また、生物処理槽の膜分離活性汚泥処理の運転条件を表２に、その後段で行った逆浸透処理の運転条件を表３に示す。
【００４５】
【表１】
2008086849.tif 000003
【００４６】
【表２】
2008086849.tif 000004
【００４７】
【表３】
2008086849.tif 000005
【００４８】
本実施例における水処理プロセスのフローを以下で説明する。
【００４９】
生物処理槽３へと供給される被処理水１は、まず、無酸素からなる脱窒槽３１に導入される。生物処理槽３は、脱窒槽３１と好気槽３２とに分かれていて、好気槽３２内にろ過膜２と散気器とが設置されている。この槽内における生物処理は、窒素除去のため、硝化工程（好気）と脱窒工程（無酸素）により処理が進められる。後段の好気槽３２でアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）の硝化を進め、好気槽３２から前段の脱窒槽３１へ硝化液を循環し、ここで脱窒して窒素を除去するものである。以下に生物学的窒素除去について、簡単に説明する。
【００５０】
１）硝化工程
生物処理槽３内の好気槽３２では、好気状態で独立栄養細菌である亜硝酸生成細菌および硝酸生成細菌の働きにより、ＮＨ４−Ｎが硝酸性窒素（ＮＯ３−Ｎ）にまで酸化される。これを硝化反応と呼び、また、亜硝酸生成細菌や硝酸生成細菌を総称して硝化細菌と呼ぶ。硝化細菌による反応は、総括的に次のように表すことができる。
【００５１】
ＮＨ４＋  ＋  ２Ｏ２→  ＮＯ３−  ＋  Ｈ２Ｏ  ＋２Ｈ＋
この反応によって、硝化細菌の増殖のためのエネルギーが得られる。
【００５２】
２）脱窒工程
次に、以上の硝化反応により生成した硝酸性窒素ＮＯ３−−Ｎおよび亜硝酸性窒素ＮＯ２−−Ｎを含む硝化液は越流し、脱窒槽３１へ流入される。脱窒槽３１内は溶存酸素（ＤＯ）の存在しない状態であって、通性嫌気性細菌である脱窒細菌による硝酸呼吸あるいは亜硝酸呼吸による酸化態窒素の還元が起こり、ＮＯ３−−ＮやＮＯ２−−Ｎは窒素ガス（Ｎ２）にまで還元される。すなわち脱窒反応が起こる。循環量としては、被処理水量１２ｍ３／ｄａｙの２倍から３倍程度であり、本実施例では３倍量となる３６ｍ３／ｄａｙを循環した。
【００５３】
脱窒反応は、総括的に次のように表すことができる。
２ＮＯ３−  ＋  ５（Ｈ２）  →  Ｎ２  ＋  ２ＯＨ−  ＋  ４Ｈ２Ｏ
【００５４】
この反応における（Ｈ２）は、水素供与体（有機物）から与えられる。一般に脱窒反応に関与するのは有機物を水素供与体とする従属栄養細菌である。
【００５５】
脱窒槽３１の汚泥混合液は、汚泥循環ポンプ（図示なし）により循環され、好気槽３２に流入される。好気槽３２では、空気供給装置１５により送風された空気が散気器を介して曝気される。この曝気により、活性汚泥が好気状態に維持され硝化反応やＢＯＤ酸化が行われる。さらに、この空気曝気により、ろ過膜２へ付着する汚泥の付着・堆積が防止できる。
【００５６】
ここで、ろ過膜が設置された好気槽へポンプ５により凝集剤が添加される。凝集剤としては塩化第二鉄を使用し、好気槽３２内での濃度が２５ｍｇ／ｌになるように添加した。
【００５７】
次いで、好気槽３２内に設置されたろ過膜２を透過したろ過水はろ過水槽４へと送られ、ろ過水槽４内に一旦貯水される。ろ過水槽４内のろ過液中の鉄イオン濃度は０．２ｍｇ／ｌであった。ろ過水槽４へポンプ１１により還元剤が添加される。還元剤はアスコルビン酸ナトリウムを使用し、ろ過水槽４内での濃度が１０ｍｇ／ｌになるように添加した。また、ろ過水槽４内でのろ過水の滞留時間は３０分とした。
【００５８】
ろ過水槽４からの水はポンプ７の手前で、ポンプ１３によりキレート剤が添加される。キレート剤としてはエチレンジアミン四酢酸四ナトリウムを使用し、濃度が１０ｐｐｍになるように添加した。
【００５９】
キレート剤を添加された水は、ポンプ７により加圧されその後、逆浸透膜を備えた逆浸透装置８に供給した。逆浸透膜を透過して取り出された処理水９は、再生水として利用し、濃縮水１０は廃水として系外へ排出した。
【００６０】
本実施例による水処理運転を１０００時間継続したところ、逆浸透膜での圧力は初期に比べほとんど変化しなかった。本発明法の条件で凝集剤、還元剤及びキレート剤を添加したことにより、ファウリングによる逆浸透膜性能低下が抑制され、安定した運転が達成できた。
【００６１】
［比較例１］
還元剤とキレート剤を添加しなかった以外は、実施例１と同じ条件で水処理を行った。１０００時間の運転により、逆浸透膜での圧力は初期に比べて約４０％低下し、ファウリングによる逆浸透膜性能低下がみられた。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によると、膜分離活性汚泥処理と逆浸透処理とを組み合わせた水処理方法において、逆浸透膜表面上での微生物の増殖や付着、および有機物の逆浸透膜面上への吸着などにより生じる逆浸透膜の透過性能や分離性能の低下（いわゆるファウリング）を抑制することができるので、本発明は、下排水を膜分離活性汚泥処理し逆浸透膜で処理して再生水を製造するプロセスへ好適であり、装置を稼働する上での大きな障害の１つである逆浸透膜のファウリングを抑制するために大きく奇与する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の水処理方法に用いる水処理装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の水処理方法に用いる水処理装置の他の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６４】
１：被処理水
２：ろ過膜
３：生物処理槽
３１：脱窒槽
３２：好気槽（膜分離活性汚泥槽）
４：ろ過水槽
５：ポンプ
６：凝集剤タンク
７：ポンプ
８：逆浸透膜による逆浸透装置
９：処理水
１０：濃縮水
１１：ポンプ
１２：還元剤タンク
１３：ポンプ
１４：キレート剤タンク
１５：空気供給装置
【図１】
2008086849.tif 000006
【図２】
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