(57)【要約】【課題】  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合わせた再生水の製造方法において、微生物増殖あるいは微生物およびその代謝物が、当該逆浸透膜表面に付着することなどによる、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および装置を提供する。【解決手段】  被処理水を生物処理槽内で活性汚泥処理し、該活性汚泥処理された水を前記生物処理内で膜分離処理し、その後、該膜分離処理された水を逆浸透処理する工程を有する水処理方法において、前記膜分離処理の後、かつ、前記逆浸透処理の前に、紫外線処理をする。さらに、重金属イオンおよび還元剤を添加した後、逆浸透膜処理の直前で還元剤を添加する。【選択図】  図３
2007069204.tif 000002
【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、該活性汚泥処理された水を前記生物処理槽内で膜分離処理し、その後、該膜分離処理された水を逆浸透処理する工程を有する水処理方法において、前記膜分離処理の後、かつ、前記逆浸透処理の前における被処理水に、紫外線処理をすることを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
前記膜分離処理の後、かつ、前記逆浸透処理の前における被処理水に、さらに、重金属イオンおよび還元剤を添加した後、逆浸透膜処理の直前で還元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】
前記膜分離処理の後、かつ、前記逆浸透処理の前に、さらに、オゾン処理、過酸化水素処理、塩素処理、および光酸化触媒処理からなる群から選ばれる少なくとも一つの付加的殺菌処理を行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の水処理方法。
【請求項４】
前記膜分離処理の後、かつ、前記逆浸透処理の前に、さらに、活性炭処理及び砂ろ過処理の少なくともいずれかの付加的浄化処理を行う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】
前記膜分離処理と前記逆浸透処理との間の水路途中に設けたタンク内に、重金属イオンおよび還元剤を添加することを特徴とする請求項２に記載の水処理方法。
【請求項６】
前記生物処理槽内に貯えられた活性汚泥を含む被処理水に、凝集剤を添加することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項７】
前記生物処理槽内での膜分離処理から逆浸透処理までの間における被処理水を、常に遮光された環境下におくことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水処理方法。
【請求項８】
生物処理槽、該生物処理槽内に浸漬設置されたろ過膜、および逆浸透膜が設置された水処理装置であって、該水処理装置には、前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に紫外線処理装置が設置されていることを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に位置するタンクもしくは配管に、重金属イオン添加装置、及び還元剤添加装置が連設されていることを特徴とする、請求項８に記載の水処理装置。
【請求項１０】
前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に、さらに、活性炭処理装置、オゾン処理装置、砂ろ過処理装置、過酸化水素処理装置、塩素処理装置、および光酸化触媒処理装置からなる群から選ばれる少なくとも一つの装置が設置されていることを特徴とする、請求項８又は９に記載の水処理装置。
【請求項１１】
前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に、タンクが設けられていることを特徴とする請求項９に記載の水処理装置。
【請求項１２】
前記生物処理槽内に貯えられた活性汚泥を含む被処理水に凝集剤を添加する装置が設置されていることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれかに記載の水処理装置。
【請求項１３】
汚れ物質を含む汚水を、請求項１〜７のいずれかに記載の水処理方法により水処理すること、又は、請求項８〜１２のいずれかに記載の水処理装置を用いて水処理することによって再生水を製造する際、前記逆浸透膜による逆浸透処理により得られる透過水を、再生水とすることを特徴とする再生水の製造方法。
【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、ならびに再生水の製造方法に関する。
【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)生物反応槽の生物量（一般にＭＬＳＳという）を高く保ち設置面積を小さくすることができ、(2)処理水に濁質成分（一般にＳＳという）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、逆浸透膜に供給される被処理水が、膜分離活性汚泥法を用いて処理された処理水であって、該処理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という問題、いわゆるファウリングの問題が生じる。特に、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の一つとされている。
【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、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）によって膜が劣化するため、さらに還元剤を添加して脱塩素を行っている。
【０００７】
一方で、逆浸透膜のバイオファウリング抑制のため、海水淡水化の際に、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していることを特徴とする海水淡水化装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、下排水の再利用、特に膜分離活性汚泥法と逆浸透膜処理を組み合わせた処理法においては、逆浸透膜処理に供給される被処理水中に、バイオフィルムの形成の原因となる有機成分や微生物が、海水処理の場合よりも多く含まれているので、この処理法に有用なバイオファウリング抑制技術は未だ見出されてなく、有用な技術が望まれている。
【０００９】
【特許文献１】特開平４−３０５２８７号公報
【特許文献２】特開２００４−２５０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、下水等の汚水を、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栄養塩が原因で発生し、逆浸透膜面上に形成されるバイオ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】
【００１１】
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。
【００１２】
（１）被処理水を生物処理槽内で活性汚泥処理し、該活性汚泥処理された水を前記生物処理槽内で膜分離処理し、その後、該膜分離処理された水を逆浸透処理する工程を有する水処理方法において、前記膜分離処理の後、かつ、前記逆浸透処理の前における被処理水に、紫外線処理をすることを特徴とする水処理方法。
（２）  前記膜分離処理の後、かつ、前記逆浸透処理の前における被処理水に、さらに、重金属イオン及び還元剤を添加した後、逆浸透膜処理の直前で還元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。
【００１３】
（３）  前記膜分離処理の後、かつ、前記逆浸透処理の前に、さらに、オゾン処理、過酸化水素処理、塩素処理、および光酸化触媒処理からなる群から選ばれる少なくとも一つの付加的殺菌処理を行うことを特徴とする、上記（１）又は（２）に記載の水処理方法。
（４）  前記膜分離処理の後、かつ、前記逆浸透処理をの前に、さらに、活性炭処理及び砂ろ過処理の少なくともいずれかの付加的浄化処理を行う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）  前記膜分離処理と前記逆浸透処理との間の水路途中に設けたタンク内に、重金属イオンおよび還元剤を添加することを特徴とする上記（２）に記載の水処理方法。
【００１４】
（６）  前記生物処理槽内に貯えられた活性汚泥を含む被処理水に、凝集剤を添加することを特徴とする、上記（１）〜（５）のいずれかに記載の水処理方法。
（７）  前記生物処理槽内での膜分離処理から逆浸透処理までの間における被処理水を、常に遮光された環境下におくことを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれかに記載の水処理方法。
【００１５】
（８）  生物処理槽、該生物処理槽内に浸漬設置されたろ過膜、および逆浸透膜が設置された水処理装置であって、該水処理装置には、前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に紫外線処理装置が設置されていることを特徴とする水処理装置。
（９）  前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に位置するタンクもしくは配管に、重金属イオン添加装置、還元剤添加装置が連設されていることを特徴とする、上記（８）に記載の水処理方法。
【００１６】
（１０）  前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に、さらに、活性炭処理装置、オゾン処理装置、砂ろ過処理装置、過酸化水素処理装置、塩素処理装置、および光酸化触媒処理装置からなる群から選ばれる少なくとも一つの装置が設置されていることを特徴とする、上記（８）又は（９）に記載の水処理装置。
（１１）  前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に、タンクが設けられていることを特徴とする上記（９）に記載の水処理装置。
【００１７】
（１２）  前記生物処理槽内に貯えられた活性汚泥を含む被処理水に凝集剤を添加する装置が設置されていることを特徴とする、上記（８）〜（１１）のいずれかに記載の水処理装置。
（１３）  汚れ物質を含む汚水を、上記（１）〜（７）のいずれかに記載の水処理方法により水処理すること、又は、上記（８）〜（１２）のいずれかに記載の水処理装置を用いて水処理することによって再生水を製造する際、前記逆浸透膜による逆浸透処理により得られる透過水を、再生水とすることを特徴とする再生水の製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
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栄養塩が原因で発生し逆浸透膜面上に形成されるバイオ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】
【００１９】
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、その後、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により得られた処理水に紫外線処理を行い、その後逆浸透処理を行うことを特徴とする。
【００２０】
前記紫外線処理を行うことにより、膜分離活性汚泥処理により得られた処理水に含まれる微生物の殺菌および溶解性有機物が分解される。本発明では、膜分離活性汚泥処理をした後の濁質のほとんどない状態の水に対して紫外線処理を行うため、紫外線処理の効率を上げることができる。また、本発明によれば、塩素処理をする場合と比較し、脱塩素剤の注入を省略できること等をはじめ、塩素処理をする場合に存在する多くの問題を回避することが可能となる。
【００２１】
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、被処理水を再利用するための水処理装置の一例の概略図を示す。被処理水１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１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１をろ過して得られたろ過水を貯留するろ過水槽４と、前記ろ過水を紫外線処理するための紫外線処理装置５と、該ろ過水槽４からろ過水を取り出して加圧するポンプ６と、加圧されたろ過水を逆浸透処理する逆浸透膜７からなる。
【００２２】
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で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、回転平膜構造も含まれる。
【００２３】
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を挙げることができる。
【００２４】
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。処理槽３の内部が複数に分割されている場合には、図２に示すように、処理槽の一部を、ろ過膜２を浸漬する槽（膜分離活性汚泥槽３２）として、他方を脱窒槽３１として利用し、被処理水が互いの分割されている槽間で循環されるようにしてもよい。
【００２５】
生物処理槽３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。
【００２６】
ろ過水槽４は、ろ過膜２によりろ過された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。
【００２７】
紫外線処理装置５は、膜分離活性汚泥処理により得られた処理水（ろ過水）中の微生物の殺菌や溶解性有機物の分解を目的としており、紫外線処理装置の種類としては、紫外線を水面から直接照射する照射型、ランプを水中に浸漬して使用する浸漬型、流水を外部から照射する外照式流水型、内部から照射する内照式流水型等から最適なものを採用することができる。なお、紫外線は、２５０〜２６０ｎｍにおいて最も強い殺菌効果が得られ、有機物の酸化には、１８５ｎｍ程度の光が、効果がある。紫外線による殺菌効果は、微生物のＤＮＡやＲＮＡを振動で損傷させることにより発揮すると考えられている。
【００２８】
本発明において、紫外線処理装置としては波長１８５ｎｍ付近の紫外線及び波長２５４ｎｍ付近の紫外線を照射する低圧水銀ランプを用いたものが挙げられるが、紫外線を照射できるものであれば、これに限ったものではない。
【００２９】
殺菌に必要な紫外線量は、対象とする微生物の種類によって大きく変わるが、３０，０００μＷ・ｓｅｃ／ｃｍ２以上を目処にすることで、大部分の細菌類を９９％以上殺菌することが可能である。紫外線量（３０，０００μＷ・ｓｅｃ／ｃｍ２）は紫外線照射強度（３０，０００μＷ／ｃｍ２）×紫外線照射時間（ｓｅｃ）で表される。
【００３０】
ポンプ６は、ろ過水を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。
【００３１】
逆浸透膜７は、ろ過水中の溶質や懸濁物質を、再生水として利用可能な濃度にまで低減することができる機能を有していれば特に問題はないが、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であることが好ましい。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）、Ｈｙｄｒａｎａｕｔｉｃｓ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。
【００３２】
ろ過膜２からろ過水槽４へとつながっている配管、およびろ過水槽４から逆浸透膜７へとつながっている配管は、配管内での微生物の増殖を抑えるため、光が入らないように遮光されていること、さらには外気と直接触れないような構造であることが好ましい。ろ過水槽４も同様に、遮光し微生物の増殖を防ぐ構造にすることが好ましい。このように、生物処理槽３内での膜分離処理から逆浸透処理までの間における被処理水を、常に遮光された環境下におくことは、この間における微生物増殖をさらに一層低減させるために好ましい。
【００３３】
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。
【００３４】
図１において、まず、被処理水１は、生物処理槽３内で活性汚泥処理される。活性汚泥濃度として、２，０００ｍｇ／Ｌ〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度で被処理水の滞留時間は通常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。また、凝集剤を添加する装置を設置して、生物処理槽３内に貯えられた活性汚泥を含む被処理水に凝集剤を添加することも、逆浸透膜のファウリングの原因物質であるリンや溶解性の有機物、を膜分離活性汚泥処理水から削減できるという点で好ましい。
【００３５】
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。ろ過された水は配管により移送され、ろ過水槽４内に貯えられる。ろ過水槽４内に設置された紫外線処理装置５により紫外線処理される処理時間は、使用するランプの強度、水量や水質などから設計することが一般的であるが、通常５秒〜１０分程度である。
【００３６】
次いで、紫外線処理された処理水は、ポンプ６を介して逆浸透膜７へと配管を通して供給される。逆浸透膜７を透過した水は透過処理水８として取得され、再生水等の用途に利用される。一方、逆浸透膜から出る濃縮水９は、系外へ排出される。
【００３７】
本発明においては、膜分離活性汚泥処理した後に紫外線処理を行うこと、即ち、紫外線処理する前に膜で分離処理することが必須であるため、紫外線処理を行う前に確実に懸濁物質が除去されている。従って、従来技術である砂ろ過と紫外線処理を組み合わせた水処理方法と比較しても、紫外線処理による殺菌の効率は格段に優れている。
【００３８】
さらに、前記ろ過膜の後段であって、前記逆浸透膜処理の前段にタンクを設け、重金属イオンおよび還元剤を添加させることが好ましい。
【００３９】
マンガンや銅、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を添加すると、系内で強力な酸化剤が生成するので、ろ過膜処理水中に残存する微生物の殺菌効果をさらに上げることができる。即ち、重金属イオンと還元剤である亜硫酸水素ナトリウムとが系中に存在すると、重金属イオンが触媒となって、亜硫酸イオンが亜硫酸ラジカルとなり、ここから強力な酸化性を有する過硫酸、さらに系中の塩化物イオンと反応して過塩素酸イオン、塩素が発生し、殺菌効果を有するようになる。
【００４０】
日本国内の飲料水における重金属イオンの水質基準値は銅が１．０ｍｇ／ｌ以下、鉄が０．３ｍｇ／ｌ以下、マンガンが０．０５ｍｇ／ｌ以下と定められているが、酸化剤を生成するには１０〜５０ｐｐｂ程度の濃度があれば十分であり、水質基準の範囲内で重金属イオンを添加することができる。なお、タンク内への重金属イオンの添加は、膜ろ過水中に含有される重金属イオンの濃度を測定し、１０〜５０ｐｐｂ程度の濃度が含まれていれば、重金属イオンの添加をせずに還元剤の添加のみ添加しても良い。タンク内への重金属イオンの添加は、連続でも良いし、間欠的に添加しても良い。
【００４１】
重金属イオンと共に添加する還元剤としては、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、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウムなどが好ましい。還元剤の添加量は、０．０１〜５０ｐｐｍ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を殺菌させるのに十分な量の酸化剤が生成せず、５０ｐｐｍより多いと、多量の還元剤による再還元で、酸化剤の生成が不十分になる。
【００４２】
タンク内に添加した重金属イオンにより生成した酸化剤は、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。タンク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。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。
【００４３】
重金属イオンと還元剤とにより生成させた酸化剤が、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ため、逆浸透膜内に入る前に還元除去する必要がある。還元剤は逆浸透膜にろ過水を送る高圧ポンプの直前に添加することが好ましい。高圧ポンプによる混合効果で、効率的に還元処理を行うことができる。この還元剤としては、酸化剤生成のために添加したと同様の還元剤を用いることができる。
【００４４】
逆浸透膜に、生成させた酸化剤が入らないように監視するため、逆浸透膜の直前に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し、酸化剤との接触による逆浸透膜の酸化劣化を防ぐことができる。
【００４５】
上記した重金属イオンと還元剤とを添加するためのタンクは、図３に示すように、紫外線処理の後段に配置してもよいし、また、紫外線処理の前段に配置してもよい（図示なし）。
【００４６】
さらに、図４に示すように、オゾン処理、過酸化水素処理、塩素処理、光酸化触媒処理のうち少なくとも１つの付加的殺菌処理を行う装置や、また、活性炭処理や砂ろ過処理のような付加的浄化処理を行う装置を、前記ろ過膜の後段であって前記逆浸透膜の前段に設置して、当該少なくとも１つの処理を行うことも可能である。紫外線処理と併用して、これら付加的殺菌処理や付加的浄化処理の中のいずれかの処理を適用することにより、逆浸透膜にかかる負荷をより低減でき、バイオファウリングの効率的な抑制が可能となる。
【００４７】
例えば、膜分離活性汚泥処理により得られた処理水を、活性炭処理し、次いで紫外線処理を行うと、活性炭処理により膜分離活性汚泥処理により得られた処理水に含まれる溶解性有機物がまず除去され、その後、紫外線処理により微生物の殺菌と活性炭処理により残留した有機物が分解される。これにより、溶解性有機物除去、微生物の殺菌が効率的に行われ、結果として後段へ続く逆浸透膜のファウリングが抑制されるのである。
【００４８】
また、紫外線処理と併用して、オゾン処理、過酸化水素処理、光酸化触媒処理の少なくとも１つを適用することにより、いわゆる促進酸化処理を行うこともできる。促進酸化処理とは、紫外線と他の酸化剤を組み合わせて使用することにより、きわめて強い有機物分解能力と殺菌能力を有するヒドロキシルラジカルが生成されるものである。かかる方法を適用すれば、膜分離活性汚泥処理水に含まれる有機物の分解と微生物の殺菌が同時に行われ、結果として後段へ続く逆浸透膜のファウリングを抑制することができる。
【００４９】
紫外線処理、および酸化剤生成殺菌での多段殺菌により、微生物の繁殖しやすい被処理水においても効果的に殺菌処理を施すことができ、逆浸透内でのバイオファウリングを未然に防ぐことができる。さらに、難分解性有機物や高分子量有機化合物などの分解も促進することができ、バイオファウリングの防止のみならず、有機物が逆浸透膜表面に吸着し性能低下を引き起こすケミカルファウリングの防止にも役立てることができる。
【００５０】
また、逆浸透膜内に殺菌剤を添加して、逆浸透膜表面を直接殺菌することもできる。一般的に逆浸透膜の殺菌には、逆浸透膜や人体への影響が少なく、安価で、取り扱いが容易である薬品が使用され、強酸である硫酸が好ましく用いられる。
【実施例】
【００５１】
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。
【００５２】
［実施例１］
本実施例では、膜分離活性汚泥法と低圧逆浸透膜を用いた膜分離処理法を用いた水処理方法を用い、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槽部分の運転条件を表２に、その後段に続く紫外線処理装置の条件を表３に、逆浸透膜の運転条件を表４に示す。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。
【００５３】
【表１】
2007069204.tif 000003
【００５４】
【表２】
2007069204.tif 000004
【００５５】
【表３】
2007069204.tif 000005
【００５６】
【表４】
2007069204.tif 000006
【００５７】
被処理水１は、まず無酸素と好気からなる生物処理槽３の中の脱窒槽３１に導入される。生物処理工程は、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。後段の膜分離活性汚泥槽（好気槽）３２でアンモニア性窒素（ＮＨ４−Ｎ）の硝化を進め、膜分離活性汚泥槽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。
【００５８】
１）硝化工程
生物処理槽３内の好気槽（膜分離活性汚泥槽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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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
【００６２】
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。
【００６３】
脱窒槽３１の汚泥混合液は、汚泥循環ポンプにより循環され、膜分離活性汚泥槽３２に流入される。膜分離活性汚泥槽３２では、空気供給装置１４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、膜分離装置２へ付着する汚泥の付着・堆積が防止できる。
【００６４】
膜分離活性汚泥により処理された、膜分離活性汚泥処理水はろ過水槽４に貯水される。ろ過水槽４には、紫外線処理装置５が浸漬設置されており、この槽内で膜分離活性汚泥処理水の殺菌が行われる。紫外線ランプの仕様を表３に示す。紫外線としては、槽内浸漬型の低圧紫外線ランプを使用した。なお接触時間は、５分である。
【００６５】
次に、逆浸透膜の処理フローについて示す。紫外線処理された水は、ポンプ６により加圧されその後、逆浸透膜７に供給される。一方、殺菌剤貯留タンク１０に貯留された硫酸が、殺菌剤ポンプ１１によりＲＯ供給ラインを介して供給される。なお本実施例では、硫酸（５％）を１日に１回１時間、逆浸透膜への供給水のｐＨが２．５となるように供給した。この硫酸殺菌により、膜面に付着するバイオフィルム等を殺菌することが可能で、バイオファウリングを抑制できる。しかしながら、膜分離活性汚泥法と逆浸透膜の運転において、硫酸殺菌のみでは、バイオファウリングを効率的に抑制することが難しいことが分かっている。
【００６６】
その後、逆浸透膜処理水は、再生水として利用され、循環水の一部は廃水として系外へ排出される。
【００６７】
本実施例では、逆浸透膜の前処理として、１）硫酸殺菌、紫外線殺菌ともになし  ２）硫酸殺菌のみ  ３）硫酸殺菌、紫外線殺菌ともにあり、  の３つの場合を実施し、比較した。この３つの場合についてのフラックスの変化を図５に示す。
【００６８】
この結果から、ファウリングの抑制は、３）硫酸殺菌、紫外線殺菌ともにあり、２）硫酸殺菌のみ、  １）硫酸殺菌、紫外線殺菌ともになし、の順であった。このことから紫外線殺菌が膜分離活性汚泥処理水を効果的に殺菌し、バイオファウリングを抑制することが明らかとなった。
【００６９】
［実施例２］
図３に示す水処理装置によって水処理を行った以外は、実施例１と同じ条件で行った。  
即ち、実施例１に使用した図２の装置に対し、紫外線照射装置４，５の後に、別のタンク１５を、図３に示すように設置し、タンク１５での水の滞留時間が１０分になるように設定した。そこへ、マンガンイオン３０ｐｐｂ、亜硫酸水素ナトリウム１ｐｐｍとなるように、マンガンイオン及び亜硫酸水素ナトリウムを添加して運転を実施した。また、逆浸透膜の前段にあるポンプ６の直前に亜硫酸水素ナトリウムを５ｐｐｍ添加した。
【００７０】
水処理経過にともなうフラックスの変化は図６に示したとおりであった。紫外線照射および重金属添加により、ファウリングによる逆浸透膜性能低下を抑制し、安定した運転が可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明によると、膜分離活性汚泥と逆浸透膜を組み合わせた再生水製造方法において、逆浸透膜表面上で微生物増殖あるいは微生物およびその代謝物の膜面への付着（いわゆるバイオファウリング）などが生じて、逆浸透膜の透過性能や分離性能の低下を引き起こすトラブルを、効率的に防止することができる。
【００７２】
即ち、本発明は、下排水を膜分離活性汚泥法かつ逆浸透膜で処理し再生水を製造する場合において、装置を稼働する上で大きな障害の１つである逆浸透膜のバイオファウリング防止に大きく奇与するものである。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【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。
【図３】本発明の水処理方法に用いる水処理装置のさらに他の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の水処理方法に用いる水処理装置のさらに他の一例を示す概略図である。
【図５】実施例１（比較例を含む）におけるフラックスの変化を示すグラフである。
【図６】実施例２におけるフラックスの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１：被処理水
２：ろ過膜
３：生物処理槽
３１：脱窒槽
３２：膜分離活性汚泥槽
４：ろ過水槽
５：紫外線処理装置
６：ポンプ
７：逆浸透膜
８：処理水
９：濃縮水
１０：殺菌剤貯留タンク
１１：殺菌剤ポンプ
１２：活性炭処理、オゾン処理、砂ろ過処理、過酸化水素処理、塩素処理、光酸化触媒処理から選ばれる少なくとも一つの装置
１３：重金属イオン添加装置
１４：還元剤添加装置
１５：タンク
【図１】
2007069204.tif 000007
【図２】
2007069204.tif 000008
【図３】
2007069204.tif 000009
【図４】
2007069204.tif 000010
【図５】
2007069204.tif 000011
【図６】
2007069204.tif 000012