JP2014061487A - Water treatment method and water treatment system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、正浸透膜装置を利用した水処理方法および水処理システムに関する。 The present invention relates to a water treatment method and a water treatment system using a forward osmosis membrane device.
従来、下水やし尿、食品廃棄物等を嫌気性生物処理して、メタンガスを含むバイオガスを発生させる方法が知られている。例えば特許文献1には、被処理水を固液分離して得られた固形性の有機物を嫌気性生物処理するとともに、固液分離により固形分が分離された被処理水を活性汚泥処理する方法が開示されている。 Conventionally, a method for generating biogas containing methane gas by anaerobic biological treatment of sewage, human waste, food waste and the like is known. For example, Patent Document 1 discloses a method in which a solid organic material obtained by solid-liquid separation of water to be treated is subjected to anaerobic biological treatment, and water to be treated whose solid content is separated by solid-liquid separation is treated with activated sludge. Is disclosed.
嫌気性生物処理においては、被処理水に含まれる有機物からできるだけ多くのバイオガスを効率的に発生させることが望まれる。この点、特許文献1に開示される方法では、被処理水を固液分離して得られた固形性の有機物しか嫌気性生物処理に供されておらず、そのため、被処理水中の溶解性の有機物を別に活性汚泥処理する必要が生じている。従って、被処理水中の溶解性の有機物も嫌気性生物処理することができれば、バイオガスの回収量が増え、より効率的な嫌気性生物処理が実現できる。 In anaerobic biological treatment, it is desired to efficiently generate as much biogas as possible from organic substances contained in the water to be treated. In this regard, in the method disclosed in Patent Document 1, only a solid organic substance obtained by solid-liquid separation of the water to be treated is subjected to anaerobic biological treatment. There is a need to treat activated sludge separately from organic matter. Therefore, if the soluble organic matter in the water to be treated can also be subjected to anaerobic biological treatment, the amount of biogas recovered can be increased, and more efficient anaerobic biological treatment can be realized.
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被処理水を効率的に嫌気性生物処理することができる水処理方法および水処理システムを提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the water treatment method and water treatment system which can perform anaerobic biological treatment of the to-be-processed water efficiently.
上記課題を解決することができた本発明の水処理方法とは、被処理水を正浸透膜装置に導入して、正浸透膜装置に備えられた第1半透膜の一次側に被処理水を存在させ、二次側に被処理水よりも高浸透圧の高張溶液を存在させた状態で、被処理水中の水を第1半透膜の一次側から二次側に浸透させることにより、被処理水を濃縮して濃縮水を得る工程と、前記濃縮水を嫌気槽に導入して嫌気性生物処理する工程とを有するところに特徴を有する。本発明の水処理方法によれば、被処理水を正浸透処理することにより溶解性の有機物が濃縮された濃縮水を得ることができ、これを嫌気性生物処理するため、バイオガスの発生量が増え、嫌気性生物処理の効率化を図ることができる。また、被処理水中の有機物は実質的に正浸透膜装置の第1半透膜を透過しないため、第1半透膜の二次側に存在する高張溶液は有機物を除去するための処理が不要となる。 The water treatment method of the present invention that has been able to solve the above-mentioned problem is that the water to be treated is introduced into the forward osmosis membrane device and treated on the primary side of the first semipermeable membrane provided in the forward osmosis membrane device. By allowing water in the treated water to permeate from the primary side to the secondary side of the first semipermeable membrane in a state where a hypertonic solution having higher osmotic pressure than the treated water is present on the secondary side. The method is characterized in that it comprises a step of concentrating water to be treated to obtain concentrated water, and a step of introducing the concentrated water into an anaerobic tank to treat anaerobic organisms. According to the water treatment method of the present invention, concentrated water in which soluble organic substances are concentrated can be obtained by forward osmosis treatment of water to be treated, and this is subjected to anaerobic biological treatment. Increase the efficiency of anaerobic biological treatment. In addition, since organic matter in the water to be treated does not substantially permeate the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device, the hypertonic solution present on the secondary side of the first semipermeable membrane does not require treatment for removing the organic matter. It becomes.
嫌気性生物処理により得られる嫌気性処理水は正浸透膜装置の第1半透膜の一次側に返送しないことが好ましい。嫌気性生物処理により得られる嫌気性処理水には、有機物が嫌気性分解されて生成した溶解性有機物が多く含まれているため、嫌気性処理水を正浸透膜装置の第1半透膜の一次側に返送すると、第1半透膜の一次側の被処理水の溶質濃度が高くなって、第1半透膜の水の浸透量が低下するおそれがある。従って、正浸透膜装置の第1半透膜の水の浸透量を確保するために、嫌気性処理水は正浸透膜装置の第1半透膜の一次側に返送しないことが好ましい。 It is preferable that the anaerobic treated water obtained by the anaerobic biological treatment is not returned to the primary side of the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device. Since the anaerobic treated water obtained by the anaerobic biological treatment contains a large amount of dissolved organic matter generated by anaerobic decomposition of organic matter, the anaerobic treated water is used as the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device. When returned to the primary side, the solute concentration of the water to be treated on the primary side of the first semipermeable membrane becomes high, and the permeation amount of water in the first semipermeable membrane may be reduced. Therefore, in order to ensure the amount of water permeated through the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device, the anaerobic treated water is preferably not returned to the primary side of the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device.
被処理水は、正浸透膜装置に導入される前に固液分離手段により固形分が分離され、前記固形分が嫌気槽に供給されることが好ましい。被処理水から固形分を前もって分離することで、被処理水中の水が正浸透膜装置の第1半透膜を浸透しやすくなり、また処理量も減るので、正浸透膜装置の小型化を図ることができる。 Before the water to be treated is introduced into the forward osmosis membrane device, the solid content is preferably separated by solid-liquid separation means, and the solid content is preferably supplied to the anaerobic tank. By separating the solid content from the water to be treated in advance, the water in the water to be treated can easily permeate the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device, and the amount of treatment is reduced. Can be planned.
本発明の水処理方法は、さらに、高張溶液を逆浸透膜装置に導入して、逆浸透膜装置に備えられた第2半透膜の一次側から二次側に高張溶液中の水を浸透させることにより処理水を得る工程と、前記高張溶液を逆浸透膜装置から正浸透膜装置に返送する工程とを有することが好ましい。この場合、高張溶液が正浸透膜装置と逆浸透膜装置との間を循環する形となり、正浸透膜装置に供給する高張溶液が逆浸透膜装置で濃縮されて溶質濃度が所望程度に高く維持され、正浸透処理を安定して行えるようになる。 The water treatment method of the present invention further introduces a hypertonic solution into the reverse osmosis membrane device, and permeates the water in the hypertonic solution from the primary side to the secondary side of the second semipermeable membrane provided in the reverse osmosis membrane device. It is preferable to have the process of obtaining treated water by making it, and the process of returning the said hypertonic solution from a reverse osmosis membrane apparatus to a forward osmosis membrane apparatus. In this case, the hypertonic solution circulates between the forward osmosis membrane device and the reverse osmosis membrane device, and the hypertonic solution supplied to the forward osmosis membrane device is concentrated by the reverse osmosis membrane device to maintain the solute concentration as high as desired. Thus, the forward osmosis treatment can be stably performed.
本発明はまた、本発明の水処理方法に好適に用いられる水処理システムも提供する。本発明の水処理システムは、第1半透膜を備え、第1半透膜を挟んで被処理水が存在する一次側と被処理水よりも高浸透圧の高張溶液が存在する二次側とを有し、被処理水中の水を第1半透膜の一次側から二次側に浸透させることにより、被処理水が濃縮されて濃縮水が得られる正浸透膜装置と;第1半透膜の一次側から排出された濃縮水を嫌気性生物処理する嫌気槽とを有するものである。なお、本発明の水処理システムでは、嫌気性生物処理により得られる嫌気性処理水を正浸透膜装置の第1半透膜の一次側に返送する返送流路が設けられないことが好ましい。また、正浸透膜装置の前段に、被処理水から固形分を分離する固液分離手段が設けられ、固液分離手段で固形分が分離された被処理水が正浸透膜装置の第1半透膜の一次側に供給され、前記固形分が嫌気槽に供給されることが好ましい。 The present invention also provides a water treatment system suitably used in the water treatment method of the present invention. The water treatment system of the present invention includes a first semipermeable membrane, a primary side on which the treated water exists with the first semipermeable membrane interposed therebetween, and a secondary side on which a hypertonic solution having a higher osmotic pressure than the treated water exists. A forward osmosis membrane device in which water in the treated water is permeated from the primary side to the secondary side of the first semipermeable membrane to concentrate the treated water to obtain concentrated water; It has an anaerobic tank which carries out the anaerobic biological treatment of the concentrated water discharged | emitted from the primary side of the permeable membrane. In addition, in the water treatment system of this invention, it is preferable that the return flow path which returns the anaerobic treated water obtained by anaerobic biological treatment to the primary side of the 1st semipermeable membrane of a forward osmosis membrane apparatus is not provided. In addition, a solid-liquid separation unit that separates the solid content from the water to be treated is provided in the front stage of the forward osmosis membrane device, and the water to be treated from which the solid content is separated by the solid-liquid separation unit is the first half of the forward osmosis membrane device. It is preferable to supply to the primary side of a permeable membrane and to supply the said solid content to an anaerobic tank.
本発明の水処理システムはまた、第2半透膜を備え、第2半透膜を挟んで高張溶液が存在する一次側と高張溶液よりも低浸透圧の処理水が存在する二次側とを有し、高張溶液中の水を第2半透膜の一次側から二次側に浸透させることにより処理水が得られる逆浸透膜装置がさらに設けられ;第1半透膜の二次側流出部と第2半透膜の一次側流入部とに連通し、高張溶液を第1半透膜の二次側から第2半透膜の一次側に移送する第1流路と;第2半透膜の一次側流出部と第1半透膜の二次側流入部とに連通し、高張溶液を第2半透膜の一次側から第1半透膜の二次側に移送する第2流路とが設けられることが好ましい。 The water treatment system of the present invention also includes a second semipermeable membrane, a primary side where a hypertonic solution is present across the second semipermeable membrane, and a secondary side where treated water having a lower osmotic pressure than the hypertonic solution is present. And a reverse osmosis membrane device for obtaining treated water by allowing water in the hypertonic solution to permeate from the primary side to the secondary side of the second semipermeable membrane; further provided on the secondary side of the first semipermeable membrane; A first flow path communicating with the outflow portion and the primary inflow portion of the second semipermeable membrane and transferring the hypertonic solution from the secondary side of the first semipermeable membrane to the primary side of the second semipermeable membrane; A hypertonic solution is communicated from the primary side of the second semipermeable membrane to the secondary side of the first semipermeable membrane in communication with the primary side outflow portion of the semipermeable membrane and the secondary side inflow portion of the first semipermeable membrane. Two flow paths are preferably provided.
正浸透膜装置は被処理水中に設けられてもよい。正浸透膜装置を被処理水中に設けることにより、正浸透膜装置が設置される水深に対応して第1半透膜の一次側の被処理水に水圧がかかり、第1半透膜の一次側から二次側への水の浸透が促進されて、被処理水の濃縮を好適に行いやすくなる。 The forward osmosis membrane device may be provided in the water to be treated. By providing the forward osmosis membrane device in the water to be treated, water pressure is applied to the treated water on the primary side of the first semipermeable membrane corresponding to the depth of water in which the forward osmosis membrane device is installed, and the primary of the first semipermeable membrane. The penetration of water from the side to the secondary side is promoted, and it becomes easier to concentrate the water to be treated.
本発明の水処理方法および水処理システムによれば、被処理水を正浸透処理することにより溶解性有機物が濃縮された濃縮水が得られ、これを嫌気性生物処理することにより、嫌気性生物処理の効率化を図ることができる。 According to the water treatment method and the water treatment system of the present invention, concentrated water in which soluble organic substances are concentrated is obtained by forward osmosis treatment of water to be treated, and anaerobic organisms are obtained by treating this with anaerobic organisms. Processing efficiency can be improved.
本発明は、正浸透膜装置を用いた水処理方法と水処理システムに関し、詳細には、正浸透膜装置を用いて被処理水の溶質濃度を高めて嫌気性生物処理する水処理方法と水処理システムに関するものである。 The present invention relates to a water treatment method and a water treatment system using a forward osmosis membrane device, and more specifically, a water treatment method and water for treating anaerobic organisms by increasing the solute concentration of water to be treated using the forward osmosis membrane device. It relates to a processing system.
本発明の水処理方法は、被処理水を正浸透膜装置に導入して、被処理水中の水を正浸透膜装置に備えられた半透膜に浸透させることにより、被処理水を濃縮して濃縮水を得る正浸透処理工程と、濃縮水を嫌気槽に導入して嫌気性生物処理する嫌気性処理工程とを有する。被処理水を濃縮するのに逆浸透処理ではなく正浸透処理を採用することにより、半透膜を挟んだ浸透圧差に対抗して被処理水に過大な圧力を負荷しなくてすみ、また正浸透処理では被処理水に含まれる固形分の濃度や大きさに対する許容範囲が広くなるため、逆浸透処理ほど高度な前処理をする必要がなくなる。正浸透処理工程で得られる濃縮水は被処理水中の溶解性有機物が濃縮されたものであるため、被処理水を直接嫌気性生物処理する場合と比べて、嫌気性生物処理の効率化と嫌気槽のコンパクト化を図ることができる。 The water treatment method of the present invention concentrates the water to be treated by introducing the water to be treated into the forward osmosis membrane device and permeating the water in the water to be treated into the semipermeable membrane provided in the forward osmosis membrane device. A forward osmosis treatment step for obtaining concentrated water, and an anaerobic treatment step for introducing the concentrated water into the anaerobic tank to treat the anaerobic organism. By adopting forward osmosis treatment instead of reverse osmosis treatment to concentrate the treated water, it is possible to avoid overloading the treated water against the osmotic pressure difference across the semipermeable membrane. In the osmosis treatment, the permissible range for the concentration and size of the solid content contained in the water to be treated is widened, so that it is not necessary to perform a pretreatment as advanced as the reverse osmosis treatment. Concentrated water obtained in the forward osmosis treatment process is a concentration of soluble organic matter in the water to be treated. Therefore, compared to the case where the water to be treated is treated directly with anaerobic organisms, anaerobic biological treatment is more efficient and anaerobic. The tank can be made compact.
本発明において処理対象となる被処理水は、有機物を含有する液状物(スラリーを含む)であれば特に制限されず、有機物のほかに無機物を含んでいてもよい。有機物を含有する液状物としては、例えば、下水、し尿、畜産糞尿、食品工場や製紙工場等から発生する工場排水、厨房排水、生ゴミや、これらの処理により発生する液状汚泥等が挙げられる。これらは、1種類のみを用いてもよく、2種類以上を混合して用いてもよい。 The treated water to be treated in the present invention is not particularly limited as long as it is a liquid (including slurry) containing an organic substance, and may contain an inorganic substance in addition to the organic substance. Examples of liquid substances containing organic substances include sewage, human waste, livestock manure, factory effluent generated from food factories, paper mills, etc., kitchen effluent, raw garbage, and liquid sludge generated by these treatments. These may use only 1 type and may mix and use 2 or more types.
正浸透処理工程では、被処理水を正浸透膜装置に導入し、正浸透膜装置により被処理水を濃縮して、溶質濃度が高められた濃縮水を得る。正浸透膜装置には、被処理水中の水を浸透させるための半透膜が備えられており、本発明では、正浸透膜装置に備えられた半透膜を「第1半透膜」と称する。 In the forward osmosis treatment step, the treated water is introduced into the forward osmosis membrane device, and the treated water is concentrated by the forward osmosis membrane device to obtain concentrated water having an increased solute concentration. The forward osmosis membrane device is provided with a semipermeable membrane for infiltrating water in the water to be treated. In the present invention, the semipermeable membrane provided in the forward osmosis membrane device is referred to as a “first semipermeable membrane”. Called.
正浸透膜装置に備えられる第1半透膜は、少なくとも水分子が透過し、一定の大きさ以上の分子やイオンが透過しない膜であれば特に限定されず、公知の半透膜を用いることができる。第1半透膜としては、逆浸透処理に一般に用いられる半透膜を使用してもよく、膜を構成する材料や膜の形式等は特に限定されない。膜の構成材料としては、例えば、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリスルホン等が挙げられ、膜の形式としては、中空糸膜、スパイラル膜、チューブラ膜等が挙げられる。 The first semipermeable membrane provided in the forward osmosis membrane device is not particularly limited as long as it is a membrane that transmits at least water molecules and does not transmit molecules or ions of a certain size or larger, and uses a known semipermeable membrane. Can do. As the first semipermeable membrane, a semipermeable membrane generally used for reverse osmosis treatment may be used, and the material constituting the membrane, the type of membrane, and the like are not particularly limited. Examples of the constituent material of the membrane include cellulose acetate, aromatic polyamide, polyvinyl alcohol, polysulfone, and the like, and examples of the membrane include a hollow fiber membrane, a spiral membrane, and a tubular membrane.
正浸透膜装置は第1半透膜を挟んで一次側と二次側を有する。本発明において、半透膜を挟んだ一次側と二次側とは、半透膜を浸透する水の透過方向に基づき定められ、水は全体として半透膜の一次側から二次側に浸透する。なお、水が全体として半透膜の一次側から二次側に浸透するとは、水分子の一部が半透膜の二次側から一次側に浸透したとしても、全体としてみれば、水分子は半透膜の一次側から二次側に浸透する方が優勢であることを意味する。正浸透膜装置は、第1半透膜を挟んで第1半透膜の一次側と二次側とに区分され、第1半透膜の一次側には被処理水が存在することとなる。 The forward osmosis membrane device has a primary side and a secondary side across a first semipermeable membrane. In the present invention, the primary side and the secondary side sandwiching the semipermeable membrane are determined based on the permeation direction of the water that permeates the semipermeable membrane, and the water penetrates from the primary side to the secondary side as a whole. To do. It should be noted that water penetrates from the primary side to the secondary side of the semipermeable membrane as a whole even if a part of the water molecules penetrates from the secondary side to the primary side of the semipermeable membrane, Means that permeation from the primary side to the secondary side of the semipermeable membrane is dominant. The forward osmosis membrane device is divided into a primary side and a secondary side of the first semipermeable membrane across the first semipermeable membrane, and water to be treated exists on the primary side of the first semipermeable membrane. .
正浸透膜装置では、第1半透膜の二次側に、被処理水よりも高浸透圧の高張溶液が存在している。つまり正浸透膜装置では、第1半透膜を挟んだ一次側に存在する被処理水の浸透圧が相対的に低くなり、二次側に存在する高張溶液の浸透圧は相対的に高くなる。正浸透膜装置では、被処理水と高張溶液の浸透圧差を利用して、被処理水中の水が第1半透膜の一次側から二次側に浸透することとなる。 In the forward osmosis membrane device, a hypertonic solution having a higher osmotic pressure than the water to be treated exists on the secondary side of the first semipermeable membrane. That is, in the forward osmosis membrane device, the osmotic pressure of the water to be treated existing on the primary side across the first semipermeable membrane is relatively low, and the osmotic pressure of the hypertonic solution existing on the secondary side is relatively high. . In the forward osmosis membrane device, the water in the water to be treated permeates from the primary side to the secondary side of the first semipermeable membrane using the osmotic pressure difference between the water to be treated and the hypertonic solution.
高張溶液は、溶質が溶解した水溶液であり、被処理水よりも高い浸透圧を示すものであれば、特に限定されない。等温条件では、高張溶液が被処理水よりも高浸透圧であることは、高張溶液が被処理水よりも高い溶質濃度(モル濃度)を有することを意味する。高張溶液は人工的に調製してもよく、外部に存在する溶質濃度の高い溶液を高張溶液として利用するものであってもよい。前者の場合、溶質としては水に可溶な物質を用いればよく、例えば、塩類、糖類、水溶性高分子等を溶質として用いることができる。また、半透膜や機器に不具合を与えなければ、溶質として酸やアルカリを用いてもよい。後者の場合、海水や塩湖水等のかん水;尿等を高張溶液として用いることができる。また、し尿処理水や埋立浸出水処理水、一部の工場廃水処理水等は塩類を比較的高濃度に含んでいる場合があり、このような処理水を高張溶液として用いてもよい。 The hypertonic solution is not particularly limited as long as it is an aqueous solution in which a solute is dissolved and exhibits an osmotic pressure higher than that of water to be treated. Under isothermal conditions, the hypertonic solution having a higher osmotic pressure than the treated water means that the hypertonic solution has a higher solute concentration (molar concentration) than the treated water. The hypertonic solution may be artificially prepared, or a solution having a high solute concentration existing outside may be used as the hypertonic solution. In the former case, a substance soluble in water may be used as the solute. For example, salts, saccharides, water-soluble polymers and the like can be used as the solute. In addition, an acid or an alkali may be used as a solute as long as it does not cause a problem with the semipermeable membrane or the device. In the latter case, brine such as seawater and salt lake water; urine and the like can be used as the hypertonic solution. Further, human waste treated water, landfill leachate treated water, some factory waste water treated water, and the like may contain salts at a relatively high concentration, and such treated water may be used as a hypertonic solution.
高張溶液は、逆浸透処理により調製してもよい。例えば、外部に存在する溶質濃度の高い溶液の溶質濃度を逆浸透処理によりさらに高めて、高張溶液として用いてもよい。また、正浸透処理工程では、第1半透膜の一次側から二次側に水が浸透することにより高張溶液が希釈されるが、水で希釈された高張溶液を逆浸透処理により濃縮して溶質濃度を高めて、再び正浸透膜装置の第1半透膜の二次側に供給してもよい。 The hypertonic solution may be prepared by reverse osmosis treatment. For example, the solute concentration of a solution having a high solute concentration present outside may be further increased by reverse osmosis treatment and used as a hypertonic solution. In the forward osmosis treatment process, the hypertonic solution is diluted by the permeation of water from the primary side to the secondary side of the first semipermeable membrane, but the hypertonic solution diluted with water is concentrated by the reverse osmosis treatment. The solute concentration may be increased and supplied again to the secondary side of the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device.
被処理水と高張溶液の浸透圧は、van’t Hoffの式に基づき、溶質濃度(モル濃度)と温度をパラメータとして求めることができる。あるいは、被処理水と高張溶液とを半透膜を挟んで同一液面高さとなるように設置した後、それぞれの液面高さの変化を観察することで、被処理水と高張溶液の浸透圧の大小を判別してもよい。この場合、高張溶液の液面高さが高くなれば、高張溶液が被処理水よりも浸透圧が高いと判断される。 The osmotic pressures of the water to be treated and the hypertonic solution can be obtained based on the van't Hoff equation using the solute concentration (molar concentration) and temperature as parameters. Alternatively, after setting the water to be treated and the hypertonic solution to have the same liquid level across the semipermeable membrane, the permeation of the water to be treated and the hypertonic solution is observed by observing changes in the respective liquid levels. The magnitude of the pressure may be determined. In this case, if the liquid surface height of the hypertonic solution increases, it is determined that the hypertonic solution has a higher osmotic pressure than the water to be treated.
正浸透処理工程では、上記のように被処理水中の水を第1半透膜の一次側から二次側に浸透させることにより、被処理水から濃縮水が得られる。このとき、被処理水を正浸透膜装置で処理することにより、被処理水中の有機物が実質的に第1半透膜を透過しないようになり、第1半透膜の二次側に存在する高張溶液は有機物を除去するための処理が不要となる。これに対し、例えば特許文献1に開示される方法のように、被処理水を固液分離する場合は、固液分離された上澄水に被処理水中の溶解性有機物がそのまま含まれることとなり、上澄水に含まれる溶解性有機物の処理が別途必要となる。 In the forward osmosis treatment step, concentrated water is obtained from the treated water by allowing water in the treated water to permeate from the primary side to the secondary side of the first semipermeable membrane as described above. At this time, by treating the water to be treated with the forward osmosis membrane device, the organic matter in the water to be treated does not substantially permeate the first semipermeable membrane and exists on the secondary side of the first semipermeable membrane. The hypertonic solution does not require treatment for removing organic substances. On the other hand, for example, as in the method disclosed in Patent Document 1, in the case of subjecting the water to be treated to solid-liquid separation, the soluble organic matter in the water to be treated is contained as it is in the supernatant liquid that has been subjected to solid-liquid separation. A separate treatment of the soluble organic matter contained in the supernatant water is required.
本発明ではまた、被処理水から水を除去して濃縮するのに逆浸透処理ではなく正浸透処理を採用することで、逆浸透処理のように半透膜を挟んだ浸透圧差に対抗して被処理水に過大な圧力を負荷しなくてすむ。さらに、逆浸透膜装置による処理では一般に、装置の詰まりを防止するために、精密ろ過膜(MF膜)や限外ろ過膜(UF膜)や活性炭等を用いた高度な前処理が必要となるところ、正浸透膜装置による処理では、被処理水に含まれる固形分の濃度や大きさに対する許容範囲が広くなるため、逆浸透処理ほど高度な前処理をしなくても装置の詰まりが起こりにくい。つまり、正浸透膜装置では、多少固形分濃度が高い被処理水や、様々な粒径の固形分が含まれる被処理水を用いても、正浸透処理が可能となる。そのため、被処理水の濃縮を効率的に行えるようになり、また、装置の詰まり防止のための付帯設備(例えば、前処理設備)を過剰に設けなくてすむ。 In the present invention, by adopting forward osmosis treatment instead of reverse osmosis treatment to remove and concentrate water from the water to be treated, it counters the osmotic pressure difference between the semipermeable membranes as in reverse osmosis treatment. It is not necessary to apply excessive pressure to the water to be treated. Further, in the treatment with a reverse osmosis membrane device, in general, in order to prevent clogging of the device, advanced pretreatment using a microfiltration membrane (MF membrane), an ultrafiltration membrane (UF membrane), activated carbon or the like is required. However, in the treatment with the forward osmosis membrane device, the tolerance for the concentration and size of the solid content contained in the water to be treated is widened, so the device is less likely to be clogged even if the pretreatment is not as advanced as the reverse osmosis treatment. . That is, in the forward osmosis membrane device, forward osmosis treatment can be performed even when water to be treated having a slightly higher solid content concentration or water to be treated containing solid contents of various particle sizes is used. Therefore, it becomes possible to efficiently concentrate the water to be treated, and it is not necessary to provide ancillary equipment (for example, pretreatment equipment) for preventing clogging of the apparatus.
正浸透処理工程で得られた濃縮水、すなわち正浸透膜装置の第1半透膜の一次側から流出した濃縮水は、嫌気槽に導入して嫌気性生物処理する。濃縮水を嫌気性生物処理することにより、嫌気性処理水が得られる。嫌気性処理工程では、濃縮水を嫌気状態におくことで、微生物の働きによって濃縮水中の有機物が嫌気性消化(具体的には、酸発酵やメタン発酵等)される。濃縮水は被処理水中の溶解性有機物が正浸透処理工程で濃縮されたものであるため、被処理水を直接嫌気性生物処理する場合と比べて、嫌気性生物処理の効率化(例えば、バイオガス発生効率の向上等)と嫌気槽のコンパクト化を図ることができる。 The concentrated water obtained in the forward osmosis treatment step, that is, the concentrated water flowing out from the primary side of the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device, is introduced into an anaerobic tank and subjected to an anaerobic biological treatment. Anaerobic treated water is obtained by treating the concentrated water with an anaerobic organism. In the anaerobic treatment step, the concentrated water is placed in an anaerobic state, so that organic matter in the concentrated water is anaerobically digested (specifically, acid fermentation, methane fermentation, etc.) by the action of microorganisms. Concentrated water is made by concentrating dissolved organic substances in the water to be treated in the forward osmosis treatment process. Improvement of gas generation efficiency etc.) and anaerobic tank can be made compact.
嫌気槽は、濃縮水を嫌気状態に置くことができるものであれば特に限定されず、公知の嫌気槽を用いることができる。嫌気槽には、濃縮水を撹拌するための撹拌手段が備えられていてもよい。撹拌手段としては、機械式撹拌装置や、濃縮水(嫌気性処理水)をガス撹拌するための散気装置等が挙げられる。 An anaerobic tank will not be specifically limited if concentrated water can be put in an anaerobic state, A well-known anaerobic tank can be used. The anaerobic tank may be provided with a stirring means for stirring the concentrated water. Examples of the agitation means include a mechanical agitation device and an air diffuser for gas agitation of concentrated water (anaerobic treated water).
嫌気性生物処理(嫌気性消化)は公知の方法に従い行えばよい。嫌気性生物処理の温度は、濃縮水中の有機物が嫌気性分解される温度であれば特に限定されないが、一般には、35℃程度の中温域や55℃程度の高温域で効率的に有機物の分解を行うことができる。 The anaerobic biological treatment (anaerobic digestion) may be performed according to a known method. The temperature of the anaerobic biological treatment is not particularly limited as long as the organic matter in the concentrated water is anaerobically decomposed, but in general, the organic matter is efficiently decomposed at a medium temperature range of about 35 ° C or a high temperature range of about 55 ° C. It can be performed.
嫌気性処理工程では、メタン発酵によりバイオガスが発生し得る。発生したバイオガスは、エネルギー源として利用することができ、例えば、ガスタービンに供給して燃焼させることによりエネルギー回収してもよいし、バイオガスに含まれるメタンを燃料電池の燃料として用いてもよい。もちろん、単に燃焼して熱利用してもよい。また、嫌気槽の濃縮水(嫌気性処理水)をガス撹拌するためにバイオガスを用いてもよい。 In the anaerobic treatment process, biogas can be generated by methane fermentation. The generated biogas can be used as an energy source. For example, energy may be recovered by supplying it to a gas turbine and burning it, or methane contained in the biogas may be used as fuel for the fuel cell. Good. Of course, you may just burn and use heat. Further, biogas may be used to gas-stir concentrated water (anaerobic treated water) in an anaerobic tank.
被処理水の固形分濃度が高い場合や被処理水に粗大夾雑物が含まれる場合などは、被処理水を正浸透膜装置に導入するよりも前に、被処理水から固形分を分離して、固形分を正浸透膜装置を介さずに嫌気槽に供給することが好ましい。被処理水から固形分を前もって分離することで、被処理水中の水が正浸透膜装置の第1半透膜を浸透しやすくなり、また処理量も減るので、正浸透膜装置の小型化を図ることができる。また、固形分を嫌気槽に供給することで、固形分が嫌気性分解されて、嫌気槽からのバイオガス発生量の増加が期待される。被処理水から固形分を分離するためには、正浸透膜装置の前段に固液分離手段を設ければよい。固液分離手段としては、沈殿槽やスクリーン等が挙げられる。 If the solid content of the treated water is high or if the treated water contains coarse contaminants, separate the solid from the treated water before introducing the treated water into the forward osmosis membrane device. Thus, it is preferable to supply the solid content to the anaerobic tank without going through the forward osmosis membrane device. By separating the solid content from the water to be treated in advance, the water in the water to be treated can easily permeate the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device, and the amount of treatment is reduced. Can be planned. In addition, by supplying the solid content to the anaerobic tank, the solid content is anaerobically decomposed, and an increase in the amount of biogas generated from the anaerobic tank is expected. In order to separate the solid content from the water to be treated, solid-liquid separation means may be provided in the front stage of the forward osmosis membrane device. Examples of the solid-liquid separation means include a precipitation tank and a screen.
嫌気性生物処理により得られる嫌気性処理水には、有機物が嫌気性分解されて生成した溶解性有機物が多く含まれている。従って、嫌気性処理水は、水質に応じて適宜処理を施すことが好ましい。 The anaerobic treated water obtained by the anaerobic biological treatment contains a large amount of soluble organic substances produced by anaerobic decomposition of organic substances. Therefore, it is preferable that the anaerobic treated water is appropriately treated according to the water quality.
嫌気性処理水は、固液分離処理(例えば、膜分離処理や機械脱水)して、汚泥等の固形分を分離することが好ましい。固液分離処理により固形分濃度が低減された嫌気性処理水は、例えば、生物処理(好気性生物処理)や化学処理(凝集処理、酸化処理、ストリッピング等)を施すことにより、嫌気性処理水中の溶解性有機物を除去することができる。 The anaerobic treated water is preferably separated from solids such as sludge by solid-liquid separation treatment (for example, membrane separation treatment or mechanical dehydration). Anaerobic treated water whose solid content concentration has been reduced by solid-liquid separation treatment is subjected to anaerobic treatment by, for example, biological treatment (aerobic biological treatment) or chemical treatment (flocculation treatment, oxidation treatment, stripping, etc.). Soluble organics in water can be removed.
なお、嫌気性処理水(固液分離処理により固形分濃度が低減された嫌気性処理水も含む)は、正浸透膜装置の第1半透膜の一次側に返送しないことが好ましい。嫌気性処理水には、有機物が嫌気性分解されて生成した溶解性有機物が多く含まれているため、嫌気性処理水を正浸透膜装置の第1半透膜の一次側に返送すると、第1半透膜の一次側の被処理水の溶質濃度が高くなって、第1半透膜の水の浸透量が低下するおそれがあるためである。 In addition, it is preferable that anaerobic treated water (including anaerobic treated water whose solid content concentration is reduced by solid-liquid separation treatment) is not returned to the primary side of the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device. Since anaerobic treated water contains a lot of dissolved organic matter generated by anaerobic decomposition of organic matter, when the anaerobic treated water is returned to the primary side of the first semipermeable membrane of the forward osmosis membrane device, This is because the solute concentration of the water to be treated on the primary side of the first semipermeable membrane becomes high, and the amount of water permeated through the first semipermeable membrane may be reduced.
次に、本発明の水処理方法と水処理システムの構成例について、図面を参照して説明する。なお、本発明は、図面に示した実施態様に限定されるものではない。 Next, configuration examples of the water treatment method and the water treatment system of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments shown in the drawings.
図1には、本発明の水処理システムの第1実施態様を示した。図1に示した水処理システムは、第1半透膜を備えた正浸透膜装置1と、嫌気槽11を有する。被処理水21は、正浸透膜装置1に導入されて濃縮され、濃縮水25が得られる。濃縮水25は、嫌気槽11に導入されて嫌気性生物処理され、嫌気性処理水27が得られる。
FIG. 1 shows a first embodiment of the water treatment system of the present invention. The water treatment system shown in FIG. 1 includes a forward osmosis membrane device 1 having a first semipermeable membrane and an
正浸透膜装置1は、第1半透膜を挟んで一次側と二次側を有する。被処理水21は、第1半透膜の一次側に導入され、第1半透膜の二次側には被処理水21よりも高浸透圧の高張溶液22が導入される。その結果、正浸透膜装置1では、第1半透膜の一次側に被処理水21が存在し、二次側に被処理水21よりも高浸透圧の高張溶液22が存在することとなる。正浸透膜装置1では、この状態で被処理水21中の水を第1半透膜の一次側から二次側に浸透させることにより、被処理水21が濃縮されて濃縮水25が得られる。
The forward osmosis membrane device 1 has a primary side and a secondary side across a first semipermeable membrane. The treated
図1に示した水処理システムでは、第1半透膜の二次側に導入する高張溶液22に海水を用いている。海水を海からポンプで汲み上げて正浸透膜装置1に供給し、正浸透膜装置1から排出された高張溶液23を海に戻している。このように、高張溶液22として海水を用いることにより、低コストに正浸透処理を行うことができる。
In the water treatment system shown in FIG. 1, seawater is used for the
正浸透膜装置1で濃縮された濃縮水25は嫌気槽11に導入され、嫌気性生物処理される。このとき、濃縮水25は被処理水21よりも水量が減るため、嫌気槽11の容積をコンパクトにすることができる。また、濃縮水25は被処理水21よりも溶解性有機物が濃縮されたものであるため、容量当たりのバイオガス発生量を向上させることができる。
The
図2には、本発明の水処理システムの第2実施態様を示した。第2実施態様の水処理システムは、高張溶液として海水を用いるのではなく、高張溶液を逆浸透膜装置で処理しながら循環利用している点と、正浸透膜装置の前段に被処理水から固形分を分離する固液分離手段(沈殿槽)を設けている点と、嫌気性処理水を膜分離処理により固液分離している点で、第1実施態様の水処理システムとは異なる。なお下記の説明で、第1実施態様に関する説明と重複する部分の説明を省く。 FIG. 2 shows a second embodiment of the water treatment system of the present invention. The water treatment system of the second embodiment does not use seawater as the hypertonic solution, but circulates and uses the hypertonic solution while treating it with the reverse osmosis membrane device, and the water to be treated before the forward osmosis membrane device. It differs from the water treatment system of the first embodiment in that solid-liquid separation means (precipitation tank) for separating solids is provided and that anaerobic treated water is solid-liquid separated by membrane separation treatment. In the following description, the description of the same part as the description of the first embodiment is omitted.
図2に示した水処理システムは、第2半透膜を備えた逆浸透膜装置5をさらに有している。逆浸透膜装置5としては、逆浸透処理に用いられる公知の装置を用いればよく、逆浸透膜装置5の第2半透膜を構成する材料や膜の形式等は特に限定されない。
The water treatment system shown in FIG. 2 further includes a reverse
逆浸透膜装置5は第2半透膜を挟んで一次側と二次側を有する。そして、正浸透膜装置1の第1半透膜の二次側流出部と逆浸透膜装置5の第2半透膜の一次側流入部とに連通して第1流路6が設けられ、逆浸透膜装置5の第2半透膜の一次側流出部と正浸透膜装置1の第1半透膜の二次側流入部とに連通して第2流路7が設けられている。なお、第1半透膜の二次側流入部と二次側流出部、第2半透膜の一次側流入部と一次側流出部は、それぞれ、高張溶液22,23が流入する部分または流出する部分として定められる。
The reverse
正浸透膜装置1の第1半透膜の二次側から流出した高張溶液23は、第1流路6を通って、逆浸透膜装置5の第2半透膜の一次側に移送される。逆浸透膜装置5では、高張溶液23が第2半透膜の一次側に存在することとなり、一方、第2半透膜の二次側には、高張溶液23よりも低浸透圧の処理水24が存在している。逆浸透膜装置5では、この状態で第2半透膜の一次側に存在する高張溶液23を加圧することにより、高張溶液23中の水を第2半透膜の一次側から二次側に浸透させて処理水24を得る。その結果、高張溶液23は逆浸透膜装置5で水が除去されて、溶質濃度が高められる。溶質濃度が高められ、逆浸透膜装置5の第2半透膜の一次側から流出した高張溶液22は、第2流路7を通って、正浸透膜装置1の第1半透膜の二次側に移送される。つまり、正浸透膜装置1から流出した高張溶液23は、逆浸透膜装置5に導入されて溶質濃度が高められ、溶質濃度が高められた高張溶液22は逆浸透膜装置5から正浸透膜装置1に返送されることとなる。
The
図2に示した水処理システムを用いる場合、本発明の水処理方法は、被処理水を正浸透膜装置に導入して、正浸透膜装置に備えられた第1半透膜の一次側に被処理水を存在させ、二次側に被処理水よりも高浸透圧の高張溶液を存在させた状態で、被処理水中の水を第1半透膜の一次側から二次側に浸透させることにより、被処理水を濃縮して濃縮水を得る工程と、高張溶液を逆浸透膜装置に導入して、逆浸透膜装置に備えられた第2半透膜の一次側から二次側に高張溶液中の水を浸透させることにより処理水を得る工程と、高張溶液を逆浸透膜装置から正浸透膜装置に返送する工程とを有することとなる。 When the water treatment system shown in FIG. 2 is used, the water treatment method of the present invention introduces water to be treated into the forward osmosis membrane device, and places it on the primary side of the first semipermeable membrane provided in the forward osmosis membrane device. Water to be treated is allowed to permeate from the primary side to the secondary side of the first semipermeable membrane in a state where the water to be treated is present and a hypertonic solution having a higher osmotic pressure than the water to be treated is present on the secondary side. The process of concentrating water to be treated to obtain concentrated water, and introducing a hypertonic solution into the reverse osmosis membrane device from the primary side to the secondary side of the second semipermeable membrane provided in the reverse osmosis membrane device There are a step of obtaining treated water by permeating water in the hypertonic solution and a step of returning the hypertonic solution from the reverse osmosis membrane device to the forward osmosis membrane device.
図2に示した水処理システムでは、このように高張溶液22,23を正浸透膜装置1と逆浸透膜装置5との間を循環させることにより、正浸透膜装置1に供給する高張溶液22の溶質濃度を所望程度に高く維持して、正浸透処理を安定して行うことができるようになる。つまり、正浸透膜装置1から流出した高張溶液23は、正浸透膜装置1に流入する高張溶液22よりも水で希釈されて溶質濃度が低下するが、高張溶液23をそのまま正浸透膜装置1に再び供給すると、正浸透膜装置1の第1半透膜の一次側と二次側との間に十分な浸透圧差が確保されず、第1半透膜を透過する水の浸透量が減ってしまうところ、正浸透膜装置1から流出した高張溶液23を逆浸透膜装置5で処理して正浸透膜装置1に返送することにより、溶質濃度が高められた高張溶液22を正浸透膜装置1に供給でき、正浸透処理を安定して行うことができるようになる。
In the water treatment system shown in FIG. 2, the
また、高張溶液22,23は、基本的に正浸透膜装置1と逆浸透膜装置5の間の閉じた系を循環しているため、不純物等の混入が防止され、精密ろ過膜(MF膜)や限外ろ過膜(UF膜)や活性炭等による前処理を行うことなく逆浸透処理を比較的簡便に行うことが可能となる。
Further, since the
第2流路7には、正浸透膜装置1に導入する高張溶液22の溶質濃度調整手段が設けられていることが好ましい。図2では、第2流路7に調整タンク9が設けられ、調整タンク9に溶質または希釈水の供給装置10が設けられ、供給装置10から溶質または希釈水を供給することにより、高張溶液22の溶質濃度を調整できるように構成されている。正浸透膜装置1において被処理水21中の水の第1半透膜の浸透量を調整するためには、高張溶液22の溶質濃度を調整することが主な操作因子となる。従って、逆浸透膜装置5から流出する高張溶液22が所望程度の溶質濃度を有していない場合は、第2流路7に設けられた溶質濃度調整手段により、高張溶液22の溶質濃度を調整することが好ましい。
The
高張溶液22,23には、正浸透膜装置1の第1半透膜または逆浸透膜装置5の第2半透膜を洗浄するための薬剤や、ファウリングを防止するための薬剤を加えてもよい。このような薬剤としては、酸、アルカリ、殺菌剤、酸化剤等が挙げられる。
To the
図2に示した水処理システムでは、正浸透膜装置1の前段に、被処理水21から固形分を分離する固液分離手段として、沈殿槽4が設けられている。被処理水21は沈殿槽4で固形分26が沈殿分離され、沈殿槽4から流出し固形分濃度が低減された被処理水21’を、正浸透膜装置1の第1半透膜の一次側に供給している。沈殿槽4を用いて被処理水21の固形分濃度を低減し、正浸透膜装置1に供給することで、正浸透膜装置1を小型化することができる。沈殿槽4で沈殿分離された固形分26は嫌気槽11に供給され、濃縮水25とともに嫌気性生物処理される。
In the water treatment system shown in FIG. 2, a
図2に示した水処理システムではまた、嫌気槽11から流出した嫌気性処理水27を膜ろ材15により固液分離して、固液分離された嫌気性処理水27’を得ている。膜ろ材15は水槽14内に設けられ、嫌気槽11から流出した嫌気性処理水27が水槽14に導入されることにより、膜ろ材15が嫌気性処理水27に浸漬される。膜ろ材15により、嫌気槽11から流出した嫌気性処理水27に含まれる固形分を高度に固液分離して、固形分濃度の極めて低い嫌気性処理水27’を得ることができる。
In the water treatment system shown in FIG. 2, the anaerobic treated
水槽14からは、汚泥29が定期的に引き抜かれ、汚泥29の少なくとも一部が嫌気槽11に返送されている。このように嫌気性処理水27を処理することにより、嫌気槽11中の濃縮水25の微生物濃度(汚泥濃度)を高く保つことができ、嫌気槽11の小型化を図ることができる。
水槽14には、膜ろ材15の下方に散気装置16を設けることが好ましく、このように散気装置16を設けることにより、散気装置16から供給された気泡によって膜ろ材15の表面(膜面)をクロスフロー方式で洗浄して、膜ろ材15による安定した固液分離処理を実現することができる。散気装置16から供給するガスとしては、嫌気槽11または水槽14から発生したバイオガスを回収して用いることが好ましい。
The
膜ろ材15としては、精密ろ過膜(MF膜)や限外ろ過膜(UF膜)を用いればよい。膜ろ材15を構成する材料や形式等は特に限定されず、膜の構成材料としては、例えば、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル等の有機膜;アルミナやジルコニア等の無機膜等が挙げられ、膜の形式としては、中空糸膜、管状膜、平板状膜、モノリス膜等が挙げられる。
As the
なお、嫌気性処理水27,27’は、濃縮水25が嫌気性分解されることにより溶解性有機物濃度が高くなっているため、これを正浸透膜装置1に返送すると、第1半透膜の一次側の被処理水の溶質濃度が高くなり、第1半透膜の水の浸透量が低下するおそれがある。従って、嫌気性処理水27,27’は正浸透膜装置1の第1半透膜の一次側に返送しないことが好ましく、図2に示した水処理システムではそのための返送流路は設けられていない。
The anaerobic treated
図3には、本発明の水処理システムの第3実施態様を示した。第3実施態様の水処理システムは、第1流路6に調整タンク8を設けている点と、嫌気性処理水27を脱水機13に導入して固液分離している点で、第2実施態様の水処理システムとは異なる。なお下記の説明で、第2実施態様に関する説明と重複する部分の説明を省く。
FIG. 3 shows a third embodiment of the water treatment system of the present invention. The water treatment system of the third embodiment is the second in that the
図3に示した水処理システムでは、高張溶液22,23の循環ラインの第1流路6に調整タンク8を設け、第2流路7に調整タンク9を設けている。調整タンク8は、正浸透膜装置1から流出した高張溶液23を受け入れて貯留するとともに、高張溶液23を第1流路6を介して逆浸透膜装置5に供給することができる。調整タンク9は、逆浸透膜装置5から流出した高張溶液22を受け入れて貯留するとともに、高張溶液22を第2流路7を介して正浸透膜装置1に供給することができる。このように調整タンク8,9を設けることにより、正浸透膜装置1と逆浸透膜装置5の処理をそれぞれ独立して行えるようになる。
In the water treatment system shown in FIG. 3, the
例えば、図2に示した水処理システムでは、逆浸透膜装置5に導入される高張溶液23の量は、正浸透膜装置1の処理能力、すなわち、正浸透膜装置1に導入される高張溶液22の量と第1半透膜の水の浸透量に依存する。しかし、図3に示した水処理システムでは、正浸透膜装置1の処理能力の変動を調整タンク8によって緩和することができ、逆浸透膜装置5に導入する高張溶液23の量を、正浸透膜装置1の処理能力から独立して設定することができる。同様に、逆浸透膜装置5の処理能力の変動を調整タンク9によって緩和することができ、正浸透膜装置1に導入する高張溶液22の量を、逆浸透膜装置5の処理能力から独立して設定することができる。
For example, in the water treatment system shown in FIG. 2, the amount of the
図3に示した水処理システムではまた、嫌気性処理水27を脱水機13に導入して、固形分濃度が低減された嫌気性処理水27’と脱水汚泥28とに固液分離している。固液分離された嫌気性処理水27’は、水質に応じてそのまま放流されるか、さらに処理が施される。
In the water treatment system shown in FIG. 3, the anaerobic treated
図4には、本発明の水処理システムの第4実施態様を示した。第4実施態様の水処理システムは、正浸透膜装置1を被処理水21中に設けている点と、正浸透膜装置1の前段に固液分離手段としてスクリーン12を設けている点と、膜ろ材15を嫌気槽11に浸漬設置している点と、嫌気性処理水27を嫌気性アンモニア酸化処理により窒素除去している点で、第3実施態様の水処理システムとは異なる。なお下記の説明で、第3実施態様に関する説明と重複する部分の説明を省く。
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the water treatment system of the present invention. In the water treatment system of the fourth embodiment, the forward osmosis membrane device 1 is provided in the
図4に示した水処理システムでは、水槽2内に正浸透膜装置1が設けられ、正浸透膜装置1が水槽2内の被処理水21中に浸漬設置されている。水槽2に被処理水21を供給することにより、被処理水21が正浸透膜装置1の第1半透膜の一次側に導入されることとなる。正浸透膜装置1を被処理水21中に設けることにより、正浸透膜装置1が設置される水深に対応して第1半透膜の一次側の被処理水21に水圧がかかり、第1半透膜の一次側から二次側への水の浸透が促進されて、被処理水21の濃縮を好適に行いやすくなる。
In the water treatment system shown in FIG. 4, the forward osmosis membrane device 1 is provided in the water tank 2, and the forward osmosis membrane device 1 is immersed in the water to be treated 21 in the water tank 2. By supplying the treated
正浸透膜装置1を被処理水21中に設ける場合、水槽2には、正浸透膜装置1の下方に散気装置3を設けることが好ましい。このように散気装置3を設けることにより、散気装置3から供給された気泡によって正浸透膜装置1の第1半透膜の膜面をクロスフロー方式で洗浄することができ、第1半透膜の目詰まりを防止して、正浸透処理を安定して行いやすくなる。散気装置3から供給するガスとしては、嫌気槽11等から発生したバイオガスを回収して用いたり、空気を用いればよい。
When the forward osmosis membrane device 1 is provided in the
図4に示した水処理システムでは、水槽2内の正浸透膜装置1の前段に、被処理水21から夾雑物を分離するスクリーン12が設けられている。スクリーン12により被処理水21から粗大な夾雑物(固形分26)が除去される。その結果、正浸透膜装置1やその他の設備や機器の損傷が防止され、好適に水処理を行うことができるようになる。スクリーン12で除去された夾雑物(固形分26)は、嫌気槽11に供給され、濃縮水25とともに嫌気性生物処理される。例えば、スクリーン12で除去された固形分が剪定枝や草木等である場合は、夾雑物(固形分26)を嫌気槽11に供給する前に破砕処理を行って、嫌気性生物処理の分解効率を高めるようにしてもよい。
In the water treatment system shown in FIG. 4, a
図4に示した水処理システムでは、嫌気槽11内に膜ろ材15が設けられており、膜ろ材15が嫌気槽11の嫌気性処理水27(濃縮水25)に浸漬設置されている。膜ろ材15はこのように嫌気槽11内に設けてもよい。膜ろ材15の下方には、図2に示した水処理システムと同様に、膜ろ材15の表面(膜面)をクロスフロー洗浄するための散気装置16を設けることが好ましい。
In the water treatment system shown in FIG. 4, the
嫌気槽11からは汚泥29が定期的に引き抜かれ、図4に示した水処理システムでは、汚泥29を脱水機19に導入している。脱水機19からは脱水汚泥32と脱水分離水33が排出され、脱水分離水33が嫌気槽11に返送されている。
嫌気槽11の膜ろ材15からは、膜ろ過水として、固形分濃度の極めて低い嫌気性処理水27が得られる。嫌気性処理水27中には、有機物の嫌気性消化により生成したアンモニアが高濃度で溶存している場合があり、図4に示した水処理システムでは、嫌気性処理水27からアンモニアを除去するために、嫌気性処理水27を嫌気性アンモニア酸化処理している。具体的には、嫌気性処理水27の一部を好気槽17に導入して、亜硝酸化菌の存在下でアンモニアを亜硝酸に酸化し、次いで、好気槽17からの流出水30と嫌気性処理水27の他部を嫌気槽(無酸素槽)18に導入して、独立栄養性脱窒菌の存在下で亜硝酸とアンモニアから窒素ガスを生成させている。嫌気性処理水27を嫌気性アンモニア酸化処理することにより、嫌気性処理水27中のアンモニアを効率的に除去することができる。なお、嫌気性処理水27を全部を好気槽17に導入して、アンモニアの一部を亜硝酸に酸化する部分亜硝酸化処理を行い、次いで、好気槽17からの流出水30を嫌気槽18に導入して、好気槽17で生成した亜硝酸と未反応のアンモニアから窒素ガスを生成させてもよい。嫌気性アンモニア酸化処理水31は、水質に応じて放流されるか、さらなる処理が施される。
From the
本発明は、下水、し尿、畜産糞尿、食品工場や製紙工場等から発生する工場排水、厨房排水、生ゴミや、これらの処理により発生する液状汚泥等の処理に用いることができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for treatment of sewage, human waste, livestock manure, factory effluent generated from food factories, paper mills, etc., kitchen effluent, raw garbage, and liquid sludge generated by these treatments.
1: 正浸透膜装置
4: 沈殿槽
5: 逆浸透膜装置
6: 第1流路
7: 第2流路
11: 嫌気槽
12: スクリーン
21: 被処理水
22,23: 高張溶液
24: 処理水
25: 濃縮水
27,27’: 嫌気性処理水
1: Forward osmosis membrane device 4: Precipitation tank 5: Reverse osmosis membrane device 6: First flow path 7: Second flow path 11: Anaerobic tank 12: Screen 21: Water to be treated 22, 23: Hypertonic solution 24: Treated water 25:
Claims (9)
前記濃縮水を嫌気槽に導入して嫌気性生物処理する工程とを有することを特徴とする水処理方法。 The treated water is introduced into the forward osmosis membrane device, the treated water is present on the primary side of the first semipermeable membrane provided in the forward osmosis membrane device, and the osmotic pressure is higher on the secondary side than the treated water. A step of concentrating the water to be treated to obtain concentrated water by allowing the water in the water to be treated to permeate from the primary side to the secondary side of the first semipermeable membrane in the presence of the hypertonic solution;
And a step of treating the anaerobic organism by introducing the concentrated water into an anaerobic tank.
前記固形分が前記嫌気槽に供給される請求項1または2に記載の水処理方法。 Before the treated water is introduced into the forward osmosis membrane device, the solid content is separated by solid-liquid separation means,
The water treatment method according to claim 1 or 2, wherein the solid content is supplied to the anaerobic tank.
前記高張溶液を前記逆浸透膜装置から前記正浸透膜装置に返送する工程とを有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の水処理方法。 Further, treated water is obtained by introducing the hypertonic solution into the reverse osmosis membrane device and permeating the water in the hypertonic solution from the primary side to the secondary side of the second semipermeable membrane provided in the reverse osmosis membrane device. Process,
The water treatment method according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of returning the hypertonic solution from the reverse osmosis membrane device to the forward osmosis membrane device.
第1半透膜の一次側から排出された濃縮水を嫌気性生物処理する嫌気槽とを有することを特徴とする水処理システム。 A first semipermeable membrane, a primary side on which the treated water is present with the first semipermeable membrane interposed therebetween, and a secondary side on which a hypertonic solution having a higher osmotic pressure than the treated water is present; Forward osmosis membrane device in which the water to be treated is concentrated to obtain concentrated water by infiltrating the water from the primary side to the secondary side of the first semipermeable membrane,
A water treatment system comprising: an anaerobic tank for treating an anaerobic organism with concentrated water discharged from the primary side of the first semipermeable membrane.
前記固液分離手段で固形分が分離された被処理水が前記正浸透膜装置の第1半透膜の一次側に供給され、前記固形分が前記嫌気槽に供給される請求項5または6に記載の水処理システム。 In front of the forward osmosis membrane device, solid-liquid separation means for separating solids from the water to be treated is provided,
The to-be-processed water by which solid content was isolate | separated by the said solid-liquid separation means is supplied to the primary side of the 1st semipermeable membrane of the said forward osmosis membrane apparatus, The said solid content is supplied to the said anaerobic tank. Water treatment system as described in.
第1半透膜の二次側流出部と第2半透膜の一次側流入部とに連通し、高張溶液を第1半透膜の二次側から第2半透膜の一次側に移送する第1流路と、
第2半透膜の一次側流出部と第1半透膜の二次側流入部とに連通し、高張溶液を第2半透膜の一次側から第1半透膜の二次側に移送する第2流路とが設けられている請求項5〜7のいずれか一項に記載の水処理システム。 Water in the hypertonic solution comprising a second semipermeable membrane, a primary side on which the hypertonic solution exists and a secondary side on which treated water having a lower osmotic pressure than the hypertonic solution exists, with the second semipermeable membrane interposed therebetween Is further provided with a reverse osmosis membrane device for obtaining treated water by permeating from the primary side to the secondary side of the second semipermeable membrane,
The hypertonic solution is transferred from the secondary side of the first semipermeable membrane to the primary side of the second semipermeable membrane in communication with the secondary side outflow portion of the first semipermeable membrane and the primary side inflow portion of the second semipermeable membrane. A first flow path,
A hypertonic solution is transferred from the primary side of the second semipermeable membrane to the secondary side of the first semipermeable membrane in communication with the primary side outflow portion of the second semipermeable membrane and the secondary inflow portion of the first semipermeable membrane. The water treatment system as described in any one of Claims 5-7 with which the 2nd flow path to perform is provided.
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