JP2002136981A - 下水２次処理水の浄化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、オゾン処理と生物膜ろ過処理と透
過膜ろ過処理を組み合わせた下水２次処理水の浄化方法
であって、生物膜ろ過処理では、アンモニア性窒素の除
去、有機性物質の酸化分解を行い、更に、透過膜ろ過処
理における有機性物質による膜のファウリングを防止
し、高いろ過流束でろ過運転を可能にすることを目的と
する。 【解決手段】 本発明による下水２次処理水の浄化方法
は、下水２次処理水(3)に低いオゾン注入率でプレオゾ
ン処理した後に生物膜ろ過処理し、流入水のオゾン残存
率を零としてアンモニア性窒素の除去や有機性物質の酸
化分解を容易にし、その後、高いオゾン注入率で処理
し、溶存オゾン存在下で透過膜ろ過処理するとともに逆
圧水洗浄とエアスクラビングを同時に行い、ファウリン
グ物質を強制排出することによって高いろ過流束でのろ
過運転を可能とし、安定した水質の再生水を造水する方
法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水２次処理水の
浄化方法に関し、特に、オゾン処理工程を前処理と後処
理に分け、前処理でオゾン注入率を低くしておくことに
より、後工程の生物ろ過膜処理工程において残存オゾン
を零とし、生物ろ過膜工程での有機物質の酸化分解を容
易化し、更にオゾンにより後処理した後、オゾン耐性膜
を有する透過膜で分離を行うための新規な改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種の下水２次
処理水を浄化して処理水（再生水）を得るための下水２
次処理水の浄化方法としては、図５及び図６で示す特開
平７−１８５５４６号公報及び特開平１０−３０９５７
６号公報を挙げることができる。すなわち、図５の第１
従来例において符号１で示されるものはオゾン発生器２
からのオゾンの供給を受け、下水２次処理水である原水
３が供給されるオゾン反応槽であり、このオゾン反応槽
１ではオゾン注入率を５〜１５ｍｇ／ｌとしてオゾンに
より有機性物質を生物易分解性とする。このオゾン反応
槽１の次の生物膜ろ過槽４では、好気性生物担体ろ層５
にブロワＢからのエアを供給して曝気によって生物易分
解となった有機性物質を酸化分解する。この生物膜ろ過
槽４の次のＵＦ膜を用いた第１ろ過部６では生物膜ろ過
槽４で酸化分解しきれなかった未分解の有機性物質をろ
過し、次の第２ろ過部７では第１ろ過部６でろ過しきれ
なかった細径の濁質成分をろ過して再生水としての処理
水を得ている。

【０００３】次に、図６の第２従来例において、符号１
で示されるものは図５と同一構成のオゾン反応槽であ
り、このオゾン反応槽１の次のＭＦ膜ろ過部９では０．
００１〜１μｍの膜によって濁質及びコロイド物質を除
去し、次の滞留槽１０では、還元剤を注入してオゾン濃
度を０．２ｍｇ／ｌ迄低下させる。次の生物活性炭槽１
１においては、生物易分解化された有機性物質及びアン
モニア性窒素等を生物処理し、処理水８を得ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の下水２次処理水
の浄化方法は、以上のように構成されていたため、次の
ような課題が存在していた。すなわち、オゾン反応槽が
１ヶ所であるため、十分なオゾン効果を発揮させるべく
オゾン注入量を高くせざるを得ず、オゾン反応槽と生物
膜ろ過槽の間で脱オゾン処理しない限り、処理水中にオ
ゾンが多く残存し、生物処理時に有機性物質の酸化分解
進行を妨げることになり、十分な生物処理が困難となっ
ていた。更に図５の第１の従来例では、ＵＦ膜が有機性
物質のファウリングを受け、長期間安定したろ過を継続
することが困難であった。

【０００５】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、オゾン処理工程を前処理と
後処理に分け、前処理でオゾン注入率を低くしておくこ
とにより、後工程の生物膜ろ過処理工程において残存オ
ゾンを零とし、生物膜ろ過処理工程でのアンモニア性窒
素の除去及び有機性物質の酸化分解を容易にし、更に、
後処理で必要量のオゾンを注入することにより、透過膜
の有機性物質によるファウリングを防止し、安定なろ過
運転を可能とすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による下水２次処
理水の浄化方法は、下水２次処理水をプレオゾン処理に
より、前記下水２次処理水に残存する有機性物質を生物
易分解性とする第１の工程と、次いで生物膜ろ過処理に
より生物易分解性となった前記有機性物質を酸化分解す
る第２の工程と、次いでオゾン反応処理により第１の工
程のオゾン注入率より高いオゾン注入率で処理すること
により、細菌類の殺菌、不活性化及び色度成分の除去を
行う第３の工程と、次いで透過膜ろ過処理により前記不
活性化した細菌類及び不溶化した色度成分を捕捉除去す
る第４の工程とを経て処理水を得る下水２次処理水の浄
化方法であって、第１の工程は第２の工程の生物膜ろ過
入口において下水２処理水中の残存オゾンが零となるオ
ゾン注入率として、第３の工程は第４の工程の透過膜ろ
過入口において、溶存オゾンが１〜１．５ｍｇ／ｌ残存
させる下水２次処理水の浄化方法である。また、前記透
過膜ろ過処理する第４の工程は、溶存オゾン存在下でろ
過を可能とするオゾン耐性を有する材質の透過膜モジュ
ールを用いる前記の下水２次処理水の浄化方法である。
さらに、前記透過膜ろ過処理する第４の工程は、前記オ
ゾン反応処理する第３の工程により不活性化した細菌類
及び不溶化した色度成分（粒子状物質）を透過膜モジュ
ールにより捕捉ろ過し、粒子状物質を定期的に物理洗浄
手段（逆圧水洗浄とエアスクラビングとを同時に行った
後、ろ過操作を開始する前に、透過膜モジュール内に滞
留する処理水を強制排水）を用いて排出し、透過膜モジ
ュールの長期間の継続運転を可能にする前記の下水２次
処理水の浄化方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による下
水２次処理水の浄化方法の好適な実施の形態について説
明する。なお、従来例と同一又は同等部分には同一符号
を用いて説明する。図１において符号１Ａで示されるも
のは、プレオゾン注入槽であり、下水２次処理水からな
る原水３は前オゾン処理としてこのプレオゾン注入槽１
Ａに供給され、このプレオゾン注入槽１Ａの下流には、
生物膜ろ過槽４、後オゾン処理としてのオゾン反応槽１
及び透過膜モジュール９が設けられ、オゾン発生器２か
らのオゾン２ａ、２ｂは前記プレオゾン注入槽１Ａ及び
オゾン反応槽１に各々供給される。

【０００８】次に、前述の図１の構成を用いて浄化処理
を行う工程について、図２の工程図に基づいて説明す
る。図２において、まず、下水２次処理水からなる原水
をプレオゾン注入槽１Ａに供給すると、オゾン注入率１
〜５ｍｇ／ｌでオゾン発生器２から注入されたオゾン２
ａにより、この原水３中に残存する有機性物質が生物易
分解性に変化する。プレオゾンの出口では、オゾン濃度
が零となり、次の生物膜ろ過槽４で生物処理反応に支障
がない状態となるプレオゾン処理工程１Ａａが行われ
る。プレオゾン注入槽１Ａは通常滞留時間数分程度の容
積とする。

【０００９】次に、前述のプレオゾン注入槽１Ａから送
り出された処理水は、周知の生物膜ろ過槽４に供給さ
れ、ブロワＢからのエアが供給されて空気曝気しつつ、
この生物膜ろ過槽（図示していないが、アンスラサイ
ト、セラミックス、活性炭等の粒状ろ過層を用いる）を
通過することにより、すでに前工程で生物易分解性とな
っている有機性物質を酸化分解する生物膜ろ過処理工程
４ａが行われる。なお、この生物膜ろ過槽４では、アン
モニア性窒素を硝酸性窒素に変換できるので、後工程で
の残留塩素保持のための次亜塩素酸ナトリウムを添加し
てもアンモニア性窒素と塩素が化合してクロラミン生成
することを抑制でき、このクロラミン臭の発生を防止で
きる。

【００１０】次に、前記生物膜ろ過槽４から送り出され
た処理水に、オゾン発生器２からのオゾン２ｂが供給さ
れ、オゾン反応槽１でオゾン反応処理される。このオゾ
ン反応処理工程１ａでは大腸菌等細菌類や原虫の殺菌あ
るいは不活性化処理、色度の除去、ＣＯＤの低減が行わ
れる。 なお、このオゾン反応処理工程１ａでは、前記
の細菌類や原虫の殺菌あるいは不活性化処理、色度の除
去、ＣＯＤの低減と併せて後述する透過膜の目詰まりを
防止するために、オゾン反応槽１の出口における処理水
中、すなわち、透過膜モジュール９への流入水の溶存オ
ゾンを１〜１．５ｍｇ／ｌ程度残留させるオゾン注入率
が必要である。

【００１１】最後に、前記オゾン反応槽１から送り出さ
れた処理水は、孔径が０．４５μｍ以下（この孔径以上
にすると色度成分が５度以下に低下しない）の周知のＭ
Ｆ膜からなる透過膜を用いた透過膜モジュール９で透過
膜ろ過処理工程９ａを行い、前工程で殺菌あるいは不活
性化した細菌類、原虫及び濁質成分を除去すると共に、
最終の処理水８に次亜塩素酸ナトリウム２０を添加する
ことによって、再生水として用いることができる。ま
た、この最終の透過膜モジュール９に供給された処理水
中には、１ｍｇ／ｌ程度の濃度でオゾンが残留している
ため、透過膜を通過するオゾンによって透過膜に付着す
る分解し切れなかった有機性物質を酸化しつつろ過する
自己洗浄が行われ、透過膜の細孔の目詰まりが発生しに
くく、薬品洗浄なしで長期間、高ろ過流束（約５ｍ／
日）が可能となる。なお、オゾン反応槽１で色度成分は
殆んどは酸化分解されるが、孔径を０．４５μｍ以下と
することにより、残りの色度成分は粒子状物質として透
過膜モジュール９で捕捉される。この捕捉された粒子状
物質は、図３に示すように、逆圧水洗浄とエアスクラビ
ングとを同時に行い、その洗浄間隔は１０〜２０分とす
ることで洗浄される。逆圧水洗浄とエアスクラビングの
同時洗浄が終了後、直ちに、透過膜モジュール９内に滞
留している処理水を強制的に透過膜モジュール９外に排
出する。排出時間は４０〜６０秒とする。また、この透
過膜の材質としては、オゾンが残留しているため、オゾ
ン耐性を有するポリフッ化ビニデン（ＰＶＤＦ）等のオ
ゾン耐性膜を用いている。

【００１２】次に、実際に行った実施例について述べ
る。 実施例 原水水質 色度４０度、ＢＯＤ（ＡＴＵ添加）１１ｍｇ／ｌ 大腸菌群数 ３０５０個／ｍｌ、ＣＯＤ２４ｍｇ／ｌ オゾン注入率 プレオゾン処理 ５ｍｇ／ｌ オゾン反応処理 １５ｍｇ／ｌ 生物膜ろ過 ろ材 アンスラサイト 粒径３ｍｍ 層厚 ２ｍ 通水速度 １００ｍ／日 気液比 ２（曝気空気量／処理水量） 透過膜の材質 ＰＶDＦ（孔径 ０．１μｍ） 逆圧水洗浄とエアスクラビングの同時洗浄は１０分毎に
３０秒間行い、透過膜モジュール９内滞留水の強制排水
を６０秒行い、透過膜モジュール９のろ過流束５ｍ／日
で３ヶ月以上薬品洗浄なしで連続運転できた。この結
果、オゾン反応槽１の出口では、修景用水、親水用水と
して用いる水質の基準を辛うじて達するレベルである
が、透過膜モジュール９で膜ろ過処理することにより、
修景用水、親水用水の水質基準を十分にクリアすること
ができた。

【００１３】なお、前述の各工程１Ａａ、４ａ、１ａ、
９ａにおける水質が浄化される状態は、図４の特性図で
示されるように、段階的に浄化されていることが明らか
である。

【００１４】また、前述の各工程１Ａａ、４ａにおける
段階毎のアンモニア性窒素と亜硝酸性窒素の低減状態
は、次の表１の第１表に示されるとおりである。

【００１５】

【表１】

【００１６】また、前述のオゾン反応処理工程１ａにお
けるオゾン注入率と色度の変化の状態は、次の表２の第
２表に示されるとおりであり、オゾン注入率１５ｍｇ／
ｌ以上で０．４５μｍ以下の孔径の透過膜ろ過処理水で
色度の低下が認められる。

【００１７】

【表２】

【００１８】

【発明の効果】本発明による下水２次処理水の浄化方法
は、以上のように構成されているため、次のような効果
を得ることができる。すなわち、原水のオゾン処理を前
処理と後処理の２系統に分け、前処理のプレオゾン処理
工程におけるオゾン注入率を後処理の注入率よりも十分
に低いレベルとすることにより、プレオゾン処理中にオ
ゾンが消費され、生物膜ろ過槽入口では、ほぼオゾン濃
度が０ｍｇ／ｌとなり、アンモニア性窒素や有機性物質
等の除去が従来よりも確実となる。 また、生物膜ろ過
後、オゾン処理し、溶存オゾン存在下で透過膜ろ過処理
を行うとともに、逆圧水洗浄とエアスクラビングとを同
時に行った後直ちに、強制排水を行い、粒子状物質を透
過膜モジュール内より排出することにより、高ろ過流束
（５ｍ／日）でも薬品洗浄しないで長期間連続して運転
可能になった。この方法によればトイレ用水、修景用
水、親水用水等の再生水としての水質基準を十分に満た
すことができる処理水を効率的に造水することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による下水２次処理水の浄化方法を示す
概略構成図である。

【図２】図１の構成の方法を示す工程図である。

【図３】図２における透過膜ろ過処理工程の逆圧水洗浄
及びエアスクラビング手段を示す構成図である。

【図４】本発明における水質変化を示す特性図である。

【図５】第１従来例の浄化方法を示す構成図である。

【図６】第２従来例の浄化方法を示す構成図である。

【符号の説明】

１ａ オゾン反応処理工程 １Ａａ プレオゾン処理工程 ２ａ オゾン ３ 下水２次処理水 ４ａ 生物膜ろ過処理工程 ８ 処理水 ９ａ 透過膜ろ過処理工程

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０２Ｆ 1/50 ５１０ Ｃ０２Ｆ 1/50 ５１０Ａ ５１０Ｅ ５２０ ５２０Ｃ ５３１ ５３１Ｒ ５５０ ５５０Ｈ ５６０ ５６０Ｅ ５６０Ｈ 3/02 3/02 Ａ 9/00 ５０１ 9/00 ５０１Ｂ ５０２ ５０２Ｅ ５０２Ｒ ５０３ ５０３Ｃ ５０４ ５０４Ａ ５０４Ｅ (71)出願人 000000033 旭化成株式会社 大阪府大阪市北区堂島浜１丁目２番６号 (71)出願人 000183369 住友精密工業株式会社 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 (72)発明者 鬼塚 卓也 東京都世田谷区桜丘５−48−16 水道機工 株式会社内 (72)発明者 竹田 静雄 東京都世田谷区桜丘５−48−16 水道機工 株式会社内 (72)発明者 伊本 洋平 東京都世田谷区桜丘５−48−16 水道機工 株式会社内 (72)発明者 曽根 啓一 東京都新宿区西新宿二丁目８番１号 東京 都下水道局内 (72)発明者 上野 孝司 東京都新宿区西新宿二丁目８番１号 東京 都下水道局内 (72)発明者 小笠原 尚夫 東京都中央区日本橋人形町三丁目５番４号 財団法人 造水促進センター内 (72)発明者 杉本 和明 東京都中央区日本橋人形町三丁目５番４号 財団法人 造水促進センター内 (72)発明者 森 吉彦 静岡県富士市鮫島２−１ 旭化成工業株式 会社内 (72)発明者 河野 孝 兵庫県尼崎市扶桑町１番10号 住友精密工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 4D003 AB02 BA02 CA10 FA04 FA06 4D006 GA07 KA01 KA02 KA03 KB21 KB22 KC03 KD21 MB11 MC29 PB08 PB70 PC62 4D050 AA15 AB03 AB06 BB02 BD06 CA09 CA17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下水２次処理水(3)をプレオゾン処理す
   る第１の工程(1Aa)と、 次いで生物膜ろ過処理する第２の工程(4a)と、 次いでオゾン反応処理する第３の工程(1a)と、 次いで透過膜ろ過処理する第４の工程(9a)とを経て処理
   水(8)を得る下水２次処理水の浄化方法であって、 第１の工程(1Aa)は、下水２次処理水(3)にオゾンを注入
   し、第２の工程(4a)の生物膜ろ過入口において残存オゾ
   ンを零とするオゾン注入率であり、 第３の工程(1a)は生物膜ろ過処理水にオゾンを注入し、
   第４の工程(9a)の透過膜ろ過入口において溶存オゾンを
   １〜１．５ｍｇ／ｌとすることを特徴とする下水２次処
   理水の浄化方法。
2. 【請求項２】 前記透過膜ろ過処理する第４の工程(9a)
   は、溶存オゾン存在下でろ過を可能とするオゾン耐性を
   有する材質の透過膜モジュール(9)を用いることを特徴
   とする請求項１記載の下水２次処理水の浄化方法。
3. 【請求項３】 前記透過膜ろ過処理する第４の工程(9a)
   は、前記オゾン反応処理する第３の工程(1a)からの粒子
   状物質を透過膜モジュール(9)より定期的に洗浄手段を
   用いて排出することを特徴とする請求項１又は２記載の
   下水２次処理水の浄化方法。