排水処理装置、排水処理システム、排水処理方法、及び排水リサイクル方法
【課題】 被処理排水について厳密な調整・制御を不要とし、脱塩率等の無機物の除去率を低コストで良好に実現することのできる排水処理装置、排水処理システム、排水処理方法、及び排水リサイクル方法を提供するとともに、濾過材を通過する被処理排水に推進力を付与することにより、濾過材上流の一次側から下流の二次側への水の透過を促進して排水の浄化処理効率を向上せしめた排水処理システムを提供する。
【解決手段】 無孔質膜１０８を挟んで、被処理排水の供給を受ける排水供給部１１０と、無孔質膜１０８を透過した水分を回収する水分回収部１１２とを備える無孔質膜部１０６を採用することとするとともに、被処理排水を所定の高圧に加圧する高圧ポンプと、高圧室内に無孔質膜を設置してなり高圧ポンプで加圧された加圧被処理排水が導入され該加圧被処理排水を、無孔質膜を透過させて透過水を抽出して水分回収部に送出する膜モジュールとを備える。
【解決手段】 無孔質膜１０８を挟んで、被処理排水の供給を受ける排水供給部１１０と、無孔質膜１０８を透過した水分を回収する水分回収部１１２とを備える無孔質膜部１０６を採用することとするとともに、被処理排水を所定の高圧に加圧する高圧ポンプと、高圧室内に無孔質膜を設置してなり高圧ポンプで加圧された加圧被処理排水が導入され該加圧被処理排水を、無孔質膜を透過させて透過水を抽出して水分回収部に送出する膜モジュールとを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置、排水処理システム、排水処理方法、及び排水リサイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、洗濯排水リサイクル装置として、バイオリアクタに、例えば電気透析装置、逆浸透膜装置、膜分離装置を組み合わせた装置が知られている（特許文献１）。このような装置では、バイオリアクタで主として有機物除去を行い、引き続き上記電気透析装置等を脱塩装置として活用し、主として無機物除去を行っている。
【０００３】
しかし、バイオリアクタで行われる処理は、生物処理のため、温度、ｐＨ、排水量（負荷）、曝気量等の諸条件を生物処理適したものに制御する必要がある。そして、管理者によって制御が好適に行われない場合、例えば処理後の水質悪化によって、活性汚泥の発泡を引き起こし、活性汚泥溢れ等を生じるおそれがあった。
【０００４】
一方、無機物除去を行うための電気透析装置は、アニオン膜及びカチオン膜を組み合わせて使用している。しかし、このような膜の組み合わせに対しては、適用できる洗剤に制限がある。さらに、脱塩率としては、効率的な脱塩を行う場合、最大５０％に制限されるといった難点がある。
また、逆浸透膜については、洗濯使用水や排水にシリカ成分が多く含まれる場合は採用できない。また、対応できる洗剤に制限がある。という問題点があった。
【０００５】
さらには、前記洗濯排水等の被処理排水を、濾過材を通過させることにより該被処理排水中の有機物、無機物を除去して清浄な透過水つまりリサイクル水を得る際においては、該被処理排水に上記濾過材を通過させるための推進力を付与することが要求されるが、上記特許文献１には、かかる手段は示されていない。
【特許文献１】特開２００３−１２６８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、被処理排水について厳密な調整・制御を不要とし、脱塩率等の無機物の除去率を低コストで良好に実現することのできる排水処理装置、排水処理システム、排水処理方法、及び排水リサイクル方法を提供することを目的とする。
また、本発明の第２の目的は、濾過材を通過する被処理排水に推進力を付与することにより、濾過材上流の一次側から下流の二次側への水の透過を促進して排水の浄化処理効率を向上せしめた排水処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、排水処理装置であって、無孔質膜を挟んで、被処理排水の供給を受ける排水供給部と、無孔質膜を透過した水分を回収する水分回収部とを備える無孔質膜部を備えることを特徴とする。
上記無孔質膜は、透湿性ポリウレタンであって、イソシアネート成分と、鎖延長剤と、ポリオール成分とを少なくとも原料として用い、該原料が反応させられて得られるものであることが好適である。
【０００８】
本発明は、別の側面で、このような排水処理装置を含む排水処理システムである。本発明に係る排水処理システムは、その好適な形態で、上記水分回収部で回収した水分を空気中に取り込むための空気の供給手段と、該空気を加熱するための排水循環手段とをさらに備える。空気の供給手段としては、ファン、排水循環手段としては、液送ポンプで排水を循環し、その排水によって空気を加熱する構造を挙げることができる。
【０００９】
また、本発明の排水処理システムは、別の好適な実施の形態で、加湿空気を冷却する手段と、加湿空気の冷却によって得られる凝縮水を回収・リサイクルする手段をさらに備える。冷却は、ヒートポンプを用いた構成で実施することができる。また、別の好適な実施の形態で、本発明の排水処理システムは、上記排水供給部に供給される排水の加圧手段、又は水分回収部の減圧手段をさらに備える。加圧手段は、上記排水供給部を耐圧構造とすることで実施することができる。また、圧力は、圧力調整バルブで調整することができる。さらに別の形態で、本発明の排水処理システムは、上記無孔質膜の表面の水分を除去するための除去手段を備える。このような除去手段としては、スクレーパを用いたものを挙げることができる。
【００１０】
さらに別の側面で本発明は、排水処理方法であり、該排水処理方法は、上記いずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を加湿空気に含めて放出することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る排水処理方法は、別の形態で上記いずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を回収・循環することを特徴とする。
【００１２】
さらに別の側面で本発明は、排水リサイクル方法であり、該排水リサイクル方法は、上記いずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を回収・循環することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の排水処理システムは、次のような被処理排水への推進力付与手段をそなえたことを特徴としている。
【００１４】
即ち、本発明に係る被処理排水への推進力付与手段は、排水タンクから被処理排水通路を通して導入される被処理排水を所定の高圧（膜の耐圧力以下。１ＭＰａ以下が望ましい）に加圧する高圧ポンプと、所定の高圧に保持された高圧室内に無孔質膜を設置してなり、上記高圧ポンプで加圧された加圧被処理排水が導入され、該加圧被処理排水を上記無孔質膜を透過させて透過水を抽出して水分回収部に送出する膜モジュールとを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記膜モジュールは、具体的には次の（１）ないし（４）のように構成する。
（１）上記膜モジュールは、中空の回転軸と、該回転軸にこれの軸方向に沿って複数個並設されるとともに、表面に上記無孔質膜が貼設された中空の円盤状体とをそなえ、上記高圧室内の加圧被処理排水が無孔質膜を透過可能にされ、かつ上記透過後の透過水を上記円盤状体の中空部及び上記回転軸の中空部を通して回転軸の軸端部から上記水分回収部に送出するように構成する。
ここで、好ましくは、上記円盤状体は、多数の通孔が形成されたスペーサの表面に上記無孔質膜が貼設されるとともに、該スペーサの内側に上記中空部が形成されてなる。
【００１６】
（２）上記膜モジュールは、円筒状の外筒の内部に上記無孔質膜が取付けられた多数の内筒を並設してなり、上記外筒と多数の内筒との間に形成される通路に導入された上記被処理排水を上記内筒の無孔質膜を透過させて上記透過水を生成し、該透過水を該内筒内を通して水分回収部に送出するように構成されてなる。
【００１７】
（３）上記膜モジュールは、円筒状の外筒の内部に、上記無孔質膜が取付けられたエレメントを螺旋状に巻回してなる螺旋状エレメントと該螺旋状エレメントの内周側に配置されて多数の通路孔が穿孔された内管とを配設してなり、上記外筒と螺旋状エレメントとの間に形成される通路に導入された上記被処理排水を上記螺旋状エレメントの無孔質膜を透過させて上記透過水を生成し、該透過水を上記の通路孔を介して上記内管内に導入し該内管を通して水分回収部に送出するように構成されてなる。
【００１８】
（４）上記膜モジュールは、表面に上記無孔質膜が貼設された中空のエレメントを上記高圧室内に略鉛直に複数個並設するとともに、上記各エレメントの下端に上記中空部に連通される透過水集水通路を接続し、上記透過水集水通路の透過水出口を上記水分回収部に接続し、上記各エレメントの無孔質膜を透過した透過水を該エレメントの中空部から上記透過水集水通路を通して上記水分回収部に送出するように構成される。
【００１９】
上記被処理排水への推進力付与手段の発明において、好ましくは次の（１）〜（５）のように構成する。
【００２０】
（１）上記高圧室と排水タンクとの間に、該高圧室内の被処理排水の一部を排水タンクに循環させる循環路を設け、該循環路に被処理排水中の濃縮排水を抽出する濃縮排水通路及び該濃縮排水通路を開閉する濃縮排水排出弁を接続する。
【００２１】
（２）上記排水タンクと高圧ポンプとの間の被処理排水通路の該被処理排水中の固形物を捕獲する保安フィルタを配設する。
【００２２】
（３）上記被処理排水通路の高圧ポンプ入口及び上記循環路のいずれか一方または双方に、上記膜モジュールを洗浄する薬液を注入する薬液注入手段を接続する。
【００２３】
（４）上記透過水の一部を上記高圧ポンプ入口の被処理排水通路に循環させる逆洗通路を設け、上記高圧ポンプにより透過水の一部を上記膜モジュールに循環させて該膜モジュールを逆洗するように構成する。
【００２４】
（５）上記高圧室の圧力を調整する圧力調整弁及び上記膜モジュール出口の透過水量を検出する透過水量センサを設けるとともに、上記透過水量センサからの透過水量検出値が入力され、該透過水量検出値に基づき上記圧力調整弁の開度を調整して上記高圧室の圧力を制御する圧力制御手段及び該透過水量検出値に基づき上記高圧ポンプの回転数を調整して高圧室への被処理排水流量を制御する高圧ポンプ制御手段のいずれか一方の手段または双方の手段によって上記透過水量を所要透過水量に制御する透過水量コントローラを設ける。
【００２５】
また、上記被処理排水への推進力付与手段をそなえた排水処理システムに係る他の形態の発明は、外筒の内部に設置されて回転駆動され表面に無孔質膜が貼設された内筒と、上記内筒の内部に配置されて上記無孔質膜に向けて被処理排水を噴出する排水噴出部材と、該排水噴出部材に被処理排水を送給するポンプと、上記内筒の外周と外筒の内周との間に形成され上記無孔質膜を透過した透過水が通流する透過水通路とをそなえ、上記内筒を回転させて上記排水噴出部材から上記無孔質膜に被処理排水を噴出し、該被処理排水を上記内筒の回転による遠心力により上記無孔質膜を透過させて上記透過水通路に排出し、該透過水通路から水分回収部に送出するように構成したことを特徴とする。
ここで、好ましくは、上記内筒の内周面に、該内筒の軸方向に延びる邪魔板を円周方向に沿って複数個突設する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、被処理排水について厳密な調整・制御を不要とし、脱塩率等の無機物の除去率を低コストで良好に実現することのできる排水処理装置、排水処理システム、排水処理方法、及び排水リサイクル方法を提供される。また、加湿空気を大気中に放出する形態、リサイクルする形態のいずれにおいても、排水の放出量を大きく削減でき、下水道費用の削減を図ることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、高圧ポンプにより被処理排水を膜モジュール内に押し込むことにより該膜モジュール内を高圧に保持し、被処理排水を高圧に加圧した状態で膜モジュール内に設置した無孔質膜を透過せしめることによって清浄な透過水（リサイクル水）を送出し、あるいは回転する内筒内に導入した被処理排水を該内筒の回転による遠心力により無孔質膜を透過せしめることによって清浄な透過水を送出するので、無孔質膜を透過する被処理排水に、高圧ポンプを用いた高圧加圧手段あるいは回転内筒を用いた遠心力による搬送手段によって推進力を付与することが可能となって、該無孔質膜上流の一次側から下流の二次側への水の透過を促進することができる。
これにより、排水の浄化処理効率が向上せしめられた排水処理システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る排水処理装置、排水処理システム、排水処理方法、及び排水リサイクル方法について、その実施の形態を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００２９】
図１に本発明に係る排水処理システムの一実施の形態を示す。該排水処理システム１００は、排水処理装置１０２と、排水貯水槽１０４を備えている。
【００３０】
排水処理装置１０２は、無孔質膜部１０６を備える。該無孔質膜部１０６は、図中模式的に示すように、無孔質膜１０８を挟んで、被処理排水の供給を受ける排水供給部１１０と、無孔質膜１０８を透過した水分を回収する水分回収部１１２とを備える。なお、無孔質膜１０８は、図中では、単一に描かれているが、あくまで、模式的に示されており、複数であってもよく、後述するように、チューブ状とし、また、他の各種形態とすることができる。また、排水処理装置１０２は、図示しない他の、例えば、制御盤、ポンプ、バルブ、センサ類を含む。
【００３１】
透湿性ポリウレタンは、イソシアネート成分と、鎖延長剤と、ポリオール成分とが少な
くとも原料として用いられ、これら原料が反応させられて得られるものである。
【００３２】
イソシアネート成分としては、特に限定されることなく従来一般的な種々のものが用いられる。例えば、４，４'−メチレンビスフェニルイソシアネート（ＭＤＩ）や、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、４，４'−シクロヘキシルメタ
ンジイソシアネート、イソホロンイソシアネートなどが用いられるが、特に４，４'−メ
チレンビスフェニルイソシアネート（ＭＤＩ）は、蒸気圧が低いために取り扱い性や作業性に優れ、また、得られるポリウレタンの機械的物性も高くなることから、好適に用いられる。
【００３３】
鎖延長剤としては、１，４−ブタンジオールが用いられる。これは、従来例えば衣料用の透湿性ポリウレタン樹脂では、鎖延長剤としてエチレングリコールを用いていたが、その場合に溶媒中で重合・成形を行うことになっていたのを、このように１，４−ブタンジオールを用いることにより、溶媒レス化を図っている。なお、ポリウレタンの原料に用いられる鎖延長剤としては、これ以外にもジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等各種が利用できる。得られるポリウレタンの成形性や機械的物性を確保する観点からは、１，４−ブタンジオールが特に好ましく利用できる。
【００３４】
ポリオール成分としては、分子量が６００以上４０００以下のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が用いられる。ポリエチレングリコールは、例えばポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）やポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）とポリエチレングリコールとの共重合体に比べ、得られるポリウレタン樹脂の透湿性がより良好になるからである。また、分子量、すなわち重量平均分子量を６００以上４０００以下としたのは、４０００を越えると反応性が低くなってしまい、また６００未満であると逆に反応性が高くなって安定したポリマーの重合が困難になってしまうとともに、透湿性も低くなって実用的でなくなるおそれがあるからである。また、この分子量については、特に２５００以上３０００以下の範囲にするのが好ましく、このような範囲にすることにより、ポリマーの安定した重合性と、得られたポリウレタンの良好な透湿性を確保することができる。
【００３５】
このポリオール成分としては、前記のポリエチレングリコールに加えて、シリコン型ポリオールを用いることができる。このシリコン型ポリオールとしては、特に以下に示すポリシロキサンカルビノール変性体が用いられ、中でも分子量が１００以上３０００以下のものが好適に用いられる。
【００３６】
【化１】
【００３７】
このシリコン型ポリオールは、得られるポリウレタンをシリコンの分子間力（凝集力）が小さいという特性を付与するために少量添加する。シリコン型ポリオールは、成形物、特にチューブ成形時の離型性を高くし、成形物のタック性を低減するために用いる。このようなシリコン型ポリオールのポリオール成分全体に対する配合量としては、１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下、好ましくは２ｗｔ％以上４ｗｔ％以下とされる。１ｗｔ％未満では得られるポリウレタン中のシリコン含有量が少なくなるため、離型性を高くし、タック性を低減する効果が十分に得られず、７０ｗｔ％を越えると高価なシリコン型ポリオールを添加して得られる成形性や機械強度等の物性が飽和するからである。また、２ｗｔ％以上、４ｗｔ％以下の範囲では、チューブ成形時の離型性を高くし、かつ成形物のタック性を低減でき、十分な透湿性が得られる。
【００３８】
また、前記鎖延長剤とポリオール成分との配合量については、その比が、好ましくはポリオール成分１モルに対して鎖延長剤が３モル以上１０モル以下となる範囲内、さらに好ましくは４モル以上１０モル以下となる範囲内に調製されて用いられる。ポリオール成分１モルに対して鎖延長剤が３モル未満であると、得られるポリウレタンの強度が不足し、実用性が低下してしまうからであり、１０モルを越えると、得られるポリウレタンの透湿性が低下し、またポリマーの重合も困難になってしまうからである。また、４モルを越えると、得られるポリウレタンの強度が良好となり、好ましい。
【００３９】
また、イソシアネート成分とポリオール成分との配合量については、その比が、好ましくはポリオール成分１モルに対してイソシアネート成分が４モル以上１２モル以下、さらに好ましくは５モル以上１０モル以下となる範囲内に調製されて用いられる。このような範囲にすることにより、良好なポリマー重合性を確保することができるとともに、得られるポリウレタンの良好な強度を確保することができる。
【００４０】
また、透湿性ポリウレタンにおいては、抗菌剤を含有するのが好ましい。すなわち、透湿性ポリウレタンでは、前記のイソシアネート成分、鎖延長剤、及びポリオール成分からなる主原料に加え、前記抗菌剤を好ましくは全体の０．１重量％を越え、１．０重量％以下、さらに好ましくは０．２重量％以上１．０重量％以下、望ましくは０．５重量％以上１．０重量％以下の範囲で添加配合する。添加する抗菌剤は、一般には防カビ剤とも呼ばれ、または抗菌・防かび剤とも呼ばれる粉状あるいは顆粒状等のもので、特に限定されることなく公知のもの、すなわち無機系のもの（例えば銀系抗菌剤）や有機系のもの（例えばヨード系抗菌剤；３−ヨード−２−プロピルブチルカルバメート）、さらには無機／有機の複合系のもの（例えばヨード系複合抗菌剤）が用いられる。なお、これら三つの系の中では、特に無機／有機の複合系のものが好ましい。これは、無機系のものは低活性である反面耐久性が高く、一方有機性のものは高活性である反面耐久性に乏しいという、相反する特性を有しているため、双方の抗菌剤の特性をうまく利用するうえで、複合抗菌剤を用いるのが好ましいからである。
【００４１】
また、抗菌剤の含有量（添加量）を、好ましくは全体の０．１重量％以上１．０重量％以下、さらに好ましくは０．２重量％以上１．０重量％以下、望ましくは０．５重量％以上１．０重量％以下の範囲としたのは、後述する実験結果より、０．１重量％以下では添加による抗菌（防カビ）効果が十分に認められず、また、１．０重量％を越えてもその効果が飽和してしまい、抗菌剤が前記の主原料に比べて高価であるためコスト的に不利になってしまうからである。また、０．２重量％以上１．０重量％以下とすれば効果がより顕著になるからであり、さらに０．５重量％以上１．０重量％以下とすれば効果が飽和した範囲となってより良好な効果が得られるからである。
【００４２】
なお、本発明の透湿性ポリウレタンは、前記のイソシアネート成分と鎖延長剤とポリオール成分とを主原料としてこれらが反応させられ、その後必要に応じて前記の抗菌剤が添
加されることにより形成されるが、特に主原料の反応に際しては、公知のウレタン化触媒、安定化剤、相溶化剤、着色剤等を適宜に添加することができる。
透湿性ポリウレタンは、以上のように、イソシアネート成分と特定の鎖延長剤及びポリオール成分を主原料として用い、これら主原料をそれぞれが適宜な配合比となるようにして反応させることにより、溶剤を用いることなく重合して得られるものである。反応法としては、特に限定されることなく、プレポリマー法、ワンショット法等、公知の方法を採用することが可能である。また、抗菌剤を含有させる場合には、例えば主原料を反応させた後、得られた反応物に抗菌剤を添加混合する方法が採用される。
【００４３】
このようにして得られる透湿性ポリウレタンは、特に主原料からなる場合にそれ自体で良好な高透湿性および機械的物性を有しており、さらには良好な成形性を備えることから、例えば常法の造粒法によるペレット化が可能となる。また、このようなペレット化時、すなわち造粒時に、前記の抗菌剤（防カビ剤）を造粒機に投入添加し、溶融混合することによって得られるペレット中に該抗菌剤を練り込むことができる。同様に、タルクやシリカ、炭酸カルシウム等の各種増量剤、カーボン等の導電剤、さらには触媒や酵素など、各種添加剤を練り込むこともできる。このようなペレット化時（造粒時）の温度は、例えば２００℃程度とされる。さらに、このようにして得られるペレットを用いることにより、各種の成形法、例えば押出成形法等が可能になる。
【００４４】
本発明で採用される無孔質膜１０８は、透湿性ポリウレタンが成形されてなるものである。
また、抗菌剤を含有したものにあっては、特にこれを透湿性チューブに成形し、例えばこのチューブ内に通水してこれから水蒸気のみを選択的に放出するといった形態で使用する。これによって、チューブ内にカビが発生するのを確実に防止することができ、したがって放出する水蒸気中にカビが含まれてしまうのを防止することができる。
【００４５】
そして、水の処理量が多いので、透湿性チューブ１１４の形態で構成した無孔質膜１０８を、図２に示すように多数平面的に配置し、透湿膜モジュール１１６として採用する。そして、さらにこのような透湿膜モジュール１１６を多段に配置するとさらに好適である。図２に示すように、透湿モジュール２を構成する複数の透湿性チューブ１１４は、長さ方向から見て断面が複数の列をなし、各列間には等しい隙間ｐが設けられるように配置されている。
【００４６】
なお、チューブを直接成形する方法以外に、押出成形によって薄いフィルム状に成形した透湿性ポリウレタンの１１８ａ，１１８ｂを２枚、図３の（ａ）や（ｂ）のように重ね合わせて熱溶着（ヒートシール）したものや、図３の（ｃ）のように一体となった複数の管状に一度に異形押出成形することができ、これらを重ね合わせて透湿モジュールとすることも可能である。
【００４７】
排水貯水槽１０４は、その中に４０〜５０℃の洗濯排水を貯水することができ、液送ポンプ１２０を備える。なお、本実施の形態では、洗濯排水を対象としている。しかし、本発明の対象となる被処理排水は、このような洗濯排水だけでなく他の排水も対象とすることができる。
【００４８】
さらに、図１の形態に係る排水処理システム１００は、ファン１２２、熱交換器１２４、乾燥機１２６、及び必要な配管ラインを備える。配管ラインについては、図１で、実線は、液体の流れを示し、点線は気体の流れを示している。なお、これは、図４〜図６でも同じである。
【００４９】
次に、以上の構成を備えた排水処理システム１００の作用による排水処理方法を説明する。
排水貯水槽１０４は、洗濯排水を４０〜５０℃で貯水する。液送ポンプ１２０は、配管ラインによってこの排水を循環しつつ、一部を無孔質膜部１０６に供給する。無孔質膜部１０６には、洗濯排水を直接排水供給部１１０、すなわち、透湿膜(無孔質膜)の一次側(
供給側)に供給し、無孔質膜１０８を透過した水分を、水分回収部１１２、すなわち、膜
二次側(透過側)へ水のみを通過させることにより、排水に含まれる有機物、無機物を水から一度に除去する。水は溶解拡散理論により透過する。
【００５０】
水分回収部１１２には、ファン１２２で空気を送り込む。空気は、予め熱交換器１２４で加熱する。この空気を加湿する。加湿された空気は、大気に放出１２８される。なお、空気は、実際には例えば、図２の矢印１３０の方向から透湿膜モジュール１１６に吹き込まれ、透湿膜モジュール１１６を構成する複数の透湿性チューブ１１４の内部を洗濯排水が流れ、この内部が排水供給部１１０を構成する。
【００５１】
排水供給部１１０に取り残された濃縮排水中に含まれる有機物、無機物は少量ずつ排出し、乾燥機１２６で、洗濯工場に必須であるボイラの廃熱を用いて、乾燥させ、可燃ゴミ（固形物）として排出する。ここで、図１のように熱交換器１２４からの空気を一部分岐し、乾燥機１２６に供給するようにする場合には、ボイラからの廃熱を利用しなくても十分乾燥できる場合もある。
【００５２】
従来採用されていた膜分離方法では、膜の汚染により、膜が目詰まりし、性能が低下する例が多く見受けられる。本実施の形態について説明した本発明に係る排水処理システムでは、水が溶解拡散理論により透過するため、無孔質膜１０８の一次側を汚染することがない。
【００５３】
また、本発明に係る排水処理システムでは、無孔質膜部１０８を透過した水分を加湿空気として、大気に放出することにより、ほとんど環境に影響を与えることなく、かつ排水を全量なくすことができ、下水道を用いている場合には下水道費用の削減が可能となる。
【００５４】
次に、図４に本発明に係る排水処理システムの別の形態を示す。この実施の形態では、加湿空気の温度を下げ、空気中の水を凝縮回収し、凝縮水をリサイクルしている。
【００５５】
図４中、図１と同一の符号を付した構成要素は、図１と実質的に同様の作用・機能を果たす。図1の実施の形態の構成要素に加え、本実施の形態では、凝縮水タンク１３０及び
ヒートポンプ１３２を備えている。凝縮水ポンプ１３０は、液送ポンプ１３４を備える。また、ヒートポンプ１３２は、冷却部１３６に冷媒を送り込む。
【００５６】
図４の実施の形態に係る排水処理システム１００では、加湿空気１２８を冷却部１３６で冷却し、凝縮水タンク１３０に貯水し、液送ポンプ１３４によって洗濯水としてリサイクルする。すなわち、排水のリサイクルが可能となる。なお、水分を除去した空気は、ファン１２２に戻した図になっているが、一部を排気して、新たに外気を取り入れても良い。
本実施の形態では、洗濯排水の有効利用を図ることができると共に、下水道費用の削減が可能となる。
【００５７】
次に、図５に、本発明に係る排水処理システムについて、さらに別の実施の形態を示す。
この実施の形態では、チューブ状の無孔質膜部１０６を図２に示すように多数平面的に配置して、その平面との接合点を接着剤で固定する。以上のように耐圧構造とした上で、排水供給部１１０であるチューブの内側に排水を供給することによって排水圧力を高めることができる構造としている。また、同構造はチューブの外側に排水を供給する形態でも対応可能である。
そして、排水供給部１１０からの戻り配管ライン１４０をさらに設け、途中に圧力調整バルブ１４２を設けている。また、液送ポンプ１２０を高圧ポンプとして構成している。
その他の構成は、一部省略しているが、図１又は図４の実施の形態と同様に実施することができる。すなわち、図１の大気放出の形態でも、図４の排水リサイクルの形態でも共に実施することができる。
【００５８】
本実施の形態では、排水供給圧力を高めることにより水の無孔質膜１０８の透過水量を高めることができる。圧力調節は圧力調整バルブ１４２の開度により調節する。
なお、本実施の形態の他、供給圧力増加方式のほかに、膜の二次側を減圧することにより、推進力である圧力差を大きく取ることも可能である。
【００５９】
図６に本発明に係る排水処理システムのさらに別の実施の形態を示す。
この実施の形態では、無孔質膜部１０６にスクレーパ１５０を設けている。この実施の形態では、図１、４、５のようにファン１２２により空気を送るのではなく、水分回収部１１２に透過した水をスクレーパ１５０により無孔質膜１０８により除去することで透過水を回収している。
この場合、無孔質膜１０８を平面構造として、膜表面をスクレーパ１５０でなぞれる構造とする。スクレーパ軸１５２にはネジが切ってあり、モータ１５４により軸１５２が回転することでスクレーパ１５０は、機械的に上下に移動可能となっている。回収された水は、膜透過水回収トレー１５６で回収され、膜透過水回収タンク１５８に回収される。
【００６０】
この実施の形態では、条件が適合すれば、加湿空気を送るための構造を省略して，直接水分を回収して再利用することができる。
【００６１】
図１の排水処理システムを具体化した試験装置を用いて、以下の条件で、洗濯排水を処理した。一方、比較例として同じ洗濯排水を、以下の条件で生物処理した。
本発明に係る実施例の処理条件：
密閉空間の中に、チューブ状の無孔質膜膜面積１ｍ2に対して排水を供給し、ファンにより発生した空気を加熱後、無孔質膜透過側に供給、加湿空気とて膜透過水を得た。冷却機の代用として密閉空間の中に除湿機を設置、湿度分である水を除湿機で回収した。
比較例に係る生物処理の条件：
実際の洗濯排水を浄化処理しているプラントにて、滞留時間約４時間で処理した後、精密ろ過膜により透過させた。
比較例に係る電気透析処理の条件：
前述の生物処理を実施した後の水を、電気透析装置にて電気伝導率にて約半分の無機物を除去した。
【００６２】
本発明では、上記説明したように一段有機物汚れ及び無機物汚れに対応している。したがって、本発明に係る実施例では、処理後の排水（無孔質膜透過水）について、指標（ＣＯＤ、電気伝導率）を測定した。比較例では、生物処理後にＣＯＤを測定し、引き続く電気透析処理後に電気伝導率を測定した。
【００６３】
図７に示すように、ＣＯＤ１３３ｍｇ／Ｌの洗濯排水を上記条件で生物処理したところ、ＣＯＤは、８ｍｇ／Ｌとなった。実施例の無孔質膜透過水も８ｍｇ／Ｌであり、本発明に係る排水処理システム又は方法によれば、通常の生物処理に比肩するＣＯＤ低減効果が得られることが確認された。
【００６４】
また、図８に示すように、電気伝導率１３７０μＳ／ｃｍの洗濯排水を上記条件で電気透析処理したところ、電気伝導率は、６８５μＳ／ｃｍとなった。実施例の無孔質膜透過水は５８μＳ／ｃｍにまで低下しており、本発明に係る排水処理システム及び方法によれば、通常の電気透析処理によるよりも高い、脱塩効果があることが確認された。
なお、図８の２００μＳ／ｃｍ前後の帯は、一般水道水の電気伝導率を示しており、本発明によれば洗濯排水を循環使用に耐えるレベルまで処理できることが了解される。
【００６５】
次に、本発明に係る排水処理システムにおける被処理排水への推進力付与手段の実施の形態について説明する。
図９は本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第1実施の形態を説明する構成図、図１０は図９のZ部詳細断面図、図１１は図９における膜フィルタの側面図である。
【００６６】
図９において、２００は洗濯機、２０１はスクリーンフィルタ、２０２は排水タンクで、前記洗濯機２００からの被処理排水は、排水管２３１を通り、スクリーンフィルタ２０１で大形固形物が除去された後、排水タンク２０２内に貯められる。
上記排水タンク２０２には加温装置２０２ａが設置されて、該排水タンク２０２内の被処理排水を所定温度に加温するようになっている。このように構成すれば、被処理排水を所定温度に保持することによって、後述する膜フィルタ２１３での透過水量を増加できる。
２３２ｂは保安フィルタ、２０８は高圧ポンプで、上記排水タンク２０２内の被処理排水は、保安フィルタ２３２ｂにて上記スクリーンフィルタ２０１で除去できなかった糸屑等の微小固形物を除去されてから、排水管２３２及び２３３を通って上記高圧ポンプ２０８に吸入され、該高圧ポンプ２０８において所定の高圧（膜の耐圧力以下。１ＭＰａ以下が望ましい）に加圧される。
該高圧ポンプ２０８は、後述する透過水量コントローラ２２０によって吐出圧力を所定の高圧に制御されており、該高圧ポンプ２０８からの加圧被処理排水は、排水管２３４及び開閉弁２３５を通って、膜モジュール２１０のケース２１４内の高圧室２１４ａ内に供給される。
【００６７】
図９において、上記膜モジュール２１０はつぎのように構成されている。
２１４はケースで、該ケース２１４内は高圧ポンプ２０８から供給される高圧の被処理排水が供給されることにより、所定の高圧に保持された高圧室２１４ａとなっている。２１２は両端部を前記ケース２１４に回転自在に支持されている中空の回転軸で、該回転軸２１２にはこれの軸方向に沿って複数個の円盤状体からなる膜フィルタ２１３が並設されている。２１１は前記回転軸２１２及び膜フィルタ２１３を回転駆動するモータである。
【００６８】
前記ケース２１４の回転軸支持部の詳細を示す図１０において、２４５は前記ケース２１４に複数のボルト２４４ａ、ナット２４４ｂによって固定されたフランジ、２４３は該フランジ２４５に固定されて前記回転軸２１２を回転自在に支持する軸受である。２４２は前記ケース２１４内を流体密にシールするリップシールである。
２４６は透過水出口ニップルで、前記中空の回転軸２１２内の透過水通路と連通されて、該透過水通路を通った透過水が該透過水出口ニップル２４６の内部通路を通って、後述する透過水出口管２３９（図9参照）に送り出されるようになっている。
なお、図９におけるＺ部の反対側の回転軸支持部は、上記構造から透過水出口ニップル２４６を除去した構造となっている。
【００６９】
前記膜フィルタ２１３の詳細を示す図１１において、２４７は前記回転軸２１２の外周にキー２５１を介して固定された中空の固定リング、２５０は前記無孔質膜からなる膜である。前記膜２５０は、外周部を縫い合わせて構成されている（２４８は縫製部）。
２４９は多数の通孔が形成されたスペーサで、該スペーサ２４９の表面に前記膜２５０が貼着されており、前記高圧室２１４ａ内の被処理排水が前記膜２５０を透過し、この透過水が該スペーサ２４９の通孔を通って該スペーサ２４９の内側空間に入り、前記固定リング２４７の通路を通って中空の前記回転軸２１２内の透過水通路に流入するようになっている。
【００７０】
２０３は前記膜モジュール２１０で浄化された透過水（リサイクル水）を貯留するリサイクル水タンクで、透過水出口管２３９を介して前記透過水出口ニップル２４６に接続されている。２４０は該透過水出口管２３９の管路を開閉する開閉弁である。
【００７１】
前記高圧ポンプ２０８によって加圧され、上記のように構成された膜モジュール２１０のケース２１４内の高圧室２１４ａ内に供給された加圧被処理排水は、該高圧室２１４ａから図９の矢印のように流れて、回転駆動されている膜フィルタ２１３の膜（無孔質膜）２５０を透過することによって、有害物が除去され清浄化された透過水（リサイクル水）となって、上記スペーサ２４９の内側空間及び固定リング２４７の通路を通って中空の前記回転軸２１２内の透過水通路に流入する。
さらに、該透過水（リサイクル水）は、上記透過水出口ニップル２４６の内部通路を通って透過水出口管２３９に送り出され、開閉弁２４０の開弁によって上記リサイクル水タンク２０３内に貯留される。
【００７２】
２３０は排水の循環路で、上記高圧室２１４ａ内の被処理排水の一部が該循環路２３０を通って開閉弁２３６を介して上記排水タンク２０２内に循環するようになっている。２０４は該循環路２３０に設置されて上記高圧室２１４ａ内の圧力を調整する圧力調整弁である。
上記循環路２３０の途中からは濃縮排水排出弁２０５によって開閉される濃縮排水管２０５ａが分岐され、所定の時期に該濃縮排水排出弁２０５を開いて、該循環路２３０を通る濃縮された排水を抽出し、排水処理設備に送り込み、あるいはボイラの蒸気等によって乾燥させて可燃ごみ化する。
かかる濃縮排水の排出によって、高圧室２１４ａ内の排水が過濃縮化するのを回避できる。
【００７３】
次に、図１２及び図９を参照して、前記高圧室２１４ａ内の圧力制御について説明する。
２０７は上記透過水出口管２４０に取り付けられて膜モジュール２１０出口の透過水量を検出する透過水量センサ、２２０は透過水量コントローラである。
該透過水量センサ２０７からの透過水量の検出値は上記透過水量コントローラ２２０の透過水量比較部２２２に入力される。２２１は基準水量設定部で、膜モジュール２１０出口の透過水の所要水量と高圧ポンプ２０８の回転数との関係、及び上記圧力調整弁２０４の開度との関係、つまり上記透過水量が所要の水量になるような高圧ポンプ２０８の回転数、及び上記透過水量が所要の水量になるような圧力調整弁２０４の開度が設定されている。
【００７４】
上記透過水量比較部２２２においては、上記透過水量の検出値と上記基準水量設定部２２１に設定されている透過水の所要水量とを比較し、その比較結果をポンプ回転数算出部２２４及び圧力調整弁開度算出部２２３に出力する。
ポンプ回転数算出部２２４においては、該透過水量の検出値が所要水量に達しない場合は不足透過水量に対応する高圧ポンプ２０８の回転数上昇量を算出し、あるいは該透過水量の検出値が所要水量を超えた場合は超過透過水量に対応する高圧ポンプ２０８の回転数低下量を算出し、高圧ポンプ２０８に出力する。
これにより、高圧ポンプ２０８は上記透過水量が所要水量になるような回転数で運転制御される。
一方、圧力調整弁開度算出部２２３においては、該透過水量の検出値が所要水量に達しない場合は不足透過水量に対応する圧力調整弁開度の縮小量（つまり上記循環路２３０への戻り量の減少量）を算出し、あるいは該透過水量の検出値が所要水量を超えた場合は超過透過水量に対応する圧力調整弁開度の増加量（つまり上記循環路２３０への戻り量の増加量）を算出し、圧力調整弁２０４をかかる開度に制御する。
これにより、圧力調整弁２０４は上記透過水量が所要水量になるように開度を制御される。
なお、上記高圧ポンプ２０８の回転数制御、あるいは上記圧力調整弁２０４開度制御の
のいずれか一方を用いてもよい。
【００７５】
また、上記透過水量コントローラ２２０は、上記高圧ポンプ２０８の回転数を上昇させ、あるいは圧力調整弁２０４の開度を縮小させても、上記透過水量の検出値が所要水量
にならない場合には、警報装置２２５に透過水量異常の警報を出力する。
警報装置２２５に透過水量異常の警報が出た際には、上記高圧ポンプ２０８を停止し、膜モジュール２１０内の水位を低下させて膜フィルタ２１３の一部を空気中に露出させ、上記モータ２１１により膜フィルタ２１３を回転させることにより、膜フィルタ２１３を洗浄する。
【００７６】
上記膜フィルタ２１３の汚れを除去する際には、上記リサイクルタンク２０３と高圧ポンプ２０８の吸入側の排水管２３３とを接続する逆洗通路２４１を、逆洗弁２４１ａを開くことによって開通させるとともに、排水タンク２０２側の開閉弁２３２ａを閉じ、さらに上記高圧ポンプ２０８出口から分岐された逆洗通路２３８ａを逆洗弁２３８によって開いて高圧ポンプ２０８を運転する。
これにより、リサイクルタンク２０３内の透過水（リサイクル水）を、逆洗通路２４１、高圧ポンプ２０８、逆洗通路２３８ａ、上記透過水出口ニップル２４６、中空の前記回転軸２１２内の透過水通路を通って膜フィルタ２１３内を経て、スペーサ２４９の内側空間
を通って膜（無孔質膜）２５０を内部側から透過せしめて、膜（無孔質膜）２５０を洗浄することができる。
【００７７】
また、２０６は膜洗浄薬液タンクで、酸、アルカリ、次亜塩素酸ナトリウム等の薬液が貯留されている。該薬液は、薬液供給弁２３７，２３７ａを開き、排水タンク２０２出入口通路の開閉弁２３６，２３２ａを閉じることにより、排水タンク２０２を通すことなく、保安フィルタ、高圧ポンプ２０８、膜モジュール２１０内を循環することにより、これらの機器及び管内を循環してこれらを洗浄することができる。
なお、リサイクルタンク２０３自体にも次亜塩素酸ナトリウム溶液添加装置、紫外線ランプ装置、活性炭吸着ろ過装置、オゾンガス発生装置、吹き込み装置を備えることもできる。
【００７８】
次に、図１３は本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第２実施の形態を説明する構成図、図１４は前記膜モジュールをそなえた第２実施の形態における膜モジュールの一例の要部斜視図、図１５は前記膜モジュールをそなえた第２実施の形態における膜モジュールの他の例の要部断面図である。
かかる膜モジュールをそなえた第２実施の形態においては、図９〜図１２に示される第１実施の形態における膜モジュール２１０に代えて、図１４に示される膜モジュールの一例、あるいは図１５に示される膜モジュールの他の例のような膜モジュールを用いている。
【００７９】
即ち、図１４に示される膜モジュールの一例においては、上記膜モジュール２６０は、円筒状の外筒２６１の内部に上記無孔質膜が取付けられた多数の内筒２６２を並設し、上記高圧ポンプ２０８から、外筒２６１と多数の内筒２６２との間に形成される通路２６０ａに導入された被処理排水を、上記内筒２６２の無孔質膜を透過させることによって透過水（リサイクル水）を生成している。
透過水は、上記各内筒２６２の内部を通して透過水出口管２３９に導き、該透過水出口管２３９からリサイクル水タンク２０３に送り込む。
【００８０】
また、図１５に示される膜モジュールの他の例においては、上記膜モジュール２６０は、
円筒状の外筒２６５の内部に、上記無孔質膜が取付けられたエレメントを螺旋状に巻回してなる螺旋状エレメント２６６と該螺旋状エレメント２６６の内周側に配置されて多数の通路孔２６７ａが穿孔された内管２６７とを配設してなり、上記外筒２６５と螺旋状エレメント２６６との間に形成される通路２６５ａに導入された被処理排水を上記螺旋状エレメント２６６の無孔質膜を、図の矢印のように透過させることによって透過水（リサイクル水）を生成している。
透過水は、上記内筒２６７の内部を通して透過水出口管２３９に導き、該透過水出口管２３９からリサイクル水タンク２０３に送り込む。２６９は濃縮水を取り出すための濃縮水出口管である。
【００８１】
かかる膜モジュールをそなえた第２実施の形態において、図示を省略したが、膜モジュール２６０以外の構成は、図９に示される第１実施の形態と同様であり、該第１実施の形態と同一の部材は同一の符号で示す。すなわち、スクリーンフィルタ２０１、排水タンク２０２、膜洗浄薬液タンク２０６、高圧ポンプ２０８、保安フィルタ２３２ｂ、図１２について説明した制御システムに係る構成等は、膜モジュールをそなえた第２実施の形態においても実施することができ、同様の作用効果を奏することができる。
【００８２】
また、図１６は本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第３実施の形態を説明する構成図である。
かかる膜モジュールをそなえた第３実施の形態においては、図９〜図１２に示される第１実施の形態における膜モジュール２１０に代えて、次のように構成された膜モジュール２７０を用いている。
即ち、この第３実施の形態における膜モジュール２７０は、表面に上記無孔質膜が貼設された中空のエレメント２７１を上記高圧室２１４ａ内に略鉛直に複数個並設するとともに、上記各エレメント２７１の下端に上記中空部に連通される透過水集水管２７２を接続し、さらに該透過水集水管２７２の透過水出口を上記透過水出口管２３９に接続している。
【００８３】
上記各エレメント２７１の無孔質膜を透過した透過水は、該エレメント２７１の中空部から上記透過水集水管２７２を通り、上記透過水出口管２３９を経てリサイクル水タンク２０３に送り込まれる。
かかる膜モジュールをそなえた第３実施の形態において、図示を省略したが、膜モジュール２７０以外の構成は、図９に示される第１実施の形態と同様であり、該第１実施の形態と同一の部材は同一の符号で示す。すなわち、スクリーンフィルタ２０１、排水タンク２０２、膜洗浄薬液タンク２０６、高圧ポンプ２０８、保安フィルタ２３２ｂ、図１２について説明した制御システムに係る構成等は、膜モジュールをそなえた第２実施の形態においても実施することができ、同様の作用効果を奏することができる。
【００８４】
以上のような、膜モジュールをそなえた第１ないし第３実施の形態によれば、
高圧ポンプ２０８により被処理排水を膜モジュール２１０，２６０，２７０内に押し込むことにより該膜モジュール２１０，２６０，２７０内を高圧に保持し、被処理排水を高圧に加圧した状態で膜モジュール２１０，２６０，２７０内に設置した無孔質膜を透過せしめることによって、清浄な透過水（リサイクル水）を生成するので、無孔質膜を透過する被処理排水に、高圧ポンプ２０８を用いた高圧加圧手段によって推進力を付与することが可能となって、高圧室２１４ａにおける該無孔質膜上流の一次側から下流の二次側への水の透過を促進することができ、排水の浄化処理効率が向上する。
【００８５】
また、図１７は本発明に係る排水処理システムについて、遠心式排水処理装置をそなえた実施の形態を示し、（A）は装置の構成図、（B）は（A）におけるB―B矢視図、（C）は回転内筒の平面略図である。
図１７（A）〜（C）において、２８２は有底円筒体からなる外筒、２８０は該外筒２８２の内部に設置されて軸受部２９１（図１７（B）参照）にて該外筒２８２に回転自在に支持された中空の回転内筒である。該回転内筒２８０は内面に上記無孔質膜が貼設され、これの回転軸２８５がモータ２８３に連結されて該モータ２８３により回転駆動される。
該回転内筒２８０の内周面には、図１７（B）〜（C）のように、該回転内筒２８０の軸方向に延びる邪魔板２９０を円周方向に沿って複数個突設している。
２８４は上記回転内筒２８０の上方内部に設置された排水噴出部材、２０２は図９の実施の形態を同様な排水タンク、２８８は排水循環ポンプ２８７を備え該排水タンク２０２と上記排水噴出部材２８４とを接続する排水管、２３９は透過水出口管、２０３は該透過水出口管２３９を通った透過水を貯留するリサイクル水タンクである。
【００８６】
かかる遠心式排水処理装置において、前記排水循環ポンプ２８７により排水管２８８を通して排水噴出部材２８４に搬送された排水タンク２０２内の被処理排水は、該排水噴出部材２８４から図の矢印のように回転内筒２８０内の上部から該回転内筒２８０内に噴出される。
排水噴出部材２８４から噴出された該被処理排水は、上記回転内筒２８０の回転による遠心力により該回転内筒２８０に貼設された無孔質膜２９１を透過して、有害物が除去され清浄化された透過水（リサイクル水）となり、回転内筒２８０と外筒２８２との間の透過水通路２８２ａに排出され、該透過水通路２８２ａから透過水出口管２３９を通ってリサイクル水タンク２０３内に貯留される。
この場合、上記回転内筒２８０の内周に軸方向に延びる邪魔板２９０を円周方向に沿って複数個突設しているので、該被処理排水が回転内筒２８０の回転に連れ廻り、該回転内筒２８０の無孔質膜２９１を透過しにくくなるのを回避できる。
【００８７】
以上のような、遠心式排水処理装置をそなえた実施の形態によれば、外筒２８２内に設置されて回転駆動される内筒２８０内に導入した被処理排水を、該内筒２８０の回転に伴う遠心力により無孔質膜を透過せしめることによって清浄な透過水を生成するので、無孔質膜を透過する被処理排水に、回転内筒２８０を用いた遠心力による搬送手段によって推進力を付与することが可能となって、該無孔質膜上流の排水噴出部材２８４側から下流の二次側への水の透過を促進することができ、排水の浄化処理効率を向上できる。
なお、図１７の実施の形態でも、図９に示される第１実施の形態におけるスクリーンフィルタ２０１、排水タンク２０２、膜洗浄薬液タンク２０６等は、同様に実施することができ、同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る排水処理システムについて、一実施の形態を説明する概念図である。
【図２】本発明に採用する膜モジュールについて、一実施の形態を説明する斜視図である。
【図３】本発明に採用する膜モジュールについて、別の実施の形態を説明する斜視図である。
【図４】本発明に係る排水処理システムについて、別の実施の形態を説明する概念図である。
【図５】本発明に係る排水処理システムについて、別の実施の形態を説明する概念図である。
【図６】本発明に係る排水処理装置について、別の実施の形態を説明する概念図である。
【図７】本発明に係る実施例に関し、ＣＯＤの変化を説明するグラフである。
【図８】本発明に係る実施例に関し、電気伝導率の変化を説明するグラフである。
【図９】本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第1実施の形態を説明する構成図である。
【図１０】図９のZ部詳細断面図である。
【図１１】図９における膜フィルタの側面図である。
【図１２】前記膜モジュールをそなえた第1実施の形態における透過水量コントローラの制御ブロック図である。
【図１３】本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第２実施の形態を説明する構成図である。
【図１４】前記膜モジュールをそなえた第２実施の形態における膜モジュールの要部斜視図である。
【図１５】前記膜モジュールをそなえた第２実施の形態における膜モジュールの他の例を示す要部断面図である。
【図１６】本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第３実施の形態を説明する構成図である。
【図１７】本発明に係る排水処理システムについて、遠心式排水処理装置を備えた実施の形態を示し、（A）は装置の構成図、（B）は（A）におけるB―B矢視図、（C）は回転内筒の平面略図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００ 排水処理システム
１０２ 排水処理装置
１０４（２０２） 排水貯水槽（排水タンク）
１０６ 無孔質膜部
１０８ 無孔質膜
１１０ 排水供給部
１１２ 水分回収部
１１４ 透湿性チューブ
１１６ 透湿膜モジュール
１２０ 液送ポンプ
１２２ ファン
１２４ 熱交換器
１２６ 乾燥機
１３０ 凝縮水タンク
１３２ ヒートポンプ
１３４ 液送ポンプ
１３６ 冷却部
１４２ 圧力調整バルブ
１５０ スクレーパ
１５２ スクレーパ軸
１５８（２０３） 膜透過水回収タンク（リサイクル水タンク）
２００ 洗濯機
２０１ スクリーンフィルタ
２０２ａ 加温装置
２０３ 保安フィルタ
２０４ 圧力調整弁
２０５ａ 濃縮排水管
２０６ 膜洗浄薬液タンク
２０８ 高圧ポンプ
２１０，２６０，２７０ 膜モジュール
２１２ 回転軸
２１３ 膜フィルタ
２１４ ケース
２１４ａ 高圧室
２２０ 透過水量コントローラ
２３０ 循環路
２３９ 透過水出口管
２４１ 逆洗通路
２４６ 透過水出口ニップル
２４９ スペーサ
２５０ 無孔質膜からなる膜
２７１ エレメント
２８０ 回転内筒
２８２ 外筒
２８４ 排水噴出部材
２９０ 邪魔板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置、排水処理システム、排水処理方法、及び排水リサイクル方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、洗濯排水リサイクル装置として、バイオリアクタに、例えば電気透析装置、逆浸透膜装置、膜分離装置を組み合わせた装置が知られている（特許文献１）。このような装置では、バイオリアクタで主として有機物除去を行い、引き続き上記電気透析装置等を脱塩装置として活用し、主として無機物除去を行っている。
【０００３】
しかし、バイオリアクタで行われる処理は、生物処理のため、温度、ｐＨ、排水量（負荷）、曝気量等の諸条件を生物処理適したものに制御する必要がある。そして、管理者によって制御が好適に行われない場合、例えば処理後の水質悪化によって、活性汚泥の発泡を引き起こし、活性汚泥溢れ等を生じるおそれがあった。
【０００４】
一方、無機物除去を行うための電気透析装置は、アニオン膜及びカチオン膜を組み合わせて使用している。しかし、このような膜の組み合わせに対しては、適用できる洗剤に制限がある。さらに、脱塩率としては、効率的な脱塩を行う場合、最大５０％に制限されるといった難点がある。
また、逆浸透膜については、洗濯使用水や排水にシリカ成分が多く含まれる場合は採用できない。また、対応できる洗剤に制限がある。という問題点があった。
【０００５】
さらには、前記洗濯排水等の被処理排水を、濾過材を通過させることにより該被処理排水中の有機物、無機物を除去して清浄な透過水つまりリサイクル水を得る際においては、該被処理排水に上記濾過材を通過させるための推進力を付与することが要求されるが、上記特許文献１には、かかる手段は示されていない。
【特許文献１】特開２００３−１２６８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、被処理排水について厳密な調整・制御を不要とし、脱塩率等の無機物の除去率を低コストで良好に実現することのできる排水処理装置、排水処理システム、排水処理方法、及び排水リサイクル方法を提供することを目的とする。
また、本発明の第２の目的は、濾過材を通過する被処理排水に推進力を付与することにより、濾過材上流の一次側から下流の二次側への水の透過を促進して排水の浄化処理効率を向上せしめた排水処理システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、排水処理装置であって、無孔質膜を挟んで、被処理排水の供給を受ける排水供給部と、無孔質膜を透過した水分を回収する水分回収部とを備える無孔質膜部を備えることを特徴とする。
上記無孔質膜は、透湿性ポリウレタンであって、イソシアネート成分と、鎖延長剤と、ポリオール成分とを少なくとも原料として用い、該原料が反応させられて得られるものであることが好適である。
【０００８】
本発明は、別の側面で、このような排水処理装置を含む排水処理システムである。本発明に係る排水処理システムは、その好適な形態で、上記水分回収部で回収した水分を空気中に取り込むための空気の供給手段と、該空気を加熱するための排水循環手段とをさらに備える。空気の供給手段としては、ファン、排水循環手段としては、液送ポンプで排水を循環し、その排水によって空気を加熱する構造を挙げることができる。
【０００９】
また、本発明の排水処理システムは、別の好適な実施の形態で、加湿空気を冷却する手段と、加湿空気の冷却によって得られる凝縮水を回収・リサイクルする手段をさらに備える。冷却は、ヒートポンプを用いた構成で実施することができる。また、別の好適な実施の形態で、本発明の排水処理システムは、上記排水供給部に供給される排水の加圧手段、又は水分回収部の減圧手段をさらに備える。加圧手段は、上記排水供給部を耐圧構造とすることで実施することができる。また、圧力は、圧力調整バルブで調整することができる。さらに別の形態で、本発明の排水処理システムは、上記無孔質膜の表面の水分を除去するための除去手段を備える。このような除去手段としては、スクレーパを用いたものを挙げることができる。
【００１０】
さらに別の側面で本発明は、排水処理方法であり、該排水処理方法は、上記いずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を加湿空気に含めて放出することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る排水処理方法は、別の形態で上記いずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を回収・循環することを特徴とする。
【００１２】
さらに別の側面で本発明は、排水リサイクル方法であり、該排水リサイクル方法は、上記いずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を回収・循環することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の排水処理システムは、次のような被処理排水への推進力付与手段をそなえたことを特徴としている。
【００１４】
即ち、本発明に係る被処理排水への推進力付与手段は、排水タンクから被処理排水通路を通して導入される被処理排水を所定の高圧（膜の耐圧力以下。１ＭＰａ以下が望ましい）に加圧する高圧ポンプと、所定の高圧に保持された高圧室内に無孔質膜を設置してなり、上記高圧ポンプで加圧された加圧被処理排水が導入され、該加圧被処理排水を上記無孔質膜を透過させて透過水を抽出して水分回収部に送出する膜モジュールとを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記膜モジュールは、具体的には次の（１）ないし（４）のように構成する。
（１）上記膜モジュールは、中空の回転軸と、該回転軸にこれの軸方向に沿って複数個並設されるとともに、表面に上記無孔質膜が貼設された中空の円盤状体とをそなえ、上記高圧室内の加圧被処理排水が無孔質膜を透過可能にされ、かつ上記透過後の透過水を上記円盤状体の中空部及び上記回転軸の中空部を通して回転軸の軸端部から上記水分回収部に送出するように構成する。
ここで、好ましくは、上記円盤状体は、多数の通孔が形成されたスペーサの表面に上記無孔質膜が貼設されるとともに、該スペーサの内側に上記中空部が形成されてなる。
【００１６】
（２）上記膜モジュールは、円筒状の外筒の内部に上記無孔質膜が取付けられた多数の内筒を並設してなり、上記外筒と多数の内筒との間に形成される通路に導入された上記被処理排水を上記内筒の無孔質膜を透過させて上記透過水を生成し、該透過水を該内筒内を通して水分回収部に送出するように構成されてなる。
【００１７】
（３）上記膜モジュールは、円筒状の外筒の内部に、上記無孔質膜が取付けられたエレメントを螺旋状に巻回してなる螺旋状エレメントと該螺旋状エレメントの内周側に配置されて多数の通路孔が穿孔された内管とを配設してなり、上記外筒と螺旋状エレメントとの間に形成される通路に導入された上記被処理排水を上記螺旋状エレメントの無孔質膜を透過させて上記透過水を生成し、該透過水を上記の通路孔を介して上記内管内に導入し該内管を通して水分回収部に送出するように構成されてなる。
【００１８】
（４）上記膜モジュールは、表面に上記無孔質膜が貼設された中空のエレメントを上記高圧室内に略鉛直に複数個並設するとともに、上記各エレメントの下端に上記中空部に連通される透過水集水通路を接続し、上記透過水集水通路の透過水出口を上記水分回収部に接続し、上記各エレメントの無孔質膜を透過した透過水を該エレメントの中空部から上記透過水集水通路を通して上記水分回収部に送出するように構成される。
【００１９】
上記被処理排水への推進力付与手段の発明において、好ましくは次の（１）〜（５）のように構成する。
【００２０】
（１）上記高圧室と排水タンクとの間に、該高圧室内の被処理排水の一部を排水タンクに循環させる循環路を設け、該循環路に被処理排水中の濃縮排水を抽出する濃縮排水通路及び該濃縮排水通路を開閉する濃縮排水排出弁を接続する。
【００２１】
（２）上記排水タンクと高圧ポンプとの間の被処理排水通路の該被処理排水中の固形物を捕獲する保安フィルタを配設する。
【００２２】
（３）上記被処理排水通路の高圧ポンプ入口及び上記循環路のいずれか一方または双方に、上記膜モジュールを洗浄する薬液を注入する薬液注入手段を接続する。
【００２３】
（４）上記透過水の一部を上記高圧ポンプ入口の被処理排水通路に循環させる逆洗通路を設け、上記高圧ポンプにより透過水の一部を上記膜モジュールに循環させて該膜モジュールを逆洗するように構成する。
【００２４】
（５）上記高圧室の圧力を調整する圧力調整弁及び上記膜モジュール出口の透過水量を検出する透過水量センサを設けるとともに、上記透過水量センサからの透過水量検出値が入力され、該透過水量検出値に基づき上記圧力調整弁の開度を調整して上記高圧室の圧力を制御する圧力制御手段及び該透過水量検出値に基づき上記高圧ポンプの回転数を調整して高圧室への被処理排水流量を制御する高圧ポンプ制御手段のいずれか一方の手段または双方の手段によって上記透過水量を所要透過水量に制御する透過水量コントローラを設ける。
【００２５】
また、上記被処理排水への推進力付与手段をそなえた排水処理システムに係る他の形態の発明は、外筒の内部に設置されて回転駆動され表面に無孔質膜が貼設された内筒と、上記内筒の内部に配置されて上記無孔質膜に向けて被処理排水を噴出する排水噴出部材と、該排水噴出部材に被処理排水を送給するポンプと、上記内筒の外周と外筒の内周との間に形成され上記無孔質膜を透過した透過水が通流する透過水通路とをそなえ、上記内筒を回転させて上記排水噴出部材から上記無孔質膜に被処理排水を噴出し、該被処理排水を上記内筒の回転による遠心力により上記無孔質膜を透過させて上記透過水通路に排出し、該透過水通路から水分回収部に送出するように構成したことを特徴とする。
ここで、好ましくは、上記内筒の内周面に、該内筒の軸方向に延びる邪魔板を円周方向に沿って複数個突設する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、被処理排水について厳密な調整・制御を不要とし、脱塩率等の無機物の除去率を低コストで良好に実現することのできる排水処理装置、排水処理システム、排水処理方法、及び排水リサイクル方法を提供される。また、加湿空気を大気中に放出する形態、リサイクルする形態のいずれにおいても、排水の放出量を大きく削減でき、下水道費用の削減を図ることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、高圧ポンプにより被処理排水を膜モジュール内に押し込むことにより該膜モジュール内を高圧に保持し、被処理排水を高圧に加圧した状態で膜モジュール内に設置した無孔質膜を透過せしめることによって清浄な透過水（リサイクル水）を送出し、あるいは回転する内筒内に導入した被処理排水を該内筒の回転による遠心力により無孔質膜を透過せしめることによって清浄な透過水を送出するので、無孔質膜を透過する被処理排水に、高圧ポンプを用いた高圧加圧手段あるいは回転内筒を用いた遠心力による搬送手段によって推進力を付与することが可能となって、該無孔質膜上流の一次側から下流の二次側への水の透過を促進することができる。
これにより、排水の浄化処理効率が向上せしめられた排水処理システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に、本発明に係る排水処理装置、排水処理システム、排水処理方法、及び排水リサイクル方法について、その実施の形態を参照しながらさらに詳細に説明する。
【００２９】
図１に本発明に係る排水処理システムの一実施の形態を示す。該排水処理システム１００は、排水処理装置１０２と、排水貯水槽１０４を備えている。
【００３０】
排水処理装置１０２は、無孔質膜部１０６を備える。該無孔質膜部１０６は、図中模式的に示すように、無孔質膜１０８を挟んで、被処理排水の供給を受ける排水供給部１１０と、無孔質膜１０８を透過した水分を回収する水分回収部１１２とを備える。なお、無孔質膜１０８は、図中では、単一に描かれているが、あくまで、模式的に示されており、複数であってもよく、後述するように、チューブ状とし、また、他の各種形態とすることができる。また、排水処理装置１０２は、図示しない他の、例えば、制御盤、ポンプ、バルブ、センサ類を含む。
【００３１】
透湿性ポリウレタンは、イソシアネート成分と、鎖延長剤と、ポリオール成分とが少な
くとも原料として用いられ、これら原料が反応させられて得られるものである。
【００３２】
イソシアネート成分としては、特に限定されることなく従来一般的な種々のものが用いられる。例えば、４，４'−メチレンビスフェニルイソシアネート（ＭＤＩ）や、ヘキサ
メチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、４，４'−シクロヘキシルメタ
ンジイソシアネート、イソホロンイソシアネートなどが用いられるが、特に４，４'−メ
チレンビスフェニルイソシアネート（ＭＤＩ）は、蒸気圧が低いために取り扱い性や作業性に優れ、また、得られるポリウレタンの機械的物性も高くなることから、好適に用いられる。
【００３３】
鎖延長剤としては、１，４−ブタンジオールが用いられる。これは、従来例えば衣料用の透湿性ポリウレタン樹脂では、鎖延長剤としてエチレングリコールを用いていたが、その場合に溶媒中で重合・成形を行うことになっていたのを、このように１，４−ブタンジオールを用いることにより、溶媒レス化を図っている。なお、ポリウレタンの原料に用いられる鎖延長剤としては、これ以外にもジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等各種が利用できる。得られるポリウレタンの成形性や機械的物性を確保する観点からは、１，４−ブタンジオールが特に好ましく利用できる。
【００３４】
ポリオール成分としては、分子量が６００以上４０００以下のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）が用いられる。ポリエチレングリコールは、例えばポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）やポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）とポリエチレングリコールとの共重合体に比べ、得られるポリウレタン樹脂の透湿性がより良好になるからである。また、分子量、すなわち重量平均分子量を６００以上４０００以下としたのは、４０００を越えると反応性が低くなってしまい、また６００未満であると逆に反応性が高くなって安定したポリマーの重合が困難になってしまうとともに、透湿性も低くなって実用的でなくなるおそれがあるからである。また、この分子量については、特に２５００以上３０００以下の範囲にするのが好ましく、このような範囲にすることにより、ポリマーの安定した重合性と、得られたポリウレタンの良好な透湿性を確保することができる。
【００３５】
このポリオール成分としては、前記のポリエチレングリコールに加えて、シリコン型ポリオールを用いることができる。このシリコン型ポリオールとしては、特に以下に示すポリシロキサンカルビノール変性体が用いられ、中でも分子量が１００以上３０００以下のものが好適に用いられる。
【００３６】
【化１】
【００３７】
このシリコン型ポリオールは、得られるポリウレタンをシリコンの分子間力（凝集力）が小さいという特性を付与するために少量添加する。シリコン型ポリオールは、成形物、特にチューブ成形時の離型性を高くし、成形物のタック性を低減するために用いる。このようなシリコン型ポリオールのポリオール成分全体に対する配合量としては、１ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下、好ましくは２ｗｔ％以上４ｗｔ％以下とされる。１ｗｔ％未満では得られるポリウレタン中のシリコン含有量が少なくなるため、離型性を高くし、タック性を低減する効果が十分に得られず、７０ｗｔ％を越えると高価なシリコン型ポリオールを添加して得られる成形性や機械強度等の物性が飽和するからである。また、２ｗｔ％以上、４ｗｔ％以下の範囲では、チューブ成形時の離型性を高くし、かつ成形物のタック性を低減でき、十分な透湿性が得られる。
【００３８】
また、前記鎖延長剤とポリオール成分との配合量については、その比が、好ましくはポリオール成分１モルに対して鎖延長剤が３モル以上１０モル以下となる範囲内、さらに好ましくは４モル以上１０モル以下となる範囲内に調製されて用いられる。ポリオール成分１モルに対して鎖延長剤が３モル未満であると、得られるポリウレタンの強度が不足し、実用性が低下してしまうからであり、１０モルを越えると、得られるポリウレタンの透湿性が低下し、またポリマーの重合も困難になってしまうからである。また、４モルを越えると、得られるポリウレタンの強度が良好となり、好ましい。
【００３９】
また、イソシアネート成分とポリオール成分との配合量については、その比が、好ましくはポリオール成分１モルに対してイソシアネート成分が４モル以上１２モル以下、さらに好ましくは５モル以上１０モル以下となる範囲内に調製されて用いられる。このような範囲にすることにより、良好なポリマー重合性を確保することができるとともに、得られるポリウレタンの良好な強度を確保することができる。
【００４０】
また、透湿性ポリウレタンにおいては、抗菌剤を含有するのが好ましい。すなわち、透湿性ポリウレタンでは、前記のイソシアネート成分、鎖延長剤、及びポリオール成分からなる主原料に加え、前記抗菌剤を好ましくは全体の０．１重量％を越え、１．０重量％以下、さらに好ましくは０．２重量％以上１．０重量％以下、望ましくは０．５重量％以上１．０重量％以下の範囲で添加配合する。添加する抗菌剤は、一般には防カビ剤とも呼ばれ、または抗菌・防かび剤とも呼ばれる粉状あるいは顆粒状等のもので、特に限定されることなく公知のもの、すなわち無機系のもの（例えば銀系抗菌剤）や有機系のもの（例えばヨード系抗菌剤；３−ヨード−２−プロピルブチルカルバメート）、さらには無機／有機の複合系のもの（例えばヨード系複合抗菌剤）が用いられる。なお、これら三つの系の中では、特に無機／有機の複合系のものが好ましい。これは、無機系のものは低活性である反面耐久性が高く、一方有機性のものは高活性である反面耐久性に乏しいという、相反する特性を有しているため、双方の抗菌剤の特性をうまく利用するうえで、複合抗菌剤を用いるのが好ましいからである。
【００４１】
また、抗菌剤の含有量（添加量）を、好ましくは全体の０．１重量％以上１．０重量％以下、さらに好ましくは０．２重量％以上１．０重量％以下、望ましくは０．５重量％以上１．０重量％以下の範囲としたのは、後述する実験結果より、０．１重量％以下では添加による抗菌（防カビ）効果が十分に認められず、また、１．０重量％を越えてもその効果が飽和してしまい、抗菌剤が前記の主原料に比べて高価であるためコスト的に不利になってしまうからである。また、０．２重量％以上１．０重量％以下とすれば効果がより顕著になるからであり、さらに０．５重量％以上１．０重量％以下とすれば効果が飽和した範囲となってより良好な効果が得られるからである。
【００４２】
なお、本発明の透湿性ポリウレタンは、前記のイソシアネート成分と鎖延長剤とポリオール成分とを主原料としてこれらが反応させられ、その後必要に応じて前記の抗菌剤が添
加されることにより形成されるが、特に主原料の反応に際しては、公知のウレタン化触媒、安定化剤、相溶化剤、着色剤等を適宜に添加することができる。
透湿性ポリウレタンは、以上のように、イソシアネート成分と特定の鎖延長剤及びポリオール成分を主原料として用い、これら主原料をそれぞれが適宜な配合比となるようにして反応させることにより、溶剤を用いることなく重合して得られるものである。反応法としては、特に限定されることなく、プレポリマー法、ワンショット法等、公知の方法を採用することが可能である。また、抗菌剤を含有させる場合には、例えば主原料を反応させた後、得られた反応物に抗菌剤を添加混合する方法が採用される。
【００４３】
このようにして得られる透湿性ポリウレタンは、特に主原料からなる場合にそれ自体で良好な高透湿性および機械的物性を有しており、さらには良好な成形性を備えることから、例えば常法の造粒法によるペレット化が可能となる。また、このようなペレット化時、すなわち造粒時に、前記の抗菌剤（防カビ剤）を造粒機に投入添加し、溶融混合することによって得られるペレット中に該抗菌剤を練り込むことができる。同様に、タルクやシリカ、炭酸カルシウム等の各種増量剤、カーボン等の導電剤、さらには触媒や酵素など、各種添加剤を練り込むこともできる。このようなペレット化時（造粒時）の温度は、例えば２００℃程度とされる。さらに、このようにして得られるペレットを用いることにより、各種の成形法、例えば押出成形法等が可能になる。
【００４４】
本発明で採用される無孔質膜１０８は、透湿性ポリウレタンが成形されてなるものである。
また、抗菌剤を含有したものにあっては、特にこれを透湿性チューブに成形し、例えばこのチューブ内に通水してこれから水蒸気のみを選択的に放出するといった形態で使用する。これによって、チューブ内にカビが発生するのを確実に防止することができ、したがって放出する水蒸気中にカビが含まれてしまうのを防止することができる。
【００４５】
そして、水の処理量が多いので、透湿性チューブ１１４の形態で構成した無孔質膜１０８を、図２に示すように多数平面的に配置し、透湿膜モジュール１１６として採用する。そして、さらにこのような透湿膜モジュール１１６を多段に配置するとさらに好適である。図２に示すように、透湿モジュール２を構成する複数の透湿性チューブ１１４は、長さ方向から見て断面が複数の列をなし、各列間には等しい隙間ｐが設けられるように配置されている。
【００４６】
なお、チューブを直接成形する方法以外に、押出成形によって薄いフィルム状に成形した透湿性ポリウレタンの１１８ａ，１１８ｂを２枚、図３の（ａ）や（ｂ）のように重ね合わせて熱溶着（ヒートシール）したものや、図３の（ｃ）のように一体となった複数の管状に一度に異形押出成形することができ、これらを重ね合わせて透湿モジュールとすることも可能である。
【００４７】
排水貯水槽１０４は、その中に４０〜５０℃の洗濯排水を貯水することができ、液送ポンプ１２０を備える。なお、本実施の形態では、洗濯排水を対象としている。しかし、本発明の対象となる被処理排水は、このような洗濯排水だけでなく他の排水も対象とすることができる。
【００４８】
さらに、図１の形態に係る排水処理システム１００は、ファン１２２、熱交換器１２４、乾燥機１２６、及び必要な配管ラインを備える。配管ラインについては、図１で、実線は、液体の流れを示し、点線は気体の流れを示している。なお、これは、図４〜図６でも同じである。
【００４９】
次に、以上の構成を備えた排水処理システム１００の作用による排水処理方法を説明する。
排水貯水槽１０４は、洗濯排水を４０〜５０℃で貯水する。液送ポンプ１２０は、配管ラインによってこの排水を循環しつつ、一部を無孔質膜部１０６に供給する。無孔質膜部１０６には、洗濯排水を直接排水供給部１１０、すなわち、透湿膜(無孔質膜)の一次側(
供給側)に供給し、無孔質膜１０８を透過した水分を、水分回収部１１２、すなわち、膜
二次側(透過側)へ水のみを通過させることにより、排水に含まれる有機物、無機物を水から一度に除去する。水は溶解拡散理論により透過する。
【００５０】
水分回収部１１２には、ファン１２２で空気を送り込む。空気は、予め熱交換器１２４で加熱する。この空気を加湿する。加湿された空気は、大気に放出１２８される。なお、空気は、実際には例えば、図２の矢印１３０の方向から透湿膜モジュール１１６に吹き込まれ、透湿膜モジュール１１６を構成する複数の透湿性チューブ１１４の内部を洗濯排水が流れ、この内部が排水供給部１１０を構成する。
【００５１】
排水供給部１１０に取り残された濃縮排水中に含まれる有機物、無機物は少量ずつ排出し、乾燥機１２６で、洗濯工場に必須であるボイラの廃熱を用いて、乾燥させ、可燃ゴミ（固形物）として排出する。ここで、図１のように熱交換器１２４からの空気を一部分岐し、乾燥機１２６に供給するようにする場合には、ボイラからの廃熱を利用しなくても十分乾燥できる場合もある。
【００５２】
従来採用されていた膜分離方法では、膜の汚染により、膜が目詰まりし、性能が低下する例が多く見受けられる。本実施の形態について説明した本発明に係る排水処理システムでは、水が溶解拡散理論により透過するため、無孔質膜１０８の一次側を汚染することがない。
【００５３】
また、本発明に係る排水処理システムでは、無孔質膜部１０８を透過した水分を加湿空気として、大気に放出することにより、ほとんど環境に影響を与えることなく、かつ排水を全量なくすことができ、下水道を用いている場合には下水道費用の削減が可能となる。
【００５４】
次に、図４に本発明に係る排水処理システムの別の形態を示す。この実施の形態では、加湿空気の温度を下げ、空気中の水を凝縮回収し、凝縮水をリサイクルしている。
【００５５】
図４中、図１と同一の符号を付した構成要素は、図１と実質的に同様の作用・機能を果たす。図1の実施の形態の構成要素に加え、本実施の形態では、凝縮水タンク１３０及び
ヒートポンプ１３２を備えている。凝縮水ポンプ１３０は、液送ポンプ１３４を備える。また、ヒートポンプ１３２は、冷却部１３６に冷媒を送り込む。
【００５６】
図４の実施の形態に係る排水処理システム１００では、加湿空気１２８を冷却部１３６で冷却し、凝縮水タンク１３０に貯水し、液送ポンプ１３４によって洗濯水としてリサイクルする。すなわち、排水のリサイクルが可能となる。なお、水分を除去した空気は、ファン１２２に戻した図になっているが、一部を排気して、新たに外気を取り入れても良い。
本実施の形態では、洗濯排水の有効利用を図ることができると共に、下水道費用の削減が可能となる。
【００５７】
次に、図５に、本発明に係る排水処理システムについて、さらに別の実施の形態を示す。
この実施の形態では、チューブ状の無孔質膜部１０６を図２に示すように多数平面的に配置して、その平面との接合点を接着剤で固定する。以上のように耐圧構造とした上で、排水供給部１１０であるチューブの内側に排水を供給することによって排水圧力を高めることができる構造としている。また、同構造はチューブの外側に排水を供給する形態でも対応可能である。
そして、排水供給部１１０からの戻り配管ライン１４０をさらに設け、途中に圧力調整バルブ１４２を設けている。また、液送ポンプ１２０を高圧ポンプとして構成している。
その他の構成は、一部省略しているが、図１又は図４の実施の形態と同様に実施することができる。すなわち、図１の大気放出の形態でも、図４の排水リサイクルの形態でも共に実施することができる。
【００５８】
本実施の形態では、排水供給圧力を高めることにより水の無孔質膜１０８の透過水量を高めることができる。圧力調節は圧力調整バルブ１４２の開度により調節する。
なお、本実施の形態の他、供給圧力増加方式のほかに、膜の二次側を減圧することにより、推進力である圧力差を大きく取ることも可能である。
【００５９】
図６に本発明に係る排水処理システムのさらに別の実施の形態を示す。
この実施の形態では、無孔質膜部１０６にスクレーパ１５０を設けている。この実施の形態では、図１、４、５のようにファン１２２により空気を送るのではなく、水分回収部１１２に透過した水をスクレーパ１５０により無孔質膜１０８により除去することで透過水を回収している。
この場合、無孔質膜１０８を平面構造として、膜表面をスクレーパ１５０でなぞれる構造とする。スクレーパ軸１５２にはネジが切ってあり、モータ１５４により軸１５２が回転することでスクレーパ１５０は、機械的に上下に移動可能となっている。回収された水は、膜透過水回収トレー１５６で回収され、膜透過水回収タンク１５８に回収される。
【００６０】
この実施の形態では、条件が適合すれば、加湿空気を送るための構造を省略して，直接水分を回収して再利用することができる。
【００６１】
図１の排水処理システムを具体化した試験装置を用いて、以下の条件で、洗濯排水を処理した。一方、比較例として同じ洗濯排水を、以下の条件で生物処理した。
本発明に係る実施例の処理条件：
密閉空間の中に、チューブ状の無孔質膜膜面積１ｍ2に対して排水を供給し、ファンにより発生した空気を加熱後、無孔質膜透過側に供給、加湿空気とて膜透過水を得た。冷却機の代用として密閉空間の中に除湿機を設置、湿度分である水を除湿機で回収した。
比較例に係る生物処理の条件：
実際の洗濯排水を浄化処理しているプラントにて、滞留時間約４時間で処理した後、精密ろ過膜により透過させた。
比較例に係る電気透析処理の条件：
前述の生物処理を実施した後の水を、電気透析装置にて電気伝導率にて約半分の無機物を除去した。
【００６２】
本発明では、上記説明したように一段有機物汚れ及び無機物汚れに対応している。したがって、本発明に係る実施例では、処理後の排水（無孔質膜透過水）について、指標（ＣＯＤ、電気伝導率）を測定した。比較例では、生物処理後にＣＯＤを測定し、引き続く電気透析処理後に電気伝導率を測定した。
【００６３】
図７に示すように、ＣＯＤ１３３ｍｇ／Ｌの洗濯排水を上記条件で生物処理したところ、ＣＯＤは、８ｍｇ／Ｌとなった。実施例の無孔質膜透過水も８ｍｇ／Ｌであり、本発明に係る排水処理システム又は方法によれば、通常の生物処理に比肩するＣＯＤ低減効果が得られることが確認された。
【００６４】
また、図８に示すように、電気伝導率１３７０μＳ／ｃｍの洗濯排水を上記条件で電気透析処理したところ、電気伝導率は、６８５μＳ／ｃｍとなった。実施例の無孔質膜透過水は５８μＳ／ｃｍにまで低下しており、本発明に係る排水処理システム及び方法によれば、通常の電気透析処理によるよりも高い、脱塩効果があることが確認された。
なお、図８の２００μＳ／ｃｍ前後の帯は、一般水道水の電気伝導率を示しており、本発明によれば洗濯排水を循環使用に耐えるレベルまで処理できることが了解される。
【００６５】
次に、本発明に係る排水処理システムにおける被処理排水への推進力付与手段の実施の形態について説明する。
図９は本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第1実施の形態を説明する構成図、図１０は図９のZ部詳細断面図、図１１は図９における膜フィルタの側面図である。
【００６６】
図９において、２００は洗濯機、２０１はスクリーンフィルタ、２０２は排水タンクで、前記洗濯機２００からの被処理排水は、排水管２３１を通り、スクリーンフィルタ２０１で大形固形物が除去された後、排水タンク２０２内に貯められる。
上記排水タンク２０２には加温装置２０２ａが設置されて、該排水タンク２０２内の被処理排水を所定温度に加温するようになっている。このように構成すれば、被処理排水を所定温度に保持することによって、後述する膜フィルタ２１３での透過水量を増加できる。
２３２ｂは保安フィルタ、２０８は高圧ポンプで、上記排水タンク２０２内の被処理排水は、保安フィルタ２３２ｂにて上記スクリーンフィルタ２０１で除去できなかった糸屑等の微小固形物を除去されてから、排水管２３２及び２３３を通って上記高圧ポンプ２０８に吸入され、該高圧ポンプ２０８において所定の高圧（膜の耐圧力以下。１ＭＰａ以下が望ましい）に加圧される。
該高圧ポンプ２０８は、後述する透過水量コントローラ２２０によって吐出圧力を所定の高圧に制御されており、該高圧ポンプ２０８からの加圧被処理排水は、排水管２３４及び開閉弁２３５を通って、膜モジュール２１０のケース２１４内の高圧室２１４ａ内に供給される。
【００６７】
図９において、上記膜モジュール２１０はつぎのように構成されている。
２１４はケースで、該ケース２１４内は高圧ポンプ２０８から供給される高圧の被処理排水が供給されることにより、所定の高圧に保持された高圧室２１４ａとなっている。２１２は両端部を前記ケース２１４に回転自在に支持されている中空の回転軸で、該回転軸２１２にはこれの軸方向に沿って複数個の円盤状体からなる膜フィルタ２１３が並設されている。２１１は前記回転軸２１２及び膜フィルタ２１３を回転駆動するモータである。
【００６８】
前記ケース２１４の回転軸支持部の詳細を示す図１０において、２４５は前記ケース２１４に複数のボルト２４４ａ、ナット２４４ｂによって固定されたフランジ、２４３は該フランジ２４５に固定されて前記回転軸２１２を回転自在に支持する軸受である。２４２は前記ケース２１４内を流体密にシールするリップシールである。
２４６は透過水出口ニップルで、前記中空の回転軸２１２内の透過水通路と連通されて、該透過水通路を通った透過水が該透過水出口ニップル２４６の内部通路を通って、後述する透過水出口管２３９（図9参照）に送り出されるようになっている。
なお、図９におけるＺ部の反対側の回転軸支持部は、上記構造から透過水出口ニップル２４６を除去した構造となっている。
【００６９】
前記膜フィルタ２１３の詳細を示す図１１において、２４７は前記回転軸２１２の外周にキー２５１を介して固定された中空の固定リング、２５０は前記無孔質膜からなる膜である。前記膜２５０は、外周部を縫い合わせて構成されている（２４８は縫製部）。
２４９は多数の通孔が形成されたスペーサで、該スペーサ２４９の表面に前記膜２５０が貼着されており、前記高圧室２１４ａ内の被処理排水が前記膜２５０を透過し、この透過水が該スペーサ２４９の通孔を通って該スペーサ２４９の内側空間に入り、前記固定リング２４７の通路を通って中空の前記回転軸２１２内の透過水通路に流入するようになっている。
【００７０】
２０３は前記膜モジュール２１０で浄化された透過水（リサイクル水）を貯留するリサイクル水タンクで、透過水出口管２３９を介して前記透過水出口ニップル２４６に接続されている。２４０は該透過水出口管２３９の管路を開閉する開閉弁である。
【００７１】
前記高圧ポンプ２０８によって加圧され、上記のように構成された膜モジュール２１０のケース２１４内の高圧室２１４ａ内に供給された加圧被処理排水は、該高圧室２１４ａから図９の矢印のように流れて、回転駆動されている膜フィルタ２１３の膜（無孔質膜）２５０を透過することによって、有害物が除去され清浄化された透過水（リサイクル水）となって、上記スペーサ２４９の内側空間及び固定リング２４７の通路を通って中空の前記回転軸２１２内の透過水通路に流入する。
さらに、該透過水（リサイクル水）は、上記透過水出口ニップル２４６の内部通路を通って透過水出口管２３９に送り出され、開閉弁２４０の開弁によって上記リサイクル水タンク２０３内に貯留される。
【００７２】
２３０は排水の循環路で、上記高圧室２１４ａ内の被処理排水の一部が該循環路２３０を通って開閉弁２３６を介して上記排水タンク２０２内に循環するようになっている。２０４は該循環路２３０に設置されて上記高圧室２１４ａ内の圧力を調整する圧力調整弁である。
上記循環路２３０の途中からは濃縮排水排出弁２０５によって開閉される濃縮排水管２０５ａが分岐され、所定の時期に該濃縮排水排出弁２０５を開いて、該循環路２３０を通る濃縮された排水を抽出し、排水処理設備に送り込み、あるいはボイラの蒸気等によって乾燥させて可燃ごみ化する。
かかる濃縮排水の排出によって、高圧室２１４ａ内の排水が過濃縮化するのを回避できる。
【００７３】
次に、図１２及び図９を参照して、前記高圧室２１４ａ内の圧力制御について説明する。
２０７は上記透過水出口管２４０に取り付けられて膜モジュール２１０出口の透過水量を検出する透過水量センサ、２２０は透過水量コントローラである。
該透過水量センサ２０７からの透過水量の検出値は上記透過水量コントローラ２２０の透過水量比較部２２２に入力される。２２１は基準水量設定部で、膜モジュール２１０出口の透過水の所要水量と高圧ポンプ２０８の回転数との関係、及び上記圧力調整弁２０４の開度との関係、つまり上記透過水量が所要の水量になるような高圧ポンプ２０８の回転数、及び上記透過水量が所要の水量になるような圧力調整弁２０４の開度が設定されている。
【００７４】
上記透過水量比較部２２２においては、上記透過水量の検出値と上記基準水量設定部２２１に設定されている透過水の所要水量とを比較し、その比較結果をポンプ回転数算出部２２４及び圧力調整弁開度算出部２２３に出力する。
ポンプ回転数算出部２２４においては、該透過水量の検出値が所要水量に達しない場合は不足透過水量に対応する高圧ポンプ２０８の回転数上昇量を算出し、あるいは該透過水量の検出値が所要水量を超えた場合は超過透過水量に対応する高圧ポンプ２０８の回転数低下量を算出し、高圧ポンプ２０８に出力する。
これにより、高圧ポンプ２０８は上記透過水量が所要水量になるような回転数で運転制御される。
一方、圧力調整弁開度算出部２２３においては、該透過水量の検出値が所要水量に達しない場合は不足透過水量に対応する圧力調整弁開度の縮小量（つまり上記循環路２３０への戻り量の減少量）を算出し、あるいは該透過水量の検出値が所要水量を超えた場合は超過透過水量に対応する圧力調整弁開度の増加量（つまり上記循環路２３０への戻り量の増加量）を算出し、圧力調整弁２０４をかかる開度に制御する。
これにより、圧力調整弁２０４は上記透過水量が所要水量になるように開度を制御される。
なお、上記高圧ポンプ２０８の回転数制御、あるいは上記圧力調整弁２０４開度制御の
のいずれか一方を用いてもよい。
【００７５】
また、上記透過水量コントローラ２２０は、上記高圧ポンプ２０８の回転数を上昇させ、あるいは圧力調整弁２０４の開度を縮小させても、上記透過水量の検出値が所要水量
にならない場合には、警報装置２２５に透過水量異常の警報を出力する。
警報装置２２５に透過水量異常の警報が出た際には、上記高圧ポンプ２０８を停止し、膜モジュール２１０内の水位を低下させて膜フィルタ２１３の一部を空気中に露出させ、上記モータ２１１により膜フィルタ２１３を回転させることにより、膜フィルタ２１３を洗浄する。
【００７６】
上記膜フィルタ２１３の汚れを除去する際には、上記リサイクルタンク２０３と高圧ポンプ２０８の吸入側の排水管２３３とを接続する逆洗通路２４１を、逆洗弁２４１ａを開くことによって開通させるとともに、排水タンク２０２側の開閉弁２３２ａを閉じ、さらに上記高圧ポンプ２０８出口から分岐された逆洗通路２３８ａを逆洗弁２３８によって開いて高圧ポンプ２０８を運転する。
これにより、リサイクルタンク２０３内の透過水（リサイクル水）を、逆洗通路２４１、高圧ポンプ２０８、逆洗通路２３８ａ、上記透過水出口ニップル２４６、中空の前記回転軸２１２内の透過水通路を通って膜フィルタ２１３内を経て、スペーサ２４９の内側空間
を通って膜（無孔質膜）２５０を内部側から透過せしめて、膜（無孔質膜）２５０を洗浄することができる。
【００７７】
また、２０６は膜洗浄薬液タンクで、酸、アルカリ、次亜塩素酸ナトリウム等の薬液が貯留されている。該薬液は、薬液供給弁２３７，２３７ａを開き、排水タンク２０２出入口通路の開閉弁２３６，２３２ａを閉じることにより、排水タンク２０２を通すことなく、保安フィルタ、高圧ポンプ２０８、膜モジュール２１０内を循環することにより、これらの機器及び管内を循環してこれらを洗浄することができる。
なお、リサイクルタンク２０３自体にも次亜塩素酸ナトリウム溶液添加装置、紫外線ランプ装置、活性炭吸着ろ過装置、オゾンガス発生装置、吹き込み装置を備えることもできる。
【００７８】
次に、図１３は本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第２実施の形態を説明する構成図、図１４は前記膜モジュールをそなえた第２実施の形態における膜モジュールの一例の要部斜視図、図１５は前記膜モジュールをそなえた第２実施の形態における膜モジュールの他の例の要部断面図である。
かかる膜モジュールをそなえた第２実施の形態においては、図９〜図１２に示される第１実施の形態における膜モジュール２１０に代えて、図１４に示される膜モジュールの一例、あるいは図１５に示される膜モジュールの他の例のような膜モジュールを用いている。
【００７９】
即ち、図１４に示される膜モジュールの一例においては、上記膜モジュール２６０は、円筒状の外筒２６１の内部に上記無孔質膜が取付けられた多数の内筒２６２を並設し、上記高圧ポンプ２０８から、外筒２６１と多数の内筒２６２との間に形成される通路２６０ａに導入された被処理排水を、上記内筒２６２の無孔質膜を透過させることによって透過水（リサイクル水）を生成している。
透過水は、上記各内筒２６２の内部を通して透過水出口管２３９に導き、該透過水出口管２３９からリサイクル水タンク２０３に送り込む。
【００８０】
また、図１５に示される膜モジュールの他の例においては、上記膜モジュール２６０は、
円筒状の外筒２６５の内部に、上記無孔質膜が取付けられたエレメントを螺旋状に巻回してなる螺旋状エレメント２６６と該螺旋状エレメント２６６の内周側に配置されて多数の通路孔２６７ａが穿孔された内管２６７とを配設してなり、上記外筒２６５と螺旋状エレメント２６６との間に形成される通路２６５ａに導入された被処理排水を上記螺旋状エレメント２６６の無孔質膜を、図の矢印のように透過させることによって透過水（リサイクル水）を生成している。
透過水は、上記内筒２６７の内部を通して透過水出口管２３９に導き、該透過水出口管２３９からリサイクル水タンク２０３に送り込む。２６９は濃縮水を取り出すための濃縮水出口管である。
【００８１】
かかる膜モジュールをそなえた第２実施の形態において、図示を省略したが、膜モジュール２６０以外の構成は、図９に示される第１実施の形態と同様であり、該第１実施の形態と同一の部材は同一の符号で示す。すなわち、スクリーンフィルタ２０１、排水タンク２０２、膜洗浄薬液タンク２０６、高圧ポンプ２０８、保安フィルタ２３２ｂ、図１２について説明した制御システムに係る構成等は、膜モジュールをそなえた第２実施の形態においても実施することができ、同様の作用効果を奏することができる。
【００８２】
また、図１６は本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第３実施の形態を説明する構成図である。
かかる膜モジュールをそなえた第３実施の形態においては、図９〜図１２に示される第１実施の形態における膜モジュール２１０に代えて、次のように構成された膜モジュール２７０を用いている。
即ち、この第３実施の形態における膜モジュール２７０は、表面に上記無孔質膜が貼設された中空のエレメント２７１を上記高圧室２１４ａ内に略鉛直に複数個並設するとともに、上記各エレメント２７１の下端に上記中空部に連通される透過水集水管２７２を接続し、さらに該透過水集水管２７２の透過水出口を上記透過水出口管２３９に接続している。
【００８３】
上記各エレメント２７１の無孔質膜を透過した透過水は、該エレメント２７１の中空部から上記透過水集水管２７２を通り、上記透過水出口管２３９を経てリサイクル水タンク２０３に送り込まれる。
かかる膜モジュールをそなえた第３実施の形態において、図示を省略したが、膜モジュール２７０以外の構成は、図９に示される第１実施の形態と同様であり、該第１実施の形態と同一の部材は同一の符号で示す。すなわち、スクリーンフィルタ２０１、排水タンク２０２、膜洗浄薬液タンク２０６、高圧ポンプ２０８、保安フィルタ２３２ｂ、図１２について説明した制御システムに係る構成等は、膜モジュールをそなえた第２実施の形態においても実施することができ、同様の作用効果を奏することができる。
【００８４】
以上のような、膜モジュールをそなえた第１ないし第３実施の形態によれば、
高圧ポンプ２０８により被処理排水を膜モジュール２１０，２６０，２７０内に押し込むことにより該膜モジュール２１０，２６０，２７０内を高圧に保持し、被処理排水を高圧に加圧した状態で膜モジュール２１０，２６０，２７０内に設置した無孔質膜を透過せしめることによって、清浄な透過水（リサイクル水）を生成するので、無孔質膜を透過する被処理排水に、高圧ポンプ２０８を用いた高圧加圧手段によって推進力を付与することが可能となって、高圧室２１４ａにおける該無孔質膜上流の一次側から下流の二次側への水の透過を促進することができ、排水の浄化処理効率が向上する。
【００８５】
また、図１７は本発明に係る排水処理システムについて、遠心式排水処理装置をそなえた実施の形態を示し、（A）は装置の構成図、（B）は（A）におけるB―B矢視図、（C）は回転内筒の平面略図である。
図１７（A）〜（C）において、２８２は有底円筒体からなる外筒、２８０は該外筒２８２の内部に設置されて軸受部２９１（図１７（B）参照）にて該外筒２８２に回転自在に支持された中空の回転内筒である。該回転内筒２８０は内面に上記無孔質膜が貼設され、これの回転軸２８５がモータ２８３に連結されて該モータ２８３により回転駆動される。
該回転内筒２８０の内周面には、図１７（B）〜（C）のように、該回転内筒２８０の軸方向に延びる邪魔板２９０を円周方向に沿って複数個突設している。
２８４は上記回転内筒２８０の上方内部に設置された排水噴出部材、２０２は図９の実施の形態を同様な排水タンク、２８８は排水循環ポンプ２８７を備え該排水タンク２０２と上記排水噴出部材２８４とを接続する排水管、２３９は透過水出口管、２０３は該透過水出口管２３９を通った透過水を貯留するリサイクル水タンクである。
【００８６】
かかる遠心式排水処理装置において、前記排水循環ポンプ２８７により排水管２８８を通して排水噴出部材２８４に搬送された排水タンク２０２内の被処理排水は、該排水噴出部材２８４から図の矢印のように回転内筒２８０内の上部から該回転内筒２８０内に噴出される。
排水噴出部材２８４から噴出された該被処理排水は、上記回転内筒２８０の回転による遠心力により該回転内筒２８０に貼設された無孔質膜２９１を透過して、有害物が除去され清浄化された透過水（リサイクル水）となり、回転内筒２８０と外筒２８２との間の透過水通路２８２ａに排出され、該透過水通路２８２ａから透過水出口管２３９を通ってリサイクル水タンク２０３内に貯留される。
この場合、上記回転内筒２８０の内周に軸方向に延びる邪魔板２９０を円周方向に沿って複数個突設しているので、該被処理排水が回転内筒２８０の回転に連れ廻り、該回転内筒２８０の無孔質膜２９１を透過しにくくなるのを回避できる。
【００８７】
以上のような、遠心式排水処理装置をそなえた実施の形態によれば、外筒２８２内に設置されて回転駆動される内筒２８０内に導入した被処理排水を、該内筒２８０の回転に伴う遠心力により無孔質膜を透過せしめることによって清浄な透過水を生成するので、無孔質膜を透過する被処理排水に、回転内筒２８０を用いた遠心力による搬送手段によって推進力を付与することが可能となって、該無孔質膜上流の排水噴出部材２８４側から下流の二次側への水の透過を促進することができ、排水の浄化処理効率を向上できる。
なお、図１７の実施の形態でも、図９に示される第１実施の形態におけるスクリーンフィルタ２０１、排水タンク２０２、膜洗浄薬液タンク２０６等は、同様に実施することができ、同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明に係る排水処理システムについて、一実施の形態を説明する概念図である。
【図２】本発明に採用する膜モジュールについて、一実施の形態を説明する斜視図である。
【図３】本発明に採用する膜モジュールについて、別の実施の形態を説明する斜視図である。
【図４】本発明に係る排水処理システムについて、別の実施の形態を説明する概念図である。
【図５】本発明に係る排水処理システムについて、別の実施の形態を説明する概念図である。
【図６】本発明に係る排水処理装置について、別の実施の形態を説明する概念図である。
【図７】本発明に係る実施例に関し、ＣＯＤの変化を説明するグラフである。
【図８】本発明に係る実施例に関し、電気伝導率の変化を説明するグラフである。
【図９】本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第1実施の形態を説明する構成図である。
【図１０】図９のZ部詳細断面図である。
【図１１】図９における膜フィルタの側面図である。
【図１２】前記膜モジュールをそなえた第1実施の形態における透過水量コントローラの制御ブロック図である。
【図１３】本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第２実施の形態を説明する構成図である。
【図１４】前記膜モジュールをそなえた第２実施の形態における膜モジュールの要部斜視図である。
【図１５】前記膜モジュールをそなえた第２実施の形態における膜モジュールの他の例を示す要部断面図である。
【図１６】本発明に係る排水処理システムについて、膜モジュールをそなえた第３実施の形態を説明する構成図である。
【図１７】本発明に係る排水処理システムについて、遠心式排水処理装置を備えた実施の形態を示し、（A）は装置の構成図、（B）は（A）におけるB―B矢視図、（C）は回転内筒の平面略図である。
【符号の説明】
【００８９】
１００ 排水処理システム
１０２ 排水処理装置
１０４（２０２） 排水貯水槽（排水タンク）
１０６ 無孔質膜部
１０８ 無孔質膜
１１０ 排水供給部
１１２ 水分回収部
１１４ 透湿性チューブ
１１６ 透湿膜モジュール
１２０ 液送ポンプ
１２２ ファン
１２４ 熱交換器
１２６ 乾燥機
１３０ 凝縮水タンク
１３２ ヒートポンプ
１３４ 液送ポンプ
１３６ 冷却部
１４２ 圧力調整バルブ
１５０ スクレーパ
１５２ スクレーパ軸
１５８（２０３） 膜透過水回収タンク（リサイクル水タンク）
２００ 洗濯機
２０１ スクリーンフィルタ
２０２ａ 加温装置
２０３ 保安フィルタ
２０４ 圧力調整弁
２０５ａ 濃縮排水管
２０６ 膜洗浄薬液タンク
２０８ 高圧ポンプ
２１０，２６０，２７０ 膜モジュール
２１２ 回転軸
２１３ 膜フィルタ
２１４ ケース
２１４ａ 高圧室
２２０ 透過水量コントローラ
２３０ 循環路
２３９ 透過水出口管
２４１ 逆洗通路
２４６ 透過水出口ニップル
２４９ スペーサ
２５０ 無孔質膜からなる膜
２７１ エレメント
２８０ 回転内筒
２８２ 外筒
２８４ 排水噴出部材
２９０ 邪魔板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無孔質膜を挟んで、被処理排水の供給を受ける排水供給部と、無孔質膜を透過した水分を回収する水分回収部とを備える無孔質膜部を備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
上記無孔質膜が、透湿性ポリウレタンであって、イソシアネート成分と、鎖延長剤と、ポリオール成分とを少なくとも原料として用い、該原料が反応させられて得られるものであることを特徴とする請求項１の排水処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２の排水処理装置を含む排水処理システム。
【請求項４】
上記水分回収部で回収した水分を空気中に取り込むための空気の供給手段と、該空気を加熱するための排水循環手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項３の排水処理システム。
【請求項５】
加湿空気を冷却する手段と、加湿空気の冷却によって得られる凝縮水を回収・リサイクルする手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４の排水処理システム。
【請求項６】
上記排水供給部に供給される排水の加圧手段、又は水分回収部の減圧手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかの排水処理システム。
【請求項７】
上記無孔質膜の表面の水分を除去するための除去手段を備えたことを特徴とする請求項３の排水処理システム。
【請求項８】
請求項３、４、及び６のいずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を加湿空気に含めて放出することを特徴とする排水処理方法。
【請求項９】
請求項３、及び５〜７のいずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を回収・循環することを特徴とする排水処理方法。
【請求項１０】
請求項３、及び５〜７のいずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を回収・循環することを特徴とする排水リサイクル方法。
【請求項１１】
排水タンクから被処理排水通路を通して導入される被処理排水を所定の高圧に加圧する高圧ポンプと、所定の高圧に保持された高圧室内に無孔質膜を設置してなり、上記高圧ポンプで加圧された加圧被処理排水が導入され、該加圧被処理排水を上記無孔質膜を透過させて、透過水を抽出して水分回収部に送出する膜モジュールとを備えることを特徴とする排水処理システム。
【請求項１２】
上記膜モジュールは、中空の回転軸と、該回転軸にこれの軸方向に沿って複数個並設されるとともに、表面に上記無孔質膜が貼設された中空の円盤状体とをそなえ、上記高圧室内の加圧被処理排水が無孔質膜を透過可能にされかつ上記透過後の透過水を上記円盤状体の中空部及び上記回転軸の中空部を通して回転軸の軸端部から上記水分回収部に送出するように構成したことを特徴とする請求項１１の排水処理システム。
【請求項１３】
上記円盤状体は、多数の通孔が形成されたスペーサの表面に上記無孔質膜が貼設されるとともに、該スペーサの内側に上記中空部が形成されてなることを特徴とする請求項１２の排水処理システム。
【請求項１４】
上記膜モジュールは、円筒状の外筒の内部に上記無孔質膜が取付けられた多数の内筒を並設してなり、上記外筒と多数の内筒との間に形成される通路に導入された上記被処理排水を上記内筒の無孔質膜を透過させて上記透過水を生成し、該透過水を該内筒内を通して水分回収部に送出するように構成されてなることを特徴とする請求項１１の排水処理システム。
【請求項１５】
上記膜モジュールは、円筒状の外筒の内部に、上記無孔質膜が取付けられたエレメントを螺旋状に巻回してなる螺旋状エレメントと該螺旋状エレメントの内周側に配置されて多数の通路孔が穿孔された内管とを配設してなり、上記外筒と螺旋状エレメントとの間に形成される通路に導入された上記被処理排水を、上記螺旋状エレメントの無孔質膜を透過させて上記透過水を生成し、該透過水を上記通路孔を介して上記内管内に導入し該内管を通して水分回収部に送出するように構成されてなることを特徴とする請求項１１の排水処理システム。
【請求項１６】
上記膜モジュールは、表面に上記無孔質膜が貼設された中空のエレメントを上記高圧室内に略鉛直に複数個並設するとともに、上記各エレメントの下端に上記中空部に連通される透過水集水通路を接続し、上記透過水集水通路の透過水出口を上記水分回収部に接続し、上記各エレメントの無孔質膜を透過した透過水を該エレメントの中空部から上記透過水集水通路を通して上記水分回収部に送出するように構成されたことを特徴とする請求項１１の排水処理システム。
【請求項１７】
上記高圧室と排水タンクとの間に、該高圧室内の被処理排水の一部を排水タンクに循環させる循環路を設け、該循環路に被処理排水中の濃縮排水を抽出する濃縮排水通路及び該濃縮排水通路を開閉する濃縮排水排出弁を接続したことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかの排水処理システム。
【請求項１８】
上記排水タンクと高圧ポンプとの間の被処理排水通路の該被処理排水中の固形物を捕獲する保安フィルタを配設したことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかの排水処理システム。
【請求項１９】
上記被処理排水通路の高圧ポンプ入口及び上記循環路のいずれか一方または双方に、上記膜モジュールを洗浄する薬液を注入する薬液注入手段を接続したことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかの排水処理システム。
【請求項２０】
上記透過水の一部を上記高圧ポンプ入口の被処理排水通路に循環させる逆洗通路を設け、上記高圧ポンプにより透過水の一部を上記膜モジュールに循環させて該膜モジュールを逆洗するように構成したことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかの排水処理システム。
【請求項２１】
上記高圧室の圧力を調整する圧力調整弁及び上記膜モジュール出口の透過水量を検出する透過水量センサを設けるとともに、上記透過水量センサからの透過水量検出値が入力され、該透過水量検出値に基づき上記圧力調整弁の開度を調整して上記高圧室の圧力を制御する圧力制御手段及び該透過水量検出値に基づき上記高圧ポンプの回転数を調整して高圧室への被処理排水流量を制御する高圧ポンプ御手段のいずれか一方の手段または双方の手段によって上記透過水量を所要透過水量に制御する透過水量コントローラを設けたことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかの排水処理システム。
【請求項２２】
外筒の内部に設置されて回転駆動され表面に無孔質膜が貼設された内筒と、上記内筒の内部に配置されて上記無孔質膜に向けて被処理排水を噴出する排水噴出部材と、該排水噴出部材に被処理排水を送給するポンプと、上記内筒の外周と外筒の内周との間に形成され上記無孔質膜を透過した透過水が通流する透過水通路とをそなえ、上記内筒を回転させて上記排水噴出部材から上記無孔質膜に被処理排水を噴出し、該被処理排水を上記内筒の回転による遠心力により上記無孔質膜を透過させて上記透過水通路に排出し、該透過水通路から水分回収部に送出するように構成したことを特徴とする排水処理システム。
【請求項２３】
上記内筒の内周面に、該内筒の軸方向に延びる邪魔板を円周方向に沿って複数個突設したことを特徴とする請求項２２の排水処理システム。
【請求項１】
無孔質膜を挟んで、被処理排水の供給を受ける排水供給部と、無孔質膜を透過した水分を回収する水分回収部とを備える無孔質膜部を備えることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
上記無孔質膜が、透湿性ポリウレタンであって、イソシアネート成分と、鎖延長剤と、ポリオール成分とを少なくとも原料として用い、該原料が反応させられて得られるものであることを特徴とする請求項１の排水処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２の排水処理装置を含む排水処理システム。
【請求項４】
上記水分回収部で回収した水分を空気中に取り込むための空気の供給手段と、該空気を加熱するための排水循環手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項３の排水処理システム。
【請求項５】
加湿空気を冷却する手段と、加湿空気の冷却によって得られる凝縮水を回収・リサイクルする手段をさらに備えたことを特徴とする請求項４の排水処理システム。
【請求項６】
上記排水供給部に供給される排水の加圧手段、又は水分回収部の減圧手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３〜５のいずれかの排水処理システム。
【請求項７】
上記無孔質膜の表面の水分を除去するための除去手段を備えたことを特徴とする請求項３の排水処理システム。
【請求項８】
請求項３、４、及び６のいずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を加湿空気に含めて放出することを特徴とする排水処理方法。
【請求項９】
請求項３、及び５〜７のいずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を回収・循環することを特徴とする排水処理方法。
【請求項１０】
請求項３、及び５〜７のいずれかの排水処理システムを用い、上記無孔質膜を透過した無孔質膜透過水を回収・循環することを特徴とする排水リサイクル方法。
【請求項１１】
排水タンクから被処理排水通路を通して導入される被処理排水を所定の高圧に加圧する高圧ポンプと、所定の高圧に保持された高圧室内に無孔質膜を設置してなり、上記高圧ポンプで加圧された加圧被処理排水が導入され、該加圧被処理排水を上記無孔質膜を透過させて、透過水を抽出して水分回収部に送出する膜モジュールとを備えることを特徴とする排水処理システム。
【請求項１２】
上記膜モジュールは、中空の回転軸と、該回転軸にこれの軸方向に沿って複数個並設されるとともに、表面に上記無孔質膜が貼設された中空の円盤状体とをそなえ、上記高圧室内の加圧被処理排水が無孔質膜を透過可能にされかつ上記透過後の透過水を上記円盤状体の中空部及び上記回転軸の中空部を通して回転軸の軸端部から上記水分回収部に送出するように構成したことを特徴とする請求項１１の排水処理システム。
【請求項１３】
上記円盤状体は、多数の通孔が形成されたスペーサの表面に上記無孔質膜が貼設されるとともに、該スペーサの内側に上記中空部が形成されてなることを特徴とする請求項１２の排水処理システム。
【請求項１４】
上記膜モジュールは、円筒状の外筒の内部に上記無孔質膜が取付けられた多数の内筒を並設してなり、上記外筒と多数の内筒との間に形成される通路に導入された上記被処理排水を上記内筒の無孔質膜を透過させて上記透過水を生成し、該透過水を該内筒内を通して水分回収部に送出するように構成されてなることを特徴とする請求項１１の排水処理システム。
【請求項１５】
上記膜モジュールは、円筒状の外筒の内部に、上記無孔質膜が取付けられたエレメントを螺旋状に巻回してなる螺旋状エレメントと該螺旋状エレメントの内周側に配置されて多数の通路孔が穿孔された内管とを配設してなり、上記外筒と螺旋状エレメントとの間に形成される通路に導入された上記被処理排水を、上記螺旋状エレメントの無孔質膜を透過させて上記透過水を生成し、該透過水を上記通路孔を介して上記内管内に導入し該内管を通して水分回収部に送出するように構成されてなることを特徴とする請求項１１の排水処理システム。
【請求項１６】
上記膜モジュールは、表面に上記無孔質膜が貼設された中空のエレメントを上記高圧室内に略鉛直に複数個並設するとともに、上記各エレメントの下端に上記中空部に連通される透過水集水通路を接続し、上記透過水集水通路の透過水出口を上記水分回収部に接続し、上記各エレメントの無孔質膜を透過した透過水を該エレメントの中空部から上記透過水集水通路を通して上記水分回収部に送出するように構成されたことを特徴とする請求項１１の排水処理システム。
【請求項１７】
上記高圧室と排水タンクとの間に、該高圧室内の被処理排水の一部を排水タンクに循環させる循環路を設け、該循環路に被処理排水中の濃縮排水を抽出する濃縮排水通路及び該濃縮排水通路を開閉する濃縮排水排出弁を接続したことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかの排水処理システム。
【請求項１８】
上記排水タンクと高圧ポンプとの間の被処理排水通路の該被処理排水中の固形物を捕獲する保安フィルタを配設したことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかの排水処理システム。
【請求項１９】
上記被処理排水通路の高圧ポンプ入口及び上記循環路のいずれか一方または双方に、上記膜モジュールを洗浄する薬液を注入する薬液注入手段を接続したことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかの排水処理システム。
【請求項２０】
上記透過水の一部を上記高圧ポンプ入口の被処理排水通路に循環させる逆洗通路を設け、上記高圧ポンプにより透過水の一部を上記膜モジュールに循環させて該膜モジュールを逆洗するように構成したことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかの排水処理システム。
【請求項２１】
上記高圧室の圧力を調整する圧力調整弁及び上記膜モジュール出口の透過水量を検出する透過水量センサを設けるとともに、上記透過水量センサからの透過水量検出値が入力され、該透過水量検出値に基づき上記圧力調整弁の開度を調整して上記高圧室の圧力を制御する圧力制御手段及び該透過水量検出値に基づき上記高圧ポンプの回転数を調整して高圧室への被処理排水流量を制御する高圧ポンプ御手段のいずれか一方の手段または双方の手段によって上記透過水量を所要透過水量に制御する透過水量コントローラを設けたことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれかの排水処理システム。
【請求項２２】
外筒の内部に設置されて回転駆動され表面に無孔質膜が貼設された内筒と、上記内筒の内部に配置されて上記無孔質膜に向けて被処理排水を噴出する排水噴出部材と、該排水噴出部材に被処理排水を送給するポンプと、上記内筒の外周と外筒の内周との間に形成され上記無孔質膜を透過した透過水が通流する透過水通路とをそなえ、上記内筒を回転させて上記排水噴出部材から上記無孔質膜に被処理排水を噴出し、該被処理排水を上記内筒の回転による遠心力により上記無孔質膜を透過させて上記透過水通路に排出し、該透過水通路から水分回収部に送出するように構成したことを特徴とする排水処理システム。
【請求項２３】
上記内筒の内周面に、該内筒の軸方向に延びる邪魔板を円周方向に沿って複数個突設したことを特徴とする請求項２２の排水処理システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００６−１５９１７７（Ｐ２００６−１５９１７７Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２７２４９（Ｐ２００５−１２７２４９）
【出願日】平成１７年４月２６日（２００５．４．２６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２６日（２００５．４．２６）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]