有機排液の嫌気性生物処理方法および装置
【課題】有機排液を嫌気性生物処理し、その処理液を膜ろ過し、膜ろ過液を逆浸透膜処理して高水質の回収水を得るために、簡単な装置と操作により生物処理液中の硫化水素を効果的に除去し、これにより逆浸透膜の目詰まりを防止して、効率よく高水質の回収水を得ることができる有機排液の嫌気性生物処理方法および装置を得る。
【解決手段】
嫌気性処理装置１で有機排液を嫌気性生物処理し、嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過装置２で膜ろ過により固液分離し、膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま気曝装置３に貯留し、脱硫装置６で脱硫した酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去し、気曝液を逆浸透膜処理装置４に加圧下に供給して逆浸透膜処理し、透過液を回収する。
【解決手段】
嫌気性処理装置１で有機排液を嫌気性生物処理し、嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過装置２で膜ろ過により固液分離し、膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま気曝装置３に貯留し、脱硫装置６で脱硫した酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去し、気曝液を逆浸透膜処理装置４に加圧下に供給して逆浸透膜処理し、透過液を回収する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機排液を嫌気性生物処理し、その処理液を逆浸透膜処理して高水質の回収水を得る有機排液の嫌気性生物処理方法および装置に関し、特に嫌気性生物処理液を膜ろ過し、膜ろ過液を逆浸透膜処理する際、逆浸透膜の目詰まりを防止して、効率よく回収水を得る有機排液の嫌気性生物処理方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機物含有排液を嫌気性生物処理する方法は、活性汚泥法のような好気性生物による処理に適しない高濃度または難分解性の有機物含有排液に対して適用されることが多い。このためその処理液はなお比較的高濃度の有機物を含有している。このような有機物濃度の高い嫌気性処理液から高純度の回収水を得るためには、好気性生物処理等により有機物濃度を低下させてから、逆浸透膜処理して高水質の回収水を得ることが行われている。
【０００３】
このような方法として特許文献１（特開２００７−１７５５８２）には、膜面に有機物質が蓄積し、濾過抵抗の上昇が著しくなって、通水が困難になるのを防止するために、膜分離装置の前段に好気性生物処理装置を設置して、膜分離処理に先立ち、排液中の有機物質濃度を低減することが提案されている。しかしこのような方法では、装置および操作が大型化、複雑化し処理コストが高くなるという問題点がある。
【０００４】
一方、特許文献２（特開２００９−１４８７１４）には、有機物含有液を嫌気性生物処理槽に導入して嫌気性生物処理槽内のメタン生成菌群により嫌気性生物処理し、嫌気性生物処理により得られた処理液を好気性生物処理せずに嫌気状態のまま、発生ガスを気曝しながら膜ろ過し、膜ろ過液を嫌気状態のまま逆浸透膜で処理する有機物含有液の生物処理方法が提案されている。
【０００５】
排液中の硫黄分は、嫌気性処理により硫化水素に分解される。液中で生成した硫化水素は、気相、すなわち嫌気性処理により発生するガスと溶解平衡を保ちながら、発生するガスとともに一部は系外に排出される（ガス中の硫化水素は、乾式脱硫や湿式（生物）脱硫により、比較的容易にガスから除去することができる）が、残部は処理液中に溶解した形で排出される。溶存硫化水素は空気中の酸素で容易に酸化され、硫黄の微粒子を生成する。そのため嫌気性生物処理液を空気に晒した後、逆浸透膜で脱塩処理する場合には、生成した硫黄微粒子が膜を目詰まりさせてしまうという問題があった。また硫化水素のまま溶存しているものについても、逆浸透膜で濃縮された際に、溶解度の低いＦｅＳなどの硫化物として膜面に析出し、膜を目詰まりさせるという問題があった。
【０００６】
特許文献３（特開２０００−９４０００）には、嫌気性生物処理により得られた嫌気性処理液を、精密ろ過膜により膜ろ過して固液分離する際、発生ガスを脱硫した脱硫発生ガスを精密ろ過膜の膜面に噴射して精密ろ過膜の膜面の目詰まりを防止することが示されている。しかしこの方法は、嫌気性処理液に含まれる濁質がろ過膜に付着するのを防止するためのものであり、これを特許文献２の膜ろ過に適用しても、硫黄分の付着防止には役立たない。つまり硫黄分は膜面で析出して付着するから、膜面に到達して析出した後に脱硫発生ガスを噴射しても析出物を剥離することはできない。またこのような方法を逆浸透膜に適用すると、逆浸透膜には高圧がかかるため、ガスが溶解し、剥離作用は期待できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１７５５８２
【特許文献２】特開２００９−１４８７１４
【特許文献３】特開２０００−９４０００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、有機排液を嫌気性生物処理し、その処理液を膜ろ過し、膜ろ過液を逆浸透膜処理して高水質の回収水を得るために、簡単な装置と操作により生物処理液中の硫化水素を効果的に除去し、これにより逆浸透膜の目詰まりを防止して、効率よく高水質の回収水を得ることができる有機排液の嫌気性生物処理方法および装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は次の有機排液の嫌気性生物処理方法および装置である。
（１） 有機排液を嫌気性生物処理する嫌気性処理工程と、
嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過により固液分離する膜ろ過工程と、
膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去する気曝工程と、
気曝液を加圧下に逆浸透膜処理し、透過液を回収する逆浸透膜処理工程と
を含むことを特徴とする有機排液の生物処理方法。
（２） 膜ろ過液をｐＨ２〜７で気曝する上記（１）記載の方法。
（３） 酸素および硫化水素を含有しないガスとして、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理したガスを用いる上記（１）または（２）記載の方法。
（４） 有機排液を嫌気性生物処理する嫌気性処理装置と、
嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過により固液分離する膜ろ過装置と、
膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去する気曝装置と、
気曝液を加圧下に逆浸透膜処理し、透過液を回収する逆浸透膜処理装置と
を含むことを特徴とする有機排液の生物処理装置。
（５） 気曝する膜ろ過液をｐＨ２〜７に調整するｐＨ調整装置を含む上記（４）記載の装置。
（６） 酸素および硫化水素を含有しないガスとして、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理して気曝装置に供給するガス供給装置を含む上記（４）または（５）記載の装置。
【００１０】
本発明において、処理対象となる有機排液は有機物を含有する排液であり、硫黄分を含むものであるが、この他に窒素分、その他の成分、特に無機物などを含んでいてもよい。含まれる有機物も低分子から高分子のもの、あるいは可溶性のものから固形物まで、あらゆる組成、性状、特性のものが含まれていてもよい。硫黄分、窒素分としては、蛋白質などの天然由来のものから、アンモニア、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、アルコールなどの工場から排出される成分が含まれていてもよい。このような有機排液としては、有機物含有量が２００〜５００００ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌ、特に１０００〜２００００ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌ、硫黄含有量が１０〜１０００ｍｇ−Ｓ／Ｌ、特に１０〜２００ｍｇ−Ｓ／Ｌのものが本発明の処理に適している。
【００１１】
本発明において、これらの有機排液を嫌気性生物処理する嫌気性生物処理方法（装置）は、従来から水処理で採用されてきた嫌気性処理方法および装置が採用できる。固形有機物を含む有機排液に対しては、有機排液を嫌気性微生物と混合して１０〜３０日間滞留させる嫌気性消化、メタン発酵などの浮遊式嫌気性処理が好ましい。また固形有機物を含まず、可溶性有機物を含む有機排液に対しては、粒状汚泥、担体担持汚泥等のスラッジブランケット、流動床などを用いる高負荷嫌気性処理が好ましい。これらの処理法は有機排液
の組成、性状や、処理目標水質、処理コストなどにより選択される。
【００１２】
上記嫌気性処理において生成する嫌気性処理液は、浮遊式嫌気性処理の場合、固形物含有量３０００〜１２００００ｍｇ／Ｌ、有機物含有量２０００〜１０００００ｍｇ／Ｌ程度、高負荷嫌気性処理の場合、固形物含有量５０〜３０００ｍｇ／Ｌ、有機物含有量３０〜２５００ｍｇ／Ｌ程度であるが、いずれの場合も膜ろ過工程（装置）において、膜ろ過により固液分離する。膜ろ過は精密ろ過（ＭＦ）、限外ろ過（ＵＦ）等のろ過膜を通してろ過を行い、主として固形物、コロイド、高分子物質などを除去する。ここで除去する固形物等の粒径は１〜５００μｍ程度である。膜ろ過は嫌気性処理液を嫌気状態のまま、ろ過膜を通過させて固形物等を分離する。このとき嫌気性処理工程で発生するガスをろ過膜面に供給して膜面の目詰まりを防止することができる。膜面に供給するガスは脱硫処理したものでもよい。
【００１３】
膜ろ過液は気曝工程（装置）において、嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去する。気曝装置は貯留槽を兼ねることができる。酸素および硫化水素を含有しないガスとしては、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理したガスを用いるのが好ましいが、窒素ガスなど、他のガスでもよい。膜ろ過液は硫化水素を含んだ状態で流出するが、これを直接逆浸透膜に供給すると、ガス噴射しても硫黄分の析出による目詰まりが生じるので、気曝工程（装置）において硫化水素を除去することにより、逆浸透膜目詰まりを効果的に防止することができるとともに、逆浸透膜処理を効率よく行うことができる。膜ろ過液の気曝のためのガス量は０．２〜３Ｌ／Ｌ・ｍｉｎ、好ましくは０．５〜２Ｌ／Ｌ・ｍｉｎ程度、逆浸透膜に供給するガス中の硫化水素含有量は２００ｐｐｍ以下、好ましくは５０ｐｐｍ以下である。
【００１４】
逆浸透膜処理工程（装置）では、気曝液を加圧下に逆浸透膜に供給して逆浸透膜処理を行い、透過液を回収液として回収する。逆浸透膜は浸透圧により溶媒である水を透過させ、溶質であるイオン、塩、有機物、コロイド等を阻止する半透膜であり、市販品が利用できる。逆浸透膜処理は気曝液を逆浸透膜に加圧下に供給することにより、浸透圧に抗して溶媒である水を透過させる操作である。気曝液を逆浸透膜に供給するときの圧力は浸透を超える圧力であり、使用する逆浸透膜よって異なるが、一般的には０．３〜２ＭＰａ、好ましくは０．５〜１．５ＭＰａとされる。回収水は高純度であるので、純水として使用したり、超純水その他の原料として利用される。
【００１５】
逆浸透膜処理において、被処理液を酸素が溶解する条件で逆浸透膜に供給すると、硫化水素が酸化されて析出する硫黄が膜面に付着して目詰まりが発生するが、膜ろ過液を嫌気状態を保つことにより、硫化水素の酸化と、析出する硫黄による目詰まり発生を防止できる。しかし逆浸透膜処理において液が濃縮されると、硫化水素が含まれている場合は、鉄分の濃縮により硫化鉄が膜面に析出して目詰まりが発生する。このため被処理液から硫化水素を除去することにより、硫化鉄の析出を防止できるが、逆浸透膜の膜面にガスを噴出しても、すでに膜面に到達した硫化水素から硫化鉄が析出するのを阻止することはできない。
【００１６】
本発明では、気曝工程（装置）において、酸素および硫化水素を含有しないガスで膜ろ過液を気曝して硫化水素を除去するので、硫化水素を効果的に除去することができる。ここで除去後の気曝液中の硫化水素の濃度は、鉄分が濃縮された状態で硫化鉄が析出しない濃度であり、１ｍｇ／Ｌ以下とされる。膜ろ過工程では鉄分の濃縮が起こらないので、硫化水素が含まれていてもよい。
【００１７】
気曝工程では膜ろ過液を、嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝することにより、膜ろ過液中の硫化水素を酸化することなく気相に移行
させて、水中から除去することができるが、このとき膜ろ過液をｐＨ２〜７で気曝することにより、硫化水素の除去率を高くすることができる。この場合、ｐＨ調整装置により移送中の膜ろ過液、または気曝装置内の気曝液中に塩酸、硫酸等のｐＨ調整剤を注入することによりｐＨ調整することができる。
【００１８】
酸素および硫化水素を含有しないガスとして、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理したガスを用いる場合は、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫装置で脱硫処理して気曝装置に供給するように、ガス供給装置を構成する。このように発生ガスを用いることにより、発生ガスの精製と循環使用ができ、発生ガスの希釈を防ぎ、有効利用が可能になる。脱硫装置としては、硫化水素の吸着剤を収容する乾式脱硫装置が用いられる。この場合、気曝装置に供給するガスについて脱硫を行い、膜ろ過工程に供給するガスの脱硫を行わないように脱硫装置を構成すると、脱硫装置を通過するガス量が少なくなり、効率よく脱硫を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、有機排液を嫌気性生物処理し、嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過により固液分離し、膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去し、気曝液を加圧下に逆浸透膜処理し、透過液を回収するようにしたので、簡単な装置と操作により生物処理液中の硫化水素を効果的に除去し、これにより逆浸透膜の目詰まりを防止して、効率よく高水質の回収水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態の有機排液の生物処理方法を示すフロー図である。
【図２】実施例における通水時間と逆浸透膜のフラックスの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。図１は実施形態の有機排液の生物処理方法および装置を示しており、１は嫌気性処理装置、２は膜ろ過装置、３は気曝装置、４は逆浸透膜処理装置、５はｐＨ調整剤槽、６は脱硫装置、７はガスタンクである。嫌気性処理装置１は、槽内に嫌気性生物汚泥を保持し、被処理液路Ｌ１から入る有機排液と混合して嫌気性生物処理する浮遊式の嫌気性処理装置からなり、嫌気性処理液路Ｌ２が膜ろ過装置２に連絡し、発生ガス路Ｌ３が脱硫装置６に連絡している。
【００２２】
膜ろ過装置２は、限外ろ過膜からなるろ過膜モジュール１１を内蔵し、嫌気性処理液路Ｌ２から送られる嫌気性処理液をろ過膜モジュール１１に供給して膜ろ過するように構成されている。膜ろ過装置２から膜ろ過液路Ｌ４が気曝装置３に連絡し、濃縮液路Ｌ５がモジュール１１から嫌気性処理装置１に連絡し、発生ガス路Ｌ３からガス供給路Ｌ６がモジュール１１の下部に連絡している。
【００２３】
気曝装置３は下部に設けられた散気装置１２に脱硫装置６から脱硫ガス路Ｌ７が連絡して気曝するように構成され、気曝ガスを上部から脱硫装置６に送るように気曝ガス路Ｌ８が連絡している。気曝装置３にはｐＨ計１３が設けられ、ｐＨ調整剤槽５からｐＨ調整剤路Ｌ９が連絡している。また気曝装置３から気曝液路Ｌ１１が逆浸透膜処理装置４の濃縮液室１４に連絡し、濃縮液室１４から濃縮液路Ｌ１２が気曝装置３に連絡している。脱硫ガス路Ｌ７からガス取出路Ｌ１０がガスタンク７に連絡している。
【００２４】
逆浸透膜処理装置４は逆浸透膜モジュール１５により濃縮液室１４と透過液室１６に区画され、濃縮液室１４には気曝液路Ｌ１１から気曝液を加圧下に供給して逆浸透膜処理す
るように構成されている。濃縮液室１４から気曝装置３に循環する濃縮液路Ｌ１２から、ブライン排出路Ｌ１３が分岐している。透過液室１６から透過液路Ｌ１４が系外に連絡している。
【００２５】
上記の装置における有機排液の生物処理方法は以下の通り行われる。被処理液路Ｌ１から有機排液を嫌気性処理装置１に導入し、内部に保持された嫌気性生物汚泥と混合して嫌気性生物処理する。このとき必要により加温して反応を促進することができる。嫌気性処理装置１は浮遊式の嫌気性処理装置の例を示しているが、スラッジブランケット、流動床などを用いる高負荷嫌気性処理装置を用いることもできる。嫌気性処理装置１から連続的または間欠的に嫌気性処理液を取出して嫌気性処理液路Ｌ２から膜ろ過装置２に送る。嫌気性処理液を間欠的に取出す場合は、嫌気性処理液の貯留槽を設けることができる。発生ガスは発生ガス路Ｌ３から脱硫装置６に送って乾式脱硫し、脱硫ガスはガス取出路Ｌ１０からガスタンク７へ送る。ガスタンク４のガスはガス排出路Ｌ１６から取出される。
【００２６】
膜ろ過装置２では、ポンプＰ１により嫌気性処理液を嫌気性処理液路Ｌ２からろ過膜モジュール１１に供給して嫌気状態のまま膜ろ過する。このときポンプＰ２により吸引し、膜ろ過液量を調節することができる。また、発生ガス路Ｌ３の発生ガスを、ガス供給路Ｌ６からブロアＢ１によりモジュール１１の下部に噴出し、膜面で固形物が付着して目詰まりするのを防止して膜ろ過を行う。ろ過膜モジュール１１を出る濃縮液は濃縮液路Ｌ５から嫌気性処理装置１に循環するが、その一部を分岐する汚泥排出路Ｌ１５から系外に排出する。膜ろ過液は膜ろ過液路Ｌ４から気曝装置３に送る。膜ろ過装置２は、限外ろ過膜からなるろ過膜モジュール１１を有する例が示されているが、嫌気性処理液の組成、性状により精密ろ過膜（ＭＦ）膜からなるろ過膜モジュールを有するものが用いられる場合もある。
【００２７】
気曝装置３では膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留する。そして下部に設けられた散気装置１２に、脱硫装置６から脱硫ガス路Ｌ７を通してブロアＢ２により脱硫ガスを供給して散気することにより、膜ろ過液を気曝する。これにより膜ろ過液中の硫化水素、その他のガス成分は放出される。気曝ガスは気曝装置３の上部から気曝ガス路Ｌ８を通して脱硫装置６に送られ、ここで脱硫されて循環し、あるいはガスタンク７に送られる。気曝装置３の槽内液はｐＨ計１３によりｐＨ測定される。そしてｐＨ調整剤槽５からポンプＰ３により、ｐＨ２〜７になるようにｐＨ調整剤路Ｌ９を通してｐＨ調整剤が注入される。気曝装置３の気曝液は気曝液路Ｌ１１から逆浸透膜処理装置４の濃縮室１４に送られ、濃縮液が濃縮液路Ｌ１２から循環して気曝が行われる。
【００２８】
逆浸透膜処理装置４では、気曝液路Ｌ１１から送られる気曝液をポンプＰ４で加圧して濃縮液室１４へ供給し、逆浸透膜モジュール１５により逆浸透膜処理し、逆浸透膜モジュール１５を透過した透過液を、回収液として透過液室１６から透過液路Ｌ１４を通して回収する。濃縮液室１４の濃縮液は濃縮液路Ｌ１２から気曝装置３に循環するが、その途中でブライン排出路Ｌ１３から一部の濃縮液を排出する。
【００２９】
逆浸透膜処理装置４で逆浸透膜処理を行う場合、被処理液を酸素が溶解する条件で逆浸透膜に供給すると、硫化水素が酸化されて析出する硫黄が膜面に付着して目詰まりが発生するが、本発明では嫌気性処理液を嫌気状態のまま膜ろ過し、膜ろ過液を嫌気状態を保ったまま気曝するので、硫化水素の酸化と、析出する硫黄による逆浸透膜の目詰まり発生を防止できる。そして膜ろ過液は酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝することにより、気曝液には酸素が溶解することなく硫化水素が除去されるので、逆浸透膜処理において鉄分が濃縮されても、硫化鉄が膜面に析出することはなく、硫化鉄による目詰まりが防止できる。
【００３０】
特許文献３の方法を逆浸透膜処理装置４に適用し、逆浸透膜の膜面にガスを噴出しても、ガスが溶解して噴出効果が小さくなり、硫化水素の除去率が低下する上、すでに膜面に到達した硫化水素から硫化鉄が析出するのを阻止することはできない。これに対して本発明のように気曝装置３において、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去した後、逆浸透膜処理することにより、硫化鉄による目詰まり防止効果が高くなる。
【００３１】
また特許文献３のように、膜ろ過装置２における目詰まり防止に脱硫ガスを用いると、脱硫装置６で処理するガスの硫化水素濃度を下げ、しかも被処理ガス量を多くするので、脱硫装置６の効率を低下させるが、脱硫ガスの供給を気曝装置３のみに限ることにより、脱硫装置６の脱硫効率を高くし、効率のよい処理を行うことができる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。実施例および比較例で処理した有機排液は、イソプロピルアルコール５００ｍｇ／Ｌ、ジメチルスルホキシド１００ｍｇ／Ｌ、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド１００ｍｇ／Ｌの有機物の組成を有し、ＴＯＣ３８０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ１５ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｓ４１ｍｇ／Ｌの合成排水である。
【００３３】
嫌気性処理装置１は、槽容量１ｍ３、水理学的滞留時間０．５ｄ、ＳＳ濃度１２，０００ｍｇ／Ｌ（ＶＳＳ／ＳＳ比０．９０）であり、下水消化汚泥を種汚泥として３ヶ月馴養した嫌気性生物汚泥を保持し、温度３５℃で嫌気性生物処理を行うようにされている。
【００３４】
膜ろ過装置２は、槽外型チューブラーＵＦモジュール（孔径３０ｎｍ）を備え、汚泥循環流量：４ｍ３／ｈｒ（膜内流速０．５ｍ／ｓｅｃ）、フラックス０．６ｍ／ｄで膜ろ過を行い、嫌気性生物処理槽から発生する発生ガスを４Ｎｍ３／ｈｒ（膜内流速０．５ｍ／ｓｅｃ）で、膜下部から通気して目詰まり防止を行うようにされている。
【００３５】
逆浸透膜処理装置４は、全芳香族ポリアミド系の超低圧膜を備えたスパイラル式逆浸透膜モジュールを備え、給水圧７５０ｋＰａ、給水量８０Ｌ／ｈｒで逆浸透膜処理を行うようにされている。
【００３６】
〔比較例１〕：
膜ろ過装置２の分離水を開放タンク（容量２００Ｌ、滞留時間２．４ｈｒ）に一時貯留し、気曝を行うことなく逆浸透膜処理装置４に供給した。
【００３７】
〔比較例２〕：
膜ろ過装置２の分離水を嫌気性処理装置１の気相部と連通された密閉タンク（液容量２００Ｌ、滞留時間２．４ｈｒ）に一時貯留して、分離水が空気（酸素）に晒されないようにしたうえで、気曝を行うことなく逆浸透膜処理装置４に供給した。
【００３８】
〔実施例１〕：
膜ろ過装置２の分離水を、窒素で曝気したタンク（容量２００Ｌ、滞留時間２．４ｈｒ）に一時貯留して、逆浸透膜処理装置４に供給した。
【００３９】
〔実施例２〕：
膜ろ過装置２の分離水を、嫌気性処理装置１から発生したガスを乾式脱硫したガスで曝気したタンク（容量２００Ｌ、滞留時間２．４ｈｒ）に一時貯留して、逆浸透膜処理装置４に供給した。
【００４０】
〔実施例３〕：
膜ろ過装置２の分離水を、硫酸でｐＨ４に調整し、嫌気性処理装置１から発生したガスを乾式脱硫したガスで曝気したタンク（容量２００Ｌ、滞留時間２．４ｈｒ）に一時貯留して、逆浸透膜処理装置４に供給した。
【００４１】
比較例１、２および実施例１〜３における通水時間（ｈｒ）と逆浸透膜のフラックス（透過水量）（ｍ／ｄ）の推移を図２に示す。図２においてフラックスは、比較例１および２では通水開始直後から急速に低下し、約１日後には比較例１では初期の１／３、比較例２では初期の１／２まで下がってしまった。試験後の逆浸透膜の表面には比較例１では黄白色の硫黄が、比較例２では黒色の硫化鉄が主に析出しており、これらが膜を詰まらせていると考えられた。
【００４２】
一方、実施例１、２ではフラックスの低下は、１日後でも２０％程度と少なく、１５０時間の通水においてもフラックスは初期の７０％前後で安定していた。さらに実施例３では、フラックスは１５０時間の通水でも２０％程度と極めて少なかった。試験後の逆浸透膜表面には、実施例１、２ではわずかに硫化鉄の析出が認められたが、実施例３ではほとんど認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、有機排液を嫌気性生物処理し、その処理液を逆浸透膜処理して高水質の回収水を得る有機排液の嫌気性生物処理方法および装置、特に嫌気性生物処理液を膜ろ過し、膜ろ過液を逆浸透膜処理する際、逆浸透膜の目詰まりを防止して、効率よく回収水を得る有機排液の嫌気性生物処理方法および装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１： 嫌気性処理装置、２： 膜ろ過装置、３： 気曝装置、４： 逆浸透膜処理装置、５： ｐＨ調整剤槽、６： 脱硫装置、７： ガスタンク、１１： ろ過膜モジュール、１２： 散気装置、１３： ｐＨ計、１４： 濃縮液室、１５： 逆浸透膜モジュール、１６： 透過液室、
Ｌ１： 被処理液路、Ｌ２： 嫌気性処理液路、Ｌ３： 発生ガス路、Ｌ４： 膜ろ過液路、Ｌ５： 濃縮液路、Ｌ６： ガス供給路、Ｌ７： 脱硫ガス路、Ｌ８： 気曝ガス路、Ｌ９： ｐＨ調整剤路、Ｌ１０： ガス取出路、Ｌ１１： 気曝液路、Ｌ１２： 濃縮液路、Ｌ１３： ブライン排出路、Ｌ１４： 透過液路、Ｌ１５： 汚泥排出路、Ｌ１６： ガス排出路、
Ｂ１，Ｂ２： ブロア、Ｐ１〜Ｐ４： ポンプ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機排液を嫌気性生物処理し、その処理液を逆浸透膜処理して高水質の回収水を得る有機排液の嫌気性生物処理方法および装置に関し、特に嫌気性生物処理液を膜ろ過し、膜ろ過液を逆浸透膜処理する際、逆浸透膜の目詰まりを防止して、効率よく回収水を得る有機排液の嫌気性生物処理方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機物含有排液を嫌気性生物処理する方法は、活性汚泥法のような好気性生物による処理に適しない高濃度または難分解性の有機物含有排液に対して適用されることが多い。このためその処理液はなお比較的高濃度の有機物を含有している。このような有機物濃度の高い嫌気性処理液から高純度の回収水を得るためには、好気性生物処理等により有機物濃度を低下させてから、逆浸透膜処理して高水質の回収水を得ることが行われている。
【０００３】
このような方法として特許文献１（特開２００７−１７５５８２）には、膜面に有機物質が蓄積し、濾過抵抗の上昇が著しくなって、通水が困難になるのを防止するために、膜分離装置の前段に好気性生物処理装置を設置して、膜分離処理に先立ち、排液中の有機物質濃度を低減することが提案されている。しかしこのような方法では、装置および操作が大型化、複雑化し処理コストが高くなるという問題点がある。
【０００４】
一方、特許文献２（特開２００９−１４８７１４）には、有機物含有液を嫌気性生物処理槽に導入して嫌気性生物処理槽内のメタン生成菌群により嫌気性生物処理し、嫌気性生物処理により得られた処理液を好気性生物処理せずに嫌気状態のまま、発生ガスを気曝しながら膜ろ過し、膜ろ過液を嫌気状態のまま逆浸透膜で処理する有機物含有液の生物処理方法が提案されている。
【０００５】
排液中の硫黄分は、嫌気性処理により硫化水素に分解される。液中で生成した硫化水素は、気相、すなわち嫌気性処理により発生するガスと溶解平衡を保ちながら、発生するガスとともに一部は系外に排出される（ガス中の硫化水素は、乾式脱硫や湿式（生物）脱硫により、比較的容易にガスから除去することができる）が、残部は処理液中に溶解した形で排出される。溶存硫化水素は空気中の酸素で容易に酸化され、硫黄の微粒子を生成する。そのため嫌気性生物処理液を空気に晒した後、逆浸透膜で脱塩処理する場合には、生成した硫黄微粒子が膜を目詰まりさせてしまうという問題があった。また硫化水素のまま溶存しているものについても、逆浸透膜で濃縮された際に、溶解度の低いＦｅＳなどの硫化物として膜面に析出し、膜を目詰まりさせるという問題があった。
【０００６】
特許文献３（特開２０００−９４０００）には、嫌気性生物処理により得られた嫌気性処理液を、精密ろ過膜により膜ろ過して固液分離する際、発生ガスを脱硫した脱硫発生ガスを精密ろ過膜の膜面に噴射して精密ろ過膜の膜面の目詰まりを防止することが示されている。しかしこの方法は、嫌気性処理液に含まれる濁質がろ過膜に付着するのを防止するためのものであり、これを特許文献２の膜ろ過に適用しても、硫黄分の付着防止には役立たない。つまり硫黄分は膜面で析出して付着するから、膜面に到達して析出した後に脱硫発生ガスを噴射しても析出物を剥離することはできない。またこのような方法を逆浸透膜に適用すると、逆浸透膜には高圧がかかるため、ガスが溶解し、剥離作用は期待できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１７５５８２
【特許文献２】特開２００９−１４８７１４
【特許文献３】特開２０００−９４０００
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、有機排液を嫌気性生物処理し、その処理液を膜ろ過し、膜ろ過液を逆浸透膜処理して高水質の回収水を得るために、簡単な装置と操作により生物処理液中の硫化水素を効果的に除去し、これにより逆浸透膜の目詰まりを防止して、効率よく高水質の回収水を得ることができる有機排液の嫌気性生物処理方法および装置を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は次の有機排液の嫌気性生物処理方法および装置である。
（１） 有機排液を嫌気性生物処理する嫌気性処理工程と、
嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過により固液分離する膜ろ過工程と、
膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去する気曝工程と、
気曝液を加圧下に逆浸透膜処理し、透過液を回収する逆浸透膜処理工程と
を含むことを特徴とする有機排液の生物処理方法。
（２） 膜ろ過液をｐＨ２〜７で気曝する上記（１）記載の方法。
（３） 酸素および硫化水素を含有しないガスとして、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理したガスを用いる上記（１）または（２）記載の方法。
（４） 有機排液を嫌気性生物処理する嫌気性処理装置と、
嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過により固液分離する膜ろ過装置と、
膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去する気曝装置と、
気曝液を加圧下に逆浸透膜処理し、透過液を回収する逆浸透膜処理装置と
を含むことを特徴とする有機排液の生物処理装置。
（５） 気曝する膜ろ過液をｐＨ２〜７に調整するｐＨ調整装置を含む上記（４）記載の装置。
（６） 酸素および硫化水素を含有しないガスとして、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理して気曝装置に供給するガス供給装置を含む上記（４）または（５）記載の装置。
【００１０】
本発明において、処理対象となる有機排液は有機物を含有する排液であり、硫黄分を含むものであるが、この他に窒素分、その他の成分、特に無機物などを含んでいてもよい。含まれる有機物も低分子から高分子のもの、あるいは可溶性のものから固形物まで、あらゆる組成、性状、特性のものが含まれていてもよい。硫黄分、窒素分としては、蛋白質などの天然由来のものから、アンモニア、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、アルコールなどの工場から排出される成分が含まれていてもよい。このような有機排液としては、有機物含有量が２００〜５００００ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌ、特に１０００〜２００００ｍｇ−ＣＯＤｃｒ／Ｌ、硫黄含有量が１０〜１０００ｍｇ−Ｓ／Ｌ、特に１０〜２００ｍｇ−Ｓ／Ｌのものが本発明の処理に適している。
【００１１】
本発明において、これらの有機排液を嫌気性生物処理する嫌気性生物処理方法（装置）は、従来から水処理で採用されてきた嫌気性処理方法および装置が採用できる。固形有機物を含む有機排液に対しては、有機排液を嫌気性微生物と混合して１０〜３０日間滞留させる嫌気性消化、メタン発酵などの浮遊式嫌気性処理が好ましい。また固形有機物を含まず、可溶性有機物を含む有機排液に対しては、粒状汚泥、担体担持汚泥等のスラッジブランケット、流動床などを用いる高負荷嫌気性処理が好ましい。これらの処理法は有機排液
の組成、性状や、処理目標水質、処理コストなどにより選択される。
【００１２】
上記嫌気性処理において生成する嫌気性処理液は、浮遊式嫌気性処理の場合、固形物含有量３０００〜１２００００ｍｇ／Ｌ、有機物含有量２０００〜１０００００ｍｇ／Ｌ程度、高負荷嫌気性処理の場合、固形物含有量５０〜３０００ｍｇ／Ｌ、有機物含有量３０〜２５００ｍｇ／Ｌ程度であるが、いずれの場合も膜ろ過工程（装置）において、膜ろ過により固液分離する。膜ろ過は精密ろ過（ＭＦ）、限外ろ過（ＵＦ）等のろ過膜を通してろ過を行い、主として固形物、コロイド、高分子物質などを除去する。ここで除去する固形物等の粒径は１〜５００μｍ程度である。膜ろ過は嫌気性処理液を嫌気状態のまま、ろ過膜を通過させて固形物等を分離する。このとき嫌気性処理工程で発生するガスをろ過膜面に供給して膜面の目詰まりを防止することができる。膜面に供給するガスは脱硫処理したものでもよい。
【００１３】
膜ろ過液は気曝工程（装置）において、嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去する。気曝装置は貯留槽を兼ねることができる。酸素および硫化水素を含有しないガスとしては、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理したガスを用いるのが好ましいが、窒素ガスなど、他のガスでもよい。膜ろ過液は硫化水素を含んだ状態で流出するが、これを直接逆浸透膜に供給すると、ガス噴射しても硫黄分の析出による目詰まりが生じるので、気曝工程（装置）において硫化水素を除去することにより、逆浸透膜目詰まりを効果的に防止することができるとともに、逆浸透膜処理を効率よく行うことができる。膜ろ過液の気曝のためのガス量は０．２〜３Ｌ／Ｌ・ｍｉｎ、好ましくは０．５〜２Ｌ／Ｌ・ｍｉｎ程度、逆浸透膜に供給するガス中の硫化水素含有量は２００ｐｐｍ以下、好ましくは５０ｐｐｍ以下である。
【００１４】
逆浸透膜処理工程（装置）では、気曝液を加圧下に逆浸透膜に供給して逆浸透膜処理を行い、透過液を回収液として回収する。逆浸透膜は浸透圧により溶媒である水を透過させ、溶質であるイオン、塩、有機物、コロイド等を阻止する半透膜であり、市販品が利用できる。逆浸透膜処理は気曝液を逆浸透膜に加圧下に供給することにより、浸透圧に抗して溶媒である水を透過させる操作である。気曝液を逆浸透膜に供給するときの圧力は浸透を超える圧力であり、使用する逆浸透膜よって異なるが、一般的には０．３〜２ＭＰａ、好ましくは０．５〜１．５ＭＰａとされる。回収水は高純度であるので、純水として使用したり、超純水その他の原料として利用される。
【００１５】
逆浸透膜処理において、被処理液を酸素が溶解する条件で逆浸透膜に供給すると、硫化水素が酸化されて析出する硫黄が膜面に付着して目詰まりが発生するが、膜ろ過液を嫌気状態を保つことにより、硫化水素の酸化と、析出する硫黄による目詰まり発生を防止できる。しかし逆浸透膜処理において液が濃縮されると、硫化水素が含まれている場合は、鉄分の濃縮により硫化鉄が膜面に析出して目詰まりが発生する。このため被処理液から硫化水素を除去することにより、硫化鉄の析出を防止できるが、逆浸透膜の膜面にガスを噴出しても、すでに膜面に到達した硫化水素から硫化鉄が析出するのを阻止することはできない。
【００１６】
本発明では、気曝工程（装置）において、酸素および硫化水素を含有しないガスで膜ろ過液を気曝して硫化水素を除去するので、硫化水素を効果的に除去することができる。ここで除去後の気曝液中の硫化水素の濃度は、鉄分が濃縮された状態で硫化鉄が析出しない濃度であり、１ｍｇ／Ｌ以下とされる。膜ろ過工程では鉄分の濃縮が起こらないので、硫化水素が含まれていてもよい。
【００１７】
気曝工程では膜ろ過液を、嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝することにより、膜ろ過液中の硫化水素を酸化することなく気相に移行
させて、水中から除去することができるが、このとき膜ろ過液をｐＨ２〜７で気曝することにより、硫化水素の除去率を高くすることができる。この場合、ｐＨ調整装置により移送中の膜ろ過液、または気曝装置内の気曝液中に塩酸、硫酸等のｐＨ調整剤を注入することによりｐＨ調整することができる。
【００１８】
酸素および硫化水素を含有しないガスとして、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理したガスを用いる場合は、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫装置で脱硫処理して気曝装置に供給するように、ガス供給装置を構成する。このように発生ガスを用いることにより、発生ガスの精製と循環使用ができ、発生ガスの希釈を防ぎ、有効利用が可能になる。脱硫装置としては、硫化水素の吸着剤を収容する乾式脱硫装置が用いられる。この場合、気曝装置に供給するガスについて脱硫を行い、膜ろ過工程に供給するガスの脱硫を行わないように脱硫装置を構成すると、脱硫装置を通過するガス量が少なくなり、効率よく脱硫を行うことができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、有機排液を嫌気性生物処理し、嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過により固液分離し、膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去し、気曝液を加圧下に逆浸透膜処理し、透過液を回収するようにしたので、簡単な装置と操作により生物処理液中の硫化水素を効果的に除去し、これにより逆浸透膜の目詰まりを防止して、効率よく高水質の回収水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態の有機排液の生物処理方法を示すフロー図である。
【図２】実施例における通水時間と逆浸透膜のフラックスの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。図１は実施形態の有機排液の生物処理方法および装置を示しており、１は嫌気性処理装置、２は膜ろ過装置、３は気曝装置、４は逆浸透膜処理装置、５はｐＨ調整剤槽、６は脱硫装置、７はガスタンクである。嫌気性処理装置１は、槽内に嫌気性生物汚泥を保持し、被処理液路Ｌ１から入る有機排液と混合して嫌気性生物処理する浮遊式の嫌気性処理装置からなり、嫌気性処理液路Ｌ２が膜ろ過装置２に連絡し、発生ガス路Ｌ３が脱硫装置６に連絡している。
【００２２】
膜ろ過装置２は、限外ろ過膜からなるろ過膜モジュール１１を内蔵し、嫌気性処理液路Ｌ２から送られる嫌気性処理液をろ過膜モジュール１１に供給して膜ろ過するように構成されている。膜ろ過装置２から膜ろ過液路Ｌ４が気曝装置３に連絡し、濃縮液路Ｌ５がモジュール１１から嫌気性処理装置１に連絡し、発生ガス路Ｌ３からガス供給路Ｌ６がモジュール１１の下部に連絡している。
【００２３】
気曝装置３は下部に設けられた散気装置１２に脱硫装置６から脱硫ガス路Ｌ７が連絡して気曝するように構成され、気曝ガスを上部から脱硫装置６に送るように気曝ガス路Ｌ８が連絡している。気曝装置３にはｐＨ計１３が設けられ、ｐＨ調整剤槽５からｐＨ調整剤路Ｌ９が連絡している。また気曝装置３から気曝液路Ｌ１１が逆浸透膜処理装置４の濃縮液室１４に連絡し、濃縮液室１４から濃縮液路Ｌ１２が気曝装置３に連絡している。脱硫ガス路Ｌ７からガス取出路Ｌ１０がガスタンク７に連絡している。
【００２４】
逆浸透膜処理装置４は逆浸透膜モジュール１５により濃縮液室１４と透過液室１６に区画され、濃縮液室１４には気曝液路Ｌ１１から気曝液を加圧下に供給して逆浸透膜処理す
るように構成されている。濃縮液室１４から気曝装置３に循環する濃縮液路Ｌ１２から、ブライン排出路Ｌ１３が分岐している。透過液室１６から透過液路Ｌ１４が系外に連絡している。
【００２５】
上記の装置における有機排液の生物処理方法は以下の通り行われる。被処理液路Ｌ１から有機排液を嫌気性処理装置１に導入し、内部に保持された嫌気性生物汚泥と混合して嫌気性生物処理する。このとき必要により加温して反応を促進することができる。嫌気性処理装置１は浮遊式の嫌気性処理装置の例を示しているが、スラッジブランケット、流動床などを用いる高負荷嫌気性処理装置を用いることもできる。嫌気性処理装置１から連続的または間欠的に嫌気性処理液を取出して嫌気性処理液路Ｌ２から膜ろ過装置２に送る。嫌気性処理液を間欠的に取出す場合は、嫌気性処理液の貯留槽を設けることができる。発生ガスは発生ガス路Ｌ３から脱硫装置６に送って乾式脱硫し、脱硫ガスはガス取出路Ｌ１０からガスタンク７へ送る。ガスタンク４のガスはガス排出路Ｌ１６から取出される。
【００２６】
膜ろ過装置２では、ポンプＰ１により嫌気性処理液を嫌気性処理液路Ｌ２からろ過膜モジュール１１に供給して嫌気状態のまま膜ろ過する。このときポンプＰ２により吸引し、膜ろ過液量を調節することができる。また、発生ガス路Ｌ３の発生ガスを、ガス供給路Ｌ６からブロアＢ１によりモジュール１１の下部に噴出し、膜面で固形物が付着して目詰まりするのを防止して膜ろ過を行う。ろ過膜モジュール１１を出る濃縮液は濃縮液路Ｌ５から嫌気性処理装置１に循環するが、その一部を分岐する汚泥排出路Ｌ１５から系外に排出する。膜ろ過液は膜ろ過液路Ｌ４から気曝装置３に送る。膜ろ過装置２は、限外ろ過膜からなるろ過膜モジュール１１を有する例が示されているが、嫌気性処理液の組成、性状により精密ろ過膜（ＭＦ）膜からなるろ過膜モジュールを有するものが用いられる場合もある。
【００２７】
気曝装置３では膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留する。そして下部に設けられた散気装置１２に、脱硫装置６から脱硫ガス路Ｌ７を通してブロアＢ２により脱硫ガスを供給して散気することにより、膜ろ過液を気曝する。これにより膜ろ過液中の硫化水素、その他のガス成分は放出される。気曝ガスは気曝装置３の上部から気曝ガス路Ｌ８を通して脱硫装置６に送られ、ここで脱硫されて循環し、あるいはガスタンク７に送られる。気曝装置３の槽内液はｐＨ計１３によりｐＨ測定される。そしてｐＨ調整剤槽５からポンプＰ３により、ｐＨ２〜７になるようにｐＨ調整剤路Ｌ９を通してｐＨ調整剤が注入される。気曝装置３の気曝液は気曝液路Ｌ１１から逆浸透膜処理装置４の濃縮室１４に送られ、濃縮液が濃縮液路Ｌ１２から循環して気曝が行われる。
【００２８】
逆浸透膜処理装置４では、気曝液路Ｌ１１から送られる気曝液をポンプＰ４で加圧して濃縮液室１４へ供給し、逆浸透膜モジュール１５により逆浸透膜処理し、逆浸透膜モジュール１５を透過した透過液を、回収液として透過液室１６から透過液路Ｌ１４を通して回収する。濃縮液室１４の濃縮液は濃縮液路Ｌ１２から気曝装置３に循環するが、その途中でブライン排出路Ｌ１３から一部の濃縮液を排出する。
【００２９】
逆浸透膜処理装置４で逆浸透膜処理を行う場合、被処理液を酸素が溶解する条件で逆浸透膜に供給すると、硫化水素が酸化されて析出する硫黄が膜面に付着して目詰まりが発生するが、本発明では嫌気性処理液を嫌気状態のまま膜ろ過し、膜ろ過液を嫌気状態を保ったまま気曝するので、硫化水素の酸化と、析出する硫黄による逆浸透膜の目詰まり発生を防止できる。そして膜ろ過液は酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝することにより、気曝液には酸素が溶解することなく硫化水素が除去されるので、逆浸透膜処理において鉄分が濃縮されても、硫化鉄が膜面に析出することはなく、硫化鉄による目詰まりが防止できる。
【００３０】
特許文献３の方法を逆浸透膜処理装置４に適用し、逆浸透膜の膜面にガスを噴出しても、ガスが溶解して噴出効果が小さくなり、硫化水素の除去率が低下する上、すでに膜面に到達した硫化水素から硫化鉄が析出するのを阻止することはできない。これに対して本発明のように気曝装置３において、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去した後、逆浸透膜処理することにより、硫化鉄による目詰まり防止効果が高くなる。
【００３１】
また特許文献３のように、膜ろ過装置２における目詰まり防止に脱硫ガスを用いると、脱硫装置６で処理するガスの硫化水素濃度を下げ、しかも被処理ガス量を多くするので、脱硫装置６の効率を低下させるが、脱硫ガスの供給を気曝装置３のみに限ることにより、脱硫装置６の脱硫効率を高くし、効率のよい処理を行うことができる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。実施例および比較例で処理した有機排液は、イソプロピルアルコール５００ｍｇ／Ｌ、ジメチルスルホキシド１００ｍｇ／Ｌ、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド１００ｍｇ／Ｌの有機物の組成を有し、ＴＯＣ３８０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ１５ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｓ４１ｍｇ／Ｌの合成排水である。
【００３３】
嫌気性処理装置１は、槽容量１ｍ３、水理学的滞留時間０．５ｄ、ＳＳ濃度１２，０００ｍｇ／Ｌ（ＶＳＳ／ＳＳ比０．９０）であり、下水消化汚泥を種汚泥として３ヶ月馴養した嫌気性生物汚泥を保持し、温度３５℃で嫌気性生物処理を行うようにされている。
【００３４】
膜ろ過装置２は、槽外型チューブラーＵＦモジュール（孔径３０ｎｍ）を備え、汚泥循環流量：４ｍ３／ｈｒ（膜内流速０．５ｍ／ｓｅｃ）、フラックス０．６ｍ／ｄで膜ろ過を行い、嫌気性生物処理槽から発生する発生ガスを４Ｎｍ３／ｈｒ（膜内流速０．５ｍ／ｓｅｃ）で、膜下部から通気して目詰まり防止を行うようにされている。
【００３５】
逆浸透膜処理装置４は、全芳香族ポリアミド系の超低圧膜を備えたスパイラル式逆浸透膜モジュールを備え、給水圧７５０ｋＰａ、給水量８０Ｌ／ｈｒで逆浸透膜処理を行うようにされている。
【００３６】
〔比較例１〕：
膜ろ過装置２の分離水を開放タンク（容量２００Ｌ、滞留時間２．４ｈｒ）に一時貯留し、気曝を行うことなく逆浸透膜処理装置４に供給した。
【００３７】
〔比較例２〕：
膜ろ過装置２の分離水を嫌気性処理装置１の気相部と連通された密閉タンク（液容量２００Ｌ、滞留時間２．４ｈｒ）に一時貯留して、分離水が空気（酸素）に晒されないようにしたうえで、気曝を行うことなく逆浸透膜処理装置４に供給した。
【００３８】
〔実施例１〕：
膜ろ過装置２の分離水を、窒素で曝気したタンク（容量２００Ｌ、滞留時間２．４ｈｒ）に一時貯留して、逆浸透膜処理装置４に供給した。
【００３９】
〔実施例２〕：
膜ろ過装置２の分離水を、嫌気性処理装置１から発生したガスを乾式脱硫したガスで曝気したタンク（容量２００Ｌ、滞留時間２．４ｈｒ）に一時貯留して、逆浸透膜処理装置４に供給した。
【００４０】
〔実施例３〕：
膜ろ過装置２の分離水を、硫酸でｐＨ４に調整し、嫌気性処理装置１から発生したガスを乾式脱硫したガスで曝気したタンク（容量２００Ｌ、滞留時間２．４ｈｒ）に一時貯留して、逆浸透膜処理装置４に供給した。
【００４１】
比較例１、２および実施例１〜３における通水時間（ｈｒ）と逆浸透膜のフラックス（透過水量）（ｍ／ｄ）の推移を図２に示す。図２においてフラックスは、比較例１および２では通水開始直後から急速に低下し、約１日後には比較例１では初期の１／３、比較例２では初期の１／２まで下がってしまった。試験後の逆浸透膜の表面には比較例１では黄白色の硫黄が、比較例２では黒色の硫化鉄が主に析出しており、これらが膜を詰まらせていると考えられた。
【００４２】
一方、実施例１、２ではフラックスの低下は、１日後でも２０％程度と少なく、１５０時間の通水においてもフラックスは初期の７０％前後で安定していた。さらに実施例３では、フラックスは１５０時間の通水でも２０％程度と極めて少なかった。試験後の逆浸透膜表面には、実施例１、２ではわずかに硫化鉄の析出が認められたが、実施例３ではほとんど認められなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、有機排液を嫌気性生物処理し、その処理液を逆浸透膜処理して高水質の回収水を得る有機排液の嫌気性生物処理方法および装置、特に嫌気性生物処理液を膜ろ過し、膜ろ過液を逆浸透膜処理する際、逆浸透膜の目詰まりを防止して、効率よく回収水を得る有機排液の嫌気性生物処理方法および装置に利用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１： 嫌気性処理装置、２： 膜ろ過装置、３： 気曝装置、４： 逆浸透膜処理装置、５： ｐＨ調整剤槽、６： 脱硫装置、７： ガスタンク、１１： ろ過膜モジュール、１２： 散気装置、１３： ｐＨ計、１４： 濃縮液室、１５： 逆浸透膜モジュール、１６： 透過液室、
Ｌ１： 被処理液路、Ｌ２： 嫌気性処理液路、Ｌ３： 発生ガス路、Ｌ４： 膜ろ過液路、Ｌ５： 濃縮液路、Ｌ６： ガス供給路、Ｌ７： 脱硫ガス路、Ｌ８： 気曝ガス路、Ｌ９： ｐＨ調整剤路、Ｌ１０： ガス取出路、Ｌ１１： 気曝液路、Ｌ１２： 濃縮液路、Ｌ１３： ブライン排出路、Ｌ１４： 透過液路、Ｌ１５： 汚泥排出路、Ｌ１６： ガス排出路、
Ｂ１，Ｂ２： ブロア、Ｐ１〜Ｐ４： ポンプ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機排液を嫌気性生物処理する嫌気性処理工程と、
嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過により固液分離する膜ろ過工程と、
膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去する気曝工程と、
気曝液を加圧下に逆浸透膜処理し、透過液を回収する逆浸透膜処理工程と
を含むことを特徴とする有機排液の生物処理方法。
【請求項２】
膜ろ過液をｐＨ２〜７で気曝する請求項１記載の方法。
【請求項３】
酸素および硫化水素を含有しないガスとして、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理したガスを用いる請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
有機排液を嫌気性生物処理する嫌気性処理装置と、
嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過により固液分離する膜ろ過装置と、
膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去する気曝装置と、
気曝液を加圧下に逆浸透膜処理し、透過液を回収する逆浸透膜処理装置と
を含むことを特徴とする有機排液の生物処理装置。
【請求項５】
気曝する膜ろ過液をｐＨ２〜７に調整するｐＨ調整装置を含む請求項４記載の装置。
【請求項６】
酸素および硫化水素を含有しないガスとして、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理して気曝装置に供給するガス供給装置を含む請求項４または５記載の装置。
【請求項１】
有機排液を嫌気性生物処理する嫌気性処理工程と、
嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過により固液分離する膜ろ過工程と、
膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去する気曝工程と、
気曝液を加圧下に逆浸透膜処理し、透過液を回収する逆浸透膜処理工程と
を含むことを特徴とする有機排液の生物処理方法。
【請求項２】
膜ろ過液をｐＨ２〜７で気曝する請求項１記載の方法。
【請求項３】
酸素および硫化水素を含有しないガスとして、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理したガスを用いる請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
有機排液を嫌気性生物処理する嫌気性処理装置と、
嫌気性処理液を嫌気状態のまま、膜ろ過により固液分離する膜ろ過装置と、
膜ろ過液を嫌気的条件に保ったまま貯留し、酸素および硫化水素を含有しないガスで気曝して硫化水素を除去する気曝装置と、
気曝液を加圧下に逆浸透膜処理し、透過液を回収する逆浸透膜処理装置と
を含むことを特徴とする有機排液の生物処理装置。
【請求項５】
気曝する膜ろ過液をｐＨ２〜７に調整するｐＨ調整装置を含む請求項４記載の装置。
【請求項６】
酸素および硫化水素を含有しないガスとして、嫌気性生物処理により発生するガスを脱硫処理して気曝装置に供給するガス供給装置を含む請求項４または５記載の装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１７９５７１（Ｐ２０１２−１７９５７１Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４５２０２（Ｐ２０１１−４５２０２）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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