膜処理設備
【課題】特別な動力を要することなく、被分離物質の濁質成分を除去するための微細気泡を発生可能な膜処理設備を提供することを課題とする。
【解決手段】原水Ｗ０をＲＯ膜処理装置１へ送水する高圧ポンプ２と、ＲＯ膜処理装置１で原水Ｗ０から分離される濃縮水Ｗ２が流れる濃縮水流路１１と、濃縮水流路１１に備わって濃縮水Ｗ２にオゾンガスを混合するオゾン混合器３と、オゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２を所定の設定圧力で排出する圧力調整装置４と、圧力調整装置４から排出された濃縮水Ｗ２を反応槽５に減圧放出してマイクロバブルを発生するマイクロバブル発生ノズル６と、を備えて構成され、マイクロバブルによって、濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分を濃縮水Ｗ２から分離する膜処理設備とする。そして、圧力調整装置４では、オゾンガスを濃縮水Ｗ２に溶解するとともに、濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の圧力を一定に保持する。
【解決手段】原水Ｗ０をＲＯ膜処理装置１へ送水する高圧ポンプ２と、ＲＯ膜処理装置１で原水Ｗ０から分離される濃縮水Ｗ２が流れる濃縮水流路１１と、濃縮水流路１１に備わって濃縮水Ｗ２にオゾンガスを混合するオゾン混合器３と、オゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２を所定の設定圧力で排出する圧力調整装置４と、圧力調整装置４から排出された濃縮水Ｗ２を反応槽５に減圧放出してマイクロバブルを発生するマイクロバブル発生ノズル６と、を備えて構成され、マイクロバブルによって、濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分を濃縮水Ｗ２から分離する膜処理設備とする。そして、圧力調整装置４では、オゾンガスを濃縮水Ｗ２に溶解するとともに、濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の圧力を一定に保持する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水の淡水化や下水の再生処理に使用される膜処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水の淡水化や下水の再生処理には、例えば非特許文献１に記載される逆浸透膜（ＲＯ膜）法がよく知られている。
また、非特許文献２には、海水を淡水化する典型的なフローが示されている。
【０００３】
非特許文献２によると、原水である海水は、前処理設備で塩素や凝集剤が添加された後に砂ろ過され、高圧ポンプでＲＯ膜モジュールに送られる。
ＲＯ膜モジュールでは、クロスフロー方式で原水（海水）の一部がＲＯ膜を透過して淡水として回収される。
【０００４】
一方、ＲＯ膜を透過しない海水は、塩分や有機物などの被分離被分解物質が濃縮された濃縮水として排水される。濃縮水は、例えば非特許文献１に示されるように、海洋環境を保全するため排水処理施設を経由して海洋に放出される。
【０００５】
また、非特許文献２には、下水を再生処理する典型的なフローも示されている。
例えば、畜産によって生ずる下水（畜産排水）が、生物処理、精密ろ過膜（ＭＦ膜）からなる前処理設備を通った後にＲＯ膜を透過する処理水とＲＯ膜を透過しない濃縮水に分離された後、濃縮水は醗酵処理後に堆肥として環境に戻される。
【０００６】
例えば、特許文献１によると、ＲＯ膜を利用する処理設備においては、海水の淡水化や下水の再生処理に用いられる高圧ポンプの吐出圧力が５．５〜７．０ＭＰａであり、ＲＯ膜の圧力損失が最大で０．３ＭＰａであることから、ＲＯ膜によって分離される濃縮水は５．２〜６．７ＭＰａの圧力がかかった状態にある。
【０００７】
そこで、ＲＯ膜で分離される濃縮水の圧力を高圧ポンプの駆動力に利用する方法が非特許文献２に示されている。非特許文献２に示される方法によると、濃縮水の圧力の１００％を高圧ポンプの駆動力に利用することは困難であり、濃縮水の圧力の９０％が高圧ポンプの駆動力に利用される場合、当該圧力が高圧ポンプの駆動力に利用された後であっても、濃縮水は、０．５〜０．６ＭＰａの残圧を有すると考えられる。
【０００８】
ところで、ＲＯ膜処理による海水の淡水化や下水の再生処理では、非特許文献１に示すように、外的要因によって生ずる膜の性能低下（ファウリング）防止が課題であり、そのためには、原水の前処理による固形物、コロイド、微生物及び有機物の除去が有効である。
そこで、特許文献２には、原水中の微生物（細菌等）、有機物等を除去するため、海水の淡水化に用いられるＲＯ膜モジュールの前段、または下水の再生処理における前処理のＭＦ膜の前段に、空気、オゾンガスの微細気泡を発生する微細気泡発生装置を配設する技術が開示されている。
この微細気泡発生装置として、散気管と攪拌翼を組み合わせたものや、超音波を用いるものが記載され、直径が１００μｍ以下の微細気泡を発生する。
【０００９】
また、特許文献３には、砂ろ過、限外ろ過膜（ＵＦ膜）を有する前処理設備において、ＵＦ膜に原水を送り込むためのポンプを用いて、ＵＦ膜処理用の貯水槽に微細気泡を発生させる技術が開示されている。そして、この微細気泡で、例えば、イソプロピルアルコール等の低分子有機物を原水から蒸発させて除去している。
【００１０】
また、特許文献４には、前処理装置として、ろ過装置の後段でＲＯ膜処理装置の前段に、接触槽と微細気泡発生装置を配設する技術が開示されている。特許文献４に示される微細気泡発生装置はエゼクタ型であり、オゾンガスを吹き込んで微細気泡を発生し、原水中の汚濁物質や不溶性凝縮物を凝集させて回収する。この微細気泡発生装置は直径が３００μｍ以下の微細気泡を発生できる。
【００１１】
また、特許文献５には、貯水槽の水面上方にホッパを配設して水面の高さを上下に変化させて、水面上に浮遊分離するスカムを貯水槽外に排出する技術が開示されている。
【００１２】
微細気泡のうち、直径が５０μｍ前後のものをマイクロバブルと称する。非特許文献３に示されるように、マイクロバブルは、直径の大きな気泡に比べて比表面積が大きく上昇速度が小さいため、液体中における気体の溶解度が高い。
また、非特許文献４に示されるように、マイクロバブルは、気泡の上昇と気泡界面が物質を吸着する特性による浮上分離効果を有する。
そこで、例えば、濃縮水に含まれて濁質成分となる固形浮遊物をＲＯ膜によって濃縮水から分離するとともに、濃縮水から分離した固形浮遊物をマイクロバブルの浮上分離効果で水面に浮上させ、例えば、特許文献５に示されるホッパで除去することが実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−４６８４２号公報
【特許文献２】特開２００７−２４５００３号公報
【特許文献３】特開２００９−９５７７４号公報
【特許文献４】特開平１１−２０７３９４号公報
【特許文献５】特開２００９−３４５５８号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】「膜の劣化とファウリング対策」、株式会社エヌ・ティー・エス、３−７頁、３２４−３３５頁、４１７−４２１頁、２００８年
【非特許文献２】「膜を利用した新しい水処理」、株式会社エヌ・ティー・エス、３０３−３１６頁、２０００年
【非特許文献３】「水の特性と新しい利用技術」、株式会社エヌ・ティー・エス、１４２−１４６頁、２００４年
【非特許文献４】「マイクロバブルの世界」、ケイ・ブックス１９２、株式会社工業調査会、１１１−１２１頁、２００６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、例えば特許文献２に開示される技術では、微細気泡の発生に攪拌翼や超音波発生装置が必要なため、これらを駆動するための動力が必要になることから、ＲＯ膜処理設備の運転コストが増大するという問題がある。
【００１６】
また、例えば特許文献３に開示される技術では、ＵＦ膜処理用のポンプを利用して微細気泡を発生させているが、そのポンプの流量は、ＵＦ膜処理に供給する流量に微細気泡発生に同伴する液相流量が加わるため、ポンプの駆動に必要な動力が増大するという問題がある。
【００１７】
また、例えば特許文献４に開示される技術では、膜処理の高圧ポンプの水流で微細気泡発生用のエゼクタを駆動しているため、膜処理に要する動力に加えてエゼクタ駆動に要する動力が必要になり、ポンプの駆動に必要な動力が増大するという問題がある。
【００１８】
以上のように、特許文献２〜４に開示される微細気泡を発生する技術は、ＲＯ膜処理に必要な動力に加えて、微細気泡を発生するための特別な動力が必要になるという問題がある。
【００１９】
そこで、本発明は、特別な動力を要することなく、被分離物質の濁質成分を除去するための微細気泡を発生可能な膜処理設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題を解決するため本発明は、ＲＯ膜処理装置から排出される濃縮水の圧力を利用して微細気泡を発生する膜処理設備とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、特別な動力を要することなく、被分離物質の濁質成分を除去するための微細気泡を発生可能な膜処理設備を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係る膜処理設備の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、背圧弁を備える圧力調整装置の構成を示す図、（ｂ）は、圧力伝送器を備える圧力調整装置の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る反応槽の構造を示す側面図である。
【図４】濁質除去ホッパによってスカムが反応槽から排出される状態を示す図であり、（ａ）は、水位が上昇している状態を示す図、（ｂ）は、スカムが濁質除去ホッパに取り込まれる状態を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る膜処理設備の構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る膜処理設備の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る反応槽の構造を示す側面図である。
【図８】第４の実施形態に係る膜処理設備の構成を示す図である。
【図９】第５の実施形態に係る膜処理設備の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１に示す、第１の実施形態に係る膜処理設備１００は、例えば、海水を淡水化する淡水化装置を構成する。
原水Ｗ０となる海水は、前処理装置１６Ａにおいて、塩素や凝集剤が添加されて砂ろ過される前処理が施された後に高圧ポンプ（ポンプ）２の上流に備わる混合器（上流混合器９）を経由して原水流路３５を流れ、高圧ポンプ２で５．５〜７．０ＭＰａに加圧されてＲＯ膜処理装置（膜処理装置）１に送水（圧送）される。
ＲＯ膜処理装置１に送水された原水Ｗ０の一部はＲＯ膜処理装置１に備わるＲＯ膜を透過して被分離物質が除去され、被分離物質を含まない処理水Ｗ１が生成される。
この処理水Ｗ１は、処理水流路１０を介して膜処理設備１００から淡水として取り出される。
なお、ＲＯ膜処理装置１のＲＯ膜を透過するときに原水Ｗ０から除去される被分離物質は、塩分、有機物、微生物、菌類、ホウ素、濁質成分となる固形浮遊物など、原水Ｗ０である海水に含まれる物質である。
【００２４】
一方、ＲＯ膜を透過しない原水Ｗ０は、被分離物質を含む濃縮水Ｗ２となって、ＲＯ膜処理装置１から排出される。
濃縮水Ｗ２は、ＲＯ膜処理装置１での圧力損失が最大０．３ＭＰａ程度であることから、５．２〜６．７ＭＰａの圧力でＲＯ膜処理装置１から排出され、その圧力の一部が高圧ポンプ２の駆動に利用される。そして濃縮水Ｗ２は、０．５〜０．３ＭＰａの圧力がかかった状態で濃縮水流路１１を流れてガス混合器（オゾン混合器３）に流入し、オゾン発生器７で発生したオゾンガスが混合される。オゾン混合器３は、例えば、濃縮水Ｗ２の圧力でオゾンガスを混合するエゼクタ形式のものが好ましい。
【００２５】
エゼクタ形式のオゾン混合器３は、例えば、オゾン発生器７に備わる図示しないブロアによる圧力に加えて、濃縮水流路１１を流れるときの圧力からエゼクタ絞り部を流れる際に発生する圧力降下でオゾンガスを吸引し、濃縮水Ｗ２に混合する構成とすればよい。
この構成によってオゾン混合器３は、濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１を流れるときの圧力で、オゾンガスを濃縮水Ｗ２に混合することができる。又は、ブロアを増設してオゾンガスを加圧して混合することも可能である。
【００２６】
そして、オゾン混合器３でオゾンガスが混合された濃縮水Ｗ２は圧力がかかった状態で濃縮水流路１１を流れて圧力調整装置４に流入する。
圧力調整装置４には、濃縮水Ｗ２にオゾンガスを溶解するための溶解水槽４ａが備わる。濃縮水Ｗ２は溶解水槽４ａに流入して、濃縮水流路１１を流れるときの圧力で溶解水槽４ａの内部圧力が加圧される。
なお、濃縮水Ｗ２の圧力の一部を高圧ポンプ２の駆動に利用する方法は、例えば、前記した非特許文献２に示される技術を利用すればよい。
【００２７】
圧力調整装置４は、濃縮水Ｗ２と混合しているオゾンガスを濃縮水Ｗ２に溶解させて、オゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２を所定の設定圧力で排出する装置である。
第１の実施形態に係る圧力調整装置４は、溶解水槽４ａの内部圧力を、ポンプ等の動力を使用せず、濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１を流れるときの圧力（残圧）で加圧し、オゾンガスが濃縮水Ｗ２に溶解するように構成されている。
さらに圧力調整装置４は、オゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２を溶解水槽４ａの内部圧力で排出するように構成されている。
【００２８】
ＲＯ膜処理装置１で０．５〜０．３ＭＰａの残圧がかかった状態で濃縮水流路１１からオゾン混合器３を経て溶解水槽４ａに流入した濃縮水Ｗ２は、混合しているオゾンガスの一部が溶解して、図２の（ａ）に示すように液相部４Ｌを形成し、濃縮水Ｗ２に溶解せずに残存するオゾンガスが気相部４Ｇを形成する。
【００２９】
また、図２の（ａ）に示すように、圧力調整装置４の溶解水槽４ａには調圧器４ｂが備わり、溶解水槽４ａの内部を所定の内部圧力に維持するように構成される。
調圧器４ｂには、液相部４Ｌの水位下降で開弁するエアベント１４と気相部４Ｇの圧力上昇で開弁する背圧弁１５が備わっている。
エアベント１４は気相部４Ｇのオゾンガス量が所定量を超えて液相部４Ｌの水位が所定水位より下降した場合に開弁して気相部４Ｇのオゾンガスを排出し、液相部４Ｌの水位を上昇させる。また、背圧弁１５は、気相部４Ｇの圧力が予め設定される所定の内部圧力以上になると開弁して気相部４Ｇのオゾンガスを排出し、溶解水槽４ａの内部を所定の内部圧力に維持する。
このように、調圧器４ｂは溶解水槽４ａ内の液相部４Ｌの水位を所定水位に維持し、溶解水槽４ａ内を所定の内部圧力に維持する機能を有する。
【００３０】
調圧器４ｂの調圧によってエアベント１４又は背圧弁１５を介して溶解水槽４ａから排出されたオゾンガスは、オゾン流路１２を流れ、原水流路３５に備わる上流混合器９で原水Ｗ０に混合される。そして、オゾンガスの酸化作用によって、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解除去するとともに原水Ｗ０に含まれる微生物（主に細菌）を殺菌する。
【００３１】
なお、例えば、図２の（ｂ）に示すように、背圧弁１５（図２の（ａ）参照）の代わりに、圧力伝送器４０と、濃縮水流路１１に配設されて溶解水槽４ａから排出される濃縮水Ｗ２の流量を調整する流量調整弁１１ａと、流量調整弁１１ａの弁開度を調節するアクチュエータ１１ｂが備わる調圧器４ｂとしてもよい。
流量調整弁１１ａは、弁開度によって濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の流量を調整可能な弁装置で、アクチュエータ１１ｂによって弁開度が調節される構成とする。
アクチュエータ１１ｂは、圧力伝送器４０が計測する溶解水槽４ａ内部の圧力に応じて流量調整弁１１ａの弁開度を調節する機能を有し、溶解水槽４ａ内部の圧力が所定の内部圧力以上の場合は流量調整弁１１ａの弁開度を大きくする。溶解水槽４ａからの濃縮水Ｗ２の排出量が増加して溶解水槽４ａ内部の圧力が低下する。
一方、アクチュエータ１１ｂは、溶解水槽４ａ内部の圧力が所定の内部圧力未満の場合は流量調整弁１１ａの弁開度を小さくする。溶解水槽４ａからの濃縮水Ｗ２の排出量が減少し、濃縮水流路１１から流入する濃縮水Ｗ２の圧力によって溶解水槽４ａ内部の圧力が上昇する。アクチュエータ１１ｂは、電動式、油圧式、ガス駆動式などであればよく、その構成は限定されない。
このような構成の調圧器４ｂであっても、溶解水槽４ａ内を所定の内部圧力に維持できる。
【００３２】
圧力調整装置４の溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、溶解水槽４ａの内部圧力に等しい水圧がかかった状態で圧力調整装置４から排出され、図１に示す濃縮水流路１１を流れてマイクロバブル発生ノズル６に流入する。すなわち、溶解水槽４ａの内部圧力を所定の設定圧力として濃縮水Ｗ２が圧力調整装置４から排出され、マイクロバブル発生ノズル６には、溶解水槽４ａの内部圧力に等しい水圧（所定の設定圧力）で濃縮水Ｗ２が流入する。
【００３３】
マイクロバブル発生ノズル６は、所定の設定圧力に加圧された状態の濃縮水Ｗ２を反応槽５Ａに減圧放出するノズルであり、第１の実施形態においては、オゾンガスが溶解して所定の設定圧力に加圧されている濃縮水Ｗ２を、反応槽５Ａの雰囲気圧力まで減圧してオゾンマイクロバブルを発生する。
【００３４】
本願発明者らの実験によると、溶解水槽４ａの内部圧力が０．１５ＭＰａ未満になるとオゾンガスが濃縮水Ｗ２に充分に溶解しないことが確認された。
したがって、溶解水槽４ａは、充分な量のオゾンガスを濃縮水Ｗ２に溶解するため、内部圧力が０．１５ＭＰａ以上に維持されることが好適である。
また、溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２を図１に示す反応槽５Ａに送水する（圧送する）ため、溶解水槽４ａの内部圧力を、濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１を流れるときの圧力以下で、且つ、反応槽５Ａの雰囲気圧力以上に維持することが好適である。
溶解水槽４ａの内部圧力、すなわち、濃縮水Ｗ２が圧力調整装置４から排出されるときの所定の設定圧力は、マイクロバブル発生ノズル６での減圧発泡量を増加するため、濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の圧力以下で反応槽５Ａの雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上であることが好適である。
【００３５】
オゾンマイクロバブルは、直径が約５０μｍ前後の微細気泡で、比表面積が大きく上昇速度が小さいため液体中における気体の溶解度が高い。また、気泡界面が物質を吸着する特性と気泡が上昇する特性によって浮上分離効果を有する。
そこで、反応槽５Ａでは、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果を利用して濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分（固形浮遊物）をオゾンマイクロバブルに吸着させて浮上させ、濃縮水Ｗ２と濁質成分を分離（浮上分離）する。
【００３６】
図３に側面視で内部構造を示すように、反応槽５Ａは、マイクロバブル発生ノズル６が接続される流入口５ａと排水流路１３が接続される排出口５ｂが対向する面に形成される箱状部材である。
【００３７】
反応槽５Ａの内部は、例えば、流入口５ａの側から排出口５ｂの側に向かって、３枚の仕切板１７ａ，１７ｂ，１７ｃで４つの領域（流入口５ａの側から第１領域５１、第２領域５２、第３領域５３、第４領域５４）に区分されている。
【００３８】
最も流入口５ａ側の仕切板１７ａは、流入口５ａの側に第１領域５１を形成するとともに第１領域５１と隣接する第２領域５２を区分する。仕切板１７ａの上部と下部は開放され、第１領域５１と第２領域５２が上部と下部で連通している。
最も排出口５ｂ側の仕切板１７ｃは、排出口５ｂの側に第４領域５４を形成するとともに第４領域５４と隣接する第３領域５３を区分する。仕切板１７ｃの上部と下部は開放され、第３領域５３と第４領域５４が上部と下部で連通している。
また、仕切板１７ａと仕切板１７ｃの間に配設される仕切板１７ｂは、第２領域５２と第３領域５３を区分する。仕切板１７ｂは上部のみが開放されて、第２領域５２と第３領域５３が上部で連通している。
【００３９】
排出口５ｂは第４領域５４に開口して排水流路１３が接続される。
排水流路１３は、第４領域５４の濃縮水Ｗ２が排水Ｗ３として流れる流路であって、排水Ｗ３の流れを止めるための排水流路弁２０が備わる。排水流路弁２０は、制御装置２３によって開閉が制御される。
【００４０】
仕切板１７ａ及び仕切板１７ｃの上端部は同じ高さで、且つ、仕切板１７ｂの上端部より高い位置にあり、排出口５ｂは、仕切板１７ａ及び仕切板１７ｃの上端部と仕切板１７ｂの上端部の間の高さに形成されている。
排出口５ｂが形成される高さを第１水位ＷＬ１、仕切板１７ａ及び仕切板１７ｃの上端部の高さを第２水位ＷＬ２とする。第２水位ＷＬ２は第１水位ＷＬ１より高い水位となる。
【００４１】
また、第２領域５２と第３領域５３の上方には、濁質除去ホッパ２１が備わっている。濁質除去ホッパ２１は、例えば、上方が水面に平行に広がって開口部２１ａが開口している漏斗状を呈する。濁質除去ホッパ２１は下方も開口し、下方の開口部には、制御装置２３によって開閉が制御される排出弁１９を備える排出管１８が接続されている。
そして、濁質除去ホッパ２１の上方の開口部２１ａの高さは、第１水位ＷＬ１と第２水位ＷＬ２の間に設定される。
【００４２】
オゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、マイクロバブル発生ノズル６から反応槽５Ａの第１領域５１に放出されるとオゾンマイクロバブルを発生するとともに第１領域５１から第４領域５４に向かって迂流する。
そして、スカム３２を第２領域５２及び第３領域５３の水面に浮上させた後のオゾンマイクロバブルは、反応槽５Ａの上方にオゾンガス層Ｇを形成して排オゾンガスとして溜まる。反応槽５Ａには図示しない排オゾン処理装置が備わり、オゾンガス層Ｇの排オゾンガスが排オゾン処理装置を介して大気に放出され、オゾンガス層Ｇの圧力はほぼ大気圧に維持される。ここでは、反応槽５Ａにおけるオゾンガス層Ｇの圧力を反応槽５Ａの雰囲気圧力と称する。
そして、第１の実施形態において、反応槽５Ａの雰囲気圧力は、ほぼ大気圧になる。
【００４３】
排水流路弁２０が開弁した状態の場合、反応槽５Ａ内の水位は、第１水位ＷＬ１の高さまで上昇するが、被分離物質の濁質成分が分離した後の濃縮水Ｗ２は、第４領域５４の排出口５ｂから排水Ｗ３として排水流路１３を流れて排水されるため、図３に示すように、反応槽５Ａ内の水位は第１水位ＷＬ１より高く上昇しない。
そして、流入口５ａから流入する濃縮水Ｗ２からオゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって分離する濁質成分が、主に第２領域５２及び第３領域５３の水面にスカム３２として堆積する。
【００４４】
例えば、制御装置２３は、所定の時間間隔で排水流路弁２０を閉弁するとともに排出弁１９を開弁する。
第４領域５４の濃縮水Ｗ２は、排水流路１３の流れが止められて排水されず、図４の（ａ）に示すように、反応槽５Ａ内の水位が第１水位ＷＬ１以上に上昇する。
そして、図４の（ｂ）に示すように、反応槽５Ａ内の水位が濁質除去ホッパ２１の開口部２１ａの高さに達すると、第２領域５２及び第３領域５３の水面に堆積されたスカム３２は濁質除去ホッパ２１に流れ込み、排出管１８を流れて反応槽５Ａから排出される。
【００４５】
なお、制御装置２３が排水流路弁２０を閉弁して排出弁１９を開弁する時間間隔は、例えば、スカム３２の堆積速度等に基づいて適宜設定し、スカム３２の堆積量が濁質除去ホッパ２１の処理能力（スカム３２の排出能力）を超えない状態で、制御装置２３が排水流路弁２０を閉弁して排出弁１９を開弁するように構成すればよい。
【００４６】
そして、制御装置２３は、排水流路弁２０の閉弁と排出弁１９の開弁を所定の設定時間に亘って維持した後、排水流路弁２０を開弁するとともに排出弁１９を閉弁する。
図３に示すように、第４領域５４の濃縮水Ｗ２は排水流路１３を流れて排水Ｗ３として排水され、反応槽５Ａ内の水位が第１水位ＷＬ１の高さに維持される。
制御装置２３が排水流路弁２０の閉弁と排出弁１９の開弁を維持する時間は、濁質除去ホッパ２１の処理能力等に基づいて適宜設定すればよい。
【００４７】
なお、制御装置２３が所定の設定時間ごとに排水流路弁２０を閉弁し、排出弁１９を開弁する構成のほか、例えば、図示しないスカム検知装置を備え、スカム検知装置が検知するスカム３２の堆積量に基づいて、制御装置２３が排水流路弁２０を閉弁し、排出弁１９を開弁する構成としてもよい。
図示しないスカム検知装置は、例えば、前記した特許文献５に記載されるものを利用できる。
【００４８】
以上のように、図１に示す膜処理設備１００は、原水Ｗ０となる海水に含まれる被分離物質をＲＯ膜処理装置１及び反応槽５Ａで除去することができる。
本実施形態によれば、オゾンマイクロバブルの酸化力で濃縮水Ｗ２に含まれる有機物を分解することができ、さらに、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果で被分離物質の濁質成分を除去できるので、海水の淡水化にともなって排出される排水Ｗ３の水質を向上でき、環境への負荷を軽減できる。
【００４９】
また、ＲＯ膜処理装置１に流入する前の原水（海水）Ｗ０にオゾンガスを混合し、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解することができるとともに細菌を殺菌できる。
したがって、ＲＯ膜処理装置１に備わるＲＯ膜のファウリング（汚染）を防止でき、膜処理設備１００の運転コストを低減できるという優れた効果を奏する。
また、特別の動力を用いることなく、ＲＯ膜処理装置１（図１参照）から排出された濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１（図１参照）を流れるときの圧力（残圧）を利用して微細気泡（オゾンマイクロバブル）を発生できるので、エネルギ消費の少ない高い経済性で膜処理設備１００（図１参照）を運転できるという優れた効果を奏する。
【００５０】
《第２の実施形態》
図５を参照して、第２の実施形態について説明する。なお、図５においては、図１に示す膜処理設備１００と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図５に示すように、第２の実施形態に係る膜処理設備１０１は、原水流路３５に上流混合器９(図１参照)が配設されず、前処理装置１６Ａで前処理された原水Ｗ０は高圧ポンプ２で５．５〜７．０ＭＰａに加圧された後にＲＯ膜処理装置１に圧送される。
そして、ＲＯ膜処理装置１に圧送された原水Ｗ０の一部はＲＯ膜を透過して被分離物質が除去され、被分離物質を含まない処理水Ｗ１が生成される。
この処理水Ｗ１は処理水流路１０を介して膜処理設備１０１から排出される。
なお、第２の実施形態に係る膜処理設備１０１は、例えば海水の淡水化装置を構成し、原水Ｗ０は海水とする。
【００５１】
一方、ＲＯ膜を透過しない原水Ｗ０は、被分離物質を含む濃縮水Ｗ２となってＲＯ膜処理装置１から排出される。
ＲＯ膜処理装置１での圧力損失は最大０．３ＭＰａ程度であることから、濃縮水Ｗ２は５．２〜６．７ＭＰａの圧力でＲＯ膜処理装置１から排出され、その圧力の一部が高圧ポンプ２の駆動に利用される。その後、濃縮水Ｗ２は、０．５〜０．３ＭＰａの圧力がかかった状態で濃縮水流路１１を流れてオゾン混合器３に流入し、オゾン発生器７で発生したオゾンガスが混合された後に圧力調整装置４に流入して溶解水槽４ａの内部圧力を加圧する。
【００５２】
そして、圧力調整装置４に流入した濃縮水Ｗ２には、調圧器４ｂによって内部圧力が所定の設定圧力（濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の圧力以下で反応槽５Ｂの雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上）に調整される溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解する。
このように、第２の実施形態に係る膜処理設備１０１に備わる圧力調整装置４の溶解水槽４ａも第１の実施形態と同様に、濃縮水Ｗ２がＲＯ膜処理装置１から排出されるときの圧力（残圧）で加圧され、濃縮水Ｗ２にオゾンガスが溶解するように構成される。
また、第２の実施形態に係る反応槽５Ｂの雰囲気圧力は、第１の実施形態に係る反応槽５Ａ（図１参照）の雰囲気圧力と同様に定義され、ほぼ大気圧になる。
【００５３】
圧力調整装置４の溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、マイクロバブル発生ノズル６で反応槽５Ｂに減圧放出されてオゾンマイクロバブルが発生し、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって、濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分がスカム３２として浮上分離した後、排水Ｗ３として排水流路１３を流れて排水される。
一方、浮上分離して水面に堆積するスカム３２は、反応槽５Ｂに備わる濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｂから排出される。
スカム３２を濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｂから排出する方法は、第１の実施形態に係る反応槽５Ａ（図３参照）からスカム３２を排出する方法と同じ方法とすればよい。
【００５４】
第２の実施形態に係る膜処理設備１０１に備わる反応槽５Ｂは、図３に示す反応槽５Ａとほぼ同じ構成であり、図５に示すように、溶解水槽４ａの調圧器４ｂがオゾン流路１２を介して接続される点が異なっている。
【００５５】
第２の実施形態に係る膜処理設備１０１において、溶解水槽４ａに配設される調圧器４ｂの圧力調整によってエアベント１４（図２の（ａ）参照）又は背圧弁１５（図２の（ａ）参照）から排出されるオゾンガスは、オゾン流路１２を流れて反応槽５Ｂの内部に注入される。
この構成によって、反応槽５Ｂの溶存オゾン濃度が増加して反応槽５Ｂにおける濃縮水Ｗ２の酸化がさらに促進される。反応槽５Ｂ内の濃縮水Ｗ２に残存する有機物はさらに分解されるとともに濃縮水Ｗ２内に残存する細菌はさらに殺菌され、排水流路１３からの排水Ｗ３の水質がさらに向上する。
【００５６】
第２の実施形態に係る膜処理設備１０１（図５参照）では、オゾンマイクロバブルの酸化力によって濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の有機物を分解できるとともに、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分を除去できるので、海水の淡水化にともなって排出される濃縮水Ｗ２の水質を向上することができ、環境への負荷を軽減できる。また、溶解水槽４ａから排出されて反応槽５Ｂに注入されるオゾンガスで、反応槽５Ｂ内の濃縮水Ｗ２を酸化処理できるので、排水Ｗ３として排出される濃縮水Ｗ２の水質をさらに向上できるという優れた効果を奏する。
また、特別の動力を用いることなく、ＲＯ膜処理装置１（図５参照）から排出された濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１（図５参照）を流れるときの圧力（残圧）を利用して微細気泡（オゾンマイクロバブル）を発生できるので、エネルギ消費の少ない高い経済性で膜処理設備１０１を運転できるという優れた効果を奏する。
【００５７】
《第３の実施形態》
図６を参照して、第３の実施形態について説明する。なお、図６においては、図１に示す膜処理設備１００と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図６に示す、第３の実施形態に係る膜処理設備１０２は、例えば下水再生処理装置を構成し、原水Ｗ０は下水（下水処理水）、又は工場廃液等を含んだ産業廃水である。
【００５８】
図６に示すように、第３の実施形態に係る膜処理設備１０２には、最初沈殿池２５、生物反応槽嫌気槽２６、生物反応槽好気槽２７及び最終沈殿池２８を含んで構成される前処理装置１６Ｂが備わっている。
生物反応槽嫌気槽２６、生物反応槽好気槽２７は、原水Ｗ０に含まれる有機物を生物分解する機能を有し、生物反応槽を構成する。
【００５９】
原水Ｗ０は、最初沈殿池２５を低流速で流れながら浮遊する固形物を沈殿させた後、生物反応槽に流れ込み、含まれる有機物が生物分解される。
【００６０】
さらに、原水Ｗ０は最終沈殿池２８に流れ込み、生物反応槽で生物分解に使用した細菌を含んだ汚泥（活性汚泥）を沈殿させて取り除く。
このため、最終沈殿池２８の底部には活性汚泥が沈殿する。この活性汚泥は生物分解に利用できる細菌を含んでいることから、その一部を返送汚泥として生物反応槽嫌気槽２６に戻して生物分解に再利用し、残った汚泥が余剰汚泥として最終沈殿池２８に堆積する。
【００６１】
このように、前処理装置１６Ｂで前処理されて有機物が生物分解された後の原水Ｗ０は、高圧ポンプ２の上流に備わる上流混合器９を経由して原水流路３５を流れ、高圧ポンプ２で５．５〜７．０ＭＰａに加圧された後にＲＯ膜処理装置１に圧送される。
そして、ＲＯ膜処理装置１に圧送された原水Ｗ０の一部はＲＯ膜を透過して被分離物質が除去され、被分離物質を含まない処理水Ｗ１が生成される。
この処理水Ｗ１は処理水流路１０を介して膜処理設備１０２から排出される。
なお、ＲＯ膜処理装置１のＲＯ膜を透過するときに原水Ｗ０から除去される被分離物質は、有機物、微生物、菌類、化学物質、濁質成分となる固形浮遊物など、原水Ｗ０である下水や産業廃水に含まれる物質である。
【００６２】
一方、ＲＯ膜を透過しない原水Ｗ０は、被分離物質を含む濃縮水Ｗ２となってＲＯ膜処理装置１から排出される。
【００６３】
第３の実施形態に係る膜処理設備１０２に備わる圧力調整装置４の溶解水槽４ａも第１の実施形態と同様に濃縮水Ｗ２がＲＯ膜処理装置１から排出されて濃縮水流路１１を流れるときの圧力（残圧）で加圧され、濃縮水Ｗ２にオゾンガスが溶解するように構成される。
【００６４】
また、調圧器４ｂの調圧によって溶解水槽４ａから排出されたオゾンガスは、第１の実施形態と同様、原水流路３５に備わる上流混合器９で原水Ｗ０に混合される。そして、オゾンガスの酸化作用によって、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解除去するとともに原水Ｗ０に含まれる細菌を殺菌する。
【００６５】
圧力調整装置４の溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、マイクロバブル発生ノズル６で反応槽５Ｃに減圧放出されてオゾンマイクロバブルが発生し、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって、濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分が浮上分離する。
【００６６】
図７に側面視で内部構造を示すように、第３の実施形態に係る膜処理設備１０２（図６参照）に備わる反応槽５Ｃは、第１の実施形態に係る反応槽５Ａ（図３参照）とほぼ同じ構成であり、第１領域５１に余剰汚泥流路３１が接続される点、及び、排水流路１３（図３参照）の代わりに返流水流路２９が排出口５ｂに接続される点が異なっている。
余剰汚泥流路３１は、最終沈殿池２８と反応槽５Ｃの第１領域５１を接続する管路で、最終沈殿池２８に蓄積している余剰汚泥が原水Ｗ０の一部からなる同伴水Ｗ４に含まれて余剰汚泥流路３１を流れ、第１領域５１に流入する。
【００６７】
最終沈殿池２８から余剰汚泥流路３１を流れて反応槽５Ｃの第１領域５１に流入する余剰汚泥の成分である有機物は、マイクロバブル発生ノズル６からの減圧放出によって発生するオゾンマイクロバブルの酸化作用で分解され、余剰汚泥に含まれる細菌は、オゾンマイクロバブルの酸化作用で殺菌される。したがって、最終沈殿池２８に蓄積する余剰汚泥を反応槽５Ｃで分解して減らすことができる。
また、余剰汚泥の同伴水Ｗ４と濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分及び分解されない余剰汚泥は、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって、主に第２領域５２及び第３領域５３の水面にスカム３２として堆積する。
【００６８】
被分離物質の濁質成分が分離した後の濃縮水Ｗ２及び、被分離物質の濁質成分と余剰汚泥が分離した後の同伴水Ｗ４は、返流水Ｗ５として、第４領域５４から返流水流路２９に排出される。
図６に示すように、返流水流路２９は前処理装置１６Ｂの最初沈殿池２５に接続され、反応槽５Ｃから排出された返流水Ｗ５は返流水流路２９を流れて最初沈殿池２５に流入（返流）する。
【００６９】
また、図７に示すように、反応槽５Ｃには制御装置２３が備わり、濁質除去ホッパ２１に接続される排出管１８に備わる排出弁１９、及び返流水流路２９に備わる返流流路弁３０を開閉する。
【００７０】
返流流路弁３０が閉弁すると、第４領域５４から返流水Ｗ５が排出されず、反応槽５Ｃ内の水位が第１水位ＷＬ１以上に上昇する。そして、反応槽５Ｃ内の水位が濁質除去ホッパ２１の開口部２１ａの高さに達すると、第２領域５２及び第３領域５３の水面に堆積しているスカム３２が、濁質除去ホッパ２１に流れ込み、排出管１８を流れて反応槽５Ｃから排出される。
【００７１】
そこで、制御装置２３は、所定の時間間隔で返流流路弁３０を閉弁するとともに排出弁１９を開弁し、堆積するスカム３２を濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｃから排出する。
なお、制御装置２３が返流流路弁３０を閉弁して排出弁１９を開弁する時間間隔は、例えば、スカム３２の堆積速度等に基づいて適宜設定し、スカム３２の堆積量が濁質除去ホッパ２１の処理能力（スカム３２の排出能力）を超えない状態で、制御装置２３が返流流路弁３０を閉弁して排出弁１９を開弁するように構成すればよい。
【００７２】
そして、制御装置２３は、返流流路弁３０の閉弁と排出弁１９の開弁を所定の設定時間に亘って維持した後、返流流路弁３０を開弁するとともに排出弁１９を閉弁する。
第４領域５４の濃縮水Ｗ２は返流水Ｗ５として返流水流路２９を流れて排出され、反応槽５Ｃ内の水位が第１水位ＷＬ１の高さに維持される。
【００７３】
制御装置２３が返流流路弁３０の閉弁と排出弁１９の開弁を維持する所定時間は、濁質除去ホッパ２１の処理能力等に基づいて適宜設定すればよい。
このように、第３の実施形態に係る反応槽５Ｃは、制御装置２３が返流流路弁３０及び排出弁１９を開閉して堆積するスカム３２を排出する。
【００７４】
第３の実施形態に係る膜処理設備１０２（図６参照）は、反応槽５Ｃ（図６参照）で被分離物質の濁質成分が除去されて浄化された返流水Ｗ５を最初沈殿池２５（図６参照）に返流する構成であり、最終沈殿池２８から反応槽５Ｃに流入する余剰汚泥の同伴水Ｗ４を原水Ｗ０とともにＲＯ膜処理に利用できる。
【００７５】
なお、反応槽５Ｃで有機物や濁質成分が除去されて浄化された返流水Ｗ５を最初沈殿池２５に返流せず、膜処理設備１０２の系外、すなわち、外部環境に排水として排出する構成であってもよい。
【００７６】
第３の実施形態に係る膜処理設備１０２（図６参照）によると、オゾンマイクロバブルの酸化力によって最終沈殿池２８（図６参照）に蓄積する余剰汚泥を分解できるので余剰汚泥を減量することができる。
また、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分を除去できる。したがって、環境への負荷を軽減できるという優れた効果を奏する。
また、上流混合器９（図６参照）で原水Ｗ０にオゾンガスを混合することで、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解し、且つ、細菌を殺菌できる。したがって、ＲＯ膜のファウリングを防止でき、膜処理設備１０２の運転コストを軽減できるという優れた効果を奏する。
また、特別の動力を用いることなく、ＲＯ膜処理装置１（図６参照）から排出された濃縮水Ｗ２の圧力（残圧）を利用して微細気泡（オゾンマイクロバブル）を発生できるので、エネルギ消費の少ない高い経済性で膜処理設備１０２を運転できるという優れた効果を奏する。
【００７７】
《第４の実施形態》
図８を参照して、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３を説明する。なお、図８においては、図６に示す膜処理設備１０２と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図８に示す、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３は、例えば下水再生処理装置を構成し、原水Ｗ０は下水（下水処理水）又は工場廃液等を含んだ産業廃水である。
【００７８】
図８に示すように、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３には、最初沈殿池２５、膜分離活性汚泥法によって原水Ｗ０を生物処理する活性汚泥処理槽３４を含んで膜分離活性汚泥処理装置を構成する前処理装置１６Ｃが備わっている。
さらに、活性汚泥処理槽３４には固液分離膜３３が備わっている。
【００７９】
原水Ｗ０は、最初沈殿池２５を低流速で流れながら浮遊する固形物を沈殿させ、その後、活性汚泥処理槽３４に流れ込んで膜分離活性汚泥法によって、有機物等が生物分解処理される。そして、固液分離膜３３を通過した原水Ｗ０は、高圧ポンプ２の上流に備わる上流混合器９を経由して原水流路３５を流れ、高圧ポンプ２で５．５〜７．０ＭＰａに加圧された後にＲＯ膜処理装置１に圧送される。
そして、ＲＯ膜処理装置１に圧送された原水Ｗ０の一部はＲＯ膜を透過して被分離物質が除去され、被分離物質を含まない処理水Ｗ１が生成される。
【００８０】
一方、ＲＯ膜を透過しない原水Ｗ０は、被分離物質を含む濃縮水Ｗ２となってＲＯ膜処理装置１から排出される。
【００８１】
そして、オゾン混合器３でオゾンガスを混合し圧力調整装置４に流入した濃縮水Ｗ２には、調圧器４ｂによって内部圧力が所定の設定圧力（濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の圧力以下で反応槽５Ｃの雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上）に調整される溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解する。
このように、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３に備わる圧力調整装置４の溶解水槽４ａも第１の実施形態と同様に濃縮水Ｗ２がＲＯ膜処理装置１から排出されるときの圧力（残圧）で加圧され、濃縮水Ｗ２にオゾンガスが溶解するように構成される。
【００８２】
また、調圧器４ｂの調圧によって溶解水槽４ａから排出されたオゾンガスは、第１の実施形態と同様、原水流路３５に備わる上流混合器９で原水Ｗ０に混合される。そして、オゾンガスの酸化作用によって、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解除去するとともに原水Ｗ０に含まれる細菌を殺菌する。
【００８３】
圧力調整装置４の溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、マイクロバブル発生ノズル６で反応槽５Ｃに減圧放出されてオゾンマイクロバブルが発生する。
第４の実施形態に係る膜処理設備１０３に備わる反応槽５Ｃは、図７に示すように構成され、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって濃縮水Ｗ２から分離して水面にスカム３２として堆積する被分離物質の濁質成分は、濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｃから排出される。
なお、スカム３２を濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｃから排出する方法は、第３の実施形態に係る反応槽５Ｃからスカム３２を排出する方法と同じ方法とすればよい。
そして、濁質成分が除去された濃縮水Ｗ２は、返流水Ｗ５として返流水流路２９を流れ、前処理装置１６Ｃの最初沈殿池２５に流入（返流）する。
【００８４】
一方、図８に示す活性汚泥処理槽３４の固液分離膜３３で原水Ｗ０から分離された固形物は、汚泥となって活性汚泥処理槽３４に堆積する。この汚泥の一部は、活性汚泥として原水Ｗ０の生物処理に用いられるが、生物処理に用いられない汚泥は余剰汚泥となって、原水Ｗ０の一部からなる同伴水Ｗ４に含まれて余剰汚泥流路３１を流れ、反応槽５Ｃの第１領域５１（図７参照）に流入する。
【００８５】
反応槽５Ｃに流入した余剰汚泥の成分である有機物は、マイクロバブル発生ノズル６からの減圧放出によって発生するオゾンマイクロバブルの酸化作用で分解され、余剰汚泥に含まれる細菌は、オゾンマイクロバブルの酸化作用で殺菌される。したがって、活性汚泥処理槽３４に蓄積する余剰汚泥を反応槽５Ｃで分解して減量できる。
また、同伴水Ｗ４に含まれる被分離物質の濁質成分や分解されない余剰汚泥は、オゾンマイクロバブルの浮上分離作用によって同伴水Ｗ４と分離し、主に第２領域５２（図７参照）及び第３領域５３（図７参照）の水面にスカム３２として堆積する。そして、スカム３２は、濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｃから排出される。
【００８６】
このように、オゾンマイクロバブルの酸化力で酸化処理され、さらに、余剰汚泥及び被分離物質の濁質成分が分離した同伴水Ｗ４は、濃縮水Ｗ２とともに返流水Ｗ５となって返流水流路２９を流れて最初沈殿池２５に流入（返流）する。
【００８７】
第４の実施形態に係る膜処理設備１０３は、活性汚泥処理槽３４から反応槽５Ｃに取り込まれる余剰汚泥の同伴水Ｗ４を原水Ｗ０とともにＲＯ膜処理に利用できる。
【００８８】
なお、第３の実施形態に係る膜処理設備１０２（図６参照）と同様、反応槽５Ｃで有機物や濁質成分が除去されて浄化された返流水Ｗ５を最初沈殿池２５に返流せず、膜処理設備１０３の系外、すなわち、外部環境に排水として排出する構成であってもよい。
【００８９】
図８に示す、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３によると、オゾンマイクロバブルの酸化力によって活性汚泥処理槽３４に蓄積される余剰汚泥を分解できるので余剰汚泥を減量することができる。
また、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分を除去できる。したがって、環境への負荷を軽減できるという優れた効果を奏する。
また、上流混合器９で原水Ｗ０にオゾンガスを混合することで、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解し、細菌を殺菌できるので、ＲＯ膜のファウリングを防止できる。これにより、膜処理設備１０３の運転コストを軽減できるという優れた効果を奏する。
また、特別の動力を用いることなく、ＲＯ膜処理装置１（図８参照）から排出された濃縮水Ｗ２の圧力（残圧）を利用して微細気泡（オゾンマイクロバブル）を発生できるので、エネルギ消費の少ない高い経済性で膜処理設備１０３を運転できるという優れた効果を奏する。
【００９０】
《第５の実施形態》
図９を参照して、第５の実施形態に係る膜処理設備１０４を説明する。なお、図９においては、図６に示す膜処理設備１０２と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図９に示すように、第５の実施形態に係る膜処理設備１０４は、例えば海水を淡水化する淡水化装置、下水又は工場廃液等を含んだ産業廃水を処理する下水再生処理装置を構成する。そして、海水の淡水化装置を構成する場合、原水Ｗ０は海水になり、下水再生処理装置を構成する場合、原水Ｗ０は下水（下水処理水）又は産業廃水になる。
【００９１】
図９に示すように、第５の実施形態に係る膜処理設備１０４には、貯水槽３９、砂ろ過装置３６、ろ過ポンプ３８を含んで構成される前処理装置１６Ｄが備わっている。
原水Ｗ０は、貯水槽３９に一時貯水され、浮遊する固形物が沈殿除去される。そして、ろ過ポンプ３８によって砂ろ過装置３６に送水（圧送）される。
【００９２】
砂ろ過装置３６に送水された原水Ｗ０は、砂ろ過されて固形物等が除去された後、高圧ポンプ２の上流に備わる上流混合器９を経由して原水流路３５を流れ、高圧ポンプ２で５．５〜７．０ＭＰａに加圧された後にＲＯ膜処理装置１に圧送される。
そして、ＲＯ膜処理装置１に圧送された原水Ｗ０の一部はＲＯ膜を透過して被分離物質が除去され、被分離物質を含まない処理水Ｗ１が生成される。
この処理水Ｗ１は処理水流路１０を介して膜処理設備１０４から排出される。
【００９３】
一方、ＲＯ膜を透過しない原水Ｗ０は、被分離物質を含む濃縮水Ｗ２となってＲＯ膜処理装置１から排出される。
【００９４】
そして、圧力調整装置４に流入した濃縮水Ｗ２には、調圧器４ｂによって内部圧力が所定の設定圧力（濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の圧力以下で反応槽５Ｄの雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上）に調整される溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解する。
このように、第５の実施形態に係る膜処理設備１０４に備わる圧力調整装置４の溶解水槽４ａも第１の実施形態と同様に濃縮水Ｗ２がＲＯ膜処理装置１から排出されるときの圧力（残圧）で加圧され、濃縮水Ｗ２にオゾンガスが溶解するように構成される。
【００９５】
また、調圧器４ｂの調圧によって溶解水槽４ａから排出されたオゾンガスは、第１の実施形態と同様、原水流路３５に備わる上流混合器９で原水Ｗ０に混合される。そして、オゾンガスの酸化作用によって、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解除去するとともに原水Ｗ０に含まれる細菌を殺菌する。
【００９６】
圧力調整装置４の溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、マイクロバブル発生ノズル６で反応槽５Ｄに減圧放出されてオゾンマイクロバブルが発生する。
第５の実施形態に係る膜処理設備１０４に備わる反応槽５Ｄは、図７に示す反応槽５Ｃとほぼ同じ構成であるが、余剰汚泥流路３１の替わりに洗浄排水流路（逆洗流路３７）が接続され、第１領域５１と砂ろ過装置３６（図９参照）が逆洗流路３７で接続される。
【００９７】
砂ろ過装置３６内には、原水Ｗ０を砂ろ過したときに原水Ｗ０から分離する被分離物質の濁質成分が蓄積することから、蓄積する濁質成分を除去してろ過機能を維持するために、図示しない逆洗ポンプで原水Ｗ０の流れを反転して砂ろ過装置３６を洗浄（逆洗）する。逆洗流路３７は、砂ろ過装置３６を逆洗した後の洗浄排水（逆洗排水Ｗ６）を反応槽５Ｄの第１領域５１（図７参照）に送水するための流路であり、この構成によって砂ろ過装置３６の逆洗で生じる逆洗排水Ｗ６を反応槽５Ｄに導入できる。
この逆洗排水Ｗ６には、砂ろ過装置３６で原水Ｗ０から除去されて蓄積されている有機物や被分離物質が含まれている。
【００９８】
反応槽５Ｄに流入した逆洗排水Ｗ６に含まれる有機物は、マイクロバブル発生ノズル６からの減圧放出によって発生するオゾンマイクロバブルの酸化作用によって分解される。また、濃縮水Ｗ２及び逆洗排水Ｗ６に含まれる被分離物質の濁質成分は、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって浮上分離して水面にスカム３２として堆積し、濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｄから排出される。
このように、オゾンマイクロバブルの酸化力で酸化処理され、さらに、被分離物質の濁質成分が分離されて浄化された濃縮水Ｗ２及び逆洗排水Ｗ６は、返流水Ｗ５となって返流水流路２９を流れ、前処理装置１６Ｄの貯水槽３９に流入（返流）する。
なお、スカム３２を濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｄから排出する方法は、第３の実施形態に係る反応槽５Ｃ（図７参照）からスカム３２を排出する方法と同じ方法とすればよい。
【００９９】
第５の実施形態に係る膜処理設備１０４は、砂ろ過装置３６を逆洗するときの逆洗排水Ｗ６を原水Ｗ０とともにＲＯ膜処理に利用できる。
【０１００】
なお、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３（図８参照）と同様、反応槽５Ｄで浄化された返流水Ｗ５を貯水槽３９に返流せず、膜処理設備１０４の系外、すなわち、外部環境に排水として放出する構成であってもよい。
【０１０１】
第５の実施形態に係る膜処理設備１０４（図９参照）によると、オゾンマイクロバブルの酸化力によって逆洗排水Ｗ６及び濃縮水Ｗ２に含まれる有機物を分解し、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって被分離物質の濁質成分を除去できる。
また、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分を除去できる。したがって、環境への負荷を軽減できるという優れた効果を奏する。また、上流混合器９（図９参照）で原水Ｗ０にオゾンガスを混合することで、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解し、且つ、細菌を殺菌することができ、ＲＯ膜のファウリングを防止できる。これにより、膜処理設備１０４の運転コストを軽減できるという優れた効果を奏する。
また、特別の動力を用いることなく、ＲＯ膜処理装置１（図９参照）から排出された濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１（図９参照）を流れるときの圧力（残圧）を利用して微細気泡（オゾンマイクロバブル）を発生できるので、エネルギ消費の少ない高い経済性で膜処理設備１０４を運転できるという優れた効果を奏する。
【符号の説明】
【０１０２】
１ ＲＯ膜処理装置（膜処理装置）
２ 高圧ポンプ（ポンプ）
３ オゾン混合器（ガス混合器）
４ 圧力調整装置
４ａ 溶解水槽
４ｂ 調圧器
５Ａ〜５Ｄ 反応槽
６ マイクロバブル発生ノズル
７ オゾン発生器
９ 上流混合器
１１ 濃縮水流路
１１ａ 流量調整弁
１１ｂ アクチュエータ
１６Ａ〜１６Ｄ 前処理装置
２５ 最初沈殿池
２６ 生物反応槽嫌気槽（生物反応槽）
２７ 生物反応槽好気槽（生物反応槽）
２８ 最終沈殿池
２９ 返流水流路
３１ 余剰汚泥流路
３３ 固液分離膜
３４ 活性汚泥処理槽
３７ 逆洗流路（洗浄排水流路）
１００〜１０４ 膜処理設備
Ｗ０ 原水
Ｗ１ 処理水
Ｗ２ 濃縮水
Ｗ３ 排水
Ｗ４ 同伴水
Ｗ５ 返流水
Ｗ６ 逆洗排水（洗浄排水）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海水の淡水化や下水の再生処理に使用される膜処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
海水の淡水化や下水の再生処理には、例えば非特許文献１に記載される逆浸透膜（ＲＯ膜）法がよく知られている。
また、非特許文献２には、海水を淡水化する典型的なフローが示されている。
【０００３】
非特許文献２によると、原水である海水は、前処理設備で塩素や凝集剤が添加された後に砂ろ過され、高圧ポンプでＲＯ膜モジュールに送られる。
ＲＯ膜モジュールでは、クロスフロー方式で原水（海水）の一部がＲＯ膜を透過して淡水として回収される。
【０００４】
一方、ＲＯ膜を透過しない海水は、塩分や有機物などの被分離被分解物質が濃縮された濃縮水として排水される。濃縮水は、例えば非特許文献１に示されるように、海洋環境を保全するため排水処理施設を経由して海洋に放出される。
【０００５】
また、非特許文献２には、下水を再生処理する典型的なフローも示されている。
例えば、畜産によって生ずる下水（畜産排水）が、生物処理、精密ろ過膜（ＭＦ膜）からなる前処理設備を通った後にＲＯ膜を透過する処理水とＲＯ膜を透過しない濃縮水に分離された後、濃縮水は醗酵処理後に堆肥として環境に戻される。
【０００６】
例えば、特許文献１によると、ＲＯ膜を利用する処理設備においては、海水の淡水化や下水の再生処理に用いられる高圧ポンプの吐出圧力が５．５〜７．０ＭＰａであり、ＲＯ膜の圧力損失が最大で０．３ＭＰａであることから、ＲＯ膜によって分離される濃縮水は５．２〜６．７ＭＰａの圧力がかかった状態にある。
【０００７】
そこで、ＲＯ膜で分離される濃縮水の圧力を高圧ポンプの駆動力に利用する方法が非特許文献２に示されている。非特許文献２に示される方法によると、濃縮水の圧力の１００％を高圧ポンプの駆動力に利用することは困難であり、濃縮水の圧力の９０％が高圧ポンプの駆動力に利用される場合、当該圧力が高圧ポンプの駆動力に利用された後であっても、濃縮水は、０．５〜０．６ＭＰａの残圧を有すると考えられる。
【０００８】
ところで、ＲＯ膜処理による海水の淡水化や下水の再生処理では、非特許文献１に示すように、外的要因によって生ずる膜の性能低下（ファウリング）防止が課題であり、そのためには、原水の前処理による固形物、コロイド、微生物及び有機物の除去が有効である。
そこで、特許文献２には、原水中の微生物（細菌等）、有機物等を除去するため、海水の淡水化に用いられるＲＯ膜モジュールの前段、または下水の再生処理における前処理のＭＦ膜の前段に、空気、オゾンガスの微細気泡を発生する微細気泡発生装置を配設する技術が開示されている。
この微細気泡発生装置として、散気管と攪拌翼を組み合わせたものや、超音波を用いるものが記載され、直径が１００μｍ以下の微細気泡を発生する。
【０００９】
また、特許文献３には、砂ろ過、限外ろ過膜（ＵＦ膜）を有する前処理設備において、ＵＦ膜に原水を送り込むためのポンプを用いて、ＵＦ膜処理用の貯水槽に微細気泡を発生させる技術が開示されている。そして、この微細気泡で、例えば、イソプロピルアルコール等の低分子有機物を原水から蒸発させて除去している。
【００１０】
また、特許文献４には、前処理装置として、ろ過装置の後段でＲＯ膜処理装置の前段に、接触槽と微細気泡発生装置を配設する技術が開示されている。特許文献４に示される微細気泡発生装置はエゼクタ型であり、オゾンガスを吹き込んで微細気泡を発生し、原水中の汚濁物質や不溶性凝縮物を凝集させて回収する。この微細気泡発生装置は直径が３００μｍ以下の微細気泡を発生できる。
【００１１】
また、特許文献５には、貯水槽の水面上方にホッパを配設して水面の高さを上下に変化させて、水面上に浮遊分離するスカムを貯水槽外に排出する技術が開示されている。
【００１２】
微細気泡のうち、直径が５０μｍ前後のものをマイクロバブルと称する。非特許文献３に示されるように、マイクロバブルは、直径の大きな気泡に比べて比表面積が大きく上昇速度が小さいため、液体中における気体の溶解度が高い。
また、非特許文献４に示されるように、マイクロバブルは、気泡の上昇と気泡界面が物質を吸着する特性による浮上分離効果を有する。
そこで、例えば、濃縮水に含まれて濁質成分となる固形浮遊物をＲＯ膜によって濃縮水から分離するとともに、濃縮水から分離した固形浮遊物をマイクロバブルの浮上分離効果で水面に浮上させ、例えば、特許文献５に示されるホッパで除去することが実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１−４６８４２号公報
【特許文献２】特開２００７−２４５００３号公報
【特許文献３】特開２００９−９５７７４号公報
【特許文献４】特開平１１−２０７３９４号公報
【特許文献５】特開２００９−３４５５８号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】「膜の劣化とファウリング対策」、株式会社エヌ・ティー・エス、３−７頁、３２４−３３５頁、４１７−４２１頁、２００８年
【非特許文献２】「膜を利用した新しい水処理」、株式会社エヌ・ティー・エス、３０３−３１６頁、２０００年
【非特許文献３】「水の特性と新しい利用技術」、株式会社エヌ・ティー・エス、１４２−１４６頁、２００４年
【非特許文献４】「マイクロバブルの世界」、ケイ・ブックス１９２、株式会社工業調査会、１１１−１２１頁、２００６年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、例えば特許文献２に開示される技術では、微細気泡の発生に攪拌翼や超音波発生装置が必要なため、これらを駆動するための動力が必要になることから、ＲＯ膜処理設備の運転コストが増大するという問題がある。
【００１６】
また、例えば特許文献３に開示される技術では、ＵＦ膜処理用のポンプを利用して微細気泡を発生させているが、そのポンプの流量は、ＵＦ膜処理に供給する流量に微細気泡発生に同伴する液相流量が加わるため、ポンプの駆動に必要な動力が増大するという問題がある。
【００１７】
また、例えば特許文献４に開示される技術では、膜処理の高圧ポンプの水流で微細気泡発生用のエゼクタを駆動しているため、膜処理に要する動力に加えてエゼクタ駆動に要する動力が必要になり、ポンプの駆動に必要な動力が増大するという問題がある。
【００１８】
以上のように、特許文献２〜４に開示される微細気泡を発生する技術は、ＲＯ膜処理に必要な動力に加えて、微細気泡を発生するための特別な動力が必要になるという問題がある。
【００１９】
そこで、本発明は、特別な動力を要することなく、被分離物質の濁質成分を除去するための微細気泡を発生可能な膜処理設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
前記課題を解決するため本発明は、ＲＯ膜処理装置から排出される濃縮水の圧力を利用して微細気泡を発生する膜処理設備とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、特別な動力を要することなく、被分離物質の濁質成分を除去するための微細気泡を発生可能な膜処理設備を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係る膜処理設備の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は、背圧弁を備える圧力調整装置の構成を示す図、（ｂ）は、圧力伝送器を備える圧力調整装置の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る反応槽の構造を示す側面図である。
【図４】濁質除去ホッパによってスカムが反応槽から排出される状態を示す図であり、（ａ）は、水位が上昇している状態を示す図、（ｂ）は、スカムが濁質除去ホッパに取り込まれる状態を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る膜処理設備の構成を示す図である。
【図６】第３の実施形態に係る膜処理設備の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る反応槽の構造を示す側面図である。
【図８】第４の実施形態に係る膜処理設備の構成を示す図である。
【図９】第５の実施形態に係る膜処理設備の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１に示す、第１の実施形態に係る膜処理設備１００は、例えば、海水を淡水化する淡水化装置を構成する。
原水Ｗ０となる海水は、前処理装置１６Ａにおいて、塩素や凝集剤が添加されて砂ろ過される前処理が施された後に高圧ポンプ（ポンプ）２の上流に備わる混合器（上流混合器９）を経由して原水流路３５を流れ、高圧ポンプ２で５．５〜７．０ＭＰａに加圧されてＲＯ膜処理装置（膜処理装置）１に送水（圧送）される。
ＲＯ膜処理装置１に送水された原水Ｗ０の一部はＲＯ膜処理装置１に備わるＲＯ膜を透過して被分離物質が除去され、被分離物質を含まない処理水Ｗ１が生成される。
この処理水Ｗ１は、処理水流路１０を介して膜処理設備１００から淡水として取り出される。
なお、ＲＯ膜処理装置１のＲＯ膜を透過するときに原水Ｗ０から除去される被分離物質は、塩分、有機物、微生物、菌類、ホウ素、濁質成分となる固形浮遊物など、原水Ｗ０である海水に含まれる物質である。
【００２４】
一方、ＲＯ膜を透過しない原水Ｗ０は、被分離物質を含む濃縮水Ｗ２となって、ＲＯ膜処理装置１から排出される。
濃縮水Ｗ２は、ＲＯ膜処理装置１での圧力損失が最大０．３ＭＰａ程度であることから、５．２〜６．７ＭＰａの圧力でＲＯ膜処理装置１から排出され、その圧力の一部が高圧ポンプ２の駆動に利用される。そして濃縮水Ｗ２は、０．５〜０．３ＭＰａの圧力がかかった状態で濃縮水流路１１を流れてガス混合器（オゾン混合器３）に流入し、オゾン発生器７で発生したオゾンガスが混合される。オゾン混合器３は、例えば、濃縮水Ｗ２の圧力でオゾンガスを混合するエゼクタ形式のものが好ましい。
【００２５】
エゼクタ形式のオゾン混合器３は、例えば、オゾン発生器７に備わる図示しないブロアによる圧力に加えて、濃縮水流路１１を流れるときの圧力からエゼクタ絞り部を流れる際に発生する圧力降下でオゾンガスを吸引し、濃縮水Ｗ２に混合する構成とすればよい。
この構成によってオゾン混合器３は、濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１を流れるときの圧力で、オゾンガスを濃縮水Ｗ２に混合することができる。又は、ブロアを増設してオゾンガスを加圧して混合することも可能である。
【００２６】
そして、オゾン混合器３でオゾンガスが混合された濃縮水Ｗ２は圧力がかかった状態で濃縮水流路１１を流れて圧力調整装置４に流入する。
圧力調整装置４には、濃縮水Ｗ２にオゾンガスを溶解するための溶解水槽４ａが備わる。濃縮水Ｗ２は溶解水槽４ａに流入して、濃縮水流路１１を流れるときの圧力で溶解水槽４ａの内部圧力が加圧される。
なお、濃縮水Ｗ２の圧力の一部を高圧ポンプ２の駆動に利用する方法は、例えば、前記した非特許文献２に示される技術を利用すればよい。
【００２７】
圧力調整装置４は、濃縮水Ｗ２と混合しているオゾンガスを濃縮水Ｗ２に溶解させて、オゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２を所定の設定圧力で排出する装置である。
第１の実施形態に係る圧力調整装置４は、溶解水槽４ａの内部圧力を、ポンプ等の動力を使用せず、濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１を流れるときの圧力（残圧）で加圧し、オゾンガスが濃縮水Ｗ２に溶解するように構成されている。
さらに圧力調整装置４は、オゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２を溶解水槽４ａの内部圧力で排出するように構成されている。
【００２８】
ＲＯ膜処理装置１で０．５〜０．３ＭＰａの残圧がかかった状態で濃縮水流路１１からオゾン混合器３を経て溶解水槽４ａに流入した濃縮水Ｗ２は、混合しているオゾンガスの一部が溶解して、図２の（ａ）に示すように液相部４Ｌを形成し、濃縮水Ｗ２に溶解せずに残存するオゾンガスが気相部４Ｇを形成する。
【００２９】
また、図２の（ａ）に示すように、圧力調整装置４の溶解水槽４ａには調圧器４ｂが備わり、溶解水槽４ａの内部を所定の内部圧力に維持するように構成される。
調圧器４ｂには、液相部４Ｌの水位下降で開弁するエアベント１４と気相部４Ｇの圧力上昇で開弁する背圧弁１５が備わっている。
エアベント１４は気相部４Ｇのオゾンガス量が所定量を超えて液相部４Ｌの水位が所定水位より下降した場合に開弁して気相部４Ｇのオゾンガスを排出し、液相部４Ｌの水位を上昇させる。また、背圧弁１５は、気相部４Ｇの圧力が予め設定される所定の内部圧力以上になると開弁して気相部４Ｇのオゾンガスを排出し、溶解水槽４ａの内部を所定の内部圧力に維持する。
このように、調圧器４ｂは溶解水槽４ａ内の液相部４Ｌの水位を所定水位に維持し、溶解水槽４ａ内を所定の内部圧力に維持する機能を有する。
【００３０】
調圧器４ｂの調圧によってエアベント１４又は背圧弁１５を介して溶解水槽４ａから排出されたオゾンガスは、オゾン流路１２を流れ、原水流路３５に備わる上流混合器９で原水Ｗ０に混合される。そして、オゾンガスの酸化作用によって、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解除去するとともに原水Ｗ０に含まれる微生物（主に細菌）を殺菌する。
【００３１】
なお、例えば、図２の（ｂ）に示すように、背圧弁１５（図２の（ａ）参照）の代わりに、圧力伝送器４０と、濃縮水流路１１に配設されて溶解水槽４ａから排出される濃縮水Ｗ２の流量を調整する流量調整弁１１ａと、流量調整弁１１ａの弁開度を調節するアクチュエータ１１ｂが備わる調圧器４ｂとしてもよい。
流量調整弁１１ａは、弁開度によって濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の流量を調整可能な弁装置で、アクチュエータ１１ｂによって弁開度が調節される構成とする。
アクチュエータ１１ｂは、圧力伝送器４０が計測する溶解水槽４ａ内部の圧力に応じて流量調整弁１１ａの弁開度を調節する機能を有し、溶解水槽４ａ内部の圧力が所定の内部圧力以上の場合は流量調整弁１１ａの弁開度を大きくする。溶解水槽４ａからの濃縮水Ｗ２の排出量が増加して溶解水槽４ａ内部の圧力が低下する。
一方、アクチュエータ１１ｂは、溶解水槽４ａ内部の圧力が所定の内部圧力未満の場合は流量調整弁１１ａの弁開度を小さくする。溶解水槽４ａからの濃縮水Ｗ２の排出量が減少し、濃縮水流路１１から流入する濃縮水Ｗ２の圧力によって溶解水槽４ａ内部の圧力が上昇する。アクチュエータ１１ｂは、電動式、油圧式、ガス駆動式などであればよく、その構成は限定されない。
このような構成の調圧器４ｂであっても、溶解水槽４ａ内を所定の内部圧力に維持できる。
【００３２】
圧力調整装置４の溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、溶解水槽４ａの内部圧力に等しい水圧がかかった状態で圧力調整装置４から排出され、図１に示す濃縮水流路１１を流れてマイクロバブル発生ノズル６に流入する。すなわち、溶解水槽４ａの内部圧力を所定の設定圧力として濃縮水Ｗ２が圧力調整装置４から排出され、マイクロバブル発生ノズル６には、溶解水槽４ａの内部圧力に等しい水圧（所定の設定圧力）で濃縮水Ｗ２が流入する。
【００３３】
マイクロバブル発生ノズル６は、所定の設定圧力に加圧された状態の濃縮水Ｗ２を反応槽５Ａに減圧放出するノズルであり、第１の実施形態においては、オゾンガスが溶解して所定の設定圧力に加圧されている濃縮水Ｗ２を、反応槽５Ａの雰囲気圧力まで減圧してオゾンマイクロバブルを発生する。
【００３４】
本願発明者らの実験によると、溶解水槽４ａの内部圧力が０．１５ＭＰａ未満になるとオゾンガスが濃縮水Ｗ２に充分に溶解しないことが確認された。
したがって、溶解水槽４ａは、充分な量のオゾンガスを濃縮水Ｗ２に溶解するため、内部圧力が０．１５ＭＰａ以上に維持されることが好適である。
また、溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２を図１に示す反応槽５Ａに送水する（圧送する）ため、溶解水槽４ａの内部圧力を、濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１を流れるときの圧力以下で、且つ、反応槽５Ａの雰囲気圧力以上に維持することが好適である。
溶解水槽４ａの内部圧力、すなわち、濃縮水Ｗ２が圧力調整装置４から排出されるときの所定の設定圧力は、マイクロバブル発生ノズル６での減圧発泡量を増加するため、濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の圧力以下で反応槽５Ａの雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上であることが好適である。
【００３５】
オゾンマイクロバブルは、直径が約５０μｍ前後の微細気泡で、比表面積が大きく上昇速度が小さいため液体中における気体の溶解度が高い。また、気泡界面が物質を吸着する特性と気泡が上昇する特性によって浮上分離効果を有する。
そこで、反応槽５Ａでは、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果を利用して濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分（固形浮遊物）をオゾンマイクロバブルに吸着させて浮上させ、濃縮水Ｗ２と濁質成分を分離（浮上分離）する。
【００３６】
図３に側面視で内部構造を示すように、反応槽５Ａは、マイクロバブル発生ノズル６が接続される流入口５ａと排水流路１３が接続される排出口５ｂが対向する面に形成される箱状部材である。
【００３７】
反応槽５Ａの内部は、例えば、流入口５ａの側から排出口５ｂの側に向かって、３枚の仕切板１７ａ，１７ｂ，１７ｃで４つの領域（流入口５ａの側から第１領域５１、第２領域５２、第３領域５３、第４領域５４）に区分されている。
【００３８】
最も流入口５ａ側の仕切板１７ａは、流入口５ａの側に第１領域５１を形成するとともに第１領域５１と隣接する第２領域５２を区分する。仕切板１７ａの上部と下部は開放され、第１領域５１と第２領域５２が上部と下部で連通している。
最も排出口５ｂ側の仕切板１７ｃは、排出口５ｂの側に第４領域５４を形成するとともに第４領域５４と隣接する第３領域５３を区分する。仕切板１７ｃの上部と下部は開放され、第３領域５３と第４領域５４が上部と下部で連通している。
また、仕切板１７ａと仕切板１７ｃの間に配設される仕切板１７ｂは、第２領域５２と第３領域５３を区分する。仕切板１７ｂは上部のみが開放されて、第２領域５２と第３領域５３が上部で連通している。
【００３９】
排出口５ｂは第４領域５４に開口して排水流路１３が接続される。
排水流路１３は、第４領域５４の濃縮水Ｗ２が排水Ｗ３として流れる流路であって、排水Ｗ３の流れを止めるための排水流路弁２０が備わる。排水流路弁２０は、制御装置２３によって開閉が制御される。
【００４０】
仕切板１７ａ及び仕切板１７ｃの上端部は同じ高さで、且つ、仕切板１７ｂの上端部より高い位置にあり、排出口５ｂは、仕切板１７ａ及び仕切板１７ｃの上端部と仕切板１７ｂの上端部の間の高さに形成されている。
排出口５ｂが形成される高さを第１水位ＷＬ１、仕切板１７ａ及び仕切板１７ｃの上端部の高さを第２水位ＷＬ２とする。第２水位ＷＬ２は第１水位ＷＬ１より高い水位となる。
【００４１】
また、第２領域５２と第３領域５３の上方には、濁質除去ホッパ２１が備わっている。濁質除去ホッパ２１は、例えば、上方が水面に平行に広がって開口部２１ａが開口している漏斗状を呈する。濁質除去ホッパ２１は下方も開口し、下方の開口部には、制御装置２３によって開閉が制御される排出弁１９を備える排出管１８が接続されている。
そして、濁質除去ホッパ２１の上方の開口部２１ａの高さは、第１水位ＷＬ１と第２水位ＷＬ２の間に設定される。
【００４２】
オゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、マイクロバブル発生ノズル６から反応槽５Ａの第１領域５１に放出されるとオゾンマイクロバブルを発生するとともに第１領域５１から第４領域５４に向かって迂流する。
そして、スカム３２を第２領域５２及び第３領域５３の水面に浮上させた後のオゾンマイクロバブルは、反応槽５Ａの上方にオゾンガス層Ｇを形成して排オゾンガスとして溜まる。反応槽５Ａには図示しない排オゾン処理装置が備わり、オゾンガス層Ｇの排オゾンガスが排オゾン処理装置を介して大気に放出され、オゾンガス層Ｇの圧力はほぼ大気圧に維持される。ここでは、反応槽５Ａにおけるオゾンガス層Ｇの圧力を反応槽５Ａの雰囲気圧力と称する。
そして、第１の実施形態において、反応槽５Ａの雰囲気圧力は、ほぼ大気圧になる。
【００４３】
排水流路弁２０が開弁した状態の場合、反応槽５Ａ内の水位は、第１水位ＷＬ１の高さまで上昇するが、被分離物質の濁質成分が分離した後の濃縮水Ｗ２は、第４領域５４の排出口５ｂから排水Ｗ３として排水流路１３を流れて排水されるため、図３に示すように、反応槽５Ａ内の水位は第１水位ＷＬ１より高く上昇しない。
そして、流入口５ａから流入する濃縮水Ｗ２からオゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって分離する濁質成分が、主に第２領域５２及び第３領域５３の水面にスカム３２として堆積する。
【００４４】
例えば、制御装置２３は、所定の時間間隔で排水流路弁２０を閉弁するとともに排出弁１９を開弁する。
第４領域５４の濃縮水Ｗ２は、排水流路１３の流れが止められて排水されず、図４の（ａ）に示すように、反応槽５Ａ内の水位が第１水位ＷＬ１以上に上昇する。
そして、図４の（ｂ）に示すように、反応槽５Ａ内の水位が濁質除去ホッパ２１の開口部２１ａの高さに達すると、第２領域５２及び第３領域５３の水面に堆積されたスカム３２は濁質除去ホッパ２１に流れ込み、排出管１８を流れて反応槽５Ａから排出される。
【００４５】
なお、制御装置２３が排水流路弁２０を閉弁して排出弁１９を開弁する時間間隔は、例えば、スカム３２の堆積速度等に基づいて適宜設定し、スカム３２の堆積量が濁質除去ホッパ２１の処理能力（スカム３２の排出能力）を超えない状態で、制御装置２３が排水流路弁２０を閉弁して排出弁１９を開弁するように構成すればよい。
【００４６】
そして、制御装置２３は、排水流路弁２０の閉弁と排出弁１９の開弁を所定の設定時間に亘って維持した後、排水流路弁２０を開弁するとともに排出弁１９を閉弁する。
図３に示すように、第４領域５４の濃縮水Ｗ２は排水流路１３を流れて排水Ｗ３として排水され、反応槽５Ａ内の水位が第１水位ＷＬ１の高さに維持される。
制御装置２３が排水流路弁２０の閉弁と排出弁１９の開弁を維持する時間は、濁質除去ホッパ２１の処理能力等に基づいて適宜設定すればよい。
【００４７】
なお、制御装置２３が所定の設定時間ごとに排水流路弁２０を閉弁し、排出弁１９を開弁する構成のほか、例えば、図示しないスカム検知装置を備え、スカム検知装置が検知するスカム３２の堆積量に基づいて、制御装置２３が排水流路弁２０を閉弁し、排出弁１９を開弁する構成としてもよい。
図示しないスカム検知装置は、例えば、前記した特許文献５に記載されるものを利用できる。
【００４８】
以上のように、図１に示す膜処理設備１００は、原水Ｗ０となる海水に含まれる被分離物質をＲＯ膜処理装置１及び反応槽５Ａで除去することができる。
本実施形態によれば、オゾンマイクロバブルの酸化力で濃縮水Ｗ２に含まれる有機物を分解することができ、さらに、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果で被分離物質の濁質成分を除去できるので、海水の淡水化にともなって排出される排水Ｗ３の水質を向上でき、環境への負荷を軽減できる。
【００４９】
また、ＲＯ膜処理装置１に流入する前の原水（海水）Ｗ０にオゾンガスを混合し、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解することができるとともに細菌を殺菌できる。
したがって、ＲＯ膜処理装置１に備わるＲＯ膜のファウリング（汚染）を防止でき、膜処理設備１００の運転コストを低減できるという優れた効果を奏する。
また、特別の動力を用いることなく、ＲＯ膜処理装置１（図１参照）から排出された濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１（図１参照）を流れるときの圧力（残圧）を利用して微細気泡（オゾンマイクロバブル）を発生できるので、エネルギ消費の少ない高い経済性で膜処理設備１００（図１参照）を運転できるという優れた効果を奏する。
【００５０】
《第２の実施形態》
図５を参照して、第２の実施形態について説明する。なお、図５においては、図１に示す膜処理設備１００と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図５に示すように、第２の実施形態に係る膜処理設備１０１は、原水流路３５に上流混合器９(図１参照)が配設されず、前処理装置１６Ａで前処理された原水Ｗ０は高圧ポンプ２で５．５〜７．０ＭＰａに加圧された後にＲＯ膜処理装置１に圧送される。
そして、ＲＯ膜処理装置１に圧送された原水Ｗ０の一部はＲＯ膜を透過して被分離物質が除去され、被分離物質を含まない処理水Ｗ１が生成される。
この処理水Ｗ１は処理水流路１０を介して膜処理設備１０１から排出される。
なお、第２の実施形態に係る膜処理設備１０１は、例えば海水の淡水化装置を構成し、原水Ｗ０は海水とする。
【００５１】
一方、ＲＯ膜を透過しない原水Ｗ０は、被分離物質を含む濃縮水Ｗ２となってＲＯ膜処理装置１から排出される。
ＲＯ膜処理装置１での圧力損失は最大０．３ＭＰａ程度であることから、濃縮水Ｗ２は５．２〜６．７ＭＰａの圧力でＲＯ膜処理装置１から排出され、その圧力の一部が高圧ポンプ２の駆動に利用される。その後、濃縮水Ｗ２は、０．５〜０．３ＭＰａの圧力がかかった状態で濃縮水流路１１を流れてオゾン混合器３に流入し、オゾン発生器７で発生したオゾンガスが混合された後に圧力調整装置４に流入して溶解水槽４ａの内部圧力を加圧する。
【００５２】
そして、圧力調整装置４に流入した濃縮水Ｗ２には、調圧器４ｂによって内部圧力が所定の設定圧力（濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の圧力以下で反応槽５Ｂの雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上）に調整される溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解する。
このように、第２の実施形態に係る膜処理設備１０１に備わる圧力調整装置４の溶解水槽４ａも第１の実施形態と同様に、濃縮水Ｗ２がＲＯ膜処理装置１から排出されるときの圧力（残圧）で加圧され、濃縮水Ｗ２にオゾンガスが溶解するように構成される。
また、第２の実施形態に係る反応槽５Ｂの雰囲気圧力は、第１の実施形態に係る反応槽５Ａ（図１参照）の雰囲気圧力と同様に定義され、ほぼ大気圧になる。
【００５３】
圧力調整装置４の溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、マイクロバブル発生ノズル６で反応槽５Ｂに減圧放出されてオゾンマイクロバブルが発生し、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって、濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分がスカム３２として浮上分離した後、排水Ｗ３として排水流路１３を流れて排水される。
一方、浮上分離して水面に堆積するスカム３２は、反応槽５Ｂに備わる濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｂから排出される。
スカム３２を濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｂから排出する方法は、第１の実施形態に係る反応槽５Ａ（図３参照）からスカム３２を排出する方法と同じ方法とすればよい。
【００５４】
第２の実施形態に係る膜処理設備１０１に備わる反応槽５Ｂは、図３に示す反応槽５Ａとほぼ同じ構成であり、図５に示すように、溶解水槽４ａの調圧器４ｂがオゾン流路１２を介して接続される点が異なっている。
【００５５】
第２の実施形態に係る膜処理設備１０１において、溶解水槽４ａに配設される調圧器４ｂの圧力調整によってエアベント１４（図２の（ａ）参照）又は背圧弁１５（図２の（ａ）参照）から排出されるオゾンガスは、オゾン流路１２を流れて反応槽５Ｂの内部に注入される。
この構成によって、反応槽５Ｂの溶存オゾン濃度が増加して反応槽５Ｂにおける濃縮水Ｗ２の酸化がさらに促進される。反応槽５Ｂ内の濃縮水Ｗ２に残存する有機物はさらに分解されるとともに濃縮水Ｗ２内に残存する細菌はさらに殺菌され、排水流路１３からの排水Ｗ３の水質がさらに向上する。
【００５６】
第２の実施形態に係る膜処理設備１０１（図５参照）では、オゾンマイクロバブルの酸化力によって濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の有機物を分解できるとともに、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分を除去できるので、海水の淡水化にともなって排出される濃縮水Ｗ２の水質を向上することができ、環境への負荷を軽減できる。また、溶解水槽４ａから排出されて反応槽５Ｂに注入されるオゾンガスで、反応槽５Ｂ内の濃縮水Ｗ２を酸化処理できるので、排水Ｗ３として排出される濃縮水Ｗ２の水質をさらに向上できるという優れた効果を奏する。
また、特別の動力を用いることなく、ＲＯ膜処理装置１（図５参照）から排出された濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１（図５参照）を流れるときの圧力（残圧）を利用して微細気泡（オゾンマイクロバブル）を発生できるので、エネルギ消費の少ない高い経済性で膜処理設備１０１を運転できるという優れた効果を奏する。
【００５７】
《第３の実施形態》
図６を参照して、第３の実施形態について説明する。なお、図６においては、図１に示す膜処理設備１００と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図６に示す、第３の実施形態に係る膜処理設備１０２は、例えば下水再生処理装置を構成し、原水Ｗ０は下水（下水処理水）、又は工場廃液等を含んだ産業廃水である。
【００５８】
図６に示すように、第３の実施形態に係る膜処理設備１０２には、最初沈殿池２５、生物反応槽嫌気槽２６、生物反応槽好気槽２７及び最終沈殿池２８を含んで構成される前処理装置１６Ｂが備わっている。
生物反応槽嫌気槽２６、生物反応槽好気槽２７は、原水Ｗ０に含まれる有機物を生物分解する機能を有し、生物反応槽を構成する。
【００５９】
原水Ｗ０は、最初沈殿池２５を低流速で流れながら浮遊する固形物を沈殿させた後、生物反応槽に流れ込み、含まれる有機物が生物分解される。
【００６０】
さらに、原水Ｗ０は最終沈殿池２８に流れ込み、生物反応槽で生物分解に使用した細菌を含んだ汚泥（活性汚泥）を沈殿させて取り除く。
このため、最終沈殿池２８の底部には活性汚泥が沈殿する。この活性汚泥は生物分解に利用できる細菌を含んでいることから、その一部を返送汚泥として生物反応槽嫌気槽２６に戻して生物分解に再利用し、残った汚泥が余剰汚泥として最終沈殿池２８に堆積する。
【００６１】
このように、前処理装置１６Ｂで前処理されて有機物が生物分解された後の原水Ｗ０は、高圧ポンプ２の上流に備わる上流混合器９を経由して原水流路３５を流れ、高圧ポンプ２で５．５〜７．０ＭＰａに加圧された後にＲＯ膜処理装置１に圧送される。
そして、ＲＯ膜処理装置１に圧送された原水Ｗ０の一部はＲＯ膜を透過して被分離物質が除去され、被分離物質を含まない処理水Ｗ１が生成される。
この処理水Ｗ１は処理水流路１０を介して膜処理設備１０２から排出される。
なお、ＲＯ膜処理装置１のＲＯ膜を透過するときに原水Ｗ０から除去される被分離物質は、有機物、微生物、菌類、化学物質、濁質成分となる固形浮遊物など、原水Ｗ０である下水や産業廃水に含まれる物質である。
【００６２】
一方、ＲＯ膜を透過しない原水Ｗ０は、被分離物質を含む濃縮水Ｗ２となってＲＯ膜処理装置１から排出される。
【００６３】
第３の実施形態に係る膜処理設備１０２に備わる圧力調整装置４の溶解水槽４ａも第１の実施形態と同様に濃縮水Ｗ２がＲＯ膜処理装置１から排出されて濃縮水流路１１を流れるときの圧力（残圧）で加圧され、濃縮水Ｗ２にオゾンガスが溶解するように構成される。
【００６４】
また、調圧器４ｂの調圧によって溶解水槽４ａから排出されたオゾンガスは、第１の実施形態と同様、原水流路３５に備わる上流混合器９で原水Ｗ０に混合される。そして、オゾンガスの酸化作用によって、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解除去するとともに原水Ｗ０に含まれる細菌を殺菌する。
【００６５】
圧力調整装置４の溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、マイクロバブル発生ノズル６で反応槽５Ｃに減圧放出されてオゾンマイクロバブルが発生し、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって、濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分が浮上分離する。
【００６６】
図７に側面視で内部構造を示すように、第３の実施形態に係る膜処理設備１０２（図６参照）に備わる反応槽５Ｃは、第１の実施形態に係る反応槽５Ａ（図３参照）とほぼ同じ構成であり、第１領域５１に余剰汚泥流路３１が接続される点、及び、排水流路１３（図３参照）の代わりに返流水流路２９が排出口５ｂに接続される点が異なっている。
余剰汚泥流路３１は、最終沈殿池２８と反応槽５Ｃの第１領域５１を接続する管路で、最終沈殿池２８に蓄積している余剰汚泥が原水Ｗ０の一部からなる同伴水Ｗ４に含まれて余剰汚泥流路３１を流れ、第１領域５１に流入する。
【００６７】
最終沈殿池２８から余剰汚泥流路３１を流れて反応槽５Ｃの第１領域５１に流入する余剰汚泥の成分である有機物は、マイクロバブル発生ノズル６からの減圧放出によって発生するオゾンマイクロバブルの酸化作用で分解され、余剰汚泥に含まれる細菌は、オゾンマイクロバブルの酸化作用で殺菌される。したがって、最終沈殿池２８に蓄積する余剰汚泥を反応槽５Ｃで分解して減らすことができる。
また、余剰汚泥の同伴水Ｗ４と濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分及び分解されない余剰汚泥は、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって、主に第２領域５２及び第３領域５３の水面にスカム３２として堆積する。
【００６８】
被分離物質の濁質成分が分離した後の濃縮水Ｗ２及び、被分離物質の濁質成分と余剰汚泥が分離した後の同伴水Ｗ４は、返流水Ｗ５として、第４領域５４から返流水流路２９に排出される。
図６に示すように、返流水流路２９は前処理装置１６Ｂの最初沈殿池２５に接続され、反応槽５Ｃから排出された返流水Ｗ５は返流水流路２９を流れて最初沈殿池２５に流入（返流）する。
【００６９】
また、図７に示すように、反応槽５Ｃには制御装置２３が備わり、濁質除去ホッパ２１に接続される排出管１８に備わる排出弁１９、及び返流水流路２９に備わる返流流路弁３０を開閉する。
【００７０】
返流流路弁３０が閉弁すると、第４領域５４から返流水Ｗ５が排出されず、反応槽５Ｃ内の水位が第１水位ＷＬ１以上に上昇する。そして、反応槽５Ｃ内の水位が濁質除去ホッパ２１の開口部２１ａの高さに達すると、第２領域５２及び第３領域５３の水面に堆積しているスカム３２が、濁質除去ホッパ２１に流れ込み、排出管１８を流れて反応槽５Ｃから排出される。
【００７１】
そこで、制御装置２３は、所定の時間間隔で返流流路弁３０を閉弁するとともに排出弁１９を開弁し、堆積するスカム３２を濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｃから排出する。
なお、制御装置２３が返流流路弁３０を閉弁して排出弁１９を開弁する時間間隔は、例えば、スカム３２の堆積速度等に基づいて適宜設定し、スカム３２の堆積量が濁質除去ホッパ２１の処理能力（スカム３２の排出能力）を超えない状態で、制御装置２３が返流流路弁３０を閉弁して排出弁１９を開弁するように構成すればよい。
【００７２】
そして、制御装置２３は、返流流路弁３０の閉弁と排出弁１９の開弁を所定の設定時間に亘って維持した後、返流流路弁３０を開弁するとともに排出弁１９を閉弁する。
第４領域５４の濃縮水Ｗ２は返流水Ｗ５として返流水流路２９を流れて排出され、反応槽５Ｃ内の水位が第１水位ＷＬ１の高さに維持される。
【００７３】
制御装置２３が返流流路弁３０の閉弁と排出弁１９の開弁を維持する所定時間は、濁質除去ホッパ２１の処理能力等に基づいて適宜設定すればよい。
このように、第３の実施形態に係る反応槽５Ｃは、制御装置２３が返流流路弁３０及び排出弁１９を開閉して堆積するスカム３２を排出する。
【００７４】
第３の実施形態に係る膜処理設備１０２（図６参照）は、反応槽５Ｃ（図６参照）で被分離物質の濁質成分が除去されて浄化された返流水Ｗ５を最初沈殿池２５（図６参照）に返流する構成であり、最終沈殿池２８から反応槽５Ｃに流入する余剰汚泥の同伴水Ｗ４を原水Ｗ０とともにＲＯ膜処理に利用できる。
【００７５】
なお、反応槽５Ｃで有機物や濁質成分が除去されて浄化された返流水Ｗ５を最初沈殿池２５に返流せず、膜処理設備１０２の系外、すなわち、外部環境に排水として排出する構成であってもよい。
【００７６】
第３の実施形態に係る膜処理設備１０２（図６参照）によると、オゾンマイクロバブルの酸化力によって最終沈殿池２８（図６参照）に蓄積する余剰汚泥を分解できるので余剰汚泥を減量することができる。
また、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分を除去できる。したがって、環境への負荷を軽減できるという優れた効果を奏する。
また、上流混合器９（図６参照）で原水Ｗ０にオゾンガスを混合することで、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解し、且つ、細菌を殺菌できる。したがって、ＲＯ膜のファウリングを防止でき、膜処理設備１０２の運転コストを軽減できるという優れた効果を奏する。
また、特別の動力を用いることなく、ＲＯ膜処理装置１（図６参照）から排出された濃縮水Ｗ２の圧力（残圧）を利用して微細気泡（オゾンマイクロバブル）を発生できるので、エネルギ消費の少ない高い経済性で膜処理設備１０２を運転できるという優れた効果を奏する。
【００７７】
《第４の実施形態》
図８を参照して、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３を説明する。なお、図８においては、図６に示す膜処理設備１０２と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図８に示す、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３は、例えば下水再生処理装置を構成し、原水Ｗ０は下水（下水処理水）又は工場廃液等を含んだ産業廃水である。
【００７８】
図８に示すように、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３には、最初沈殿池２５、膜分離活性汚泥法によって原水Ｗ０を生物処理する活性汚泥処理槽３４を含んで膜分離活性汚泥処理装置を構成する前処理装置１６Ｃが備わっている。
さらに、活性汚泥処理槽３４には固液分離膜３３が備わっている。
【００７９】
原水Ｗ０は、最初沈殿池２５を低流速で流れながら浮遊する固形物を沈殿させ、その後、活性汚泥処理槽３４に流れ込んで膜分離活性汚泥法によって、有機物等が生物分解処理される。そして、固液分離膜３３を通過した原水Ｗ０は、高圧ポンプ２の上流に備わる上流混合器９を経由して原水流路３５を流れ、高圧ポンプ２で５．５〜７．０ＭＰａに加圧された後にＲＯ膜処理装置１に圧送される。
そして、ＲＯ膜処理装置１に圧送された原水Ｗ０の一部はＲＯ膜を透過して被分離物質が除去され、被分離物質を含まない処理水Ｗ１が生成される。
【００８０】
一方、ＲＯ膜を透過しない原水Ｗ０は、被分離物質を含む濃縮水Ｗ２となってＲＯ膜処理装置１から排出される。
【００８１】
そして、オゾン混合器３でオゾンガスを混合し圧力調整装置４に流入した濃縮水Ｗ２には、調圧器４ｂによって内部圧力が所定の設定圧力（濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の圧力以下で反応槽５Ｃの雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上）に調整される溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解する。
このように、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３に備わる圧力調整装置４の溶解水槽４ａも第１の実施形態と同様に濃縮水Ｗ２がＲＯ膜処理装置１から排出されるときの圧力（残圧）で加圧され、濃縮水Ｗ２にオゾンガスが溶解するように構成される。
【００８２】
また、調圧器４ｂの調圧によって溶解水槽４ａから排出されたオゾンガスは、第１の実施形態と同様、原水流路３５に備わる上流混合器９で原水Ｗ０に混合される。そして、オゾンガスの酸化作用によって、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解除去するとともに原水Ｗ０に含まれる細菌を殺菌する。
【００８３】
圧力調整装置４の溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、マイクロバブル発生ノズル６で反応槽５Ｃに減圧放出されてオゾンマイクロバブルが発生する。
第４の実施形態に係る膜処理設備１０３に備わる反応槽５Ｃは、図７に示すように構成され、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって濃縮水Ｗ２から分離して水面にスカム３２として堆積する被分離物質の濁質成分は、濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｃから排出される。
なお、スカム３２を濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｃから排出する方法は、第３の実施形態に係る反応槽５Ｃからスカム３２を排出する方法と同じ方法とすればよい。
そして、濁質成分が除去された濃縮水Ｗ２は、返流水Ｗ５として返流水流路２９を流れ、前処理装置１６Ｃの最初沈殿池２５に流入（返流）する。
【００８４】
一方、図８に示す活性汚泥処理槽３４の固液分離膜３３で原水Ｗ０から分離された固形物は、汚泥となって活性汚泥処理槽３４に堆積する。この汚泥の一部は、活性汚泥として原水Ｗ０の生物処理に用いられるが、生物処理に用いられない汚泥は余剰汚泥となって、原水Ｗ０の一部からなる同伴水Ｗ４に含まれて余剰汚泥流路３１を流れ、反応槽５Ｃの第１領域５１（図７参照）に流入する。
【００８５】
反応槽５Ｃに流入した余剰汚泥の成分である有機物は、マイクロバブル発生ノズル６からの減圧放出によって発生するオゾンマイクロバブルの酸化作用で分解され、余剰汚泥に含まれる細菌は、オゾンマイクロバブルの酸化作用で殺菌される。したがって、活性汚泥処理槽３４に蓄積する余剰汚泥を反応槽５Ｃで分解して減量できる。
また、同伴水Ｗ４に含まれる被分離物質の濁質成分や分解されない余剰汚泥は、オゾンマイクロバブルの浮上分離作用によって同伴水Ｗ４と分離し、主に第２領域５２（図７参照）及び第３領域５３（図７参照）の水面にスカム３２として堆積する。そして、スカム３２は、濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｃから排出される。
【００８６】
このように、オゾンマイクロバブルの酸化力で酸化処理され、さらに、余剰汚泥及び被分離物質の濁質成分が分離した同伴水Ｗ４は、濃縮水Ｗ２とともに返流水Ｗ５となって返流水流路２９を流れて最初沈殿池２５に流入（返流）する。
【００８７】
第４の実施形態に係る膜処理設備１０３は、活性汚泥処理槽３４から反応槽５Ｃに取り込まれる余剰汚泥の同伴水Ｗ４を原水Ｗ０とともにＲＯ膜処理に利用できる。
【００８８】
なお、第３の実施形態に係る膜処理設備１０２（図６参照）と同様、反応槽５Ｃで有機物や濁質成分が除去されて浄化された返流水Ｗ５を最初沈殿池２５に返流せず、膜処理設備１０３の系外、すなわち、外部環境に排水として排出する構成であってもよい。
【００８９】
図８に示す、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３によると、オゾンマイクロバブルの酸化力によって活性汚泥処理槽３４に蓄積される余剰汚泥を分解できるので余剰汚泥を減量することができる。
また、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分を除去できる。したがって、環境への負荷を軽減できるという優れた効果を奏する。
また、上流混合器９で原水Ｗ０にオゾンガスを混合することで、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解し、細菌を殺菌できるので、ＲＯ膜のファウリングを防止できる。これにより、膜処理設備１０３の運転コストを軽減できるという優れた効果を奏する。
また、特別の動力を用いることなく、ＲＯ膜処理装置１（図８参照）から排出された濃縮水Ｗ２の圧力（残圧）を利用して微細気泡（オゾンマイクロバブル）を発生できるので、エネルギ消費の少ない高い経済性で膜処理設備１０３を運転できるという優れた効果を奏する。
【００９０】
《第５の実施形態》
図９を参照して、第５の実施形態に係る膜処理設備１０４を説明する。なお、図９においては、図６に示す膜処理設備１０２と同じ構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明は適宜省略する。
図９に示すように、第５の実施形態に係る膜処理設備１０４は、例えば海水を淡水化する淡水化装置、下水又は工場廃液等を含んだ産業廃水を処理する下水再生処理装置を構成する。そして、海水の淡水化装置を構成する場合、原水Ｗ０は海水になり、下水再生処理装置を構成する場合、原水Ｗ０は下水（下水処理水）又は産業廃水になる。
【００９１】
図９に示すように、第５の実施形態に係る膜処理設備１０４には、貯水槽３９、砂ろ過装置３６、ろ過ポンプ３８を含んで構成される前処理装置１６Ｄが備わっている。
原水Ｗ０は、貯水槽３９に一時貯水され、浮遊する固形物が沈殿除去される。そして、ろ過ポンプ３８によって砂ろ過装置３６に送水（圧送）される。
【００９２】
砂ろ過装置３６に送水された原水Ｗ０は、砂ろ過されて固形物等が除去された後、高圧ポンプ２の上流に備わる上流混合器９を経由して原水流路３５を流れ、高圧ポンプ２で５．５〜７．０ＭＰａに加圧された後にＲＯ膜処理装置１に圧送される。
そして、ＲＯ膜処理装置１に圧送された原水Ｗ０の一部はＲＯ膜を透過して被分離物質が除去され、被分離物質を含まない処理水Ｗ１が生成される。
この処理水Ｗ１は処理水流路１０を介して膜処理設備１０４から排出される。
【００９３】
一方、ＲＯ膜を透過しない原水Ｗ０は、被分離物質を含む濃縮水Ｗ２となってＲＯ膜処理装置１から排出される。
【００９４】
そして、圧力調整装置４に流入した濃縮水Ｗ２には、調圧器４ｂによって内部圧力が所定の設定圧力（濃縮水流路１１を流れる濃縮水Ｗ２の圧力以下で反応槽５Ｄの雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上）に調整される溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解する。
このように、第５の実施形態に係る膜処理設備１０４に備わる圧力調整装置４の溶解水槽４ａも第１の実施形態と同様に濃縮水Ｗ２がＲＯ膜処理装置１から排出されるときの圧力（残圧）で加圧され、濃縮水Ｗ２にオゾンガスが溶解するように構成される。
【００９５】
また、調圧器４ｂの調圧によって溶解水槽４ａから排出されたオゾンガスは、第１の実施形態と同様、原水流路３５に備わる上流混合器９で原水Ｗ０に混合される。そして、オゾンガスの酸化作用によって、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解除去するとともに原水Ｗ０に含まれる細菌を殺菌する。
【００９６】
圧力調整装置４の溶解水槽４ａでオゾンガスが溶解した濃縮水Ｗ２は、マイクロバブル発生ノズル６で反応槽５Ｄに減圧放出されてオゾンマイクロバブルが発生する。
第５の実施形態に係る膜処理設備１０４に備わる反応槽５Ｄは、図７に示す反応槽５Ｃとほぼ同じ構成であるが、余剰汚泥流路３１の替わりに洗浄排水流路（逆洗流路３７）が接続され、第１領域５１と砂ろ過装置３６（図９参照）が逆洗流路３７で接続される。
【００９７】
砂ろ過装置３６内には、原水Ｗ０を砂ろ過したときに原水Ｗ０から分離する被分離物質の濁質成分が蓄積することから、蓄積する濁質成分を除去してろ過機能を維持するために、図示しない逆洗ポンプで原水Ｗ０の流れを反転して砂ろ過装置３６を洗浄（逆洗）する。逆洗流路３７は、砂ろ過装置３６を逆洗した後の洗浄排水（逆洗排水Ｗ６）を反応槽５Ｄの第１領域５１（図７参照）に送水するための流路であり、この構成によって砂ろ過装置３６の逆洗で生じる逆洗排水Ｗ６を反応槽５Ｄに導入できる。
この逆洗排水Ｗ６には、砂ろ過装置３６で原水Ｗ０から除去されて蓄積されている有機物や被分離物質が含まれている。
【００９８】
反応槽５Ｄに流入した逆洗排水Ｗ６に含まれる有機物は、マイクロバブル発生ノズル６からの減圧放出によって発生するオゾンマイクロバブルの酸化作用によって分解される。また、濃縮水Ｗ２及び逆洗排水Ｗ６に含まれる被分離物質の濁質成分は、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって浮上分離して水面にスカム３２として堆積し、濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｄから排出される。
このように、オゾンマイクロバブルの酸化力で酸化処理され、さらに、被分離物質の濁質成分が分離されて浄化された濃縮水Ｗ２及び逆洗排水Ｗ６は、返流水Ｗ５となって返流水流路２９を流れ、前処理装置１６Ｄの貯水槽３９に流入（返流）する。
なお、スカム３２を濁質除去ホッパ２１によって反応槽５Ｄから排出する方法は、第３の実施形態に係る反応槽５Ｃ（図７参照）からスカム３２を排出する方法と同じ方法とすればよい。
【００９９】
第５の実施形態に係る膜処理設備１０４は、砂ろ過装置３６を逆洗するときの逆洗排水Ｗ６を原水Ｗ０とともにＲＯ膜処理に利用できる。
【０１００】
なお、第４の実施形態に係る膜処理設備１０３（図８参照）と同様、反応槽５Ｄで浄化された返流水Ｗ５を貯水槽３９に返流せず、膜処理設備１０４の系外、すなわち、外部環境に排水として放出する構成であってもよい。
【０１０１】
第５の実施形態に係る膜処理設備１０４（図９参照）によると、オゾンマイクロバブルの酸化力によって逆洗排水Ｗ６及び濃縮水Ｗ２に含まれる有機物を分解し、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって被分離物質の濁質成分を除去できる。
また、オゾンマイクロバブルの浮上分離効果によって濃縮水Ｗ２に含まれる被分離物質の濁質成分を除去できる。したがって、環境への負荷を軽減できるという優れた効果を奏する。また、上流混合器９（図９参照）で原水Ｗ０にオゾンガスを混合することで、原水Ｗ０に含まれる有機物を分解し、且つ、細菌を殺菌することができ、ＲＯ膜のファウリングを防止できる。これにより、膜処理設備１０４の運転コストを軽減できるという優れた効果を奏する。
また、特別の動力を用いることなく、ＲＯ膜処理装置１（図９参照）から排出された濃縮水Ｗ２が濃縮水流路１１（図９参照）を流れるときの圧力（残圧）を利用して微細気泡（オゾンマイクロバブル）を発生できるので、エネルギ消費の少ない高い経済性で膜処理設備１０４を運転できるという優れた効果を奏する。
【符号の説明】
【０１０２】
１ ＲＯ膜処理装置（膜処理装置）
２ 高圧ポンプ（ポンプ）
３ オゾン混合器（ガス混合器）
４ 圧力調整装置
４ａ 溶解水槽
４ｂ 調圧器
５Ａ〜５Ｄ 反応槽
６ マイクロバブル発生ノズル
７ オゾン発生器
９ 上流混合器
１１ 濃縮水流路
１１ａ 流量調整弁
１１ｂ アクチュエータ
１６Ａ〜１６Ｄ 前処理装置
２５ 最初沈殿池
２６ 生物反応槽嫌気槽（生物反応槽）
２７ 生物反応槽好気槽（生物反応槽）
２８ 最終沈殿池
２９ 返流水流路
３１ 余剰汚泥流路
３３ 固液分離膜
３４ 活性汚泥処理槽
３７ 逆洗流路（洗浄排水流路）
１００〜１０４ 膜処理設備
Ｗ０ 原水
Ｗ１ 処理水
Ｗ２ 濃縮水
Ｗ３ 排水
Ｗ４ 同伴水
Ｗ５ 返流水
Ｗ６ 逆洗排水（洗浄排水）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を加圧して膜処理装置へ送水するポンプと、
前記膜処理装置で前記原水から除去される被分離物質を含む濃縮水が流れる濃縮水流路と、
前記濃縮水流路に備わって前記濃縮水にガスを混合するガス混合器と、
前記ガスが溶解した後の前記濃縮水を所定の設定圧力で排出する圧力調整装置と、
前記圧力調整装置から排出された前記濃縮水を反応槽に減圧放出してマイクロバブルを発生するマイクロバブル発生ノズルと、を備えて構成され、
前記反応槽内で、前記マイクロバブルによって前記濃縮水に含まれる前記被分離物質の濁質成分を当該濃縮水から分離する膜処理設備であって、
前記圧力調整装置は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力で、前記ガスを当該濃縮水に溶解することを特徴とする膜処理設備。
【請求項２】
前記所定の設定圧力は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力以下で前記反応槽の雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の膜処理設備。
【請求項３】
前記圧力調整装置は、前記濃縮水に混合した前記ガスを当該濃縮水に溶解する溶解水槽及び前記溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持する調圧器を含んでなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の膜処理設備。
【請求項４】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記ポンプの上流に備わる上流混合器で前記原水に混合することを特徴とする請求項３に記載の膜処理設備。
【請求項５】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記反応槽に注入することを特徴とする請求項３に記載の膜処理設備。
【請求項６】
前記調圧器は、前記溶解水槽から排出される前記濃縮水の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁の弁開度を調節するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータが、前記溶解水槽の内部圧力に応じて前記流量調整弁の弁開度を調節して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持することを特徴とする請求項３に記載の膜処理設備。
【請求項７】
前記ガスはオゾンガスであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項８】
海水の淡水化装置を構成し、前記原水が海水であり、前記膜処理装置で前記原水から前記被分離物質が除去されて生成される処理水が淡水であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項９】
前処理装置で生物処理された原水を加圧して膜処理装置へ送水するポンプと、
前記膜処理装置で前記原水から除去される被分離物質を含む濃縮水が流れる濃縮水流路と、
前記濃縮水流路に備わって前記濃縮水にガスを混合するガス混合器と、
前記ガスが溶解した後の前記濃縮水を所定の設定圧力で排出する圧力調整装置と、
前記圧力調整装置から排出された前記濃縮水を反応槽に減圧放出してマイクロバブルを発生するマイクロバブル発生ノズルと、
前記原水の一部からなる同伴水が前記前処理装置で発生する余剰汚泥を含んで当該前処理装置から前記反応槽まで流れる余剰汚泥流路と、を備えて構成され、
前記反応槽内で、前記マイクロバブルによって前記濃縮水に含まれる前記被分離物質の濁質成分を当該濃縮水から分離するとともに、前記同伴水に含まれる前記被分離物質の濁質成分と前記余剰汚泥を当該同伴水から分離し、
前記濁質成分が分離した後の前記濃縮水と、前記濁質成分及び前記余剰汚泥が分離した後の前記同伴水と、を排水として前記反応槽から排出する膜処理設備であって、
前記圧力調整装置は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力で、前記ガスを当該濃縮水に溶解することを特徴とする膜処理設備。
【請求項１０】
前記反応槽と前記前処理装置を接続する返流水流路をさらに備え、
前記排水として前記反応槽から排出される前記濃縮水と前記同伴水を、前記返流水流路で前記前処理装置に返流することを特徴とする請求項９に記載の膜処理設備。
【請求項１１】
前記前処理装置は、最初沈殿池、生物反応槽、及び最終沈殿池を含んで構成され、前記余剰汚泥は、前記最終沈殿池に堆積する汚泥からなることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の膜処理設備。
【請求項１２】
前記前処理装置は、最初沈殿池、及び固液分離膜を備える活性汚泥処理槽を含んで構成される膜分離活性汚泥処理装置で、前記余剰汚泥は、前記活性汚泥処理槽に堆積する汚泥からなることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の膜処理設備。
【請求項１３】
前記所定の設定圧力は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力以下で前記反応槽の雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項１４】
前記圧力調整装置は、前記濃縮水に混合した前記ガスを当該濃縮水に溶解する溶解水槽及び前記溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持する調圧器を含んでなることを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項１５】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記ポンプの上流に備わる上流混合器で前記原水に混合することを特徴とする請求項１４に記載の膜処理設備。
【請求項１６】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記反応槽に注入することを特徴とする請求項１４に記載の膜処理設備。
【請求項１７】
前記調圧器は、前記溶解水槽から排出される前記濃縮水の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁の弁開度を調節するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータが、前記溶解水槽の内部圧力に応じて前記流量調整弁の弁開度を調節して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持することを特徴とする請求項１４に記載の膜処理設備。
【請求項１８】
前記ガスはオゾンガスであることを特徴とする請求項９乃至請求項１７のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項１９】
下水再生処理装置を構成し、前記原水が下水処理水で、前記膜処理装置で前記原水から前記被分離物質が除去されて生成される処理水が再生水であることを特徴とする請求項９乃至請求項１８のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項２０】
産業廃水の再生処理装置を構成し、前記原水が産業廃水で、前記膜処理装置で前記原水から前記被分離物質が除去されて生成される処理水が再生水であることを特徴とする請求項９乃至請求項１８のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項２１】
前処理装置で砂ろ過された原水を加圧して膜処理装置へ送水するポンプと、
前記膜処理装置で前記原水から除去される被分離物質を含む濃縮水が流れる濃縮水流路と、
前記濃縮水流路に備わって前記濃縮水にガスを混合するガス混合器と、
前記ガスが溶解した後の前記濃縮水を所定の設定圧力で排出する圧力調整装置と、
前記圧力調整装置から排出された前記濃縮水を反応槽に減圧放出してマイクロバブルを発生するマイクロバブル発生ノズルと、
前記前処理装置を前記原水の一部で洗浄した後の洗浄排水が当該前処理装置から前記反応槽まで流れる洗浄排水流路と、を備えて構成され、
前記反応槽内で、前記マイクロバブルによって前記濃縮水に含まれる前記被分離物質の濁質成分を当該濃縮水から分離するとともに、前記洗浄排水に含まれる前記被分離物質の濁質成分を当該洗浄排水から分離し、
前記濁質成分が分離した後の前記濃縮水と前記洗浄排水を排水として前記反応槽から排出する膜処理設備であって、
前記圧力調整装置は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力で、前記ガスを当該濃縮水に溶解することを特徴とする膜処理設備。
【請求項２２】
前記反応槽と前記前処理装置を接続する返流水流路をさらに備え、
前記排水として前記反応槽から排出される前記濃縮水と前記洗浄排水を、前記返流水流路で前記前処理装置に返流することを特徴とする請求項２１に記載の膜処理設備。
【請求項２３】
前記所定の設定圧力は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力以下で前記反応槽の雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の膜処理設備。
【請求項２４】
前記圧力調整装置は、前記濃縮水に混合した前記ガスを当該濃縮水に溶解する溶解水槽及び前記溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持する調圧器を含んでなることを特徴とする請求項２１乃至請求項２３のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項２５】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記ポンプの上流に備わる上流混合器で前記原水に混合することを特徴とする請求項２４に記載の膜処理設備。
【請求項２６】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記反応槽に注入することを特徴とする請求項２４に記載の膜処理設備。
【請求項２７】
前記調圧器は、前記溶解水槽から排出される前記濃縮水の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁の弁開度を調節するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータが、前記溶解水槽の内部圧力に応じて前記流量調整弁の弁開度を調節して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持することを特徴とする請求項２４に記載の膜処理設備。
【請求項２８】
前記ガスはオゾンガスであることを特徴とする請求項２１乃至請求項２７のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項２９】
下水再生処理装置を構成し、前記原水が下水処理水で、前記膜処理装置で前記原水から前記被分離物質が除去されて生成される処理水が再生水であることを特徴とする請求項２１乃至請求項２８のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項１】
原水を加圧して膜処理装置へ送水するポンプと、
前記膜処理装置で前記原水から除去される被分離物質を含む濃縮水が流れる濃縮水流路と、
前記濃縮水流路に備わって前記濃縮水にガスを混合するガス混合器と、
前記ガスが溶解した後の前記濃縮水を所定の設定圧力で排出する圧力調整装置と、
前記圧力調整装置から排出された前記濃縮水を反応槽に減圧放出してマイクロバブルを発生するマイクロバブル発生ノズルと、を備えて構成され、
前記反応槽内で、前記マイクロバブルによって前記濃縮水に含まれる前記被分離物質の濁質成分を当該濃縮水から分離する膜処理設備であって、
前記圧力調整装置は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力で、前記ガスを当該濃縮水に溶解することを特徴とする膜処理設備。
【請求項２】
前記所定の設定圧力は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力以下で前記反応槽の雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１に記載の膜処理設備。
【請求項３】
前記圧力調整装置は、前記濃縮水に混合した前記ガスを当該濃縮水に溶解する溶解水槽及び前記溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持する調圧器を含んでなることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の膜処理設備。
【請求項４】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記ポンプの上流に備わる上流混合器で前記原水に混合することを特徴とする請求項３に記載の膜処理設備。
【請求項５】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記反応槽に注入することを特徴とする請求項３に記載の膜処理設備。
【請求項６】
前記調圧器は、前記溶解水槽から排出される前記濃縮水の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁の弁開度を調節するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータが、前記溶解水槽の内部圧力に応じて前記流量調整弁の弁開度を調節して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持することを特徴とする請求項３に記載の膜処理設備。
【請求項７】
前記ガスはオゾンガスであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項８】
海水の淡水化装置を構成し、前記原水が海水であり、前記膜処理装置で前記原水から前記被分離物質が除去されて生成される処理水が淡水であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項９】
前処理装置で生物処理された原水を加圧して膜処理装置へ送水するポンプと、
前記膜処理装置で前記原水から除去される被分離物質を含む濃縮水が流れる濃縮水流路と、
前記濃縮水流路に備わって前記濃縮水にガスを混合するガス混合器と、
前記ガスが溶解した後の前記濃縮水を所定の設定圧力で排出する圧力調整装置と、
前記圧力調整装置から排出された前記濃縮水を反応槽に減圧放出してマイクロバブルを発生するマイクロバブル発生ノズルと、
前記原水の一部からなる同伴水が前記前処理装置で発生する余剰汚泥を含んで当該前処理装置から前記反応槽まで流れる余剰汚泥流路と、を備えて構成され、
前記反応槽内で、前記マイクロバブルによって前記濃縮水に含まれる前記被分離物質の濁質成分を当該濃縮水から分離するとともに、前記同伴水に含まれる前記被分離物質の濁質成分と前記余剰汚泥を当該同伴水から分離し、
前記濁質成分が分離した後の前記濃縮水と、前記濁質成分及び前記余剰汚泥が分離した後の前記同伴水と、を排水として前記反応槽から排出する膜処理設備であって、
前記圧力調整装置は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力で、前記ガスを当該濃縮水に溶解することを特徴とする膜処理設備。
【請求項１０】
前記反応槽と前記前処理装置を接続する返流水流路をさらに備え、
前記排水として前記反応槽から排出される前記濃縮水と前記同伴水を、前記返流水流路で前記前処理装置に返流することを特徴とする請求項９に記載の膜処理設備。
【請求項１１】
前記前処理装置は、最初沈殿池、生物反応槽、及び最終沈殿池を含んで構成され、前記余剰汚泥は、前記最終沈殿池に堆積する汚泥からなることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の膜処理設備。
【請求項１２】
前記前処理装置は、最初沈殿池、及び固液分離膜を備える活性汚泥処理槽を含んで構成される膜分離活性汚泥処理装置で、前記余剰汚泥は、前記活性汚泥処理槽に堆積する汚泥からなることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の膜処理設備。
【請求項１３】
前記所定の設定圧力は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力以下で前記反応槽の雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項１４】
前記圧力調整装置は、前記濃縮水に混合した前記ガスを当該濃縮水に溶解する溶解水槽及び前記溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持する調圧器を含んでなることを特徴とする請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項１５】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記ポンプの上流に備わる上流混合器で前記原水に混合することを特徴とする請求項１４に記載の膜処理設備。
【請求項１６】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記反応槽に注入することを特徴とする請求項１４に記載の膜処理設備。
【請求項１７】
前記調圧器は、前記溶解水槽から排出される前記濃縮水の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁の弁開度を調節するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータが、前記溶解水槽の内部圧力に応じて前記流量調整弁の弁開度を調節して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持することを特徴とする請求項１４に記載の膜処理設備。
【請求項１８】
前記ガスはオゾンガスであることを特徴とする請求項９乃至請求項１７のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項１９】
下水再生処理装置を構成し、前記原水が下水処理水で、前記膜処理装置で前記原水から前記被分離物質が除去されて生成される処理水が再生水であることを特徴とする請求項９乃至請求項１８のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項２０】
産業廃水の再生処理装置を構成し、前記原水が産業廃水で、前記膜処理装置で前記原水から前記被分離物質が除去されて生成される処理水が再生水であることを特徴とする請求項９乃至請求項１８のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項２１】
前処理装置で砂ろ過された原水を加圧して膜処理装置へ送水するポンプと、
前記膜処理装置で前記原水から除去される被分離物質を含む濃縮水が流れる濃縮水流路と、
前記濃縮水流路に備わって前記濃縮水にガスを混合するガス混合器と、
前記ガスが溶解した後の前記濃縮水を所定の設定圧力で排出する圧力調整装置と、
前記圧力調整装置から排出された前記濃縮水を反応槽に減圧放出してマイクロバブルを発生するマイクロバブル発生ノズルと、
前記前処理装置を前記原水の一部で洗浄した後の洗浄排水が当該前処理装置から前記反応槽まで流れる洗浄排水流路と、を備えて構成され、
前記反応槽内で、前記マイクロバブルによって前記濃縮水に含まれる前記被分離物質の濁質成分を当該濃縮水から分離するとともに、前記洗浄排水に含まれる前記被分離物質の濁質成分を当該洗浄排水から分離し、
前記濁質成分が分離した後の前記濃縮水と前記洗浄排水を排水として前記反応槽から排出する膜処理設備であって、
前記圧力調整装置は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力で、前記ガスを当該濃縮水に溶解することを特徴とする膜処理設備。
【請求項２２】
前記反応槽と前記前処理装置を接続する返流水流路をさらに備え、
前記排水として前記反応槽から排出される前記濃縮水と前記洗浄排水を、前記返流水流路で前記前処理装置に返流することを特徴とする請求項２１に記載の膜処理設備。
【請求項２３】
前記所定の設定圧力は、前記濃縮水流路を流れる前記濃縮水の圧力以下で前記反応槽の雰囲気圧力以上、且つ、０．１５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の膜処理設備。
【請求項２４】
前記圧力調整装置は、前記濃縮水に混合した前記ガスを当該濃縮水に溶解する溶解水槽及び前記溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持する調圧器を含んでなることを特徴とする請求項２１乃至請求項２３のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項２５】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記ポンプの上流に備わる上流混合器で前記原水に混合することを特徴とする請求項２４に記載の膜処理設備。
【請求項２６】
前記調圧器は、前記濃縮水に溶解しないで残存する前記ガスを前記溶解水槽から排出して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持し、
前記溶解水槽から排出された前記ガスを、前記反応槽に注入することを特徴とする請求項２４に記載の膜処理設備。
【請求項２７】
前記調圧器は、前記溶解水槽から排出される前記濃縮水の流量を調整する流量調整弁と、前記流量調整弁の弁開度を調節するアクチュエータを備え、
前記アクチュエータが、前記溶解水槽の内部圧力に応じて前記流量調整弁の弁開度を調節して当該溶解水槽の内部圧力を前記所定の設定圧力に維持することを特徴とする請求項２４に記載の膜処理設備。
【請求項２８】
前記ガスはオゾンガスであることを特徴とする請求項２１乃至請求項２７のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【請求項２９】
下水再生処理装置を構成し、前記原水が下水処理水で、前記膜処理装置で前記原水から前記被分離物質が除去されて生成される処理水が再生水であることを特徴とする請求項２１乃至請求項２８のいずれか１項に記載の膜処理設備。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−７２９３９（Ｐ２０１１−７２９３９Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２２８２６５（Ｐ２００９−２２８２６５）
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【特許番号】特許第４６４９５２９号（Ｐ４６４９５２９）
【特許公報発行日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３０日（２００９．９．３０）
【特許番号】特許第４６４９５２９号（Ｐ４６４９５２９）
【特許公報発行日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]