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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022180260
(43)【公開日】2022-12-06
(54)【発明の名称】処理システム、監視セル及び処理システムの監視方法
(51)【国際特許分類】
C02F 1/44 20060101AFI20221129BHJP
B01D 65/10 20060101ALI20221129BHJP
C02F 3/28 20060101ALI20221129BHJP
【ＦＩ】
C02F1/44 C
B01D65/10
C02F1/44 A
C02F3/28 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021087275
(22)【出願日】2021-05-24
(71)【出願人】
【識別番号】507036050
【氏名又は名称】住友重機械エンバイロメント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002826
【氏名又は名称】弁理士法人雄渾
(72)【発明者】
【氏名】野口 真人
(72)【発明者】
【氏名】中野 淳
【テーマコード（参考）】
4D006
4D040
【Ｆターム（参考）】
4D006GA06
4D006GA07
4D006HA01
4D006HA26
4D006HA41
4D006HA61
4D006HA93
4D006JA51A
4D006JA51Z
4D006JA53Z
4D006JA57Z
4D006JA59Z
4D006JA63Z
4D006KA01
4D006KA16
4D006KA53
4D006KA54
4D006KA56
4D006KA67
4D006KB24
4D006KC03
4D006KC16
4D006KE02Q
4D006KE30P
4D006LA10
4D006MA01
4D006MA02
4D006MA03
4D006PA01
4D006PB08
4D040AA24
4D040AA42
4D040AA53
4D040AA55
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、メタン発酵槽及び膜モジュールを備える膜分離メタン発酵処理において、処理環境下における膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能な処理システム、監視セル及び処理システムの監視方法を提供することである。
【解決手段】上記課題を解決するために、メタン発酵槽と膜モジュールとを備える処理システムに対し、膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備え、膜エレメントの状態を透過液側から監視する監視セルを設ける。
これによれば、膜モジュールと監視用膜を同じ処理環境下に置き、処理環境下における膜モジュールの監視を、監視用膜に対する監視に置き換えることが可能となる。また、監視用膜の透過液側から監視を行うことで、外乱の影響を少なくし、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能となる。
【選択図】図２
【解決手段】上記課題を解決するために、メタン発酵槽と膜モジュールとを備える処理システムに対し、膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備え、膜エレメントの状態を透過液側から監視する監視セルを設ける。
これによれば、膜モジュールと監視用膜を同じ処理環境下に置き、処理環境下における膜モジュールの監視を、監視用膜に対する監視に置き換えることが可能となる。また、監視用膜の透過液側から監視を行うことで、外乱の影響を少なくし、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能となる。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
有機物質を含有する処理対象物の処理を行う処理システムであって、
前記処理対象物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽で生じた処理液を膜分離し、濃縮液と透過液を得る膜モジュールと、
前記膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備え、前記膜エレメントの状態を透過液側から監視する監視セルと、を備えることを特徴とする、処理システム。
前記処理対象物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽で生じた処理液を膜分離し、濃縮液と透過液を得る膜モジュールと、
前記膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備え、前記膜エレメントの状態を透過液側から監視する監視セルと、を備えることを特徴とする、処理システム。
【請求項2】
前記監視セルは、前記膜エレメントの表面の色の変化を監視する監視手段を備えることを特徴とする、請求項１に記載の処理システム。
【請求項3】
前記監視セルは、前記監視セル内の透過液を排出する透過液排出部を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載の処理システム。
【請求項4】
有機物質を含有する処理対象物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽で生じた処理液を膜分離し、濃縮液と透過液を得る膜モジュールと、を備える処理システムに対して設けられる監視セルであって、
前記処理システムにおける前記膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備え、
前記膜エレメントの状態を透過液側から監視することを特徴とする、監視セル。
前記メタン発酵槽で生じた処理液を膜分離し、濃縮液と透過液を得る膜モジュールと、を備える処理システムに対して設けられる監視セルであって、
前記処理システムにおける前記膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備え、
前記膜エレメントの状態を透過液側から監視することを特徴とする、監視セル。
【請求項5】
有機物質を含有する処理対象物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、
前記メタン発酵槽で生じた処理液を膜分離し、濃縮液と透過液を得る膜モジュールと、を備える処理システムの監視方法であって、
前記処理システムにおける前記膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備えた監視セルを設け、
前記監視セルを介して、前記膜エレメントの状態を透過液側から監視する監視工程を含むことを特徴とする、処理システムの監視方法。
前記メタン発酵槽で生じた処理液を膜分離し、濃縮液と透過液を得る膜モジュールと、を備える処理システムの監視方法であって、
前記処理システムにおける前記膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備えた監視セルを設け、
前記監視セルを介して、前記膜エレメントの状態を透過液側から監視する監視工程を含むことを特徴とする、処理システムの監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、有機物質を含有する処理対象物の処理に係る処理システム、及び、この処理システムに設けられる監視セルに関するものである。更に詳しくは、本発明は、メタン発酵処理と膜分離処理を組み合わせた膜分離メタン発酵処理に関する処理システム、及び、この処理システムに設けられる監視セルに関するものである。
また、本発明は、有機物質を含有する処理対象物の処理に係る処理システムの監視方法に関するものである。更に詳しくは、本発明は、メタン発酵処理と膜分離処理を組み合わせた膜分離メタン発酵処理に関する処理システムの監視方法に関するものである。
また、本発明は、有機物質を含有する処理対象物の処理に係る処理システムの監視方法に関するものである。更に詳しくは、本発明は、メタン発酵処理と膜分離処理を組み合わせた膜分離メタン発酵処理に関する処理システムの監視方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
有機性廃液や有機性廃棄物等、有機物質を含有する処理対象物を処理する技術としては、嫌気性微生物を用いた生物処理が広く行われている。特に、メタン発酵処理は、処理対象物の減量とともに、発生するメタンをエネルギーとして利用できることから有用性の高い技術として注目されている。
【0003】
また、生物処理（メタン発酵処理）後の処理液に含まれる嫌気性微生物を、処理液中から分離、回収する固液分離を行い、嫌気性微生物を多く含む固体分（濃縮液）を再度生物処理に供することも行われている。生物処理後の処理液に対する固液分離処理としては、遠心分離装置による遠心分離、沈殿槽による沈降分離、脱水装置による脱水のほか、膜による膜分離（膜濾過）が知られており、特に、膜分離とメタン発酵処理の組み合わせ（膜分離メタン発酵処理）は広く知られている。
【0004】
例えば、特許文献１には、メタン発酵槽と、メタン発酵槽の被処理液から濾液を分離する膜ろ過槽を備えた膜分離メタン発酵処理装置が記載されており、ろ過膜の目詰まりの抑制のための手段として、膜ろ過槽に供給される被処理液をメタン発酵槽の設定温度よりも高い温度に加温する加温手段や膜ろ過槽に設けられたろ過膜の洗浄手段を備えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１６－２０３１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
膜分離メタン発酵処理は、特許文献１にも記載されるように、メタン発酵処理後の処理液を膜分離に供するものである。そのため、メタン発酵処理に基づく固体分（メタン発酵汚泥）が膜表面や膜内部に付着して、膜分離における閉塞（ろ過膜の目詰まり）が生じ、膜分離における処理効率の低下が問題となる。
【0007】
特許文献１には、膜分離における閉塞が生じることを抑制するための手段が記載されているが、処理を継続していく上で、膜分離の閉塞自体を完全に抑制することは困難である。
また、膜分離メタン発酵処理では、メタン発酵処理を経た処理液が膜分離する対象となる。このため、膜分離する対象である処理液に含まれる固体分の性質や量は、常に均一となるものではない。
また、膜分離メタン発酵処理では、メタン発酵処理を経た処理液が膜分離する対象となる。このため、膜分離する対象である処理液に含まれる固体分の性質や量は、常に均一となるものではない。
【0008】
このことから、膜分離メタン発酵処理における処理システムでは、膜モジュールの閉塞状態について、膜分離処理に供した時間のみで的確に判断することは困難である。このため、膜モジュールに対する洗浄や膜交換を定期的に行うことでは、膜モジュールの閉塞状態を適切に反映した作業とはならず、本来不要であったメンテナンスを行うことにつながってしまう。
また、膜分離メタン発酵処理における処理システムでは、膜モジュールに付着した固体分についてもその性質が均一とは限らない。このため、膜モジュールに対するメンテナンスにおいて、膜交換あるいは洗浄のどちらを行うべきか、また洗浄に係る作業内容はどのようなものにするべきか等、どのようなメンテナンスが適切であるかについての判断を行うことも困難である。
また、膜分離メタン発酵処理における処理システムでは、膜モジュールに付着した固体分についてもその性質が均一とは限らない。このため、膜モジュールに対するメンテナンスにおいて、膜交換あるいは洗浄のどちらを行うべきか、また洗浄に係る作業内容はどのようなものにするべきか等、どのようなメンテナンスが適切であるかについての判断を行うことも困難である。
【0009】
したがって、膜分離メタン発酵処理においては、膜分離に用いる膜モジュールに対するメンテナンス作業の頻度や内容を適切に決定するために、処理環境下における膜モジュールの状態（実態）を的確に把握することが求められる。また、このとき、膜モジュールによる膜分離処理への影響を及ぼさない形で、膜モジュールの状態を把握することが望ましい。
【0010】
本発明の課題は、有機物質を含有する処理対象物の処理として、メタン発酵槽によるメタン発酵処理及び膜モジュールによる膜分離を行う処理システムにおいて、処理環境下における膜モジュールの状態について、膜分離処理への影響を与えない形での監視を可能とするとともに、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能な処理システム、及び、処理システムに設けられる監視セル、並びに、処理システムの監視方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、メタン発酵処理と膜分離を行う処理システムに、膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備え、かつ膜エレメントの透過側から監視を行う監視セルを設けることで、処理環境下における膜モジュールの状態について、膜分離処理への影響を与えない形での監視を可能とするとともに、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能となることを見出して本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の処理システム、及び、この処理システムに設けられる監視セル、並びに、この処理システムに係る処理システムの監視方法である。
すなわち、本発明は、以下の処理システム、及び、この処理システムに設けられる監視セル、並びに、この処理システムに係る処理システムの監視方法である。
【0012】
上記課題を解決するための本発明の処理システムは、有機物質を含有する処理対象物の処理を行う処理システムであって、処理対象物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、メタン発酵槽で生じた処理液を膜分離し、濃縮液と透過液を得る膜モジュールと、膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備え、膜エレメントの状態を透過液側から監視する監視セルと、を備えることを特徴とする。
この処理システムによれば、メタン発酵処理と膜分離を行う処理システムにおいて、膜分離処理に供する膜モジュールとは別に、監視用膜（膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメント）を備える監視セルを設けることで、膜モジュールと監視用膜が同じ処理環境下に置かれた状態とすることができる。これにより、監視用膜に対する監視が、処理環境下における膜モジュールの監視に相当することになるため、膜モジュール自体を直接監視する必要がなくなる。したがって、膜モジュールによる膜分離処理への影響を与えない形での監視が可能となる。
また、監視用膜の透過液側から監視を行うことで、本来、処理液中の固体分と直接接触しない環境下にある膜表面が監視対象となる。これにより、固体分の付着や堆積等の影響を受けることなく、膜の閉塞や劣化に起因する膜表面の変化を捉えることができる。したがって、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能となる。
この処理システムによれば、メタン発酵処理と膜分離を行う処理システムにおいて、膜分離処理に供する膜モジュールとは別に、監視用膜（膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメント）を備える監視セルを設けることで、膜モジュールと監視用膜が同じ処理環境下に置かれた状態とすることができる。これにより、監視用膜に対する監視が、処理環境下における膜モジュールの監視に相当することになるため、膜モジュール自体を直接監視する必要がなくなる。したがって、膜モジュールによる膜分離処理への影響を与えない形での監視が可能となる。
また、監視用膜の透過液側から監視を行うことで、本来、処理液中の固体分と直接接触しない環境下にある膜表面が監視対象となる。これにより、固体分の付着や堆積等の影響を受けることなく、膜の閉塞や劣化に起因する膜表面の変化を捉えることができる。したがって、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能となる。
【0013】
また、本発明の処理システムの一実施態様としては、監視セルは、膜エレメントの表面の色の変化を監視する監視手段を備えるという特徴を有する。
膜分離メタン発酵処理において、メタン発酵槽で生じた処理液中には微細な固体分（メタン発酵汚泥）が含まれており、この固体分は一般的に有色である。このため、膜の閉塞や劣化に伴い、有色の固体分が膜内部に入り込むことで、透過液側の膜表面の色が変化してくることになる。
したがって、この特徴のように、監視用膜としての膜エレメントの表面の色の変化を監視する監視手段を設けることで、膜エレメントの状態を簡便かつ高精度で把握することが可能となる。
膜分離メタン発酵処理において、メタン発酵槽で生じた処理液中には微細な固体分（メタン発酵汚泥）が含まれており、この固体分は一般的に有色である。このため、膜の閉塞や劣化に伴い、有色の固体分が膜内部に入り込むことで、透過液側の膜表面の色が変化してくることになる。
したがって、この特徴のように、監視用膜としての膜エレメントの表面の色の変化を監視する監視手段を設けることで、膜エレメントの状態を簡便かつ高精度で把握することが可能となる。
【0014】
また、本発明の処理システムの一実施態様としては、監視セルは、監視セル内の透過液を排出する透過液排出部を備えるという特徴を有する。
この特徴によれば、透過液が着色している場合等、透過液自体が監視における外乱となる場合において、監視セル内の透過液を排出し、外乱による影響を抑制した状態で、監視用膜としての膜エレメントを監視することが可能となる。これにより、膜エレメントの状態を簡便かつ高精度で把握することが可能となる。
この特徴によれば、透過液が着色している場合等、透過液自体が監視における外乱となる場合において、監視セル内の透過液を排出し、外乱による影響を抑制した状態で、監視用膜としての膜エレメントを監視することが可能となる。これにより、膜エレメントの状態を簡便かつ高精度で把握することが可能となる。
【0015】
上記課題を解決するための本発明の監視セルは、有機物質を含有する処理対象物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、メタン発酵槽で生じた処理液を膜分離し、濃縮液と透過液を得る膜モジュールと、を備える処理システムに対して設けられる監視セルであって、処理システムにおける膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備え、膜エレメントの状態を透過液側から監視することを特徴とする。
この監視セルによれば、メタン発酵処理と膜分離を行う処理システムに対し、膜分離処理に供する膜モジュールとは別に、膜モジュールと同じ処理環境下に置かれた状態の監視用膜（膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメント）を設けることができる。これにより、監視用膜に対する監視が、処理環境下における膜モジュールの監視に相当することになるため、膜モジュール自体を直接監視する必要がなくなる。したがって、膜モジュールによる膜分離処理への影響を与えない形での監視が可能となる。
また、監視用膜の透過液側から監視を行うことで、本来、処理液中の固体分と直接接触しない環境下にある膜表面が監視対象となる。これにより、固体分の付着や堆積等の影響を受けることなく、膜の閉塞や劣化に起因する膜表面の変化を捉えることができる。したがって、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能となる。
この監視セルによれば、メタン発酵処理と膜分離を行う処理システムに対し、膜分離処理に供する膜モジュールとは別に、膜モジュールと同じ処理環境下に置かれた状態の監視用膜（膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメント）を設けることができる。これにより、監視用膜に対する監視が、処理環境下における膜モジュールの監視に相当することになるため、膜モジュール自体を直接監視する必要がなくなる。したがって、膜モジュールによる膜分離処理への影響を与えない形での監視が可能となる。
また、監視用膜の透過液側から監視を行うことで、本来、処理液中の固体分と直接接触しない環境下にある膜表面が監視対象となる。これにより、固体分の付着や堆積等の影響を受けることなく、膜の閉塞や劣化に起因する膜表面の変化を捉えることができる。したがって、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能となる。
【0016】
上記課題を解決するための本発明の処理システムの監視方法は、有機物質を含有する処理対象物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、メタン発酵槽で生じた処理液を膜分離し、濃縮液と透過液を得る膜モジュールと、を備える処理システムの監視方法であって、処理システムにおける前記膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメントを備えた監視セルを設け、監視セルを介して、膜エレメントの状態を透過液側から監視する監視工程を含むことを特徴とする。
この処理システムの監視方法によれば、メタン発酵処理と膜分離を行う処理システムにおいて、膜分離処理に供する膜モジュールとは別に、監視用膜（膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメント）を備える監視セルを設けることで、膜モジュールと監視用膜が同じ処理環境下に置かれた状態とすることができる。これにより、監視用膜に対する監視が、処理環境下における膜モジュールの監視に相当することになるため、膜モジュール自体を直接監視する必要がなくなる。したがって、膜モジュールによる膜分離処理への影響を与えない形での監視が可能となる。
また、監視用膜の透過液側から監視を行うことで、本来、処理液中の固体分と直接接触しない環境下にある膜表面が監視対象となる。これにより、固体分の付着や堆積等の影響を受けることなく、膜の閉塞や劣化に起因する膜表面の変化を捉えることができる。したがって、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能となる。
この処理システムの監視方法によれば、メタン発酵処理と膜分離を行う処理システムにおいて、膜分離処理に供する膜モジュールとは別に、監視用膜（膜モジュールを形成する膜エレメントと同性能の膜エレメント）を備える監視セルを設けることで、膜モジュールと監視用膜が同じ処理環境下に置かれた状態とすることができる。これにより、監視用膜に対する監視が、処理環境下における膜モジュールの監視に相当することになるため、膜モジュール自体を直接監視する必要がなくなる。したがって、膜モジュールによる膜分離処理への影響を与えない形での監視が可能となる。
また、監視用膜の透過液側から監視を行うことで、本来、処理液中の固体分と直接接触しない環境下にある膜表面が監視対象となる。これにより、固体分の付着や堆積等の影響を受けることなく、膜の閉塞や劣化に起因する膜表面の変化を捉えることができる。したがって、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能となる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、有機物質を含有する処理対象物の処理として、メタン発酵槽によるメタン発酵処理及び膜モジュールによる膜分離を行う処理システムにおいて、処理環境下における膜モジュールの状態について、膜分離処理への影響を与えない形での監視を可能とするとともに、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することが可能な処理システム、及び、処理システムに設けられる監視セル、並びに、処理システムの監視方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の第１の実施態様に係る処理システムの構造を示す概略説明図である。
【図2】本発明の第１の実施態様に係る処理システムにおける監視セルの構造を示す概略説明図である。
【図3】本発明の第２の実施態様に係る処理システムにおける監視セルの構造を示す概略説明図である。
【図4】本発明の第２の実施態様に係る処理システムにおける監視セルの別態様を示す概略説明図である。
【図5】本発明の第３の実施態様に係る処理システムにおける監視セルの構造を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
本発明の処理システムは、有機物質を含有する処理対象物の処理を行う処理システムであり、特にメタン発酵処理と膜分離処理を組み合わせた膜分離メタン発酵処理に関する処理システムである。
そして、本発明の処理システムは、膜分離処理に用いる膜モジュールの状態について、処理環境下、かつ膜分離処理への影響を与えない形での監視を行い、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することができるものである。
そして、本発明の処理システムは、膜分離処理に用いる膜モジュールの状態について、処理環境下、かつ膜分離処理への影響を与えない形での監視を行い、膜モジュールの状態を簡便かつ的確に把握することができるものである。
【0020】
また、本発明の監視セル及び処理システムの監視方法は、本発明の処理システムにおける膜モジュールの監視に関するものである。
【0021】
本発明における処理対象物としては、例えば、生ごみ、食品廃棄物、草木、汚泥等の固体分を含む有機性排水のほか、家畜糞尿、余剰汚泥などの有機性廃液や有機性廃棄物が挙げられる。なお、本発明における処理対象物はこれに限定されるものではなく、嫌気性下でメタン発酵処理が可能な有機物質を含むものであれば、本発明の処理対象物となる。
【0022】
以下、図面を参照しつつ、本発明に係る処理システム、監視セル及び処理システムの監視方法に係る実施態様を詳細に説明する。また、本発明に係る処理システムの監視方法の説明については、本発明に係る処理システム及び監視セルの構成及び動作に係る説明に置き換えるものとする。
なお、実施態様に記載する処理システム及び監視セルについては、本発明に係る処理システム及び監視セルを説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。また、本実施態様の処理システムの監視方法は、以下の処理システムに係る監視方法を説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。
なお、実施態様に記載する処理システム及び監視セルについては、本発明に係る処理システム及び監視セルを説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。また、本実施態様の処理システムの監視方法は、以下の処理システムに係る監視方法を説明するために例示したに過ぎず、これに限定されるものではない。
【0023】
〔第１の実施態様〕
［処理システム］
図１は、本発明の第１の実施態様における処理システムの構造を示す概略説明図である。また、図２は、本実施態様の処理システムにおける監視セルの構造に係る概略説明図である。なお、図２は、図１における監視セル近傍の拡大図であり、メタン発酵槽１や、膜モジュール２ａ及び２ｂに係る構造は図示を省略している。
［処理システム］
図１は、本発明の第１の実施態様における処理システムの構造を示す概略説明図である。また、図２は、本実施態様の処理システムにおける監視セルの構造に係る概略説明図である。なお、図２は、図１における監視セル近傍の拡大図であり、メタン発酵槽１や、膜モジュール２ａ及び２ｂに係る構造は図示を省略している。
【0024】
本発明の第１の実施態様に係る処理システム１００Ａは、処理対象物Ｓに対し、メタン発酵処理及び膜分離処理を行うものであり、図１に示すように、ラインＬ１を介して供給される処理対象物Ｓをメタン発酵処理するメタン発酵槽１と、メタン発酵槽１で生じた処理液Ｗを膜分離し、濃縮液Ｆ１と透過液Ｆ２を得る膜モジュール２と、処理液Ｗを膜モジュール２に送液し、かつ濃縮液Ｆ１をメタン発酵槽１に返送する循環ポンプ３と、を備えている。
また、本実施態様に係る処理システム１００Ａは、図１及び図２に示すように、監視セル４Ａを備えている。なお、後述するように、監視セル４Ａは、膜モジュール２を形成する膜エレメントと同性能の膜エレメント４０を備えるものである。
また、本実施態様に係る処理システム１００Ａは、図１及び図２に示すように、監視セル４Ａを備えている。なお、後述するように、監視セル４Ａは、膜モジュール２を形成する膜エレメントと同性能の膜エレメント４０を備えるものである。
【0025】
なお、本実施態様に係る処理システム１００Ａは、図１に示した構成以外の設備を設けるものとしてもよい。例えば、メタン発酵槽１の前段に、処理対象物Ｓの濃縮を行う濃縮槽、処理対象物Ｓの可溶化を行う可溶化槽、メタン発酵槽１に供給する処理対象物Ｓの供給量を調整するための調整槽などを設けるものとしてもよい。また、膜モジュール２の後段に、透過液Ｆ２の処理を行う水処理設備を設けるものとしてもよい。また、メタン発酵槽１から発生するバイオガス（メタンガス）を、ラインＬ２を介して回収し、このバイオガスを利用するための脱硫装置及びガス貯留タンクを含むバイオガス利用設備を設けるものとしてもよい。
【0026】
図１に基づき、本実施態様における処理システム１００Ａによる処理対象物の処理について、概要を説明する。
まず、ラインＬ１を介して、処理対象物Ｓがメタン発酵槽１に供給される。そして、メタン発酵槽１内で処理対象物Ｓに対してメタン発酵処理が行われる。そして、メタン発酵槽１で処理された処理対象物Ｓは、処理液Ｗとなり、膜モジュール２側へ送液される。このとき、循環ポンプ３及び配管３１ａ～３１ｄ、３２ａ～３２ｃを介し、処理液Ｗは、複数の膜モジュール２を経由して膜分離され、濃縮液Ｆ１と透過液Ｆ２を得る。透過液Ｆ２は系外に排出されるが、濃縮液Ｆ１はメタン発酵槽１に返送される。
以上が、本実施態様における処理システム１００Ａにおける膜分離メタン発酵処理に係る流れとなる。
まず、ラインＬ１を介して、処理対象物Ｓがメタン発酵槽１に供給される。そして、メタン発酵槽１内で処理対象物Ｓに対してメタン発酵処理が行われる。そして、メタン発酵槽１で処理された処理対象物Ｓは、処理液Ｗとなり、膜モジュール２側へ送液される。このとき、循環ポンプ３及び配管３１ａ～３１ｄ、３２ａ～３２ｃを介し、処理液Ｗは、複数の膜モジュール２を経由して膜分離され、濃縮液Ｆ１と透過液Ｆ２を得る。透過液Ｆ２は系外に排出されるが、濃縮液Ｆ１はメタン発酵槽１に返送される。
以上が、本実施態様における処理システム１００Ａにおける膜分離メタン発酵処理に係る流れとなる。
【0027】
そして、本実施態様における処理システム１００Ａでは、膜分離に用いる膜モジュール２の状態を把握するために、監視セル４Ａを設けている。この監視セル４Ａは、図２に示すように、膜分離処理に用いる膜モジュール２を形成する膜エレメントと同性能の膜エレメント４０を備えている。また、監視セル４Ａは、図１に示すように、膜モジュール２の一つ（図１では膜モジュール２ｃ）に対し、並列して設けられている。これにより、監視セル４Ａ内の膜エレメント４０は、膜モジュール２（膜モジュール２ｃ）と同じ処理環境下に置かれた状態となる。すなわち、監視セル４Ａ内の膜エレメント４０に対する監視が、処理環境下における膜モジュール２の監視に相当することになるため、膜モジュール２自体を直接監視する必要がなくなる。したがって、膜モジュール２による膜分離処理への影響を与えない形での監視を行うことが可能となる。
【0028】
以下、本実施態様の処理システム１００Ａにおける各構成について説明する。
【0029】
（メタン発酵槽）
メタン発酵槽１は、処理対象物Ｓを嫌気性微生物（メタン菌）によりメタン発酵処理するための処理槽であり、嫌気性を維持するために密閉容器とすることが望ましく、それ以外の具体的な構造については特に限定されない。
メタン発酵槽１の構造としては、例えば、処理対象物Ｓに応じて適宜選択することが好ましい。より具体的には、液体成分を多く含む有機性排水や有機性廃液の嫌気性処理に利用される処理槽の構造や、固体成分を多く含む有機性廃棄物の嫌気性処理に利用される処理槽の構造等を適宜選択し、使用することができる。
なお、本実施態様の処理システム１００Ａは、メタン発酵槽１で生じた処理液Ｗを膜モジュール２に供給して膜分離を行うものである。このため、メタン発酵槽１でグラニュールを利用したメタン発酵処理を行うと、メタン発酵槽１で生じる処理液Ｗに、グラニュール等、粒子径の大きな固体分が混入し、メタン発酵槽１の後段に配置された膜モジュール２の閉塞を進行させてしまうおそれがある。したがって、本実施態様におけるメタン発酵槽１は、完全混合型メタン発酵槽として公知の構造からなるものを用い、メタン発酵処理を行うことが好ましい。
メタン発酵槽１は、処理対象物Ｓを嫌気性微生物（メタン菌）によりメタン発酵処理するための処理槽であり、嫌気性を維持するために密閉容器とすることが望ましく、それ以外の具体的な構造については特に限定されない。
メタン発酵槽１の構造としては、例えば、処理対象物Ｓに応じて適宜選択することが好ましい。より具体的には、液体成分を多く含む有機性排水や有機性廃液の嫌気性処理に利用される処理槽の構造や、固体成分を多く含む有機性廃棄物の嫌気性処理に利用される処理槽の構造等を適宜選択し、使用することができる。
なお、本実施態様の処理システム１００Ａは、メタン発酵槽１で生じた処理液Ｗを膜モジュール２に供給して膜分離を行うものである。このため、メタン発酵槽１でグラニュールを利用したメタン発酵処理を行うと、メタン発酵槽１で生じる処理液Ｗに、グラニュール等、粒子径の大きな固体分が混入し、メタン発酵槽１の後段に配置された膜モジュール２の閉塞を進行させてしまうおそれがある。したがって、本実施態様におけるメタン発酵槽１は、完全混合型メタン発酵槽として公知の構造からなるものを用い、メタン発酵処理を行うことが好ましい。
【0030】
本実施態様におけるメタン発酵槽１は、内部を撹拌するために撹拌手段１０を設けるものとすることが好ましい。
撹拌手段１０の具体的な構成としては、例えば、図１に示すように回転軸に設置された撹拌羽根１１ａ及び駆動部１１ｂを備える撹拌機１１のほか、メタン発酵槽１内の処理液Ｗを循環させる撹拌ポンプ及び循環用配管からなるものなどが挙げられる。
撹拌手段１０の具体的な構成としては、例えば、図１に示すように回転軸に設置された撹拌羽根１１ａ及び駆動部１１ｂを備える撹拌機１１のほか、メタン発酵槽１内の処理液Ｗを循環させる撹拌ポンプ及び循環用配管からなるものなどが挙げられる。
【0031】
メタン発酵槽１の具体的な構造については、特に限定されず、円柱形、角柱形、亀甲形、そろばん玉形、卵形などが挙げられる。なお、メタン発酵槽１の構造に係る一例としては、メタン発酵槽１の底部に傾斜を有することが好ましい。これにより、固形物残渣の回収を容易とするとともに、メタン発酵槽１底部における撹拌効率も向上する。
また、メタン発酵槽１に係るその他の構造に係る一例としては、例えば、撹拌手段１０による撹拌効率を上げるための内部構造等をさらに備えるものなどが挙げられる。
また、メタン発酵槽１に係るその他の構造に係る一例としては、例えば、撹拌手段１０による撹拌効率を上げるための内部構造等をさらに備えるものなどが挙げられる。
【0032】
本実施態様におけるメタン発酵槽１で処理された処理対象物Ｓは、処理液Ｗとして、膜モジュール２へと送液される。
【0033】
（膜モジュール）
膜モジュール２は、メタン発酵槽１で生じた処理液Ｗに対し、膜による固液分離（膜分離）を行い、濃縮液Ｆ１と透過液Ｆ２とを得るものである。
また、本実施態様における膜モジュール２の個数については特に限定されない。例えば、図１に示すように、複数個の膜モジュール２ａ、２ｂ、２ｃを直列に配置するものとし、濃縮液Ｆ１を順次膜モジュール２に供給することで、処理液Ｗ中の固体分（メタン発酵汚泥）の濃縮率を高めるものとすることが挙げられる。なお、膜モジュール２の配置（配列）についても特に限定されない。例えば、複数の膜モジュール２を並列につなぐ配列を形成するものとしてもよく、複数の膜モジュール２を直列につないだものをユニット化し、このユニットを複数並列につなぐ配列を形成するものとしてもよい。
膜モジュール２は、メタン発酵槽１で生じた処理液Ｗに対し、膜による固液分離（膜分離）を行い、濃縮液Ｆ１と透過液Ｆ２とを得るものである。
また、本実施態様における膜モジュール２の個数については特に限定されない。例えば、図１に示すように、複数個の膜モジュール２ａ、２ｂ、２ｃを直列に配置するものとし、濃縮液Ｆ１を順次膜モジュール２に供給することで、処理液Ｗ中の固体分（メタン発酵汚泥）の濃縮率を高めるものとすることが挙げられる。なお、膜モジュール２の配置（配列）についても特に限定されない。例えば、複数の膜モジュール２を並列につなぐ配列を形成するものとしてもよく、複数の膜モジュール２を直列につないだものをユニット化し、このユニットを複数並列につなぐ配列を形成するものとしてもよい。
【0034】
また、図１に示すように、濃縮液Ｆ１は、循環ポンプ３及び配管３１ａ～３１ｄを介し、メタン発酵槽１に返送される。一方、透過液Ｆ２は、配管３２ａ～３２ｃを介し、系外に排出される。なお、上述したように、系外に排出された透過液Ｆ２については、他の水処理設備により、さらに処理が行われるものとしてもよい。
【0035】
ここで、膜モジュール２に送液される処理液Ｗは、メタン発酵槽１における嫌気性微生物（メタン菌）を含んでいる。つまり、メタン発酵槽１から処理液Ｗを排出させ、膜モジュール２に送液することに伴い、嫌気性微生物（メタン菌）もメタン発酵槽１から排出されてしまう。
一方、図１に示すように、本実施態様における処理システム１００Ａでは、複数の膜モジュール２ａ、２ｂ、２ｃを備え、循環ポンプ３及び配管３１ａ～３１ｄを介し、処理液Ｗを循環させ、濃縮液Ｆ１としてメタン発酵槽１に返送することで、メタン発酵槽１から流出した嫌気性微生物（メタン菌）が、濃縮液Ｆ１として回収され、メタン発酵槽１に返送されることになる。これにより、メタン発酵槽１から嫌気性微生物が流出することを抑止し、メタン発酵槽１内の嫌気性微生物濃度を維持することが可能となる。
一方、図１に示すように、本実施態様における処理システム１００Ａでは、複数の膜モジュール２ａ、２ｂ、２ｃを備え、循環ポンプ３及び配管３１ａ～３１ｄを介し、処理液Ｗを循環させ、濃縮液Ｆ１としてメタン発酵槽１に返送することで、メタン発酵槽１から流出した嫌気性微生物（メタン菌）が、濃縮液Ｆ１として回収され、メタン発酵槽１に返送されることになる。これにより、メタン発酵槽１から嫌気性微生物が流出することを抑止し、メタン発酵槽１内の嫌気性微生物濃度を維持することが可能となる。
【0036】
膜モジュール２としては、処理液Ｗの膜分離を行い、嫌気性微生物（メタン菌）を多く含む固体分（メタン発酵汚泥）を含有する濃縮液Ｆ１と、固体分が除去された透過液Ｆ２を得ることができるものであればよい。
膜モジュール２の具体的な例としては、チューブラー型、中空糸型、スパイラル型、浸漬型平膜等が挙げられる。本実施態様における膜モジュール２としては、図１に示すように、メタン発酵槽１外に設けた槽外型と呼ばれるものを用いることが好ましい。
また、膜モジュール２としてはチューブラー型を用いることが特に好ましい。膜面線速を高めて膜面近くに乱流を起こし、可逆的ファウリングを抑制するという、いわゆるクロスフロー方式による膜分離を行うことができる。また、チューブラー型においては、処理液Ｗを通過させる流路が、中空糸型やスパイラル型と比較して大きいことが知られている。このため、送液する処理液Ｗの物性としてＳＳ濃度や粘度の高いものであっても、膜モジュール２の閉塞が生じにくいという利点を有する。
膜モジュール２の具体的な例としては、チューブラー型、中空糸型、スパイラル型、浸漬型平膜等が挙げられる。本実施態様における膜モジュール２としては、図１に示すように、メタン発酵槽１外に設けた槽外型と呼ばれるものを用いることが好ましい。
また、膜モジュール２としてはチューブラー型を用いることが特に好ましい。膜面線速を高めて膜面近くに乱流を起こし、可逆的ファウリングを抑制するという、いわゆるクロスフロー方式による膜分離を行うことができる。また、チューブラー型においては、処理液Ｗを通過させる流路が、中空糸型やスパイラル型と比較して大きいことが知られている。このため、送液する処理液Ｗの物性としてＳＳ濃度や粘度の高いものであっても、膜モジュール２の閉塞が生じにくいという利点を有する。
【0037】
本実施態様における膜モジュール２としては、図２に示すように、チューブラー型の膜エレメント２０を複数備えるものが挙げられる。ここで、膜エレメント２０は、ＵＦ膜等の膜を支持体に一体化したものを指し、膜モジュール２は、膜エレメント２０の集合体を指すものである。
また、本実施態様における膜エレメント２０は、処理液Ｗ中の固体分（メタン発酵汚泥）のサイズを鑑み、ＵＦ膜、ＭＦ膜を備えるものとすることが好ましい。これにより、膜モジュール２として繰り返して使用することが可能となり、メンテナンス作業も容易となる。
また、本実施態様における膜エレメント２０は、処理液Ｗ中の固体分（メタン発酵汚泥）のサイズを鑑み、ＵＦ膜、ＭＦ膜を備えるものとすることが好ましい。これにより、膜モジュール２として繰り返して使用することが可能となり、メンテナンス作業も容易となる。
【0038】
なお、膜モジュール２に対しては、逆洗用のラインを別途設けるものとしてもよい（不図示）。また、逆洗における条件（使用する薬剤等）については、後述する監視セル４による監視結果を基に決定するものとしてもよい。
【0039】
（循環ポンプ）
循環ポンプ３は、メタン発酵槽１で生じた処理液Ｗを膜モジュール２に送液し、かつ、濃縮液Ｆ１をメタン発酵槽１に返送するためのものである。これにより、メタン発酵槽１から排出された処理液Ｗ中に含まれる嫌気性微生物（メタン菌）は、濃縮液Ｆ１としてメタン発酵槽１に返送されるため、メタン発酵槽１における嫌気性微生物の流出を抑制することが可能となる。
なお、図１では、循環ポンプ３は、メタン発酵槽１で生じた処理液Ｗを、配管３１ａを介して膜モジュール２（膜モジュール２ａ）に送液し、かつ、濃縮液Ｆ１を、配管３１ｂ～３１ｄを介して膜モジュール２（膜モジュール２ｂ及び２ｃ）を順次通過させ、メタン発酵槽１に返送するものを示している。
循環ポンプ３は、メタン発酵槽１で生じた処理液Ｗを膜モジュール２に送液し、かつ、濃縮液Ｆ１をメタン発酵槽１に返送するためのものである。これにより、メタン発酵槽１から排出された処理液Ｗ中に含まれる嫌気性微生物（メタン菌）は、濃縮液Ｆ１としてメタン発酵槽１に返送されるため、メタン発酵槽１における嫌気性微生物の流出を抑制することが可能となる。
なお、図１では、循環ポンプ３は、メタン発酵槽１で生じた処理液Ｗを、配管３１ａを介して膜モジュール２（膜モジュール２ａ）に送液し、かつ、濃縮液Ｆ１を、配管３１ｂ～３１ｄを介して膜モジュール２（膜モジュール２ｂ及び２ｃ）を順次通過させ、メタン発酵槽１に返送するものを示している。
【0040】
（監視セル）
監視セル４Ａは、膜モジュール２の状態を監視するためのものである。
本実施態様における監視セル４Ａは、図１及び図２に示すように、膜モジュール２を直接監視するものではなく、監視セル４Ａ内に、膜モジュール２を形成する膜エレメント２０と同性能の膜エレメント４０を備え、この膜エレメント４０の監視を行うものである。
また、図１に示すように、監視セル４Ａは、膜モジュール２（膜モジュール２ｃ）に対して並列となるように設けられており、監視セル４Ａと膜モジュール２ｃには、配管３１ｃを介し、同じ処理液Ｗ（膜モジュール２ｂからの濃縮液Ｆ１）が供給されることになる。これにより、監視セル４Ａ内に設けられた膜エレメント４０に対する監視が、処理環境下における膜モジュール２の監視に相当することになるため、膜モジュール２自体を直接監視する必要がなくなる。したがって、膜モジュール２による膜分離処理への影響を与えない形での監視が可能となる。
監視セル４Ａは、膜モジュール２の状態を監視するためのものである。
本実施態様における監視セル４Ａは、図１及び図２に示すように、膜モジュール２を直接監視するものではなく、監視セル４Ａ内に、膜モジュール２を形成する膜エレメント２０と同性能の膜エレメント４０を備え、この膜エレメント４０の監視を行うものである。
また、図１に示すように、監視セル４Ａは、膜モジュール２（膜モジュール２ｃ）に対して並列となるように設けられており、監視セル４Ａと膜モジュール２ｃには、配管３１ｃを介し、同じ処理液Ｗ（膜モジュール２ｂからの濃縮液Ｆ１）が供給されることになる。これにより、監視セル４Ａ内に設けられた膜エレメント４０に対する監視が、処理環境下における膜モジュール２の監視に相当することになるため、膜モジュール２自体を直接監視する必要がなくなる。したがって、膜モジュール２による膜分離処理への影響を与えない形での監視が可能となる。
【0041】
また、監視セル４Ａは、図２に示すように、膜エレメント４０の透過液側から監視を行うものである。これにより、本来、処理液Ｗ中の固体分と直接接触しない環境下にある膜表面を監視対象とすることができる。したがって、固体分の付着や堆積等の影響を受けることなく、膜エレメント４０の閉塞や劣化に起因する膜表面の変化を捉えることができ、併せて膜モジュール２の閉塞や劣化等に係る傾向を精度よく把握することが可能となる。
【0042】
監視セル４Ａは、膜モジュール２の状態を間接的に監視することができるように配置されるものであればよく、監視セル４Ａの配置箇所は特に限定されないが、図１及び図２に示すように、膜モジュール２が複数個の膜モジュール２ａ、２ｂ、２ｃを直列に配置するものである場合、最下流に相当する膜モジュール２ｃに対し、監視セル４Ａを並列に設けることが好ましい。これにより、処理液Ｗ中の固体分が最も多く、膜モジュール２内で最も負荷の大きい箇所における膜モジュール２ｃに係る監視を行うことができ、膜モジュール２全体が閉塞・劣化する前に、適切な対応を行うことが可能となる。また、これにより、処理システム１００Ａへの影響を少なくすることが可能となる。
【0043】
図２に基づき、監視セル４Ａ及びその近傍に係る構造の一例について詳細に説明する。
図２に示すように、監視セル４Ａ内部には、膜エレメント４０を備えており、配管３１ｃから分岐した配管４１ａを介して、処理液Ｗ（膜モジュール２ｂからの濃縮液Ｆ１）が供給され、配管４１ｂ及び４１ｃを介して濃縮液Ｆ１及び透過液Ｆ２が監視セル４Ａ外に排出される。このとき、図２に示すように、監視セル４Ａから排出された濃縮液Ｆ１及び透過液Ｆ２は、それぞれ膜モジュール２ｃによる膜分離により排出される濃縮液Ｆ１のライン（配管３１ｄ）と透過液Ｆ２のライン（配管３２ｃ）に導入されるように、配管４１ｂ及び４１ｃを接続することが挙げられるが、これに限定されるものではない。例えば、配管４１ｂをメタン発酵槽１に接続することや、配管４１ｃを直接他の水処理設備に接続することなどが挙げられる。
なお、図２に示すように、配管４１ａ～４１ｃにはそれぞれ開閉弁Ｖ１～Ｖ３を備え、監視セル４Ａを処理システム１００Ａの処理の流れから切り離すことができるようにするものとしてもよい。
図２に示すように、監視セル４Ａ内部には、膜エレメント４０を備えており、配管３１ｃから分岐した配管４１ａを介して、処理液Ｗ（膜モジュール２ｂからの濃縮液Ｆ１）が供給され、配管４１ｂ及び４１ｃを介して濃縮液Ｆ１及び透過液Ｆ２が監視セル４Ａ外に排出される。このとき、図２に示すように、監視セル４Ａから排出された濃縮液Ｆ１及び透過液Ｆ２は、それぞれ膜モジュール２ｃによる膜分離により排出される濃縮液Ｆ１のライン（配管３１ｄ）と透過液Ｆ２のライン（配管３２ｃ）に導入されるように、配管４１ｂ及び４１ｃを接続することが挙げられるが、これに限定されるものではない。例えば、配管４１ｂをメタン発酵槽１に接続することや、配管４１ｃを直接他の水処理設備に接続することなどが挙げられる。
なお、図２に示すように、配管４１ａ～４１ｃにはそれぞれ開閉弁Ｖ１～Ｖ３を備え、監視セル４Ａを処理システム１００Ａの処理の流れから切り離すことができるようにするものとしてもよい。
【0044】
監視セル４Ａにおいて、膜エレメント４０の透過液側から監視を行うための構造及び監視に係る手段については、特に限定されない。
例えば、監視セル４Ａ内に設けられる膜エレメント４０としては、膜エレメント４０表面を直接監視するために、膜エレメント４０を構成する支持体（外装チューブ）として、透明な部材からなるものとすることが挙げられる。
このとき、膜エレメント４０としては、膜モジュール２と同様、チューブラー型とし、図２に示すように、配管４１ａを介して管状の膜エレメント４０の内側に処理液Ｗが供給されて膜分離を行い、膜エレメント４０の内側から濃縮液Ｆ１が排出され、膜エレメント４０の外側に透過液Ｆ２が排出される構造とすることが好ましい。これにより、膜エレメント４０の透過液側から容易に監視を行うことが可能となる。
また、膜エレメント４０を配置する監視セル４Ａ自体も透明な部材とし、監視セル４Ａの外側からの監視を可能とする構造とすることが挙げられる。
例えば、監視セル４Ａ内に設けられる膜エレメント４０としては、膜エレメント４０表面を直接監視するために、膜エレメント４０を構成する支持体（外装チューブ）として、透明な部材からなるものとすることが挙げられる。
このとき、膜エレメント４０としては、膜モジュール２と同様、チューブラー型とし、図２に示すように、配管４１ａを介して管状の膜エレメント４０の内側に処理液Ｗが供給されて膜分離を行い、膜エレメント４０の内側から濃縮液Ｆ１が排出され、膜エレメント４０の外側に透過液Ｆ２が排出される構造とすることが好ましい。これにより、膜エレメント４０の透過液側から容易に監視を行うことが可能となる。
また、膜エレメント４０を配置する監視セル４Ａ自体も透明な部材とし、監視セル４Ａの外側からの監視を可能とする構造とすることが挙げられる。
【0045】
監視セル４Ａに対する監視に係る手段については、膜エレメント４０の表面状態を監視できるものであればよく、特に限定されない。
例えば、図２に示すように、膜エレメント４０表面の色の変化を監視することができる監視手段４２を設けることが好ましい。
例えば、図２に示すように、膜エレメント４０表面の色の変化を監視することができる監視手段４２を設けることが好ましい。
【0046】
本実施態様における処理システム１００Ａでは、メタン発酵槽１で生じた処理液Ｗ中には微細な固体分（メタン発酵汚泥）が含まれており、この固体分は一般的に有色である。このため、膜エレメント４０の閉塞や劣化に伴い、有色の固体分が膜内部に入り込むことで、透過液側の膜表面の色が変化してくることになる。したがって、監視手段４２により、膜エレメント４０表面の色の変化を監視することで、膜エレメント４０の状態を簡便かつ高精度で把握することが可能となる。
【0047】
監視手段４２としては、カメラ、ビデオなどの画像取得装置のほか、色識別センサなどのセンサが挙げられる。これにより、膜エレメント４０の表面状態に係る情報をデータとして取得、保存することが可能となり、このデータの蓄積及び比較演算を行うことで、膜エレメント４０の状態、すなわち、膜モジュール２の状態の把握及び判断に係る精度をより一層高めることが可能となる。
ここで、データとして蓄積される膜エレメント４０の表面状態に係る情報を用いた比較演算の一例としては、ろ過時間の経過による表面の色の変化、新品の膜エレメント４０表面の色との変化、処理システム１００Ａの運転状態から膜分離が正常に行われていると判断される際における色との変化などを求めることが挙げられる。
ここで、データとして蓄積される膜エレメント４０の表面状態に係る情報を用いた比較演算の一例としては、ろ過時間の経過による表面の色の変化、新品の膜エレメント４０表面の色との変化、処理システム１００Ａの運転状態から膜分離が正常に行われていると判断される際における色との変化などを求めることが挙げられる。
【0048】
なお、監視セル４Ａに係る構成は、本発明に係る監視セルとして独立したものとすることができる。この監視セルは、既設の処理システム、特に、有機物質を含有する処理対象物をメタン発酵処理するメタン発酵槽と、メタン発酵槽で生じた処理液を膜分離し、濃縮液と透過液を得る膜モジュールと、を備える処理システムに適用することができる。これにより、処理システム全体を更新することなく、簡素な取り付け作業によって、本発明の処理システム及び処理システムの監視方法を提供することができる。
【0049】
上述したように、本実施態様における監視セル４Ａ及び監視手段４２により、処理システム１００Ａ内に組み込まれた膜エレメント４０の状態を簡便かつ高精度で把握することができる。すなわち、処理環境下における膜モジュール２の状態を簡便かつ高精度で把握することが可能となる。
そして、監視セル４Ａ及び監視手段４２によって把握した膜モジュール２の状態を基に、メンテナンス作業の内容（洗浄あるいは膜交換）や、メンテナンスの頻度及びタイミングを適切に判断し、実行することが可能となる。
そして、監視セル４Ａ及び監視手段４２によって把握した膜モジュール２の状態を基に、メンテナンス作業の内容（洗浄あるいは膜交換）や、メンテナンスの頻度及びタイミングを適切に判断し、実行することが可能となる。
【0050】
なお、膜モジュール２に対するメンテナンスとして洗浄を行う場合、監視セル４Ａを用いて、効果的な洗浄についての情報を得るものとしてもよい。例えば、図１及び図２に示した処理システム１００Ａにおいて、開閉弁Ｖ１～Ｖ３を全て閉じ、処理システム１００Ａから監視セル４Ａを独立させた状態で、監視セル４Ａに対してラインＬ３及びラインＬ４を介して洗浄用薬液を導入し、一定時間浸漬後、洗浄用薬液を排出し、監視手段４２により膜エレメント４０表面に係るデータを取得することが挙げられる。これにより、洗浄用薬液による洗浄についての情報を得るとともに、洗浄効果を評価することが可能となる。また、この評価に基づき、膜モジュール２の効果的な洗浄に係る洗浄用薬液の決定や、膜モジュール２の効果的な洗浄に係るその他の条件に関して、有益な情報を得ることが可能となる。
【0051】
〔第２の実施態様〕
図３は、本発明の第２の実施態様に係る処理システムにおける監視セルの構造を示す概略説明図である。
本発明の第２の実施態様における処理システム１００Ｂは、第１の実施態様における監視セル４Ａに代えて、透過液を排出する透過液排出部４３を有する監視セル４Ｂとするものである。なお、本実施態様における処理システム１００Ｂの構成のうち、第１の実施態様の処理システム１００Ａの構成と同じものについては、説明及び図示の一部を省略する。
図３は、本発明の第２の実施態様に係る処理システムにおける監視セルの構造を示す概略説明図である。
本発明の第２の実施態様における処理システム１００Ｂは、第１の実施態様における監視セル４Ａに代えて、透過液を排出する透過液排出部４３を有する監視セル４Ｂとするものである。なお、本実施態様における処理システム１００Ｂの構成のうち、第１の実施態様の処理システム１００Ａの構成と同じものについては、説明及び図示の一部を省略する。
【0052】
本実施態様における監視セル４Ｂは、膜エレメント４０から排出される透過液Ｆ２を、監視セル４Ｂから排出するための透過液排出部４３を有するものである。
処理液Ｗの種類によっては、膜分離した際の透過液Ｆ２が着色したものとなることがある。この場合、透過液Ｆ２自体が監視における外乱となって、監視セル４Ｂの外部から監視手段４２等による監視を行うことが困難となる。
このため、本実施態様の監視セル４Ｂにおいては、透過液排出部４３によって透過液Ｆ２を排出することで、外乱による影響を抑制した状態で、膜エレメント４０を監視することが可能となる。これにより、透過液Ｆ２の性質によらず、膜エレメント４０の状態を簡便かつ高精度で把握することが可能となる。
処理液Ｗの種類によっては、膜分離した際の透過液Ｆ２が着色したものとなることがある。この場合、透過液Ｆ２自体が監視における外乱となって、監視セル４Ｂの外部から監視手段４２等による監視を行うことが困難となる。
このため、本実施態様の監視セル４Ｂにおいては、透過液排出部４３によって透過液Ｆ２を排出することで、外乱による影響を抑制した状態で、膜エレメント４０を監視することが可能となる。これにより、透過液Ｆ２の性質によらず、膜エレメント４０の状態を簡便かつ高精度で把握することが可能となる。
【0053】
透過液排出部４３としては、図３に示すように、監視セル４Ｂに対し、排水弁Ｖ４を備える配管４３ａと、開放弁Ｖ５を備える配管４３ｂを接続することが挙げられる。これにより、排水弁Ｖ４及び開放弁Ｖ５の両方を開とすることで、監視セル４Ｂ内の透過液Ｆ２を速やかに排出することができる。なお、透過液排出部４３を作動させるタイミングは特に限定されない。例えば、透過液排出部４３を定期的に作動させ、監視を行うものとしてもよく、常時作動させて監視を行うものとしてもよい。
また、透過液排出部４３としては、監視セル４Ｂ内の透過液Ｆ２を排出することができるものであればよく、例えば、開放弁Ｖ５を備える配管４３ｂについては、配管４１ｃに接続するものとしてもよい。
また、透過液排出部４３としては、監視セル４Ｂ内の透過液Ｆ２を排出することができるものであればよく、例えば、開放弁Ｖ５を備える配管４３ｂについては、配管４１ｃに接続するものとしてもよい。
【0054】
透過液排出部４３により、監視セル４Ｂ内の透過液Ｆ２を排出する場合、簡便な手段で膜エレメント４０の表面に係る監視を実行することができる。なお、この場合、監視セル４Ｂに対する処理液Ｗの供給を停止することが望ましい。
【0055】
一方、本実施態様における監視セル４Ｂの別の態様としては、透過液排出部４３以外に、透過液を水（純水）で置換するための置換水供給部４４を設けるものとすることが挙げられる。
図４は、本実施態様における監視セル４Ｂの別態様を示す概略説明図である。
図４に示すように、置換水供給部４４としては、貯水槽４４ａ、配管４４ｂ、給水弁Ｖ６を備えるものが挙げられる。また、図４に示すように、このとき、透過液排出部４３としては、監視セル４Ｂに対し、排水弁Ｖ４を備える配管４３ａを接続する一方、配管４１ｃ上には、開放弁Ｖ５を備える配管４３ｂを接続するものが挙げられる。
そして、排水弁Ｖ４と開放弁Ｖ５の両方を開とすることで、監視セル４Ｂ内の透過液Ｆ２を速やかに排出し、貯水槽４４ａ、配管４４ｂ、給水弁Ｖ６を介して、貯水槽４４ａ内の置換水（純水）を監視セル４Ｂに供給するように操作することが挙げられる。これにより、監視セル４Ｂ内が透明な水（純水）に置き換わるため、透過液Ｆ２による外乱の影響を受けることなく、かつ、監視セル４Ｂへの処理液Ｗの供給を止めることなく、連続した監視を行うことが可能となる。
なお、置換水供給部４４は、透過液排出部４３の構成と一体化するものであってもよい。例えば、配管４４ｂ及び給水弁Ｖ６を設ける代わりに、監視セル４Ｂに接続した開放弁Ｖ５を備える配管４３ｂに対し、貯水槽４４ａを設け、開放弁Ｖ５及び排水弁Ｖ４を開放することで、透過液の排出と置換水の供給を同時に行うものとしてもよい。
図４は、本実施態様における監視セル４Ｂの別態様を示す概略説明図である。
図４に示すように、置換水供給部４４としては、貯水槽４４ａ、配管４４ｂ、給水弁Ｖ６を備えるものが挙げられる。また、図４に示すように、このとき、透過液排出部４３としては、監視セル４Ｂに対し、排水弁Ｖ４を備える配管４３ａを接続する一方、配管４１ｃ上には、開放弁Ｖ５を備える配管４３ｂを接続するものが挙げられる。
そして、排水弁Ｖ４と開放弁Ｖ５の両方を開とすることで、監視セル４Ｂ内の透過液Ｆ２を速やかに排出し、貯水槽４４ａ、配管４４ｂ、給水弁Ｖ６を介して、貯水槽４４ａ内の置換水（純水）を監視セル４Ｂに供給するように操作することが挙げられる。これにより、監視セル４Ｂ内が透明な水（純水）に置き換わるため、透過液Ｆ２による外乱の影響を受けることなく、かつ、監視セル４Ｂへの処理液Ｗの供給を止めることなく、連続した監視を行うことが可能となる。
なお、置換水供給部４４は、透過液排出部４３の構成と一体化するものであってもよい。例えば、配管４４ｂ及び給水弁Ｖ６を設ける代わりに、監視セル４Ｂに接続した開放弁Ｖ５を備える配管４３ｂに対し、貯水槽４４ａを設け、開放弁Ｖ５及び排水弁Ｖ４を開放することで、透過液の排出と置換水の供給を同時に行うものとしてもよい。
【0056】
〔第３の実施態様〕
図５は、本発明の第３の実施態様に係る処理システムにおける監視セルの構造を示す概略説明図である。
本発明の第３の実施態様における処理システム１００Ｃは、第１の実施態様における監視セル４Ａに代えて、膜エレメント４０への処理負荷を付与する負荷付与手段４５を有する監視セル４Ｃとするものである。なお、本実施態様における処理システム１００Ｃの構成のうち、第１の実施態様の処理システム１００Ａの構成と同じものについては、説明及び図示の一部を省略する。
図５は、本発明の第３の実施態様に係る処理システムにおける監視セルの構造を示す概略説明図である。
本発明の第３の実施態様における処理システム１００Ｃは、第１の実施態様における監視セル４Ａに代えて、膜エレメント４０への処理負荷を付与する負荷付与手段４５を有する監視セル４Ｃとするものである。なお、本実施態様における処理システム１００Ｃの構成のうち、第１の実施態様の処理システム１００Ａの構成と同じものについては、説明及び図示の一部を省略する。
【0057】
本実施態様における監視セル４Ｃは、負荷付与手段に４５より、膜モジュール２（図５では、膜モジュール２ｃ）よりも処理負荷がかかる状態とするものである。これにより、膜モジュール２よりも早く、膜エレメント４０での膜の状態変化が起こるようにし、膜モジュール２における閉塞や劣化の兆候を早期に予測し、早期対応を可能とするものである。
【0058】
負荷付与手段４５としては、図５に示すように、監視セル４Ｃへ処理液Ｗを供給する配管上に流量調整機構４５ａを設け、膜エレメント２０の１本当たりの流量より小さい流量で供給することが挙げられる。
また、負荷付与手段４５としては、流量調整機構４５ａのように、負荷を付与するための機構を別途設けるものに限定されない。負荷付与手段４５の別の例としては、処理液Ｗ中の固体分が最も多くなる箇所（図５における最下流の膜モジュール２ｃ）に対して監視セル４Ｃを配置することや、処理液Ｗの供給における圧力（水圧）が最も高くなる箇所に対して監視セル４Ｃを配置することなどが挙げられる。
さらに、負荷付与手段４５としては、流量調整機構４５ａのような負荷付与のための機構を設けることと併せて、監視セル４Ｃの配置設定を行うものとしてもよい。
また、負荷付与手段４５としては、流量調整機構４５ａのように、負荷を付与するための機構を別途設けるものに限定されない。負荷付与手段４５の別の例としては、処理液Ｗ中の固体分が最も多くなる箇所（図５における最下流の膜モジュール２ｃ）に対して監視セル４Ｃを配置することや、処理液Ｗの供給における圧力（水圧）が最も高くなる箇所に対して監視セル４Ｃを配置することなどが挙げられる。
さらに、負荷付与手段４５としては、流量調整機構４５ａのような負荷付与のための機構を設けることと併せて、監視セル４Ｃの配置設定を行うものとしてもよい。
【0059】
なお、上述した実施態様は処理システム、監視セル及び処理システムの監視方法の一例を示すものである。本発明に係る処理システム、監視セル及び処理システムの監視方法は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る処理システム、監視セル及び処理システムの監視方法を変形してもよい。
【産業上の利用可能性】
【0060】
本発明の処理システムは、有機性廃液や有機性廃棄物等、有機物質を含有する処理対象物に対する処理に利用される。特に、メタン発酵処理及び膜分離による膜分離メタン発酵処理に係る処理に好適に利用される。
また、本発明の監視セル及び処理システムの監視方法は、メタン発酵処理及び膜分離による膜分離メタン発酵処理に係る処理システムの監視において、好適に利用される。
また、本発明の監視セル及び処理システムの監視方法は、メタン発酵処理及び膜分離による膜分離メタン発酵処理に係る処理システムの監視において、好適に利用される。
【符号の説明】
【0061】
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ 処理システム、１ メタン発酵槽、１０ 撹拌手段、１１ 撹拌機、１１ａ 撹拌羽根、１１ｂ 駆動部、２，２ａ，２ｂ，２ｃ 膜モジュール、２０ 膜エレメント、３ 循環ポンプ、３１ａ～３１ｄ 配管、３２ａ～３２ｃ 配管、４Ａ，４Ｂ，４Ｃ 監視セル、４０ 膜エレメント、４１ａ～４１ｃ 配管、４２ 監視手段、４３ 透過液排出部、４３ａ，４３ｂ 配管、４４ 置換水供給部、４４ａ 貯水槽、４４ｂ 配管、４５ 負荷付与手段、４５ａ 流量調整機構、Ｆ１ 濃縮液、Ｆ２ 透過液、Ｌ１～Ｌ４ ライン、Ｓ 処理対象物、Ｖ１～Ｖ６ 弁、Ｗ 処理液
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
