特開 2023-133614 水処理システム及び水処理方法

(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】P2023133614

(43)【公開日】2023-09-22

(54)【発明の名称】水処理システム及び水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/00 20230101AFI20230914BHJP

   C02F 9/00 20230101ALI20230914BHJP

【ＦＩ】

C02F1/00 A

C02F9/00

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023127953

(22)【出願日】2023-08-04

(62)【分割の表示】P 2019190348の分割

【原出願日】2019-10-17

(71)【出願人】

【識別番号】000001063

【氏名又は名称】栗田工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100144967

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 隆之

(72)【発明者】

【氏名】亀田 英邦

(72)【発明者】

【氏名】育野 望

(57)【要約】

【課題】用水処理設備を含む水処理システムにおいて設備の効率的な使用を可能とする水処理システム及び水処理方法を提供する。
【解決手段】原水を配管１によって用水処理設備２に供給して処理し、処理水を配管３によってユースポイント４に供給する。ユースポイント４の排出水を配管５によって排水処理設備６に供給し、処理水を配管７によって流出させる。用水処理設備２と略同一構成の予備水処理設備２Ａが設けられており、必要に応じ、ユースポイント４又は排水処理設備６からの排出水の一部を受け入れて処理し、用水処理設備２又はユースポイント４に返送する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原水を処理する用水処理設備を備えた主系列を有する水処理システムにおいて、
該用水処理設備と略同一構成の予備水処理設備を備えており、
該予備水処理設備が該主系列に組み込み可能となっていることを特徴とする水処理システム。

【請求項2】

前記用水処理設備及び予備水処理設備は、少なくとも、凝集装置、除濁装置及び脱塩装置を有することを特徴とする請求項１の水処理システム。

【請求項3】

前記主系列は、第１配管によって原水が供給される前記用水処理設備と、該用水処理設備からの処理水が第２配管によって供給されるユースポイントと、該ユースポイントからの排出水が第３配管によって供給される排水処理設備と、該排水処理設備の流出水を流すための第４配管とを備えていることを特徴とする請求項１又は２の水処理システム。

【請求項4】

前記第１、第２、第３及び第４配管に、それぞれ、配管接続部が設けられていることを特徴とする請求項３の水処理システム。

【請求項5】

請求項３又は４の水処理システムを用いる水処理方法であって、
前記ユースポイントからの排出水の一部を前記予備水処理設備にて処理し、該予備水処理設備の処理水を前記用水処理設備又はユースポイントに返送することを特徴とする水処理方法。

【請求項6】

請求項３又は４の水処理システムを用いる水処理方法であって、
前記排水処理設備からの排出水の一部を前記予備水処理設備にて処理し、該予備水処理設備の処理水を前記用水処理設備又はユースポイントに返送することを特徴とする水処理方法。

【請求項7】

請求項３又は４の水処理システムを用いる水処理方法であって、
前記ユースポイントからの排出水の一部を分岐させ、この分岐させた水の一部を前記用水処理設備に返送し、分岐させた水の残部を前記予備水処理設備にて処理し、該予備水処理設備の処理水を前記用水処理設備又はユースポイントに返送することを特徴とする水処理方法。

【請求項8】

請求項３又は４の水処理システムを用いる水処理方法であって、
前記排水処理設備からの排出水の一部を分岐させ、この分岐させた水の一部を前記用水処理設備に返送し、分岐させた水の残部を前記予備水処理設備にて処理し、該予備水処理設備の処理水を前記用水処理設備又はユースポイントに返送することを特徴とする水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は水を処理して使用するための水処理システム及び水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

純水や超純水等を用いる水使用設備に対し、原水を処理して所定水質の水を供給するために、水処理装置が用いられている。

【0003】

例えば、各種製造プラントにおいて、用水処理、排水処理、排水回収の工程において各工程に適した構成の装置が工程ごとに独立して設計される。そのため装置構成は不統一であり設計費用増加や現場試験長期化の傾向がある。

【0004】

特開平９－１９２６４３号公報には、純水使用排水を分別して、純水用に再利用する系と雑用水用に再利用する系の２系列において同じ装置構成のユニットを用いて回収系排水処理を行うことが記載されている。

【0005】

また特開２０１８－１７１５７８号公報、特開２０１８－１５８３１０号公報、特開２０１７－１４０５７７号公報、特開２０１７－１７０２７５号公報には、用水処理や排水回収に凝集→除濁→脱塩という同じ概念の水処理ユニットを用いることが記載されている。

【0006】

しかしこの場合も、一旦ユニットが用水処理用、排水回収用など用途が決まると、この用途に固定であり、途中で別の用途に変更することはなかった。そのため要求される水量が得られない場合や、要求が低く使用されない水処理ユニットが生じるなど非効率なケースがあった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平９－１９２６４３号公報

【特許文献2】特開２０１８－１７１５７８号公報

【特許文献3】特開２０１８－１５８３１０号公報

【特許文献4】特開２０１７－１４０５７７号公報

【特許文献5】特開２０１７－１７０２７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、用水処理設備を含む水処理システムにおいて設備の効率的な使用を可能とする水処理システム及び水処理方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の水処理システムは、原水を処理する用水処理設備を備えた主系列を有する水処理システムにおいて、該用水処理設備と略同一構成の予備水処理設備を備えており、該予備水処理設備が該主系列に組み込み可能となっていることを特徴とする。

【0010】

本発明の一態様では、前記用水処理設備及び予備水処理設備は、少なくとも、凝集装置、除濁装置及び脱塩装置を有する。

【0011】

本発明の一態様では、前記主系列は、第１配管によって原水が供給される前記用水処理設備と、該用水処理設備からの処理水が第２配管によって供給されるユースポイントと、該ユースポイントからの排出水が第３配管によって供給される排水処理設備と、該排水処理設備の流出水を流すための第４配管とを備えている。

【0012】

本発明の一態様では、前記第１、第２、第３及び第４配管に、それぞれ、配管接続部が設けられている。

【0013】

本発明の水処理方法は、かかる本発明の水処理システムを用いる水処理方法である。

【0014】

本発明方法の一態様では、前記ユースポイントからの排出水の一部を前記予備水処理設備にて処理し、該予備水処理設備の処理水を前記用水処理設備又はユースポイントに返送する。

【0015】

本発明方法の一態様では、前記配管からの排出水の一部を前記予備水処理設備にて処理し、該予備水処理設備の処理水を前記用水処理設備又はユースポイントに返送する。

【0016】

本発明方法の一態様では、前記ユースポイントからの排出水の一部を分岐させ、この分岐させた水の一部を前記用水処理設備に返送し、分岐させた水の残部を前記予備水処理設備にて処理し、該予備水処理設備の処理水を前記用水処理設備又はユースポイントに返送する。

【0017】

本発明方法の一態様では、前記排水処理設備からの排出水の一部を分岐させ、この分岐させた水の一部を前記用水処理設備に返送し、分岐させた水の残部を前記予備水処理設備にて処理し、該予備水処理設備の処理水を前記用水処理設備又はユースポイントに返送する。

【発明の効果】

【0018】

本発明の水処理システムは、用水処理設備を有する主系列に対し組み込み可能な、且つ該用水処理設備と略同一構成の予備水処理設備を備えている。この予備水処理設備を、要求に応じて、用水処理、排水回収処理、予備待機のように使い分けることができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】実施の形態に係る水処理システムの構成図である。

【図2】実施の形態に係る水処理システムの構成図である。

【図3】実施の形態に係る水処理システムの構成図である。

【図4】実施の形態に係る水処理システムの構成図である。

【図5】実施の形態に係る水処理システムの構成図である。

【図6】実施の形態に係る水処理システムの構成図である。

【図7】実施の形態に係る水処理システムの構成図である。

【図8】実施の形態に係る水処理システムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

図１は実施の形態に係る水処理システムの構成を示している。この水処理システムでは、原水を配管１を介して用水処理設備２に供給して処理して生産水とし、この生産水を配管３を介してユースポイント４に送水する。ユースポイント４で使用された水を配管５を介して排水処理設備６に供給して処理し、処理水を配管７から放流する。

【0021】

これらの配管１，３，５，７、用水処理設備２、ユースポイント４及び排水処理設備６よりなる主系列とは別に、該主系列に接続可能な予備水処理設備２Ａが配備されている。

【0022】

前記配管１，３，５，７には、予備水処理設備２Ａを組み込むための配管接続部１ａ，３ａ，５ａ，７ａが設けられている。予備水処理設備２Ａの入口側は接続部１ａ，５ａ，７ａに対し配管接続可能となっており、出口側は該接続部１ａ，３ａ，７ａに対して配管接続可能となっている。

【0023】

用水処理設備２及び予備水処理設備２Ａは略同一構成のものである。用水処理設備２と予備水処理設備２Ａとが略同一であるとは、各設備の主要な水処理機器の構成が同一であるか、又は一方の設備が他方の設備の主要な水処理機器をすべて備えると共にさらに他の水処理機器を備えることをいう。

【0024】

この実施の形態では、用水処理設備２及び予備水処理設備２Ａは、いずれも複数の水処理機器ａ_１，ａ_２，ａ_３を備えている。ａ_１は例えば凝集装置であり、ａ_２は除濁装置であり、ａ_３は脱塩装置である。

【0025】

除濁装置は、例えば以下のいずれかである。
・ＵＦ膜装置
・濾過器
・加圧浮上装置及びその後段の濾過器
・加圧浮上装置及びその後段のＵＦ膜装置
・沈殿装置及びその後段の濾過器
・沈殿装置及びその後段のＵＦ膜装置
除濁装置としては、上記の中でも、除濁膜装置が好ましい。除濁膜装置は、クロスフロー方式のものであっても全量濾過方式のものであってもよい。

【0026】

除濁膜による除濁処理工程は、通水、エアバブリング、逆洗、及び水張り工程を有することが好ましい。濾過通水時間は２０～４０分（通常３０分）、差圧（入口圧力－出口圧力）は０．０２～０．０４ＭＰａ程度が好ましい。なお、差圧が０．０７～０．１０ＭＰａになったときには定置洗浄することが好ましい。除濁膜の材質は耐薬品性に優れるＰＶＤＦが好ましく、孔径は０．０２μｍ以上が好ましい。

【0027】

脱塩装置としてはＲＯ膜装置、電気透析装置等が好適である。脱塩装置としては、イオン交換樹脂を用いるイオン交換樹脂塔や電気再生式脱イオン装置も用いることが可能であるが、排水処理に使用したものを用水処理に用いる場合のコンディショニングが大変なので、ＲＯ膜装置又は電気透析装置の方が好適である。ただし、ＲＯ膜装置等の後段側に電気脱イオン装置やイオン交換樹脂塔を設置してもよい。

【0028】

脱塩装置としては、上記の中でもＲＯ膜装置が好ましい。この場合、ライン量は３．６ｍ^３／ｈ以上を確保することが好ましい。

【0029】

逆浸透膜に制限はない。標準圧力０．７３５ＭＰａの超低圧膜を採用することも可能である。膜面積は３５～４１ｍ^２程度が好ましく、０．７３５ＭＰａでの初期純水フラックス：１．０ｍ／ｄ（２５℃）以上程度、初期脱塩率：９８％以上であることが好ましい。

【0030】

カルシウム硬度ランゲリア指数が0以下となるように回収率を設定することが好ましい。

【0031】

シリカはブライン水が溶解度以内となるように回収率を設定することが好ましい。回収率は５０～８０％が通常である。

【0032】

ＲＯ膜のファウリングを防止するために、原水にスライムコントロール剤を添加してもよい。スライムコントロール剤としては、クロラミンやクロロスフファミン酸ナトリウムといった結合塩素系酸化剤でもイソチアゾロン系化合物でも構わない。スライムコントロール剤は、１種類単独で用いてもよく、２種類以上組み合わせて用いてもよい。

【0033】

結合塩素系酸化剤の場合０．３～１．０ｍｇ／Ｌ ａｓ Ｃｌ_２となるように添加することが好ましい。

【0034】

クロロスフファミン酸ナトリウム酸化剤としては、例えば有効塩素濃度１～８重量％、好ましくは３～６重量％の塩素系酸化剤と、１．５～９重量％、好ましくは４．５～８重量％のスルファミン酸化合物を含む、ｐＨ≧１２の水溶液を用いることができる。

【0035】

その他、スケール分散剤を添加してもよい。

【0036】

なお、用水処理設備２及び予備水処理設備２Ａには、除濁装置や脱塩装置からの逆洗排水、濃縮排水（引抜汚泥も含む）を排出するための排出部ｄが設けられる。

【0037】

平常時は、図１の通り、予備水処理設備２Ａを組み込まない主系列を用いて生産水の製造及びユースポイント排出水の処理を行う。なお、主系列の用水処理設備２の修理等の時には、用水処理設備２と予備水処理設備２Ａとを入れ替えることができる。

【0038】

排水の回収時、ユースポイントでの水需要量の増大時、原水の取水制限時、排水処理設備の能力低下時等には、予備水処理設備２Ａを主系列に組み込み、予備水処理設備２Ａによっても水処理を行う。

【0039】

予備水処理設備２Ａの接続は、例えば、以下のいずれかによって行われる。
・主系列側から通水配管を外し、予備水処理設備２Ａを主系列の近くに移動させ、通水配管を接続する。
・主系列側から通水配管を外し、予備水処理設備２Ａ側に通水配管を接続し替える。
・予め用水処理設備２側及び排水処理設備６側の両方と、予備水処理設備２Ａとを通水配管で図示しない弁等により切替え可能に接続しておき、通水方向を切替える。

【0040】

排水処理に使用した共通水処理ユニットを用水処理や排水回収に使用するべく通水を切替える時は、事前に機能材が汚れているか確認し、汚れていれば系内洗浄する。その後、処理水質が目標達成することを確認して予備コンディショニングを完了して通水開始する。

【0041】

予備水処理設備２Ａを組み込んだ例を図２～１２に示す。

【0042】

図２及び図３は排水処理設備６からの処理水の一部を回収するために予備水処理設備２Ａを組み込んだ例を示している。

【0043】

図２ａでは、ユースポイント４の流出水の一部を配管５から配管１０によって予備水処理設備２Ａの入口側に供給し、その処理水を配管１１によって配管１に返送し、原水と共に用水処理設備２に送水する。

【0044】

図２ｂでは、ユースポイント４の流出水の一部を配管５から配管１０によって予備水処理設備２Ａの入口側に供給する。該予備水処理設備２Ａの処理水（生産水）の水質が良好であるため、該処理水（生産水）を配管１ではなく配管３に返送し、用水処理設備２からの生産水と共に、ユースポイント４に送水する。

【0045】

図２ａ，図２ｂのその他の構成は図１と同じである。この図２ａ，図２ｂは、ユースポイント４の流出水の清浄度が比較的高い場合に採用される。

【0046】

ユースポイント流出水の清浄度が低い場合には、図３ａ，３ｂの通り、排水処理設備６の処理水の一部を配管７から配管１０を介して予備水処理設備２Ａの入口側に送水する。予備水処理設備２Ａの処理水（生産水）の水質が低いときには、図３ａの通り、該処理水を配管１に返送し、水質が良好であるときには、図３ｂの通り、該処理水を配管３に返送する。

【0047】

図３ａ，３ｂのその他の構成は図２ａ，２ｂと同一である。

【0048】

図４，５は、原水の取水が制限され、原水の流量が少なくなったために、排水回収量を多くした場合の例を示している。例えば、通常は原水の取水許容量の７０％を取水していたが、渇水による取水制限により取水許容量の５０％に制限された場合、不足分の２０％を排水回収水で補う。図４，５では、排水回収量を多くしたので、回収排水の一部を予備水処理設備２Ａで処理し、残部を配管１に返送している。

【0049】

すなわち、図４ａは、図２ｂにおいて、配管５から配管１０に分岐させたユースポイント流出水の一部を予備水処理設備２Ａで処理し、残部を、配管１０から分岐した配管１２を介して配管１に返送する。この場合、予備水処理設備２Ａの処理水（生産水）の水質が良好であるときには、該処理水（生産水）を配管１１によって配管３に返送する。図４ａのその他の構成は図２ｂと同一である。

【0050】

図４ｂは、図４ａにおいて、予備水処理設備２Ａからの処理水の水質が劣る場合である。この場合は、予備水処理設備２Ａの処理水を配管１１によって分岐配管１２からのユースポイント流出水と合流させ、合流配管１３を介して配管１に返送する。図４ｂのその他の構成は図４ａと同一である。

【0051】

図４ａ，４ｂでは、ユースポイント４の流出水の水質が比較的良好であるので、ユースポイント流出水を予備水処理設備２Ａに送水しているが、ユースポイント流出水の水質が比較的劣る場合には、図５ａ，５ｂの通り、排水処理設備６の処理水の一部を配管７から配管１０に分岐させる。図５ａのその他の構成は図４ａと同一であり、図５ｂのその他の構成は図４ｂと同一である。

【0052】

図６は、排水処理設備６に不調が生じたために、ユースポイント４の流出水の一部を配管１０に分岐させて予備水処理設備２Ａに供給するようにしたものである。図６ａのその他の構成は図４ａと同一であり、図６ｂのその他の構成は図４ｂと同一である。

【0053】

上記図１～６では、用水処理設備２は単独で設置されているが、用水処理設備２と並列に、それと同一構成の用水処理設備を設置してもよい。

【0054】

図７は、図１での運転中に、ユースポイント４での水需要量が増大した場合に、用水処理の処理水（生産水）の水量を確保する例を示している。
図７では、原水の一部を配管１から配管１２を通じて予備水処理設備２Ａの入口側に供給し、その処理水（生産水）を配管１３を通じて配管３に返送し、用水処理設備２からの生産水と共に、ユースポイント４に送水する。
図７のその他の構成は図１と同じである。
なお図７は、原水水質が悪化した場合、特に豪雨などで濁度が上昇した場合に、用水処理設備の１台あたりの負荷を下げるためにも適用することができる。

【0055】

図８は、原水水質が悪化した場合、特に河川の渇水で海水が河川に逆流してイオン強度が上昇した場合や、井戸に地表の落ち葉由来の腐植物質が流れ込むなどしてＴＯＣが上昇した場合に、用水処理の処理水の水質を確保する例を示している。
図８では、原水の少なくとも一部を配管１から配管１２を通じて予備水処理設備２Ａの入口側に供給し、その処理水を配管１４を通じて配管１の上記分岐点と用水処理設備２の入口側の間に返送する。
図８のその他の構成は図１と同じである。
原水負荷が高い場合ほど、予備水処理設備２Ａへの流量比を高くすることが望ましい。

【0056】

なお、本発明では、用水処理設備２の前段で原水を前処理してもよい。

【0057】

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、さらに他の態様とされてもよい。

【符号の説明】

【0058】

２ 用水処理設備
２Ａ 予備水処理設備
４ ユースポイント
６ 排水処理設備

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2023-08-09

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原水を処理する用水処理設備を備えた主系列を有する水処理システムにおいて、
該用水処理設備と略同一構成の予備水処理設備を備えており、
該予備水処理設備が該主系列に組み込み可能となっている水処理システムであって、
前記主系列は、第１配管によって原水が供給される前記用水処理設備と、該用水処理設備からの処理水が第２配管によって供給されるユースポイントと、該ユースポイントからの排出水が第３配管によって供給される排水処理設備と、該排水処理設備の流出水を流すための第４配管とを備えていることを特徴とする水処理システム。

【請求項2】

前記用水処理設備及び予備水処理設備は、少なくとも、凝集装置、除濁装置及び脱塩装置を有することを特徴とする請求項１の水処理システム。

【請求項3】

前記第１、第２、第３及び第４配管に、それぞれ、前記主系列と前記予備水処理設備との接続用配管を接続するための配管接続部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２の水処理システム。

【請求項4】

前記第１～第４配管に設けられた配管接続部のいずれか１つを前記予備水処理設備の入口側に接続するための配管Ａと、
前記予備水処理設備の出口側を前記第１～第４配管のいずれか１以上に設けられた前記配管接続部に接続するための配管Ｂと
をさらに備えることを特徴とする請求項３の水処理システム。