特許 7567218 水処理装置及び水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】水処理装置及び水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/44 20230101AFI20241008BHJP

   B01D 65/06 20060101ALI20241008BHJP

   B01D 61/22 20060101ALI20241008BHJP

   C02F 1/52 20230101ALI20241008BHJP

【ＦＩ】

C02F1/44 A

B01D65/06

B01D61/22

C02F1/52 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020100317

(22)【出願日】2020-06-09

(65)【公開番号】P2021194560

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2023-06-07

(73)【特許権者】

【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】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100192773

【弁理士】

【氏名又は名称】土屋 亮

(74)【代理人】

【識別番号】100178847

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 映美

(72)【発明者】

【氏名】多田 景二郎

【審査官】相田 元

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１７７３２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１２２６５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００７－２４５０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５４－１６３７８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ ２１／０１

Ｂ０１Ｄ ５３／２２

Ｂ０１Ｄ ６１／００－７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／５２－ １／５６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凝集フロックを含む凝集処理水を生成させる凝集処理ユニットと、
前記凝集処理ユニットの後段に設置され、前記凝集処理水が流入される膜ろ過処理ユニットと、
前記凝集処理ユニットと前記膜ろ過処理ユニットとを連結する連結流路と、
制御部と、を備え、
前記凝集処理ユニットには、被処理水の流路に対して並列に配置された複数の凝集処理装置と、前記複数の凝集処理装置によって凝集処理された前記凝集処理水を合流させて前記連結流路に送る合流流路と、が備えられ、
前記膜ろ過処理ユニットには、凝集処理水の流路に対して並列に配置され、かつ、前記凝集処理装置よりも多い数の複数の膜ろ過処理装置と、前記連結流路から送られた前記凝集処理水を分流させて前記複数の膜ろ過処理装置に供給可能とする分流流路と、が備えられ、
前記制御部は、前記複数の膜ろ過処理装置の少なくとも１つを、前記凝集処理水を通水させない休止状態とし、かつ、休止状態とする膜ろ過処理装置を切替可能とするように、前記分流流路における前記凝集処理水の流通を制御するものである、水処理装置。

【請求項2】

さらに、前記被処理水が滞留されている原水槽と、
前記原水槽と前記複数の凝集処理装置のそれぞれとを接続する分岐部を有する被処理水供給流路と、
前記被処理水供給流路の前記分岐部の上流側に配置されたポンプと、を備える被処理水供給装置を有し、
前記被処理水供給流路、前記複数の凝集処理装置、前記合流流路、前記連結流路及び前記分流流路のそれぞれが密閉されている、請求項１に記載の水処理装置。

【請求項3】

さらに、前記膜ろ過処理装置のそれぞれには、ろ過膜洗浄剤添加装置が備えられている、請求項１または請求項２に記載の水処理装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の水処理装置を用いた水処理方法であって、
前記凝集処理ユニットに備えられた前記複数の凝集処理装置のそれぞれにおいて、被処理水を凝集処理する凝集処理工程と、
前記複数の凝集処理装置によって凝集処理された凝集処理水を、前記合流流路で合流させて、前記連結流路に送る合流工程と、
前記連結流路から送られた前記凝集処理水を前記分流流路で分流させて、前記制御部により、前記複数の膜ろ過処理装置の少なくとも１つを、前記凝集処理水を通水させない休止状態とし、残りの膜ろ過処理装置を、凝集処理水を通水させた運転状態とする分流工程と、
前記運転状態の膜ろ過処理装置を用いて、前記凝集処理水を膜ろ過処理する膜ろ過処理工程と、を備える、水処理方法。

【請求項5】

前記分流工程において、前記制御部により、休止状態とする膜ろ過処理装置を、膜ろ過処理装置の運転時間もしくは通水量または運転圧力に基づいて切替える、請求項４に記載の水処理方法。

【請求項6】

さらに、休止状態された前記膜ろ過処理装置に、ろ過膜洗浄剤を添加してろ過膜を洗浄するろ過膜洗浄工程を含む、請求項４または請求項５に記載の水処理方法。

【請求項7】

前記分流工程において、前記制御部により、前記複数の膜ろ過処理装置のそれぞれに通水させる前記凝集処理水の通水量を、前記複数の膜ろ過処理装置の通水量の平均値に対する前記膜ろ過処理装置のそれぞれの通水量の割合が８０％以上１２０％以下の範囲内となるように調整する、請求項４乃至請求項６のいずれか１項に記載の水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水処理装置及び水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ろ過膜を用いた膜ろ過処理は、被処理水中の無機物（濁質物質、コロイダル成分）や有機物を分離除去するための手段として、純水製造分野や排水回収分野で行なわれている。ろ過膜としては、精密ろ過膜（ＭＦ膜）や限界ろ過膜（ＵＦ膜）が使用されている。ＭＦ膜としては孔径が１μｍ前後のものが一般に使用され、ＵＦ膜としては孔径が０．００５～０．５μｍのものが一般に使用されている。これらのろ過膜を用いた膜ろ過処理では、被処理水に無機物や有機物が大量に含まれていると、ろ過膜が目詰まりが起こりやすくなる。このため、被処理水を膜ろ過処理する前に、被処理水に凝集剤を添加して、被処理水に含まれている無機物や有機物を凝集させて粗大な粒子（凝集フロック）とした後、膜ろ過処理により分離除去することが行なわれている。

【0003】

特許文献１には、粗大な凝集フロックを生成させることができる水処理装置として、凝集剤と被処理水とを混合する混合処理手段と、旋回流が発生するように被処理水を導入する凝集処理手段と、被処理水を固液分離処理する固液分離処理手段と、を有し、混合処理手段と凝集処理手段を、被処理水を大気に開放されない状態（密閉型）とした水処理装置が記載されている。この特許文献１に記載されている水処理装置では、固液分離処理手段は、沈殿処理、加圧浮上処理、濾過処理や、膜分離処理等、濁質等のフロックを除去する固液分離処理を行なえるものとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１１／１２２６５８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載されている水処理装置は、混合処理手段と、凝集処理手段と、固液分離処理手段とが直列で接続されている。このため、例えば、固液分離処理手段として膜ろ過処理装置を用いた場合には、ろ過膜の洗浄中は、水処理を行なうことができない。このため、多量の被処理水を連続的に安定して処理することが難しい。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、多量の被処理水を連続的に安定して処理することができる水処理装置及び水処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。
［１］凝集フロックを含む凝集処理水を生成させる凝集処理ユニットと、
前記凝集処理ユニットの後段に設置され、前記凝集処理水が流入される膜ろ過処理ユニットと、
前記凝集処理ユニットと前記膜ろ過処理ユニットとを連結する連結流路と、
制御部と、を備え、
前記凝集処理ユニットには、被処理水の流路に対して並列に配置された複数の凝集処理装置と、前記複数の凝集処理装置によって凝集処理された前記凝集処理水を合流させて前記連結流路に送る合流流路と、が備えられ、
前記膜ろ過処理ユニットには、凝集処理水の流路に対して並列に配置され、かつ、前記凝集処理装置よりも多い数の複数の膜ろ過処理装置と、前記連結流路から送られた前記凝集処理水を分流させて前記複数の膜ろ過処理装置に供給可能とする分流流路と、が備えられ、
前記制御部は、前記複数の膜ろ過処理装置の少なくとも１つを、前記凝集処理水を通水させない休止状態とし、かつ、休止状態とする膜ろ過処理装置を切替可能とするように、前記分流流路における前記凝集処理水の流通を制御するものである、水処理装置。

【0008】

［２］さらに、前記被処理水が滞留されている原水槽と、
前記原水槽と前記複数の凝集処理装置のそれぞれとを接続する分岐部を有する被処理水供給流路と、
前記被処理水供給流路の前記分岐部の上流側に配置されたポンプと、を備える被処理水供給装置を有し、
前記被処理水供給流路、前記複数の凝集処理装置、前記合流流路、前記連結流路及び前記分流流路のそれぞれが密閉されている、［１］に記載の水処理装置。
［３］さらに、前記膜ろ過処理装置のそれぞれには、ろ過膜洗浄剤添加装置が備えられている、［１］または［２］に記載の水処理装置。

【0009】

［４］［１］乃至［３］のいずれか１つに記載の水処理装置を用いた水処理方法であって、
前記凝集処理ユニットに備えられた前記複数の凝集処理装置のそれぞれにおいて、被処理水を凝集処理する凝集処理工程と、
前記複数の凝集処理装置によって凝集処理された凝集処理水を、前記合流流路で合流させて、前記連結流路に送る合流工程と、
前記連結流路から送られた前記凝集処理水を前記分流流路で分流させて、前記制御部により、前記複数の膜ろ過処理装置の少なくとも１つを、前記凝集処理水を通水させない休止状態とし、残りの膜ろ過処理装置を、凝集処理水を通水させた運転状態とする分流工程と、
前記運転状態の膜ろ過処理装置を用いて、前記凝集処理水を膜ろ過処理する膜ろ過処理工程と、を備える、水処理方法。

【0010】

［５］前記分流工程において、前記制御部により、休止状態とする膜ろ過処理装置を、膜ろ過処理装置の運転時間もしくは通水量または運転圧力に基づいて切替える、［４］に記載の水処理方法。
［６］さらに、休止状態された前記膜ろ過処理装置に、ろ過膜洗浄剤を添加してろ過膜を洗浄するろ過膜洗浄工程を含む、［４］または［５］に記載の水処理方法。
［７］前記分流工程において、前記制御部により、前記複数の膜ろ過処理装置のそれぞれに通水させる前記凝集処理水の通水量を、前記複数の膜ろ過処理装置の通水量の平均値に対する前記膜ろ過処理装置のそれぞれの通水量の割合が８０％以上１２０％以下の範囲内となるように調整する、［４］乃至［６］のいずれか１つに記載の水処理方法。

【発明の効果】

【0011】

本発明の水処理装置によれば、凝集処理ユニットには複数の凝集処理装置が備えられているので、多量の被処理水を処理することができる。また、複数の凝集処理装置で凝集処理された凝集処理水を、合流流路で合流させるので、凝集処理水を、一つの膜ろ過処理ユニットで膜ろ過処理することが可能となる。このため、装置のサイズの小型化や省エネルギー化を図ることができる。そして、膜ろ過処理ユニットには、凝集処理装置よりも多い数の複数の膜ろ過処理装置が備えられていて、制御部により、複数の膜ろ過処理装置の少なくとも１つは、凝集処理水を通水させない休止状態とし、かつ、休止状態とする膜ろ過処理装置を切替可能とされているので、膜ろ過処理ユニット全体での運転状態の膜ろ過処理装置の個数は一定とすることができ、膜ろ過処理量が安定する。以上のように、本発明の水処理装置によれば、多量の被処理水を連続的に安定して処理することができる。

【0012】

また、本発明の水処理装置によれば、さらに、被処理水供給装置を有し、被処理水供給装置のポンプは被処理水供給流路の分岐部の上流側に配置され、被処理水供給流路、複数の凝集処理装置、合流流路、連結流路及び分流流路のそれぞれが密閉されている構成とすることによって、原水槽から分流流路までの流路が、大気で開放されている場合と比較して、ポンプの送水力が外部に放出されにくい。このため、ポンプの送水能力を効率よく発揮させることができるので、原水槽から膜ろ過処理装置まで被処理水を効率よく供給することが可能となる。よって、多量の被処理水を連続的に安定して処理することができると共に、省エネルギー化を図ることができる。

【0013】

また、本発明の水処理装置によれば、さらに、膜ろ過処理装置のそれぞれが、ろ過膜洗浄剤添加装置を備える構成とすることによって、休止状態の膜ろ過処理装置のろ過膜を洗浄して、ろ過膜のろ過効率を回復することができる。これにより、より確実に凝集処理水を連続的に安定して処理することができる。

【0014】

本発明の水処理方法によれば、凝集処理工程において、複数の凝集処理装置を用いるので、多量の被処理水を処理することができる。また、合流工程において、各凝集処理装置で調製された凝集処理水を合流させるので、一つの膜ろ過処理ユニットで膜ろ過処理することが可能となる。このため、装置のサイズの小型化や省エネルギー化を図ることができる。また、分流工程では、凝集処理装置よりも多い数の複数の膜ろ過処理装置の少なくとも１つを、凝集処理水を通水させない休止状態とし、残りの膜ろ過処理装置を、凝集処理水を通水させた運転状態とするので、膜ろ過処理ユニット全体での膜ろ過処理量が安定する。以上のように、本発明の水処理方法によれば、多量の被処理水を連続的に安定して処理することができる。

【0015】

また、本発明の水処理方法によれば、分流工程において、制御部により、休止状態とする膜ろ過処理装置を、膜ろ過処理装置の運転時間もしくは通水量または運転圧力に基づいて切替えることによって、膜ろ過処理装置のろ過膜のろ過効率が大きく低下する前に、ろ過効率が高い膜ろ過処理装置に切り替えることができる。よって、より確実に多量の被処理水を連続的に安定して処理することができる。

【0016】

また、本発明の水処理方法によれば、さらに、休止状態された膜ろ過処理装置に、ろ過膜洗浄剤を添加してろ過膜を洗浄するろ過膜洗浄工程を含むことによって、ろ過効率が低下した膜ろ過処理装置を再生して、再利用することができる。よって、より確実に多量の被処理水を連続的に安定して処理することができる。

【0017】

また、本発明の水処理方法によれば、分流工程において、制御部により、複数の膜ろ過処理装置のそれぞれに通水させる凝集処理水の通水量を、複数の膜ろ過処理装置の通水量の平均値に対する膜ろ過処理装置のそれぞれの通水量の割合が８０％以上１２０％以下の範囲内となるように調整することによって、複数の膜ろ過処理装置のそれぞれの膜ろ過処理量を一定にできるので、膜ろ過処理装置のろ過効率が安定する。よって、より確実に多量の被処理水を安定して処理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の実施形態である水処理装置を説明する模式図。

【図2】図２は、本発明の実施形態である水処理方法を説明するフロー図。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施形態の水処理装置及び水処理方法について説明する。
図１は、本発明の実施形態である水処理装置を説明する模式図である。
図１に示すように、本実施形態の水処理装置１は、被処理水供給装置１０と、凝集処理ユニット２０と、膜ろ過処理ユニット４０と、凝集処理ユニット２０と膜ろ過処理ユニット４０とを連結する連結流路６０と、制御部７０と、を有する。

【0020】

被処理水供給装置１０は、被処理水Ｗ１を凝集処理ユニット２０に供給するための装置である。被処理水供給装置１０には、原水槽１１と、被処理水供給流路１２と、ポンプ１４とが備えられている。原水槽１１は、被処理水Ｗ１を一時的に滞留させる槽である。被処理水供給流路１２には、原水槽１１と、凝集処理ユニット２０に備えられている３つの凝集処理装置２１のそれぞれとを接続する分岐部１３が備えられている。ポンプ１４は、被処理水供給流路１２の分岐部１３の上流側に配置されている。このポンプ１４によって、被処理水Ｗ１は凝集処理ユニット２０に供給され、凝集処理ユニット２０で生成した凝集処理水Ｗ２は膜ろ過処理ユニット４０に供給される。

【0021】

凝集処理ユニット２０は、被処理水供給装置１０の後段に設置されている。凝集処理ユニット２０は、３つの凝集処理装置２１、及び合流流路２６を備える。３つの凝集処理装置２１のそれぞれは、凝集剤添加装置３０と接続されている。

【0022】

３つの凝集処理装置２１（第一凝集処理装置２１ａ、第二凝集処理装置２１ｂ及び第三凝集処理装置２１ｃ）は、被処理水Ｗ１の流路に対して並列に配置されている。凝集処理装置２１は、凝集処理、すなわち、被処理水Ｗ１に凝集剤を添加して、被処理水Ｗ１中の無機物（濁質物質、コロイダル成分）や有機物を凝集させることによって凝集フロックを含む凝集処理水Ｗ２を生成させる処理を行なう装置である。なお、凝集処理装置の個数は３つに限定されるものではない。凝集処理装置の個数は複数（２つ以上）であれば特に制限はないが、２つ以上５つ以下の範囲内にあることが好ましい。

【0023】

３つの凝集処理装置２１はそれぞれ運転状態において、被処理水Ｗ１の通水量にばらつきが少ないことが好ましい。３つの凝集処理装置２１が運転状態である場合、３つの凝集処理装置２１の被処理水Ｗ１の通水量の割合はそれぞれ、例えば、３つの凝集処理装置２１の通水量の平均値に対して８０％以上１２０％以下の範囲内となるように調整されていてもよい。３つの凝集処理装置２１の通水量が上記のように調整されていることによって、３つの凝集処理装置２１のそれぞれで被処理水Ｗ１を均一に凝集処理することが可能となり、より確実に、被処理水Ｗ１を連続的に安定して凝集処理することができる。

【0024】

３つの凝集処理装置２１は、例えば、被処理水導入部２２、凝集剤添加部２３、混合部２４及び凝集処理水滞留部２５を備える構成とされている。３つの凝集処理装置２１の被処理水導入部２２は、それぞれ被処理水供給流路１２に接続されている。なお、凝集処理装置２１の構成は、上記の構成に制限されるものではない。例えば、各凝集処理装置の被処理水導入部２２は、それぞれ被処理水供給流路１２に接続されていなくてもよい。すなわち、第一凝集処理装置２１ａ、第二凝集処理装置２１ｂ及び第三凝集処理装置２１ｃの各凝集処理装置には、それぞれ異なる被処理水が導入されるようにされていてもよい。また、凝集剤添加部２３を２つ以上設けてもよい。

【0025】

被処理水導入部２２は、被処理水供給流路１２を介して供給された被処理水Ｗ１を導入するものである。凝集剤添加部２３は、凝集剤添加装置３０から供給された凝集剤を添加するものである。混合部２４は、被処理水Ｗ１と凝集剤とを混合して凝集処理水Ｗ２を調製するものである。混合部２４としては、例えば、ラインミキサ―を用いることができる。凝集処理水滞留部２５は、凝集処理水Ｗ２を一時的に滞留させて、凝集処理水Ｗ２中の無機物や有機物を凝集させて、凝集フロックを生成させるものである。なお、混合部２４および／または凝集処理水滞留部２５にｐＨ調整剤添加装置を設置して、凝集処理水Ｗ２のｐＨを凝集剤に適した値に調整できるようにしてもよい。

【0026】

凝集剤添加装置３０には、凝集剤が収容されている凝集剤タンク３１と、凝集剤を第一凝集処理装置２１ａ、第二凝集処理装置２１ｂ及び第三凝集処理装置２１ｃのそれぞれに供給するポンプ３２ａ、３２ｂ、３２ｃが備えられている。凝集剤の種類は特に制限はなく、被処理水Ｗ１に含まれている無機物や有機物の種類及び含有量などの条件に合わせて、無機凝集剤や高分子凝集剤など水処理用の凝集剤として使用されている公知の凝集剤を利用することができる。無機凝集剤としては、例えば、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、水酸化アルミニウム又は酸化アルミニウムを塩酸又は硫酸で溶解したものなどのアルミニウム塩、塩化第二鉄、硫酸第二鉄、硫酸第一鉄などを用いることができる。高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリエチレンオキシド、尿素－ホルマリン樹脂などのノニオン製高分子凝集剤、ポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサンなどのカチオン性高分子凝集剤、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２－アクリルアミド）－２－メチルプロパン硫黄塩などのアニオン性高分子凝集剤を用いることができる。これらの凝集剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの凝集剤と共に、次亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を添加してもよい。

【0027】

合流流路２６は、３つの凝集処理装置２１によって凝集処理された凝集処理水Ｗ２を合流させて、連結流路６０に送るための流路である。合流流路２６は、３つの凝集処理装置２１の凝集処理水滞留部２５に接続している。

【0028】

膜ろ過処理ユニット４０は、凝集処理ユニット２０の後段に設置されている。膜ろ過処理ユニット４０は、４つの膜ろ過処理装置４１と、分流流路４４とが備えられている。４つの膜ろ過処理装置４１のそれぞれには、ろ過膜洗浄剤添加装置５０が備えられている。

【0029】

４つの膜ろ過処理装置４１（第一膜ろ過処理装置４１ａ、第二膜ろ過処理装置４１ｂ、第三膜ろ過処理装置４１ｃ及び第四膜ろ過処理装置４１ｄ）は、凝集処理水Ｗ２の流路に対して並列に配置されている。膜ろ過処理装置４１は、ろ過膜（不図示）を用いて、凝集処理水Ｗ２を膜ろ過して、凝集処理水Ｗ２中の凝集フロックを分離除去して、膜ろ過処理水Ｗ３を生成させる処理を行なう装置である。膜ろ過処理装置４１の個数は、凝集処理装置２１よりも多い数とされている。膜ろ過処理装置４１の個数は、凝集処理装置２１の数をＮとして、Ｎ＋１以上、２×Ｎ以下の範囲内にあることが好ましい。

【0030】

４つの膜ろ過処理装置４１はそれぞれ運転状態において、凝集処理水Ｗ２の通水量にばらつきが少ないことが好ましい。４つの膜ろ過処理装置４１が運転状態である場合、４つの膜ろ過処理装置４１の凝集処理水Ｗ２の通水量の割合はそれぞれ、例えば、膜ろ過処理装置４１の通水量の平均値に対して８０％以上１２０％以下の範囲内となるように調整されていてもよい。４つの膜ろ過処理装置４１の通水量が上記のように調整されていることにより、４つの膜ろ過処理装置４１のそれぞれで凝集処理水Ｗ２を均一に膜ろ過処理することが可能となり、より確実に、凝集処理水Ｗ２を連続的に安定して膜ろ過処理することができる。

【0031】

４つの膜ろ過処理装置４１はそれぞれ、例えば、凝集処理水導入部４２、及びろ過膜（不図示）を備える構成とされている。各膜ろ過処理装置４１の凝集処理水導入部４２は、凝集処理水を導入するものである。膜ろ過処理装置４１のろ過膜としては、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限界ろ過膜（ＵＦ膜）を用いることができる。

【0032】

ろ過膜洗浄剤添加装置５０は、膜ろ過処理装置４１が休止状態（処理すべき凝集処理水が通水されない状態）とされたときに、膜ろ過処理装置４１にろ過膜洗浄剤を添加して、ろ過膜を洗浄するための装置である。休止状態の膜ろ過処理装置４１を洗浄することによって運転状態（処理すべき凝集処理水が通水される状態）とされたときのろ過効率を向上させることができる。ろ過膜洗浄剤添加装置５０には、第一添加装置５１ａと第二添加装置５１ｂの２つの添加装置が備えられている。第一添加装置５１ａには、第一洗浄剤が収容されている第一洗浄剤タンク５２ａと、第一洗浄剤を膜ろ過処理装置に供給するポンプ５３ａが備えられている。第一添加装置５１ａには、第一洗浄剤とは異なる第二洗浄剤が収容されている第二洗浄剤タンク５２ｂと、第二洗浄剤を膜ろ過処理装置に供給するポンプ５３ｂが備えられている。ろ過膜洗浄剤の種類は特に制限はなく、ろ過膜で分離除去される凝集フロックの組成及びろ過膜の凝集フロックの付着量などの条件に合わせて、酸性薬剤やアルカリ性薬剤などろ過膜の洗浄剤として使用されている公知の洗浄剤を利用することができる。ろ過膜洗浄剤としては、例えば、ｐＨが２以下の酸溶液、ｐＨ１２以上のアルカリ性溶液、次亜塩素酸ナトリウムを１０ｍｇ／Ｌの濃度で含む溶液を用いることができる。なお、添加装置の個数は２つに限定されるものではない。添加装置の個数は１つ以上であれば特に制限はない。

【0033】

分流流路４４は、連結流路６０から送られた凝集処理水Ｗ２を分流させて膜ろ過処理装置４１に供給可能とする。すなわち、第一膜ろ過処理装置４１ａは第一分流流路４４ａを介して連結流路６０に接続されている。同様に、第二膜ろ過処理装置４１ｂは第二分流流路４４ｂを介して、第三膜ろ過処理装置４１ｃは第三分流流路４４ｃを介して、第四膜ろ過処理装置４１ｄは第四分流流路４４ｄを介して連結流路６０に接続されている。

【0034】

制御部７０は、膜ろ過処理装置４１の少なくとも１つを、凝集処理水Ｗ２を通水させない休止状態とし、かつ、休止状態とする膜ろ過処理装置４１を切替可能とするように、分流流路４４における凝集処理水Ｗ２の流通を制御するものである。制御部７０としては、例えば、開閉弁を用いることができる。

【0035】

制御部７０は、分流流路４４のそれぞれに、膜ろ過処理装置４１の上流側の位置に備えられている。すなわち、第一制御部７０ａは第一分流流路４４ａの第一膜ろ過処理装置４１ａの上流側の位置に備えられている。同様に、第二制御部７０ｂは第二分流流路４４ｂの第二膜ろ過処理装置４１ｂの上流側の位置に、第三制御部７０ｃは第三分流流路４４ｃの第三膜ろ過処理装置４１ｃの上流側の位置に、第四制御部７０ｄは第四分流流路４４ｄの第四膜ろ過処理装置４１ｄの上流側の位置に備えられている。

【0036】

本実施形態の水処理装置１では、第四制御部７０ｄにより、第四分流流路４４ｄにおける凝集処理水Ｗ２の流通が閉じられることにより、第四膜ろ過処理装置４１ｄが休止状態とされている。一方、第一制御部７０ａにより、第一分流流路４４ａにおける凝集処理水Ｗ２の流通が解放されることにより、第一膜ろ過処理装置４１ａは運転状態とされている。同様に、第二制御部７０ｂ及び第三制御部７０ｃにより、第二分流流路４４ｂ及び第三分流流路４４ｃにおける凝集処理水Ｗ２の流通が解放されることにより、第二膜ろ過処理装置４１ｂ及び第三膜ろ過処理装置４１ｃは運転状態とされている。

【0037】

制御部７０によって、運転状態の膜ろ過処理装置４１を休止状態に切替えるときは、休止状態の膜ろ過処理装置４１を運転状態として、膜ろ過処理ユニット４０全体における運転状態の膜ろ過処理装置４１の個数を一定とする。例えば、運転状態の第一分流流路４４ａ、第二分流流路４４ｂ及び第三分流流路４４ｃのいずれかを休止状態とする際には、休止状態の第四膜ろ過処理装置４１ｄを運転状態とする。膜ろ過処理ユニット４０全体における運転状態の膜ろ過処理装置４１の個数を一定とすることによって、膜ろ過処理ユニット４０全体の被処理水Ｗ１を通水量の変動を小さくすることができる。これにより、より確実に、凝集処理水Ｗ２を連続的に安定して膜ろ過処理することができる。

【0038】

制御部７０は、例えば、休止状態とする膜ろ過処理装置４１を、膜ろ過処理装置４１の運転時間もしくは通水量または運転圧力に基づいて切替えるようにしてもよい。すなわち、膜ろ過処理装置４１の運転時間が、所定の時間を経過したときに、運転状態の膜ろ過処理装置４１を休止状態に切替える。もしくは、膜ろ過処理装置４１の通水量が所定の数値よりも低下したときに、通水量が低下した膜ろ過処理装置４１を休止状態に切替える。または、膜ろ過処理装置４１の運転圧力が所定の数値よりも上昇したときに、運転圧力が上昇した膜ろ過処理装置を休止状態に切替える。

【0039】

本実施形態の水処理装置１では、被処理水供給流路１２、合流流路２６、連結流路６０及び分流流路４４は、例えば配管とされている。また、被処理水供給流路１２、凝集処理装置２１、合流流路２６、連結流路６０及び分流流路４４の各流路は、それぞれが密閉されている構成とされている。なお、各流路の一部は、大気で開放されていてもよい。

【0040】

また、凝集処理ユニット２０の３つの凝集処理装置２１と膜ろ過処理ユニット４０の４つの膜ろ過処理装置４１とは、例えば、それぞれの運転状態で通水量が同等である構成としてもよい。この場合、運転状態の凝集処理装置２１と膜ろ過処理装置４１の個数を同じとすることによって、被処理水Ｗ１を連続的に安定して処理することができる。このため、水処理装置１の構成が簡略化でき、装置のサイズの小型化できる。例えば、運転状態の凝集処理装置２１の被処理水Ｗ１の通水量と運転状態の膜ろ過処理装置４１の凝集処理水Ｗ２の通水量の平均に対する凝集処理装置２１及び膜ろ過処理装置４１のそれぞれの通水量の割合が８０％以上１２０％以下の範囲内となるように調整する。

【0041】

次に、図１に示す水処理装置を用いた本実施形態の水処理方法について説明する。
図２は、本発明の実施形態である水処理方法を説明するフロー図である。
図２に示すように、本実施形態の水処理方法は、被処理水供給Ｓ０１と、凝集処理工程Ｓ０２と、合流工程Ｓ０３と、分流工程Ｓ０４と、膜ろ過処理工程Ｓ０５と、を備える。

【0042】

被処理水供給Ｓ０１では、被処理水供給装置１０に備えられた原水槽１１に滞留されている被処理水Ｗ１を、ポンプ１４によって、被処理水供給流路１２を介して、凝集処理ユニット２０の３つの凝集処理装置２１のそれぞれの被処理水導入部２２に供給する。

【0043】

凝集処理工程Ｓ０２では、凝集処理ユニット２０に備えられた３つの凝集処理装置２１（第一凝集処理装置２１ａ、第二凝集処理装置２１ｂ、第三凝集処理装置２１ｃ）のそれぞれを用いて、凝集処理を行なう。すなわち、凝集処理装置２１の被処理水導入部２２から導入された被処理水Ｗ１と、凝集剤添加部２３から添加された凝集剤とを、混合部２４で混合して凝集処理水Ｗ２を調製し、凝集処理水Ｗ２を凝集処理水滞留部２５に滞留させる。そして、凝集処理水滞留部２５に凝集処理水Ｗ２中の無機物や有機物を凝集させて、粗大な凝集フロックを生成させる。

【0044】

合流工程Ｓ０３では、３つの凝集処理装置２１によって凝集処理された凝集処理水Ｗ２を、合流流路２６で合流させる。そして合流させた凝集処理水Ｗ２を、連結流路６０に送る。

【0045】

分流工程Ｓ０４では、連結流路６０から送られた凝集処理水Ｗ２を、膜ろ過処理ユニット４０に備えられた分流流路４４で分流させて、制御部７０により、４つの膜ろ過処理装置４１の１つ（第四膜ろ過処理装置４１ｄ）を、凝集処理水Ｗ２を通水させない休止状態とする。一方、残りの膜ろ過処理装置４１（第一膜ろ過処理装置４１ａ、第二膜ろ過処理装置４１ｂ及び第三膜ろ過処理装置４１ｃ）は、凝集処理水を通水させた運転状態とする。

【0046】

膜ろ過処理工程Ｓ０５では、運転状態の膜ろ過処理装置（第一膜ろ過処理装置４１ａ、第二膜ろ過処理装置４１ｂ及び第三膜ろ過処理装置４１ｃ）を用いて、凝集処理水Ｗ２を膜ろ過処理する。すなわち、凝集処理水Ｗ２中の凝集フロックをろ過膜で分離除去する。

【0047】

休止状態とされた第四膜ろ過処理装置４１ｄには、ろ過膜洗浄剤添加装置５０を用いてろ過膜洗浄剤が添加されていて、ろ過膜が洗浄される（ろ過膜洗浄工程）。これによって、凝集フロックの付着による目詰まりによって低下したろ過効率が改善される。各膜ろ過処理装置のろ過効率を高いレベルで維持するために、第二分流工程Ｓ０５では、凝集処理水Ｗ２を送水しないで休止させる膜ろ過処理装置を、例えば、膜ろ過処理装置の運転時間もしくは運転水量または運転圧力に基づいて切替えるようにしてもよい。

【0048】

また、運転中の膜ろ過処理装置４１は、膜ろ過処理を安定に行なうために、通水量のばらつきを少なくしてもよい。例えば、制御部７０により、運転状態の膜ろ過処理装置４１のそれぞれに通水させる凝集処理水Ｗ２の通水量を、膜ろ過処理装置４１の通水量の平均値に対する膜ろ過処理装置４１のそれぞれの通水量の割合が８０％以上１２０％以下の範囲内となるように調整する。

【0049】

以上説明したように、本実施形態の水処理装置１によれば、凝集処理ユニット２０には３つの凝集処理装置２１（第一凝集処理装置２１ａ、第二凝集処理装置２１ｂ、第三凝集処理装置２１ｃ）が備えられているので、多量の被処理水Ｗ１を処理することができる。また、３つの凝集処理装置２１で凝集処理された凝集処理水Ｗ２を、合流流路２６で合流させるので、凝集処理水Ｗ２を、一つの膜ろ過処理ユニット４０で膜ろ過処理することが可能となる。このため、装置のサイズの小型化や省エネルギー化を図ることができる。そして、膜ろ過処理ユニット４０には、凝集処理装置よりも多い４つの膜ろ過処理装置４１（第一膜ろ過処理装置４１ａ、第二膜ろ過処理装置４１ｂ、第三膜ろ過処理装置４１ｃ、第四膜ろ過処理装置４１ｄ）が備えられていて、制御部７０により、４つの膜ろ過処理装置４１の１つ（第四膜ろ過処理装置４１ｄ）は、凝集処理水Ｗ２を通水させない休止状態とし、かつ、休止状態とする膜ろ過処理装置を切替可能とされているので、膜ろ過処理ユニット４０全体での運転状態の膜ろ過処理装置４１の個数は一定とすることができ、膜ろ過処理量が安定する。以上のように、本実施形態の水処理装置によれば、多量の被処理水を連続的に安定して処理することができる。

【0050】

また、本実施形態の水処理装置１によれば、さらに被処理水供給装置１０を有し、被処理水供給装置１０のポンプ１４が被処理水供給流路１２の分岐部１３の上流側に配置されていて、被処理水供給流路１２、凝集処理装置２１、合流流路２６、連結流路６０及び分流流路４４のそれぞれが密閉されているので、原水槽１１から分流流路４４までの流路が、大気で開放されている場合と比較して、ポンプ１４の送水力が外部に放出されにくい。このため、ポンプ１４の送水能力を効率よく発揮させることができるので、原水槽１１から膜ろ過処理装置４１まで被処理水Ｗ１を効率よく供給することが可能となる。よって、多量の被処理水Ｗ１を連続的に安定して処理することができると共に、省エネルギー化を図ることができる。

【0051】

また、本実施形態の水処理装置１によれば、さらに、膜ろ過処理装置４１のそれぞれが、ろ過膜洗浄剤添加装置５０を備える構成とされているので、休止状態の膜ろ過処理装置４１のろ過膜を洗浄して、ろ過膜のろ過効率を回復することができる。これにより、より確実に凝集処理水Ｗ２を連続的に安定して処理することができる。

【0052】

本実施形態の水処理方法によれば、凝集処理工程Ｓ０２において、複数の凝集処理装置２１を用いるので、多量の被処理水Ｗ１を処理することができる。また、合流工程Ｓ０３において、各凝集処理装置２１で調製された凝集処理水Ｗ２を合流させるので、一つの膜ろ過処理ユニット４０で膜ろ過処理することが可能となる。このため、装置のサイズの小型化や省エネルギー化を図ることができる。また、分流工程Ｓ０３では、凝集処理装置２１よりも多い４つの膜ろ過処理装置４１の１つを、凝集処理水Ｗ２を通水させない休止状態とし、残りの膜ろ過処理装置４１を、凝集処理水Ｗ２を通水させた運転状態とするので、膜ろ過処理ユニット４０全体での膜ろ過処理量が安定する。以上のように、本実施形態の水処理方法によれば、多量の被処理水Ｗ１を連続的に安定して処理することができる。

【0053】

また、本実施形態の水処理方法によれば、分流工程Ｓ０４において、制御部７０により、休止状態とする膜ろ過処理装置４１を、膜ろ過処理装置４１の運転時間もしくは通水量または運転圧力に基づいて切替えることによって、膜ろ過処理装置４１のろ過膜のろ過効率が大きく低下する前に、ろ過効率が高い膜ろ過処理装置に切り替えることができる。よって、より確実に多量の被処理水Ｗ１を連続的に安定して処理することができる。

【0054】

また、本実施形態の水処理方法によれば、さらに、休止状態された膜ろ過処理装置に、ろ過膜洗浄剤を添加してろ過膜を洗浄するろ過膜洗浄工程を含むことによって、ろ過効率が低下した膜ろ過処理装置を再生して、再利用することができる。よって、より確実に多量の被処理水Ｗ１を連続的に安定して処理することができる。

【0055】

また、本実施形態の水処理方法によれば、分流工程において、制御部７０により、運転状態の３つ膜ろ過処理装置４１（第一膜ろ過処理装置４１ａ、第二膜ろ過処理装置４１ｂ、第三膜ろ過処理装置４１ｃ）のそれぞれに通水させる凝集処理水Ｗ２の通水量を、３つの膜ろ過処理装置４１の通水量の平均値に対する膜ろ過処理装置のそれぞれの通水量の割合が８０％以上１２０％以下の範囲内となるように調整することによって、３つの膜ろ過処理装置４１のそれぞれの膜ろ過処理量を一定にできるので、膜ろ過処理装置４１のろ過効率が安定する。よって、より確実に多量の被処理水Ｗ１を安定して処理することができる。

【実施例】

【0056】

［実施例１］
凝集処理ユニットには、２つの凝集処理装置（第一凝集処理装置、第二凝集処理装置）が備えられ、膜ろ過処理ユニットには、３つの膜ろ過処理装置（第一膜ろ過処理装置、第二膜ろ過処理装置、第三膜ろ過処理装置）が備えられていること以外は、図１に示す水処理装置と同じ構成の水処理装置を用意して、被処理水を３０日間処理した。

【0057】

凝集処理ユニットの各凝集処理装置はそれぞれ、凝集剤添加部では、凝集剤としては、塩化第二鉄（濃度：３８％）を用いた。凝集剤の添加量は１００ｍｇ／Ｌとした。混合部では、スタティックミキサー（株式会社ノリタケカンパニーリミテド）を用いて、被処理水と凝集剤とを混合した。得られた凝集処理水は、滞留部で５分間滞留させた後、膜ろ過処理ユニットに供給した。

【0058】

膜ろ過処理ユニットの膜ろ過処理装置はそれぞれ、ろ過膜としてポリフッ化ビニルデン製のＵＦ膜を用いた。膜ろ過処理ユニットに凝集処理水を２ｍ^３／ｈの流量で供給し、前半１５日間は、第一膜ろ過処理装置と第二膜ろ過処理装置を運転状態とし、第三膜ろ過処理装置を休止状態として凝集処理水の膜ろ過処理を行なった。後半１５日は、第二膜ろ過処理装置と第三膜ろ過処理装置を運転状態とし、第一膜ろ過処理装置を休止状態とした状態で凝集処理水の膜ろ過処理を行なった。

【0059】

水処理を３０日間行なった後、水処理を停止した。次いで、各膜ろ過処理装置の性能（通水性）を評価するために、純水を用いてろ過したときの差圧（膜間差圧、入口圧力と透過水出口圧力との差）を測定した。その結果を、下記の表１に示す。

【0060】

［実施例２］
休止状態の膜ろ過処理装置を、第三膜ろ過処理装置、第一膜ろ過処理装置、第二膜ろ過処理装置、第三膜ろ過処理装置の順に７日毎に切替えたこと、休止状態の膜ろ過処理装置に対してろ過膜の洗浄を行なったこと以外は、実施例１と同様にして、水処理を行なった。ろ過膜の洗浄は、１．５日間薬剤洗浄を行なった後、水洗することによって行なった。薬剤洗浄は、前半は、シュウ酸による酸洗浄、後半は次亜塩素酸ナトリウムを含むアルカリ性溶液によりアルカリ洗浄を実施した。水処理を３０日間行なった後、水処理を停止し、実施例１と同様に、各膜ろ過処理装置の性能（通水性）を評価した。その結果を、下記の表１に示す。

【0061】

［実施例３］
運転状態の膜ろ過処理装置の差圧が上昇して５０ｋＰａを超えた時点で、差圧が上昇した膜ろ過処理装置を休止状態に切替え、休止状態の膜ろ過処理装置を運転状態に切替えたこと、休止状態の膜ろ過処理装置は、上記実施例２と同様にして、ろ過膜の薬剤洗浄を行なったこと以外は、実施例１と同様にして水処理を行なった。なお、ろ過膜の薬剤洗浄中に、運転中の膜ろ過処理装置の差圧が５０ｋＰａを超えた場合には、ろ過膜の薬剤洗浄が終了するまで、差圧が５０ｋＰａを超えた状態のまま運転を継続した。水処理を３０日間行なった後、水処理を停止し、実施例１と同様に、各膜ろ過処理装置の性能（通水性）を評価した。その結果を、下記の表１に示す。

【0062】

［実施例４］
運転状態の膜ろ過処理装置の凝集処理水の通水量を、制御部（開閉弁）の開度を調整することによって、それぞれ０．８～１．２ｍ^３／ｈに調整したこと以外は、実施例３と同様にして、水処理を行なった。なお、実施例１～３は実施例４のように膜ろ過処理装置の凝集処理水の導入量を調整することはしなかった。水処理を３０日間行なった後、水処理を停止し、実施例１と同様に、各膜ろ過処理装置の性能（通水性）を評価した。その結果を、下記の表１に示す。

【0063】

［比較例１］
第一凝集処理装置と第一膜ろ過処理装置とを直接接続し、第二凝集処理装置と第二膜ろ過処理装置とを直接接続した構成の水処理装置を用意した。この水処理装置を、３０日間、連続的に運転したこと以外は、実施例１と同様にして、水処理を行なった。水処理を３０日間行なった後、水処理を停止し、実施例１と同様に、各膜ろ過処理装置の性能（通水性）を評価した。その結果を、下記の表１に示す。

【0064】

【表1】

【0065】

純水でろ過したときの差圧が大きくなるのは、ろ過膜に凝集フロックが付着して目詰まりが起きているためである。比較例１では、膜ろ過処理装置を切替えずに、第一膜ろ過処理装置及び第二膜ろ過処理装置を連続的に運転状態としたため、ろ過膜への凝集フロックの付着量が多くなり、純水でろ過したときの差圧が高くなった。これに対して、実施例１では、第一膜ろ過処理装置と第三膜ろ過処理装置を切替えて運転したため、比較例１と比較して、ろ過膜への凝集フロックの付着量が少なくなり、第一膜ろ過処理装置と第三膜ろ過処理装置は純水でろ過したときの差圧が低くなった。さらに、実施例２～３では、膜ろ過処理装置を切替えるサイクルを短くし、休止状態の膜ろ過処理装置ではろ過膜を洗浄しているため、ろ過膜への凝集フロックの付着量がより少なくなり純水でろ過したときの差圧がさらに低くなった。またさらに、実施例４では、運転状態の膜ろ過処理装置の凝集処理水の通水量をそれぞれ０．８～１．２ｍ^３／ｈに調整したため、ろ過膜への凝集フロックの付着量がさらに少なくなり、純水でろ過したときの差圧がさらに低くなった。

【符号の説明】

【0066】

１…水処理装置、１０…被処理水供給装置、１１…原水槽、１２…被処理水供給流路、１３…分岐部、１４…ポンプ、２０…凝集処理ユニット、２１…凝集処理装置、２１ａ…第一凝集処理装置、２１ｂ…第二凝集処理装置、２１ｃ…第三凝集処理装置、２２…被処理水導入部、２３…凝集剤添加部、２４…混合部、２５…凝集処理水滞留部、２６…合流流路、３０…凝集剤添加装置、３１…凝集剤タンク、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ…ポンプ、４０…膜ろ過処理ユニット、４１…膜ろ過処理装置、４１ａ…第一膜ろ過処理装置、４１ｂ…第二膜ろ過処理装置、４１ｃ…第三膜ろ過処理装置、４１ｄ…第四膜ろ過処理装置、４２…凝集処理水導入部、４４…分流流路、４４ａ…第一分流流路、４４ｂ…第二分流流路、４４ｃ…第三分流流路、４４ｄ…第四分流流路、５０…ろ過膜洗浄剤添加装置、５１ａ…第一添加装置、５１ｂ…第二添加装置、５２ａ…第一洗浄剤タンク、５２ｂ…第二洗浄剤タンク、５３ａ、５３ｂ…ポンプ、６０…連結流路、７０…制御部、７０ａ…第一制御部、７０ｂ…第二制御部、７０ｃ…第三制御部、７０ｄ…第四制御部、Ｗ１…被処理水、Ｗ２…凝集処理水、Ｗ３…膜ろ過処理水

【図1】

【図2】