特許 7594454 水処理システムおよび水処理方法

(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】2024-11-26

(45)【発行日】2024-12-04

(54)【発明の名称】水処理システムおよび水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/52 20230101AFI20241127BHJP

   C02F 1/44 20230101ALI20241127BHJP

   C02F 1/78 20230101ALI20241127BHJP

【ＦＩ】

C02F1/52 E

C02F1/44 A

C02F1/44 D

C02F1/78

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021018191

(22)【出願日】2021-02-08

(65)【公開番号】P2022121053

(43)【公開日】2022-08-19

【審査請求日】2023-10-18

(73)【特許権者】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000220675

【氏名又は名称】東京都下水道サービス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】野口 基治

(72)【発明者】

【氏名】粕谷 誠

(72)【発明者】

【氏名】原品 竜馬

【審査官】石岡 隆

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２３７１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０４９２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５０８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１９１０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５６４７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００６３３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｄ２１／００－２１／３４

Ｃ０２Ｆ１／４４、１／５２－１／５６、１／７８、９／００

Ｃ０２Ｆ３／００－３／３４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下水処理場の最終沈殿池から得られる処理水からなる被処理水にポリ塩化アルミニウムからなる凝集剤を添加する凝集剤添加部と、
前記凝集剤添加部の下流に設けられ、前記凝集剤が添加された被処理水を膜ろ過する膜ろ過部と、
前記凝集剤添加部の上流に設けられた他の水処理部と、を備え、
前記他の水処理部に、被処理水のｐＨが６．０～６．８になるように調整するｐＨ調整部が設けられていることを特徴とする水処理システム。

【請求項2】

前記他の水処理部として、生物ろ過膜により被処理水を処理する生物処理部及び被処理水に対してオゾン処理を行うオゾン処理部の少なくとも一方を有し、
前記ｐＨ調整部は、前記生物処理部及び前記オゾン処理部の少なくとも一方に設けられている、請求項１に記載の水処理システム。

【請求項3】

前記他の水処理部として、被処理水に対してオゾン処理を行うオゾン処理部を有し、
前記被処理水のｐＨに基づいて、前記オゾン処理後の被処理水の溶存オゾン濃度が所定の範囲となるように、前記オゾン処理部においてオゾンを注入する溶存オゾン濃度制御装置を有する、請求項１又は２に記載の水処理システム。

【請求項4】

下水処理場の最終沈殿池から得られる処理水からなる被処理水にポリ塩化アルミニウムからなる凝集剤を添加する凝集工程と、
前記凝集剤が添加された被処理水を膜ろ過する膜ろ過工程と、
前記凝集工程より上流に設けられた他の水処理工程と、を有し、
前記他の水処理工程で、被処理水のｐＨを測定し、該ｐＨが６．０～６．８になるようにｐＨ調整を行う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、例えば下水処理水、その他の各種の排水、水道原水等を被処理水として、膜ろ過処理を行うことにより、再生水などの浄化水を得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】

水資源の有効利用を図るために、各種の排水を膜ろ過して再生水を得る技術が開発されている。

【0003】

例えば、下記特許文献１には、被処理水にオゾンを添加して該被処理水を酸化処理する酸化処理工程と、該酸化処理工程を経た水を逆浸透膜により処理する逆浸透膜処理工程とを有する水処理方法において、前記酸化処理工程の水又は酸化処理工程からの流出水のｐＨが８～１０となるように、前記被処理水にｐＨ調整剤を添加することを特徴とする水処理方法が記載されている。また、被処理水中の有機物濃度が高い場合には、効率的にオゾンによる酸化処理を行うために、オゾン酸化処理に先立ち、被処理水を予め凝集沈殿処理又は生物処理することが好ましいことが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－２３０７３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、凝集沈殿処理は好ましい態様として挙げられているだけで必須とされておらず、凝集沈殿処理を行う場合でも酸化処理工程に先立って行うことが好ましいとされているので、被処理水のｐＨ変動などによって凝集沈殿処理におけるフロック形成が効果的になされず、逆浸透膜処理工程において、目詰まりが生じやすくなる可能性があった。 そこで、本発明は、被処理水を膜ろ過処理して浄化水を得る際に、膜の目詰まりが生じにくくして、メンテナンス作業を軽減できるようにした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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明の水処理システムの１つは、被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加部と、前記凝集剤添加部の下流に設けられ、前記凝集剤が添加された被処理水を膜ろ過する膜ろ過部と、前記凝集剤添加部の上流に設けられた他の水処理部と、を備え、前記他の水処理部に、被処理水のｐＨを調整するｐＨ調整部が設けられていることを特徴とする。

【0007】

本発明の水処理システムのもう１つは、被処理水に対してオゾン処理を行うオゾン処理部と、前記オゾン処理後の被処理水に凝集剤を添加する凝集剤添加部と、前記凝集剤が添加された被処理水を膜ろ過する膜ろ過部と、被処理水のｐＨを測定するｐＨ測定部と、前記ｐＨ測定部で測定されたｐＨに基づいて、前記オゾン処理後の被処理水の溶存オゾン濃度が所定の範囲となるように、前記オゾン処理部におけるオゾン注入量を制御する溶存オゾン濃度制御装置と、を備えていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明の水処理システムによれば、被処理水を膜ろ過処理して浄化水を得る際に、膜の目詰まりが生じにくくして、メンテナンス作業を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の水処理システムの一実施形態を示す説明図である。

【図2】同実施形態におけるｐＨ調整手順を示すフローチャートである。

【図3】本発明の水処理システムの他の実施形態を示す説明図である。

【図4】同実施形態における溶存オゾン濃度調整手順を示すフローチャートである。

【図5】本発明の水処理システムの他の実施形態を示す説明図である。

【図6】同実施形態におけるｐＨ及び溶存オゾン濃度の調整手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明者等は、前述した目的を達成するため、鋭意研究した結果、凝集沈殿処理を行った後に膜ろ過を行うようにすると共に、凝集沈殿処理の上流に設けられた水処理部でｐＨ調整を行うことにより、あるいは溶存オゾン濃度を調整することにより、膜ろ過部の目詰まりを効果的に抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0011】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

【0012】

（第１実施形態）
図１、２には、本発明の水処理システムの第１実施形態が示されている。

【0013】

図１に示すように、この実施形態における水処理システム１０１は、下水処理場の最終沈殿池２００から得られる処理水を被処理水として、水処理を行うことにより、再生水を得るものである。

【0014】

ただし、被処理水としては、上記のような下水処理水に限らず、例えば、返流水、工場排水、ゴミ浸出水、屎尿、農業廃水、畜産排水、養殖排水などを処理した排水や、水道原水などを用いることもできる。

【0015】

この水処理システム１０１は、生物処理部３００と、オゾン処理部４００と、凝集剤添加部５００と、膜ろ過部６００とを備えている。以下、各処理部の構成について、順次説明することにする。

【0016】

生物処理部３００は、ろ材に生物を繁殖させてろ材表面に生物膜を形成してなる生物ろ過膜を有する生物膜ろ過槽３０１を備えている。ろ材としては、通常の水処理用の生物ろ過膜に用いられるろ材を制限なく使用することができ、例えば、砂、アンスラサイト、ガラス、ガーネット、活性炭、繊維部材などの多孔性物質などを用いることができる。生物は、前記ろ材表面に生息し、被処理水由来の有機物を分解して、生物学的に除去する。下水処理場の最終沈殿池２００から得られる被処理水は、配管２０１を通して生物処理部３００の生物膜ろ過槽３０１に導入され、上記生物ろ過膜を通過して生物処理された後、配管３０２を通してオゾン処理部４００に送られる。なお、最終沈殿池２００と生物処理部３００とを連結する配管２０１に被処理水のｐＨを測定するｐＨ計２０２が設けられていてもよい。

【0017】

オゾン処理部４００は、オゾン接触塔４０１とオゾン発生器４０２とを備えている。オゾン発生器４０２は、無声放電法、紫外線法、化学生成法、電解法などによりオゾンを発生するものであれば限定されないが、大量のオゾンを得るには、無声放電法が好ましい。オゾン発生器４０２は、電源投入により所定の濃度のオゾンを発生し、オゾン接触塔４０１内に設けられた散気装置４０３から被処理水中にオゾンを噴出する。被処理水は、オゾン接触塔４０１においてオゾン発生器４０２から投入されたオゾンと接触する。本発明においては、被処理水とオゾンとの接触の手段は、特に限定されるものではなく、上向流式であっても下向流式であってもよく、散気板または散気筒からオゾンを噴出させる方法であっても、イジェクタを用いて微細気泡（ナノバブル、マイクロバブル）としてオゾンを吹き込む方法であってもよい。オゾンによって被処理水中に浮遊する固形物の表面性状が改質されて、後の凝集剤添加部５００における凝集改善効果がもたらされる。オゾン処理部４００でオゾン処理された被処理水は、配管４０４を通して凝集剤添加部５００に送られる。なお、配管４０４に、前記オゾン処理後の被処理水の溶存オゾン濃度を検出する溶存オゾン濃度計４０５を設けてもよい。

【0018】

凝集剤添加部５００は、凝集槽５０１と、凝集剤貯留槽５０２と、凝集剤を配管５０４を通して凝集槽５０１に注入するポンプ５０３とを有している。凝集剤の種類としては、例えば、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）、塩化第二鉄、硫酸バンド、高分子凝集剤、ＰＳＩ（ポリシリカ鉄凝集剤）などを使用することができる。被処理水は、凝集槽５０１に設けられた急速攪拌部、緩速攪拌部などを経て、凝集剤と混合され、凝集フロックが形成される。なお、凝集手段としてはラインミキサを使用してもよい。凝集剤添加部５００で凝集処理された被処理水は、配管５０６を通して膜ろ過部６００に送られる。なお、凝集槽５０１の被処理水のｐＨを測定するｐＨ計５０５を設けてもよい。

【0019】

膜ろ過部６００には、図示しない分離膜が備えられており、凝集剤添加部５００で形成されたフロックが上記分離膜にろ過されて取り除かれ、再生水として利用可能な清浄な処理水が得られる。分離膜としては、例えばＭＦ膜又はＵＦ膜を用いることができる。前段階で良好なフロックが形成されているため、膜面が閉塞されにくい。膜の材質は、高分子膜であってもセラミック膜であってもよく、膜形状は、モノリス型の他に、チューブラー膜、ハニカム膜、中空糸膜、平膜など任意である。また、膜は内圧式であっても外圧式であってもよい。更に、膜ろ過方式は、全量ろ過方式でもクロスフロー方式でもよい。

【0020】

本発明の１つの水処理システムの特徴は、凝集剤添加部５００の上流に設けられた他の水処理部（この実施形態では、生物処理部３００、オゾン処理部４００が相当する）に、ｐＨ調整部７００を設けたことにある。なお、本発明において、他の水処理部にｐＨ調整部を設けるという意味は、他の水処理部における水処理を行う箇所（例えば、生物膜ろ過槽３０１、オゾン接触塔４０１など）に限定する意味ではなく、水処理部の水処理を行う箇所の前後部分（例えば配管など）に設ける態様も含むという意味である。

【0021】

この実施形態では、生物処理部３００とオゾン処理部４００とを連結する配管３０２にｐＨ調整部７００が設けられている。ｐＨ調整部７００は、ｐＨ調整剤槽７０１と、ｐＨ調整剤槽７０１のｐＨ調整剤を、配管７０３を通して配管３０２を通る被処理水に添加するポンプ７０２と、配管３０２を通る被処理水のｐＨを測定するｐＨ計７０４と、ｐＨ計７０４から測定されたｐＨ値を取得し、そのｐＨ値に基づいてポンプ７０２に制御信号を送って、ｐＨ調整剤の添加量を調整するｐＨ制御装置７０５とを有している。

【0022】

なお、この実施形態では、生物処理部３００とオゾン処理部４００とを連結する配管３０２にｐＨ調整部７００が設けられているが、ｐＨ調整部７００は、例えば下水処理場の最終沈殿池２００と生物処理部３００とを連結する配管２０１（図１の矢印Ａの箇所）に設けることもできる。また、生物膜ろ過槽３０１や、オゾン接触塔４０１などの、水処理を行う箇所に設けることもできる。

【0023】

次に、この実施形態におけるｐＨ制御装置７０５の制御フローを図２に基づいて説明する。図１、２に示すように、ｐＨ計７０４はｐＨ値を測定する（ＳＴＥＰ０１）。次に、pH制御装置７０５は上記ｐＨ値が所定の範囲にあるか否かを判断する（ＳＴＥＰ０２）。ｐH制御装置７０５はｐＨ値が所定の範囲にある場合には、処理を終了し（エンド）、ｐＨ値が所定の範囲にない場合には、ＳＴＥＰ０３に進み、ポンプ７０２を作動させ、配管３０２を通る被処理水にｐＨ調整剤を添加する。

【0024】

次に、ｐＨ計７０４は再びｐＨ値を測定し（ＳＴＥＰ０４）、pH制御装置７０５は上記ｐＨ値が所定の範囲にあるか否かを判断する（ＳＴＥＰ０５）。pH制御装置７０５はｐＨ値が所定の範囲にない場合には、ＳＴＥＰ０３に戻り、pH調整剤を再び添加する（ＳＴＥＰ０３）。ｐＨ値が所定の範囲にある場合には、ポンプ７０２を停止し（ＳＴＥＰ０６）、処理を終了する（エンド）。このように、pH制御装置７０５は、ｐＨ値が所定の範囲にない場合に、ＳＴＥＰ０３、ＳＴＥＰ０４、ＳＴＥＰ０５の処理を繰り返すことにより、最終的に、被処理水のｐＨ値を所定の範囲に調整する。

【0025】

上記ＳＴＥＰ０２で判断するｐＨ値の範囲、言い換えると、ｐＨ調整部７００で被処理水が調整されるｐＨ値の範囲は、ｐＨ６．０～６．８であることが好ましく、ｐＨ６．３～６．８であることがより好ましい。ｐＨ値が上記範囲にあれば、凝集工程後の膜ろ過時に膜の目詰まりを防止する効果を良好に得ることができる。

【0026】

また、ＳＴＥＰ０１のｐＨ値の取得は、オゾン処理部４００に至る配管３０２にｐＨ調整部７００が設けられている場合、オゾン処理部４００を経た配管４０４（図１の矢印Ｂの箇所）に設けたｐＨ計によって測定された値を用いることもできる。

【0027】

次に、上記水処理システム１０１を用いた、本発明の水処理方法の一実施形態を説明する。この実施形態では、下水処理場の最終沈殿池２００から取り出された被処理水が配管２０１を通って生物処理部３００の生物膜ろ過槽３０１に導入される。被処理水は、生物膜ろ過槽３０１の生物ろ過膜を通過する際に、含有されるアンモニアや亜硝酸が硝酸まで硝化されるとともに、粗大な固形物が除去される（以上「生物処理工程」）。

【0028】

次に、被処理水は、配管３０２を通してオゾン処理部４００に送られる。このとき、配管３０２を通る被処理水のｐＨがｐＨ計７０４で測定され、その測定値に基づいて、ｐＨ制御装置７０５が、図２に示した制御フローにより、ポンプ７０２を作動させ、必要な量のｐＨ調整剤を被処理水に添加する。これによって、被処理水は、予め定められた所定のｐＨ値に調整されることになる（以上「ｐＨ調整工程」）。

【0029】

オゾン処理部４００では、オゾン発生器４０２がオゾンを発生させて、オゾン接触塔４０１の散気装置４０３からオゾンを被処理水に吹き込んでオゾン処理がなされる。被処理水のｐＨが所定の範囲に調整されているので、オゾンが分解されラジカルが発生しやすくなる。そのため、被処理水中に含まれる微細固形物の表面性状が改質されて、後の凝集剤処理工程における凝集性を高めることができる（以上「オゾン処理工程」）。

【0030】

オゾン処理部でオゾン処理された被処理水は、配管４０４を通って凝集剤添加部５００の凝集槽５０１に送られる。凝集槽５０１には、凝集剤貯留槽５０２からポンプ５０３により凝集剤が添加される。被処理水は、凝集槽５０１に設けられた急速攪拌部、緩速攪拌部などを経て、凝集剤と混合され、凝集フロックが形成される（以上「凝集剤添加工程」）。このとき、被処理水のｐＨが所定の範囲に調整されており、オゾン処理工程で被処理水中に含まれる微細固形物の表面性状が改質されて、微細固形物が凝集しやすくなっているので、フロックの形成が良好になされる。

【0031】

次に、被処理水は、配管５０６を通して膜ろ過部６００に送られる。膜ろ過部６００では、被処理水が分離膜でろ過され、被処理水中に含まれる凝集フロックが分離膜によって除去される。その結果、分離膜を通過した水は、被処理水中の微細固形物が除かれて、再生水として利用可能な清浄水となる。この処理水は、配管６０１を通して取り出される（以上「膜ろ過工程」）。

【0032】

上記のように、この実施形態では、ｐＨ調整工程により、被処理水のｐＨ値が所定の範囲に調整されることにより、オゾン処理工程において、オゾンを分解させてラジカルを発生しやすくすることができ、被処理水中に含まれる微細固形物の表面性状を効果的に改質して、後の凝集剤処理工程における凝集性を高めることができる。その結果、凝集剤処理工程における凝集フロックの形成を良好にすることができる。

【0033】

その結果、膜ろ過部におけるろ過量を高め、膜差圧上昇速度を低下させて、膜ろ過部６００の分離膜の薬品洗浄などのメンテナンス間隔を長くして、メンテナンスの手間と時間と費用を軽減することができる。

【0034】

なお、本発明においては、他の水処理部として、生物ろ過膜により被処理水を処理する生物処理部３００及び被処理水に対してオゾン処理を行うオゾン処理部４００の少なくとも一方を有し、ｐＨ調整部７００は、前記生物処理部３００及び前記オゾン処理部４００の少なくとも一方に設けられていることが好ましい。

【0035】

（第２実施形態）
図３，４には、本発明の第２実施形態が示されている。なお、第１実施形態と実質的に同一部分には同符号を付して、その説明を省略することにする。

【0036】

図３に示すように、この実施形態の水処理システム１０２は、前述した第１実施形態と比較して、ｐＨ調整部７００がなく、溶存オゾン濃度制御装置４０６が設けられている点が相違している。

【0037】

この実施形態では、生物処理部３００とオゾン処理部４００とを連結する配管３０２に設けられたｐＨ計７０４で測定されたｐＨ値に基づいて、溶存オゾン濃度制御装置４０６により、オゾン発生器４０２から供給されるオゾン注入量が制御されるようになっている。すなわち、オゾン処理部４００は、オゾン接触塔４０１と、オゾン発生器４０２と、溶存オゾン濃度制御装置４０６とを有しており、溶存オゾン濃度制御装置４０６がオゾン発生器４０２から供給されるオゾン注入量を制御して、オゾン接触塔４０１を通過する被処理水へのオゾン注入量が制御されるようになっている。

【0038】

被処理水のｐＨが所定値より低いと、オゾン処理部４００におけるオゾン分解によるラジカル発生量が少なくなる傾向がある。また、被処理水のｐＨが所定値より高いと、凝集剤による凝集効果が低下する傾向がある。上記いずれの場合も、溶存オゾン濃度を上昇させて、ラジカル発生量を高め、処理水中に含まれる微細固形物の表面性状の改質効果を高めることによって改善することができる。そこで、この実施形態では、あるｐＨで被処理水中の微細固形物の表面性状を効果的に改質できる溶存オゾン濃度を、被処理水のｐＨと、被処理水の溶存オゾン濃度での膜ろ過工程の膜差圧上昇速度の関係を予め調べておき、上記膜差圧上昇速度が所定の範囲内となるように、被処理水のｐＨに応じて、被処理水の溶存オゾン濃度を制御するようにしている。

【0039】

溶存オゾン濃度制御装置４０６における制御フローを図４に基づいて説明する。まず、ｐＨ計７０４が配管３０２を通過する被処理水のｐＨ値が測定し（ＳＴＥＰ１１）、溶存オゾン濃度制御装置４０６は上記ｐＨ値が所定の範囲にあるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１２）。ｐＨ値が所定の範囲にある場合は、オゾンの分解によるラジカル発生が良好になされ、凝集剤による凝集効果も良好に維持されることから、特に溶存オゾン濃度を調整する必要がないので、溶存オゾン濃度制御装置４０６は処理を終了する（エンド）。

【0040】

なお、上記ＳＴＥＰ１２で判断するｐＨ値の範囲は、ｐＨ６．０～６．８であることが好ましく、ｐＨ６．３～６．８であることがより好ましい。

【0041】

そして、溶存オゾン濃度制御装置４０６は、ｐＨ値が所定の範囲にない場合には、ＳＴＥＰ１３に進む。ＳＴＥＰ１３では、前述したように、予め求めておいた、膜差圧上昇速度と、被処理水のｐＨと、被処理水の溶存オゾン濃度との関係から、被処理水のｐＨ値に応じた、必要とされる溶存オゾン濃度を取得（換言すれば算出）する。そして、オゾン発生器４０２を作動させ、オゾン接触塔４０１にオゾンを注入する（ＳＴＥＰ１４）。なお、この予め求めておいた、膜差圧上昇速度と、被処理水のｐＨと、被処理水の溶存オゾン濃度との関係(以下、対応関係と記す)は、例えば、テーブル形式や、関数形式で、溶存オゾン濃度制御装置４０６のメモリ（図示しない）に格納されている。

【0042】

ここで、溶存オゾン濃度を算出する際に、膜差圧上昇速度を参照する理由について説明する。膜ろ過装置を安定的に運転するためには、膜差圧上昇速度は低いことが望ましい。膜差圧上昇速度を低くするためには、溶存オゾン濃度を高くして膜ろ過部の目詰まりを抑制すれば良い。しかし、溶存オゾン濃度を高くすると膜ろ過装置の運転コストが上昇する。

【0043】

そこで、膜ろ過装置における安定的運転と運転コストとを比較考量し、発明者は、膜ろ過装置の安定運転を運転コストよりも優先する場合には、膜差圧上昇速度を低くするため、必要とされるオゾン濃度(注入するオゾン量)を高く定める。一方、発明者は、膜ろ過装置の運転コストを安定運転よりも優先する場合には、必要とされるオゾン濃度を低く定める。

【0044】

前記対応関係が関数形式で定められている場合を例示する。なお、下記の関係式は、各種実験の結果、または実機運転の結果を参照して定められたものである。

【0045】

膜差圧状速度が第1の速度よりも大きくても良い場合(運転コスト優先)、前記対応関係を下記（式1）と定める。

【0046】

被処理水の溶存オゾン濃度(必要とされる溶存オゾン濃度)＝a1×被処理水のpH値+b1…（式1） ただし、a1,b1は定数。

【0047】

一方、膜差圧状速度を第1の速度以下に抑えたい場合には(安定運転優先)、前記対応関係を下記（式2）と定める。

【0048】

被処理水の溶存オゾン濃度＝a2×被処理水のpH値+b2…（式２） ただし、a1、a2が正の定数の場合、a2はa1よりも大きい定数、b2はb1よりも大きい定数。

【0049】

なお、上記（式１）、(式２)は一例であり、各種実験の結果、または実機運転の結果により各種変形が可能である。

【0050】

その後、溶存オゾン濃度計４０５が溶存オゾン濃度を測定し（ＳＴＥＰ１５）、溶存オゾン濃度制御装置４０６は、溶存オゾン濃度の測定値が算出した溶存オゾン濃度の範囲にあるか否かを判断する（ＳＴＥＰ１６）。溶存オゾン濃度制御装置４０６は、溶存オゾン濃度の測定値が上記範囲にある場合は、処理を終了し（エンド）、上記範囲にない場合は、ＳＴＥＰ１４に戻り、再度オゾンの注入を行う。溶存オゾン濃度制御装置４０６は、ＳＴＥＰ１５、ＳＴＥＰ１６の処理を繰り返すことにより、オゾン処理された被処理水の溶存オゾン濃度を、算出した上記溶存オゾン濃度の範囲に調整する。

【0051】

こうして、算出した溶存オゾン濃度の範囲となるようにオゾン処理された被処理水は、配管４０４を通して凝集剤添加部５００に送られる。その他の構成は、前記第１実施形態と同様であるから、その説明を省略する。

【0052】

この実施形態では、被処理水のｐＨに応じて、オゾン処理部４００におけるオゾン注入量を制御することにより、オゾン処理部４００におけるオゾンの分解によるラジカル発生量が良好に保たれるようにして、被処理水中の微細固形物の表面性状を効果的に改質し、凝集工程におけるフロックの形成を良好にして、膜ろ過工程における目詰まりを抑制し、膜ろ過部６００の分離膜のメンテナンス間隔を長くして、メンテナンスの手間と時間と費用を軽減することができる。

【0053】

また、ＳＴＥＰ１１のｐＨ値の取得は、例えば、オゾン処理部４００と凝集剤添加部５００とを連結する配管４０４（図３の矢印Ｂの箇所）に設けたｐＨ計によって測定された値を用いることもできる。

【0054】

（第３実施形態）
図５，６には、本発明の第３実施形態が示されている。なお、第１実施形態及び第２実施形態と実質的に同一部分には同符号を付して、その説明を省略することにする。

【0055】

この実施形態の水処理システム１０３は、図５に示すように、ｐＨ調整部７００と、オゾン処理部４００の溶存オゾン濃度制御装置４０６とを備えている点が、前述した第１実施形態及び第２実施形態と異なっている。

【0056】

すなわち、生物処理部３００とオゾン処理部４００とを連結する配管３０２に、第１実施形態と同様なｐＨ調整部７００が設けられている。ｐＨ調整部７００は、ｐＨ調整剤槽７０１と、配管７０３を通してｐＨ調整剤を配管３０２を通る被処理水に添加するポンプ７０２と、配管３０２を通る被処理水のｐＨを測定するｐＨ計７０４と、ｐＨ計７０４で測定されたｐＨ値に基づいてポンプ７０２を制御し、ｐＨ調整剤の添加量を調整するｐＨ制御装置７０５とを有している。

【0057】

また、オゾン処理部４００には、溶存オゾン濃度制御装置４０６が設けられ、溶存オゾン濃度制御装置４０６は、ｐＨ計７０４で測定されたｐＨ値に基づいて、オゾン発生器４０２によるオゾン発生量を制御し、オゾン接触塔４０１を通る被処理水へのオゾン注入量を制御するようになっている。

【0058】

ｐＨ制御装置７０５と溶存オゾン濃度制御装置４０６とにおける制御フローを図６に基づいて説明する。まず、ｐＨ計７０４が、被処理水のｐＨ値を測定し（ＳＴＥＰ２１）、溶存オゾン濃度制御装置４０６は測定されたｐＨ値が所定の範囲にあるか否かを判断する（ＳＴＥＰ２２）。溶存オゾン濃度制御装置４０６はｐＨ値が所定の範囲にある場合は、処理を終了する（エンド）。

【0059】

溶存オゾン濃度制御装置４０６は、上記ｐＨ値が所定の範囲にない場合は、予め求めて置いた、膜差圧上昇速度と、被処理水のｐＨと、被処理水の溶存オゾン濃度との関係から、被処理水のｐＨ値に応じた、必要とされる溶存オゾン濃度を取得する。次に、溶存オゾン濃度制御装置４０６は、オゾン発生器４０２を作動させ、オゾンを注入する（ＳＴＥＰ２４）。その後、溶存オゾン濃度計４０５が溶存オゾン濃度を測定し（ＳＴＥＰ２５）、溶存オゾン濃度制御装置４０６は溶存オゾン濃度の測定値が、算出した溶存オゾン濃度の範囲にあるか否かを判断する（ＳＴＥＰ２６）。溶存オゾン濃度制御装置４０６は、溶存オゾン濃度の測定値が算出した溶存オゾン濃度の範囲にある場合は、処理を終了し（エンド）、算出した溶存オゾン濃度の範囲にない場合は、オゾン発生器４０２の出力から見て調整可能な上限値を超えているか否かを判断する（ＳＴＥＰ２７）。

【0060】

溶存オゾン濃度制御装置４０６は、オゾン注入量が調整可能な上限値を超えていない場合には、ＳＴＥＰ２４に戻り、再度オゾンを注入する。一方、溶存オゾン濃度制御装置４０６は、オゾン注入量が調整可能な上限値を超えている場合には、ＳＴＥＰ２５で測定した溶存オゾン濃度に見合ったｐＨ値を算出する（ＳＴＥＰ２８）。この時、算出したｐH値は、任意で定めた許容値を有するpH値の範囲と置き換えて判断してもよい。

【0061】

次に、ＳＴＥＰ２１で測定したpH値がＳＴＥＰ２８で算出したpH値であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ２９）。ｐＨ制御装置７０５は、ＳＴＥＰ２１で測定したｐＨ値が算出したｐＨ値である場合には処理を終了し（エンド）、ＳＴＥＰ２１で測定したpH値が算出したｐＨ値と異なる場合には、ポンプ７０２を作動させ、ｐＨ調整剤を、配管３０２を通る被処理水に添加する（ＳＴＥＰ３０）。その後、ｐＨ計７０４がｐＨを測定し（ＳＴＥＰ３１）、ｐＨ制御装置７０５は、ＳＴＥＰ３１で測定したｐＨ値が算出したｐＨ値であるか否かを判断する（ＳＴＥＰ３２）。ｐＨ制御装置７０５は、ｐＨ値が算出したｐＨ値である場合は、ＳＴＥＰ３３に進み、ポンプ７０２を停止し（ＳＴＥＰ３３）、処理を終了し（エンド）、ｐＨ値が算出したｐＨ値と異なる場合は、ＳＴＥＰ３０に戻り、再度ｐＨ調整剤を添加する。ｐＨ制御装置７０５は、ＳＴＥＰ３０、ＳＴＥＰ３１、ＳＴＥＰ３２の処理を繰り返すことにより、ｐＨ値を算出したｐＨ値に調整する。

【0062】

こうして、算出した溶存オゾン濃度の範囲または算出したｐＨ値となるようにオゾン処理された被処理水は、配管４０４を通して凝集剤添加部５００に送られる。その他の構成は、前記第１実施形態及び第２実施形態と同様であるから、その説明を省略する。

【0063】

また、ＳＴＥＰ２１のｐＨ値の取得は、例えば、オゾン処理部４００と凝集剤添加部５００とを連結する配管４０４（図５の矢印Ｂの箇所）に設けたｐＨ計によって測定された値を用いることもできる。

【0064】

この実施形態においては、被処理水のｐＨに応じて、オゾン処理後の被処理水の溶存オゾン濃度及び被処理水のｐＨを調整することにより、オゾン処理部４００におけるオゾンの分解によるラジカル発生量が良好に保たれるようにして、被処理水中の微細固形物の表面性状を効果的に改質し、凝集工程におけるフロックの形成を良好にして、膜ろ過工程における目詰まりを抑制し、膜ろ過部６００の分離膜のメンテナンス間隔を長くして、メンテナンスの手間と時間と費用を軽減することができる。

【0065】

なお、前記第１実施形態では、他の水処理部として、生物処理部３００及びオゾン処理部４００を設けた例を説明したが、同実施形態は、生物処理部３００及びオゾン処理部４００のいずれか１方が設けられているシステムにも適用することができる。

【0066】

ここでは、一例として、オゾン注入量の上限値を実際に出力できるオゾン注入量として示したが、任意のオゾン注入量に設定してもよい。また、被処理水のｐＨ値を目標ｐＨ値に近づけた後に、オゾン注入量を設定してもよい。

【0067】

また、前記第２実施形態及び第３実施形態においても、他の水処理部として、生物処理部３００及びオゾン処理部４００を設けた例を説明したが、生物処理部３００は、必ずしも必要ではない。

【実施例】

【0068】

次に、上記の実施の形態で説明した水処理システムについて実施した試験について説明する。
＜試験例１＞オゾン処理前ｐＨ調整によるろ過量の変化
（１）試験方法
下水処理場の最終沈殿池から採取したｐＨ５．８の原水を被処理水として、下記の方法により、試験を行った。
（ａ）オゾン処理前にｐＨを調整する。すなわち、試料Ａは原水そのまま（ｐＨを５．８）で、ＢのｐＨを６．２、ＣのｐＨを６．７に調整する。
（ｂ）オゾンを溶存オゾン濃度が０．３ｍｇ／Ｌとなるまで加える。
凝集剤（２０ｍｇＰＡＣｌ／Ｌ）を加え、ジャーテストを実施する。
（ｃ）１分間静置する。
（ｄ）ディスクフィルター（１μｍ、直径２５ｍｍ）で上澄みをろ過して、ろ過量を測定する。

【0069】

（２）試験結果
試験結果を下記表１に示す。

【0070】

【表1】

【0071】

上記表１の結果から初期pHを比較すると、ｐＨ５．８よりｐＨ６．２の方が、ろ過量がＵＰすることがわかる。ｐＨ６．７とすると、よりろ過量がＵＰすることがわかる。

【0072】

＜試験例２＞凝集前ｐＨ調整によるろ過量の変化
（１）試験方法
試験例１と同じｐＨ５．８の原水を被処理水として、下記の方法により、試験を行った。
（ａ）オゾンを溶存オゾン濃度が０．３ｍｇ／Ｌとなるまで加える。
（ｂ）凝集前にｐＨを調整する。すなわち、試料Ｄはオゾン処理で自然に変化したｐＨのまま（ｐＨ６．２）で、試料Ｅは、ｐＨを６．５に調整する。
（ｃ）凝集剤（２０ｍｇＰＡＣｌ／Ｌ）を加え、ジャーテストを実施する。
（ｄ）１分間静置する。
（ｅ）ディスクフィルター（１μｍ、直径２５ｍｍ）で上澄みをろ過して、ろ過量を測定する。

【0073】

（２）試験結果
試験結果を下記表２に示す。

【0074】

【表2】

【0075】

上記表２の結果から、凝集前ｐＨを比較すると、ｐＨ６．２よりｐＨ６．５の方が、ろ過量がＵＰすることがわかる。

【0076】

また、試験例１（オゾン処理前pH調整によるろ過量の変化）と試験例２（凝集前pH調整によるろ過量の変化）の結果を踏まえると、オゾン処理前でも凝集前でも調整地点に関わらずｐＨを調整すると、ろ過量は上がることがわかる。ただし、オゾン処理前に調整した方が、その効果がより高まることがわかる。

【0077】

＜試験例３＞溶存オゾン濃度調整によるろ過量の変化
（１）試験方法
試験例１と同じｐＨ５．８の原水を被処理水として、下記の方法により、試験を行った。
（ａ）算出した溶存オゾン濃度になるようオゾンを加え調整する。すなわち、試料Ｄはオゾン濃度：０．３ｍｇ/Ｌに調整し、試料Ｆは溶存オゾン濃度：０．５ｍｇ/Ｌに調整する。
（ｂ）凝集剤（２０ｍｇＰＡＣｌ/Ｌ）を加え、ジャーテストを実施する。
（ｃ）１分間静置する。
（ｄ）ディスクフィルター（１μｍ、直径２５ｍｍ）で上澄みをろ過して、ろ過量を測定する。

【0078】

（２）試験結果
試験結果を下記表３に示す。

【0079】

【表3】

【0080】

上記表３の結果から、ｐＨが低いとき、溶存オゾン濃度が０．３ｍｇ/Ｌから０．５ｍｇ/Ｌに増えると、ろ過量がＵＰすることがわかる。

【符号の説明】

【0081】

１０１，１０２，１０３ 水処理システム
２００ 最終沈殿池
２０１ 配管
２０２ ｐＨ計
３００ 生物処理部
３０１ 生物膜ろ過槽
３０２ 配管
４００ オゾン処理部
４０１ オゾン接触塔
４０２ オゾン発生器
４０３ 散気装置
４０４ 配管
４０５ 溶存オゾン濃度計
４０６ 溶存オゾン濃度制御装置
５００ 凝集剤添加部
５０１ 凝集槽
５０２ 凝集剤貯留槽
５０３ ポンプ
５０４ 配管
５０５ ｐＨ計
５０６ 配管
６００ 膜ろ過部
６０１ 配管
７００ ｐＨ調整部
７０１ ｐＨ調整剤槽
７０２ ポンプ
７０３ 配管
７０４ ｐＨ計
７０５ ｐＨ制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】