特許ウォッチ

公開番号2024121146
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-06
出願番号2023028086
出願日2023-02-27
発明の名称排水処理装置、排水処理方法及びプログラム
出願人国立大学法人京都大学,前澤工業株式会社
代理人弁理士法人谷川国際特許事務所
主分類C02F 1/44 20230101AFI20240830BHJP(水,廃水,下水または汚泥の処理)
要約【課題】エネルギーを効率的に回収することができる排水処理装置10を提供する。
【解決手段】排水処理装置10は、排水を貯留する分離濃縮槽12、分離濃縮槽12に貯留される排水に酸素/窒素を供給する酸素/窒素注入部16a、酸素/窒素注入部16aを制御するORP制御装置16、分離濃縮槽12に貯留される排水に酸又はアルカリを供給する酸/アルカリ注入部17a、酸/アルカリ注入部17aを制御するpH制御装置17を備え、分離濃縮槽12はFO膜ユニット18を有し、FO膜ユニット18が有するFO膜の一方側に夾雑物、溶解性有機物及び水分を含む排水が存在し、FO膜の他方側に駆動溶液DSが存在し、ORP制御装置16は排水の酸化還元電位に応じて分離濃縮槽12に酸素及び/又は窒素を供給し、pH制御装置17は排水のpHに応じて分離濃縮槽12にpH調整剤としての酸又はアルカリを供給する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
夾雑物、溶解性物質及び水分を含む排水、並びに、水分を含み且つ前記排水以外の駆動溶液の間に配設され、前記排水から受ける圧力が前記駆動溶液から受ける圧力よりも高い場合、前記排水に含まれる水分を透過するとともに、前記夾雑物及び溶解性物質を捕捉して前記排水を濃縮する濃縮手段と、
前記排水を貯留する貯留手段と、
前記貯留手段に窒素及び／又は酸素を供給する供給手段と、を備えることを特徴とする排水処理装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記貯留手段は密閉されていることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記供給手段は前記排水の酸化還元電位に基づいて窒素及び／又は酸素を供給することを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記排水の酸化還元電位は－３５０ｍＶ～－５０ｍＶに制御され、前記供給手段は酸化還元電位が－５０ｍＶよりも高い場合、前記貯留手段に窒素を供給し、酸化還元電位が－３５０ｍＶよりも低い場合、酸素及び窒素、又は、酸素のみを供給することを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項５】
酸又はアルカリを供給する他の供給手段を備え、
前記他の供給手段は前記排水のｐＨに基づいて酸又はアルカリを供給することを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項６】
前記排水のｐＨは５．０～７．０に制御され、前記他の供給手段はｐＨが７．０よりも高い場合、前記貯留手段に酸を供給し、ｐＨが５．０よりも低い場合、前記貯留手段にアルカリを供給することを特徴とする請求項５記載の排水処理装置。
【請求項７】
前記貯留手段に供給された窒素及び／又は酸素は前記貯留手段を循環することを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項８】
前記駆動溶液を水、酸、アルカリ、又は次亜塩素酸ナトリウム水溶液に代えて前記濃縮手段を洗浄することを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項９】
夾雑物、溶解性物質及び水分を含む排水、並びに、水分を含み且つ前記排水以外の駆動溶液の間に配設され、前記排水から受ける圧力が前記駆動溶液から受ける圧力よりも高い場合、前記排水に含まれる水分を透過するとともに、前記夾雑物及び溶解性物質を捕捉して前記排水を濃縮する濃縮ステップと、
前記排水を貯留する貯留ステップと、
前記排水を貯留する貯留手段に窒素及び／又は酸素を供給する供給ステップと、を有することを特徴とする排水処理方法。
【請求項１０】
夾雑物、溶解性物質及び水分を含む排水、並びに、水分を含み且つ前記排水以外の駆動溶液の間に配設され、前記排水から受ける圧力が前記駆動溶液から受ける圧力よりも高い場合、前記排水に含まれる水分を透過するとともに、前記夾雑物及び溶解性物質を捕捉して前記排水を濃縮する濃縮ステップと、
前記排水を貯留する貯留ステップと、
前記排水を貯留する貯留手段に窒素及び／又は酸素を供給する供給ステップと、を有する排水処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は排水処理装置、排水処理方法及びプログラムに関し、特に、ＦＯ膜が用いられる排水処理装置、排水処理方法及びプログラムに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、ＦＯ（Forward Osmosis）膜を用いて夾雑物、溶解性物質及び水分を含む下水等の排水を処理する排水処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。ＦＯ膜は下水等の排水及び海水等の駆動溶液ＤＳ（Draw Solution）の間に位置し、駆動溶液ＤＳの溶質濃度が排水の溶質濃度よりも高いとき、ＦＯ膜が排水から受ける圧力が駆動溶液ＤＳから受ける圧力よりも高いため、排水に含まれる水分のみがＦＯ膜を透過して駆動溶液ＤＳに移動し、排水に含まれる夾雑物及び溶解性物質はＦＯ膜に捕捉される。その結果、排水は濃縮される。
【０００３】
図３は従来の排水処理装置３０の構成を示す概略図であり、図３の排水処理装置３０は、排水貯留槽３１、分離濃縮槽３２及びＤＳ貯留槽３３を備え、分離濃縮槽３２はＦＯ膜ユニット３４を有する。排水貯留槽３１は排水中の夾雑物を除去するスクリーンや沈殿池を通過した排水を貯留する。分離濃縮槽３２は排水貯留槽３１から供給される排水を貯留する。ＦＯ膜ユニット３４は分離濃縮槽３２に貯留される排水に浸漬されている。ＦＯ膜ユニット３４はＦＯ膜を支持する支持材及びＦＯ膜からなり、ＦＯ膜は支持材を包含し、これにより、ＦＯ膜ユニット３４は内部空間を有する。ＤＳ貯留槽３３は駆動溶液ＤＳである海水を貯留し、駆動溶液ＤＳはＦＯ膜ユニット３４の内部空間及びＤＳ貯留槽３３を循環する。
【０００４】
分離濃縮槽３２における排水に含まれる水分はＦＯ膜を介して駆動溶液ＤＳに移動し、分離濃縮槽３２における排水に含まれる夾雑物はＦＯ膜に捕捉されて駆動溶液ＤＳに移動しない。したがって、分離濃縮槽３２に貯留される排水は濃縮される。濃縮された分離濃縮槽３２の排水（以下、「濃縮排水」という。）は溶解性有機物を含むため、メタン発酵槽（不図示）に移送され有機物をメタン及び炭酸ガスに分解するメタン発酵に用いられるとともに、メタン発酵によって生成されたメタンはエネルギーとして利用される。ところで、分離濃縮槽３２に貯留される排水は濃縮排水をメタン発酵に用いるために２０～５０倍濃縮する必要がある。また、分離濃縮槽３２における排水には、通常、夾雑物や有機物とともに酸素を必要とする好気性微生物及び酸素を必要としない嫌気性微生物が含まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１８－１５６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、単位時間あたりにＦＯ膜を透過する水分が少なく、分離濃縮槽３２の排水を濃縮するために長時間を要する場合がある。分離濃縮槽３２の排水を濃縮する時間が長いと、分離濃縮槽３２の排水における好気性微生物及び嫌気性微生物が排水を濃縮している間も排水に含まれる有機物を分解する。これにより、メタン発酵槽におけるメタン発酵に必要な有機物が不足し、エネルギーを効率的に回収することができないという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、エネルギーを効率的に回収することができる排水処理装置、排水処理方法及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の排水処理装置は、夾雑物、溶解性物質及び水分を含む排水、並びに、水分を含み且つ前記排水以外の駆動溶液の間に配設され、前記排水から受ける圧力が前記駆動溶液から受ける圧力よりも高い場合、前記排水に含まれる水分を透過するとともに、前記夾雑物及び溶解性物質を捕捉して前記排水を濃縮する濃縮手段と、前記排水を貯留する貯留手段と、前記貯留手段に窒素及び／又は酸素を供給する供給手段と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の排水処理方法は、夾雑物、溶解性物質及び水分を含む排水、並びに、水分を含み且つ前記排水以外の駆動溶液の間に配設され、前記排水から受ける圧力が前記駆動溶液から受ける圧力よりも高い場合、前記排水に含まれる水分を透過するとともに、前記夾雑物及び溶解性物質を捕捉して前記排水を濃縮する濃縮ステップと、前記排水を貯留する貯留ステップと、前記排水を貯留する貯留手段に窒素及び／又は酸素を供給する供給ステップと、を有することを特徴とする。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のプログラムは、夾雑物、溶解性物質及び水分を含む排水、並びに、水分を含み且つ前記排水以外の駆動溶液の間に配設され、前記排水から受ける圧力が前記駆動溶液から受ける圧力よりも高い場合、前記排水に含まれる水分を透過するとともに、前記夾雑物及び溶解性物質を捕捉して前記排水を濃縮する濃縮ステップと、前記排水を貯留する貯留ステップと、前記排水を貯留する貯留手段に窒素及び／又は酸素を供給する供給ステップと、を有する排水処理方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許