(57)【要約】  本発明は、膜が目づまりする前に目づまりのリスクを適切に評価し、必要十分な対策をとることによって、活性汚泥と処理液の固液分離を安定的且つ効率よく行うことができる方法を提供するものである。本発明は、膜分離活性汚泥法による廃水の処理方法であって、有機性廃水の全有機物量を示す指標とBOD値とを用いてBOD−汚泥負荷の上限値を求め、前記活性汚泥槽におけるBOD−汚泥負荷が前記上限値を上回らないよう調整する、廃水処理方法を提供するものである。
2008035710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥を収容した活性汚泥槽に、有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記流入工程に先立って、前記有機性廃水の全有機物量を示す指標とBOD値に基づいてBOD−汚泥負荷の上限値を求め、前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷が前記上限値を上回らないよう調整する、廃水処理方法。
【請求項２】
活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記流入工程に先立って、前記有機性廃水の全有機物量を示す指標とBOD値との比率、および前記分離膜装置の平均膜ろ過流束に基づいて、BOD−汚泥負荷の上限値を求め、前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷が前記上限値を上回らないよう調整する、廃水処理方法。
【請求項３】
活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記有機性廃水のγ値が0.6≦γ＜1.5の時、前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷を、0.05−0.06×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法。
〔ここで、
γ＝BOD／(α×β)とし、
βは前記有機性廃水中の全有機炭素量（TOC）[mg/L]、重クロム酸カリウムを用いた化学的酸素要求量（CODCr）[mg/L]、全酸素要求量（TOD）[mg/L]から選ばれる１つであり、
BODは前記有機性廃水中の生物学的酸素要求量[mg/L]であり、
αはβに基づく調整係数であって、βに
TOCを選んだ場合は、α＝1.0
CODCrを選んだ場合は、α＝0.33
TODを選んだ場合は、α＝0.33とする。
また、δは前記分離膜装置の平均膜ろ過流束とし、単位はm3/(m2・day)とする。〕
【請求項４】
活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記有機性廃水のγ値が1.5≦γ＜2.5の時、前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷を、0.1−0.12×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法。
〔ここで、γおよびδは、請求項３と同様とする〕
【請求項５】
活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記有機性廃水のγ値がγ≧2.5の時、前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷を、0.3−0.24×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法。
〔ここで、γおよびδは、請求項３と同様とする〕
【請求項６】
活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記有機性廃水のγ値がγ＜0.6の時は、γ値が高い物質を前記有機性廃水に混合することによって、混合後の有機性廃水のγ値をγ≧0.6とすることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の廃水処理方法。
〔ここでγは、請求項３と同様とする〕
【請求項７】
前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷を、活性汚泥濃度、活性汚泥容積、活性汚泥槽に流入する有機物量、平均膜ろ過流束及び膜面積からなる群より選択される一以上を増減させることによって調整する、上記請求項１〜６のいずれか１項に記載の廃水処理方法。
【請求項８】
前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷が、算出したBOD−汚泥負荷の上限値を上回る場合に、平均膜ろ過流束を減少させて、該BOD−汚泥負荷の上限値が該活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷を上回るように調整する、請求項３〜６のいずれか１項に記載の廃水処理方法。
【請求項９】
前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷が、算出したBOD−汚泥負荷の上限値を上回る場合に、活性汚泥濃度、活性汚泥容積、活性汚泥槽に流入する有機物量、及び膜面積からなる群より選択される一以上を増減させることによって、該活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷が該上限値を下回るように調整する、請求項３〜６のいずれか１項に記載の廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機性廃水の処理をする浸漬型膜分離活性汚泥法による廃水の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水処理方法の一つである膜分離活性汚泥法は、活性汚泥槽に膜カートリッジを浸漬し、ろ過により活性汚泥と処理液との固液分離を行う方法である。この方法は活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ：Mixed Liquor Suspended Solid）を５０００から２００００ｍｇ／ｌと極めて高くして固液分離を行うことができるため、活性汚泥槽の容積を小さくできる、あるいは活性汚泥槽内での反応時間を短縮できるという利点を有する。また、膜によるろ過のため処理水中には浮遊物質（ＳＳ：Suspended Solid）が混入しないので、最終沈殿槽が不要となり、処理施設の敷地面積を減らすことができること、活性汚泥沈降性の良否を問わず固液分離ができるため、活性汚泥管理の負担も軽減されることなど多くのメリットがあり、近年急速に普及している。【０００３】
膜カートリッジとしては平膜や中空糸膜が用いられている。膜分離活性汚泥法では、活性汚泥中の微生物が代謝する生物由来ポリマー、活性汚泥自体、または廃水に含まれる夾雑物などが膜面に付着することによって、有効な膜面積が減少し、ろ過効率が低下するため、長期間の安定なろ過が出来ない場合がある。このとき、ろ過方向とは逆方向にろ過水等の媒体を噴出させて膜表面の付着物を除去する逆洗を行うことがある。【０００４】
従来、この膜表面及び膜の間への活性汚泥凝集物や夾雑物等の蓄積を避けるために、膜カートリッジの下部から空気等による曝気を行い、膜の振動効果と気泡の上方への移動による撹拌効果によって、活性汚泥凝集物や夾雑物等を膜表面や膜間から剥離させていた。例えば特開２０００−１５７８４６号公報（特許文献１）には、曝気の際、中空糸膜を許容範囲内で最大限振動振幅させるために、中空糸膜束の一方の端部外周にはカートリッジヘッドが、他方端部外周にはスカートがそれぞれ液密に固定され、カートリッジヘッド側の中空糸膜端部の中空部は開口し、スカート側の中空糸膜端部の中空部は封止され、かつスカート側接着固定層に複数の貫通穴が設けられていることを特徴とする中空糸膜カートリッジが開示されている。【０００５】
しかしながら、活性汚泥槽へ流入する有機性廃水の組成によっては、活性汚泥処理条件を適切に設定しないと、曝気や逆洗を行っても安定な固液分離ができなくなってしまうことがある。これは、微生物が膜をつまらせる成分を多く分泌するためと考えられる。【０００６】
一方、活性汚泥濃度を上昇させることや活性汚泥に流入する有機物量を減少させることによって、あるいは膜ろ過流束を低く設定することによって、目づまりを生じにくくすることが可能である。しかしながら、かかる方法を過度に行うと、廃水処理の効率が低下するという問題がある。
【特許文献１】特開２０００−１５７８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、膜が目づまりする前に目づまりのリスクを適切に評価し、必要十分な対策をとることによって、活性汚泥と処理液との固液分離を安定的且つ効率よく行うことができる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】
【０００８】
本発明者らは、鋭意検討の結果、膜外表面に付着してろ過を阻害する物質が、糖を主成分とする分子量が数十万から数百万の生物由来ポリマーであることを見いだした。さらに、本発明者らは、有機廃水の生分解性の難易は、生物分解によって有機物濃度を測定する生物学的酸素要求量（BOD）と、有機性廃水に含まれる有機成分のほぼすべてを測定できる全有機炭素（TOC）、全酸素要求量（TOD）、または重クロム酸カリウムを用いた化学的酸素要求量（CODCr）との比に依存することを見出したことから、BODと、TOC、TODまたはCODCrとの比をγ値として求め、γ値を使用して、膜の目づまりのリスクを適切に評価する方法を検討した。【０００９】
その結果、γ値が0.6以上1.5未満という難生分解性の有機性廃水を処理するときには、BOD−汚泥負荷を0.05−0.06×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に設定すると、糖濃度が上昇しないことを見いだした。また、γ値が1.5≦γ＜2.5の時は、BOD−汚泥負荷を、0.1−0.12×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に調整し、γ値が2.5以上の易生分解性の有機性廃水を処理するときには、BOD−汚泥負荷を0.3−0.24×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に設定すれば糖濃度は上昇せず、安定してろ過を継続できることを見出した。【００１０】
ここで、δは平均膜ろ過流束を示す。平均膜ろ過流束とは、１日の単位膜面積当たりの流量をいい、ろ過流量から逆洗の流量を減じた値を膜面積で除すことによって求められる。【００１１】
これらの式によれば、平均膜ろ過流束δを減少させることによってBOD−汚泥負荷の上限値を上げることができる。したがって、本発明者らは、糖濃度が上昇しても膜ろ過流束を減少させれば、安定的に運転を継続できることも確認した。【００１２】
ここでBOD−汚泥負荷は、以下の式で表される。【００１３】
BOD−汚泥負荷
＝（BOD×平均膜ろ過流束×膜面積）／（MLSS×活性汚泥容積）
式からわかるように、BOD−汚泥負荷は、単位汚泥重量（MLSS濃度×活性汚泥の容積）あたり、1日に活性汚泥槽へ流入するBOD成分の量であり、1日あたり単位微生物が担当するBOD成分の量を表す。単位は (kg/day)−BOD/kg−MLSSである。【００１４】
また、γ＝BOD／(α×β)であり、
βは前記有機性廃水中の全有機炭素量（TOC）[mg/L]、重クロム酸カリウムを用いた化学的酸素要求量（CODCr）[mg/L]、全酸素要求量（TOD）[mg/L]から選ばれる１つの量であり、
BODは前記有機性廃水中の生物学的酸素要求量[mg/L]を示し、
αはβに基づく調整係数であって、βに
TOCを選んだ場合は、α＝1.0
CODCrを選んだ場合は、α＝0.33
TODを選んだ場合は、α＝0.33とする。【００１５】
即ち、本発明は、
［１］  活性汚泥を収容した活性汚泥槽に、有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記流入工程に先立って、前記有機性廃水の全有機物量を示す指標とBOD値に基づいてBOD−汚泥負荷の上限値を求め、前記活性汚泥槽におけるBOD−汚泥負荷が前記上限値を上回らないよう調整する、廃水処理方法；
［２］  活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記流入工程に先立って、前記有機性廃水の全有機物量を示す指標とBOD値との比率、および前記分離膜装置の平均膜ろ過流束に基づいて、BOD−汚泥負荷の上限値を求め、前記活性汚泥槽におけるBOD−汚泥負荷が前記上限値を上回らないよう調整する、廃水処理方法；
［３］  活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記有機性廃水のγ値が0.6≦γ＜1.5の時、前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷を、0.05−0.06×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法
〔ここで、γ＝BOD／(α×β)とし、
βは前記有機性廃水中の全有機炭素量（TOC）[mg/L]、重クロム酸カリウムを用いた化学的酸素要求量（CODCr）[mg/L]、全酸素要求量（TOD）[mg/L]から選ばれる１つであり、
BODは前記有機性廃水中の生物学的酸素要求量[mg/L]であり、
αはβに基づく調整係数であって、βに
TOCを選んだ場合は、α＝1.0
CODCrを選んだ場合は、α＝0.33
TODを選んだ場合は、α＝0.33とする。
また、δは前記分離膜装置の平均膜ろ過流束とし、単位はm3/(m2・day)とする。〕；
［４］  活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記有機性廃水のγ値が1.5≦γ＜2.5の時、前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷を、0.1−0.12×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法〔ここで、γおよびδは、上記［３］と同様とする〕；
［５］  活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記有機性廃水のγ値がγ≧2.5の時、前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷を、0.3−0.24×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法
〔ここで、γおよびδは、上記［３］と同様とする〕；
［６］  活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、
前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、
前記有機性廃水のγ値がγ＜0.6の時は、γ値が高い物質を前記有機性廃水に混合することによって、混合後の有機性廃水のγ値をγ≧0.6とすることを特徴とする、上記［３］〜［５］のいずれか１項に記載の廃水処理方法〔ここでγは、上記［３］と同様とする
〕；
［７］  前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷を、活性汚泥濃度、活性汚泥容積、活性汚泥槽に流入する有機物量、平均膜ろ過流束及び膜面積からなる群より選択される一以上を増減させることによって調整する、上記［１］〜［６］のいずれか１項に記載の廃水処理方法；
［８］  前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷が、算出したBOD−汚泥負荷の上限値を上回る場合に、平均膜ろ過流束を減少させて、該BOD−汚泥負荷の上限値が該活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷を上回るように調整する、上記［３］〜［６］のいずれか１項に記載の廃水処理方法；及び
［９］  前記活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷が、算出したBOD−汚泥負荷の上限値を上回る場合に、活性汚泥濃度、活性汚泥容積、活性汚泥槽に流入する有機物量、及び膜面積からなる群より選択される一以上を増減させることによって、該活性汚泥槽のBOD−汚泥負荷が該上限値を下回るように調整する、上記［３］〜［６］のいずれか１項に記載の廃水処理方法、に関する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、有機性廃水のγ値によって目づまりのリスクを適切に評価し、これに基づいてBOD−汚泥負荷を調整することにより、当該リスクが高いときには、活性汚泥槽における膜の目づまりを未然に抑制することができる。また、当該リスクが低い場合には、固液分離能力を無駄なく活用して効率を高めることができる。BOD−汚泥負荷は、MLSS濃度、活性汚泥容積、活性汚泥槽へ流入する有機物量、膜面積を調整することで簡単に制御することができる。つまり、例えば、難生分解性の有機性廃水の場合（γ値が比較的低い場合）は、活性汚泥量を増加させることにより、または活性汚泥槽へ流入する有機物量を減少させることによって、流入する有機物量に対して、微生物量を多く設定し、BOD−汚泥負荷をより低く設定することができる。一方、易生分解性の有機性廃水の場合（γ値が比較的高い場合）は、BOD−汚泥負荷の上限値をより高く設定することができるので、流入する有機物量に対して微生物量を少なく設定して、固液分離効率を高めることが可能である。【００１７】
また、平均膜ろ過流束δを減少させることにより、BOD−汚泥負荷の上限値を上げることができる。従って、BOD−汚泥負荷の上限が、実際のBOD−汚泥負荷の値を上回るようにδを設定することによっても、膜の目づまりを未然に防ぐことができる。【００１８】
一般に、難生分解性の有機性廃水が流入している時に、易生分解性の有機性廃水の条件で処理すれば、処理水の水質の悪化を招く可能性がある。しかしながら、本発明の方法に従って処理条件を調整することにより、一定の良好な処理水質を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明に係る廃水処理方法の好ましい実施の形態を説明する。【００２０】
本発明に係る廃水処理方法は、例えば、図１に示される装置を用いて行うことができる。図１において、膜分離活性汚泥槽内に流入する有機性廃水１は、細目スクリーンやドラムスクリーンなどの前処理設備２によって夾雑物を除去された後に、流量調整槽３に一旦貯留される。その後、分離膜装置における膜ろ過流束を一定に保つため、流量調整槽３から一定の流量で膜分離活性汚泥槽（曝気槽）４に供給される。【００２１】
膜分離活性汚泥槽（曝気槽）４では、微生物が有機性廃水１中の有機物（BOD）を分解除去する。膜分離活性汚泥槽４における活性汚泥混合液の固液分離は槽内に浸漬された浸漬型分離膜装置５で行い、ろ過液９は必要に応じて滅菌槽１０で消毒後、処理水１１とされる。【００２２】
膜分離活性汚泥槽（曝気槽）４では、微生物は有機性廃水中のBOD成分を分解し、且つ増殖する。【００２３】
本発明者らは上述のように、活性汚泥槽へ流入する有機性廃水の水質分析（BODおよびTOCまたはCODCrまたはTODの測定）を行い、TOC、CODCrまたはTODのいずれかを採用してγ値を算出し、γ値によるBOD−汚泥負荷の上限値を求め、実際のBOD−汚泥負荷値がその上限値以下となるように制御すれば、分離膜が目づまりするリスクを回避することができることを見いだした。【００２４】
有機性廃水のγ値の経時変化は、例えば数日〜数週間に1回等、BOD、TOC、TOD、CODCr値を定期的に測定し、BOD/TOC、BOD/CODCrまたはBOD/TODを求めることによって簡単に求めることができる。【００２５】
通常、TOC、TOD、CODCrのいずれを用いた場合も、γは略同一の値となる。それぞれのγ値が異なり、異なる式が適用される範囲に各γ値が属する場合には、当業者は、いずれのγ値を採用するか適宜選択することができるが、全有機物量がより正確に測定される順序、即ちTOD、CODCr、TOCの優先順位で採用することが好ましい。【００２６】
尚、BOD、TOC、TOD、CODCrの各値は、例えばJIS K 0102に記載の方法で測定することができる。【００２７】
γ値が0.6以上1.5未満の場合、即ち、難生分解性の場合は、活性汚泥槽からの汚泥引き抜き量を縮減しMLSS濃度を上昇させるか、活性汚泥槽へ流入する有機性廃水量を減じたり、希釈したりすることで、BOD−汚泥負荷を0.05−0.06×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に調整する。γ値が1.5以上2.5未満の場合は、BOD−汚泥負荷を、0.1−0.12×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に調整する。γ値が2.5以上の場合は、BOD−汚泥負荷を、0.3−0.24×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に調整する。こうすることによって、分離膜の目づまりを防ぎつつ、処理水の水質を損なうことなく分離膜による固液分離を安定的に効率よく継続できる。【００２８】
また、分離膜装置の平均膜ろ過流束δを小さくすれば、上記各式で求められるBOD−汚泥負荷の上限値を大きくできる。従って、δの値を、実際のBOD−汚泥負荷を超える上限値を与える範囲に設定すれことによっても、分離膜の目づまりを防ぎつつ、処理水の水質を損なうことなく分離膜による固液分離を安定的に効率よく継続できる。【００２９】
なお、膜分離活性汚泥槽（曝気槽）４が脱窒のために好気槽−無酸素槽である場合にも本発明は適用できる。また、分離膜装置は活性汚泥槽の後段に設けられる場合でも本発明を適用することができる。
【実施例】
【００３０】
本発明の実施例を以下に説明するが、それによって本発明が限定されることはない。
（実施例１〜３、比較例１、２）
以下の方法により、BOD−汚泥負荷を調整することによって、膜分離活性汚泥法における膜ろ過流束が変化することを確認した。【００３１】
まず、製糖工場廃水（γ値: 1.9）、洗剤工場廃水（γ値: 1.3）および豆腐工場廃水（γ値: 4.4）の3種類の有機性廃水を用いて膜分離活性汚泥実験を行い、種々のBOD−汚泥負荷における安定膜ろ過流束を評価した。分離膜装置には孔径0.1 μmのPVDF製中空糸型精密ろ過膜を多数本束ねて膜面積を0.015 m2とした膜モジュールを使用した。膜用の曝気は、空気を膜モジュールの下部から200 L/hの流量で送気した。ここで、安定膜ろ過流束とは、膜ろ過圧力が運転開始から20日経っても、初期圧力からの上昇が10 kPa以内であるときの膜ろ過流束と定義した。【００３２】
結果を図２に示す。いずれの場合もBOD−汚泥負荷が高いときは、安定膜ろ過流束は低くなり、逆にBOD−汚泥負荷を低く設定すると安定膜ろ過流束が高くなった。また、廃水の種類によって異なった曲線が描かれ、BOD/TOC値すなわちγ値が1.3の場合は、BOD−汚泥負荷が0.03のときに、安定膜ろ過流束は0.8 m/Dである（実施例１）が、BOD−汚泥負荷が0.06では安定膜ろ過流束は0.3 m/Dであった（比較例１）。BOD/TOC値すなわちγ値が1.9の場合は、BOD−汚泥負荷が0.07のときに安定膜ろ過流束が0.7 m/Dである（実施例２）が、BOD−汚泥負荷が0.13のときは、安定膜ろ過流束は、0.2 m/Dであった（比較例２）。BOD/TOC値すなわちγ値が4.4の場合はBOD−汚泥負荷が0.12でも安定膜ろ過流束は0.65 m/Dであった（実施例３）。【００３３】
以上より、BOD/TOC値（＝γ値）によって、分離膜装置によって行う固液分離工程で設定すべきBOD−汚泥負荷が異なることを確認できた。
（実施例４〜９、比較例３〜８）
孔径0.1 μmの旭化成ケミカルズ（株）社製PVDF製精密ろ過中空糸膜をモジュール化した分離膜装置を活性汚泥容積10 Lの活性汚泥槽に浸漬させて、種々の廃水を膜分離活性汚泥法により処理した。膜用の曝気は、空気を膜モジュールの下部から200 NL/hの流量で送気した。活性汚泥槽における廃水の滞留時間は18時間とした。1日に1回廃水の水質分析を行った。【００３４】
（１）膜面積は0.022 m2、膜ろ過流束は0.6 m/Dに設定し、化学工場廃水をBOD: 300 mg/Lになるように水で希釈して調整し、これを膜分離活性汚泥法により処理した。BOD−汚泥負荷の上限値は0.05 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]と算出された。このときのTOCは500 mg/Lであり、γ値は0.6であった。MLSSを12000 mg/Lにすることにより、BOD−汚泥負荷を算出された上限値以下の0.033 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は4 kPaであった。運転開始から20日目の膜ろ過圧力は10 kPaであった（実施例４）。【００３５】
ろ過圧力は安定していたので、21日目にMLSSを6500 mg/Lに低下させ、BOD−汚泥負荷を上限値以上の0.061 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に設定すると、25日目にろ過圧力は30 kPaに達した（比較例３）。【００３６】
その後、膜モジュールを洗浄し、膜ろ過流束を0.35 m/Dに設定して運転した。BOD−汚泥負荷の上限値は0.065 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]と求められた。膜面積を調整してBOD−汚泥負荷値は0.061 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に維持したところ、初期圧力が4 kPaに対し、20日目では10 kPaであった（実施例１０）。【００３７】
さらに、原水の希釈倍率を調整することによりBOD−汚泥負荷を0.02 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に、膜ろ過流束を1.0 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は0.026 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS）]、その後の20日後の圧力は13 kPaであった（実施例１６）。【００３８】
そこで膜ろ過流束は1.0 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整することによってBOD−汚泥負荷を0.035 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に上げると、それから20日後の膜ろ過圧力は40 kPaであった（比較例９）。【００３９】
（２）膜面積は0.022 m2、膜ろ過流束は0.6 m/Dに設定し、洗剤工場廃水をBOD: 350 mg/Lになるように水で希釈して調整し、これを膜分離活性汚泥法により処理した。BOD−汚泥負荷の上限値は0.05 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]と算出された。このときのTOCは260 mg/Lであり、γ値は1.34である。MLSSを12000 mg/Lにすることにより、BOD−汚泥負荷を0.039 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は5 kPaであった。運転開始から20日目の膜ろ過圧力は12 kPaであった（実施例５）。【００４０】
ろ過圧力は安定していたので、21日目にMLSSを6500 mg/Lに低下させ、BOD−汚泥負荷を0.071 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に設定すると、25日目にろ過圧力は35 kPaに達した（比較例４）。【００４１】
その後、膜モジュールを洗浄し、膜面積を調整してBOD−汚泥負荷を維持しながら膜ろ過流束を0.2 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は0.074 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]）、初期圧力が4 kPaに対し、20日目では11 kPaであった（実施例１１）。【００４２】
さらに原水の希釈倍率を調整することによりBOD−汚泥負荷を0.03 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に、膜ろ過流束を0.8 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は0.038 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]）、その後の20日後の圧力は14 kPaであった（実施例１７）。そこで膜ろ過流束は0.8 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整してBOD−汚泥負荷を0.045 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に上げると、その後の20日後の膜ろ過圧力は35 kPaであった（比較例１０）。【００４３】
（３）膜面積は0.022 m2、膜ろ過流束は0.6 m/Dに設定し、染色工場廃水をBOD: 750 mg/Lになるように水で薄めて調整し、これを膜分離活性汚泥法により処理した。BOD−汚泥負荷の上限値は0.1 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]と求められた。このときのCODCrは1400 mg/Lであり、γ値は1.62である。MLSSを10000 mg/Lにすることにより、BOD−汚泥負荷を0.1 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は4 kPaであった。運転開始から20日目の膜ろ過圧力は11 kPaであった（実施例６）。【００４４】
ろ過圧力は安定していたので、21日目に同工場廃水をBOD: 900 mg/Lになるように調整し、BOD−汚泥負荷を0.12 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に設定すると、25日目にろ過圧力は37 kPaに達した（比較例５）。【００４５】
その後、膜モジュールを洗浄し、膜面積を調整してBOD−汚泥負荷を維持しながら膜ろ過流束を0.35 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は[0.13 (kg/day)−BOD/kg−MLSS]）、初期圧力が5 kPaに対し、20日目では10 kPaであった（実施例１２）。【００４６】
さらに原水の希釈倍率を調整してBOD−汚泥負荷を0.035 (kg/day)−BOD/kg−MLSSに、膜ろ過流束を1.0 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は0.052 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]）、その後の20日後の圧力は13 kPaであった（実施例１８）。そこで膜ろ過流束は1.0 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整してBOD−汚泥負荷を0.06 (kg/day)−BOD/kg−MLSSに上げるとその後の20日後の膜ろ過圧力は38 kPaであった（比較例１１）。【００４７】
（４）膜面積は0.022 m2、膜ろ過流束は0.6 m/Dに設定し、半導体工場廃水をBOD: 750 mg/Lになるように水で薄めて調整し、これを膜分離活性汚泥法により処理した。BOD−汚泥負荷の上限値は0.1 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]と求められた。このときのCODCrは1000 mg/Lであり、γ値は2.27である。MLSSを10000 mg/Lにすることにより、BOD−汚泥負荷を0.1 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は4 kPaであった。運転開始から20日目の膜ろ過圧力は9 kPaであった（実施例７）。【００４８】
ろ過圧力は安定していたので、21日目に同工場廃水をBOD: 900 mg/Lになるように調整し、BOD−汚泥負荷を0.12 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に設定すると、25日目にろ過圧力は40 kPaに達した（比較例６）。【００４９】
その後、膜モジュールを洗浄し、膜面積を調整してBOD−汚泥負荷を維持しながら膜ろ過流束を0.35 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は0.13 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]）、初期圧力が4 kPaに対し、20日目では10 kPaであった（実施例１３）。【００５０】
さらに原水の希釈倍率を調整してBOD−汚泥負荷を0.045 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に、膜ろ過流束を1.0 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は0.052 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]）、その後の20日後の圧力は14 kPaであった（実施例１９）。そこで膜ろ過流束は1.0 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整してBOD−汚泥負荷を0.055 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に上げるとその後の20日後の膜ろ過圧力は41 kPaであった（比較例１２）。【００５１】
（５）膜面積は0.022 m2、膜ろ過流束は0.6 m/Dに設定し、酵素工場廃水（BOD: 2500 mg/L）を膜分離活性汚泥法により処理した。BOD−汚泥負荷の上限値は0.3 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]と求められた。このときのTOCは900 mg/Lであり、γ値は2.78である。MLSSを10000 mg/Lにすることにより、BOD−汚泥負荷を0.33 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は4 kPaであった。運転開始から10日目の膜ろ過圧力は30 kPaであった（比較例７）。【００５２】
膜モジュールを洗浄し、11日目に酵素工場廃水をBOD: 2200 mg/Lになるように水で薄めて調整し、BOD−汚泥負荷を0.29 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に設定すると、洗浄直後のろ過圧力が5 kPaに対し、31日目のろ過圧力は10 kPaであった（実施例８）。【００５３】
その後、膜モジュールを洗浄し、膜面積を調整してBOD−汚泥負荷を維持しながら膜ろ過流束を0.4 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は0.348 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]）、初期圧力が5 kPaに対し、20日目では11 kPaであった（実施例１４）。【００５４】
さらに原水の希釈倍率を調整してBOD−汚泥負荷を0.18 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に、膜ろ過流束を1.0 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は0.204 (kg/day)−BOD/kg−MLSS）その後の20日後の圧力は15 kPaであった（実施例２０）。そこで膜ろ過流束は1.0 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整してBOD−汚泥負荷を0.25 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]に上げるとその後の20日後の膜ろ過圧力は43 kPaであった（比較例１３）。【００５５】
（６）膜面積は0.022 m2、膜ろ過流束は0.6 m/Dに設定し、食肉工場廃水をBOD: 2200 mg/Lになるように水で薄めて調整し、これを膜分離活性汚泥法により処理した。BOD−汚泥負荷の上限値は0.3 [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]と求められた。このときのTOCは600 mg/Lであり、γ値は3.67である。MLSSを10000 mg/Lにすることにより、BOD−汚泥負荷を0.29 (kg/day)−BOD/kg−MLSSに設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は4 kPaであった。運転開始から20日目の膜ろ過圧力は11 kPaであった（実施例９）。【００５６】
ろ過圧力は安定していたので、21日目に同工場廃水をBOD: 3000 mg/Lになるように調整し、BOD−汚泥負荷を0.4 (kg/day)−BOD/kg−MLSSに設定すると、25日目にろ過圧力は40 kPaに達した（比較例８）。【００５７】
その後、膜モジュールを洗浄し、膜面積を調整してBOD−汚泥負荷を維持しながら膜ろ過流束を0.12 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は0.42 (kg/day)−BOD/kg−MLSS）、初期圧力が5 kPaに対し、20日目では12 kPaであった（実施例１５）。【００５８】
さらに原水の希釈倍率を調整してBOD−汚泥負荷を0.17 (kg/day)−BOD/kg−MLSSに、膜ろ過流束を1.0 m/Dに設定して運転すると（BOD−汚泥負荷の上限値は0.20 (kg/day)−BOD/kg−MLSS）、その後の20日後の圧力は13 kPaであった（実施例２１）。そこで膜ろ過流束は1.0 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整してBOD−汚泥負荷を0.3 (kg/day)−BOD/kg−MLSSに上げるとその後の20日後の膜ろ過圧力は39 kPaであった（比較例１４）。【００５９】
以上をまとめて表１に示す。【００６０】
以上のように、γ値が、
0.6≦γ＜1.5の場合には、
BOD−汚泥負荷を0.05−0.06×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に、
1.5≦γ＜2.5の場合には
BOD−汚泥負荷を0.1−0.12×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に、
γ≧2.5の場合には
BOD−汚泥負荷を0.3−0.24×(δ−0.6) [(kg/day)−BOD/kg−MLSS]以下に設定すれば、膜の目づまりを生じさせることなく、ろ過圧力を低く維持し、安定的に固液分離を行うことができた。【００６１】
【表１】
2008035710.tif 000003
（実施例２２）
孔径0.1 μmのPVDF製精密ろ過中空糸膜をモジュール化した分離膜装置（膜面積: 0.015 m2）を有効容積10 Lの活性汚泥槽に浸漬させて、洗剤工場廃水を膜分離活性汚泥法により処理した。活性汚泥槽における廃水の滞留時間は18時間とした。1日に1回廃水の水質分析を行った。膜ろ過流束は、0.6 m/Dに設定した。膜用の曝気は、空気を膜モジュールの下部から200 L/hの流量で送気した。運転結果を図３に示す。【００６２】
運転開始前に廃水の水質分析を行うとBOD: 700 mg/L、TOC: 350 mg/L、CODCr: 1100 mg/L、TOD: 1150であった。このときのγ値は1.8〜2.0であるのでBOD−汚泥負荷は0.07 (kg/day)−BOD/kg−MLSSに設定して実験を開始した。初期活性汚泥のMLSS濃度は10 g/Lとし、汚泥引き抜き量を調整してMLSS濃度を10 g/ Lに保持した。γ値に応じて、BOD−汚泥負荷を適切な範囲に設定することにより、7日目まではろ過圧力も上昇せず、安定に運転することができた。【００６３】
7〜15日目の廃水の水質分析の結果、γ値が約1.2であった。運転10日目くらいからろ過圧力が上昇しはじめ、15日目には27 kPaに達したため運転を停止した。【００６４】
膜モジュールを洗浄して汚泥を入れ換え、初期投入汚泥のMLSSを15 g/Lに設定して再び運転を開始した。MLSS測定値を見ながら、汚泥引き抜き量の調整を行い15 g/Lに保持した。廃水の水質分析の結果、運転開始16〜30日目はγ値が約2であったので、16日目に廃水を水で薄めて活性汚泥槽へ流入する有機物量を調整しBOD−汚泥負荷を0.05 (kg/day)−BOD/kg−MLSSに設定したところ、その後6日間は、ろ過圧力は上昇しなかった。【００６５】
運転22日目に活性汚泥への空気量を減らすことを目的に、汚泥引き抜き量を増やすことでMLSSを5 g/Lに保持した。このときのBOD−汚泥負荷は0.15 (kg/day)−BOD/kg−MLSSである。MLSSを下げた直後から圧力は上昇し始め、運転27日目にはろ過圧力が13 kPaに達したので、有効容積10 Lの活性汚泥槽をもうひとつ連結させてBOD−汚泥負荷を0.075 (kg/day)−BOD/kg−MLSSに設定した。そうすると、ろ過圧力は11 kPaまで低下した。【００６６】
以上のように、BOD−汚泥負荷の調整方法は、活性汚泥濃度の増減、活性汚泥容積の増減、または活性汚泥槽に流入する有機物量の増減のいずれの方法で調整して本発明の適用しても、膜の目づまりを生じさせることなく、安定して固液分離を行うことができることが確認できた。
（実施例２３）
化学薬品工場廃水を膜分離活性汚泥法により処理した。膜ろ過流束は、終始0.6 m/Dに設定して運転した。膜用の曝気は、空気を膜モジュールの下部から200 L/hの流量で送気した。【００６７】
運転開始前に水質分析を行うと、BOD: 30 mg/L、TOC: 100 mg/Lであり、γ値は0.3であった。孔径0.1 μmのPVDF製精密ろ過中空糸膜をモジュール化した分離膜装置（膜面積: 0.15 m2）を有効容積10 Lの活性汚泥槽に浸漬させ、MLSS濃度は10 g/Lに設定し、運転を開始した。このとき、BOD−汚泥負荷は0.027 (kg/day)−BOD/kg−MLSSである。初期膜ろ過圧力は5 kPaであったが、運転20日目に20 kPaまで上昇した。【００６８】
そこで、この廃水にペプトンを溶かすことにより、BOD: 160 mg/L、TOC: 150 mg/Lに調整し、γ値を1.1に設定した。0.03 m2の膜面積をもつ分離膜装置を有効容積10 Lの活性汚泥槽に浸漬させ、MLSS濃度は10 g/Lに設定し、運転を開始した。このとき、BOD−汚泥負荷は0.029 (kg/day)−BOD/kg−MLSSである。初期膜ろ過圧力は5 kPaであり、20日後の膜ろ過圧力は8 kPaであった。【００６９】
以上のように、γ値が0.6未満である有機性廃水については、ペプトンというγ値が大きい物質を添加して、本発明を適用することにより、膜の目づまりを生じさせることなく、安定して固液分離を行うことができることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る有機性廃水の処理方法の一例を示すブロック図である。
【図２】γ値の違いにおけるBOD−汚泥負荷とそのときの安定膜ろ過流束との関係を表す図である。
【図３】実施例２２における膜間差圧の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１…有機性廃水、２…前処理設備、３…流量調整槽、４…膜分離活性汚泥槽（曝気槽）、５…中空糸膜型分離膜装置、６…スカート、７…ブロワー、８…吸引ポンプ、９…ろ過液、１０…滅菌槽、１１…処理水
【図１】
2008035710.tif 000004
【図２】
2008035710.tif 000005
【図３】
2008035710.tif 000006
【国際調査報告】
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2008035710.tif 000008
2008035710.tif 000009
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