(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気槽と、膜分離ユニット、窒素酸化物の検出器を設けた好気槽を有する生物反応槽を用いて汚水を浄化処理する膜分離活性汚泥処理方法において、
(A)前記膜分離ユニットの膜差圧および膜透過流束の実測値がそれぞれの閾値とを比較して、前記膜差圧の実測値が前記閾値を超えている場合、または前記膜透過流束が前記閾値に満たない場合の少なくともいずれか一方の場合、前記膜分離ユニットにファウリングが発生しているものと判定する工程と、
(B)前記(A)工程において、ファウリングが発生しているものと判定された場合、前記好気槽内の窒素酸化物の実測値と前記窒素酸化物の閾値とを比較して、前記窒素酸化物の実測値が前記窒素酸化物の閾値を超えているか否かを判定する工程と、
(C)前記(A)工程において、ファウリングが発生していないものと判定された場合、
前記好気槽内の窒素酸化物の実測値と前記窒素酸化物の閾値とを比較して、前記窒素酸化物の実測値が前記窒素酸化物の閾値を超えているか否かを判定する工程と、
(D)前記(B)工程または前記(C)工程において、前記窒素酸化物の実測値が前記窒素酸化物の閾値を超えると判断された場合、前記膜分離ユニットへの送風量を増加させる工程と
を具備する膜分離活性汚泥処理方法。
【請求項２】
前記膜分離ユニットの膜差圧および膜透過流束のうち少なくとも一方を検出し、膜差圧の検出値が前記膜差圧の閾値を超えるか、または透過流束の検出値が前記膜透過流束の閾値に満たず、前記窒素酸化物の検出値が閾値以下のときに、前記膜分離ユニットへの送水を停止し、さらに前記ろ過膜を水洗浄または薬液洗浄し、前記ろ過膜に発生したファウリングを解消することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記膜分離ユニットにおけるファウリング発生の有無と膜差圧との相関データをとり、採取した相関データからファウリングが発生しない膜差圧の最大許容量値を求め、求めた値を前記膜差圧の閾値として随時読み出し可能に保存し、かつ
前記膜分離ユニットにおけるファウリング発生の有無と膜透過流束との相関データをとり、採取した相関データからファウリングが発生しない膜透過流束の最小許容量値を求め、求めた値を前記膜透過流束の閾値として随時読み出し可能に保存することを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記好気槽内に補助散気装置をさらに設け、
前記曝気機構により前記膜分離ユニットを直接曝気する他に、前記補助散気装置により前記好気槽内をさらに曝気することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
汚水に嫌気性微生物を作用させて汚水中の汚濁物質を分解する嫌気槽と、
前記嫌気槽の後段に配置され、曝気される嫌気処理水に好気性微生物を作用させて該嫌気処理水中の汚濁物質を分解する好気槽と、
前記好気槽内に設けられ、前記嫌気処理水を固液分離するろ過膜を有する１つ又は複数の膜分離ユニットと、
前記膜分離ユニット内の嫌気処理水を曝気するとともに、前記膜分離ユニットのろ過膜を物理洗浄する曝気機構と、
前記好気槽内で生成される窒素酸化物を検出するセンサと、
前記膜分離ユニットの膜差圧を検出する圧力センサと、
前記膜分離ユニットの膜透過流束を検出する流量センサと、
前記窒素酸化物の許容可能な閾値を設定し、前記膜分離ユニットのろ過膜にファウリングが発生したか否かを判定するための膜差圧の閾値および膜透過流束の閾値をそれぞれ設定し、前記圧力センサ及び前記流量センサそれぞれの検出信号に基づいて前記膜分離ユニットの膜差圧および膜透過流束の実測値がそれぞれの閾値とを比較して、前記膜差圧の実測値が前記閾値を超えている場合、または前記膜透過流束が前記閾値に満たない場合の少なくともいずれか一方の場合、前記膜分離ユニットにファウリングが発生しているものと判定し、前記窒素酸化物検出センサの検出信号に基づいて前記好気槽内の窒素酸化物の実測値を求め、求めた実測値が前記閾値を超えるときに、前記曝気機構からの曝気量を増加させる制御器と、
を有することを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項６】
前記膜差圧検出信号から得られる膜差圧の実測値が膜差圧の閾値を超えるか、または前記膜透過流束検出信号から得られる膜透過流束の実測値が膜透過流束の閾値を下回る場合に、前記制御器からの制御信号に従って前記ろ過膜を洗浄するための薬液を前記膜分離ユニットに供給する薬液注入設備と、
前記膜差圧検出信号から得られる膜差圧の実測値が前記膜差圧の閾値を超えるか、または前記膜透過流束検出信号から得られる膜透過流束の実測値が前記膜透過流束の閾値を下回る場合に、前記制御器からの制御信号に従って前記ろ過膜を洗浄するための処理水を前記膜分離ユニットに供給する貯水タンクと、前記処理水は前記膜分離ユニットのろ過膜を透過したものであることと、
をさらに有することを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記好気槽内に複数の膜分離ユニットを配置し、
前記制御器が前記膜分離ユニットごとにろ過膜が洗浄されるように、前記薬液注入設備および前記貯水タンクを制御することを特徴とする請求項５又は６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記窒素酸化物検出センサが前記好気槽内の気相中のＮ2Ｏを検出するＮ2Ｏセンサであることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記窒素酸化物検出センサが、前記好気槽内の液相中のＮＯ2-イオンを検出するＮＯ2センサであるか、または前記好気槽内の液相の酸化還元電位を検出する酸化還元電位計測器であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
前記曝気機構の他に、前記好気槽内の嫌気処理水をさらに曝気する補助散気装置をさらに有することを特徴とする請求項５乃至９のいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに記載する実施の形態は、下水や工場排水を高度処理するために好気槽内で曝気を行いながら膜分離を行う膜分離活性汚泥処理方法及び膜分離活性汚泥処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
2003年の下水道法改正により環境保全を目的として二次処理に高度処理施設を付加することが進められている。高度処理プロセスには種々の方式があるが、その１つとして膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）が注目されている。膜分離活性汚泥法は、生物反応槽の好気槽のなかに膜分離ユニットを設置して、膜分離ユニットを用いて曝気下で固液分離することにより汚水を高度に浄化するプロセスである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４３７８７号公報
【特許文献２】特開２０１０−９９５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような膜分離活性汚泥法プロセスでは、処理効率を上げるために好気槽内の曝気量を増加させると、エネルギ消費量が増大化して、エネルギコストを上昇させるばかりでなく、電動式の曝気装置を駆動させるための電力使用量が増加し、その結果として発電によるＣＯ2発生量が増加して環境負荷を増加させることになる。このため、膜分離活性汚泥法プロセスでは曝気に要するエネルギ消費量をできるだけ少なくする必要がある。
【０００５】
しかしながら、膜分離活性汚泥法プロセスではエネルギ消費量を低減するために好気槽内の曝気量を低く抑えすぎると、膜分離ユニットにおいてファウリングが発生する。膜分離ユニットにファウリングを生じると、膜透過流束が減少し、処理効率が低下して運転コストが増大化する。また、好気槽内の曝気量を低く抑えすぎると、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）が多量に発生するという問題点がある。亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）は、温室効果がＣＯ2の310倍もある環境負荷の極めて大きい温室効果ガスであるため、環境への拡散を極力抑えることが例えば東京都下水道局の「アースプラン２０１０」において提唱されている。
【０００６】
このように膜分離活性汚泥法プロセスにおいては、エネルギ消費量の削減とＮ2Ｏの生成及びファウリングの発生とはトレードオフの関係にある。このような背景から、エネルギ消費量を可能な限り抑えるとともに、Ｎ2Ｏの生成およびファウリングの発生を共に極力抑えることができる膜分離活性汚泥法プロセスの開発が要望されている。
【０００７】
ここに記載する実施の形態は、膜分離活性汚泥法プロセスにおいて、曝気に要するエネルギ消費量の削減を図り、ファウリングの発生を抑えながら、Ｎ2Ｏの発生を抑制することができる膜分離活性汚泥処理方法及び膜分離活性汚泥処理装置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】
実施の形態に係る膜分離活性汚泥処理方法は、嫌気槽と好気槽を有する生物反応槽を用いて汚水を浄化処理する膜分離活性汚泥処理方法において、（ａ）汚水を嫌気槽に導入し、嫌気槽内の嫌気性微生物と反応させて汚濁物質を分解することにより嫌気処理水を提供し、（ｂ）前記嫌気処理水を前記嫌気槽から好気槽に導入し、好気槽内に設けた膜分離ユニットに前記嫌気処理水を送り、好気性微生物を含む活性汚泥の存在下で曝気機構により前記嫌気処理水を曝気し、曝気雰囲気下で前記嫌気処理水を好気性微生物と反応させて該嫌気処理水中の汚濁物質を分解するとともに、前記膜分離ユニットにより前記嫌気処理水を固液分離し、ろ過膜を透過した処理水を前記好気槽から排出し、（ｃ）前記好気槽内で生成される窒素酸化物を検出し、窒素酸化物の検出値が閾値を超えたときに、前記曝気機構による嫌気処理水の曝気量を増加させる、ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係る膜分離活性汚泥処理装置を示す構成ブロック図。
【図２】汚水を曝気し撹拌するドラフトチューブエアレーターの一部を切り欠いて示すブロック断面図。
【図３】実施の形態に係る膜分離活性汚泥処理方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付の図面を参照して種々の好ましい実施の形態を説明する。以下の実施の形態では下水処理場の膜分離活性汚泥法プロセスの例を説明する。
【００１１】
図１に示すように本実施形態の膜分離活性汚泥処理装置１は、上流側から順にスクリーン２、最初沈殿池としての流量調整槽３、分配槽４および生物反応槽１０を備えている。生物反応槽１０の下流側には図示しない消毒設備が設けられ、消毒設備がさらに図示しない放流部に連続している。
【００１２】
さらに膜分離活性汚泥処理装置１は、周辺付帯設備として凝集剤注入設備１１、Ｎ2Ｏセンサ１２、貯水タンク１３、薬液注入設備１４および制御器２０をさらに備えている。これらの装置や機器類は配管ラインや配線ラインにより相互に接続されている。配管ラインの適所には各種のポンプＰ１〜Ｐ８、バルブＶ１、ブロワＢ１〜Ｂ３、センサ１２，１６〜１９および図示しない各種センサがそれぞれ取り付けられている。Ｎ2Ｏセンサ１２を含むそれらのセンサから制御器２０にそれぞれ信号が送られるようになっている。それらの入力信号に基づいて制御器２０がポンプ等の駆動源にそれぞれ制御信号を送ることにより装置１の全体が統括的にコントロールされるようになっている。
【００１３】
スクリーン２は、下水処理場のポンプ棟のポンプＰ１からラインＬ１を通って送られてくる汚水から砂粒や金属粒子のような固形分を除去するためのフィルターである。
【００１４】
流量調整槽３は、スクリーン２を通過してきた汚水を受け入れ、所定時間静置しておき、懸濁固形物質（SS）を沈殿させる槽である。流量調整槽３は、大容量で、かつ広い床面積を有しているので、下流側への送水流量を調整する最初沈殿池として機能する。例えば雨天時にポンプ棟から送られてくる汚水の流入量が急増した場合であっても、流入する多量の汚水を系外に溢れ出させることなく流量調整槽３に溜め込み、流量調整槽３から分配槽４へ汚水をほぼ一定の流量で送り出すようになっている。流量調整槽３には堰が設けられ、上澄み水が堰を乗り越えてオーバーフローラインＬ２を通って分配槽４に流入するようになっている。流量調整槽３の底部には図示しない汚泥排出ラインが連通し、沈殿した汚泥が定期的に又は随時に排出されるようになっている。
【００１５】
分配槽４は、流量調整槽３で一次処理された汚水を生物反応槽１０の各槽に適切に分配するものである。分配槽４と生物反応槽内の嫌気槽５とはラインＬ３により接続され、ラインＬ３にはポンプＰ２が取り付けられている。また、分配槽４と生物反応槽内の無酸素槽６とはラインＬ４により接続され、ラインＬ４にはポンプＰ３が取り付けられている。制御器２０がプロセスレシピに従う分配量に対応する制御信号をポンプＰ２，Ｐ３にそれぞれ送ると、ポンプＰ２，Ｐ３の駆動により嫌気槽５と無酸素槽６とにそれぞれ所望分配量の一次処理水が分配されるようになっている。
【００１６】
生物反応槽１０は、微生物による分解作用を利用して汚水を浄化処理するための反応容器であり、嫌気槽５、無酸素槽６および好気槽７を含む。生物反応槽１０において、嫌気槽５が前段に配置され、無酸素槽６が中段に配置され、好気槽７が後段に配置されている。
【００１７】
嫌気槽５と無酸素槽６との間に第１の堰10aが設けられている。また、無酸素槽６と好気槽７との間に第２の堰10bが設けられている。汚水は第１の堰10aを乗り越えて（オーバーフローして）嫌気槽５から無酸素槽６に流れ込み、次いで第２の堰10bを乗り越えて（オーバーフローして）無酸素槽６から好気槽７に流れ込むようになっている。
【００１８】
嫌気槽５は、定常運転時において後段の無酸素槽６内の嫌気性微生物が十分に反応に寄与できるようにするために汚水中の溶存酸素量を低減させるための槽である。しかし、本実施形態では、後段の好気槽７でのＮ2Ｏの過剰発生や膜分離ユニット91,92のファウリング発生に対処するために、嫌気槽５内に第１のドラフトチューブエアレーター(以下、DTAという) 50を設け、DTA 50により嫌気槽５内の汚水を追加曝気できるようにしている。ここで第１のDTA 50による追加曝気とは、非定常運転時において好気槽７内での曝気に加えてさらに嫌気槽５内でも汚水を一時的に曝気することをいう。
【００１９】
無酸素槽６は、定常運転時において嫌気性微生物が活性になるように嫌気処理雰囲気（ＯＲＰ値がマイナス側）に調整され、汚水中に実質的に溶存酸素が無い状態で嫌気性微生物に汚濁物質を分解させるための槽である。ここでＯＲＰとは、酸化還元電位のことをいう。汚水のＯＲＰ値がマイナスの場合はその汚水は還元状態にあり、汚水のＯＲＰ値がプラスの場合はその汚水は酸化状態にあるといえる。すなわち、曝気が十分で好気的な状態におかれた汚水は電位が高く（プラスのＯＲＰ値）、これとは逆に曝気しないで嫌気的な状態におかれた汚水は電位が低くなる（マイナスのＯＲＰ値）。
【００２０】
しかし、本実施形態では、後段の好気槽７でのＮ2Ｏの過剰発生や膜分離ユニット91,92のファウリング発生に対処するために、無酸素槽６内に第２のDTA 60を設け、DTA 60により無酸素槽６内の汚水を追加曝気できるようにしている。ここで第２のDTA 60による追加曝気とは、非定常運転時において好気槽７内での曝気に加えてさらに無酸素槽６内でも汚水を一時的に曝気することをいう。
【００２１】
凝集剤注入設備１１は、無機系凝集剤及び／又は有機系凝集剤を嫌気槽５に投入するものである。無機系凝集剤として塩化鉄、硫酸鉄、塩化アルミニウムなどが投入され、有機系凝集剤として合成高分子系凝集剤が凝集剤注入設備１１から無酸素槽６内に投入されるようになっている。
【００２２】
無酸素槽６の底部には図示しない汚泥排出ラインが連通し、凝集して沈殿した汚泥が定期的に又は随時に排出されるようになっている。無酸素槽６と好気槽７との間には第２の堰10bが設けられ、汚水が第２の堰10bを乗り越えて好気槽７に流入するようになっている。
【００２３】
次に図２を参照してドラフトチューブエアレーター(DTA)を説明する。
【００２４】
第１のDTA 50の散気管56にはブロワB1が連通し、第１のDTA 50の駆動装置のモータ53mには電源21が接続されている。また、第２のDTA 60の散気管には第２のブロワB2が接続され、第２のDTA 60の駆動装置のモータには第２の電源22が接続されている。なお、第１のDTA 50と第２のDTA 60とは構成が実質的に同じであるため、ここでは代表して第１のDTA 50を説明する。
【００２５】
第１のDTA 50は、本体部分が嫌気槽５の内部に配置され、付属部分が嫌気槽５の外部に配置されている。DTA 50の本体部分は、ドラフトチューブ51、インペラー52、長いシャフト52a、軸受54、ガイド翼54a、整流板55aおよび散気管56により構成されている。この本体部分は、複数のポスト55によって嫌気槽の上部ステージ58に吊り下げ支持され、吊り下げ支持状態で嫌気槽５内の水中に浸漬されている。
【００２６】
DTA 50の付属部分は、駆動装置53、ブロワB1および曝気ラインL13により構成されている。駆動装置53は、ステージ58の上に設置されている。駆動装置53は、モータ53m、駆動力伝達機構および回転駆動軸53aを備えている。回転駆動軸53aは、ステージ58の開口を通って嫌気槽５の内部に至り、その下端部がフランジ継手によりインペラー52の長いシャフト52aに同軸に連結されている。モータ53mは、図１に示す第１の電源21に接続されている。第１の電源21は制御器20により制御されるものである。制御器20が第１の電源21に給電信号を送ると、モータ53mが起動し、モータ53mの回転駆動力が長いシャフト52aに伝達され、インペラー52が回転し、それにより嫌気槽５内の汚水が撹拌されるようになっている。この撹拌の強さは、制御器20が第１のDTA 50のモータ53mを駆動制御することによりコントロールされるようになっている。
【００２７】
第１のブロワB1は、嫌気槽のステージ58上に設置されていてもよいし、または図示しない他のステージの上に設置されていてもよい。ブロワB1は、図１に示す制御器20の内蔵電源に接続され、動作が制御器20により制御されるようになっている。ブロワB1の吐出口は、曝気ラインL13を介して環状ヘッダー57に連通している。さらに環状ヘッダー57は、インペラー52の直下において複数の連通管56aを介して環状の散気管56に連通している。この環状ヘッダー57は、360°全周にわたりドラフトチューブ51の内周面に取り付けられている。また、環状の散気管56は、環状ヘッダー57と同心円に配置されている。環状の散気管56の全長にわたり多数の細孔が開口している。ブロワB1から環状ヘッダー57に加圧空気を送ると、散気管56の細孔から汚水中に細かな気泡が噴射され、これにより汚水が曝気されるようになっている。この曝気量は、制御器20が第１のブロワB1を駆動制御することによりコントロールされるようになっている。
【００２８】
上述のように制御器20は、駆動装置のモータ53mとブロワB1をそれぞれ独立に制御することにより、汚水に対する曝気量（酸素供給量）および撹拌の強さ（水流速度）をともに制御することができるようになっている。
【００２９】
また、制御器20は、DTA50,60の運転を低速運転モードと高速運転モードとの間で切り替える運転モード切替機能を備えている。ここで、低速運転モードとは、DTA下部から吐出される水流速度を少なくとも10 cm/secとする弱撹拌運転のことをいう。低速運転モードでは各ブロワB1,B2を駆動せず、嫌気槽５及び無酸素槽６内の汚水の曝気を行なわない。これに対して高速運転モードとは、インペラー回転速度を200 rpm以上にすると同時に散気管から水中にエアを吹き込む（強撹拌＋エアレーション）運転のことをいう。高速運転モードでは、各ブロワB1,B2を駆動させ、嫌気槽５及び無酸素槽６内の汚水の曝気を行なう。
【００３０】
ドラフトチューブ51は、上段チューブ51a、中段チューブ51bおよび下段チューブ51cを備えている。上段チューブ51aは、下部開口より上部開口のほうが大きい漏斗形状をなし、複数のポスト55により支持されている。中段チューブ51bは、上段チューブ51aの下部開口とほぼ同じ内径を有する円筒であり、上段チューブ51aの下部に接続されている。この中段チューブ51b内に散気管56と環状ヘッダー57が取り付けられている。また、中段チューブ51b内において散気管56の直上にインペラー52が配置されている。下段チューブ51cは、中段チューブ51bの内径より小さい内径を有する円筒であり、中段チューブ51bの下部に接続されている。この下段チューブ51c内に軸受54とガイド翼54aが取り付けられている。
【００３１】
インペラー52は、散気管56の直上に位置するように長いシャフト52aの下端部に取り付けられている。インペラー52の外径はドラフトチューブ51の中段チューブ51bの内径より十分に小さい。インペラー52の羽根の数は３枚または４枚とすることができる。シャフト52aの最下端部は軸受54によって回転可能に支持されている。この軸受５４の外周からドラフトチューブ51までの間には複数のガイド翼54aが取り付けられ、これらのガイド翼54aによりドラフトチューブ51内を流れる水流が下向きに案内されるようになっている。
【００３２】
整流板55aがポスト55の長手に沿ってポスト55の外周にそれぞれ取り付けられている。これらの整流板55aは、ポスト55から外方に張り出す翼形状に形成され、上述した複数のガイド翼54aとともに汚水の流れを整える機能を有している。
【００３３】
好気槽７は、定常運転および非定常運転のいずれにおいても運転中は常に汚水を曝気し、汚水に好気性微生物を作用させて汚濁物質を分解し、汚水を浄化するものである。好気槽７内には補助散気装置８および複数の膜分離ユニット91,92がそれぞれ設けられている。
【００３４】
複数の膜分離ユニット91,92は、嫌気処理水をろ過するためのろ過膜をそれぞれ有している。膜分離ユニット91,92の各々に曝気機構としてのブロワB3からのエア供給ラインＬ６が接続され、膜分離ユニット91,92のろ過膜周辺の嫌気処理水に向けて空気が直接吹き込まれるようになっている。このブロワB3からの空気吹込みにより嫌気処理水が曝気されるとともに、ろ過膜の表面に上昇気泡が衝突してろ過膜の表面が物理洗浄されるようになっている。ろ過膜は、平面状または中空糸状など種々の形状のものを用いることができる。
【００３５】
本実施形態の膜分離ユニット91,92においては、円筒状の容器内に中空糸状のろ過膜を充填し、容器の下部にはろ過前の被処理水が流入する流入口が開口し、容器の上部にはろ過後の処理水が排出される排出口が開口している。これらの排出口は処理水排出ラインＬ７にそれぞれ連通し、膜分離された処理水がラインＬ７を通って好気槽７（膜分離ユニット91,92）から排出されるようになっている。処理水排出ラインＬ７にはポンプＰ５と三方弁Ｖ１が取り付けられている。ポンプＰ５の吸引駆動により膜分離ユニット91,92のろ過膜の透過側スペースが吸引され、吸引された処理水が排出ラインＬ７→三方弁Ｖ１→送水ラインＬ８を通って図示しない消毒設備に送られるようになっている。なお、図中には２つの膜分離ユニットを示しているが、膜分離ユニットの数はこれのみに限定されるものではなく、１つ、３つ、４つ、または５つ以上の膜分離ユニットを好気槽７内に設けるようにしてもよい。
【００３６】
補助散気装置８は、膜分離ユニット91,92直下からの曝気だけでは好気槽７の曝気量が不足する場合に、膜分離ユニット91,92が配置されていない好気槽７の内部領域の汚水を追加的に曝気するものである。ここで補助散気装置による追加曝気とは、非定常運転時において汚水の曝気量が不十分で不足するときに、膜分離ユニット直下からの曝気に加えてさらに補助散気装置により好気槽内の汚水を一時的に曝気することをいう。
【００３７】
補助散気装置８には前述のブロワB3からのエア供給ラインＬ６が接続されている。本実施形態では１つの共通のブロワB3から補助散気装置８および膜分離ユニット91,92にそれぞれ空気を分配供給するようにしているが、膜分離ユニット91,92用のブロワB3とは異なる別のエア供給源から補助散気装置８に空気を供給するようにしてもよい。
【００３８】
処理水排出ラインＬ７は三方弁Ｖ１のところで逆洗浄ラインＬ９に分岐している。分岐した逆洗浄ラインＬ９は貯水タンク１３に接続され、三方弁Ｖ１を切り替えることにより処理水の一部が貯水タンク１３に一時的に貯留されるようになっている。
【００３９】
さらに、返送ラインＬ５が好気槽７から嫌気槽５までの間に設けられ、ポンプＰ４の駆動により好気槽７内の被処理水の一部が好気槽７から嫌気槽５へ返送されるようになっている。また、図示しない他の返送ラインが好気槽７から嫌気槽５までの間に設けられ、図示しないポンプの駆動により好気槽７内に沈殿した沈殿物（主に、活性汚泥）が好気槽７から嫌気槽５へ返送されるようになっている。
【００４０】
貯水タンク１３の排出口はポンプＰ６を有するラインＬ１０に接続されている。このラインＬ１０は、薬液注入設備１４からの薬液注入ラインＬ１１と合流した後にさらに上述の処理水排出ラインＬ７に合流している。
【００４１】
薬液注入設備１４は、膜分離ユニット91,92のファウリングを解消するために、ろ過膜を洗浄するための薬液を膜分離ユニット91,92に供給するものである。洗浄用の薬液は、ろ過膜の性状に応じて種々の酸やアルカリなどの化学薬品（例えば、次亜塩素酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウム）を用いることができる。
【００４２】
膜分離ユニット91,92の各々には差圧検出器１６，１８と透過流束検出器１７，１９がそれぞれ取り付けられ、差圧検出器１６，１８により膜分離ユニット91,92の膜差圧をそれぞれ検出するとともに、透過流束検出器１７，１９により膜分離ユニット91,92の膜透過流束をそれぞれ検出するようになっている。差圧検出器１６，１８にはそれぞれ圧力センサが用いられ、透過流束検出器１７，１９にはそれぞれ流量センサが用いられる。これらの差圧検出器１６，１８および透過流束検出器１７，１９は、制御器２０に検出信号をそれぞれ送るようになっている。制御器２０は、検出器１６〜１９から信号が入ると、これらの信号に基づいて膜分離ユニット91,92の膜差圧および膜透過流束をそれぞれ算出するとともに、メモリ部から膜差圧の閾値および膜透過流束の閾値をそれぞれ呼び出し、呼び出した閾値と前記算出した実測値とを比較し、実測値が閾値を超えている場合は膜分離ユニット91,92にファウリングが発生しているものと判定し、制御信号を各ポンプＰ６，Ｐ７の電源回路に送り、ポンプＰ６，Ｐ７をそれぞれ起動させ、貯水タンク１３からの処理水と薬液注入設備１４からの薬液とをラインＬ７において合流させ、合流した薬液／処理水の混合水を膜分離ユニット91,92にそれぞれ供給させ、ろ過膜を洗浄させるようになっている。
【００４３】
膜差圧の閾値は以下の方法を用いて設定される。
【００４４】
実証試験により好気槽内の膜分離ユニットにおけるファウリング発生の有無と膜差圧との相関データをとり、採取した相関データからファウリングが発生しない膜差圧の最大許容量値を求め、求めた値を膜差圧の閾値として制御器２０のメモリ部に随時読み出し可能に保存しておく。
【００４５】
膜透過流束の閾値は以下の方法を用いて設定される。
【００４６】
実証試験により好気槽内の膜分離ユニットにおけるファウリング発生の有無と膜透過流束との相関データをとり、採取した相関データからファウリングが発生しない膜透過流束の最小許容量値を求め、求めた値を膜透過流束の閾値として制御器２０のメモリ部に随時読み出し可能に保存しておく。
【００４７】
制御器２０は、ポンプＰ６，Ｐ７の駆動をそれぞれ制御するとともに、ラインL7,L10,L11の適所に設けた複数の流量調整弁（図示せず）をそれぞれ制御し、貯水タンク１３および薬液注入設備１４からそれぞれ送り出される処理水および薬液の供給先をコントロールすることにより、膜分離ユニット91,92ごとにろ過膜を洗浄することができるようになっている。
【００４８】
好気槽７にはＮ2Ｏセンサ１２が取り付けられ、好気槽７内で生成された気相中のＮ2Ｏが検出され、検出信号が制御器２０に送られるようになっている。制御器２０のメモリ部には許容可能な亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の最大許容量値が閾値として随時呼び出し可能に保存されている。制御器２０は、センサ１２からＮ2Ｏ検出信号が入ると、検出信号に基づいてＮ2Ｏ実測値を求めるとともに、メモリ部からＮ2Ｏの閾値を呼び出し、呼び出した閾値とＮ2Ｏ実測値とを比較し、後者が前者を超えているときに膜分離ユニット91,92にファウリングが発生していると判定するようになっている。なお、許容可能な亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の最大許容量値は、法律又は規則により定められている。
【００４９】
なお、Ｎ2Ｏセンサ１２の代わりにＮＯ2センサを用いることもできる。ＮＯ2センサで液相中の亜硝酸イオン（ＮＯ2-）を検出することにより、気相中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）を直接検出することなく、Ｎ2Ｏ生成量を間接的に把握することができる。膜分離活性汚泥処理法において液相中の亜硝酸イオン（ＮＯ2-）と気相中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）との間には一定の相関関係があるからである。すなわち、実証試験により好気槽内における液相中の亜硝酸イオン（ＮＯ2-）と気相中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）との相関データをとり、採取した相関データと既知のＮ2Ｏの最大許容量値とを用いてＮ2Ｏが生成されない亜硝酸イオン（ＮＯ2-）の最大許容量値を求め、求めた値を亜硝酸イオン（ＮＯ2-）の閾値として制御器２０のメモリ部に随時読み出し可能に保存しておくことができる。
【００５０】
また、Ｎ2Ｏセンサ１２の代わりにＯＲＰ計測器を用いることもできる。ＯＲＰ計測器を用いて液相の酸化還元電位を計測し、計測した酸化還元電位に基づいて液相中の亜硝酸イオン（ＮＯ2-）を間接的に定量化できる。すなわち、液相の酸化還元電位と液相中に存在する亜硝酸イオン（ＮＯ2-）との間には一定の相関関係があり、この相関関係を用いて酸化還元電位の計測値から液相中の亜硝酸イオン（ＮＯ2-）を定量化することができる。さらに亜硝酸イオン（ＮＯ2-）の値から亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）を定量化できる。これによりＮ2ＯセンサやＮＯ2センサの代用手段としてＯＲＰ計測器を用いることができる。
【００５１】
上記装置の作用を説明する。
【００５２】
先ず定常運転時の作用について説明する。
【００５３】
ポンプＰ１を起動して下水処理場のポンプ棟から所定量の下水を最初沈殿池３に導入し、所定の時間だけ静置し、固形物を沈殿させる。必要に応じて最初沈殿池３に凝集剤を投入してもよい。沈殿した汚泥は最初沈殿池３の底部排出口から排出される。最初沈殿池３から上澄み水（一次処理水）を分配槽４に送り、分配槽４から所望の分配比率で無酸素槽６と嫌気槽５とに一次処理水をそれぞれ送水する。
【００５４】
生物反応槽１０において、好気槽７内では下式（１）と（２）に従う硝化反応が進行し、アンモニアが分解されて硝酸性窒素（ＮＯ3）が生成される。
【００５５】
ＮＨ4+ ＋３/２Ｏ2  →  ＮＯ2-＋Ｈ2Ｏ＋２Ｈ+      …（１）
ＮＯ2- ＋１/２Ｏ2  →  ＮＯ3-                      …（２）
さらに無酸素槽６内では下式（３）に従う脱窒反応が進行し、硝化反応生成物である硝酸性窒素（ＮＯ3-）がさらに分解されて最終的に窒素まで還元される。
【００５６】
２ＮＯ3-＋５Ｈ2  →  Ｎ2＋４Ｈ2Ｏ＋２ＯＨ-          …（３）
上式（３）の脱窒反応における反応経路はＮＯ3-→ＮＯ2-→Ｎ2Ｏ→Ｎ2に従うものと推定されていることから、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）は硝酸性窒素（ＮＯ3-）が分解する途中に生じる中間生成物である。ここで亜硝酸イオン（ＮＯ2-）も分解途中の中間生成物であるため、亜硝酸イオン（ＮＯ2-）は亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）との間に強い相関性があるとされている。
【００５７】
このため、ＮＯ2センサで液相中の亜硝酸イオン（ＮＯ2-）を検出することにより、気相中の亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）を直接検出することなく、Ｎ2Ｏ生成量を把握することができる。また、ＯＲＰ計測器を用いて液相の酸化還元電位を計測することにより、液相中に存在する亜硝酸イオン（ＮＯ2-）を間接的に定量化できるため、Ｎ2ＯセンサやＮＯ2センサの代用手段としてＯＲＰ計測器を用いることができる。
【００５８】
次に、図３を参照しながら膜分離ユニット91,92において膜差圧が上昇するか又は膜透過流束が低下したときの非定常運転時の作用を説明する。
【００５９】
定常運転時において第１及び第２のDTA 50,60はそれぞれ低速運転モードで運転され、嫌気槽５および無酸素槽６内の汚水がそれぞれ撹拌されている。このとき第１のDTA 50は、インペラー用モータ53mのみが駆動され、散気管用ブロワＢ１は停止した状態にある。これにより定常運転される嫌気槽５内の汚水は、撹拌されているが、曝気されていない。また、第２のDTA 60は、インペラー用モータ53mのみが駆動され、散気管用ブロワＢ２は停止した状態にある。これにより定常運転される無酸素槽６内の汚水は、撹拌されているが、曝気されていない。
【００６０】
定常運転時において差圧検出器１６，１８および流束検出器１７，１９から検出信号が制御器２０に送られ、膜分離ユニット91,92の各々において上流側圧力と下流側圧力との膜差圧および膜透過流束が常時監視されている。制御器２０は、差圧検出器１６，１８から信号が入ると、これらの検出信号に基づいて膜分離ユニット91,92の膜差圧をそれぞれ算出するとともに、メモリ部から膜差圧の閾値を呼び出し、呼び出した閾値と膜差圧の実測値とを比較する。膜差圧の実測値が閾値を超えている場合、制御器２０は、膜分離ユニット91,92にファウリングが発生しているものと判定する（工程Ｓ１）。膜差圧検出によるファウリング診断は定量運転モードに適している。定量運転モードとは、ポンプＰ２の駆動を制御することにより分配槽４から生物反応槽１０へ供給される汚水の流量を一定流量とすることをいう。
【００６１】
また、制御器２０は、流速検出器１７，１９から信号が入ると、これらの検出信号に基づいて膜分離ユニット91,92の膜透過流速をそれぞれ算出するとともに、メモリ部から膜透過流速の閾値を呼び出し、呼び出した閾値と膜透過流束の実測値とを比較する。膜透過流束の実測値が閾値を下回る場合、制御器２０は、膜分離ユニット91,92にファウリングが発生しているものと判定する（工程Ｓ１）。膜透過流束検出によるファウリング診断は定圧運転モードに適している。定圧運転モードとは、ポンプＰ５の駆動を制御することにより膜分離ユニット91,92のろ過膜にかかる汚水の圧力を一定圧力とすることをいう。
【００６２】
制御器２０は、工程Ｓ１の判定がＹＥＳのとき、さらにＮ2Ｏセンサ１２からの信号に基づいて好気槽７内のＮ2Ｏ実測値を求め、メモリ部からＮ2Ｏの閾値を読み出し、読み出した閾値とＮ2Ｏ実測値とを比較し、Ｎ2Ｏ実測値が閾値を超えているか否かを判定する（工程Ｓ２−１）。
【００６３】
また、工程Ｓ１での判定がＮＯであっても、制御器２０は、Ｎ2Ｏセンサ１２からの信号に基づいて上記と同様にして好気槽７内にＮ2Ｏが発生しているか否かを判定する（工程Ｓ２−２）。
【００６４】
工程Ｓ２−１または工程Ｓ２−２において好気槽７内にＮ2Ｏが発生していると判定したとき、いずれの場合も制御器２０は膜分離ユニット91,92および補助散気装置８への送風量が増加するようにブロワＢ３の駆動を制御する（工程Ｓ３）。
【００６５】
さらに制御器２０は、好気槽７内で閾値を超える亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）が検出されると、第１及び第２のDTA 50,60をそれぞれ低速運転モードから高速運転モードへ切り替え、高速運転モードで運転する。高速運転モードで運転されるDTA 50,60の動作を以下に説明する。
【００６６】
制御器２０は各電源21,22に制御信号を送り、DTA 50,60の各モータ53mの回転速度を低速から高速に切り替え、インペラー52を高速回転駆動させる。インペラー52を高速回転駆動させると、図２中に矢印59で示すように汚水が循環流動し、これにより嫌気槽５および無酸素槽６内の汚水がそれぞれ強撹拌される。高速運転モードでの撹拌の強さは、低速運転モードでのそれより強い。
【００６７】
さらに制御器２０は、各内蔵電源に制御信号を送り、第１及び第２のブロワB1,B2をそれぞれ起動する。これにより各ブロワB1,B2から各散気管56に空気が供給され、嫌気槽５および無酸素槽６内の汚水がそれぞれ曝気される。このように第１及び第２のDTA 50,60を低速運転モードから高速運転モードへ切り替えることにより、制御器２０は嫌気槽５および無酸素槽６の処理雰囲気を嫌気性から好気性にそれぞれ移行させる。高速運転モードでは汚水を強撹拌すると同時に曝気するため、汚水中の溶存酸素量が急激に増加して、後段の好気槽７での曝気量の不足が解消され、好気性微生物による硝化反応が促進され、これにより亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）の発生が抑制される。
【００６８】
嫌気槽５と無酸素槽６がそれぞれ好気性の処理雰囲気に移行する目安は、ＤＯ値がマイナスからプラスになるか、またはＯＲＰ値がマイナスからプラスになるところである。
【００６９】
制御器２０は、差圧検出器１６，１８および流束検出器１７，１９からの検出信号に基づいて、各膜分離ユニット91,92における膜差圧が正常値の範囲にあるか否か、または膜透過流束が正常値に回復したか否かを判定する（工程Ｓ４）。工程Ｓ４の判定がＹＥＳであるときは、制御器２０はDTA 50,60の各モータ53mの回転速度を高速から低速に切り替えるとともに、各ブロワB1,B2の駆動を停止させ、これにより定常運転に復帰する。
【００７０】
工程Ｓ４の判定がＮＯであるときは、膜分離ユニット91,92にファウリングが発生しているものとみなして、ポンプＰ２，Ｐ３の駆動をそれぞれ停止させ、好気槽７（膜分離ユニット91,92）への送水を停止する（工程Ｓ５）。さらに、ポンプＰ４の駆動を停止させ、好気槽７から嫌気槽５への水の返戻を停止するようにしてもよい。
【００７１】
制御器２０は、膜分離ユニット91,92にファウリングが発生していると判定した場合は、まずユニット91,92内のろ過膜を水洗浄するか否かを判定する（工程Ｓ６）。工程Ｓ６の判定がＮＯであるときは、制御器２０は、ポンプＰ２，Ｐ３の駆動を再開させ、定常運転に復帰する。
【００７２】
工程Ｓ６の判定がＹＥＳであるときは、制御器２０は、センサ16-19からの検出信号を総合的に分析し、ユニット91,92内のろ過膜をさらに薬液洗浄するか否かを判定する（工程Ｓ７）。
【００７３】
工程Ｓ７の判定がＮＯであるときは、制御器２０は、ポンプＰ６を起動し、貯水タンク１３から逆洗浄ラインL10を通って膜分離ユニット91,92に洗浄水（処理水）を送り、ろ過膜を水洗浄する（工程Ｓ８）。制御器２０は、ポンプＰ２，Ｐ３の駆動を再開させ、定常運転に復帰する。
【００７４】
工程Ｓ７の判定がＹＥＳであるときは、制御器２０は、２つのポンプＰ６，Ｐ７をそれぞれ起動し、貯水タンク１３から洗浄水（処理水）を送るとともに薬液注入設備１４から薬液を注入し、膜分離ユニット91,92のろ過膜を薬液洗浄する（工程Ｓ９）。このとき薬液注入設備１４からの薬液と貯水タンク１３からの処理水とがラインＬ７において合流し、合流した薬液／処理水の混合水が膜分離ユニット91,92にそれぞれ流入し、ろ過膜が洗浄される。
【００７５】
薬液洗浄後または水洗浄後に、制御器２０は、ポンプＰ２，Ｐ３の駆動を再開させて生物反応槽１０への送水を再開し、定常運転に復帰する（工程Ｓ１０）。
【符号の説明】
【００７６】
１…膜分離活性汚泥処理装置、２…スクリーン、
３…流量調整槽（最初沈殿池）、４…分配槽、
５…嫌気槽、50…ドラフトチューブエアレーター、
６…無酸素槽、60…ドラフトチューブエアレーター、
７…好気槽、８…補助散気装置、91,92…膜分離ユニット、
１０…生物反応槽、
１１…凝集剤注入設備、
１２…Ｎ2Ｏセンサ（またはＮＯ2センサ、またはＯＲＰ計測器）
１３…貯水タンク、１４…薬液注入設備、
１６，１８…差圧検出器（ファウリング検出手段、圧力センサ）、
１７，１９…透過流束検出器（ファウリング検出手段、流量センサ）、
２０…制御器、２１，２２…電源、
Ｐ１〜Ｐ８…ポンプ、Ｂ１〜Ｂ３…ブロワ、Ｖ１…バルブ、
Ｌ１〜Ｌ１２…ライン。
【図１】
0005624598.tif 000002
【図２】
0005624598.tif 000003
【図３】
0005624598.tif 000004