(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥を固液分離処理した膜分離装置の膜を薬液に浸漬するとともに、膜の下方から曝気を行って洗浄する方法において、
該薬液が、ｐＨ１２．５〜１４．０の薬液であるか、又は、０．０３規定以上の強アルカリ溶液であることを特徴とする膜の薬品洗浄方法。
【請求項２】
請求項１において、該薬液は５０ｍｇ／Ｌ以上の有効塩素、又は１００ｍｇ／Ｌ以上の過酸化水素を含むことを特徴とする膜の薬品洗浄方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、膜濾過部底面積当り１０〜２００ｍ３／ｍ２／ｈｏｕｒで曝気することを特徴とする膜の薬品洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は活性汚泥を固液分離する膜の薬品洗浄方法に関するものであり、特に膜の下部より曝気を行いながら活性汚泥を濾過する浸漬型膜分離装置の膜の洗浄に好適な膜の薬品洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性汚泥等の懸濁物質の固液分離を行っている膜分離装置では、運転を継続することにより、膜面に濃縮汚泥のケーキ層が付着堆積し、膜孔の目詰りで膜の濾過差圧が上昇し透過流束が低下してくるため、定期的に或いは必要に応じて膜の薬品洗浄を行う。この膜の薬品洗浄に当っては、膜を薬液に浸漬し、膜の下方から曝気するなどして膜面に曝気による気泡とそれに伴う攪拌流を当てることにより洗浄効果を高めている。
【０００３】
ところで、薬品洗浄が行われる膜の表面には活性汚泥等の懸濁物質や、膜面を透過しない高分子ゲル状物質等が濃縮されており、これらが薬品洗浄により膜面から剥離されて洗浄薬液中に溶解すると、洗浄薬液が激しく発泡する。このため、膜の曝気洗浄では、洗浄開始後数十分後から数十分間にわたり、激しい発泡が生じる。
【０００４】
従来、この発泡に対応するために、次のような手段が採用されている。
【０００５】
▲１▼  消泡剤を添加する。この場合、一般に消泡剤の過剰注入を防止するために、薬品洗浄の洗浄薬液の液面に泡検知器を設け、この検知結果に基づいて消泡剤が添加される。
【０００６】
▲２▼  攪拌羽根や消泡スプレー等の機械式の消泡装置を設ける。例えば、薬品洗浄槽の開口部に攪拌式の消泡装置を設けて消泡する。
【０００７】
▲３▼  発泡により溢れ出た泡を適宜洗浄して洗い流す。或いは放置する。例えば、薬品洗浄槽から溢れ出た泡を受け入れる消泡槽を設け、適宜処理するか、或いはそのまま放置する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来法はいずれも次のような欠点があり、改良が望まれていた。
【０００９】
即ち、消泡剤を添加することにより発泡を抑制することはできるが、消泡効果が長続きしないことが多く、また過剰に添加すると消泡剤が膜面に付着し、膜を汚染するという問題がある。泡検知器を設けることにより、消泡剤の過剰添加を防止することはできるが、この場合には、薬注制御のための設備が必要となる上に、このように泡検知器を設けた場合でも、検出不良により過剰添加となる恐れがある。
【００１０】
攪拌羽根や消泡スプレー等の機械式の消泡設備であれば、膜を汚染することなく消泡することができるが、この場合には、消泡のための機器を設置し、またこれらが有効に機能する装置形態にする必要があるため、建造費が高くなるという問題がある。更に、装置から溢れた泡を洗い流すか放置するものでは、洗浄薬液が周囲に飛散して危険であり、また溢れた泡の処理に手間がかかるという問題がある。消泡槽を設けるものでは、その設置スペースの問題がある。
【００１１】
本発明は上記従来の問題点を解決し、活性汚泥等が脱水ケーキ状で強固に付着した膜を洗浄薬液に浸漬して曝気洗浄する際の発泡を抑制して、消泡剤や消泡設備を必要とすることなく、また、薬液の飛散を防止して膜を効果的に薬品洗浄する方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の膜の薬品洗浄方法は、活性汚泥を固液分離処理した膜分離装置の膜を薬液に浸漬するとともに、膜の下方から曝気を行って洗浄する方法において、該薬液が、ｐＨ１２．５〜１４．０の薬液であるか、又は、０．０３規定以上の強アルカリ溶液であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の方法により、発泡が抑制される機構の詳細は不明であるが、次のような作用によるものと推測される。
【００１４】
即ち、膜の汚染は活性汚泥自体や微生物由来の高分子物質や膜面でのスライム生成が原因となっていることが多い。特に、活性汚泥が脱水ケーキ状に濃縮されて付着している場合などは、汚染物質の主体は微生物であると言える。そして、このように微生物が主体の汚染物質を薬剤で分解して溶解させると、微生物由来の界面活性を持つ物質が汚染物質を構成する微生物から分泌されたり、或いは微生物と洗浄薬剤との反応で界面活性を持つ物質が生成したりし、この界面活性物質が発泡現象を引き起こしているものと思われる。
【００１５】
一方で、界面活性剤の特性が溶液のｐＨによって異なってくることは十分想定されることであり、特定のｐＨにおいて発泡性が極端に低下するという現象も起こりうる。
【００１６】
本発明に係る洗浄薬液のｐＨ値は、このように微生物由来の界面活性物質の発泡力が極小となるｐＨであると推定され、これにより、洗浄中の発泡が抑制されるものと考えられる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１８】
本発明においては、膜を洗浄薬液に浸漬して膜の下方から曝気を行いながら薬品洗浄するに当り、洗浄薬液としてｐＨ１２．５〜１４．０の薬液か、或いは、強アルカリ濃度が０．０３規定以上の強アルカリ溶液を用いる。
【００１９】
この洗浄薬液のｐＨが１２．５未満であっても１４．０を超えても発泡抑制効果が得られず、特に、ｐＨ１４．０を超えるような薬液では、薬剤使用量が増加するため好ましくない。洗浄薬液は、特にｐＨ１２．７〜１３．３の範囲であることが好ましく、一般には、ｐＨ１３．０程度に調整するのが好適である。
【００２０】
また、洗浄薬液の苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や苛性カリ（ＫＯＨ）といった強アルカリ濃度が０．０３規定未満では、発泡抑制効果が得られない。この強アルカリ濃度が高過ぎても発泡抑制効果が低下する。好ましい強アルカリ濃度は０．０５〜０．３規定である。なお、０．０５〜０．３規定の強アルカリ水溶液は、通常、ｐＨ１２．５〜１３．５程度である。
【００２１】
本発明に係る薬液は、洗浄効果の面から、次亜塩素酸ソーダや過酸化水素等の酸化剤を含むことが好ましく、特に５０ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは５００〜１５００ｍｇ／Ｌの有効塩素、又は１００ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは１０００〜３００００ｍｇ／Ｌの過酸化水素を含むことが好ましい。一般的には、強アルカリ水溶液に、次亜塩素酸ソーダを添加し、３００〜１２００ｍｇ／Ｌの有効塩素濃度となるように調整して洗浄薬液とする。
【００２２】
なお、浸漬型膜を曝気洗浄する場合、膜濾過部底面積当たり１０〜２００ｍ3／ｍ2／ｈｏｕｒ、好ましくは３０〜１２０ｍ3／ｍ2／ｈｏｕｒで膜の下方から曝気を行い、これにより生ずる気液混合流を膜面に当てることで、より一層の洗浄効果を得ることができる。
【００２３】
本発明による薬品洗浄は、必ずしも単独で行う必要はなく、他の洗浄工程と適宜組み合せることにより、より一層の洗浄効果を得ることができる。例えば、スプレー水による洗浄等の物理洗浄や、曝気を伴わない薬液浸漬洗浄や、酸を用いた洗浄（例えば、硫酸等によりｐＨを２以下にした薬液による洗浄、或いは蓚酸やクエン酸の０．１〜１０重量％溶液による洗浄）と組み合せて行っても良い。
【００２４】
このような本発明の膜の薬品洗浄方法は、膜面に懸濁物質（特に活性汚泥）が脱水ケーキ状となって強固に付着し、スプレー水洗等では容易に剥離しない状態となった膜を洗浄する際に特に効果的である。
【００２５】
以下に、硝化・脱窒を行う活性汚泥の固液分離に浸漬型膜を適用し、汚染された膜の薬品洗浄槽を備える硝化・脱窒設備を示す図１を参照して、本発明の膜の薬品洗浄法を説明する。
【００２６】
図中、１１は脱窒槽であり、攪拌機１２を備える。１３は硝化槽兼膜分離槽であり、バッフル板１４で仕切られた領域内に浸漬膜１５が設けられており、この浸漬膜１５の下方には散気管１６が設けられている。Ｐ1，Ｐ2はポンプである。
【００２７】
原水は、脱窒槽１１及び硝化槽兼膜分離槽１３で処理され、硝化液の一部はポンプＰ2により脱窒槽１１に返送される。硝化・脱窒後、膜１５で固液分離された処理水はポンプＰ1により抜き出される。余剰汚泥は硝化槽兼膜分離槽１３の底部より抜き出される。
【００２８】
固液分離により汚染された膜１５は、クレーン、ホイスト又はチューンブロック等で引き上げて薬品洗浄槽１７に移し、薬品洗浄が行われる。
【００２９】
この薬品洗浄槽１７には、次亜塩素酸ソーダと苛性ソーダとが注入され、ｐＨコントローラ１８で所定のｐＨの薬液が調製される。この薬品洗浄槽１７の洗浄薬液中に浸漬された膜１５は、散気管１９からの曝気による気液混合流により洗浄される。しかし、この薬品洗浄に当り、前述のｐＨ条件又は強アルカリ濃度の薬液で洗浄することにより、発泡を抑制して効果的な洗浄を行える。
【００３０】
なお、図１は本発明の膜の薬品洗浄法の適用例の一例を示すものであって、何ら本発明を制限するものではない。
【００３１】
例えば、洗浄対象となる膜が設けられた設備は、硝化・脱窒処理設備に限らず、ＢＯＤの除去のみを行う処理系であっても良く、硝化・脱窒手段としても硝化槽と脱窒槽とを併設せずに、間欠曝気を行って、同一の槽内で硝化・脱窒を行うものであっても良い。更に、リン除去を行う系であっても良い。また、活性汚泥処理系に限らず、凝集汚泥やその他の懸濁水を膜濾過する装置にも適用可能である。
【００３２】
また、膜を浸漬した膜分離槽を複数槽設け、薬品洗浄時には、洗浄を行う系列の膜分離槽から被処理水を抜き出し、この槽に薬液を注入して膜分離槽内で薬品洗浄を行っても良い。この場合には、図１に示す薬品洗浄槽に設けられるｐＨコントローラや薬液注入設備は膜分離槽に設けられる。
【００３３】
また、図１では、薬液の調製は、薬品洗浄槽でｐＨコントローラ及び薬注設備を用いて行うようになっているが、専用の薬液調製設備で調製した薬液を移送するようにしても良い。また、ｐＨコントローラを設ける他、手動でｐＨを調整しても良いし、ｐＨを調整せず、薬液を所定量混合するだけでも、結果的に本発明の条件を満たすような薬液が調製されれば良い。薬注手段としても、ポンプ等により自動で所定量を注入しても良いし、ｐＨ計やＯＲＰ計と連動して注入しても良い。また、手動で注入しても良い。
【００３４】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３５】
実施例１，２、比較例１
埋立浸出水を活性汚泥によりＢＯＤ除去及び窒素除去を行った後、活性汚泥と処理水との固液分離に数十日間使用し、濾過差圧が当初の３ｋＰａから２５〜３５ｋＰａまで上昇した膜について、洗浄試験を行った。
【００３６】
この膜は、外圧型中空系ＭＦ膜：三菱レイヨン社製「ステラポアーＬ（ＵＭＦ４２４ＳＬＩ）」をシート状に成形したものであり、膜面積は４ｍ2、公称孔径０．１μｍ、内径２７０μｍ、外径４１０μｍ、材質は親水化ポリエチレンである。
【００３７】
膜濾過の条件は、フラックスを０．３ｍ3／ｍ2／ｄａｙで一定とし、バッフル板を備えた旋回流式曝気槽に浸漬して、旋回流上昇部底面積当り５０〜１５０ｍ3／ｍ2／ｈｏｕｒで被処理水の活性汚泥を曝気しながら、８分濾過、２分停止のサイクルを繰り返す間欠濾過を行った。
【００３８】
このような条件で１０日間の濾過を行った膜は、わずかに着色した高分子物質で膜面が汚染され、膜面の一部には脱水ケーキ状の活性汚泥が付着していた。
【００３９】
この汚染された膜を、表１に示す洗浄薬液を満たした、バッフル板を備える旋回流式曝気槽に浸漬して膜の下方から旋回流上昇部（膜濾過部）底面積当り１００ｍ3／ｍ2／ｈｏｕｒで曝気することにより１８０分間洗浄した。
【００４０】
この薬品洗浄における発泡の状況を観察し、結果を表１に示した。
【００４１】
また、洗浄後の膜を水道水に漬けてフラックス０．３ｍ3／ｍ2／ｄａｙにおける差圧を測定することにより洗浄効果を調べ、結果を表１に併記した。この膜の使用前の差圧は３ｋＰａであるので、この値に近いほど洗浄効果が高いことになる。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
表１より、本発明の方法によれば、薬品洗浄時の発泡を防止して効果的な洗浄を行えることがわかる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の膜の薬品洗浄方法によれば、膜の薬品洗浄に当り、薬液の発泡を効果的に抑制することができる。このため、消泡剤の添加や、消泡のための設備などを必要とすることなく、優れた洗浄効果で効率的な膜の薬品洗浄を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜の薬品洗浄方法の適用例を説明する硝化・脱窒設備の系統図である。
【符号の説明】
１１  脱窒槽
１３  硝化槽兼膜分離槽
１５  膜
１６，１９  散気管
１７  薬品洗浄槽
１８  ｐＨコントローラ
【図１】
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