(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜分離槽内に設けた回転平膜の膜表面に微生物を付着させて微生物層を形成し、該微生物層により被処理水を生物学的に浄化処理する微生物担持型回転平膜装置の運転方法において、
前記回転平膜を回転させた状態で前記膜分離槽内に、前記被処理水の流れの速い前記回転平膜の周縁近傍から被処理水の流れが遅い前記回転平膜の中心近傍まで前記回転平膜の面全体に均等に分散されるように比重の異なる多数のスポンジ状部材を混合投入し、該スポンジ状部材と前記微生物層とを接触させることにより前記微生物層を剥離すると共に、前記スポンジ状部材で微生物層を剥離中は、前記回転平膜の回転数を浄化処理時の回転数よりも大きくすることを特徴とする微生物担持型回転平膜装置の運転方法。
【請求項２】
前記被処理水の固形物濃度を検出し、その検出した値に応じて前記スポンジ状部材を間欠投入する時間の間隔を調整することを特徴とする請求項１の微生物担持型回転平膜装置の運転方法。
【請求項３】
前記回転平膜のろ過圧力を検出し、その検出値に応じて前記スポンジ状部材を間欠投入する時間の間隔を調整することを特徴とする請求項１の微生物担持型回転平膜装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物担持型回転平膜装置の運転方法に係り、特に回転平膜に微生物を付着させて微生物層を形成し、この微生物層により用水、廃水の浄化処理を行う微生物担持型回転平膜装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
微生物担持型回転平膜装置は、回転平膜に微生物を付着させて微生物層を形成し、この微生物層により被処理水中のアンモニア性窒素等を生物学的に浄化処理を行い、合わせて被処理水中の濁質成分のろ過処理を行うことができる。
しかし、被処理水のろ過処理を続けるうちに被処理水中の微生物や固形物が微生物層の上に更に付着して微生物層の層厚が次第に厚くなる。微生物層の層厚が厚くなり過ぎると、ろ過性能が低下するだけでなく、生物学的な浄化処理性能も低下する。従って、微生物層の層厚が厚くなり過ぎた場合には、微生物層を剥離する必要がある。
【０００３】
従来は、微生物層を剥離するために定期的に回転平膜を回転させたままろ過運転を停止、即ち吸引ポンプを停止することにより、回転平膜の回転で膜表面の微生物層を剥離していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のように、回転平膜の微生物層を回転平膜の回転で剥離しようとすると、膜表面に乱流による一定以上の剪断力を与える必要があるため、ろ過運転時の回転平膜を高速回転させなくてはならない。従って、剥離操作のためだけに回転平膜を高速回転させる大出力のモータを設置しなくてはならないだけでなく、装置の構成部品も耐久性がよく、加工精度や組み付け精度のより部品を使用しなくてはならないので、装置コストが高価になるという欠点がある。
【０００５】
更には、回転平膜の回転だけでの微生物層の剥離は、微生物層が高密度に付着した場合、剥離効率が悪く剥離操作に長時間を必要とするため、被処理水を浄化処理するための浄化処理運転時間が大幅に削減されてしまうという欠点がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされてもので、回転平膜に高密度で微生物層が形成されても、回転平膜を低回転数で回転させて微生物層を効果的に剥離することのできる微生物担持型回転平膜装置の運転方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、膜分離槽内に設けた回転平膜の膜表面に微生物を付着させて微生物層を形成し、該微生物層により被処理水を生物学的に浄化処理する微生物担持型回転平膜装置の運転方法において、前記回転平膜を回転させた状態で前記膜分離槽内に、前記被処理水の流れの速い前記回転平膜の周縁近傍から被処理水の流れが遅い前記回転平膜の中心近傍まで前記回転平膜の面全体に均等に分散されるように比重の異なる多数のスポンジ状部材を混合投入し、該スポンジ状部材と前記微生物層とを接触させることにより前記微生物層を剥離すると共に、前記スポンジ状部材で微生物層を剥離中は、前記回転平膜の回転数を浄化処理時の回転数よりも大きくすることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、回転平膜を回転させた状態で膜分離槽内にスポンジ状部材を投入することにより、スポンジ状部材と回転する回転平膜の微生物層とが接触するので、微生物層がスポンジ状部材により削り取られる。また、スポンジ状部材なので、回転平膜の膜面を傷つけることもない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面により本発明の微生物担持型回転平膜装置の運転方法の好ましい実施の形態を詳説する。
図１は、本発明の微生物担持型回転平膜装置の運転方法を適用する回転平膜装置１０の上面図である。
【０００９】
図１に示すように、被処理水が供給される膜分離槽１２内には、左右に平行な２本の中空回転軸１４、１４が回転自在に並設される。それぞれの中空回転軸１４には、その軸方向に所定間隔をもって穿設された連通口（図示せず）を臨んで、円板状を有する複数の回転平膜１６、１６…が支持される。回転平膜１６は、膜支持体上の不織布や網等のように通水性を有するスペーサに精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜を被覆させて構成され、膜の材質としては、ポリスチレン系、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリオレフィン系等の高分子樹脂膜を用いることができる。並設された２本の中空回転軸１４に支持された回転平膜１６同士は、隣り合う回転平膜１６同士の一部分がオーバラップするようになっている。中空回転軸１４の両端は膜分離槽１２外に延設されると供に、膜分離槽１２と中空回転軸１４とは軸封手段１８により水密性が確保される。そして、中空回転軸１４の一方閉塞端がモータ２０、２０にそれぞれ接続され、他方開放端が処理水配管２２、２２にそれぞれ接続され、中空回転軸１４と回転平膜１６とが一体的に回転される。処理水配管２２は、２本の中空回転軸１４にそれぞれ接続された枝管２４、２４と、枝管２４が合流した幹管２６で構成され、幹管２６に吸引ポンプ２８が設けられる。また、中空回転軸１４と枝管２４との接続は、中空回転軸１４の回転を阻害しないための連結装置３０、３０を介して連結される。２本の中空回転軸１４に支持された回転平膜１６は、同方向に低速回転される。この場合、回転数も回転平膜１６の径の大きさに応じて変えることが好ましい。この同方向の回転により、回転平膜１６同士のオーバラップした部分では、回転方向が反対向きになり、乱流が発生する。
【００１０】
そして、この回転平膜１６に微生物を付着させて微生物層１５を形成するには、吸引ポンプ２８を作動させて回転平膜１６内を負圧にすることにより、被処理水中に浮遊する微生物汚泥を膜表面に付着させる。或いは装置１０の運転を行う前に、予め別途集積した硝化菌のような特定の微生物を膜分離槽１２内に投入して全量ろ過することにより特定の微生物を回転平膜１６の表面に高濃度に付着させるようにしてもよい。
【００１１】
このように構成された微生物担持型回転平膜装置１０による被処理水の浄化運転は、モータ３０で回転平膜１６を回転しながら吸引ポンプ２８を作動することにより行なわれる。即ち、吸引ポンプ２８の作動により、処理水配管２２、中空回転軸１４を介して回転平膜１６内が負圧になり、膜分離槽１２中の被処理水が回転平膜１６内に吸引ろ過され、被処理水中の濁質成分が除去される。また、被処理水中の例えばアンモニアや有機物は、被処理水が回転平膜１６の微生物層１５を通過する際に、微生物層１５の微生物により生物処理されて被処理水中から除去される。回転平膜１６を通過した処理水は、中空回転軸１４、処理水配管２２を通って装置１０外に引き抜かれる。これにより、被処理水中のアンモニアや有機物等の成分と濁質成分の両方を同時に処理することができる。
【００１２】
次に、膜分離槽１２に投入して回転平膜１６に付着した微生物層１５を剥離するスポンジ状部材３２について説明する。
図２〜図７は、各種形状のスポンジ状部材３２を示したものであり、図２はスポンジボール形状のもの、図３は立方体形状のもの、図４は紐状のもの、図５は雲丹状のもの、図６は糸玉状のものである。また、図７のように不定形状にしたスポンジ片を使用することもできる。スポンジ状部材３２の大きさは、最小経の部分の寸法が１〜１５ｍｍ程度のものを使用するのが適当である。この理由は、膜分離槽１２に投入するスポンジ状部材３２の投入量が一定の場合、スポンジ状部材３２が小さいほど総表面積が大きくなるので、それだけ微生物層１５との接触効率が良くなり剥離効率が向上するが、スポンジ状部材３２が小さすぎると微生物層１５を削り取る研削力が弱くなるためである。
【００１３】
スポンジ状部材３２の大きさと剥離性の関係は、回転平膜１６の回転数にも影響されるので、回転平膜１６の回転数に応じてスポンジ状部材３２の大きさを変えることも剥離性を向上させる要因である。スポンジ状部材３２の比重は、回転平膜１６で攪拌させた時に被処理水中で分散し易いように被処理水の比重と略同等にすることが必要である。しかし、投入する多数のスポンジ状部材３２の全ての比重を同一にする必要はなく、むしろ比重を変えることが好ましい。これは、回転平膜１６を回転させた時に、回転平膜１６の周縁近傍の被処理水の流れが速く、回転平膜１６の中心近傍の被処理水は流れが遅くなるので、異なる比重のスポンジ状部材３２を混合投入することにより、回転平膜１６の面全体にスポンジ状部材３２を均等に分散させ易いためである。スポンジ状部材３２の材質としては、多孔質ウレタンフォーム、海綿等のように回転平膜１６を傷つけない材質のもので研削力を発揮可能なものであれば、どのようなものでもよい。
【００１４】
次に、上記のスポンジ部材３２を使用して回転平膜１６を膜表面に付着した微生物層１５を剥離する剥離工程を備えた微生物担持型回転平膜装置１０の運転方法について説明する。
図８は、被処理水を生物処理及びろ過処理する浄化運転と、スポンジ状部材３２による微生物層１５の剥離運転を組み合わせたもので、浄化運転を一定時間行ったら剥離運転を行い、再び処理運転を行うように運転サイクルを構成したものである。この運転方法は、微生物層１５の層厚が早く厚くなるような固形物濃度の大きな被処理水の水質の場合に適している。
【００１５】
図９は、前記浄化運転と、回転平膜１６を回転させたまま吸引ポンプ２８を停止するセルフクリーニング運転を基本サイクルとし、この基本サイクルの途中にスポンジ状部材３２による剥離運転をバイパスサイクルとして組み入れるように構成したものである。セルフクリーニングは、回転平膜１６内の負圧を解除した状態で回転平膜１６の遠心力により微生物層１５を剥離するものである。このセルフクリーニングのみでは、微生物層１５の十分な剥離を行うことは難しい。従って、この運転方法は、微生物層１５の層厚がゆっくりと厚くなるような固形物濃度の小さな被処理水の水質の場合に適している。
【００１６】
図８及び図９の運転方法の場合にも、スポンジ状部材３２による剥離運転を行うタイミングとしては、浄化処理運転中のろ過圧力を検出して検出値が所定圧力以上になったら剥離運転を行うか、又は被処理水の固形物濃度を検出して検出値に基づいて剥離運転のタイミング、換言すると浄化運転時間を設定してもよい。図１０は、膜分離槽１２内にスポンジ状部材３２を投入して回転平膜に形成された微生物層１５を剥離している状態図である。
【００１７】
膜分離槽１２内に投入された多数のスポンジ状部材３２は、回転平膜１６の回転による攪拌作用により膜分離槽１２内全体に分散されると共に、回転平膜１６によって発生する被処理水の旋回流にのって被処理水中を動き回る。これにより、スポンジ状部材３２は、回転平膜１６の微生物層１５に接触し、微生物層１５を削り取ることにより短時間で微生物層１５を剥離していく。この時、吸引ポンプ２８は停止しておくと剥離性をより向上させることができる。そして、この剥離運転時間、即ちスポンジ状部材３２を膜分離槽内に投入している時間を制御することにより、微生物層１５の層厚を略一定に維持することができる。また、剥離効率は、回転平膜１６の回転数を大きくすると向上するので、剥離運転時間と回転平膜の回転数を制御することにより微生物層１５の層厚を所望の層厚にする維持することも可能である。この場合、従来のように回転平膜１６を高速回転させる必要はなく、被処理水の処理運転時における回転数よりも、例えば１．５倍から２倍程度で充分である。即ち、この剥離運転においては、回転平膜１６の回転速度は、スポンジ状部材３２を被処理水中で膜分離槽１２内全体に分散させる程度の速度であればよく、小さな回転速度でも微生物層１５の剥離を充分に行うことができる。従って、回転平膜１６を回転するモータに大出力のものを使用する必要がないと共に、その他の回転に係わる部品の加工精度や組み付け精度も特別精度の良いものを使用する必要ないので、装置コストを低減できる。
【００１８】
また、スポンジ状部材３２と回転平膜１６同士のオーバラップとを組み合わせることにより、スポンジ状部材３２がオーバラップした回転平膜１６同士の間に入り込むので、微生物層１５にスポンジ状部材３２を圧接した状態で微生物層１５を削り取る。従って、単にスポンジ状部材３２と微生物層１５とを接触させるよりも、微生物層１５の剥離性をより高めることができる。
【００１９】
更に、剥離運転と並行して膜分離槽１２内の低部から上方に向かってエアバブリングを行うと、気泡による剪断力で微生物層１５が剥離されるので、スポンジ状部材３２での剥離と相まって剥離効果を更に向上させることができる。
図１１は、被処理水として固形物濃度が１００００ｍｇ／Ｌの鉄系の凝集液を用いて、ろ過圧力と運転時間との関係を調べたものである。
【００２０】
本発明の運転方法は、図９で説明した浄化運転とセルフクリーニング運転を基本サイクルとし、この基本サイクルの途中にスポンジ状部材３２による剥離運転をバイパスサイクルとして入れるように構成した運転方法で行い、スポンジ状部材３２の投入は３時間の浄化運転ごとに１回行うようにした。
一方、従来の運転方法としては、図９の運転サイクルからスポンジ状部材３２による剥離運転を除いたもので、浄化運転とセルフクリーニング運転との組み合わせによる運転方法で行った。図１１において、太線は本発明の運転方法であり、細線は従来の運転方法である。また、本発明と従来ともに、ろ過圧力が４０ｋＰａに達したら薬液洗浄を行ってろ過圧力を約６ｋＰａにまで復活させた。
【００２１】
図１１から分かるように、従来の運転方法の場合には、約３００時間に１回の割合で薬剤洗浄を行う必要があったが、本発明の運転方法では、１０００時間に１回の割合で薬剤洗浄をすればよく、薬剤洗浄の間隔を従来の運転方法の３倍以上長くすることができた。また、鉄系の凝集液の固形物が回転平膜に高密度で付着していたが、本発明によれば微生物層１５を効率的に剥離することができた。
【００２２】
尚、本実施の形態では、スポンジ状部材３２を間欠的に投入することで説明したが、微生物層をすべて剥離したければ、スポンジ状部材３２を膜分離槽１２に常時投入しておくことも可能である。また、中空回転軸を２本で説明したが、１本でも２本以上でもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の微生物担持型回転平膜装置の運転方法によれば、回転平膜に高密度で微生物層が形成されても、回転平膜を低回転数で回転させて微生物層を効果的に剥離することができる。
従って、微生物層を剥離する剥離運転のための時間を大幅に短縮することができるので、被処理水の処理を行う処理運転を効率的に行うことができる。また、従来のように、微生物層の剥離のために回転平膜を高速回転させる必要がないので、装置コストを削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】回転平膜装置の上面図
【図２】スポンジボール形状のスポンジ状部材の斜視図
【図３】立方体形状のスポンジ状部材の斜視図
【図４】紐状のスポンジ状部材の斜視図
【図５】雲丹状のスポンジ状部材の斜視図
【図６】糸玉状のスポンジ状部材の斜視図
【図７】不定形状のスポンジ状部材の斜視図
【図８】本発明の微生物担持型回転平膜装置の運転方法の一例を示した図
【図９】本発明の微生物担持型回転平膜装置の運転方法の別の例を示した図
【図１０】スポンジ状部材で回転平膜に付着した微生物層を剥離している状態図
【図１１】本発明の運転方法と従来の運転方法とによる微生物層の剥離効果を比較したグラフ
【符号の説明】
１０…回転平膜装置
１２…膜分離槽
１４…中空回転軸
１５…微生物層
１６…回転平膜
２０…モータ
２２…処理水配管
２８…吸引ポンプ
３２…スポンジ状部材
【図１】
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【図２】
0003646537.tif 000003
【図３】
0003646537.tif 000004
【図４】
0003646537.tif 000005
【図５】
0003646537.tif 000006
【図６】
0003646537.tif 000007
【図７】
0003646537.tif 000008
【図８】
0003646537.tif 000009
【図９】
0003646537.tif 000010
【図１０】
0003646537.tif 000011
【図１１】
0003646537.tif 000012