(57)【要約】【課題】大きな中間タンクを省略してもトラブルに対処可能な廃水処理設備を提供することを課題とする。【解決手段】原液が順調に供給される場合は、図（ａ）に示す運転優先型間欠運転モードにより処理液ポンプを運転することで、曝気槽から第２次処理液を汲み出す。トラブルにより原液の供給が滞る場合は、図（ｂ）に示す休止優先型間欠運転モードにより処理液ポンプを運転することで、曝気槽での液面の低下時間を稼ぎ、トラブルの解消を待つ。以上により、大きな中間タンクを省略することができ、廃水処理設備の小型化が図れる。【選択図】図５
2014014745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油分と汚濁物質とが含まれている原液を受け入れて前記油分を除去する油除去設備と、  この油除去設備から供給される第１次処理液を受け入れて前記汚濁物質を除去する汚濁物質除去設備とからなり、前記原液から前記油分及び前記汚濁物質が除去された第２次処理液を製造する廃水処理設備であって、
前記汚濁物質除去設備には、
前記汚濁物質を処理する活性汚泥が収納され前記第１次処理液を貯える曝気槽と、
この曝気槽内に備えられ前記活性汚泥と前記第２次処理液とを分離する泥液分離膜と、
この泥液分離膜で分離された前記第２次処理液を前記曝気槽の外へ移動させる処理液ポンプと、
前記曝気槽に備えられこの曝気槽内の高さ方向に設定される常用液面範囲及びこの常用液面範囲の下に設定される低位液面範囲のどちらに液面があるかを検出するレベル計測機構と、
このレベル計測機構から、前記液面が前記常用液面範囲にあるとの液面情報を得たときには前記処理液ポンプを通常に運転し、前記液面が前記低位液面範囲にあるとの液面情報を得たときには休止期間が運転期間より長い休止優先型間欠運転モードにより前記処理液ポンプを運転する処理液ポンプ制御部と、
が備えられていることを特徴とする廃水処理設備。
【請求項２】
前記休止優先型間欠運転モードでは、休止期間：運転期間が、５：１〜２０：１であることを特徴とする請求項１記載の廃水処理設備。
【請求項３】
前記油除去設備には、前記原液を受け入れ、前記第１次処理液だけを透過させることで油分を分離する限外ろ過膜が備えられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の廃水処理設備。
【請求項４】
前記油除去設備に、前記限外ろ過膜を水で洗浄する水洗浄機構が備えられ、
前記曝気槽に、この曝気槽の液面が前記常用液面範囲より上位に設定される異常上限レベルにあることを検出する異常上限検出レベル計が、さらに備えられ、
前記曝気槽の液面が前記異常上限レベルにあるときに、前記水洗浄機機構を運転状態にして前記限外ろ過膜を洗浄する水洗浄制御部が、備えられていることを特徴とする請求項３記載の廃水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油分と汚濁物質とが含まれている原液を浄化処理する廃水処理設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
産業廃水には、汚濁物質と油分の両方が含まれるものが少なくない。そこで、油分と汚濁物質とが含まれている原液を連続して処理することができる廃水処理設備が提案されつつある（例えば、特許文献１（図１）参照。）。
【０００３】
特許文献１を次図に基づいて説明する。
図７は従来の廃水処理設備の基本構成を説明する図であり、廃水処理設備１００は、油除去設備１１０と汚濁物質除去設備１２０とからなる。
油除去設備１１０は、原液１１１を貯えるタンク１１２と、このタンク１１２内に配置される一対の電極１１３、１１４と、これらの電極１１３、１１４へ給電する電源１１５とからなり、一対の電極１１３、１１４で電源１１５により通電すると、無数の気泡１１６が発生し、これらの気泡１１６が油分を浮上させることを作動原理とする設備である。
【０００４】
一方、汚濁物質除去設備１２０は、曝気槽１２１と、この曝気槽１２１内に配置される泥液分離膜１２２と、曝気槽１２１の底に配置される曝気管１２３とからなる。
油分が除去された液体１３１は、送液管１３２によりタンク１１２から曝気槽１２１へ移され、曝気槽１２１内で曝気処理がなされる。すなわち、曝気槽１２１内に活性汚泥が収納され、この活性汚泥中の微生物が汚濁物質を食することで、液中の汚濁物質が時間と共に消失する。浄化処理された液は、処理液ポンプ１３３により、曝気槽１２１外へ移される。
【０００５】
泥液分離膜１２２は、処理液は通すが、活性汚泥は通さない「ろ過膜」である。
ところで、工場などからタンク１１２へ供給される原液１１１は、工場の操業度合いにより量が変動する。ドラブルなどにより工場の操業が止まった場合には、原液１１１の量が僅か又はゼロになる。このときには、汚濁物質除去設備１２０を止める必要がある。
汚濁物質除去設備１２０が止まると、泥液分離膜１２２に活性汚泥が堆積する。堆積した活性汚泥が次回の通液を妨げるため、汚濁物質除去設備１２０の運転ができなくなる。
【０００６】
対策として、図８に示す廃水処理設備１００Ａでは、油除去設備１１０と汚濁物質除去設備１２０の間に、十分な大きさの中間タンク１４０を設ける。中間タンク１４０は、いわゆるバッファータンクである。油除去設備１１０は、中間タンク１４０が満杯になるように、油分が除去された液体１３１を供給する。
【０００７】
万一、原液１１１の供給が途絶えた場合には、油除去設備１１０は止められるが、汚濁物質除去設備１２０は、中間タンク１４０が空付近まで、運転し続けることができる。中間タンク１４０が十分に大きいため、運転を継続することができ、この間にトラブル対策を講じればよい。
【０００８】
以上の理由により、従来の廃水処理設備１００Ａは、油除去設備１１０、大きな中間タンク１４０、油除去設備１１０で構成され、設備が大型化し、高価となる。
大型で高価であれば廃水処理設備１００Ａの設置、普及が妨げられる。
しかし、近年、環境保全が増々求められる中、廃水処理設備１００Ａの設置、普及が望まれる。大きな中間タンク１４０を省くことができれば、廃水処理設備１００Ａの小型化、低コスト化が達成される。
すなわち、大きな中間タンクを省略してもトラブルに対処可能な廃水処理設備が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２６５０６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、大きな中間タンクを省略してもトラブルに対処可能な廃水処理設備を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、油分と汚濁物質とが含まれている原液を受け入れて前記油分を除去する油除去設備と、  この油除去設備から供給される第１次処理液を受け入れて前記汚濁物質を除去する汚濁物質除去設備とからなり、前記原液から前記油分及び前記汚濁物質が除去された第２次処理液を製造する廃水処理設備であって、
前記汚濁物質除去設備には、前記汚濁物質を処理する活性汚泥が収納され前記第１次処理液を貯える曝気槽と、この曝気槽内に備えられ前記活性汚泥と前記第２次処理液とを分離する泥液分離膜と、この泥液分離膜で分離された前記第２次処理液を前記曝気槽の外へ移動させる処理液ポンプと、前記曝気槽に備えられこの曝気槽内の高さ方向に設定される常用液面範囲及びこの常用液面範囲の下に設定される低位液面範囲のどちらに液面があるかを検出するレベル計測機構と、このレベル計測機構から、前記液面が前記常用液面範囲にあるとの液面情報を得たときには前記処理液ポンプを通常に運転し、前記液面が前記低位液面範囲にあるとの液面情報を得たときには休止期間が運転期間より長い休止優先型間欠運転モードにより前記処理液ポンプを運転する処理液ポンプ制御部と、が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に係る発明では、休止優先型間欠運転状態での休止期間：運転期間が、５：１〜２０：１であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明では、油除去設備に、原液を受け入れ、第１次処理液だけを透過させることで油分を分離する限外ろ過膜が備えられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明では、油除去設備に、限外ろ過膜を水で洗浄する水洗浄機構が備えられ、曝気槽に、この曝気槽の液面高さが、運転上限位置より上位である異常上限レベルにあることを検出する異常上限検出レベル計が、さらに備えられ、曝気槽の液面高さが異常上限レベルにあるときに、水洗浄機機構を運転状態にして前記限外ろ過膜を洗浄する水洗浄制御部が、備えられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明では、原液の供給が滞るときに、汚濁物質除去設備は休止優先型間欠運転に切り換えるようにした。休止優先型間欠運転では運転期間より休止期間が長いため、曝気槽の液面の下降速度を大幅に遅らせることができ、トラブル解消までの時間を稼ぐことができる。休止優先型間欠運転により、間欠的に通液が行われるため、分離膜の健全性が保たれる。
【００１６】
以上により、従来の大型中間タンクを廃止することに成功した。中間タンクが不要であるため、廃水処理設備の小型化及び低コスト化が可能となった。
したがって、本発明によれば、大きな中間タンクを省略してもトラブルに対処可能な廃水処理設備が提供される。
【００１７】
請求項２に係る発明では、休止優先型間欠運転状態での休止期間：運転期間が、５：１〜２０：１である。休止期間が運転期間に対して大きいため、曝気槽の液面の下降速度を大幅に遅らせることができる。
【００１８】
請求項３に係る発明では、油除去設備に限外ろ過膜が備えられている。電気的除去や薬剤による化学的除去に比較して、ろ過膜であれば、簡単で確実に油分を除去することができる。
【００１９】
請求項４に係る発明では、限外ろ過膜を洗浄する水洗浄機機構及び水洗浄制御部が備える。
汚濁物質除去設備にトラブルが発生したときには、油除去設備を止める必要がある。このときには、限外ろ過膜を水洗浄することで、限外ろ過膜を綺麗にして、次の運転再開に備える。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る廃水処理設備の基本構成図である。
【図２】本発明で採用する限外ろ過膜の原理図である。
【図３】本発明で採用する泥液分離膜の原理図である。
【図４】レベル計測機構の原理図である。
【図５】運転モードを示す波形図である。
【図６】水洗浄機構の作用図である。
【図７】従来の廃水処理設備の基本構成図である。
【図８】従来の別の廃水処理設備の基本構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
【実施例】
【００２２】
図１に示すように、廃水処理設備１０は、原液から油分を除去する油除去設備２０と、次に汚濁物質を除去する汚濁物質除去設備４０とからなる。
【００２３】
油除去設備２０は、油分と汚濁物質を含む原液２１を貯える濃縮液タンク２２と、この濃縮液タンク２２の底から下へ延びるドレーン管２３と、このドレーン管２３の途中から分岐される濃縮液一次管２４と、この濃縮液一次管２４の途中に設けられる濃縮ポンプ２５と、濃縮液一次管２４の出口に接続されるろ過モジュール２６と、このろ過モジュール２６から延びて濃縮液タンク２２へ戻る濃縮液二次管２７と、ろ過モジュール２６から延びて第１次処理液２８を排出する第１排出管２９と、ろ過モジュール２６より低位置に置かれ第１次処理液２８を貯える処理液中継タンク３１とからなる。油除去設備２０の作用は後述する。
【００２４】
汚濁物質除去設備４０は、処理液中継タンク３１から延びる第１中継管４１と、この第１中継管４１に介設される第１中継ポンプ４２と、この第１中継ポンプ４２で送り出される第１次処理液２８を貯える第１次処理液貯留槽４３と、この第１次処理液貯留槽４３に併設される曝気槽４４と、第１次処理液貯留槽４３から曝気槽４４へ第１次処理液２８を移す第２中継管４５及び第２中継ポンプ４５Ｐと、曝気槽４４内に配置され活性汚泥と第２次処理液４６とを分離する泥液分離膜４７と、この泥液分離膜４７の下から新鮮な空気を放出し活性汚泥へ酸素を供給する給気管４８及びブロアー４９と、泥液分離膜４７から曝気槽４４外まで延ばされる処理液排出管５１と、この処理液排出管５１に設けられる処理液ポンプ５２と、曝気槽４４に設けられるレベル計測機構５３と、このレベル計測機構５３からの液面情報に基づいて処理液ポンプ５２を運転する処理液ポンプ制御部５４とからなる。
【００２５】
好ましくは、廃水処理設備１０に、水洗浄機構６０を付設する。
水洗浄機構６０は、一定の条件下でろ過モジュール２６を水で洗浄し、次の運転に備えさせる機構であり、水６１を貯える洗浄液タンク６２と、濃縮液一次管２４に介設される水置換三方弁６３の１口と洗浄液タンク６２とを結ぶ洗浄液供給管６４と、濃縮液二次管２７の途中に設けられる濃縮液戻り三方弁６５の１口から洗浄液タンク６２まで延びる第１洗浄液戻り管６６と、第１排出管２９に設けられる処理液排出三方弁６７の１口から洗浄液タンク６２まで延びる第２洗浄液戻り管６８と、曝気槽４４の液面６９が常用液面範囲より上位に設定される異常上限レベルにあることを検出する異常上限検出レベル計７１の信号に基づいて３個の三方弁（水置換三方弁６３と、濃縮液戻り三方弁６５と、処理液排出三方弁６７）を開閉制御する水洗浄制御部７２からなる。洗浄用液体は水を原則とするが、薬液などの洗浄液であってもよい。
【００２６】
廃水処理設備１０の要部である、ろ過モジュール２６と、泥液分離膜４７と、レベル計測機構５３について、以下詳しく説明する。
図２に示すように、ろ過モジュール２６は、水（正確には第１次処理液）は通すが油分は遮断するような微細な穴が空いている限外ろ過膜７４と、この限外ろ過膜７４をバックアップする多孔性バックアップ材７５と、この多孔性バックアップ材７５を囲うケース７６とからなる。
【００２７】
濃縮ポンプ２５により原液を限外ろ過膜７４の一面に沿って流す（圧送する）と、原液中の汚濁物質を含む液体の一部が、限外ろ過膜７４を通過（透過）する。透過した液体が、第１次処理液２８である。汚濁物質を含む液体の一部が除去されて濃くなった濃縮液が濃縮液二次管２７を通って濃縮ポンプ２５へ戻る。この循環の繰り返すことで、濃縮液は徐々に濃縮される。濃縮された分だけ、第１次処理液２８を得ることができる。濃縮液の濃度が一定以上になったら、ドレーン管（図１、符号２３）により濃縮液を排出する。
【００２８】
限外ろ過膜７４が多孔性バックアップ材７５でバックアッパされているため、濃縮液の圧力を上げることが可能であり、高圧ほど第１次処理液を多く得られる。反面、ケース７６側の圧力が高めると、多孔性バックアップ材７５から限外ろ過膜７４が剥がれる虞がある。そこで、図１で説明したように、処理液中継タンク３１を低位置に置き、不具合が発生しないようにした。
【００２９】
図３に示すように、泥液分離膜４７は、水（正確には第２処理液）は通すが活性汚泥７７は遮断するような微細な穴が空いているろ過膜７８と、このろ過膜７８をバックアップする多孔性バックアップ材７９とからなる。
【００３０】
処理液ポンプ５２で吸引すると、活性汚泥７７が除かれた液体（第２処理液４６）が処理液ポンプ５２を介して排出される。ただし、ろ過膜７８の外面に活性汚泥が時間経過と共に堆積する。しかし、堆積層の厚さが一定以下であれば、処理液ポンプ５２の吸引作用で、堆積層を破壊する若しくは堆積層に穴を開けることができる。反面、堆積層の厚さが一定値を超えると、ろ過膜７８が破れるなどの不具合が発生する。したがって、長期間のポンプ停止は避けなければならない。
【００３１】
図４に示すように、レベル計測機構５３は、液面６９の高さを測る機構であり、フロート式液面計や静電容量形液面計やその他の液面計が採用できる。
ここでは静電容量形液面計を例に、レベル計測機構５３を説明する。
【００３２】
レベル計測機構５３は、棒状電極８１と、この棒状電極８１の一端に設けた端子箱８２とからなる。端子箱８２を曝気槽４４の上縁４４ａ付近に取付ける。棒状電極８１には、接地電極部、絶縁部、検出電極部が含まれる。棒状電極８１が液体で囲われると静電容量が変化する。この静電容量は、液面高さによって変化する。したがって、液面高さを連続的に検出することができる。
【００３３】
なお、曝気槽４４には汚濁物質と活性汚泥とが充満しており、これらが棒状電極８１に付着すると静電容量に影響がでる。
その点、フロート式液面計は、フロートとリードスイッチの相対位置によりスイッチの入り切りが行われ、静電容量の変化に影響されないため、汚れに強い。
そこで、レベル計測機構５３を、液面高さ毎に設ける複数本のフロート式液面計で構成することが推奨される。
【００３４】
曝気槽４４の上縁４４ａから一定距離下がった位置に、異常上限レベル８４を設定する。異常上限レベル８４に液面６９が達したときには、対策を講じる。
異常上限レベル８４は、レベル計測機構５３でも兼用が可能であるが、レベル計測機構５３の不具合を考慮して、独立した異常上限検出レベル計７１で検出するようにした。
【００３５】
異常上限レベル８４より下に通常運転上限レベル８５を設定する。また、泥液分離膜４７より液面が下がると、処理液ポンプに空気が吸引され、処理ポンプが異常状態になる。対策として、泥液分離膜４７より一定距離上がった位置に、低位運転下限レベル８６を設定し、このレベルより液面６９が下がらないようにする。
この低位運転下限レベル８６と通常運転上限レベル８５との間に、通常運転下限レベルを兼ねる低位運転上限レベル８７を設定する。
通常運転下限レベルを兼ねる低位運転上限レベル８７と通常運転上限レベル８５の間が、常用液面範囲８８となり、低位運転下限レベル８６と低位運転上限レベル８７の間が、低位液面範囲８９となる。
【００３６】
図１に示す処理液ポンプ制御部５４は、レベル計測機構５３の液面情報を得て、液面６９が常用液面範囲（図４、符号８８）にあるときには、処理液ポンプ５２を通常運転モード（例えば、運転優先型間欠運転モード）で運転し、液面６９が低位液面範囲（図４、符号８９）にあるときには、処理液ポンプ５２を休止優先型運転モードで運転する。
【００３７】
通常運転モードは、図５（ａ）に示すような運転優先型間欠運転モードが推奨される。運転優先型間欠運転モードは、運転期間Ｔｄが休止期間Ｔａより長いモードである。運転期間Ｔｄ：休止期間Ｔａは、５：１〜２０：１が望ましい。
また、休止優先型間欠運転モードは、図５（ｂ）に示すように、休止期間Ｔａが運転期間Ｔｄより長いモードである。休止期間Ｔａ：運転期間Ｔｄは、５：１〜２０：１が望ましい。
【００３８】
以上の構成からなる廃水処理設備１０の作用を次に述べる。
図１において、曝気槽４４で液面６９が常用液面範囲８８にあるときには、原液２１を限外ろ過膜７４で処理することで、第１次処理液２８を得る。この濃縮液二次管２７を曝気槽４４で曝気処理することにより、第２次処理液４６を得る。
【００３９】
仮に、何らかのトラブルで原液６１の供給が滞ると、第１次処理液２８の供給が滞る。結果、曝気槽４４で液面６９は下がり、常用液面範囲８８を逸脱して低位液面範囲８９まで下がる。そこで、処理液ポンプ制御部５４は、処理液ポンプ５２を、通常運転モードから休止優先型運転モードに切り換える。すると、液面６９の下降速度が１／１０程度になる。下降時間を大幅に稼ぐことができ、この間に、トラブル対策が講じられる。
【００４０】
なお、濃縮液タンク２２に原液２１が存在する間や液面６９が低位液面範囲８９に存在する間は、休止優先型運転モードでも油除去設備２０の運転は続けられる。
後段の汚濁物質除去設備４０が通常運転モードと休止優先型運転モードの一方で運転されることを条件に、前段の油除去設備２０の運転が継続されため、廃水処理設備１０は運転が継続される。したがって、原液２１の供給が止まったからといって、直ちに廃水処理設備１０を止める必要はないことが、本発明の特徴となる。
【００４１】
なお、図１において、第１次処理液貯留槽４３を設けたが、この第１次処理液貯留槽４３は省くことができる。すると、図８に示す中間タンク１４０を、本発明によれば省くことができ、廃水処理設備１０の小型化が図れる。
【００４２】
ところで、原液２１の供給が順調で油除去設備２０の運転が円滑に行われていても、処理液ポンプ５２にトラブルが発生することにより、後段の汚濁物質除去設備４０の運転が滞ることはある。すると、液面６９が上昇する。
【００４３】
液面６９が万一、異常上限レベル８４に達したら、油除去設備２０を止める。止めないと曝気槽４４から未処理の第１次処理液２８が溢れるからである。
油除去設備２０を止めると、ろ過モジュール２６が汚れで目詰まりする心配がある。
すなわち、中間タンク１４０を介さないで、油除去設備２０に汚濁物質除去設備４０を繋いだために、目詰まり対策を、ろ過モジュール２６にも講じることが求められる。
【００４４】
本発明では、油除去設備２０を止めるときには、水洗浄制御部７２により、水洗浄機構６０を作動させる。
【００４５】
図６に示すように、水洗浄制御部７２で、水置換三方弁６３を切換える。▲部を閉じ、△と△を連通状態にする。濃縮液戻り三方弁６５及び処理液排出三方弁６７も同様にする。次に、濃縮ポンプ２５を運転状態にする。すると、洗浄液タンク６２内の水（又は洗浄液）６１がろ過モジュール２６に供給され、ろ過モジュール２６を通った後に濃縮液戻り三方弁６５及び第１洗浄液戻り管６６を介して洗浄液タンク６２に戻される。
【００４６】
供給水の一部がろ過モジュール２６を透過し、第１排出管２９、処理液排出三方弁６７及び第２洗浄液戻り管６８を介して洗浄液タンク６２に戻される。以上の要領で所定時間だけ水を循環させることで、ろ過モジュール２６内の限外ろ過膜を水洗浄する。これで、限外ろ過膜の内面に滞留する油分と外面に付着する汚濁物質が除去され、限外ろ過膜で清浄水で満たされる。限外ろ過膜の目詰まりを防止することができる。
【００４７】
尚、請求項１、２においては、油除去設備は、限外ろ過膜法の他、薬剤による結合分離法、活性炭による吸着分離法であってもよく、要は油分を除去できればよく、形式は問わない。
【００４８】
また、請求項１における処理液ポンプの通常運転は、図５（ａ）で説明した運転優先型間欠運転モードが好適であるが、連続式運転であってもよい。
【００４９】
また、請求項１におけるレベル計測機構は、フロート式、静電容量電極式の他、液面へ音波を発射し、反射波を受ける音響式や、液面へレーザ光を発射し、反射光を受けるレーザ光式であってもよく、形式は問わない。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、油分や汚濁物質を含む工場廃水を処理する廃水処理設備に好適である。
【符号の説明】
【００５１】
１０…廃水処理設備、２０…油除去設備、２１…原液、２８…第１次処理液、４０…汚濁物質除去設備、４４…曝気槽、４６…第２次処理液、４７…泥液分離膜、５２…処理液ポンプ、５３…レベル計測機構、５４…処理液ポンプ制御部、６０…水洗浄機構、６９…曝気槽の液面、７１…異常上限検出レベル計、７２…水洗浄制御部、７４…限外ろ過膜、７７…活性汚泥、８４…異常上限レベル、８８…常用液面範囲、８９…低位液面範囲、Ｔａ…休止期間、Ｔｄ…運転期間。
【図１】
2014014745.tif 000003
【図２】
2014014745.tif 000004
【図３】
2014014745.tif 000005
【図４】
2014014745.tif 000006
【図５】
2014014745.tif 000007
【図６】
2014014745.tif 000008
【図７】
2014014745.tif 000009
【図８】
2014014745.tif 000010