(57)【要約】【課題】活性汚泥処理を利用した膜分離活性汚泥処理装置の運転に伴う消費エネルギーを低減させることができるシステムを提供することを目的とする。【解決手段】生物反応タンク２０と、膜分離モジュール１と、生物反応タンク２０及び膜分離モジュール１の間で汚泥含有液を循環させる循環回路を構成する管とを備え、生物反応タンク２０で処理された汚泥含有液の固液分離を行う膜分離活性汚泥処理装置であって、管は、生物反応タンク２０から膜分離モジュール１に汚泥含有液を供給する供給管２５と、膜分離モジュール１から排出される汚泥含有液を生物反応タンク２０の汚泥含有液中に戻す戻し管２６とを有している膜分離活性汚泥処理装置。【選択図】図１Ａ
2014128784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物反応タンクと、
膜分離モジュールと、
前記生物反応タンク及び膜分離モジュールの間で汚泥含有液を循環させる循環回路を構成する管とを備え、
前記生物反応タンクで処理された汚泥含有液の固液分離を行う膜分離活性汚泥処理装置であって、
前記管は、前記生物反応タンクから膜分離モジュールに汚泥含有液を供給する供給管と、膜分離モジュールから排出される汚泥含有液を前記生物反応タンクの汚泥含有液中に戻す戻し管とを有していることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項２】
前記生物反応タンクが、無酸素タンク及び好気タンクを備え、かつ、
前記戻し管の前記生物反応タンク側の先端が分岐し、該分岐した先端が、それぞれ前記無酸素タンク及び好気タンクの活性汚泥含有液中に配置されている請求項１に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項３】
前記供給管が、前記汚泥含有液を前記膜分離モジュールに供給する供給手段を備える請求項１又は２に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項４】
前記戻し管が、前記無酸素タンク及び好気タンクへの汚泥含有液の流量を調整し得る流量調整手段を備える請求項２又は３に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項５】
前記膜分離モジュールにエアを供給し得る空気供給装置をさらに備える請求項１〜４に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項６】
前記膜分離モジュール及び前記生物反応タンクにエアを供給し得る空気供給装置をさらに備える請求項１〜４に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項７】
前記膜分離モジュール又は前記生物反応タンクにさらに攪拌手段を備える請求項１〜６に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項８】
前記膜分離モジュールは、外径が３．６ｍｍ〜１０ｍｍ、外径と肉厚の比であるＳＤＲ値が５．８〜３４、内径が３．２ｍｍ以上である自立構造を有し、両面において分離機能を有する中空糸膜を分離膜として備える請求項１〜７のいずれか１つに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項９】
前記膜分離モジュールは、３．６ｍｍ以上の外径を有する塩化ビニル系樹脂によって形成された中空糸膜を分離膜として備える請求項１〜７に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離活性汚泥処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、活性汚泥処理システムとして、無酸素タンク及び好気タンクからなる生物反応タンクを利用した硝化脱窒型膜分離活性汚泥処理システムが知られている。このような活性汚泥処理システムでは、膜分離装置を、生物反応タンク内に設置する浸漬型と、生物反応タンク外に設置する槽外型のシステムがあり、槽外型のシステムでは、生物反応タンクと膜分離装置との間で生物処理された液体、つまり、汚泥含有液を循環させながらろ過を行うクロスフローろ過が一般的である。この場合、汚泥含有液は、供給ポンプを利用して膜分離装置に供給されてろ過され、ろ過水を得ることができる。また、供給された汚泥含有液の一部は、濃縮物として好気タンク及び／又は無酸素タンクに戻される。これによって、生物反応タンク内での循環、つまり、好気タンクから無酸素タンクへの循環を、返送汚泥専用のポンプ等を利用することなしに実現することができ、消費エネルギーの低減を図ることができる（例えば、特許文献１等）。
【０００３】
しかし、このような活性汚泥処理システムでは、生物反応タンクにおける好気タンクの機能を確保するために、好気タンク内で汚泥含有液を攪拌するために、エアレーションすることが必要となり、これらの運転にともなって、相当の消費エネルギーの発生が余儀なくされる。
また、供給された汚泥含有液の濃縮物を生物反応タンクに戻す際、生物反応タンクに収容されている汚泥含有液の液面より上側から導入すると、無酸素タンクへの導入に対して、液中に、液面のエアが巻き込まれることが懸念され、その対策が必要となる。一方、好気タンクに対する導入に対しては、エアが巻き込まれたとしても、エアレーションのための十分量のエアが巻き込まれることはなく、エアレーション削減には至らない。
このようなことから、活性汚泥処理システムにおいては、水処理量当たりの、活性汚泥処理装置を駆動するための全体としての消費エネルギーを低減することが強く要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３５８４１０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、活性汚泥処理を利用した膜分離活性汚泥処理装置の運転に伴う消費エネルギーを低減させることができるシステム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】
【０００６】
本発明は、以下の発明を含む。
（１）生物反応タンクと、
膜分離モジュールと、
前記生物反応タンク及び膜分離モジュールの間で汚泥含有液を循環させる循環回路を構成する管とを備え、
前記生物反応タンクで処理された汚泥含有液の固液分離を行う膜分離活性汚泥処理装置であって、
前記管は、前記生物反応タンクから膜分離モジュールに汚泥含有液を供給する供給管と、膜分離モジュールから排出される汚泥含有液を前記生物反応タンクの汚泥含有液中に戻す戻し管とを有していることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置。
（２）前記生物反応タンクが、無酸素タンク及び好気タンクを備え、かつ、
前記戻し管の前記生物反応タンク側の先端が分岐し、該分岐した先端が、それぞれ前記無酸素タンク及び好気タンクの活性汚泥含有液中に配置されている上記に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
（３）前記供給管が、前記汚泥含有液を前記膜分離モジュールに供給する供給手段を備える上記のいずれかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
（４）前記戻し管が、前記無酸素タンク及び好気タンクへの汚泥含有液の流量を調整し得る流量調整手段を備える上記のいずれかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
（５）前記膜分離モジュールにエアを供給し得る空気供給装置をさらに備える上記のいずれかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
（６）前記膜分離モジュール及び前記生物反応タンクにエアを供給し得る空気供給装置をさらに備える上記のいずれかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
（７）前記膜分離モジュール又は前記生物反応タンクにさらに攪拌手段を備える上記のいずれかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
（８）前記膜分離モジュールは、外径が３．６ｍｍ〜１０ｍｍ、外径と肉厚の比であるＳＤＲ値が５．８〜３４、内径が３．２ｍｍ以上である自立構造を有し、両面において分離機能を有する中空糸膜を分離膜として備える上記のいずれかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
（９）前記膜分離モジュールが、３．６ｍｍ以上の外径を有する塩化ビニル系樹脂によって形成された中空糸膜を分離膜として備える上記のいずれかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、低エネルギーで運転することが可能となる、活性汚泥処理を利用した膜分離活性汚泥処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の膜分離活性汚泥処理装置の概念図である。
【図１Ｂ】本発明のさらに別の膜分離活性汚泥処理装置の概念図である。
【図２】本発明で使用される膜分離モジュールの概略断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の膜分離活性汚泥処理装置は、生物反応タンクで処理された汚泥含有液の固液分離を行う装置である。このような装置は、いわゆる槽外型のＭＲＢ装置であり、少なくとも、生物反応タンクと、生物反応タンクの外に設置された膜分離モジュールと、循環回路とを備える。
【００１０】
（生物反応タンク）
本発明の膜分離活性汚泥処理装置を構成する生物反応タンクは、活性汚泥及び汚水が収容されたタンクである。例えば、図１Ａに示すように、生物反応タンク２０は、無酸素タンク２１と好気タンク２２と備えるものが好ましい。無酸素タンク２１は脱窒タンクとして機能し、好気タンク２２は硝化タンクとして機能する。
無酸素タンク２１は、その上流側から沈砂後の汚水Ａが導入されるか、沈砂を経ずに汚水が直接導入され、この無酸素タンク２１の内部には通常、攪拌機２３が設置されている。この攪拌機２３の駆動に伴って無酸素タンク２１内の汚水が攪拌されて無酸素工程による処理が行われる。
好気タンク２２は、無酸素タンク２１で処理された汚水が流入される。好気タンク２２内にはエアレーションのためにブロア２４に接続されたエア供給管２４ａが配置されており、このエア供給管２４ａから空気が供給される。ブロア２４の駆動に伴って好気タンク２２内にエアが供給され、それに伴う好気工程による処理が行われる。なお、後述するように、ブロア２４は、コンプレッサ等を伴って、供給エアの圧力に高低を与える機能を有していてもよい。
【００１１】
ブロア２４から好気タンク２２に供給する空気の供給量は、好気タンク２２内へ戻される汚泥中の酸素量とブロア２４からの酸素量との合算が目標ＤＯとなるように、好気タンク２２内への循環汚泥の戻し量に応じて調整することが好ましい。これにより、好気タンク２２に必要以上の空気が供給されることがなくなり、ブロア２４の稼働率を必要最小限に抑えることでシステムのランニングコストの大幅な削減を図ることができる。
また、図１Ｂに示したように、好気タンク２２へ空気を供給するためのブロア２４に代えて、好気タンク２２に必要な空気量を、後述する空気供給装置２９によって汚泥含有液に与えてもよい。これにより、ブロア２４の駆動をさらに低減させることができ、コスト削減をより一層図ることができる。
【００１２】
このように、生物反応タンク２０では、まず、汚水中に含まれる窒素化合物が、好気タンク２２における好気工程において活性汚泥により酸化されて硝酸性窒素になり、その後、無酸素タンク２１における工程によって硝酸性窒素から酸素を奪って窒素ガスを発生させ、これによって脱窒が行われる。また、通常、嫌気工程において活性汚泥からリンが一旦放出され、その後、好気工程によって活性汚泥にリンを過剰採取させることにより脱リンが行われる。このような処理が生物反応タンク内で行われて脱窒及び脱リンが行われる。
なお、生物反応タンク２０において、余剰の活性汚泥Ｂは、必要に応じて生物反応タンク２０下方から排出される。
【００１３】
生物反応タンク２０は、液体を攪拌できる攪拌手段を備えていてもよい。攪拌手段は、無酸素タンク２１及び好気タンク２２の一方又は双方に装備されていてもよい。例えば、攪拌翼、攪拌棒等が挙げられる。また、これらと邪魔板と組み合わせたものでもよい。
好気タンクは、通常バッキによって汚泥含有液が攪拌循環されるため攪拌手段を備えることはないが、ブロア２４による送風量の低減に伴う攪拌効果の補填又はエアの滞留時間の延長による溶解効率の向上のために攪拌手段を設けることが効果的なこともある。
【００１４】
（膜分離モジュール）
膜分離モジュール１は、例えば、図２に示すように、複数本の中空糸膜２と、ケース１０とを備えるものが挙げられる。
中空糸膜２としては、例えば、特開２０１２−１６６２０１号公報等に開示されたものを用いることができ、中空糸膜の外径、長さ、数等は、得ようとする膜分離モジュールの特性等に応じて、適宜調整することができる。特に、本発明における中空糸膜は、いわゆる大口径（例えば、外径が３．６ｍｍ程度以上、４．０ｍｍ程度以上、さらに５．３ｍｍ程度以上、１０ｍｍ程度以下）のものが好ましい。また、外径と肉厚の比であるＳＤＲ値が５．８〜３４であるものが好ましい。さらに、内径が３．２ｍｍ以上のものが好ましい。加えて、自立構造を有し、両面において分離機能を有する中空糸膜が好ましい。
ここでの分離機能とは、精密ろ過以上の分離機能を意味する。
【００１５】
中空糸膜は、その両面において分離機能を有している限り、当該分野で公知の方法、例えば、コーティング法、多層又は単層押し出し法、ラミネート法、熱誘起相分離法（ＴＩＰＳ）、非溶媒誘起相分離法（ＮＩＰＳ）、延伸法などを利用して製造することができる。具体的な方法は、ＷＯ２０１１／１０８５７９に記載されたものを利用することができる。なかでも、熱又は溶媒で溶かした１種以上のポリマーから成形する、ＮＩＰＳ法、ＴＩＰＳ法によって製造することが好ましい。
【００１６】
なお、本発明で用いる中空糸膜は、異なる組成のポリマーを共押出又はラミネートすることにより得られる一体的な積層膜も含まれる。
なかでも、ポリマーからなり、特に、単一主要構成素材による中空糸膜であることがより好ましい。
ここで、単一主要構成素材による中空糸膜とは、主要構成素材が単一の素材であり、中空糸膜として機能する部位に、他の材料による支持部材等を用いることなく、自立構造をとり得るものを意味する。
例えば、中空糸膜を形成する素材（例えば、膜を構成する樹脂）において、１種の樹脂が５０質量％以上（好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上、８０％以上、さらに好ましくは８５％以上）を占めていることを意味し、あるいは、その１種の樹脂の性質が構成素材の性質を支配していることを意味する。具体的には、１種の樹脂が５０〜９９質量％を有する素材を意味する。ただし、単一材料には、一般に中空糸膜の製造、樹脂の加工の際に通常用いられる添加剤は含まない。
【００１７】
一般に、強度が弱い素材は、より強度の強い素材（セラミック、不織布等）から形成される支持体との複合体としなければ、所望の形状、例えば、円筒形状、チューブ形状等を維持することができないため、膜を形成する素材以外に、水処理膜としての使用時に所望の形状を保持できるよう、膜を支持する構造体として、筒状のセラミック又は筒状に成形した不織布等を伴っていた。
【００１８】
しかし、本発明で利用される中空糸膜は、筒状などの所望の形状を変化させないような、異なる材料／素材（例えば、不織布、紙、金属、セラミック等）から形成される支持体を伴わず、つまり、支持体フリーの膜である。このような中空糸膜は、自立構造を有する支持体上に塗布することにより得られる膜とは異なる。そして、このような構造であっても、中空糸膜としての使用時に円筒、チューブ形状等の所望の形状が保持されるほどに十分な強度を有し、すなわち「自立構造」を有している。
【００１９】
なかでも、塩化ビニル系樹脂によって形成された中空糸膜であるものが好ましい。ただし、塩化ビニル系樹脂以外に、ポリスルホン（ＰＳ）系、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）系、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィン系、酢酸セルロース（ＣＡ）系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系、ポリエーテルスルフォン系、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系、ポリイミド（ＰＩ）系等の種々の高分子材料を用いてもよい。
これによって、本発明で用いる中空糸膜は高い処理能力を実現することができる。
【００２０】
ケース１０は、複数本の中空糸膜２を収納する。ケース１０としては、例えば、筒状のものが挙げられ、金属、プラスチック類等の種々の材料のものを使用することができるが、一般的にケース成型が容易で、機械的強度を確保することができるプラスチックが用いられる。使用するプラスチック、例えば、アクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。
【００２１】
中空糸膜２は、所定本数束ねて中空糸膜束とし、その中空糸膜束を筒状ケース１０に合わせて所定の長さに切断してケース内に、ストレート状に収容されることが好ましい。複数本の中空糸膜２は、ケース１０内において、その両端面１０ａ、１０ｂ側がシール材１１を介してシールされている。このシールは、例えば、遠心成形によるポッティングなどによって形成することができる。また、シールの材料は、初期に粘性をもち、経時的に硬化し、最終的に所定硬度に到達する材質のものが好ましく、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
【００２２】
このシール材１１間（例えば、ケース側面）には、中空糸膜２の外側空間と連通する管（図示せず）が接続され、ろ過水取出口として、一次管口１２が配置されている。この一次管口１２は２以上配置されていてもよい。ケース１０の別の部位、例えば、シール材１１よりも端面（片端面又は両端面）１０ａ、１０ｂ側に、上述した複数本の中空糸膜２の内側（中空内）空間と連通する汚泥含有液を供給又は取出すための管（図示せず）が接続される二次管口１３（汚泥含有液を供給又は取出口）を備えている。
なお、このような膜分離モジュール自体は従来から公知であり、例えば、特開昭６２−１４０６０７号公報、特開平６−３１９９６１号公報、特開２００９−１８３８２２号公報等に記載された種々のものを利用することができる。
また、膜分離モジュールは、１つのみを用いてもよいし、２つ以上を直列で、並列で又は直列及び並列を組み合わせて連結して用いてもよい。
【００２３】
さらに、膜分離モジュールは、液体を攪拌できる攪拌手段を備えていてもよい。攪拌手段としては、プロペラ、回転子、邪魔板等を利用したものが挙げられる。攪拌手段は、例えば、膜分離モジュールの中空糸膜の上流側又は下流側に装備することができる。
【００２４】
（循環回路を構成する管）
循環回路は、生物反応タンク及び膜分離モジュールの間で汚泥含有液を循環させる経路であって、そのような経路を構成するために、本発明の膜分離活性汚泥処理装置は、管を備えている。この管は、主に、供給管と戻し管とを有している。
例えば、図１Ａに示す膜分離活性汚泥処理装置では、これら生物反応タンク２０、膜分離モジュール１、供給管２５及び戻し管２６によって循環回路が構成されている。
【００２５】
供給管２５は、生物反応タンク２０から膜分離モジュール１に汚泥含有液を供給するための管であり、一端が生物反応タンク２０の下部（特に、好気タンク側の下部）に接続され、他端が膜分離モジュール１の二次管口１３の一方に接続されている。
供給管２５は、生物反応タンク２０から膜分離モジュール１の間に汚泥含有液を供給するための供給手段２７を備えている。供給手段２７としては、膜分離モジュール１に汚泥含有液を送液することができるものであれば特に制限されるものではなく、水位差や空気圧等を利用してろ過、逆流洗浄を行なえるような装置、膜分離モジュール１の下流（汚泥含有液側）において、汚泥含有液を、吸水、揚水、圧出等し得る装置、例えば、渦巻ポンプ、ディフューザーポンプ、渦巻斜流ポンプ、斜流ポンプ、ピストンポンプ、プランジャポンプ、ダイアフラムポンプ、歯車ポンプ、スクリューポンプ、ベーンポンプ、カスケードポンプ、ジェットポンプなど、種々のポンプを用いることができる。この供給手段２７を利用して、膜分離モジュール１に対して、内外膜間差圧を負荷することができる。また、この供給手段２７を用いることにより、ろ過水を取り出した後に膜分離モジュール１から排出される汚泥含有液、つまり、汚泥を含有する濃縮物を、適当な速度、流量で、生物反応タンク２０に戻すことが可能となる。
【００２６】
戻し管２６は、膜分離モジュール１から排出される汚泥含有液を生物反応タンク２０の汚泥含有液中に戻すために、一端が膜分離モジュール１の一次管口の他方に接続され、他端が生物反応タンク２０の汚泥含有液の中に配置されている。これにより、また、いわゆる大口径の中空糸膜を用いた膜分離モジュールを利用し、さらに膜分離モジュールを槽外に設けた膜分離活性汚泥法を採用することと相まって、低エネルギーで膜分離活性汚泥処理装置を運転することができ、かつ、高い処理能力を有することができる。
戻し管２６は、生物反応タンク２０への汚泥含有液（濃縮物）の流量を調整し得る流量調整手段２８を備えることが好ましい。このような流量調整手段２８としては、通常用いられる弁を利用することができる。この弁の開度を調整することによって、生物反応タンク２０への汚泥含有液の流量を任意に調整することができる。
特に、生物反応タンク２０が、無酸素タンク２１及び好気タンク２２を有する場合には、戻し管２６は、生物反応タンク２０側の先端が分岐していることが好ましく、その分岐した先端のそれぞれが、無酸素タンク２１及び好気タンク２２の活性汚泥含有液中に配置されている。そして、無酸素タンク２１及び好気タンク２２のいずれか一方又は双方への汚泥含有液の流量を調整し得る流量調整手段２８を備えることが好ましい。このような流量調整手段としては、三方弁が挙げられる。また、この三方弁等の流量調整手段２８に代えて又は加えて、無酸素タンク２１及び好気タンク２２のいずれか一方のみ又は双方に、弁２８ａ及び／又は弁２８ｂを配置して、この弁の開度を調整することによって、無酸素タンク２１及び／又は好気タンク２２への汚泥含有液の流量を任意に調整してもよい。
【００２７】
このように、本発明の膜分離活性汚泥処理装置では、浸漬型のＭＢＲとは異なり、汚泥含有液を循環させるために用いる循環ポンプなしで（供給ポンプのみで）、膜分離モジュールから排出される汚泥含有液を、生物反応タンクに戻すことができるために、循環ポンプ駆動用のエネルギーを削減することができる。
また、無酸素タンクに戻された汚泥含有液をタンク内における液中に導入することにより、タンク内の液の撹拌が行われることとなり、無酸素タンクの撹拌機を駆動する動力を低減することができる。そして、液面上から導入するような場合の、エアの巻き込みによる溶存酸素増加を回避することができる。
さらに、好気タンクに戻された汚泥含有液、つまり、膜分離モジュールに導入したエアを含む汚泥含有液を生物反応タンク内における汚泥含有液中に導入することにより、タンク内の液の撹拌を行い、かつ、導入されたエアを利用して曝気を行うことができるために、好気タンクの撹拌機を駆動する動力及びエアレーションの動力を低減させることができる。
【００２８】
また、従来の浸漬型のシステムでは、エアを膜分離モジュールに供給して膜を洗浄するために、生物反応タンク内の下部からエアを導入していた。この際、エアは液中で分散し、導入したエアの全てが膜表面に作用させることができず、必要量のエアを膜表面に供給するために、本来必要な量よりも多くのエアを導入することになり、その結果、非常に大きなエネルギーを要していた。一方、本発明の膜分離活性汚泥処理装置では、内圧式でのエアの供給を行うことができ、これによって、導入したエアは必ず膜内（膜表面）を通ることになり、汚れ物質に効率的に作用させることができる。その結果、導入エア量を抑えて、エアを膜分離モジュールに供給するための消費エネルギーを低減することが可能となる。
さらに、上述したように、膜分離モジュールにおいて、大口径の中空糸膜を用いることにより、膜分離モジュールを生物反応タンク外に設置して、かつ膜分離モジュールに対して内圧式で汚泥含有液を供給することが可能となるため、高い膜面流速を得ることができ、これによって、中空糸膜の洗浄を行うことができるため、高処理量かつ低エネルギーの運転が可能になる。
【００２９】
本発明の膜分離活性汚泥処理装置は、上述した生物反応タンク、膜分離モジュール及び循環回路を構成する管、任意に供給手段等に加えて、図１Ａに示すような、膜分離モジュール１にエアを供給し得る空気供給装置２９、ろ過水タンク３０、薬液タンク３１、逆洗ポンプ３２及び／又は薬液ポンプ３３、これらを任意に連結する管等の少なくとも１つを備えていることが好ましい。なお、空気供給装置２９は、図１Ｂに示すように、好気タンク２２へ空気を供給するためのブロア２４として兼用してもよい。また、これらに加えて又はこれらの代わりに、開閉弁、超音波発生装置等が任意の部位に設けられていてもよい。なお、逆洗ポンプ及び／又は薬液ポンプを用いずに、水位差や空気圧等を利用して逆流洗浄等を行なえるような装置を用いてもよいし、供給ポンプ及び／又は逆洗ポンプを、薬液注入ポンプとして利用することもできる。
【００３０】
空気供給装置２９は、気体（好ましくは圧縮空気）を供給する装置であり、一般にはブロア、マイクロバブル（例えば、数十μｍ〜数百μｍ程度）発生ブロア、コンプレッサ等が用いられる。通常、気体としては空気が供給されるが、オゾン、窒素ガス、不活性ガス等を供給し得る装置であってもよい。特に、空気供給装置２９（又はブロア２４）は、これに加えて又はこれに代えてコンプレッサを用いると、供給空気の圧力を高低させることができ、一時的に高圧（高流量）のエアの供給を意図する場合、膜の汚染が進行して供給水圧が上昇した場合等に有効に利用することができる。コンプレッサを用いる場合、コンプレッサは、供給手段２７と膜分離モジュール１との間の管に、空気供給装置２９に又は空気供給装置２９と膜分離モジュール１との間の管に連結することができる。
気体は、膜分離モジュール内に、気泡として供給することにより、膜分離モジュール内の中空糸膜を効果的に洗浄することができる。気泡の大きさは、中空糸膜を洗浄するために有用なものであれば特に限定されるものではなく、ステンレス、セラミック、プラスチック、ゴムなどに数十μｍ〜数百μｍ程度のマクロバブル用孔又は１ｍｍ〜数十ｍｍ程度の空気吐出孔を開けた散気管等を利用して、適宜調整することが好ましい。
空気供給装置２９は、膜分離モジュール１の上流側（生物反応タンク２０側）及び／又は下流側（ろ過水タンク３０側）のいずれに連結されていてもよいが、上流側に連結されていることが好ましい。
【００３１】
空気供給装置２９は、ろ過時に駆動させてもよいし、通常、主にタンク、配管内部及び／又は膜分離モジュールなどの浮遊／付着物、残留異物等を除去するために行なうフラッシング工程、後述する逆洗及び／又は薬液洗浄工程の際に駆動させてもよい。その駆動は、ろ過時又は逆洗時、その他の時期等に問わず、常時行ってもよいし、間欠的に行ってもよい。特に、ろ過中（例えば、クロスフローろ過）に空気供給装置２９によりエアを導入する場合、エアによって膜分離モジュールの膜の汚れをこそぎ落としながら、ろ過をすることが可能となり、ろ過運転自体が、膜を汚しにくい運転となり、ろ過量が増大する。また、エアによる汚泥含有液の浮上力が働き、同じポンプ周波数、同じ膜間差圧でも膜内面の流速が高くなり、ろ過効率はさらに増大することが期待される。
なお、空気供給装置に代えて、超音波発生装置を利用してもよい。超音波は、例えば、十数ｋＨｚ〜数ＧＨｚ程度の周波数のものが挙げられる。超音波は、膜分離モジュール１にのみ付与することが好ましく、常時付与してもよいし、間欠的に付与してもよい。
【００３２】
このように、空気供給装置２９により、膜分離モジュール１内に微細気泡を導入することにより、中空糸膜の内面に付着している汚泥等を効率的にエアによって剥離、洗浄することができるため、ろ過の際には高処理量で、かつ低エネルギーの装置の運転が可能になる。
【００３３】
ろ過水タンク３０は、膜分離モジュール１の下流において、膜分離モジュール１でろ過された水を収容するために配置される。
ろ過水タンク３０には、ろ過水の一部を逆洗に利用することができるように、膜分離モジュール１からのろ過水が通る管３４とは全く又は一部別の経路において、逆洗ポンプ３２を介して膜分離モジュール１（特に、二次管口１２）に連結される管３５が備えられていることが好ましい。
逆洗ポンプ３２は、逆洗の際にろ過水を膜分離モジュール１に供給するために使用するポンプであり、上述した供給手段で例示したポンプと同様のものを利用することができる。
このような逆洗ポンプ３２の駆動によって、膜分離モジュール１の中空糸膜の内側面に付着している固形物を容易に剥離除去することが可能となり、高い能力でのろ過動作を安定して行うことができ、活性汚泥処理システムの高性能化を図ることができる。その結果、単位時間当たりに得られる処理水の量を増大（高フラックス化）させることができ、高性能の水処理を実現することができる。
【００３４】
薬液タンク３１は、通常、膜分離モジュール１の下流に配置される。
薬液タンク３１には、逆洗のためのろ過水が通る管３４とは別の又は一部別の経路において、薬液ポンプ３３を介して、膜分離モジュール１（特に、二次管口１２）に連結される管３６が備えられていることが好ましい。
これによって、逆洗時のろ過水に代えて又はろ過水に加えて、薬液を注入することができる。薬液としては、当該分野で通常用いられているものを利用することができ、例えば、有機又は無機の酸又はアルカリ水溶液、酸化剤、洗剤、界面活性剤、有機溶媒等又はこれらの組み合わせが挙げられる。逆洗に薬液を利用することにより、より短時間で薬液洗浄を行なうことができるとともに、逆洗における加圧によって中空糸膜内部の孔内までも薬液を容易かつ短時間で浸透させることができ、効果的な洗浄を行なうことが可能となる。
なお、逆洗に用いられる管３５及び薬液洗浄に用いられる管３６には、それぞれ逆洗ポンプ３２、薬液ポンプ３３を備える代わりに、管３５及び管３６が連結された又は共有された部位に１つのポンプを導入して、逆洗用ポンプをそのまま薬液洗浄に利用してもよい。
【００３５】
本発明の膜分離活性汚泥処理装置は、その対象、目的、用途等に応じて、当該分野で公知の方法によって、水処理に利用することができる。
通常、汚泥含有液（つまり被処理水）を、生物反応タンク２０から供給ポンプ２５によって、膜分離モジュール１に供給する。膜分離モジュール１では、例えば、一定の内外膜間差圧を負荷し、その膜間差圧を利用して、水のみが中空糸膜を透過し、浮遊物（汚物等）が中空糸膜により捕集される。これによって、ろ過水を得、得られたろ過水Ａがろ過水タンク３０に送り込まれる。このようなろ過は、通常、所定時間、連続的に行なわれる。
【００３６】
膜分離モジュール１における加圧方式は、内圧式又は外圧式のいずれの方式でもよいが、特に、内圧式、つまり、中空糸膜の内側に汚泥含有液を供給し、中空糸膜の外側にろ過水を取り出す方式が好ましい。膜分離モジュールに使用される中空糸膜は上述したように、大口径であるために、濁度の高い水を閉塞することなく、処理することができる。また、内圧ろ過によって加圧できることにより、比較的高い膜間差圧を超えて高圧ろ過運転ができる。
膜分離モジュール１は、デッドエンドろ過（全ろ過）及びクロスフローろ過のいずれでもよい。膜分離モジュールに使用される中空糸膜が大口径である場合には、小口径のものに比較して、より大量の原水をより短時間で処理することができるとともに、小口径のものに比較して、中空糸膜がより閉塞しにくいことから、デッドエンドろ過が好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の膜分離活性汚泥処理装置は、河川水及び地下水の除濁、工業用水の清澄、排水及び汚水処理、海水淡水化の処理等の水の精製等のために使用される水処理装置として、広範に利用することができ、経済的かつ効率的な水処理を行なうことができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  膜分離モジュール
２  中空糸膜
１０  ケース
１０ａ、１０ｂ  端面
１１  シール材
１２  一次管口
１３  二次管口
２０  生物反応タンク
２１  無酸素タンク
２２  好気タンク
２３  攪拌機
２４  ブロア
２４ａ  エア供給管
２５  供給管
２６  戻し管
２７  供給手段
２８  流量調整手段
２８ａ、２８ｂ  弁
２９  空気供給装置
３０  ろ過水タンク
３１  薬液タンク
３２  逆洗ポンプ
３３  薬液ポンプ
３４、３５、３６  管
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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