(57)【要約】  膜分離活性汚泥法による廃水処理方法において、可とう性を有する膜を複数装填した浸漬型膜分離ユニットを用いて、エア供給しながらろ過を行う運転時に、設定したろ過流量における膜のろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値Ｐ２を超えた際に、エア供給を停止した状態で、ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまで膜ろ過し、次いで、ろ過流束もしくはろ過圧力が、エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態で、エア供給を行い、ろ過実施時のろ過差圧Ｐ４が、Ｐ４≦Ｐ１＋５[ｋＰａ]に達した後に、エア供給しながらろ過を行う運転に戻す。
2017187878.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜分離活性汚泥法による廃水処理方法において、
可とう性を有する膜エレメントを複数装填した浸漬型膜分離ユニットを用いて、エア供給しながらろ過を行う運転時に、前記膜エレメントのろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値Ｐ２を超えた際に、エア供給しながらろ過を行う運転時より、エア供給量が小さい状態で、ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過し、次いで、ろ過流束もしくはろ過圧力が、前記エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態で、前記エア供給を行い、ろ過実施時のろ過差圧Ｐ４が、Ｐ４≦Ｐ１＋５[ｋＰａ]に達した後に、エア供給しながらろ過を行う運転に戻すことを特徴とする、廃水処理方法。
【請求項２】
前記膜エレメントのろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値Ｐ２を超えた際に、前記エア供給を停止した状態で、前記ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過することを特徴とする、請求項１に記載の廃水処理方法。
【請求項３】
前記ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過した後、ろ過を停止した状態で、前記エア供給を行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の廃水処理方法。
【請求項４】
前記ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過した後、エア供給量を直前の供給量より大きくすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項５】
前記ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ１＋３０≦Ｐ３≦Ｐ１＋５０[ｋＰａ]になるまでろ過することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項６】
エア供給しながらろ過を行う運転時に、前記膜エレメントのろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値Ｐ２を超えた際に、前記エア供給量が、エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さい状態で、前記ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過する時間が、３０分以上４８時間以内であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項７】
前記膜分離活性汚泥法が、凝集剤添加プロセスを含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項８】
前記浸漬型膜分離ユニットは、前記膜エレメントが複数装填されている方向に平行な側面に開口部を有する浸漬型膜分離ユニットを用いることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項９】
前記浸漬型膜分離ユニットに装填された前記膜エレメントが平膜エレメントであることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項１０】
前記平膜エレメントが、透過側の面が互いに対向するように配置された２枚の分離膜と前記分離膜間に設けられた集水流路とを有する分離膜対、および前記分離膜の周縁部において分離膜間を封止する封止部、平膜対の互いに対向する透過側の面の両方に接着する樹脂部を備えた接着芯地により平膜間に所定の間隙を確保したものを有することを特徴とする、請求項９に記載の廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水や産業廃水などを膜分離活性汚泥にて処理する際の、廃水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や産業廃水を処理する際に用いられる膜分離活性汚泥法は、生物反応槽内で、生物処理を行い、反応槽内に浸漬させたろ過膜等を用いて活性汚泥を固液分離し、清澄な処理水を得る処理方法である。【０００３】
膜分離活性汚泥法では、分離膜ユニットの下方からのエア供給により膜面を常時洗浄するが、長い期間運転を続けると、エア供給のみでは除去できない汚泥由来の物質が膜表面に残存することがある。これらは、一旦付着し始めると、膜の有効表面積が低下し、それを足場に、汚泥堆積が成長し、次第に厚みや面積を増し、やがてケーク層と呼ばれる汚泥層が形成される。この状態になると通常のエア供給のみでは除去できないため、先ずは、次亜塩素酸ナトリウムにより薬液洗浄する方法が検討される。【０００４】
膜の薬液洗浄方法には、浸漬型膜分離ユニット全体あるいは膜エレメントを槽外に取り出して洗浄する槽外洗浄方法、槽内に分離膜ユニットを浸漬したまま膜透過水流路に薬液を注入する槽内洗浄方法があるが、作業性やスペースの問題から、特に平膜タイプの分離膜ユニットでは、後者の槽内洗浄方法が主流である。特許文献１では、膜分離装置の透過水流路内に、膜の付着物質を分解する薬液を、膜エレメント内に注入し、透過水流路内の薬液がろ過膜に接触する状態を１時間程度維持する方法などが提案されている。【０００５】
さらに、膜分離活性汚泥法で用いる膜を詰まらせる付着物質は、活性汚泥による未分解の有機物だけでなく、被処理水に、高濃度に含まれる無機物なども含まれる。このような場合、付着物質に応じて、それぞれ効果の異なる薬液を組み合わせて行う方法がある。例えば、特許文献２や特許文献３では、有機物を分解する為の次亜塩素酸ナトリウムと、無機物除去の為の塩酸やクエン酸やシュウ酸等とを用い、２段階に分けて順次注入する槽内洗浄方法が提案されている。【０００６】
これらの方法はいずれも、無機物や有機物など膜を詰まらせている物質を効果的に除去し、膜の透過流束を回復させる効果がある。【０００７】
しかし、一旦膜面に汚泥が強固、もしくは、多量に付着してしまった後には、薬液洗浄を行っても部分的にしか回復しない場合がある。洗浄効果を高めるために、薬液濃度を濃くした場合や薬液浸漬時間を長くした場合は、注入した薬液が一部洗浄中に槽内に流出し、活性汚泥内の微生物の生理的活性を低下させる、汚泥を解体してろ過性を悪化させる、などの悪影響を及ぼしてしまうという問題がある。他方で、温和な薬洗条件では、何度も洗浄を繰り返す必要があり、最終的には、槽内から浸漬型膜分離ユニットを取り出して、平膜エレメントを１枚ずつ洗浄するしか手がなく、大がかりで煩雑な作業になるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】日本国特開平８−９９０２５号公報
【特許文献２】日本国特開平８−２６６８７５号公報
【特許文献３】日本国特開平９−２９０１４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記問題点を解決し、廃水を膜分離活性汚泥処理する方法において、活性汚泥内の微生物に悪影響を及ぼす薬液使用量を低減するとともに、膜面の付着物を効率良く十分に除去し、膜ろ過差圧を回復させることで、長期間、安定した膜ろ過運転を実現可能な廃水処理方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。
（１）膜分離活性汚泥法による廃水処理方法において、
可とう性を有する膜エレメントを複数装填した浸漬型膜分離ユニットを用いて、エア供給しながらろ過を行う運転時に、前記膜エレメントのろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値Ｐ２を超えた際に、エア供給しながらろ過を行う運転時より、エア供給量が小さい状態で、ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過し、次いで、ろ過流束もしくはろ過圧力が、前記エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態で、前記エア供給を行い、ろ過実施時のろ過差圧Ｐ４が、Ｐ４≦Ｐ１＋５[ｋＰａ]に達した後に、エア供給しながらろ過を行う運転に戻すことを特徴とする、廃水処理方法。
（２）前記膜エレメントのろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値Ｐ２を超えた際に、前記エア供給を停止した状態で、前記ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過することを特徴とする、（１）に記載の廃水処理方法。
（３）前記ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過した後、ろ過を停止した状態で、前記エア供給を行うことを特徴とする、（１）または（２）に記載の廃水処理方法。
（４）前記ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過した後、エア供給量を直前の供給量より大きくすることを特徴とする、（１）から（３）のいずれかに記載の廃水処理方法。
（５）前記ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ１＋３０≦Ｐ３≦Ｐ１＋５０[ｋＰａ]になるまでろ過することを特徴とする、（１）から（４）のいずれかに記載の廃水処理方法。
（６）エア供給しながらろ過を行う運転時に、前記膜エレメントのろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値Ｐ２を超えた際に、前記エア供給量が、エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さい状態で、前記ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過する時間が、３０分以上４８時間以内であることを特徴とする、（１）から（５）のいずれかに記載の廃水処理方法。
（７）前記膜分離活性汚泥法が、凝集剤添加プロセスを含むことを特徴とする、（１）から（６）のいずれかに記載の廃水処理方法。
（８）前記浸漬型膜分離ユニットは、前記膜エレメントが複数装填されている方向に平行な側面に開口部を有する浸漬型膜分離ユニットを用いることを特徴とする、（１）から（７）のいずれかに記載の廃水処理方法。
（９）前記浸漬型膜分離ユニットに装填された前記膜エレメントが平膜エレメントであることを特徴とする、（１）から（８）のいずれかに記載の廃水処理方法。
（１０）前記平膜エレメントが、透過側の面が互いに対向するように配置された２枚の分離膜と前記分離膜間に設けられた集水流路とを有する分離膜対、および前記分離膜の周縁部において分離膜間を封止する封止部、平膜対の互いに対向する透過側の面の両方に接着する樹脂部を備えた接着芯地により平膜間に所定の間隙を確保したものを有することを特徴とする、（９）に記載の廃水処理方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を用い、エア供給を伴うろ過運転中にろ過差圧が上昇した際、エア供給量を小さくしてろ過を行い、一旦膜面に汚泥層を形成させた後に、ろ過流束もしくはろ過圧力が、エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態で、エア供給を行い、汚泥層を、膜面から膜孔に蓄積した付着物とともに一体的に剥がし取ることで、膜面付着物を簡便かつ効率良く除去することが可能となり、長期間の安定運転が可能となる。また、浸漬型膜分離ユニットを槽外に取り出す大がかりな洗浄も不要となる上、薬液を使用しないため、活性汚泥内の微生物への薬液による悪影響を及ぼすことなく、さらに、環境への悪影響を及ぼすリスクも低減可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】浸漬型膜分離ユニットを用いた、膜分離活性汚泥法による廃水処理のフローを示す一例である。
【図２】本発明に係る可とう性を有する平膜エレメントの一例（断面図）である。
【図３】本発明に係る浸漬型膜分離ユニットの一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の運転制御イメージを示した一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明で用いられる一般的な膜分離活性汚泥処理のフローを概略化したものである。
【００１４】
まず、廃水１が原水供給ポンプ６によって活性汚泥処理槽３に供給され、活性汚泥による吸着・微生物による分解作用により廃水中の有機物や窒素などが除去・処理される。ついで、活性汚泥は、浸漬型膜分離ユニット２によりろ過され、ろ過された処理水５はろ過水槽４に貯えられた後、再利用、あるいは、放流される。膜分離活性汚泥法では、処理槽内の活性汚泥濃度は、一般的に２，０００ｍｇ／Ｌ〜２０，０００ｍｇ／Ｌ程度で運転されるが、特に限定されるものではない。
【００１５】
活性汚泥を浸漬型膜分離ユニット２でろ過するために、浸漬型膜分離ユニット２とろ過水槽４との間にポンプ等を設けていてもかまわないし、水頭圧力差をかけるために、ろ過水槽４内のろ過水液面が、活性汚泥処理槽３内の有機性廃水１の液面よりも低くなるようにしていてもよい。なお、図１においては、吸引ポンプ９によるろ過を実施している。また、ろ過された活性汚泥は、汚泥引き抜きポンプ１０により、引き抜き汚泥（余剰汚泥）１１として外部に排出される。
【００１６】
ろ過運転（エア供給しながらろ過を行う運転）時には、活性汚泥への酸素供給と、浸漬型膜分離ユニットにおける平膜への汚泥付着を除去するために、浸漬型膜分離ユニット２の下方に散気装置８を設け、エアー供給装置７でエア供給を連続的に常時行っている。散気装置８から出た気泡は、平膜エレメント３０と隣り合う平膜エレメント３０との間を、汚泥の上向流とともに通過し、その際に、膜面付着汚泥を膜面から剥離させている。
【００１７】
ここで、本実施形態では、浸漬型膜分離ユニット２を構成する膜エレメント３０として、可とう性を有するものであればいずれの形状の膜でもよく、中でも、平膜を樹脂性の支持体の表裏に取り付けた平膜エレメントが好ましい。但し、膜形状を支える支持体は、有っても無くてもよい。なお、平膜の代わりに中空糸膜を用いてよい。可とう性を有するとは、可逆的に曲げやすい、屈曲性と柔軟性を備えていることを指す。
【００１８】
可とう性を有する平膜エレメントの場合、平板形状であるため、活性汚泥液中で下方からエア供給した際に、エアや汚泥の上向流により、平膜エレメントが旗の様に変形・屈曲し、揺れ易い構造となる。平膜エレメント自身が変形・屈曲し、揺れることで、膜面に付着した汚泥層と膜面との間に僅かな隙間が生じ、そこへエア供給による気泡や汚泥が入り込み、汚泥層を剥がし易くする効果がある。さらに、平膜状であることで、膜面に付着した汚泥が一体化した薄膜状態を形成するため、一箇所はがれると、剥がれた箇所がきっかけとなり、汚泥の上向流とともに、残りの汚泥層を引き剥がす効果が得られる。これにより、薬液を使用せず、エア供給のみで、ろ過差圧の回復効果が得られる。
【００１９】
ここで、可とう性を有する平膜エレメントとしては、例えば、国際公開第２００９／１１８７８５号に例示されている不織布やネット等のフレキシブルな材質の濾板を膜支持体とし、その表裏両面に平膜を取り付けた平板状のものや、剛性の低い樹脂を支持体として、その表裏両面に平膜を取り付けた平板状のもの、日本国特許第５６１５８０２号に例示されている、ポリエステルなどのプラスチックや、ガラス繊維または金属などの無機材料を含んだ素材で、ループを形成するように編んだパイルスプレッド機構を有するスペーサ布地を支持体不織層とし、その上下側にそれぞれ細孔質メンブラン層を湿式凝固またはラミネーション加工により接着された平膜エレメントが、エレメント自体が変形・屈曲しやすく、かつ揺れやすいため、膜面の汚泥層剥離を促進する効果があり、好適である。
【００２０】
また、日本国特許第３８１５６４５号に例示されている、ろ過膜同士の間を不織布などの通気性のある材料から成るスペーサと、断面が波状の基材に多孔板もしくは多孔材とを併設した形態でもよく、国際公開第２００９／１１８７８７号に例示されている１枚もしくは複数枚の膜シートによってループ状を形成し、ろ過膜同士の間にろ板を入れて、端部のみ固定し袋状とした形態でもよい。国際公開第２００９／１１８７８５号に例示されている樹脂を支持体として、その表裏両面に平膜を取り付けた平板状のもののうち、剛性の低い樹脂を支持体としたものでもよい。その他、装置の詳細な構造については、国際公開第２０１４／０１０５５４号に記載されているものが好適に例示される。
【００２１】
図２にこの実施形態に係る平膜エレメントの一例を図示する。透過側の面が互いに対向するように配置された２枚の平膜２０と、平膜２０間に設けられた集水流路２１とを有する平膜２０の対、および平膜２０の周縁部において平膜２０間を封止する封止部２２を含む構造を好適なものとして例示することができる。特に、平膜２０の対の互いに対向する透過側の面の両方に接着する樹脂部２３を備えた接着芯地であり、接着芯地により平膜２０間に所定の間隙を確保したものを好適な構造の例としてあげることができる。
【００２２】
２枚のろ過膜同士の透過側の間は、平膜間における透過水の流動抵抗を抑え、水量を維持するため、５０μｍ〜５０００μｍの範囲で設けることが好ましい。
【００２３】
本発明において平膜２０としては、好ましくは基材と分離機能層とからなり、基材と分離機能層との間には、当該分離機能層を構成する樹脂と基材とが混在する層が介在していることが好ましい。さらに、基材表面から内部に樹脂が入り込むことで、分離機能層が基材に堅固に定着され、エア供給による揺れの際に、分離機能層が基材から剥がれるのを予防する効果があり、より好適である。分離機能層は、基材に対して、片面に偏って存在しても構わないし、また、両面に存在しても構わない。分離機能層は、基材に対して、対称構造であっても、非対称構造であっても構わない。
【００２４】
また、分離機能層が基材に対して両面に存在している場合には、両側の分離機能層が、基材を介して連続的であっても構わないし、不連続であっても構わない。
【００２５】
分離機能層と基材とで形成された平膜２０において、基材は、分離機能層を支持して平膜２０に強度を与える機能をもつ。基材を構成する材質としては、有機基材、無機基材等、特に限定されないが、軽量化しやすい点から、有機基材が好ましい。有機基材としては、セルロース繊維、セルローストリアセテート繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維などの有機繊維からなる織編物や不織布があげられる。なかでも、密度の制御が比較的容易な不織布が特に好ましい。
【００２６】
平膜の分離機能層の厚みは、膜の耐久性とろ過性能とを維持するため、０．００１〜０．５ｍｍ（１μｍ〜５００μｍ）、より好ましくは０．０５〜０．２ｍｍ（５０μｍ〜２００μｍ）の範囲で選定するとよい。
【００２７】
分離機能層としては、孔径制御、耐久性の点で架橋高分子が好ましく使用され、成分の分離性能の点で多孔性支持層上に、多官能アミンと多官能酸ハロゲン化物とを重縮合させてなる分離機能層、有機無機ハイブリッド機能層などが積層された膜を好適に用いることができる。また、セルロース膜、ポリフッ化ビニリデン膜、ポリエーテルスルホン膜、ポリスルホン膜のような多孔性支持層であって、分離機能と支持体機能との両方を有する膜を用いることもできる。分離機能層と多孔性支持層とが、単一の層で実現された膜でもよい。
【００２８】
平膜２０としては、逆浸透膜、ナノろ過膜、限外ろ過膜、精密ろ過膜のいずれにも適用することができる。また、分離対象物質の大きさに応じて適当な一種以上の膜を選択、組み合わせればよいが、下廃水処理用としては特に限外ろ過膜、精密ろ過膜が好ましい。
【００２９】
中でも細孔が多く、表面平滑性に優れた構造の膜を用いることが好適である。これは、膜面汚泥を、エア供給を止めて吸引ろ過して圧密化させたのち、吸引ろ過を停止しエア供給を行った際に、圧密化した汚泥層を膜面から一気に除去しやすくするためである。
【００３０】
各平膜エレメント３０において、平膜２０を透過した水は、集水流路２１および集水口２４、集水ノズル２５を通過し、接続口２６を配した集水管２７に集められ、各平膜エレメント３０の系外に取り出される。複数の平膜エレメント３０から透過水を容易かつ確実に取り出すため、集水管２７に中空状の接続口２６を配置することが好ましい。
【００３１】
また、本発明の実施に好適な可とう性を有する平膜エレメント３０の支柱への固定方法は、平膜エレメント３０が被処理水および気泡の流れの影響を受けて揺動しやすい構造であれば、特に限定されるものではないが、図２に示すような、端部（角部）近くに支柱との固定用の貫通孔２８を設けたものが好適に例示される。貫通孔の数は、特に限定されるものではなく、エレメントの大きさや固定強度などにより必要に応じた適当数設けるとよい。平膜２０が略四角形である場合、平膜２０の面方向において１箇所以上、より好ましくは２箇所以上貫通孔を設けることが好ましい。貫通孔は、例えばハトメを打つことにより形成すると、貫通孔の周囲が補強され、耐久性の点で好ましい。
【００３２】
図３に本発明を実施する際に好適な平膜エレメント３０を複数、間隔を確保して装填した浸漬型膜分離ユニットの一例を示す。
【００３３】
浸漬型膜分離ユニットの構造は、特に限定されるものではないが、シャフトと可とう性を有する平膜エレメントと、シャフトに平膜エレメントを懸架する懸架部と、集水流路と平膜エレメントの外部とを連通する集水ノズルとを備え、エレメントの下方に配置されるエアレーションブロックから、エレメントにエアを供給する手段を備え、平膜エレメントが被処理水および気泡の流れの影響を受けて揺動する構造であって、平膜エレメントは、略四角形であり、平膜エレメントは、少なくとも２点以上の懸架部を有するものが好適である。
【００３４】
平膜エレメント３０は、図２に例示した通り、主として２枚の平膜２０を、透過側の面が互いに対向するように配置した平膜対で構成し、この平膜対の周縁部２２が封止された袋状の構造を有し、平膜エレメント３０は、その平膜の面方向において外側の端部に貫通孔２８を代表とする懸架部を有する。貫通孔２８は、その縁部が封止されており、平膜エレメントの外部と内部とを遮断するように構成される。この他、一対の集水空間を有する集水部に、複数の膜エレメントが接合された構造であってもよい。
【００３５】
また、貫通孔２８を有する平膜エレメント３０は、複数枚が、それぞれの集水ノズル２５が重なり合わないように配列してまとめられ、隣接する貫通孔２８に例えばシャフト３４を貫通させてエレメントユニットとすることができる。このような構造により、平膜エレメントやエレメントユニットには適度な剛性とともにエア供給のエネルギーを逃がすような柔軟性が加わり、活性汚泥槽に浸漬し、ろ過運転を行う際に、エレメントユニットの下部からのエア供給等に対し優れた耐久性を有する。
【００３６】
ここで、隣接する平膜エレメント３０の間には、被処理水および空気の流路を確保するために、クリアランス保持材３１を設ける。クリアランス保持材３１は、特に限定されるものではないが、耐久性および衝撃吸収性の観点から、ポリウレタン製やニトリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等のゴム製のワッシャーやカラーなどが好適である。
【００３７】
シャフト３４を用いた形態の場合、クリアランス保持材３１は、隣接する平膜エレメント３０同士の間に設けることが好ましく、装填時には、平膜エレメント３０に設けた貫通孔２８にシャフト３４を貫通させた後、クリアランス保持材３１を貫通させ、隣接する別の平膜エレメント３０の貫通孔２８を貫通させて浸漬型膜分離ユニットを組み立てる方法が好適に例示される。
【００３８】
ここで、クリアランス保持材３１の形状は特に限定されるものではなく、リング状で個別に分割されたものでも、一部が連結されて一体型になっている形状であってもよい。さらに、貫通孔を補強するためのハトメ部材とクリアランス保持材とを兼ね、一体化した部材を用いてもよい。
【００３９】
クリアランス保持材３１の厚みは、隣接する平膜エレメント３０同士の間隔を設け、エア供給の気泡が均等に通過するよう、適宜調整する。特に限定されるものではないが２〜２０ｍｍ、より好ましくは５〜１０ｍｍが好適に例示される。
【００４０】
また、平膜エレメント３０の貫通孔２８を通したシャフト３４は、シャフト保持材３３により、筐体３２に接続、固定される。平膜エレメント３０を外す際には、シャフト保持材３３の固定部を解除することで、シャフト３４を外し、平膜エレメント３０をスライドさせて、抜き取ることが可能となる。
【００４１】
シャフト３４と筐体３２との接続固定方法は、これに限定されるものではなく、例えば、筐体３２のフレームにシャフトを通すための穴を設け、Ｃ形やＥ形の止め輪もしくはバネ等を使用してもよい。
【００４２】
シャフト３４および筐体３２やシャフト保持材３１の材質は、平膜エレメント３０が被処理水および気泡の流れの影響を受けて揺動する際に、浸漬型膜分離ユニットの構造を維持できる程度の剛性を有する材質を選択する。ステンレスやアルミなどの各種金属、ＰＶＣやＡＢＳなどの各種熱可塑性樹脂、またはポリウレタンやエポキシなどの各種熱硬化性樹脂など任意に選択可能であるが、耐食性や剛性の点でステンレスが好適に使用される。
【００４３】
シャフト３４の形状は、丸型に限定されず、楕円や略四角形状でも構わない。さらに、先述の貫通孔を補強するためのハトメ部材とクリアランス保持材３１とを兼ねたものに連結可能な勘合形状の接続部材を設けて、シャフト機能を兼ねた一体化した部材を用いてもよい。
【００４４】
各平膜エレメント３０から集められたろ過水（透過水）は、集水ノズル２５を通って、集水管２７に集められる。
【００４５】
集水ノズル２５の大きさや形状および材質は、特に限定されないが、平膜エレメント３０の構造、隣接する平膜エレメント３０との間隙に合わせて決めればよい。さらに、シャフト３４を中空状にし、集水ノズル２５と接続させることで、集水管機能を兼ねてもよい。
【００４６】
このような構造とすることで、エア供給等に対し優れた耐久性を有する適度な剛性とともにエア供給のエネルギーを逃がすような柔軟性が加わり、平膜エレメント３１自身がゆれることで、膜付着物を剥離させやすくする構造となる。さらに、運転途中で、一部の平膜エレメント３０を交換する必要が出た場合にも、全体を分解せず、部分的に分解・交換することが容易となる。
【００４７】
本発明における平膜エレメント３０が複数装填されている浸漬型膜分離ユニットは、上部と下部と側面とを有する。ここでいう側面とは、平膜エレメント３０が複数装填されている方向に平行な２箇所の面のことをいう。また、ここでいう開口部とは、平膜エレメント３０の複数装填された方向に平行な側面の間隙から排出された汚泥や気泡を、筐体３２で囲まれた浸漬型膜分離ユニット内の空間から、浸漬型膜分離ユニット外の活性汚泥槽内へ通過させる流路、のことをいう。
【００４８】
本発明において、平膜エレメント３０が複数装填されている方向に平行な側面にも、開口部を設けることで、浸漬型膜分離ユニット上部の一方向だけでなく、浸漬型膜分離ユニット側面など多方向からも、膜面から剥離した汚泥を排出させやすくなるため、好適である。
【００４９】
本発明において、平膜エレメント３０が複数装填されている方向に平行な側面に開口部を有する浸漬型膜分離ユニットを活性汚泥槽に浸漬させる際には、複数個並べてもよく、複数段重ねてもよい。複数個並べる場合には、浸漬型膜分離ユニットの平膜エレメントが複数装填されている方向に平行な側面同士を隣接させて並べてもよく、浸漬型膜分離ユニットの平膜エレメント３０が複数装填されている方向に垂直な面同士を隣接させて並べてもよい。
【００５０】
活性汚泥処理槽に浸漬型膜分離ユニットを設置する場合には、処理槽内壁と浸漬型膜分離ユニットとの間に間隙を設け、浸漬型膜分離ユニットを複数個並べる場合には、隣り合う浸漬型膜分離ユニットとの間隙を設けることが、ユニット内から排出した汚泥の流路を確保する上で好適である。隣り合う浸漬型膜分離ユニットとの間隙は、特に限定されるものではないが、４００〜８００ｍｍ、より好ましくは、４５０〜７００ｍｍ設けるとよい。
【００５１】
浸漬型膜分離ユニットを複数個積み重ねる場合には、上下の平膜エレメント群の間隙は任意であるが、その際、平膜エレメント群において隣接する平膜エレメントのクリアランス保持材３１の厚みを揃え、隣接する平膜エレメント同士の間隔が、上下のエレメント群において連通した空間を形成しエア供給の気泡が均等に通過する流路が形成されるよう、適宜調整することが好ましい。
【００５２】
本発明における浸漬型膜分離ユニットは、隣接する処理槽内壁もしくは隣接する浸漬型膜分離ユニットの側面が、整流板の効果を有するが、浸漬型膜分離ユニット毎に、整流板を設ける場合には、平膜エレメントが複数装填されている方向に平行な側面と整流板との間隙は１〜２００ｍｍ、より好ましくは５〜１００ｍｍ程度設けるとよい。
【００５３】
さらに、整流板の面積は、浸漬型膜分離ユニットの側面を全方向、１００％覆っても構わないが、より好ましくは、浸漬型膜分離ユニットの平膜エレメントが複数装填されている方向に垂直な面を１００％覆い、浸漬型膜分離ユニットの平膜エレメントが複数装填されている方向に平行な側面は、１０〜９０％を覆うにとどめ、残りの一部を開口部として設けるとよい。
【００５４】
ここで、本発明では、所定の値Ｐ２に達した際、エア供給しながらろ過を行う運転時より、エア供給量が小さい状態で、ろ過を実施することで、積極的に圧密化した一体的な汚泥層を形成させることが好ましい。
【００５５】
具体的には以下の１）と２）に示す操作を、エア供給しながらろ過を行う運転の後に、この順に実施する。
１）膜分離ユニットへのエア供給量を下げ、所定の圧力Ｐ３に達するまでろ過を行う。
２）ろ過流束もしくはろ過圧力が、エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態で、浸漬型膜分離ユニットへのエア供給を行う。
【００５６】
これにより、１）の操作で積極的に圧密化した一体的な汚泥層および膜面に付着していた汚泥が、２）の操作により、剥がしとられ、薬品を使わない物理洗浄のみで膜付着物を除去する効果がある。
【００５７】
本発明は、汚泥の脱水および濃縮、または、溶解性物質の除去性向上のために、活性汚泥槽内もしくは、その上流や下流で、凝集剤添加プロセスを有する場合にも効果的に用いられる。凝集剤には、凝結剤や凝固剤と呼ばれるものを含み、無機系でも有機系でもよく、アニオン系やカチオン系などイオン性を有する高分子凝集剤なども好適に用いられる。
特にカチオン系高分子凝集剤が最も有効である。添加濃度は、汚泥の凝集の度合いに応じて、事前に予備試験で確認してから、槽に添加するとよい。予備試験の方法は、特に限定されるものではないが、例えば、少量採取した汚泥に、凝集剤を各濃度で添加して、定量ろ紙（アドバンテック東洋株式会社製、Ｎｏ．５Ｃ）を用いて、一定のろ過時間で得られるろ液量の増加もしくはろ液の濁度の低下が安定する濃度を調べる。添加濃度は、汚泥の凝集の度合いによって異なるが、多くの場合、乾燥菌体重量に対して０．５〜３ｗｔ％、中でも１〜２ｗｔ％で添加する。
【００５８】
凝集剤を添加することにより、活性汚泥内で浮遊している微細成分が結合して凝集体（汚泥フロック）を形成し、膜の細孔に入り込みにくくなり、膜のろ過差圧の急上昇が緩和される効果がある一方で、一旦膜面に付着し始めると、汚泥層を形成し、急激なろ過差圧上昇が起きる場合がある。このような場合、１）の操作により、積極的に圧密化した一体的な汚泥層を形成させたのち、２）の操作により、当該汚泥層を膜面から剥がしとり、薬品を使わない物理洗浄のみで膜付着物を除去する効果がある。
【００５９】
本発明は、汚泥濃縮用途の膜分離活性汚泥法による廃水処理方法としても好適に用いられる。汚泥濃度は限定されるものではないが、２０,０００〜３５,０００ｍｇ／Ｌ程度であってもよい。高濃度であることで、膜面に、積極的に圧密化した一体的な汚泥層が短時間で形成され、ろ過差圧Ｐ３に到達する時間が短縮されるため有効である。また、ろ過差圧Ｐ３到達後のエア供給再開時に、膜面から剥離した一体的な汚泥層の破片（脱水汚泥）をネットやバスケットなどで回収すれば、より選択的な濃縮汚泥の廃棄が可能となり、効果的である。
【００６０】
運転制御時間とろ過差圧とのイメージを図４に示す。本発明における可とう性を有する平膜エレメントを複数装填した浸漬型膜分離ユニットを用いてろ過運転を行う際、設定したろ過流量における平膜エレメントのろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値として設定したＰ２を超えた際に、エア供給しながらろ過を行う運転時より、エア供給量が小さい状態で、ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０ [ｋＰａ]になるまでろ過し、次いで、ろ過流束もしくはろ過圧力が、エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態で、エア供給を行い、ろ過実施時のろ過差圧Ｐ４が、Ｐ４≦Ｐ１＋５[ｋＰａ]に達した後に、エア供給しながらろ過を行う運転に戻すとよい。
【００６１】
本発明におけるろ過運転は、特に限定されるものではなく、自然水頭差による重力を用いても、吸引ポンプを利用した吸引ろ過法で行ってもよい。
【００６２】
本発明におけるろ過差圧とは、ろ過膜の一次側（供給水側）と二次側（ろ過水側）との圧力の差である膜間差圧（正の値）のことを指し、ろ過運転時には、ろ過ポンプが停止している時の停止圧力から、ろ過ポンプが稼働している間の吸引圧力を差し引いた差圧と、さらにそこから膜ろ過処理装置の配管等の圧損を差し引いたものを用いるのが好ましいが、簡易的に停止圧力から吸引圧力を引いた値を用いてもよい。
【００６３】
運転初期のろ過差圧Ｐ１とは、設定したろ過流量においてろ過運転を開始し、ろ過水配管内の気泡が抜けて、ろ過水で満たされた状態で、安定運転している際の膜間差圧、もしくは停止圧力から吸引圧力を引いた差圧のことをいい、複数点の平均値を採用してもよい。本発明におけるろ過差圧Ｐ１は、特に限定されるものではないが、当該プラントでのろ過運転開始初期の標準的なろ過差圧を元に決めるとよく、通常は、１０ｋＰａ未満、より好ましくは１〜７ｋＰａであるとよい。
【００６４】
本発明における所定の値Ｐ２は、特に限定されるものではないが、ろ過差圧の管理上限値としてＰ１に応じて決めるとよく、１０〜２５ｋＰａの間で任意であるが、通常は１５〜２０ｋＰａ程度が好適である。
【００６５】
本発明におけるエア供給しながらろ過を行う運転とは、エア供給を連続的に行いながら、同時に、設定したろ過流量でのろ過を連続的に行う運転や、例えば、設定したろ過流量でのろ過を８〜９分間行い、１〜２分間ろ過を停止することを繰り返す間欠的なろ過運転との組み合わせのことをいう。ここで、エア供給は、ろ過差圧上昇を伴わない程度であれば、断続的になっても構わない。
【００６６】
本発明におけるエア供給しながらろ過を行う運転時より、エア供給量が小さい状態でのろ過運転は、ろ過差圧がＰ３に達するまで実施する。
【００６７】
ここで、エア供給しながらろ過を行う運転時より、エア供給量が小さい状態とは、例えば、エアポンプの吐出量を運転時より１／２、さらには１／１０に下げて、エア供給量を低下させた状態のことをいい、より好ましくは、エアポンプを停止し、エア供給を停止してもよい。さらに、供給と停止との間欠でもよく、異なる吐出量の組合せでも構わない。
【００６８】
本発明におけるエア供給量が小さい状態でのろ過運転は、ろ過差圧Ｐ３がＰ３≧Ｐ１＋２０ [ｋＰａ]の範囲内となるまで行うことが好ましい。さらに、Ｐ１＋３０≦Ｐ３≦Ｐ１＋５０[ｋＰａ]の範囲内になるよう行うのがより好ましい。Ｐ３＜Ｐ１＋２０ [ｋＰａ]の場合は、汚泥が部分的に付着した状態、もしくは圧密化した一体的な汚泥層の形成が不十分となり、その後、ろ過流束もしくはろ過圧力が、エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態でのエア供給による汚泥剥離が不十分となりやすく、ろ過差圧は一時的に回復したようにみえても、その後再上昇し、結果として薬洗頻度が増えてしまう。また、ろ過差圧Ｐ３＞Ｐ１＋５０[ｋＰａ]の場合には、Ｐ４に達するまでのろ過時間やエア供給量が、多く必要になる場合がある。
【００６９】
Ｐ３に達するまでのろ過流量やろ過時間は特に限定されるものではなく、Ｐ２に達するまでのろ過運転条件をそのまま継続してもよいし、時間を短縮させるために、一時的にろ過流量を１．１〜２倍程度上げても構わない。
【００７０】
本発明において、ろ過差圧がＰ３に達するまでろ過運転した後、ろ過流束もしくはろ過圧力が、エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態で、エア供給を行い、ろ過差圧Ｐ４がＰ４≦Ｐ１＋５[ｋＰａ]に達しているのを確認した後、エア供給しながらろ過を行う運転に戻す。
【００７１】
ここで、ろ過流束が、エア供給しながらろ過を行う運転時より小さい状態とは、例えば、ろ過ポンプの流量設定値を、エア供給しながらろ過を行う運転時より１／２、さらには１／５に下げて、膜面積あたりのろ過流量を低下させた状態もしくはエア供給量を低下させた状態のことをいい、より好ましくは、ろ過ポンプを停止し、ろ過運転を停止してもよい。段階的に流量を変化させてもよく、異なる流量の組合せでも構わない。
【００７２】
さらに、ろ過流束が負の状態とは、一時的にろ過膜の一次側（供給水側）と二次側（ろ過水側）の水流を切りかえて、ろ過膜の二次側（ろ過水側）から、積極的にろ過運転時とは逆の向きに膜面に対して水を流す、いわゆる逆洗を意味する。
【００７３】
また、ろ過圧力が、エア供給しながらろ過を行う運転時より小さいもしくは負の状態とは、ポンプを停止させることにより、ろ過運転時より低い値を表示した状態のことをいう。
【００７４】
ここで、一時的にポンプの駆動を逆転させ、膜の透過側（二次側）から、積極的にろ過運転時とは逆の向きに膜面に対して圧力をかけても構わない。
【００７５】
エア供給を行い、ろ過差圧Ｐ４がＰ４≦Ｐ１＋５[ｋＰａ]に達しているかを確認した際に、Ｐ４に到達していない場合には、再び、ろ過流束もしくはろ過圧力が、エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態で、エア供給を行う運転を行った後、再びろ過運転を行い、Ｐ４≦Ｐ１＋５[ｋＰａ]になるまでこの操作を繰り返すとよい。ここで、ろ過差圧Ｐ４は、所定の値として設定したＰ２より低い値であり、Ｐ１＋５[ｋＰａ]以下、好ましくはＰ１＋３[ｋＰａ]以下、さらに好ましくはＰ１＋１[ｋＰａ]以下まで低下していることが好適である。
【００７６】
本発明において、ろ過差圧がＰ３に達するまでろ過運転した後、エア供給を行う際のエア供給時量（エア強度）は特に限定されず、平膜エレメントや浸漬型膜分離モジュールへの物理的な悪影響、（破損など）を起こさない程度であればよいが、直前のＰ３に到達するまでのエア供給量より高く設定することが好ましく、通常のろ過運転時と同程度、もしくはそれ以上に高く設定してもよい。通常のろ過運転時のエア供給量は、エレメント枚数にもよるが、例えば幅５００ｍｍ×高さ１０００ｍｍの平膜エレメントが、７．５ｍｍ間隔で５０エレメント設置された浸漬型膜分離モジュールの場合、２５０−８００ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールの範囲内が好ましく、より好ましくは、３００−４５０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールの範囲内になるよう設定するとよい。
【００７７】
また、ろ過を停止しエア供給のみを行う時間は、特に限定されるものではなく、Ｐ３に達するのに必要な時間行う。一時的にエア流量を高く設定してもよく、エア流量と供給時間とをそれぞれ段階的に設定し実施してもよい。エア供給時間は、特に限定されるものではないが、その間、ろ過水が得られないこと、また活性汚泥による生物処理への影響有無を考慮し、４８時間以内、より好ましくは、３０分〜２４時間以内で行うことが好ましい。
【００７８】
膜分離活性汚泥槽内に浸漬型膜分離ユニットを複数台設け、運転を継続しながら同時に、本発明の操作を行う時間を少しずつずらして行うことで、槽全体としての処理水量を低下させることなく実施してもよい。
【００７９】
エア供給時の気泡の大きさは、特に限定されず、微細なものから粗大なもの、またそれらが混合していてもかまわない。浸漬型膜分離ユニットにおいて、膜エレメント同士の間隙を通過し、膜エレメント毎に偏りなく気泡が接触する散気管構成にすることが好ましい。
【００８０】
上記、平膜エレメントのろ過差圧がＰ２を越えた際の一連の運転制御は、マニュアルで行っても、自動制御で行ってよい。また、複数回繰り返してもよい。
【００８１】
逆洗（膜の透過側（二次側）から、膜処理水などの水を注入）する場合には、活性汚泥内の微生物に悪影響を及ぼさないことがあらかじめわかっている薬液を、各種条件（種類、濃度、使用量）で混合させた水を使用しても構わないが、薬液を用いた洗浄を行う前に、薬液を使用せず、本発明の一連の操作を先に実施することで、薬液使用量を大幅に低減可能となる。
【００８２】
本発明は、活性汚泥内の微生物に悪影響を及ぼす薬液洗浄頻度を最低限に抑えて、長期安定運転を実現するためのものであり、特に限定されるものではない。
【実施例】
【００８３】
以下に、実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。【００８４】
（実施例１）
農集落下廃水処理施設において、図２に示す可とう性を有する平膜エレメント（幅５００ｍｍ×高さ１０００ｍｍ、厚み３ｍｍ、有効膜面積１ｍ２、ポリフッ化ビニリデン製）５０枚が、隣り合う平膜エレメントとの間を、厚さ７．５ｍｍのエチレンプロピレンゴム製のクリアランス保持材で、７．５ｍｍ間隔になるようセットされた浸漬型膜分離ユニット（図３）を用い、図１に示す膜分離活性汚泥装置（幅１．５ｍ、奥行１ｍ、高さ３ｍ、槽容積４．５ｍ３）の槽内に、１ユニット設置した。浸漬型膜分離ユニットの下方には、エア供給用の散気装置８が設けられ、この散気装置８にはエア供給装置７によりエアが３３０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールで供給されている。本装置を１台用い、農集落下廃水を被処理水として、約３ヶ月間エア供給しながらろ過運転を行った。ろ過流束は、予め汚泥を採取して予備試験した結果を元に０．８ｍ３／ｍ２／ｄに設定した。【００８５】
運転初期のろ過差圧Ｐ１は５ｋＰａであった。エアを供給しながらろ過を行う運転を３ヶ月継続した後、ろ過差圧が所定の値Ｐ２として設定した１５ｋＰａに達したため、槽内にて本発明の条件で洗浄を行った。【００８６】
エア供給を３３ＮＬ／ｍｉｎ／モジュール（０．１倍量）に低下させて、ろ過差圧Ｐ３が３０ｋＰａになるまで、ろ過流束０．８ｍ３／ｍ２／ｄでろ過し、積極的に汚泥層を形成させた。その後に、ろ過流束０．１ｍ３／ｍ２／ｄに低下させ、エア供給を３３０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールで２時間実施し、汚泥層を一気に剥離させた。洗浄後、通常のろ過運転を再開したところ、ろ過差圧Ｐ４は５ｋＰａと運転初期のろ過差圧Ｐ１と同程度に回復していた。この時のろ過水濁度は０．２ＮＴＵと良好であり、運転再開後の汚泥に発泡は見られなかった。【００８７】
（比較例１）
実施例１と同じ農集落下廃水処理施設において、実施例１とは別の浸漬型膜分離ユニットを槽内に設置した膜分離活性汚泥装置（装置構成は実施例１と同じもの）を１台設置し、実施例１と同時に、同じろ過条件（ろ過流束０．８ｍ３／ｍ２／ｄ、エア供給量３３０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュール）でろ過運転を開始した。【００８８】
運転初期のろ過差圧Ｐ１は５ｋＰａであった。エアを供給しながらろ過を行う運転を３ヶ月継続した後、ろ過差圧が所定の値Ｐ２として設定した１５ｋＰａに達したため、ここでは、薬品を用いた洗浄を行った。【００８９】
エア供給とろ過とを停止し、浸漬型膜分離ユニットを活性汚泥に浸漬させたまま、次亜塩素酸ナトリウム５０００ｍｇ／Ｌ溶液を膜の二次側から注入し、２時間静置する薬品洗浄を実施した。洗浄後、通常のろ過運転を再開したところ、ろ過差圧Ｐ４は５ｋＰａと、運転初期圧力Ｐ１と同程度に回復していたが、ろ過水濁度は１．７ＮＴＵと悪く、運転再開後の汚泥には発泡が見られた。薬品洗浄により、膜周辺の汚泥への悪影響があったものと考えられた。また、ろ過水の濁度が、洗浄前のレベルまで低下するには６時間程度を要し、薬品洗浄直後の処理水は利用に適した水質になるまで、待ち時間が必要であった。【００９０】
（実施例２）
高分子樹脂系製造工程廃水処理プラントにおいて、可とう性を有する膜エレメント（幅５００ｍｍ×高さ１０００ｍｍ、厚み３ｍｍ、有効膜面積１ｍ２、ポリフッ化ビニリデン製）５０枚が、隣り合う平膜エレメントとの間を、厚さ７．５ｍｍのエチレンプロピレンゴム製のクリアランス保持材で、７．５ｍｍ間隔になるようセットされた浸漬型膜分離ユニット（図３）を用い、図１に示す膜分離活性汚泥装置（幅１．５ｍ、奥行１ｍ、高さ３ｍ、槽容積４．５ｍ３）の槽内に、１ユニット設置した。浸漬型膜分離ユニットの下方には、エア供給用の散気装置８が設けられ、この散気装置８にはエア供給装置７によりエアが３５０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールで供給されている。本装置１台を用い、高分子樹脂系製造工程廃水を被処理水として、約３ヶ月間エアを供給しながらろ過運転を行った。ろ過流束は、予め汚泥を採取して予備試験した結果を元に０．５ｍ３／ｍ２／ｄに設定した。【００９１】
運転初期のろ過差圧Ｐ１は５ｋＰａであった。エアを供給しながらろ過を行う運転を３ヶ月継続した後、ろ過差圧が、所定の値Ｐ２として設定した１５ｋＰａに達したため、槽内にて洗浄を行った。【００９２】
洗浄は、ろ過差圧Ｐ３が３８ｋＰａになるまで、エア供給を停止してろ過流束０．８ｍ３／ｍ２／ｄと高めてろ過を行い、積極的に汚泥層を形成させた後、ろ過流束を０．１ｍ３／ｍ２／ｄに低下させて、エア供給を３５０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールとして行ったところ、２時間後、膜ユニットの上部に開口部から出たと考えられる汚泥塊が浮上し、その後、ろ過実施時のろ過差圧Ｐ４は、５ｋＰａと回復する傾向がみられた。【００９３】
（比較例２）
実施例２と同じ高分子樹脂系製造工程廃水処理プラントにおいて、実施例２とは別の浸漬型膜分離ユニットを槽内に設置した膜分離活性汚泥装置（装置構成は実施例２と同じもの）を１台設置し、実施例２と同時に、同じろ過条件（ろ過流束０．５ｍ３／ｍ２／ｄ、エア供給量３５０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュール）でろ過運転を開始した。【００９４】
運転初期のろ過差圧Ｐ１は５ｋＰａであった。エアを供給しながらろ過を行う運転を３ヶ月継続した後、ろ過差圧が、所定の値Ｐ２として設定した１５ｋＰａに達したため、槽内にて洗浄を行うこととした。【００９５】
洗浄条件は、ろ過差圧Ｐ３が３８ｋＰａになるまでエア供給を停止してろ過流束０．８ｍ３／ｍ２／ｄと高めてろ過を行い、積極的に汚泥層を形成させた。【００９６】
その後、ろ過流束を０．６ｍ３／ｍ２／ｄに低下させた状態で、エア供給を２時間実施した後に、ろ過差圧Ｐ４を確認したところ、４５ｋＰａとさらに上昇していた。【００９７】
このことから、エア供給を停止してろ過を行い、積極的に汚泥層を形成させた後のろ過流束は、Ｐ１からＰ２間での、エア供給しながらろ過を行う運転時より小さい状態で、エア供給を行うのが好ましいことがわかった。【００９８】
（実施例３）
実施例２と同じ高分子樹脂系製造工程廃水処理プラントにおいて、実施例２の時期（夏場の高水温時）とは別の時期（冬場の低水温時）に、浸漬型膜分離ユニットを槽内に設置した膜分離活性汚泥装置（装置構成は実施例２と同じもの）を１台用い、ろ過運転を開始した。ここでは、汚泥のろ過性改善の為に、予備試験で決めた条件に基づいてカチオン系高分子凝集剤を添加し、実施例２と同様のろ過条件（ろ過流束０．５ｍ３／ｍ２／ｄ、エア供給量３５０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュール）で運転を行った。【００９９】
運転初期のろ過差圧Ｐ１は５ｋＰａであった。エアを供給しながらろ過を行う運転を３ヶ月継続した後、ろ過差圧が、所定の値Ｐ２として設定した１５ｋＰａに達したため、槽内にて洗浄を行うこととした。【０１００】
洗浄条件は、ろ過差圧Ｐ３が３８ｋＰａになるまでエア供給を停止してろ過流束０．８ｍ３／ｍ２／ｄと高めてろ過を行い、積極的に汚泥層を形成させた。【０１０１】
その後、ろ過流束を０．１ｍ３／ｍ２／ｄに低下させた状態で、エア供給を１時間実施した後に、膜ユニットの上部に開口部から出たと考えられる汚泥塊が浮上し、その後、ろ過実施時のろ過差圧Ｐ４は、５ｋＰａと回復する傾向がみられた。【０１０２】
このことから、凝集剤を添加した汚泥においては、凝集剤を添加しない汚泥に比べ、エア供給を停止してろ過を行い、積極的に汚泥層を形成させた後、エア供給しながらろ過を行う運転時より小さい状態で、エア供給を行う際の、エア供給時間を短縮する効果があることがわかった。【０１０３】
（実施例４）
繊維系製造工程廃水処理場において、可とう性を有する膜エレメント（幅５００ｍｍ×高さ１０００ｍｍ、厚み３ｍｍ、有効膜面積１ｍ２、ポリフッ化ビニリデン製）５０枚が、隣り合う平膜エレメントとの間を、厚さ７．５ｍｍのエチレンプロピレンゴム製のクリアランス保持材で、７．５ｍｍ間隔になるようセットされた浸漬型膜分離ユニット（図３）を用い、図１に示す膜分離活性汚泥装置（幅１．５ｍ、奥行１ｍ、高さ３ｍ、槽容積４．５ｍ３）の槽内に、１ユニット設置した。浸漬型膜分離ユニットの下方には、エア供給用の散気装置８が設けられ、この散気装置８にはエア供給装置７によりエアが３８０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールで供給されている。本装置１台を用い、繊維系製造工程廃水を被処理水として、約３ヶ月間エアを供給しながらろ過を行う運転を行った。ろ過流束は、予め汚泥を採取して予備試験した結果を元に０．６ｍ３／ｍ２／ｄに設定した。【０１０４】
ここでも、運転初期のろ過差圧Ｐ１は５ｋＰａであった。エアを供給しながらろ過を行う連続運転を３ヶ月継続した後、所定の値Ｐ２として設定した２０ｋＰａに達したため、槽内にて洗浄を行った。【０１０５】
洗浄は、エア供給を３８ＮＬ／ｍｉｎ／モジュール（０．１倍量）に低下させて、ろ過流束０．５ｍ３／ｍ２／ｄでろ過運転を継続した。ろ過差圧Ｐ３が３５ｋＰａになるまで、積極的に汚泥層を形成させた後に、ろ過を停止し、エア供給を３８０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールで２時間実施し、汚泥層を一気に剥離させた。洗浄後、通常のろ過運転を再開したところ、ろ過差圧Ｐ４は５ｋＰａと運転初期のろ過差圧Ｐ１と同程度に回復していた。【０１０６】
（比較例３）
実施例４と同じ繊維系製造工程廃水処理場において、実施例４とは別の浸漬型膜分離ユニットを槽内に設置した膜分離活性汚泥装置（装置構成は実施例４と同じもの）を１台設置し、実施例４と同時に、同じろ過条件（ろ過流束０．６ｍ３／ｍ２／ｄ、エア供給量３８０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュール）でろ過運転を開始した。【０１０７】
運転初期のろ過差圧Ｐ１は５ｋＰａであった。エアを供給しながらろ過を行う連続運転を３ヶ月継続した後、所定の値Ｐ２として設定した２０ｋＰａに達したため、槽内にて洗浄を行った。【０１０８】
洗浄は、エア供給を３８０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールと継続した状態で、ろ過流束を０．８ｍ３／ｍ２／ｄと増加させ、ろ過差圧Ｐ３が３５ｋＰａになるまで、積極的に汚泥層を形成させた後に、ろ過を停止し、エア供給を３８０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールで２時間実施した。洗浄後、通常のろ過運転を再開したところ、ろ過差圧Ｐ４が１２ｋＰａまでしか回復していない状態であったが、そのままエアを供給しながらろ過を行う運転を再開したところ、ろ過差圧はさらに上昇する傾向が見られた。【０１０９】
このことから、ろ過差圧Ｐ３になるまで積極的に汚泥層を形成させた後、ろ過流束もしくはろ過圧力が、前記エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態で、前記エア供給を行い、ろ過実施時のろ過差圧Ｐ４が、Ｐ４≦Ｐ１＋５[ｋＰａ]を満たすまで洗浄する必要があることがわかった。【０１１０】
（実施例５）
実施例４とは別の繊維系製造工程廃水処理場において、可とう性を有する膜エレメント（幅５００ｍｍ×高さ１０００ｍｍ、厚み３ｍｍ、有効膜面積１ｍ２、ポリフッ化ビニリデン製）５０枚が、隣り合う平膜エレメントとの間を、厚さ７．５ｍｍのエチレンプロピレンゴム製のクリアランス保持材で、７．５ｍｍ間隔になるようセットされた浸漬型膜分離ユニット（図３）を用い、図１に示す膜分離活性汚泥装置（幅１．５ｍ、奥行１ｍ、高さ３ｍ、槽容積４．５ｍ３）の槽内に、１ユニット設置した。浸漬型膜分離ユニットの下方には、エア供給用の散気装置８が設けられ、この散気装置８には空気供給装置７により空気が３６０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールで供給されている。本装置１台を用い、繊維系製造工程廃水を被処理水として、約３ヶ月間エアを供給しながらろ過を行う運転を行った。ろ過流束は、予め汚泥を採取して予備試験した結果を元に０．６ｍ３／ｍ２／ｄに設定した。【０１１１】
ここでも、運転初期のろ過差圧Ｐ１は５ｋＰａであった。エアを供給しながらろ過を行う連続運転を３ヶ月継続した後、所定の値Ｐ２として設定した２０ｋＰａに達したため、槽内にて洗浄を行った。【０１１２】
洗浄は、エア供給を停止して、ろ過差圧Ｐ３が３５ｋＰａになるまでろ過流束０．６ｍ３／ｍ２／ｄでろ過を行い、積極的に汚泥層を形成させた後、ろ過流量の設定値を低下させ、さらにろ過ポンプの駆動を切り替えて、膜の透過側から逆圧をかけた状態で、エア供給を３６０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールで行い、１時間後に、ろ過差圧Ｐ４が５ｋＰａまで回復していることを確認した後、ろ過ポンプの駆動およびろ過流量の設定値を洗浄前の状態に戻して、エア供給しながらろ過を行う運転を再開したところ、短期でのろ過差圧上昇は見られず、所定の値であるＰ２（２０ｋＰａ）未満で３ヶ月間、運転可能であった。【０１１３】
（比較例４）
実施例５と同じ繊維系製造工程廃水処理場において、実施例５とは別の浸漬型膜分離ユニットを槽内に設置した膜分離活性汚泥装置（装置構成は実施例５と同じもの）を１台設置し、実施例５と同時に、同じろ過条件（ろ過流束０．６ｍ３／ｍ２／ｄ、エア供給量３６０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュール）でろ過運転を開始した。【０１１４】
運転初期のろ過差圧Ｐ１は５ｋＰａであった。エアを供給しながらろ過を行う運転を３ヶ月継続した後、ろ過差圧が、所定の値Ｐ２として設定した２０ｋＰａに達したため、槽内にて洗浄を行うこととした。【０１１５】
ここでの洗浄は、エア供給を１．２倍量の４６０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールと高く設定し、ろ過流束０．６ｍ３／ｍ２／ｄでろ過を行った。２時間経過しても、ろ過差圧Ｐ３は２０ｋＰａのままで、本発明におけるＰ３の範囲であるＰ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]にならなかったが、ここでろ過を停止し、エア供給量１．２倍の４６０ＮＬ／ｍｉｎ／モジュールと高い設定のまま２時間実施した。２時間後のろ過差圧Ｐ４を確認したところ、２０ｋＰａと回復していなかった。【０１１６】
このことから、洗浄時には、エア供給を停止してろ過を行い、ろ過差圧Ｐ３の範囲内になるよう積極的に汚泥層を形成させることが重要であることがわかった。【０１１７】
表１に、本発明の評価条件と判定結果を示す。【０１１８】
【表１】
2017187878.tif 000003
【０１１９】
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１６年４月２８日出願の日本特許出願（特願２０１６−０９０４５０）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
【符号の説明】
【０１２０】
１：有機性廃水（原水）
２：浸漬型膜分離ユニット
３：活性汚泥処理槽
４：ろ過水槽
５：処理水
６：原水供給ポンプ
７：エア供給装置
８：散気装置
９：吸引ポンプ
１０：汚泥引き抜きポンプ
１１：引き抜き汚泥（余剰汚泥）
２０：平膜
２１：集水流路
２２：封止部
２３：樹脂部（接着芯地）
２４：集水口
２５：集水ノズル
２６：接続口
２７：集水管
２８：貫通孔
３０：平膜エレメント
３１：クリアランス保持材
３２：筐体
３３：シャフト保持材
３４：シャフト
【図１】
2017187878.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年9月27日(2017.9.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜分離活性汚泥法による廃水処理方法において、
可とう性を有する膜エレメントを複数装填した浸漬型膜分離ユニットを用いて、エア供給しながらろ過を行う運転時に、前記膜エレメントのろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値Ｐ２を超えた際に、エア供給しながらろ過を行う運転時より、エアポンプの吐出量を１／２以下に下げて、エア供給量を低下させた状態で、ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過し、次いで、ろ過流束もしくはろ過圧力が、前記エア供給しながらろ過を行う運転時より、小さいもしくは負の状態で、エア供給量を直前の供給量より高くした状態で、エア供給を行い、ろ過実施時のろ過差圧Ｐ４が、Ｐ４≦Ｐ１＋５[ｋＰａ]に達した後に、エア供給しながらろ過を行う運転に戻すことを特徴とする、廃水処理方法。
【請求項２】
前記膜エレメントのろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値Ｐ２を超えた際に、エア供給を停止した状態で、ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過することを特徴とする、請求項１に記載の廃水処理方法。
【請求項３】
ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過した後、ろ過を停止した状態で、エア供給を行うことを特徴とする、請求項１または２に記載の廃水処理方法。
【請求項４】
ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ１＋３０≦Ｐ３≦Ｐ１＋５０[ｋＰａ]になるまでろ過することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項５】
前記エア供給しながらろ過を行う運転時に、前記膜エレメントのろ過差圧が、運転初期のろ過差圧Ｐ１に対し、所定の値Ｐ２を超えた際に、エア供給量が、前記エア供給しながらろ過を行う運転時より、エアポンプの吐出量を１／２に下げて、エア供給量を低下させた状態で、ろ過差圧Ｐ３が、Ｐ３≧Ｐ１＋２０[ｋＰａ]になるまでろ過する時間が、３０分以上４８時間以内であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項６】
前記膜分離活性汚泥法が、凝集剤添加プロセスを含むことを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項７】
前記浸漬型膜分離ユニットは、前記膜エレメントが複数装填されている方向に平行な側面に開口部を有する浸漬型膜分離ユニットを用いることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項８】
前記浸漬型膜分離ユニットに装填された前記膜エレメントが平膜エレメントであることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の廃水処理方法。
【請求項９】
前記平膜エレメントが、透過側の面が互いに対向するように配置された２枚の分離膜と前記分離膜間に設けられた集水流路とを有する分離膜対、および前記分離膜の周縁部において分離膜間を封止する封止部、平膜対の互いに対向する透過側の面の両方に接着する樹脂部を備えた接着芯地により平膜間に所定の間隙を確保したものを有することを特徴とする、請求項８に記載の廃水処理方法。
【国際調査報告】
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