(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化処理すべき排水を貯留する反応槽と、
この反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置された両端面開口状の筒状体と、
この筒状体内を通る循環流を前記反応槽内に発生させる循環流発生手段と、
膜面が前記筒状体内の排水の流れ方向に沿って位置するように配置されこの筒状体内の排水をろ過する膜分離手段とを備え、
前記筒状体は、略円筒形状に形成され、
前記膜分離手段は、前記膜面が前記筒状体の内周面と略同一面上に位置するように配置されている
ことを特徴とする水処理装置。
【請求項２】
循環流発生手段は、筒状体内で駆動回転してこの筒状体内に下向流を生じさせる回転羽根を有する
ことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項３】
循環流発生手段は、筒状体内で駆動回転してこの筒状体内に上向流を生じさせる回転羽根を有する
ことを特徴とする請求項１記載の水処理装置。
【請求項４】
酸素を含有する気体をこの気体による気泡が膜分離手段の膜面に接触するように筒状体内に供給する酸素供給手段を備える
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の水処理装置。
【請求項５】
膜分離手段の膜面が限外ろ過膜にて構成されている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、適切な浄化処理ができる水処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反応槽内に浸漬させて用いる膜分離手段としては、例えば特開平２−５９０９８号公報等に記載された構造のものが知られている。
【０００３】
この従来の膜分離手段は、反応槽内の活性汚泥を含む汚水中に膜モジュールが浸され、膜モジュールの直下に散気管が配置されたものであって、膜モジュールは、板面にろ過膜が重ね合わされた複数個の膜支持板がろ過膜の周縁部を押さえるための箱枠を介して並設され、相対向するろ過膜同士の間に汚水流路と、ろ過膜と膜支持板との間に処理水流路とが形成されてなり、各膜支持板の板面に突起部が形成され、これらの突起部は、相対向する突起部との間にろ過膜を挟持し、各突起部を貫通して集水管路が形成され、この集水管路が処理水流路に連通している構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の膜分離手段では、板面にろ過膜が重ね合わされた膜支持板が狭持されて、相対向するろ過膜同士の間に狭い汚水流路が形成されており、汚泥を含む汚水がこの汚水流路を通過することにより、汚水流路すなわち膜面に汚泥が付着し、膜処理の障害となる問題がある。
【０００５】
この問題に関しては、特開平２−５９０９８号公報では、膜モジュールの直下に散気管を配置し、曝気用気体の気泡により生じる上昇流で汚泥の堆積の防止を行っているが、気泡の上昇で膜面における汚泥の滞留を防止できても、膜面の日詰まりを防止もしくは解消する有効な方法ではなかった。
【０００６】
さらに、特開平４−２１５８８６号公報では、上記問題の解決のために、反応槽の外に反応槽の上部に越流堰を介して連通するポンプ槽を設置し、このポンプ槽に上記特開平２−５９０９８号公報記載のものと同様の膜分離手段を設置し、ポンプを介してポンプ槽と反応槽の間を汚水を循環させる構成とし、ポンプ槽内の流れを利用して膜面における汚泥の堆積を防止する手段を講じている。
【０００７】
膜を浸漬させることは、従来から行われていたチューブラー型モジュールから循環ポンプを不要とし、反応槽の外側になんら構造物を設置しないことに特徴があるが、特開平４−２１５８８６号公報に記載の手段は、反応槽外に新たにポンプ槽を設置し、ポンプを用いて循環させる方法であって、古くから行われているチューブラー型モジュールの構成と基本的に変わらず、膜を浸漬させることに関する新しい構成が生かされていない。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、簡単な構成で膜面の目詰まりを防止でき、適切な浄化処理ができる水処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の水処理装置は、浄化処理すべき排水を貯留する反応槽と、この反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置された両端面開口状の筒状体と、この筒状体内を通る循環流を前記反応槽内に発生させる循環流発生手段と、膜面が前記筒状体内の排水の流れ方向に沿って位置するように配置されこの筒状体内の排水をろ過する膜分離手段とを備え、前記筒状体は、略円筒形状に形成され、前記膜分離手段は、前記膜面が前記筒状体の内周面と略同一面上に位置するように配置されているものである。
【００１０】
そして、反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置された両端面開口状の筒状体と、この筒状体内を通る循環流を反応槽内に発生させる循環流発生手段と、膜面が筒状体内の排水の流れ方向に沿って位置するように配置されこの筒状体内の排水をろ過する膜分離手段とを備える構成であるから、簡単な構成で膜面の目詰まりが防止され、適切な浄化処理が行われる。また、膜分離手段をこの膜分離手段の膜面が略円筒形状の筒状体の内周面と略同一面上に位置するように配置したため、膜面の目詰まりがより一層適切に防止される。
【００１１】
請求項２記載の水処理装置は、請求項１記載の水処理装置において、循環流発生手段は、筒状体内で駆動回転してこの筒状体内に下向流を生じさせる回転羽根を有するものである。
【００１２】
そして、回転羽根の駆動回転により筒状体内に下向流を生じさせることが可能となり、循環流を反応槽内に適切に発生させることが可能となる。
【００１３】
請求項３記載の水処理装置は、請求項１記載の水処理装置において、循環流発生手段は、筒状体内で駆動回転してこの筒状体内に上向流を生じさせる回転羽根を有するものである。
【００１４】
そして、回転羽根の駆動回転により筒状体内に上向流を生じさせることが可能となり、循環流を反応槽内に適切に発生させることが可能となる。
【００１５】
請求項４記載の水処理装置は、請求項１ないし３のいずれか一記載の水処理装置において、酸素を含有する気体をこの気体による気泡が膜分離手段の膜面に接触するように筒状体内に供給する酸素供給手段を備えるものである。
【００１６】
そして、酸素供給手段からの気体による気泡が膜分離手段の膜面に接触するため、膜面の目詰まりが効果的に防止される。
【００１７】
請求項５記載の水処理装置は、請求項１ないし４のいずれか一記載の水処理装置において、膜分離手段の膜面が限外ろ過膜にて構成されているものである。
【００１８】
そして、膜分離手段の膜面が限外ろ過膜にて構成されているので、例えば排水中の活性汚泥が適切に分離されることとなり、反応槽内の汚泥濃度が高く維持され、比較的短時間で高度な処理が可能となり、例えば通常の活性汚泥法で必要とされていた最終沈殿池が不要となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の水処理装置の一実施の形態の構成を図面を参照して説明する。
【００２０】
図３において、１は水処理装置で、この水処理装置１は、例えば下水、生活排水等の有機性汚水、すなわち浄化処理すべき排水に対して嫌気・無酸素・好気法が実施される汚水浄化処理施設である。なお、嫌気・無酸素・好気法は、生物学的リン除去プロセスと生物学的窒素除去プロセスとを組み合わせた処理法で、活性汚泥微生物によるリンの過剰摂取現象及び硝化脱窒反応を利用するものである。この方法は、循環式硝化脱窒法と嫌気・好気活性汚泥法とを組み合わせたもので、一般にＡ2Ｏ法とも呼ばれている。すなわち、本法に適用されるリン除去プロセスは、嫌気・好気活性汚泥法であり、窒素除去プロセスは、循環式硝化脱窒法である。
【００２１】
そして、この水処理装置１は、流入水である排水の水量および水質の調整・均一化を図る流量調整槽および排水中の夾雑物を除去するスクリーン（商品名「ＡＴＡＫＡ  ＣＦ２００」）等にて構成された前処理手段２と、この前処理手段２からの排水に対してＡ2Ｏ法に基づく生物学的処理を行い、この浄化処理後の処理水を最終処理水として公共用水域に放流する生物処理設備３とを備えている。なお、この水処理装置１は、最初沈殿池および最終沈殿池を備えていないものである。
【００２２】
この生物処理設備３は、前処理手段２側である上流側から順に嫌気タンク５、無酸素タンク６および好気タンク７を有している。
【００２３】
そして、前処理手段２からの排水と好気タンク７からの返送汚泥とが、嫌気タンク５に導入される。また、好気タンク７からの好気タンク混合液（硝化液）が無酸素タンク６に循環される。なお、好気タンク７からの余剰汚泥は別途処理される。
【００２４】
ここで、好気タンク７は、例えば図１および図２に示すような構造のもので、無酸素タンク６から送られてくる浄化処理すべき排水および活性汚泥（微生物の集まり）を貯留する反応槽11と、この反応槽11内に軸方向が上下方向に一致するように反応槽11内の略中央位置に配置された両端面開口状で略円筒形状の筒状体12と、を備えている。
【００２５】
また、この好気タンク７は、筒状体12内を通る循環流を反応槽11内にこの反応槽11内全体にわたって発生させる循環流発生手段14と、膜面15が筒状体12内の排水の流れ方向に沿って筒状体12の内周面と略同一面上に位置するように配置されこの筒状体12内の排水（浄化処理後の処理水）をろ過してこの排水中の活性汚泥を分離する浸漬式の膜分離手段16と、この膜分離手段16によって活性汚泥が分離された排水（ろ過水である透過水）を最終処理水として公共用水域に放流する放流管17と、酸素を含有する気体、すなわち例えば空気をこの空気による気泡が膜分離手段16の膜面15に接触するように筒状体12内に供給する曝気手段等の酸素供給手段19と、を備えている。
【００２６】
反応槽11には、図示しないが、一端側が無酸素タンク６に接続された排水流入管の他端側が接続されている。なお、排水流入管を設けることなく、無酸素タンク６から排水が越流によって反応槽11に流れ込むようにしてもよい。
【００２７】
また、反応槽11には、一端側が無酸素タンク６に接続された排水循環管の他端側が接続されかつ一端側が嫌気タンク５に接続された返送汚泥用管の他端側が接続されている。さらに、反応槽11には余剰汚泥用管が接続されている。なお、反応槽11は、排水中の有機性成分等を反応槽11内の排水中に浮遊している微生物の生物学的作用により除去できるための十分な容量を有するものである。
【００２８】
筒状体12は、この筒状体12全体が反応槽11に貯留された排水に浸漬されるように反応槽11の容量に対応した所定の大きさのもので、筒状体12の上面開口部12aが反応槽11内の排水の水面より下方の位置に配置され、筒状体12の下面開口部12bが反応槽11の底面より上方の位置に配置されている。
【００２９】
また、この略円筒形状の筒状体12は、この筒状体12の軸方向中間部または下端部が切り欠かれ、この切欠き部分に略円形環状の膜分離手段16が固定的に設けられている。この筒状体12の一部をなすように設けられた膜分離手段16の外側方は、筒状体12に一体に設けられた断面略コ字状で略円形環状の環状体21で覆われている。
【００３０】
そして、筒状体12の内周面とこの筒状体12の内周面と略同一面上に位置する膜分離手段16の内周面となっている膜面15とにて囲まれた空間によって、略円柱形状の循環流路22が構成されている。また、膜分離手段16の外周面と環状体21の内面とにて囲まれた空間によって透過水室23が構成されている。
【００３１】
なお、環状体21には放流管17の一端部が接続され、この放流管17の他端側が反応槽11外に延びており、この放流管17の内部流路が透過水室23に連通している。放流管17の途中または他端部には必要に応じてポンプ等の吸引手段が設けられる。
【００３２】
循環流発生手段14は、駆動モータ等の駆動手段31を有し、この駆動手段31にはこの駆動手段31からの駆動力を受けて駆動回転する上下方向の回転軸32の上端部が取り付けられている。この回転軸32は筒状体12と略同一軸上に位置し、この回転軸32の下端部には、この回転軸32と一体となって筒状体12内で駆動回転してこの筒状体12内に下向流Ａを生じさせるインペラである攪拌翼等の回転羽根33が取り付けられている。この回転羽根33は、筒状体12内の位置であってこの筒状体12の上下方向の任意位置に回転可能に配置されている。
【００３３】
そして、循環流発生手段14の回転羽根33の所定方向への回転によって筒状体12内に下向流Ａが生じると、図１から明らかなように、筒状体12内すなわち循環流路22を通る循環流が反応槽11内に発生し、この反応槽11内全体にわたる循環流によって排水と活性汚泥とが攪拌されつつ循環流動し、効率よく生物処理が行われる。
【００３４】
なお、循環流路22を通る排水の流速は、１．５ｍ／秒以上、好ましくは１．５ｍ／秒〜３．０ｍ／秒、更に好ましくは２．０ｍ／秒〜３．０ｍ／秒になるように設定されている。また、筒状体12は、反応槽11の容量に相当する水量が２分から５分の間で通過する内径を有し、この筒状体12の内径より小さい外径を有する回転羽根33が筒状体12の内部の任意位置に配置され、流入した排水と反応槽内液を十分に混合攪拌可能な構成となっている。
【００３５】
酸素供給手段19は、ブロワー、コンプレッサー等の空気圧送手段41を有し、この空気圧送手段41には接続管42の一端部が接続されている。この接続管42の他端部には散気手段である散気管43が取り付けられている。
【００３６】
この散気管43は、例えば筒状体12の内径よりやや小さい略円形環状をなすもので、この散気管43の下部には複数の図示しない散気用の孔部（例えば約直径０．５ｍｍ〜１．５ｍｍの細孔）が開口形成されている。
【００３７】
そして、この散気管43は、筒状体12内の位置であってこの筒状体12の上下方向の任意位置すなわち例えば回転羽根33の下流側近傍位置に、筒状体12と略同心状に配置されている。
【００３８】
膜分離手段16は、筒状体12内から浄化処理後の排水を活性汚泥を分離しつつ最終処理水として取り出すための固液分離手段で、図２に示されるように、筒状体12に固着された膜支持体である膜支持板51を有している。この膜支持体51は、例えばプラスチックや金属等にて、複数の孔を有する略円形環状に形成されたもので、この膜支持体51の内周面には、垂直面に沿った膜面15を構成する限外ろ過膜（例えば分離対象粒子径が約０．００１μｍ〜０．１μｍの膜）52が貼り付けられている。
【００３９】
この限外ろ過膜52は、例えば酢酸セルロース、ポリアクリルニトリルやポリエーテルサルホン等にて、筒状体12の内径と略同じ内径を有する略円筒形状に形成され、この限外ろ過膜52の内周面が筒状体12の内周面と略同一面上に位置している。この限外ろ過膜52にて構成された膜面15は、筒状体12内の排水の流れ方向に平行となるように配置されている。
【００４０】
次に、上記一実施の形態の作用等を説明する。
【００４１】
有機物、窒素およびリン等を含んだ浄化処理すべき排水は、前処理手段２にて前処理された後、生物処理設備３に導入され、この生物処理設備３において活性汚泥微生物による生物的処理により浄化処理され、最終処理水として公共用水域に放流される。
【００４２】
この処理の際、生物処理設備３の好気タンク７においては、循環流発生手段14の駆動手段31の駆動により、回転羽根33が所定方向に駆動回転して下向流Ａが生じ、循環流路22を通る循環流が反応槽11内全体に発生している。また、酸素供給手段19の空気圧送手段41の駆動により、散気管43の各孔部から空気が循環流路22に供給され、反応槽11内が好気状態に維持されている。なお、循環流路22に供給された空気の気泡は、回転羽根33の回転に基づくせん断力で微細化し、生物処理に必要な酸素の溶解効率が向上する。
【００４３】
そして、無酸素タンク６から送られてきた浄化処理すべき排水は、反応槽11内に導入されると、活性汚泥とともに循環流となって反応槽11内を攪拌されつつ循環流動し、微生物にて浄化処理される。
【００４４】
この浄化処理後の処理水は、膜分離手段16の膜面15にてろ過され、この処理水中の活性汚泥が分離されて膜面15に一旦付着する。
【００４５】
しかしながら、この付着した活性汚泥は、循環流の一部である下向流（膜面15に沿った掃流）Ａによって洗い流され、膜面15から剥離される。
【００４６】
また、この付着した活性汚泥は、酸素供給手段19からの空気の気泡が膜面15に接触することによっても、膜面15から剥離される。すなわち、散気管43の下方に向って開口した孔部から出た気泡がその勢いで直接膜面15に到達して接触したり、膜面15の上方（上流）から下向流Ａに同伴した気泡が膜面15に接触（気泡が膜面15に対して平行的に摺接）したり、回転羽根33の回転で発生した乱流に同伴した気泡が膜面15に接触（気泡が膜面15に対して任意方向から衝突接触）したりすること等により、活性汚泥が膜面15から効果的に剥離される。なお、空気の気泡は膜面15を通過しないので、攪拌動力が最大限有効利用できる。
【００４７】
このため、膜面15における活性汚泥の堆積が発生しにくく、膜面15が目詰まりするようなことはない。すなわち、筒状体12内の液流および気泡流に膜面15が直接晒されるので、膜面15に活性汚泥堆積が生じにくく、膜面15が目詰まりするようなことがない。
【００４８】
一方、膜分離手段16の膜面15を通過した透過水は、最終処理水として透過水室23および放流管17の内部流路を経て、公共用水域に放流される。
【００４９】
そして、上記一実施の形態によれば、簡単な構成であるにも拘わらず、生物処理設備３の好気タンク７における膜分離手段16の膜面15が簡単に目詰まりするようなことがなく、適切で高度な浄化処理ができる。
【００５０】
また、循環流路22が反応槽11内に設置されているので、反応槽11をコンパクトになる。さらに、膜分離手段16にて排水中の活性汚泥が排水から適切に分離されることとなり、活性汚泥が反応槽11外に流出しないため、反応槽11内の汚泥濃度が高く維持されるので、担体等を不要にでき、比較的短時間で高度な処理が可能となり、通常の活性汚泥法で必要とされていた最終沈殿池が不要となる。
【００５１】
なお、前処理手段２は、スクリーン、或いは最初沈殿池等、１ｍｍ以上の大きさの夾雑物を取り除くことができるものが望ましいが、下水、生活排水等の汚水を反応槽11に直接流入させることを妨げるものではない。
【００５２】
また、循環流発生手段14は、筒状体12内で駆動回転してこの筒状体12内に下向流Ａを生じさせて反応槽11内に循環流を発生させる回転羽根33を有するものには限定されず、例えば、図示しないが、筒状体内で駆動回転してこの筒状体内に上向流を生じさせて反応槽11内に循環流を発生させる回転羽根を有するものでもよい。
【００５３】
さらに、膜分離手段16は、膜面15を限外ろ過膜52で構成したものには限定されず、例えば、図示しないが、精密ろ過膜（例えば分離対象粒子径が約０．１μｍ〜１μｍの膜）を用いるものでもよい。
【００５４】
また、水処理装置１は、嫌気・無酸素・好気法を利用するものには限定されず、活性汚泥法、担体法、嫌気性処理法等、いかなる処理法にも適用できる。
【００５５】
さらに、酸素を含有する気体をこの気体による気泡が膜面15に接触するように筒状体12内の位置に供給する曝気手段等の酸素供給手段19は、散気管43の孔部から出た気泡がその勢いで直接膜面15に到達して接触するように散気管43を膜面15の近傍位置に配置することが好ましいが、この配置に限定されるものではなく、例えば回転羽根33の上流側の位置に配置したもの等でもよい。
【００５６】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置された両端面開口状の筒状体と、この筒状体内を通る循環流を反応槽内に発生させる循環流発生手段と、膜面が筒状体内の排水の流れ方向に沿って位置するように配置されこの筒状体内の排水をろ過する膜分離手段とを備える構成であるから、簡単な構成で膜面の目詰まりを防止でき、適切な浄化処理ができる。また、膜分離手段をこの膜分離手段の膜面が略円筒形状の筒状体の内周面と略同一面上に位置するように配置したため、膜面の目詰まりをより一層適切に防止できる。
【００５７】
請求項２の発明によれば、回転羽根の駆動回転により筒状体内に下向流を生じさせることができ、循環流を反応槽内に適切に発生させることができる。
【００５８】
請求項３の発明によれば、回転羽根の駆動回転により筒状体内に上向流を生じさせることができ、循環流を反応槽内に適切に発生させることができる。
【００５９】
請求項４の発明によれば、酸素供給手段からの気体による気泡が膜分離手段の膜面に接触するため、膜面の目詰まりを効果的に防止できる。
【００６０】
請求項５の発明によれば、膜分離手段の膜面が限外ろ過膜にて構成されているので、例えば排水中の活性汚泥が適切に分離されることとなり、反応槽内の汚泥濃度を高く維持でき、比較的短時間で高度な処理が可能となり、例えば通常の活性汚泥法で必要とされていた最終沈殿池を不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の水処理装置における好気タンクを示す断面図である。
【図２】同上水処理装置における好気タンクの膜分離手段を示す断面図である。
【図３】同上水処理装置の全体を示す概念図である。
【符号の説明】
１    水処理装置
11    反応槽
12    筒状体
14    循環流発生手段
15    膜面
16    膜分離手段
19    酸素供給手段
33    回転羽根
52    限外ろ過膜
【図１】
0003592677.tif 000002
【図２】
0003592677.tif 000003
【図３】
0003592677.tif 000004