(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留槽にリン除去剤を添加して廃水中のリン成分をリン化合物として沈殿処理し、この処理が終了した廃水を生物処理槽に送り、生物処理槽内において廃水中の窒素を微生物によって分解処理し、更にこれらの処理が終了した廃水を分離膜にて透過液と所定粒径以上の濁質成分を含む濃縮液とに分離し、透過液を生物処理槽外に取り出すにあたり、前記貯留槽での水力学的滞留時間（貯留槽容量／日平均処理水量）を０．０４日以上２．０日以下とする廃水処理装置の運転方法において、前記貯留槽から生物処理槽への廃水の移送は間欠的に行い、その移送サイクルは１５分以上１２時間以下とすることを特徴とする廃水処理装置の運転方法。
【請求項２】
貯留槽にリン除去剤を添加して廃水中のリン成分をリン化合物として沈殿処理し、この処理が終了した廃水を生物処理槽に送り、生物処理槽内において廃水中の窒素を微生物によって分解処理し、更にこれらの処理が終了した廃水を分離膜にて透過液と所定粒径以上の濁質成分を含む濃縮液とに分離し、透過液を生物処理槽外に取り出すにあたり、前記貯留槽での水力学的滞留時間（貯留槽容量／日平均処理水量）を０．０４日以上２．０日以下とする廃水処理装置の運転方法において、前記生物処理槽内において間欠的に曝気を行い、この曝気と前記貯留槽から生物処理槽への廃水の移送とが重なるようにしたことを特徴とする廃水処理装置の運転方法。
【請求項３】
請求項１乃至請求項２のいずれかに記載の廃水処理装置の運転方法において、前記リン除去剤の添加は、貯留槽から生物処理槽に廃水を移送した直後に行うようにしたことを特徴とする廃水処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は家庭からの廃水や工場廃水中の窒素成分及びリン成分を除去する廃水処理装置とその運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生活廃水中には窒素成分やリン成分等の栄養塩類が多量に含まれており、これがそのまま川や海に流されると、赤潮等の環境汚染の原因となる。窒素成分については微生物によって、硝化・脱窒プロセスを経てガス化して除去するのが一般的であり、またリン成分については嫌気・好気反応を組み合わせて生物学的に処理する方法、吸着剤を用いる方法、リン化合物として沈殿させて除去する方法が知られているが、生物学的に処理する方法は、廃水の濃度変化、水量変動がある処理装置では安定したリン除去を行うための維持管理が煩雑になり、吸着剤を用いる方法にあっては、十分な吸着用量を持つ吸着剤がないため、吸着部が過大になったり、吸着剤を頻繁に交換しなければならない。
【０００３】
また、窒素成分を生物学的に処理し、リン成分を化合物として沈殿させて除去し、更に膜分離装置を用いた具体的な廃水処理装置として、以下に記すものが従来から提案されている。特開昭６１−１８５４００号公報には、窒素成分を除去する硝化・脱窒手段の下流側にリン成分を除去する凝集手段を設け、この凝集手段の下流側に膜分離手段を配置した処理装置が開示されている。特開平３−２７５１９７号公報には、廃水を生物処理槽に送り込んで硝化・脱窒を行い、この後廃水にリン除去剤（凝集剤）を添加するとともに粉末活性炭を添加し、更に分離膜で固液分離する処理装置が開示されている。特開平４−４０９８号公報には、廃水にＣa2+やＭg2+を添加してリン成分を除去し、この後生物処理を行い、更に分離膜で固液分離する処理装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記いずれの先行技術も、リンの凝集手段の下流側に直接膜分離手段を配置しているため、凝集したリン化合物によって膜の目詰りが生じやすく、安定したリン除去が行えず、透過流束が急激に低下しやすい。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
【０００７】
【０００８】
上記課題を解決すべく本発明に係る廃水処理装置は、貯留槽から生物処理槽への廃水の移送を間欠的に行うことで、好気・嫌気処理を交互に行う運転パターンに適合する。そしてこの場合、移送サイクル（移送開始時から次の移送開始までの時間）は１５分以上１２時間以下とする。移送サイクルが短いと滞留時間が短くなるためリン除去率が低下し、移送サイクルが長いと貯留容量を大きくする必要から装置が大型化するので、上記範囲が適当であり、好ましくは１時間以上６時間以下とする。
【０００９】
また、生物処理槽内において間欠的に曝気を行うばあいには、曝気と貯留槽から生物処理槽への廃水の移送とが重なるようにすることで、好気・嫌気処理を効率よく行える。
【００１０】
更に、リン除去剤の添加は、貯留槽から生物処理槽に廃水を移送した直後に行うことで、リン除去剤の貯留槽での滞留時間を長くすることができ、処理効率が向上する。
【００１１】
【作用】
貯留槽内に流入した廃水にリン除去剤を添加することで、廃水中のリン成分がリン化合物として沈殿除去され、このリン化合物が除去された廃水が生物処理槽内に流入し、硝化菌や脱窒菌などによって生物処理されて窒素分が除去される。そして、上記の如くしてリン成分及び窒素分が除去された廃水は膜分離部で固液分離され、透過液が廃水処理装置から取り出される。
【００１２】
【実施例】
以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る廃水処理装置の断面図、図２は本発明に係る廃水処理装置の運転方法のパターンの一例を示すグラフである。
【００１３】
廃水処理装置１は内部を隔壁２によって貯留槽３及び生物処理槽４に画成され、貯留槽３には有機性廃水が流入するとともに流量調整槽としての役目を果たす。
【００１４】
また生物処理槽４内には膜分離部としての膜モジュール５が浸漬されている。膜モジュール５は左右の集水管６，６に中空糸状膜７を架設してなり、集水管６上端から導出される配管８に吸引ポンプ９が接続され、更に吸引ポンプ９は水面センサ１０からの信号にてオン・オフされ、常に生物処理槽４内の液面を最高水位（H.W.L.）から最低水位（L.W.L.）との間に維持している。
【００１５】
また、膜モジュール５の下方には曝気装置１１を配置している。更に、前記貯留槽３にはリン除去剤添加部１２を設け、連続的または所定のタイミングでリン除去剤を貯留槽３内の廃水に添加するようにしている。
【００１６】
ここで、リン除去剤としては例えば、アルミニウム、鉄、ランタン、カルシウム、マグネシウムの単体または金属塩、若しくはこれらを含む化合物、混合物等が挙げられ、添加量としてはリン酸塩の沈殿形成に必要な量の等モル以上５倍モル以下とする。
【００１７】
以上において、有機性廃水を処理するには、例えば図２に示すような運転パターンで行う。この運転パターンでは、貯留槽３から生物処理槽４への廃水の移送は移送ポンプ１３によって間欠的に行い、この廃水の移送と重なるように生物処理槽４では間欠的に曝気を行い、リン除去剤の添加は、貯留槽３から生物処理槽４に廃水を移送した直後に行うようにしている。尚、膜モジュール５の運転は曝気運転の開始から若干遅れて吸引ポンプ９を駆動し、曝気運転の停止と同時に停止する。
【００１８】
そして、貯留槽３から生物処理槽４への廃水の移送については、移送時間Ｔ1を３分、移送開始から次の移送開始までのサイクル時間（Ｔ1＋Ｔ2）を９０分とし、また曝気時間Ｔ3を３０分、非曝気時間Ｔ4を６０分とした。
【００１９】
而して、曝気中は生物処理槽４内は好気状態となり、停止中は嫌気状態となる。そして、好気性処理では廃水中のアンモニア態窒素（ＮＨ４＋）が硝酸態窒素（ＮＯ３−）や亜硝酸態窒素（ＮＯ２−）に酸化分解され、また嫌気性処理では、嫌気性の脱窒菌が有機炭素を用いて、これら硝酸態窒素（ＮＯ３−）や亜硝酸態窒素（ＮＯ２−）を還元し窒素ガス（Ｎ２）に変換する。
【００２０】
次に上記の廃水処理装置を運転するにあたっての好ましい条件についての実験結果について述べる。先ず以下の（表１）は貯留槽での水力学的滞留時間（貯留槽容量／日平均処理水量）とリン除去率及び濾過抵抗上昇率についての実験結果を示すものであり、条件としては、図１に示す反応処理槽内に細孔径１００ｎｍの中空糸膜を浸漬し、液面が最高水位（H.W.L.）から最低水位（L.W.L.）との間にあるように吸引濾過した。またリン除去剤としては塩化鉄をリン酸鉄の沈殿形成に必要な量の３倍添加した。
【００２１】
【表１】
0003582150.tif 000002
リン除去率＝{（流入水巾リン濃度−処理水中リン濃度）／流入水中リン濃度}            ×１００
濾過抵抗上昇率＝（一週間運転後の濾過抵抗／運転前の濾過抵抗）×１００
濾過抵抗＝（ΔＰ／η）（１／ＰＷＦ）
ＰＷＦ：スポンジ洗浄で表面の汚泥層を除いた後の純水透過流束
廃物中のリン濃度＝５ｍｇ／リットル
【００２２】
上記の（表１）から、貯留槽の容量を大きくすれば水力学的滞留時間が長くなり、リン化合物の沈殿粒子が成長して、膜の目詰りを起こしにくくなることが分る。そして、水力学的滞留時間を０．０４日以上２．０日以下とすれば、効率よく処理が行え、更に０．０８日〜０．８日とすれば更に好ましいことが分る。
【００２３】
以下の（表２）は膜の平均細孔径とリン除去率及び濾過抵抗上昇率についての実験結果を示すものであり、条件としては、前記の実験において水力学的滞留時間＝０．４８日と同様の滞留時間とし、膜材質はアルミナとした。
【００２４】
【表２】
0003582150.tif 000003
【００２５】
上記の（表２）から、膜の平均細孔径が大きいと、リン酸鉄の沈殿が目詰りし、濾過抵抗の上昇を招き、好ましい細孔径は１００ｎｍ以下とすべきことが分る。尚、平均細孔径を５ｎｍ以上としないと、膜抵抗が大きくなり過ぎ、透過流束が小さくなり過ぎる。
【００２６】
【発明の効果】
以上に説明した如く本発明に係る廃水処理装置は、生物処理槽の前段に貯留槽を設け、この貯留槽にリン除去剤の添加部を設けようにしたので、生物処理槽に浸漬した膜分離部が凝集物によって目詰りしにくく、安定したリン除去と十分な透過流束を確保できる。
【００２７】
また、本発明に係る廃水処理装置の運転方法は、貯留槽にリン除去剤を添加して廃水中のリン成分をリン化合物として沈殿処理し、この処理が終了した廃水を生物処理槽に送り、生物処理槽内において廃水中の窒素成分を微生物によって分解処理し、更にこれらの処理が終了した廃水を分離膜にて透過液と所定粒径以上の濁質成分を含む濃縮液とに分離し、透過液を生物処理槽外に取り出すにあたり、前記貯留槽での水力学的滞留時間（貯留槽容量／日平均処理水量）を０．０４日以上２．０日以下としたので、リン除去を効率よく行うことができる。
【００２８】
また、生物処理槽内において間欠的に曝気を行い、この曝気と貯留槽から生物処理槽への廃水の移送とが重なるようにすることで、廃水の移送によって同時に酸素が流入するので、好気処理が効率よく行え、また曝気を行わない間は廃水の移送も行わないので、嫌気処理も効率よく行える。
【００２９】
更に、リン除去剤の添加を、貯留槽から生物処理槽に廃水を移送した直後に行うようにすれば、リン除去剤の貯留槽での滞留時間を長くすることができ、処理効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃水処理装置の断面図
【図２】本発明に係る廃水処理装置の運転方法のパターンの一例を示すグラフ
【符号の説明】
１…廃水処理装置、３…貯留槽、４…生物処理槽、５…膜モジュール、７…中空糸状膜、１１…曝気装置、１２…リン除去剤添加部、１３…移送ポンプ。
【図１】
0003582150.tif 000004
【図２】
0003582150.tif 000005