(57)【要約】  本発明は、生物反応槽中のＭＬＳＳ濃度を過度に低下させず、逆洗排水のために別の排水処理設備を必要とせず、しかも分離膜の膜ろ過性能の安定性を確保できる槽外設置型膜分離活性汚泥法を提供するものである。このため本発明では、槽外設置型膜分離活性汚泥法において、分離膜２を逆洗することによって生じた膜面閉塞物質を含む逆洗排水を逆洗排水タンク７に集めてオゾン処理し、生物反応槽１に返送する。これにより分離膜の膜孔径付近の膜面閉塞物質は微細化されたり、生物反応槽内の活性汚泥フロックに取り込まれやすくなるので、生物反応槽１に返送しても分離膜の膜ろ過性能を悪化させることがない。またこの返送汚泥によって生物反応槽中のＭＬＳＳ濃度を維持することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物反応槽の槽内水を槽外に設置した分離膜に循環させてろ過水を取り出す槽外設置型膜分離活性汚泥法において、分離膜を逆洗することによって生じた膜面閉塞物質を含む逆洗排水をオゾン処理したうえで生物反応槽に返送することを特徴とする槽外設置型膜分離活性汚泥法。
【請求項２】
オゾン処理により、膜面閉塞物質を分離膜の膜孔径よりも微細化することを特徴とする請求項１記載の槽外設置型膜分離活性汚泥法。
【請求項３】
オゾン処理におけるオゾン供給量を、逆洗排水量あたり20〜100ｍｇＯ３／Ｌとすることを特徴とする請求項１記載の槽外設置型膜分離活性汚泥法。
【請求項４】
分離膜が、セラミック製モノリス膜であることを特徴とする請求項１記載の槽外設置型膜分離活性汚泥法。
【請求項５】
分離膜が、断面円形または多角形の一次側流路を備えたものであることを特徴とする請求項４記載の槽外設置型膜分離活性汚泥法。
【請求項６】
逆洗排水をオゾン処理したうえで生物反応槽に返送することにより、生物反応槽の槽内水のＭＬＳＳを５０００〜２００００ｍｇ/Ｌに維持することを特徴とする請求項１記載の槽外設置型膜分離活性汚泥法。
【請求項７】
逆洗頻度を、１０分から３時間に１回としたことを特徴とする請求項１記載の槽外設置型膜分離活性汚泥法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水、返流水、工場排水、ゴミ浸出水、し尿、農業廃水、畜産排水、養殖排水などの各種有機性排水の処理に用いられる槽外設置型膜分離活性汚泥法に関するものであり、特に槽外設置型の分離膜を逆洗した際に発生する逆洗排水の取り扱いに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のような有機性排水の処理法としては、生物処理槽内において微生物による有機物の分解処理を行わせる活性汚泥法が一般的である。生物処理槽の槽内水は最終沈殿池に送られて重力沈降による固液分離が行われ、上澄水が処理水として取り出される。しかしこの方法は、重力沈降に長時間を要するために広い最終沈殿池を設置しなければならない。そこで、特に広い敷地面積を確保しにくい下水処理場を中心として、最終沈殿池を分離膜に置き換えた膜分離活性汚泥法（membrane bioreactor process）が普及しつつある。【０００３】
この膜分離活性汚泥法は、槽内に分離膜を浸漬させて槽内水を直接ろ過させる槽内設置型膜分離活性汚泥法と、槽外に分離膜を設置し、循環ポンプによって槽内水を分離膜に循環させながらろ過する槽外設置型膜分離活性汚泥法とに大別される。このうち槽内設置型膜分離活性汚泥法では、分離膜が生物槽内に浸漬されているので、膜面に捕捉された膜孔径近傍の大きさの粒子（膜面閉塞物質）を生物反応槽から槽外に除去することができない。このため、膜ろ過性能の安定性を確保することが困難であるという問題があった。【０００４】
一方、槽外設置型膜分離活性汚泥法では、分離膜に膜面閉塞物質が堆積してきた際に逆洗を行うことにより膜面から取り除くことができるが、この逆洗排水は槽内水の循環経路を通じて生物反応槽に返送して再処理するのが普通であった。逆洗排水中の膜面閉塞物質はペレット状となっている場合があるが、生物反応槽に返送されると曝気撹拌により解体し、元の粒子に戻ってしまう。【０００５】
また、生物反応槽に返送された膜面閉塞物質の一部は活性汚泥フロックに取り込まれるが、汚泥活性の低下する冬季には活性汚泥フロックに取り込まれる膜面閉塞物質量は減少するため、生物反応槽中の膜面閉塞物質量が増加する。これらの理由により、逆洗排水を生物反応槽に返送すると、槽内設置型膜分離活性汚泥法と同様に膜ろ過性能の安定性を確保することが困難となる。【０００６】
そこで特許文献１である特開２００４−２４９２３５号公報に示すように、槽外に設置された分離膜の逆洗排水を外部に排出することも提案されているが、この方法では生物反応槽中のＭＬＳＳ濃度が低下し過ぎて生物反応槽の生物活性が低下するおそれがあるうえ、外部に排出された逆洗排水を処理するために別の排水処理設備が必要になり、実用性に欠けるという問題があった。
【特許文献１】特開２００４−２４９２３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、生物反応槽中のＭＬＳＳ濃度を過度に低下させることがなく、また逆洗排水のために別の排水処理設備を必要とせず、しかも分離膜の膜ろ過性能の安定性を確保することができる槽外設置型膜分離活性汚泥法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、生物反応槽の槽内水を槽外に設置した分離膜に循環させてろ過水を取り出す槽外設置型膜分離活性汚泥法において、分離膜を逆洗することによって生じた膜面閉塞物質を含む逆洗排水をオゾン処理し、膜面閉塞物質を微細化、あるいは、活性汚泥フロックに取り込まれやすい状態にしたうえで生物反応槽に返送することを特徴とするものである。【０００９】
本発明においては、オゾン処理により膜面閉塞物質を分離膜の膜孔径よりも微細化することが好ましい。また本発明においては、オゾン処理におけるオゾン供給量を、逆洗排水量あたり20〜100ｍｇＯ３／Ｌとすることが好ましい。
本発明においては、分離膜としてセラミック製モノリス膜を用いることができ、その場合には、分離膜が断面円形または多角形の一次側流路を備えたものであることが好ましい。
本発明においては、逆洗排水をオゾン処理したうえで生物反応槽に返送することにより、生物反応槽の槽内水のＭＬＳＳを５０００〜２００００ｍｇ/Ｌに維持することが好ましく、逆洗頻度は、１０分から３時間に１回程度とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、逆洗排水をオゾン処理し、膜面閉塞物質を微細化するので、生物反応槽に返送された膜面閉塞物質は膜面を閉塞しない微粒子となり、再び膜面を閉塞することはない。従って従来のように生物反応槽中の膜面閉塞物質量が増加することがなく、分離膜の膜ろ過性能の安定性を確保することができる。しかも逆洗排水は全量を生物反応槽に返送できるので、逆洗排水のための別の排水処理設備を必要とせず、また逆洗排水を外部に排出しないため、生物反応槽中のＭＬＳＳ濃度を過度に低下させることがなく、５０００〜２００００ｍｇ/Ｌの範囲に維持して生物反応槽の生物活性を維持することができる。また、生物反応槽に、嫌気無酸素好気法など、生物学的脱りんを含む処理工程を選定した場合には、オゾン処理した排水を嫌気槽に返送することにより、生物学的脱りんに必要な有機物を供給でき、生物学的脱りんの安定化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１２】
１  生物反応槽
２  分離膜
３  循環ポンプ
４  処理水タンク
５  返流管路
６  逆洗ポンプ
７  逆洗排水タンク
８  オゾン供給装置
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１において１は生物反応槽であり、従来と同様に有機性排水である原水、例えば下水が好気性微生物によって活性汚泥処理されている。２は生物反応槽１の外部に設置された分離膜であり、その一次側に生物反応槽１の槽内水が循環ポンプ３によって連続的に供給され、膜ろ過される。この実施形態ではクロスフロー方式のろ過が行われており、膜面を二次側に透過した膜ろ過水は処理水として処理水タンク４に取り出され、濃縮水は一次側の端部から返流管路５を通じて生物反応槽１に返送される。【００１４】
分離膜２の種類はＭＦ膜またはＵＦ膜であり、その材質はセラミック、高分子の何れでもよい。また膜形状はモノリス膜、チューブラー膜、平膜、中空糸膜のいずれでもよく、加圧方式は内圧式、外圧式の何れでも良い。モノリス膜やチューブラー膜の場合には、一次側の流路は断面が円形であるか、四角形以上の多角形であることが好ましい。この実施形態では、分離膜２として日本ガイシ株式会社製のセラミック製モノリス膜を用いている。この膜は、セラミック多孔体の内部に断面が円形の流路を多数形成し、各流路の周面を膜孔径が０.１μmの膜面としたＭＦ膜である。【００１５】
このような槽外設置型の分離膜２を用いれば生物反応槽１の槽内水の固液分離を容易に行うことができ、従来の最終沈殿池に比較して装置全体の小型化を図ることができる。しかし活性汚泥及び槽内水中の固形分は分離膜２の膜面に堆積するため、定期的に、あるいは膜差圧が上昇したときに循環ポンプ３を停止し、処理水タンク４から処理水を逆洗ポンプ６によって分離膜２の二次側に打込み、膜面の逆洗を行う。この逆洗の頻度は原水の性状によって大きく異なるが、原水の汚濁度が高い場合には１０分間に１回程度、低い場合には３時間に１回程度とすることが好ましい。逆洗頻度が高すぎると膜ろ過運転時間が減少して稼働率が低下し、逆に逆洗頻度が低すぎると膜差圧が上昇しすぎ、逆洗を行っても回復しにくくなる。【００１６】
この逆洗により生じた逆洗排水は、逆洗排水タンク７に排出される。この逆洗排水中には、膜面から剥離された活性汚泥及び膜面閉塞物質が含まれている。従来はこの逆洗排水をそのまま生物反応槽１に戻していたが、本発明ではオゾン供給装置８から逆洗排水中にオゾンを供給し、オゾン処理を行う。【００１７】
オゾンは強い酸化力を有する気体であり、有機物を破壊・分解する作用を持つ。このため逆洗排水中の膜面閉塞物質を微細化し、分離膜２の膜孔径よりも小さい微粒子とすることができる。この目的のためのオゾン処理には、殺菌や汚泥減量を目的とするオゾン処理に比較して少量のオゾンを供給すればよく、ランニングコストは安価である。具体的にはオゾンの供給量は逆洗排水量あたり20〜100ｍｇＯ３／Ｌ程度とすることが好ましい。オゾンの供給量がこの範囲よりも少ないと有機物を破壊・分解する作用が不足して本発明の効果を十分に得ることができず、オゾンの供給量が過剰となるとオゾン製造の電力コストが無駄になるばかりでなく、余剰のオゾンの分解処理が必要となってコスト高となる。なお、この実施形態では逆洗排水タンク７に直接オゾンを供給したが、別にオゾン処理手段を設けてもよいことはいうまでもない。【００１８】
オゾン処理された逆洗排水は、返送用ポンプ９によって生物反応槽１に返送される。オゾン処理によって膜孔径近傍の膜面閉塞物質は、膜孔径よりも小さい微粒子となったり、表面改質により活性汚泥フロックに取り込まれやすい物質となっているので、この返送によって生物反応槽１内の膜孔径近傍の粒子からなる膜面閉塞物質量が増加することはない。従って本発明によれば分離膜２の膜ろ過性能は急速に低下することがなく、長期間にわたって安定したろ過が可能である。【００１９】
しかも本発明によれば、逆洗排水を系外に排出することなく生物反応槽１に返送するので、生物反応槽１のＭＬＳＳ濃度が低下せず、生物反応槽１の生物活性を安定に維持することができる。本発明によれば生物反応槽の槽内水のＭＬＳＳを５０００〜２００００ｍｇ/Ｌに維持することができる。さらに本発明によれば逆洗排水を系外に排出することなく生物反応槽１に返送するので、逆洗排水を処理するために別の処理装置を設ける必要もない。以下に本発明の実施例を示す。
【実施例１】
【００２０】
図１に示した処理装置を用いて、下水の活性汚泥処理を行った。生物反応槽のＭＬＳＳ濃度は１０,０００ｍｇ／Ｌとした。分離膜は出願人会社製のモノリス型セラミック膜であり、膜孔径は０.１μmである。生物反応槽の槽内水を循環させてクロスフローろ過を行い、膜ろ過水を処理水として取り出した。【００２１】
分離膜は１時間ごとにろ過運転を停止して逆洗を行った。膜面閉塞物質を含む逆洗排水を逆洗排水タンクに集め、オゾンを吹き込んでオゾン処理を行った。オゾン供給量は逆洗排水量あたり１００ｍｇＯ３／Ｌである。オゾン処理された逆洗排水は全量を生物反応槽に返送した。【００２２】
オゾン処理を行わない場合（従来例）とオゾン処理を行った場合（実施例）とを比較すると、処理水の性状はともに同一であるが、従来例では分離膜の膜ろ過流束が２.０ｍ/日であったのに対し、実施例では２.４ｍ/日であり、オゾン処理によって膜ろ過性能が大幅に改善されたことを確認できた。また、生物反応槽のＭＬＳＳ濃度は１００００ｍｇ／Ｌのままで、減少しなかった。
【実施例２】
【００２３】
次に逆洗排水へのオゾン供給量を実施例１の１/５にまで減少させて、分離膜の膜ろ過流束に与える影響を調べた。オゾン供給量は逆洗排水量あたり２０ｍｇＯ３／Ｌである。オゾン処理された逆洗排水は全量を生物反応槽に返送した。従来例では分離膜の膜ろ過流束が２.０ｍ/日であったのに対し、実施例では２.４ｍ/日であり、オゾン処理によって膜ろ過性能が大幅に改善されたことを確認できた。上記のように、微量のオゾンによっても膜ろ過性能の改善を図れることを確認した。
【図１】
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【国際調査報告】
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