(57)【要約】【課題】生物処理槽の外部循環水を膜ろ過するろ過膜の水逆洗あるいは薬液洗浄を、短時間で効率よく行うことができる方法を提供する。【解決手段】第１の発明は、生物処理槽１から引き出された外部循環水を膜ろ過する膜ろ過装置２の膜差圧が上昇した際、膜の二次側から一次側に向かって洗浄水を流しながら、膜の一次側の液を気体により流動化させ、膜面の付着物を剥離・除去する。第２の発明は、膜の二次側から一次側に向かって薬液を流して膜面を薬液に浸漬したうえ、膜の一次側の液を気体により流動化させ、膜面の付着物を溶解・除去する。【選択図】    図１
2006263584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理槽から引き出された外部循環水を膜ろ過する膜ろ過装置の洗浄方法であって、膜の二次側から一次側に向かって洗浄水を流しながら、膜の一次側の液を気体により流動化させ、膜面の付着物を剥離・除去することを特徴とする膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項２】
生物処理槽から引き出された外部循環水を膜ろ過する膜ろ過装置の洗浄方法であって、膜の二次側から一次側に向かって薬液を流して膜面を薬液に浸漬したうえ、膜の一次側の液を気体により流動化させ、膜面の付着物を溶解・除去することを特徴とする膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項３】
気体として、空気、オゾン、窒素ガスの何れかを用いることを特徴とする請求項１または２記載の膜ろ過装置の洗浄方法。
【請求項４】
気体の噴出を、間欠的または連続的に行うことを特徴とする請求項１または２記載の膜ろ過装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物処理槽から外部に引き出された循環水を膜ろ過する膜ろ過装置の洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水、下水返流水、工場排水、ゴミ浸出水、屎尿、農業廃水、畜産排水、養殖排水などの排水処理には、従来から生物処理が広く採用されている。代表的な生物処理としては活性汚泥法があり、その他にも硝化液循環法、ＡＯ法、Ａ２Ｏ法、硝化＋内生脱窒法などの多くの生物処理法が実施されている。
【０００３】
一般に、生物処理槽で処理された処理水は最終沈殿池に導かれて固液を沈降分離し、固形分を汚泥として排出する一方、上澄水を放流している（特許文献１の図３）が、重力沈降を行わせるために最終沈殿池に広いスペースと長時間を必要とする。このため最終沈殿池に代えて膜ろ過装置を使用することにより、スペースの削減を図るとともに、処理時間の短縮を図る傾向にある。
【０００４】
この膜ろ過装置には、特許文献２に示されるように生物処理槽の内部に設置される浸漬型のものと、生物処理槽の外部に設置されるものとがある。浸漬型の場合には槽内水を直接ろ過し、外部設置型の場合には生物処理槽から引き出された外部循環水をクロスフローろ過している。これらの膜は汚泥による閉塞を避けるために洗浄する必要があり、浸漬型の膜については特許文献２に示されるように浮遊固体を気泡によって膜面に接触させ、常時洗浄を行う方法が知られている。一方、外部設置型の膜については、通常のろ過膜と同様に定期的な洗浄を行うのが普通である。
【０００５】
このような外部設置型の膜の洗浄には、水逆洗あるいは薬液洗浄が行われる。しかし生物処理槽から引き出された水の水質によっては、単に膜の二次側から洗浄水を流す水逆洗を行っても、一次側の膜面に付着した付着物を完全に剥離することができないことがある。
【０００６】
また薬液による洗浄は、薬液を含む洗浄水を膜の二次側から流し込んで膜全体を薬液に浸漬された状態としたうえ、一定時間放置して膜面の堆積物を溶解させる方法で行われる。膜面の堆積物を溶かすために膜面で急速に消費された薬液は、膜の一次側あるいは二次側からの濃度勾配による拡散によって補充される。このため、消費された薬液の補充を迅速に行うことはできず、長い洗浄時間を要したり、濃度の高い薬液が必要となったりするという問題がある。
【特許文献１】特許第３３９４８３９号公報
【特許文献２】特開平９−１３６０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、生物処理槽の外部循環水を膜ろ過するろ過膜の水逆洗あるいは薬液洗浄を、短時間で効率よく行うことができる方法を提供することを目的としてなされたものである。
【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第１の発明は、生物処理槽から引き出された外部循環水を膜ろ過する膜ろ過装置の洗浄方法であって、膜の二次側から一次側に向かって洗浄水を流しながら、膜の一次側の液を気体により流動化させ、膜面の付着物を剥離・除去することを特徴とすることを特徴とするものである。
【０００９】
また第２の発明は、生物処理槽から引き出された外部循環水を膜ろ過する膜ろ過装置の洗浄方法であって、膜の二次側から一次側に向かって薬液を流して膜面を薬液に浸漬したうえ、膜の一次側の液を気体により流動化させ、膜面の付着物を溶解・除去することを特徴とするものである。なお何れの発明においても一次側の液を流動させるための気体として、空気、オゾン、窒素ガスの何れかを用いることができる。また気体の噴出を、間欠的または連続的に行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
第１の発明によれば、膜の二次側から一次側に向かって洗浄水を流しながら、気体により膜の一次側の液を流動化させるので、膜の一次側の表面に付着している付着物は洗浄水による剥離効果とともに、液の流動による撹拌効果を受けることとなる。このため膜面の洗浄を従来よりも短時間で効果的に行うことができる。
【００１１】
また第２の発明によれば、膜の一次側の液を気体により流動化させることによって膜面付近の薬液の濃度勾配層が薄くなり、薬液の拡散速度が著しく速くなるので、膜面で消費された薬液が一次側の液中から速やかに補充される。このため、従来法よりも膜面洗浄効果が高くなり、薬液浸漬時間を短縮でき、また薬液濃度を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は第１の発明の実施形態を示すもので、１は生物処理槽、２は生物処理槽１から引き出された外部循環水を膜ろ過する膜ろ過装置である。生物処理槽１は、活性汚泥法、硝化液循環法、ＡＯ法、Ａ２Ｏ法、硝化＋内生脱窒法等に用いられる各種の処理槽とすることができる。
【００１３】
膜ろ過装置２としては、各種の材質、形状のものが使用できる。すなわち、膜の材質としては高分子膜であってもセラミック膜であってもよく、膜の形状としてはモノリス膜、チューブラー膜、ハニカム膜などの各種の形状を採用することができる。膜の種類としてはＭＦ膜かＵＦ膜が好ましい。ろ過方式は外圧式であっても内圧式であってもよいが、一次側のチャンネル形状は丸または四角形以上の多角形とし、気体による洗浄効果が膜面全体に均等に及ぶようにしておくことが好ましい。
【００１４】
生物処理槽１から引き出された槽内水（外部循環水）はろ過ポンプ３によって膜ろ過装置２に打込まれ、クロスフロー方式による膜ろ過が行われる。膜ろ過装置２の膜ろ過水は処理水槽４に入り、必要な処理を施した上で放流される。一方、膜ろ過装置２を通過した槽内水は管路５により生物処理槽１に戻される。このようにして膜ろ過を継続すると次第に膜面に付着物が生じて膜差圧が上昇してくるため、本発明による洗浄が行われる。
【００１５】
先ずろ過ポンプ３を停止したうえ、従来通り処理水槽４内の処理水を洗浄水として逆洗ポンプ６によって膜ろ過装置２の二次側に打込む。またこれと同時に、気体供給手段７によって膜ろ過装置２の一次側に気体を供給し、一次側の液を流動化させる。気体としては、空気、オゾン、窒素ガスの何れかを用いることが好ましく、オゾンを用いれば付着物中の有機物を分解する効果が得られる。気体の噴出は連続的に行っても、パルス的に行ってもよい。また多数の膜ろ過装置２に対して気体の供給を順番に行ってもよい。なお、逆洗ポンプ６の代わりに、処理水を用いた薬液を加圧水槽に貯め、圧力薬液として分離膜２の二次側に打込んでもよい。
【００１６】
この結果、膜面の付着物は二次側から膜内部を通過し、一次側に吹出す逆洗水により膜面から剥離する力を受けるのみならず、流動化した一次側の液による撹拌効果を受け、一次側の液を静止させていた従来法よりも剥離し易くなる。このため膜面の洗浄を従来よりも短時間で効果的に行うことができる。
【００１７】
図２は第１の発明の実施形態を示すもので、図１と同様、１は生物処理槽、２は生物処理槽１から引き出された外部循環水を膜ろ過する膜ろ過装置、３はろ過ポンプ、４は処理水槽、５は管路である。この実施形態では薬液槽７が設けられ、処理水槽４からの処理水に薬品が添加され、薬液が製造される。薬液としては、次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素、クエン酸、シュウ酸、塩酸、硫酸などが代表的なものであるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００１８】
膜の洗浄に際してはろ過ポンプ３を停止させたうえ、二次側から薬液を薬液注入ポンプ８により膜ろ過装置２に打込み、一次側に通過させて膜面を薬液に浸漬する。この状態を図３に示す。膜面の付着物と反応することにより薬液は消費されるため、薬液濃度は膜面では低下しているが、その両側に濃度勾配層が形成される。すなわち、膜内部に濃度勾配層が形成されるとともに、一次側の液中にも濃度勾配層が形成される。薬液はこれらの濃度勾配層を介して拡散によって膜面に到達するため、このままの状態では従来と同様に洗浄に時間を要することとなる。
【００１９】
しかし本発明では、気体供給手段７によって膜ろ過装置２の一次側の液中に気体を供給し、膜の一次側の液を気体により流動化させる。すると、図４に示すように膜面付近の一次側の液中の濃度勾配層が薄くなり、拡散速度が著しく上昇するため、付着物と反応して消費された薬液は速やかに一次側の液中から補充され、付着物を溶解・除去する速度が上昇する。この結果、薬液浸漬時間を従来よりも大幅に短縮でき、また薬液濃度を低減することができる。
【実施例】
【００２０】
下水の活性汚泥処理槽から引き出された外部循環水をセラミック膜により膜ろ過する実験を行った。使用したろ過膜は出願人会社製のモノリス膜であり、その膜孔径は０.１μｍであり、一次側の流路径は４ｍｍである。外部循環水のＭＬＳＳは５０００ｍｇ/Ｌであり、その膜差圧が５０ｋＰａに達したときに、次の４種類の方法で洗浄を行った。
【００２１】
第１は従来の水逆洗法であり、膜面積１ｍ２当り１．５Ｌの逆洗水を５００ｋＰａの圧力で二次側から一次側に通水した。
第２は本願第１の発明の方法であり、第１の方法による逆洗を行う際に、０．０５ｍ／ｓの空気を一次側の液中に吹き込んだ。洗浄時間は２分間である。
【００２２】
第３は従来の薬液洗浄法であり、濃度が１００ｍｇ／Ｌの次亜塩素酸水を膜の二次側から流して膜全体を次亜塩素酸水に５分間浸漬させたのち、膜面積１ｍ２当り１．５Ｌの逆洗水を５００ｋＰａの圧力で二次側から一次側に通水した。
第４は本願第２の発明の方法であり、濃度が１００ｍｇ／Ｌの次亜塩素酸水を膜の二次側から流して膜全体を次亜塩素酸水に５分間浸漬させたのち、０．０５ｍ／ｓの空気を一次側の液中に吹き込みながら、膜面積１ｍ２当り１．５Ｌの逆洗水を５００ｋＰａの圧力で二次側から一次側に通水した。
【００２３】
上記の洗浄結果を、表１に示す。本発明方法によれば、洗浄時間を同一とした場合、従来法に比較して優れた洗浄効果を得ることができる。従って、同一の洗浄効果を得るに必要な洗浄時間を大幅に短縮できることとなる。
【００２４】
【表１】
2006263584.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の発明の実施形態を示す説明図である。
【図２】第２の発明の実施形態を示す説明図である。
【図３】薬液浸漬状態における薬液濃度勾配を示すグラフである。
【図４】一次側を流動化させた状態における薬液濃度勾配を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２６】
１  生物処理槽
２  膜ろ過装置
３  ろ過ポンプ
４  処理水槽
５  管路
６  逆洗ポンプ
７  気体供給手段
８  薬液槽
９  薬液注入ポンプ
【図１】
2006263584.tif 000004
【図２】
2006263584.tif 000005
【図３】
2006263584.tif 000006
【図４】
2006263584.tif 000007