(57)【要約】  【課題】  有機性廃水を活性汚泥にて浄化処理する装置において、活性汚泥への酸素供給を効率的に行ない、該活性汚泥による有機性廃水の生物処理効率を改善することを一の課題とする。  【解決手段】  有機性廃水を生物学的に処理する生物処理槽と、該生物処理槽から引き抜かれた汚泥含有液を加圧する加圧装置と、該加圧装置により加圧された汚泥含有液の流速を上げる循環装置と、循環装置を経た汚泥含有液を膜ろ過し、分離膜を透過した透過液たる処理水と透過しなかった濃縮液たる汚泥含有液とに分離する膜分離装置と、該濃縮液たる汚泥含有液の一部を前記循環装置へ循環させる循環経路と、前記生物処理槽から引き抜かれた汚泥含有液又は濃縮液たる汚泥含有液に酸素を供給する酸素供給装置とを備え、該酸素供給装置により供給された酸素が汚泥含有液とともに前記循環装置、前記膜分離装置および前記循環経路を通って循環するように構成されたことを特徴とする有機性廃水の生物処理装置による。【選択図】          図１
2006247606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水（Ａ）を生物学的に処理する生物処理槽（１）と、該生物処理槽（１）から引き抜かれた汚泥含有液を加圧する加圧装置（３）と、該加圧装置（３）により加圧された汚泥含有液の流速を上げる循環装置（４）と、該循環装置（４）を経た汚泥含有液を膜ろ過し、分離膜を透過した透過液（Ｃ）たる処理水と透過しなかった濃縮液（Ｂ）たる汚泥含有液とに分離する膜分離装置（２）と、該濃縮液（Ｂ）たる汚泥含有液の一部を前記循環装置（４）へ循環させる循環経路（７）と、前記生物処理槽（１）から引き抜かれた汚泥含有液又は濃縮液たる汚泥含有液に酸素（Ｄ）を供給する酸素供給装置（９）とを備え、該酸素供給装置（９）により供給された酸素が汚泥含有液とともに前記循環装置（４）、前記膜分離装置（２）および前記循環経路（７）を通って循環するように構成されたことを特徴とする有機性廃水の生物処理装置。
【請求項２】
前記加圧装置（３）による加圧力（ゲージ圧）が、０．０５〜１．０ＭＰａであることを特徴とする請求項１記載の有機性廃水の生物処理装置。
【請求項３】
生物処理槽（１）へ返送される汚泥含有液の流量に対し、前記循環装置（４）へ循環される汚泥含有液の流量が、２〜１００倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性廃水の生物処理装置。
【請求項４】
有機性廃水（Ａ）を生物処理槽（１）にて生物学的に処理し、該生物処理槽（１）から引き抜かれた汚泥含有液を加圧装置（３）にて加圧し、該加圧装置（３）により加圧された汚泥含有液を循環装置（４）によって加速し、該循環装置（４）を経た汚泥含有液を膜分離装置（２）によって膜ろ過し、且つ分離膜を透過した透過液（Ｃ）たる処理水と透過しなかった濃縮液（Ｂ）たる汚泥含有液とに分離し、該濃縮液（Ｂ）たる汚泥含有液の一部を循環経路（７）を介して前記循環装置（４）へ循環させ、前記生物処理槽（１）から引き抜かれた汚泥含有液又は濃縮液たる汚泥含有液に酸素供給装置（９）より酸素（Ｄ）を供給し、該酸素供給装置（９）により供給された酸素および汚泥含有液を前記循環装置（４）、前記膜分離装置（２）および前記循環経路（７）を通って循環させることを特徴とする有機性廃水の生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性廃水の生物処理装置および生物処理方法に係り、特に、該生物処理における活性汚泥への酸素（空気を含む）の供給手段の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
生活廃水や工場廃水等の有機性廃水を処理する装置として、活性汚泥を用いた生物処理装置が知られている。該有機性廃水の生物処理装置は、一般に、活性汚泥を収容した曝気槽と、活性汚泥を沈降させて処理水と濃縮液とに分離する沈殿槽とを備えてなり、該沈殿槽にて分離された汚泥の濃縮液を前記曝気槽に返送するように構成される。そして、前記曝気槽では、水槽の底に散気管を設け、ブロワから散気管へ供給した空気を液中へ曝気させることによって活性汚泥に酸素を供給するように構成される。
【０００３】
然るに、前記曝気槽においては、単に空気を曝気するだけでは酸素の溶解効率が悪く、活性汚泥への酸素供給が不十分になるため、例えば、散気管の散気孔の口径を小さくして微細な気泡を発生させる等の方法により、酸素の溶解効率を改善する必要がある。
しかし、散気管の散気孔の口径を小さくすると、該散気管を介して空気を供給するための負荷が増加し、運転コストが増大するという問題が生じる。
【０００４】
ところで、近年では、限外ろ過膜や精密ろ過膜等の膜エレメントを備えた膜分離装置が設けられた有機性廃水の生物処理装置も提案されている（特許文献１）。即ち、該有機性廃水の生物処理装置は、図２に示す如く、曝気槽５１と加圧装置５２と膜分離装置５３とを備え、曝気槽５１から引き抜かれた汚泥含有液が加圧装置５２によって加圧されて膜分離装置５３に導入され、該膜分離装置５３に於いて、膜を透過する透過液たる処理水と濃縮液たる汚泥含有液とに分離され、処理水が系外へ排出されるとともに、濃縮液は曝気槽５１へ返送供給されるように構成される。
【０００５】
このような膜分離装置を用いた有機性廃水の生物処理装置によれば、従来の沈殿槽を用いた有機性廃水の生物処理装置に比べて設置面積が大幅に削減されるという利点がある。しかし、このような有機性廃水の生物処理装置においても、活性汚泥に酸素を供給する必要があるため、従来と同じく散気装置を備えた曝気槽が用いられており、依然として曝気に要する運転コストが高いという問題を有している。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−２８５４９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、有機性廃水を活性汚泥にて浄化処理する装置において、活性汚泥への酸素供給を効率的に行ない、該活性汚泥による有機性廃水の生物処理効率を改善することを一の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機性廃水の生物処理装置は、有機性廃水を生物学的に処理する生物処理槽と、該生物処理槽から引き抜かれた汚泥含有液を加圧する加圧装置と、該加圧装置により加圧された汚泥含有液の流速を上げる循環装置と、循環装置を経た汚泥含有液を膜ろ過し、分離膜を透過した透過液たる処理水と透過しなかった濃縮液たる汚泥含有液とに分離する膜分離装置と、該濃縮液たる汚泥含有液の一部を前記循環装置へ循環させる循環経路と、前記生物処理槽から引き抜かれた汚泥含有液又は濃縮液たる汚泥含有液に酸素を供給する酸素供給装置とを備え、該酸素供給装置により供給された酸素が汚泥含有液とともに前記循環装置、前記膜分離装置および前記循環経路を通って循環するように構成されたことを特徴とする。
【０００９】
斯かる構成の有機性廃水の生物処理装置によれば、供給された酸素が加圧装置によって汚泥含有液とともに加圧され、該汚泥含有液が膜分離装置などを通過する間に該汚泥含有液中へ酸素が溶解されることとなる。さらに、本発明に係る有機性廃水の生物処理装置では、膜分離装置により分離された濃縮液（非透過液）たる汚泥含有液の一部を循環装置へと循環させる循環経路が備えられ、供給された酸素が濃縮液をも含めた汚泥含有液とともに循環装置、膜分離装置および循環経路を通って循環するように構成されているため、加圧下における酸素と前記汚泥含有液との接触時間が長く保たれ、汚泥含有液中への酸素の溶解量がさらに増加することとなる。
従って、上述のようにして酸素が十分に溶解され、濃縮された汚泥含有液が生物処理槽へ返送されることとなり、該生物処理槽においては曝気装置を省略又は小型化することができる。また、汚泥含有液へ供給する酸素量も少なくて済み、酸素供給装置を小型化および省力化することができる。
【００１０】
さらに、従来の曝気方法を採用した場合には、膜分離装置内において分離膜に付着した活性汚泥への酸素供給が不十分となり、該活性汚泥の働きが低下したり、或いはこれらが死滅して処理能力が低下する虞があったが、本発明によれば、該膜分離装置内にも十分な量の酸素が供給されるため、このような問題を解消することができる。
【００１１】
本発明においては、好ましくは前記加圧装置による加圧力（ゲージ圧）が、０．０５〜１．０ＭＰａであるように構成される。このような圧力で加圧することにより、供給された空気がより一層汚泥含有液に溶解されやすくなり、生物処理槽に返送される濃縮された汚泥返送液中に高濃度の酸素が溶解されることとなり、活性汚泥による有機物の分解効率を高めることができる。
【００１２】
また、好ましくは、生物処理槽へ返送される濃縮された汚泥含有液の流量に対し、前記循環装置へ循環される濃縮された汚泥含有液の流量が、２〜１００倍となるように構成される。このような流量比率で汚泥含有液を循環させることにより酸素と汚泥含有液との接触時間をより一層長くし、少ない酸素供給で効率良く汚泥含有液に酸素を溶解させ得るので、酸素供給装置をさらに小型化できるとともに、活性汚泥による有機物の分解効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明に係る有機性廃水の生物処理装置によれば、活性汚泥への酸素供給を効率的に行なうことができ、該活性汚泥による有機性廃水の処理効率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る生物処理装置の一実施形態を示した概略フロー図である。図１に示すように、本実施形態の生物処理装置１０は、有機性廃水Ａを活性汚泥により浄化処理する生物処理槽１と、該生物処理槽１から供給された汚泥含有液を分離膜によりろ過し、分離膜を透過した透過液Ｃたる処理水と濃縮液Ｂたる汚泥含有液とに分離する膜分離装置２とを備え、濃縮液Ｂたる汚泥含有液の一部が生物処理槽１へ返送されるとともに、残りの汚泥含有液は循環液として膜分離装置２へ再び供給されるように構成されている。
【００１５】
前記生物処理槽１と前記膜分離装置２とは、汚泥含有液を生物処理槽１から膜分離装置２へと供給する供給管路５と、濃縮液Ｂたる汚泥含有液を膜分離装置２から生物処理槽１へ返送する返送経路６によって接続されている。また、該供給経路５と該返送経路６とは、濃縮液Ｂたる汚泥含有液を、返送経路６から供給経路５へと循環させる循環経路７によって接続されている。
【００１６】
さらに、前記供給経路５には、循環経路７との接続点８よりも上流側（即ち、生物処理槽１側）に加圧ポンプ３が設けられ、循環経路７との接続点８よりも下流側（即ち、膜分離装置２側）に循環ポンプ４が設けられている。そして、該供給経路５には、生物処理槽１と加圧ポンプ３との間に、酸素供給装置としてのブロワ９を介して、酸素を含有する空気Ｄが供給されるように構成されている。
【００１７】
膜分離装置２は、汚泥含有液を分離膜によって透過液たる処理水と透過しなかった濃縮液たる汚泥含有液とに分離し得るものであれば特に限定されず、種々のものを使用することができ、例えば、分離膜として、限外ろ過膜、精密ろ過膜、逆浸透膜等を備えたものを使用することができる。
【００１８】
加圧ポンプ３は、汚泥含有液を０．０５〜１．０ＭＰａに加圧するものが好ましく、０．０５〜０．５ＭＰａに加圧し得るものがより好ましい。加圧力が０．０５ＭＰａ未満であれば、汚泥含有液中への酸素の溶解度が不十分となる虞があり、また、加圧力が１．０ＭＰａを超えると膜分離において不具合を生じる虞がある。また、加圧力が０．０５〜０．５ＭＰａであれば、供給された空気（即ち、酸素）が十分に汚泥含有液に溶解されるとともに、限外ろ過膜を備えた膜分離装置による汚泥含有液の分離操作を安定して行なうことが可能となる。
【００１９】
また、循環ポンプ４は、生物処理槽１から抜き出された汚泥含有液と、循環経路７により循環される循環流たる汚泥含有液（濃縮された汚泥含有液）とを高流速で膜分離装置２へ供給するものであれば特に限定されるものではなく、例えば、インラインポンプ等を使用できる。
【００２０】
また、前記循環経路７によって循環される循環液たる汚泥含水液の流量は、前記生物処理槽１へ返送される返送液たる汚泥含有液の流量に対し、２〜１００倍となるように構成することが好ましく、５〜５０倍となるように構成することがより好ましい。循環液の流量が返送液の流量に対して２倍未満であれば、供給した空気（即ち、酸素）が十分に汚泥含水液中へ溶解されることなく生物処理槽１へと返送されてしまい、活性汚泥への酸素供給が不十分となる虞がある。また、循環液の流量が返送液の流量に対して１００倍を超えると、膜分離装置の容量が大きくなり過ぎ、不経済となる。さらに、循環液の流量が返送液の流量に対して５〜５０倍であれば、空気（即ち、酸素）が十分に汚泥含水液中へ溶解され、活性汚泥への酸素供給が十分となり、しかもポンプの動力もあまり大きくならずに経済的であるという効果がある。
【００２１】
斯かる構成の生物処理装置１０によれば、ブロワ９より送られた空気Ｄは、加圧ポンプ３の上流側において生物処理槽１から抜き出された汚泥含有液中に供給され、該汚泥含有液とともに加圧ポンプ３へと送られる。汚泥含有液および空気は、加圧ポンプ３で加圧された後、循環経路７との接続点８において循環液としての汚泥含有液と合流された後、循環ポンプ４へと送られる。さらに、該循環ポンプ４によって流速を上げられた汚泥含有液は、膜分離装置２へと供給され、透過液Ｃたる処理水と濃縮液Ｂたる汚泥含有液とに分離される。そして、上述の如く、該濃縮液たる汚泥含有液の一部は返送液として生物処理槽１へ返送され、残りの濃縮液たる汚泥含有液は循環液として再び循環ポンプ４へと循環される。
【００２２】
本実施形態の生物処理装置１０によれば、供給経路５において汚泥含有液中へ供給された空気が加圧ポンプ３によって汚泥含有液とともに加圧され、しかも、該加圧ポンプ３と循環ポンプ４を通ることにより微細化されることとなる。そして、このような微細な空気（気泡）を含む汚泥含有液が、膜分離装置２や返送経路６を通過し、さらには循環経路７を介して再び循環ポンプ４や膜分離装置２を通過するように循環されることとなるため、気泡の微細化が繰り返し行なわれるとともに、汚泥含有液と微細気泡となった空気とが加圧下において長時間接触され、該汚泥含有液中へ極めて多くの酸素が溶解されることとなる。
【００２３】
従って、返送液として生物処理槽へ返送される濃縮された汚泥含有液中には、極めて高い濃度の溶存酸素が含まれることとなり、該生物処理槽１内に浮遊する活性汚泥にも十分な酸素を供給することができ、ひいては曝気装置を省略又は小型化することができる。
【００２４】
しかも、本実施形態の生物処理装置１０によれば、上述のように、酸素が効率的に汚泥含有液中へと溶解されるため、汚泥含有液へ供給する酸素量（即ち、空気量）も少なくて済み、ブロワ９を小型化および省力化することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態の生物処理装置１０によれば、微細な気泡となった空気を含む汚泥含有液が、前記膜分離装置をも循環するため、膜分離装置内において分離膜等に付着した活性汚泥にも十分な量の酸素が供給されることなり、該活性汚泥の活性の低下や死滅を低減することができる。
【００２６】
尚、前記実施形態においては、加圧ポンプ３の上流側において空気を供給するように構成し、該加圧ポンプ３でも気泡の微細化を図るものとしたが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明においては、循環経路を介して循環装置および膜分離装置を循環する汚泥含有液に空気が共有されるように構成されていればよく、例えば、加圧装置と循環装置との間において空気を供給するように構成してもよい。
【００２７】
また、前記実施形態では、酸素として空気を供給するように構成したが、酸素を含む気体であれば特に限定されず、酸素濃度の高い気体を供給してもよい。      
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本発明に係る生物処理装置の一実施形態を示す概略フロー図である。
【図２】図２は、従来の生物処理装置を示す概略フロー図である。
【符号の説明】
【００２９】
Ａ・・・有機性廃水、Ｂ・・・濃縮液、Ｃ・・・透過液、Ｄ・・・空気（酸素）、１・・・生物処理槽、２・・・膜分離装置、３・・・加圧ポンプ、４・・・循環ポンプ、５・・・供給経路、６・・・返送経路、７・・・循環経路、９・・・ブロワ、１０・・・生物処理装置
【図１】
2006247606.tif 000003
【図２】
2006247606.tif 000004