(57)【要約】【課題】付着生物を剥離させることなく、かつ多量の酸素を供給することによって、高濃度の有機性排水を高負荷で処理することができる活性炭生物処理装置を提供する。【解決手段】反応槽３内に酸素透過膜モジュール２ａ〜２ｃが多段に設置され、ブロアＢからの酸素含有ガスが配管４，５，６を介して酸素透過膜モジュール２ａ〜２ｃに順次に流通され、配管１１から排出される。反応槽３内に活性炭等の生物担体の流動床Ｆが形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に生物担体の流動床が形成される、有機性排水の生物処理装置であって、
反応槽と、
該反応槽内の下部に原水を供給する原水供給手段と、
該反応槽内に設置された酸素透過膜モジュールと、
該酸素透過膜モジュールに酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、
該反応槽の上部から処理水を取り出す処理水取出手段と、
を備え、
酸素透過膜モジュールは、非多孔性の酸素透過膜を備えていることを特徴とする生物処理装置。
【請求項２】
前記酸素供給手段は、ブロアを備えており、該ブロアの圧力は前記反応槽の水深により生じる水圧よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の生物処理装置。
【請求項３】
前記生物担体は活性炭である請求項１又は２に記載の生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性排水を好気性生物処理する生物活性炭処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
好気性生物処理は安価であるため有機性廃水の処理法として多用されている。本方法では、被処理水への酸素の溶解が必要であり、通常は散気管による曝気が行われている。
【０００３】
散気管による曝気は溶解効率が５−２０％程度と低い。また、散気管の設置される水深にかかる水圧以上の圧力で曝気することが必要であり、高圧で多量の空気を送風するため、ブロアの電力費が問題であった。通常は、好気性生物処理における電力費の２／３以上が酸素溶解のために使用されている。
【０００４】
深層曝気槽は、装置の必要面積を小さくでき、さらに酸素の溶解効率が高いことから敷地面積が小さい工場や都市部の生物処理装置として多用されてきた。しかし、水深が５ｍ以上、例えば１０ｍ程度の生物処理用深層曝気槽は、最底部から曝気する場合、高圧ブロアが必要でブロアの効率が悪く、電力コストが高くなるという欠点がある。また、汎用の中圧ブロアを使って曝気槽の中間部から曝気し、旋回流によって槽全体を撹拌、混合する場合もある。しかし、この方法では全面曝気に比べて酸素の溶解効率が低く、より電力コストが高くなる。
【０００５】
メンブレンエアレーションバイオリアクター（ＭＡＢＲ）は、気泡の発生なしで酸素溶解できる。ＭＡＢＲでは、水深にかかる水圧よりも低い圧力の空気を通気すればよいため、ブロアの必要圧力が低く、また、酸素の溶解効率が高い。
【０００６】
一方、電子部品製造工程排水の生物活性炭処理装置では、活性炭流動床に貧栄養細菌を付着増殖させ、プリエアレーションによって酸素を供給して生物処理を行っていた。また、浄水分野、高度処理などでは、活性炭のほかにアンスラサイトや微細砂粒子を担体に使い、固定床でプリエアレーションした原水を対象に処理していることに加え、活性炭やアンスラサイト、微細砂などを直接曝気することによって酸素を供給する方法も採用されている。
【０００７】
しかし、プリエアレーションでは溶存酸素濃度に８〜８．５ｍｇ／Ｌという限界があるため、これ以上の酸素を必要とする高濃度の原水は処理できない。処理水を返送して原水を希釈し、循環量を増やすことによって多量の酸素を供給しようとする試みもあるが、多大なポンプ動力が必要であるにもかかわらず、大きな効果が得られないため、原水ＴＯＣ濃度１０ｍｇ／Ｌ程度以下のごく薄い廃液にしか適用できない。
【０００８】
また、生物担体を直接曝気する方式では多量の酸素を供給することができるものの、付着している生物が曝気による激しい撹乱によって剥離してしまい、十分な生物量が保持できないことから、処理が不安定になる、処理効率が低いという問題点があった。そのため、処理効率はプリエアレーションよりもはるかに低く、１０倍も大きな装置が必要とされていた。
【０００９】
特開昭６４−９００９３号には、生物活性炭装置において、曝気手段として多孔性の中空糸膜を用いることが開示されており、曝気量を大幅に低減できる旨が記載されている。しかし、この方法でも微細な気泡として槽内に酸素を溶解させるため、深層となるほどブロア圧力が大きくなり、また、溶解効率も大きく低下する。
【００１０】
特開平１１−３３３４８１号、特開平１１−３３３４８７号には、ガス透過膜を生物の担体として用いた生物処理装置とその後段に好気性濾過床を備えた装置が開示されているが、好気性濾過床においては散気用ブロアを用いて散気しており、散気コストは多大となる。
【００１１】
特許４９０７９９２号には、気体分離膜表面に生物膜を形成させて水処理を行うＭＡＢＲにおいて、非多孔性の気体分離膜を用いることが開示されているが、気体分離膜を固定担体として用いるものであり、低濃度排水の処理においては、通常の生物活性炭処理に比較して処理速度が遅いといった課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭６４−９００９３号公報
【特許文献２】特開平１１−３３３４８１号公報
【特許文献３】特開平１１−３３３４８７号公報
【特許文献４】特許４９０７９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、活性炭に付着した生物を剥離させることなく、かつ多量の酸素を供給することによって、高濃度の有機性排水を高負荷で処理することができる生物活性炭処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の生物活性炭処理装置は、内部に生物担体の流動床が形成される、有機性排水の生物処理装置であって、反応槽と、該反応槽内の下部に原水を供給する原水供給手段と、該反応槽内に設置された酸素透過膜モジュールと、該酸素透過膜モジュールに酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、該反応槽の上部から処理水を取り出す処理水取出手段と、を備え、酸素透過膜モジュールは、非多孔性の酸素透過膜を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本発明では、酸素透過膜は、供給された酸素含有ガス中の酸素を槽内に透過させると共に、槽内において気泡を発生させないものであることが好ましい。
【００１６】
本発明の一態様の生物活性炭処理装置では、前記酸素供給手段は、ブロアを備えており、該ブロアの圧力は前記反応槽の水深により生じる水圧よりも小さい。
【００１７】
本発明の一態様の生物活性炭処理装置では、前記生物担体は活性炭である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、活性炭等の生物担体の流動床に非多孔性の酸素透過膜（酸素溶解膜）を設置することで、供給酸素量が多くなるため、対象とする原水の有機性排水濃度に上限が無い。
【００１９】
また、生物担体を流動床で運転するため、激しい撹乱にさらされることがない。したがって、多量の生物を安定して維持できるため、負荷を高くとることができる。
【００２０】
また、本発明では酸素溶解膜を使用するため、プリエアレーション、直接曝気と比較すると、酸素の溶解動力が小さい。
【００２１】
これらのことから、本発明によると、低濃度から高濃度までの有機性排水を高負荷で、かつ安価に処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態に係る生物活性炭処理装置の構成図である。
【図２】実施の形態に係る生物活性炭処理装置の縦断面図である。
【図３】実施の形態に係る生物活性炭処理装置の縦断面図である。
【図４】実施の形態に係る生物活性炭処理装置の縦断面図である。
【図５】実施の形態に係る生物活性炭処理装置の縦断面図である。
【図６】（ａ）は酸素供給透過膜モジュールの側面図、（ｂ）は酸素供給透過膜モジュールの斜視図である。
【図７】中空糸膜モジュールの正面図である。
【図８】中空糸膜の配列を説明する斜視図である。
【図９】（ａ）は中空糸膜モジュールにおける中空糸膜の配列を示す正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図１０】中空糸膜モジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明についてさらに詳細に説明する。
【００２４】
本発明の生物活性炭処理装置は、下水、紙パルプ、化学、食品、自動車製造工程等の有機性排水を処理するのに好適な好気性生物処理装置であり、反応槽内に酸素透過膜モジュールを配置している。図１（ａ）は本発明の一例に係る生物活性炭処理装置１Ａを示す縦断面図，図１（ｂ）はそのノズルの斜視図である。この生物活性炭処理装置１Ａは、反応槽３内に上下多段に配置された複数個の酸素透過膜モジュール２を備えている。この実施の形態では、酸素透過膜モジュール２は３段に設置されているが、酸素透過膜モジュール２は２〜８段、特に２〜４段に設置されることが好ましい。
【００２５】
原水は、配管４及び複数のノズル５によって反応槽３の底部に供給され、活性炭の流動床Ｆを形成する。流動床Ｆを通り抜けた処理水は、トラフ６を越流し、流出口７から流出する。
【００２６】
酸素透過膜モジュール２は、非多孔質の酸素透過膜を備えており、膜を透過した酸素が反応槽３内の被処理水に溶解するので、反応槽３内において気泡が生じない。
【００２７】
図１では、ブロアＢからの空気等の酸素含有ガスは、配管８によって最下段の酸素透過膜モジュール２ｃの上部に供給され、酸素透過膜モジュール２ｃの下部から流出し、配管９を介して上から２段目の酸素透過膜モジュール２ｂの上部に供給され、酸素透過膜モジュール２ｂの下部から流出し、配管１０を介して最上段の酸素透過膜モジュール２ａの上部に供給される。酸素透過膜モジュール２ｂの下部から流出したガスは、配管１１を介して排出される。
【００２８】
酸素透過膜モジュール２は、活性炭流動床Ｆの上下方向の略全域にわたって存在することが好ましい。また、酸素透過膜モジュール２は、反応槽３の平面視において、反応槽３内の全域に、偏なく配置されていることが好ましい。
【００２９】
図１では、複数のノズル５から原水を反応槽３内の底部に流出させているが、図２のように、反応槽３内の底部にパンチングメタル等の透水板１２を配置し、該透水板１２の上側に粗い砂利等の大径粒子層１３と、その上側の細かい砂利等の小径粒子層１４とを形成してもよい。原水は、配管４からノズル１６によって透水板１２の下側の受入室１５に流出し、透水板１２、大径粒子層１３及び小径粒子層１４を通過し、反応槽３内に活性炭の流動床Ｆを形成する。なお、パンチングメタルなどの透水板はなくても良い。
【００３０】
酸素透過膜モジュール２への酸素含有ガスの流通形態の別例について図３〜５を参照して次に説明する。
【００３１】
図３の生物処理装置にあっては、ブロアＢからの酸素含有ガスは、配管８によって最下段の酸素透過膜モジュール２ｃの上部に供給され、その下部から流出し、下から２段目の酸素透過膜モジュール２ｂの下部に供給され、その上部から流出し、次いで最上段の酸素透過膜モジュール２ａの下部に供給され、その上部から配管１１を介して排出される。
【００３２】
図４の生物処理装置にあっては、ブロアＢからの酸素含有ガスは、配管８によって最下段の酸素透過膜モジュール２ｃの下部に供給され、その上部から流出し、下から２段目の酸素透過膜モジュール２ｂの下部に供給され、その上部から流出し、次いで最上段の酸素透過膜モジュール２ａの下部に供給され、その上部から配管１１を介して排出される。
【００３３】
図５の生物処理装置にあっては、酸素含有ガスは、各酸素透過膜モジュール２ａ〜２ｃに並列に流れる。即ち、ブロアＢからの酸素含有ガスは、配管８によって各酸素透過膜モジュール２ａ，２ｂ，２ｃの上部に供給され、各々の下部から流出し、配管１１を介して排出される。
【００３４】
なお、図１〜３のように、酸素含有ガスが最下段の酸素透過膜モジュール２ｃの上部に供給され、該酸素透過膜モジュール２ｃの下部から流出し、その後、上側の酸素透過膜モジュール２ｂ，２ａに順次流れるように構成した生物処理装置にあっては、酸素透過膜モジュール２ｃ内の凝縮水が抜け易い。
【００３５】
図４のように、酸素含有ガスが酸素透過膜モジュール２ａ〜２ｃ内を上向きに流れるように構成した場合、酸素透過膜モジュール内の凝縮水が蒸発し易いものとなる。特に、酸素含有ガスとして乾燥度の高いガスを流すことにより、凝縮水が蒸発し易くなる。
【００３６】
図１〜４のように、酸素含有ガスを最下段の酸素透過膜モジュール２ｃから順次に上段側の酸素透過膜モジュール２ｂ，２ａに流通させるようにした生物処理装置では、反応槽３内の被処理水の流れが上向流であるので、ＢＯＤ濃度の高い原水側の被処理水ほど多くの酸素が供給されるため、負荷に応じた酸素供給量とすることができる。
【００３７】
図５のように、各酸素透過膜モジュール２ａ〜２ｃに並列に酸素含有ガスを流通させる場合、酸素含有ガスの圧力損失が少なく、省エネルギーとなる。なお、図５において、下段側の酸素透過膜モジュールほど酸素含有ガス流通量を多くするようにすることにより、負荷に応じた酸素供給量とすることができる。
【００３８】
図１〜５のいずれにおいても、上段側の酸素透過膜モジュールほど、膜面積を小さくするか、又は膜の充填密度を低くするようにしてもよい。
【００３９】
なお、図３〜５においても、図２のように透水板１２、大径粒子層１３及び小径粒子層１４を有した底部構造としてもよい。
【００４０】
酸素透過膜モジュール２の酸素透過膜は、中空糸膜、平膜、スパイラル膜のいずれでもよいが、中空糸膜が好ましい。膜の材質は通常ＭＡＢＲに使用される、シリコン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリウレタン等が使用できるが、シリコンが好適である。強度が高い、ノンポーラスポリマーでポーラス中空糸をコーティングしたコンポジット膜を用いてもよい。
【００４１】
中空糸膜は、好ましくは内径０．０５〜４ｍｍ特に０．２〜１ｍｍ、厚み０．０１〜０．２ｍｍ特に０．０２〜０．１ｍｍである。内径がこれより小さいと通気圧力損失が大きく、大きいと表面積が小さくなって酸素の溶解速度が低下する。厚みが上記範囲より小さいと物理的な強度が小さくなり、破断しやすくなる。逆に、厚みが上記範囲よりも大きいと、酸素透過抵抗が大きくなって酸素溶解効率が低下する。
【００４２】
中空糸膜の長さは０．５〜３ｍ程度、特に１〜２ｍ程度が好ましい。中空糸膜が長すぎると、生物膜が多量に付着した場合、破断したり、団子状に固まって表面積が小さくなり、酸素溶解効率が低下する、圧力損失が大きくなる等の問題が起こる。中空糸膜が過度に短いと、コストが高くなる。平膜、スパイラル膜の長さも同様の理由で０．５〜１．５ｍが好ましい。
【００４３】
膜の必要面積は、処理に必要な酸素量を供給できる十分量である。たとえば、原水がＣＯＤｃｒ５０ｍｇ／Ｌ、滞留時間３０分の場合、シリコン製の１００μｍ厚の中空糸膜であれば流動している活性炭部分の容積１ｍ３あたり２４０ｍ２以上が必要である。
【００４４】
膜の面積は、槽容積当たり３００ｍ２以上、１０００ｍ２／ｍ３以下が好ましい。膜面積が大きいと、酸素供給量多くなり、高負荷が可能となるが、膜コストがアップする。単位容積当たりの膜面積が大きすぎると、膜が団子状態になり、効率が低下する。膜は流れ方向に設置することが好ましい。例えば、水深１０ｍの槽では、長さ２ｍの膜を上下に４段に設置することが好ましい。
【００４５】
酸素透過膜モジュールの構造の一例について図６〜１１を参照して次に説明する。
【００４６】
図６の酸素透過膜モジュール２０は酸素透過膜として中空糸膜１７を用いたものである。この実施の形態では、中空糸膜１７は上下方向に配列されており、各中空糸膜１７の上端は上部ヘッダー１８に連なり、下端は下部ヘッダー１９に連なっている。中空糸膜１７の内部は、それぞれ上部ヘッダー１８及び下部ヘッダー１９内に連通している。各ヘッダー１８，１９は中空管状であり、略水平方向に平行に複数本配列されている。なお、平膜やスパイラル膜を用いる場合にも、上下方向に配列される。
【００４７】
各ヘッダー１８の一端又は両端がマニホルド１８Ａに連結され、各ヘッダー１９の一端又は両端がマニホルド１９Ａに連結されていることが好ましい。酸素透過膜モジュール２０の上部に酸素含有ガスを供給し、酸素透過膜モジュール２０の下部から排出する場合は、酸素含有ガスは上部ヘッダー１８から中空糸膜１７を通って下部ヘッダー１９へ流れ、この間に酸素が中空糸膜１７を透過して反応槽３内の水に溶解する。逆に、酸素透過膜モジュール２０の下部に酸素含有ガスを供給し、上部から排出する場合は、下部ヘッダー１９に酸素含有ガスが供給され、中空糸膜１７を通って上部ヘッダー１８から排出される。
【００４８】
図７は、フレーム２２内に配置された酸素透過膜モジュール２０の一例を示す正面図である。このフレーム２２は、４隅にそれぞれ立設された４本の柱２２ａと、各柱２２ａの上端同士の間に架設された上梁２２ｂと、各柱２２ｂの下部同士の間に架設された下梁２２ｃと、各柱２２ａの下端面に取り付けられた底座プレート２２ｄとを有する。酸素透過膜モジュール２０のマニホルド１３，１４をフレーム２２に保持させることにより、酸素透過膜モジュール２０がフレーム２２内に設置される。
【００４９】
このフレーム２２を備えた酸素透過膜モジュール２０は、反応槽３内に上下多段に設置することが容易である。即ち、下側の酸素透過膜モジュール２０のフレーム２２の上に、上側の酸素透過膜モジュール２０の底座プレート２２ｄを載せるようにして上側の酸素透過膜モジュール２０を配置することができる。
【００５０】
本発明の一態様では、中空糸膜が上下方向に配列された中空糸膜モジュールを高さ１〜２ｍ程度の高さの低い膜モジュールとし、これを２段以上、好ましくは４段以上に積層する。
【００５１】
このように中空糸膜の長さを短くし、高さを低くした中空糸膜モジュールを多段に積層することにより、低い圧力で酸素を溶解させることができる。
【００５２】
中空糸膜に送風する酸素含有ガスの圧力は、中空糸膜の圧力損失よりわずかに高い程度、例えば５〜２０％程度高い圧力がコスト面から好適である。
【００５３】
中空糸膜に供給する圧力は水深と無関係に決めてよい。通常の散気装置は水深以上の圧力が必要であることから、本発明は反応槽の水深が深いほど有利である。
【００５４】
なお、上下方向のモジュールの配管接続によって、膜内の凝縮水や生物槽から膜内に溶解してくる炭酸ガスの影響が異なる。そのため、圧損、凝縮水、炭酸ガスを考慮した配管接続構造とすることが好ましい。
【００５５】
上記実施の形態では、図６，７のように、中空糸膜１７を上下方向とし、原水（被処理水）が中空糸膜１７に沿って上下方向に流れるものとしているが、少なくとも一部の酸素透過膜モジュールとして、図８のように水平なＸ方向の中空糸膜１７ｂと、上下方向（Ｚ方向）の中空糸膜１７ａとを有する酸素透過膜モジュールを用いてもよい。なお、図９のように、中空糸膜１７ａ、１７ｂを平織状に編組してもよい。
【００５６】
図１０は、かかるＸ，Ｚ方向の中空糸膜１７（１７ａ，１７ｂ）を備えた酸素透過膜モジュールの一例を示す斜視図である。この酸素透過膜モジュール３０は、Ｚ方向に延在する平行な１対のヘッダー３１，３１と、これと直交するＸ方向に延在する１対のヘッダー３２，３２と、中空糸膜１７とを有する。Ｘ方向の中空糸膜１７はヘッダー３１，３１間に架設され、Ｚ方向の中空糸膜１７はヘッダー３２，３２間に架設されている。
【００５７】
ヘッダー３１，３２の端部同士が連結されることにより、ヘッダー３１，３２は方形枠状となっている。この酸素透過膜モジュール３０の一態様では、ヘッダー３１，３２の両端内部にエンドプラグ等の閉塞部材（図示略）が設けられており、ヘッダー３１，３２内は遮断されている。酸素含有ガスは一方のヘッダー３１に供給され、中空糸膜１７を通り、他方のヘッダー３１に流入する。また、酸素含有ガスは一方のヘッダー３２に供給され、中空糸膜１７を通り、他方のヘッダー３２に流入する。
【００５８】
この酸素透過膜モジュール３０の別の一態様では、一方の一本のヘッダー３１と一方の一本のヘッダー３２とが連通している。また、他方の一本のヘッダー３１と他方の一本のヘッダー３２とが連通している。該一方のヘッダー３１，３２と、該他方のヘッダー３１，３２の連結部分の内部にはエンドプラグ等の閉塞部材（図示略）が設けられており、該一方のヘッダー３１，３２と、該他方のヘッダー３１，３２内は遮断されている。酸素含有ガスは該一方のヘッダー３１，３２に供給され、中空糸膜１７を通り、該他方のヘッダー３１，３２に流入する。
【００５９】
なお、これらの中空糸膜は、図６〜図１０では１本ずつとなっているが、数本〜１００本程度の束にしても良い。
【００６０】
なお、本発明では、反応槽内の下部に曝気装置を設置してもよい。
【００６１】
次に、本発明で用いる生物担体、酸素含有ガス、その他処理条件の好適例について説明する。
【００６２】
＜生物担体＞
生物担体としては、活性炭が好適である。
【００６３】
活性炭の充填量は反応槽の容積の４０〜６０％程度、特に５０％程度が好ましい。この充填量は、多いほうが生物量多く活性高いが、多すぎると流出するおそれがある。従って、充填量５０％程度で２０〜５０％程度活性炭相が膨張するＬＶで通水するのが良い。通水ＬＶは０．５ｍｍ活性炭で７〜１５ｍ／ｈｒ程度である。なお、活性炭以外のゲル状、多孔質材、非多孔質材等も同様の条件で使用できる。例えば、ポリビニルアルコールゲル、ポリアクリルアミドゲル、ポリウレタンフォーム、アルギン酸カルシウムゲル、ゼオライト、プラスチック等も用いることができる。ただし、担体として活性炭を用いると、活性炭の吸着作用と生物分解作用による相互作用により、広範囲な汚濁物質の除去を行うことが可能である。
【００６４】
活性炭の平均粒径は０．２〜３ｍｍ程度が好ましい。平均粒径が大きいと高ＬＶとすることが可能であり、循環量を増やせるため高負荷が可能となる。しかし、表面積が小さくなるため、生物量が少なくなる。平均粒径が小さいと、低ＬＶで流動できるため、ポンプ動力が安価となる。かつ、表面積が大きいため、付着生物量が増える。
【００６５】
最適粒径は廃水の濃度によって決定され、ＴＯＣ：５０ｍｇ／Ｌであれば０．２〜０．４ｍｍ程度、ＴＯＣ：１０ｍｇ／Ｌであれば０．６〜１．２ｍｍ程度が好ましい。
【００６６】
活性炭の展開率は、２０〜５０％程度が好ましい。展開率が２０％よりも低いと、目詰まり、短絡のおそれがある。展開率が５０％よりも高いと、流出のおそれがあると共に、ポンプ動力コストが高くなる。
【００６７】
通常の生物活性炭では、活性炭流動床の膨張率は１０〜２０％程度であるがこの場合、活性炭の流動状態が不均一で上下左右に流動する。結果として同時に設置した膜が活性炭によってこすられ、すり減って消耗することになる。これを防止するため、本発明では、活性炭は十分に流動させることが必要で、膨張率は２０％以上とするのが望ましい。このため、活性炭の粒径は通常の生物活性炭よりも小さいほうが好ましい。なお、活性炭は、やしがら炭、石炭、木炭等なんでも良い。形状は球状炭が好ましいが、通常の粒状炭や破砕炭でも良い。
【００６８】
＜酸素含有ガス＞
酸素含有ガスは空気、酸素富化空気、純酸素等、酸素を含む気体であればよい。通気する気体はフィルターを通過させて微細粒子を除去することが望ましい。
【００６９】
通気量は生物反応に必要な酸素量の等量から２倍程度が望ましい。これよりも少ないと酸素不足で処理水中にＢＯＤやアンモニアが残存し、多いと通気量が不必要に多くなることに加えて圧力損失が高くなるため、経済性が損なわれる。
【００７０】
通気圧力は所定の通気量で生ずる中空糸の圧力損失よりもわずかに高い程度が望ましい。
【００７１】
＜被処理水の流速＞
被処理水の流速はＬＶ１０ｍ／ｈｒ以上とし、処理水を循環せず、ワンパスで処理するのが好ましい。
【００７２】
ＬＶを高くすると、それに比例して酸素溶解速度が向上する。ＬＶ５０ｍ／ｈｒでは１０ｍ／ｈｒの２倍ほど酸素が溶解する。ＬＶが高い場合は、粒径が大きい活性炭を使い、展開率をあまり大きくしないようにするのが好ましい。生物量、酸素溶解速度から、最適ＬＶ範囲は１０〜３０ｍ／ｈｒ程度である。
【００７３】
＜滞留時間＞
槽負荷１〜２ｋｇ−ＴＯＣ／ｍ３／ｄａｙとなるように滞留時間を設定するのが好ましい。
【００７４】
＜ブロア＞
ブロアは、吐出風圧が水深からくる水圧以下のもので十分である。但し、配管等の圧損以上であることは必要である。通常、配管抵抗は１〜２ｋＰａ程度である。
【００７５】
５ｍの水深の場合、通常は０．５５ＭＰａ程度までの出力の汎用ブロアが用いられ、それ以上の水深では高圧ブロアが用いられてきている。
【００７６】
本発明では、５ｍ以上の水深であっても０．５ＭＰａ以下の圧力の汎用ブロアを用いることができ、０．１ＭＰａ以下の低圧ブロアを用いることが好ましい。
【００７７】
酸素含有ガスの供給圧は、中空糸膜の圧力損失より高く、水深圧力よりも低いこと、さらに膜が水圧でつぶれないこと、が条件となる。平膜、スパイラル膜は膜の圧損が水圧と比較すると無視できるため、極めて低い圧力、５ｋＰａ程度以上、水圧以下、望ましくは２０ｋＰａ以下である。
【００７８】
中空糸膜の場合、内径と長さによって圧力損失は変化する。通気する空気量は膜１ｍ２あたり２０ｍＬ〜１００ｍＬ／ｄａｙであるから、膜長さが２倍になると空気量は２倍になり、膜径が２倍になっても空気量は２倍にしかならない。したがって、膜の圧力損失は膜長さに正比例し、直径に反比例する。
【００７９】
圧力損失の値は、内径５０μｍ、長さ２ｍの中空糸で３〜２０ｋＰａ程度である。
【００８０】
本発明者の実験によると、通気圧力を１１〜１４０ｋＰａ、通気量を２４０〜４６０ｍＬ／ｍｉｎ変化させた結果、酸素溶解速度はほとんど変化しないことが認められた。
【００８１】
本発明では、酸素溶解効率が３０〜１００％特に４０〜６０％となるようにすることが好ましい。
【符号の説明】
【００８２】
１Ａ〜１Ｅ  生物処理装置
２，２０，３０  酸素透過膜モジュール
１７，１７ａ、１７ｂ  中空糸膜
１８，１９，３１，３２  ヘッダー
２２  フレーム
【図１】
2018089564.tif 000003
【図２】
2018089564.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年1月22日(2018.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に生物担体の流動床が形成される、有機性排水の生物処理装置であって、
反応槽と、
該反応槽内の下部に原水を供給する原水供給手段と、
該反応槽内に設置された酸素透過膜モジュールと、
該酸素透過膜モジュールに酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、
該反応槽の上部から処理水を取り出す処理水取出手段と、
を備え、
酸素透過膜モジュールは、非多孔性の酸素透過膜を備えていることを特徴とする生物処理装置。
【請求項２】
前記酸素透過膜モジュールからの排気は配管を介して槽外に排出されることを特徴とする請求項１に記載の生物処理装置。
【請求項３】
前記酸素含有ガス供給手段は、０．５ＭＰａ以下の圧力のブロアによって酸素含有ガスを供給するものである請求項１又は２に記載の生物処理装置。
【請求項４】
請求項１の有機性排水の生物処理装置によって有機性排水を処理する有機性排水の生物処理方法。
【請求項５】
請求項２の有機性排水の生物処理装置によって有機性排水を処理する有機性排水の生物処理方法。
【請求項６】
前記酸素含有ガス供給手段は、ブロアを備えており、該ブロアの圧力は前記酸素透過膜の圧力損失より高く、前記反応槽の水深により生じる水圧よりも小さい請求項４又は５の有機性排水の生物処理方法。