(57)【要約】【課題】膜分離式活性汚泥処理装置において、分離膜に付着、堆積した固形分を効率的に剥離させることができ、水中の溶存酸素を高く維持可能な技術の提供。【解決手段】被処理水を活性汚泥によって生物学的に好気処理する好気槽と、前記好気槽内に配設された膜分離手段と、前記膜分離手段の下方に配設された散気手段と、前記膜分離手段の上方であり、かつ、前記被処理水の液面より下方に位置し得るように配設された有孔ボードと、を備える膜分離式活性汚泥処理装置を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を活性汚泥によって生物学的に好気処理する好気槽と、
前記好気槽内に配設された膜分離手段と、
前記膜分離手段の下方に配設された散気手段と、
前記膜分離手段の上方であり、かつ、前記被処理水の液面より下方に位置し得るように配設された有孔ボードと、
を備える膜分離式活性汚泥処理装置。
【請求項２】
前記有孔ボードの開孔率が１０％〜５０％である、請求項１記載の膜分離式活性汚泥処理装置。
【請求項３】
前記有孔ボードの孔面積が０．５ｍｍ2〜１６００ｍｍ2である、請求項１又は２記載の膜分離式活性汚泥処理装置。
【請求項４】
前記散気手段から吐出される空気の容量が１００ｍＬ〜２０００ｍＬである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の膜分離式活性汚泥処理装置。
【請求項５】
前記膜分離手段、前記散気手段、及び前記有孔ボードを含んでなるモジュールである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の膜分離式活性汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離式活性汚泥処理装置に関する。より詳しくは、活性汚泥を保持した好気槽内に膜分離手段を浸漬した膜分離式活性汚泥処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被処理水中の有機物や窒素、リンなどを高効率に除去する装置として膜分離式活性汚泥処理装置が用いられている。図３に、従来の膜分離式活性汚泥処理装置の構成を模式的に示す。好気槽１には被処理水流入管２から被処理水が流入する。好気槽１内には活性汚泥が保持されるとともに、膜分離手段３が浸漬されている。膜分離手段３の下方には散気手段４が配設され、散気手段４はブロワ５から供給された空気を膜分離手段３に向けて散気する。膜分離手段３には、分離膜を透過した処理水を装置外に排出する排出管７と吸引ポンプ６が設けられている。
【０００３】
上記の従来の膜分離式活性汚泥処理装置において、好気槽１内に流入した被処理水は活性汚泥によって生物学的に好気処理され、被処理水中の有機物や窒素、リンなどが除去される。膜分離手段３では、吸引ポンプ６の吸引力によって膜分離が行われ、活性汚泥と処理水とが固液分離される。分離膜を透過した処理水は排出管７を介して装置外に排出される。この結果、活性汚泥が好気槽１内に留まることになり、好気処理による増殖分と合わせて、好気槽１内では活性汚泥が高濃度に保持される。
【０００４】
散気手段４からの散気には３つの目的がある。
第１の目的は好気槽１内を好気性に維持することである。活性汚泥による生物学的な好気処理には酸素が消費されるので、散気によって酸素を補給して好気槽１内の被処理水中の溶存酸素を高く維持する。
第２の目的は膜分離手段３の分離膜を洗浄することである。分離膜の膜面には膜分離によって活性汚泥や種々の固形分が付着、堆積し、そのまま放置すると分離膜の透過性が次第に低下してくる。このため、膜面の洗浄を目的として散気が行われる。膜分離手段３の下方から散気された空気泡は浮力によって上昇する。その上昇過程で分離膜の膜面に対して剪断力を付与し、膜面に付着、堆積した固形分を剥離させる。
第３の目的は好気槽１内に被処理水の循環流を形成することである。散気された空気泡の上昇力に伴って膜分離手段３内では被処理水の上向流が生じ、膜分離手段３の下方から被処理水が吸い込まれる。膜分離手段３の上方に押し出された被処理水は下向し、再び膜分離手段３の下方から吸い込まれる。この被処理水の循環過程で被処理水と活性汚泥とが十分に混合、接触し、活性汚泥による好気処理が活発に進行する。
【０００５】
このように膜分離式活性汚泥処理装置は、好気槽１内で活性汚泥による好気処理と固液分離を同時進行させることができる。このため、従前の沈殿池を備えた活性汚泥処理装置に比べて沈殿池を省略し、装置のコンパクト化と高効率化を図ることができる。
【０００６】
しかしながら、散気の上記３つの目的を同時に達成するためには難しい問題がある。
第１の目的を達成するためには、散気する空気泡をなるべく微細化して単位体積当たりの気液接触面積を増加させる必要がある。しかしながら、空気泡を微細化すると空気泡の上昇力が低下し、膜分離手段３の膜面に対して十分な剪断力を付与することができない。このため、第２の目的である膜面の洗浄効果が低下する。また、第３の目的である循環流の形成も不十分となる。逆に第２、第３の目的を優先して散気する空気泡を粗大にすると被処理水に対する酸素の溶解効率が低下し、活性汚泥による好気処理の効率も酸素不足によって低下するという問題がある。このように、第１の目的と第２、第３の目的の間には散気する空気泡の大きさに関して二律背反の関係があり、３つの目的を同時に達成することはきわめて難しい。
【０００７】
特許文献１には、浸漬型膜分離装置の下方に微細気泡を散気する第１散気装置と、粗大気泡を散気する第２散気装置とを配置し、反応槽内に散気する所定量の空気を第１散気装置と第２散気装置とに分けて供給する手段を設ける構造が開示されている。この構造によれば、浸漬型膜分離装置の下方に配置した第１散気装置から散気する微細気泡によって第１曝気ゾーンを形成し、第１散気装置の上方に配置した第２散気装置から散気する粗大気泡と第１散気装置から散気する微細気泡とによって第２曝気ゾーンを形成し、第１曝気ゾーンで微細気泡による単独曝気によって槽内の活性汚泥混合液に高い溶解効率の下で酸素供給し、第２曝気ゾーンで粗大気泡と微細気泡との混合曝気によって酸素供給し、粗大気泡と微細気泡のエアリフト作用によって生起する気液混相の上向流を掃流として浸漬型膜分離装置の膜面に作用させることが開示されている。
【０００８】
特許文献１に記載の構成によれば、分離膜の洗浄と酸素溶解効率の向上が認められるが、２種類の散気装置を準備する必要があり、費用が掛かるという問題点がある。
【０００９】
特許文献２には、反応槽の液面近傍に邪魔板を設ける構成が開示されている。この構成によれば、液中を上昇した空気泡を邪魔板に衝突させ、邪魔板の下面に沿って分散させることによって酸素溶解効率の向上が期待できる。また、邪魔板の下面に突起を設け、空気泡を破壊することにより酸素溶解効率を向上させることが開示されている。
【００１０】
特許文献２に記載された構成によれば、酸素溶解効率の向上は認められるものの、邪魔板の突起に髪の毛等のしさの付着物がつくことにより、空気泡の破壊が不十分になる。また、邪魔板よりも上の被処理水中には空気泡が到達しないので、反応槽中に被処理水と空気が接触しない領域ができてしまうという問題点があった。
【００１１】
特許文献３には、散気手段から散気されて前記膜分離手段の上方域に到達した空気泡を回転羽根によって微細化する気泡微細化手段を設ける構造が開示されている。この構造によれば、膜面の洗浄と被処理水の循環流の形成という役目を果たして膜分離手段の上方域に到達した空気泡を気泡微細化手段によって微細化し、酸素溶存効率が向上することが記載されている。
【００１２】
特許文献３に記載の構成によれば、酸素溶解効率の向上は認められるものの、回転羽根を動かす動力が必要なのでランニングコストがかかるという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００１―２１２５８７号
【特許文献２】特開平１０−２６３５８２号
【特許文献３】特許第３８０７４９９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、膜分離式活性汚泥処理装置において、分離膜に付着、堆積した固形分を効率的に剥離させることができ、水中の溶存酸素を高く維持可能な技術を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題解決のため、本発明は、以下の［１］〜［５］を提供する。
［１］  被処理水を活性汚泥によって生物学的に好気処理する好気槽と、
前記好気槽内に配設された膜分離手段と、
前記膜分離手段の下方に配設された散気手段と、
前記膜分離手段の上方であり、かつ、前記被処理水の液面より下方に位置し得るように配設された有孔ボードと、
を備える膜分離式活性汚泥処理装置。
［２］  前記有孔ボードの開孔率が１０％〜５０％である、［１］の膜分離式活性汚泥処理装置。
［３］  前記有孔ボードの孔面積が０．５ｍｍ2〜１６００ｍｍ2である、［１］又は［２］の膜分離式活性汚泥処理装置。
［４］  前記散気手段から吐出される空気の容量が１００ｍＬ〜２０００ｍＬである、［１］〜［３］のいずれかの膜分離式活性汚泥処理装置。
［５］  前記膜分離手段、前記散気手段、及び前記有孔ボードを含んでなるモジュールである、［１］〜［４］のいずれかの膜分離式活性汚泥処理装置。
【発明の効果】
【００１６】
膜分離式活性汚泥処理装置において、分離膜に付着、堆積した固形分を効率的に剥離させることができ、水中の溶存酸素を高く維持可能な技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る膜分離式活性汚泥処理装置の一実施形態の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る膜分離式活性汚泥処理装置の他の一実施形態の構成を示す図である。
【図３】従来技術に係る膜分離式活性汚泥処理装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
【００１９】
図１に、本発明に係る膜分離式活性汚泥処理装置の一実施形態の構成を示す。
本発明に係る膜分離式活性汚泥処理装置は、被処理水を活性汚泥によって生物学的に好気処理する好気槽１と、好気槽１内に配設された膜分離手段３と、膜分離手段３の下方に配設された散気手段４とを備える。さらに、本発明に係る膜分離式活性汚泥処理装置は、膜分離手段３の上方であり、かつ、被処理水の液面より下方に位置し得るように配設された有孔ボード８を備える。
【００２０】
好気槽１には被処理水流入管２から被処理水が流入する。好気槽１内には活性汚泥が保持されるとともに、膜分離手段３が浸漬されている。膜分離手段３の下方には散気手段４が配設され、散気手段４はブロワ５から供給された空気を膜分離手段３に向けて散気する。膜分離手段３には、分離膜を透過した処理水を装置外に排出する排出管７と吸引ポンプ６が設けられている。
【００２１】
好気槽１内に流入した被処理水は活性汚泥によって生物学的に好気処理され、被処理水中の有機物や窒素、リンなどが除去される。膜分離手段３では吸引ポンプ６の吸引力によって膜分離が行われ、活性汚泥と処理水とが固液分離される。分離膜を透過した処理水は排出管７を介して装置外に排出される。
【００２２】
有孔ボード８は、例えば四角形の平板であり、好ましくは膜分離手段３を設置しているユニットの上部開口面積と同程度の大きさを有する。
【００２３】
有孔ボードの材質として、活性汚泥中での使用において腐食しにくい部材であるＳＵＳ、セラミック、またはＰＶＣなどの樹脂成型品が好ましい。有孔ボードの材質は、耐久強度の高いＳＵＳが特に好ましい。
【００２４】
ブロワ５から供給される空気は、散気手段４を通じて好気槽１中に散気され、比較的粗大な気泡となって膜分離手段３を設置しているユニット内部を分離膜面に沿って上昇する。気泡は、ユニット外部へ抜けた後、さらに上昇して有孔ボード８に衝突することで微細化される。気泡を微細化させることによって、槽内液に対する気泡の接触時間及び接触面積を増大させ、酸素溶解効率を向上させることができる。
その後、微細気泡化は、有孔ボード８の孔を通り抜け、さらに有孔ボード８よりも上の被処理水にも接触した後、大気中へ放出される。気泡が有孔ボード８よりも上の被処理水にも接触する。これにより、槽内液に対する気泡の接触時間及び接触面積をさらに多く確保でき、酸素溶解効率を一層高められる。
【００２５】
このように有孔ボード８によって粗大気泡の衝突エネルギーを利用して気泡を微細化する構成は非常に簡易であり、気泡の微細化に要するコストを極めて低くできる。
【００２６】
有孔ボード８の開孔率は、より効率的に粗大気泡を微細化し、酸素溶解効率を高くする観点から、１０％〜５０％であることが好ましい。開口率が１０％未満であると、有孔ボード８を気泡が通り抜けにくくなるため、有孔ボード８よりも上の被処理水への酸素溶解が生じ難くなり、酸素溶解効率が低くなる。また、開口率が５０％を超えると、有孔ボード８と気泡との衝突が起こりにくくなり、気泡が微細化されにくくなる。
【００２７】
また、有孔ボード８の孔面積は、より効率的に粗大気泡を微細化し、酸素溶解効率を高くする観点から、０．５ｍｍ2〜１６００ｍｍ2であることが好ましい。孔の面積が０．５ｍｍ2未満であると、活性汚泥が孔に付着し、孔が塞がりやすくなる。また、孔の面積が１６００ｍｍ2を超えると、有孔ボード８と気泡との衝突が起こりにくくなり、気泡が微細化されにくくなる。
【００２８】
散気手段４は、内部に空気を一時的に貯留でき、貯留量が一定量に達すると内部に貯留する空気を放出して散気する構造のものが好ましい。この際に、散気手段４から吐出される空気の容量は、より効率的に粗大気泡を微細化し、酸素溶解効率を高くする観点から、１００ｍＬ〜２０００ｍＬであることが好ましい。なお、吐出される空気の容量が１００ｍＬ未満の場合には、気泡を微細化する必要はかならずしもない。
【００２９】
有孔ボード８は、図２に示すように、膜分離手段３を設置しているユニットと、膜分離手段３及び散気手段４とともにモジュール９として一体化されていてもよい。モジュール化により、部材コストを低くすることができ、設置スペースを小さくできる。また、点検等のために装置を引き上げる際の操作も容易となる。
【符号の説明】
【００３０】
１：好気槽、２：被処理水流入管、３：膜分離手段、４：散気手段、５：ブロワ、６：吸引ポンプ、７：排出管、８：有孔ボード、９：モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019076805.tif 000005