(57)【要約】【課題】製造コストを抑えた上で、メンテナンスを容易に行うことができる廃水処理装置を提供する。【解決手段】中空糸膜モジュール９と吸引ポンプとを結ぶ吸引配管６０の最上部であって、かつその水平部分の一部が透明材料からなる透明配管５０で構成されていることを特徴とする。【選択図】図２
2008183517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水が収容された膜分離槽と、該膜分離槽の内部に浸漬した状態で配置され被処理水を固液分離する多数の多孔性中空糸膜からなる中空糸膜エレメントが複数配列された膜分離装置と、該膜分離装置の下方に配置された散気発生装置と、前記膜分離装置で固液分離された被処理水を得る吸引ポンプとを備えた廃水処理装置において、
前記膜分離装置と前記吸引ポンプとを結ぶ吸引配管の最上部であって、かつその水平部分の一部が透明材料からなる透明配管で構成されていることを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
前記膜分離槽の内部に前記膜分離装置が複数配置され、各膜分離装置の前記吸引配管に対応して前記透明配管が設けられていることを特徴とする請求項１記載の廃水処理装置。
【請求項３】
前記透明配管が着脱可能に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃水処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、活性汚泥による排水処理では、沈殿槽を用いた従来の固液分離法に代わる技術として、膜分離槽に廃水処理装置を浸漬配置し、汚泥と処理水とをろ過膜によって固液分離する膜分離活性汚泥法が用いられている。
【０００３】
この膜分離活性汚泥法に用いる廃水処理装置として、例えば特許文献１に示すように、膜分離槽内に分離膜を備えてなるろ過膜装置が複数設けられ、各ろ過膜装置毎に処理水を取り出す取出管が接続されている。そして、ろ過された処理水は、取出管に接続された吸引ポンプを介して吸引されるものである。
また、このような廃水処理装置にあっては、メンテナンスを容易に行うために、取出管における水上露出部に内部流体を透視可能な透明管部が設けられているものが採用されている。
【０００４】
上述の廃水処理装置によれば、透明管部から内部の流体を目視することで、その流体の色、流体等を判別できるようになっているため、透明管部から内部の流体を目視するだけの作業で、ろ過膜装置の異常を判断することができるようになっている。したがって、どのろ過膜装置に対するメンテナンスが必要であるかを素早く判断することができ、メンテナンスが容易になるものである。
【特許文献１】特開平０８−１３２０３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述の廃水処理装置にあっては、内部流体を取り出すために吸引ポンプを使用する関係で、その吸引ポンプの始動時等において、取出管内での空気の混入が生じてしまう。その空気の混入は、吸引ポンプの始動上の負荷に繋がり、安定した運転を行うことが困難であるという問題がある。
【０００６】
また、透明管部が各ろ過膜装置毎に設けられているため、製造コストが増加してしまうとともに、ろ過膜装置が多数設けられている場合等には、全ての透明管部のメンテナンスを行うことが困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、製造コストを抑えた上で、メンテナンスを容易に行うことができる廃水処理装置を提供するものである。
【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、請求項１に記載した発明は、被処理水が収容された膜分離槽と、該膜分離槽の内部に浸漬配置され被処理水を固液分離する多数の多孔性中空糸膜からなる中空糸膜エレメントが複数配列された膜分離装置と、該膜分離装置の下方に配置された散気発生装置と、前記膜分離装置で固液分離された被処理水を得る吸引ポンプとを備えた廃水処理装置において、前記膜分離装置と前記吸引ポンプとを結ぶ吸引配管の最上部であって、かつその水平部分の一部が透明材料からなる透明配管で構成されていることを特徴とする。
このように構成することで、吸引配管内で気泡の溜まり易い最上部であって、かつその水平部分に透明配管が配置されているため、初期運転時或いは薬洗後等における吸引ポンプの運転始動時に、吸引配管内に溜まる気泡の状況を確実に把握することができる。
【０００９】
請求項２に記載した発明は、前記膜分離槽の内部に前記膜分離装置が複数配置され、各膜分離装置の前記吸引配管に対応して前記透明配管が設けられていることを特徴とする。
このように構成することで、透明配管が各膜分離装置の吸引配管に対応して設けられているため、容易に吸引配管内の被処理水の状況を把握することができる。
【００１０】
請求項３に記載した発明は、前記透明配管が着脱可能に設けられていることを特徴とする。
このように構成することで、透明配管の交換や薬洗時等において透明配管を容易に取り外すことができる。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載した発明によれば、初期運転時或いは薬洗後等における吸引ポンプの運転始動時に、吸引配管内に溜まる気泡の状況を確実に把握することができるため、これに応じて吸引ポンプを、負荷を低減した状態で運転することができる。
請求項２に記載した発明によれば、従来のように中空糸膜エレメント毎に透明配管が設けられた構成に比べ、製造コストを抑えることができるとともに、メンテナンスを容易に行うことができる。
請求項３に記載した発明によれば、透明配管の交換や薬洗時等において透明配管を容易に取り外すことができるため、メンテナンスを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態は、本発明の廃水処理装置を産業排水、生活排水等の廃水（以下、原水という）を浄水処理する膜分離活性汚泥処理装置に適用したものである。
図１に示すように、膜分離活性汚泥処理装置の流入端には、スクリーン１が配置されている。このスクリーン１は、原水から比較的大きな固形分を除去するものである。スクリーン１の流出側には、原水調整槽２が設けられている。この原水調整槽２は、スクリーン１により比較的大きな固形分が除去された原水を収容するためのものであり、液面には図示しない液面計測器が設けられている。
【００１３】
原水調整槽２の流出側には、無酸素槽３が設けられている。この無酸素槽３は、原水を嫌気状態に維持して脱窒を行う槽であり、原水調整槽２から第１送液ポンプＰ１により原水が間欠的に供給される。無酸素槽３の流出側には、ばっ気槽（膜分離槽）４が設けられている。このばっ気槽４は、無酸素槽３から溢流してくる原水を収容し、この原水と空気を接触させて空気中の酸素を充分に供給し、好気性微生物の分解処理を促進させるものである。ばっ気槽４内には、膜ろ過ユニット５（廃水処理装置）が浸漬配置されている。この膜ろ過ユニット５は、ばっ気槽４に収容された原水を活性汚泥と処理水とに膜分離するものである。
【００１４】
ばっ気槽４の流出側には、第３送液ポンプＰ３を介して汚泥貯蔵槽７が設けられている。汚泥貯蔵槽７は、ばっ気槽４内でばっ気処理されて成育した汚泥の固形分（懸濁物質）が自重で沈殿し、その余剰汚泥を貯蔵するものである。
【００１５】
ばっ気槽４の底部には、循環口６が設けられている。この循環口６において、無酸素槽３とばっ気槽４とが連通しており、汚泥の一部は、第２送液ポンプＰ２により無酸素槽３へ返送されることとなる。つまり、無酸素槽３とばっ気槽４とは循環可能に構成されている。
【００１６】
次に、膜ろ過ユニット５について説明する。
図２に示すように、膜ろ過ユニット５は、下部に散気発生装置１５を備えている。この散気発生装置１５は、上下が開口した平面視矩形のケーシング２４を備え、その４隅の下端には下方へ延出する支柱２４ａが形成されている。
【００１７】
図３に示すように、ケーシング２４の外壁には、エア導入管１６が設けられている。このエア導入管１６は、ばっ気槽４外に設けられたばっ気ブロアＢから主管１８を通って供給されるエアを散気発生装置１５のケーシング２４内に供給するものである（図１参照）。
【００１８】
エア導入管１６は、ケーシング２４を挟んでエア供給ヘッダー３０に連通している。エア供給ヘッダー３０はケーシング２４の内壁に沿って設けられた小室であり、このエア供給ヘッダー３０に直交してその内壁３０ａに、複数の散気管１７が接続されている。この散気管１７は、スリット付きゴム管等から構成され、一端はエア供給ヘッダー３０に接続され、他端は閉塞されている。散気管１７は、ばっ気ブロアＢから供給されるエアを上方へ吐出するものである。
【００１９】
また、図２に示すように、膜ろ過ユニット５は、散気発生装置１５の４隅から上方に向かって延びるフレーム３１を備え、このフレーム３１には、中空糸膜モジュール９（膜分離装置）が支持されている。この中空糸膜モジュール９は、複数（例えば、２０枚）の中空糸膜エレメント１０が平行に配列されたものである。
【００２０】
中空糸膜エレメント１０は、下枠１３を備え、その両端には、一対の縦杆１４が上方に向けて設けられている。縦杆１４の上端には、上枠１２が設けられている。上枠１２には、長手方向に沿って図示しない通路が形成され、この通路は上枠１２の端部でろ過水取り出し口１２ａとして開口形成されている。ろ過水取り出し口１２ａには、上方へ向けて屈曲するＬ字継手１２ｂが図示しないシール材を挟んで連結されている。
【００２１】
中空糸膜エレメント１０には、縦杆１４に沿って多数の中空糸膜１０ａが配列されている。この中空糸膜１０ａは、長さ方向に中空に形成されるとともに、周囲には図示しないろ過孔（孔径が例えば、０．４μｍ）が形成されている。中空糸膜１０ａは、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニデン）等からなり、ばっ気槽４内の原水を汚泥と処理水とにろ過するものである。
【００２２】
中空糸膜１０ａの下端は、ポッティング材１１ａにより下枠１３に固定支持され、上端は、ポッティング材１１ａにより上枠１２内の通路に形成されたろ過水取り出し口１２ａに連通支持されることで、多数の中空糸膜１０ａが配列された中空糸膜シート１１が構成されている。ここで、中空糸膜エレメント１０、１枚当たりの中空糸膜シート１１の有効膜面積は２５ｍ２である。また、複数の中空糸膜エレメント１０が配列された中空糸膜モジュール９を覆うように、ケーシング２０が設けられている。
【００２３】
フレーム３１の上部には、中空糸膜エレメント１０の配列方向に沿って集水ヘッダー２１が設けられている。この集水ヘッダー２１は、長手方向に沿って複数の集水口２１ａが形成されており、この集水口２１ａに対応して、下方に屈曲するＬ字継手２１ｂが図示しないシール材を挟んで連結されている。このＬ字継手２１ｂと中空糸膜エレメント１０のろ過水取り出し口１２ａに接続されたＬ字継手１２ｂとが連結されて、中空糸膜１０ａによりろ過された高水質の処理水が集水ヘッダー２１へ通水可能に構成されている。
【００２４】
集水ヘッダー２１の上面には、吸水口２１ｃが設けられている。この吸水口２１ｃは、上方に向けて配管２２ａが接続されており、この配管２２ａの流出側には、エルボ管５４を介して主配管２２が接続されている。配管２２ａ及びエルボ管５４、主配管２２の内部には、ばっ気槽４内に浸漬配置された膜ろ過ユニット５によりろ過された処理水が流れるようになっている。つまり、これら配管２２ａ及びエルボ管５４、主配管２２により、膜ろ過ユニット５と後述する処理水槽８とを結ぶ吸引配管６０が通水可能に構成されている。
【００２５】
ここで、主配管２２は、処理水が流れる吸引配管６０の最上部であって、かつばっ気槽４内に収容された原水の液面と水平方向に配置されている。主配管２２の一部には、透明配管５０が設けられている。この透明配管５０は、樹脂等の透明な材質からなり、膜ろ過ユニット５によりろ過された処理水を視認可能に構成されている。
【００２６】
図４に示すように、透明配管５０は、両端にフランジ５１ａ，５１ｂを備えている。透明配管５０の一端のフランジ５１ａは、図示しないシール材を挟んで主配管２２のフランジ２５ａに複数のボルト５３により固定されており、他端のフランジ５１ｂは、図示しないシール材を挟んで主配管２２のフランジ２５ｂに複数のボルト５３により固定されている。つまり、透明配管５０のフランジ５１ａ，５１ｂは、ボルト５３により主配管２２に対して着脱可能に設けられている。
【００２７】
主配管２２の流出側には、吸引ポンプＰｖが設けられており、この吸引ポンプＰｖの流出側には、処理水槽８が設けられている（図１参照）。この処理水槽８は、ばっ気槽４の中空糸膜エレメント１０でろ過された高水質な処理水を収容するものである。
【００２８】
次に作用を説明する。
まず、原水は、スクリーン１で比較的大きな固形分が除去され、原水調整槽２に導入される。ここでは、液面を液面計測器により測定し、第１送液ポンプＰ１を間欠作動して原水調整槽２の液面高さを所定の範囲内で調整する。第１送液ポンプＰ１によって送られる原水は、無酸素槽３から溢流する原水を用いて、隣接するばっ気槽４に流入させる。
【００２９】
続いて、原水は、無酸素槽３及びばっ気槽４において、活性汚泥により生物化学的に浄化される。窒素の除去は、無酸素槽３とばっ気槽４との間で汚泥を循環させることにより、いわゆる硝化脱窒反応によってなされる。ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）に換算される有機物は、主としてばっ気槽４内に配置されたばっ気装置である膜ろ過ユニット５の散気発生装置１５から吐出されるエアにより好気的にされ分解される。またリンの除去は、汚泥中の微生物(リン蓄積細菌)の作用によりポリリン酸として微生物の体内に取り込まれることにより行われる。この微生物は、好気状態においてリンを取り込み、嫌気状態において体内に蓄えたリンを放出する。リン蓄積細菌は、嫌気状態、好気状態に繰り返して晒されると、嫌気状態で放出したリンの量より多くのリンを好気状態で吸収する。
【００３０】
生物由来の排泄物や死骸などの窒素化合物の一部は、肥料として植物やバクテリアに同化される。また、こうした窒素化合物の一部は、酸素の多い好気条件で独立栄養アンモニア酸化細菌や独立亜硝酸酸化細菌により、亜硝酸、硝酸へと酸化される。他方、酸素がない嫌気条件下では、脱窒菌と呼ばれる微生物が酸素に代わって硝酸から亜硝酸を生成し、更には一酸化二窒素、窒素ガスへと還元する。この還元反応が上記硝化脱窒反応と称される。
【００３１】
無酸素槽３及びばっ気槽４の間での汚泥の循環は、どちらの槽からポンプを用いて送液するかは必ずしも限定されないが、通常は第２送液ポンプＰ２を用いてばっ気槽４から無酸素槽３へと送液し、無酸素槽３から溢流によってばっ気槽４に流入させる。本実施形態では、ばっ気槽４から循環液が無酸素槽３に入る部位におけるＤＯＣを０．２ｍｇ／Ｌ以下とする、及び／またはばっ気槽４より循環液を取り出す部位のＤＯＣを０．５ｍｇ／Ｌ以下とすることにより、無酸素槽３への溶存酸素の流入を抑制し、無酸素槽３内の嫌気度を十分維持し、これによりリンの放出を促進させる。
【００３２】
無酸素槽３内に溶存酸素、硝酸イオン、亜硝酸イオンが実質的に存在しないと有機物が嫌気的に分解され、このとき菌に蓄積されたポリリン酸がリン酸として菌体外に放出される。本実施形態において循環汚泥がばっ気槽４から無酸素槽３に返送される部位におけるＤＯＣは０．２ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましく、１ｍｇ／Ｌ以下であるとリンの除去性がより安定し、さらに０．０５ｍｇ／Ｌ以下とするとより安定化するため好ましい。なお、ＤＯＣの測定は、隔膜電極法による通常のＤＯ計を用いて測定することができる。
【００３３】
ばっ気槽４から循環液（汚泥）を取り出す部位のＤＯＣを０．５ｍｇ／Ｌ以下とするためには、ばっ気槽４から無酸素槽３へ汚泥を取り出す部位を汚泥の滞留部とすることが好ましい。汚泥の滞留部とは、ばっ気による汚泥の流動を受けにくい部位を意味する。例えば、膜ろ過ユニット５とばっ気槽４の底部との間に空間を設けてやると、膜ろ過ユニット５の下の部分に存在する汚泥はよく撹拌されないため、滞留部となる。
【００３４】
したがって、図１に示すように、膜ろ過ユニット５の位置よりも下から汚泥を取り出すことにより、ばっ気槽４より循環液（汚泥）を取り出す部位のＤＯＣを０．５ｍｇ／Ｌ以下とすることができる。なお、ばっ気槽４内に複数の膜ろ過ユニット５が並列されて配される場合は、循環液（汚泥）を取り出す部位をばっ気槽４の下方とする。また、膜ろ過ユニット５から汚泥を取り出す部位までの距離は２０ｃｍ以上下方に離すことが好ましく、３０ｃｍ以上離すことが好ましい。
【００３５】
ばっ気槽４内における汚泥の流動は、主として膜ろ過ユニット５によるばっ気部分において散気管１７から吐出されるエアの上昇に伴って汚泥も上昇し、ばっ気されていない部分において汚泥が下降し、これにより全体が撹拌される。この際、ばっ気槽４内の汚泥の酸素利用速度（ｒｒ）を高く維持すると、ばっ気されていない部分で酸素が急速に消費されることから、ばっ気槽４中で溶存酸素が低くなる部位を形成しやすくなる。ここで、ばっ気槽４内の汚泥の酸素利用速度（ｒｒ）とは、ばっ気槽４のばっ気されている部分から取った汚泥の酸素利用速度をいい、測定方法は下水道試験方法(１９９７年、社団法人日本下水道協会)に従って求めることができる。
【００３６】
ばっ気槽４内の原水は、膜ろ過ユニット５の中空糸膜１０ａによってろ過される。具体的には、散気発生装置１５の散気管１７から上方に向けてエアが吐出され、このエアにより中空糸膜１０ａを振動させてスクラビングが行われる。そして、夾雑物が中空糸膜１０ａに付着することを防ぎながらろ過される。これにより、原水は汚泥と処理水とに固液分離される。
【００３７】
膜ろ過ユニット５によりろ過された処理水は、吸引ポンプＰｖを間欠作動することにより吸引されて集水ヘッダー２１の吸水口２１ｃから、吸引配管６０を介して処理水槽８に運び出される。
【００３８】
ここで、吸引ポンプＰｖの初期運転時或いは薬洗後等の運転始動時において、吸引配管６０内には空気が残存する。処理水を吸引する際、吸引配管６０内に残存する空気が、気泡となり配管２２ａ内を上昇し、主配管２２内でエア溜まり（例えば、図４中Ｆ）として滞留してしまう。その結果、通常の運転をそのまま行った場合には、吸引ポンプＰｖへの負荷の増大に繋がり、安定した運転を行うことが困難になってしまう。
【００３９】
そこで、吸引配管６０内の気泡が、エア溜まりとして滞留し易い、主配管２２の一部に透明配管５０が設けられているため、この透明配管５０において内部を視認することでエア溜まりの有無を確実に把握することができる。エア溜まりの解消は、例えば、吸引ポンプＰｖによる処理水吸引量の一時的アップや、他のポンプの併用やエジェクタの設置により、主配管２２内の流束（フラックス）を通常の運転条件より多くすることによって可能である。また、主配管２２内に強制的に水を充填したり、空気抜き弁を取り付けたりすることによっても可能である。そして、エア溜まりを解消した後に通常の運転に移行できる。
一方、ばっ気槽４の底部に沈殿する夾雑物は第３送液ポンプＰ３により吸引されて汚泥貯蔵槽７に運び出されることとなる。
【００４０】
また、透明配管５０の損傷による交換や、薬洗等により取り外すことが必要な時には、ボルト５３を緩めることで容易に取り外すことができる。なお、主配管２２のフランジ２５ａ，２５ｂに隣接して各々バルブを設け、各バルブを介して透明配管５０を接続してもよい。この場合には、透明配管５０を交換する際にバルブを閉じることで作業が容易となる。
【００４１】
本実施形態によれば、吸引配管６０内で残存する気泡が溜まり易い最上部であって、かつ水平方向に配置された主配管２２の一部に透明配管５０が設けられているため、吸引配管６０内におけるエア溜まりを確実に把握することができる。したがって、初期運転時或いは薬洗後等における吸引ポンプＰｖの運転始動時に、エア溜まりに合わせて吸引ポンプＰｖへの負荷を低減した運転を行い、その後通常の運転へと移行することができる。
【００４２】
また、透明配管５０が、膜ろ過ユニット５の集水ヘッダー２１と吸引ポンプＰｖとを結ぶ吸引配管６０の主配管２２に設けられている。そのため、従来のように中空糸膜エレメント毎に透明配管が設けられた構成に比べ、製造コストを抑えることができるとともに、膜ろ過ユニット５毎に処理水管理が行うことができるため、メンテナンスを容易に行うことができる。
さらに、透明配管５０が主配管２２に対して、着脱可能に設けられているため、透明配管５０の交換や薬洗時等において容易に取り外すことができる。
【００４３】
次に、図５に基づいて、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態においては、第１実施形態と同一構成には同一符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、本発明の第２実施形態は、ばっ気４槽内に膜ろ過ユニット５が複数（例えば、２基）浸漬配置されている点で第１実施形態と相違している。各膜ろ過ユニット５には、各吸引配管６０の主配管２２に対応して透明配管５０が設けられている。そして、各吸引配管６０の流出側は、各々エルボ管１５４ａ及びＴ字管１５４ｂを介して集合配管１２２に接続されており、この集合配管１２２の流出側に吸引ポンプＰｖが接続されている。
【００４４】
本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、ばっ気槽４内に複数の膜ろ過ユニット５が配置された場合においても、各膜ろ過ユニット５の主配管２２に透明配管５０が設けられているため、膜ろ過ユニット５毎に処理水管理を行うことができる。したがって、従来のように中空糸膜エレメント毎に透明配管を設ける構成と比べて、製造コストを抑えることができるとともに、メンテナンスを容易に行うことができる。
【００４５】
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、膜ろ過ユニットの基数は、ばっ気槽の大きさに応じて適宜変更が可能である。
また、膜ろ過ユニットの大きさや１基当たりの中空糸膜エレメントの枚数等は、用途に応じて多様に変更が可能である。例えば、中空糸膜エレメントの枚数で言えば、処理量に合わせて４０枚、６０枚…と変更でき、或いは、或多孔性中空糸膜の材質は、セルロース系、ポリオレフィン系、ポリスルホン系、ポリビニルアルコール系、ポリメチルアルコール系、ポリメチルメタクリレート、ポリフッ化エチレン等、従来公知のものを適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態における膜分離活性汚泥処理装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態における膜ろ過ユニットの一部破断して示す斜視図である。
【図３】膜ろ過ユニットの散気発生装置の斜視図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態における膜ろ過ユニットの斜視図である。
【符号の説明】
【００４７】
４        ばっ気槽（膜分離槽）
５        膜ろ過ユニット（廃水処理装置）
９        中空糸膜モジュール（膜分離装置）
１０      中空糸膜エレメント
１０ａ    中空糸膜（多孔性中空糸膜）
１５      散気発生装置
２２      主配管（吸引配管）
２２ａ    配管（吸引配管）
５０      透明配管
６０      吸引配管
Ｐｖ      吸引ポンプ
【図１】
2008183517.tif 000003
【図２】
2008183517.tif 000004
【図３】
2008183517.tif 000005
【図４】
2008183517.tif 000006
【図５】
2008183517.tif 000007