(57)【要約】【課題】  活性汚泥の粒径の低下を防止し、微細な活性汚泥の目詰まりによる膜差圧の上昇を抑制できる膜分離活性汚泥装置の運転方法を実現する。【解決手段】  被処理水を導入し被処理水の有機物を活性汚泥で処理する生物反応槽１と、生物反応槽１内の活性汚泥を固液分離するろ過膜２と、ろ過膜２に接続され処理水を吸引する吸引装置３と、ろ過膜２の膜差圧を計測するための圧力計４と、活性汚泥の濃度を計測する活性汚泥濃度計７と、圧力計４の計測値が設定された値以上で、活性汚泥濃度計７の計測値に基づいて凝集剤注入量を添加する制御装置９を備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を導入し該被処理水の有機物を活性汚泥で処理する生物反応槽と、該生物反応槽内の活性汚泥を固液分離するろ過膜と、該ろ過膜に接続され処理水を吸引する吸引装置と、前記ろ過膜の膜差圧を計測するための圧力計と、前記活性汚泥の濃度を計測する活性汚泥濃度計と、前記圧力計の計測値が設定された値以上で、前記活性汚泥濃度計の計測値に基づいて凝集剤注入量を添加する制御装置を備えた膜分離活性汚泥装置。
【請求項２】
被処理水を導入し該被処理水の有機物を活性汚泥で処理する生物反応槽と、該生物反応槽内の活性汚泥を固液分離するろ過膜と、該ろ過膜に接続され処理水を吸引する吸引装置と、前記ろ過膜の膜差圧を計測するための圧力計と、前記活性汚泥の粒径を計測する汚泥粒径計測器と、前記圧力計の計測値が設定された値以上で凝集剤を注入し、前記汚泥粒径計測器の計測値が設定された値以上で前記凝集剤の注入を停止する制御装置を備えた膜分離活性汚泥装置。
【請求項３】
被処理水を導入し該被処理水の有機物を活性汚泥で処理する生物反応槽と、該生物反応槽内の活性汚泥を固液分離するろ過膜と、該ろ過膜に接続され処理水を吸引する吸引装置と、前記活性汚泥の粒径を計測する汚泥粒径計測器と、前記汚泥粒径計測器の計測値が設定された値以下で前記凝集剤の注入を開始する制御装置を備えた膜分離活性汚泥装置。
【請求項４】
前記生物反応槽のｐＨを計測するｐＨ計と、薬剤洗浄工程で、ろ過膜に２次側から洗浄水を透過させる薬剤洗浄装置とを具備し、前記制御装置は凝集剤注入工程の凝集剤注入量をｐＨ計の計測値が設定された範囲内になるように制御する請求項１に記載の膜分離活性汚泥装置。
【請求項５】
被処理水を導入し該被処理水の有機物を生物反応槽の活性汚泥で処理し、該活性汚泥をろ過膜によって固液分離し、処理水を得る膜分離活性汚泥装置の運転方法であって、圧力計により前記ろ過膜の膜差圧を計測し、活性汚泥濃度計により前記活性汚泥の濃度を計測し、前記圧力計の計測値が設定された値以上で、前記活性汚泥濃度計の計測値に基づいて凝集剤注入量を添加する膜分離活性汚泥装置の運転方法。
【請求項６】
被処理水を導入し該被処理水の有機物を生物反応槽の活性汚泥で処理し、該活性汚泥をろ過膜によって固液分離し、処理水を得る膜分離活性汚泥装置の運転方法であって、圧力計により前記ろ過膜の膜差圧を計測し、汚泥粒径計測器により前記活性汚泥の粒径を計測し、前記圧力計の計測値が設定された値以上で凝集剤を注入し、前記汚泥粒径計測器の計測値が設定された値以上で前記凝集剤の注入を停止する膜分離活性汚泥装置の運転方法。
【請求項７】
被処理水を導入し該被処理水の有機物を生物反応槽の活性汚泥で処理し、該活性汚泥をろ過膜によって固液分離し、処理水を得る膜分離活性汚泥装置の運転方法であって、汚泥粒径計測器により前記活性汚泥の粒径を計測し、前記汚泥粒径計測器の計測値が設定された値以下で前記凝集剤の注入を開始する膜分離活性汚泥装置の運転方法。
【請求項８】
被処理水を導入し被処理水の有機物を生物反応槽の活性汚泥で処理し、該活性汚泥をろ過膜によって固液分離し処理水を得る膜分離活性汚泥装置の運転方法であって、前記ろ過膜を薬剤を添加したろ過水で逆洗する薬剤洗浄工程と、前記薬剤洗浄工程の後に、凝集剤を注入する凝集剤注入工程とを設けた膜分離活性汚泥装置の運転方法。
【請求項９】
前記活性汚泥の濃度を計測する活性汚泥濃度計を設け、前記凝集剤注入工程で、前記活性汚泥濃度計の計測値に基づいて凝集剤注入量を添加する請求項８に記載の膜分離活性汚泥装置の運転方法。
【請求項１０】
前記生物反応槽の反応液のｐＨを計測するためのｐＨ計を設け、前記凝集剤注入工程で、前記ｐＨ計の計測値が設定された値になるように凝集剤を注入する請求項８に記載の膜分離活性汚泥装置の運転方法。
【請求項１１】
前記凝集剤の注入位置を前記ろ過膜の上流側に設けた請求項５から１０のいずれかに記載の膜分離活性汚泥装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水中の有機物などを活性汚泥によって除去する生物学的処理を用い、活性汚泥と処理水との固液分離にろ過膜を用いる膜分離活性汚泥装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃水処理方式の一つに膜分離活性汚泥法がある。膜分離活性汚泥法は、従来の標準活性汚泥法に比べ生物反応槽内の活性汚泥濃度を高くできるため、除去率の向上，装置の小型化などの利点がある。膜分離活性汚泥法は、活性汚泥と処理水の固液分離をろ過膜によって行うため、膜の目詰まりを防止することが課題である。これまでに、膜の目詰まりの対応策として、膜面を活性汚泥に酸素を供給するのに使用する気泡により洗浄する方式，ブラシによって洗浄する方式が提案されている。
【０００３】
しかし、過剰な曝気量や、流入負荷の低下が起こると、活性汚泥が解体し、活性汚泥の粒径は小さくなるため、膜の目詰まりが生じる原因となることがある。粒径を大きくするために、〔特許文献１〕に記載のように、アルミニウムとリンのモル比が０.１〜１.０の範囲に収まるように凝集剤を注入する方法がある。なお、生物反応槽にポリ塩化アルミニウムなどの凝集剤を注入する方式は、リン除去方式の一つとして知られている。この方式は廃水中のリンとアルミニウムが反応し、リン酸アルミニウムなどの不溶性の塩を生成させ、塩を固液分離することで廃水中のリンを除去するものである。
【０００４】
又、〔特許文献２〕に記載のように、好気槽にＭＬＳＳ計を設置し、ＭＬＳＳ濃度の増加分を補正した真のアルカリ度を求め、凝縮剤の注入量を調整するものがある。又、〔特許文献３〕に記載のように、無機凝集剤を添加し、そのｐＨ値が５〜８の有機質廃水に、両性有機高分子凝集剤を添加し、曝気槽内で分離膜による固液分離を行うものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７０１８５号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１５１８号公報
【特許文献３】特開平９−３８６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
〔特許文献１〕に記載の処理方法は、凝集剤の注入量をアルミニウムとリンのモル比で制御しているが、リンを指標にしたモル比では、活性汚泥の粒径を適正化できない恐れがある。又、〔特許文献２〕に記載の水処理プロセスの制御装置は、分離膜による固液分離を行うものではなく、好気槽のｐＨ値を調整するもので、活性汚泥の粒径を適正化することには配慮がされていない。又、〔特許文献３〕に記載の廃水の処理方法は、両性有機高分子凝集剤を添加して比較的大きく且つ強度の高いフロックを形成させるものであるが、過剰な曝気量や、流入負荷の低下が起って、活性汚泥が解体し、活性汚泥の粒径が小さくなることについては配慮されていないものである。
【０００７】
本発明の目的は、活性汚泥の粒径を適正に制御して、微細な活性汚泥の目詰まりによる膜差圧の上昇を抑制できる膜分離活性汚泥装置及びその運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の膜分離活性汚泥装置及びその運転方法は、生物反応槽に被処理水を導入し被処理水の有機物を活性汚泥で処理し、該活性汚泥をろ過膜によって固液分離し処理水を得るものであって、前記ろ過膜の膜差圧を計測するための圧力計と、前記活性汚泥の濃度を計測する活性汚泥濃度計を設け、前記圧力計の計測値が設定値以上で、前記活性汚泥濃度計の計測値に基づいて凝集剤注入量を添加するものである。
【０００９】
また、前記活性汚泥の粒径を計測する汚泥粒径計測手段を設け、前記汚泥粒径計測手段の計測値が所定値以下で、凝集剤を添加するものである。
【００１０】
前記ろ過膜を薬剤を添加したろ過水で逆洗する薬剤洗浄工程と、前記薬剤洗浄工程の後に、凝集剤を注入する凝集剤注入工程を設けたものである。また、活性汚泥の濃度を計測する活性汚泥濃度計を設け、前記凝集剤注入工程で、前記活性汚泥濃度計の計測値に基づいて凝集剤注入量を添加するものである。また、前記生物反応槽の反応液のｐＨを計測するためのｐＨ計を設け、前記凝集剤注入工程で、前記ｐＨ計の計測値が設定値になるように凝集剤を注入するものである。
【００１１】
前記ろ過膜の膜差圧を計測するための圧力計と、前記活性汚泥の粒径を計測する汚泥粒径計測器の少なくとも１つを設け、前記圧力計の計測値が所定値以上、前記汚泥粒径計測手段の計測値が所定値以下の少なくともどちらか一方で、設定された粒径の粒子を添加するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、膜の目詰まりを検出時に、生物反応槽の活性汚泥量に応じて凝集剤を注入できるため、活性汚泥の粒径の低下を防止でき、微細化した活性汚泥の目詰まりによる膜差圧の上昇を抑制でき、膜分離活性汚泥法の運転費を削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施例１から実施例３を図面により説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は実施例１の膜分離活性汚泥処理装置の構成図である。活性汚泥を充填した生物反応槽１内にろ過膜２が設置されている。ろ過膜２の下方には、散気管５が配置され、散気管５には、ブロワ等の空気供給装置６が接続されている。空気供給装置６により供給される空気は、散気管５から生物反応槽１内に供給され、供給された空気により、活性汚泥に酸素が供給され、気泡によりろ過膜２の膜面の洗浄を行う。
【００１５】
ろ過膜２の２次側、すなわちろ過側にはポンプ等の吸引装置３が接続され、ろ過膜２でろ過された処理水を吸引してろ過水として取り出す。ろ過膜２と吸引装置３を接続する配管には圧力計４が設けられ、生物反応槽１には、活性汚泥濃度計７が設置されており、圧力計４及び活性汚泥濃度計７は、制御装置９に接続されている。生物反応槽１に設置された活性汚泥濃度計７により、生物反応槽１の活性汚泥の濃度が計測される。
【００１６】
制御装置９は、凝集剤供給装置８に接続され、圧力計４及び活性汚泥濃度計７での計測値をフィードバックして凝集剤供給装置８を制御して、生物反応槽１に注入する凝集剤の注入量を制御するようになっている。凝集剤供給装置８はポリ塩化アルミニウムなどの凝集剤を生物反応槽１に注入する。
【００１７】
生物反応槽１には原水が導入され、処理水はろ過膜２から吸引装置３に吸引されて排水される。圧力計４により、吸引装置３により吸引される配管の圧力が計測され、生物反応槽１には大気圧が作用しているので、ろ過膜２と吸引装置３を接続する配管の圧力を計測することにより、ろ過膜２の膜差圧を計測できる。生物反応槽１への凝集剤注入位置は、凝集剤の注入により活性汚泥が凝集する時間を確保するためにろ過膜２の上流側に設けられている。
【００１８】
本実施例の運転方法について説明する。制御装置９は、圧力計４の計測値からろ過膜２の膜差圧Ｐを求める。膜差圧Ｐが膜差圧の上限値Ｐ１に達した場合は、制御装置９は、凝集剤供給装置８で凝集剤を注入する。上限値Ｐ１は、膜差圧Ｐの初期値に対して吸引圧力が１０〜２０ｋＰａ程度大きいときの膜差圧値に設定されている。
【００１９】
凝集剤供給装置８の凝集剤注入量は、制御装置９で活性汚泥濃度計７の計測値と予め入力された生物反応槽１の容積と凝集剤の種類と濃度の情報から算出される。
【００２０】
凝集剤がポリ塩化アルミニウムや硫酸アルミニウムなどのアルミニウム系の場合は、活性汚泥単位重量あたりの凝集剤量がαとなるように、凝集剤注入量が凝集剤供給装置８により制御される。ここで、αは０.５〜２.０％に設定される。
【００２１】
なお、ポリ塩化アルミニウムや硫酸アルミニウムは酸性なので、これらを用いる場合には生物反応槽１にｐＨ計を設置し、ｐＨが下限値に達した場合には、凝集剤の注入を停止するように制御され、ｐＨの下限値は６程度になるように制御される。こうすることで、凝集剤の過剰注入を防止できる。
【００２２】
膜差圧が上昇する原因は活性汚泥の粒径減少の以外にもあるため、粒径減少以外の原因で膜差圧が上昇した場合に本実施例の運転方法を実施すると、凝集剤注入を繰り返すことになり、凝集剤の注入量が過剰となる恐れがある。この対応策例として、凝集剤を注入する制御間隔を適正化し、凝集剤の注入間隔は、生物反応槽１内活性汚泥の滞留時間の指標であるＳＲＴを基に決定される。制御装置９による凝集剤の注入頻度は、ＳＲＴの１／２から１／１０程度に決定される。
【００２３】
なお、凝集剤注入後、所定期間を経過しても膜差圧抑制の効果が現れない場合には、逆洗，薬品洗浄，間欠運転，空気供給装置６からの供給する空気量を増加の中の少なくとも一つ以上を実施する。これは他の実施例についても同様である。
【００２４】
本実施例によれば、凝集剤の注入量を生物反応槽１の活性汚泥量に応じて制御できるため、活性汚泥の粒径の低下を防止でき、微細な活性汚泥の目詰まりによる膜差圧の上昇を抑制でき、膜分離活性汚泥法の運転費を削減できる。
【実施例２】
【００２５】
図２に本発明の実施例２を示す。本実施は実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、活性汚泥濃度計７の代わりに汚泥粒径計測器１２が設置されている。汚泥粒径計測器１２は生物反応槽１内の活性汚泥の粒径を計測し、その計測値を制御装置９に送る。
【００２６】
本実施例の運転方法について説明する。制御装置９は、圧力計４の計測値からろ過膜２の膜差圧Ｐを求める。膜差圧Ｐが膜差圧の上限値Ｐ１に達した場合、制御装置９は、凝集剤供給装置８で凝集剤を注入する。上限値Ｐ１は、膜差圧Ｐの初期値に対して吸引圧力が１０〜２０ｋＰａ程度大きいときの膜差圧値に設定されている。
【００２７】
制御装置９は、凝集剤供給装置８からの凝集剤の注入開始を制御し、汚泥粒径計測器
１２からの計測値の信号を受信する。凝集剤の注入により生物反応槽１内の活性汚泥は凝集し、その粒径が大きくなる。制御装置９は、汚泥粒径計測器１２の計測値が設定値に達した場合に、凝集剤注入を停止する。活性汚泥粒径の設定値は１００μｍ程度に設定されている。
【００２８】
また、凝集剤供給装置８からの凝集剤の注入を、汚泥粒径計測器１２の計測値が下限値に達したことを検出した場合に開始するようにしても良い。下限値は１００μｍ程度に設定すると良い。
【００２９】
本実施例によれば、凝集剤の注入量を生物反応槽１の活性汚泥粒径応じて制御できるため、活性汚泥の粒径を設定値以上に維持でき、微細な活性汚泥の目詰まりによる膜差圧の上昇を抑制でき、膜分離活性汚泥法の運転費を削減できる。
【実施例３】
【００３０】
図３に本発明の実施例３を示す。本実施は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、生物反応槽１に活性汚泥濃度計７の他にｐＨ計１１が設けられ、薬剤洗浄装置１０により生物反応槽１と吸引装置３との間の配管に洗浄水を供給されるようになっている。
【００３１】
ｐＨ計１１は、生物反応槽１のｐＨを計測する。制御装置９は、薬剤洗浄工程で、ろ過膜２に２次側から洗浄水を透過させる。洗浄水は、ろ過水に次亜塩素酸ナトリウムなどを添加したものである。薬剤洗浄工程を実施することにより、ろ過膜２に付着した有機物質を除去でき、膜差圧を回復できる。
【００３２】
本実施例では、圧力計４の計測値が予め設定した上限値に達した場合、または設定した期間を経過した場合に、制御装置９が薬剤洗浄工程を開始する。制御装置９は、薬剤洗浄工程の後に、凝集剤注入工程を実行するように設定されており、薬剤洗浄工程で洗浄水を透過させた後、設定された時間の経過後に凝集剤注入工程を開始する。薬剤洗浄工程から凝集剤注入工程の間隔は数時間に設定すると良い。
【００３３】
膜分離活性汚泥法は、活性汚泥と呼ばれる微生物の働きによって有機物，窒素，リンなどを除去しているため、微生物の活動に適正なｐＨに生物反応槽１内を維持する必要がある。洗浄水に用いられる添加薬剤には一般的に次亜塩素酸ナトリウム溶液が用いられる。このため、洗浄水はアルカリ性となり、生物反応槽１内のｐＨをアルカリ化させる場合がある。一般的に用いられる凝集剤は、ポリ塩化アルミニウム，硫酸アルミニウム，塩化第二鉄などで酸性の物質である。従って、薬剤洗浄工程の後に、凝集剤注入工程を設けることで、生物反応槽１内のアルカリ化を防止できる。
【００３４】
制御装置９による凝集剤注入量の制御方法について説明する。ｐＨ計１１が設置されていない場合は、制御装置９は、上述したように、活性汚泥濃度計７の計測値に基づいて凝集剤注入量を決定する。凝集剤がポリ塩化アルミニウムや硫酸アルミニウムなどのアルミニウム系の場合では、活性汚泥単位重量あたりの凝集剤量αが０.５〜２.０％にとなるように凝集剤供給装置８が制御される。ここで、αの値は凝集剤注入工程が終了した時点でのｐＨが中性付近となるように設定すると良い。
【００３５】
ｐＨ計１１の計測値を用いる場合は、運転方法について説明する。制御装置９は凝集剤注入工程の凝集剤注入量をｐＨ計１１の計測値が設定された範囲内になるように決定する。ｐＨ計１１の目標値は中性がよいため、ｐＨは６から８の間に設定される。
【００３６】
本実施例では、薬剤洗浄工程後のアルカリ化と活性汚泥の粒径の低下を防止でき、微細な活性汚泥の目詰まりによる膜差圧の上昇を抑制でき、膜分離活性汚泥法の運転費を削減できる。
【実施例４】
【００３７】
図４に本発明の実施例４を示す。本実施例は、実施例１と同様に構成されているが、本実施例では、凝集剤供給装置８の代わりに粒子添加装置１３を配置しており、活性汚泥濃度計７に代わり汚泥粒径計測器１２を配置している。汚泥粒径計測器１２は実施例２と同様であり。汚泥粒径計測器１２は生物反応槽１内の活性汚泥の粒径を計測し、その計測値を制御装置９に送る。粒子添加装置１３は、制御装置９からの信号によって設定された粒径の粒子を生物反応槽１内に添加する。添加する粒子は、活性炭，最初沈殿池汚泥，プラスチック等の担体である。
【００３８】
本実施例の粒子の添加方法について説明する。制御装置９は圧力計４の計測値からろ過膜２の膜差圧Ｐを求める。膜差圧Ｐが膜差圧の上限値Ｐ１に達した場合、制御装置９は、粒子添加装置１３により粒子を添加する。上限値Ｐ１は、膜差圧Ｐの初期値に対して吸引圧力が１０〜２０ｋＰａ程度大きいときの膜差圧値に設定されている。
【００３９】
また、制御装置９は、汚泥粒径計測器１２の計測値を用いて粒子添加装置１３を制御しても良く、汚泥粒径計測器１２の計測値が下限値を検出した場合に開始するようにしても良い。下限値は１００μｍ程度に設定すると良い。
【００４０】
このように、膜差圧の上昇または活性汚泥粒径が低下した場合に、制御装置９は、粒子添加装置１３から生物反応槽１内に粒子を設定された量の添加する。粒子添加量は生物反応槽１の容積の１％〜１０％程度にするとよい。粒子を添加することで、平均粒径の増加，粒子の流動による膜面洗浄効果，粒径の小さい活性汚泥の粒子への吸着などの効果が考えられる。このため、本実施例では微細な活性汚泥の目詰まりによる膜差圧の上昇を抑制でき、膜分離活性汚泥法の運転費を削減できる。
【００４１】
以上説明したように、本実施例によれば、膜の目詰まりを検出時に、生物反応槽の活性汚泥量に応じて凝集剤を注入できるため、活性汚泥の粒径の低下を防止でき、微細化した活性汚泥の目詰まりによる膜差圧の上昇を抑制でき、膜分離活性汚泥法の運転費を削減できる。また、次亜塩素酸ナトリウムなどのアルカリ性薬剤でろ過膜を洗浄した後に、酸性の凝集剤を注入するため活性汚泥の粒径の低下を防止できると共に、活性汚泥の生物反応に不適なアルカリ化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１である膜ろ過装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例２である膜ろ過装置の構成図である。
【図３】本発明の実施例３である膜ろ過装置の構成図である。
【図４】本発明の実施例４である膜ろ過装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  生物反応槽
２  ろ過膜
３  吸引装置
４  圧力計
５  散気管
６  空気供給装置
７  活性汚泥濃度計
８  凝集剤供給装置
９  制御装置
１０  薬剤洗浄装置
１１  ｐＨ計
１２  汚泥粒径計測器
１３  粒子添加装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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