(57)【要約】【課題】循環系に高分子有機物が濃縮することを抑制することにより、生物処理及び膜処理を効率よく安定した状態で行うことができる粉末活性炭循環型膜処理装置を提供する。【解決手段】分離膜１１を備えた膜処理槽１２と、該膜処理槽内の固体成分濃縮液を循環槽に返送する返送経路１４と、該循環槽内の混合液を前記膜処理槽に流入させる混合液流入経路１５とを備え、該混合液流入経路と前記返送経路とにより循環系を形成するとともに、該循環系に原水を導入するための原水導入経路１６と粉末活性炭を投入するための粉末活性炭投入手段１７とを備えた粉末活性炭循環型膜処理装置において、粉末活性炭投入手段を前記原水導入経路より上流側に設け、投入した粉末活性炭と固体成分濃縮液とを接触させた後に原水を導入混合する。【選択図】　　図１
2004033880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離膜を備えた膜処理槽と、該膜処理槽内の固体成分濃縮液を循環槽に返送する返送経路と、該循環槽内の混合液を前記膜処理槽に流入させる混合液流入経路とを備え、該混合液流入経路と前記返送経路とにより循環系を形成するとともに、該循環系に原水を導入するための原水導入経路と粉末活性炭を投入するための粉末活性炭投入手段とを備えた粉末活性炭循環型膜処理装置において、粉末活性炭投入手段を前記原水導入経路より上流側に設け、投入した粉末活性炭と固体成分濃縮液とを接触させた後に原水を導入混合するように形成したことを特徴とする粉末活性炭循環型膜処理装置。
【請求項２】
前記循環槽として、前記粉末活性炭投入手段を備えた粉末活性炭混合槽と、前記原水導入経路を備えた原水混合槽とを設け、前記粉末活性炭混合槽を前記原水混合槽の上流側に配置したことを特徴とする請求項１記載の粉末活性炭循環型膜処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末活性炭循環型膜処理装置に関し、詳しくは、上水，下水，排水等を浄化処理する設備等において、原水中に粉末活性炭を投入して膜分離を行うことにより、原水中の固体成分だけでなく溶解性有機物等も分離除去する粉末活性炭循環型膜処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉末活性炭循環型膜処理装置は、例えば、特開平６−５５０４６号公報や特開平１０−４９４号公報等に記載されているように、分離膜を循環する液体に粉末活性炭を投入して水の浄化処理を行うものであって、ＭＦ膜やＵＦ膜では除去できない臭気成分等の低・中分子有機成分を、粉末活性炭に吸着させるとともに膜分離汚泥中の微生物による生物学的酸化によって酸化し、これらを膜分離することで高度な分離除去を行うシステムである。
【０００３】
図３は、従来の一般的な粉末活性炭循環型膜処理装置の一例を示す系統図であって、分離膜１１を備えた膜処理槽１２と、該膜処理槽１２内の固体成分濃縮液を循環槽１３に返送する返送経路１４と、該循環槽１３内の液を前記膜処理槽１２に流入させる混合液流入経路１５とを備えている。循環槽１３には、前記返送経路１４及び混合液流入経路１５に加えて、原水を導入するための原水導入経路１６と粉末活性炭を投入するための粉末活性炭投入手段１７とが設けられている。
【０００４】
原水導入経路１６から循環槽１３に流入した原水は、返送経路１４から循環槽１３に流入する固体成分濃縮液及び粉末活性炭投入手段１７から投入される粉末活性炭と、撹拌装置１８により撹拌されて混合する。循環槽１３内の混合液は、混合液流入経路１５から膜処理槽１２に流入し、分離膜１１により液中の固体成分が分離除去される。分離膜１１を透過した膜処理水は、処理水導出経路１９から取り出される。膜処理槽１２の底部に沈降した固体成分は、一部の液と共に返送経路１４に抜き出され、ポンプ２０によって循環槽１３に圧送される。また、一部の固体成分濃縮液は、ドレンとして排出経路２１に排出される。なお、前記分離膜１１の下方には、分離膜洗浄時にエアスクラビングを行うための圧縮空気を噴出するブロワ２２及び散気装置２３が設けられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように形成された粉末活性炭循環型膜処理装置において、微生物による生物処理を安定化させるためには、水回収率を多くして系内の生物量を増加させることが望ましい。しかし、水回収率を多くすると、膜分離された汚泥や粉末活性炭と共に、粉末活性炭に吸着されず、生物分解もされずに液中に残っている高分子有機物が膜処理槽１２で濃縮されることになり、この高分子有機物によって分離膜１１の膜孔が急激に閉塞されてしまう可能性が高くなる。このため、エアスクラビングや逆洗といった膜洗浄を頻繁に行う必要があり、安定した運転が得られなくなる。
【０００６】
一方、原水には、低分子から高分子まで様々な有機物が含まれているが、このような原水中に粉末活性炭を投入すると、比較的分子量の小さな有機物が優先的に粉末活性炭に吸着され、高分子有機物が水中（液中）に残ることになる。すなわち、図４の説明図に示すように、粉末活性炭３１の表面には、マクロ孔３２とミクロ孔３３とがあり、さらにそれぞれの表面に吸着座３２ａ，３３ａがあるが、どの吸着座３２ａ，３３ａにも入り込める低分子有機物３４は効率よく吸着し、マクロ孔３２にしか入り込めない大きさで、分離膜１１の膜孔１１ａを閉塞する大きさの高分子有機物３５は、該マクロ孔中の吸着座３２ａに既に低分子有機物３４が吸着していると、このマクロ孔中に吸着することができずに液中に取り残されることになる。
【０００７】
したがって、従来のように原水導入経路１６を有する循環槽１３に粉末活性炭を投入すると、原水中の低分子有機物が優先的に粉末活性炭に吸着し、高分子有機物が液中に濃縮される状態となってしまい、循環を繰り返す間に、吸着されずに液中に残された高分子有機物がかなりの高濃度となってしまう。このようにして循環液中に高分子有機物が濃縮されると、前記同様に分離膜を急激に閉塞する原因となる。
【０００８】
そこで本発明は、粉末活性炭循環型膜処理装置の循環系に高分子有機物が濃縮することを抑制することにより、生物処理及び膜処理を効率よく安定した状態で行うことができる粉末活性炭循環型膜処理装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の粉末活性炭循環型膜処理装置は、分離膜を備えた膜処理槽と、該膜処理槽内の固体成分濃縮液を循環槽に返送する返送経路と、該循環槽内の液を前記膜処理槽に流入させる混合液流入経路とを備え、該混合液流入経路と前記返送経路とにより循環系を形成するとともに、該循環系に原水を導入するための原水導入経路と粉末活性炭を投入するための粉末活性炭投入手段とを備えた粉末活性炭循環型膜処理装置において、粉末活性炭投入手段を前記原水導入経路より上流側に設け、投入した粉末活性炭と固体成分濃縮液とを接触させた後に原水を導入混合するように形成したことを特徴としている。
【００１０】
さらに、前記循環槽として、前記粉末活性炭投入手段を備えた粉末活性炭混合槽と、前記原水導入経路を備えた原水混合槽とを設け、前記粉末活性炭混合槽を前記原水混合槽の上流側に配置したことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の粉末活性炭循環型膜処理装置の一形態例を示す系統図、図２は本発明における粉末活性炭への有機物の吸着状態を示す説明図である。なお、前記従来例として図３に記載した従来の粉末活性炭循環型膜処理装置と同一の構成要素には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００１２】
本形態例に示す粉末活性炭循環型膜処理装置は、分離膜１１を備えた膜処理槽１２と、該膜処理槽１２内の固体成分濃縮液を返送する返送経路１４、ポンプ２０及び排出経路２１と、膜処理水を導出する処理水導出経路１９と、エアスクラビングを行うためのブロワ２２及び散気装置２３とを備えている。これらの設備機器は、従来と同様のものを使用することができ、例えば分離膜１１には、ＭＦ膜，ＵＦ膜等を使用でき、外圧型、内圧型のいずれを採用してもよい。
【００１３】
排出経路２１より下流側の返送経路１４には、従来の循環槽に相当するものとして、粉末活性炭投入手段１７を備えた粉末活性炭混合槽５１と、原水導入経路１６を備えた原水混合槽５２とが設けられており、粉末活性炭混合槽５１が原水混合槽５２の上流側に位置するように配置されている。両混合槽５１，５２内には、粉末活性炭との混合を促進するための撹拌装置５３，５４がそれぞれ設けられており、粉末活性炭混合槽５１には返送経路１４が、原水混合槽５２には混合液流入経路１５がそれぞれ接続している。
【００１４】
このように、粉末活性炭投入手段１７を備えた粉末活性炭混合槽５１を、原水導入経路１６を備えた原水混合槽５２より上流側に設けることにより、粉末活性炭投入手段１７から投入された粉末活性炭は、返送経路１４から流入する固体成分濃縮液と最初に接触することになる。これにより、高分子有機物が濃縮された状態の固体成分濃縮液と、粉末活性炭表面のマクロ孔及びミクロ孔の各吸着座が空いている状態の粉末活性炭とを接触させることができるので、高分子有機物がマクロ孔の吸着座に吸着する確率を大幅に高くすることができる。
【００１５】
したがって、固体成分濃縮液中の高分子有機物を効率よく粉末活性炭に吸着させることができ、循環系内に高分子有機物が濃縮することを防止できる。一方、粉末活性炭混合槽５１から原水混合槽５２に流入する粉末活性炭は、粉末活性炭表面のミクロ孔が空いた状態のままとなっているので、原水混合槽５２に導入される原水中の低分子有機物は、ミクロ孔内の吸着座やマクロ孔内で未吸着空の吸着座に吸着させることができる。
【００１６】
これにより、原水混合槽５２から混合液流入経路１５を通って膜処理槽１２に流入する混合液においては、図２に示すように、粉末活性炭３１のマクロ孔３２に高分子有機物３５が、ミクロ孔３３に低分子有機物３４がそれぞれ吸着した状態となっているので、従来のような高分子有機物による膜孔１１ａの急激な閉塞を回避することができる。したがって、分離膜１１の洗浄操作を頻繁に行う必要がなくなるだけでなく、循環系内に高分子有機物が濃縮されないので、水回収率を多くして系内の生物量を増加させることが可能となり、微生物による生物処理の効率向上や安定化を図ることができる。
【００１７】
なお、粉末活性炭の投入や原水の導入は、槽としての形態を採用せずに、管路や水路等で行うことも可能であり、粉末活性炭の投入量は、従来と同様に、原水の性状等の条件に応じて任意に設定することができる。また、粉末活性炭混合槽５１と原水混合槽５２とを隣接は位置する必要はなく、適当な配管や水路で接続するようにしてもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の粉末活性炭循環型膜処理装置によれば、循環系に高分子有機物が濃縮することを抑制することができるので、高分子有機物による膜孔の閉塞を回避できるとともに、水回収率を多くして系内の生物量を増加させることが可能となる。したがって、高い回収率を維持した状態で良好な生物分解と安定した膜処理とを効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉末活性炭循環型膜処理装置の一形態例を示す系統図である。
【図２】本発明における粉末活性炭への有機物の吸着状態を示す説明図である。
【図３】従来の一般的な粉末活性炭循環型膜処理装置の一例を示す系統図である。
【図４】従来装置における粉末活性炭への有機物の吸着状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１１…分離膜、１２…膜処理槽、１４…返送経路、１５…混合液流入経路、１６…原水導入経路、１７…粉末活性炭投入手段、１８…、１９…処理水導出経路、２０…ポンプ、２１…排出経路、２２…ブロワ、２３…散気装置、５１…粉末活性炭混合槽、５２…原水混合槽、５３，５４…撹拌装置
【図１】
2004033880.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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