(57)【要約】【課題】通水性ろ過モジュールを用いるろ過において、初期値とほぼ同様なろ過フラックスを長期間にわたって安定して得られる、生物処理汚水の固液分離装置のろ過体モジュールの洗浄方法及び装置を提供する。【解決手段】被処理水を活性汚泥処理の生物反応槽に導入し、活性汚泥処理後の活性汚泥混合液をろ過モジュールを浸漬設置するろ過分離槽に導入し、水頭圧でろ過モジュールからろ過水を得て、ろ過後の汚泥混合液を生物反応槽に返送する処理法において、ろ過分離槽内のろ過モジュール下部に微細気泡散気装置を設置し、ろ過の間において微細気泡散気装置へ間欠的に通気することを特徴とする活性汚泥混合液の固液分離方法、及びその装置。【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処理の生物反応槽に導入し、活性汚泥処理後の活性汚泥混合液をろ過モジュールを浸漬設置するろ過分離槽に導入し、水頭圧で該ろ過モジュールからろ過水を得て、ろ過後の汚泥混合液を生物反応槽に返送する処理法において、該ろ過分離槽内のろ過モジュール下部に微細気泡散気装置を設置し、ろ過の間において該微細気泡散気装置へ間欠的に通気することを特徴とする活性汚泥混合液の固液分離方法。
【請求項２】
前記微細気泡散気装置はろ過モジュール下部に全面設置することを特徴とする請求項１記載の固液分離方法。
【請求項３】
前記微細気泡散気装置への通気量は洗浄時で２．５ｍ３／ｍ２流路／ｍｉｎ以上、ろ過時で０．５ｍ３／ｍ２流路／ｍｉｎ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固液分離方法。
【請求項４】
被処理水を活性汚泥処理の生物反応槽に導入し、活性汚泥処理後の汚泥混合液をろ過モジュールを浸漬設置するろ過分離槽に導入し、水頭圧で該ろ過モジュールからろ過水を得て、ろ過後の汚泥混合液を該生物反応槽に返送する活性汚泥混合液の固液分離装置において、該ろ過分離槽内の該ろ過モジュール下部に、微細気泡散気装置を設置したことを特徴とする固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性汚泥処理における活性汚泥混合液の固液分離に関し、特に、下水、有機性工業廃水や生活排水等の活性汚泥処理における活性汚泥混合液の固液分離に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、活性汚泥による水処理では、処理水を得るためには活性汚泥混合液の固液分離を行わなければならない。通常、活性汚泥混合液を沈殿池に導入させ、重力沈降によって、汚泥を沈降させ、上澄み液を処理水として沈殿池から流出させる方法が用いられる。この場合、活性汚泥を沈降させるため十分な沈降面積及び滞留時間を有する沈殿池が必要であり、処理装置の大型化と設置容積の増大要因となっている。また、活性汚泥がバルキング等、沈降性の悪化した場合、沈殿池より汚泥が流出し、処理水の水質悪化を招く。
【０００３】
一方、沈殿池に代わって膜分離による活性汚泥混合液の固液分離を行う手法は以前から用いられている。この場合、固液分離用膜として、一般的に精密ろ過膜や限外ろ過膜が用いられる。
ろ過分離手段としてポンプによる吸引や加圧が必要であり、通常数十ｋＰａ〜数百ｋＰａの圧力で行うため、ポンプによる動力が大きく、ランニングコストの増大となっている。また、膜分離でＳＳの全くない清澄な処理水が得られる一方、透過フラックスが低く、膜汚染を防止するため、定期的に薬洗する必要がある。
【０００４】
最近、沈殿池に代わる活性汚泥混合液の固液分離法として、固液分離槽に織布等の濾布からなるろ過モジュールを複数浸漬させ、ろ過モジュール表面に汚泥の付着層を形成してろ過する方法、いわゆる、ダイナミックろ過法がある。この場合、安定したろ過フラックスを得るために、ろ過モジュール表面に成長した汚泥の付着層を定期的に剥離することが必要である。その手段としては、ろ過モジュール下部に設置した散気管で空洗して付着汚泥を剥離する方法が特許文献１に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１７７９８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献１では、ろ過分離槽にろ過体モジュールを浸漬設置してろ過を行うものである。この場合、活性汚泥は好気槽からポンプよりろ過分離槽に供給されていることから、ろ過体表面に汚泥のダイナミック層が形成される。ろ過体の洗浄はろ過操作の数時間毎に約数分程度行っている。洗浄方法の一つとして空洗がある。空洗はろ過分離槽下部に設けた空洗管（散気管）からの曝気によりろ過体表面の汚泥層を剥離する。
【０００７】
しかし、長期的にろ過を継続すると、汚泥性状により、ろ過体表面の付着汚泥層が厚くなったりするとろ過モジュール間に汚泥ブリッジが形成され、ろ過フラックス（Ｆ１ｕｘ）の低下を招くことがある。また、洗浄までの連続ろ過時間が長いと流速の遅いろ過体表面に汚泥付着層が過度に成長し、汚泥流路の抵抗を増加させ、流れの停滞を起こすことがある。このことはろ過フラックスの低下を招く要因となる。一方、空洗管として、従来の多孔管やデフユーザーを用いた場合、汚泥による目詰まりが生じ、空洗時の風量低下となり、洗浄効果を低下させる恐れがある。従って、従来の空洗では良好な洗浄効果が得られず、経過時間とともにろ過フラックスの低下が大きくなり、安定した処理を行うことが困難となる。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題点に対して検討を行い、通水性ろ過モジュールに対し初期値とほぼ同様なろ過フラックスを、長期間にわたって安定して得られ、しかも、安定した水質も得ることができる生物処理汚水の固液分離装置のろ過体の洗浄方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記の課題により、処理時間の経過と関係なく、常にろ過モジュールの表面に均一なダイナミックろ過層を形成する方法について種々研究した。そして、ろ過モジュール下部に微細気泡散気管を設置して、ろ過の間に微細気泡散気管へ間欠的に通気することにより、通常の空洗では完全に剥離できなかったろ過モジュール表面及び内部の微細なフロック、あるいは生物スラムも容易に洗い落とすことが可能となった。本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、次の構成からなるものである。
【００１０】
（１）被処理水を活性汚泥処理の生物反応槽に導入し、活性汚泥処理後の活性汚泥混合液をろ過モジュールを浸漬設置するろ過分離槽に導入し、水頭圧で該ろ過モジュールからろ過水を得て、ろ過後の汚泥混合液を生物反応槽に返送する処理法において、該ろ過分離槽内のろ過モジュール下部に微細気泡散気装置を設置し、ろ過の間において該微細気泡散気装置へ間欠的に通気することを特徴とする活性汚泥混合液の固液分離方法。
（２）前記微細気泡散気装置はろ過モジュール下部に全面設置することを特徴とする前記（１）記載の固液分離方法。
（３）前記微細気泡散気装置への通気量は洗浄時で２．５ｍ３／ｍ２流路／ｍｉｎ以上、ろ過時で０．５ｍ３／ｍ２流路／ｍｉｎ以下であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の固液分離方法。
【００１１】
（４）被処理水を活性汚泥処理の生物反応槽に導入し、活性汚泥処理後の汚泥混合液をろ過モジュールを浸漬設置するろ過分離槽に導入し、水頭圧で該ろ過モジュールからろ過水を得て、ろ過後の汚泥混合液を該生物反応槽に返送する活性汚泥混合液の固液分離装置において、該ろ過分離槽内の該ろ過モジュール下部に、微細気泡散気装置を設置したことを特徴とする固液分離装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、生物反応槽から汚泥混合液をろ過分離槽に供給して、ろ過モジュールによるダイナミックろ過において、ろ過分離槽下部に設置した、微細散気装置、好ましくは高分子膜から構成されたメンブレン型散気装置を用い、ろ過工程中に間欠散気を行えば、ろ過体表面に付着しすぎた汚泥層を剥離することが出来る。この場合、散気時の気泡が微細であるため、曝気風量を適切に制御すれば、ろ過体表面の付着汚泥層を完全に剥離することがなく、常に抵抗の少ない安定した汚泥ろ過層を維持することが出来る。
【００１３】
ろ過体としては、通水性で耐圧性の多孔性表面をもつシート状体であれば、不織布、織布、金属網等のいずれを用いても同様な効果が得られる。そして、ろ過体形状としては、平面型、円筒型、中空型のいずれを用いることも可能であり、複数個を束ねてモジュールろ過体として用いることも可能である。また、ろ過体モジュール構造としては、通水性ろ過体を保持する支持板は、できるだけ中空型であることが望ましい。該ろ過体モジュール上部に逆洗水が支持板内部に注入できる逆洗水流入管を有し、ろ過水を得る取水管は、該ろ過体モジュール下部に設置されており、逆洗排水の排出ラインが取水管に接続され、逆洗時はバブルの切り替えによって、逆洗排水が生物処理槽に返送できる構造であるものが望ましい。通水性ろ過体によるろ過分離できる対象汚泥としては、活性汚泥、凝集汚泥、初沈汚泥等の何れも可能である。また、ＳＳの高い排水、河川水等の固液分離として用いることも可能である。
【００１４】
散気装置として、高分子膜からなるメンブレン型散気装置を用いることにより、汚泥による目つまりが全くないことから、常に安定した風量が得られる。高分子膜としてはＥＰＤＭ（エチレン、プロピレンゴム）、ウレタンゴム、シリコン・ブチル、ポリエチレン等を例示することができる。散気時の気泡上昇も均一となり、複数ろ過モジュールに対し、ろ過体表面の付着しすぎた汚泥を剥離でき、均一な汚泥流路が確保される。この結果、ろ過体表面の汚泥付着層の過成長が抑制されて、高いろ過フラックスが得られる。
【００１５】
散気装置は、ろ過時の間欠曝気でなく、空洗時の曝気装置としても併用できる。この場合、メンブレン型散気装置であるため、間欠散気時より多い風量を注入すれば、空気注入の孔径が大きくなり、気泡径の増大とともに上昇速度も上昇する。その結果、ろ過体表面付着汚泥の剥離効果が向上し、良好な洗浄効果が得られる。
微細気泡散気装置として、発生する気泡径は１ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、ろ過工程中に間欠散気を行えば、ろ過体表面付着汚泥層の過成長を抑制でき、安定したろ過フラックスが得られる。
【００１６】
メンブレン散気管の通気孔径として、１０〜１０００μｍ、好ましくは、３００〜５００μｍである。通常数百μｍ程度であれば、１ｍｍ以下の気泡が得られる。この場合、散気管の抵抗も少なく、安定した風量と良好な洗浄効果が得られる。汚泥性状及び濃度に対応し、孔径数十μｍのメンブレン散気管を用いても同様な効果が得られる。
【００１７】
又、上記メンブレン型散気装置への通気量は洗浄時で１．５〜３．５ｍ３／ｍ２流路／ｍｉｎ、好ましくは、２．５〜３．０ｍ３／ｍ２流路／ｍｉｎ、ろ過時で０．１〜１．０ｍ３／ｍ２流路／ｍｉｎ、好ましくは、０．２〜０．５ｍ３／ｍ２流路／ｍｉｎである。
【００１８】
図面により、本発明をより具体的に説明する。図１は、飲料廃水に対する本発明による処理の一例をフローシートで示すものである。
図１に示す如く、流入原水１が生物反応槽２に流入し、活性汚泥処理を行う。活性汚泥処理後の汚泥混合液は汚泥供給ポンプ３よりろ過分離槽４の底部に送られる。ろ過分離槽４にはろ過モジュール７を複数セットしたろ過ユニットを設置している。ろ過ユニット下部にはメンブレン散気管６を設置している。
【００１９】
ろ過は生物反応槽２からの供給汚泥に対し、ろ過モジュール７より設定した水頭圧でろ過水１１が得られ、処理水槽１２に流入する。ろ過後の活性汚泥は返送汚泥１４として生物反応槽２に流入させている。ろ過工程中において、ろ過分離槽４下部のメンブレン散気管６より１分間通気、４分間停止の間欠散気を行う。
ろ過モジュール７に対する洗浄は空洗、水逆洗、排泥の順に実施する。空洗はブロワ５を起動させ、外部空洗ライン８を通じてメンブレン散気装置６に通気して行う外部空洗と内部空洗ライン９に通気する内部空洗の順に行う。水逆洗は逆洗ポンプ１０より処理水をろ過水ライン１６からろ過モジュール内部に供給して行う。なお、ここでいう「水逆洗」とは、ろ過体内部の一端へ洗浄水を供給してろ過体内部からろ過体表面へ通過させる逆洗浄を言うものであって、ろ過モジュールの通水性ろ過体表面からろ過体内部へ通るろ過とは逆の流れとなり、その場合ろ過体内部の他端からも洗浄廃水が排出される。排泥は、ろ過モジュール下部からろ過モジュール内の汚泥を排泥ライン１５より生物反応槽に排出される。上記の一連の洗浄操作終了後にろ過が再開される。
【００２０】
【実施例】
以下実施例により本発明を更に具体的に説明する。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されるものではない。
【００２１】
実施例１
本実施例では、図１に示す処理装置を用い、被処理水は飲料廃水を用いた。ろ過分離槽に有効ろ過面積３．３ｍ２／枚の平面型通水性ろ過体モジュール１０枚をろ過ユニットとして浸漬設置した。ろ過モジュール通水性ろ過体として厚み約０．１ｍｍ、孔径１１４μｍのポリエステル織布を用いた。使用したメンブレン散気管は、ＥＰＤＭからなる高分子膜を用いたもので、平均気泡径が１ｍｍ以下の微細な気泡を発生するものであった。ろ過時の水頭圧を約１０ｃｍとし、ろ過分離槽に供給する汚泥混合液の流量は２４０ｍ３／ｄとし、ろ過体表面の汚泥流速を平均７ｍｍ／ｓとした。
【００２２】
ろ過モジュールに対する外部空洗量は流路面積当たり２．５ｍ３  ／ｍ２  ／ｍｉｎとし、時間を３分とした。内部空洗量はろ過体内部流路面積当たり１．７ｍ３／ｍ２／ｍｉｎとし、時間を３分とした。水逆洗水量はろ過体有効面積当たり４０ｍ／ｄとし、逆洗時間を０．５分とした。排泥時間は３分とした。なお、排泥は水逆洗と同時に開始した。
第１表に実施例におけるろ過分離槽での処理条件を示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
図２に本実施例でのろ過フラックスの経過を示す。実施時のＭＬＳＳは約６０００ｍｇ／リットル（Ｌ）である。
処理開始から約２ヶ月の運転において、ろ過フラックスがほぼ２〜２．５ｍｍ／ｄ前後であり、安定した処理が得られた。
【００２５】
図３にろ過水濁度の経過を示す。
約２ヶ月の連続運転において、ろ過水濁度はほぼ１０度以下であり、良好なろ過性能を示し、清澄なろ過水を安定して得られた。
【００２６】
比較例１
ろ過工程中の間欠散気を実施しない以外は実施例と全く同じ条件で行ったろ過実験を比較例とした。図４及び図５には比較例でのろ過フラックス経過及びろ過水濁度の経過を示す。
フラックスはろ過開始時の１ｍ／ｄであった。しかし、その後は徐々に低下し、約１週間後には０．５ｍ／ｄに低下した。実験終了後、ろ過モジュール間を観察したところ、モジュール間に汚泥ブリッジの形成が確認された。これがろ過フラックス低下の要因と考えられる。
ろ過水濁度はろ過開始時、１０度前後であった。しかし、ろ過５日目から徐々に高くなり、２週間後には約６０度以上となった。これはろ過モジュール間の汚泥ブリッジ形成により、ろ過体表面に大量に付着した汚泥が内部に多く侵入した結果である。
【００２７】
比較例２
ろ過分離槽のメンブレン散気管の代わりに従来から使用されているセラッミク製散気管を用いて、ろ過工程中の間欠散気を実施した以外は実施例１と全く同じ条件で行ったろ過実験を行った。前記セラッミク製散気管から発生する気泡の平均気泡径は、２〜３ｍｍのものであった。図６及び図７には本比較例でのろ過フラックス経過及びろ過水濁度の経過を示す。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、生物反応槽から汚泥混合液をろ過分離槽に供給して、ろ過モジュールによるダイナミックろ過において、ろ過分離槽下部に設置した微細散気装置を用い、ろ過工程中に間欠散気を行えば、ろ過体表面に付着しすぎた汚泥層を剥離することが出来る。この場合、散気時の気泡が微細であるため、曝気風量を適切に制御すれば、ろ過体表面の付着汚泥層を完全に剥離することがなく、常に抵抗の少ない安定した汚泥ろ過層を維持することが出来る。
【００２９】
微細散気装置として、高分子膜からなるメンブレン型散気管を用いるときには、汚泥による目つまりが全くなく、常に安定した風量が得られる。散気時の気泡上昇も均一となり、複数ろ過モジュールに対し、ろ過体表面の付着しすぎた汚泥を剥離でき、均一な汚泥流路が確保される。この結果、ろ過体表面の汚泥付着層の過成長が抑制されて、高いろ過フラクッスが得られる。
散気装置はろ過時の間欠曝気でなく、空洗時の曝気装置としても併用できる。この易合、メンブレン型散気装置であるため、間欠散気時より多い風量を注入すれば、空気注入の孔径が大きくなり、気泡径の増大とともに上昇速度も上昇する。その結果、ろ過体表面付着汚泥の剥離効果が向上し、良好な洗浄効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】飲料廃水に対する本発明による処理の一例をフローシートで示した図である。
【図２】実施例１におけるろ過フラックスの経過を示した図である。
【図３】実施例１におけるろ過水濁度の経過を示した図である。
【図４】比較例１におけるろ過フラックスの経過を示した図である。
【図５】比較例におけるろ過水濁度の経過を示した図である。
【符号の説明】
１：流入原水
２：生物反応槽
３：汚泥供給ポンプ
４：ろ過分離槽
５：通気ブロワー
６：メンブレン散気管（メンブレン散気装置）
７：ろ過モジュール
８：外部空洗ライン
９：内部空洗ライン
１０：逆洗ポンプ
１１：ろ過水
１２：処理水槽
１３：処理水
１４：返送汚泥
１５：排泥ライン
１６：ろ過水ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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