(57)【要約】【課題】溶存無機物を含有する排水を不溶化処理して不溶化物を膜浸漬槽で固液分離するに当たり、浸漬膜の膜フラックスの低下を防止して長期にわたり安定かつ効率的な処理を行う。【解決手段】分離汚泥の一部と不溶化剤とを混合し、得られた混合物を排水に添加する。生成する不溶化物を含む排水を、沈殿部と、上澄液部とを有し、上澄液部に浸漬膜分離手段１３が設けられた膜浸漬槽１０に導入し、膜を透過した処理水と、沈殿部に沈降して濃縮された汚泥とに固液分離する。【選択図】  図１
2004255267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶存無機物を含有する排水に該溶存無機物を不溶化させる不溶化剤を添加して不溶化物を生成させ、処理水と汚泥とに固液分離する方法において、
固液分離された汚泥の一部と不溶化剤とを混合し、得られた混合物を前記排水に添加し、
生成する不溶化物を含む排水を、沈殿部と、上澄液部と、該上澄液部に設けられた浸漬膜分離手段とを備えてなる膜浸漬槽に導入し、
該浸漬膜分離手段を透過した処理水と、該沈殿部に沈降して濃縮された汚泥とに固液分離することを特徴とする溶存無機物含有排水の不溶化処理方法。
【請求項２】
溶存無機物を含有する排水に該溶存無機物を不溶化させる不溶化剤を添加して不溶化物を生成させ、処理水と汚泥とに固液分離する装置において、
固液分離された汚泥の一部と不溶化剤とを混合する混合手段と、
得られた混合物を前記排水に添加して不溶化物を生成させる反応槽と、
生成した不溶化物を含む排水を固液分離する膜浸漬槽とを有し、
該膜浸漬槽は、沈殿部と、上澄液部と、該上澄液部に設けられた浸漬膜分離手段とを備え、
前記不溶化物を含む排水は、該浸漬膜分離手段を透過した処理水と、該沈殿部に沈降して濃縮された汚泥とに固液分離されることを特徴とする溶存無機物含有排水の不溶化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶存無機物を含有する排水に該溶存無機物を不溶化させる不溶化剤を添加して不溶化物を生成させ、処理水と汚泥とに固液分離するに当たり、不溶化剤を分離汚泥との混合物として添加することにより汚泥の沈降性を高めると共に、この沈降性に優れた汚泥の固液分離手段として沈殿部を備える膜浸漬槽を用いることにより、効率的な固液分離を行う方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、重金属イオン、リン酸イオン、フッ化物イオン、カルシウムイオン等の溶存無機物を含有する排水は、一般的には、これらの溶存無機物を不溶化させる不溶化剤を排水に添加して不溶化物を生成させ、これを固液分離することにより処理されている。この方法で得られる無機汚泥の固液分離手段としては、沈殿池が広く用いられていたが、近年、処理水質の向上等を目的として、膜分離手段が採用されるようになってきている。固液分離に用いられる分離膜としては、内圧式のチューブラー型や、外圧式の平膜又は中空糸膜が一般的に用いられているが、特に、膜面積当たり単価の安い外圧式の膜が有効である。
【０００３】
図３は、外圧式の浸漬膜分離手段を備えた、従来の膜浸漬槽を示す断面図であって、膜浸漬槽３０内に上下を開口する仕切板３１が設けられ、汚泥導入部３０Ａと膜分離部３０Ｂとが形成されている。汚泥導入部３０Ａの槽上部には、汚泥含有液の導入管３２が設けられている。一方、膜分離部３０Ｂには浸漬膜分離装置３３が設けられ、この浸漬膜分離装置３３の下方には、散気管３４が設けられている。また、膜分離部３０Ｂの槽下部には汚泥引抜管３５が設けられている。
【０００４】
汚泥含有液は導入管３２から膜浸漬槽３０の汚泥導入部３０Ａに導入され、浸漬膜分離装置３３の分離膜を透過した透過水は処理水配管３６から取り出される。また、分離汚泥が槽下部の汚泥引抜管３５から排出される。この膜浸漬槽３０内には、浸漬膜分離装置３３の下方に設けられた散気管３４からの曝気流により、膜分離部３０Ｂで上昇し、汚泥導入部３０Ａで下降する循環流が形成され、これにより、槽内液が撹拌混合されると共に、膜近傍の汚泥混合液の流速が確保され、効率的な膜分離が行われる。
【０００５】
また、特開平１１−２０７３７８号公報や特開２００２−２８６５２号公報には、このような膜浸漬槽による固液分離において、膜浸漬槽内で汚泥成分を沈降分離させるものが提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２０７３７８号公報
【特許文献２】
特開２００２−２８６５２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示すような、槽内を曝気流で混合しながら膜分離する膜浸漬槽３０であっても、汚泥が膜面にケーク状に付着することは避けられず、このために膜フラックスの低下の問題があり、著しい場合には装置の安定運転の妨げとなる。
【０００８】
一方、汚泥を沈降分離して膜分離を行う膜浸漬槽では、原水の処理で発生する汚泥の性状に影響を受け、沈降速度の遅い汚泥（Ａｌ（ＯＨ）３等）では水面積負荷を高く取れないという問題がある。
【０００９】
本発明は上記従来の問題点を解決し、溶存無機物を含有する排水を不溶化処理して不溶化物を膜浸漬槽で固液分離するに当たり、浸漬膜の膜フラックスの低下を防止して長期にわたり安定かつ効率的な処理を行う方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶存無機物含有排水の不溶化処理方法は、溶存無機物を含有する排水に該溶存無機物を不溶化させる不溶化剤を添加して不溶化物を生成させ、処理水と汚泥とに固液分離する方法において、固液分離された汚泥の一部と不溶化剤とを混合し、得られた混合物を前記排水に添加し、生成する不溶化物を含む排水を、沈殿部と、上澄液部と、該上澄液部に設けられた浸漬膜分離手段とを備えてなる膜浸漬槽に導入し、該浸漬膜分離手段を透過した処理水と、該沈殿部に沈降して濃縮された汚泥とに固液分離することを特徴とする。
【００１１】
本発明の溶存無機物含有排水の不溶化処理装置は、溶存無機物を含有する排水に該溶存無機物を不溶化させる不溶化剤を添加して不溶化物を生成させ、処理水と汚泥とに固液分離する装置において、固液分離された汚泥の一部と不溶化剤とを混合する混合手段と、得られた混合物を前記排水に添加して不溶化物を生成させる反応槽と、生成した不溶化物を含む排水を固液分離する膜浸漬槽とを有し、該膜浸漬槽は、沈殿部と、上澄液部と、該上澄液部に設けられた浸漬膜分離手段とを備え、前記不溶化物を含む排水は、該浸漬膜分離手段を透過した処理水と、該沈殿部に沈降して濃縮された汚泥とに固液分離されることを特徴とする。
【００１２】
溶存無機物を不溶化処理して得られる汚泥は、活性汚泥等の有機汚泥に比べて沈降速度の速い沈降性に優れた汚泥であるが、特に、不溶化剤を分離汚泥との混合物として水に添加することにより、より一層沈降性に優れた汚泥を生成させることができる。そして、この沈降性に優れた汚泥を、汚泥が沈降濃縮される沈殿部と上澄液部とを備える膜浸漬槽に導入し、上澄液部に設けられた浸漬膜分離手段で膜分離することにより、効率的な固液分離を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の溶存無機物含有排水の不溶化処理方法及び装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の溶存無機物含有排水の不溶化処理装置の実施の形態を示す系統図であり、図２は本発明に好適な膜浸漬槽の一例を示す断面図である。
【００１５】
まず、図２を参照して本発明に好適な膜浸漬槽の構成を説明する。
【００１６】
図１の膜浸漬槽１０では、槽内に下部が開口する仕切板１１が設けられ、槽内上部の上澄液部に汚泥導入部１０Ａと膜分離部１０Ｂとが形成され、仕切板１１の下部に汚泥濃縮部（沈殿部）１０Ｃが形成されている。この汚泥濃縮部１０Ｃの膜分離部１０Ｂ側の側壁部は下方にゆくに従って汚泥導入部１０Ａ側へ傾斜する傾斜面１０Ｓとされている。汚泥導入部１０Ａ側の側壁の上部には、汚泥含有液の導入管１２が設けられている。膜分離部１０Ｂには外圧式の浸漬膜分離装置１３が設けられ、この浸漬膜分離装置１３の下方には、散気管１４が設けられている。また、汚泥導入部１０Ａの下方の側壁部には汚泥引抜管１５が設けられている。
【００１７】
汚泥導入部１０Ａ及び膜分離部１０Ｂには、浸漬膜分離装置１３の下方に設けられた散気管１４からの曝気流により、膜分離部１０Ｂで上昇し、汚泥導入部１０Ａで下降する循環流が形成される。
【００１８】
導入管１２から膜浸漬槽１０の汚泥導入部１０Ａに導入された汚泥含有液中の汚泥成分は、その一部がこの汚泥導入部１０Ａで沈降し、汚泥濃縮部１０Ｃで濃縮される。このように導入された汚泥の一部が沈降することにより、膜分離部１０Ｂに導入される汚泥量が低減し、これにより膜フラックスの低下が防止される。
【００１９】
汚泥導入部１０Ａで汚泥の一部が沈降分離された汚泥含有液は、仕切板１１の下方から膜分離部１０Ｂに流入し、浸漬膜分離装置１３で膜分離処理される。この浸漬膜分離装置１３の膜を透過した透過水は、処理水配管１６から取り出される。また、浸漬膜分離装置１３で分離された汚泥も膜分離部１０Ｂで沈降し、膜浸漬槽１０の傾斜面１０Ｓに沿って汚泥濃縮部１０Ｃに流入する。
【００２０】
汚泥濃縮部１０Ｃでは、このようにして沈降流入した汚泥の堆積を防止する目的で、必要に応じて汚泥引抜管１５から汚泥を引き抜き系外へ排出する。
【００２１】
図２の膜浸漬槽１０において、散気管１４は汚泥濃縮部１０Ｃに沈降した汚泥が再浮上しないように、汚泥濃縮部１０Ｃの汚泥界面１０Ｌより上方に設置することが好ましい。この散気管１４の位置は、膜浸漬槽の容量やその他の仕様により適宜決定されるが、汚泥濃縮部１０Ｃの汚泥の再浮上を確実に防止するために、この汚泥界面１０Ｌより、１０〜５０ｃｍ程度上方であることが好ましい。
【００２２】
また、この散気管１４からの曝気量も、膜浸漬槽の容量やその他の仕様によって異なるが、膜面への懸濁物の付着防止、槽内循環流の確保の面で、膜分離部１０Ｂの面積（水平断面の面積）１ｍ２当たり５〜３０ｍ３／ｈｒ程度とすることが好ましい。
【００２３】
また、この膜浸漬槽１０において、汚泥導入部１０Ａにおいて、十分量の汚泥を沈降させて、膜分離部１０Ｂに流入する汚泥量を低減し、浸漬膜分離装置１３の膜フラックスを高く維持するために、汚泥導入部１０Ａと膜分離部１０Ｂとの面積比（水平断面の面積比）は５：１〜１：１とすることが好ましい。
【００２４】
次に、このような膜浸漬槽を用いる本発明の方法及び装置を図１を参照して説明する。
【００２５】
図１において、１は反応槽、２は凝集槽、３は混合槽であり、１０は図２に示す膜浸漬槽を示す。
【００２６】
溶存無機物を含む排水は、反応槽１で不溶化処理された後、凝集槽２で凝集処理され、更に膜浸漬槽１０で固液分離され、膜透過水が処理水として取り出される。膜浸漬槽１０の汚泥引抜管から引き抜かれた汚泥は、必要に応じて図示しない汚泥排出管からその一部が余剰汚泥として系外へ排出され、残部は混合槽３に返送される。返送汚泥は、この混合槽３で不溶化剤と混合され、汚泥と不溶化剤との混合物が反応槽１の排水に添加される。このように、不溶化剤を汚泥との混合物として排水に添加することにより、汚泥が改質され沈降性の良い汚泥が生成するようになる。反応槽１からの不溶化物を含む排水は、次いで凝集槽２に導入されて、有機高分子凝集剤（ポリマー）等の凝集剤が添加されて凝集処理されることにより汚泥が粗大化され、凝集処理水は更に膜浸漬槽１０で固液分離される。
【００２７】
この膜浸漬槽１０での固液分離に当たり、膜浸漬槽１０に導入される汚泥は非常に沈降性の良いものであるため、膜浸漬槽１０の汚泥導入部１０Ａで効率的に沈降分離され、汚泥濃縮部１０Ｃで濃縮される。このように汚泥の一部が膜分離に先立ち分離されることにより、膜分離部１０Ｂでは、膜フラックスの低下の問題を引き起こすことなく、長期にわたり安定な膜分離を継続することができる。
【００２８】
本発明において、不溶化対象の溶存無機物としては特に制限はないが、例えば、各種重金属イオン、リン酸イオン、フッ化物イオン、カルシウムイオンなどが挙げられる。このような溶存無機物を含む排水としては、鉄鋼酸洗排水、メッキ排水、半導体製造排水等が挙げられるが、何らこれらに限定されるものではない。
【００２９】
溶存無機物の不溶化に用いる不溶化剤は、溶存無機物の種類に応じて従来公知のものを用いることができる。
【００３０】
不溶化剤と分離汚泥との混合割合には特に制限はなく、溶存無機物の種類や用いる不溶化剤の種類に応じて適宜決定される。一般的には、不溶化剤と混合される返送汚泥量は、原水由来の発生汚泥量に対して重量比で約１０〜５０倍とすることが好ましい。
【００３１】
本発明において、ポリマーによる凝集処理は必ずしも必要とされないが、凝集処理を行うことにより、より一層効率的な固液分離を行える。なお、不溶化処理及び凝集処理に当っては必要に応じてｐＨ調整剤等によるｐＨ調整が行われる。
【００３２】
【実施例】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３３】
実施例１
図１に示す装置によりアルミニウム含有排水（ｐＨ＝３，Ａｌ＝１００ｍｇ／Ｌ）の不溶化処理を行った。各槽の仕様は次の通りである。
【００３４】
反応槽１：有効容積＝２０Ｌ
凝集槽２：有効容積＝２０Ｌ
混合槽３：有効容積＝１０Ｌ
膜浸漬槽１０：有効容積＝２００Ｌ
槽表面積＝０．１ｍ２
汚泥導入部１０Ａ面積：０．０５ｍ２
膜分離部１０Ｂ面積：０．０５ｍ２
【００３５】
浸漬膜分離装置１３の膜としては中空糸膜（膜面積：４．０ｍ２，膜平均孔径０．１μｍ）を使用し、散気管１４は汚泥界面１０Ｌより１０ｃｍ上方に設けた。また、散気管１４からの曝気量は、膜分離部の面積１ｍ２当たり２０ｍ３／ｈｒとした。
【００３６】
不溶化剤としては苛性ソーダを用いた。汚泥返送量は、原水由来の汚泥発生量（約３００ｍｇ／Ｌ−原水）に対し、重量比で約２０〜４０倍となるようにして、混合槽３で不溶化剤と混合した。この混合物を反応槽１に排水のｐＨが６．０〜６．５となるように添加した後、凝集槽２にてアクリルアミド系ポリマーを５〜１０ｍｇ／Ｌ添加して凝集処理し、次いで膜浸漬槽１０で固液分離して処理水１００Ｌ／ｈｒを得た。
【００３７】
この処理において、膜浸漬槽体積当たりの汚泥濃度と、膜浸漬槽の膜分離部の汚泥濃度は、表１の通りであった。また、浸漬膜の膜フラックスと薬品洗浄頻度は表１の通りであった。
【００３８】
比較例１
実施例１において、図４（ａ）に示す如く、膜浸漬槽として、図３に示す膜浸漬槽３０を用い、汚泥の返送を行わず、不溶化剤を反応槽１に直接添加したこと以外は同様にして処理を行った。
【００３９】
このときの膜浸漬槽体積当たりの汚泥濃度も膜分離部の汚泥濃度も同一であり表１に示す通りであった。また、浸漬膜の膜フラックスと薬品洗浄頻度は表１の通りであった。
【００４０】
比較例２
実施例１において、図４（ｂ）に示す如く、汚泥の返送を行わず、不溶化剤を反応槽１に直接添加したこと以外は同様にして処理を行った。
【００４１】
このときの膜浸漬槽体積当たりの汚泥濃度と、膜浸漬槽の膜分離部の汚泥濃度は、表１の通りであった。また、浸漬膜の膜フラックスと薬品洗浄頻度は表１の通りであった。
【００４２】
比較例３
実施例１において、図４（ｃ）に示す如く、膜浸漬槽として、図３に示す膜浸漬槽３０を用い、混合槽を用いず、汚泥と不溶化剤を反応槽１に直接添加したこと以外は同様にして処理を行った。
【００４３】
このときの膜浸漬槽体積当たりの汚泥濃度も膜分離部の汚泥濃度も同一であり表１に示す通りであった。また、浸漬膜の膜フラックスと薬品洗浄頻度は表１の通りであった。
【００４４】
比較例４
実施例１において、図４（ｄ）に示す如く、混合槽を用いず、汚泥と不溶化剤を反応槽１に直接添加したこと以外は同様にして処理を行った。
【００４５】
このときの膜浸漬槽体積当たりの汚泥濃度と、膜浸漬槽の膜分離部の汚泥濃度は、表１の通りであった。また、浸漬膜の膜フラックスと薬品洗浄頻度は表１の通りであった。
【００４６】
【表１】
2004255267.tif 000003
【００４７】
表１より、本発明によれば、従来法に比べて膜フラックスを約５〜７割増加させることができ、また、膜の薬品洗浄頻度を約１／３〜１／２に低減できることがわかる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の溶存無機物含有排水の不溶化処理方法及び装置によれば、溶存無機物を含有する排水を不溶化処理して不溶化物を膜浸漬槽で固液分離するに当たり、浸漬膜の膜フラックスの低下を防止して長期にわたり安定かつ効率的な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶存無機物含有排水の不溶化処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【図２】本発明に好適な膜浸漬槽の一例を示す断面図である。
【図３】従来の膜浸漬槽を示す断面図である。
【図４】比較例の処理工程を示す系統図である。
【符号の説明】
１  反応槽
２  凝集槽
３  混合槽
１０，３０  膜浸漬槽
１０Ａ  汚泥導入部
１０Ｂ  膜分離部
１０Ｃ  汚泥濃縮部
１３  浸漬膜分離装置
１４  散気管
【図１】
2004255267.tif 000004
【図２】
2004255267.tif 000005
【図３】
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【図４】
2004255267.tif 000007