(57)【要約】【課題】膜ろ過装置の膜面に接するＳＳ濃度を低濃度にできて高Ｆｌｕｘ運転が行え、さらに、汚泥脱水操作以降の設備規模を小さくできる高効率膜ろ過装置を提供することにある。また、リン除去および窒素除去をも行える高効率膜ろ過装置を提供することにある。【解決手段】被処理水を流入させて好気処理する好気槽２と、この好気槽２からの好気処理水を膜ろ過水と汚泥とに分離するための膜分離装置５を有する膜分離槽４とからなる高効率膜ろ過装置において、汚泥を濃縮する汚泥濃縮機９を備えたものである。また、窒素を除去する脱窒槽１５と、好気処理する好気槽２と、膜分離装置５を有する膜分離槽４とからなる高効率膜ろ過装置において、汚泥を濃縮する汚泥濃縮機９を備えたものである。さらに、好気槽２に凝集剤添加槽１４を備えたものである。【選択図】        図１
2004160402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理水を流入させて好気処理する好気槽と、膜ろ過水と汚泥とに分離する膜分離装置を有する膜分離槽とからなる高効率膜ろ過装置において、汚泥を濃縮する汚泥濃縮機を備えたことを特徴とする高効率膜ろ過装置。
【請求項２】
前記好気槽に凝集剤添加槽を備えたことを特徴とする請求項１記載の高効率膜ろ過装置。
【請求項３】
窒素を除去する脱窒槽と、好気処理する好気槽と、膜分離装置を有する膜分離槽とからなる高効率膜ろ過装置において、汚泥を濃縮する汚泥濃縮機を備えたことを特徴とする高効率膜ろ過装置。
【請求項４】
前記好気槽に凝集剤添加槽を備えたことを特徴とする請求項３記載の高効率膜ろ過装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理等の汚水処理装置として適用するための高効率膜ろ過装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は浸漬型膜分離法採用による汚水処理装置に適用された第１従来例の膜ろ過装置を示すフロー図である。
図において、１は流入管、２はその流入管１から被処理水（処理対象水）を導入する好気槽、３はその好気槽２内の底部に配置された散気管（曝気手段）、４は前記好気槽２の後段に配置された膜分離専用の膜分離槽であり、この膜分離槽４内には膜分離装置５が設置されている。なお、従来は好気槽に膜分離装置が浸漬されている例が多く見られるが、以後の説明のために図７，図８の例を取り上げた。例えば特許文献１が挙げられる。
【０００３】
次に、上記第１従来例の動作について説明する。
流入管１から好気槽２内に導入した被処理水は、その散気管３からの曝気で好気処理されることにより、生物酸化および硝化が促進された後、その好気処理水が次の膜分離槽４内に導入される。膜分離槽４では、膜分離装置５によって膜ろ過水と膜分離汚泥とに固液分離され、その膜ろ過水が系外に排出される。
【０００４】
図８は第２従来例の膜ろ過装置を示すフロー図であり、図７と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この第２従来例では、図７に示した好気槽２の前段に脱窒槽６を配置し、この脱窒槽６に流入管１から被処理水を導入することで、まず脱窒処理を行った後、その脱窒処理水を好気槽２に導入して好気処理し、その好気処理水を後段の膜分離槽４に導入して膜ろ過装置５により固液分離し、膜ろ過水を系外に排出するものである。なお、図８において、７は膜分離槽４から脱窒槽６に硝化された混合水を返送する返送管である。例として特許文献２が挙げられる
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１７０６７４公報
【特許文献２】
特公平６−５１１９９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の膜ろ過装置は以上のように構成されているので、好気槽２で好気処理された混合水よりも膜分離槽４内の膜ろ過装置５による被膜ろ過対象水の方が高い汚泥濃度となり、このため、膜ろ過装置５の膜面に接する汚泥濃度が高くなり、ろ過流束（以下、Ｆｌｕｘという）の高い運転が行えないという課題があった。また、膜分離活性汚泥法では、膜分離槽で固液分離が行われ、固形物を含まない膜ろ過水が排出されるため、膜分離槽内の活性汚泥濃度は他の槽よりも高くなる。例えば、好気槽や無酸素槽の被処理水による希釈率や汚泥返送率により、通常膜分離槽の汚泥濃度の方が高くなるが、汚泥脱水操作以降の設備規模を小さくするには、別途の汚泥濃縮手段を設けなければならないという課題があった。
ここで、さらに詳しく述べると、上述のように膜ろ過装置５の膜面に接する汚泥濃度が高くなることで、下記の課題が生じた。
▲１▼Ｆｌｕｘが上げられないため建設コストが増大する。
▲２▼膜ろ過装置５の膜面洗浄を曝気で行うため、空気量が増大する。
▲３▼膜ろ過装置５の膜孔の閉塞が早まり、膜の洗浄や交換頻度が増加する。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、膜ろ過装置の膜面に接する汚泥濃度を低濃度にできて高Ｆｌｕｘ運転が行える高効率膜ろ過装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、この発明は、高Ｆｌｕｘ運転が行えるだけではなく、リン除去をも可能とした高効率膜ろ過装置を提供することを目的とする。
【０００９】
さらに、この発明は、高Ｆｌｕｘ運転が行え、かつ、リン除去が行えるとともに、窒素除去をも行うことができる高効率膜ろ過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】
この発明に係る高効率膜ろ過装置は、被処理水を流入させて好気処理する好気槽と、この好気槽からの好気処理された混合水を膜ろ過水と膜分離汚泥とに分離するための膜分離装置を有する膜分離槽とからなる高効率膜ろ過装置において、汚泥を濃縮する汚泥濃縮機を備えたものである。
【００１１】
この発明に係る高効率膜ろ過装置は、好気槽に凝集剤添加槽を備えたものである。
【００１２】
この発明に係る高効率膜ろ過装置は、窒素を除去する脱窒槽と、好気処理する好気槽と、膜分離装置を有する膜分離槽とからなる高効率膜ろ過装置において、汚泥を濃縮する汚泥濃縮機を備えたものである。
【００１３】
この発明に係る高効率膜ろ過装置は、前記好気槽に凝集剤添加槽を備えたものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高効率膜ろ過装置を示すフロー図であり、図７および図８と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図において、９は好気槽２から混合水８を導入する汚泥濃縮機、１０はその汚泥濃縮機９による分離液を膜分離槽４内に導入する分離液導入管、１１は汚泥濃縮機９による濃縮汚泥の一部を好気槽２内に返送し、かつ残りの濃縮汚泥を系外に排出する濃縮汚泥返送兼排出管である。１２は膜分離槽４から好気槽２内に膜分離汚泥を返送する返送管、１３は膜ろ過水排出管である。
【００１５】
なお、汚泥濃縮機９は、株式会社西原環境衛生研究所製の遠心ろ過濃縮装置ＣＦ−１００Ｐや、株式会社荏原製作所，荏原実業株式会社製の回転ドラム方式汚泥濃縮装置ＣＳＩなど分離機能を有していれば機種や形状にこだわらない。例えば傾斜板の付いた槽でもよい。
【００１６】
実施例１．
次に、上記実施の形態１による高効率膜ろ過装置の動作説明を兼ねた実施例１について説明する。
流入管１から好気槽２内に被処理水を流入させ、この好気槽２で生物処理された混合水を汚泥濃縮機９に供給した。汚泥濃縮機９では、前記混合水を分離液と濃縮汚泥とに分離し、その分離液は膜分離槽４へ、かつ濃縮汚泥は好気槽２へと返送された。膜分離槽４内には膜分離装置５が設置されており、その膜分離装置５により前記分離液が固液分離され、膜分離された膜ろ過水は系外に排出され、膜分離汚泥は好気槽２に返送された。また、濃縮汚泥は余剰汚泥として定期的に系外に搬出した。
【００１７】
以上において、図７に示す従来例では、好気槽２の混合水の活性汚泥濃度１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌをそのまま膜分離槽４に投入して、日平均のＦｌｕｘが０．５ｍ３／ｍ２・日の運転であった。
これに対し、本発明の高効率膜ろ過装置は、汚泥濃縮機９を設けて、好気槽２の活性汚泥濃度１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌを汚泥濃縮機９に投入して、その分離液２０００ｍｇ／Ｌを膜分離槽４へ投入して日平均のＦｌｕｘを１ｍ３／ｍ２・日で運転できた。その結果、膜分離装置５のろ過性能を２倍程度引き上げることができ、膜設備の縮小化が可能となった。
処理水質は、ＢＯＤ５＜１．０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＜１．０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ１４．１ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ２．３ｍｇ／Ｌで良好な水質であった。
このような本発明の水量と懸濁物質（ＳＳ）濃度の関係を図２に示す。
【００１８】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による高効率膜ろ過装置を示すフロー図であり、図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図３において、１４は好気槽２内の凝集剤を供給する凝集剤添加槽であり、この実施の形態２による前記凝集剤添加槽１４以外の構成は上記実施の形態１と同じである。なお、凝集剤としては、ポリ硫酸第２鉄，硫酸アルミニウム，ポリ塩化アルミニウム，硫酸第１鉄，塩化第２鉄などリンを排除できるものであればよい。また、凝集剤添加槽１４は、ポンプなど凝集剤が添加できる設備ならば、どのようなものでもよい。
【００１９】
実施例２．
次に、上記実施の形態２による高効率膜ろ過装置の動作説明を兼ねた実施例２について説明する。
この実施例２では、有機物とリンの除去を主目的とし、窒素の除去は目的とせずに、図３に示す本発明の高効率膜ろ過装置と図７に示す従来の膜ろ過装置との比較運転を行った。
上記凝集剤添加槽１４から凝集剤を好気槽２に添加し、汚泥濃縮機９による濃縮汚泥は余剰汚泥として定期的に系外に排出した。
【００２０】
以上において、図７に示す従来例では、好気槽２の混合水の活性汚泥濃度１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌをそのまま膜分離槽４に投入して、日平均のＦｌｕｘが０．５ｍ３／ｍ２・日の運転であった。なお、図７に示す装置には凝集剤を添加していない。これに対し、本発明の高効率膜ろ過装置は、汚泥濃縮機９を設けて、好気槽２の活性汚泥濃度１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌを汚泥濃縮機９に投入して、その分離液２０００ｍｇ／Ｌを膜分離槽４へ投入して日平均のＦｌｕｘを１．０ｍ３／ｍ２・日で運転できた。さらに、好気槽２に凝集剤添加槽１４から凝集剤としてポリ硫酸第２鉄をＦｅ／Ｐのｍｏｌ比が１となるように添加してリン除去を可能とした。
その結果、膜分離装置５のろ過性能を２倍程度引き上げることができ、膜設備の縮小化が可能となり、また、リン除去も可能となった。
処理水質は、ＢＯＤ５＜１．０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＜１．０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ１４．０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ０．１１ｍｇ／Ｌとなり良好な水質が得られた。
【００２１】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による高効率膜ろ過装置を示すフロー図であり、図１〜図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
図４において、１５は好気槽２の前段に設置した脱窒槽、１６は脱窒槽１５から好気槽２への移流水導入管、１７は好気槽２から脱窒槽１５への循環水導入管である。
【００２２】
実施例３．
次に、上記実施の形態３による高効率膜ろ過装置の動作説明を兼ねた実施例３について説明する。
図８に示す従来例では、好気槽２の混合水の活性汚泥濃度１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌをそのまま膜分離槽４に投入して、日平均のＦｌｕｘが０．５ｍ３／ｍ２・日の運転であった。また、図８に示すように脱窒槽６を設けて脱窒を行った。
これに対し、本発明の高効率膜ろ過装置は、汚泥濃縮機９を設けて、好気槽２の活性汚泥濃度１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌを汚泥濃縮機９に投入して、その分離液２０００ｍｇ／Ｌを膜分離槽４へ投入して日平均のＦｌｕｘを１．０ｍ３／ｍ２・日で運転できた。本発明の装置でも脱窒槽１５を設け、この脱窒槽１５に好気槽２から混合水を循環することで窒素の除去も可能となっている。
その結果、膜分離装置５のろ過性能を２倍程度引き上げることができ、膜設備の縮小化が可能となり、また、窒素除去が可能となった。
処理水質は、ＢＯＤ５＜１．０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＜１．０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ４．７ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ２．３ｍｇ／Ｌで良好な水質であった。
このような本発明の水量と懸濁物質（ＳＳ）濃度の関係を図５に示す。
【００２３】
実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による高効率膜ろ過装置を示すフロー図であり、図１〜図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施の形態４では、図３に示した凝集剤添加槽１４を備える高効率膜ろ過装置の好気槽２の前段に脱窒槽１５を配置したものである。
【００２４】
実施例４．
次に、上記実施の形態４による高効率膜ろ過装置の動作説明を兼ねた実施例４について説明する。
図８に示す従来例では、好気槽２の混合水の活性汚泥濃度１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌをそのまま膜分離槽４に投入して、日平均のＦｌｕｘが０．５ｍ３／ｍ２・日の運転であった。また、図８に示すように脱窒槽６を設けて脱窒を行ったが、リン除去のための凝集剤は添加していない。
これに対し、本発明の高効率膜ろ過装置は、汚泥濃縮機９を設けて、好気槽２の活性汚泥濃度１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌを汚泥濃縮機９に投入して、２０００ｍｇ／Ｌの分離液を膜分離槽４へ投入して日平均のＦｌｕｘを１．０ｍ３／ｍ２・日で運転できた。さらに、本発明では、脱窒槽１５を設け、この脱窒槽１５に好気槽２から混合水を循環させて窒素を除去し、好気槽２に凝集剤添加槽１４から凝集剤としてポリ硫酸第２鉄をＦｅ／Ｐのｍｏｌ比が１となるように添加してリン除去も可能とした。
その結果、膜分離装置５のろ過性能を２倍程度引き上げることができ、膜設備の縮小化が可能となり、また、窒素およびリンの除去も可能となった。
処理水質は、ＢＯＤ５＜１．０ｍｇ／Ｌ、ＳＳ＜１．０ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ４．７ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｐ０．１２ｍｇ／Ｌとなり良好な水質が得られた。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、生物酸化および硝化を促進する好気槽と、膜分離装置を有する膜分離槽と、汚泥濃縮機とを備えるように構成したので、高Ｆｌｕｘ運転が可能となった。すなわち、好気槽と膜分離槽を分け、好気槽汚泥を一旦、汚泥濃縮機にかけて、その汚泥濃度の薄い分離液を膜のろ過対象水としたので、膜面と接する汚泥濃度を低くでき、高Ｆｌｕｘ運転が可能となった。
【００２６】
本発明によれば、汚泥濃縮機と膜分離槽とが別になっているので、膜分離槽内に設置した膜分離装置の膜面に接する処理対象水の濃度を低くできる。また、膜分離装置の膜に接する汚泥濃度を調整でき、これにより、膜に接する汚泥濃度を低くできることにより、Ｆｌｕｘを高くできる。このようにＦｌｕｘを高くできることで、コストの高い膜の設置数を減らすことができて建設費を削減できる。さらに、膜の設置数が減ることにより、省スペース化を図ることができる。
【００２７】
また、本発明によれば、膜に接する汚泥濃度を低くできることで、膜の孔が閉塞し難くなって膜の洗浄や交換頻度を減らすことができ、また、膜面洗浄の曝気のための空気量を減らすことができる。このため、膜の長時間使用が可能となり維持管理費や人件費の削減が可能となる。
【００２８】
さらに、本発明によれば、生物酸化および硝化を促進する好気槽と、硝化された混合水を返送し生物学的に脱窒反応を起こす脱窒槽と、膜分離装置を有する膜分離槽と、汚泥濃縮機とを備える構成としたので、高Ｆｌｕｘ運転が行えるだけでなく、効率的な窒素除去も可能になるという効果がある。
【００２９】
さらに、本発明によれば、生物酸化および硝化を促進する好気槽と、硝化された混合水を返送し生物学的に脱窒反応を起こす脱窒槽と、凝集剤添加槽と、膜分離装置を有する膜分離槽と汚泥濃縮機とを備える構成としたので、高Ｆｌｕｘ運転が行えるだけでなく、窒素除去およびリン除去も可能になるという効果がある。
【００３０】
以上のように、本発明によれば、膜分離槽の汚泥（ＳＳ）濃度を低濃度としてＦｌｕｘの高い運転を行うことが可能になるという効果がある。また、洗浄空気量が減少し電気代の低減が可能になるという効果がある。また、膜分離槽の汚泥（ＳＳ）濃度の低濃度運転により、膜の閉塞状況が緩和され、膜交換頻度および膜の薬品洗浄頻度を少なくできるという効果がある。また、汚泥濃縮機が余剰汚泥の濃縮の代替となる機能をも果たすため、別途に汚泥濃縮手段を設置する必要はなく、さらに、膜の高Ｆｌｕｘ運転が行えるので、膜設置数を減らすことが可能となり設備費を削減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による高効率膜ろ過装置を示す概略的なフロー図である。
【図２】図１の水量と懸濁物質濃度の関係を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２による高効率膜ろ過装置を示す概略的なフロー図である。
【図４】この発明の実施の形態３による高効率膜ろ過装置を示す概略的なフロー図である。
【図５】図４の水量と懸濁物質濃度の関係を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４による高効率膜ろ過装置を示す概略的なフロー図である。
【図７】従来の膜ろ過装置を示す概略的なフロー図である。
【図８】従来の他の膜ろ過装置を示す概略なフロー図である。
【符号の説明】
１  流入管
２  好気槽
３  散気管（曝気手段）
４  膜分離槽
５  膜分離装置
６  脱窒槽
７  返送管
８  混合水導入管
９  汚泥濃縮機
１０  分離液導入管
１１  濃縮汚泥返送兼排出管
１２  膜汚泥返送管
１３  膜ろ過水排出管
１４  凝集剤添加槽
１５  脱窒槽
１６  移流水導入管
１７  循環水導入管
【図１】
2004160402.tif 000003
【図２】
2004160402.tif 000004
【図３】
2004160402.tif 000005
【図４】
2004160402.tif 000006
【図５】
2004160402.tif 000007
【図６】
2004160402.tif 000008
【図７】
2004160402.tif 000009
【図８】
2004160402.tif 000010