(57)【要約】【課題】膜分離活性汚泥処理において窒素を含有する有機性汚水を処理するのに際して、ｐＨの低下を抑制し、スケールの発生を防止する。【解決手段】窒素を含有した有機性の被処理水を膜分離活性汚泥処理するのに際して、生物反応槽４の全活性汚泥量を生物反応槽４から引き抜く余剰汚泥量で除した値で定義するＳＲＴが５日以下となるように引き抜く余剰汚泥量を制御し、生物反応槽４に浸漬した槽浸漬型膜分離装置５を通して所定量の膜透過水を取り出すことで生物反応槽４のＭＬＳＳを所定濃度に維持する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素を含有した有機性の被処理水を膜分離活性汚泥処理するのに際して、生物反応槽内の全活性汚泥量を生物反応槽から引き抜く余剰汚泥量で除した値で定義するＳＲＴが５日以下となるように引き抜く余剰汚泥量を制御し、生物反応槽内に浸漬した槽浸漬型膜分離装置を通して所定量の膜透過水を取り出すことで生物反応槽内のＭＬＳＳを所定濃度に維持することを特徴とする汚水の処理方法。
【請求項２】
槽浸漬型膜分離装置の膜透過水を逆浸透膜でろ過するのに際して、生物反応槽のＳＲＴを制御して膜透過水中に残存するＮＨ４−ＮとＮＯｘ−Ｎの濃度を制御してｐＨ調整し、逆浸透膜におけるスケール発生を防止することを特徴とする請求項１に記載の汚水の処理方法。
【請求項３】
膜充填密度１０％以上に膜を充填した槽浸漬型膜分離装置を使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の汚水の処理方法。
【請求項４】
膜を上下方向に多段に配置した槽浸漬型膜分離装置を使用することを特徴とする請求項３に記載の汚水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚水の処理方法に関し、窒素を含有する有機性汚水を処理する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膜分離活性汚泥処理（ＭＢＲ）は処理水質が安定し、維持管理も容易なことから広く普及している。膜分離活性汚泥処理は高濃度ＭＬＳＳで運転可能なことから汚泥の滞留時間（ＳＲＴ）が長くとれるため硝化細菌を槽内に容易に保持できる。ＳＲＴは生物反応槽内の汚泥量を余剰汚泥量で除した値で通常は日数表示しており、硝化菌は増殖が遅くて水温に依存するが通常５〜７日程度のＳＲＴが必要といわれている。
【０００３】
膜分離活性汚泥処理は確実に汚水中の窒素を硝化できるので、脱窒槽と組み合わせることにより窒素除去が可能なプロセスとなっている。膜分離活性汚泥処理した膜透過水は非常に高品質であるために水資源として再利用される例も多く、さらに逆浸透膜（ＲＯ）などの高度処理を施して利用する場合もある。
【０００４】
膜分離活性汚泥処理（ＭＢＲ）は生物反応槽の内部に槽浸漬型膜分離装置を浸漬して行うものであり、槽浸漬型膜分離装置は鉛直方向に沿って配置する複数の平膜カートリッジを平行に充填した膜充填部を有し、膜充填部の下方に散気装置を内蔵した散気装置部を配置している。
【０００５】
槽浸漬型膜分離装置では散気装置から散気する空気のエアリフト作用により固気液混相の上昇流が発生し、上昇流が膜充填部の平膜カートリッジ間の流路を膜面に沿って通過する間にろ過を行い、上昇流の掃流効果によって膜面を洗浄している。このことをクロスフローろ過という。この上昇流によって生物反応槽の反応槽混合液が槽内で循環し、反応槽混合液を散気装置から散気する空気で曝気して被処理水の有機性汚水を生物学的処理する。
【０００６】
この種の浸漬型膜分離装置としては例えば特許文献１又は２に開示する技術がある。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−８０４９７号公報
【０００８】
【特許文献２】特開平１１−２６７６８７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、膜分離活性汚泥処理では硝化菌が野生しており、被処理水である有機性汚水中に窒素があれば曝気によって供給される酸素の存在下で必ず硝化が起こる。このため、膜分離活性汚泥処理で脱窒槽を設けない場合には硝化のみが行われるので膜透過液のｐＨが下がり過ぎ、ｐＨ調整のためにアルカリ剤の添加が必要となることがある。このｐＨ低下を防止するためには供給する酸素量を制限する必要があるが、クロスフローろ過において膜面を洗浄する上昇流の掃流効果を維持するためには散気装置から散気する空気量は一定量以下にはできない制約がある。
【００１０】
また、被処理水としてＣａを含有する廃水を処理する場合は、ｐＨ調整を行うことによりＣａＣＯ３のスケール生成を防止することができるが、被処理水中の窒素の硝化量をコントロールすることはできない。このため、スケール生成を防止するために系外から酸を添加することを余儀なくされていた。
【００１１】
さらに、逆浸透膜では膜面上のスライムの生成を防ぐために滅菌剤として塩素などを添加しているが、逆浸透膜の塩素耐性が小さいので膜の寿命が短くなる問題があり、その対策として逆浸透膜を浸漬する被処理水中にアンモニアを添加し、塩素とアンモニアを反応させて結合塩素（クロラミン）とすることで酸化力を低減し、逆浸透膜の耐久性を延ばしている。
【００１２】
本発明は膜分離活性汚泥処理において窒素を含有する有機性汚水を処理するのに際して、ｐＨの低下を抑制し、スケールの発生を防止することができる汚水の処理方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の汚水の処理方法は、窒素を含有した有機性の被処理水を膜分離活性汚泥処理するのに際して、生物反応槽内の全活性汚泥量を生物反応槽から引き抜く余剰汚泥量で除した値で定義するＳＲＴが５日以下となるように引き抜く余剰汚泥量を制御し、生物反応槽内に浸漬した槽浸漬型膜分離装置を通して所定量の膜透過水を取り出すことで生物反応槽内のＭＬＳＳを所定濃度に維持するものである。
【００１４】
上記した構成において、被処理水中の窒素をどの程度硝化するかはＳＲＴをコントロールすることで調整可能であり、硝化菌は増殖が遅くて水温に依存するが通常５〜７日程度のＳＲＴが必要といわれているので、膜分離活性汚泥処理においてＳＲＴを５日以下の極端に短くした運転（例えばＳＲＴ＝３日）を行うことにより、増殖速度の遅い硝化細菌はウォッシュアウトされて系内に多量に存在できなくなるので、酸素供給が十分な環境であっても被処理水中の窒素の完全硝化が出来なくなり、ｐＨの低下を防止できる。
【００１５】
一方、ＳＲＴの小さい運転をする場合あっても、被処理水を十分に生物学的処理するためには生物反応槽内のＭＬＳＳを所定濃度に維持する必要があり、そのためにＨＲＴ（水の滞留時間）を小さくする必要がある。ＨＲＴが大きくなるとＭＬＳＳ濃度は薄くなり、ＭＬＳＳ濃度が適値でないとＢＯＤ除去率が低下し、酸素消費量も低下し、消費しきれない酸素が無駄となる。
【００１６】
このため、槽浸漬型膜分離装置の膜透過水量を増加させる。このＳＲＴとＨＲＴの関係は以下のものである。
ＳＲＴ＝Ｖ×ＭＬＳＳ／（Ｑ×ｓｓ）＝ＨＲＴ×ＭＬＳＳ／ｓｓ
Ｖ：生物反応槽容量（ｍ３）、ＭＬＳＳ：反応槽混合液濃度（ｍｇ／Ｌ）
ｓｓ：汚泥発生量（ｍｇ／Ｌ）、Ｑ：被処理水量（ｍ３／ｄ）
請求項２に記載の本発明の汚水の処理方法は、槽浸漬型膜分離装置の膜透過水を逆浸透膜でろ過するのに際して、生物反応槽のＳＲＴを制御して膜透過水中に残存するＮＨ４−ＮとＮＯｘ−Ｎの濃度を制御してｐＨ調整し、逆浸透膜におけるスケール発生を防止するものである。
【００１７】
上記した構成により、生物反応槽では被処理水中のＮＨ３−ＮおよびＢＯＤ酸化菌の異化代謝によって有機性窒素から転換されるＮＨ３−Ｎを硝化菌によりＮＯ２−Ｎ、もしくはＮＯ３−Ｎに酸化する。このため、被処理水がＣａを含有する場合には、ＳＲＴの制御により膜透過水中のＮＨ４−ＮとＮＯｘ−Ｎの濃度を制御してｐＨ調整することによってＣａＣＯ３のスケール生成を防止し、逆浸透膜の耐久性を延ばす。
【００１８】
請求項３に記載の本発明の汚水の処理方法は、膜充填密度１０％以上に膜を充填した槽浸漬型膜分離装置を使用するものである。
上記した構成により、槽浸漬型膜分離装置の膜透過水量を増加させる場合に、膜を高密度に充填することで対応する。膜充填密度は槽浸漬型膜分離装置に装着する膜が占有する容積を生物反応槽の槽容積で除した値で定義するものである。
【００１９】
請求項４に記載の本発明の汚水の処理方法は、膜を上下方向に多段に配置した槽浸漬型膜分離装置を使用するものである。
上記した構成により、槽浸漬型膜分離装置において膜を平面方向に増設すると占有する床面積が増加し、散気装置の増設も必要となるが、上昇流の流れ方向において膜面積を増加させることで単位床面積当たりで上昇流が接触する膜面積が増加し、散気装置の増設を伴うことなく膜透過水量を増加させることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、被処理水１は窒素およびＣａを含有する有機性汚水であり、前処理手段２においてＳＳ除去等の処理を施して後に流量調整槽３に一旦貯留し、その後に所定量ずつ被処理水１を生物反応槽４へ投入し、生物反応槽４で膜分離活性汚泥処理する。
【００２１】
膜分離活性汚泥処理（ＭＢＲ）は生物反応槽４の内部に槽浸漬型膜分離装置５を浸漬して行う。槽浸漬型膜分離装置５は膜充填部６に鉛直方向に配置する複数の平膜カートリッジ７を平行に充填しており、各平膜カートリッジ７を膜充填部６の内部に形成した膜収納部の夫々に収納している。平膜カートリッジ７は濾板の表裏面に有機平膜からなる濾過膜を配置したもので、槽内の自然水頭を利用して重力濾過して濾過膜を透過した膜透過水を取り出すものであり、例えば高さ１ｍ、幅０．５ｍ、厚さ１４ｍｍもしくは８ｍｍの形状をなしている。
【００２２】
膜充填部６には平膜カートリッジ７を膜充填密度１０％以上に充填する。この膜充填密度は槽浸漬型膜分離装置５に装着する平膜カートリッジ７が占有する容積を生物反応槽４の槽容積で除した値で定義する。また、平膜カートリッジ７は上下方向に多段に配置することが好ましく、槽水深に応じて２段もしくは３段に配置する。膜充填部６の下方には散気装置８を内蔵した散気装置部９を配置している。
【００２３】
この槽浸漬型膜分離装置５では散気装置８から散気する空気のエアリフト作用により固気液混相の上昇流が発生し、上昇流が膜充填部６の平膜カートリッジ７の間の流路を膜面に沿って通過する間にろ過を行い、上昇流の掃流効果によって膜面を洗浄するクロスフローろ過を行う。この上昇流によって生物反応槽４の反応槽混合液が槽内で循環し、反応槽混合液を散気装置８から散気する空気で曝気して被処理水の有機性汚水を生物学的処理する。
【００２４】
槽浸漬型膜分離装置５の膜透過水は滅菌槽１０へ導き、生物反応槽４の余剰汚泥はポンプ１１で槽外へ取り出す。生物反応槽４での膜分離活性汚泥処理において被処理水中の窒素をどの程度硝化するかはＳＲＴをコントロールすることで調整可能であり、硝化菌は増殖が遅くて水温に依存するが通常５〜７日程度のＳＲＴが必要といわれているので、ＳＲＴが５日以下となるように引き抜く余剰汚泥量を制御する。ＳＲＴは生物反応槽４の内部の全活性汚泥量を生物反応槽４から引き抜く余剰汚泥量で除した値で定義する。
【００２５】
このように、膜分離活性汚泥処理においてＳＲＴを５日以下の極端に短くした運転（例えばＳＲＴ＝３日）を行うことにより、増殖速度の遅い硝化細菌はウォッシュアウトされて系内に多量に存在できなくなるので、酸素供給が十分な環境であっても被処理水中の窒素の完全硝化が出来なくなり、ｐＨの低下を防止できる。例えば、ＳＲＴを５日に制御することで、被処理水中のＮＨ４４−Ｎ４０ｍｇ／Ｌが２０ｍｇ／Ｌに低下したのみであり、１００％の完全硝化とならず、ｐＨの低下もほとんどなく、６．７程度であった。ＳＲＴが１５日の場合は、硝化が１００％生じ、ｐＨは５．３まで低下した。
【００２６】
一方、ＳＲＴの小さい運転をする場合であっても、被処理水を十分に生物学的処理するためには生物反応槽４のＭＬＳＳを所定濃度に維持する必要があり、ＨＲＴ（水の滞留時間）を小さくする必要がある。
【００２７】
このため、平膜カートリッジ７を膜充填密度１０％以上に充填し、平膜カートリッジ７を上下に多段に配置することで、槽浸漬型膜分離装置５を通して取り出す膜透過水量の増加を図り、生物反応槽４のＭＬＳＳを所定濃度に維持するのに必要な所定量を確保する。槽浸漬型膜分離装置５において平膜カートリッジ７を平面方向に増設すると占有する床面積が増加し、散気装置８の増設も必要となるが、上昇流の流れ方向において膜面積を増加させることで単位床面積当たりで上昇流が接触する膜面積が増加し、散気装置８の増設を伴うことなく膜透過水量を増加させることができる。
【００２８】
滅菌槽１０の滅菌した処理水は放流し、あるいは一部を逆浸透膜の濾過装置１２でろ過して再利用する。ところで、生物反応槽４では被処理水中のＮＨ３−ＮおよびＢＯＤ酸化菌の異化代謝によって有機性窒素から転換されるＮＨ３−Ｎを硝化菌によりＮＯ２−Ｎ、もしくはＮＯ３−Ｎに酸化する。このため、前段の生物反応槽４のＳＲＴを制御することで逆浸透膜の濾過装置１２へ導く滅菌槽１０の処理水中に残存するＮＨ４−ＮとＮＯｘ−Ｎの濃度を制御してｐＨ調整し、逆浸透膜におけるＣａＣＯ３のスケール生成を防止し、逆浸透膜の耐久性を延ばす。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、膜分離活性汚泥処理においてＳＲＴを５日以下とする運転を行って増殖速度の遅い硝化細菌をウォッシュアウトすることで、酸素供給が十分な環境下においても被処理水中の窒素の硝化を抑制してｐＨの低下を防止できる。また、ＳＲＴの制御により膜透過水中のＮＨ４−ＮとＮＯｘ−Ｎの濃度を制御してｐＨ調整することによってＣａＣＯ３のスケール生成を防止して逆浸透膜の耐久性を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における汚水の処理方法を示すフローシート図である。
【符号の説明】
１    被処理水
２    前処理手段
３    流量調整槽
４    生物反応槽
５    槽浸漬型膜分離装置
６    膜充填部
７    平膜カートリッジ
８    散気装置
９    散気装置部
１０    滅菌槽
１１    ポンプ
１２    逆浸透膜の濾過装置
【図１】
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