(57)【要約】【課題】精密濾過で用いられる膜分離装置に付加的な処理機構を設けることにより、後段に別の処理装置を設けることなく、精密濾過処理として従来より良好な処理水を得ることができ、かつ従来と比較しても運転方法が煩雑になることがない膜分離装置を提供すること。【解決手段】下水等の汚水を処理する水処理系に配設し、活性汚泥と汚水の混合液から処理水を濾過膜により分離する膜分離装置において、内面を光触媒でコーティングしたユニット容器９内に、光触媒の光源装置と、管状に成形した濾過膜管８とを配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水等の汚水を処理する水処理系に配設し、活性汚泥と汚水の混合液から処理水を濾過膜により分離する膜分離装置において、内面を光触媒でコーティングしたユニット容器内に、光触媒の光源装置と、管状に形成した濾過膜管とを配設したことを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
ユニット容器を処理水を回収する処理水管を備えた密閉構造にするとともに、濾過膜管を両端がユニット容器を貫通するように配設し、濾過膜管の内部に導入した活性汚泥と汚水の混合液をユニット容器との圧力差又は水位差により濾過し、濾過した処理水を該ユニット容器を介して処理水管から回収するようにしたことを特徴とする請求項１記載の膜分離装置。
【請求項３】
膜分離装置を生物反応槽に浸漬し、又は生物反応槽の外に配設するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の膜分離装置。
【請求項４】
光触媒として二酸化チタンを用いるとともに、該光触媒の光源として紫外線ランプを用いたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の膜分離装置。
【請求項５】
濾過膜管として、精密濾過膜管あるいは限外濾過膜管を用いたことを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離装置に関し、特に、後段に別の処理装置を設けることなく、精密濾過処理として従来より良好な処理水を得ることができ、かつ従来と比較しても運転方法が煩雑になることがない膜分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汚水に含まれる有機物等を活性汚泥中の微生物によって吸着・分解処理する方法として、従来から標準活性汚泥法などがあるが、近年では精密濾過膜などを利用した膜分離システムが実用化しつつある。
このような精密濾過膜の性状やそれを用いた運転方法の一例として、下記に示す特許文献１〜６が挙げられる。
【０００３】
精密濾過では、高分子有機物を原料とした有機平膜あるいは有機中空糸膜、ステンレス材を用いた金属膜、あるいはセラミック膜などがあり、膜表面に存在する細孔（通常、孔径０．４μｍ程度）によって、汚泥微生物と清浄水に濾過・分離することができ、清浄水は処理水として公共水域に放流することができる。
すなわち、一般的にＳＳ成分と言われる大きさが１μｍ以上の固形物や大腸菌などのバクテリアを除去することができ、これまでの標準活性汚泥法よりも良好な処理水質を得ることができる。
しかし、逆に言えば、細孔の孔径よりも小さな成分、すなわち溶存有機物や一部のバクテリア、ウィルスなどを除去することはできないとも言える。これら、精密濾過膜では十分に除去できないものの中には、放流先の水域で有害となり得るものが存在したり、あるいは処理水を再利用する際に問題となる場合がある。
このように、精密濾過処理だけでは不十分な場合、従来は、後段に砂濾過や、限外濾過あるいは逆浸透濾過を行い、これをもって溶存有機物の除去などを行うことでさらに良好な処理水を得ている。
【０００４】
しかしながら、上記のように、精密濾過の後段に３次処理として砂濾過や限外濾過など別の処理装置を設ける方法は、処理システム全体が大きくなったり、運転方法が煩雑になるという問題があった。
【特許文献１】特許第２６６４１１０号公報
【特許文献２】特許第３２５５８２１号公報
【特許文献３】特許第３３７６７３３号公報
【特許文献４】特許第３４８６４５１号公報
【特許文献５】特開平０７−１３２２１３号公報
【特許文献６】特開２０００−０３３３７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の膜分離装置が有する問題点に鑑み、従来の精密濾過で用いられる膜分離装置に付加的な処理機構を設けることにより、後段に別の処理装置を設けることなく、精密濾過処理として従来より良好な処理水を得ることができ、かつ従来と比較しても運転方法が煩雑になることがない膜分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の膜分離装置は、下水等の汚水を処理する水処理系に配設し、活性汚泥と汚水の混合液から処理水を濾過膜により分離する膜分離装置において、内面を光触媒でコーティングしたユニット容器内に、光触媒の光源装置と、管状に形成した濾過膜管とを配設したことを特徴とする。
【０００７】
この場合において、ユニット容器を処理水を回収する処理水管を備えた密閉構造にするとともに、濾過膜管を両端がユニット容器を貫通するように配設し、濾過膜管の内部に導入した活性汚泥と汚水の混合液をユニット容器との圧力差又は水位差により濾過し、濾過した処理水を該ユニット容器を介して処理水管から回収するようにすることができる。
【０００８】
また、膜分離装置を生物反応槽に浸漬し、又は生物反応槽の外に配設するようにすることができる。
【０００９】
また、光触媒として二酸化チタンを用いるとともに、該光触媒の光源として紫外線ランプを用いることができる。
【００１０】
また、濾過膜管として、精密濾過膜管あるいは限外濾過膜管を用いることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の膜分離装置によれば、下水等の汚水を処理する水処理系に配設し、活性汚泥と汚水の混合液から処理水を濾過膜により分離する膜分離装置において、内面を光触媒でコーティングしたユニット容器内に、光触媒の光源装置と、管状に形成した濾過膜管とを配設することから、この膜分離装置を用いて活性汚泥と汚水の混合液の固液分離を行うことにより、濾過膜管によって濾過水を得るとともに、濾液中に残存する溶解性有機物やバクテリア、ウィルスについては、光触媒と光源の組み合わせによる触媒作用によってさらに分解あるいは殺菌することができ、従来の精密濾過単独よりも良好な水質の処理水を得ることができる。
そして、この膜分離装置は、光触媒による触媒作用を併用するものであり、従来の精密濾過単独と比較しても特に運転管理が煩雑になることはない。
このように、処理水を再利用する場合などにおいて、本発明の膜分離装置を用いることにより、従来では必要であった砂濾過槽などの３次処理装置を設ける必要がなくなり、それらの配設場所やコスト等を考慮する必要がなくなるほか、従来、煩雑になりがちであった運転管理も容易にすることができる。
【００１２】
この場合、ユニット容器を処理水を回収する処理水管を備えた密閉構造にするとともに、濾過膜管を両端がユニット容器を貫通するように配設し、濾過膜管の内部に導入した活性汚泥と汚水の混合液をユニット容器との圧力差又は水位差により濾過し、濾過した処理水を該ユニット容器を介して処理水管から回収することにより、活性汚泥と汚水の混合液を効率的に濾過することができる。
【００１３】
また、膜分離装置を生物反応槽に浸漬し、又は生物反応槽の外に配設することにより、いずれも、活性汚泥と汚水の混合液の固液分離を好適に行うことができる。
【００１４】
また、光触媒として二酸化チタンを用いるとともに、該光触媒の光源として紫外線ランプを用いることにより、強い酸化還元作用を示し、溶存有機物の分解やバクテリアを殺菌することができる。
【００１５】
また、濾過膜管として、精密濾過膜管あるいは限外濾過膜管を用いることにより、活性汚泥と汚水の混合液を効率的に濾過することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の膜分離装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に、本発明の膜分離装置の第１実施例を示す。
この膜分離装置は、下水等の汚水を処理する水処理系に配設し、活性汚泥と汚水の混合液から処理水を濾過膜により分離するもので、内面を光触媒でコーティングしたユニット容器９内に、光触媒の光源装置（図示省略）と、管状に成形した濾過膜管８とを配設している。
また、この膜分離装置は、ユニット容器９を処理水を回収する処理水管１６を備えた密閉構造にするとともに、濾過膜管８を両端がユニット容器９を貫通するように配設し、濾過膜管８の内部に導入した活性汚泥と汚水の混合液をユニット容器９との圧力差（又は水位差）により濾過し、濾過した処理水を該ユニット容器９を介して処理水管１６から回収するようにしている。
【００１８】
具体的には、内面の一部あるいは全体を光触媒でコーティングしたユニット容器９を外枠とし、その内部に光源装置（図示省略）を設ける。
なお、光触媒および光源装置として、特定するものではないが、二酸化チタンと紫外線を組み合わせることで、強い酸化還元作用を示し、溶存有機物の分解やバクテリアを殺菌することができる。
【００１９】
一方、濾過膜を管状に成形することによって得られる濾過膜管８に関しても、例えば、図１に示すように、光触媒にてコーティングしたユニット容器９内に、複数本の濾過膜管８を保持具１０によって保持するようにする。
なお、保持具１０は中空の円盤状のものからなり、ユニット容器９を密閉するための栓としても作用し、かつ活性汚泥と汚水からなる混合液の投入、排出時にも汚泥配分・収集器としても作用する。
【００２０】
つまり、混合液は、送泥管１４から濾過膜管８に導入されるが、中空の保持具１０において一時滞留し、その後、複数本の濾過膜管８に導かれる。
また、混合液は濾過膜管８の内側を通過するが、ユニット容器９内は濾過膜管８内と異なる低い圧力に設定されており、その圧力差によって混合液を濾過膜管８の外側へ押し出そうとする力が作用する。
濾過膜管８には、ごく小さな孔径をもつ細孔があるため、固形物は管内に保持されるが、清浄な水は濾過水としてユニット容器９内に溜まっていき、一定水位に達すると処理水管１６によって系外に排出される。
【００２１】
一方、濾過膜管８を通過した混合液は、流入側とは反対側に設けられた別の保持具１０に一時滞留し、その後排泥管１５によって濾過水とは別に系外に排出される。
なお、濾過膜管８を構成する濾過膜としては、特定するものではないが、その成形の容易さ、強度などを考えると金属膜が好ましい。
【実施例２】
【００２２】
図２〜図４に、本発明の膜分離装置の第２実施例を示す。
図２は、膜分離装置を生物反応槽に浸漬した場合の処理フロー図である。
下水処理場等の汚水処理施設に流入した汚水は、微細目スクリーン１を通過し、この間に大きな夾雑物が取り除かれる。
夾雑物が取り除かれた汚水は、生物反応槽２に流下し、槽内に保持されている活性汚泥微生物と混合・曝気されることにより、汚水中の有機物が活性汚泥微生物によって吸着・分解される。
一方、生物反応槽２内には膜分離装置３が浸漬されており、これによって固液分離が行われる。
【００２３】
膜分離装置は、図３〜図４に示すように、内面を光触媒１２でコーティングしたユニット容器９内に、光触媒の光源装置７と、管状に成形した濾過膜管８とを配設している。
また、この膜分離装置は、ユニット容器９を処理水を回収する吸引管１１を備えた密閉構造にするとともに、濾過膜管８を両端がユニット容器９を貫通するように配設し、濾過膜管８の内部に導入した活性汚泥と汚水の混合液をユニット容器９との圧力差（又は水位差）により濾過し、濾過した処理水を該ユニット容器９を介して吸引管１１から回収するようにしている。
具体的には、内側を二酸化チタン１２でコーティングしたユニット容器９の中心部に紫外線ランプ７が配設されるとともに、該紫外線ランプ７を取り囲むように複数本の濾過膜管８が配設され、該紫外線ランプ７と濾過膜管８は、保持具１０によって保持されている。
なお、膜分離装置は、図３に示すように、濾過膜管８が垂直方向になるように生物反応槽２内に配設される。
【００２４】
膜分離装置３の下には散気装置４が設けられており、ブロア６から空気が送り込まれ、濾過膜管８内に上向流を発生させている。
活性汚泥微生物と汚水の混合液は、濾過膜管８を下から上に向かって流れているが、ユニット容器９に接続する吸引管１１の途中に設けられた吸引ポンプ５による吸引圧によって濾過される。
濾過膜管８には、孔径１μｍ以下の細孔が設けられており、ここを通過することによって、ほぼすべての固形物とバクテリアが除去される。
【００２５】
濾過膜管８によって濾過されたろ液には、若干の溶解性有機物が含まれるが、ユニット容器９に一時滞留する間に二酸化チタン１２と紫外線ランプ７の組み合わせによる光触媒作用によって有機物が分解・除去された後、吸引管１１を通じて処理水として系外に排出される。
なお、濾過膜管８内には、散気装置４によって泡状の空気が供されているが、これは濾過膜管８内に上向流を発生させるだけでなく、濾過膜管８の表面を洗浄し、膜面の目詰まりを防止することができる。
【実施例３】
【００２６】
図５〜図８に、本発明の膜分離装置の第３実施例を示す。
図５は、膜分離装置を生物反応槽の外に配設した場合の処理フロー図を示す。
下水処理場等の汚水処理施設に流入した汚水は、微細目スクリーン１を通過する間に汚水中の大きな夾雑物が除去され、槽内に保持されている活性汚泥微生物と混合・曝気されることにより、汚水中の有機物が活性汚泥微生物によって吸着・分解される。生物反応槽２を流出した活性汚泥微生物と汚水の混合液は、後段に設けられた膜分離装置３に導入される。
【００２７】
膜分離装置３は、図６〜図８に示すように、内面を光触媒１２でコーティングしたユニット容器９内に、光触媒の光源装置７と、管状に成形した濾過膜管８とを配設している。
また、この膜分離装置は、ユニット容器９を処理水を回収する吸引管１１を備えた密閉構造にするとともに、濾過膜管８を両端がユニット容器９を貫通するように配設し、濾過膜管８の内部に導入した活性汚泥と汚水の混合液をユニット容器９との圧力差（又は水位差）により濾過し、濾過した処理水を該ユニット容器９を介して吸引管１１から回収するようにしている。
具体的には、図６〜図８に示すように、内側を二酸化チタン１２でコーティングしたユニット容器９内に、紫外線ランプ７とともに濾過膜管８を配設し、濾過膜管８は、１本の膜管を折り曲げた形をしており、その両端は保持具１０によって紫外線ランプ７とともにユニット容器９に保持されている。
【００２８】
送泥管１４から流入した混合液は、濾過膜管８内を通過し、排泥管１５から膜分離装置３の外に流出する。
このとき、ユニット容器９内は、接続する吸引管１１の途中に設けられた吸引ポンプ５の運転によって負圧となっており、濾過膜管８内を通過する混合液は外側、すなわちユニット容器９内へと吸引され、清浄な濾過液のみがユニット容器９内に一時保持される。
【００２９】
ユニット容器９内に一時的に保持された濾過水は、二酸化チタン１２と紫外線ランプ７の組み合わせによる触媒作用によってさらに処理されるが、水位の上昇とともに吸引管１１を通じて系外に排出される。
なお、膜分離装置３から排出された混合液は、返送汚泥ポンプ１３によって、再び生物反応槽２に返流される。
【００３０】
以上、本発明の膜分離装置について、複数の実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、各実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明の膜分離装置は、後段に別の処理装置を設けることなく、精密濾過処理として従来より良好な処理水を得ることができ、かつ従来と比較しても運転方法が煩雑になることがないという特性を有していることから、例えば、下水等の汚水を処理する汚水処理施設において、流入した汚水と微生物を主体とする活性汚泥を混合・曝気することにより、汚水中の有機物を微生物により分解・処理させ、後に固液分離することによって清浄な処理水を得る汚水処理システムに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の膜分離装置の第１実施例を示す斜視図である。
【図２】本発明の膜分離装置の第２実施例を処理槽に浸漬した状態を示す処理フロー図である。
【図３】同実施例の膜分離装置の縦断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明の膜分離装置の第３実施例を処理槽の外に配設した状態を示す処理フロー図である。
【図６】同実施例の膜分離装置の縦断面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    微細目スクリーン
２    生物反応槽
３    膜分離装置
４    散気装置
５    吸引ポンプ
６    ブロア
７    紫外線ランプ（光源装置）
８    濾過膜管
９    ユニット容器
１０  保持具
１１  吸引管（処理水管）
１２  二酸化チタン（光触媒）
１３  返送汚泥ポンプ
１４  送泥管
１５  排泥管
１６  処理水管
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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