(57)【要約】【課題】  膜分離活性汚泥法に用いられる膜表面の付着物を効果的に掻き取ることができ、膜ろ過速度の低下を防止できる膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法を提供する。【解決手段】請求項１の発明は、表面が親水化されており、表面の凹凸が１００μｍ以上である膜洗浄粒子４を生物反応槽１中に投入し、散気装置３から噴出する気泡のエアリフト効果により流動させ、分離膜エレメント２の表面の付着物を掻き取らせる。請求項２の発明は、無気孔または独立気孔の膜洗浄粒子４を用いる。請求項３，４の発明は、表面または内部に同又は銀などの抗菌成分が担持された膜洗浄粒子４を用いる。請求項５の発明では、膜洗浄粒子４を定期的に嫌気状態に置き、粒子表面の微生物を剥離する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が親水化されており、表面の凹凸が１００μｍ以上である膜洗浄粒子を分離膜エレメントが浸漬された生物反応槽中に投入し、散気装置から噴出する気泡のエアリフト効果により前記膜洗浄粒子を流動させ、分離膜エレメントの表面の付着物を掻き取らせることを特徴とする膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法。
【請求項２】
無気孔または独立気孔の材質からなる膜洗浄粒子を用いる請求項１記載の膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法。
【請求項３】
抗菌成分が担持された膜洗浄粒子を用いる請求項１記載の膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法。
【請求項４】
抗菌成分が銀または銅である請求項３記載の膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法。
【請求項５】
膜洗浄粒子を定期的に嫌気状態に置き、粒子表面の微生物を剥離する請求項１記載の膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場などの排水処理で用いられる膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性の排水を活性汚泥処理する場合には、反応槽の後段に沈降分離槽を設け、汚泥を沈降分離する方法が普通である。しかしこの従来法では大型の沈降分離槽を必要とするため、例えば敷地に余裕のない都市部の下水処理場などでは、反応槽の内部に分離膜エレメントを設置して固液分離を行い、処理液を膜ろ過水として取り出す膜分離活性汚泥法が検討されている。この方法によれば大型の沈降分離槽は不要となる。
【０００３】
しかし膜分離活性汚泥法においては、分離膜表面に汚泥などが付着して短時間のうちに膜ろ過速度が低下するおそれがある。そこで特許文献１に示すように、分離膜エレメントの下方に空気噴出ノズルを設置するとともに生物反応槽中に浮遊固体を投入し、空気噴出ノズルからの気泡のリフト作用によって浮遊固体を流動させ、分離膜面の付着物を浮遊固体により掻き取る方法が提案されている。この特許文献１に記載の発明では、浮遊固体としてスポンジ状の発泡樹脂が用いられている。
【０００４】
ところが、従来のスポンジ状の浮遊固体は内部の連通細孔内に次第に気泡が生じ、浮遊固体の材質が疎水性のためこの気泡が抜けにくく、生物反応槽の上部に浮いて膜洗浄効果が失われ易い。またスポンジ状の浮遊固体の表面が次第に微生物やその生体外物質で覆われ易く、これらは柔らか過ぎるために膜表面の付着物（スケール層）の掻き取り効果が得られない。さらに浮遊固体の表面に凹凸が少ない膜洗浄粒子を使用する場合は、膜表面の付着物（スケール層）の掻き取りが効果的に行われないなどの問題があった。
【特許文献１】特開平９−１３６０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、膜分離活性汚泥法に用いられる膜表面の付着物を効果的に掻き取ることができ、膜ろ過速度の低下を防止できる膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法を提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた本発明の膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法は、表面が親水化されており、表面の凹凸が１００μｍ以上である膜洗浄粒子を分離膜エレメントが浸漬された生物反応槽中に投入し、散気装置から噴出する気泡のエアリフト効果により前記膜洗浄粒子を流動させ、分離膜エレメントの表面の付着物を掻き取らせることを特徴とするものである。また無気孔または独立気孔の材質からなる膜洗浄粒子を用いることができる。
【０００７】
なお、表面または内部に抗菌成分が担持された膜洗浄粒子を用いることができ、この抗菌成分は銀または銅とすることができる。また、膜洗浄粒子を定期的に嫌気状態に置き、粒子表面の微生物を剥離することが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明によれば、表面が親水化されており、表面の凹凸が１００μｍ以上である膜洗浄粒子を流動させ、分離膜エレメントの表面の付着物を掻き取らせる。また仮に内部に気泡が生じても表面が親水化されているため、気泡は速やかに抜ける。更に膜洗浄粒子の表面の凹凸を１００μｍ以上としたので、分離膜エレメントの表面の付着物を効率よく掻き取ることができる。この結果、分離膜エレメントの膜ろ過速度の低下を防止することができる。
【０００９】
請求項２の発明によれば、無気孔または独立気孔の材質からなるため、膜洗浄粒子は内部に連通する気孔を持たないので、内部に気泡が生じて生物反応槽の上部に浮いてしまうことがなく、洗浄効果を維持することができる。請求項３，４の発明によれば、銀または銅等の抗菌成分が担持された膜洗浄粒子を用いるため、膜洗浄粒子の表面に微生物が付着しにくくなる。このため、膜洗浄粒子の表面に柔らかい微生物の膜が形成されることによる掻き取り効果の低下を防止することができる。さらに請求項５の発明によれば、膜洗浄粒子を定期的に嫌気状態に置き、粒子表面の微生物を剥離するので、掻き取り効果の低下を防止することができる。この結果、分離膜エレメントの膜ろ過速度の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の好ましい実施形態を示すもので、１は活性汚泥を用いて生物処理を行っている生物反応槽、２は生物反応槽１中に浸漬され、処理水を取り出す分離膜エレメントである。この生物反応槽１は、下水、返流水、工場排水、ごみ浸出水、屎尿、農業排水、畜産排水、養殖排水などの様々な排水の活性汚泥処理を行い、分離膜エレメント２を介して清澄な処理水を取り出すことができるものである。なお、生物反応槽１としては、好気槽、嫌気槽、硝化液循環法、AO法、A2O法などの方法が使用できる。また、生物反応槽１とは別に膜分離槽を設けても良い。
【００１１】
分離膜エレメント２を構成する膜は、高分子膜であってもセラミック膜であってもよく、またその膜形状はモノリス型、チューブラー型、ハニカム型、平膜型など任意である。さらに膜は外圧式、内圧式のいずれでもよく、その断面形状も丸型であっても多角形であっても差し支えない。しかし膜面積、洗浄性の点から図示のような平膜型の高分子膜またはセラミック膜を用いることが好ましい。
【００１２】
分離膜エレメント２の下方には散気装置３が設置され、生物反応槽１中に空気を供給している。この散気装置３から噴出する気泡のエアリフト効果により、分離膜エレメント２の表面付近に上昇流が生じて膜面の付着物を除去するが、この洗浄効果を更に高めるために、本発明では膜洗浄粒子４が生物反応槽１中に投入されている。
【００１３】
本発明で用いられる膜洗浄粒子４は、比重が０.９〜２のものとする。具体的にはポリエチレン、ポリプロピレンなどの高分子材料、あるいはセラミック粒子などの無機系材料から構成し、比重調整のために発泡させる場合にも独立気孔が望ましい。これにより、膜洗浄粒子４の内部に気泡が発生して膜洗浄粒子４が水面付近に浮上してしまうことがなくなる。
【００１４】
また、本発明で用いられる膜洗浄粒子４の表面は、親水基を付着させて親水化しておく。これにより仮に膜洗浄粒子４の内部に気泡が発生した場合にも、気泡が水中に抜け易くなる。従って、従来のスポンジ状の膜洗浄粒子のように、内部の気泡により浮上して洗浄効果が失われることはない。さらに請求項２に示すように、無気孔または独立気孔の材質からなるものとすれば、表面から内部に連通する細孔を持たず、内部に気泡を生じることがないから内部の気泡により浮上して洗浄効果が失われることはないので好ましい。
【００１５】
また、本発明で用いられる膜洗浄粒子４はその表面の凹凸が１００μｍ以上であるようにしておく。この表面の凹凸は顕微鏡により測定することができる。なお、スポンジ状の膜洗浄粒子を使用する場合は、穴径が１００μｍ以上になるようにする。このように表面の凹凸が１００μｍ以上の膜洗浄粒子４は、膜面に接触した場合の洗浄効果に優れる。しかし膜洗浄粒子４の形状自体は洗浄効果にさほど影響せず、球形であっても立方体であってもよい。またそのサイズは、高分子材料の場合には５〜１０mm程度、無機系材料の場合には０.５mm程度が好ましい。
【００１６】
なお請求項３に示すように、表面または内部に抗菌成分が担持された膜洗浄粒子４を用いることができる。抗菌成分としては微生物の繁殖を防止する機能を持つ多数の成分が知られているが、有機性の薬品は流失し易く、活性汚泥にも悪影響を及ぼすおそれがあるので、銀や銅などの金属を用いることが好ましい。このように表面または内部に抗菌成分が担持された膜洗浄粒子４を用いれば、膜洗浄粒子の表面に柔らかい微生物の膜が形成されることがなくなり、掻き取り効果の低下を防止することができる。
【００１７】
上記のような膜洗浄粒子４は、生物反応槽１の槽容積に対して、０.１〜５％程度の体積比となるように投入することが好ましい。これよりも少ないと洗浄効果が減少し、またこの範囲を越えて増加させても洗浄効果は向上しない。この結果、膜分離活性汚泥法に用いる分離膜エレメントの膜ろ過速度の低下を防止することができる。
【００１８】
上記したように、請求項３、４の発明では表面または内部に銀または銅などの抗菌成分が担持された膜洗浄粒子４を用いることにより微生物膜の付着を防止したが、請求項５の発明では膜洗浄粒子４を定期的に嫌気状態に置くことにより、粒子表面の微生物を剥離する。膜洗浄粒子４を嫌気状態に置く方法としては、生物反応槽１から膜洗浄粒子４を嫌気槽に取り出す方法、または生物反応槽１自体または生物反応槽１の一部を定期的に嫌気状態とする方法を取ればよい。好気状態において膜洗浄粒子４の表面に形成された微生物の膜は、嫌気状態に置くことにより容易に剥離するので、膜洗浄粒子４の掻き取り効果の低下を防止することができる。
【実施例】
【００１９】
膜洗浄粒子の効果を調べるため２種類の粒子（親水性ポリウレタンスポンジ、疎水性ポリウレタンスポンジ）を使用して比較実験を行った。生物反応槽は脱窒槽と硝化槽からなる硝化液循環型の装置を使用した。膜は有効面積０．４ｍ２の高分子平膜を６枚硝化槽に浸漬し処理水を得た。処理対象排水はゴミ浸出水とした。膜洗浄粒子は硝化槽に容積比で０．７％投入した。また、生物処理槽内のMLSS（浮遊固形物濃度）は５０００ｍｇ／Ｌで運転した。膜ろ過流束は実験開始当初０．６ｍ／ｄで開始し、４週間後の膜ろ過流束を測定した。表１に膜ろ過流束の比較結果を示す。
【００２０】
【表１】
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表１に示すように、親水化ポリウレタンスポンジを用いた場合には、４週間経過後にも膜ろ過流束の低下がない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  生物反応槽
２  分離膜エレメント
３  散気装置
４  膜洗浄粒子
【図１】
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