(57)【要約】【課題】  動力費を軽減することができ、しかも従来と同様の脱窒効果を得ることができる下水の生物処理方法を提供する。【解決手段】  無酸素槽１０と好気槽１１とを備えた生物処理装置の外側に、膜ろ過モジュール１２を配置する。好気槽１１の槽内液をクロスフローポンプ１４で引き出し、膜ろ過モジュール１２でクロスフローろ過してろ過水を処理水として取り出す。膜ろ過モジュール１２からの返送水の一部を無酸素槽１０に返送し、硝化液循環を行わせて脱窒する。好気槽１１の内部を上流側から下流側に複数段に仕切ったうえで、最下流段の槽内液を膜ろ過モジュール１２に引き出すことが好ましい。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無酸素槽及び／または嫌気槽と、好気槽とを備えた生物処理装置の外側に膜ろ過モジュールを配置し、好気槽の槽内液をこの膜ろ過モジュールでクロスフローろ過してろ過水を処理水として取り出すとともに、膜ろ過モジュールからの返送水の一部を無酸素槽あるいは嫌気槽に返送することを特徴とする下水の生物処理方法。
【請求項２】
膜ろ過モジュールからの返送水の量を、返送先の溶存酸素濃度あるいは酸化還元電位により制御することを特徴とする請求項１記載の下水の生物処理方法。
【請求項３】
無酸素槽及び／または嫌気槽と、好気槽とを備えた生物処理装置の外側に膜ろ過モジュールを配置し、好気槽の内部を上流側から下流側に複数段に仕切ったうえで、最下流段の槽内液をこの膜ろ過モジュールでクロスフローろ過してろ過水を処理水として取り出すとともに、膜ろ過モジュールからの返送水を好気槽の最上流段に返送することを特徴とする下水の生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好気槽の前段に無酸素槽及び／または嫌気槽を配置した生物処理装置による排水の生物処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
好気槽の前段に無酸素槽（脱窒槽）を配置し、排水の脱リンや脱窒を行わせる排水の生物処理方法は、例えば特許文献１に示されるように広く知られている。この生物処理方法においては、好気槽で硝化された槽内液の一部をポンプにより無酸素槽に循環させる硝化液循環を行い、脱窒を行わせている。また特許文献１に示されるように好気槽の前段に無酸素槽と嫌気槽とを設け、嫌気槽でリンの吐き出しを行わせ、好気槽で汚泥へのリンの取り込みを行わせるリン除去も広く知られている。
【０００３】
このような排水の生物処理方法においては、好気槽の槽内液を沈殿槽に導いて汚泥を重力沈降させる固液分離を行い、沈殿槽の上澄液を処理水として取り出しているのが一般的である。しかし汚泥の沈降分離には長時間を要するうえに、汚泥の性状によっては沈降分離が不可能になる場合もあるため、最近では膜ろ過モジュールを用いて固液分離を行う浸漬膜ろ過装置（特許文献２）が注目されている。
【０００４】
図４はその原理を示す図であり、好気槽１の内部に膜ろ過モジュール２と散気手段３とを設置し、ろ過ポンプ４で槽内液を膜ろ過モジュール２に吸引して固液分離を行っている。また図４のような浸漬膜ろ過装置の場合には、均一に撹拌されている好気槽１の槽内液をろ過することとなるため、無酸素槽５から流入した直後の液も膜ろ過モジュール２でろ過されることとなる。しかし無酸素槽５から流入直後の液は好気槽１における活性汚泥処理がほとんど行われておらず、活性汚泥によるBOD摂取が不十分であったり、アンモニア態窒素が充分に硝化されていなかった。このために必ずしも良好な処理水質を得ることが出来なかった。また、生物処理が進むほどろ過性能が良くなるが、従来法は充分に生物処理されないためろ過性が悪く、膜ろ過モジュール２のフラックスを大きく取ることができないという問題があった。
【０００５】
さらに生物処理槽の外で膜ろ過を行う際には、膜モジュールの循環水をもとの処理槽に戻しており、前段の無酸素槽５への硝化液循環も兼ねるという概念は無かった（特許文献３）。そのために、別の硝化液循環ポンプ６を用いなければならず、動力費が高くなるという問題があった。
【特許文献１】特開平７−１７１５９４号公報
【特許文献２】特開平１１−３３３４９０号公報
【特許文献３】特開平６−３２８０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、ろ過ポンプと硝化液循環ポンプの両方を運転する必要がなく動力費を軽減することができ、しかも図３に示した従来法と同様の脱窒効果を得ることができる排水の生物処理方法を提供することを第１の目的とするものである。また本発明の第２の目的は、膜ろ過モジュールのフラックスを大きく取ることができる排水の生物処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の第１の目的を解決するためになされた請求項１の発明は、無酸素槽及び／または嫌気槽と、好気槽とを備えた生物処理装置の外側に膜ろ過モジュールを配置し、好気槽の槽内液をこの膜ろ過モジュールでクロスフローろ過してろ過水を処理水として取り出すとともに、膜ろ過モジュールからの返送水の一部を無酸素槽あるいは嫌気槽に返送することを特徴とするものである。この場合、膜ろ過モジュールからの返送水の量を、返送先の溶存酸素濃度あるいは酸化還元電位により制御することができる。
【０００８】
また上記の第２の目的を解決するためになされた請求項３の発明は、無酸素槽及び／または嫌気槽と、好気槽とを備えた生物処理装置の外側に膜ろ過モジュールを配置し、好気槽の内部を上流側から下流側に複数段に仕切ったうえで、最下流段の槽内液をこの膜ろ過モジュールでクロスフローろ過してろ過水を処理水として取り出すとともに、膜ろ過モジュールからの返送水を好気槽の最上流段に返送することを特徴とするものである。なお、好気槽の内部を複数段に仕切らなくとも、流下方向の長さ（Ｌ）を好気槽の幅（Ｄ）に対して充分（Ｌ／Ｄ≧５）にとれば好気槽を複数段に仕切る場合と同じ効果が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の排水の生物処理方法によれば、好気槽の槽内液をこの膜ろ過モジュールでクロスフローろ過してろ過水を処理水として取り出すとともに、膜ろ過モジュールからの返送水の一部を無酸素槽あるいは嫌気槽に返送するので、クロスフローポンプの動力のみによって硝化液循環を行わせることができる。しかもクロスフローポンプに機械式ポンプを使用する場合は、膜ろ過モジュールの内部では酸素が消費されるため、余分な溶存酸素が無酸素槽あるいは嫌気槽に持ち込まれることもなく、従来と同様の脱窒効果を達成することができる利点がある。なお、クロスフローポンプとは、曝気槽内の液を膜モジュール内でクロスフローろ過させる物ならよく、渦巻きポンプなど通常の機械式ポンプの他、エアリフトポンプなども使用できる。
【００１０】
また請求項３の排水の生物処理方法によれば、好気槽の内部を上流側から下流側に複数段に仕切ったうえで、最下流段の槽内液をこの膜ろ過モジュールでクロスフローろ過するので、活性汚泥によるBOD摂取や硝化が十分に行われ、ろ過性が良好な槽内液を膜ろ過モジュールで膜ろ過することができる。このため膜ろ過モジュールのフラックスを大きく取ることができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は請求項１の発明の実施形態を示すもので、１０は無酸素槽、１１はその後段に設置された散気手段１２を備えた好気槽である。排水処理施設に流入した原水は無酸素槽１０を経由して好気槽１１に流入し、従来と同様に活性汚泥処理が行われる。なお排水とは、下水やし尿、工場排水などである。
【００１２】
上記の無酸素槽１０と好気槽１１とからなる生物処理装置の外側に、膜ろ過モジュール１３が配置されている。膜ろ過モジュール１３の種類は特に限定されるものではなく、モノリス型、チューブラー型、中空糸型、平膜型などとすることができ、またその材質も有機質膜、セラミック膜の何れとしてもよい。
【００１３】
好気槽１１の槽内液はクロスフローポンプ１４により膜ろ過モジュール１３に送られ、クロスフローろ過される。膜面で固液分離されたろ過水は処理液として外部に取り出される。また固形分（活性汚泥）は返送管路１５を経由して好気槽１１に返送されるが、本発明では膜ろ過モジュール１３からの返送水の一部を、第２の返送管路１６を経由して無酸素槽１０に返送する。
【００１４】
この無酸素槽１０への返送は好気槽１１の槽内液であるから、従来の硝化液循環と同様に無酸素槽１０において脱窒が行われる。しかもクロスフローポンプ１４により返送が行われるため、従来のような硝化液循環用のポンプを必要とせず、そのための動力費も不要となる。なおクロスフローポンプに機械式ポンプを使用する場合は膜ろ過モジュール１３の内部は酸素が混入することはないから、膜モジュール内や配管内で酸素が消費され、無酸素槽１０への余分な溶存酸素の持ち込みも減らすことができる。このため図１の実施形態によれば、クロスフローポンプ１４の動力のみによって硝化液循環を行わせ、従来と同様の脱窒効果を達成することができる。
【００１５】
図１では無酸素槽１０と好気槽１１とからなる生物処理装置を用いたが、図２に示す他の実施形態では、嫌気槽１７と無酸素槽１０と好気槽１１とからなる生物処理装置が用いられる。この実施形態では活性汚泥を含む硝化液を嫌気槽１７と無酸素槽１０に返送することによって、リンの除去と窒素除去とを行わせることができる。
【００１６】
なお上記した何れの実施形態においても、膜ろ過モジュール１３からの返送水の量を、返送先の溶存酸素濃度（ＤＯ）あるいは酸化還元電位（ＯＲＰ）により制御することが好ましい。このためにはＤＯあるいはＯＲＰの検出器１８を無酸素槽１０や嫌気槽１７に設置し、流量制御を行えばよい。
【００１７】
図３は請求項３の発明の実施形態を示すものである。この実施形態では好気槽１１の内部を隔壁１９により上流側から下流側に例えば複数段ａ，ｂ，ｃに仕切り、各段に散気手段１２を設けてある。無酸素槽１０からの流入液はａ，ｂ，ｃの順に移動し、最下流段ｃからクロスフローポンプ１４により引き出され、膜ろ過モジュール１３でクロスフローろ過される。ろ過水は処理水として取り出し、膜ろ過モジュール１３からの返送水は好気槽の最上流段ａに返送される。また前記の実施形態と同様に膜ろ過モジュール１３からの返送水を無酸素槽１０に返送してもよい。なお、好気槽の内部を複数段に仕切らなくとも、流下方向の長さを断面積に対して充分にとれば完全混合槽を２段以上直列に並べた場合と同じ効果が得られる。
【００１８】
このように好気槽１１の最下流段ｃから引き出された槽内液は、活性汚泥によるBOD摂取や硝化が十分に行われ、ろ過性が良好な液である。このため、膜ろ過モジュール２のフラックスを大きく取っても膜面の閉塞が生じない利点がある。また膜ろ過モジュール１３からの返送水を好気槽の最上流段ａに返送することにより、更に活性汚泥によるBOD摂取や硝化を進行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】請求項１の発明の第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】請求項１の発明の第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】請求項３の発明の実施形態を示す断面図である。
【図４】従来の浸漬膜ろ過装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  従来の好気槽
２  膜ろ過モジュール
３  散気手段
４  ろ過ポンプ
５  無酸素槽
６  硝化液循環ポンプ
１０  本発明の無酸素槽
１１  好気槽
１２  散気手段
１３  膜ろ過モジュール
１４  クロスフローポンプ
１５  返送管路
１６  第２の返送管路
１７  嫌気槽
１８  ＤＯあるいはＯＲＰの検出器
１９  隔壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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