(57)【要約】【課題】  流量計や循環流発生用動力としてのポンプを使用せずに循環比を制御して、コストダウンを図ることが可能な水処理方法を提供する。【解決手段】  原水を第１の槽２に導いて活性汚泥処理を行い、第１の槽２内の混合液３を第２の槽４に導いて活性汚泥処理と膜分離とを行い、第２の槽４内の混合液１７の一部を第１の槽２に返送して両槽２，４間で混合液３，１７を循環させる水処理方法であって、両槽２，４内の混合液３，１７の粘度を測定し、測定した粘度から両槽２，４内の活性汚泥濃度を求め、これら活性汚泥濃度に基づいて循環比を導き出し、循環流量を調節して循環比を最適な値に維持する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を第１の槽に導いて活性汚泥処理を行い、第１の槽内の混合液を第２の槽に導いて活性汚泥処理と膜分離とを行い、上記第２の槽内の混合液の一部を第１の槽に返送して第１の槽と第２の槽との間で混合液を循環させる水処理方法であって、上記第１の槽内の混合液の粘度と第２の槽内の混合液の粘度とを測定して粘度比を求め、この粘度比が所定値になるように循環流量を調節することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】
原水を受け入れて活性汚泥処理を行う第１の槽と、第１の槽内の混合液を受け入れて活性汚泥処理および膜分離を行う第２の槽とが設置され、上記第２の槽内に浸漬型の膜分離装置と曝気装置とが設けられ、上記第２の槽内の混合液の一部を第１の槽に返送して第１の槽と第２の槽との間で混合液を循環させる循環手段が設けられ、上記循環手段によって循環する循環流の流量を調節する循環流量調節装置と、上記第１の槽内の混合液の粘度と第２の槽内の混合液の粘度とを測定する粘度計と、この粘度計によって測定された粘度の粘度比が所定値になるように上記循環流量調節装置を制御する制御装置とが設けられていることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水，産業排水，生活排水等の水処理方法および水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の水処理装置としては、例えば図５に示すように、膜分離活性汚泥法で水処理するものがある。すなわち、原水を受け入れて活性汚泥処理を行う第１の槽４１と、第１の槽４１内の混合液４２を受け入れて活性汚泥処理および膜分離を行う第２の槽４３とが設置されている。上記第１の槽４１内には、活性汚泥に必要な曝気を行う第１の曝気装置４４が設けられている。また、第２の槽４３内には、浸漬型の膜分離装置４５と、活性汚泥に必要な曝気を行う第２の曝気装置４６とが設けられている。上記第２の曝気装置４６は膜分離装置４５の下方に位置している。上記膜分離装置４５には、膜を透過した分離水を第２の槽４３の外部へ取出す分離水取出管路４７が接続されている。
【０００３】
また、上記第１の槽４１内の混合液４２と第２の槽４３内の混合液４８とを循環させる循環手段４９が設けられている。この循環手段４９は、第１の槽４１内の混合液４２を第２の槽４３内へ送流する送流管路５０と、第２の槽４３内の混合液４８を第１の槽４１内へ返送する返流管路５１と、送流管路５０に設けられて循環流を発生させる動力となるポンプ５２とで構成されている。
【０００４】
また、第１の槽４１内へ流入する原水の流入量を測定する第１の流量計５３と、両槽４１，４３間を循環する循環流量を測定する第２の流量計５４と、両流量計５３，５４の測定値に基づいてポンプ５２を制御する制御装置５５とが設けられている。
【０００５】
これによると、原水を第１の槽４１に受け入れ、第１の曝気装置４４で曝気して活性汚泥処理を行うとともに、ポンプ５２を作動して、第１の槽４１内の混合液４２を第２の槽４３内へ送流し、膜分離装置４５で膜分離する。この際、第２の曝気装置４６で曝気することにより、活性汚泥処理を行うとともに、上昇する多数の気泡５６によって膜分離装置４５の膜面が洗浄される。尚、上記のような膜分離が進行するにつれて、第２の槽４３内の混合液４８が濃縮されて第２の槽４３内の活性汚泥濃度が次第に高くなり、膜分離装置４５の膜面に活性汚泥が付着して閉塞し易くなるため、第２の槽４３内の混合液４８の一部を返流管路５１から第１の槽４１内へ返送し、両槽４１，４３間で混合液４２，４８を循環させている。
【０００６】
上記のように混合液４２，４８を循環させるにあたり、原水の流入量に対して両槽４１，４３間を循環する循環流量が少な過ぎると、上記のように第２の槽４３内の活性汚泥濃度が次第に高くなり、膜面への汚泥付着量が増加し、反対に、原水の流入量に対して循環流量が多過ぎると、第２の槽４３内の活性汚泥濃度が低下し、第２の槽４３における活性汚泥処理の効率が低下して処理能力が不足する。このため、原水の流入量に対する循環流量の比率で定義される循環比（＝循環流量／原水の流入量）を最適な所定値に保つ必要がある。
【０００７】
このようなことから、第１の流量計５３で原水の流入量を測定するとともに、第２の流量計５４で循環流量を測定し、制御装置５５は、上記両測定値に基づいて循環比を算出し、この循環比が所定値になるようにポンプ５２を制御している。すなわち、循環比が所定値よりも小さい場合、ポンプ５２の回転数を上げて循環流量を増やし、循環比が所定値よりも大きい場合、ポンプ５２の回転数を下げて循環流量を減らしている。
【０００８】
しかしながら、上記のように循環比を求めるために第１および第２の流量計５３，５４を要するため、コストが高くなるといった問題がある。また、循環流を発生させる動力としてポンプ５２を要するため、さらにコストアップするといった問題がある。
【０００９】
尚、上記のように、原水を受け入れて第１の槽４１内で活性汚泥処理を行い、第１の槽４１内の混合液４２を受け入れて第２の槽４３内で活性汚泥処理および膜分離を行い、第１の槽４１内の混合液４２と第２の槽４３内の混合液４８とを循環させる水処理装置としては、下記の特許文献１に記載されたものがある。
【特許文献１】特開２００１−１７０６７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、流量計や循環流発生用動力としてのポンプを使用せずに循環比を制御して、コストダウンを図ることが可能な水処理方法および水処理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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本第１発明は、原水を第１の槽に導いて活性汚泥処理を行い、第１の槽内の混合液を第２の槽に導いて活性汚泥処理と膜分離とを行い、上記第２の槽内の混合液の一部を第１の槽に返送して第１の槽と第２の槽との間で混合液を循環させる水処理方法であって、上記第１の槽内の混合液の粘度と第２の槽内の混合液の粘度とを測定して粘度比を求め、この粘度比が所定値になるように循環流量を調節するものである。
【００１２】
これによると、一般に、上記各混合液の粘度と活性汚泥濃度とは比例関係にあるため、粘度比から第１の槽内の活性汚泥濃度と第２の槽内の活性汚泥濃度との濃度比が求められ、この濃度比に基づいて循環比（＝循環流量／原水の流入量）を導き出すことができる。そして、循環流量を調節して粘度比を所定値にすることにより、上記循環比を最適な値にすることができ、したがって、第２の槽内において、膜面への汚泥付着量を削減することができるとともに、活性汚泥処理の効率の低下を防止することができる。
【００１３】
また、従来のような流量計は不要となり、流量計の代わりに粘度計を用いて粘度を測定すればよいため、コストダウンが図れる。
また、本第２発明における水処理装置は、原水を受け入れて活性汚泥処理を行う第１の槽と、第１の槽内の混合液を受け入れて活性汚泥処理および膜分離を行う第２の槽とが設置され、上記第２の槽内に浸漬型の膜分離装置と曝気装置とが設けられ、上記第２の槽内の混合液の一部を第１の槽に返送して第１の槽と第２の槽との間で混合液を循環させる循環手段が設けられ、上記循環手段によって循環する循環流の流量を調節する循環流量調節装置と、上記第１の槽内の混合液の粘度と第２の槽内の混合液の粘度とを測定する粘度計と、この粘度計によって測定された粘度の粘度比が所定値になるように上記循環流量調節装置を制御する制御装置とが設けられているものである。
【００１４】
これによると、原水を第１の槽に導いて活性汚泥処理を行い、第１の槽内の混合液を第２の槽に導き、曝気装置で曝気して活性汚泥処理を行うとともに、膜分離装置で膜分離を行い、循環手段で第２の槽内の混合液の一部を第１の槽に返送して第１の槽と第２の槽との間で混合液を循環させる。この際、第１の槽内の混合液の粘度と第２の槽内の混合液の粘度とが粘度計によって測定され、制御装置が循環流量調節装置を制御する。これによって、第１の槽内の混合液と第２の槽内の混合液との粘度比が所定値になるように、循環流の流量が調節される。
【００１５】
一般に、上記各混合液の粘度と活性汚泥濃度とは比例関係にあるため、上記粘度比から第１の槽内の活性汚泥濃度と第２の槽内の活性汚泥濃度との濃度比が求められ、この濃度比に基づいて循環比（＝循環流量／原水の流入量）を導き出すことができる。そして、上記のように循環流量を調節して粘度比を所定値にすることにより、上記循環比を最適な値にすることができ、したがって、第２の槽内において、膜面への汚泥付着量を削減することができるとともに、活性汚泥処理の効率の低下を防止することができる。
【００１６】
また、従来のような流量計は不要となり、流量計の代わりに粘度計を用いて粘度を測定すればよいため、コストダウンが図れる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、第２の槽内において、膜面への汚泥付着量を削減することができるとともに、活性汚泥処理の効率の低下を防止することができる。また、従来のような流量計は不要となり、流量計の代わりに粘度計を用いて粘度を測定すればよいため、コストダウンが図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。
１は、例えば下水，産業排水，生活排水等の処理を行う水処理装置であって、原水を受け入れて活性汚泥処理を行う第１の槽２と、第１の槽２内の混合液３を受け入れて活性汚泥処理および膜分離を行う第２の槽４とが設置されており、これら第１および第２の槽２，４は隔壁５で隔てられている。
【００１９】
上記第１の槽２内には、ブロワ８で送られた空気を吹き込む第１の曝気装置９と、攪拌装置１０とが設けられている。また、第２の槽４内には、複数の浸漬型の膜分離装置１２と、ブロワ１３で送られた空気を吹き込む複数の第２の曝気装置１４とが設けられている。上記各第２の曝気装置１４は膜分離装置１２の下方に配置されている。また、上記膜分離装置１２には、膜を透過した分離水を第２の槽４の外部へ取り出す分離水取出管路１５か接続されている。
【００２０】
また、第２の槽４内の混合液１７の一部を第１の槽２に返送して第１の槽２と第２の槽４との間で混合液３，１７を循環させる循環手段１８が設けられている。この循環手段１８は、上記第２の曝気装置１４と、第２の槽４内に設けられた越流堰１９と、第２の槽４内から上記越流堰１９を越流した混合液１７を第１の槽２内へ返送する上部返流口２０と、第１の槽２内の混合液３を第２の槽４内へ送る下部送流口２１とで構成されている。
【００２１】
上記越流堰１９は隔壁５の上部に設けられ、越流堰１９と隔壁５との間には、越流堰１９を越流した混合液１７が溜められる溝部２２が形成されている。また、上記上部返流口２０は、隔壁５の上部に形成され、第１の槽２と上記溝部２２とに連通している。また、上記下部送流口２１は、隔壁５の下部に形成され、混合液３，１７の液面下で第１の槽２と第２の槽４とに連通している。隔壁５には、上部返流口２０の開口断面積を変えるゲート弁２４（循環流量調節装置の一例）が設けられている。
【００２２】
また、水処理装置１には、第１の槽２内の混合液３の粘度と第２の槽４内の混合液１７の粘度とを測定する粘度計２６と、この粘度計２６によって測定された粘度に基づいて上記ゲート弁２４を制御する制御装置２７とが設けられている。
【００２３】
以下、上記構成における作用を説明する。
原水を第１の槽２に導き、ブロワ８を作動して、第１の曝気装置９で曝気して活性汚泥処理を行い、さらに、第１の槽２内の混合液３を第２の槽４に導き、ブロワ１３を作動して、第２の曝気装置１４で曝気して活性汚泥処理を行うとともに、膜分離装置１２で膜分離を行う。この際、上記第２の曝気装置１４の曝気により第２の槽４内に上昇流が発生し、エアリフト効果によって第２の槽４内の液面が盛り上がり、第２の槽４内の混合液１７の一部が、越流堰１９を越流して溝部２２内に流れ込み、溝部２２から上部返流口２０を通って第１の槽２内へ返送されるとともに、第１の槽２内の混合液３の一部が下部送流口２１を通って第２の槽４内へ流れ込む。これによって、第１の槽２と第２の槽４との間で混合液３，１７が循環する。また、膜分離装置１２の膜を透過した分離水は分離水取出管路１５から第２の槽４の外部へ取出される。
【００２４】
また、第１の槽２内の混合液３の粘度と第２の槽４内の混合液１７の粘度とが粘度計２６によって測定され、これに基づいて制御装置２７がゲート弁２４を制御する。以下に、制御装置２７による制御を説明する。
【００２５】
図３に示すように、第１の槽２内の活性汚泥濃度をＳａ、第２の槽４内の活性汚泥濃度をＳｂとし、第１の槽２へ流入する原水流入量に対する両槽２，４間の循環流量の割合を循環比Ｒ（Ｒ＝循環流量／原水流入量）とし、第２の槽４内から分離水として排出される排出流量をＱとすると、第２の槽４から第１の槽２へ返送される流量はＲ・Ｑとなり、第１の槽２から第２の槽４へ流れ込む流量は（Ｒ＋１）・Ｑとなる。
【００２６】
これにより、以下のような関係式が成立する。
（Ｒ＋１）・Ｑ・Ｓａ＝Ｒ・Ｑ・Ｓｂ      ・・・（１）
上記式（１）を変形することにより、下記式（２）が得られる。
Ｒ＝Ｓａ／（Ｓｂ−Ｓａ）                ・・・（２）
上記式（２）のように、循環比Ｒは活性汚泥濃度Ｓａ，Ｓｂの比として表すことができる。
【００２７】
図４のグラフに示すように、上記活性汚泥濃度Ｓａ，Ｓｂと混合液３，１７の粘度とは比例関係にあり、これにより、上記循環比Ｒは、活性汚泥濃度Ｓａ，Ｓｂの比、すなわち、粘度の比として表すことができる。したがって、上記のように両槽２，４の混合液３，１７の粘度をそれぞれ測定することにより、これら粘度の測定値から上記活性汚泥濃度Ｓａ，Ｓｂを求めることができ、さらに、これら活性汚泥濃度Ｓａ，Ｓｂに基づいて上記式（２）により循環比Ｒを導き出すことができる。
【００２８】
このようなことから、上記制御装置２７は、粘度計２６によって測定された両槽２，４の混合液３，１７の粘度に基づいて、上記のような手順で循環比Ｒを導き出し、この循環比Ｒが最適な値（例えばＲ＝４）となるように、ゲート弁２４を制御する。すなわち、循環比Ｒが最適な値よりも小さい場合、制御装置２７はゲート弁２４の開度を大きくして上部返流口２０の開口断面積を広くする。これにより、第２の槽４から第１の槽２へ返送される混合液１７の流量が増え、両槽２，４間を循環する循環流量が増加し、循環比Ｒが上昇し、両槽２，４間の活性汚泥濃度Ｓａ，Ｓｂの差が小さくなる。反対に、循環比Ｒが最適な値よりも大きい場合、制御装置２７はゲート弁２４の開度を小さくして上部返流口２０の開口断面積を狭くする。これにより、第２の槽４から第１の槽２へ返送される混合液１７の流量が減り、両槽２，４間を循環する循環流量が減少し、循環比Ｒが低下し、両槽２，４間の活性汚泥濃度Ｓａ，Ｓｂの差が大きくなる。
【００２９】
したがって、原水流量や水質の変動が生じたとしても、ゲート弁２４を制御して循環比Ｒを最適な値にすることによって、両槽２，４内の活性汚泥濃度を最適な濃度に維持することができ、第２の槽４内において、膜面への汚泥付着量を削減することができるとともに、活性汚泥処理の効率の低下を防止することができる。
【００３０】
また、従来のような流量計５３，５４（図５参照）は不要となり、流量計５３，５４の代わりに粘度計２６を用いて粘度を測定すればよいため、コストダウンが図れる。
また、第２の曝気装置１４によるエアリフト効果を循環流発生用の動力として、混合液３，１７を第１および第２の槽２，４間で循環させているため、従来の循環流発生用動力としてのポンプ５２（図５参照）が不要となり、より一段とコストダウンが図れる。
【００３１】
さらに、第２の曝気装置１４の曝気により第２の槽４内へ吹き出た気泡２９は膜分離装置１２の膜面に接触しながら上昇するため、膜面が洗浄される。
尚、第１の槽２内において、第１の曝気装置９で曝気をしている際、この曝気によって発生する上昇流が循環流の流れを若干妨げてしまい、循環流量が減少することがある。したがって、ゲート弁２４の開度を大きくして循環流量を増やす場合、上記第１の曝気装置９の曝気量を減らす制御を行ってもよい。
【００３２】
上記実施の形態では、粘度計２６を両槽２，４の外部に配置しているが、両槽２，４のいずれかに直接取付けてもよい。
上記実施の形態では、循環流量調節装置の一例としてゲート弁２４を用いたが、ゲート弁以外の形式の弁を用いてもよい。
【００３３】
上記実施の形態では、第１の槽２内に第１の曝気装置９を設けているが、第１の曝気装置９を設けないものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態における水処理装置の断面図である。
【図２】同、水処理装置の平面図である。
【図３】同、水処理装置の第１および第２の槽の流量と活性汚泥濃度とを示す模式図である。
【図４】活性汚泥濃度と混合液の粘度との関係を示すグラフである。
【図５】従来の水処理装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１    水処理装置
２    第１の槽
３    混合液
４    第２の槽
９    第１の曝気装置
１２    膜分離装置
１４    第２の曝気装置
１７    混合液
１８    循環手段
１９    越流堰
２０    上部返流口
２１    下部送流口
２４    ゲート弁（循環流量調節装置）
２６    粘度計
【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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