(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下が開口した膜ケースの内部に複数の平板状膜カートリッジを膜面を鉛直方向にして膜面間に一定間隙をおいて配列することで膜ケースユニットを構成し、膜分離槽内に複数の膜ケースユニットを所定間隔で配置し、各膜ケースユニットの下方に散気装置を配置し、各膜ケースユニットの側方に補助散気装置を配置し、各膜ケースユニットと補助散気装置との間に仕切壁を配置して補助散気装置の上方に仕切壁の上端側および下端側で周囲の槽内領域に連通する上向流路を形成し、被処理水の供給口を各上向流路の下部域に配置したことを特徴とする浸漬型膜分離活性汚泥処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浸漬型膜分離活性汚泥処理設備に関し、下廃水処理などで行う浸漬型膜分離活性汚泥法の技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の浸漬型膜分離活性汚泥法に使用する浸漬型膜分離装置としては、例えば図９に示すものがある。図９において、浸漬型膜分離装置１は、ケーシング２の内部に複数の平板状膜カートリッジ３を膜面を鉛直方向にして、かつ膜面間に一定間隙をおいて（通常６〜１０ｍｍ）配列し、その下方に散気装置４を配設している。平板状膜カートリッジ３は樹脂などの剛性を有する濾板３Ａの表裏両面に濾過膜３Ｂを配置し、その周縁部において濾過膜３Ｂを濾板３Ａに接着あるいは溶着したものであり、透過水流路に連通する透過水取出口３Ｃをチューブ５を介して集水管６に接続している。
【０００３】
浸漬型膜分離装置１は散気装置４より散気する状態において槽内混合液を平板状膜カートリッジ３で濾過して活性汚泥と処理水とに分離し、濾過膜を透過した処理水をチューブ５、集水管６を通じて槽外へ導出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、汚水中の汚濁物質濃度（ＢＯＤなど）が高くなると、浸漬型膜分離装置１に設けた散気装置４から供給する空気量だけでは活性汚泥が汚濁物質を分解するために必要な酸素量を供給することができず、分解に寄与する微生物量も増加させる必要がある。
【０００５】
このために、図７に示すように、汚水が流入する流量調整槽１１の後段に前曝気槽１２を配置し、前曝気槽１２の後段に配置する膜分離槽１３の内部に必要台数の浸漬型膜分離装置１を設置し、膜分離槽１３の後段に処理水槽１４を設置し、前曝気槽１２に配置した別途の散気装置１５によって不足する酸素量を補給すると共に、必要な微生物量を確保する構成がある。
【０００６】
ところで、前曝気槽１２と膜分離槽１３との２槽式にする場合に、系内の汚水の流れを一方向にすると、前曝気槽１２で増加した活性汚泥は汚水とともに膜分離槽１３へ流入して膜分離槽１３での汚泥濃度が過剰に高まるので、循環ポンプ１６によって前曝気槽１２から膜分離槽１３へ槽内混合液を供給するとともに、膜分離槽１３の槽内混合液を前曝気槽１２へ自然流下で返送して両槽間で槽内混合液を循環させるか、もしくは図８に示すように、前曝気槽１２の槽内混合液を自然流下で膜分離槽１３へ供給し、膜分離槽１３の槽内混合液を循環ポンプ１６で前曝気槽１２に返送して循環させることで、両槽における汚泥濃度をできるだけ均一にして単位水槽容積当たりの微生物量を適値に維持する必要がある。
【０００７】
この場合に、流量調整槽１１から前曝気槽１２へ流入する汚水流入量Ｑと、膜分離槽１３から前曝気槽１２へ循環する槽内混合液の循環量ＲＱとの割合である槽内混合液の循環倍率：ＲＱ／Ｑが少ないと、前曝気槽１２における汚泥濃度が低くなり、単位水槽容積当たりの微生物量が少なくなる。
【０００８】
因みに、循環倍率と前曝気槽１２における汚泥濃度の関係の一例を説明すると、膜分離槽１３における汚泥濃度が２％である場合に、循環倍率２倍で汚泥濃度１．３％、循環倍率４倍で汚泥濃度１．６％、循環倍率９倍で汚泥濃度１．８％となる。
【０００９】
したがって、前曝気槽１２と膜分離槽１３との２槽式にする場合には、活性汚泥濃度を均一にするために循環ポンプ１６に要求される定格容量が大きくなり、動力費が高くなる問題があった。
【００１０】
また、膜分離槽１３に複数の浸漬型膜分離装置１を配置する場合には、各膜分離装置１において槽内混合液から処理水が除去される。このため、膜分離槽１３では前曝気槽１２から槽内混合液が流入する流入側と前曝気槽１２へ槽内混合液が流出する返送側とにおいて汚泥濃度に濃度差が生じ、微生物量が不均一となって効率的な生物処理が行えない。
【００１１】
ところで、汚水を曝気槽へ分散して供給する手法としては、重力沈殿法におけるステップエアレーション方式がある。しかし、ＢＯＤが高い汚水を分散して供給する場合に、供給した汚水が十分な生物処理を経ずにショートパスして浸漬型膜分離装置１に流入して膜分離される場合がある。
【００１２】
本発明は上記した課題を解決するものであり、系内に流入するＢＯＤが高い場合にあっても、一槽において生物処理に必要な十分な酸素供給と膜分離を行うことができる浸漬型膜分離活性汚泥処理設備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、本発明の浸漬型膜分離活性汚泥処理設備は、上下が開口した膜ケースの内部に複数の平板状膜カートリッジを膜面を鉛直方向にして膜面間に一定間隙をおいて配列することで膜ケースユニットを構成し、膜分離槽内に複数の膜ケースユニットを所定間隔で配置し、各膜ケースユニットの下方に散気装置を配置し、各膜ケースユニットの側方に補助散気装置を配置し、各膜ケースユニットと補助散気装置との間に仕切壁を配置して補助散気装置の上方に仕切壁の上端側および下端側で周囲の槽内領域に連通する上向流路を形成し、被処理水の供給口を各上向流路の下部域に配置したものである。
【００１４】
上記した構成により、仕切壁を隔てた上向流路では補助散気装置から噴出する空気によって上向流が生じ、各供給口から各上向流路内に分散供給する被処理水は、上向流に伴われて仕切壁の下端側の周囲の槽内混合液とともに固気液混相流となって上向流路内を流れる。上向流路を固気液混相流で通過した被処理水は膜分離槽の上部域に流れ出た後に、仕切壁と膜ケースユニットとの間の下向流路を流れて膜分離槽の下部域に循環する。
【００１５】
一方、散気装置から噴出する空気によって上向流が生じ、上向流は周囲の槽内混合液を伴って固気液混相流となって膜ケースユニットに流入し、平板状膜カートリッジの間の流路をクロスフローで流れる間に膜分離される。各膜ケースユニットを通過した固気液混相流は膜分離槽の上部域に流れ出た後に、仕切壁と膜ケースユニットとの間に形成する下向流路を流れて膜分離槽の下部域に循環する。
【００１６】
よって、被処理水のＢＯＤが高い場合にあっても、散気装置から供給する空気量では不足する分量を補助散気装置から供給する空気で補うことで生物処理に必要な十分な酸素量が確保される。各供給口から膜分離槽へ供給する被処理水は、上向流路内で補助散気装置から噴出する空気によって十分な酸素供給を受け、しかも上向流路および下向流路を通って膜分離槽の下部域に循環することで供給口からショートパスで膜ケースユニットに流入することがなく、槽内で十分に生物処理される。膜分離槽の上部域おいて膜ケースユニットから流れ出る槽内混合液の流れが抵抗なって上向流路から流れ出る被処理水の流れを抑制することで、上向流路における被処理水の滞留時間が長くなり、補助散気装置から供給する空気と被処理水との十分な接触時間が確保され、酸素溶解率が高まる。
【００１７】
このように、膜分離槽内の膜ケースユニットを配置した各域毎に被処理水を分散供給してその生物処理と膜分離を行うことで、循環ポンプが不要な単一槽の膜分離槽内において、槽内の原水負荷（ＢＯＤ負荷）を均一となし、槽内全域を略均一な汚泥濃度に制御し、単位水槽容積当たりの微生物物量を平均化して効率の良い生物処理を行える。
【００１８】
【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〜図２において、膜分離槽３１の内部には複数の膜ケースユニット３２を所定間隔で配置し、各膜ケースユニット３２に処理水系３２ａを接続しており、各膜ケースユニット３２の下方に散気装置３３を配置している。
【００１９】
各膜ケースユニット３２は、上下が開口した膜ケース３４の内部に複数の平板状膜カートリッジ３５を膜面を鉛直方向にして膜面間に一定間隙をおいて配列したものであり、平板状膜カートリッジ３５は先に説明したものと同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【００２０】
各膜ケースユニット３２の側方には補助散気装置３６を配置し、各膜ケースユニット３２と補助散気装置３６との間に仕切壁３７を配置しており、仕切壁３７は上端縁側に越流口３７ａを形成するとともに、下端縁側に潜流口３７ｂを形成している。この仕切壁３７によって補助散気装置３６の上方には、相互に対向する一対の仕切壁３７の間、および膜分離槽３１の槽壁と仕切壁３７の間に上向流路３８を形成しており、仕切壁３７と膜ケースユニット３２の間には下向流路３９を形成している。上向流路３８および下向流路３９は仕切壁３７の上端側および下端側で周囲の槽内領域に連通している。汚水等の被処理水を供給する被処理水供給系４０はその供給口４０ａを各上向流路３８の下部域にそれぞれ分岐配置している。
【００２１】
以下、上記した構成における作用を説明する。上向流路３８では補助散気装置３６から噴出する空気によって上向流が生じる。このため、被処理水供給系４０の各供給口４０ａから各上向流路３８の下部域に分散供給する被処理水は、仕切壁３７の潜流口３７ｂから上向流路３８に流入する周囲の槽内混合液とともに、上向流に伴われて固気液混相流となって上向流路３８を流れる。
【００２２】
上向流路３８を固気液混相流となって通過した被処理水は、膜分離槽３１の上部域に流れ出た後に、仕切壁３７と膜ケースユニット３２との間の下向流路３９を流れて膜分離槽３１の下部域に循環する。
【００２３】
一方、膜ケースユニット３２の領域では散気装置３３から噴出する空気によって上向流が生じる。上向流は周囲の槽内混合液を伴って固気液混相流となって膜ケースユニット３２に流入し、槽内混合液は平板状膜カートリッジ３５の間の流路をクロスフローで流れる間に膜分離され、処理水が処理水系３２ａを通して取出される。
【００２４】
各膜ケースユニット３２を通過した固気液混相流は膜分離槽３１の上部域に流れ出た後に、仕切壁３７と膜ケースユニット３２との間の下向流路３９を流れて膜分離槽３１の下部域に循環する。
【００２５】
したがって、被処理水のＢＯＤが高い場合にあっても、散気装置３３から供給する空気量では不足する分量を補助散気装置３６から供給する空気で補うことで十分な酸素量の下で適切に生物処理が行われる。
【００２６】
また、各供給口４０ａから膜分離槽３１へ供給する被処理水は、上向流路３８で補助散気装置３６から噴出する空気によって十分な酸素供給を受け、しかも上向流路３８および下向流路３９を通って膜分離槽３１の下部域に循環することで供給口４０ａからショートパスで膜ケースユニット３２に流入することがないので、膜分離槽３１で十分に生物処理されて膜分離される。
【００２７】
さらに、膜分離槽３１の上部域において膜ケースユニット３２から流れ出る槽内混合液の流れが抵抗なって上向流路３８から流れ出る被処理水の流れを抑制し、その流速を遅くするので、上向流路３８における被処理水の滞留時間が長くなり、補助散気装置３６から供給する空気と被処理水との十分な接触時間が確保されて酸素溶解率が高まる。
【００２８】
ところで、補助散気装置３６から供給する空気量は、設備設計時に想定する被処理水のＢＯＤに応じて異なるので、膜分離槽３１の上部域における膜ケースユニット３２から流れ出る槽内混合液の流れと、上向流路３８から流れ出る被処理水の流れとのバランスを調整するために、仕切壁３７の高さを調整する。
【００２９】
例えば、被処理水のＢＯＤが低くて補助散気装置３６から供給する空気量が少ない場合には、図３に示すように、仕切壁３７を膜ケースユニット３２より高く設定して槽内液面と仕切壁３７の上端縁との距離Ｈを短くし、仕切壁３７による越流口３７ａでの流路抵抗を大きくすることで、膜ケースユニット３２から流れ出る槽内混合液の流れが及ぼす抵抗力を低減し、上向流路３８における流速を適値に調整する。
【００３０】
逆に、被処理水のＢＯＤが高くて補助散気装置３６から供給する空気量が多い場合には、図４に示すように、仕切壁３７を膜ケースユニット３２より低く設定して仕切壁３７による越流口３７ａでの流路抵抗を小さくし、膜ケースユニット３２から流れ出る槽内混合液の流れが及ぼす抵抗力を増加させることで、上向流路３８における流速を遅くする。
【００３１】
図５〜図６に示すように、仕切壁３７は補助散気装置３６の上方に枠体状の散気ボックス４１を配置して構成することも可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、各供給口から膜分離槽へ供給する被処理水は、上向流路内で補助散気装置から噴出する空気によって十分な酸素供給を受け、しかも上向流路および下向流路を通って膜分離槽の下部域に循環するので、供給口からショートパスで膜ケースユニットに流入することがなく、槽内で十分に生物処理することができ、膜ケースユニットから流れ出る槽内混合液の流れが抵抗となって上向流路から流れ出る被処理水の流れを抑制することで、上向流路における被処理水の滞留時間が長くなり、補助散気装置から供給する空気と被処理水との十分な接触時間を確保して酸素溶解率を高めることができ、その結果において、膜分離槽内の膜ケースユニットを配置した各域毎に被処理水を分散供給してその生物処理と膜分離を行うことで、循環ポンプが不要な単一槽の膜分離槽内において、槽内の原水負荷（ＢＯＤ負荷）を均一となし、槽内全域を略均一な汚泥濃度に制御し、単位水槽容積当たりの微生物物量を平均化して効率の良い生物処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す断面図である。
【図２】同浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す平面図である。
【図３】同浸漬型膜分離活性汚泥処理設備の要部を示す拡大図である。
【図４】同浸漬型膜分離活性汚泥処理設備の要部を示す拡大図である。
【図５】本発明の他の実施の形態における浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す断面図である。
【図６】同浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す平面図である。
【図７】従来の浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す模式図である。
【図８】従来の他の浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す模式図である。
【図９】従来の膜分離装置の斜視図である。
【符号の説明】
３１    膜分離槽
３２    膜ケースユニット
３２ａ  処理水系
３３    散気装置
３４    膜ケース
３５    平板状膜カートリッジ
３６    補助散気装置
３７    仕切壁
３７ａ  越流口
３７ｂ  潜流口
３８    上向流路
３９    下向流路
４０    被処理水供給系
４０ａ  供給口
【図１】
0004439149.tif 000002
【図２】
0004439149.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004439149.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004439149.tif 000007
【図７】
0004439149.tif 000008
【図８】
0004439149.tif 000009
【図９】
0004439149.tif 000010