(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝気槽の中又は後段に膜モジュールを設置した、生物膜法を用いない膜分離活性汚泥処理装置において、前記曝気槽の前段に、吸着槽として機能する、全曝気槽容積の１／２００〜１／１５の容量に相当する小容量の曝気槽を配すと共に、設計時に想定する容積負荷時に、前記小容量の曝気槽内の上澄みＢＯＤ濃度が３０ｍｇ/ｌ以上、且つＢＯＤ吸着量が５０％以上となるように設計してなることを特徴とする生物膜法を用いない膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項２】
前記吸着槽として機能する小容量の曝気槽が、実質的に２以上の多槽からなる如く、内部に隔壁を有する曝気槽である、請求項１に記載された生物膜法を用いない膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載された生物膜法を用いない膜分離活性汚泥処理装置を用いた汚水処理方法であって、吸着槽として機能する小容量の曝気槽出口におけるＢＯＤ吸着率が５０％以上であると共に、上澄ＢＯＤ濃度が３０ｍｇ／リットル以上となるように前記膜分離活性汚泥処理装置を使用することを特徴とする汚水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膜モジュールを活性汚泥処理装置に組み合わせた、生物膜法を用いない膜分離活性汚泥処理装置に関し、特に、膜モジュールの目詰まりが抑制された生物膜法を用いない膜分離活性汚泥処理装置、及びそれを用いた汚水処理方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
近年、下水や排水の処理を高度に行い、豊かな水環境を作り出し、或いは水の循環再利用を促進することが試みられるようになってきた。このような状況の変化に伴い、従来は海水の淡水化や超純水の調製など、付加価値の高い分野で使用されてきた膜分離法が、活性汚泥法と組み合せて用いられるようになってきた。これは、通常の活性汚泥法において曝気槽の後段に設けられる沈殿槽で重力沈降を利用した固液分離を行う代わりに、精密濾過膜を用いて固液分離を行うものである。
【０００３】
このようにすれば、膜の分離孔径が１μｍ以下であるので病原性微生物等の除去が可能であるだけでなく、完全な固液分離が可能であるために処理水質や活性汚泥濃度を安定させることができる上、生物膜法を用いなくても曝気槽の汚泥を高濃度に維持することができるので、曝気槽の容積を小さくすることができる。従って、上記のような膜分離活性汚泥法を用いることにより、高度な処理水を容易に得ることができると共に、ＢＯＤ容積負荷を高くとることができるという利点が生じるが、一方では、膜の目詰まりのために頻繁に薬品洗浄を行ったり高価な膜を交換せざるを得ず、建設費のみならず維持費も高くなるという欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、生物膜法を用いない膜分離活性汚泥法における膜洗浄頻度及び膜交換頻度を低減させる方法について鋭意検討したところ、曝気槽の前段に吸着槽として機能する小容量の曝気槽を配することにより、膜の汚れを低減させることができ、これにより膜の寿命を長くすることができることを見出し本発明に到達した。
従って、本発明の第１の目的は、生物膜法を用いない、維持費の低減された膜分離活性汚泥処理装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、排水の高度処理を比較的安価に行うことのできる汚水処理方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の諸目的は、曝気槽の中又は後段に膜モジュールを設置した、生物膜法を用いない膜分離活性汚泥処理装置において、前記曝気槽の前段に、吸着槽として機能する、全曝気槽容積の１／２００〜１／１５の容量に相当する小容量の曝気槽を配すと共に、設計時に想定する容積負荷時に、前記小容量の曝気槽内の上澄みＢＯＤ濃度が３０ｍｇ/ｌ以上、且つＢＯＤ吸着量が５０％以上となるように設計してなることを特徴とする生物膜法を用いない膜分離活性汚泥処理装置、及び、該装置を用いた汚水処理方法によって達成された。
以下、本発明を図面に従って説明する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、生物膜法を用いない本発明の膜分離活性汚泥処理装置の１実施例を表す概念図である。
図中の符号７は、本発明において曝気槽２０の前段に設けられた吸着槽であり、本図の場合には、内部の隔壁によって、それぞれ曝気手段を有する３槽構成とされている。また、符号３０は沈澱槽の代りに配された膜モジュールを有する膜分離装置である。前記曝気槽２０及び吸着槽には、生物膜法のための接触材は使用されない。
【０００７】
本発明における吸着槽７の効果をより高くする上から、本発明においては、吸着槽７を、設計時に想定する容積負荷時に、槽内の上澄みＢＯＤ濃度が３０ｍｇ／ｌ以上となると共に、ＢＯＤ吸着量が５０％以上となるように設計する。吸着槽７内の上澄みＢＯＤが３０ｍｇ／ｌ未満となると吸着槽内での糸状性細菌の増殖を十分に抑えることができず、また、上澄みＢＯＤが３０ｍｇ／ｌ以上であっても、該吸着槽７出口迄のＢＯＤ吸着率が５０％未満であると、後段の曝気槽２０内における糸状性細菌の増殖を十分に抑えることができない。
【０００８】
吸着槽７が複数の槽からなる多段構成となっていたり、内部の隔壁によって区切られた多槽構成となっている場合には、その何れかの槽において、上澄みＢＯＤ濃度が３０ｍｇ／ｌ以上であり、且つ、それまでの合計ＢＯＤ吸着率が５０％以上となれば良い。従って、設置した吸着槽の最終槽より前に、上記の条件が満足されるという場合も生ずる。
【０００９】
本発明における吸着槽７は極く小容量の曝気槽であり、その構造は、基本的に従来の曝気槽と同じである。本発明における吸着槽の容積は全曝気槽容積の１／１５〜１／２００とすることが必要であり、特に１／３０〜１／１００程度とすることが好ましい。吸着槽は一槽構成とすることも図の如く多槽構成とすることもできるが、原水のＢＯＤ濃度、汚泥濃度、汚泥の性質、温度など、変動を避けることができない要因があるので、これらの変動要因を分散させ吸着槽としての前記条件を維持する上からは、吸着槽７を直列多槽構成とすることが好ましく、特に２〜４槽とすることが設計上からも好ましい。この場合、吸着槽第１槽（最上流槽）の容積は、全曝気槽容積の１／３０〜１／１００とすることが好ましい。
【００１０】
原水１及び返送汚泥４は、全量吸着槽に投入しても良いが、その一部を曝気槽２０に投入することも不可能ではない。本発明における曝気槽２０の形状は、完全混合型、押出し流れ型、深層型等、公知のものの中から適宜選択することができる。また、曝気槽２０は単槽である必要はなく図２の如く複数の槽からなっていても良い。
本発明においては、生物学的脱窒・脱リンをも行わせるために、嫌気槽を組み合わせるなど、目的に応じて適宜公知の手段を組み合わせることができる。余剰汚泥５も適宜引き抜けるようにしておくことが好ましい（図２参照）。
いずれにしても、吸着槽は糸状性細菌の繁殖を抑制する。これによって、曝気槽混合液の粘性の増加が抑えられるだけでなく、その活性汚泥は凝集性に優れるので浮遊性の微細粒子が少なくなる。
【００１１】
膜分離装置３０は、本図のように曝気槽２０と独立に設けることができる他、図２のように曝気槽２０内に設置することも可能である。この膜分離装置は周知であり、分離膜としては平膜又は中空糸膜が使用される。上記中空糸膜としては通常ポリエチレンの中空糸膜が使用され、これを２本の集水管の間に膜状となるように多数張ってモジュールとし、これを複数個連結して箱型のユニットに設置することができる。平膜の場合には、単純に曝気槽２０での処理水を濾過させるようにユニットを構成する。これらの場合、ユニット下部に散気装置３を設置し、ブロワー６を用いて曝気すれば、膜の洗浄に役立つ。
【００１２】
上記の如く曝気しても、膜表面にケーキ層やゲル層が付着し、膜細孔を詰まらせる膜汚染が生じる。膜汚染が生じると薬品による洗浄を行う必要があるので、ここで多大のコストが発生する。従って、膜汚染を生じるまでの期間を長くする事が事実上重要となる。本発明においては、特に前記した吸着槽７を設けることにより曝気槽混合液の粘性増加や浮遊性微細粒子の発生を抑制したので、この膜汚染を、従来のものより大幅に少なくすることができる。尚、薬品洗浄は、浸漬洗浄であっても逆流洗浄であっても良い。
本発明の装置によって浄化された処理水２は膜分離されたものであるので極めて高度の処理水であり、特に殺菌しなくても放流することが可能である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の装置は、分離膜の汚染の原因となる曝気槽混合液の粘性増加や浮遊性微細粒子を吸着槽を設置したことによって防止することができるので、従来より大幅に膜汚染を抑制することができる。これにより、膜の洗浄や交換の頻度を少なくすることができるので、処理コストを大幅に改善することができる。また、吸着槽の設置により曝気槽の容積を小さくすることができる上、高負荷での処理を可能とする分離膜を使用するので、それによっても曝気槽の容積を小さくすることができるので、結局、曝気槽の容積を大幅に低減することができる。
【００１４】
【実施例】
以下、実施例によって本発明を更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
実施例１．
図２の実験装置を使用し、糞搾汁を含む乳牛畜舎の排水を用いて実験を行った。原水として、上記排水を０．８ミリ目のステンレスメッシュを通過させた後、水道水で３〜５倍に希釈したものを使用した。この原水のＢＯＤ濃度は約５，０００ｍｇ／リットル、ＳＳ濃度（固形分濃度）は約１０，０００ｍｇ／リットルであった。
【００１５】
また、吸着槽としては、実験開始から３０日目迄は０．５リットルの槽を２槽、３０日目以降は０．７リットルの槽を３槽用いた。曝気槽については、１槽目を１４リットル、２槽目を１５リットルとし、２槽目の中に膜面積約１０００ｃｍ２の平膜型ＭＦ（ミクロフィルター）膜モジュールを設置し、膜表面に気泡があたるように曝気を行った。また、種汚泥として、上記原水を使用し、膜分離活性汚泥法で馴養した汚泥を用い、２０〜２３℃で反応を行わせた。
【００１６】
実験は、原水の滞留時間を約６日とし、各槽のＤＯが０．２ｍｇ／リットル以上になるように、曝気によって酸素を供給した。尚、上記ＤＯは溶存酸素濃度を意味する。また、２槽目の曝気槽から、吸着槽の１槽目に、返送比６程度で常時汚泥を返送すると共に、３０日目迄はＭＬＳＳが６，０００〜１０，０００ｍｇ／リットル、３０日目以降はＭＬＳＳが１０，０００〜１９，０００ｍｇ／リットルとなるように、適宜汚泥の引き抜きを行った。
【００１７】
比較例１．
吸着槽を設けず、また、曝気槽の１槽目と２槽目を共に１５リットルの槽とした他は、実施例１と全く同様にして実験を行った。
実施例１及び比較例１の何れの場合にも、得られた処理水のＢＯＤは１０ｍｇ／リットル以下、ＳＳは１ｍｇ／リットル以下であり、処理結果は良好であった。そこで、膜の目詰まり度合いを比較するために、ほぼ定常な処理状態に達した５６日目に、実施例１、比較例１双方の膜を３．５重量％の次亜塩素酸ナトリウム溶液で洗浄し、その後の濾過量の変化と膜表面の汚れ具合を比較した。
【００１８】
膜目詰まりによる濾過量の変化は図３に示した通りである。尚、濾過はチューブポンプで吸引することにより行い、膜濾過を行っていない無負荷時でのチューブポンプの送水量を１００％とした。図３に示されている如く、比較例１の場合には１４日後に濾過量が７９％迄低下したが、実施例１の場合には、この間に濾過量の低下が全く認められていない。また、膜表面の汚れも、実施例１の場合には比較例１の場合より著しく汚れの少ないことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の膜分離活性汚泥処理装置の１実施例を示す概念図である。
【図２】本発明の膜分離活性汚泥処理装置の他の実施例を示す概念図である。
【図３】膜目詰まりによる濾過量の変化を示すグラフである。
【符号の簡単な説明】
１  原水
２  処理水
３  散気装置
４  返送汚泥
５  余剰汚泥
６  ブロワー
７  吸着槽
２０  曝気槽
３０  膜分離装置
【図１】
0004426709.tif 000002
【図２】
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【図３】
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