(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性汚水を処理して清澄な処理水を得る方法において、下記工程を設けたことを特徴とする有機性汚水の処理方法。
（イ）有機性汚水中から夾雑物を除去する夾雑物除去工程と、（ロ）夾雑物除去工程で夾雑物が除去された有機性汚水中の有機物を生物学的に分解処理する生物処理工程と、（ハ）生物処理工程で生物処理されたのちの生物処理水を、汚泥濾層形成濾材を張設して形成された濾過モジュ−ルの表面に、汚泥を形成して濾過層とした汚泥濾層濾過モジュ−ルを設けた汚泥濾層濾過装置により濾過分離して濾過水を得る汚泥濾過工程と、（ニ）汚泥濾過工程で濾過分離した濾過水を濾過膜モジュ−ルを設けた濾過膜装置により膜透過処理して清澄透過水を得る膜分離工程
【請求項２】
有機性汚水を処理して清澄な処理水を得る方法において、下記工程を設けたことを特徴とする有機性汚水の処理方法。
（イ）有機性汚水中から夾雑物を除去する夾雑物除去工程と、（ロ）夾雑物除去工程で夾雑物が除去された有機性汚水中の有機物を生物学的に分解処理する生物処理工程と、（ハ）生物処理工程で生物処理されたのちの生物処理水を、汚泥濾層形成濾材を張設して形成された濾過モジュ−ルの表面に、汚泥を形成して濾過層とした汚泥濾層濾過モジュ−ルを設けた汚泥濾層濾過装置により濾過分離して濾過水を得る汚泥濾過工程と、（ニ）汚泥濾過工程で濾過分離した濾過水を濾過膜モジュ−ルを設けた濾過膜装置により膜透過処理して清澄透過水を得る膜分離工程（ホ）膜分離工程で濾過膜を透過した清澄透過水を消毒処理する消毒工程
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性汚水を清澄化処理する有機性汚水の処理方法であり、更に詳しくは、有機性汚水を処理し中水道水などとして再利用可能な清澄水を得る処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の有機性汚水を清澄化する処理方法は、活性汚泥処理装置や硝化・脱窒処理装置などの好気性または嫌気性の生物処理装置により、汚水中の有機物を生物学的に分解処理し、処理したのちの生物処理水中の汚泥を沈澱槽により沈降分離して濃縮汚泥と上澄水を得たのち、上澄水を必要により消毒処理して河川などに放流し、また濃縮汚泥は、生物処理槽内の高負荷運転を維持して効率的に有機物を処理するため、一部を生物処理槽に循環し、残部を余剰汚泥として後段の汚泥処理装置で処理する方法が一般的に用いられている。
【０００３】
また、前記沈殿槽で得られた上澄水を中水道水などとして再利用する中水道設備などにおいては、上澄水を砂濾過装置で濾過処理し、濾過処理したのちの濾過水又は濾過処理しない上澄水を、精密濾過膜、限外濾過膜又は逆浸透膜などを用いた濾過膜装置により膜透過処理して上澄水中の微細な固形物や病原菌などを除去した清澄な透過水を得、更に、必要により透過水を消毒設備で消毒して再利用水として用いている。なお、前記処理方法においては、生物処理装置で処理したのちの生物処理水から濾過膜装置により直接清澄な透過水を得る装置も多く用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記沈澱槽による汚泥の沈降分離方法又は沈殿槽と砂濾過装置とを組み合わせた固液分離方法などの沈殿槽を用いた処理方法においては、沈殿槽における汚泥の沈降速度が遅いため、沈澱槽容積が大きくなり、従って広い設置面積が必要となる。また、沈降分離方法においては、沈澱槽容積に限界があるため、一般的には上澄水中の汚泥濃度が比較的高くなり、更に、窒素分などの除去が不十分な場合には、沈澱槽内でガスが発生して汚泥を浮上させ、上澄水中に流出する汚泥濃度が高くなる問題もある。また、凝集剤を用いて汚泥フロックの粒径を大きくして沈降性を高めて処理する方法も用いられているが、凝集剤などの薬品費用が嵩む問題がある。
【０００５】
更に、砂濾過装置や濾過膜装置にあっては、生物処理水中の汚泥やタンパク質などの高分子物質が、極めて砂粒子や濾過膜の表面に付着しやすく粘着性もあり剥離しにくいため、短期間にスケ−ルやスライムが形成されやすく、汚泥濃度が高いほどその傾向は顕著に現れるため、前記従来の装置構成の処理方法において、砂濾過装置では、砂濾過層の目詰まりが速くなり、また、濾過膜装置では、膜透過流束の減少が速くなるため、運転を停止して洗浄する回数が多くなる問題がある。
【０００６】
更に、濾過膜装置を用いた処理方法では、透過側に極めて清澄度の高い透過水が得られるが、透過水の駆動力である吸引加圧力が高いため動力費が嵩み、また、濾過膜モジュ−ルの価格が高く、透過流束があまり高くないため、処理量当たりの設備費が高くなる問題があり、これらの問題についても、汚泥濃度が高いほど透過抵抗が高くなるため透過流束が更に低くなり、動力費や設備費が極めて高くなる。従って、処理量の多い下水処理場などでは使用が困難であった。
【０００７】
従って本発明は、従来の有機性汚水を清澄化処理する処理方法における事情に鑑みて、沈澱槽又は沈殿槽と砂濾過装置とを組み合わせた固液分離装置にかえて、汚泥濾層濾過モジュ−ルを設けた汚泥濾層濾過装置で濾過分離する方法を用いることにより、処理装置のコンパクト化が図られると共に、濾過水の清澄度が高いため、後段の濾過膜装置における負荷が低くなり、安定して清澄度の高い処理水を得ることができる。
【０００８】
また、沈殿槽と濾過膜装置とを組み合わせた処理装置又は濾過膜装置単独と比較して、濾過膜装置における透過流束を高くできるため、設備の設置面積を減少でき、設備費や運転費も低廉となり処理量も多くできるため、下水処理場などにも適用できる有機性汚水の処理方法とその処理水を中水道水などとして再利用可能とする方法を提供する目的で成されたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための本発明の要旨は、請求項１に記載した発明においては、有機性汚水を処理して清澄な処理水を得る方法において、（イ）有機性汚水中から夾雑物を除去する夾雑物除去工程と、（ロ）夾雑物除去工程で夾雑物が除去された有機性汚水中の有機物を生物学的に分解処理する生物処理工程と、（ハ）生物処理工程で生物処理されたのちの生物処理水を、汚泥濾層形成濾材を張設して形成された濾過モジュ−ルの表面に、汚泥を形成して濾過層とした汚泥濾層濾過モジュ−ルを設けた汚泥濾層濾過装置により濾過分離して濾過水を得る汚泥濾過工程と、（ニ）汚泥濾過工程で濾過分離した濾過水を濾過膜モジュ−ルを設けた濾過膜装置により膜透過処理して清澄透過水を得る膜分離工程を設けたことを特徴とする有機性汚水の処理方法である。
【００１０】
また、請求項２に記載した発明においては、有機性汚水を処理して清澄な処理水を得る方法において、（イ）有機性汚水中から夾雑物を除去する夾雑物除去工程と、（ロ）夾雑物除去工程で夾雑物が除去された有機性汚水中の有機物を生物学的に分解処理する生物処理工程と、（ハ）生物処理工程で生物処理されたのちの生物処理水を、汚泥濾層形成濾材を張設して形成された濾過モジュ−ルの表面に、汚泥を形成して濾過層とした汚泥濾層濾過モジュ−ルを設けた汚泥濾層濾過装置により濾過分離して濾過水を得る汚泥濾過工程と、（ニ）汚泥濾過工程で濾過分離した濾過水を濾過膜モジュ−ルを設けた濾過膜装置により膜透過処理して清澄透過水を得る膜分離工程と、（ホ）膜分離工程で濾過膜を透過した清澄透過水を消毒処理する消毒工程を設けたことを特徴とする有機性汚水の処理方法である。
【００１１】
前記処理工程で有機性汚水を処理する方法は、有機性汚水中に混入した夾雑物を夾雑物除去工程で除去し、除去した夾雑物は夾雑物処理装置や廃棄物処理場などで処理され、夾雑物が除去された有機性汚水は生物処理工程に供給されて、有機性汚水中の有機物が生物学的に分解処理される。
【００１２】
なお、前記夾雑物除去工程では、バ−スクリ−ン、ドラムスクリ−ン、バケットストレ−ナなどの装置が用いられ、また、生物処理工程としては、単一処理槽で嫌気、好気を繰り返して処理する単一槽活性汚泥処理装置や、処理槽内を区画または生物処理槽を複数別置して好気性および／または嫌気性処理を組み合わせて生物学的な脱窒・脱燐効果の向上を図った処理装置などが用いられるが、有機物を生物学的に分解処理する装置であればよい。
【００１３】
生物処理工程で生物処理されたのちの生物処理水は、汚泥濾層濾過モジュ−ルを設けた汚泥濾層濾過装置の汚泥濾過工程に供給され、汚泥が濾過分離されると共に、清澄な濾過水が得られる。
【００１４】
なお、汚泥濾過工程の汚泥濾層濾過装置は、メッシュ状スペ−サ部材に汚泥濾層形成濾材を張設して形成された濾過モジュ−ルの表面に、汚泥を形成して濾過層とした汚泥濾層濾過モジュ−ルを複数並設した装置であり、汚泥濾層濾過モジュ−ルは、平板状、管状、円板状、ロ−プ状及びスパイラル状などに形成することができるが、濾過モジュ−ルの製作が容易で、濾過ユニットをコンパクト化できることから平板状濾過モジュ−ルが好ましい。
【００１５】
また、前記メッシュ状スペ−サ部材は、金属線、合成繊維糸及び天然繊維糸などにより、一定の網目幅で織って網板としたり、又は金属板や合成樹脂板に多数の孔を開孔した多孔板でももよいが、金属線を一定の網目幅で織った網板が好ましく、また、網目幅又は開孔径は、３〜２０ｍｍ、好ましくは５〜１０ｍｍである。また、メッシュ状スペ−サ部材は複数を重層して透過清澄水室を形成するのが好ましい。
【００１６】
また、前記汚泥濾層形成濾材は、ナイロン、ポリエステル及びポリオレフィンなどの合成繊維で不織布又は織布としたものを用いることができるが、帯電している汚泥粒子の吸着が抑制され、適宜な汚泥層が形成され、また、洗浄時の汚泥層剥離の容易性などから、水に対する接触角が７０度以下のナイロンや親水化合成繊維が好ましく、また、繊維内への蓄積汚泥による閉塞を少なくするため、素材の目付けを１０〜１００ｇ／ｍ2 とするのが好ましい。
【００１７】
汚泥濾過工程３で濾過分離した濾過水を膜分離工程に供給し、濾過膜モジュ−ルを設けた濾過膜装置により膜透過処理して清澄透過水が得られる。前記工程においては、濾過水中に微細な汚泥が殆ど存在しないため、従来の濾過膜処理と比較して濾過膜装置の透過流束は、４〜２０倍となり、従って、設備の設置面積、設備費及び動力費なども大きく減少させることができる。
【００１８】
なお、膜分離工程の濾過膜装置は、不織布成形体の表面にセルロ−スアセテ−ト系、芳香族ポリアミド系及びポリスフォン系などの有機質膜から成る精密濾過膜、限外濾過膜又は逆浸透膜などを張設して形成された濾過膜モジュ−ルを複数並設した装置であり、濾過膜モジュ−ルは、平板状、管状、中空糸状、円板状及びスパイラル状などに形成することができるが、使用目的に適合する水質を得るために最適な膜グレ−ドと、それに適する濾過膜モジュ−ル形状を選択することが好ましく、また、セラミックス膜などの無機材料で形成したものでもよく、これには限定されない。
【００１９】
濾過膜工程で濾過膜を透過した清澄な透過水は消毒工程に供給されて消毒処理され、中水道水などとして再利用される。なお、逆浸透膜や限外濾過膜などにおいては、クリプト、スポリジウムなどの原虫や大腸菌などの細菌類を１００％除去できるため、特に消毒工程を設ける必要がない場合がある。
【００２０】
また、消毒工程で用いられる消毒剤としては、次亜塩素酸塩、塩素、オゾンなどの酸化剤を用いることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施例の有機性汚水の処理方法の系統図、図２は複数の汚泥濾層濾過モジュ−ルを設けた汚泥濾層濾過装置の一実施例の概略縦断面図である。
【００２２】
図１において、１は夾雑物除去工程であり、バ−スクリ−ン、ドラムスクリ−ン、バケットストレ−ナなどの装置が用いられ、また、２は生物処理工程であり、単一処理槽で嫌気、好気を繰り返して処理する単一槽活性汚泥処理装置や、処理槽内を区画または生物処理槽を複数別置して好気性および／または嫌気性処理を組み合わせて生物学的な脱窒・脱燐効果の向上を図った処理装置などが用いられるが、有機物を生物学的に分解処理する装置であればよい。
【００２３】
３は汚泥濾過工程であり、メッシュ状スペ−サ部材に汚泥濾層形成濾材を張設して形成された濾過モジュ−ルの表面に、汚泥を形成して濾過層とした汚泥濾層濾過モジュ−ルを複数並設した汚泥濾層濾過装置が用いられる。
【００２４】
なお、汚泥濾層濾過モジュ−ルは、平板状、管状、円板状及びスパイラル状などに形成することができるが、濾過モジュ−ルの製作が容易で、濾過ユニットをコンパクト化できることから平板状濾過モジュ−ルが好ましい。
【００２５】
前記メッシュ状スペ−サ部材は、金属線、合成繊維糸及び天然繊維糸などにより、一定の網目幅で織って網板としたり、又は金属板や合成樹脂板に多数の孔を開孔した多孔板でもよいが、金属線を一定の網目幅で織った網板が好ましく、また、前記汚泥濾層形成濾材は、ナイロン、ポリエステル及びポリオレフィンなどの合成繊維で不織布又は織布としたものを用いることができる
【００２６】
前記汚泥濾層濾過装置の一実施例を図２に示したが、図２において、１１は密閉構造の汚泥濾層濾過槽で、内部に複数の矩形板状の汚泥濾層濾過モジュ−ル１２が立設され、且つ水平方向に所定の間隔で対向して並設されて、被処理水の上向流路１４を形成し、下部に生物処理水の供給管１５、上部に汚泥濾過処理後の汚泥濃縮水の排出管１６が接続され、排出管１６は生物処理工程２に接続されて汚泥濃縮水が循環するように構成するのが好ましい。
【００２７】
なお、前記においては、汚泥濾層濾過槽が上下端面が開口された筒状の矩形体で、下端開口を生物処理水の流入口、上端開口を汚泥濃縮水の排出口とし、生物処理槽内の下流側に支持脚により底面から一定間隔を持って載置され、生物処理槽内の水中に浸漬配置されて成る構成でもよい。
【００２８】
また、汚泥濾層濾過槽１１内の汚泥濾層濾過モジュ−ル１２の下方には、気体の供給管１８と接続し、適宜に気泡が放出されて生物処理水の上向流を惹起すると共に、汚泥濾層形成濾材表面の洗浄を行うための散気手段１３が配置されている。
【００２９】
汚泥濾層濾過モジュ−ル１２はメッシュ状スペ−サ部材に設けられた透過水流路に接続し、それぞれの汚泥濾層濾過モジュ−ル１２から吸引排出される透過水をまとめて排出する透過水の排出管１７が接続され、排出管１７は、図示しないサイホン機構排出、水頭圧排出又はポンプ排出などの減圧手段に接続去れている。なお、減圧手段による減圧は、汚泥濾層形成濾材の汚泥による閉塞と汚泥の圧密化を防止するために、１ｍ以下の水頭圧による水頭圧排出が好ましい。
【００３０】
４は膜分離工程であり、不織布成形体の表面にセルロ−スアセテ−ト系、芳香族ポリアミド系及びポリスフォン系などの有機質膜から成る精密濾過膜、限外濾過膜又は逆浸透膜などを張設して形成された濾過膜モジュ−ルを複数並設したの濾過膜装置装置が用いられる。
【００３１】
なお、前記濾過膜モジュ−ルは、平板状、管状、中空糸状、円板状及びスパイラル状などに形成することができるが、使用目的に適合する水質を得るために最適な膜グレ−ドと、それに適する濾過膜モジュ−ル形状を選択することが好ましく、また、前記構成の濾過膜モジュ−ル以外にもセラミックス膜などの無機材料で形成したものでもよく、これには限定されない。
【００３２】
５は消毒工程であり、膜分離工程で濾過膜を透過した透過水を、殺菌槽内、管内又はラインミキサなどで消毒剤と混合して各種の細菌類を消毒殺菌する工程であるが、消毒剤としては、次亜塩素酸塩、オゾンなどの酸化剤を用いることができる。
【００３３】
次に前記図１に記載した処理工程で有機性汚水を処理する方法について述べる。有機性汚水に混入した布、紙、髪の毛などの夾雑物を夾雑物除去工程で除去し、除去した夾雑物は図示しない夾雑物処理装置や廃棄物処理場などで処理され、夾雑物が除去された有機性汚水は生物処理工程に供給されて、有機性汚水中の有機物が生物学的に分解処理される。
【００３４】
生物処理工程で生物処理されたのちの生物処理水は、汚泥濾層濾過モジュ−ルを設けた汚泥濾層濾過装置の汚泥濾過工程に供給され、汚泥が濾過分離されると共に、清澄な濾過水が得られる。なお、前記においては、生物処理水は供給管１５から汚泥濾層濾過槽１１内に供給され、生物処理水の上向流路１４を上向流通する間に濾過水排出流路１７のサイホン機構排出、水頭圧排出又はポンプ排出などの減圧手段により、濾過水排出流路１７が減圧されるため、汚泥濾層濾過モジュ−ル１２の表面に形成された汚泥濾層により汚泥が濾過分離されると共に、清澄な濾過水が濾過水排出流路１７から得られる。なお、濾過処理における濾過流束は、汚泥濾層の圧密化防止から１０ｍ／ｄａｙ以下とするのが好ましい。
【００３５】
また、汚泥濾過処理後の汚泥濃縮水は、生物処理槽内の高負荷運転を維持して効率的に有機物を処理するため、排出管１６から生物処理工程２に循環されるが、一部を余剰汚泥として抜き出し、図示しない後段の汚泥処理装置で処理するのが好ましい。
【００３６】
また、濾過処理時間の経過と共に濾過流束が低下するため、一定の濾過効率以下に達した時点で、処理水排出流路１７の減圧手段による濾過水の排出を停止し、所定の時間、気体供給管１８を介して洗浄気体散気手段１３から洗浄気体を供給して汚泥濾層濾過モジュ−ル１２の表面を洗浄する。なお、洗浄気体による洗浄に換えて、又は同時に工業用水や濾過水などを濾過水排出流路１７を介して供給する逆洗による洗浄でも可能である。
【００３７】
汚泥濾過工程３で濾過分離した濾過水は膜分離工程４に供給され、濾過膜モジュ−ルを設けた濾過膜装置により膜透過処理されて清澄透過水が得られる。得られた清澄透過水は消毒工程５に供給されて消毒処理され、中水道水などとして再利用される。なお、逆浸透膜や限外濾過膜などにおいては、クリプト、スポリジウムなどの原虫や大腸菌などの細菌類を１００％除去できるため、特に消毒工程を設ける必要がない場合がある。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２において、処理装置のコンパクト化を図ることができると共に、処理水への汚泥流出がなため、安定して清澄度の高い処理水を得ることができ、また、沈殿槽と濾過膜装置とを組み合わせた処理装置又は濾過膜装置単独と比較して、設備費や運転費が低廉で処理量も多く、下水処理場などにも適用できる有機性汚水の処理方法であり、請求項２においては、殺菌処理を行うため、更に高度な処理水とすることができ、その処理水を中水道水などとして再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の有機性汚水の処理方法の系統図
【図２】複数の汚泥濾層濾過モジュ−ルを設けた汚泥濾層濾過装置の一実施例の概略縦断面図
【符号の説明】
１：夾雑物除去工程
２：生物処理工程
３：汚泥濾過工程
４：膜分離工程
５：消毒工程
【図１】
0004399036.tif 000002
【図２】
0004399036.tif 000003