(57)【要約】本発明は、スラッジ脱水工程及びスラッジ脱水工程で生じた分離液の、バイオリアクターのヘッドへのリサイクルを含む工程からなる、膜バイオリアクター汚水処理方法に関する。本発明は、次の特徴を有する。  バイオリアクター（１）から抽出された生物学的スラッジをスラッジ脱水工程で生じた分離液と接触させることにより、脱水工程（４）でのスラッジの調整に使用される前記分離液中の残余ポリ電解質が生物学的スラッジ側に移行する。生物学的スラッジは、ポリ電解質を含まない分離液とポリ電解質を負荷された生物学的スラッジとを生じるように、分離液から分離される。ポリ電解質を含まない分離液は、膜バイオリアクターのヘッドにリサイクルされ、ポリ電解質を負荷された生物学的スラッジは、脱水工程へと移送される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラッジ脱水工程及びスラッジ脱水による分離液のバイオリアクターのヘッドへのリサイクルからなる、膜バイオリアクターによる汚水の処理方法であって、以下を特徴としている。
−バイオリアクター（１）から抽出された生物学的スラッジをスラッジ脱水工程からの分離液と接触させ、分離液中の、脱水工程においてスラッジの調整に使用されたポリ電解質の残余量を生物学的スラッジ側に移行させる。
−生物学的スラッジは、一方で、ポリ電解質を含まない分離液が、他方で、ポリ電解質を負荷された生物学的スラッジが得られるように、分離液から分離される。
−ポリ電解質を含まない分離液は、膜バイオリアクターのヘッドにリサイクルされる。及び、
−ポリ電解質を負荷された生物学的スラッジは、脱水工程に送られる。
【請求項２】
請求項１に記載の方法に係り、生物学的スラッジは、マイクロろ過膜あるいは限外ろ過膜を用いたろ過により分離液から分離され、前記膜のカットオフしきい値が、スラッジの脱水の際に使用されるポリ電解質の分子量よりもかなり低い、ことを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜バイオリアクターを用いての汚水の処理に関する。
【背景技術】
【０００２】
そのような処理においては、反応器の生物学的スラッジを脱水する必要がある。このスラッジは、その凝集を確実にするために化学的調整が予め施されていることが知られている。ポリマー及び、より一般的には、特にバルク状に凝集した綿状沈殿物を得るために、ポリ電解質が浄化された滲出水の調整に使用される。脱水操作による分離液は、膜バイオリアクターのヘッドにリサイクルされる。
【０００３】
この分離液を膜バイオリアクターのヘッドに戻すことは、スラッジの脱水操作によって作り出されるこの分離液が、バイオリアクター膜の、厳しい、不可逆性の目詰まりを起こしやすいポリ電解質の残量をかなり大量に含んでいるという事実により、大きなリスクを背負うことになる。
【０００４】
膜バイオリアクターを用いての汚水の処理では、脱水操作による分離液の、ヘッドでの１日当りのリサイクル量は、通常、１日当りの都市汚水供給量の１〜５％であり、産業排水の処理の場合には、ときには、その供給日量の１０％以上に達する。
【０００５】
スラッジの脱水処理及びこの脱水による分離液のバイオリアクターのヘッドへのリサイクルがバッチモードで行われる場合、これはよくあるケースであり、バイオリアクターへの、脱水による分離液の汚水に対する供給割合がときには極めて高く、それによってさらに水処理システムの膜、すなわち、膜バイオリアクターを目詰まりさせるリスクを増大させる。
【０００６】
この欠点を克服するために、これに代わる２つの方法が、現在、当業者によって提案されている。
１）目詰まりリスクの防止；
ヘッドへの分離液のリサイクルを行わない。膜バイオリアクターからのスラッジの処理は、近くの通常のステーションに移し変えて行われる。実際、汚水処理ステーションの近くに、スラッジ処理ステーションを計画的に設置することは不可能である。いずれにせよ、この解決には、たとえステーションが大きくても、受け入れが困難となるようなスラッジの運搬容積の問題に答える必要がある。
【０００７】
２）リスクの制御；
ａ）脱水処理されたスラッジの調整に必要なポリ電解質の量（すなわちバッチ量batching）を極小にすることによって、また、膜バイオリアクターに供給される汚水による可能な最大希釈を保証するために、バイオリアクター膜から最も遠く離れたところで、バイオリアクターのヘッドへのスラッジ脱水処理によりリサイクルされた分離液を再供給し、かつ常にヘッドにこれらのリサイクル液の散布を行うことによるものであるが、この方法は、特に、ヘッドに再供給する前の分離液を一時的に貯蔵する緩衝タンクが必要となる。
【０００８】
この代替方法は、バイオリアクター膜の目詰まりリスクを管理する手助けとはなるが、スラッジ処理中、ポリ電解質が偶発的に過剰バッチ量となるリスクを除外するものではない。そのようなリスクの制御は、ヘッドへのリサイクルにおいて存在する残余ポリ電解質の定量分析が技術的に複雑で、実際には現在不可能であるために、特に困難である。
【０００９】
ｂ）スラッジ脱水処理による分離液中の、ポリ電解質の残余量を無くすために、予備処理を施すことによってリスク管理を行う。しかしながら、この解決法は、通常、リッター当り数ミリグラムのポリ電解質の残余量の除去は、スラッジ脱水により作られた分離液からほんの僅かな汚染物を除去することになり、極めてコストが高いという欠点を有している。このように、例えば、ポリ電解質の残余量に対する、オゾンによる酸化処理は、分離液のオゾン要求（有機物の酸化）により極めて大きくかつ非経済的なバッチ処理を必要とする。さらに一般的には、そのような分離液に対して行われる酸化処理は、後者がこのタイプの誘導された汚染を処理するように設計されていないと、水処理システムによる除去が困難な副生成物の酸化をも引き起こす。
【００１０】
最後に、実体のある“物理的障壁”がない場合、先に提案した予備処理は、水処理システムの膜を目詰まりさせる全てのリスクの除去を保証しないということである。
【００１１】
これらの膜が、ポリ電解質によってひどく目詰まりを起こしていると仮定した場合、当業者は、膜の機能を回復させるために化学的洗浄処置を行う。しかしながら、これらの処置の効果は偶然的なものであり、彼らが採用する化学薬品は、膜にとって攻撃的であり、膜の寿命に悪影響を与える。さらに、これらの処置は、高価な大規模メンテナンスを必要とし、かつ汚水のろ過に対して、もはや役に立たない膜面積の部分を固定化することになる。これらの欠点は、膜のろ過部分の巨大化をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
それゆえ、本発明の目的は、膜バイオリアクター汚水処理設備の水処理システムのヘッドへの、スラッジシステムからの、すなわち、水処理システムで生じた過剰スラッジの脱水工程からの分離液のリサイクルを可能にすることであり、かつスラッジシステムからの残余ポリ電解質による、水処理システムの膜を目詰まりさせるリスクを完全に除去することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
その結果、本発明は、スラッジ脱水工程及びスラッジ脱水による分離液のバイオリアクターのヘッドへのリサイクルからなる、膜バイオリアクターによる汚水の処理方法であって、以下を特徴としている。
−バイオリアクター（１）から抽出された生物学的スラッジをスラッジ脱水工程からの分離液と接触させ、分離液中の、脱水工程においてスラッジの調整に使用されたポリ電解質の残余量を生物学的スラッジ側に移行させる。
−生物学的スラッジは、一方で、ポリ電解質を含まない分離液が、他方で、ポリ電解質を負荷された生物学的スラッジが得られるように、分離液から分離される。
−ポリ電解質を含まない分離液は、膜バイオリアクターのヘッドにリサイクルされる。及び、
−ポリ電解質を負荷された生物学的スラッジは、脱水工程に送られる。
【００１４】
本発明によれば、生物学的スラッジは、マイクロろ過膜あるいは限外ろ過膜を用いたろ過により分離液から分離される。スラッジ脱水の際に使用されるポリ電解質の分子量よりもかなり低いカットオフしきい値を選択することにより、スラッジシステムの膜は、実体のある物理的障壁として作用し、ポリ電解質の痕跡も含まない分離液を生じ、膜の目詰まりリスクなく、水処理システム、すなわち、バイオリアクターのヘッドへのリサイクルを可能とし、ポリ電解質を負荷された生物学的スラッジあるいは綿状沈殿物は、スラッジ脱水工程へ送られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により得られる主な利点は、以下の通りである。
−スラッジ脱水工程で分離された分離液の目詰まり特性を、少量のポリ電解質を大量の生物学的綿状沈殿物（比率５００〜４０００）に移し変えることにより、制御するのに役立つ。
−水処理システムのヘッドにリサイクルされる分離液中のポリ電解質が痕跡も残らないことが保証される。これにより、このシステムの膜を目詰まりさせるリスクは除去される。
−水処理システムからのスラッジのポリ電解質の漏洩分のリサイクルにより、調整前の、スラッジ脱水タンク中へのポリ電解質のバッチ量を減じるのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の他の特徴と利点は、図を参照しての以下の説明から明らかとなるが、これらの実施例になんら限定されるものではない。図において、
−図１は、本発明による方法を採用した設備の概略図である。
−図２は、本発明による方法の実施例を示す、図１と同様の概略図である。
【００１７】
図１は、都市あるいは産業汚水を処理する水処理システムを符号１で示しており、このシステムは、膜バイオリアクターからなっている。この設備は、総体的に符号４で示された、スラッジを調整するためのポリ電解質を注入する、水処理システムで生じたスラッジ用の脱水ユニットを有し、このユニットは、一方で、脱水されたスラッジを作り、他方では、ライン６を経由して移送される脱水分離液を作る。
【００１８】
水処理システムからの過剰なスラッジは、接触器２内で、ライン６を経由して移送された脱水分離液と接触する。接触により、脱水分離液中のポリ電解質の残余量は、飽和から大きく離れたレベルでの吸着、吸収及び凝集機構により、液相から、水処理システムによって作られた生物学的綿状沈殿物、すなわちスラッジへと移行する。ポリ電解質の固定効率は、１００％に近い。
【００１９】
このように、本発明による方法は、膜バイオリアクターから抽出された大量の過剰生物学的スラッジ（濃度約８〜１２g/l）と、脱水分離液中に存在する少量の残余ポリ電解質との完全な接触を可能とする。脱水ユニット４におけるポリ電解質ロスは、初期バッチ量のほぼ１０％を示し、過剰バッチ量の場合にはさらに多い。
【００２０】
接触器２は、例えば、デグレマン（Degremont）によって発行されたMemento Technique de１'Eau,vol２,p638（50周年記念版、1989）に記載されている急速混合反応器“ TURBACTOR ”が挙げられる。
【００２１】
次に、生物学的スラッジは、ポリ電解質を含まない分離液を作るためにろ過により液相から分離され、分離液はライン７を経て水処理システム１のヘッドにリサイクルされ、ポリ電解質を負荷された生物学的スラッジはライン５を経て脱水ユニット４に移送される。上記したように、この分離は、マイクロろ過膜あるいは限外ろ過膜を用いたろ過によって行われ、ポリ電解質の痕跡も含まない分離液を作るための物理的障壁として作用する。この分離液は、それゆえ、膜を目詰まりさせるリスクなしに、水処理システムにリサイクルすることができる。スラッジシステムの膜は、如何なる形態（平面、管状、中空ファイバ）であってもよく、如何なる材料（有機又はセラミック）から作られたものでもよく、また如何なる操作上の配置（外部システム又は浸漬システム）であってもよい。
【００２２】
図２は、本発明による方法の実施例を示している。この図２において、この明細書を通して使用された設備が有する特有の価値及び得られたデータが記載されている。
【００２３】
この態様の試験は、スラッジ脱水ユニット４におけるポリ電解質の“漏洩分"は、２００g/dayを示す。この残余ポリ電解質は、接触器２内に、水処理システム１によって作られた生物学的スラッジ２００kgにより、比率１０００で移送される。
【００２４】
スラッジシステムに設備された膜３（６０ｍ2）の表面積は、水処理システムのバイオリアクターの膜（２０００ｍ2）の面積のほんの３％にすぎない。これは、膜を偶発的に目詰まりさせるリスクが処理設備の全膜面積の３％に限定されるということを意味している。さらに、水処理システム１の膜とスラッジシステムの膜３とが分けられていることは、水処理システムのろ過能力を減じることなく、スラッジシステムの膜の化学的洗浄を可能にしている。また、このスラッジシステムの膜の表面積が小さいことを考慮して、スラッジシステムに２セットの膜を備えることもできる（一方の使用中、他方を洗浄または予備）；これは、水処理システムに対しては、経済的理由により、バイオリアクター膜の表面積が大きいために明らかに不可能である。
【００２５】
この態様は、水処理システムのヘッドにリサイクルされる脱水分離液がポリ電解質を含まないということを示しており、これにより水処理システムの膜を目詰まりさせる如何なるリスクも除かれている。
【００２６】
さらに、本発明は、脱水ユニット４においてスラッジの調整に使用されるポリ電解質の消費量を減じるのに役立つ。実際に、水処理システムにより作られたスラッジを脱水するのに必要なポリ電解質のバッチ量は、１０kg/TMeSである。脱水ユニットへのポリ電解質の“漏洩分”のリサイクル（ライン５）は、１０％分ポリ電解質の消費量を減じるのに役立つ。これにより前記消費量は２kg/dayから1.8kg/dayとなる。
【００２７】
本発明は、上記実施例等に限定されず、あらゆる態様が含まれることは明白である。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明によれば、スラッジ脱水工程からの分離液のリサイクルを可能とし、水処理システムに使用される膜バイオリアクターを目詰まりさせるリスクを大きく低減することができ、操業コストの低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による方法を採用した設備の概略図である。
【図２】本発明による方法の実施例を示す、概略図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  水処理システム、
２  接触器、
３  膜、
４  脱水ユニット、
５，６，７  ライン。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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