(57)【要約】【課題】冬季などの低水温期における膜ろ過性能の低下を防止できる膜分離活性汚泥処理設備を提供する。【解決手段】排水を活性汚泥処理する生物処理槽１と、その槽内水をろ過して処理水として取り出す分離膜４とからなる排水の膜分離活性汚泥処理装置において、生物処理槽１の内部に微細気泡供給手段７を設ける。また生物処理槽１と槽外設置型の分離膜４との間に形成された循環ラインに、微細気泡供給手段を設けてもよい。微細気泡は直径５０ｎｍ〜１００μｍの気泡であり、生物活性を高める効果を持つので、低水温期における膜ろ過性能の低下を防止できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を活性汚泥処理する生物処理槽と、その槽内水をろ過して処理水として取り出す分離膜とからなる排水の膜分離活性汚泥処理装置において、生物処理槽の内部に微細気泡供給手段を設けたことを特徴とする排水の膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項２】
排水を活性汚泥処理する生物処理槽と、その槽内水を循環ろ過して処理水として取り出す槽外設置型の分離膜とからなる排水の膜分離活性汚泥処理装置において、生物処理槽と分離膜との間に形成された槽内水の循環ラインに、微細気泡供給手段を設けたことを特徴とする排水の膜分離活性汚泥処理装置。
【請求項３】
微細気泡供給手段が、直径５０ｎｍ〜１００μｍの気泡を槽内水に供給するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の排水の膜分離活性汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水、返流水、ゴミ浸出水、屎尿、農業排水、畜産排水、養殖排水、工場排水などの各種の排水の処理に用いられる膜分離活性汚泥処理設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水をはじめとする上記のような排水の処理には、従来から活性汚泥処理法が広く用いられている。旧来の活性汚泥処理設備は、最初沈殿池と生物処理槽と最終沈殿池とを直列に配置したもので、広い設置面積を必要とするものである。都市部においては処理すべき排水量が増加しても下水処理場の敷地面積を拡大することは困難であるから、最近では設置面積を大幅に削減できる膜分離活性汚泥処理設備への設備更新が検討され始めている。
【０００３】
一般的な膜分離活性汚泥処理設備は、図１に示すように生物処理槽１で活性汚泥処理された水を分離膜２によりろ過し、ろ過水を処理水として取り出すようにしたものである。生物処理槽１の内部には散気手段３が設置されており、直径が０.５〜１０ｍｍ程度の空気気泡を槽内に供給し、好気性微生物による活性汚泥処理を行う。この装置は固液分離を分離膜２により行うことができるので、生物処理槽１と分離膜２のみから構成することができ、処理能力を落とすことなく設置面積を大幅に削減できる利点がある。その一例が特許文献１に記載されている。
【０００４】
ところが従来の膜分離活性汚泥処理設備では、特に低水温期において分離膜２の膜ろ過性能が悪化する傾向があった。その原因は、水温の低下により槽内水自体の粘度が上昇することと、水温の低下により微生物の活性が低下し、粘性のある代謝物を放出して活性汚泥の粘度が上昇することであると考えられる。この問題を解決するためにはヒータにより槽内水温を上昇すればよいが、冬季においては多くのエネルギーを要することとなるため、実用化されていない。
【特許文献１】特開５００３―９４０８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、冬季などの低水温期における膜ろ過性能の低下を多くのエネルギーを要することなく防止することができる膜分離活性汚泥処理設備を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明は、排水を活性汚泥処理する生物処理槽と、その槽内水をろ過して処理水として取り出す分離膜とからなる排水の膜分離活性汚泥処理装置において、生物処理槽の内部に微細気泡供給手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
また同一の課題を解決するためになされた請求項２の発明は、排水を活性汚泥処理する生物処理槽と、その槽内水を循環ろ過して処理水として取り出す槽外設置型の分離膜とからなる排水の膜分離活性汚泥処理装置において、生物処理槽と分離膜との間に形成された槽内水の循環ラインに、微細気泡供給手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００８】
なお何れの発明においても、微細気泡供給手段が、直径５０ｎｍ〜１００μｍの気泡を槽内水に供給するものであることが好ましい。より好ましくは、直径５０μｍ以下の気泡を槽内水に供給することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、生物処理槽の槽内水または分離膜との間の循環水に微細気泡を供給する。微細気泡は直径５０ｎｍ〜１００μｍの微細な気泡であり、通常の散気手段から供給される気泡の１/５〜１/１００００程度のものである。このため曝気量が同一であれば気泡の表面積の和は非常に大きくなり、酸素溶解効率が高まる。しかも水中における気泡上昇速度は極めて小さく、１月以上も水中に留まると言われている。
【００１０】
しかもこの微細気泡は生物に対する生理活性効果が高く、微生物活性を向上させることができる。その結果、低水温期においても微生物が粘性のある代謝物を放出することがなくなり、活性汚泥の粘度上昇が抑制される。
微細気泡を発生させるにはエネルギーを要するが、槽内水を加熱するに要するエネルギーと比較してごく僅かで済み、冬季などの低水温期における膜ろ過性能の低下を多くのエネルギーを要することなく防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図２は請求項１の発明の実施形態を示す図であり、１は原水を活性汚泥処理する生物処理槽、４は槽外設置型の分離膜である。分離膜４と生物処理槽１とは循環ライン５により接続されており、生物処理槽１の槽内水は循環ポンプ６により分離膜４に供給され、クロスフローろ過が行われている。膜面を通過した処理水は分離膜４の二次側から外部に取り出され、膜面を通過しなかった濃縮水は循環ライン５により生物処理槽１に返送される。なおこの実施形態では槽外設置型の分離膜４を用いたが、図１に示したような槽内設置型の分離膜２を用いてもよい。
【００１２】
分離膜４としてはMF膜またはUF膜が用いられる。膜の材質はセラミック膜であっても高分子膜であってもよい。また膜の形状はモノリス膜、チューブラー膜、ハニカム膜、中空糸膜、平膜など任意である。好ましい実施形態では、断面が円形または多角形の多数のチャンネルを備えたセラミック製モノリス膜（膜孔径０.１μm）を用いている。
【００１３】
７は生物処理槽１の内部に設けられた微細気泡供給手段であり、微細気泡発生装置８で発生させた微細気泡を生物処理槽１の内部に供給する。微細気泡は直径５０ｎｍ〜１００μｍの微細な気泡であり、例えば独立行政法人産業総合研究所が出願した特願２００４−２６１６０号等に詳細が記載されている。このような微細気泡は、既存の微細気泡に物理的刺激を加えることによって気泡径を急激に縮小させる方法で製造される。
【００１４】
具体的には、直径５０ｎｍ〜５００ｎｍの微細気泡を製造する場合、直径が１０〜５０μmの微細気泡を定法により作成しておき、２０００〜３０００の電圧の水中放電によって衝撃波を発生させて微細気泡を破壊し、直径５０〜５００ｎｍの微細気泡を製造することができる。このほか、微細気泡を含む水中で回転羽根を５００〜１００００ｒｐｍで回転させ、微細気泡を製造することができる。また、直径１〜１００μｍの微細気泡を製造する場合、ポンプ一次側に気体を投入し、ポンプ二次側に付けた旋回加速器により行うことができる。
【００１５】
一般に水中の気泡は直径が小さくなるほど酸素溶解効率が高まるため、瞬時に消滅するといわれているが、前記したように微細気泡は長期間にわたり安定して水中に存在する。その理由は完全には解明されていないが、気液界面に高濃度の電荷が濃縮し、気泡の反対側どうしの電荷間に作用する静電気的な反発力により気泡の収縮を妨げるものと考えられている。
【００１６】
また濃縮した高電場の作用により水中に含まれる電解質イオンを主体とした殻を気泡の周囲に形成し、これが内部の酸素の放出を妨げ、長期間にわたる安定性を生ずる。しかしこの殻は槽内水中の細菌と接触すると気泡周囲の電荷が逸脱し、簡単に崩壊するので、内部に含まれる酸素が水中に放出され槽内の微生物を活性化させる。なお、直径５０ｎｍ〜１００μｍの微細気泡は浮上速度が非常に遅いため、水面での崩壊は無視することができる。
【００１７】
このように微細気泡供給手段７から生物処理槽１の内部に微細気泡を供給すれば、槽内水中の好気性微生物の生物活性が高まり、低水温期においても粘性のある代謝物を放出しなくなるため、膜ろ過性能の低下を防止することができる。
【００１８】
図３は請求項２の発明の実施形態を示すもので、槽外設置型の分離膜４と生物処理槽１との間に形成される循環ライン５に微細気泡供給手段９を設けたものである。微細気泡は循環ライン５を循環する槽内水中に分散され、請求項１の発明と同様に槽内水中の好気性微生物の生物活性を高めて低水温期における膜ろ過性能の低下を防止する。この場合には流速の大きい循環ライン５中に微細気泡が注入されるので、微細気泡供給手段９としては小型のノズルで十分である。なお、微細気泡の注入場所は、循環ポンプの前、循環ポンプに直接投入、循環ポンプの後のいずれでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】一般的な膜分離活性汚泥処理設備のフロー図である。
【図２】請求項１の発明の実施形態を示すフロー図である。
【図３】請求項２の発明の実施形態を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００２０】
１  生物処理槽
２  分離膜
３  散気手段
４  分離膜
５  循環ライン
６  循環ポンプ
７  微細気泡供給手段
８  微細気泡発生装置
９  微細気泡供給手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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