(57)【要約】【課題】膜分離活性汚泥装置の分離膜の膜間差圧の上昇を予測するのに有用な、かかる分離膜の汚染の程度を見積る方法を提供する。【解決手段】本発明は、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染を見積る方法に関する。本発明による方法は、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜よりも膜面積の小さい分離膜(4)を有するモデル濾過装置(1)を準備する工程と、膜分離活性汚泥装置で分離すべき汚泥の上澄み液を採取する工程と、採取した上澄み液を、モデル濾過装置(1)を用いて且つ膜分離活性汚泥装置の流量よりも大きい流量で濾過する工程と、上澄み液を濾過し始めたときのモデル濾過装置(1)の第１の流量を測定する工程と、上澄み液を濾過し始めたときから所定時間後のモデル濾過装置の第２の流量を測定する工程と、第１の流量と第２の流量とに基づいて、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染の程度を見積る工程と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染の程度を見積る方法であって、
膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜よりも膜面積の小さい分離膜を有するモデル濾過装置を準備する工程と、
膜分離活性汚泥装置で分離すべき汚泥の上澄み液を採取する工程と、
採取した上澄み液を、前記モデル濾過装置を用いて濾過する工程と、
上澄み液を濾過し始めたときの前記モデル濾過装置の第１の流量を測定する工程と、
上澄み液を濾過し始めたときから所定時間後の前記モデル濾過装置の第２の流量を測定する工程と、
前記第１の流量と前記第２の流量とに基づいて、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染の程度を見積る工程と、を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記採取する工程は、分離すべき汚泥を遠心分離することによって上澄み液を採取することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
更に、前記採取する工程の後、採取した上澄み液を希釈する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記希釈する工程は、採取した上澄み液を１０〜１００倍に希釈することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記モデル濾過装置の分離膜は、中空糸膜であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記方法は、膜分離活性汚泥装置の運転と並行して複数回行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記見積る工程は、前記第１の流量に対する前記第２の流量の比が０．４よりも小さくなったときに、膜分離活性汚泥装置の分離膜の汚染の程度をすぐに洗浄すべき汚染の程度であると見積ることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜分離活性汚泥方法の分野に係わり、詳細には、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染の程度を見積る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性の排水を処理するのに、微生物の集まりである活性汚泥を用いて有機物の酸化分解（活性汚泥処理）を行った後、固形分である汚泥を処理済みの排水から分離（固液分離）することによって、排水の浄化処理を行う方法が広く用いられている。
【０００３】
後段の固液分離方法として、砂濾過又は重力沈殿による固液分離方法が知られている。しかしながら、かかる固液分離方法は、広大な敷地を必要とし、固液分離後の浄化処理水中の懸濁物質（ＳＳ）の濃度が高くなり易いという問題があった。この問題を解決するための別の固液分離方法として、近年、精密濾過膜又は限外濾過膜等の分離膜によって、活性汚泥と処理済みの排水とを分離する方法が用いられている。排水を分離膜の一次側からその中を通して二次側に流すと、排水は固液分離され、懸濁物質（ＳＳ）をほとんど含まない浄化処理水を得ることができる。活性汚泥処理した後、分離膜を使用して固液分離を行う一連の排水浄化処理は、膜分離活性汚泥法と呼ばれ、この方法を行う装置は、膜分離活性汚泥装置と呼ばれている。
【０００４】
膜分離活性汚泥装置を使用する場合、排水浄化処理を継続して行っていると、分離膜が汚染され、目詰まりすることがある。このような分離膜の汚染をファウリング現象という。分離膜にファウリング現象が生じると、分離膜の一次側と二次側との間の差圧、即ち、膜間差圧が上昇して、排水が分離膜を通過し難くなり、それにより、分離膜の処理能力が低下する。特に、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）負荷が急激に増大した場合、又は、冬季等の低温期に微生物に環境ストレスがかかる場合、微生物による有機物の分解が十分に行われなくなるので、分離膜を汚染する濾過阻害有機成分が分離膜に堆積し、それにより、膜間差圧が急激に上昇して、処理能力が極端に悪化する。従って、水温の低下する冬季には、膜分離活性汚泥装置による安定的な運転ができないことが多くなる。
【０００５】
膜分離活性汚泥装置の運転中に膜間差圧が急激に上昇し、即ち、分離膜が汚染された場合、分離膜を洗浄して、処理能力を回復させる必要がある。この場合、いったん運転を中断し、例えば、分離膜に逆方向に水を流す逆通水を行うことにより、分離膜を洗浄する。汚染がひどい場合には、分離膜に薬液を流すことによって洗浄を行い、汚染が更にひどい場合には、分離膜を活性汚泥槽から引き上げ、分離膜を薬液に浸漬させることによって洗浄を行う。いずれの洗浄方法であっても、膜分離活性汚泥装置の運転を継続して行うことはできない。
【０００６】
従来技術においては、活性汚泥処理後の排水中の汚泥を濾紙で濾過することによって得られた汚泥の濾過特性を用いて、膜間差圧が上昇するかどうかを評価していた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
【非特許文献１】「用水と排水」第７１３〜７２０頁第４６巻第９号  ２００４年発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、排水中の汚泥を濾紙で濾過することによって得られた汚泥の濾過特性は、汚泥が分離膜によって濾過されるときの濾過特性と本質的に異なっているため、膜間差圧の上昇を予測するには十分なものではなく、むしろ、実際の膜間差圧の上昇、即ち、実際の分離膜の汚染との関連性がない場合がしばしばあった。特に、膜分離活性汚泥装置の運転中に膜間差圧が急激に上昇する場合があり、そのことを事前に予測することは困難であった。
【０００９】
そこで、本発明は、膜分離活性汚泥装置の分離膜の膜間差圧の上昇を予測するのに有用な、かかる分離膜の汚染の程度を見積る方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染の程度を見積る本発明による方法は、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜よりも膜面積の小さい分離膜を有するモデル濾過装置を準備する工程と、膜分離活性汚泥装置で分離すべき汚泥の上澄み液を採取する工程と、採取した上澄み液を、モデル濾過装置を用いて濾過する工程と、上澄み液を濾過し始めたときのモデル濾過装置の第１の流量を測定する工程と、上澄み液を濾過し始めたときから所定時間後のモデル濾過装置の第２の流量を測定する工程と、第１の流量と第２の流量とに基づいて、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染の程度を見積る工程と、を有することを特徴としている。
【００１１】
このように構成された本発明による方法では、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜よりも膜面積の小さい分離膜を採用したモデル装置によって、膜分離活性汚泥装置で分離すべき汚泥の上澄み液を濾過する。それにより、モデル装置の分離膜の汚染が、膜分離活性汚泥装置の分離膜の汚染よりも早期に進行し、上澄み液を濾過し始めたときのモデル濾過装置の第１の流量は、それから所定時間後、第２の流量に低下する。次いで、第１の流量と第２の流量とに基づいて、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染の程度を見積る。
【００１２】
上述した第１の流量から第２の流量への低下の度合いが、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染の程度と強い相関関係を有していることを、本発明者は見出した。また、モデル濾過装置の分離膜の膜面積が、膜分離活性汚泥装置の分離膜の膜面積よりも小さいので、本発明による方法は、実際に膜分離活性汚泥装置を用いるよりも少ない膜面積と少量の汚泥で簡便且つ短時間に分離膜の汚染の程度を見積ることが可能である。
【００１３】
例えば、膜分離活性汚泥装置を実際に運転し始める前に、本発明による方法を用いて分離膜の汚染の程度を見積ることにより、運転を開始した後にすぐに膜間差圧が上昇するか否かを予測することが可能である。
また、膜分離活性汚泥装置の運転と並行して、随時、本発明による方法を用いて分離膜の汚染の程度を継続的に見積ることにより、膜間差圧が急激に上昇することを事前に予測することが可能である。この場合、膜間差圧が急激に上昇する前に、膜分離活性汚泥装置の流量を減少させたり、膜分離活性汚泥装置に凝集剤等を添加して膜間差圧上昇原因物質を凝集沈殿させたり、膜分離活性汚泥装置の分離膜を洗浄したりする等の対策をとることによって、膜分離活性汚泥装置の分離膜の汚染を回避することが可能になる。
また、同じ汚泥の上澄み液に対して、モデル濾過装置の分離膜の構造や材質を変えて、本発明による方法を行うことにより、かかる汚泥に適した膜分離活性汚泥装置の分離膜を選択してもよい。また、最適な運転条件の検討や、汚泥に凝集剤を投入したときの効果の有無の予測を、本発明による方法によって行ってもよい。
【００１４】
本発明による方法の実施形態において、好ましくは、採取する工程は、分離すべき汚泥を遠心分離することによって上澄み液を採取する。
これにより、上澄み液中に含まれる汚泥の固形分が少なくなり、分離膜の汚染の程度を見積る際、固形分による影響を減少させることができる。
【００１５】
また、本発明による方法の実施形態において、好ましくは、更に、採取する工程の後、採取した上澄み液を希釈する工程を有する。
上澄み液を希釈することにより、モデル濾過装置における流量の低下の度合いを調整することができる。
この実施形態において、好ましくは、希釈する工程は、採取した上澄み液を１０〜１００倍に希釈する。
【００１６】
また、本発明による方法の実施形態において、好ましくは、モデル濾過装置の分離膜は、中空糸膜である。
【００１７】
また、本発明による方法の実施形態において、好ましくは、本発明による方法は、膜分離活性汚泥装置の運転と並行して複数回行われる。
この実施形態において、好ましくは、見積る工程は、第１の流量に対する第２の流量の比が０．４よりも小さくなったときに、膜分離活性汚泥装置の分離膜の汚染の程度をすぐに洗浄すべき汚染の程度であると見積る。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の方法によれば、膜分離活性汚泥装置の分離膜の膜間差圧の上昇を予測するのに有用な、かかる分離膜の汚染の程度を見積る方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
最初、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜よりも膜面積の小さい分離膜を有するモデル濾過装置の３つの実施形態を説明する。図１〜図３は、各実施形態によるモデル濾過装置の概略図である。
図１に示す第１の実施形態のモデル濾過装置１は、濾過すべき被濾過液を入れる容器２と、容器２内に配置され且つ一次側から二次側に被濾過液を流すことによって被濾過液を濾過する分離膜４と、分離膜４を容器２に取付けるためのコネクタ６と、分離膜４の二次側と容器２の外部とを連通させるためにコネクタ６に設けられたカプラ８と、カプラ８に接続された吸入ポート１０ａを有するポンプ１０と、ポンプ１０の排出ポート１０ｂに接続され且つ濾過後の被濾過液を取り分けるためのフラクションコレクタ１２とを有している。
【００２０】
ポンプ１０は、定量的に吸込みができるものが好ましい。また、吸入ポート１０ａから吸込み且つ排出ポート１０ｂから排出するだけでなく、その逆に、排出ポート１０ｂから吸込み且つ吸入ポート１０ａから排出することによって分離膜４に逆方向に水を流す逆通水を行うことができるものが好ましい。ポンプ１０は、例えば、チューブポンプである。
【００２１】
分離膜４は、高分子膜であってもよいし、無機物質からなる膜であってもよいし、セラミック膜であってもよいし、金属膜であってもよい。高い透水性能や、製造のしやすさなどを考慮すれば、分離膜４は、高分子膜であることが好ましく、更に耐薬品性を考慮すれば、分離膜は、ポリフッ化ビリニデン（ＰＶＤＦ）であることが好ましい。分離膜４の膜面積は、０．０１ｍｍ2（例えば、１ｍｍ四方の平膜）〜１０００ｍｍ2（例えば、ビーカースケールの分離膜）であることが好ましい。
【００２２】
第１の実施形態のモデル濾過装置１は、分離膜を被濾過液中に浸漬させるデットエンド型のモデル濾過装置である。容器２は、上方に開口部２ａを有する円筒形であり、コネクタ６は、容器２の開口部２ａに取付けられる蓋の形態をなしている。コネクタ６は、開口部２ａを密閉する必要はない。分離膜４は、中空糸膜４であり、下方に延びるようにコネクタ６に取付けられている。中空糸膜４の側面４ａは、その一次側を構成する。中空糸膜４の上端４ｂは、カプラ８に接続され、中空糸膜４の二次側を構成する。また、中空糸膜４の下端４ｃは、樹脂でふさがれていることが好ましい。中空糸膜４の有効長は、任意であるるが、好ましくは、２０ｃｍ以下であり、更に好ましくは、５ｃｍ以下である。中空糸膜４の有効長が２０ｃｍよりも長いと、中空糸膜４の位置による吸引斑が生じることがある。中空糸膜４の有効長を１ｃｍ以下にすると、中空糸膜４をコネクタ６に取付けにくくなる。中空糸膜４は、コネクタ６に接着剤で固定されることが好ましい。接着剤は、強い接着性と取り扱い性を考慮して、硬化性樹脂であることが好ましい。
【００２３】
フラクションコレクタ１２は、複数の容器を有し、例えば、異なる時点における濾過後の被濾過液を各容器に入れることができる。フラクションコレクタ１２は、必要がなければ省略してもよい。第１の実施形態のモデル濾過装置１では、中空糸膜４の一次側と連通する容器２内に、被濾過液を攪拌するための装置を設けてもよい。
【００２４】
ポンプ１０を作動させると、容器２内の被濾過液が中空糸膜４の一次側４ａから二次側４ｂに流れて濾過され、カプラ８を介してポンプ１０の吸入ポート１０ａ吸込まれた後、排出ポート１０ｂから排出される。好ましくは、排出された濾過液を一定時間フラクションコレクタの容器に取り、流量を測定する。
【００２５】
図２に示す第２の実施形態のモデル濾過装置２０は、分離膜２４が平膜であること以外、第１の実施形態のモデル濾過装置と同様であり、デットエンド型のモデル濾過装置である。コネクタ６は、第１の実施形態のモデル濾過装置１と共通のものである。分離膜２４は、容器２の開口部２ａと平行の向きに配置された平膜の形態をなし、下面２４ａが一次側を構成し、上面２４ｂが二次側を構成する。平膜２４は、その上面２４ｂ側、即ち、二次側だけがカプラ８と連通するようにコネクタ６に取付けられている。本実施形態では、円筒形部材を介在させて平膜２４とコネクタ６が連結されている。第２の実施形態のモデル濾過装置２０では、平膜２４の一次側と連通する容器２内に、被濾過液を攪拌するための装置を設けてもよい。
第２の実施形態のモデル濾過装置２０の作動は、第１の実施形態のモデル濾過装置１と同様である。
【００２６】
図３に示す第３の実施形態のモデル濾過装置３０は、濾過すべき被濾過液が流入口３２ａから流入し流出口３ｂから流出する流路３２と、流路３２内に流路に沿って配置され且つ一次側から二次側に被濾過液を流すことによって被濾過液を濾過する分離膜３４と、流路３２の外部に配置され且つ分離膜３４の二次側に接続された吸入ポート３６ａを有するポンプ３６と、ポンプ３６の排出ポート３６ｂに接続され且つ濾過後の被濾過液を取り分けるためのフラクションコレクタ３８とを有している。
第３の実施形態のモデル濾過装置３０は、クロスフロー型のモデル濾過装置である。分離膜３４は、中空糸膜であってもよいし、平膜であってもよい。分離膜３４の一次側は、側面３４ａであり、二次側は、下端部３４ｂである。被濾過液の流れは、分離膜３４の側面３４ａに付着した汚染物質に剪断力を及ぼし、汚染物質を洗い落とす効果がある。第３の実施形態のモデル濾過装置３０においても、分離膜３４の側面３４ａと連通する流路３２内に、被濾過液を攪拌するための装置を設けてもよい。これによって、特に分離膜３４として平膜を使用した場合に、濾過条件を実際の装置の条件に近づけることができる。分離膜３４の材質及び膜面積、ポンプ３８、フラクションコレクタ３８はそれぞれ、第１の実施形態のモデル濾過装置１の分離膜４の材質及び膜面積、ポンプ１０、フラクションコレクタ１２と同様であるので、その説明を省略する。
【００２７】
次に、本発明に使用されるモデル濾過装置の流量特性を説明する。
【００２８】
経験的に、膜分離活性汚泥装置（図示せず）内の汚泥中には、水に不溶な懸濁粒子等の固形成分、及び、水に可溶な水溶性高分子等の水溶性成分が含まれており、また、膜分離活性汚泥装置において、膜間差圧を急激に上昇させる汚泥と、膜間差圧を上昇させない汚泥の２種類があることがわかっている。なお、以下の説明において、膜分離活性汚泥装置内の分離膜（図示せず）の一次側と二次側の差圧を「膜間差圧」という。
【００２９】
膜分離活性汚泥装置の膜間差圧を上昇させないことがわかっている汚泥をモデル濾過装置１、２０、３０に通した場合、濾過流量は、濾過を始めたときの第１の流量からすぐに低下した。汚泥を純水で２０倍に希釈した場合も同様であった。次いで、濾過を停止し、分離膜４、２４、３４の二次側から一次側に水を逆方向に流す逆通水を１分間行った。濾過を再開したところ、濾過流量は濾過を始めたときの第１の流量に対して１００％回復した。この場合、濾過流量を回復させるために、薬液洗浄を行う必要がない。
【００３０】
次に、膜分離活性汚泥装置の膜間差圧を急激に上昇させた汚泥から遠心分離機によって固形分を除去し、その残りである上澄み液を純水で２０倍に希釈した希釈上澄み液をモデル濾過装置１、２０、３０に通した。濾過流量は、濾過を始めたときの第１の流量から低下し、第１の流量に対して０．２倍の流量になった。次いで、逆通水を９分間実施した。濾過流量は、第１の流量に対して５０％までしか回復しなかった。この場合の濾過流量の低下は、水溶性成分による分離膜の汚染が原因であると考えられ、濾過流量を回復させるためには、薬液洗浄が必要である。
【００３１】
次に、膜分離活性汚泥装置の膜間差圧を上昇させないことがわかっている汚泥から固形分を除去し、その残りの上澄み液を純水で２０倍に希釈した希釈上澄み液をモデル濾過装置１、２０、３０に通した。濾過流量は、濾過を始めたときの第１の流量からほとんど変化しなかった。
【００３２】
表１は、以上の結果をまとめたものである。分離膜の薬液洗浄が必要となる膜間差圧の上昇は、水溶性高分子等の水溶性成分が原因であり、かかる水溶性成分は、汚泥の上澄み液の中に含まれることが、本発明者により見出された。また、上澄み液を用いる代わりに、汚泥自体を用いると、汚泥中の固形分が膜に吸着し、水溶性物質による汚染を見積ることが困難になる。従って、本発明による、膜分離活性汚泥装置の分離膜の汚染の程度を見積る方法では、固形分をできるだけ除去した上澄み液を用いることが好ましい。
【表１】
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【００３３】
図４は、モデル装置の流量の変化の一例を示す図である。横軸は、濾過を始めたときからの濾過時間を示し、縦軸は、濾過を始めたときの流量(第１の流量)に対するモデル濾過装置の流量の比を示す。図４は、濾過時間ｔにおいて逆通水を行うことにより、流量が第１の流量に回復した場合を示している。
【００３４】
次に、本発明による、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染を見積る方法の実施形態を説明する。本発明による方法は、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜よりも膜面積の小さい分離膜を有するモデル濾過装置を準備する工程と、膜分離活性汚泥装置で分離すべき汚泥の上澄み液を採取する工程と、採取した上澄み液を希釈する工程と、採取した上澄み液を、モデル濾過装置を用いて濾過する工程と、上澄み液を濾過し始めたときのモデル濾過装置の第１の流量を測定する工程と、上澄み液を濾過し始めたときから所定時間後のモデル濾過装置の第２の流量を測定する工程と、第１の流量と第２の流量とに基づいて、膜分離活性汚泥装置に使用される分離膜の汚染の程度を見積る工程と、を有する。
【００３５】
モデル濾過装置を準備する工程では、上述したモデル濾過装置１、２０、３０のいずれかを準備する。
【００３６】
上澄み液を採取する工程では、分離すべき汚泥を遠心分離することによって汚泥と上澄み液とを分離することが好ましい。遠心分離の重力加速度は、１００００〜２００００Ｇで行うことが好ましい。なお、１００００Ｇよりも小さい重力加速度は、固形分を確実に除去できない可能性があり、また、２００００Ｇよりも大きい重力加速度は、水溶性物質の濃度に影響を及ぼす可能性がある。また、遠心分離時間は、１０〜６０分の間で行うことが好ましい。なお、１０分よりも短い遠心分離時間は、固形分を確実に除去できない可能性があり、６０分よりも長い遠心分離時間は、水溶性物質の濃度に影響を及ぼす可能性がある。遠心分離するときの汚泥の温度は、水が蒸発したり、汚泥中の性状が変化したりしないように、０〜１０℃で行うことが好ましい。
【００３７】
上澄み液を希釈する工程では、例えば、濾過流量が濾過を始めてからすぐに急激に低下してしまう場合、純水などで希釈するのがよい。上澄み液を１０〜１００倍に希釈することが好ましい。しかしながら、採取工程で得られた汚泥の上澄みを、そのまま本発明のモデル濾過を行っても構わないし、適正な希釈倍率は、汚泥の性状や用いる膜によって異なるため、一概には言えないが、例えばＭＬＳＳが１００００ｍｇ／Ｌの汚泥の場合であれば、１０〜１００倍程度に希釈することが好ましい。
【００３８】
第１の測定工程の準備として、ファウリングを起こさない純水をモデル濾過装置１，２０、３０に通し、濾過流量を測定する。濾過流量は、単位時間当たりにポンプ１０，３６から出てきた水量をその重量や体積を測定することによって求める。例えば、重さを計測する天秤を用いる。
【００３９】
次に、第１の流量を測定する工程では、容器２に上澄み液を入れ、又は、流路３２に上澄み液を通し、上記純水の流量を参考にして仮決定した、濾過を始めるときの第１の流量に合わせてポンプを作動させる。濾過を始めるときの初期の適切な濾過流量は、用いる膜や汚泥の性状によって異なるため、一概に言えないが、短時間で試験を行えるようにするため、膜分離活性汚泥装置における流量よりも大きいことが好ましい。具体的に好ましくは、膜分離活性汚泥装置における濾過流量の５倍以上であり、更に好ましくは、１０倍以上である。また、濾過流量が多すぎるとすぐにファウリングを引き起こすので、濾過流量は、好ましくは、膜分離活性汚泥装置における濾過流量の３０倍以下であり、更に好ましくは、２０倍以下である。水の場合と同様の仕方で、濾過流量を測定する。天秤等の代わりに、決められた時間ごとに水量を計測する装置を用いて、自動的に濾過流量を求めてもよい。また、フラクションコレクタを用いることが更に好ましく、それにより、自動的に分取を行い、後から経時的な被濾過液の分析を行ってもよい。
【００４０】
ファウリングが生じると濾過流量が低下してくる。第１の流量を測定する時点と第２の流量を測定する時点の間の所定時間は、ファウリング現象を生じさせる汚泥の上澄み液を濾過したときに、濾過流量の低下を測定できればよく、好ましくは、３分以上であり、更に好ましくは、３０分以上であり、最長で５時間である。所定時間を３分以上とすることによって、濾過挙動の過度に急激な変化を避けることができ、高精度での測定が可能となる傾向にある。また作業性の面から、所定時間は５時間以下とするのが好ましい。
【００４１】
本発明による方法は、膜分離活性汚泥装置に初めて通す汚泥が、膜間差圧をどの程度上昇させるのかを見積るのに用いてもよいし、膜分離活性汚泥装置の膜間差圧の上昇を事前に予測するために、膜分離活性汚泥装置の運転と並行して用いてもよい。膜分離活性汚泥装置と並行して用いる場合、定期的に膜分離活性汚泥装置の活性汚泥槽から汚泥を抜き取り、その上澄みを用いて分離膜の汚染の程度を見積るのがよい。モデル濾過装置による見積りは、毎日行ってもよいし、１０日に１回であってもよいし、連続遠心分離機などを用いて常時行ってもよい。また、膜分離活性汚泥装置の分離膜の汚染の程度を見積った結果、膜間差圧が上昇することが予測される場合、自動的に、膜分離活性汚泥装置の濾過流速を低下させたり、凝集剤を添加させたりする対策を講じるのがよい。第１の流量に対する第２の流量の比が０．４以下、特に０．２以下となった場合、すぐに急激な膜間差圧が上昇すると予測され、上記対策をすぐに講ずることが好ましい。
【００４２】
次に、膜分離活性汚泥装置における膜間差圧とモデル濾過装置における濾過流速との関係を求めた実験例を説明する。図５は、実験に用いた膜分離活性汚泥装置の概略図である。図６は、膜分離活性汚泥装置を作動させた後の経過日数に対する、被処理水の温度、膜分離活性汚泥装置における膜間差圧及びモデル濾過装置における流量の測定値の変化を示す図である。
【００４３】
図５に示すように、実験に用いた膜分離活性汚泥装置５０は、処理槽５２と、処理槽５２に入れられ且つ分離膜５４を備えた膜分離装置５６と、膜分離装置５６の二次側に接続されたポンプ５８と、処理槽内の膜分離装置の下方に配置された散気管６０と、を有していた。この膜分離活性汚泥装置５０は、処理槽５２内の被処理水の温度を制御できるように構成されていた。また、膜分離活性汚泥装置５０は、処理槽５２内に凝集剤を供給する供給装置６２を有していた。
膜分離活性汚泥装置５０の処理槽５２は、長さ１０００ｍｍ×幅１１００ｍｍ×高さ４６００ｍｍのものであった。膜分離装置５６の分離膜５４は、平均孔径が０．４μｍの精密濾過用ＰＶＤＦ製中空糸膜（外径／内径：約１ｍｍ／０．８ｍｍ）をスクリーン状に展開固定したエレメントを複数枚積層したものを用い、その膜面積は４３．５ｍ2であった。
【００４４】
また、実験には、上述した第１の実施形態のモデル濾過装置１（図１参照）を用いた。分離膜４として、平均孔径が０．４μｍの精密濾過用ＰＶＤＦ製中空糸膜を用い、有効膜長を３．７ｃｍとした。中空糸膜４をコネクタ６に固定する接着剤として、日本ポリウレタン工業株式会社製のポリウレタン樹脂であるニッポラン（登録商標）とコロネート（登録商標）を１：１の重量比で混合した樹脂を用いた。また、この樹脂を中空糸膜４の下端４ｃをふさぐためにも用いた。ポンプ１０は、東京理科器械製のチューブポンプを用いた。また、濾過後の処理液を分取するためのフラクションコレクタ１２として、アドバンテック株式会社製のフラクションコレクタＣＨＦ１６１ＲＡを用いた。
【００４５】
次に、実験の方法を説明する。膜分離活性汚泥装置５０のポンプ５８を間欠作動させて、膜分離装置５６の二次側を吸引し、被処理水である生活排水系の排水を濾過流量ＬＶ＝０．８ｍ3／ｍ2／Ｄａｙで浄化処理した。ポンプ５８の間欠作動は、７分の吸引と１分の停止を繰り返した。また、常時、中空糸膜部５４の投影面積当たり１５０Ｎｍ3／ｍ2・ｈｒの空気を散気管６０から散気させた。
処理槽５２内の被処理水の温度を、作動開始１日目に２４℃にし、それ以降、活性汚泥を徐々に馴養させるために４℃／週の割合で段階的に下げて２９日目に１０℃にし、それ以降、１０℃で一定にした。
【００４６】
膜分離活性汚泥装置５０の膜間差圧を毎日測定した。作動開始１日目の被処理水のＭＬＳＳは、およそ１００００ｍｇ／Ｌであり、膜分離活性汚泥装置５０の膜間差圧は、５ｋＰａであった。
図６から分かるように、運転初期においては、膜間差圧を低くすることができ、３０日目以降において、膜間差圧が徐々に上昇しはじめ、最終的に、急激に上昇し、１５ｋＰａにすることができた。
【００４７】
経過日数６、１１、１８、２５、３３、３９、５６日目において、処理槽５２から汚泥を抜き取り、日立工機株式会社製の高速冷却遠心機ＣＲ２２Ｆを用いて、１５０００Ｇの重力加速度、１０℃、３０分間の条件で遠心分離を行い、汚泥の上澄み液を採取した。次いで、上澄み液を純水で２０倍に希釈した。
モデル濾過装置１における、濾過開始時の濾過流量(第１の流量)がＬＶ＝１４ｍ3／ｍ2／Ｄａｙになるようにポンプ１０の作動を設定し、希釈した上澄み液をモデル濾過装置１で濾過した。また、濾過開始後６０分における濾過流量(第２の流量)を測定した。次いで、濾過開始時の濾過流量(第１の流量)に対する、６０分後の濾過流量(第２の流量)の比を計算した。
【００４８】
図６から分かるように、膜分離活性汚泥装置５０における膜間差圧が徐々に上昇する間、モデル濾過装置１における第１の流量に対する第２の流量の比が１から低下し、膜間差圧が急激に上昇した日よりも前に、濾過流量の比が０．６よりも下がり、その直前に、０．４よりも小さくなった。従って、モデル濾過装置１により、膜分離活性汚泥装置５０を用いるよりも少ない膜面積と少量の汚泥で簡便且つ短時間に分離膜５４の汚染の程度を見積ることが可能であった。
【００４９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
上記モデル装置１、２０、３０において、フラクションコレクタ１２を設けたが、必要がなければ省略してもよい。
また、上記モデル装置において、中空糸膜の分離膜４，３４、平膜の分離膜２４を採用したが、分離膜の形状は、特に限定されず、中空糸膜又は平膜以外の形状であってもよい。
また、上記実施形態では、汚泥を純水などで希釈したけれども、モデル装置における第１の流量及び第２の流量が異なっていれば、汚泥を希釈する工程を省略してもよい。
また、上記実施形態では、汚泥を遠心分離により固形分と上澄み液とに分離したけれども、固形分の影響が少なければ、他の方法により分離してもよい。
上記実験例では、膜分離活性汚泥装置５０の分離膜５４及びモデル濾過装置１の分離膜４は両方とも、その形状が中空糸膜であったが、両者の形状は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】モデル濾過装置の第１の実施形態の概略図である。
【図２】モデル濾過装置の第２実施形態の概略図である。
【図３】モデル濾過装置の第３実施形態の概略図である。
【図４】モデル装置の流量の変化の一例を示す図である。
【図５】実験に用いた膜分離活性汚泥装置の概略図である。
【図６】膜分離活性汚泥装置を作動させた後の経過日数に対する、被処理水の温度、膜間差圧及びモデル濾過装置における流量の測定値の変化を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１、２０、３０  モデル濾過装置
２  容器
４、２４、３４  分離膜
１０、３６  ポンプ
５０  膜分離活性汚泥装置
５４  分離膜
５６  分離装置
５８  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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