(57)【要約】【課題】            膜のファウリングの原因となる微細濁質を濃縮液から除去することができる固液分離装置を提供する。【解決手段】        濁質を含む原液を導入する処理槽１に設置する膜分離装置３と、膜分離装置３の下方に配置する散気装置４とを備え、散気装置４は少なくとも微細濁質の浮上分離用の微細気泡を散気し、膜のファウリングの原因となる微細濁質を濃縮液から浮上分離によって除去して膜分離装置３の安定した運転を継続する。【選択図】          図１
2007000712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に配置する散気装置とを備え、散気装置は少なくとも微細濁質の浮上分離用の微細気泡を散気することを特徴とする固液分離装置。
【請求項２】
濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に配置する散気装置とを備え、散気装置は微細濁質の浮上分離用の微細気泡を散気する微細気泡散気装置と、膜面洗浄用の粗大気泡を散気する粗大気泡散気装置とからなることを特徴とする固液分離装置。
【請求項３】
濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に配置し、膜面洗浄用の粗大気泡を散気する粗大気泡散気装置と、膜分離装置の下方域から外れた位置に配置し、微細濁質の浮上分離用の微細気泡を散気する微細気泡散気装置とを備えたことを特徴とする固液分離装置。
【請求項４】
濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に、加圧して空気を溶け込ませた原液を供給する原液供給手段とを備えたことを特徴とする固液分離装置。
【請求項５】
濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に配置し、膜面洗浄用の粗大気泡を散気する粗大気泡散気装置と、膜分離装置の下方に、加圧して空気を溶け込ませた原液を供給する原液加圧供給手段とを備えたことを特徴とする固液分離装置。
【請求項６】
濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に配置し、膜面洗浄用の粗大気泡を散気する粗大気泡散気装置と、膜分離装置の下方域から外れた位置に、加圧して空気を溶け込ませた原液を供給する原液加圧供給手段とを備えたことを特徴とする固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固液分離装置に関し、産業排水、用水処理または浄水処理などの分野における固液分離技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、固液分離装置として浸漬型膜分離装置や浮上分離装置などがある。浸漬型膜分離装置は、膜の下方に気泡を供給し、気泡が膜面に沿って上昇することにより、膜面の表面洗浄を行いつつ、膜分離装置によりろ過した処理水を取り出すものであり、分離された濁質が濃縮液に滞留するので、濃縮液を適宜に排出することにより濁質を系外へ排出する。
【０００３】
浮上分離装置は、原液中の濁質を気泡に付着させて液面上へ浮上させて分離するものであり、エアーポンプ等により槽内に気泡を供給する常圧浮上方式と、原液を一旦加圧した後に槽内で処理槽内の圧力下に開放することにより減圧して、原液に溶解していた気体が自然に気化することで気泡を発生させる加圧浮上方式がある。
【０００４】
また、特許文献１には、加圧水と混合された処理原水を導入する浮上処理槽内に浮上処理装置と膜濾過装置とを配置し、浮上処理装置によって浮上処理槽に浮上するフロックを取り出し、浮上処理装置によりフロックが除去された処理原水を膜濾過装置の膜モジュールによって濾過するものが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、処理槽に浸漬された膜モジュールに、散気管用のブロアとは別のブロアから噴出管を通し粗大気泡を噴出させ、粗大気泡を膜モジュールに衝突させて、膜モジュールに付着する汚泥を除去するものが記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、汚泥の分離濃縮槽内に膜分離濃縮法に用いる膜分離装置を設置し、その下方に膜洗浄用の散気装置を設置し、散気装置からの気泡により膜分離装置の膜を洗浄すると同時に、膜上に析出した汚泥フロックに浮力を与えて分離濃縮槽の上方に蓄積するものが記載されている。
【特許文献１】特開平７−２１４０４７号公報
【特許文献２】特開平１１−３１４０２５号公報
【特許文献３】特開平１０−１２８４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、浸漬型膜分離装置において、膜のファウリングを抑制するためには、膜のファウリングに大きく寄与する微細濁質をできるだけ少なくする必要がある。しかし、その為に濃縮液の排出量を増やす必要があり、回収率（膜処理液／原液流入量）が低下してしまう。
【０００８】
また、槽の底部に堆積した粗大な濁質を効果的に排出するために、濃縮液の排出手段（管路）は通常、槽の底部に設けられることが多い。しかし、膜のファウリングに大きく寄与する微細濁質は濃縮液内に均一に拡散しているので、槽の底部に設ける排出手段で効果的に排出できるとは言いがたい。このため、槽内は微細濁質ほど高い濃縮倍率となり、膜のファウリングを進行させる原因となる。
【０００９】
一方、浮上分離装置は、濁質を非常に高濃度に濃縮することが可能であるが、分離液中に若干の濁質が残存することは避けられず、処理水質を高めるうえで限界がある。
特許文献１に記載するものでは、浮上処理槽の上方位置に浮上処理装置を配置し、下方位置に膜濾過装置を配置しているので、浮上処理が一過性の処理となり、浮上処理しきれずに浮上処理槽の下方に流下した濁質は浮上分離されることなく濃縮され続けるので、膜のファウリングが進行する原因を排除できない。
【００１０】
特許文献２に記載するものは、粗大気泡を膜モジュールに衝突させて、膜モジュールに付着する汚泥を除去することができても、膜のファウリングに大きく寄与する微細濁質である濁質を浮上分離することはできず、膜のファウリングが進行する原因を排除できない。
【００１１】
特許文献３に記載するものは、散気装置からの気泡により膜分離装置の膜を洗浄すると同時に、膜上に析出した汚泥フロックに浮力を与えて分離濃縮槽の上方に蓄積することができても、濃縮液内に均一に拡散して膜のファウリングに大きく寄与する微細濁質を浮上分離することはできず、膜のファウリングが進行する原因を排除できない。
【００１２】
本発明は上記した課題を解決するものであり、膜のファウリングの原因となる微細濁質を濃縮液から除去することができる固液分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、第１の発明の固液分離装置は、濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に配置する散気装置とを備え、散気装置は少なくとも微細濁質の浮上分離用の微細気泡を散気するものである。
【００１４】
上記した構成により、散気装置から散気する微細気泡によって原液中の微細濁質を浮上分離し、処理槽の上方域に集めて濃縮することができ、濃縮した微細濁質は処理槽の上方域に配置するオーバーフロー管や掻き寄せ機等の排出手段によって槽外へ排出する。
【００１５】
一方、膜分離装置は、原液を固液分離して膜ろ過液を処理水として取り出すことにより原液を濃縮する。このとき、膜のファウリングの原因となる微細濁質は濃縮液から浮上分離によって除去するので、膜分離装置の安定した運転を継続することが可能となる。
【００１６】
第２の発明の固液分離装置は、濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に配置する散気装置とを備え、散気装置は微細濁質の浮上分離用の微細気泡を散気する微細気泡散気装置と、膜面洗浄用の粗大気泡を散気する粗大気泡散気装置とからなるものである。
【００１７】
上記した構成により、微細気泡散気装置から散気する微細気泡によって原液中の微細濁質を浮上分離し、処理槽の上方域に集めて濃縮することができ、濃縮した微細濁質は処理槽の上方域に配置するオーバーフロー管や掻き寄せ機等の排出手段によって槽外へ排出する。
【００１８】
一方、膜分離装置は、原液を固液分離して膜ろ過液を処理水として取り出すことにより原液を濃縮する。このとき、膜面に付着する分離固形物を粗大気泡散気装置から散気する膜面洗浄用の粗大気泡によって洗浄し、膜のファウリングの原因となる微細濁質は濃縮液から浮上分離によって除去するので、膜分離装置の安定した運転を継続することが可能となる。微細気泡散気装置と粗大気泡散気装置は同時に運転することも可能であるし、交互に運転することも可能である。
【００１９】
第３の発明の固液分離装置は、濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に配置し、膜面洗浄用の粗大気泡を散気する粗大気泡散気装置と、膜分離装置の下方域から外れた位置に配置し、微細濁質の浮上分離用の微細気泡を散気する微細気泡散気装置とを備えたものである。
【００２０】
上記した構成により、微細気泡散気装置から散気する微細気泡によって原液中の微細濁質を浮上分離し、処理槽の上方域に集めて濃縮することができ、濃縮した微細濁質は処理槽の上方域に配置するオーバーフロー管や掻き寄せ機等の排出手段によって槽外へ排出する。
【００２１】
一方、膜分離装置は、原液を固液分離して膜ろ過液を処理水として取り出すことにより原液を濃縮する。このとき、膜面に付着する分離固形物を粗大気泡散気装置から散気する膜面洗浄用の粗大気泡によって洗浄し、膜のファウリングの原因となる微細濁質は濃縮液から浮上分離によって除去するので、膜分離装置の安定した運転を継続することが可能となる。
【００２２】
微細気泡散気装置と粗大気泡散気装置は異なる位置に配置しているので、干渉し合うことがなく、同時に運転することも可能であるし、交互に運転することも可能である。
また、粗大気泡により槽内に上昇流が生じることで槽内の他の部位に下降流が生じ、この下降流と微細気泡が対向することで、微細濁質と微細気泡の接触効率が高くなり、浮上分離の効率が向上する。
【００２３】
第４の発明の固液分離装置は、濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に、加圧して空気を溶け込ませた原液を供給する原液加圧供給手段とを備えたものである。
【００２４】
上記した構成により、原液加圧供給手段により加圧状態で処理槽内に供給する原液が処理槽内の圧力下に開放されることで減圧されて微細気泡を生じ、発生した微細気泡によって原液中の微細濁質を浮上分離し、処理槽の上方域に集めて濃縮することができる。濃縮した微細濁質は処理槽の上方域に配置するオーバーフロー管や掻き寄せ機等の排出手段によって槽外へ排出する。
【００２５】
一方、膜分離装置は、原液を固液分離して膜ろ過液を処理水として取り出すことにより原液を濃縮する。このとき、膜のファウリングの原因となる微細濁質は濃縮液から浮上分離によって除去するので、膜分離装置の安定した運転を継続することが可能となる。
【００２６】
第５の発明の固液分離装置は、濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に配置し、膜面洗浄用の粗大気泡を散気する粗大気泡散気装置と、膜分離装置の下方に、加圧して空気を溶け込ませた原液を供給する原液加圧供給手段とを備えたものである。
【００２７】
上記した構成により、原液加圧供給手段により加圧状態で処理槽内に供給する原液が、処理槽内の圧力下に開放されて減圧により微細気泡を生じることで、微細気泡によって微細濁質を浮上分離し、処理槽の上方域に集めて濃縮することができる。濃縮した微細濁質は処理槽の上方域に配置するオーバーフロー管や掻き寄せ機等の排出手段によって槽外へ排出する。
【００２８】
一方、膜分離装置により原液を固液分離して膜ろ過液を処理水として取り出すことにより原液を濃縮する。このとき、膜面に付着する分離固形物を粗大気泡散気装置から散気する膜面洗浄用の粗大気泡によって洗浄し、膜のファウリングの原因となる微細濁質は濃縮液から浮上分離によって除去するので、膜分離装置の安定した運転を継続することが可能となる。
【００２９】
第６の発明の固液分離装置は、濁質を含む原液を導入する処理槽内に設置する膜分離装置と、膜分離装置の下方に配置し、膜面洗浄用の粗大気泡を散気する粗大気泡散気装置と、膜分離装置の下方域から外れた位置に、加圧して空気を溶け込ませた原液を供給する原液加圧供給手段とを備えたものである。
【００３０】
上記した構成により、原液加圧供給手段により加圧状態で処理槽内に供給する原液が、処理槽内の圧力下に開放されることで減圧されて微細気泡を生じ、発生した微細気泡によって原液中の微細濁質を浮上分離し、処理槽の上方域に集めて濃縮することができる。濃縮した微細濁質は処理槽の上方域に配置するオーバーフロー管や掻き寄せ機等の排出手段によって槽外へ排出する。
【００３１】
一方、膜分離装置は、原液を固液分離して膜ろ過液を処理水として取り出すことにより原液を濃縮する。このとき、膜面に付着する分離固形物を粗大気泡散気装置から散気する膜面洗浄用の粗大気泡によって洗浄し、膜のファウリングの原因となる微細濁質は濃縮液から浮上分離によって除去するので、膜分離装置の安定した運転を継続することが可能となる。原液加圧供給手段と粗大気泡散気装置は異なる位置に配置しているので、干渉し合うことがない。
【００３２】
また、粗大気泡により槽内に上昇流が生じることで槽内の他の部位に下降流が生じ、この下降流と微細気泡が対向することで、微細濁質と微細気泡の接触効率が高くなり、浮上分離の効率が向上する。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように本発明によれば、微細濁質を微細気泡による浮上分離によって処理槽の上方域に濃縮して排出する状態で、膜分離装置によって固液分離することで、微細濁質による膜のファウリングを生じることなく、膜分離装置の安定した運転を継続することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、処理槽１には濁質を含む原液を導入する原液供給系２が接続しており、処理槽１の内部には膜分離装置３を設置している。この膜分離装置３はセラミック膜や有機膜、あるいは平膜、管状膜、中空糸膜等のいずれの形状、材質のものでも使用できる。
【００３５】
膜分離装置３の下方には散気装置４を配置しており、散気装置４に接続してブロア５を設けている。この散気装置４は少なくとも微細濁質の浮上分離用の微細気泡を散気するもので、一つの散気部に微細気泡用孔と粗大気泡用孔を混在させることも可能であり、微細気泡用孔を設けた散気部と粗大気泡用孔を設けた散気部とを別途に設けることも可能である。
【００３６】
処理槽１の上方域には微細濁質を排出するための排出手段をなす掻き寄せ装置６を設けており、処理槽１の下部には濃縮液排出系７が連通している。膜分離装置３には吸引ポンプ８を有する処理水取出系９を接続している。
【００３７】
上記した構成により、散気装置４から散気する微細気泡は、原液中の濁質を伴って上昇し、原液から微細濁質を浮上分離し、微細濁質を処理槽１の上方域に集めて濃縮する。濃縮した微細濁質は掻き寄せ装置６によって槽外へ排出する。
【００３８】
一方、吸引ポンプ８の駆動により膜分離装置３で原液を固液分離し、膜ろ過液を処理水として処理水取出系９から取り出して原液を濃縮し、濃縮液は濃縮液排出系７を通して適宜に排出する。したがって、膜分離装置３の膜のファウリングの原因となる微細濁質は濃縮液から浮上分離によって除去するので、膜分離装置３の安定した運転を継続することが可能となる。
【００３９】
また、処理槽１に凝集剤を注入する手段を設け、凝集剤によって色度等の溶解性ファウリング物質をフロックに取り込む凝集作用を併せて行うことも可能である。この凝集作用は以下に述べる他の実施の形態においても実施可能である。
【００４０】
図２に示すように、散気装置４は微細濁質の浮上分離用の微細気泡を散気する微細気泡散気装置４ａと、膜面洗浄用の粗大気泡を散気する粗大気泡散気装置４ｂとで構成することもでき、それぞれにブロア５ａ、５ｂを接続する。
【００４１】
この構成では、膜分離装置３の膜面に付着する分離固形物を粗大気泡散気装置４ｂから散気する膜面洗浄用の粗大気泡によって洗浄しつつ、微細気泡散気装置４ａから散気する浮上分離用の微細気泡によって微細濁質を浮上分離することで、膜分離装置３の安定した運転を継続することが可能となる。
【００４２】
微細気泡散気装置４ａと粗大気泡散気装置４ｂは同時に運転することも可能であるし、交互に運転することも可能である。
図３に示すように、散気装置４は微細濁質の浮上分離用の微細気泡を散気する微細気泡散気装置４ａと、膜面洗浄用の粗大気泡を散気する粗大気泡散気装置４ｂとで構成し、それぞれにブロア５ａ、５ｂを接続し、微細気泡散気装置４ａを膜分離装置３の下方域から外れた位置に配置することも可能である。
【００４３】
この構成では、膜分離装置３の膜面に付着する分離固形物を粗大気泡散気装置４ｂから散気する膜面洗浄用の粗大気泡によって洗浄しつつ、微細気泡散気装置４ａから散気する浮上分離用の微細気泡によって微細濁質を浮上分離することで、膜分離装置３の安定した運転を継続することが可能となる。また、微細気泡散気装置４ａと粗大気泡散気装置４ｂは異なる位置に配置しているので、干渉し合うことがなく、同時に運転することも可能であるし、交互に運転することも可能である。
【００４４】
また、粗大気泡により槽内に上昇流が生じることで槽内の他の部位に下降流が生じ、この下降流と微細気泡が対向することで、微細濁質と微細気泡の接触効率が高くなり、浮上分離の効率が向上する。
【００４５】
図４は本発明の他の実施の形態を示すものであり、膜分離装置３の下方に原液供給系２を接続し、原液供給系２に、加圧して空気を溶け込ませた原液を供給する原液供給手段としての原液加圧ポンプ１０を設けたものである。
【００４６】
上記した構成により、原液加圧ポンプ１０により加圧して供給する原液は、コンプレッサー等により供給する圧縮空気を加圧タンク１１で加圧溶解させて後に、処理槽内の圧力下に開放され、減圧により微細気泡を生じる。この微細気泡によって原液中の微細濁質を浮上分離し、処理槽１の上方域に集めて濃縮する。濃縮した微細濁質は掻き寄せ装置６によって槽外へ排出する。よって、膜のファウリングの原因となる微細濁質を濃縮液から浮上分離によって除去することで、膜分離装置３の安定した運転を継続することが可能となる。
【００４７】
原液加圧ポンプ１０を備えた原液供給系２は膜分離装置３の下方に接続することも可能であるし、膜分離装置３の下方域から外れた位置に接続することも可能であり、浮上分離のための微細気泡と膜面洗浄の粗大気泡は干渉し合うことがない。
【００４８】
また、原液加圧ポンプ１０を備えた原液供給系２が膜分離装置３の下方域から外れた位置にある場合には、粗大気泡に起因する下降流と微細気泡が対向することで、微細濁質と微細気泡の接触効率が高くなり、浮上分離の効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態における固液分離装置を示す模式図
【図２】本発明の他の実施の形態における固液分離装置を示す模式図
【図３】本発明の他の実施の形態における固液分離装置を示す模式図
【図４】本発明の他の実施の形態における固液分離装置を示す模式図
【符号の説明】
【００５０】
１    処理槽
２    原液供給系
３    膜分離装置
４    散気装置
５    ブロア
６    掻き寄せ装置
７    濃縮液排出系
８    吸引ポンプ
９    処理水取出系
１０    原液加圧ポンプ
【図１】
2007000712.tif 000003
【図２】
2007000712.tif 000004
【図３】
2007000712.tif 000005
【図４】
2007000712.tif 000006