(57)【要約】【課題】有機物含有排水を嫌気性生物処理した後好気性生物処理し、好気性生物処理水を膜分離処理するに当たり、好気性生物処理汚泥の膜濾過性を改善して膜フラックスを改善し、薬品洗浄頻度を低減する。【解決手段】有機物含有排水を嫌気性生物処理槽１で嫌気的に生物処理した後、嫌気性生物処理槽１から流出する嫌気性生物処理水を好気性生物処理槽２で好気的に生物処理し、好気性生物処理水を膜分離手段４で固液分離するにあたり、好気性生物処理槽２内の汚泥滞留時間を１５日以上に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物含有排水を嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理工程と、
該嫌気性生物処理工程から流出する嫌気性生物処理水を好気的に生物処理する好気性生物処理工程と、
該好気性生物処理工程の好気性生物処理水を固液分離する膜分離工程とを有する有機物含有排水の処理方法において、
該好気性生物処理工程内における汚泥滞留時間を１５日以上に制御することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記好気性生物処理工程における汚泥滞留時間を２０〜５０日に制御することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
【請求項３】
有機物含有排水を嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理槽と、
該嫌気性生物処理槽から流出する嫌気性生物処理水を好気的に生物処理する好気性生物処理槽と、
該好気性生物処理槽の好気性生物処理水を固液分離する膜分離手段とを有する有機物含有排水の処理装置において、
該好気性生物処理槽内における汚泥滞留時間が１５日以上に制御されることを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【請求項４】
請求項３において、前記好気性生物処理槽における汚泥滞留時間が２０〜５０日に制御されることを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【請求項５】
請求項３又は４において、前記膜分離手段は、前記好気性生物処理槽内に浸漬された浸漬型膜分離装置であり、該好気性生物処理槽は余剰汚泥の引き抜き手段と、該余剰汚泥の引き抜き手段からの余剰汚泥の引き抜き量の制御手段とを有することを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機物含有排水を嫌気性生物処理した後好気性生物処理し、好気性生物処理水を膜分離処理する有機物含有排水の処理方法及び処理装置に係り、特に、嫌気性生物処理槽の後の好気性生物処理槽として、膜分離活性汚泥式の好気性生物処理槽を採用した有機物含有排水の処理において、好気性生物処理汚泥の膜濾過性を改善して膜の透過水量（フラックス）を高く維持し、また薬品洗浄頻度を低減する有機物含有排水の処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機物含有排水の処理方法として、有機物含有排水を嫌気性生物処理した後、好気性生物処理し、好気性生物処理水を固液分離する方法が知られている（例えば特許文献１）。
また、好気性生物処理水の固液分離手段として、膜分離装置を用いて活性汚泥を濃縮する膜分離活性汚泥法も知られている（例えば特許文献２）。
【０００３】
好気性生物処理水の固液分離手段として膜分離装置を用いる場合、嫌気性生物処理は、膜汚泥の原因となる代謝産物の生成量が、好気性生物処理よりも少ないため、有機物含有排水（原水）を直接好気性生物処理した後膜分離処理する場合よりも、好気性生物処理の前段に嫌気性生物処理を行う場合の方が、膜汚染が低減され、膜の薬品洗浄頻度を少なくすることができるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７５５８２号公報
【特許文献２】特開２００９−２９７６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の如く、好気性生物処理水を膜分離装置で固液分離する場合、好気性生物処理の前段で嫌気性生物処理を行うことにより、代謝産物による膜汚染を低減することができるが、嫌気性生物処理では、好気性生物処理に比べて、粘質物の生成量が少なく、フロックの形成力が弱いため、直径１０μｍ未満の微細なＳＳ成分が嫌気性生物処理水に含まれるようになる。これら微細なＳＳ成分は、後段の好気処理の後にも多くが残留し、膜分離処理において、膜表面に緻密なケーク層を形成し、膜間差圧を上昇させやすい。このため、嫌気性生物処理水を好気性生物処理し、膜分離装置で固液分離を行って、ＳＳ成分のない清澄な処理水を得ようとした場合には、膜フラックスを高く取れない；膜の薬品洗浄を頻繁に行う必要がある；といった問題があった。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点を解決し、有機物含有排水を嫌気性生物処理した後好気性生物処理し、好気性生物処理水を膜分離処理するに当たり、好気性生物処理汚泥の膜濾過性を改善して膜フラックスを高く維持して、膜の薬品洗浄頻度を低減する有機物含有排水の処理方法及び有機物含有排水の処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、膜分離活性汚泥式の好気性生物処理槽における汚泥滞留時間を制御することにより、好気性生物処理槽内での微細ＳＳ成分の分解が促進されることで、好気性生物処理汚泥の膜濾過性が改善され、後段の膜分離装置の膜フラックスが向上することを見出した。
【０００８】
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【０００９】
［１］  有機物含有排水を嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理工程と、該嫌気性生物処理工程から流出する嫌気性生物処理水を好気的に生物処理する好気性生物処理工程と、該好気性生物処理工程の好気性生物処理水を固液分離する膜分離工程とを有する有機物含有排水の処理方法において、該好気性生物処理工程内における汚泥滞留時間を１５日以上に制御することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
【００１０】
［２］  ［１］において、前記好気性生物処理工程における汚泥滞留時間を２０〜５０日に制御することを特徴とする有機物含有排水の処理方法。
【００１１】
［３］  有機物含有排水を嫌気的に生物処理する嫌気性生物処理槽と、該嫌気性生物処理槽から流出する嫌気性生物処理水を好気的に生物処理する好気性生物処理槽と、該好気性生物処理槽の好気性生物処理水を固液分離する膜分離手段とを有する有機物含有排水の処理装置において、該好気性生物処理槽内における汚泥滞留時間が１５日以上に制御されることを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【００１２】
［４］  ［３］において、前記好気性生物処理槽における汚泥滞留時間が２０〜５０日に制御されることを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【００１３】
［５］  ［３］又は［４］において、前記膜分離手段は、前記好気性生物処理槽内に浸漬された浸漬型膜分離装置であり、該好気性生物処理槽は余剰汚泥の引き抜き手段と、該余剰汚泥の引き抜き手段からの余剰汚泥の引き抜き量の制御手段とを有することを特徴とする有機物含有排水の処理装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、好気性生物処理槽の汚泥滞留時間を１５日以上好ましくは２０〜５０日に制御することにより、嫌気性生物処理で生成し、好気性生物処理槽内に流入する微細なＳＳ成分の分解を促進し、好気性生物処理汚泥の膜濾過性を改善することができ、これを固液分離する膜分離装置の膜フラックスを高く維持して、薬品洗浄頻度を低減し、効率的な処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態を示す系統図である。
【図２】実施例１，２及び比較例１における膜間差圧の経時変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に図面を参照して本発明の有機物含有排水の処理方法及び処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の有機物含有排水の処理装置の実施の形態の一例を示す系統図であり、図１において、１は嫌気性生物処理槽、２は好気性生物処理槽である。嫌気性生物処理槽１内には担体３が充填されている。好気性生物処理槽２内には、浸漬型膜モジュール４が浸漬配置され、膜モジュール４の下方には散気管（曝気手段）５が設けられている。Ｐ１，Ｐ２はポンプであり、ＰＩは圧力計である。
【００１８】
図１において、有機物含有排水（原水）は、配管１１より嫌気性生物処理槽１の底部に導入され、嫌気性生物処理槽１内を上向流で流れる間に嫌気性生物処理され、嫌気性生物処理水は配管１２より好気性生物処理槽２に導入される。好気性生物処理槽２内の好気性生物処理水は、膜モジュール４で固液分離され、膜透過水が処理水として配管１３より取り出される。余剰汚泥は配管１４より抜き出される。
【００１９】
嫌気性生物処理槽１の処理方式としては特に限定されず、図１に示すような流動性担体３を充填した流動床式の他、固定床式処理槽であってもよく、また、槽内に高密度で沈降性の大きいグラニュール汚泥のスラッジブランケットを形成し、原水を上向流通液して高負荷高速処理を行うＵＡＳＢ（Upflow  Anaerobic  Sludge  Blanket：上向流嫌気性スラッジブランケット）法や、このＵＡＳＢ法よりもさらに高さの高い反応槽を用いて高流速で原水を通液し、スラッジブランケットを高展開率で展開させてさらなる高負荷で嫌気性処理を行うＥＧＳＢ（Expanded  Granule  Sludge  Blanket）法であってもよい。
また、酸生成反応とメタン生成反応を同一の処理槽内で行う１相式であってもよく、各反応を別の処理槽で行う２相式であってもよい。
【００２０】
担体を用いた流動床式処理槽、固定床式処理槽や、ＵＡＳＢ、ＥＧＳＢのようなグラニュールを用いた処理槽は、ＣＯＤＣｒ負荷５ｋｇ／ｍ３・ｄ以上の高負荷処理ができるため好ましい。
【００２１】
図１に示す好気性生物処理槽２は、槽内に膜モジュール４を浸漬配置した浸漬型膜分離活性汚泥処理槽であるが、膜モジュールはこのように好気性生物処理槽２内に設けるものに限らず、好気性生物処理槽２外に膜モジュールを設ける槽外型膜分離活性汚泥法を採用するものであってもよい。槽外型膜分離活性汚泥法の場合、処理槽２とは別に設けた曝気槽内に膜モジュールを浸漬して膜透過水を得、膜濃縮水を好気性生物処理槽２に循環してもよい。
【００２２】
浸漬型膜モジュールではなく、通常の膜モジュールを用いることも可能であるが、動力が比較的小さくて済むこと、及びせん断力が比較的かからないため汚泥の大きさが小さくならず、膜の目詰まりが生じにくいことから、浸漬型膜モジュールを採用することが好ましい。
【００２３】
膜の種類としては、ＳＳの固液分離性に優れたＭＦ（精密濾過）膜やＵＦ（限外濾過）膜を用いることができ、その型式としては特に制限はなく、平膜、チューブラ膜、中空糸膜のいずれも採用することができる。
【００２４】
図１の好気性生物処理槽２では、膜モジュール４の下方に散気管５が設けられているが、このように膜モジュール４の下方に散気管５を設けることにより、膜モジュール４の膜面付着物が散気による曝気流の洗浄作用で一部剥離除去され、膜透過性が高められる。
【００２５】
なお、好気性生物処理槽２は多段に設け、例えば、前段を脱窒槽とし、後段を硝化槽として、硝化槽から脱窒槽に汚泥を循環させるようにしてもよい。この場合、膜モジュールは硝化槽又は硝化槽の汚泥を循環させる別の曝気槽（膜浸漬槽）に設けることが好ましい。
【００２６】
本発明において、このような有機物含有排水の処理において、好気性生物処理槽２の汚泥滞留時間（ＳＲＴ）を１５日以上、好ましくは２０〜５０日に制御する。具体的には、好気性生物処理槽２の汚泥滞留時間が１５日以上、好ましくは２０〜５０日となるように、配管１４からの余剰汚泥の引き抜き量を制御する。好気性生物処理槽２における汚泥滞留時間を１５日以上、好ましくは２０日以上とすることにより、嫌気性生物処理槽１で生成し、好気性生物処理槽２に流入した微細なＳＳ成分の分解を促進し、好気性生物処理汚泥の膜濾過性を改善し、膜フラックスの低下を防止することができる。ただし、好気性生物処理槽２の汚泥滞留時間を過度に長くしても、それに見合う効果は得られず、汚泥滞留時間を長くするための好気性生物処理槽容量が過大になり、また、汚泥の自己消化産物が増加し、膜を汚染しやすくなることから、好気性生物処理槽２の汚泥滞留時間は５０日以下、特に３０日以下とすることが好ましい。
【００２７】
好気性生物処理槽２のその他の処理条件としては、ＣＯＤＣｒ負荷０．７〜５ｋｇ／ｍ３・日、特に１〜２．５ｋｇ／ｍ３／日、ＢＯＤ負荷０．３〜３ｋｇ／ｍ３・日、特に０．５〜２ｋｇ／ｍ３・日で、ＭＬＳＳ濃度２，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌ、特に４，０００〜１２，０００ｍｇ／Ｌであることが膜濾過性、処理効率の点から好ましい。
【００２８】
このような本発明の有機物含有排水の処理装置で処理する有機物含有排水としては、通常生物処理される有機物含有排水であれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、電子産業排水、化学工場排水、食品工場排水などが挙げられる。例えば、電子部品製造プロセスでは、現像工程、剥離工程、エッチング工程、洗浄工程などから各種の有機性排水が多量に発生し、しかも排水を回収して純水レベルに浄化して再使用することが望まれているので、これらの排水は本発明の処理対象排水として適しており、本発明の有機物含有排水の処理装置の処理水を必要に応じて更に高度処理することにより高純度水を得ることができる。
【００２９】
このような有機性排水としては例えば、イソプロピルアルコール、エチルアルコールなどを含有する有機性排水、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）などの有機態窒素、アンモニア態窒素を含有する有機性排水、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの有機硫黄化合物を含有する有機性排水が挙げられる。
【実施例】
【００３０】
以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３１】
［比較例１、実施例１，２］
下記水質の電子部品製造工場の排水を原水として、図１に示す有機物含有排水の処理装置で処理を行った。
【００３２】
＜原水水質＞
ＣＯＤＣｒ：１,５００〜３，０００ｍｇ／Ｌ（平均２，０００ｍｇ／Ｌ）
Ｔ−Ｎ：３０〜７０ｍｇ／Ｌ（平均５０ｍｇ／Ｌ）
Ｔ−Ｐ：３．０ｍｇ／Ｌ（Ｃａ，Ｍｇ，Ｋ，その他の微量金属とともに栄養剤として添加）
【００３３】
嫌気性生物処理槽１としては、槽容量１０Ｌ（φ１６ｃｍ×Ｈ６０ｃｍの円筒状）のものを用い、水理学的滞留時間：４．８時間、温度：３５℃に加温して処理を行った。
嫌気性生物処理槽１には、ポリプロピレン製円筒状担体（φ３ｍｍ×５ｍｍ）を４Ｌ充填し、ビール工場の排水処理施設のグラニュールを種汚泥として５００ｍＬ投入して２ヶ月馴養の後、処理水を好気性生物処理槽２に導入した。
【００３４】
好気性生物処理槽２としては、槽容量１．５Ｌのものを用い、膜モジュール４としては、中空糸型式のＭＦ膜（旭化成ケミカルズ（株）製「マイクローザＭＦラボモジュール」、ポリフッ化ビニリデン製、孔径０．１０μｍ）を用い、好気性生物処理槽２内の散気管５の上方に浸漬配置した。
【００３５】
好気性生物処理槽２は、電子部品製造工場排水処理設備の活性汚泥を種汚泥として立ち上げ、膜モジュール４では、６分吸引濾過／２分停止のサイクル、濾過時のフラックス０．４ｍ／日で吸引することにより膜分離処理した。
また、膜間差圧が３０ｋＰａまで上昇したところで、膜モジュール４を引き上げ、薬品洗浄（有効塩素０．３％ＮａＣｌＯ＋ＮａＯＨ（ｐＨ１２に調整）溶液に６時間浸漬）を実施した。
【００３６】
＜比較例１＞
上記条件で処理するに当たり、好気性生物処理槽２から１５０ｍＬ／日で余剰汚泥を引き抜き（汚泥滞留時間＝１０日）、１ヶ月運転した。
【００３７】
＜実施例１＞
上記比較例１の運転後、好気性生物処理槽２から７５ｍＬ／日で余剰汚泥を引き抜いたこと（汚泥滞留時間＝２０日）以外は上記比較例１と同様にして、２ヶ月運転した。
【００３８】
＜実施例２＞
上記実施例１の運転後、好気性生物処理槽２から３０ｍＬ／日で余剰汚泥を引き抜いたこと（汚泥滞留時間＝５０日）以外は上記比較例１と同様にして、３ヶ月運転した。
【００３９】
比較例１及び実施例１，２における膜間差間の経時変化を図２に示す。
【００４０】
比較例１及び実施例１，２共に、嫌気性生物処理槽１では、１０ｋｇ／ｍ３・日のＣＯＤＣｒ負荷に対して、試験期間を通じて９０％前後の除去率が安定して得られ、好気性生物処理槽２の処理水ＣＯＤＣｒは１０ｍｇ／Ｌ以下（平均５．４ｍｇ／Ｌ）で安定して推移した。
比較例１及び実施例１，２において、余剰汚泥引き抜き量の変更後、運転が安定していたと見られる期間の膜間差圧の上昇速度は、比較例１：１．６ｋＰａ／日、実施例１：０．３ｋＰａ／日、実施例２：０．６ｋＰａ／日であり、比較例１ではおよそ１５〜２０日に１回の頻度で薬品洗浄が必要であったのに対し、実施例１，２では薬品洗浄頻度を２ヶ月に１回程度に低減できた。
【００４１】
また、嫌気生物処理水のＳＳを分析したところ、嫌気生物処理水には６０〜１００ｍｇ／ＬのＳＳが含まれており、好気性生物処理槽２に常時流入していた。嫌気性物処理水及び好気性生物処理槽汚泥のＳＳ成分の粒径分布を測定したところ、嫌気生物処理水では粒径１０μｍ未満の微細なＳＳ成分が４０％を占めており、比較例１の好気性生物処理槽汚泥でも粒径１０μｍ未満の微細なＳＳ成分が約１０％を占めていた。これに対し、実施例１，２における好気性生物処理槽汚泥では、粒径１０μｍ未満の微細なＳＳ成分がそれぞれ約０．３％、１．２％と著しく少なくなっており、好気性生物処理槽内で微細ＳＳ成分が分解され、膜濾過性の向上につながっていると考えられた。
【００４２】
このように、本発明によれば、嫌気性生物処理と膜分離活性汚泥処理を組み合わせた処理において、嫌気性生物処理で生成する微細なＳＳ成分による膜汚染を低減し、膜の洗浄頻度を少なくすると共に膜フラックスを高くして運転することができることが分かる。
【符号の説明】
【００４３】
１  嫌気性生物処理槽
２  好気性生物処理槽
３  担体
４  膜モジュール
５  散気管
【図１】
2012206040.tif 000003
【図２】
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