(57)【要約】【解決手段】  本発明は曝気制御により反応容器における溶存酸素の濃度が0〜1.5mg/Lにあり、反応容器の全体が通性嫌気的環境にあるようにするプロセスを含むことを特徴とする膜生物下水処理の手段及び反応容器、膜分離システム、水製造装置及び曝気システムを含み、前記膜分離システムが前記反応容器に内蔵し、前記水製造装置が前記膜分離システムと通じていて膜分離システムにある濾液を吸い出すためのものであり、前記曝気システムが前記反応容器及び前記膜分離システムに対する曝気のためのものであることを特徴とする膜生物下水処理システムを開示した。本発明による膜生物下水処理方法及びシステムは通性嫌気性領域にしか存在しなく、制御しやすく、溶存酸素の消耗量が少ない。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応容器及び曝気システムを含み、曝気システムの曝気割合の制御により、反応容器における溶存酸素の濃度が0〜1.5mg/Lになり、反応容器が通性生物適応環境にあるようにすることを特徴とする、膜生物反応器を利用する下水処理方法。
【請求項２】
膜生物反応器が膜分離システムを含み、膜分離システムの領域における溶存酸素の濃度が0〜1.5mg/L、膜分離システムを除く領域における溶存酸素の濃度が0〜0.5mg/Lであり、前記膜分離システムの領域における溶存酸素の濃度が、膜分離システムを除く領域における溶存酸素の濃度より高いことを特徴とする請求項1に記載の膜生物下水処理方法。
【請求項３】
ａ）  反応容器、
ｂ）  膜分離システム、
ｃ）  水製造装置、
及び、
ｄ）  曝気システムを含み、
前記膜分離システムが前記反応容器に内蔵され、
前記水製造装置が前記膜分離システムと通じていて、膜分離システムにある濾液を吸い出すためのものであり、
前記曝気システムが前記反応容器及び前記膜分離システムに対する曝気のためのものであり、
前記曝気システムが、前記反応容器における溶存酸素の濃度を0〜1.5mg/Lとし、反応容器の全体が通性生物適応環境にあるように、適合されることを特徴とする膜生物反応器を利用する下水処理システム。
【請求項４】
膜分離システムの領域における溶存酸素の濃度が0〜1.5mg/L、膜分離システムを除く領域における溶存酸素の濃度が0〜0.5mg/L、前記膜分離システムの領域における溶存酸素の濃度が、膜分離システムを除く領域における溶存酸素の濃度より高いことを特徴とする請求項3に記載に膜生物反応器を利用する下水処理システム。
【請求項５】
前記膜分離システムがマイクロ濾過膜またはウルトラ濾過膜であり、前記曝気システムで微細孔曝気または穿孔曝気または二者の組合せを利用することを特徴とする請求項3に記載の膜生物反応器を利用する下水処理システム。
【請求項６】
前記曝気システムにより、膜分離システムの領域に曝気割合を集中して、前記膜分離システムに対するフラッシュを達成することを特徴とする請求項5に記載の膜生物反応器を利用する下水処理システム。
【請求項７】
膜分離システムに対応する曝気穿孔管の穴の数量または穴径の増加により、曝気割合を膜分離システムの領域に集中することを特徴とする請求項6に記載の膜生物反応器を利用する下水処理システム。
【請求項８】
膜分離システムに対応する微細孔曝気盤の数量の増加により曝気割合を膜分離システムの領域に集中することを特徴とする請求項6に記載の膜生物反応器を利用する下水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理の分野、特に、膜生物反応器を用いる下水処理方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
図1の通りに、従来の生化下水処理方法の場合、嫌気的環境、好気的環境、及び通性嫌気性/酸欠の環境のような溶存酸素環境の複数の分布が必要である。従来の生化下水処理方法の場合、汚染物は分解過程が下記の通りである。
C10H19O3N + CO2+SO4→R-COOH +CH4+NH3+H2S+ H2O（嫌気性段階に異臭が生じる）
C10H19O3N + NO3-→ CO2+N2 +H2O（酸欠段階）
C10H19O3N + O2 →CO2+NO3- +H2O（好気的段階）
NH3 + O2 →NO3- +H2O（好気的段階）
【０００３】
前記C10H19O3N反応式は有機化合物を示す。有機化合物は他の分子構成であってもよいことは理解できる。
【０００４】
図2及び4の通り、膜生物反応器（MBR）を用いた又は用いない従来の下水処理方法において、異なる溶存酸素環境の領域が１つの反応システムに配置されている。すなわち、汚物を分解するための異なる溶存酸素環境を提供するための固体構造が構築されなければならない。この結果、下水処理システムが複雑な構造となり、制御点が多くなり、エネルギー消費量が高く、保守しがたく、運行が安定ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる問題に鑑み、本発明は、膜生物反応器を用いて、下水処理方法及びシステムを提供することを目的にする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に従って、膜生物反応器を用いた下水処理方法を提供する。本方法の膜生物反応器は、反応容器、曝気システムを含み、該方法は、曝気システムの曝気割合を制御することにより、反応容器における溶存酸素の濃度が0〜1.5mg/Lにあり、反応容器が通性生物適合的環境にあるようにするプロセスを含むことを特徴とする。膜生物反応器が膜分離システムを含み、膜分離システムの領域における溶存酸素の濃度が0〜1.5mg/L、膜分離システムを除く領域における溶存酸素の濃度が0〜0.5mg/Lであり、膜分離システムの領域における溶存酸素の濃度が膜分離システムを除く領域における溶存酸素の濃度より高く設定されることにある。
【０００７】
汚染物中のリンは分解過程が下記の通りである。
【０００８】
有機物+リン酸塩+通性微生物→微生物細胞（有機リン）
【０００９】
微生物細胞（有機リン）+通性微生物→P2H4/PH3
【００１０】
汚染物中の窒素の主な分解過程は下記の通りである。
【００１１】
1/2NH4+(アンモニア・窒素)+1/2H2O+1/4O2+通性微生物→1/2NO2-+2e+3H+
【００１２】
1/2NH4+(アンモニア・窒素)+1/2NO2-+通性微生物→1/2N2+H2O
【００１３】
入水における窒素濃度の変化につれて、反応システムにおける窒素の分解過程では、ショートカットの硝化及び脱硝、その他の類似に反応が伴われる。
【００１４】
本発明の他の発明によれば、膜生物反応器を用いた下水処理システムが提供される。このシステムは、反応容器、膜分離システム、水製造装置及び曝気システムを含みむ。前記膜分離システムが前記反応容器に内蔵される。前記水製造装置が前記膜分離システムと通じていて、膜分離システムにある濾液を吸い出すためのものである。前記曝気システムが前記反応容器及び前記膜分離システムに対する曝気のためのものである。前記曝気システムが反応容器における溶存酸素の濃度が0〜1.5mg/Lであるように適応されて、反応容器が通性嫌気的環境にあるように維持される。膜分離システムの領域における溶存酸素の濃度が0〜1.5 mg/L、膜分離システムを除く領域における溶存酸素の濃度が0〜0.5mg/L、前記膜分離システムの領域における溶存酸素の濃度が、膜分離システムを除く領域における溶存酸素の濃度より高く設定される。
【００１５】
1つの実施形態において、前記膜分離システムはマイクロ濾過膜またはウルトラ濾過膜である。
【００１６】
１つの実施形態において、前記曝気システムで微細孔曝気または穿孔曝気または二者の組合せを利用する。
【００１７】
１つの実施形態において、膜分離システムの領域における前記曝気システムの曝気割合を集中して、前記膜分離システムに対するフラッシュを達成する。
【００１８】
１つの実施形態において、膜分離システムに対応する曝気穿孔管の穴の数量または穴径の増加により、膜分離システムにおいて、曝気割合を集中してもよい。
【００１９】
１つの実施形態において、膜分離システムに対応する微細孔曝気盤の数量の増加により、膜分離システムにおいて、曝気割合を集中してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明による膜生物反応器を用いた下水処理方法及びシステムの利点は、従来の技術と比較すると、物理的な領域部なしの膜生物反応器を用いて、反応容器が通性生物に適合した環境を維持し、これにより、溶存酸素を制御しやすくまた、溶存酸素の消費量を低減しやすくなる。膜分離システムにおける溶存酸素の濃度を、洗浄の便利のために、より高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来の生化下水処理方法のフローチャートである。
【図２】従来の膜生物反応器を用いた下水処理方法のフローチャートである。
【図３】本発明による膜生物下水処理方法のフローチャートである。
【図４】従来の生化下水処理方法の溶存酸素濃度に関するグラフである。
【図５】本発明による膜生物下水処理方法の溶存酸素濃度に関するグラフである。
【図６】本発明の一実施形態による膜生物反応器を含む下水処理システムの穿孔曝気配管の構成図である。
【図７】本発明の一実施形態による膜生物反応器を含む下水処理システムの微細孔曝気構造の構成図である。
【図８】本発明の実施例１による膜生物反応器を備えた下水処理システムの構成図である。
【図９】本発明の実施例２による膜生物反応器を備えた下水処理システムの構成図である。
【図１０】本発明の実施例３による膜生物反応器を備えた下水処理システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に本発明の膜生物反応器を用いた下水処理方法及びシステムについて実施形態を挙げて更に説明する。以下の実施形態は一例を挙げての説明であり、本発明を限定するものではない。
【００２３】
本発明実施形態による膜生物反応器を用いる下水処理方法は、反応容器と曝気システムを含むものである。本方法は、曝気システムの曝気割合を制御することにより、反応容器における溶存酸素の濃度が0〜1.5mg/Lにあり、これにより、反応容器が通性生物的環境にあるように維持する。好ましくは、膜分離システムの領域における溶存酸素の濃度が1.5mg/L以下であり、他の領域における溶存酸素の濃度が0.5mg/L以下である。膜分離システムの領域における溶存酸素の濃度が、フラッシュの強さを保証するために、他の領域における溶存酸素の濃度より高いことである。この濃度差は、反応容器の通性環境には影響を与えない。領域分割をすることがない、膜反応器による下水処理システムは、通性膜反応器（ＦＭＢＲ）を採用する。図3に、物理的な領域分割をしない、膜反応器による膜生物下水処理システムが示されている。
【００２４】
図5の通り、物理的領域分割をしない、本発明による膜生物反応器による下水処理方法の溶存酸素が示されている。通性環境において、特徴的な生物は、好気的微生物、嫌気性微生物、及び、ほとんどが通性微生物で構成され、これら微生物が１つの反応領域に共存する。これらの微生物の働きにより、大きな分子の汚染物が微細な分子に分解され、更に、ガス化される。汚染物中のリンが汚泥中に排出されず、ガス化されるか、或いは、フォスフィン又はビフォスフィンの形で排出される。汚染物にある窒素が硝化及び脱硝、又は、ショートカット硝化及び脱硝により分解されるだけでなく、嫌気性のアンモニウム酸化バクテリアによりガス化されて分解される。死亡した微生物（即ち有機残留汚泥）が生きている微生物の栄養源として役に立ち、また、反応容器から排出されないので、反応の全過程の間、有機残留汚泥がゼロ排出となる。
【００２５】
本発明による、物理的な領域分割を行わない、膜生物反応器を用いた下水処理方法による汚染物の主な分解過程は次の通りである。
【００２６】
有機物+リン酸塩+通性微生物→微生物細胞（有機リン）
【００２７】
微生物細胞（有機リン）+通性微生物→ P2H4/PH3
【００２８】
1/2NH4+(アンモニア窒素)+1/2H2O+1/4O2 +通性微生物→ 1/2NO2-+2e+3H+
【００２９】
1/2NH4+(アンモニア窒素)+1/2NO2-+通性微生物→1/2N2+H2O
【実施例１】
【００３０】
図8の通り、本実施例の下水処理システムは、膜技術を用いた統合された下水処理プロセッサを採用し、反応容器7、膜分離システム、水製造装置及び曝気システムを含む。反応容器7の領域は、セパレータによって分割されていない。膜分離システムがウルトラ濾過膜アセンブリ8である。水製造装置は水製造ポンプ9を用いて、水をポンプする。曝気システムにおいて、送風機及び曝気管路により曝気を行う。下水が反応容器7に入ると、送風機３又は４で曝気を制御して酸素を供給する。図6に示す通り、穿孔曝気管2がウルトラ濾過膜アセンブリ１の下で、曝気を行うように採用される。図7に示す通り、微細孔曝気盤5及び穿孔曝気管6により他の領域で曝気を行うように採用される。これにより、プロセッサ内で通性の反応領域が形成されている。膜における溶存酸素の濃度は、0.8〜1.2mg/L、他の領域における溶存酸素の濃度が0.5〜1mg/Lに制御される。汚染物は、高濃度特性微生物の高効率の分解を経て、分解され除去され、最後に、反応領域に置かれたウルトラ濾過膜アセンブリにより濾過されて、すべての反応プロセスの間、有機残留汚泥がゼロ排出となる。
【実施例２】
【００３１】
図9の通りに、本実施例において、下水処理システムは、膜技術を用いた一体化の下水プロセッサを採用した膜生物反応器を採用し、該システムが、反応容器10、膜分離システム、水製造装置及び曝気システムを含む。反応容器10の領域は、セパレータ11により、２つ、３つ、または、より多くの領域に分割されている。膜分離システムはウルトラ濾過膜モジュール12を採用する。水製造装置に水製造ポンプ13を搭載し、水を汲み出している。曝気システムにおいて送風機及び曝気管で曝気を行う。下水はプロセッサを通過し、１つの統合された領域又は各反応領域において、類似の曝気割合の複数の送風機により、下水が曝気される。図6に示された穿孔曝気システムが曝気のために採用され、膜アセンブリの下の単位面積当たりの穿孔管の孔は、他の領域の数より多く設定されている。これにより、プロセッサ中で通性反応領域が形成される。膜における溶存酸素の濃度が0.9〜1.4mg/L、他の領域における溶存酸素の濃度が0.2〜0.5mg/Lとなる。高濃度特性生物の高効率の分解を用いて、汚染物は分解され、除去される。最後に反応領域に配置されたウルトラ濾過膜アセンブリにより濾過される。これにより、全反応プロセスの間、有機残留汚泥がゼロ排出となる。
【実施例３】
【００３２】
図10の通りに、本実施例の下水処理システムは、膜技術を用いて一体化された下水処理プロセッサを採用した膜生物反応器を備え、該システムが、反応容器、膜分離システム、水製造装置及び曝気システムを含む。反応容器は、市民プール構造を採用し、入水入口となる反応プール14と、水出口となる反応プール15と、を備え、２つのプールは管で接続されている。膜分離システムは、ウルトラ濾過膜アセンブリ16を採用し、このウルトラ濾過膜アセンブリ16は、反応プール15のみに配置されている。水製造装置にポンプ17を搭載し、水をポンプする。曝気システムにおいて送風機及び曝気管で曝気を行う。下水はプロセッサを通過し、１つの統合された領域又は各反応領域において、類似の曝気割合の複数の送風機により、曝気される。図７に示された微細孔の穿孔曝気システムが曝気のために採用され、膜アセンブリの下の微細孔盤の数は、他の領域の数より多く設定されている。これにより、プロセッサ中で通性反応領域が形成される。膜における溶存酸素の濃度が0.9〜1.3mg/L、他の領域における溶存酸素の濃度が0.2〜0.5mg/Lとなる。高濃度特性生物の高効率の分解を用いて、汚染物は分解され、除去される。最後に反応領域に配置されたウルトラ濾過膜アセンブリにより濾過される。これにより、全反応プロセスの間、有機残留汚泥がゼロ排出となる。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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