(57)【要約】【課題】分離膜の膜面を十分に洗浄でき、安定した濾過能力を発揮できる嫌気性処理装置及び嫌気性処理方法を提供する。【解決手段】槽１内の下部にグラニュール汚泥Ｇによるグラニュール汚泥床ＧＦを形成し、被処理水を、槽１内の下部から導入して上向流を形成させ、被処理水中の有機成分を、グラニュール汚泥Ｇとの接触により分解させる一方で、槽１内のグラニュール汚泥Ｇを引き出し槽１外に設置した分離膜２に供給し、当該分離膜２でグラニュール汚泥Ｇから処理水を固液分離し、このとき、分離膜２の膜面２ａに対して、粒状のグラニュール汚泥Ｇによる剪断力を作用させて、分離膜２の膜面２ａを十分に洗浄し、この分離膜２を洗浄したグラニュール汚泥Ｇを、有機成分の分解に供すべく槽１内に返送し、このように、分離膜２の膜面２ａに対する十分な洗浄を可能とすることにより、安定した濾過能力を発揮できるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を備え、有機成分を含む被処理水を前記槽内の下部から導入し、当該被処理水を前記グラニュール汚泥に接触させながら流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理装置において、
前記槽内の前記グラニュール汚泥を引き出して槽外に供給するグラニュール汚泥供給手段と、
前記槽外に設置され、前記グラニュール汚泥供給手段により供給された前記グラニュール汚泥から処理水を固液分離する分離膜と、
前記分離膜で分離されたグラニュール汚泥を、前記槽内に返送するグラニュール汚泥返送手段と、を具備した嫌気性処理装置。
【請求項２】
前記分離膜は、内圧式の管状膜であることを特徴とする請求項１記載の嫌気性処理装置。
【請求項３】
前記グラニュール汚泥供給手段は、前記管状膜の内径よりも小さい粒径のグラニュール汚泥を選択的に通過させるスクリーンを備えることを特徴とする請求項２記載の嫌気性処理装置。
【請求項４】
槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を備え、有機成分を含む被処理水を前記槽内の下部から導入し、当該被処理水を前記グラニュール汚泥に接触させながら流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理方法において、
槽外に分離膜を設置し、
前記分離膜に、前記槽内の前記グラニュール汚泥を引き出して供給し、
前記分離膜でグラニュール汚泥から処理水を固液分離し、
前記分離膜で分離したグラニュール汚泥を前記槽内に返送することを特徴とする嫌気性処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嫌気性処理装置及び嫌気性処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機成分を含む被処理水の処理装置として、嫌気性微生物が自己凝集して粒状化したグラニュール状の嫌気性汚泥を有するＵＡＳＢ（Upflow Anaerobic Sludge Blanket：上向流嫌気性汚泥床）処理装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この処理装置は、槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を保持し、被処理水を槽内の下部から導入することで、被処理水をグラニュール汚泥に接触させながら上向きに流動させ、当該被処理水の有機成分をグラニュール汚泥により分解するというものである。
【０００３】
ここで、上記嫌気性処理装置では、グラニュール汚泥床の上方に三相分離部（気固液分離部）を設け、この三相分離部で、グラニュール汚泥による嫌気性処理によって発生したバイオガス、グラニュール汚泥、嫌気性処理された処理水を分離するのが一般的であるが、構造が複雑化し高コスト化するため、以下の特許文献２では、上記三相分離部に代えて分離膜（膜分離装置）を用い、構造を簡易化している。
【０００４】
具体的には、槽内のグラニュール汚泥床の上方に分離膜を設置し、この分離膜で処理水を固液分離し槽外に取り出すようにしている。加えて、膜の目詰まりを抑制すべく、嫌気性処理により発生し上昇するバイオガスにより分離膜の膜面をガス洗浄するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１１７８号公報
【特許文献２】特開２００９−１５４１５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献２に記載の装置では、分離膜の膜面の洗浄が十分ではなく、濾過能力が早期に低下してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、分離膜の膜面を十分に洗浄でき、安定した濾過能力を発揮できる嫌気性処理装置及び嫌気性処理方法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】
【０００８】
本発明による嫌気性処理装置は、槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を備え、有機成分を含む被処理水を槽内の下部から導入し、当該被処理水をグラニュール汚泥に接触させながら流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理装置において、槽内のグラニュール汚泥を引き出して槽外に供給するグラニュール汚泥供給手段と、槽外に設置され、グラニュール汚泥供給手段により供給されたグラニュール汚泥から処理水を固液分離する分離膜と、分離膜で分離されたグラニュール汚泥を、槽内に返送するグラニュール汚泥返送手段と、を具備したことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明による嫌気性処理方法は、槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床を備え、有機成分を含む被処理水を槽内の下部から導入し、当該被処理水をグラニュール汚泥に接触させながら流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理方法において、槽外に分離膜を設置し、分離膜に、槽内のグラニュール汚泥を引き出して供給し、分離膜でグラニュール汚泥から処理水を固液分離し、分離膜で分離したグラニュール汚泥を槽内に返送することを特徴としている。
【００１０】
このような嫌気性処理装置及び嫌気性処理方法によれば、槽内の下部にグラニュール汚泥によるグラニュール汚泥床が形成され、有機成分を含む被処理水は、槽内の下部から導入されて上向流を形成し、被処理水中の有機成分は、グラニュール汚泥との接触により分解される一方で、槽内のグラニュール汚泥は引き出されて槽外に設置された分離膜に供給され、当該分離膜でグラニュール汚泥から処理水が固液分離される。このとき、分離膜の膜面には、粒状のグラニュール汚泥による剪断力が作用し、分離膜の膜面は十分洗浄され、この分離膜を洗浄したグラニュール汚泥は、有機成分の分解に供すべく槽内に返送される。このように、分離膜の膜面に対して十分な洗浄が成される結果、安定した濾過能力を発揮できる。
【００１１】
ここで、分離膜は、内圧式の管状膜であると、管状膜の膜面となる内周面に対して、管内を移動する粒状のグラニュール汚泥による強い剪断力が作用し、膜面が一層十分に洗浄される。
【００１２】
また、グラニュール汚泥供給手段は、管状膜の内径よりも小さい粒径のグラニュール汚泥を選択的に通過させるスクリーンを備えていると、スクリーンを通過した粒状のグラニュール汚泥により、管状膜の膜面となる内周面が効果的に洗浄される。
【発明の効果】
【００１３】
このような本発明によれば、分離膜の膜面を十分に洗浄でき、安定した濾過能力を発揮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る嫌気性処理方法を採用した嫌気性処理装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による嫌気性処理方法を採用した嫌気性処理装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る嫌気性処理方法を採用した嫌気性処理装置を示す概略構成図である。
【００１６】
図１に示すように、嫌気性処理装置１００は、ここでは、前述したＵＡＳＢタイプの嫌気性処理装置であり、嫌気反応槽である槽１を具備している。この槽１は、ここでは、円筒の上下端が閉じられた形状とされている。そして、槽１内の下部には、グラニュール汚泥Ｇが収容されグラニュール汚泥床ＧＦが形成されている。なお、槽１は円筒形状に限定されるものではなく、角筒形状であっても良い。
【００１７】
槽１内に、有機成分を含む被処理水を導入するための導入管７は、被処理水を槽１内に送るためのポンプを槽１外の管路に備えると共に、槽１の下部において当該槽１の外部から槽周壁を挿通して内部に進入するように設けられている。
【００１８】
この導入管７は、槽１内において導入管７内の被処理水を噴出するための出水口７ａを備えている。この出水口７ａは、ノズル状に構成されて被処理水を上方に向かって噴出すべく導入管７に上向きに開口され、導入管７の軸線に沿って複数が設けられている。
【００１９】
また、槽１の上部には、グラニュール汚泥Ｇによる嫌気性処理によって生じたメタンを含むバイオガスを槽１外に取り出すためのガス管１０が、槽上壁を挿通するように設けられている。
【００２０】
また、特に本実施形態にあっては、槽１内のグラニュール汚泥Ｇを槽１外において固液分離するための分離装置５０を備えている。
【００２１】
この分離装置５０は、槽１内のグラニュール汚泥Ｇを引き出し槽１外に供給するためのグラニュール汚泥供給管（グラニュール汚泥供給手段）４と、槽１外に設置され、グラニュール汚泥供給管４により供給されたグラニュール汚泥Ｇから処理水を固液分離するための分離膜２と、この分離膜２で分離されたグラニュール汚泥Ｇを、槽１内に返送するためのグラニュール汚泥返送管（グラニュール汚泥返送手段）５と、を備える。
【００２２】
グラニュール汚泥供給管４は、槽１の下部において当該槽１の内部から槽周壁を挿通して外部に導出すると共に、槽１外の管路に、槽１内のグラニュール汚泥Ｇを引き出し送るためのポンプを備えている。そして、グラニュール汚泥供給管４の下流端は、分離膜２の導入口に接続されている。
【００２３】
分離膜２は、グラニュール汚泥供給管４から供給されたグラニュール汚泥Ｇ、より具体的には、槽１内での嫌気性処理による処理水を含むグラニュール汚泥Ｇを、槽１外で固液分離するための分離膜であり、ここでは、特に好ましいとして、内圧式の管状膜が用いられている。
【００２４】
ここで、本実施形態の管状膜２とは、内径が数ｍｍのストロー状の膜のことであり、通常ＭＢＲ（Membrane Bio Reactor）に使用されるもので良く、塩素化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン系樹脂、ポリ四弗化エチレン樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、セラミック等から形成された多孔質膜等が挙げられる。
【００２５】
そして、管状膜２は、上下方向に延在するように縦置きにされている。なお、図が煩雑になるのを避けるために、図においては管状膜２は１本しか示されていないが、実際には例えば１００本程度の多数の管状膜２が束ねて纏められて管状膜ユニットとされ、各管状膜２の下端の導入口にグラニュール汚泥供給管４の下流端が接続され管内（筒内）にグラニュール汚泥Ｇが導入される。
【００２６】
また、管状膜２の外周側に対しては、当該管状膜２の膜面２ａでグラニュール汚泥Ｇから固液分離された処理水を管状膜２外に取り出すべく、管路にポンプを備えた導出管９が接続される。
【００２７】
そして、本実施形態の内圧式の管状膜２では、グラニュール汚泥供給管４及び導出管９のポンプを駆動することにより、管状膜２の内側にグラニュール汚泥Ｇが流れると共に、管状膜２の内側から外側に向けて処理水が流れ導出管９を通して導出される流れを形成するように、圧力を作用させる方式となっている。
【００２８】
グラニュール汚泥返送管５は、管状膜２からのグラニュール汚泥Ｇを槽１に返送すべく、その上流端が各管状膜２の上端の導出口に接続されると共に、その下流端が、槽１の上部において槽周壁を挿通して内部（水相あるいは気相）に進入するように設けられている。なお、前述したグラニュール汚泥供給管４のポンプは、グラニュール汚泥返送管５に設けられていても良い。
【００２９】
また、導入管７の上流側には、原水である有機性排水が流入する酸生成槽３が接続されている。この酸生成槽３は、後段の槽１での嫌気性処理を安定して行うべく、流入した有機性排水を有機酸化するものである。そして、この酸生成槽３には、槽１内の処理水の一部を返送する返送管８が接続される。
【００３０】
さらに、本実施形態にあっては、分離膜が管状膜２とされているため、グラニュール汚泥供給管４の上流端には、槽１内のグラニュール汚泥Ｇを粒径に応じて選択的に下流側に通過させるスクリーン６が付設されている。このスクリーン６は、管状膜２の内径（ここでは例えば５．２ｍｍ）よりも小さい粒径のグラニュール汚泥Ｇを通過させるようにその開口（通過口）が設定されている。
【００３１】
このような構成を有する嫌気性処理装置１００によれば、有機性排水が酸生成槽３で有機酸化され、この有機酸化された被処理水（酢酸）が、導入管７を通して槽１内に導入され、出水口７ａから噴出される。この被処理水の上方への噴出に従い、被処理水の上向流が形成され、上向きに流動する。この流動に従い、被処理水中の有機成分は、グラニュール汚泥床ＧＦを形成するグラニュール汚泥Ｇと接触して分解され（嫌気性処理され）、メタンを含むバイオガスが発生する。このバイオガスは上昇し、ガス管１０を通して外部に取り出される。
【００３２】
一方、槽１内の嫌気性処理による処理水を含むグラニュール汚泥Ｇは、グラニュール汚泥供給管４を通して槽１外に引き出される。この際、スクリーン６により、管状膜２の内径よりも小さい粒径のグラニュール汚泥Ｇのみが後段に供される。
【００３３】
そして、スクリーン６を通過したグラニュール汚泥Ｇは、管状膜ユニットを構成する多数の管状膜２の管内に供給され、管内を移動する（上昇する）際に当該管状膜２によりグラニュール汚泥Ｇと処理水とが固液分離される。
【００３４】
このとき、すなわち、管状膜２の管内をグラニュール汚泥Ｇが移動し固液分離されるのと同時に、管状膜２の膜面２ａには、粒状のグラニュール汚泥Ｇによる剪断力が作用し、当該膜面２ａが十分洗浄される。
【００３５】
そして、管状膜２で分離された処理水は、導出管９を通して外部に取り出され、管状膜２で分離され管内を移動するグラニュール汚泥Ｇは、有機成分の分解に供すべく、グラニュール汚泥返送管５を通して槽１内に返送される。また、槽１内の処理水の一部は、返送管８を通して酸生成槽３に返送される。
【００３６】
このように、本実施形態の嫌気性処理装置１００にあっては、被処理水中の有機成分を、グラニュール汚泥Ｇとの接触により分解する一方で、槽１内のグラニュール汚泥Ｇを引き出し槽１外に設置した管状膜２に供給し、当該管状膜２でグラニュール汚泥Ｇから処理水を固液分離し、このとき、管状膜２の膜面２ａに対して、粒状のグラニュール汚泥Ｇによる剪断力を作用させているため、管状膜２の膜面２ａを十分に洗浄でき、安定した濾過能力を発揮できる。
【００３７】
特に本実施形態では、分離膜を管状膜２としているため、管状膜２の膜面２ａとなる内周面に対して、管内を移動する粒状のグラニュール汚泥Ｇによる強い剪断力を作用させることができ、膜面２ａを一層十分に洗浄できる。
【００３８】
また、本実施形態では、管状膜２の内径よりも小さい粒径のグラニュール汚泥Ｇを選択的に通過させるスクリーン６を備えているため、スクリーン６を通過した粒状のグラニュール汚泥Ｇにより、管状膜２の膜面２ａとなる内周面を効果的に洗浄できる。ここで、グラニュール汚泥Ｇの粒径は、管状膜２の内径に近ければ近いほど、その洗浄効果を高めることができるため、これを考慮してスクリーン６の開口を設定するのが好ましい。
【００３９】
なお、図では、粒状のグラニュール汚泥Ｇが管状膜２を洗浄する様子を示すべく、槽１に対して管状膜２を誇張して描くと共に管状膜２の管内のグラニュール汚泥Ｇを誇張して描いているが、実際には、図示より小さく密集する多数の粒状のグラニュール汚泥Ｇが、槽１内にグラニュール汚泥床ＧＦを形成していると共に管状膜２を洗浄することになる。
【００４０】
因みに、従来技術で説明した特開２００９−１５４１５６号公報に記載の装置では、流動する粒状のグラニュール汚泥Ｇの剪断力による洗浄力に比べて弱いバイオガス（気泡）による洗浄力のみが作用し、しかも、粒状のグラニュール汚泥Ｇに比べて、その数（気泡の数）が圧倒的に少なく、且つ、安定して得られないため、管状膜（分離膜）２の膜面２ａを十分に洗浄することはできない。
【００４１】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好ましいとして、内圧式の管状膜２を槽外型の分離膜として用いているが、これに代えて、外圧式（膜の外側から内側に向けて処理水が流れるように圧力を作用させるタイプ）の平膜や外圧式の中空糸膜を槽１外に設け、このような分離膜に対して槽１内のグラニュール汚泥を引き出して供給し固液分離する槽別置型のタイプに対しても適用できる。
【００４２】
また、上記実施形態においては、嫌気性処理を安定して行うべく、前段の酸生成槽３において有機性排水を有機酸化した被処理水を槽１内に導入するようにしているが、有機性排水等の有機成分を含む被処理水であれば良い。
【００４３】
また、上記実施形態においては、嫌気性処理装置１００を、ＵＡＳＢタイプの嫌気性処理装置としているが、グラニュール汚泥床ＧＦの粒状化をさらに促進させて膨張させることにより被処理水との接触効率を向上するようにしたＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed：膨張粒状汚泥床）処理装置に対しても勿論適用可能であり、要は、槽１内の下部にグラニュール汚泥床ＧＦを備え、有機成分を含む被処理水を槽１内の下部から導入し、当該被処理水をグラニュール汚泥Ｇに接触させながら流動させることで嫌気性処理する嫌気性処理装置に対して適用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１…槽、２…管状膜（分離膜）、２ａ…膜面、４…グラニュール汚泥供給管（グラニュール汚泥供給手段）、５…グラニュール汚泥返送管（グラニュール汚泥返送手段）、６…スクリーン、５０…分離装置、１００…嫌気性処理装置、Ｇ…グラニュール汚泥、ＧＦ…グラニュール汚泥床。
【図１】
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