(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理槽と、
該生物処理槽とは別体であり、該生物処理槽から生物処理液を受け入れると共に、この生物処理液を固液分離処理する第１の浸漬型膜分離手段を備えた固液分離槽と、
該固液分離槽とは別体であり、該浸漬型膜分離手段からの透過水を受け入れると共に、該透過水に凝集剤を添加する凝集槽と、
該凝集槽とは別体であり、該凝集槽からの凝集剤が添加された液を受け入れると共に、この液を固液分離処理する第２の浸漬型膜分離手段を備えた凝集分離槽と、
該生物処理槽又は該固液分離槽から余剰汚泥が導入され、この余剰汚泥を脱水し、脱水濾液を前記生物処理槽へ送る汚泥脱水機と、からなり、
該第２の浸漬型膜分離手段の透過水を処理水として取り出し、濃縮液は該凝集分離槽から前記生物処理槽へ返送するようにしたことを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水を生物処理する生物処理手段と、この生物処理液を膜分離する膜分離手段とを有した排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窒素及びリンを含む有機性排水の処理装置として、生物処理手段と膜分離手段とを備えたものがある。
【０００３】
図２はこの排水処理装置の従来例を示す系統図である。この排水処理装置の生物処理槽においては、硝化処理水循環管２４によって硝化処理水を循環返送し、凝集処理液返送管２５によって凝集処理液を返送する。原水供給管２２より窒素やリンを含む原水を嫌気槽１７に供給すると、原水は槽内において、脱窒菌を主とする微生物からなる活性汚泥、硝化処理水、および凝集処理液と、撹拌装置２３により撹拌混合される。この混合液中に含まれる硝酸性窒素や亜硝酸性窒素が嫌気条件下に脱窒菌の硝酸呼吸によって窒素ガスまで還元されるとともに生物分解性有機物が分解され、槽内で脱窒された脱窒処理水が好気槽１８に流出する。
【０００４】
好気槽１８に流入した脱窒処理水は、ブロワー３１より散気装置３２を通じて空気が供給される好気的条件下で、槽内の硝化菌を主体とする微生物からなる活性汚泥と混合され、この混合液中に含まれる有機性窒素やアンモニア性窒素は硝化菌の酸化作用によって亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に硝化される。槽内で硝化された硝化処理水は、循環ポンプ２６により硝化処理水返送管２４を通って嫌気槽１７へ返送され、再び脱窒作用を受ける。好気槽１８内に滞留してくる余剰汚泥は汚泥引抜管２７によって引き抜く。
【０００５】
吸引ポンプ２９により膜透過水取出管３０を通じて浸漬型膜分離装置２８に吸引負圧を作用させると、槽内の硝化処理水は膜分離装置２８により固液分離されて、窒素分は除去されているがリンをリン酸イオンの形態で含む膜透過水が膜透過水取出管３０へと取り出される。膜透過水取出管３０へ取り出された膜透過水は、ＲＯ（逆浸透）膜保護用のカートリッジフィルター３３を通って、打込ポンプ３４によってＲＯ膜濾過装置１９に圧送される。ＲＯ膜を透過した脱塩水が脱塩水取出管３５によって取り出される。一方、リン酸イオンやその他のイオン類並びに有機物を含む濃縮液が濃縮液返送管３６によって凝集混和槽２０へ送られる。そして、槽２０内で凝集剤供給管３７より供給される硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第２鉄、ポリ硫酸第２鉄などの凝集剤と混和され、濃縮液中のリン酸イオンやその他のイオン類や有機物が凝集される。この凝集物を含む凝集処理液は沈降槽２１へ送られ、リンや有機物を含む沈降凝集物が凝集物引抜管３８によって適宜引き抜かれるとともに、上澄液は凝集処理液返送管２５によって嫌気槽１７へ返送される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
生物処理手段と膜分離手段とを組み合わせた上記図２の排水処理装置においては、次の▲１▼、▲２▼のような短所があった。
▲１▼  生物処理槽内に浸漬型分離膜を設置する場合、膜面の汚れを防止することと、動力（吸引ポンプ消費電力）の低減を図ることが重要である。そして、これらのためには、浸漬型分離膜の透過水量を少なくすることが必要となる。
ところが、上記図２の排水処理装置においては、ＲＯ膜濾過装置１９の濃縮水に凝集剤を添加した後、固液分離（沈降分離）し、この固液分離により得られた水（上澄水）をすべて生物処理装置１７、１８へ戻すようにしているところから嫌気槽１７への返送水量が多くなり、浸漬型膜分離装置２８の透過水量（フラックス）を著しく多くしなければならない。この結果、浸漬型膜分離装置２８の透過膜の膜面に汚れ（ゲル層）が堆積し易いと共に、ポンプ２９の消費動力も大きい。
▲２▼  ＲＯ膜濾過装置１９は目詰りし易く、安定運転が難しい。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決し、浸漬型膜分離手段の膜面の汚れ（ゲル層生成）が少なく、ポンプ動力コストが低く、安定運転が可能な排水処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の排水処理装置は、生物処理槽と、該生物処理槽とは別体であり、該生物処理槽から生物処理液を受け入れると共に、この生物処理液を固液分離処理する第１の浸漬型膜分離手段を備えた固液分離槽と、該固液分離槽とは別体であり、該浸漬型膜分離手段からの透過水を受け入れると共に、該透過水に凝集剤を添加する凝集槽と、該凝集槽とは別体であり、該凝集槽からの凝集剤が添加された液を受け入れると共に、この液を固液分離処理する第２の浸漬型膜分離手段を備えた凝集分離槽と、該生物処理槽又は該固液分離槽から余剰汚泥が導入され、この余剰汚泥を脱水し、脱水濾液を前記生物処理槽へ送る汚泥脱水機と、からなり、該第２の浸漬型膜分離手段の透過水を処理水として取り出し、濃縮液は該凝集分離槽から前記生物処理槽へ返送するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
かかる排水処理装置においては、生物処理槽で処理された生物処理液が固液分離槽に導入され、第１の浸漬型膜分離手段で膜分離される。
【００１０】
この透過液に凝集槽で凝集剤が添加され、次いで凝集分離槽にて第２の浸漬型膜分離手段で膜分離処理される。この透過水が処理水として取り出される。凝集汚泥を含む液は、この第２の浸漬型膜分離手段を有した凝集分離槽から生物処理槽へ返送される。第２の浸漬型膜分離手段においては凝集剤が添加された液を膜分離するため、透過水量を多くすることができ、該凝集分離槽から生物処理手段へ返送される返送液量を著しく少なくすることができる。この結果、固液分離槽内に設けられた第１の浸漬型膜分離手段の透過水量を少なく押えることができ、その膜面への汚れの堆積を減少できると共に、ポンプ動力も少なくて済む。
【００１１】
なお、第２の浸漬型膜分離手段は、ＲＯ膜濾過装置に比べ目詰りしにくく、運転が安定している。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は実施の形態に係る排水処理装置の系統図である。
【００１３】
原水配管１から導入された有機性排水は、生物処理槽２においてブロワー３からの空気が散気管２ａによって吹き込まれることにより好気的に生物処理され、固液分離槽４に移送される。生物処理水は、この槽４内において、第１の浸漬型膜分離手段としての分離膜５により固液分離される。該分離膜５によって濃縮された液は、返送管１４によって返送汚泥として生物処理槽２へ返送される。
【００１４】
分離膜５の透過水は吸引ポンプ６を経て凝集槽８内に導入され、撹拌機８ａで撹拌されつつ凝集剤及び必要ならばさらに中和剤が添加手段７により添加される。これによりリンや高分子有機物などが不溶化される。この薬剤が添加された液は、凝集分離槽９に導入され、第２の浸漬型膜分離手段としての分離膜１０により固液分離され、透過水は処理水として吸引ポンプ１１を経て取り出される。凝集分離槽９で濃縮された液は、配管１５により凝集汚泥として生物処理槽２へ返送される。生物処理槽２で生成した余剰汚泥は、生物処理槽２から配管１２により、又は固液分離槽４から配管１３により適宜引抜かれ、脱水機１６により脱水処理される。脱水ケーキは系外へ排出され、脱水濾液は配管１６ａによって生物処理槽２へ送られる。
【００１５】
なお、固液分離槽４では、分離膜５の下方に散気管５ａを配置し、凝集分離槽９においては、分離膜１０の下方に散気管９ａを配置している。これらの散気管５ａ，９ａにもブロワー３から空気が供給される。
【００１６】
この排水処理装置においては、第１の浸漬型膜分離手段としての分離膜５を透過した液に凝集剤が添加され、この凝集液が凝集分離槽９内において第２の浸漬型膜分離手段たる分離膜１０によって固液分離される。この分離膜１０は、従って（未凝集状態の液を透過処理する場合に比べ）膜面へのケーキ層堆積が少なく、低動力にて多くの透過水を得ることができる。この結果、配管１５から生物処理槽２へ返送される濃縮液量が少ないものとなり、第１の浸漬型膜分離手段たる分離膜５の透過水量を少なく押えることができ、該分離膜５の膜面閉塞を抑制できる。加えて、吸引ポンプ６の消費動力も少なくて済む。
【００１７】
なお、この図１の排水処理装置のその他の作用について次に説明する。
【００１８】
▲１▼  生物処理槽２内での汚泥のＳＲＴ（汚泥滞留時間）は、短いもので１０日程度以上、し尿処理のように硝化脱窒処理する場合には１ケ月以上のものもあり、汚泥の濃度等の性状は比較的安定している。これに対して配管１５から引き抜かれる凝集汚泥の場合のＳＲＴは、数日以下が一般的であり、引き抜かれる汚泥の性状は変動し易い。また、凝集槽８では、分離膜５の透過水に凝集剤を添加しているため、槽８，９における凝集汚泥の生成量も通常の生物処理での余剰汚泥に比較してはるかに少ない。これらのことから、凝集汚泥を生物処理槽２に流入させ、余剰汚泥として引き抜くことにより、均質な脱水原泥が得られるという効果が奏される。
凝集槽８に添加する凝集剤としては、塩化第２鉄やポリ硫酸鉄などの鉄塩や硫酸バンド、ＰＡＣなどのアルミニウム塩が用いられる。これらにより生成した凝集汚泥は生物処理の機能に何ら障害を与えず、むしろ、生物処理で活性汚泥が腐敗した場合に発生するＨ2 ＳをＦｅＳやＦｅ2 Ｓ3 として不溶化し、その毒性を解消することができる。
【００１９】
▲２▼  ところで、一般に浸漬吸引型の分離膜においては、その分離膜モジュールの下部より散気し、それによる液流速により膜面でのケーキ層やゲル層の付着を防止している。しかし、散気による液流速は通常、膜面流速０．５〜１．０ｍ／ｓ程度と小さい値である。（ちなみに、ＵＦ膜分離では、１．５〜２．５ｍ／ｓである。）そして、前記のような曝気による液流速下では、ＳＳ濃度が高くなると膜面でのケーキ層、ゲル層の形成が激しくなり、安定した膜分離性能が得られなくなる。この傾向は凝集処理の場合、一層顕著に現われる。
本発明では凝集汚泥を生物処理槽に流入させることにより固液分離槽４の汚泥濃度管理が行えるようになるので安定した分離膜性能を得やすくなる。
なお、凝集汚泥を生物処理槽２へ投入することで生物処理槽２、固液分離槽４での汚泥濃度が多少増加する。しかし、前述のように凝集汚泥の生成量は、生物処理槽２の容量および余剰汚泥量に比較して少ないので、これによる生物処理槽２、固液分離槽４での汚泥濃度の増加は少ない。更に、凝集汚泥の粘性は、生物処理での活性汚泥ほど高くないため、これを添加しても曝気による液流に与える影響は少ない。
【００２０】
▲３▼  一般に、生物処理水中には、有機物等が生分解される際に発生する重炭酸イオン（ＨＣＯ3-）が含まれる。特に脱窒処理を行った場合には、除去ＮＯｘ−Ｎ１ｋｇ当りＣａＣＯ3 として約７ｋｇも生成する。これが、凝集工程に流入するとこのＨＣＯ3-と凝集剤が中和反応し、凝集剤が水酸化物となり、除去すべきリンや高分子有機物が十分には除去されず余分な凝集剤が必要となる。
従来技術では、凝集汚泥は、そのまま脱水処理されてしまうが、本発明においては、凝集汚泥を生物処理槽２へ流入させることにより、水酸化物となった凝集剤を有効利用することができる。
生物処理槽２は、前述のように一般に長いＳＲＴで運転されるため、流入した凝集汚泥中の未利用の水酸化物凝集剤は排水中のリンや難生分解性高分子有機物と化合し、これらを不溶化させる。これにより、生物処理水中のリン等の濃度が低下し、従来のものに比較して、良好な処理水質が得られる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の排水処理装置は、浸漬型膜分離手段の膜面の汚れが少なくて、長期にわたって安定運転可能である。また、膜分離処理のためのポンプの消費動力が少なく、処理動力コストも低廉となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る排水処理装置の系統図である。
【図２】従来例に係る排水処理装置の系統図である。
【符号の説明】
２  生物処理槽
４  固液分離槽
５  分離膜
８  凝集槽
９  凝集分離槽
１０  分離膜
１６  脱水機
【図１】
0003870481.tif 000002
【図２】
0003870481.tif 000003