(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物、窒素濃度の高い有機性汚水を、浸漬型膜分離装置を設置した反応槽内で生物処理する膜分離活性汚泥法において、浸漬型膜分離装置でろ過した処理水の一部を浸漬型膜分離装置の散気管に曝気空気を供給する空気供給系に注入し、空気供給系内で処理水中に高速度で酸素を溶解し、十分に酸素が溶解した処理水を散気管から曝気空気とともに槽内に供給するものであって、処理水の注入は、反応槽の溶存酸素濃度を酸素濃度計で計測してモニターし、溶存酸素濃度が所定値未満の時に注水することを特徴とする高濃度汚水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高濃度汚水の処理方法に関し、有機物、窒素濃度の高い有機性汚水を膜分離装置を使用して活性汚泥処理する膜分離活性汚泥処理技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機物、窒素濃度の高い有機性汚水を処理する方法として活性汚泥処理があり、膜分離装置を併用して槽内の活性汚泥濃度を高く維持する膜分離活性汚泥処理がある。
図３〜図４に示すように、膜分離装置２１は、複数枚の平板状膜カートリッジ２２と、その下方より膜面洗浄気体を噴出する散気管２３とをケース２４の内部に配置したものである。ケース２４は、搬送やメンテナンスを容易にするために、膜ケース２５と散気ケース２６とに分割形成し、散気管２３より噴出する膜面洗浄気体の全量が膜ケース２５内に入り込むように形成している。
【０００３】
膜カートリッジ２２は、ＡＢＳ樹脂製の濾板２２Ａの両表面に濾過膜２２Ｂを配置し、濾板２２Ａと濾過膜２２Ｂとの間、および濾板２２Ａの内部に透過液流路を形成し、透過液流路に連通する透過液取出口２２Ｃを濾板２２Ａの上端縁に形成したものである。各膜カートリッジ２２は、透過液取出口２２Ｃに接続したチューブ２７を介して集水管２８に連通しており、集水管２８は膜透過液を導出する透過液導出管２９に連通している。膜ケース２５の上部には膜カートリッジ２２の浮上を防止する押さえ板３０を設けている。
【０００４】
この膜分離装置２１を活性汚泥処理施設において使用する場合には、曝気槽内部の活性汚泥混合液中に膜分離装置２１を浸漬し、散気管２３より曝気空気を噴出させる状態において、原水中の有機物や窒素を活性汚泥により処理しており、活性汚泥混合液は、槽内での水頭を駆動圧として膜カートリッジ２２により重力濾過し（透過液導出管２９に吸引ポンプを介装することで吸引濾過も可能である）、膜カートリッジ２２の膜面を透過した透過液を処理水として透過液導出管２９を通じて槽外へ導出する。このとき、散気管２３より噴出する曝気空気の気泡およびそれにより生起される上昇流が掃流となって膜カートリッジ２２の膜面を洗浄し、分離機能の低下を抑制して膜分離装置２１が機能不全に至ることを防止している。
【０００５】
上述した膜を利用する水処理設備の一般的な構成は、図２に示すものである。図２において、流入汚水４１は、前処理設備４２において夾雑物を除去した後に流量調整槽４３に貯留し、流量調整槽４３から一定の流量で曝気槽（生物処理槽）４４に供給する。曝気槽４４では活性汚泥により汚水中の有機物質を分解除去し、曝気槽４４に浸漬配置した膜分離装置２１で固液を分離し、ろ液は減菌槽４５を経て放流している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような浸漬型膜分離装置を使用する浸漬型膜分離活性汚泥法では、散気管から噴出する空気が、活性汚泥への酸素供給のための曝気空気と、膜面洗浄を行なう掃流の駆動源とを兼ねている。
ところで、有機物、窒素濃度の高い高濃度汚水を処理する場合には、活性汚泥が必要とする酸素量が多くなり、この酸素供給のために散気管から噴出する曝気空気量を増加させる必要がある。一方、膜カートリッジ２２の濾過膜２２Ｂを掃流によって洗浄するには、その曝気強度（噴出速度、噴出圧力、噴出量によって定まる）に適値があり、曝気空気量が過剰に増加すると、濾過膜２２Ｂが損傷する恐れがある。
【０００７】
このために、曝気槽の上流側に前曝気槽を設け、膜分離装置のない前曝気槽において十分に曝気して酸素の不足を解消している。しかし、前曝気槽を設置するためには設置スペースを必要とし、既設の面積の限られた施設において前曝気槽を設置することは困難であった。
本発明は上記した課題を解決するものであり、浸漬型膜分離装置を使用する浸漬型膜分離活性汚泥法において、曝気空気量を増加させることなく、必要量の酸素を活性汚泥に十分に供給することができる高濃度汚水の処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の高濃度汚水の処理方法は、有機物、窒素濃度の高い有機性汚水を、浸漬型膜分離装置を設置した反応槽内で生物処理する膜分離活性汚泥法において、浸漬型膜分離装置でろ過した処理水の一部を浸漬型膜分離装置の散気管に曝気空気を供給する空気供給系に注入し、空気供給系内で処理水中に高速度で酸素を溶解し、十分に酸素が溶解した処理水を散気管から曝気空気とともに槽内に供給するものであって、処理水の注入は、反応槽の溶存酸素濃度を酸素濃度計で計測してモニターし、溶存酸素濃度が所定値未満の時に注水するものである。
【０００９】
上記した構成により、処理水を空気供給系へ注水することにより、系内で処理水中に高速度で酸素が溶解し、散気管の空気孔から槽内液中に放出する際には、処理水中の酸素濃度がほぼ飽和の状態となる。この酸素の溶解効率の高まりによって、散気管を通して槽内に供給する必要空気量を２０〜３０％低減でき、ブロアの出力を抑制して消費エネルギーを削減できる。
【００１０】
散気管は長期間にわたって使用していると、活性汚泥濃度が高い場合（１〜２％程度）には、散気管の空気孔に侵入した汚泥が空気乾燥されて粒状または粘土状の固形物となり、空気孔を閉塞することがある。しかし、本発明のように処理水を散気管に注水することにより、散気管の空気孔の閉塞を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
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、反応槽１の内部に配置する浸漬型膜分離装置２１は、図３〜図４において説明したものと同様であるので、同一番号を付して詳しい説明を省略する。
浸漬型膜分離装置２１の散気管２３は口径１０ｍｍ程度の複数の空気孔を有し、それぞれに空気供給系２が連通している。この空気供給系２は、曝気空気を供給するブロア３と、散気管２３に連通する散気空気管４とからなる。
【００１２】
反応槽１の上流側には、流水する高濃度汚水５の夾雑物を目幅が１ｍｍ程度のスクリーンで除去する前処理設備６を配置しており、前処理設備６の下流に夾雑物を除去した高濃度汚水５を貯留する流量調整槽７を設けている。反応槽１の下流側には処理水槽（減菌槽）８を設けており、処理水槽８は処理水返送系９を介して散気空気管４に連通している。処理水返送系９は、処理水を供給する注水ポンプ１０と、散気空気管４に連通する処理水管１１とからなる。反応槽１には酸素濃度計１２を設けている。
【００１３】
以下、上記した構成における作用を説明する。流入する高濃度汚水５は、通常多量のＳＳや夾雑物が含まれているので、前処理設備６において夾雑物を除去し、この高濃度汚水５を流量調整槽７に貯留し、定流量で反応槽１へ供給する。一方、空気供給系２においてブロア３から供給する曝気空気を、散気空気管４を通して散気管２３に供給し、散気管２３から噴出する曝気空気によって反応槽１の槽内液を曝気する。
【００１４】
反応槽１では、散気管２３から噴出する曝気空気および後述する処理水によって酸素を供給し、高濃度汚水５に含まれた有機物質を活性汚泥により分解除去し、浸漬型膜分離装置２１で固液を分離する。浸漬型膜分離装置２１で分離したろ液は処理水槽８を経て放流し、一部の処理水を処理水返送系９の注水ポンプ１０によって処理水管１１を通して空気供給系２の散気空気管４へ注水する。
【００１５】
処理水が散気空気管４および散気管２３を流れる間に、高速度で酸素が溶解する。このため、曝気空気とともに散気管２３の空気孔から槽内液中に放出する処理水は、その酸素濃度がほぼ飽和の状態となる。この酸素の溶解効率の高まりによって、曝気空気量を増加させることなく、必要量の酸素を活性汚泥に十分に供給することができ、空気供給系２を通して槽内に供給する必要空気量を従来に比べて２０〜３０％低減でき、ブロア３の出力を抑制して消費エネルギーを削減できる。
【００１６】
処理水の注入は、反応槽１の溶存酸素濃度を酸素濃度計１２で計測してモニターし、溶存酸素濃度が０．５ｍｇ／Ｌ未満の時に注水し、溶存酸素濃度が１．０ｍｇ／Ｌ以上となった時に停止する。
このように、処理水を散気管２３に注水することにより、散気管２３の空気孔を常に洗浄することができ、散気管２３の空気孔に侵入した汚泥が空気乾燥して空気孔を閉塞することがなくなり、活性汚泥濃度が高い状態にあっても散気管２３を長期間にわたって使用できる。
【００１７】
高濃度汚水５は、散気管２３から噴出する処理水および曝気空気により生起される上昇流によって膜カートリッジ２２の膜面に対してクロスフローで流れながらろ過される。このクロスフローは膜面にケーキ層が形成されることを抑制し、その流速は処理水の噴出圧力、噴出流量を調整することにより、或いは曝気空気の噴出圧力、噴出流量を調整することにより、あるいはそれらを組み合わせることにより制御することができる。
【００１８】
また、反応槽１に複数の浸漬型膜分離装置２１を配置する場合には、処理水を供給する散気管２３を所定時間毎（例えば１分間）に変更しながら、各浸漬型膜分離装置２１の各散気管２３へ順次に注水しても良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、空気供給系に処理水を注入し、空気供給系内で処理水中に高速度で酸素を溶解させることで、曝気空気量を増加させることなく、必要量の酸素を活性汚泥に十分に供給することができ、散気管を通して供給する必要空気量を低減して消費エネルギーを抑制でき、高濃度汚水にあっても、散気管の空気孔において汚泥を空気乾燥させず、散気管の空気孔の閉塞を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】同実施の形態における汚水の処理方法を示すフローシートである。
【図２】従来の汚水の処理方法を示すフローシートである。
【図３】膜分離装置を示す横断面図である。
【図４】膜分離装置を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１    反応槽
２    空気供給系
３    ブロア
４    散気空気管
５    高濃度汚水
６    前処理設備
７    流量調整槽
８    処理水槽
９    処理水返送系
１０    注水ポンプ
１１    処理水管
１２    酸素濃度計
２１    浸漬型膜分離装置
２３    散気管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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