(57)【要約】【課題】有機物を含有する排水を膜分離活性汚泥法で処理する排水処理において、膜の閉塞を抑制した安定運転を可能とする排水処理方法および排水処理装置を提供する。【解決手段】有機物を含有する排水を膜分離活性汚泥法で処理する排水処理において、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体１８を生物反応槽１２内に存在させながら運転する排水処理方法および排水処理装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物を含有する排水を膜分離活性汚泥法で処理する排水処理方法であって、
密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体を生物反応槽内に存在させながら運転することを特徴とする排水処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の排水処理方法であって、前記スポンジ状担体が疎水性ポリウレタン製であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の排水処理方法であって、前記膜分離活性汚泥法で使用する膜の材質がフッ素系樹脂であることを特徴とする排水処理方法。
【請求項４】
有機物を含有する排水を膜分離活性汚泥法で処理する排水処理装置であって、
密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体を生物反応槽内に存在させながら運転することを特徴とする排水処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載の排水処理装置であって、前記スポンジ状担体が疎水性ポリウレタン製であることを特徴とする排水処理装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の排水処理装置であって、前記膜分離活性汚泥法で使用する膜の材質がフッ素系樹脂であることを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物を含有する排水を膜分離活性汚泥法で処理する排水処理方法および排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、浄化槽や食品工場等の中小規模の排水処理設備や下水処理場等において、浸漬膜活性汚泥処理装置等の膜分離活性汚泥処理装置が導入されている。浸漬膜活性汚泥処理の特徴として、汚泥濃度を通常の浮遊式活性汚泥に比較して高濃度に保持可能であることから、反応槽をコンパクト化でき、また、膜処理によりろ過されるため処理水質が従来法より非常に良好であることが挙げられる。
【０００３】
しかし、浸漬膜活性汚泥処理を適用する場合、排水や汚泥の性状、汚泥負荷、膜フラックス等の条件によって、膜の目詰まりが著しく早く、膜の閉塞（ファウリング）に伴う運転トラブルが最大の課題となっており、膜差圧を抑制して安定運転することが望まれている。通常、膜に堆積した汚泥は、膜の下部に設置された散気装置によりエアレーションすることで洗浄されているが、微生物の代謝産物であるバイオポリマーやフミン質等の溶存有機物質は空気洗浄が困難であり、膜の主な閉塞物質となっている。これらの膜閉塞物質は、例えば数ヶ月に１度、場合によっては数日から１週間に１度程度、膜を活性汚泥内に浸漬したまま次亜塩素酸等の薬品を用いてインライン洗浄することで差圧を回復し、運転を実施しているため、安定運転ができないという課題があった。インライン洗浄でも差圧の回復が見られない場合は、膜を反応槽外に取り出して、次亜塩素酸、クエン酸等の薬品に浸漬洗浄することが行われている。浸漬洗浄の実施のタイミングは、通常、膜の吸引圧力の差圧が３０〜５０ｋＰａ程度に達した際に行われるのが一般的であり、その頻度は少なくとも１年以上、好ましくは浸漬洗浄せずに安定運転できることが運用上好ましい。このようなことから、現状では運転管理の煩雑さ、薬品コストの増大等の課題があった。
【０００４】
膜の閉塞を解消する方法として、ポリウレタン樹脂担体（特許文献１参照）、吸水性ゲル担体（特許文献２，３参照）、粒状微生物担体（非特許文献１参照）等の反応槽への投入や、生物反応槽を工夫する提案が行われている。
【０００５】
しかし、従来の担体では膜が破損することや、吸水性ゲル担体ではコストや強度的な面で実用化されていない。また、粒状微生物担体では、汚泥自体のろ過性が低下することや、膜表面にダメージを与えること等の課題があった。生物反応槽の内部構造や膜モジュールを標準以外の仕様にする提案もされているが、膜装置のコストが高く、実用化に課題があった。
【０００６】
これらの課題を、経済性的に実用化可能な方法、既存の設備でも適用可能な方法で解決することが、浸漬膜活性汚泥法等の膜分離活性汚泥法の普及に強く求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２２１５６２号公報
【特許文献２】特開２００１−０６２４７７号公報
【特許文献３】特開２００１−１０４９８２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Journal of Membrane Science, 469 (2014), p.292-299
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、有機物を含有する排水を膜分離活性汚泥法で処理する排水処理において、膜の閉塞を抑制した安定運転を可能とする排水処理方法および排水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、有機物を含有する排水を膜分離活性汚泥法で処理する排水処理方法であって、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体を生物反応槽内に存在させながら運転する排水処理方法である。
【００１１】
前記排水処理方法において、前記スポンジ状担体が疎水性ポリウレタン製であることが好ましい。
【００１２】
前記排水処理方法において、前記膜分離活性汚泥法で使用する膜の材質がフッ素系樹脂であることが好ましい。
【００１３】
本発明は、有機物を含有する排水を膜分離活性汚泥法で処理する排水処理装置であって、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体を生物反応槽内に存在させながら運転する排水処理装置である。
【００１４】
前記排水処理装置において、前記スポンジ状担体が疎水性ポリウレタン製であることが好ましい。
【００１５】
前記排水処理装置において、前記膜分離活性汚泥法で使用する膜の材質がフッ素系樹脂であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、有機物を含有する排水を膜分離活性汚泥法で処理する排水処理において、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体を生物反応槽内に存在させながら運転することにより、膜の閉塞を抑制した安定運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る排水処理装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る排水処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【図３】本発明の実施形態に係る排水処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【図４】本発明の実施形態に係る排水処理装置の他の例を示す概略構成図である。
【図５】実施例における処理日数（ｄ）と膜の差圧（ｋＰａ）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。
【００１９】
本発明の実施形態に係る排水処理装置の一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。排水処理装置１は、生物反応槽１２を備え、原水槽１０と、処理水槽１４とを備えてもよい。
【００２０】
図１の排水処理装置１において、原水槽１０の入口には、原水配管２６が接続されている。原水槽１０の出口と生物反応槽１２の入口とは、ポンプ２０を介して原水供給配管２８により接続されている。生物反応槽１２の内部には、膜として浸漬膜１６が設置され、浸漬膜１６の処理水出口は、吸引ポンプ２２を介して処理水配管３０により処理水槽１４と接続されている。生物反応槽１２の内部には、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体１８が所定の充填量で充填されている。生物反応槽１２の下部の中央部付近および浸漬膜１６の下方には、曝気配管３２が接続され、図示しない曝気装置により曝気されるようになっている。浸漬膜１６の下方に接続されている曝気配管３２の途中には、風量計２４が設置されている。
【００２１】
本実施形態に係る排水処理方法および排水処理装置１の動作について説明する。
【００２２】
原水である、有機物を含有する有機物含有排水は、原水配管２６を通して必要に応じて原水槽１０に貯留された後、ポンプ２０により原水供給配管２８を通して、生物反応槽１２に送液される。生物反応槽１２内には、好気性の活性汚泥が存在し、スポンジ状担体１８が所定の充填量で充填されている。一方、生物反応槽１２の下方の中央部付近および浸漬膜１６の下方から、空気等の酸素含有気体が、曝気ブロア等から曝気配管３２を通して送気される。生物反応槽１２において、活性汚泥により原水中の有機物の分解処理が行われる（活性汚泥処理工程）。浸漬膜１６の内部は吸引ポンプ２２により吸引され、固液分離が行われる（固液分離工程）。固液分離された処理水は、ポンプ２２により処理水配管３０を通して、処理水槽１４に送液される。
【００２３】
本実施形態に係る排水処理方法および排水処理装置１において、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体１８を生物反応槽１２内に存在させながら運転が行われる。従来、膜分離活性汚泥法による排水処理装置の運転において、運転継続に伴う膜の閉塞が大きな課題となっていた。本発明者らは、膜分離活性汚泥法による排水処理装置の安定運転について検討を重ねてきており、粒状担体を生物反応槽に添加することで差圧の上昇が抑制される傾向を見出してきた。しかし、従来の粒状担体では、膜表面へのダメージ、および生物汚泥のフロックへのダメージによる汚泥自体のろ過性の低下、充填量の多さに伴う経済性について課題があった。本発明者らは、生物反応槽の内部に充填する担体としてスポンジ状担体に着目し、スポンジ状担体の密度、大きさ、セルサイズ等を変えて、担体の効果について検討を行った。この結果、特に、密度３５ｋｇ／ｍ３以上という密度が高いスポンジ状担体を生物反応槽の内部に充填することにより、膜の閉塞を抑制した安定運転が可能となることを見出した。このような適切な密度、開孔度のスポンジ状担体を生物反応槽に添加することで、膜、汚泥へのダメージもほとんどなく、膜の差圧上昇の抑制効果が高いことを見出した。
【００２４】
詳細なメカニズムは不明であるが、適切な密度のスポンジ状担体が膜面に付着した汚泥を洗浄する効果や、膜の目詰まり物質と考えられるバイオポリマーの吸着や分解促進する効果等により、膜の閉塞が抑制され、膜の差圧の抑制が可能になったと考えられる。これにより、膜の閉塞を抑制した安定運転を可能とし、薬品洗浄実施に伴う薬品費と運転管理の手間を削減することが可能となる。
【００２５】
このように、図１の排水処理装置１において、密度３５ｋｇ／ｍ３以上という密度が高いスポンジ状担体１８を生物反応槽１２の内部に充填することにより、浸漬膜１６の閉塞を抑制した安定運転が可能となる。今まで、適用が困難であった排水、汚泥に対しても、膜分離活性汚泥法を採用でき、薬品洗浄の頻度低減による運転管理の負担低減、薬品費低減によるコスト削減に有効である。また、従来の標準の透過流速（フラックス）より高い値で排水処理を計画することが可能となり、イニシャルコストの低減にも有効な方法である。
【００２６】
［スポンジ状担体］
スポンジ状担体１８の密度は、３５ｋｇ／ｍ３以上であり、３５ｋｇ／ｍ３以上、１００ｋｇ／ｍ３以下の範囲であることが好ましい。スポンジ状担体１８の密度が３５ｋｇ／ｍ３未満であると、膜の閉塞の抑制効果が低くなり、１００ｋｇ／ｍ３を超えると、気泡が担体から抜けにくくなり、浮上や流動性が悪くなる場合がある。また、担体の密度の増加に伴い価格が高くなり実用上問題となる。
【００２７】
スポンジ状担体１８の形状は、特に制限はないが、例えば、立方体形状等の四角柱形状等の多角柱形状、円柱体形状、球形状等が挙げられ、流動性等の点から、四角柱形状が好ましい。
【００２８】
スポンジ状担体１８の大きさは、例えば、一辺が３ｍｍ以上１０ｍｍ以下の四角柱形状担体を用いればよい。スポンジ状担体１８の大きさが３ｍｍより小さいと、運転時間の経過に伴い、担体が磨耗して膜の閉塞の抑制効果が低くなる場合がある。スポンジ状担体１８の大きさが３ｍｍより小さいと、膜が中空糸型の場合には、膜モジュール内に入り込む可能性がある。一方、スポンジ状担体１８の大きさが１０ｍｍより大きい場合には、比表面積が小さくなり、洗浄、吸着ともに効果が低くなる場合がある。
【００２９】
スポンジ状担体１８のセルサイズは、１５個／２５ｍｍ以上、好ましくは４６個／２５ｍｍ以上が好ましく、上限は例えば８０個／２５ｍｍ未満である。スポンジ状担体１８のセルサイズが１５個／２５ｍｍ未満であると、スポンジ状担体内部の表面積が小さくなってしまい、微生物の保持量が減少してしまう場合があり、８０個／２５ｍｍ以上であると、１つ当たり細孔が小さいスポンジ状担体となるため、細孔が生物膜で埋め尽くされて、細孔内への基質（有機物）の浸透および拡散が阻害されてしまう場合がある。
【００３０】
生物反応槽１２内のスポンジ状担体１８の充填量は、生物反応槽１２の内部容積に対して３％〜４０％程度の範囲が好ましく、経済性、流動性等の点で、５％〜３０％の範囲がより好ましい。生物反応槽１２内のスポンジ状担体１８の充填量が３％未満であると、膜の閉塞の抑制効果が低くなる場合があり、４０％を超えると、スポンジ状担体が流動しにくくなり、長期運転においてスポンジ状担体への汚泥の付着等により、その流動性が低下して閉塞等が起こり、原水とスポンジ状担体との接触面積が低減し、処理水水質が悪くなる場合がある。
【００３１】
スポンジ状担体１８の材質は、特に制限はないが、例えば、疎水性ポリウレタン、親水性ポリウレタン、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等が挙げられる。膜分離活性汚泥法では膜の洗浄を次亜塩素酸ナトリウムや塩酸等の薬品を用いて薬品洗浄を行うことがあるため、薬品耐性や強度等の点から、疎水性ポリウレタンが好ましい。
【００３２】
［膜］
本実施形態に係る排水処理方法および排水処理装置は、膜分離活性汚泥法である浸漬膜活性汚泥法、槽外型膜分離活性汚泥法等に適用することができる。また、用いる膜（分離膜）としては、平膜、中空糸膜、クロスフロー膜等のいずれにも適用することができる。
【００３３】
膜の材質は、特に制限はないが、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、セラミック等が挙げられ、強度、薬品耐性等の点から、フッ素系樹脂またはセラミックが好ましい。
【００３４】
膜の孔径は、特に制限はないが、例えば、０．５μｍ以下が好ましく、０．０１μｍ以上０．１μｍ以下の範囲がより好ましい。
【００３５】
運転の際の膜の透過流速は、例えば、０．１〜１．０ｍ／ｈ程度で運転すればよく、０．２〜０．６ｍ／ｈで運転することが好ましい。
【００３６】
［生物処理条件］
膜分離活性汚泥法における生物反応槽１２の処理条件としては、汚泥濃度を例えば、１５，０００ｍｇ／Ｌ以下とすればよく、好ましくは３，０００〜８，０００ｍｇ／Ｌの範囲にすればよい。好気性の生物反応槽１２の負荷は、例えば、１．５ｋｇＢＯＤ／ｍ３／ｄ以下で運転すればよく、好ましくは０．４〜１．０ｋｇＢＯＤ／m３／ｄの範囲で運転することが好ましい。
【００３７】
生物反応槽１２における汚泥負荷（ＢＯＤ−ＳＳ負荷）については、例えば、０．０５〜０．１５ｋｇＢＯＤ／ＳＳ／ｄａｙの範囲とすればよい。
【００３８】
生物反応槽１２におけるｐＨは、例えば、６．０〜８．５の範囲となるように調整すればよく、６．５〜７．５の範囲となるように調整することが好ましい。
【００３９】
生物反応槽１２におけるＤＯ（溶存酸素）濃度は、例えば、０．５ｍｇ／Ｌ以上とすればよく、１．５〜３．５ｍｇ／Ｌの範囲にすることが好ましい。
【００４０】
生物反応槽１２において、栄養源、窒素源およびリン源のうち少なくとも１つを添加してもよい。栄養源としては、微生物が有機物を分解し、増殖していくために、窒素、リンのほか、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ金属類、鉄、マンガン、亜鉛等の金属類といった微量金属類等のうち少なくとも１つが挙げられる。窒素源としては、外部から尿素、アンモニア塩等を添加してもよい。リン源としては、外部からリン酸塩、リン酸を添加してもよい。
【００４１】
［処理対象排水］
本実施形態に係る排水処理方法および排水処理装置の処理対象とする排水は、下水処理、食品工場をはじめ、化学工場、半導体工場・液晶工場、紙パルプ工場、その他の分野から排出される有機物含有排水であって、生物処理、膜分離活性汚泥法が適用可能であればよい。本実施形態に係る排水処理方法および排水処理装置は、排水回収システムの膜分離活性汚泥法に対しても有効である。
【００４２】
＜他の実施形態＞
本発明の実施形態に係る排水処理装置の他の例の概略を図２に示す。排水処理装置３は、原水槽３４、生物反応槽３６、処理水槽４０に加え、生物反応槽３６の後段に膜分離槽３８を備える。
【００４３】
図２の排水処理装置３において、原水槽３４の入口には、原水配管５８が接続されている。原水槽３４の出口と生物反応槽３６の入口とは、ポンプ４８を介して原水供給配管６０により接続されている。生物反応槽３６の内部には、スクリーン４２が設置され、生物反応槽３６の生物処理水出口と膜分離槽３８の入口とは、生物処理水配管６２により接続されている。膜分離槽３８の内部には、膜として浸漬膜４４が設置され、浸漬膜４４の処理水出口は、吸引ポンプ５０を介して処理水配管６４により処理水槽４０と接続されている。生物反応槽３６の内部には、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体４６が所定の充填量で充填されている。生物反応槽３６の下部の中央部付近およびスクリーン４２の下方、および、生膜分離槽３８の下部の中央部付近および浸漬膜４４の下方には、曝気配管６８が接続され、図示しない曝気装置により曝気されるようになっている。スクリーン４２の下方および浸漬膜４４の下方に接続されている曝気配管６８の途中には、風量計５４，５６がそれぞれ設置されている。膜分離槽３８の汚泥出口と生物反応槽３６の汚泥入口とは、ポンプ５２を介して汚泥循環配管６６により接続されている。
【００４４】
原水である、有機物を含有する有機物含有排水は、原水配管５８を通して必要に応じて原水槽３４に貯留された後、ポンプ４８により原水供給配管６０を通して、生物反応槽３６に送液される。生物反応槽３６内には、好気性の活性汚泥が存在し、スポンジ状担体４６が所定の充填量で充填されている。一方、生物反応槽３６の下方の中央部付近およびスクリーン４２の下方から、空気等の酸素含有気体が、曝気ブロア等から曝気配管６８を通して送気される。生物反応槽３６において、活性汚泥により原水中の有機物の分解処理が行われる（活性汚泥処理工程）。なお、生物反応槽３６に担体を分離可能なサイズのスクリーン４２を設置することにより、スポンジ状担体４６が膜分離槽３８に移動することを抑制することができる。膜分離槽３８において、浸漬膜４４の内部は吸引ポンプ５０により吸引され、固液分離が行われる（固液分離工程）。膜分離槽３８の下方の中央部付近および浸漬膜４４の下方から、空気等の酸素含有気体が、曝気ブロア等から曝気配管６８を通して送気される。固液分離された処理水は、ポンプ５０により処理水配管６４を通して、処理水槽４０に送液される。膜分離槽３８内の汚泥は、ポンプ５２により汚泥循環配管６６を通して、生物反応槽３６に循環される（汚泥循環工程）。
【００４５】
図２の排水処理装置３において、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体４６を生物反応槽３６内に存在させながら運転が行われる。これにより、膜分離槽３８の浸漬膜４４の閉塞を抑制した安定運転が可能となる。このように、生物反応槽３６と膜分離槽３８が分かれている場合には、スポンジ状担体４６を前段の生物反応槽３６のみに入れて汚泥循環をすることにより、バイオポリマー吸着やバイオポリマーの分解に適した微生物相を形成し、浸漬膜４４の差圧の上昇を抑制することが可能である。
【００４６】
本発明の実施形態に係る排水処理装置の他の例の概略を図３に示す。排水処理装置５では、図２の構成とほぼ同じであるが、膜分離槽３８の内部にも、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体４６が所定の充填量で充填されている。
【００４７】
図３の排水処理装置５において、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体４６を生物反応槽３６内および膜分離槽３８内の両方に存在させながら運転が行われる。これにより、膜分離槽３８の浸漬膜４４の閉塞を抑制した安定運転が可能となる。このように、生物反応槽３６と膜分離槽３８が分かれている場合に、スポンジ状担体４６を前段の生物反応槽３６および後段の膜分離槽３８の両方に入れて汚泥循環をすることにより、バイオポリマー吸着やバイオポリマーの分解に適した微生物相を形成し、浸漬膜４４の差圧の上昇をより抑制することが可能である。
【００４８】
本発明の実施形態に係る排水処理装置の他の例の概略を図４に示す。排水処理装置７は、原水槽７２、生物反応槽７４、処理水槽７８に加え、生物反応槽７４の後段に膜を備える膜分離装置７６を備える。
【００４９】
図４の排水処理装置７において、原水槽７２の入口には、原水配管９０が接続されている。原水槽７２の出口と生物反応槽７４の入口とは、ポンプ８４を介して原水供給配管９２により接続されている。生物反応槽７４の内部には、スクリーン８０が設置され、生物反応槽７４の生物処理水出口と膜分離装置７６の入口とは、ポンプ８６を介して生物処理水配管９４により接続されている。生物反応槽７４の内部には、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体８２が所定の充填量で充填されている。膜分離装置７６の処理水（透過水）出口は、処理水配管９６により処理水槽７８と接続されている。生物反応槽７４の下部の中央部付近およびスクリーン８０の下方には、曝気配管１００が接続され、図示しない曝気装置により曝気されるようになっている。スクリーン８０の下方に接続されている曝気配管１００の途中には、風量計８８が設置されている。膜分離装置７６の濃縮水出口と生物反応槽７４の濃縮水入口とは、濃縮水循環配管９８により接続されている。
【００５０】
原水である、有機物を含有する有機物含有排水は、原水配管９０を通して必要に応じて原水槽７２に貯留された後、ポンプ８４により原水供給配管９２を通して、生物反応槽７４に送液される。生物反応槽７４内には、好気性の活性汚泥が存在し、スポンジ状担体８２が所定の充填量で充填されている。一方、生物反応槽７４の下方の中央部付近およびスクリーン８０の下方から、空気等の酸素含有気体が、曝気ブロア等から曝気配管１００を通して送気される。生物反応槽７４において、活性汚泥により原水中の有機物の分解処理が行われる（活性汚泥処理工程）。活性汚泥処理された生物処理水は、ポンプ８６により生物処理水配管９４を通して膜分離装置７６に送液される。なお、生物反応槽７４に担体を分離可能なサイズのスクリーン８０を設置することにより、スポンジ状担体８２が膜分離装置７６に移動することを抑制することができる。膜分離装置７６において、膜により、固液分離が行われる（固液分離工程）。固液分離された処理水（透過水）は、処理水配管９６を通して、処理水槽７８に送液される。濃縮水は、濃縮水循環配管９８を通して、生物反応槽７４に送液され、汚泥が循環される（汚泥循環工程）。
【００５１】
図４の排水処理装置７において、密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体８２を生物反応槽７４内に存在させながら運転が行われる。これにより、膜分離装置７６の膜の閉塞を抑制した安定運転が可能となる。このように、生物反応槽７４の外部に膜分離装置７６を設置する場合には、スポンジ状担体８２を前段の生物反応槽７４に入れて汚泥循環をすることにより、バイオポリマー吸着やバイオポリマーの分解に適した微生物相を形成し、膜分離装置７６の膜の差圧の上昇を抑制することが可能である。
【００５２】
膜として、浸漬型平膜を用いる場合、図１，２，３の形態に適用が可能である。
【００５３】
膜として中空糸型の膜モジュールを適用する場合は、図２に示すように膜分離槽３８ではなく、前段の生物反応槽３６にスポンジ状担体４６を投入し、スポンジ状担体４６を投入した生物反応槽３６に膜分離槽３８の汚泥を循環することにより、中空糸型の膜モジュールに担体が捕捉されるのを抑制しながら、膜の閉塞を抑制することが可能である。中空糸型の膜モジュールは、図１，３の形態にも適用可能である。
【００５４】
膜としてクロスフロー型の膜モジュールを適用する場合は、図４に示すように膜分離装置７６の前段の生物反応槽７４にスポンジ状担体８２を投入することにより、適用可能である。なお、スポンジ状担体８２が膜モジュール内に詰まる可能性がある場合には、生物反応槽７４に担体を分離可能なサイズのスクリーン８０を設置することがより適切である。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。
【００５６】
＜実施例１，２および比較例１，２＞
［通水条件］
表１に示す組成および濃度の人工下水（原水ＴＯＣ濃度：１００ｍｇ／Ｌ、Ｔ−Ｎ濃度：５０ｍｇ／Ｌ）を原水として用いて実験を行った。
【００５７】
【表１】
2016190203.tif 000003
【００５８】
［実験装置］
図１に示すような実験装置を用いて、下記に示す試験条件で表２に示す担体を用いて実施した。５０日間通水試験を行い、膜の差圧（ｋＰａ）を測定した。結果を図５に示す。図中の矢印は、差圧が上昇した際に膜表面の汚泥を物理的に洗浄したことを示す。なお、スポンジ状担体の密度は、ＪＩＳ  Ｋ７２２２に従って測定した。
（試験条件）
平膜（素材：ＰＶＤＦ製、公称孔径０．１μｍ）
生物反応槽：容量７．５Ｌ
水の滞留時間（ＨＲＴ）：７時間
ｐＨ：中性
水温：２０℃
ＭＬＳＳ：３，０００〜４，０００ｍｇ／Ｌ
曝気量：１７Ｌ／分
浸漬膜の透過流速：０．４５ｍ／日
【００５９】
【表２】
2016190203.tif 000004
【００６０】
［結果］
担体を使用しない比較例１では、通水開始後７日程度で洗浄を必要とする差圧３０ｋＰａ以上に達した。その後、膜表面の汚泥を物理洗浄して再度通水をしたが、３日から１４日程度の間隔で差圧が増加し物理洗浄が必要であった。また、密度が３５ｋｇ／ｍ３よりも低いスポンジ状担体を使用した比較例２では、初期に差圧を抑制する効果が見られたものの、１度差圧が上昇した後は、比較例１と同様に差圧が上昇し、差圧抑制効果が見られない結果となった。一方、密度が３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体を使用した実施例１と実施例２では、差圧上昇の抑制効果が高く、試験期間の間、顕著な差圧上昇がほとんど見られず安定した運転が可能であった。
【００６１】
表３に、処理水の水質（ＴＯＣ濃度、Ｔ−Ｎ濃度）を示す。実施例、比較例ともに、良好な処理水質であった。
【００６２】
【表３】
2016190203.tif 000005
【００６３】
このように密度３５ｋｇ／ｍ３以上のスポンジ状担体を生物反応槽内に存在させながら運転した実施例では、膜の閉塞を抑制した安定運転が可能となった。膜分離活性汚泥処理の大きな課題であった膜の目詰まりに対し、差圧上昇を抑制した安定運転が可能となり、運転管理の負担、洗浄薬品費の低減に有効な方法であることがわかった。また、本方法は、既設の膜分離活性汚泥処理の改善にも有効な方法である。
【符号の説明】
【００６４】
１，３，５，７  排水処理装置、１０，３４，７２  原水槽、１２，３６，７４  生物反応槽、１４，４０，７８  処理水槽、１６，４４  浸漬膜、１８，４６，８２  スポンジ状担体、２０，４８，５２，８４，８６  ポンプ、２２，５０  吸引ポンプ、２４，５４，５６，８８  風量計、２６，５８，９０  原水配管、２８，６０，９２  原水供給配管、３０，６４，９６  処理水配管、３２，６８，１００  曝気配管、３８  膜分離槽、４２，８０  スクリーン、６２，９４  生物処理水配管、６６  汚泥循環配管、７６  膜分離装置、９８  濃縮水循環配管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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