(57)【要約】【課題】曝気槽で処理中の活性汚泥を連続的に固液分離し、ろ液を採取する。【解決手段】活性汚泥の固液分離装置は、有機性排水を活性汚泥によって処理する活性汚泥処理槽から、活性汚泥を供給するための供給ラインと、供給ラインを介して活性汚泥を活性汚泥処理槽との間で循環させる循環経路と、循環経路中に配置され、供給ラインから供給される活性汚泥をろ過するろ過膜と、ろ過膜を浸漬し、活性汚泥をろ過膜の膜面に沿って、且つ鉛直方向上向きに流すための浸漬槽と、浸漬槽からろ過膜によりろ過されたろ液の吸引を制御するろ過処理制御部と、ろ過処理制御部により吸引されたろ液を、ろ液を分析する分析装置に送液する送液制御部と、を備える。【選択図】図２
2017221907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を活性汚泥によって処理する活性汚泥処理槽から、前記活性汚泥を供給するための供給ラインと、
前記供給ラインを介して前記活性汚泥を前記活性汚泥処理槽との間で循環させる循環経路と、
前記循環経路中に配置され、前記供給ラインから供給される前記活性汚泥をろ過するろ過膜と、
前記ろ過膜を浸漬し、前記活性汚泥を前記ろ過膜の膜面に沿って、且つ鉛直方向上向きに流すための浸漬槽と、
前記浸漬槽から前記ろ過膜によりろ過されたろ液の吸引を制御するろ過処理制御部と、
前記ろ過処理制御部により吸引された前記ろ液を、前記ろ液を分析する分析装置に送液する送液制御部と、を備える、
活性汚泥の固液分離装置。
【請求項２】
前記ろ過処理制御部により吸引された前記ろ液を貯留可能な受け槽を、さらに備え、
前記送液制御部は、前記受け槽に前記ろ液が所定量貯留した場合に、前記ろ液を前記分析装置に送液する、
請求項１に記載の活性汚泥の固液分離装置。
【請求項３】
前記ろ過処理制御部は、前記活性汚泥の性状に応じて、前記ろ液の吸引力を制御する、請求項１または２に記載の活性汚泥の固液分離装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の活性汚泥の固液分離装置と、
前記分析装置と、
を有する分析システム。
【請求項５】
有機性排水を活性汚泥によって処理する活性汚泥処理槽から、前記活性汚泥を供給する工程と、
前記活性汚泥を前記活性汚泥処理槽との間で循環させる工程と、
前記活性汚泥をろ過するろ過膜を浸漬槽に浸漬し、前記活性汚泥を前記ろ過膜の膜面沿って、且つ鉛直方向上向きに流す工程と、
前記浸漬槽から前記ろ過膜によりろ過されたろ液の吸引を制御する工程と、
吸引された前記ろ液を、前記ろ液を分析する分析装置に送液する工程と、を有する
活性汚泥の固液分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、活性汚泥の固液分離装置、分析システムおよび固液分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場などの排水処理設備において、有機性排水は、活性汚泥中の微生物によって有機物が分解され浄化される。活性汚泥の浄化処理能力を管理及び監視するため、活性汚泥処理槽（以下、曝気槽とも呼ばれる）において、活性汚泥処理中の溶解性成分の分析が実施される。活性汚泥処理中の溶解性成分の分析は、手作業によって、曝気槽から活性汚泥をサンプリングし、ろ紙などでろ過して得られた清澄水（以下、ろ液とも呼ばれる）を調製及び分析することにより実施される。また、活性汚泥処理後の活性汚泥を、曝気槽に浸漬した膜モジュールにより固液分離する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２９６２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
手作業による分析では、作業負荷が増加し、時間がかかるため、活性汚泥中の溶解性成分を適時に分析し、排水の処理状態を把握することは困難である。また、従来の膜分離装置は、汚泥の種類によっては、膜の閉塞頻度が増え、膜の交換作業に時間を要する。さらに、従来の膜分離装置は、活性汚泥処理後の固液分離に使用されるため、曝気槽で処理中の活性汚泥から、連続的に自動で清澄水のサンプルを採取し分析することは困難であった。
【０００５】
本発明は、曝気槽で処理中の活性汚泥を連続的に固液分離し、ろ液を採取する技術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】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するため、活性汚泥処理槽から供給される活性汚泥を、浸漬槽に浸漬したろ過膜の膜面に沿って鉛直方向上向きに流して活性汚泥処理槽との間で循環させて得られるろ液を分析装置に送液することにした。
【０００７】
詳細には、本発明に係る活性汚泥の固液分離装置は、有機性排水を活性汚泥によって処理する活性汚泥処理槽から、活性汚泥を供給するための供給ラインと、供給ラインを介して活性汚泥を活性汚泥処理槽との間で循環させる循環経路と、循環経路中に配置され、供給ラインから供給される活性汚泥をろ過するろ過膜と、ろ過膜を浸漬し、活性汚泥をろ過膜の膜面に沿って、且つ鉛直方向上向きに流すための浸漬槽と、浸漬槽からろ過膜によりろ過されたろ液の吸引を制御するろ過処理制御部と、ろ過処理制御部により吸引されたろ液を、ろ液を分析する分析装置に送液する送液制御部と、を備える。
【０００８】
上記活性汚泥の固液分離装置であれば、活性汚泥をろ過膜に沿って鉛直方向上向きに流して、即ち、ろ過膜の膜面に対して平行に流して、活性汚泥処理槽との間で循環させることで、膜面への付着物質の堆積が抑制されるクロスフロー効果により、ろ過膜の閉塞が低減される。このため、ろ過膜を交換する頻度は減少し、曝気槽で処理中の活性汚泥を連続的に固液分離し、ろ液を採取することが可能となる。
【０００９】
活性汚泥から、連続的に自動でろ液を採取することが可能となるため、手作業による分析よりも作業負担は軽減される。また、手作業の場合と比較して分析のための時間が短縮され、曝気槽における排水の処理状態を適時に把握することが可能となる。さらに、活性汚泥の性状に応じて固液分離装置の運転条件を調整することで、固液分離装置は、安定した運転を実施することができる。また、浸漬槽の小型化により、設置費用は抑制され省スペース化を図ることが可能となる。
【００１０】
なお、上記活性汚泥の固液分離装置は、ろ過処理制御部により吸引されたろ液を貯留可能な受け槽を、さらに備え、送液制御部は、受け槽にろ液が所定量貯留した場合に、ろ液を分析装置に送液してもよい。所定量は、分析装置により分析可能な量以上であればよい。受け槽にろ液を所定量貯留してから分析装置に送液することにより、分析装置は、分析可能な量のろ液を確保することができる。
【００１１】
また、ろ過処理制御部は、活性汚泥の性状に応じて、ろ液の吸引力を制御してもよい。ろ液の吸引力の制御に際し、参照される活性汚泥の性状は、例えば、粘度、ＭＬＳＳ（Mixed Liquor Suspended Solids、活性汚泥浮遊物量）、ＭＬＶＳＳ（Mixed Liquor Volatile Suspended Solids、活性汚泥有機性浮遊物質量）である。ろ液の吸引力を制御し、浸
漬槽から吸引されるろ液の量を調整することで、ろ過速度の制御が可能となる。ろ過速度を適切に制御することで、膜の閉塞頻度は低減される。
【００１２】
また、本発明は、システムの側面から捉えることもできる。例えば、本発明は、上記の活性汚泥の固液分離装置と、分析装置と、を有するものであってもよい。
【００１３】
なお、本発明は、方法の側面から捉えることもできる。例えば、本発明に係る活性汚泥の固液分離方法は、有機性排水を活性汚泥によって処理する活性汚泥処理槽から、活性汚泥を供給する工程と、活性汚泥を活性汚泥処理槽との間で循環させる工程と、活性汚泥をろ過するろ過膜を浸漬槽に浸漬し、活性汚泥をろ過膜の膜面沿って、且つ鉛直方向上向きに流す工程と、浸漬槽からろ過膜によりろ過されたろ液の吸引を制御する工程と、吸引されたろ液を、ろ液を分析する分析装置に送液する工程と、を有するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、曝気槽で処理中の活性汚泥を連続的に固液分離し、ろ液を採取することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、排水処理の流れを例示する図である。
【図２】図２は、活性汚泥の固液分離装置の構成を例示する図である。
【図３】図３は、活性汚泥の自動分析処理の制御フローの例を示す図である。
【図４】図４は、活性汚泥の自動分析および手動分析による分析値の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して実施形態について説明する。実施形態の構成は例示であり、発明の構成は、開示の実施形態の具体的構成に限定されない。発明の実施にあたり、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。
【００１７】
〔実施形態〕
＜排水処理の流れ＞
図１は、排水処理の流れを例示する図である。図１の例では、有機性排水は、前処理工程、分解工程、分離工程、２次処理工程によって処理された後、放流水として河川等に放
流される。排水の処理状態を管理するため、分解工程および放流前等において、水質管理の指標として用いられるＴＯＣ（Ｔｏｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃａｒｂｏｎ、全有機炭素）が測定される。ＴＯＣは、水中に含まれる有機物の量を示し、試料中の有機物を分解することにより発生する二酸化炭素の量に基づいて測定される。
【００１８】
前処理工程は、浄化処理の前段階として、中和槽１００において排水中の酸やアルカリを中和し、排水を所定のｐＨ（水素イオン濃度指数)に調整する。前処理工程の前にＴＯ
Ｃが測定されてもよい。
【００１９】
分解工程は、前処理工程で中和された排水を、曝気槽１０１において、活性汚泥処理する。活性汚泥処理は、好気性の微生物を利用して有機物を分解する排水処理法である。排水に好気性の微生物を含む汚泥を加え、空気を吹き込むこと（曝気）により、排水中の有機物は酸化分解される。活性汚泥処理中の排水は、ろ過して得られる清澄水のＴＯＣ値を測定することで、排水の処理状態を管理することができる。即ち、ＴＯＣは、曝気槽１０１の運転状況（排水中の有機物の分解状況）の指標として用いられる。
【００２０】
なお、曝気槽１０１は、処理方法に応じて複数の曝気槽１０１により構成されてもよい。複数の曝気槽１０１により構成される場合、活性汚泥をサンプリングおよび分析は、いずれの曝気槽１０１においても実施可能である。
【００２１】
分離工程は、活性汚泥処理された排水を、シックナー１０２において固液分離する。シックナー１０２は、排水中に混じる固体粒子を沈降濃縮させ、排水から分離するための装置である。
【００２２】
２次処理工程は、分離工程後の排水が排水基準を満たさない場合、また有害物質を排出するおそれがある場合等に、排水中に残る窒素、リン、難分解性の物質等を、化学的または物理的方法で除去する。２次処理工程後の排水は、放流水として放流される。なお、図１に示す排水処理の流れは例示であり、上記処理に限られず、排水中の汚染物質、放流水の放流場所等に応じた処理が実施されてもよい。
【００２３】
＜装置構成＞
図２は、活性汚泥の固液分離装置１の構成を例示する図である。活性汚泥の固液分離装置１（以下、単に固液分離装置１とも呼ばれる）は、曝気槽１０１において活性汚泥処理中の排水を連続的にサンプリングし、サンプリングした排水をろ過することにより清澄水（ろ液）を採取する。
【００２４】
本実施形態における活性汚泥のろ過は、活性汚泥をろ過膜の表面に対して平行に流すことによりろ過するクロスフロー方式によることが想定される。クロスフロー方式によるろ過では、活性汚泥を膜面に対して平行に流すことで膜面への付着物質の堆積が抑制され、膜の閉塞は低減される。
【００２５】
図２の例では、固液分離装置１は、活性汚泥送液ライン２、浸漬槽３、膜モジュール４、吸引ポンプ５、圧力計６、流量計７、受け槽８、送液ポンプ９、バルブ１１Ａおよびバルブ１１Ｂを備える。固液分離装置１により採取されるろ液は、送液ポンプ９により分析装置１０に送液される。また、固液分離装置１は、図示しない制御装置を備え、固液分離装置１の上記各構成の処理、またはその処理の一部は、当該制御装置からの指示により実行されてもよい。
【００２６】
なお、固液分離装置１の構成は一例であり、上記に限られず、実施の形態に応じて適宜構成要素の省略、置換または追加が可能である。また、固液分離装置１は、分析装置１０
と組み合わせて、分析システム２０として構成することも可能である。
【００２７】
活性汚泥送液ライン２は、曝気槽１０１と固液分離装置１との間で、活性汚泥を循環して送液する循環経路の一部を形成する。活性汚泥送液ライン２は、曝気槽１０１内の活性汚泥を、浸漬槽３の下側から上向きに供給する。浸漬槽３においてろ過処理された活性汚泥は、循環経路を介して曝気槽１０１に戻される。このように、活性汚泥は、曝気槽１０１と固液分離装置１との間を循環してろ過処理が行われる。活性汚泥送液ライン２は、「供給ライン」の一例である。浸漬槽３は、活性汚泥送液ライン２から供給される活性汚泥を、下から上に圧送し、浸漬槽３内に浸漬する膜モジュール４によりろ過する。浸漬槽３を上下方向に縦長の形状とし小型化することで、活性汚泥の上向きへの流れは促進される。これにより、膜の閉塞は低減され、クロスフロー方式による効果が得られる。また、浸漬槽３を小型化することで、固液分離装置１の設置費用は抑制され省スペース化を図ることが可能となる。
【００２８】
膜モジュール４は、浸漬槽３に浸漬され、浸漬槽３に下側から供給される活性汚泥をろ過する。膜モジュール４は、例えば、膜の孔径と溶質の分子の大きさの違いにより分子レベルで溶質を分離する限外ろ過膜とすることができる。限外ろ過膜（ＵＦ、Ultrafiltration Membrane）としては、例えば、膜の材質が親水性ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、孔径約０．０４μｍ（１５０ｋＤａ）、総有効膜面積０．３４ｍ２の平膜を使用することができる。なお、使用される膜の種類は、限外ろ過膜に限られず、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ、Microfiltration Membrane）、ナノろ過膜（ＮＦ、Nano filtration Membrane）、逆浸透膜（ＲＯ、Reverse Osmosis Membrane）、イオン交換膜であってもよい。また、膜の方式は、平膜に限られず、例えば、中空糸膜、スパイラル膜であってもよい。膜モジュール４は、「ろ過膜」の一例である。
【００２９】
吸引ポンプ５は、浸漬槽３から、膜モジュール４でのろ過により採取されたろ液を吸引する。圧力計６は、浸漬槽３から吸引されるろ液の圧力を計測する。流量計７は、浸漬槽３から受け槽８に流入するろ液の流量を計測する。固液分離装置１の制御装置は、圧力計６および流量計７の計測結果に応じて、吸引ポンプ５の吸引力を調整する。吸引ポンプ５の吸引力は、バルブ１１Ａでの流量調節により調整することも可能である。活性汚泥の性状に合わせて吸引ポンプ５の吸引力を調整することにより、膜モジュール４によるろ過速度は制御することができる。ろ過速度を適切に制御することで、膜の閉塞頻度は低減される。吸引ポンプ５は、「ろ過処理制御部」の一例である。
【００３０】
受け槽８は、浸漬槽３からのろ液を所定量貯留する。受け槽８は、所定量として、分析装置１０により分析可能な量のろ液を貯留することができればよい。送液ポンプ９は、受け槽８に貯留されたろ液を分析装置１０に送液する。送液されるろ液の量は、バルブ１１Ｂにより調整することも可能である。送液ポンプ９は、「送液制御部」の一例である。分析装置１０は、受け槽８から送液されたろ液を分析し、ＴＯＣ値等を計測する。
【００３１】
＜自動分析処理の流れ＞
図３は、ろ液の自動分析処理の例を示すフローチャートである。図３に示される自動分析処理は、例えば、固液分離装置１の制御装置に対するユーザからの開始の指示により開始される。
【００３２】
ＯＰ１では、制御装置は、活性汚泥送液ライン２を介して、曝気槽１０１から活性汚泥を浸漬槽３に供給する。活性汚泥は、曝気槽１０１から連続して浸漬槽３に供給され、膜モジュール４のろ過膜の膜面に対して平行に流された後、曝気槽１０１に戻される。即ち、活性汚泥は、曝気槽１０１と浸漬槽３との間を循環するように流される。
【００３３】
ＯＰ２では、供給された活性汚泥は、浸漬槽３に浸漬された膜モジュール４によりろ過される。活性汚泥は、浸漬槽３の下側から供給され、浸漬槽３の上側に圧送されることにより、膜モジュール４のろ過膜の膜面に対して平行に流されてろ過される。
【００３４】
ＯＰ３では、制御装置は、圧力計６および流量計７の計測結果を監視し、計測結果に応じて、吸引ポンプ５の吸引力を調整する。ＯＰ４では、受け槽８にろ液が貯留する。ＯＰ５では、制御装置は、ろ液が所定量貯留されると、分析装置１０に送液する。所定量は、例えば、分析装置１０によって分析可能な量である。ＯＰ６では、分析装置１０により、送液されたろ液のＴＯＣ値が計測される。
【００３５】
制御装置は、曝気槽１０１における活性汚泥の処理中、ＯＰ１からＯＰ６までの処理を所定の間隔、例えば、半日に１回の間隔で繰り返すことにより、連続的に自動で活性汚泥の分析を実行する。自動分析処理は、例えば、活性汚泥による浄化処理が終了したとき、または制御装置がユーザから終了の指示を受けた場合に終了する。
【００３６】
＜分析結果例＞
図４は、活性汚泥の自動分析および手動分析による分析値の推移を示すグラフである。図４の例は、約３週間の間、手作業により所定の間隔で採取した活性汚泥をろ過して分析するとともに、図２に示す固液分離装置を用いて、手作業の場合と同じ所定の間隔で自動分析を実施した際の分析結果を示す。
【００３７】
縦軸はＴＯＣの分析値、横軸は時間を示す。図４のグラフは、自動分析による分析値（図中のオンライン測定値）、および手動分析による分析値（図中の手分析値）の推移を示す。自動分析による分析値は、手動分析による分析値とほぼ同様に推移している。即ち、本実施形態の固液分離装置１による自動分析で、手作業による分析と同様の結果が得られる。本実施形態の固液分離装置１によれば、手作業による分析よりも作業負担は軽減され、曝気槽１０１における排水の処理状態を適時に把握することが可能となる。さらに、活性汚泥の性状に応じて固液分離装置１の運転条件を調整することで、固液分離装置１により、安定した排水処理を実施することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１        固液分離装置
２        活性汚泥送液ライン
３        浸漬槽
４        膜モジュール
５        吸引ポンプ
６        圧力計
７        流量計
８        受け槽
９        送液ポンプ
１０      分析装置
２０      分析システム
１０１    曝気槽
【図１】
2017221907.tif 000003
【図２】
2017221907.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017221907.tif 000006