(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を生物反応槽に流入させ、好気的に処理された活性汚泥混合液を固液分離槽に導入し、固液分離槽にろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成する通水性ろ過体を浸漬し、水頭圧より汚泥のダイナミックろ過層でろ過水を得る固液分離装置において、該固液分離槽は下部に散気装置を有するろ過体を少なくとも２つ以上浸漬設置され、ろ過体とろ過体の間に仕切り壁を設け、仕切り壁を挟んだ両側のろ過体について定期的に一方のろ過体でろ過し、反対側のろ過体によるろ過を停止し、該ろ過を停止したろ過体の下部から散気することを交互に行い、固液分離槽より濃縮汚泥を生物反応槽に返送することを特徴とする有機性排水処理の固液分離方法。
【請求項２】
通水性ろ過体表面の平均流速が汚泥沈降速度以上〜０．０５ｍ／ｓ未満となるように散気量を調整することを特徴とする請求項１記載の有機性排水処理の固液分離方法。
【請求項３】
原水を流入させる生物反応槽、生物反応の好気的に処理された活性汚泥混合液を導入する、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成する通水性ろ過体を浸漬し、水頭圧より汚泥のダイナミックろ過層でろ過水を得る固液分離槽とからなる固液分離装置において、該固液分離槽に下部に散気装置を有するろ過体が少なくとも２つ以上浸漬設置され、ろ過体とろ過体の間に仕切り壁を設け、仕切り壁を挟んだ両側のろ過体について定期的に一方のろ過体でろ過し、反対側のろ過体によるろ過を停止し、該ろ過を停止したろ過体の下部から散気することを交互に行う手段が設けられ、該固液分離槽に生物反応槽へ濃縮汚泥を返送する導管を設けたことを特徴とする有機性排水処理の固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性排水の処理に関し、特に活性汚泥の固液分離や余剰汚泥の濃縮等に関するものであり、有機性工業廃水や生活排水等の処理に用いることができる有機性排水処理の固液分離方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、活性汚泥による水処理においては、その処理工程から処理水を得るためには活性汚泥の固液分離を行わなければならない。通常では、活性汚泥スラリのような活性汚泥混合液を沈殿池に導入させ、重力沈降によって、活性汚泥を沈降させ、上澄液を処理水として沈殿池から流出させる方法が用いられる。この場合、活性汚泥を沈降させるため十分な沈降面積及び滞留時間を有する沈殿池が必要であり、処理装置の大型化と設置容積の増大要因となっている。また、活性汚泥がバルキング等、沈降性の悪化した場合、活性沈殿池から汚泥が流出し、処理水の水質悪化を招く。
【０００３】
近年、沈殿池に代わって膜分離による活性汚泥の固液分離を行う方法も用いられている。この場合、固液分離用膜として、一般的に精密ろ過膜や限外ろ過膜を用いられる。
膜分離によるろ過分離手段を行うには、ポンプによる吸引や加圧が必要であり、通常数十ｋＰａ〜数百ｋＰａの圧力で行うため、ポンプによる動力が大きく、ランニングコストの増大となっている。また、膜分離ではＳＳの全くない清澄な処理水が得られる一方、透過Ｆｌｕｘ（流束）が低く、また膜汚染を防止するため、定期的に薬洗する必要がある。
【０００４】
最近、沈殿池に代わる活性汚泥の固液分離法として、曝気槽に間隔保持用の通水性多孔質材を間に介在させて重ね合わせた不織布等の通水性シートの周囲を密閉して形成した袋状のろ過体を浸漬させ、低い水頭圧でろ過水を得る方法が知られている。この場合、ろ過体表面に形成された汚泥のダイナミックろ過層による分離で清澄なろ過水が得られる。
また、安定したダイナミックろ過層の形成手法として、ろ過体表面の活性汚泥流速を平均０．０５ｍ／ｓ〜０．４ｍ／ｓ、好ましくは０．１５〜０．２５ｍ／ｓに制御する活性汚泥濾過方法が知られている。本方法で、ろ過体表面流速０．２ｍ／ｓ時、ろ過Ｆｌｕｘは約２ｍ／ｄでろ過継続時間２．５ｈ以上となっている。これに対し、ろ過体表面流速０．０３ｍ／ｓ時、ろ過Ｆｌｕｘは初期４．ｌｍ／ｄであるが、４５分後に３．３ｍ／ｄまで低下し、短時間でろ過Ｆｌｕｘが低下するとされていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発明者らは、前記ろ過体のろ過Ｆ１ｕｘと表面流速との関係を詳細に実験した結果、ろ過体表面の流速を０．０５〜０．４ｍ／ｓ、特に好ましいとされる０．１５〜０．２５ｍ／ｓとした場合、ろ過体表面の汚泥流動が激しく、汚泥の均一なダイナミックろ過層の形成が困難であり、有効なろ過面積も得られない。この場合、微細な汚泥フロックによるろ過体表面の閉塞が早く、空洗や水洗を行っても効果が少ない。
ろ過体の洗浄直後においては、表面流速は汚泥沈降速度以上〜０．０５ｍ／ｓ未満のほうが安定したダイナミックろ過層が５分以内と極めて短時間で形成され、ろ過Ｆｌｕｘは５ｍ／ｄ以上を４時間以上継続できるという知見が得られた。また、表面流速が汚泥沈降速度〜０．０５ｍ／ｓ未満の条件では、ろ過体表面に形成されたダイナミックろ過層が空洗のみで容易に剥離できることが確認できた。さらにろ過停止し、活性汚泥混合液中に数分以上浸漬すれば、空洗時、少ない散気量で瞬時剥離できることも確認できた。
【０００６】
一方、ろ過体を生物反応槽に直接浸漬した場合、生物反応槽に流入する原水中のＢＯＤ等有機汚濁物がわずかでも残留した場合、ろ過体に直接付着し、ろ過体表面に生物膜が成長し、生物汚染によってろ過水量を著しく低下させる原因となる。また、ろ過体の洗浄方法としては、空洗及び水洗を同時に行う必要がある。洗浄時は大量の曝気量及び水量が必要となるだけでなく、その間はろ過取水を停止しなければならない。この結果、装置が複雑化となり、長期間に洗浄を繰り返して行った場合、ろ過体表面に微細な汚泥フロックの付着が認められ、ろ過水量の低下を招く原因となる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するもので、原水を生物反応槽に流入させ、好気的に処理された活性汚泥混合液をろ過体により固液分離する際に、ろ過体表面が生物汚染されてろ過水量を著しく低下させることがなく、しかも連続的に処理水が得られる固液分離方法、及びその装置を提供することを課題とするものである。
しかも、本発明は、その固液分離を高いろ過Ｆｌｕｘで行うことができる固液分離方法を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の手段により前記の課題を解決することができた。
（１）原水を生物反応槽に流入させ、好気的に処理された活性汚泥混合液を固液分離槽に導入し、固液分離槽にろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成する通水性ろ過体を浸漬し、水頭圧より汚泥のダイナミックろ過層でろ過水を得る固液分離装置において、該固液分離槽は下部に散気装置を有するろ過体を少なくとも２つ以上浸漬設置され、ろ過体とろ過体の間に仕切り壁を設け、仕切り壁を挟んだ両側のろ過体について定期的に一方のろ過体でろ過し、反対側のろ過体によるろ過を停止し、該ろ過を停止したろ過体の下部から散気することを交互に行い、固液分離槽より濃縮汚泥を生物反応槽に返送することを特徴とする有機性排水処理の固液分離方法。
（２）通水性ろ過体表面の平均流速が汚泥沈降速度以上〜０．０５ｍ／ｓ未満となるように散気量を調整することを特徴とする請求項１記載の有機性排水処理の固液分離方法。
【０００９】
（３）原水を流入させる生物反応槽、生物反応の好気的に処理された活性汚泥混合液を導入する、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成する通水性ろ過体を浸漬し、水頭圧より汚泥のダイナミックろ過層でろ過水を得る固液分離槽とからなる固液分離装置において、該固液分離槽に下部に散気装置を有するろ過体が少なくとも２つ以上浸漬設置され、ろ過体とろ過体の間に仕切り壁を設け、仕切り壁を挟んだ両側のろ過体について定期的に一方のろ過体でろ過し、反対側のろ過体によるろ過を停止し、該ろ過を停止したろ過体の下部から散気することを交互に行う手段が設けられ、該固液分離槽に生物反応槽へ濃縮汚泥を返送する導管を設けたことを特徴とする有機性排水処理の固液分離装置。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、従来の生物反応槽の後段に固液分離槽を設置し、該固液分離槽内に少なくとも２つ以上の通水性ろ過体を浸漬設置し、通水性ろ過体と通水性ろ過体間に仕切り壁を設け、仕切り板を挟んだ両側の通水性ろ過体を定期的にろ過及び散気を交互に行えば、定期的な洗浄を行う必要がまったくなくなり、安定したろ過水質と水量を得ることができる。この場合、従来散気装置のみが設置された部分にも同様なろ過体を設置できることから、槽全体の有効利用が可能となる。
【００１１】
また、固液分離槽において、ろ過体表面の平均流速が汚泥沈降速度以上〜０．０５ｍ／ｓ未満となるように散気装置への散気量を調整していることから、ろ過する反対側のろ過体表面に良好なダイナミックろ過層が形成できる一方、ろ過停止中のろ過体が活性汚泥混合液中に浸漬しているため、ろ過時にろ過体表面に形成された汚泥層が膨潤し、少ない微細気泡の付着で容易に剥離し、再ひろ過を開始してもＦｌｕｘの低下は全くなく、常に安定したろ過水量を得ることができる。また、散気量が少ないことから、汚泥流動によるろ過体表面への摩損が少なく、ろ過体の寿命を長く維持することができる。
【００１２】
通水性ろ過体としては、不織布、ろ布、金属網等のいずれを用いても同様な効果が得られる。また、ろ過体形状としては、平面型、円筒型、中空型のいずれを用いることも可能であり、複数個を束ねてモジュールろ過体として用いることが可能である。特に不織布やろ布、比較的表面強度の弱いろ過体を用いても良好な処理効果が得られる。
【００１３】
以下に本発明を実施態様の一例を示す図面を用いて詳細に説明する。
図１は、団地下水に対する本発明による処理法の一例をフローシートで示したものである。図１に示す如く、流入原水１が生物反応槽２に流入し、ブロワー３によって空気を供給し、活性汚泥による好気処理を行う。活性汚泥混合液が生物反応槽出口４から固液分離槽５に流入する。固液分離槽５においては、中心に仕切り壁８が設けられ、両側にそれぞれ、Ａろ過体モジュール６とＢろ過体モジュール７を浸漬設置している。また、それぞれのろ過体モジュール下部にはＡ散気装置９とＢ散気装置１０を設置している。活性汚泥混合液は常時Ａろ過体またはＢろ過体モジュールより固液分離し、処理水として得る。
【００１４】
Ａろ過体モジュール６によるろ過時は、Ｂろ過体モジュール７のろ過を停止するが、Ｂろ過体モジュール下部のＢ散気装置１０は空気を供給し、Ａろ過体モジュール表面の流速を確保する一方、Ｂろ過体モジュール７表面の付着汚泥層を剥離する。この場合、Ａろ過体モジュール処理水１１は処理水として得られる。反対にＢろ過体モジュール７によるろ過時はＡろ過体モジュール６のろ過を停止し、Ａろ過体モジュール下部のＡ散気装置９は空気を供給し、Ｂろ過体モジュニル７表面の流速を確保する一方、Ａろ過体モジュール６表面の付着汚泥層を剥離する。Ｂろ過体モジュール処理水１２は処理水として得られる。なお、固液分離槽内の濃縮汚泥は濃縮汚泥返送ポンプ１３より生物反応槽２に導入される。余剰汚泥は排泥ライン１４より定期的に系外に排出される。
【００１５】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されない。
【００１６】
実施例
団地下水を図１のフローシートに示す本発明による処理法により処理した。
図１に示す如く、流入原水１が生物反応槽２に流入し、ブロワー３によって空気を供給し、活性汚泥による好気処理を行う。活性汚泥混合液が生物反応槽出口４から固液分離槽５に流入する。固液分離槽５においては、中心に仕切り壁８を設けられ、両側にそれぞれ、Ａろ過体モジュール６とＢろ過体モジュール７を浸漬設置している。また、それぞれのろ過体モジュール下部にはＡ散気装置９とＢ散気装置１０を設置している。活性汚泥混合液は常時Ａろ過体またはＢろ過体モジュールより固液分離し、処理水として得ている。
【００１７】
なお、本実施例では、使用されたろ過体モジュールが２個のみであった。しかし、これを数個としても同様な効果が得られる。設置されたろ過体モジュールが、ｎ個、仕切り壁がｎ−１枚あるとした場合、仕切り壁両側のろ過体を交互に散気、ろ過を定期的に行えばよい。この時、常時ｎ／２個のろ過体モジュールのろ過を行い、ｎ／２個のろ過体モジュール下部の散気装置より空気の供給を行っている。
第１表にこの実施例での生物反応槽の処理条件を示す。第２表に固液分離槽の処理条件を示す
【００１８】
【表１】
0004104806.tif 000002
【００１９】
第１表に示すように生物反応槽への原水流入量が１２ｍ3 ／ｄであり、固液分離槽からの濃縮汚泥返送量を６ｍ3 ／ｄとした。生物反応槽のＭＬＳＳが約２５００ｍｇ／リットルとした。この場合、槽全体のＢＯＤ負荷が約０．１５ｋｇ／ｋｇ・ｄであった。
生物反応槽において流入原水のＢＯＤを完全に分解除去し、固液分離槽へ流入する活性汚泥混合液中に未分解ＢＯＤの残留がまったくないため、固液分離槽において、ろ過分離にともなうろ過体表面の生物汚染を抑制することが可能である。この結果、ろ過体寿命が長くなり、安定したろ過水量を長期間において確保することができる。上述の処理効果を得るためには、生物反応槽のＢＯＤ負荷を０．３ｋｇ／ｋｇ・ｄ以下とするのが好ましい。また、嫌気・好気法、硝化脱窒法等のＢＯＤだけでなく、Ｎ、Ｐも除去する生物学的方法にも適用できる。
【００２０】
第２表に固液分離槽の処理条件を示す。本実施例では、有効容積３ｍ3 の固液分離槽を用いた。ろ過体として有効面積０．５ｍ2 の平面形不織布ろ過体各６枚束ねたものをろ過体モジュールＡ、Ｂとしてそれぞれ仕切り壁の両側に設置した。ろ過時の平均水頭圧を約１５ｃｍとした。ろ過水量が１２ｍ3 ／ｄであり、ろ過体表面の活性汚泥混合液流速が約０．０１ｍ／ｓとなった。
Ａろ過体モジュール及びＢろ過体モジュールの交互ろ過停止時間は、いずれも３時間とした。すなわち、Ａろ過体モジュールろ過、Ｂ散気装置が３時間運転中にＢろ過体モジュールとＡ散気装置が停止する。その後Ａろ過体モジュールろ過、Ｂ散気装置が３時間停止し、Ｂろ過体モジュールろ過とＡ散気装置を３時間作動する。
このように約２ヶ月連続処理した時の原水及び処理水の平均値を第３表に示す。
【００２１】
【表２】
0004104806.tif 000003
【００２２】
【表３】
0004104806.tif 000004
【００２３】
第３表に示すように、原水ではｐＨが７．５、濁度２３０度、ＳＳ７８ｍｇ／リットルであるのに対し、処理水では、ｐＨ７．６、濁度３．２度、ＳＳ１．５ｍｇ／リットルとなり、不織布ろ過体によって得られたろ過水が清澄であると認められた。また、ＣＯＤとＳ−ＣＯＤ、ＢＯＤとＳ−ＢＯＤについて、原水では、それぞれ８５ｍｇ／リットルと５６ｍｇ／リットル、１５０ｍｇ／リットルと８５ｍｇ／リットルであるのに対し、処理水では、それぞれ１５．５ｍｇ／リットルと１２．０ｍｇ／リットル、５ｍｇ／リットル以下と５ｍｇ／リットル以下であり、処理水質としても良好であると認められた。
【００２４】
図２は、モジュールＡ及びモジュールＢを用い、交互にろ過した時のろ過Ｆｌｕｘ経過を示す。
水頭圧１５ｃｍにおいて、開始直後のろ過ＦｌｕｘがモジュールＡ、Ｂのいずれも約６ｍ／ｄ以上あり、３時間経過してもろ過Ｆｌｕｘが５．５ｍ／ｄとなっており、大きな低下が見られなかった。なお６時間経過後のろ過Ｆｌｕｘが約１．５ｍ／ｄに低下したものの、６時間後に再びろ過開始してもそれぞれのモジュールにおいてろ過Ｆｌｕｘの低下はみられず、同様な経過が得られ、またＡ、Ｂの間に大きな差が認められなかった。
図３は、モジュールＡ及びモジュールＢを交互にろ過した時のろ過水（処理水）濁度の経過を示す。
モジュールＡ、Ｂのいずれを用いても、ろ過開始直後のろ過水濁度が３０度以上とやや高かったが、ろ過開始５分後にほぼ１０度前後に低下し、その後常に１０度以下と安定した処理が得られた。
【００２５】
図４に実施例におけるろ過Ｆｌｕｘの経時変化を示す。約１５００時間の連続処理において、いずれのろ過体モジュールによる処理においても、平均ろ過Ｆｌｕｘが約４ｍ／ｄであり、安定した処理が得られた。
図５にろ過水の濁度経過を示す。約１５００時間の連続処理において、ろ過水の濁度が常時１０度以下であり、特に２０日後はほぼ５度以下で大きな変動が見られず、汚泥のダイナミックろ過層が安定して形成し、安定した処理水質が得られた。
【００２６】
比較例
図６に示す処理フローにおいて、実施例と同一な不織布ろ過体モジュールを用い、ろ過体表面平均流速０．１５ｍ／ｓとなるように、仕切り壁反対側の曝気量を調整してろ過を行った。また洗浄はろ過体モジュール下部の散気管より、３時間１回、３分間空洗を行った。
図７に、上記のフロー及び条件でろ過処理を行った場合、空洗を含めたろ過Ｆｌｕｘの経過を示す。
処理開始直後のろ過Ｆｌｕｘは約６．５ｍ／ｄであった。しかし、時間経過とともにろ過Ｆｌｕｘの低下が早く、２時間後にろ過Ｆｌｕｘが１．５ｍ／ｄ以下、３時間後にろ過Ｆｌｕｘが１ｍ／ｄ以下となった。さらに空洗後にろ過Ｆｌｕｘの低下が早く、１時間後にろ過Ｆｌｕｘがほぼ１ｍ／ｄ以下となり、良好な洗浄効果が得られなかった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の生物反応槽の後段に固液分散槽を設置し、該固液分離槽内に少なくとも２つ以上のろ過体を浸漬設置し、ろ過体とろ過体間に仕切り壁を設け、仕切り壁を挟んだ両側のろ過体を定期的にろ過及び散気を交互に行えば、定期的な洗浄を行う必要がまったくなくなり、安定したろ過水質と水量を得ることができる。この場合、従来散気装置のみが設置された部分にも同様なろ過体を設置できることから、槽全体の有効利用が可能となる。
【００２８】
また、固液分離槽において、ろ過体表面の平均流速が汚泥沈降速度以上〜０．０５ｍ／ｓ未満となるように散気装置への散気量を調整していることから、ろ過する反対側のろ過体表面に良好なダイナミックろ過層が形成できる一方、ろ過停止中のろ過体が活性汚泥混合液中に浸漬しているため、ろ過時にろ過体表面に形成された汚泥層が膨潤し、少ない微細気泡の付着で容易に剥離し、再びろ過を開始してもＦｌｕｘの低下は全くなく、常に安定したろ過水量を得ることができる。また、散気量が少ないことから、汚泥流動によるろ過体表面への摩損が少なく、ろ過体の寿命を長く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフローシートを示す。
【図２】実施例におけるモジュールＡ又はモジュールＢの平均ろ過Ｆｌｕｘの経時変化のグラフを示す。
【図３】実施例におけるモジュールＡ又はモジュールＢのろ過水濁度の経時変化のグラフを示す。
【図４】実施例における平均ろ過Ｆｌｕｘの経時変化のグラフを示す。
【図５】実施例におけるろ過水濁度の経時変化のグラフを示す。
【図６】比較例の処理フローシートを示す。
【図７】比較例におけるろ過Ｆｌｕｘの経時変化のグラフを示す。
【符号の説明】
１  流入原水
２  生物反応槽
３  ブロワー
４  生物反応槽出口
５  固液分離槽
６  Ａろ過体モジュール
７  Ｂろ過体モジュール
８  仕切り壁
９  Ａ散気装置
１０  Ｂ散気装置
１１  Ａ処理水
１２  Ｂ処理水
１３  濃縮汚泥返送ポンプ
１４  排泥ライン
【図１】
0004104806.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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