(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物による生物処理を行う原水中に粉末活性炭を投入して処理槽に設けた分離膜による固液分離を行い、分離膜を透過した水を処理水として抜き出すとともに、分離膜を透過せずに濃縮された微生物及び粉末活性炭を原水に循環させる粉末活性炭循環型膜処理方法において、前記分離膜を第１分離膜として、該第１分離膜に加えて前記処理槽に設けた、前記第１分離膜よりも大きな孔径で、原水中の微生物及び粉末活性炭を透過させずに原水中の高分子有機物を透過水と共に透過させる孔径を有する第２分離膜による固液分離を、前記第１分離膜によるろ過処理と同時に行って、粉末活性炭に吸着せずかつ生物分解もされずに原水中に残存している高分子有機物を前記第２分離膜により高分子有機物含有透過水として原水中から引き抜いて循環系外へ排出するとともに、前記濃縮された微生物及び粉末活性炭の前記原水への循環を前記処理槽底部から抜き取ることにより行うことを特徴とする粉末活性炭循環型膜処理方法。
【請求項２】
微生物による生物処理を行う原水中に粉末活性炭を投入する粉末活性炭投入手段と、前記粉末活性炭を投入した原水を分離膜で固液分離する処理槽と、該処理槽で前記分離膜を透過した水を処理水として抜き出す透過水経路と、前記処理槽で分離膜を透過せずに濃縮された微生物及び粉末活性炭を原水に循環させる返送経路とを備えた粉末活性炭循環型膜処理装置において、前記分離膜を第１分離膜とし、さらに前記処理槽に、前記第１分離膜のろ過処理と同時に固液分離処理を行う第２分離膜を設け、該第２分離膜は、前記第１分離膜よりも大きな孔径で、原水中の微生物及び粉末活性炭を透過させずに原水中の高分子有機物を透過水と共に透過させる孔径を有し、前記第２分離膜を透過した高分子有機物含有透過水を循環系外に排出するドレン経路を設けるとともに、前記返送経路を前記処理槽底部に設けたことを特徴とする粉末活性炭循環型膜処理装置。
【請求項３】
前記分離膜の公称孔径が０．１〜０．２μｍであり、前記第２の分離膜の公称孔径が０．８〜２μｍであることを特徴とする請求項２記載の粉末活性炭循環型膜処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末活性炭循環型膜処理方法及び装置に関し、詳しくは、膜分離装置を用いた上水，下水，排水等を浄化処理する設備等において、原水中に含まれる溶解性有機成分や固体成分だけでなく、低分子有機成分も同時に除去することができる粉末活性炭循環型膜処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原水中に粉末活性炭を投入して生物処理と膜処理とを行い、粉末活性炭を循環使用する方法、即ち粉末活性炭循環型膜処理は、ＭＦ膜やＵＦ膜では除去できない溶解成分のうち、低分子有機成分を粉末活性炭に吸着させるとともに、アンモニア性窒素等の溶解性有機物を膜分離汚泥中の微生物による生物学的酸化により酸化し、最終的に膜分離を行うことによって高度な分離除去を行うシステムとして知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような粉末活性炭循環型膜処理において、生物処理をより安定させるためには、水回収率を上げて処理槽内の生物量を増加させる必要がある。ところが、水回収率を上げると、活性炭に吸着せず、生物分解もされずに残った高分子有機物が、微生物（汚泥）や活性炭とともに分離膜の濃縮水中に濃縮されてしまうため、この高分子有機物によって膜孔が閉塞されてしまう可能性が高くなり、分離膜が閉塞し易くなって安定した運転状態が得られなくなってしまう。
【０００４】
そこで本発明は、膜分離における水回収率を向上させて処理槽内の生物量を増加させながら、高分子有機物による分離膜の閉塞を抑制して安定した状態で良好な処理水質を得ることができる粉末活性炭循環型膜処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の粉末活性炭循環型膜処理方法は、微生物による生物処理を行う原水中に粉末活性炭を投入して処理槽に設けた分離膜による固液分離を行い、分離膜を透過した水を処理水として抜き出すとともに、分離膜を透過せずに濃縮された微生物及び粉末活性炭を原水に循環させる粉末活性炭循環型膜処理方法において、前記分離膜を第１分離膜として、該第１分離膜に加えて前記処理槽に設けた、前記第１分離膜よりも大きな孔径で、原水中の微生物及び粉末活性炭を透過させずに原水中の高分子有機物を透過水と共に透過させる孔径を有する第２分離膜による固液分離を、前記第１分離膜によるろ過処理と同時に行って、粉末活性炭に吸着せずかつ生物分解もされずに原水中に残存している高分子有機物を前記第２分離膜により高分子有機物含有透過水として原水中から引き抜いて循環系外へ排出するとともに、前記濃縮された微生物及び粉末活性炭の前記原水への循環を前記処理槽底部から抜き取ることにより行うことを特徴としている。
【０００６】
また、本発明の粉末活性炭循環型膜処理装置は、微生物による生物処理を行う原水中に粉末活性炭を投入する粉末活性炭投入手段と、前記粉末活性炭を投入した原水を分離膜で固液分離する処理槽と、該処理槽で前記分離膜を透過した水を処理水として抜き出す透過水経路と、前記処理槽で分離膜を透過せずに濃縮された微生物及び粉末活性炭を原水に循環させる返送経路とを備えた粉末活性炭循環型膜処理装置において、前記分離膜を第１分離膜とし、さらに前記処理槽に、前記第１分離膜のろ過処理と同時に固液分離処理を行う第２分離膜を設け、該第２分離膜は、前記第１分離膜よりも大きな孔径で、原水中の微生物及び粉末活性炭を透過させずに原水中の高分子有機物を透過水と共に透過させる孔径を有し、前記第２分離膜を透過した高分子有機物含有透過水を循環系外に排出するドレン経路を設けるとともに、前記返送経路を前記処理槽底部に設けたことを特徴とし、特に、前記分離膜の公称孔径が０．１〜０．２μｍであり、前記第２の分離膜の公称孔径が０．８〜２μｍであることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一形態例を示す粉末活性炭循環型膜処理装置の系統図である。この粉末活性炭循環型膜処理装置は、従来と同様の膜分離を行う第１分離膜１１と、この第１分離膜１１よりも大きな孔径を有する第２分離膜１２とを備えた処理槽１３の前段に、活性炭投入手段１４及び撹拌機１５を有する活性炭混合槽１６を設けたものであって、原水は、流入経路２１から活性炭混合槽１６に流入し、処理水は、第１分離膜１１の透過水経路２２から抜き出される。また、処理槽１３内で濃縮された汚泥は、ポンプ２３によって返送経路２４に抜き取られ、前記活性炭混合槽１６に返送される。
【０００８】
このような粉末活性炭循環型膜処理装置において、原水は、活性炭混合槽１６内で撹拌機１５で撹拌されながら、活性炭投入手段１４から投入される粉末活性炭及び汚泥返送経路２４から流入する返送汚泥、すなわち、生物処理を行うための微生物及び粉末活性炭を含む汚泥と混合し、経路２５を通って処理槽１３に流入する。
【０００９】
処理槽１３内では、原水中のアンモニア性窒素等の溶解性有機物が微生物による生物学的酸化によって酸化され、溶解性の低分子有機成分が粉末活性炭に吸着され、さらに、不溶性の固体成分が第１分離膜１１によって固液分離されることにより、これらが除去された処理水が透過水経路２２から抜き出される。また、処理槽１３内に濃縮された汚泥及び粉末活性炭は、槽底部から返送経路２４に引き抜かれて活性炭混合槽１６に循環する。このとき、一部の汚泥を余剰汚泥として経路２６に分岐させ、回収槽２７に引き抜くことができる。
【００１０】
さらに、処理槽１３では、前記第１分離膜１１による通常のろ過処理と同時に、前記第２分離膜１２による固液分離処理が行われ、活性炭に吸着せず、生物分解もされずに原水中に残存している高分子有機物が第２分離膜１２を透過して原水中から分離される。すなわち、図２の説明図に示すように、通常の膜処理に用いられているＭＦ膜やＵＦ膜からなり、その孔径（公称孔径）が０．１〜０．２μｍである第１分離膜１１では、原水中に存在する微生物３１や粉末活性炭３２及びこれらに付着している低分子有機成分３３、さらに、前記高分子有機物３４が第１分離膜１１の膜孔１１ａを透過しないので、該第１分離膜１１の透過水３５は、これらが含まれない清浄な処理水となる。
【００１１】
一方、第１分離膜１１よりも大きな孔径で、原水中の微生物３１及び粉末活性炭３２を透過させずに原水中の高分子有機物３４を透過させる孔径、好ましくは、公称孔径が０．８〜２μｍの第２分離膜１２では、高分子有機物３４が第２分離膜１２の透過水３６と共に膜孔１２ａを透過して原水中から分離され、透過水３６と共にドレン経路２８から回収槽２７に引き抜かれる。
【００１２】
このように、原水中に残存した高分子有機物３４を透過水と共に第２分離膜１２で原水中から引き抜くことにより、第１分離膜１１の目詰まりの要因となる高分子有機物３４の濃度を低くできるので、高分子有機物３４によって第１分離膜１１の膜孔が閉塞される可能性を低くすることができる。同時に、微生物３１と粉末活性炭３２とを効果的に濃縮した状態の返送汚泥を原水に循環混合することができるので、原水の生物処理が安定し、有機物濃度が下がり、高い回収率を維持したまま良好な生物分解と安定した膜の運転とを行うことができる。
【００１３】
なお、第２分離膜１２で引き抜く水量は、原水の状態や水回収率、生物分解の進行状況等の各種条件に応じて設定すればよいが、通常は、水回収率に見合う量をドレンとして循環系外の回収槽２７に排出すればよい。また、両分離膜は、従来からこの種の処理に用いられている中空糸膜等を用いた各種膜分離手段を用いることが可能であり、膜の種類も特に限定されるものではなく、原水の状態に応じて適宜選択することができ、例えば、ＭＦ膜，ＵＦ膜を好適に使用でき、さらに、適宜なメッシュの網状体を使用することも可能である。
【００１４】
さらに、回収槽２７内のドレンに含まれる高分子有機物は、汚泥の脱水処理や濃縮処理を行うことによって汚泥から分離した後、再び原水に混合して再処理することができる。また、両分離膜の洗浄は従来と同様にして行うことができ、例えば、ブロワ１７から膜下方の散気装置１８を介してエアスクラビングを行うことによって洗浄することができ、必要に応じて薬品洗浄を行うことができる。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、粉末活性炭循環型膜処理における水回収率を向上させて処理槽内の生物量を増加させながら、高分子有機物による分離膜の閉塞を抑制して安定した運転状態で良好な処理水質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一形態例を示す粉末活性炭循環型膜処理装置の系統図である。
【図２】  第１分離膜及び第２分離膜におけるろ過状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１１…第１分離膜、１２…第２分離膜、１３…処理槽、１４…活性炭投入手段、１５…撹拌機、１６…活性炭混合槽、２１…流入経路、２２…透過水経路、２３…ポンプ、２４…返送経路、２７…回収槽、２８…ドレン経路、３１…微生物、３２…粉末活性炭、３３…低分子有機成分、３４…高分子有機物、３５…第１分離膜１１の透過水、３６…第２分離膜１２の透過水
【図１】
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【図２】
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