(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃水を微生物により浄化処理する反応槽と、反応槽に浸漬され、活性汚泥混合液を固液分離するための膜エレメントを備えた固液分離装置と、反応槽内で前記膜エレメントの下方に配置され、反応槽にエアを供給する散気装置とにより構成される膜分離廃水処理装置において、
前記散気装置は、底面が開口した箱体と、該箱体の上板を上下に貫通して取り付けられた気泡放出管と、前記箱体内に連通して設けられた連通管と、連通管に接続したブロアとにより構成され、
前記気泡放出管下端部が、スラッシュカットされていると共に、前記箱体内部において、前記気泡放出管の下端部が前記連通管の先端部より低位に配設され、ブロアから供給されるエアが箱体内にエア層を形成し、該エア層を介して気泡放出管にエアが供給されることを特徴とする膜分離廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膜分離廃水処理装置に関し、詳細には、膜分離廃水処理装置における散気装置に活性汚泥混合液が逆流せず、しかも、活性汚泥混合液へのエアの供給を好適に行うことができる散気装置を具備する膜分離廃水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、廃水を微生物により浄化処理する廃水処理装置において、活性汚泥と処理水とを分離するために膜分離による固液分離装置が設けられている。この膜分離による固液分離装置においては、反応水槽内にエアを供給する装置を設け、膜エレメントに付着した活性汚泥の洗浄を気泡が上昇する力を利用して行っている。
従来の散気装置の一例を図７に示す。散気装置６０はブロア６５と、連通管６６と、孔あき管６８とにより構成され、ブロア６５と孔あき管６８とは連通管６６により接続されている。また、孔あき管６８には、下向きに数ミリのエア抜き孔６９を設けた管が用いられており、ブロア６５から送出されたエアは、連通管６５を通じて孔あき管６８のエア抜き孔６９から反応槽１８内に排出される。
孔あき管６８から排出されたエアは気泡となって、反応槽１８内に貯留された活性汚泥混合液中で酸素を溶解させながら上昇し、膜分離装置の膜エレメント４２を洗浄する作用をなす。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の膜分離廃水処理装置における散気装置は、前記のような孔あき管６８を散気管として用いていたため、気泡が粗大なものしか形成できず、活性汚泥混合液への酸素溶解効率が低く、微生物による安定した生物処理を可能とするためには、多くのエアを供給する必要があり、ブロア動力の増大を招いていた。
また、孔あき管６８はブロアの運転を停止すると、孔６９から活性汚泥混合液を吸い込むため、孔あき管６８が目詰まりしてしまうことがあった。孔あき管６８が目詰まりした場合、活性汚泥混合液へのエアの供給が不十分になり、生物処理の効率が悪くなるばかりでなく、膜エレメント４２の洗浄が十分に行われないため、膜エレメント４２の寿命が短くなる等、廃水処理装置の安定運転を行う上での大きな妨げになる。
【０００４】
そこで、孔あき管６８に設けられている孔６９の径を拡大する等の手段がとられているが、孔６９の径を大きくすると、気泡が粗大になり、膜エレメント４２の洗浄には適している反面、活性汚泥混合液に対する酸素溶解効率は低下してしまうといった課題がある。したがって、生物処理を安定して行うに必要とされるブロア６５の動力が更に増大するなどといった他の課題が生じる等、抜本的な解決には至っていない。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、膜分離廃水処理装置の散気装置において、膜エレメントの洗浄を効率的なものとし、また、処理槽内へ効率的に酸素を溶解可能とし、さらには、ブロアの運転を停止させた場合においても、活性汚泥混合液が逆流して、散気パイプに目詰まりが生じることを防止し、省エネルギーで、しかも安定運転を可能とする膜分離廃水処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願発明に係る膜分離廃水処理装置は以下に示す構成を備えるものである。
すなわち、廃水を微生物により浄化処理する反応槽と、反応槽に浸漬され、活性汚泥混合液を固液分離するための膜エレメントを備えた固液分離装置と、反応槽内で前記膜エレメントの下方に配置され、反応槽にエアを供給するための散気装置とにより構成される膜分離廃水処理装置において、前記散気装置は、底面が開口した箱体と、該箱体の上板を上下に貫通して取り付けられた気泡放出管と、前記箱体内に連通して設けられた連通管と、連通管に接続したブロアとにより構成され、前記気泡放出管下端部が、スラッシュカットされていると共に、前記箱体内部において、前記気泡放出管の下端部が前記連通管の先端部より低位に配設され、ブロアから供給されるエアが箱体内にエア層を形成し、該エア層を介して気泡放出管にエアが供給されることを特徴とする膜分離廃水処理装置である。
これにより、散気装置のブロアを停止させた場合においても、活性汚泥混合液が逆流して、散気装置を目詰まりさせてしまうことを防止することが可能になった。また、箱体に複数の気泡放出管が接続されている場合、それぞれの気泡放出管から均等にエアを放出させることが可能になった。さらには、ブロア出力の調整でエア放出管から吹き出させるエアの容量を調節することができるため、気泡の大きさを任意に設定することが可能となり、膜エレメントの洗浄や、活性汚泥への酸素供給に際し、両者を効率的に行うことが可能になった。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る膜分離廃水処理装置の実施の形態について、添付図面に沿って詳細に説明する。図１は膜分離廃水処理装置を示す説明図である。
【０００８】
本実施の形態においては、膜分離廃水処理装置を、脱窒槽と硝化槽とを備えた硝化・脱窒装置に適用した例について説明していくことにする。
１０は硝化・脱窒装置である。硝化・脱窒装置１０は、仕切り板１２によって仕切られた脱窒槽１４および硝化槽１６とからなる反応槽１８と、反応槽１８に流入させる廃水２０を貯留する廃水貯留槽３０と、反応槽１８により脱窒・硝化処理された活性汚泥混合液４０を固液分離するための膜エレメント４２と、膜エレメント４２により固液分離された処理水を吸引するポンプ５０と、硝化槽１６にエアを供給するための散気装置６０と、硝化槽１６内の活性汚泥混合液４０を脱窒槽１４に還流させるポンプ７０とにより構成されている。
【０００９】
廃水貯留槽３０には、スクリーンにより大きなごみを除去した廃水を貯留する。廃水貯留槽３０に貯留された廃水２０は、制御部によりその送水量を制御して廃水貯留槽３０と脱窒槽１４とを連結するパイプライン３２を通じて順次脱窒槽１４に送水される。脱窒槽１４への送水量は、反応槽１８からポンプ５０により排出された処理水の量と同量となるように制御部により制御され、反応槽１８に貯留される水量は、常に一定となるように制御される。
【００１０】
脱窒槽１４に流入した廃水２０は嫌気性状態において、活性汚泥中の脱窒菌の作用によって廃水中のＢＯＤ成分の分解および脱窒処理がなされる。脱窒槽１４の底部には、ポンプ８０が配設されており、脱窒槽１４内の攪拌混合を行っている。
【００１１】
脱窒槽を経由した活性汚泥混合液４０は、仕切り板１２、１２に挟まれた連通路８２を通り、硝化槽１６に流入する。硝化槽１６は、活性汚泥混合液４０を硝化処理するためのものである。この硝化処理では、好気性状態の下、硝化菌により活性汚泥混合液４０のアンモニア態窒素が硝化処理されて硝酸になる。続いて、硝化槽１６で硝化処理された活性汚泥混合液４０を再度脱窒槽１４に送り返すことにより、活性汚泥混合液４０中の窒素成分が窒素ガスとして大気に放出されて窒素除去がなされる。
【００１２】
脱窒槽１４において再度窒素除去がなされた活性汚泥混合液４０は、再度硝化槽１６に送り出され、再び硝化処理がなされる。硝化槽１６では膜エレメント４２を使用して、活性汚泥混合液４０から処理水を取り出す操作がなされる。処理水は活性汚泥混合液４０中に含まれる活性汚泥を固液分離することによって得られる。
本実施の形態においては、固液分離装置として膜エレメント４２とポンプ５０を用いた膜分離方式を採用している。
【００１３】
以上に説明したように、脱窒槽１４では、嫌気性状態の下に脱窒処理がなされ、硝化槽１６では好気性状態の下に硝化処理がなされるから、脱窒槽１４と硝化槽１６とを連通する連通路８２に逆止弁（図示せず）を設け、各槽における嫌気状態と、好気状態との区別を明確にするのが好ましい。
【００１４】
また、膜エレメント４２には、逆止弁５２を介してポンプ５０に接続する取水管５４が接続されており、ポンプ５０により、膜エレメント４２が固液分離した処理水を排出させる。処理水の排出量の情報が図示しない制御部に伝達され、制御部は廃水貯留槽３０から脱窒槽１４に流入する廃水２０の水量を制御する。
逆止弁５２は、ポンプ５０により浄水を排出した後、ポンプ５０の運転を止めた際に、取水管５４内にある排出途中の処理水が硝化槽１６に逆流するのを防ぐためのものである。
【００１５】
硝化槽１６の下部には、硝化槽１６内の活性汚泥混合液４０を脱窒槽１４に送り返すための循環用パイプライン７２が連通している。循環用パイプライン７２には、ポンプ７０が配設されており、ポンプ７０により循環用パイプライン７２を経由して、硝化槽１６により処理された活性汚泥混合液４０が再び脱窒槽１４に流入される。これにより活性汚泥混合液４０は脱窒槽１４から硝化槽１６へ、硝化槽１６から脱窒槽１４へ順次循環し、高度な処理水を得ることができる。
【００１６】
なお、硝化槽１６で処理された活性汚泥混合液４０は、酸素の溶解度が高まっているので、嫌気槽である脱窒槽１４にそのまま返送すると、脱窒槽１４内で脱窒反応に利用すべき有機物が酸化反応を起こし、脱窒処理の効率が低下してしまう。そこで、循環用パイプライン７２の中間に溶存酸素除去装置７４を配設し、脱窒槽１４に返送する活性汚泥混合液４０の溶存酸素を除去して返送するのが好ましい。
【００１７】
図２は硝化槽内で膜エレメントの下方に設置する散気装置の構造を示す透視説明図である。
散気装置６０は、下部が開口する箱体６１と、気泡放出管６２と、箱体６１内にエアを吹き込むブロア６５とにより構成されている。
気泡放出管６４は箱体６１の上板６１ａから上方および下方へそれぞれ突出して設けられ、箱体６１の内部と硝化槽１６とを連通させている。
本実施の形態では、気泡放出管６４は、エア吸い込み管６３とエア吹き出し管６２とにより構成され、エア吹き出し管６２は、エア吸い込み管６３よりも拡径して形成され、エア吹き出し管６２の基部が下方に徐々に縮径するテーパー面に形成されて、エア吸い込み管６３がエア吹き出し管６２に連結する。６４ａはエア放出管の基部位置にエア吸い込み管６３との連結部の側面に開口させた連通孔である。
【００１８】
箱体６１の側面には連通管６６が連通して設けられ、箱体６１内で連通管６６は先端部を鉛直方向に延出し、先端が上板６１ａの下面の近傍に位置する。ここで、箱体６１の内部において、エア吸い込み管６３の下端部と、連通管６６の先端部の位置関係は、連通管６６の先端部がより高い位置となるように設定する。
連通管６６の他端側に接続されているブロア６５からエアを箱体６１に供給すると、箱体６１内にエアが充てんされ、箱体６１内にエア層が形成される。本発明における膜分離廃水処理装置の散気装置は、エア層を介してエア吸い込み管６３にエアを供給し、エア吹き出し管６２から気泡を硝化槽１６に放出させることにより、膜エレメント４２および活性汚泥混合液４０へエアを供給する。
なお、気泡放出管６４の側面には硝化槽１６に連通する連通孔６４ａが配設されているため、エアと硝化槽１６内の活性汚泥混合液４０とを混合させながら気泡放出管６４から気泡が放出される。
【００１９】
先述のとおり、箱体６１の内部においては、エア吸い込み管６３の下端部よりも、連通管６６の先端部が高い位置に配置しているから、ブロア６５の運転を停止した際において、硝化槽１６の活性汚泥混合液４０が気泡放出管６４から箱体６１内に進入しても、箱体６１に閉じ込められたエアはそのまま箱体６１内に残留し、エア層内に連通管６６の先端部が位置することにより、活性汚泥混合液４０が連通管６６まで進入することがなく、膜エレメント４２、活性汚泥へエアを安定して供給することができ、膜エレメント４２の寿命を延ばすことができ、また、生物処理の効率も大幅に向上する。
なお、連通管６６において、ブロア６５と箱体６１の中間に逆止弁を配設して、箱体６１内のエアを逆止するようにするとよい。
【００２０】
図３は図２におけるエア放出管６２の矢視図である。本実施の形態におけるエア放出管６２の上端の開口部内部には井桁状の仕切り板６２ｂが配設されている。仕切り板６２ｂは、エア吸い込み管６３から吸い込まれたエアと、気泡放出管６４の連通孔６４ａから吸い込まれた硝化槽１６の活性汚泥混合液４０とを混合し、エア吹き出し管６２より吹き出すエアの気泡を細かくする作用をなす。
このように井桁状に形成された仕切り板６２ｂを設ければ、硝化槽１６に供給されるエアの気泡が微細化されるので、酸素溶解度を高めることができ、活性汚泥による硝化処理が効率的になされるようになる。なお、気泡を微細化する機構はこれに限定されず、例えば、エア吹き出し管６２の内側壁からエア吹き出し管６２の中心に向けて突出する突起体を多数個配設するといった他の形態であってもよいのはもちろんである。
【００２１】
図４は本発明に係る膜分離廃水処理装置におけるエア吸い込み管の説明図である。エア吸い込み管６３の先端部形状がスラッシュカットされている点が先の実施形態と異なる点である。エア吸い込み管６３の下端部をスラッシュカットしたことにより、ブロア６５の出力に応じて水面の位置、すなわち、エア層の位置が変動する。これにより、箱体６１内のエア層の容積が変化すると共に、エア吸い込み管６３の先端部の開口面積が変化するため、エア吹き出し管６２から供給されるエアの量を調整することができる。ブロア出力を上げると、箱体６１内のエア層のスペースが大きくなり、エア吸い込み管６３の開口面積が大きくなるので、エア吹き出し管６２から供給されるエア量も多くなる。このようにして供給される気泡は、膜エレメント４２の洗浄をする際において効果的なものとなる。
反面、ブロア出力を下げると、箱体６１内のエア層のスペースが小さくなり、エア吸い込み管６３の開口面積が小さくなるので、エア吹き出し管６２から供給されるエア量が少なくなる。この場合は、エア吹き出し管６２より供給される気泡が小さくなるため、酸素溶解効率が向上し、活性汚泥への酸素供給をする際において効果的なエア供給となる。
本実施の形態の散気装置によれば、膜エレメント４２の洗浄と、酸素溶解効率の二律背反する２通りのエアの供給を一つのブロアで制御することが可能となる。
【００２２】
図５はエア吸い込み管の他の実施の形態を示した説明図である。エア吸い込み管６３の先端部にスリット６３ａが配設されている点が本実施形態の特徴点である。スリット６３ａはエア吸い込み管６３の先端からエア吸い込み管６３の長さ方向に伸びた長孔状に形成されている。このようなスリット６３ａを配設したことにより、エア吸い込み管６３が水中に没入する深さによってスリット６３ａの開口面積が変動し、先端がスラッシュカットされたエア吸い込み管６３と同様にブロア出力に応じてエアの排出量を調整可能とする効果が得られることに加えて、エアがスリット６３ａを通過した際に、エアが乱されて、エア吸い込み管６３の内部で気泡が微細化されやすくなるため、酸素溶解度を向上させるのに有効に作用する。
【００２３】
図６は散気装置の箱体と膜エレメントとの間に気泡分配板を配設した実施の形態を示す説明図である。気泡分配板６７は、膜エレメント４２の１つずつ対応して気泡放出管６４が配設され、各気泡放出管６４ごとにこれを仕切るように気泡分配板６７が設けられている。このように、一つの膜エレメント４２に対し少なくとも一つの気泡放出管６４が対応して設置したことにより、それぞれの膜エレメント４２に対して均等にエアを供給することができる。これにより、膜エレメント４２の一部にエアが供給されずにその膜エレメント４２に付着した活性汚泥を取り除くことができずに、目詰まりするといった問題を解消することができ、ポンプの損傷も未然に防ぐことができ、安定した廃水処理が可能になる。
また、気泡放出管６４から供給されたエアがすべて膜エレメント４２を通過してから硝化槽１６に供給されるため、膜エレメント４２の洗浄が確実になされてから硝化槽１６に酸素が供給され、エアを有効に利用することができ好適である。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る膜分離廃水処理装置によれば、ブロアを停止させても、散気装置に活性汚泥混合液が逆流してこないので、散気装置の目詰まりを防止することができる。したがって、活性汚泥、膜エレメントへエアを常に安定して供給することが可能になる。また、エア吸い込み管の先端部をスラッシュカットしてあるので、ブロアの出力に応じてエア吸い込み管の先端部開口面積を調整することができるため、供給する気泡の大きさを任意に調整することができる。
これらにより、膜エレメントの洗浄用と、活性汚泥混合液への酸素供給用のエアを一台のブロアにより選択的に供給することが可能となるため、膜分離廃水処理を安定に運転することが可能になると共に、膜分離廃水処理装置の製造コストを削減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  膜分離廃水処理装置を示す説明図である。
【図２】  散気装置の構造を示す透視説明図である。
【図３】  図２におけるエア放出管の矢視図である。
【図４】  本発明に係る膜分離廃水処理装置におけるエア吸い込み管の説明図である。
【図５】  エア吸い込み管の他の実施形態を示した説明図である。
【図６】  散気装置の箱体と膜エレメントとの間に気泡分配板を配設した実施例を示す説明図である。
【図７】  従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１０  硝化・脱窒装置
１４  脱窒槽
１６  硝化槽
１８  反応槽
３０  廃水貯留槽
４２  膜エレメント
５０、７０、８０  ポンプ
６０  散気装置
６１  箱体
６２  エア吹き出し管
６２ｂ  仕切り板
６３  エア吸い込み管
６３ａ  スリット
６４  気泡放出管
６４ａ  連通孔
６５  ブロア
６６  連通管
６７  分配板
７２  循環用パイプライン
７４  溶存酸素除去装置
【図１】
0003744425.tif 000002
【図２】
0003744425.tif 000003
【図３】
0003744425.tif 000004
【図４】
0003744425.tif 000005
【図５】
0003744425.tif 000006
【図６】
0003744425.tif 000007
【図７】
0003744425.tif 000008