(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水が流入する活性汚泥による汚水の処理槽内に通水性ろ過シートを表面に貼り付けた１個又は複数個の円筒形ろ過体を浸漬配置し、前記円筒形ろ過体を軸中心に回転させながら、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成し、軸中心部の取水管より水頭圧差で処理水を得ることを特徴とする汚水のダイナミックろ過分離方法。
【請求項２】
前記処理槽内において、円筒形ろ過体の回転速度及び回転方向を調整することを特徴とする請求項１記載の汚水のダイナミックろ過分離方法。
【請求項３】
汚水が流入する活性汚泥による汚水の処理槽内に浸漬配置された、通水性ろ過シートを表面に貼り付けた１個又は複数個の円筒形ろ過体と、前記円筒形ろ過体を軸中心に回転させる回転手段と、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成した前記円筒形ろ過体より低い水頭差によりろ過処理水を低い吸引力で引き抜くための前記円筒形ろ過体の軸中心部から前記水槽の外部に導出させた取水管とを有することを特徴とする汚水のダイナミックろ過分離装置。
【請求項４】
前記処理槽内において、前記回転手段が、円筒形ろ過体の回転速度及び回転方向を調整できるものであることを特徴とする請求項３記載の汚水のダイナミックろ過分離装置。
【請求項５】
汚水が流入する活性汚泥による汚水の処理槽が、曝気槽とろ過槽とに区分され、前記ろ過槽内に浸漬配置された、通水性ろ過シートを表面に貼り付けた１個又は複数個の円筒形ろ過体と、前記円筒形ろ過体を軸中心に回転させる回転手段と、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成した前記円筒形ろ過体より低い水頭差によりろ過処理水を低い吸引力で引き抜くための前記円筒形ろ過体の軸中心部から前記水槽の外部に導出させた取水管とを有することを特徴とする汚水のダイナミックろ過分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水の処理に関するもので、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などに用いることができる汚水のダイナミックろ過分離方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、活性汚泥による水処理では、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、活性汚泥混合液を沈殿池に導入し、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降池が必要であり、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、沈殿池より活性汚泥が流出し、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手段も用いられている。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が用いられる。
その際、ろ過分離手段として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、ポンプによる動力消費が大きく、ランニングコストの増大原因となっている。また、膜分離で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、膜汚染を防止するために定期的に薬洗する必要がある。
最近、沈殿池に代わる活性汚泥の固液分離法として、曝気槽に不織布等の通水性シートからなるろ過体を浸漬させ、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、通水性シートでのろ過のごく初期には活性汚泥が通過していまうが、少しろ過するとシート上に活性汚泥の薄い層が形成され、その層がろ過層（成長するので「ダイナミックろ過層」と呼んでいる）として作用するもので、この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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ダイナミックろ過層に汚泥層が蓄積されるとろ過抵抗が高くなり、ろ過水量の低下を招く。ろ過抵抗が高くなった場合、高い頻度で空洗や水洗による操作が必要である。さらに曝気槽の汚泥流動が均一でないため、ろ過体表面に均一なダイナミックろ過層の形成が困難であり、有効なろ過面積を得られないという問題点があった。
本発明は、ダイナミックろ過層によるろ過分離を利用するものであって、それでいて時間の経過に伴う汚泥の過度の蓄積を生じることなく、曝気槽の汚泥流動の変動によってもそれに影響されることなく、ろ過体表面に常に均一なダイナミックろ過層を形成できる汚水のろ過分離方法及び装置を得ることを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記の課題により、処理時間の経過と関係なく、常にろ過体の表面に均一なダイナミックろ過層を形成する手段について種々研究した。
その研究により、ろ過体の表面にダイナミックろ過層を均一に形成させるためには、ろ過体の表面に対する汚水の流れを適した範囲に調整し、またろ過層が厚く成りすぎた場合にろ過層を剥離するようにさせるためには、汚水の流れをある程度高くする必要であるが、そのように汚水の流れをその都度変えるようにするよりは、ろ過体の方を回転させるように構成し、その回転の速さを変えるようにすると、ろ過体の表面に対する汚水の流れを相対的に変えることができることに着目して、本発明に到達した。
そのようにすると、ろ過体の濾布表面にろ過層としての活性汚泥粒子の付着物層を、活性汚泥のろ過に適当な厚さに成るように容易に維持できる。
【０００６】
すなわち、本発明は、下記の手段により前記の課題を解決した。
（１）汚水が流入する活性汚泥による汚水の処理槽内に通水性ろ過シートを表面に貼り付けた１個又は複数個の円筒形ろ過体を浸漬配置し、前記円筒形ろ過体を軸中心に回転させながら、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成し、軸中心部の取水管より水頭圧差で処理水を得ることを特徴とする汚水のダイナミックろ過分離方法。
（２）前記処理槽内において、円筒形ろ過体の回転速度及び回転方向を調整することを特徴とする前記（１）記載の汚水のダイナミックろ過分離方法。
（３）汚水が流入する活性汚泥による汚水の処理槽内に浸漬配置された、通水性ろ過シートを表面に貼り付けた１個又は複数個の円筒形ろ過体と、前記円筒形ろ過体を軸中心に回転させる回転手段と、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成した前記円筒形ろ過体より低い水頭差によりろ過処理水を低い吸引力で引き抜くための前記円筒形ろ過体の軸中心部から前記水槽の外部に導出させた取水管とを有することを特徴とする汚水のダイナミックろ過分離装置。
（４）前記処理槽内において、前記回転手段が、円筒形ろ過体の回転速度及び回転方向を調整できるものであることを特徴とする前記（３）記載の汚水のダイナミックろ過分離装置。
（５）汚水が流入する活性汚泥による汚水の処理槽が、曝気槽とろ過槽とに区分され、前記ろ過槽内に浸漬配置された、通水性ろ過シートを表面に貼り付けた１個又は複数個の円筒形ろ過体と、前記円筒形ろ過体を軸中心に回転させる回転手段と、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成した前記円筒形ろ過体より低い水頭差によりろ過処理水を低い吸引力で引き抜くための前記円筒形ろ過体の軸中心部から前記水槽の外部に導出させた取水管とを有することを特徴とする汚水のダイナミックろ過分離装置。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、汚水処理槽において、通水性ろ過シートを表面に貼り付けた円筒形ろ過体を処理槽に浸漬させれば、少ない圧力でろ過水を得ることができる。この場合、円筒形ろ過体を適切な速度で回転すれば、短時間に通水性ろ過シート表面に均一なダイナミックろ過層が形成され、清澄なろ過水を得ることができる。この場合、ろ過体は円筒形が好ましい。
形成されたダイナミックろ過層は、回転中に形成されたものであるので層の厚さが均一で滑らかであるので、汚泥の付着によるろ過圧上昇が少なく、比較的長時間で安定したろ過水量を得ることが可能である。さらに汚泥の付着層が厚くなり、ろ過圧が上昇した場合、回転速度を上げることにより、通水性ろ過シート表面の流速が高くなり、容易に付着汚泥を剥離することが可能である。
【０００８】
こうして、再びダイナミックろ過層を形成させれば、常に清澄なろ過水を得ることが可能である。汚泥性状によっては、回転方向を逆にすれば、同様に付着汚泥を容易に剥離することが可能である。上述のように、円筒形ろ過体を回転し、定期的に回転速度または回転方向を調整することにより、安定したろ過流束及び清澄なろ過水を得ることが可能であり、空洗または逆洗する必要がまったくないという利点がある。
なお、前記円筒形ろ過体の回転において、軸を中心に回転させるに当たり、円筒形ろ過体が１個の場合には円筒形ろ過体の軸を中心に回転させることが容易であるが、円筒形ろ過体が複数の場合には、各円筒形ろ過体毎にその軸を中心に回転させるには回転構造が複雑となるので、複数の円筒形ろ過体を一つの支持体、例えば環状体に取り付け、その支持体の軸を中心に回転させるようにすると容易である。
【０００９】
本発明で用いる通水性ろ過シートとしては不織布が好ましい。なお、不織布は、一般に汚水のろ過に使用できるものであれば、何等制限されることなく使用できる。材質としては合成樹脂繊維からなるものがよく、例えばポリエステル繊維が好適に用いられる。その繊維の太さ、不織布の厚さや目付量によりその通水性が変わるので、適したものを選択する。また、それらは不織布の強度とも関係するので、ろ過圧力との関係でなるべく強度の大きいものを使用する。不織布の強度は大きくない場合には、補強材を使用することが好ましい。不織布としては厚さが例えば０．４ｍｍ程度でもよいの、ろ過抵抗が小さい。
場合によっては、不織布の代わりにろ布、金属網等の通水性ろ過体を用いても同様な効果が得られる。ろ過体の形状である円筒の直径は適宜選択され、円筒体の長さが大きいとろ過面積を大きく取ることができる。
また、円筒形ろ過体を処理槽内に縦方向又は横方向のいずれに浸漬させ、回転させても、均一なダイナミックろ過層が形成でき、同様な効果が得られる。
【００１０】
本発明によるろ過分離による処理を図面を用いて説明する。図１は、汚水のろ過分離の一例を概略説明図で示すものである。
図１に示す如く、流入原水１が曝気槽３に流入し、空気供給管２によって曝気され、活性汚泥による好気処理を行う。曝気槽３の活性汚泥混合液が仕切板４によって形成されたろ過槽６に流入し、回転する不織布ろ過モジュール７よりろ過され、取水管８を通って、処理水９が得られる。図１において、△Ｈは処理水の取り出しの際のヘッド差を示す。
なお、ろ過槽６内では活性汚泥が蓄積していくので、余剰汚泥は定期的に排泥管１０より系外に排出される。ここで、ろ過槽６のろ過時はろ過モジュール７を攪拌機５により常に低速で回転する。不織布によるろ過操作では、所定ろ過時間後にろ過を一時停止し、攪拌機５の回転速度を速くして、ろ過モジュール７上の汚泥層を剥離した後、再び攪拌速度をろ過時の速度とし、ろ過を開始する。このように所定時間間隔で攪拌機５の速度を調整することにより、長期ろ過を行うことができる。
【００１１】
【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、本発明は下記の実施例のみに限定されるものではない。
【００１２】
実施例１
団地下水（原水）に対して、図１に示す処理方法を行い、その中で本発明の手段を用いてろ過分離を行った。処理した原水の水質を第３表に示す。
図１に示す処理方法では、流入原水１を曝気槽３に流入して曝気し、活性汚泥による好気処理を行った。曝気槽混合液が仕切壁４によって形成されたろ過槽６に流入し、不織布ろ過モジュール７よりろ過され、取水管８を通って、処理水９を得た。ろ過槽６では濃厚化された活性汚泥は沈降し、その余剰汚泥を定期的に排泥管１０より系外に排出した。ここで、曝気槽ろ過時はろ過モジュール７を攪拌機５により常に低速で回転する。
不織布によるろ過操作では、所定ろ過時間後にろ過を一時停止し、攪拌機５の回転速度を速くした後、再び攪拌速度をろ過時の速度とし、ろ過を開始する。このように所定時間間隔で攪拌機５の速度を調整し、約２ヶ月の長期ろ過を行った。
【００１３】
図２は、本実施例に用いた円筒形モジュール１１の形状を示す。（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。本実施例では、ろ過体モジュール３本のものを一つのろ過体ユニットとし、ろ過体ホージング１２に固定され、各モジュール１１の取水管１３を１本にまとめて集水した。しかし、本発明はこれに限定されなく、ろ過体ホージング１２が円筒であり、内部にろ過体モジュール１１の配列が均等であれば、本数が何本でも同様な効果が得られる。
第１表に本実施例での曝気槽の処理条件を示す。また、第２表にろ過モジュールの処理条件を示す。
【００１４】
【表１】
0003775640.tif 000002
【００１５】
第１表に示すように、曝気槽への原水流入量は１０ｍ3 ／ｄであり、曝気風量を約０．１ｍ3 ／ｍ2 ／ｍｉｎとした。なお、ここでの曝気風量は曝気槽断面積当たりの風量とした。また、曝気槽ＭＬＳＳは約２５００ｍｇ／リットルであり、槽全体のＢＯＤ負荷は約０．１５ｋｇ／ｋｇ・ｄとなった。
【００１６】
【表２】
0003775640.tif 000003
【００１７】
第２表にろ過モジュールの処理条件を示す。本実施例では、直径５ｃｍ、長さ１００ｃｍの円筒形ろ過体モジュールを合計３０本用いた。不織布ろ過モジュール７は、ポリエステル系繊維の不織布を用いた。ろ過体有効面積は４．７ｍ2 となる。ろ過時の平均水頭圧は約１０ｃｍである。また、ろ過時のモジュール回転速度を１５ｒｐｍと一定にした。ろ過停止時の回転速度を３００ｒｐｍとした。ろ過２４０分、停止３分の間隔で継続して処理を行った。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。
【００１８】
【表３】
0003775640.tif 000004
【００１９】
第３表に示すように、原水のｐＨが７．１、濁度１５０度、ＳＳ８６ｍｇ／リットルであるのに対し、処理水では、ｐＨ７．６、濁度５．５度、ＳＳ８．６ｍｇ／リットル、不織布ろ過モジュール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７５ｍｇ／リットルと４２ｍｇ／リットル、１１０ｍｇ／リットルと６５ｍｇ／リットルであるのに対し、処理水では、それぞれ１５．０ｍｇ／リットルと１１．０ｍｇ／リットル、７．８ｍｇ／リットルと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。
【００２０】
図３に実施例におけるろ過Ｆｌｕｘの経過を示す。約１５００時間の連続処理期間中、ろ過Ｆｌｕｘがほぼ２．２ｍ／ｄ前後で一定であり、安定した処理が得られた。
図４にろ過水の濁度経過を示す。処理期間中、ろ過水濁度が約３〜１０度であり、大きな変動が見られず、汚泥のダイナミックろ過層ろ過により安定した処理ができたと認められた。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、汚水処理槽において、不織布を表面に貼り付けた円筒形ろ過体を処理槽に浸漬させれば、少ない圧力でろ過水を得ることができる。この場合、円筒形ろ過体を適切な速度で回転すれば、短時間に不織布表面に均一なダイナミックろ過層が形成され、清澄なろ過水を得ることができる。形成されたダイナミックろ過層は汚泥の付着によるろ過圧上昇が少なく、比較的長時間で安定したろ過水量を得ることが可能である。
さらに汚泥の付着層が厚くなり、ろ過圧が上昇した場合、回転速度を上げることにより、不織布表面の流速が高くなり、容易に付着汚泥を剥離することが可能である。再びダイナミックろ過層が形成され、常に清澄なろ過水を得ることが可能である。汚泥性状によっては、回転方向を逆にすれば、同様に付着汚泥を容易に剥離することが可能である。
上述のように、円筒形ろ過体を回転し、定期的に回転速度または回転方向を調整することにより、安定したろ過流速及び清澄なろ過を得ることが可能であり、空洗または逆洗する必要がまったくない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚水のろ過分離装置の説明図である。
【図２】本発明に係る円筒形モジュールの形状の説明図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明の一実施例の経過時間とろ過Ｆｌｕｘの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施例の経過時間とろ過水濁度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  流入原水
２  空気供給管
３  曝気槽
４  仕切壁
５  攪拌機
６  ろ過槽
７  ろ過モジュール
８  取水管
９  処理水
１０  排泥管
１１  円筒形ろ過モジュール
１２  ろ過体ホージング
１３  取水管
１４  処理水
【図１】
0003775640.tif 000005
【図２】
0003775640.tif 000006
【図３】
0003775640.tif 000007
【図４】
0003775640.tif 000008