(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応槽に設けられ、該反応槽に供給された被処理液を膜でろ過して処理液を得るろ過ユニットと、
該ろ過ユニットで得られた処理液を前記ろ過ユニットに逆流させて前記膜を逆洗する逆洗手段と、を備えた膜分離装置において、
前記反応槽に接続された循環ラインを介して、前記被処理液を循環させる循環手段と、  該循環手段によって循環する前記循環ライン内の被処理液と、前記ろ過ユニットで得られた処理液とに、オゾンを供給するオゾン供給手段を備え、
前記オゾン供給手段が前記循環ライン内の被処理液に供給するオゾン量を調節する調節手段と、
前記反応槽から汚泥サンプルを採取してＴＯＣ濃度を測定してデータを獲得し、該データに基づいて前記調節手段を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膜分離装置に係り、特に、活性汚泥処理を用いた廃水処理施設における膜分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性汚泥処理を用いた廃水処理施設においては、最終沈殿池における「バルキング」及び「放線菌による汚泥浮上」といった固液分離障害が非常に大きな問題になっている。この問題を解決する手段として、活性汚泥処理と膜分離を組み合わせた膜分離活性汚泥法の開発が進められている。この方法は、固液分離の手法として膜ろ過を採用しているため、処理液の濁質分の流出を防ぐことができ、且つ、大腸菌も完全に除去できることから、衛生的で、透明度の高い処理液を安定して得ることができるという特徴を持っている。また、活性汚泥の高濃度保持が可能であるため、処理時間の短縮、及び処理施設のコンパクト化が図れる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、膜分離活性汚泥処理を用いた従来の膜分離装置は、処理液に色度成分が残留したり、膜の目詰まりが起こるという大きな問題を抱えている。特に、汚泥の性状が悪い場合（即ち、汚泥のフロックが細かい、生物の代謝物が非常に多い等）には、処理液の色度が高くなるだけでなく、膜の目詰まりを起こしやすく、頻繁に膜の薬液洗浄を必要とし、汚泥性状の更なる悪化を招き、安定運転の妨げになっていた。
【０００４】
また、従来の膜分離装置は、固液分離手段を膜のみに頼るため、生物分解しにくい難分解性物質（生物代謝物）が系外に排出されず、槽内に蓄積されていき、膜表面に付着しゲル化して、膜の差圧を上昇させる大きな原因になっていた。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、薬品洗浄頻度を減少させ、膜処理性能、及び生物処理性能の優れた膜分離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】
請求項１記載の発明は前記目的を達成するために、反応槽に設けられ、該反応槽に供給された被処理液を膜でろ過して処理液を得るろ過ユニットと、該ろ過ユニットで得られた処理液を前記ろ過ユニットに逆流させて前記膜を逆洗する逆洗手段と、を備えた膜分離装置において、前記反応槽に接続された循環ラインを介して、前記被処理液を循環させる循環手段と、該循環手段によって循環する前記循環ライン内の被処理液と、前記ろ過ユニットで得られた処理液とに、オゾンを供給するオゾン供給手段を備え、前記オゾン供給手段が前記循環ライン内の被処理液に供給するオゾン量を調節する調節手段と、前記反応槽から汚泥サンプルを採取してＴＯＣ濃度を測定してデータを獲得し、該データに基づいて前記調節手段を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、ろ過ユニットで得られた処理液にオゾンを供給するので、処理液の色度除去を行うことができるとともに、この処理液によって膜を逆洗するので、膜の高い洗浄効果を得ることができ、さらには、循環ライン内の被処理液にオゾンを供給するので、オゾンを効率良く添加して膜にゲル状物質が付着することを抑制できる。
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、反応槽の被処理液を性状分析し、この分析結果に基づいて循環ライン内の被処理液に供給するオゾン量を調節するので、常に適切な量のオゾンを反応槽に供給することができる。したがって、ろ過ユニットのろ過膜が閉塞することを必要最小量のオゾンで効果的に抑制できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る膜分離装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１０】
図１は、本発明に係る膜分離装置を適用した硝化・脱窒装置１０の全体構成を示す概略図である。
【００１１】
同図に示すように、硝化・脱窒装置１０は、仕切壁１２によって脱窒槽１４と硝化槽１６とに仕切られた反応槽を備えている。このうち脱窒槽１４には、供給ライン１８が接続され、この供給ライン１８から被処理液（原液）２０が供給されて脱窒槽１４に貯留される。脱窒槽１４は連通路２２を介して硝化槽１６に連通されており、前記脱窒槽１４に供給された被処理液２０は、この連通路２２を介して硝化槽１６に流入する。また、硝化槽１６は、循環ライン２４を介して脱窒槽１４に接続されている。循環ライン２４には、ポンプ２６が配設されており、このポンプ２６を駆動することによって、硝化槽１６内の被処理液２０の一部が循環ライン２４を介して脱窒槽１４に戻される。これにより、被処理液２０は硝化槽１６と脱窒槽１４との間を循環する。
【００１２】
硝化槽１６の内部には、ろ過ユニット２８が設けられ、このろ過ユニット２８の下方に散気管３０が配設されている。散気管３０は、エア供給ライン３２を介してブロア３４に接続されており、ブロア３４からエアが供給されると、このエアを被処理液２０中に細かな気泡として散気する。これにより、被処理液２０が攪拌されるとともに、ろ過ユニット２８のろ過膜（不図示）に付着した付着物を剥離させることができ、さらには、被処理液２０中の活性汚泥に酸素を供給することができる。
【００１３】
ろ過ユニット２８は、排出ライン３６を介して処理水槽３８に連通されている。排出ライン３６には、弁４６と、ポンプ４０が配設されており、このポンプ４０を駆動することによってろ過ユニット２８の内部に被処理液２０を吸引する。その際、被処理液２０は、ろ過ユニット２８のろ過膜（不図示）を透過して固液分離処理され、処理された処理液４２が排出ライン３６を介して排出され、処理水槽３８に貯留される。
【００１４】
処理水槽３８は、注入ライン４４を介して、弁４６よりも上流側の排出ライン３６に接続される。この注入ライン４４には、弁４８、ポンプ５０が配設されており、ポンプ５０を駆動することによって、処理水槽３８の処理液４２がろ過ユニット２８内に逆流する。これにより、ろ過ユニット２８のろ過膜を逆洗することができる。
【００１５】
処理水槽３８の底部には、オゾン散気管５２が配設されている。このオゾン散気管５２は、オゾン供給ライン５４を介してオゾン発生器５６に連通されている。したがって、オゾン発生器５６からオゾン供給ライン５４にオゾンガスを供給すると、オゾン散気管５２から処理液４２中にオゾンガスが散気される。これにより、処理液４２がオゾンを含有する。
【００１６】
前記オゾン発生器５６は、オゾン供給ライン５８を介して循環ライン２４に接続されている。したがって、硝化槽１６から脱窒槽１４に循環する被処理液２０に、オゾンガスを供給することができる。これにより、オゾンを含んだ被処理液２０が硝化槽１６と脱窒槽１４とを循環する。
【００１７】
次に上記の如く構成された硝化・脱窒装置１０の作用について説明する。
【００１８】
通常運転時には、弁４８を閉じて弁４６を開くとともに、ポンプ４０を駆動する。これによって、被処理液２０が生物学的に処理されてろ過ユニット２８に吸引され、吸引された処理液４２が排出ライン３６を介して処理水槽３８に流入する。処理水槽３８に流入した処理液４２には、オゾン発生器５６からオゾンガスが供給され、このオゾンガスによって処理液４２の色度成分が除去される。したがって、処理液４２は、再利用に適した状態で排水管６０から排水される。
【００１９】
また、通常運転中、循環ライン２４のポンプ２６を駆動することによって、被処理液２０は、硝化槽１６と脱窒槽１４とを循環している。このとき、オゾン発生器５６から循環ライン２４にオゾンガスが供給されるので、循環する被処理液２０に含まれる難分解性物質（生物代謝物）が低分子化される。したがって、生物処理を促進させることができ、ろ過ユニット２８のろ過膜にゲル状物質が付着することを抑制することができる。なお、循環ライン２４へのオゾンガスの供給は、間欠的であっても、連続的であってもよい。
【００２０】
ろ過ユニット２８のろ過膜にゲル状物質が付着した場合には、ポンプ４０を停止して弁４６を閉じるとともに、弁４８を開いてポンプ５０を駆動する。これにより、処理水槽３８の処理液４２が注入ライン４４を介してろ過ユニット２８に逆流する。ろ過ユニット２８に逆流した処理液４２は、通常運転時のろ過方向と反対方向にろ過膜を透過し、ろ過膜に付着したゲル状物質をろ過膜から剥離させる。このとき、処理液４２にはオゾンが残留しているので、ろ過膜は、オゾンの強い酸化力によって殺菌される。したがって、ろ過膜の洗浄効果が大きく、洗浄後に高い膜透過流速が得られる。
【００２１】
このように本実施の形態の硝化・脱窒装置１０によれば、処理液４２にオゾンを供給したので、色度除去を行うことができるとともに、ろ過膜の逆洗効果を増加させることができる。
【００２２】
また、硝化・脱窒装置１０によれば、循環ライン２４にオゾンを供給し、オゾンを含んだ被処理液２０を硝化槽１６と脱窒槽１４とに循環させたので、ろ過ユニット２８の膜の閉塞を抑制することができる。したがって、ろ過膜を薬液洗浄する頻度を減少させることができ、ろ過膜の寿命を向上させることができる。
【００２３】
また、常に所定量の被処理液２０が流れる循環ライン２４にオゾンを供給したので、脱窒槽１４及び硝化槽１６に効率良くオゾンを供給できるとともに、脱窒槽１４及び硝化槽１６の内部のオゾン濃度が偏ることを防止できる。
【００２４】
さらに、硝化・脱窒装置１０によれば、処理水槽３８にオゾンを供給するオゾン発生器５６によって、循環ライン２４にオゾンを供給するようにしたので、装置が大型化することを防止できる。
【００２５】
図２は、オゾンガス注入量調整手段を備えた硝化・脱窒装置６２の全体構成を示す概略図である。
【００２６】
同図に示す硝化・脱窒槽装置６２は、オゾン供給ライン５８に電磁弁６４が配設されている。電磁弁６４は、制御器６６によって開閉制御される。
【００２７】
制御器６６は、電磁弁６４の開放時間を制御することによって循環ライン２４に注入されるオゾンガス量を調節する。
【００２８】
また、硝化・脱窒装置６２は、性状分析装置６８を備えている。性状分析装置６８は、汚泥引込み管７０、汚泥戻し管７２を介して硝化槽１６に連通されており、汚泥引込み管７０を介して硝化槽１６から汚泥サンプルを採取する。そして、この汚泥サンプルを分析し、ＴＯＣ濃度やろ過比抵抗等の汚泥性状に関するデータを獲得した後、汚泥サンプルを汚泥戻し管７２を介して硝化槽１６に返送する。
【００２９】
前記制御器６６は、この性状分析装置６８が獲得したデータに基づいて電磁弁６４の開放時間、即ちオゾンガスの注入量を制御する。例えば、性状分析装置６８がＴＯＣ濃度のデータを得た場合、制御器６６は、図３に示す曲線に基づいて電磁弁６４の開放時間を制御する。即ち、被処理液２０のＴＯＣ濃度が高いほど、電磁弁６４の開放時間を長く設定して、多量のオゾンガスを循環ライン２４に注入する。被処理液２０のＴＯＣ濃度が高い場合、被処理液２０の濾過性が悪く、ろ過ユニット２８のろ過膜が閉塞しやすい。したがって、オゾンガスの注入量を増加させることによってろ過膜の閉塞を効果的に抑制できる。逆に、被処理液２０のＴＯＣ濃度が低い場合には、被処理液２０はろ過性が良く、ろ過膜が閉塞されにくいので、オゾンガスの注入量を減少させる。これにより、オゾンガスの無駄な消費を抑えることができる。
【００３０】
このように硝化・脱窒装置６２によれば、硝化槽１６の汚泥の性状に応じて適切な量のオゾンガスを循環ライン２４に注入するので、必要最小量のオゾンガスによってろ過膜の閉塞を効果的に抑制できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る膜分離装置によれば、処理液にオゾンを供給したので、処理液の色度除去を行うことができるとともに、この処理液によって膜を逆洗したので、膜の高い洗浄効果を得ることができ、さらには、循環する被処理液にオゾンを供給したので、膜にゲル状物質が付着することを抑制できる。したがって、本発明の膜分離装置は、膜の薬品洗浄頻度が少なく、且つ、膜の処理性能と生物処理性能が優れているので、排水処理を効率良く、低コストで行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る膜分離装置を適用した硝化・脱窒装置の全体構成を示す概略図
【図２】オゾンガス注入量調整手段を備えた硝化・脱窒装置の全体構成を示す概略図
【図３】ＴＯＣ濃度による制御例を示す図
【符号の説明】
１０…硝化・脱窒装置、１４…脱窒槽、１６…硝化槽、１８…供給ライン、２０…被処理液、２４…循環ライン、２８…ろ過ユニット、３０…散気管、３６…排出ライン、３８…処理水槽、４２…処理液、４４…注入ライン、５２…オゾン散気管、５４…オゾン供給ライン、５６…オゾン発生器、５８…オゾン供給ライン、６４…電磁弁、６６…制御器、６８…性状分析装置
【図１】
0003832232.tif 000002
【図２】
0003832232.tif 000003
【図３】
0003832232.tif 000004