(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入原水を貯溜し、定流量で流出させる流量調整槽と、前記流量調整槽に連通して設けられ、流量調整槽より流入する原水を活性汚泥処理する生物処理槽と、前記生物処理槽の内部に浸漬設置され、槽内の活性汚泥混合液を固液分離して膜透過水を生物処理槽の外部へ導出する第１膜分離装置と、前記生物処理槽に汚泥移送系を介して連通して設けられ、生物処理槽から移送される汚泥を貯溜する汚泥貯溜槽と、前記汚泥貯溜槽の内部に浸漬設置され、槽内の汚泥を固液分離して膜透過水を汚泥貯溜槽の外部へ導出する第２膜分離装置と、前記第１膜分離装置および第２膜分離装置により導出された膜透過水を滅菌する滅菌手段と、流量調整槽内の原水を汚泥貯溜槽へ移送する原水移送系とを備えたことを特徴とする膜分離合併浄化槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜分離装置を槽内に浸漬設置した膜分離合併浄化槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、膜を利用して有機性汚水、下水など（以下、汚水と称す）を処理する膜分離活性汚泥処理方法が知られており、この処理方法では通常、図５に示したように、汚水３１を前処理設備３２に導いて夾雑物や砂を除去した後に、流量調整槽３３に導入して定流量で流出させ、生物処理槽３４（曝気槽）に送って、活性汚泥により有機物質を分解除去し、必要に応じて脱窒素しながら、槽内の活性汚泥混合液３５を膜分離装置３６により固液分離し、膜透過水３７を滅菌槽３８に導いて消毒し、放流するようにしている。また、生物処理槽３４内の活性汚泥濃度が著しく高くならないように、余剰汚泥３９を連続または間欠で引き抜き、汚泥貯溜槽４０に貯溜するようにしている。この膜分離活性汚泥処理方法は、処理水質が安定し、システムの維持管理も容易なことから、広く普及し始めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、汚水は流入変動するものであり、処理規模が小さくなるほど流入変動の影響が大きくなる。このため、たとえば小型合併浄化槽では、風呂の湯を抜くタイミングと洗濯とが重なるケースを想定して、日平均汚水量の６倍程度の時間当たり最大流入汚水量を設定している（ピーク係数６と称する）。
【０００４】
また、流入変動の大きい排水処理設備では従来より、安定した生物処理効率を得るために、また活性汚泥と処理水とに固液分離する能力を最大限に発揮するために、２４時間均等に生物処理するようにしている。上記した膜分離活性汚泥処理方法でも、膜設備を２４時間運転とすることで膜面積を低減する意図もあって、２４時間均等に生物処理するようにしている。
【０００５】
これらの理由から、流量調整槽の容量は、ピーク係数の大小とそのピークの継続時間とを勘案して大きく設定しているのが現状である。
一方、小型合併浄化槽では、定期点検時に一定量の汚泥を汚泥貯溜槽へ引き抜き、引き抜いた汚泥の清掃を１回／６ヶ月〜１回／１年の頻度で行っている例が多く、そのために、非常に大きな汚泥貯溜槽容量が必要となっている。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するもので、流量調整槽や汚泥貯溜槽の容量を低減することができ、かつ水量変動に対応できる膜分離合併浄化槽を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の膜分離合併浄化槽は、流入原水を貯溜し、定流量で流出させる流量調整槽と、前記流量調整槽に連通して設けられ、流量調整槽より流入する原水を活性汚泥処理する生物処理槽と、前記生物処理槽の内部に浸漬設置され、槽内の活性汚泥混合液を固液分離して膜透過水を生物処理槽の外部へ導出する第１膜分離装置と、前記生物処理槽に汚泥移送系を介して連通して設けられ、生物処理槽から移送される汚泥を貯溜する汚泥貯溜槽と、前記汚泥貯溜槽の内部に浸漬設置され、槽内の汚泥を固液分離して膜透過水を汚泥貯溜槽の外部へ導出する第２膜分離装置と、前記第１膜分離装置および第２膜分離装置により導出された膜透過水を滅菌する滅菌手段と、流量調整槽内の原水を汚泥貯溜槽へ移送する原水移送系とを備えたものである。
【００１０】
上記した請求項１記載の構成により、流量調整槽内の水位が所定の上限水位以下の時には、流量調整槽内の原水を所定の定流量で生物処理槽へ送り、活性汚泥処理し、前記所定の定流量に相応する活性汚泥混合液を第１膜分離装置により固液分離して、膜透過水を生物処理槽の外部へ導出し、滅菌手段によって滅菌した後、放流する。
【００１１】
原水流入量の変動によって流量調整槽内の水位が所定の上限水位を越えた時には、流量調整槽内の原水を直接に汚泥貯溜槽へ移送し、汚泥貯溜槽内の汚泥を第２膜分離装置で固液分離することで濃縮することができる。
【００１２】
このようにして、原水流入量の変動を汚泥貯溜槽で吸収する運転を行えるので、汚水の流入ピークに対応して流量調整槽容量を決める必要はなく、流量調整槽を従来よりかなり小さくできる。また、汚泥が濃縮されるので、汚泥貯溜槽容量は小さくてすみ、このことより逆に、汚泥濃縮によって生じる空間を流量調整槽として利用できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１に示した第１実施形態における膜分離合併浄化槽は、流入する原水１を前処理する前処理設備２と、前処理設備２に原水供給系３を介して連通した流量調整槽４と、流量調整槽４に原水定流量供給系５を介して連通し、活性汚泥混合液６を貯溜する生物処理槽７と、生物処理槽７に汚泥移送系８を介して連通し、汚泥９を貯溜する汚泥貯溜槽１０とを備えている。汚泥貯溜槽１０の底部には汚泥引抜管１０ａが設けられている。
【００１８】
生物処理槽７内の活性汚泥混合液６中には第１膜分離装置１１が浸漬設置されており、汚泥貯溜槽１０内の汚泥９中には第２膜分離装置１２が浸漬設置されている。
【００１９】
生物処理槽７，汚泥貯溜槽１０の近傍には、第１膜分離装置１１および第２膜分離装置１２より導出された膜透過水１３を滅菌する滅菌槽１４が設けられている。滅菌槽１４には放流路に至る放流管１４ａが開口している。
【００２０】
また、流量調整槽４と生物処理槽７との間には、生物処理槽７内の活性汚泥混合液６の一部を流量調整槽４へ返送する返送系１５が設けられている。
詳細には、前処理設備２はスクリーン２ａと夾雑物や砂を貯溜する夾雑物貯溜槽２ｂとを有している。
【００２１】
原水供給系３は、スクリーン透過側の夾雑物貯溜槽２ｂの内部で一端が開口し、他端が流量調整槽４の内部で開口した原水供給管３ａと、この原水供給管３ａに介装された原水供給ポンプ３ｂとからなる。
【００２２】
原水定流量供給系５は、流量調整槽４の内部で一端が開口し、他端が生物処理槽７の内部で開口した原水供給管５ａと、この原水供給管５ａに介装された原水供給ポンプ５ｂ，定流量弁５ｃとからなる。
【００２３】
第１膜分離装置１１、第２膜分離装置１２はそれぞれ、図２に示したようなものであり、上下に配置した箱枠状の膜ケース１６，散気ケース１７の内部にそれぞれ、上下方向の平板状膜カートリッジ１８を適当膜間隙（６〜１０ｍｍ）をおいて配列し、槽外のブロワ１９やコンプレッサなどの給気源に連通する散気装置２０を配設している。
【００２４】
膜カートリッジ１８は、濾板１８ａの表裏各面に有機濾過膜１８ｂを配置し、濾板１８ａと濾過膜１８ｂとの間、および濾板１８ａの内部に形成された透過液流路に連通する透過液取出口１８ｃを濾板１８ａに形成したものであり、各膜カートリッジ１８の透過液取出口１８ｃにチューブ２１を介して連通する集水管２２が膜ケース１６に取り付けて設けられている。
【００２５】
第１膜分離装置１１の集水管２２には膜透過水導出管２３の一端が連通し、第２膜分離装置１２の集水管２２には膜透過水導出管２４の一端が連通しており、これら膜透過水導出管２３，２４の他端はそれぞれ滅菌槽１４の内部において開口している。ただし、膜透過水導出管２３には吸引ポンプ２３ａが介装されていて、第１膜分離装置１１において吸引濾過が行われるように構成されており、膜透過水導出管２４の他端は膜カートリッジ２２の上端よりやや高い位置で開口していて、第２膜分離装置１２において重力濾過が行われるように構成されている。
【００２６】
汚泥移送系８は、生物処理槽７内の下部で一端が開口し、他端が汚泥貯溜槽１０の内部で開口した汚泥移送管８ａと、この汚泥移送管８ａに設けられた汚泥ポンプ（好ましくはエアリフトポンプ）８ｂ，弁装置８ｃとからなる。
【００２７】
返送系１５は、生物処理槽７の内部で一端が開口し、他端が流量調整槽４の内部で開口した返送管１５ａと、この返送管１５ａに介装された返送ポンプ１５ｂとからなる。
【００２８】
流量調整槽４の内部には槽内の水位を検知する水位計２５が設けられ、この水位計２５と原水供給ポンプ５ｂと汚泥ポンプ８ｂとに電気的に接続した制御装置２６が槽外に設けられており、この制御装置２６によって、水位計２５で所定上限水位ＨＬを超えた水位が検知された時に原水供給ポンプ５ｂと汚泥ポンプ８ｂとが駆動されるように構成されている。
【００２９】
１０ｂ，２３ｂ，２４ａは弁装置である。
上記した構成における作用を説明する。
原水１は前処理設備２に流入し、原水１中の夾雑物はスクリーン２ａにより分離されるとともに砂等は沈降して残留し、夾雑物貯溜槽２ｂの流出端の原水が原水供給系３によって流量調整槽４へ送られる。
【００３０】
流量調整槽４では、前処理設備２からの原水１と、生物処理槽７から返送系１５を通じて返送される活性汚泥混合液６とが流入する状態において、水位計２５によって槽内の水位が測定され、通常水位ＮＬが検知された時には、制御装置２６によって、原水供給ポンプ５ｂは所定の定流量Ｑ０の原水を送り出すように制御され、汚泥ポンプ８ｂは停止状態に制御される。活性汚泥混合液６によって持ち込まれた硝酸態窒素や亜硝酸態窒素は槽内の非酸素供給条件下に生物還元され、窒素として流出していく。
【００３１】
生物処理槽７では、流量調整槽４から原水が定流量Ｑ０で流入し、上述したように槽内の活性汚泥混合液６の一部が流量調整槽４に返送され、散気装置２０より曝気空気が噴出する状態において、原水中のＢＯＤが活性汚泥により酸化分解されるとともに、アンモニア態窒素が硝酸態窒素や亜硝酸態窒素に酸化される。
【００３２】
このとき、第１膜分離装置１１の膜ケース１６，散気ケース１７の内部において、曝気空気の気泡流とそれより生起された上昇液流とが膜カートリッジ１８，１８間の間隙を上向きに通過し、それにより濾過膜１８ｂが膜面洗浄され、濃度分極が防止される状態において、吸引ポンプ２３ａより作用する吸引圧によって、槽内の活性汚泥混合液６が濾過膜１８ｂの膜面で濾過される。膜面を透過した膜透過水１３は透過水導出管２３を通じて取り出され、滅菌槽１４へ送られて、消毒された後に放流管１４ａを通じて放流される。
【００３３】
水位計２５によって所定の上限水位ＨＬを超えた水位が検知された時には、制御装置２６によって、原水供給ポンプ５ｂは定流量Ｑ１（＞Ｑ０）の原水を送り出すように制御され、汚泥ポンプ８ｂはその流量増大に相応する生物処理槽７内の汚泥９を汚泥貯溜槽１０へ移送するように制御される。
【００３４】
汚泥貯溜槽１０に移送された汚泥９は、第２膜分離装置１２において、汚泥９自体の水頭を濾過駆動圧として濾過膜１８ｂの膜面で重力濾過され、膜透過水１３が滅菌槽１４へ送られることによって濃縮される。液面が透過水導出管２４の開口位置まで低下した時には重力濾過は自動的に停止する。
【００３５】
このようにして、原水１の流入変動は汚泥貯溜槽１０で吸収されることになり、一時的な流入ピークに対応する流量調整槽容量を設定する必要がないため、流量調整槽４の容量を従来より小さくできる。また、従来は１．５％程度で貯溜していた汚泥９を４％程度まで濃縮できるので、汚泥貯溜槽１０の容量も小さくできる。また、水頭確保のために確保している空間を流量調整に利用できる。
【００３６】
生物処理槽７内の底部に蓄積してくる汚泥９は適宜に手動によって汚泥移送系８により汚泥貯溜槽１０へと移送し、汚泥貯溜槽１０内で濃縮された汚泥９は適宜に汚泥引抜管１０ａを通じて引き抜けばよい。
【００３７】
なお、原水定流量供給系５は、定流量弁５ｃを設けることなく、仮想線で示したようなオーバーフローによる返送管５ｄを設けておき、定流量弁５ｃを介するより多めの原水を生物処理槽７に供給し、生物処理槽７内の活性汚泥混合液６を返送管５ｄにより返送することで、生物処理槽７内への供給量を調整するようにしてもよい。
【００３８】
図３に示した第２実施形態における膜分離合併浄化槽は、上述した第１実施形態における膜分離合併浄化槽とほぼ同様の構成を有している。ただし、流量調整槽４内の原水１を汚泥貯溜槽１０へ移送する原水移送系２７、すなわち、流量調整槽４の内部で一端が開口し、他端が汚泥貯溜槽１０の内部で開口した原水移送管２７ａと、この原水移送管２７ａに介装された原水移送ポンプ２７ｂとを有している。そして、制御装置２６は、水位計２５と原水移送ポンプ２７ｂとに電気的に接続していて、流量調整槽４の所定上限水位ＨＬを超えた水位で原水移送ポンプ２７ｂを駆動するように構成されている。
【００３９】
この構成によれば、水位計２５によって所定の上限水位ＨＬを超えた水位が検知された時には、制御装置２６によって、原水移送ポンプ２７ｂが駆動され、流量調整槽４内の原水１が原水移送管２７ａを通じて直接に汚泥貯溜槽１０へ移送される。
【００４０】
この場合も、原水１の流入変動が汚泥貯溜槽１０で吸収されるので、流量調整槽４の容量を従来より小さくできる。
図４に示した第３実施形態における膜分離合併浄化槽は、上述した第２実施形態における膜分離合併浄化槽とほぼ同様の構成を有している。ただし、生物処理槽７は、原水供給管５ａが開口する嫌気性条件下の脱窒部７ａと、脱窒部７ａに連通する硝化部７ｂとに区分され、硝化部７ｂに第１膜分離装置１１が設置されている。そして、循環系２８の循環管２８ａは硝化部７ｂの内部で一端が開口し、他端が脱窒部７ａの内部で開口し、循環ポンプ２８ｂを介装している。
【００４１】
この構成によれば、原水１は嫌気性条件下の脱窒部７ａ、次いで硝化部７ｂに流入し、硝化部７ｂ内の活性汚泥混合液６が返送管１５ａを通じて脱窒部７ａへ返送されるので、窒素除去効果が高い。原水１の流入量の変動が汚泥貯溜槽１０で吸収されるのは上記したものと同様である。
【００４２】
上記したような、生物処理槽７を脱窒部７ａと硝化部７ｂとに区分する構成を、第１実施形態における膜分離合併浄化槽に適用することもでき、それにより窒素除去効果を高めることができる。
【００４３】
窒素除去の必要がない場合は、生物処理槽７内の活性汚泥混合液６を流量調整槽４に返送する構成を省略可能である。
なお、汚泥ポンプ８ｂとしてエアリフトポンプを使用すれば、活性汚泥混合液６の所定の液位で自動的に起動停止するので、制御装置によることなく運転可能である。
【００４４】
第１膜分離装置１１，第２膜分離装置１２は、上記したタイプのものが重力濾過も行えるので好都合であり、通常は、第２膜分離装置１２に、第１膜分離装置１１の１０〜３０％の膜面積を持たせることで、上記したような濾過処理が可能となる。また、第２膜分離装置１２を、ピーク流入時に増大する汚泥量を半日程度で濾過できる能力を持たせることで、ピーク流入が毎日ほぼ一定の時間に生じる処理系でも濾過処理が可能となる。しかしながら、両膜分離装置１１，１２とも吸引濾過を行うか、あるいは両膜分離装置とも重力濾過を行うようにしてもよく、管状セラミック膜や中空糸状膜等、他の形状や材料からなる膜を備えた種々のタイプの膜分離装置も使用できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の膜分離合併浄化槽によれば、流量調整槽と生物処理槽と汚泥貯溜槽とを順次連通させ、生物処理槽と汚泥貯溜槽の内部にそれぞれ第１および第２の膜分離装置を浸漬設置したことにより、原水流入量の増大時に、流量調整槽内から生物処理槽への原水供給量を増大し、それに相応する量の生物処理槽内の汚泥を汚泥貯溜槽に移送し、移送した汚泥を濃縮する運転が可能になる。その結果、汚水の流入ピークに対応して流量調整槽容量を決める必要がなくなり、流量調整槽を従来よりかなり小さくできるとともに、汚泥貯溜槽を従来より小さくすることができ、このことより逆に、汚泥濃縮によって生じる空間を流量調整槽として利用することが可能になる。
【００４６】
また、流量調整槽内の原水を汚泥貯溜槽へ移送する原水移送系を設けることにより、原水流入量の変動を汚泥貯溜槽で吸収することができ、流量調整槽を従来よりかなり小さくできる。
【００４７】
生物処理槽を原水が流入する脱窒部と脱窒部に連通する硝化部とに区分し、硝化部に第１膜分離装置を設置し、硝化部内の活性汚泥混合液の一部を脱窒部に循環する循環系を設けることにより、窒素除去率を高めることができる。
【００４８】
生物処理槽内の活性汚泥混合液の一部を流量調整槽に返送する返送系を設けることにより、流量調整槽に脱窒機能を持たせることができ、処理水質の向上および生物処理槽容量の低減を図ることができる。
【００４９】
汚泥貯溜槽内に重力濾過を行う第２膜分離装置を設置することにより、汚泥量に応じて自動的に濾過、濾過停止することができ、運転の容易化を図ることができるとともに、濾過水頭のための空間を流量調整槽として有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態における膜分離合併浄化槽の概略全体構成を示した説明図である。
【図２】膜分離浄化槽に設置される膜分離装置の全体構成を示した斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態における膜分離合併浄化槽の概略全体構成を示した説明図である。
【図４】本発明の第３実施形態における膜分離合併浄化槽の概略全体構成を示した説明図である。
【図５】従来の膜分離合併浄化槽の概略全体構成を示した説明図である。
【符号の説明】
１    原水
４    流量調整槽
６    活性汚泥混合液
７    生物処理槽
7a    脱窒部
7b    硝化部
８    汚泥移送系
９    汚泥
10    汚泥貯溜槽
11    第１膜分離装置
12    第２膜分離装置
13    膜透過水
14    滅菌手段
15    返送系
27    原水移送系
28    循環系
【図１】
0003773360.tif 000002
【図２】
0003773360.tif 000003
【図３】
0003773360.tif 000004
【図４】
0003773360.tif 000005
【図５】
0003773360.tif 000006