(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
槽内に浸漬した膜分離装置の下方位置に水平方向に散気管を配置し、散気管の基端側に空気供給源を接続するとともに先端側に散気管より上方位置で排気口として開口する散気ドレン管を接続し、散気運転において、散気ドレン管に設けたドレンバルブを閉栓した状態で空気供給源から空気を供給して散気管の下部に位置する空気噴出口から空気を散気し、洗浄運転において、ドレンバルブを開栓した状態で空気供給源から空気を供給して散気管の下部に位置する空気噴出口から槽内混合液を吸い込み、吸い込んだ槽内混合液で散気管内を洗浄し、槽内混合液を空気とともに散気ドレン管の排気口から槽内に排出し、散気運転と洗浄運転を切り替えるドレンバルブの開栓操作を槽内への汚水流入量が所定値以下となる特定時もしくは一定期間毎の所定時の少なくとも何れか一方の時機において行うことを特徴とする散気方法。
【請求項２】
洗浄運転において、散気管および散気ドレン管に生じる脈動によって反復的に槽内混合液が急速に流入して散気管の内部を洗浄し、散気管から剥離した汚泥を槽内混合液とともに空気の排気に伴って排気口から排出することを特徴とする請求項１に記載の散気方法。
【請求項３】
槽内に浸漬した膜分離装置の下方位置に水平方向に配置し、基端側が空気供給源に連通して下部に空気噴出口を有する散気管と、散気管の先端側に連通するとともに散気管の上方位置で排気口として開口する散気ドレン管と、散気ドレン管に設けたドレンバルブと、槽内への汚水流入量を測定するセンサー手段と、ドレンバルブの開閉操作を制御する制御手段とを備え、制御手段はセンサ手段の出力値に基づいて汚水流入量が所定値以下となる特定時あるいはタイマー設定により一定期間毎の所定時の少なくとも何れか一方の時機にドレンバルブを開栓する機能回路を有し、散気ドレン管に設けたドレンバルブを閉栓した状態で空気供給源から空気を供給して散気管の下部に位置する空気噴出口から空気を散気する散気運転と、ドレンバルブを開栓した状態で空気供給源から空気を供給して散気管の下部に位置する空気噴出口から槽内混合液を吸い込み、吸い込んだ槽内混合液で散気管内を洗浄し、槽内混合液を空気とともに散気ドレン管の排気口から槽内に排出する洗浄運転とを切り替えることを特徴とする散気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、散気方法および装置に関し、膜分離活性汚泥法等において槽内混合液を曝気する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、膜分離活性汚泥法においては、曝気槽内に浸漬した膜分離装置の下方に散気装置を配置し、散気装置から散気する空気によって曝気槽内の活性汚泥を含む槽内混合液を曝気しており、散気した空気の上昇によって生じる固気液混相の上向流によって膜分離装置の膜面を洗浄している。この膜分離活性汚泥法において使用する散気装置としては、例えば塩化ビニール製の配管の下方に複数のφ１０ｍｍ程度の穴を開けただけのものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、膜分離装置は汚水流入が減少して槽内の汚水量が一定水位以下となると運転を停止させたり、あるいは駆動圧力として槽内水頭を利用する重力ろ過方式においては流入量の減少に伴って槽内水頭が所定値以下になると運転が自然に停止する。
【０００４】
一方、汚水処理施設に流入する汚水流入量は必ずしも一定ではなく、曜日変動、季節変動の大きい施設では汚水流入量の日量が殆どない場合もある。しかし、浄化槽などの一般的な汚水処理施設では、汚水の異常流入時にも対応できるように槽容量および散気装置の定格を平均汚水量よりも冗長なスペックで設計していることが多いので、曝気槽における水位が汚水流入量の最大負荷量と最低負荷量との間で大きく変動する。
【０００５】
このため、低負荷時の運転では、膜分離装置がろ過運転を停止した状態で上向流により膜面洗浄を行う空曝気運転を避けることが困難である。また、長時間にわたって曝気を停止すると槽内汚泥の攪拌不足が生じるので、やむなく空曝気運転することが必要となる。
【０００６】
しかし、空曝気運転は膜分離装置のろ過膜を傷めるので、膜分離装置の運転を停止するほどに汚水流入量が少量となった場合には、空曝気運転を防止することが膜の寿命を延ばす観点から望まれるが、汚泥攪拌のためには散気を行いたい。
【０００７】
一方、散気装置の運転停止中には散気管内に汚泥が流入し、この汚泥が散気時に空気によって乾燥して空気噴出口を閉塞することがあり、定期的に散気管を洗浄して閉塞を未然に防ぐことが基本となる。しかし、このメンテナンスは手間が係るので、その回数は少ないほうが望ましい。
【０００８】
本発明は上記した課題を解決するものであり、汚泥流入量が少ないときに空曝気を防止するとともに、散気管の洗浄作用を発揮することができる散気方法および装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の散気方法は、槽内に浸漬した膜分離装置の下方位置に水平方向に散気管を配置し、散気管の基端側に空気供給源を接続するとともに先端側に散気管より上方位置で排気口として開口する散気ドレン管を接続し、散気運転において、散気ドレン管に設けたドレンバルブを閉栓した状態で空気供給源から空気を供給して散気管の下部に位置する空気噴出口から空気を散気し、洗浄運転において、ドレンバルブを開栓した状態で空気供給源から空気を供給して散気管の下部に位置する空気噴出口から槽内混合液を吸い込み、吸い込んだ槽内混合液で散気管内を洗浄し、槽内混合液を空気とともに散気ドレン管の排気口から槽内に排出し、散気運転と洗浄運転を切り替えるドレンバルブの開栓操作を槽内への汚水流入量が所定値以下となる特定時もしくは一定期間毎の所定時の少なくとも何れか一方の時機において行うものである。
また、請求項２に係る本発明の散気方法は、洗浄運転において、散気管および散気ドレン管に生じる脈動によって反復的に槽内混合液が急速に流入して散気管の内部を洗浄し、散気管から剥離した汚泥を槽内混合液とともに空気の排気に伴って排気口から排出するものである。
【００１０】
上記した構成により、ドレンバルブを閉栓する散気運転時には、空気供給源から所定圧力で供給する空気が空気噴出口から噴出して槽内混合液を曝気する。この曝気空気により生起する上向流は槽内混合液を攪拌混合し、生物処理のための酸素を供給し、膜分離装置の膜面に掃流として作用して膜面を洗浄する。
【００１１】
ドレンバルブを開栓する洗浄時には、空気供給源から供給する空気を散気ドレン管を通して排気口から大気圧下もしくは所定水深下に排気する。
このとき、排気口が散気管の上方位置に開口し、空気噴出口が散気管の下部にに開口することで、散気管の空気の流れの主流がより抵抗の小さい排気口へ向かい、散気管内の静圧が低下して空気噴出口から槽内混合液が散気管内に逆流入し、流入した槽内混合液は空気とともに散気ドレン管を通って排気口から排出される。
【００１２】
散気ドレン管内における気液混相流の液相と気相のバランスは槽内混合液の流入量によって変化し、流入量が増加するのに伴って液相が抵抗として作用し、排気空気によって槽内混合液を連行することが困難となり、散気ドレン管内に滞留する槽内混合液が増加して排気が阻害される。
【００１３】
この槽内混合液による阻害によって散気管および散気ドレン管に脈動が生じ、空気噴出口から散気管内へ流する槽内混合液を散気ドレン管から排出する水洗浄状態と、散気ドレン管内に滞留する槽内混合液に阻害されて空気が空気噴出口から噴出する散気状態とが断続的に反復して繰り返えされる。
【００１４】
この急速な槽内混合液の流入が反復的に生じることで、散気管の内部に付着した汚泥を効果的に洗浄する。散気管の内部に付着した汚泥は散気時の空気によって乾燥しているが、槽内混合液が汚泥に浸潤することで汚泥の剥離を促進し、剥離した汚泥は槽内混合液とともに空気の排気に伴って排気口から排出する。
【００１５】
したがって、槽内への汚水流入量が所定値以下となる特定時にドレンバルブを開栓することで、空曝気運転を抑制するとともに散気管を水洗浄することを同時に行うことができ、散気装置の空気噴出口から吸い込んだ活性汚泥が槽内部に排出されるので汚泥を攪拌でき、散気ドレン管内では混相流状態であるので活性汚泥への酸素供給が可能であり、汚水流入量が少量である状態が長期にわたって継続しても断続的な散気によって槽内汚泥を攪拌することができる。また、一定期間毎の所定時にドレンバルブを開栓して水洗浄状態と散気状態とを断続的に反復して行うことで、膜面に対する最低限の掃流を確保して膜分離装置の運転を停止することなく散気管の水洗浄を行うことができる。
【００１６】
請求項３に係る本発明の散気装置は、槽内に浸漬した膜分離装置の下方位置に水平方向に配置し、基端側が空気供給源に連通して下部に空気噴出口を有する散気管と、散気管の先端側に連通するとともに散気管の上方位置で排気口として開口する散気ドレン管と、散気ドレン管に設けたドレンバルブと、槽内への汚水流入量を測定するセンサー手段と、ドレンバルブの開閉操作を制御する制御手段とを備え、制御手段はセンサ手段の出力値に基づいて汚水流入量が所定値以下となる特定時あるいはタイマー設定により一定期間毎の所定時の少なくとも何れか一方の時機にドレンバルブを開栓する機能回路を有し、散気ドレン管に設けたドレンバルブを閉栓した状態で空気供給源から空気を供給して散気管の下部に位置する空気噴出口から空気を散気する散気運転と、ドレンバルブを開栓した状態で空気供給源から空気を供給して散気管の下部に位置する空気噴出口から槽内混合液を吸い込み、吸い込んだ槽内混合液で散気管内を洗浄し、槽内混合液を空気とともに散気ドレン管の排気口から槽内に排出する洗浄運転とを切り替えるものである。
【００１７】
上記した構成により、制御手段がドレンバルブを開閉することで散気運転と洗浄運転とを切り替えることができ、汚水流入量が所定値以下となる特定時、一定期間毎の所定時において洗浄運転を自動的に行うことができる。
【００１８】
洗浄時には空気噴出口から散気管内へ流入する槽内混合液を散気ドレン管から排出する水洗浄状態と、散気ドレン管内に滞留する槽内混合液に阻害されて空気が空気噴出口から噴出する散気状態とを断続的に反復して繰り返えすことで、槽内への汚水流入量が所定値以下となる状態において空曝気運転を抑制するとともに散気管を水洗浄することを同時に行うことができる。しかも水洗浄状態が断続的に反復することで汚水流入量が少量である状態が長期にわたって継続しても断続的な散気によって槽内汚泥を攪拌することができ、一定期間毎の所定時には膜面に対する最低限の掃流を確保して膜分離装置の運転を停止することなく散気管の水洗浄を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３において、膜分離活性汚泥を行う曝気槽１の内部には散気装置２と散気装置２の上部に配置する膜分離装置３とを浸漬している。この膜分離装置３は有機平膜形の分離膜を使用した複数の膜カートリッジ（図示省略）を鉛直方向に沿って、かつ所定間隔をあけて平行に配置したものであり、隣接する膜カートリッジ間に流路を形成している。各膜カートリッジは膜透過液流路（図示省略）に連通し、槽内の水頭（重力）もしくはポンプ吸引圧を駆動圧として作動する。
【００２０】
膜分離装置３の下部にはその下方領域を囲む散気ケース４を配置し、散気ケース４の下方位置に散気管５を配置している。散気管５は水平方向に配置した所定口径の大径管からなる幹配管６と、幹配管６の下方に配置した所定口径の小径管からなる複数の枝配管７とからなる。
【００２１】
幹配管６は基端側が空気供給源であるブロア８に連通しており、先端側に散気ドレン管９を接続している。枝配管７は逆Ｔ字形をなし、上部の一端で幹配管６に連通するとともに、幹配管６の下方に位置する両端に開放口１０を有している。散気管５はこの構成に限るものではなく、幹配管６のみの構造として幹配管６の底面に空気噴出口１０を直接に設けることも可能である。
【００２２】
散気ドレン管９は先端側が幹配管６の上方位置で排気口１１として開口しており、途中にドレンバルブ１２を設けている。本実施の形態では排気口１１が水面上の大気圧下に開口しているが、排気口１１を水面下に配置することも可能である。散気ケース４は槽底面に固定しており、散気ケース４と槽開口部との間に設けたガイド１３に沿って膜分離装置３が昇降可能である。曝気槽１には汚水を供給する汚水供給管１４と曝気槽１の水位を測定する水位計１５を設けており、制御装置１６は水位計１５の出力値に基づいて汚水流入量の変動を検知して汚水流入量が所定値以下となる特定時、あるいは内臓のタイマーに設定した一定期間毎の所定時の少なくとも何れか一方の時機にドレンバルブ１２を開栓する機能回路を有している。
【００２３】
以下、上記した構成における作用を説明する。通常の散気運転時において、制御装置１６はドレンバルブ１２を閉栓し、ブロア８から供給する所定圧力の空気を幹配管６を通して各枝配管７に供給し、空気が空気噴出口１０から曝気槽１の槽内混合液中に噴出する。
【００２４】
この散気した空気は槽内混合液を曝気するとともに、その上昇によって固気液混相の上向流を生起する。この上向流は槽内混合液を攪拌混合し、膜分離装置３の各膜カートリッジ間の流路に槽内混合液をクロスフローで供給する。膜分離装置３は槽内混合液を各膜カートリッジの濾過膜を通して濾過し、上向流が膜面に沿って掃流として流れ、各膜カートリッジの膜面にケーキが付着することを抑制する。
【００２５】
制御装置１６は汚水供給管１４から流入する汚水流入量が所定値以下となる特定時、あるいは一定期間毎の所定時の少なくとも何れか一方の時機において洗浄運転を行う。
【００２６】
この洗浄運転時に制御装置１６はドレンバルブ１２を開栓し、幹配管６にブロア８から供給する空気を散気ドレン管９を通して排気口１１から大気圧下に排気する。
【００２７】
このとき、排気口１１が幹配管６の上方位置で大気圧下に開口し、空気噴出口１０が幹配管６の下方位置に開口することで、幹配管６における空気の流れの主流がより抵抗の小さい排気口へと向かい、図３に示すように、幹配管６に作用する圧力（静圧）Ｐ１が低下し、空気噴出口１０に作用する圧力（槽内の水位によって決まる）Ｐ０との圧力差に起因して槽内混合液が枝配管７を通して幹配管６の内部に逆流入する。
【００２８】
逆流入した槽内混合液は枝配管７と幹配管６の内部に付着した汚泥を洗い流して水洗浄し、幹配管６を流れる空気とともに散気ドレン管９を通って排気口１１から排出される。枝配管７と幹配管６の内部に付着した汚泥は散気時の空気によって乾燥しているが、槽内混合液が汚泥に浸潤することで汚泥の剥離が促進される。
【００２９】
散気ドレン管９内における気液混相流の液相と気相のバランスは槽内混合液の流入量によって変化し、流入量が増加するのに伴って液相が抵抗として作用し、排気空気によって槽内混合液を連行することが困難となり、散気ドレン管９内に滞留する槽内混合液が増加して排気が阻害される。
【００３０】
この槽内混合液による阻害によって幹配管６および散気ドレン管９に脈動が生じ、空気噴出口１０から枝配管７および幹配管６へ流入する槽内混合液を散気ドレン管９から排出する水洗浄状態と、散気ドレン管９内に滞留する槽内混合液に阻害されて空気が空気噴出口１０から噴出する散気状態とが断続的に反復して繰り返えされる。この枝配管７への急速な槽内混合液の流入が反復的に生じることで、手動や制御機器による弁の開閉の繰り返し操作を行なうことなく、枝配管７の内部に付着した汚泥を繰り返し水洗浄し、汚泥を効果的に除去することができる。
【００３１】
したがって、制御装置１６がドレンバルブ１２を開閉することで散気運転と洗浄運転とを自動的に切り替えることができ、汚水流入量が所定値以下となる特定時、一定期間毎の所定時において洗浄運転を自動的に行うことができる。
【００３２】
洗浄運転時には曝気槽１への汚水流入量が所定値以下となる特定時にドレンバルブ１２を開栓することで、空曝気運転を抑制するとともに散気管５を水洗浄することを同時に行うことができる。しかも水洗浄状態が断続的に反復することで、汚水流入量が少量である状態が長期にわたって継続しても断続的な散気によって槽内汚泥を攪拌することができる。
【００３３】
また、一定期間毎の所定時にドレンバルブ１２を開栓して水洗浄状態と散気状態とを断続的に反復して行うことで、膜面に対する最低限の掃流を確保して膜分離装置３の運転を停止することなく散気管５の水洗浄を行うことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ドレンバルブを開閉することで散気運転と洗浄運転とを切り替えることができ、洗浄時には空気噴出口から流する槽内混合液を散気ドレン管から排出する水洗浄状態と、散気ドレン管の槽内混合液に阻害されて空気が空気噴出口から噴出する散気状態とを断続的に反復して繰り返えすことで、空曝気運転を抑制するとともに散気管を水洗浄することを同時に行うことができ、かつ汚水流入量が少量である状態が長期にわたって継続しても断続的な散気によって槽内汚泥を攪拌することができ、一定期間毎の所定時には膜面に対する最低限の掃流を確保して膜分離装置の運転を停止することなく散気管の水洗浄を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における散気装置を示す正面図である。
【図２】同散気装置の斜視図である。
【図３】同散気装置の要部断面図である。
【符号の説明】
１    曝気槽
２    散気装置
３    膜分離装置
４    散気ケース
５    散気管
６    幹配管
７    枝配管
８    ブロア
９    散気ドレン管
１０    空気噴出口
１１    排気口
１２    ドレンバルブ
１３    ガイド
１４    汚水供給管
１５    水位計
１６    制御装置
【図１】
0003859447.tif 000002
【図２】
0003859447.tif 000003
【図３】
0003859447.tif 000004