CN101274800B - 膜分离活性污泥装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种膜分离活性污泥装置及处理方法，该装置及方法能以高BOD容积负荷进行处理，即使以高通量运转，也能延缓膜的堵塞，从而降低清洗膜、更换膜的频率，并且能防止处理水的水质变差、污泥产生的增加。该膜分离活性污泥装置用于处理含有有机物的水，其具有沿上游至下游方向串联配置的曝气槽、生物处理槽、膜分离槽，上述生物处理槽具有载体，此外，该装置还具有用于将上述膜分离槽中的污泥返送至上述生物处理槽中的返送部件。

Description

膜分离活性污泥装置 
技术领域
本发明涉及用于对含有有机物的水进行处理的膜分离活性污泥装置、以及用膜分离活性污泥装置对含有有机物的水进行处理的方法。 
背景技术
膜分离活性污泥装置常用于对含有有机物的水进行处理。由于利用该装置能获得悬浊物质(SS：Suspended solids)浓度低的澄清的处理水，并能将污泥浓度(MLSS：Mixed LiquorSuspended Solids)从以往活性污泥法的2000～5000mg/L提高到5000～30000mg/L，因此，能提高处理槽单位容积的处理能力。 
但是，由于膜分离活性污泥装置中使用的分离膜价格昂贵，并且还要定期对膜进行药洗或更换，因此存在运转费用高的问题。为了降低运转费用，若以较高的膜透过流束(通量)运转，则膜很快就会被堵塞，需要经常对膜进行清洗，并且也增加了更换膜的频率。当分离膜为微孔滤膜(MF膜)时，以每日0.4m3/m2左右的通量运转。另外，若以高BOD(BiologicalOxygen Demand：生物化学中的氧需求量)容积负荷进行运转，则不仅膜很快会被堵塞，而且还降低了生物处理性，因此，使处理水的水质变差，也增加了剩余污泥的产生。通常，以每日0.7kg/m3左右的BOD容积负荷进行运转。将每1m3的槽1日所处理的BOD量称为BOD容积负荷。 
为了降低运转费用进行了各种尝试，但都不令人十分满意。例如，在专利文献1中，通过调节曝气槽的温度提高了高BOD容积负荷下的膜的寿命，但无法实现高通量。另外，在专利文献2中，通过调整膜分离槽的pH降低了污泥产生率，但BOD容积负荷仍旧很低。
专利文献1：日本特开2003-53363号公报 
专利文献2：日本特开2005-211879号公报 
发明内容
鉴于上述情况，本发明要解决的课题在于，提供一种即使在高BOD容积负荷下以高通量运转，也能延缓膜的堵塞、从而降低清洗膜、更换膜的频率，并且能防止处理水的水质变差、防止污泥产生的增加的膜分离活性污泥装置及处理方法。 
本发明对上述课题进行了深入研究，得出了以下见解，以至完成了本发明。即，在处理含有有机物的水的膜分离活性污泥装置中，若采用至少具有沿含有有机物的水的流动方向、即上游至下游方向串联配置的曝气槽、具有载体的生物处理槽、以及膜分离槽，上述膜分离槽的分离膜是浸渍膜，并且还具有用于将该膜分离槽中的污泥返送至该生物处理槽中的部件这样的结构，则能解决上述课题。 
即，(1)一种膜分离活性污泥装置，用于处理含有有机物的水，其中，该装置具有沿上游至下游方向串联配置的曝气槽、生物处理槽、膜分离槽，上述生物处理槽具有载体，此外该装置还具有用于将上述膜分离槽中的污泥返送至上述生物处理槽中的返送部件。 
(2)上述(1)所述的膜分离活性污泥装置，其中，上述载体为固定床式载体。 
(3)上述(2)所述的膜分离活性污泥装置，其中，上述载体为螺旋状固定床式载体。 
(4)上述(1)～(3)中任一项所述的膜分离活性污泥装 置，其中，上述生物处理槽被划分为两级以上。 
(5)一种含有有机物的水的处理方法，该方法采用膜分离活性污泥装置，该膜分离活性污泥装置沿含有有机物的水的上游至下游方向至少串联配置有曝气槽、具有载体的生物处理槽、以及膜分离槽，上述膜分离槽的分离膜是浸渍膜，其中，该方法包括： 
对上述含有有机物的水进行曝气处理的工序； 
在具有载体的生物处理槽中进行生物处理的工序； 
在膜分离槽中分离污泥的工序； 
将分离后的上述污泥返送至上述生物处理槽中的工序。 
(6)一种含有有机物的水的处理方法，该方法采用膜分离活性污泥装置，该膜分离活性污泥装置沿含有有机物的水的上游至下游方向至少串联配置有曝气槽、具有载体的生物处理槽、以及膜分离槽，上述膜分离槽的分离膜是浸渍膜，其特征在于，该方法包括： 
对上述含有有机物的水进行曝气处理的工序； 
在具有载体的生物处理槽中进行生物处理的工序； 
在膜分离槽中分离污泥的工序； 
将分离后的上述污泥分别返送至上述生物处理槽和上述曝气槽中的工序； 
向曝气槽返送的上述分离后的污泥的量Fb与供给的含有有机物的水的量Q之比Fb/Q为1以下。 
本发明的膜分离活性污泥装置及处理方法的特征在于，曝气槽和生物处理槽中的活性污泥中的生物相差异大。在曝气槽中，使对含有有机物的水中包含较多的BOD成分等可溶成分进行处理的生物相优先化，能够快速处理可溶成分。另外，在生物处理槽中，使减少引发膜堵塞的物质的生物相以及消耗污泥的生物相优先化，能延缓膜寿命并减少剩余污泥的产生。 
本发明的膜分离活性污泥装置及处理方法具有这样的效果：即使在高BOD容积负荷下以高通量运转，也能延缓膜的堵塞，从而降低清洗膜、更换膜的频率，并且能防止处理水的水质变差、污泥产生的增加。 
附图说明
图1是在实施例1中使用的本发明的膜分离活性污泥装置的说明图。 
图2是在实施例2中使用的本发明的膜分离活性污泥装置的说明图。 
图3是在实施例3中使用的本发明的膜分离活性污泥装置的说明图。 
图4是在比较例1中使用的膜分离活性污泥装置的说明图。 
图5是在比较例2中使用的膜分离活性污泥装置的说明图。 
具体实施方式
以下实施方式是用于说明本发明的例示，其主旨并不是将本发明仅限定于该实施方式。只要不脱离本发明的主旨，能以各种方式实施本发明。 
下面，详细说明本发明的膜分离活性污泥装置及处理方法的实施方式。 
本发明涉及用于对含有有机物的水进行处理的膜分离活性污泥装置及处理方法。本发明中的“膜分离活性污泥装置”利用存在于活性污泥中的微生物等对水中含有的有机物等进行生物分解，再用精密滤膜等分离膜对活性污泥进行固液分离，从而获得澄清的处理水。 
图1表示本发明的用于对含有有机物的水进行处理的膜分离活性污泥装置的优选的一个实施方式的概略图。如图1所示， 该装置具有沿含有有机物的水流动的上游至下游方向串联配置有曝气槽1、具有载体4的生物处理槽2和膜分离槽3的结构。此外，本实施方式的膜分离活性污泥装置还具有作为将上述膜分离槽3中的污泥返送至具有载体4的生物处理槽2中的部件的污泥返送管5。下面，详细说明膜分离活性污泥装置。 
曝气槽
本发明的膜分离活性污泥装置中的曝气槽1可以使用通常活性污泥法所用的曝气槽。在该曝气槽1中，含有有机物的水中的BOD成分能氧化分解到70～95％左右。从有效地进行氧化分解方面考虑，曝气槽1优选是具有以下性能及处理条件。曝气槽的BOD容积负荷可设为每日1kg/m3以上，例如可设为每日1～20kg/m3。 
本发明的曝气槽1中的水理学滞留时间(HRT：HydraulicRetention Time)可设为24h以下，例如可设为0.5～24h。污泥浓度(MLSS)根据流入的含有有机物的水的BOD浓度而不同，通常可设为100～10000mg/L。曝气槽1的水温优选为15～40℃，更优选为20～37℃，最好为25～35℃。曝气槽1的pH可以以相当大的范围实施，优选是pH为6～8的范围。 
曝气槽1的溶氧(DO：Dissolved Oxygen)优选为0.2mg/L以上，更优选为1mg/L以上。在曝气槽1中，可用空气、氧进行曝气，曝气部件可采用散气管7或其他的规定机械。采用散气管7时，可举出旋回流方式、全面曝气方式。采用规定的机械时，可举出搅拌方式、喷射器方式。可根据供给的含有有机物的水的BOD容积负荷而选择效率高的曝气方式。 
在曝气槽1中具有规定的材料添加部件，例如，当含有有机物的水中氮、磷不足时，可以适当添加氮、磷作为营养源。曝气槽1根据需要可为两级以上的多级工序。此外，根据需要， 可具有流动床式载体、固定床式载体等载体，但为了分解大量的BOD成分要使曝气充分，因此，优选是流动床式载体。流动床式载体可举出凝胶状载体、塑料载体、纤维状载体等。可以是一种载体，也可以将两种以上载体组合起来使用。 
载体材料可举出聚乙烯乙二醇、聚乙烯咔唑、丙烯酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚氨酯、纤维素、聚酯等。载体形状可举出球、立方体、圆筒形、多孔质体。 
载体大小优选为1～20mm，更优选为3～10mm。采用流动床式载体时，优选用过滤网进行分离。 
载体填充率优选为槽容积的1～50％，更优选为2～20％。 
另一方面，在固定床式载体的情况下，可以使用与在后文生物处理槽2一项中所述的载体4相同的载体。 
上述载体可以配置在整个曝气槽1中，但只配置在曝气槽1的局部时也是有效的。 
通常是不需要将污泥从膜分离槽、生物处理槽返送至曝气槽中的，但在有时流入的含有有机物的水的水量、BOD成分大大减少的情况下，根据需要，可以设置用于向曝气槽添加返送污泥的部件。 
该情况下的返送污泥量Fb与供给的含有有机物的水的量Q之比Fb/Q可设为1以下，例如0.1～1。另外，为了均匀地保持供给到曝气槽1中的含有有机物的水的成分、处理量，优选在曝气槽1的前级设置规定的调整槽(未图示)。 
调整槽的容量可以参考流入量及流入成分的变动图以及调整流量后的流量变动允许幅度来决定。 
此外，含有有机物的水中含有悬浊物质(SS)、油分、有害金属等会对生物处理造成影响的成分时，优选在曝气槽1的前级设置沉淀槽、加压浮起装置、凝聚沉淀槽等前处理部件， 以将它们除去。 
生物处理槽
本发明的膜分离活性污泥装置中的生物处理槽2可以使用通常的活性污泥法所用的生物处理槽。本发明的生物处理槽2只要是可供来自前级曝气槽1的处理用的含有有机物的水流入的结构即可，优选是，如图1所例示的那样，通过使在曝气槽1中曝气处理过的含有有机物的水溢出，而流入到本发明的生物处理槽2中。 
在本发明的生物处理槽2中，除了进行去除BOD成分、去除氮、去除磷以外，还进行污泥的自消化、捕食、污泥的凝聚化(生物凝聚)。生物处理槽可以根据要去除的物质而采取各种方式及运转条件。根据需要，生物处理槽2也可以为两级以上的多级工序。若主要目的为去除BOD成分，也可以只为需氧工序。由于在前级曝气槽1中含有有机物的水中的BOD成分大部分已被去除了，因此，生物处理槽2的BOD容积负荷能以每日5kg/m3，例如每日0.05～5kg/m3进行。生物处理槽2的HRT可设为48h以下，例如可设为1～48h。MLSS通常可设为2000～20000mg/L，优选以5000～20000mg/L进行。生物处理槽2的水温优选为15～40℃，更优选为20～37℃，最好为25～35℃。生物处理槽2的pH能以相当大的范围实施，优选是pH为6～8的范围。生物处理槽2的DO优选为0.2mg/L以上，更优选为1mg/L以上。 
在本发明的生物处理槽2中，为了除去氮、磷，还可以设置厌氧工序。需要去除氮时，可设脱氮、硝化两级工序，或脱氮、硝化、第二脱氮、再曝气四级工序等。硝化工序的水温优选为10～35℃，更优选为20～30℃。生物处理槽中的pH优选为6.8～8.5，生物处理槽的DO优选为2mg/L以上，生物处理槽的 污泥滞留时间(SRT：Sludge Retention Time)优选设为7日以上。在脱氮工序中，当BOD成分不足时，可以添加甲醇等BOD源，也可以将含有BOD成分的含有有机物的水分段供给(分级进给)到曝气槽和生物处理槽中。 
本发明的生物处理槽2具有载体4。 
载体4可举出固定床式载体和流动床式载体，但由于在生物处理槽2中进行各种生物处理，因此，优选为固定床式载体，这样不仅能培养细菌，还能培养原生动物、后生动物等多种微生物。 
固定床式载体无特别限定，其形状可以举出蜂巢状、螺旋状、中空状、海绵状、网眼状、棒状、线状等，从大量繁衍微生物以使生物处理槽2的流动良好方面考虑，优选为螺旋状。此外，优选是这样的固定床式载体，其由芯材和纤维状物组成，该纤维状物的一部分固定在该芯材上，且使该纤维状物绕上述芯材茂密生长。 
此外，上述芯材的形状无限定，但优选是芯材呈螺旋形状的固定床式载体。芯材可使用熟铁、铝、铜等金属，或使用软质的氯乙烯等塑料。金属制芯材可进行防水涂装、包裹塑料，以防止腐蚀。芯材的直径因材质而不同，优选为1mm以上7mm以下。 
此外，上述纤维状物的材质无特别限定，可举出聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚酰胺、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯等，优选为聚偏二氯乙烯，因为其微生物附着性好。 
固定床式载体可以制成固定床式载体块，而浸渍在生物处理槽2中进行使用，该固定床式载体块是将多条固定床式载体保持在用适当的抗蚀性材料制造的框架上而成的。 
固定床式载体块的高度只要使用适合于曝气槽1水深的高 度即可，优选为0.5m以上6m以下，更优选为2m以上4m以下。 
固定床式载体的使用量优选是，固定床式载体块的投影床面积每1m2的固定床式载体的表面积为100m2以上500m2以下。若为100m2以上，则装置的设置面积效率高，若为500m2以下，则发挥由曝气产生的气升效果而获得均匀的旋回流，从而获得易于培养微生物的环境。固定床式载体的表面积更优选为250m2以上350m2以下。 
此外，当在本发明的生物处理槽2中使载体4为流动床式载体时，可使用在上述“曝气槽”中说明的载体。载体可配置于整个生物处理槽2中，也可以只配置于槽的局部。当生物处理槽2为两级以上的多级工序时，也可以一并使用固定床式载体和流动床式载体。 
膜分离槽
本发明的膜分离活性污泥装置中的膜分离槽3用分离膜对从前级生物处理槽流入的活性污泥进行过滤而获得澄清的处理水。本发明的膜分离槽3只要是可供来自前级生物处理槽2的活性污泥流入的结构即可，优选是如图1所例示的那样，通过使生物处理槽2中的排水溢出而使活性污泥流入到本发明的膜分离槽3中。 
在本发明的膜分离槽3中，通常是利用空气曝气从分离膜的下方对膜面进行经常性清洗，同时还利用曝气在膜分离槽3中进行生物处理。分离膜可采用浸渍膜、外部过滤膜等，优选为浸渍膜。分离膜可采用微孔滤膜(MF膜)、超滤膜(UF膜)等，优选为MF膜。分离膜的材质可采用聚乙烯、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯(PVDF)、醋酸纤维等，优选为PVDF。 
分离膜的形状可采用中空纤维膜、平膜、管状(筒状)膜等，优选为中空纤维膜。分离膜的孔径可采用0.01～0.4μm。 
膜透过水流束(通量)可采用每日0.1～2m3/m2，越大越好，例如可设为每日0.71～2m3/m2以上。 
浸渍膜的膜间差压优选设定为20～30kPa以内。 
膜分离槽3的HRT可设为48h以下，例如1～48h。 
膜分离槽3的MLSS通常可设为2000～20000mg/L，优选以5000～20000mg/L进行。可通过排出剩余污泥或调整对生物处理槽2的污泥返送量Fs来调整MLSS。剩余污泥的排出量与流入BOD成分量的比率可设为5～20％。 
膜分离槽3的水温优选为15～40℃，更优选为20～37℃，最好为25～35℃。 
膜分离槽3中的pH能以相当大的范围实施，优选是pH6～8的范围。 
膜分离槽3的DO优选为0.2mg/L以上，更优选为1mg/L以上。 
膜分离槽3也可为两级以上的多级工序。 
通常，分离膜是将多个分离膜组合起来作为膜组件来进行使用的。膜组件是将多个膜组件组合起来作为膜过滤装置来进行使用的。也可在膜过滤装置的周围设置有引导板，从而制成均匀地产生空气上升流的构造。膜组件、膜过滤装置为多数时，也可将膜分离槽并列地分割成多个。在膜分离槽3中也可具有载体、粉末活性炭。 
本发明的膜分离槽3中的分离膜几乎不会发生膜堵塞，因此，不需要经常对膜进行清洗，根据需要，可采用间歇吸引过滤方式、间歇吸引排出方式。 
发生膜堵塞时，可采用联机清洗、脱机清洗来进行清洗。 
清洗分离膜可采用水洗和药洗。药洗的药剂适宜采用氢氧化钠、次氯酸钠、盐酸、柠檬酸等。 
本发明的膜分离活性污泥装置具有用于将在膜分离槽3中分离出的污泥返送至上述生物处理槽2中的部件。用于返送在膜分离槽3中分离出的污泥的部件无特别限定，可使用通常的污泥泵。 
向生物处理槽2返送的返送污泥量Fs无特别限定，但若返送污泥量少，则膜分离槽3的MLSS会过高；若返送污泥量多，则耗电量高。 
向生物处理槽2返送的返送污泥量Fs与供给的含有有机物的水的量(Q)之比Fs/Q优选为1～5，更优选为2～4。如上所述，污泥不仅可以返送至生物处理槽2，根据需要也可以以1Q以下的量Fb将一部分污泥返送至曝气槽1中。 
其他
在本发明的膜分离活性污泥装置中，除了上述槽及部件以外，根据需要还可并设其他装置、部件、槽等。例如，作为前处理，可举出汽提装置，加压浮起装置、油分离器、凝聚沉淀装置、过滤装置、膜分离装置、调整槽等。作为污泥处理，可举出带式挤浆机、压滤器、离心脱水机、多重圆板脱水机、污泥可溶化装置、厌氧性消化装置等。 
作为后处理，可举出活性炭吸附、臭氧产生装置、紫外线照射装置、杀菌剂添加装置、离子交换装置、离子吸附装置、逆浸透膜(RO膜)等。作为使膜分离活性污泥装置的生物处理顺利进行的装置，可举出pH调整装置、温度调整装置、甲醇添加装置、止泡剂添加装置、无机凝聚剂添加装置、分离膜用药液清洗槽、除臭装置等。 
接着，说明本发明的含有有机物的水的处理方法。本发明的处理方法包括对上述含有有机物的水进行曝气处理的工序、在具有载体的生物处理槽2中进行生物处理的工序、在膜分离 槽3中分离污泥的工序、将分离后的上述污泥返送至上述生物处理槽2中的工序。 
在曝气处理工序中，使含有有机物的水中的有机成分氧化分解。然后，在生物处理工序中，流入在曝气槽1中进行了曝气处理的含有有机物的水，在具有载体的生物处理槽2中，除了进行BOD成分去除、氮去除、磷去除以外，还进行污泥的自消化、捕食、污泥的絮凝化。接着，在膜分离槽3中，用分离膜对从生物处理槽2流入的污泥混合液进行过滤，分离出污泥并获得澄清的处理水。 
在本发明的处理方法中，将在膜分离槽3中分离出的污泥返送至具有载体的生物处理槽2中，在上述生物处理槽2中进行生物处理工序。这样，由于设有使被分离了一次的污泥再次返回生物处理槽2中进一步进行生物处理的工序，因此，即使在高BOD容积负荷条件下、且在高通量下进行运转，也能有效防止膜分离槽3中的膜发生堵塞，从而能降低清洗膜、更换膜的频率，以谋求提高效率和降低运转费用。 
另外，在含有有机物的水的处理工序中，还可以设置在膜分离槽3中分离污泥后，将该污泥分别返送至上述生物处理槽2和上述曝气槽1中的工序。 
该方法在含有有机物的水的流量或有机物含有量随时间变化时，有效地将曝气槽1的处理效率保持为均等。 
其中，向曝气槽1返送的返送量Fb与供给的含有有机物的水的量Q之比Fb/Q需要为1以下。若该比大于1，则可能有损曝气槽1的处理效率，因此，使该比的上限如上所述。 
实施例
下面，例举实施例及比较例更具体地说明本发明。 
分析方法
简单说明一下本发明的实施例及比较例所用的分析方法。 
膜污染速度
膜污染速度是以膜间差压(TMP：Trans MembranePressure)每日的增加量来评价的。 
污泥产生率
污泥产生率是规定期间内“排出的污泥中的固态成分的重量”除以同一期间内“流入的含有有机物的水中的BOD成分的重量”，以百分率(％)表示。 
实施例1
本实施例所用的膜分离活性污泥装置示于图1。曝气槽1(容量12L)、生物处理槽2(容量12L)及膜分离槽3(容量4L)沿含有有机物的水流动的上游至下游的方向串联连结。各槽中分别设置有散气管7而可以进行曝气。生物处理槽2等分为两级，在两级中设置有固定床式载体。固定床式载体采用了将聚偏二氯乙烯纤维制成长1.5cm的环状，再将其一部分固定在包裹了塑料的铜制芯材上而制成的长60cm、外径8cm的螺旋状的载体。 
在膜分离槽3中设置有膜组件(PVDF制中空纤维膜、孔径0.1μm、膜表面积0.035m2)，膜分离槽中的活性污泥用送液泵通过污泥返送管5返送至生物处理槽2的前级。污泥返送率Fs/Q设为2。使用脱脂牛奶水溶液(BOD约1000mg/L)作为含有有机物的水，以每日30L供给到曝气槽1中。约3周的驯化运转后，将BOD容积负荷恒定保持为每日1.5kg/m3，通量恒定保持为每日0.7m3/m2，对膜组件一概不进行逆洗、膜清洗地持续运转，测定了膜间差压(TMP)。适当排出膜分离槽3中的活性污泥，将膜分离槽3的MLSS调整为约15000mg/L。运转期间发现曝气槽1中产生了气泡，所以适当添加了非离子(nonionic)系止泡 剂。适当添加碳酸氢钠，将pH大约调整为7。将结果示于表1中。 
45日后，TMP上升了3kPa，膜污染速度(每日的TMP增加量)非常小，为每日0.07kPa。根据该段期间内排出的剩余污泥量和投入的BOD量计算污泥产生率，结果为12％，值极小。处理水的水质的BOD为2mg/L以下，水质良好。 
在实施例1中可以确认，通过将用膜分离出的污泥返送至生物处理槽，而有效地防止了膜分离槽3中的膜发生堵塞，从而能降低清洗膜、更换膜的频率，可以谋求提高效率和降低运转费用。 
实施例2
本实施例所用的膜分离活性污泥装置示于图2。曝气槽1(容量2m3)、生物处理槽2(容量6m3＝2m3×3槽)及膜分离槽3(容量2m3)沿含有有机物的水流动的上游至下游的方向串联连结。生物处理槽2等分为3级。在上级中，通过螺旋桨搅拌进行流动，不进行曝气。在中级和下级中分别设置有散气管7而可进行曝气，并且分别设置了固定床式载体4。固定床式载体4采用了将聚偏二氯乙烯纤维制成长1.5cm的环状，再将其一部分固定在包裹了塑料的铜制芯材上而制成的长1.8m、外径8cm的螺旋状的载体。在膜分离槽3中设置有两组膜组件(PVDF制中空纤维膜、孔径0.1μm、膜表面积12.5m2)，膜分离槽中的活性污泥用送液泵通过污泥返送管分别以0.3Q返送至曝气槽中，以4.7Q返送至生物处理槽中。采用化学工厂废水(BOD约1500mg/L)作为含有有机物的水，供给量为每日10m3，以2∶1的比例对曝气槽和脱氮槽进行分级进给。驯化运转约1.5个月后，将BOD容积负荷恒定保持为每日3.0kg/m3、将通量恒定保持为每日0.4m3/m2，膜组件的清洗为过滤(9分钟)、逆洗(1 分钟)，持续运转，测定了膜间差压(TMP)。适当排出膜分离槽中的活性污泥，将膜分离槽的MLSS调整为约12000mg/L。 
45日后，TMP上升了7kPa，膜污染速度(每日的TMP增加量)小，为每日0.16kPa。根据该段期间内排出的剩余污泥量和投入的BOD量计算污泥产生率，结果为25％，值较小。处理水的水质的BOD值为4mg/L以下，水质良好。 
在实施例2中可以确认，通过设置将用膜分离出的污泥也返送至曝气槽1中的工序，即使是如本实施例那样在曝气槽1容量大、含有有机物的水的供给量、BOD成分变化的情况下，也能恰当地处理，总是能有效活用曝气槽1的功能，从而获得了提高处理效率的效果。 
实施例3
用与实施例1相同的装置，将生物处理槽2中的载体4换成流动载体。装置的概要示于图4。采用了アキレス(Achilles)株式会社制造的、水处理微生物载体“バイオコロニ一(BIO-colony)”软质聚氨酯海绵7mm见方载体作为流动载体4。投入与生物处理槽2的体积比为20％的流动载体进行驯化后，将BOD容积负荷恒定保持为每日1.5kg/m3、将通量恒定保持为每日0.7m3/m2，对膜组件一概不进行逆洗、膜清洗地持续运转，测定了膜间差压(TMP)。 
45日后，TMP上升了7kPa，膜污染速度(每日的TMP增加量)为每日0.66kPa，在实用上足够低了。根据该段期间内排出的剩余污泥量和投入的BOD量计算污泥产生率，结果为30％，在使用上是足够小的值了。处理水的水质的BOD值为5mg/L，水质良好。 
对实施例1和实施例3的评价结果进行比较，可以确认，采用螺旋状的固定床式载体作为生物处理槽2的载体4更加优选。 
比较例1
本比较例所用的膜分离活性污泥装置示于图2。该装置无曝气槽，生物处理槽2(容量24L)及膜分离槽3(容量4L)沿含有有机物的水流动的上游至下游的方向串联连结。生物处理槽2等分为两级，且不具有载体。除此以外，与实施例1同样地进行。在驯化期间内，缓缓增大BOD容积负荷，但由于若BOD容积负荷大于每日1kg/m3，则TMP急剧上升，因此，将BOD容积固定为每日1.0kg/m3而进行。将结果示于表1中。 
表1 
根据表1所示结果，在比较列1中，尽管BOD容积负荷小，但膜污染速度大，为每日1kPa，在实用上无法获得足够的处理效率。此外，最终获得的处理水的BOD浓度、污泥产生率也大。 
比较例2
本比较例所用的膜分离活性污泥装置示于图5。生物处理槽(容量24L)及膜分离槽(容量4L)沿含有有机物的水流动的上游至下游的方向串联连结。生物处理槽等分为两级，具有载体，除此以外，与实施例1同样地进行。在驯化期间内，缓缓增大BOD容积负荷，但由于若BOD容积负荷大于每日1kg/m3，则TMP急剧上升，因此，将BOD容积固定为每日1.0kg/m3而进行。将结果示于表1中。 
在比较例2中，尽管BOD容积负荷小，但膜污染速度大，为每日1kPa，在实用上无法获得足够的处理效率。此外，最终获得的处理水的BOD浓度、污泥产生率也大。 
另外，当采用不将在膜分离槽3中分离出的污泥返送至生物处理槽2中、而其他条件与实施例1相同的工序来对含有有机物的水进行处理时，与实施例1相比，膜污染速度变大、最终处理水的BOD浓度、污泥产生率也显著增高。这是由于未能有效地活用生物处理槽2的功能的缘故。 
产业上的可利用性
本发明可利用于下水及尿等的公共排水、食品及化学等工业排水、以及湖沼及河流等的环境净化等方面。此外，处理水不仅可以排放至河流等中，还可作为清洗车辆等的再生水来进行利用。 

Claims (6)

1.一种膜分离活性污泥装置，用于处理含有有机物的水，其中，该装置具有沿上游至下游方向串联配置的曝气槽、生物处理槽、膜分离槽，上述膜分离槽的分离膜是浸渍膜，上述生物处理槽具有载体，此外该装置还具有用于将上述膜分离槽中的污泥返送至上述生物处理槽中的返送部件。
2.根据权利要求1所述的膜分离活性污泥装置，其中，上述载体为固定床式载体。
3.根据权利要求2所述的膜分离活性污泥装置，其中，上述载体为螺旋状固定床式载体。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的膜分离活性污泥装置，其中，上述生物处理槽被分割成两级以上。
5.一种含有有机物的水的处理方法，该方法采用膜分离活性污泥装置，该膜分离活性污泥装置沿含有有机物的水的上游至下游方向至少串联配置有曝气槽、具有载体的生物处理槽、以及膜分离槽，上述膜分离槽的分离膜是浸渍膜，其中，该方法包括：
对上述含有有机物的水进行曝气处理的工序；
在具有载体的生物处理槽中进行生物处理的工序；
在膜分离槽中分离污泥的工序；
将分离后的上述污泥返送至上述生物处理槽中的工序。
6.一种含有有机物的水的处理方法，该方法采用膜分离活性污泥装置，该膜分离活性污泥装置沿含有有机物的水的上游至下游方向至少串联配置有曝气槽、具有载体的生物处理槽、以及膜分离槽，上述膜分离槽的分离膜是浸渍膜，其特征在于，该方法包括：
对上述含有有机物的水进行曝气处理的工序；
在具有载体的生物处理槽中进行生物处理的工序；
在膜分离槽中分离污泥的工序；
将分离后的上述污泥分别返送至上述生物处理槽和上述曝气槽中的工序；
向曝气槽返送的上述分离后的污泥的量Fb与供给的含有有机物的水的量Q之比Fb/Q为1以下。
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