CN104379511A - 过滤及气升兼用装置以及水处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供可以实现被处理液的过滤和移送的过滤及气升兼用装置（5）。该装置（5）具备：浸渍在被处理液的液体集中处（10）中，从被处理液生成透过液的过滤膜单元（6）；和容纳过滤膜单元（6）的立管（51）。在过滤膜单元（6）的下方配置有向过滤膜单元（6）供给洗涤空气的散气部（50）。立管（51）的上部与用于将与洗涤空气一起在立管（51）内上升的被处理液向侧方移送的移送通路（54）连接。

Description

过滤及气升兼用装置以及水处理系统

技术领域

本发明涉及能够进行被处理液的过滤和移送的过滤及气升兼用装置、以及使用该过滤及气升兼用装置的水处理系统。

背景技术

以往，已知使气泡和水一起上升的气升装置。例如，在专利文献1中公开了使用于通过膜分离活性污泥法（MBR：membrane bio-reactor；膜生物反应器）处理对象水的水处理系统中的气升装置。

专利文献1记载的水处理系统具备：由厌氧槽、无氧槽及好氧槽构成的一系列生物反应槽；和配置有过滤对象水和活性污泥的混合液而生成透过液的过滤膜单元的膜分离槽。膜分离槽与无氧槽相邻，气升装置作为将过滤后的混合液从膜分离槽回流至无氧槽的移送单元配置在过滤膜单元的下游侧。

具体而言，气升装置包括：配置在膜分离槽的底部的释放出气泡的散气部；从散气部的上方的位置向铅垂方向延伸的扬水管；和从扬水管的上部向横方向折曲，并且贯通使膜分离槽与无氧槽相隔开的隔壁的送水管。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1：日本特开2011-1918号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

然而，在将气升装置作为混合液等的被处理液的移送单元使用的系统中，需要向气升装置的散气部送入空气，因此需要较大的消耗动力。

因此，本发明的目的是能够以更少的消耗动力移送被处理液。

解决问题的手段：

为了解决上述问题，而本发明的发明人等着眼于在水处理系统中，在过滤膜单元的下方也配置用于向该过滤膜单元供给用于洗涤的洗涤空气（scrubbing air）的散气装置，并且想到了将该散气装置作为气升装置的散气部使用。本发明是由这样的观点形成的。

即，本发明提供过滤及气升兼用装置，具备：浸渍在被处理液的液体集中处中，使所述被处理液生成透过液的过滤膜单元；容纳所述过滤膜单元的立管；配置在所述过滤膜单元的下方，向所述过滤膜单元供给洗涤空气的散气部；和与所述立管的上部连接，用于将与所述洗涤空气一起在所述立管内上升的被处理液向侧方移送的移送通路。

根据上述结构，通过从散气部释放的洗涤空气去除附着在过滤膜单元的异物，并且使被处理液在立管内上升后被移送通路移送。因此，与如现有的水处理系统那样独立地配置过滤膜单元和气升装置的情况相比，可以通过较少的消耗电力移送被处理液。换而言之，可以在一个装置内实现被处理液的过滤、过滤膜单元的洗涤和被处理液的移送。

也可以是所述立管超过所述液体集中处的液面向上方延伸；所述散气部以使所述洗涤空气将所述立管内的被处理液提升至与所述液体集中处的液面相比上方的位置的形式释放出所述洗涤空气。根据该结构，可以将液体集中处的被处理液泵送至与该液体集中处的液面相比高的位置上。

也可以是在所述立管上，在与所述液体集中处的液面相比上方的位置上设置有用于将提升的被处理液回流至所述液体集中处的开口；上述过滤及气升兼用装置还具备调节通过所述开口的被处理液的量的调节单元。根据该结构，可以容易控制通过移送通路移送的被处理液的量。

也可以是所述散气部配置在所述立管内。根据该结构，由于在散气部的下方也产生液体流，因此可以防止散气部被埋在被处理液的沉淀物中。

例如，也可以是所述过滤膜单元包括以在水平方向上相互对置的形式排列的平面状的多个过滤膜模块。例如，所述多个过滤膜模块分别具有横跨一对头部并延伸的多个中空丝膜。

又，本发明提供水处理系统，是通过活性污泥法处理对象水的水处理系统，具备：包括厌氧槽、无氧槽及好氧槽的生物反应槽；和储存从所述好氧槽流出的对象水与活性污泥的混合液而形成液体集中处的膜分离槽；在所述膜分离槽中配置有上述过滤及气升兼用装置，并且形成为通过该过滤及气升兼用装置使混合液回流至所述厌氧槽和所述无氧槽中的至少一个的结构。根据该结构，可以减少水处理系统的消耗动力。

也可以是所述厌氧槽或所述无氧槽与所述膜分离槽相邻；所述过滤及气升兼用装置至少使混合液回流至与所述膜分离槽相邻的厌氧槽或无氧槽中。根据该结构，可以缩短混合液的回流所需的距离。

也可以是上述水处理系统还具备从所述膜分离槽延伸至所述厌氧槽和/或所述无氧槽的回流通路；所述膜分离槽通过所述立管及所述移送通路与所述回流通路连通，所述厌氧槽和/或所述无氧槽与所述回流通路直接连通。根据该结构，可以自由设计各槽的配置。

发明效果：

根据本发明，可以通过一个装置实现被处理液的过滤、过滤膜单元的洗涤和被处理液的移送。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施形态的水处理系统的俯视图；

图2是沿着图1的II-II线示出的过滤装置的主视图；

图3是沿着图2的III-III线示出的过滤装置的剖视图；

图4是沿着图1的IV-IV线示出的过滤及气升兼用装置的剖视图；

图5是沿着图4的V-V线示出的过滤及气升兼用装置的剖视图；

图6是过滤及气升兼用装置的上部的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施形态。

图1示出根据本发明的一个实施形态的水处理系统1。该水处理系统1通过膜分离活性污泥阀处理生活排水和污水等的对象水。在本实施形态中，在水处理系统1的大致中央配置有厌氧槽22，并且以绕该厌氧槽22形成顺时针的流动的形式配置有无氧槽23、好氧槽24、膜分离槽25及回流通路26。然而，各槽的配置不限于图1所示的那样，可以适当变更。又，在同时设置多个水处理系统1的情况下，也可以使这些水处理系统1共有任意一个的槽或回流通路26。

厌氧槽22、无氧槽23及好氧槽24构成使活性污泥中的微生物发挥作用的一系列的生物反应槽。流水通路21以将无氧槽23分断为上游侧23A和下游侧23B的形式从水处理系统1的周缘延伸至厌氧槽22。无氧槽23的上游侧23A与下游侧23B在流水通路21的下方相连续。又，在厌氧槽22与无氧槽24之间，在流水通路21的下方设置有形成厌氧槽22及无氧槽23的下部之间相连通的间隙的隔开壁（未图示）。

在隔开厌氧槽22与流水通路21的隔壁上设置有将厌氧槽22与流水通路21直接连通的流通口11。而且，如图1中箭头A所示，在对象水供给至流水通路21的上游端时，该对象水流过流水通路21后从流通口11流入厌氧槽22。又，在隔开厌氧槽22与流水通路21的隔壁上设置有调节通过流通口11的对象水的量的闸门12。

在厌氧槽22中，流入该厌氧槽22的对象水与活性污泥混合后变成混合液。厌氧槽22是用于使活性污泥中的微生物释放磷的槽。混合液通过由上述的隔开壁形成的间隙后从厌氧槽22流入无氧槽23。

无氧槽23是用于从混合液去除氮的槽。在隔开无氧槽23与好氧槽24的隔壁上，在其下部形成有连通无氧槽23与好氧槽24的开口。混合液通过该开口从无氧槽23流入好氧槽24。

在好氧槽24中设置有向混合液进行曝气的曝气装置3。通过曝气装置3进行曝气，以此搅拌混合液，并且向活性污泥中的微生物输送氧，从而通过微生物进行有机物的分解及磷的吸收等。

隔开好氧槽24与膜分离槽25的隔壁如图2所示形成使好氧槽24及膜分离槽25的下部之间相互连通的间隙。混合液通过该间隙从好氧槽24向膜分离槽25流入。

膜分离槽25储存从好氧槽24流出的混合液（相当于本发明的被处理液）而形成液体集中处10。如图1所示，在膜分离槽25中排成一列地配置有多个过滤装置4和过滤及气升兼用装置5。通过这些装置4、5对混合液进行过滤。

具体而言，过滤装置4和过滤及气升兼用装置5如图2及图4所示分别包括浸渍在液体集中处10中，并且由混合液生成透过水（相当于本发明的透过液）的过滤膜单元6。通过这些过滤膜单元6生成的透过水如图1中的箭头B所示被集中后例如贮存在未图示的贮水槽中后再利用、或者排放。

更具体而言，各过滤膜单元6如图2及图3所示包括与铅垂方向平行的平面状的多个过滤膜模块60。这些过滤膜模块60以在水平方向上相互对置的形式排列。各过滤膜模块60具有在水平方向上延伸的一对头部61、和在这些头部61之间延伸的多个中空丝膜62（在图3中并没有将中空丝膜62一根一根地画出，而是简略地作为一张薄片画出）。一对头部61的两端部之间通过连接管63相连接，浸透至中空丝膜62内的透过水集中到上侧的头部61。上侧的头部61与配置在下述的壳体41或立管51的外部的集水管65（在图2中省略图示）连接。集水管65从各过滤膜模块60的上侧头部61回收透过水，并且对于每个过滤膜单元6分别集中透过水后导出至膜分离槽25的外部。

各过滤装置4除了过滤膜单元6以外还包括容纳过滤膜单元6的壳体41、和配置在过滤膜单元6的下方的散气部40。壳体41形成在上下方向上延伸的俯视时为长方形的筒状。在本实施形态中，壳体41延伸至散气部40的稍微下方，散气部40配置在壳体41内。然而，也可以将从过滤膜单元6至壳体41的下端的长度设定为较短，使散气部40的一部分或全部从壳体41露出。

散气部40由在与过滤膜模块60的排列方向相同的方向上排列的多个散气管42构成，向过滤膜单元6供给洗涤空气。各散气管42的一端贯通壳体41后与供气管43连接。从未图示的鼓风机向供气管43供给空气，借助于此从散气管40释放出气泡状的洗涤空气。释放的洗涤空气通过过滤膜模块60之间后上升，从而去除附着在过滤膜模块60的表面的异物。另一方面，在壳体41内混合液与洗涤空气一起上升。其结果是，在壳体41的下侧开口内沿着膜分离槽25的底部从周围流入混合液，并且过滤后的浓缩的混合液从壳体41的上侧开口向周围扩散。

过滤及气升兼用装置5不仅具有过滤混合液的功能，而且具有使混合液通过回流通路26返回至厌氧槽22及无氧槽23的功能。根据图1所示的以上述厌氧槽22为中心的布局，厌氧槽22与膜分离槽25相邻，并且无氧槽23与膜分离槽25之间夹着厌氧槽22，无氧槽23位于膜分离槽25的相反侧。回流通路26从膜分离槽25延伸至厌氧槽22及无氧槽23。过滤及气升兼用装置5将过滤后的浓缩的混合液送入回流通路26。

在隔开回流通路26与厌氧槽22及无氧槽23的隔壁上设置有用于使混合液通过溢流的方式从回流通路26向厌氧槽22及无氧槽23送入的流通口13、15。即，厌氧槽22及无氧槽23与回流通路26直接连通。又，在隔开回流通路26与厌氧槽22及无氧槽23的隔壁上设置有调节通过流通口13、15的混合液的量的闸门14、16。这些闸门14、16发挥决定将过滤后的混合液以怎样的比例分配至厌氧槽22和无氧槽23的作用。当然，也可以通过操作闸门14、16，以此不使混合液回流至厌氧槽22和无氧槽23中的任意一个。换而言之，本实施形态的水处理系统1形成为能够通过过滤及气升兼用装置5使混合液回流至厌氧槽22和无氧槽23中的至少一个中的结构。

过滤及气升兼用装置5具体而言如图4及图5所示除了过滤膜单元6以外还包括容纳过滤膜单元6的立管51、和配置在过滤膜单元6的下方的散气部50。立管51包括下侧管52和上侧管53，该下侧管52除了上端设置有凸缘以外与上述的过滤装置4的壳体41有相同的结构，该上侧管53下端设置有紧固在下侧管52的凸缘上的凸缘以使下侧管52向上方延长的形式延伸。即，下侧管52延伸至散气部50的稍微下方，并且散气部50配置在下侧管52内。然而，也可以与过滤装置4相同地，从过滤膜单元6至下侧管52的下端的长度设定为较短，从而散气部50的一部分或全部从下侧管52露出。另一方面，上侧管53超过液体集中处10的液面L1向上方延伸。

又，立管51的上部与移送通路54连接。在本实施形态中，移送通路54由在水平方向上延伸的管构成，但是移送通路54也可以由上方开口的槽状构件构成。

散气部50由与过滤膜模块60的排列方向相同方向上排列的多个散气管55构成，向过滤膜单元6供给洗涤空气。各散气管55的一端贯通立管51后与供气管56连接。从未图示的鼓风机向供气管56供给空气，借助于此，从散气部50释放出洗涤空气。释放的洗涤空气通过过滤膜模块60之间后上升，从而去除附着在过滤膜模块60的表面的异物。另一方面，在立管51内混合液与洗涤空气一起上升。移送通路54用于将与洗涤空气一起在立管51内上升的混合液向侧方移送。

膜分离槽25通过立管51及移送通路54与回流通路26连通。如上所述，将混合液以溢流的方式从回流通路26送入至厌氧槽22及无氧槽23，因此回流通路26内的液面L2比厌氧槽22及无氧槽23内的液面高。又，厌氧槽22及无氧槽23内的液面与膜分离槽25及好氧槽24内的液面L1处于相同高度。即，回流通路26内的液面L2比膜分离槽25内的液面L1高。为了抑制因该液面差而导致的混合液的逆流，而移送通路54位于与液体集中处10的液面L1相比上方的位置上。

为了去除附着在过滤膜模块60的表面的异物，需要使大量的洗涤空气从散气部50释放出。该洗涤空气的量与现有的气升装置中的气泡释放量相比相当多。通过从该散气部50释放的大量的洗涤空气，将立管51内的混合液提升至与液体集中处10的液面L1相比上方的回流通路26内的液面L2。这是因为立管51内的混合液包含洗涤空气，而由此比重（密度）会比立管51外的混合液小。

此外，在本实施形态中，采用用于调节回流至厌氧槽22及无氧槽23的混合液的量的结构。具体而言，在与移送通路54形成连续壁面的、立管51的两侧壁上，在与液体集中处10的液面L1相比上方的位置上设置有用于将提升的混合液回流至液体集中处10的开口57。此外，在立管51的两侧壁上设置有开闭开口57的闸门机构7。

在图示例中，开口57设置于被回流通路26内的液面L2横切的位置上，但是开口57可以设置于与液体集中处10的液面L1相比上方的位置的任意位置。例如，开口57可以设置于液面L1与液面L2之间。

闸门机构7调节通过开口57的混合液的量，相当于本发明的调节单元。如图6所示，各闸门机构7包括：固定于立管51的侧壁的块体72；上下贯通块体72的、上端设置有把手的螺纹轴71；和与螺纹轴71的下端接合的、沿着立管51的侧壁上下移动的可动板73。在可动板73上设置有流通口74，可动板73的流通口74与开口57的重叠值决定通过开口57的混合液的量。

如以上所述，在本实施形态的水处理系统1的过滤及气升兼用装置5中，通过从散气部50排出的洗涤空气去除附着在过滤膜单元6上的异物，并且使混合液在立管51内上升后通过移送通路54移送。因此，与如现有的水处理系统那样独立地配置过滤膜单元和气升装置的情况相比，可以通过较少的消耗电力移送混合液。换而言之，可以在一个装置内实现混合液的过滤、过滤膜单元6的洗涤和混合液的移送。而且，通过使用这样的过滤及气升兼用装置5，以此可以减少水处理系统1的消耗动力。

又，以使立管51内的混合液上升至与液体集中处10的液面L1相比上方的位置的形式从散气部50释放洗涤空气，以此可以将液体集中处10的混合液泵送至与液面L1相比高的位置。

又，在本实施形态中，散气部50配置在立管51内，因此在散气部50的下方也产生液体流。因此，可以防止散气部50埋在混合液的沉淀物中。

（变形例）

本发明不限于上述的实施形态，在不脱离本发明的主旨的范围内可以进行各种变形。

例如，在前述实施形态中，水处理系统1形成为能够使混合液回流至厌氧槽22及无氧槽23的两者的结构，但是水处理系统1也可以形成为使混合液仅回流至厌氧槽22和无氧槽23中的任意一个的结构。又，也可以将厌氧槽22和无氧槽23的位置相互替换。例如，在无氧槽23与膜分离槽25相邻的情况下，也可以使回流通路26从膜分离槽25仅延伸至无氧槽23。

或者，在通过回流通路26回流混合液的情况下，也可以使膜分离槽25仅与好氧槽24相邻。然而，如果是膜分离槽25与厌氧槽22和无氧槽23中的任意一个相邻，并且至少将混合液通过过滤及气升兼用装置5回流至其相邻的槽中的结构，则可以缩短混合液的回流所需的距离。

又，在水处理系统1中，回流通路26不是必须具备的。例如，在将混合液仅回流至厌氧槽22的情况下，也可以使过滤及气升兼用装置5的移送通路54与厌氧槽22直接连通。然而，如果设置回流通路26，则可以自由设计各槽的配置。

又，过滤及气升兼用装置5的立管51没有必要一定超过液体集中处10的液面L1向上方延伸，也可以是立管51的上部位于与液体集中处10的液面L1相比下方的位置上，并且使移送通路54以使移送通路54的上表面从下向上斜着横切液面L1的形式向下游斜着延伸或者扩大。

此外，在立管51中没有必要一定设置有开口57。例如，如果回流通路26内的液面L2上升，则通过过滤及气升兼用装置5实现的混合液的传送能力也减少。因此，也可以通过闸门14、16的操作调节回流至厌氧槽22及无氧槽23的混合液的量。然而，如果立管51中设置有开口57及闸门机构，则可以容易控制回流至厌氧槽22及无氧槽23的混合液的量（即，通过移送通路54移送的混合液的量）。尤其是，如本实施形态那样，如果开口57设置于与液体集中处10的液面L1相比上方的位置，则可以防止混合液通过开口57从立管51的外侧流入内侧。

又，本发明的过滤及气升兼用装置不限于使用于水处理系统，可以使用于各种用途。

符号说明：

1       水处理系统；

10      液体集中处；

22      厌氧槽；

23      无氧槽；

24      好氧槽；

25      膜分离槽；

5       过滤及气升兼用装置；

50      散气部；

51      立管；

54      移送通路；

57      开口；

6       过滤膜单元；

60      过滤膜模块；

61      头部；

62      中空丝膜；

7       闸门机构（调节单元）。

Claims (9)

1.一种过滤及气升兼用装置，具备：

浸渍在被处理液的液体集中处中，使所述被处理液生成透过液的过滤膜单元；

容纳所述过滤膜单元的立管；

配置在所述过滤膜单元的下方，向所述过滤膜单元供给洗涤空气的散气部；和

与所述立管的上部连接，用于将与所述洗涤空气一起在所述立管内上升的被处理液向侧方移送的移送通路。

2.根据权利要求1所述的过滤及气升兼用装置，其特征在于，

所述立管超过所述液体集中处的液面向上方延伸；

所述散气部以使所述洗涤空气将所述立管内的被处理液提升至与所述液体集中处的液面相比上方的位置的形式释放出所述洗涤空气。

3.根据权利要求2所述的过滤及气升兼用装置，其特征在于，

在所述立管上，在与所述液体集中处的液面相比上方的位置上设置有用于将提升的被处理液回流至所述液体集中处的开口；

还具备调节通过所述开口的被处理液的量的调节单元。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的过滤及气升兼用装置，其特征在于，所述散气部配置在所述立管内。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的过滤及气升兼用装置，其特征在于，所述过滤膜单元包括以在水平方向上相互对置的形式排列的平面状的多个过滤膜模块。

6.根据权利要求5所述的过滤及气升兼用装置，其特征在于，所述多个过滤膜模块分别具有横跨一对头部并延伸的多个中空丝膜。

7.一种水处理系统，是通过活性污泥法处理对象水的水处理系统，具备：

包括厌氧槽、无氧槽及好氧槽的生物反应槽；和

储存从所述好氧槽流出的对象水与活性污泥的混合液而形成液体集中处的膜分离槽；

在所述膜分离槽中配置有权利要求1-6中任意一项所述的过滤及气升兼用装置，并且形成为通过该过滤及气升兼用装置使混合液回流至所述厌氧槽和所述无氧槽中的至少一个的结构。

8.根据权利要求7所述的水处理系统，其特征在于，

所述厌氧槽或所述无氧槽与所述膜分离槽相邻；

所述过滤及气升兼用装置至少使混合液回流至与所述膜分离槽相邻的厌氧槽或无氧槽中。

9.根据权利要求7或8所述的水处理系统，其特征在于，

上述水处理系统还具备从所述膜分离槽延伸至所述厌氧槽和/或所述无氧槽的回流通路；

所述膜分离槽通过所述立管及所述移送通路与所述回流通路连通，所述厌氧槽和/或所述无氧槽与所述回流通路直接连通。