CN109071291A - 采用膜分离活性污泥法的废水处理方法 - Google Patents

Abstract

一种采用膜分离活性污泥法的废水处理方法，在利用装填有多个柔性膜的浸渍型膜分离单元一边进行空气供给一边进行过滤的运行时，设定的过滤流量下的膜的过滤压差相对于运行初期的过滤压差P1超过预定值P2时，以停止空气供给的状态进行膜过滤直到过滤压差P3成为P3≥P1+20[kPa]，然后以过滤流量或过滤压力与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态进行空气供给，在实施过滤时的过滤压差P4达到P4≤P1+5[kPa]之后，返回一边进行空气供给一边进行过滤的运行。

Description

采用膜分离活性污泥法的废水处理方法

技术领域

本发明涉及采用膜分离活性污泥处理污水、工业废水等时的废水处理方法。

背景技术

在处理污水、工业废水时所采用的膜分离活性污泥法，是在生物反应槽内进行生物处理，利用浸渍于反应槽内的过滤膜等将活性污泥进行固液分离，得到澄清的处理水的处理方法。

膜分离活性污泥法中，通过来自于分离膜单元的下方的空气供给始终清洗膜面，但如果长时间持续运行，则来自于无法仅通过空气供给除去的污泥的物质有时会残留在膜表面。它们一旦开始附着，会使膜的有效表面积减少，并以其为立足点使污泥堆积生长，逐渐增加厚度、面积，最终形成被称为滤饼层的污泥层。如果成为该状态，则无法仅通过通常的空气供给来除去，因此首先研究了通过次氯酸钠进行化学液体清洗的方法。

膜的化学液体清洗方法有将浸渍型膜分离单元整体或膜元件取出到槽外进行清洗的槽外清洗方法、在将分离膜单元浸渍于槽内的状态下向膜渗透水流路注入化学液体的槽内清洗方法，从操作性、空间的问题出发，特别是平膜类型的分离膜单元，主要采用后者即槽内清洗方法。专利文献1提出了在膜分离装置的渗透水流路内，将用于分解膜的附着物质的化学液体注入膜元件内，将渗透水流路内的化学液体与过滤膜接触的状态维持1小时左右的方法等。

另外，使膜分离活性污泥法中使用的膜堵塞的附着物质，不只是由活性污泥带来的未分解的有机物，也包括被处理水中高浓度含有的无机物等。这样的情况下，有根据附着物质而将各自效果不同的化学液体组合进行清洗的方法。例如专利文献2、专利文献3提出了使用用于分解有机物的次氯酸钠和用于除去无机物的盐酸、柠檬酸、草酸等，分两个阶段依次注入的槽内清洗方法。

这些方法都具有有效除去无机物、有机物等会使膜堵塞的物质，恢复膜的渗透通量的效果。

但是，一旦污泥牢固或大量附着于膜面之后，即使进行化学液体清洗，有时也只能部分地恢复。为了提高清洗效果而增加化学液体浓度、延长化学液体浸渍时间的情况下，存在以下问题：注入的化学液体的一部分会在清洗中流出到槽内，导致使活性污泥内的微生物的生理活性降低、将污泥分解从而使过滤性恶化等不良影响。另一方面，还存在以下问题：在温和的化学液体清洗条件下，需要反复进行多次清洗，最终只能从槽内取出浸渍型膜分离单元，一个一个地清洗平膜元件，导致操作变得麻烦且复杂。

在先技术文献

专利文献1：日本特开平8-99025号公报

专利文献2：日本特开平8-266875号公报

专利文献3：日本特开平9-290141号公报

发明内容

本发明的目的是提供一种废水处理方法，该方法是解决上述问题，对废水进行膜分离活性污泥处理的方法，能够减少对活性污泥内的微生物带来不良影响的化学液体使用量，并且高效率地充分除去膜面的附着物，恢复膜过滤压差，由此实现长期稳定的膜过滤运行。

为解决上述课题，本发明具有以下技术构成。

(1)一种废水处理方法，是采用膜分离活性污泥法处理废水的方法，其特征在于，利用装填有多个柔性膜元件的浸渍型膜分离单元，在一边进行空气供给一边进行过滤的运行时，所述膜元件的过滤压差相对于运行初期的过滤压差P1超过预定值P2时，以与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比空气供给量小的状态进行过滤直到过滤压差P3成为P3≥P1+20[kPa]，然后以过滤流量或过滤压力与所述一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态进行所述空气供给，在实施过滤时的过滤压差P4达到P4≤P1+5[kPa]之后，返回一边进行空气供给一边进行过滤的运行。

(2)根据(1)所述的废水处理方法，其特征在于，在所述膜元件的过滤压差相对于运行初期的过滤压差P1超过预定值P2时，以停止所述空气供给的状态进行过滤直到所述过滤压差P3成为P3≥P1+20[kPa]。

(3)根据(1)或(2)所述的废水处理方法，其特征在于，在进行过滤直到所述过滤压差P3成为P3≥P1+20[kPa]之后，以停止过滤的状态进行所述空气供给。

(4)根据(1)～(3)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，在进行过滤直到所述过滤压差P3成为P3≥P1+20[kPa]之后，使空气供给量大于之前的供给量。

(5)根据(1)～(4)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，进行过滤直到所述过滤压差P3成为P1+30≤P3≤P1+50[kPa]。

(6)根据(1)～(5)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，在一边进行空气供给一边进行过滤的运行时，所述膜元件的过滤压差相对于运行初期的过滤压差P1超过预定值P2时，以所述空气供给量与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小的状态进行过滤直到所述过滤压差P3成为P3≥P1+20[kPa]的时间为30分钟以上且48小时以内。

(7)根据(1)～(6)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，所述膜分离活性污泥法包括凝集剂添加过程。

(8)根据(1)～(7)的任一项所述逇废水处理方法，其特征在于，作为所述浸渍型膜分离单元，使用在与多个所述膜元件被装填的方向平行的侧面具有开口部的浸渍型膜分离单元。

(9)根据(1)～(8)的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，所述浸渍型膜分离单元中装填的所述膜元件是平膜元件。

(10)根据(9)所述的废水处理方法，其特征在于，所述平膜元件具备分离膜对、密封部和粘接芯材，所述分离膜对具有以透过侧的面彼此相对的方式配置的两枚分离膜和设置于所述分离膜之间的集水流路，所述密封部在所述分离膜的周缘部将分离膜之间密封，所述粘接芯材具备与平膜对的彼此相对的透过测的两个面粘接的树脂部，通过所述粘接芯材在平膜之间确保预定的间隙。

利用本发明，在伴随空气供给的过滤运行中使过滤压差上升时，减小空气供给量进行过滤，暂时在膜面形成污泥层之后，以过滤流量或过滤压力与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态进行空气供给，将污泥层与蓄积在膜孔的附着物一起从膜面一体剥下，由此能够简便且效率良好地除去膜面附着物，能够实现长期间的稳定运行。另外，由于不需要将浸渍型膜分离单元取出到槽外进行大规模清洗，并且也不使用化学液体，因此不会由于化学液体对活性污泥内的微生物带来不良影响，进而也能够降低对环境产生不良影响的风险。

附图说明

图1是表示使用浸渍型膜分离单元、采用膜分离活性污泥法进行废水处理的流程的一例。

图2是本发明涉及的柔性平膜元件的一例(截面图)。

图3是表示本发明涉及的浸渍型膜分离单元的一例的立体图。

图4是表示本发明的运行控制图像的一例。

具体实施方式

图1是将本发明中采用的一般的膜分离活性污泥处理的流程概略化的图。

首先，通过原水供给泵6向活性污泥处理槽3供给废水1，利用活性污泥的吸附、微生物的分解作用对废水中的有机物、氮等进行除去、处理。活性污泥通过浸渍型膜分离单元2过滤，过滤的处理水5储存于过滤水槽4之后，进行再利用或放流。膜分离活性污泥法中，以处理槽内的活性污泥浓度通常为2,000mg/L～20,000mg/L左右运行，但并不特别限制。

为了利用浸渍型膜分离单元2过滤活性污泥，可以在浸渍型膜分离单元2与过滤水槽4之间设置泵等，为了施加水位压力差，可以使过滤水槽4内的过滤水液面低于活性污泥处理槽3内的有机废水1的液面。再者，图1中，通过吸引泵9实施过滤。另外，过滤的活性污泥通过污泥抽取泵10，作为抽出污泥(剩余污泥)11向外部排出。

过滤运行(一边供给空气一边进行过滤的运行)时，为了对活性污泥进行氧供给以及除去对浸渍型膜分离单元中的平膜的污泥附着，在浸渍型膜分离单元2的下方设置散气装置8，通过空气供给装置7始终连续地进行空气供给。从散气装置8出来的气泡，与污泥的向上流动一起从平膜元件30与相邻的平膜元件30之间通过，此时，使膜面附着的污泥从膜面剥离。

本实施方式中，作为构成浸渍型膜分离单元2的膜元件30，只要具有柔性则可以是任意形状的膜，其中优选将平膜安装在树脂性的支持体的正面和背面的平膜元件。但支撑膜形状的支持体可有可无。再者，也可以代替平膜使用中空纤维膜。具有柔性是指容易可逆地弯曲，具备弯曲性和柔软性。

采用柔性平膜元件的情况下，由于是平板形状，因此在活性污泥液中从下方供给空气时，通过空气、污泥的向上流动，平膜元件会像旗子一样变形弯曲，成为容易摇动的结构。通过平膜元件自身变形、弯曲、摇动，在附着于膜面的污泥层与膜面之间产生微小的间隙，由空气供给带来的气泡、污泥进入该间隙，具有容易剥离污泥层的效果。另外，由于为平膜状，附着于膜面的污泥形成一体化的薄膜状态，因此如果一处剥离，则会以剥离的部位为契机，随着污泥的向上流动，得到将剩余的污泥层剥离的效果。由此，无需使用化学液体，仅通过空气供给就能够得到过滤压差的恢复效果。

作为柔性平膜元件，例如国际公开第2009/118785号例示的将无纺布、网等柔性材质的滤板作为膜支持体，在其正反两面安装平膜的平板状的元件，将刚性低的树脂作为支持体，在其正反两面安装平膜的平板状的元件，日本特许第5615802号例示的利用包含聚酯等塑料、玻璃纤维或金属等无机材料的原材料，以形成环的方式编织而成的具有绒毛伸展机构的间隔织物作为支持体无纺层，在其上下侧分别通过湿式凝固或层压加工而接合有细孔膜层的平膜元件，由于元件自身容易变形、弯曲并且容易摇动，因此具有促进膜面的污泥层剥离的效果，从而优选。

另外，也可以是日本特许第3815645号例示的将过滤膜彼此之间由无纺布等通气性材料构成的隔离件在截面为波浪形状的基材上与多孔板或多孔材料并设的状态，也可以是国际公开第2009/118787号例示的由1枚或多枚膜片形成环状，使滤板进入过滤膜彼此之间，仅端部固定的袋状的形态。可以是国际公开第2009/118785号例示的以树脂为支持体，在其正反两面安装有平膜的平板状的元件之中，以刚性低的树脂为支持体的元件。此外，关于装置的详细结构，优选例示国际公开第2014/010554号记载的内容。

图2图示出该实施方式涉及的平膜元件的一例。可优选例示出包含平膜20的对和密封部22的结构，平膜20的对具有以透过侧的面彼此相对的方式配置的两枚平膜20和设置于平膜20之间的集水流路21，密封部22在平膜20的周缘部将平膜20之间密封。特别可优选举出具备与平膜20的对的彼此相对的透过侧的两个面粘接的树脂部23的粘接芯材，通过粘接芯材能够在平膜20之间确保预定的間隙。

两枚过滤膜彼此的透过侧之间，为了抑制平膜间的透过水的流动阻力，维持水量，优选设为50μm～5000μm的范围。

本发明中作为平膜20优选由基材和分离功能层构成，优选在基材与分离功能层之间夹入混合有构成该分离功能层的树脂和基材的层。另外，通过树脂从基材表面进入内部，分离功能层坚固地固定于基材，在由于空气供给而摇动时，具有预防分离功能层从基材剥离的效果，因而更加优选。分离功能层相对于基材，可以偏于一面存在，也可以存在于两面。分离功能层相对于基材，可以为对称结构，也可以为非对称结构。

另外，在分离功能层相对于基材存在于两面的情况下，两侧的分离功能层可以隔着基材连续，也可以不连续。

在由分离功能层和基材形成的平膜20中，基材具有支持分离功能层、给予平膜20强度的功能。作为构成基材的材质，可以是有机基材、无机基材等，没有特别限定，但从容易实现轻量化的观点出发，优选有机基材。作为有机基材，可举出纤维素纤维、三乙酸纤维素纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维等有机纤维构成的编织物、无纺布。其中特别优选比较容易控制密度的无纺布。

平膜的分离功能层的厚度，为了维持膜的耐久性和过滤性能，优选在0.001～0.5mm(1μm～500μm)的范围选定，更优选在0.05～0.2mm(50μm～200μm)的范围选定。

作为分离功能层，在孔径控制、耐久性方面优选使用交联聚合物，在成分的分离性能方面可优选使用在多孔性支持层上层叠有使多官能胺和多官能酰卤缩聚而成的分离功能层、有机无机混合功能层等而形成的膜。另外，也可以使用纤维素膜、聚偏二氟乙烯膜、聚醚砜膜、聚砜膜这样的作为多孔性支持层，具有分离功能和支持体功能这两者的膜。也可以是分离功能层和多孔性支持层由单一的层实现的膜。

作为平膜20，可采用反渗透膜、纳滤膜、超滤膜、微滤膜中的任一者。另外，可以根据分离对象物质的大小选择一种以上适当的膜进行组合，作为废水处理用特别优选超滤膜、微滤膜。

其中优选使用细孔多、表面平滑性优异的结构的膜。这是由于停止空气供给，将膜面污泥吸引过滤而使其压实之后，在停止吸引过滤而进行空气供给时，容易从膜面一气地除去压实的污泥层。

各平膜元件30中，透过平膜20的水从集水流路21和集水口24、集水喷嘴25通过，集中于配置有连接口26的集水管27，被取出到各平膜元件30的系统外。为了容易且切实地从多个平膜元件30取出透过水，优选在集水管27配置中空状的连接口26。

另外，关于将本发明的实施优选的柔性平膜元件30固定于支柱的方法，只要是平膜元件30受到被处理水和气泡流动的影响容易摇动的结构，就没有特别限定，优选例示出图2所示的在端部(角部)附近设有用于与支柱固定的贯通孔28。对于贯通孔的数量没有特别限定，可以根据元件的大小、固定强度等设置所需的适当数量。在平膜20为大致四边形的情况下，优选在平膜20的面方向设置1处以上贯通孔，更优选设置2处以上贯通孔。贯通孔例如通过穿孔而形成，从耐久性的观点出发优选增强贯通孔的周围。

图3示出在实施本发明时将优选的多个平膜元件30以确保间隔的方式装填的浸渍型膜分离单元的一例。

对于浸渍型膜分离单元的结构没有特别限定，优选具备轴、柔性平膜元件、在轴上悬挂平膜元件的悬挂部、以及将集水流路与平膜元件的外部连通的集水喷嘴，并具备从配置于元件的下方的通风块向元件供给空气的手段，平膜元件受到被处理水和气泡的流动影响而摇动的结构，平膜元件大致为四边形，平膜元件优选具有至少两个点以上的悬挂部。

平膜元件30如图2所例示，主要由将两枚平膜20以透过侧的面彼此相对的方式配置的平膜对构成，具有该平膜对的周缘部22被密封的袋状的结构，平膜元件30在其平膜的面方向上外侧的端部具有以贯通孔28为代表的悬挂部。贯通孔28的边缘部被密封，被构成为将平膜元件的外部和内部切断。此外，可以是在一对具有集水空间的集水部接合有多个膜元件的结构。

另外，可以将多枚具有贯通孔28的平膜元件30以各自的集水喷嘴25不重合的方式排列集合，在相邻的贯通孔28中例如使轴34贯通从而形成元件单元。通过这样的结构，对平膜元件、元件单元添加适度的刚性，并且添加将空气供给的能量释放的柔软性，在浸渍于活性污泥槽、进行过滤运行时，对于来自于元件单元的下部的空气供给等，具有优异的耐久性。

在相邻的平膜元件30之间，为了确保被处理水和空气的流路，设置间隙保持材料31。对于间隙保持材料31没有特别限定，从耐久性和冲击吸收性的观点出发，优选聚氨酯制、丁腈橡胶、乙烯丙烯橡胶、硅橡胶、氟橡胶等橡胶制的垫片、颜色等。

使用轴34的形态的情况下，间隙保持材料31优选设置于相邻的平膜元件30彼此之间，优选例示在装填时使轴34贯通设置于平膜元件30的贯通孔28之后，使间隙保持材料31贯通，并贯通相邻的另一平膜元件30的贯通孔28，组装浸渍型膜分离单元的方法。

对于间隙保持材料31的形状没有特别限定，可以是环状且单独分开的，也可以是一部分连结成为一体型的形状。另外，可以使用兼具用于增强贯通孔的孔眼构件和间隙保持材料的一体化的构件。

适当调整间隙保持材料31的厚度，设置相邻的平膜元件30彼此的间隔，使空气供给的气泡均匀通过。没有特别限定，可例示优选为2～20mm，更优选为5～10mm。

另外，从平膜元件30的贯通孔28中通过的轴34，经由轴保持材料33与壳体32连接固定。在拆下平膜元件30时，通过解除轴保持材料33的固定部，将轴34拆下，使平膜元件30滑动，从而能够将其取下。

将轴34与壳体32连接固定的方法并不限定于此，例如可以在壳体32的框架设置用于使轴通过的孔，使用C形、E形的挡圈或弹簧等。

关于轴34和壳体32、轴保持材料31的材质，选择在平膜元件30受到被处理水和气泡的流动的影响而摇动时，具有能够维持浸渍型膜分离单元的结构的程度的刚性的材质。可以任意选择不锈钢、氧化铝等各种金属、PVC、ABS等各种热塑性树脂、或聚氨酯、环氧树脂等各种热固化性树脂等，从耐腐蚀性、刚性的观点出发优选使用不锈钢。

轴34的形状不限定于圆形，也可以是椭圆、大致四边形。另外，可以设置能够与上述兼作用于增强贯通孔的孔眼构件和间隙保持材料31的构件连结的装配形状的连接部件，使用兼具轴功能的一体化的部件。

从各平膜元件30聚集的过滤水(透过水)从集水喷嘴25通过，集中于集水管27。

对于集水喷嘴25的大小、形状和材质没有特别限定，可以结合平膜元件30的结构、相邻的平膜元件30的间隙来确定。另外，通过将轴34设为中空状，与集水喷嘴25连接，可以兼具集水管功能。

通过设为这样的结构，能够添加对于空气供给等具有优异的耐久性的适度的刚性，并且添加将空气供给的能量释放的柔软性，通过平膜元件31自身摇动，成为容易使膜附着物剥离的结构。另外，在运行途中，需要将一部分平膜元件30更换的情况下，也容易不将整体分解地进行部分分解、更换。

本发明中的装填有多个平膜元件30的浸渍型膜分离单元，具有上部、下部和侧面。这里提到的侧面是指与多个平膜元件30被装填的方向平行的两处的面。另外，这里提到的开口部是指使从与多个平膜元件30被装填的方向平行的侧面的间隙排出的污泥、气泡，从由壳体32包围的浸渍型膜分离单元内的空间向浸渍型膜分离单元外的活性污泥槽内通过的流路。

本发明中，通过在与多个平膜元件30被装填的方向平行的侧面设置开口部，不仅是浸渍型膜分离单元上部的一个方向，从浸渍型膜分离单元侧面等多个方向都容易排出从膜面剥离的污泥，因而优选。

本发明中，使在与多个平膜元件30被装填的方向平行的侧面具有开口部的浸渍型膜分离单元浸渍于活性污泥槽时，可以排列多个，也可以重叠多段。在排列多个的情况下，可以使浸渍型膜分离单元的与多个平膜元件被装填的方向平行的侧面彼此相邻地排列，也可以使浸渍型膜分离单元的与多个平膜元件30被装填的方向垂直的面彼此相邻地排列。

在活性污泥处理槽中设置浸渍型膜分离单元的情况下，在处理槽内壁与浸渍型膜分离单元之间设置间隙，在排列多个浸渍型膜分离单元的情况下，为了确保从单元内排出的污泥的流路，优选设置相邻的浸渍型膜分离单元的间隙。对于相邻的浸渍型膜分离单元的间隙没有特别限定，可以设置为400～800mm，更优选为450～700mm。

重叠多个浸渍型膜分离单元的情况下，上下的平膜元件组的间隙任意，此时，优选将平膜元件组中相邻的平膜元件的间隙保持材料31的厚度对齐，适当调整相邻的平膜元件彼此的间隔，以使得在上下的元件组中形成连通的空间，形成空气供给的气泡均等通过的流路。

本发明中的浸渍型膜分离单元，相邻的处理槽内壁或相邻的浸渍型膜分离单元的侧面具有整流板的效果，对每个浸渍型膜分离单元设置整流板的情况下，与多个平膜元件被装填的方向平行的侧面和整流板的间隙优选设为1～200mm，更优选设为5～100mm左右。

另外，关于整流板的面积，可以全方向100％覆盖浸渍型膜分离单元的侧面，更优选100％覆盖浸渍型膜分离单元的与多个平膜元件被装填的方向垂直的面，浸渍型膜分离单元的与多个平膜元件被装填的方向平行的侧面限于覆盖10～90％，将剩余的部分设为开口部。

在此，本发明中，达到预定值P2时，优选以与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比空气供给量小的状态实施过滤，由此积极地形成压实了的一体的污泥层。

具体而言，在一边进行空气供给一边进行过滤的运行之后，依次实施以下的1)和2)所示的操作。

1)降低对膜分离单元的空气供给量，进行过滤直到达到预定压力P3。

2)以过滤流量或过滤压力与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态进行对浸渍型膜分离单元的空气供给。

由此，通过1)的操作积极形成的压实了的一体的污泥层和附着于膜面的污泥，经过2)的操作被剥掉，具有仅通过不使用化学品的物理清洗就能够除去膜附着物的效果。

本发明也能够有效用于为了污泥的脱水和浓缩或提高溶解性物质的除去性，而在活性污泥槽内或其上游、下游具有凝集剂添加工艺的情况。凝集剂包括被称为凝结剂、凝固剂的物质，可以是无机系也可以是有机系，优选使用具有阴离子系、阳离子系等离子性的高分子凝集剂等。

特别是阳离子系高分子凝集剂最有效。添加浓度根据污泥的凝集的程度而预先通过预备试验确认之后，向槽中添加即可。对于预备试验的方法没有特别限定，例如向少量采集的污泥以各浓度添加凝集剂，使用定量滤纸(研华东洋有限公司制，No.5C)调整通过一定过滤时间得到的液量的增加或滤液浊度的降低稳定的浓度。添加浓度根据污泥的凝集的程度而不同，多数情况下相对于干燥菌体重量为0.5～3重量％，其中优选添加1～2重量％。

通过添加凝集剂，在活性污泥内漂浮的细微成分结合而形成凝集体(污泥絮凝物)，难以浸入膜的细孔，有缓和膜的过滤压差急剧上升的效果，另一方面一旦开始附着于膜面，则会形成污泥层，发生急剧的过滤压差上升。这样的情况下，通过1)的操作，积极地形成压实了的一体的污泥层之后，通过2)的操作，将该污泥层从膜面剥掉，具有仅通过不使用化学品的物理清洗就能够除去膜附着物的效果。

本发明也适合用作污泥浓缩用途的采用膜分离活性污泥法的废水处理方法。对于污泥浓度没有限定，可以为20,000～35,000mg/L左右。通过设为高浓度，积极地将压实了的一体的污泥层在短时间形成于膜面，缩短到达过滤压差P3的时间，因而有效。另外，在到达过滤压差P3后再次开始空气供给时，如果利用网、篮子等将从膜面剥离的一体的污泥层的碎片(脱水污泥)回收，则能够更有选择地处理浓缩污泥，因而有效。

将运行控制时间和过滤压差的图像示于图4。使用本发明中的装填有多个柔性平膜元件的浸渍型膜分离单元进行过滤运行时，设定的过滤流量下的平膜元件的过滤压差相对于运行初期的过滤压差P1超过作为预定值设定的P2时，以与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比空气供给量小的状态进行过滤直到过滤压差P3成为P3≥P1+20[kPa]，然后以过滤流量或过滤压力与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态进行空气供给，在实施过滤时的过滤压差P4达到P4≤P1+5[kPa]之后，返回一边进行空气供给一边进行过滤的运行即可。

对于本发明中的过滤运行没有特别限定，可以利用由自然水位差带来的重力，也可以通过利用吸引泵的吸引过滤法进行。

本发明中的过滤压差是指过滤膜的一次侧(供给水侧)与二次侧(过滤水侧)的压力差即膜间压差(正值)，在过滤运行时，优选使用过滤泵停止时的停止压力减去过滤泵工作期间的吸引压力而得到的压差进而再减去膜过滤处理装置的配管等的压力损失而得到的值，也可以简单地使用停止压力减去吸引压力而得到的值。

运行初期的过滤压差P1是指在设定的过滤流量下开始过滤运行，在过滤水配管内的气泡消失、被过滤水充满的状态下，稳定运行时的膜间压差或停止压力减去吸引压力而得到的压差，可以采用多个点的平均值。对于本发明中的过滤压差P1没有特别限定，可以基于该工厂的过滤运行开始初期的标准过滤压差来确定，通常优选为小于10kPa，更优选为1～7kPa。

对于本发明中的预定值P2没有特别限定，作为过滤压差的管理上限值根据P1确定即可，可以为10～25kPa之间的任意值，通常优选为15～20kPa左右。

本发明中的一边进行空气供给一边进行过滤的运行是指连续地进行空气供给，并且同时以设定的过滤流量连续地进行过滤的运行，或者与例如反复进行以设定的过滤流量过滤8～9分钟，停止过滤1～2分钟的间歇的过滤运行的组合。在此，空气供给只要是不伴有过滤压差上升的程度，也可以是断续的。

本发明中的与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比空气供给量小的状态下的过滤运行，实施直到过滤压差达到P3。

在此，与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比空气供给量小的状态是指例如使空气泵的吐出量与运转时相比降低至1/2甚至是1/10，使空气供给量减少的状态，更优选停止空气泵，从而停止空气供给。另外，供给与停止可以是间歇的，可以是不同的吐出量的组合。

本发明中的空气供给量小的状态下的过滤运行，优选进行直到过滤压差P3成为P3≥P1+20[kPa]的范围内。另外，更优选以成为P1+30≤P3≤P1+50[kPa]的范围内的方式进行。P3＜P1+20[kPa]的情况下，成为污泥部分附着的状态，或者压实了的一体的污泥层的形成不充分，然后通过在过滤流量或过滤压力与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态下的空气供给实现的污泥剥离容易变得不充分，即使过滤压差暂时恢复，之后也会再次上升，其结果会使化学清洗频率增加。另外，在过滤压差P3＞P1+50[kPa]的情况下，达到P4为止有时会需要较多的过滤时间、空气供给量。

对于达到P3为止的过滤的过滤流量、过滤时间没有特别限定，可以原样维持达到P2为止的过滤运行条件，为了缩短时间，可以暂时将过滤流量提高为1.1～2倍左右。

本发明中，进行过滤直到过滤压差达到P3之后，以过滤流量或过滤压力与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态进行空气供给，确认过滤压差P4达到P4≤P1+5[kPa]之后，返回一边进行空气供给一边进行过滤的运行。

在此，过滤流量与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小的状态是指例如将过滤泵的流量设定值与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比降低至1/2甚至1/5，使膜的单位面积的过滤流量降低的状态或使空气供给量降低的状态，更优选停止过滤泵，停止过滤运行。可以阶段性地使流量变化，可以是不同的流量的组合。

另外，过滤流量成为负值的状态是指暂时将过滤膜的一次侧(供给水侧)和二次侧(过滤水侧)的水流切换，从过滤膜的二次侧(过滤水侧)积极地沿着与过滤运行时相反的方向向膜面流水，即所谓的逆向清洗。

另外，过滤压力与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态是指通过停止泵，显示出低于过滤运行时的值的状态。

在此，可以暂时使泵的驱动逆向运行，从膜的透过侧(二次侧)积极地沿着与过滤运行时相反的方向向膜面施加压力。

进行空气供给，确认过滤压差P4是否达到P4≤P1+5[kPa]时，在没有达到P4的情况下，可以再次以过滤流量或过滤压力与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态进行空气供给的运行之后，再次进行过滤运行，反复进行该操作直到成为P4≤P1+5[kPa]。在此，过滤压差P4是低于作为预定值设定的P2的值，可以降低至P1+5[kPa]以下，优选为P1+3[kPa]以下，更优选为P1+1[kPa]以下。

本发明中，进行过滤运行直到过滤压差达到P3之后，对于进行空气供给时的空气供给量(空气强度)没有特别限定，只要是不对平膜元件、浸渍型膜分离模块造成物理不良影响(破损等)的程度即可，优选设定为高于之前的直到到达P3为止的空气供给量，可以设定为与通常的过滤运行时相同或者更高。通常的过滤运行时的空气供给量取决于元件数量，例如以7.5mm间隔设置有50个宽度500mm×高度1000mm的平膜元件的浸渍型膜分离模块，优选为250-800NL/min/模块的范围内，更优选设定为300-450NL/min/模块的范围内。

另外，对于停止过滤仅进行空气供给的时间没有特别限定，可以进行达到P3所需的时间。可以暂时将空气流量设定为较高，也可以将空气流量和供给时间分别阶段性地设定而实施。对于空气供给时间没有特别限定，但考虑到这期间得不到过滤水、或者是否对利用活性污泥进行的生物处理有影响，优选以48小时以内进行，更优选为30分钟～24小时以内。

在膜分离活性污泥槽内设置多台浸渍型膜分离单元，持续运行，同时一点一点地改变进行本发明的操作的时间，由此可以在不使作为槽整体的处理水量降低的状态下实施。

对于空气供给时的气泡的大小没有特别限定，可以是细微的可以是粗大的，也可以二者混合。浸渍型膜分离单元中，优选设为从膜元件彼此的间隙中通过，气泡均匀接触每个膜元件的散气管结构。

上述平膜元件的过滤压差超过P2时的一系列运行控制可以手动进行，也可以自动进行。另外，可以反复进行多次。

进行逆向清洗(从膜的透过侧(二次侧)注入膜处理水等水)的情况下，可以使用以各种条件(种类、浓度、使用量)混合有预先已知不会对活性污泥内的微生物带来不良影响的化学液体的水，通过在使用化学液体进行清洗之前，不使用化学液体，先实施本发明的一系列的操作，能够大幅减少化学液体使用量。

本发明用于将对活性污泥内的微生物带来不良影响的化学液体清洗频率抑制为最低限度，实现长期稳定运行，并没有特别限定。

实施例

以下，举出实施例和比较例对本发明进行具体说明，但本发明并不限定于这些实施例。

(实施例1)

在农业废水处理设施中，使用在相邻的平膜元件之间利用厚度为7.5mm的乙丙橡胶制的间隙保持材料隔开7.5mm间隔安装有50个图2所示的柔性平膜元件(宽度500mm×高度1000mm，厚度3mm，有效膜面积为1m²，聚偏二氟乙烯制)的浸渍型膜分离单元(图3)，在图1所示的膜分离活性污泥装置(宽度1.5m、进深1m、高度3m、槽容积4.5m³)的槽内设置1个单元。在浸渍型膜分离单元的下方设置空气供给用的散气装置8，通过空气供给装置7以330NL/min/模块向该散气装置8供给空气。使用1台本装置，将农业废水作为被处理水，进行大约3个月的一边供给空气一边过滤的运行。关于过滤流量，预先采集污泥，基于预备试验的结果设定为0.8m³/m²/d。

运行初期的过滤压差P1为5kPa。持续3个月一边进行空气供给一边进行过滤的运行之后，过滤压差达到作为预定值P2设定的15kPa，因此在槽内以本发明的条件进行清洗。

使空气供给降低至33NL/min/模块(0.1倍量)，以过滤流量0.8m³/m²/d进行过滤直到过滤压差P3成为30kPa，积极地形成污泥层。然后使过滤流量降低至0.1m³/m²/d，以330NL/min/模块实施2小时空气供给，使污泥层一气剥离。清洗后，再次开始通常的过滤运行，过滤压差P4恢复为与运行初期的过滤压差P1相同程度的5kPa。此时的过滤水浊度良好，为0.2NTU，再次开始运行后的污泥中没有发现冒泡。

(比较例1)

在与实施例1同样的农业废水处理设施中，设置一台在槽内设置有实施例1以外的(另一)浸渍型膜分离单元的膜分离活性污泥装置(装置结构与实施例1相同)，与实施例1同时在相同的过滤条件(过滤流量0.8m³/m²/d、空气供给量330NL/min/模块)下开始进行过滤运行。

运行初期的过滤压差P1为5kPa。持续3个月一边进行空气供给一边进行过滤的运行之后，过滤压差达到作为预定值P2设定的15kPa，因此使用化学品进行清洗。

停止空气供给和过滤，在使浸渍型膜分离单元浸渍于活性污泥的状态下，从膜的二次侧注入5000mg/L的次氯酸钠溶液，实施静置2小时的化学品清洗。清洗后，再次开始通常的过滤运行，过滤压差P4恢复至与运行初始压力P1相同的5kPa，但过滤水浊度差，为1.7NTU，再次开始运行后的污泥中观察到冒泡。认为这是由于通过化学品清洗，对膜周边的污泥造成了不良影响。另外，过滤水的浊度降低至清洗前的水平需要6小时左右，化学品清洗之后的处理水成为适合利用的水质需要等待时间。

(实施例2)

在高分子树脂系制造工程废水处理厂，使用在相邻的平膜元件之间由厚度为7.5mm的乙丙橡胶制间隙保持材料隔开7.5mm间隔安装有50个柔性膜元件(宽度500mm×高度1000mm、厚度3mm、有效膜面积1m²、聚偏二氟乙烯制)的浸渍型膜分离单元(图3)，在图1所示的膜分离活性污泥装置(宽度1.5m、进深1m、高度3m、槽容积4.5m³)的槽内设置1个单元。在浸渍型膜分离单元的下方设置空气供给用的散气装置8，通过空气供给装置7以350NL/min/模块向该散气装置8供给空气。利用1台该装置，将高分子树脂系制造工程废水作为被处理水，进行大约3个月的一边供给空气一边过滤的运行。关于过滤流量，预先采集污泥，基于预备试验的结果设定为0.5m³/m²/d。

运行初期的过滤压差P1为5kPa。持续3个月一边进行空气供给一边进行过滤的运行之后，过滤压差达到作为预定值P2设定的15kPa，因此在槽内进行清洗。

清洗中，停止空气供给并将过滤流量提高至0.8m³/m²/d进行过滤，直到过滤压差P3成为38kPa，积极地形成污泥层，然后使过滤流量降低至0.1m³/m²/d，以350NL/min/模块进行空气供给，2小时后，被认为是从开口部出来的污泥块在膜单元的上部浮现，然后，观察到实施过滤时的过滤压差P4恢复至5kPa的倾向。

(比较例2)

在与实施例2同样的高分子树脂系制造工程废水处理厂中，设置一台在槽内设置有实施例2以外的(另一)浸渍型膜分离单元的膜分离活性污泥装置(装置结构与实施例2相同)，与实施例2同时在相同的过滤条件(过滤流量0.5m³/m²/d、空气供给量350NL/min/模块)下开始进行过滤运行。

运行初期的过滤压差P1为5kPa。持续3个月一边进行空气供给一边进行过滤的运行之后，过滤压差达到作为预定值P2设定的15kPa，因此在槽内进行清洗。

关于清洗条件，停止空气供给，将过滤流量提高至0.8m³/m²/d进行过滤，直到过滤压差P3成为38kPa，积极地形成污泥层。

然后，在使过滤流量降低至0.6m³/m²/d的状态下实施2小时空气供给之后，确认过滤压差P4进一步上升至45kPa。

由此可知，优选以停止空气供给进行过滤而积极地形成污泥层之后的过滤流量小于P1～P2期间的一边进行空气供给一边进行过滤的运行时的状态进行空气供给。

(实施例3)

在与实施例2同样的高分子树脂系制造工程废水处理厂中，在与实施例2的时期(夏天高水温时)不同的时期(冬天低水温时)，使用一台在槽内设置有浸渍型膜分离单元的膜分离活性污泥装置(装置结构与实施例2相同)，进行过滤运行。在此，为了改善污泥的过滤性，基于通过预备试验确定的条件添加阳离子系高分子凝集剂，在与实施例2同样的过滤条件(过滤流量0.5m³/m²/d、空气供给量350NL/min/模块)进行运行。

运行初期的过滤压差P1为5kPa。持续3个月一边进行空气供给一边进行过滤的运行之后，过滤压差达到作为预定值P2设定的15kPa，因此在槽内进行清洗。

关于清洗条件，停止空气供给，将过滤流量提高至0.8m³/m²/d进行过滤，直到过滤压差P3成为38kPa，积极地形成污泥层。

然后，在使过滤流量降低至0.1m³/m²/d的状态下实施1小时空气供给之后，被认为是从开口部出来的污泥块在膜单元的上部浮现，然后，观察到实施过滤时的过滤压差P4恢复至5kPa的倾向。

由此可知，添加了凝集剂的污泥与没有添加凝集剂的污泥相比，具有下述效果：停止空气供给，进行过滤，积极地形成污泥层之后与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小的状态下进行空气供给时的空气供给时间缩短。

(实施例4)

在纤维系制造工程废水处理厂，使用在相邻的平膜元件之间由厚度为7.5mm的乙丙橡胶制间隙保持材料隔开7.5mm间隔安装有50个柔性膜元件(宽度500mm×高度1000mm、厚度3mm、有效膜面积1m²、聚偏二氟乙烯制)的浸渍型膜分离单元(图3)，在图1所示的膜分离活性污泥装置(宽度1.5m、进深1m、高度3m、槽容积4.5m³)的槽内设置1个单元。在浸渍型膜分离单元的下方设置空气供给用的散气装置8，通过空气供给装置7以380NL/min/模块向该散气装置8供给空气。利用1台该装置，将纤维系制造工程废水作为被处理水，进行大约3个月的一边供给空气一边过滤的运行。关于过滤流量，预先采集污泥，基于预备试验的结果设定为0.6m³/m²/d。

运行初期的过滤压差P1为5kPa。持续3个月一边进行空气供给一边进行过滤的运行之后，过滤压差达到作为预定值P2设定的20kPa，因此在槽内进行清洗。

清洗中，使空气供给降低至38NL/min/模块(0.1倍量)，以过滤流量为0.5m³/m²/d继续进行过滤。在过滤压差P3成为35kPa，积极地形成污泥层之后，停止过滤，以380NL/min/模块实施2小时空气供给，使污泥层一气剥离。清洗后，再次开始通常的过滤运行，过滤压差P4恢复至与运行初始压力P1相同的5kPa。

(比较例3)

在与实施例4同样的纤维系制造工程废水处理厂中，设置一台在槽内设置有实施例4以外的(另一)浸渍型膜分离单元的膜分离活性污泥装置(装置结构与实施例4相同)，与实施例4同时在相同的过滤条件(过滤流量0.6m³/m²/d、空气供给量380NL/min/模块)下开始进行过滤运行。

运行初期的过滤压差P1为5kPa。持续3个月一边进行空气供给一边进行过滤的运行之后，过滤压差达到作为预定值P2设定的20kPa，因此在槽内进行清洗。

清洗中，在使空气供给持续为380NL/min/模块的状态下，使过滤流量增加至0.8m³/m²/d，在过滤压差P3成为35kPa，积极地形成污泥层之后，停止过滤，以380NL/min/模块实施2小时空气供给。清洗后，再次开始通常的过滤运行，过滤压差P4只恢复至12kPa，在该状态下再次开始一边供给空气一边进行过滤的运行，观察到过滤压差进一步上升的倾向。

由此可知，直到达到过滤压差P3为止积极地形成污泥层之后，在过滤流量或过滤压力与所述一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态下进行所述空气供给，直到实施过滤时的过滤压差P4满足P4≤P1+5[kPa]为止，需要进行清洗。

(实施例5)

在实施例4以外的(另一)纤维系制造工程废水处理厂，使用在相邻的平膜元件之间由厚度为7.5mm的乙丙橡胶制间隙保持材料隔开7.5mm间隔安装有50个柔性膜元件(宽度500mm×高度1000mm、厚度3mm、有效膜面积1m²、聚偏二氟乙烯制)的浸渍型膜分离单元(图3)，在图1所示的膜分离活性污泥装置(宽度1.5m、进深1m、高度3m、槽容积4.5m³)的槽内设置1个单元。在浸渍型膜分离单元的下方设置空气供给用的散气装置8，通过空气供给装置7以360NL/min/模块向该散气装置8供给空气。利用1台该装置，将纤维系制造工程废水作为被处理水，进行大约3个月的一边供给空气一边过滤的运行。关于过滤流量，预先采集污泥，基于预备试验的结果设定为0.6m³/m²/d。

运行初期的过滤压差P1为5kPa。持续3个月一边进行空气供给一边进行过滤的运行之后，过滤压差达到作为预定值P2设定的20kPa，因此在槽内进行清洗。

清洗中，停止空气供给，以过滤流量0.6m³/m²/d进行过滤直到过滤压差P3成为35kPa，积极地形成污泥层之后，降低过滤流量的设定值，进而切换为过滤泵的驱动，在从膜的透过侧施加逆向压力的状态下，以360NL/min/模块进行空气供给，1小时后，确认过滤压差P4恢复至5kPa，然后将过滤泵的驱动和过滤流量的设定值恢复清洗前的状态，再次开始一边进行空气供给一边进行过滤的运行，没有观察到短期的过滤压差上升，能够在小于预定值P2(20kPa)的3个月运行。

(比较例4)

在与实施例5同样的纤维系制造工程废水处理厂中，设置一台在槽内设置有实施例5以外的(另一)浸渍型膜分离单元的膜分离活性污泥装置(装置结构与实施例5相同)，与实施例5同时在相同的过滤条件(过滤流量0.6m³/m²/d、空气供给量360NL/min/模块)下开始进行过滤运行。

运行初期的过滤压差P1为5kPa。持续3个月一边进行空气供给一边进行过滤的运行之后，过滤压差达到作为预定值P2设定的20kPa，因此在槽内进行清洗。

清洗中，将空气供给提高设定为1.2倍量的460NL/min/模块，以过滤流量为0.6m³/m²/d进行过滤。经过2小时，过滤压差P3为20kPa的状态下，没有达到本发明中的P3的范围P3≥P1+20[kPa]，此时停止过滤，在空气供给量设定为1.2倍的460NL/min/模块的状态下实施2小时。确认2小时后的过滤压差P4，没有恢复至20kPa。

由此可知，在清洗时停止空气供给，进行过滤，达到过滤压差P3的范围内，积极地形成污泥层十分重要。

表1中示出本发明的评价条件和判定结果。

参照特定的实施方式对本发明进行了详细说明，但本领域技术人员能够在不脱离本发明的主旨和范围的情况下添加各种变更和修改。本申请基于2016年4月28日提出的日本专利申请(日本特愿2016-090450)，将其内容作为参照援引于此。

附图标记说明

1：有机废水(原水)

2：浸渍型膜分离单元

3：活性污泥处理槽

4：过滤水槽

5：处理水

6：原水供给泵

7：空气供给装置

8：散气装置

9：吸引泵

10：污泥抽取泵

11：抽出污泥(剩余污泥)

20：平膜

21：集水流路

22：密封部

23：树脂部(粘接芯材)

24：集水口

25：集水喷嘴

26：连接口

27：集水管

28：贯通孔

30：平膜元件

31：间隙保持材料

32：壳体

33：轴保持材料

34：轴

Claims (10)

1.一种废水处理方法，是采用膜分离活性污泥法处理废水的方法，其特征在于，

在利用装填有多个柔性膜元件的浸渍型膜分离单元一边进行空气供给一边进行过滤的运行时，所述膜元件的过滤压差相对于运行初期的过滤压差P1超过预定值P2时，以与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比空气供给量小的状态进行过滤直到过滤压差P3成为P3≥P1+20kPa，然后以过滤流量或过滤压力与所述一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小或者成为负值的状态进行所述空气供给，在实施过滤时的过滤压差P4达到P4≤P1+5kPa之后，返回一边进行空气供给一边进行过滤的运行。

2.根据权利要求1所述的废水处理方法，其特征在于，

在所述膜元件的过滤压差相对于运行初期的过滤压差P1超过预定值P2时，以停止所述空气供给的状态进行过滤直到所述过滤压差P3成为P3≥P1+20kPa。

3.根据权利要求1或2所述的废水处理方法，其特征在于，

在进行过滤直到所述过滤压差P3成为P3≥P1+20kPa之后，以停止过滤的状态进行所述空气供给。

4.根据权利要求1～3的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，

在进行过滤直到所述过滤压差P3成为P3≥P1+20kPa之后，使空气供给量大于之前的供给量。

5.根据权利要求1～4的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，

进行过滤直到所述过滤压差P3成为P1+30kPa≤P3≤P1+50kPa。

6.根据权利要求1～5的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，

在一边进行空气供给一边进行过滤的运行时，所述膜元件的过滤压差相对于运行初期的过滤压差P1超过预定值P2时，以所述空气供给量与一边进行空气供给一边进行过滤的运行时相比小的状态进行过滤直到所述过滤压差P3成为P3≥P1+20kPa的时间为30分钟以上且48小时以内。

7.根据权利要求1～6的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，

所述膜分离活性污泥法包括凝集剂添加过程。

8.根据权利要求1～7的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，

作为所述浸渍型膜分离单元，使用在与多个所述膜元件被装填的方向平行的侧面具有开口部的浸渍型膜分离单元。

9.根据权利要求1～8的任一项所述的废水处理方法，其特征在于，

所述浸渍型膜分离单元中装填的所述膜元件是平膜元件。

10.根据权利要求9所述的废水处理方法，其特征在于，

所述平膜元件具备分离膜对、密封部和粘接芯材，

所述分离膜对具有以透过侧的面彼此相对的方式配置的两枚分离膜和设置于所述分离膜之间的集水流路，

所述密封部在所述分离膜的周缘部将分离膜之间密封，

所述粘接芯材具备与平膜对的彼此相对的透过侧的两个面粘接的树脂部，

通过所述粘接芯材在平膜之间确保预定的间隙。