JP2000042586A - 膜分離合併浄化槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流量調整槽や汚泥貯溜槽の容量を低減しなが
らも、水量変動に対応できる膜分離合併浄化槽を提供す
る。 【解決手段】 流量調整槽４と生物処理槽７と汚泥貯溜
槽１０とを順次連通させ、生物処理槽７と汚泥貯溜槽１
０の内部にそれぞれ第１および第２の膜分離装置１１，
１２を浸漬設置する。これにより、原水１の流入量の増
大時に、流量調整槽４から生物処理槽７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７内の汚泥９
を汚泥貯溜槽１０に移送し、移送した汚泥９を濃縮する
運転が可能になる。その結果、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４を
従来よりかなり小さくできるとともに、汚泥貯溜槽１０
も小さくすることができる。

Description

【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２
４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、本発明の請求項１記載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
する滅菌手段とを備えた構成としたものである。

【０００８】請求項２記載の膜分離合併浄化槽は、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有
した構成としたものである。請求項３記載の膜分離合併
浄化槽は、生物処理槽を原水が流入する脱窒部とこの脱
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た構成としたものである。

【０００９】請求項４記載の膜分離合併浄化槽は、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
る返送系を設けた構成としたものである。請求項５記載
の膜分離合併浄化槽は、第２膜分離装置を、汚泥の水頭
を濾過駆動圧として重力濾過を行う構成としたものであ
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、流量調整槽より
生物処理槽へ送る流量を増大させるとともに、その流量
増大に相応する生物処理槽内の汚泥を汚泥移送系を通じ
て汚泥貯溜槽に移送し、第２膜分離装置で固液分離する
ことにより濃縮する。その際の膜透過水は滅菌手段によ
って滅菌した後、放流する。

【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。

【００１３】請求項２記載の構成により、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。

【００１４】この構成でも、原水流入量の変動を汚泥貯
溜槽で吸収できるので、流量調整槽容量を従来より小さ
くできるとともに、汚泥貯溜槽容量を小さくできる。請
求項３記載の構成により、原水を、脱窒部と硝化部とを
循環させることで、窒素除去効率を高めることができ
る。

【００１５】請求項４記載の構成により、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こと
で、流量調整槽でも脱窒を行うことができ、処理水質が
向上する。

【００１６】請求項５記載の構成により、汚泥貯溜槽の
汚泥量の増大および低下に応じて、第２膜分離装置にお
いて自動的に濾過が開始され、自動的に濾過が停止され
ることになり、効率的な運転を行えるとともに、濾過水
頭のために確保され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２
０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１
５ｂ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２
０より曝気空気が噴出する状態において、原水中のＢＯ
Ｄ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１
８，１８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１
０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５
ｃ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７
ａ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７
ａ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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA42 HA91 HA93 KA12 KA13 KA44 KA64 KA67 KB22 PA01 PB70 PC63 PC64 4D027 AA05 4D028 BB07 BC17 BD00 BD12 BD17 BE00 BE08 CA01 CA12 CB03 CD05

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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を備えたことを特徴と
   する膜分離合併浄化槽。
2. 【請求項２】 流量調整槽内の原水を汚泥貯溜槽へ移送
   する原水移送系を有したことを特徴とする請求項１記載
   の膜分離合併浄化槽。
3. 【請求項３】 生物処理槽を原水が流入する脱窒部とこ
   の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たことを特徴とする請求
   項１または請求項２のいずれかに記載の膜分離合併浄化
   槽。
4. 【請求項４】 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たことを特徴とする
   請求項１〜請求項３のいずれかに記載の膜分離合併浄化
   槽。
5. 【請求項５】 第２膜分離装置は、汚泥の水頭を濾過駆
   動圧として重力濾過を行うことを特徴とする請求項１〜
   請求項４のいずれかに記載の膜分離合併浄化槽。