JP2000084555A - 膜分離装置を備えた水処理装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膜分離装置を備えた水処理装置を運転するに
際し、曝気装置の閉塞および濾過膜の疲労破断を防止で
きるようにする。 【解決手段】 生物処理槽７の内部に流入する原水１を
曝気装置２０により曝気し、活性汚泥処理するととも
に、槽内の活性汚泥混合液１４を、曝気装置２０の上方
に外圧型分離膜を配置した膜分離装置６により濾過し、
膜面を透過した透過水を導出するに際し、間欠曝気を行
う間は、曝気停止に伴って、曝気装置２０の内部に透過
水を注入し、槽内に返送する。これにより、間欠曝気に
おける曝気停止の都度に曝気装置２０を洗浄することに
なるので、曝気装置２０の閉塞を防止することができ、
それにより分離膜の膜面への堆積を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水量変動の大きい
有機性汚水、下水などを処理対象として活性汚泥処理と
膜分離とを行う、膜分離装置を備えた水処理装置の運転
方法に関する。

【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
処理が知られている。この処理では通常、図５に示した
ように、流入する汚水４１を前処理設備４２で夾雑物や
砂を除去した後、流量調整槽４３に貯溜し、定流量にて
曝気槽４４に送って、汚水４１中の有機物質を活性汚泥
により分解除去し、必要に応じて脱窒素する一方で、槽
内の活性汚泥混合液をその中に浸漬設置した膜分離装置
４５により濾過して膜透過水４６を導出し、処理水槽４
７を経て放流するようにしている。このとき、曝気槽４
４の活性汚泥濃度が著しく高くならないように、余剰汚
泥４８を連続または間欠で引き抜き、汚泥貯溜槽４９に
貯溜するようにしている。

【０００３】このような膜分離活性汚泥処理は、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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、浸漬型の膜
分離装置は通常、曝気装置の上方に膜を配置して、曝気
の気泡流を膜面洗浄や液流生起に利用するようにしてい
るため、曝気装置の影響を受け易い。

【０００５】すなわち、散気管などにより均一に適正な
空気量で曝気が行われていれば、膜面が均一に洗浄さ
れ、濾過も安定するが、散気管が目詰まりするとその直
上の膜面には堆積物が生じ易くなる。この点において、
流入汚水量が少なくて流量調整槽が下限水位の時には通
常、生物処理槽において、流入汚水量と濾過量とのバラ
ンスをとるために濾過を停止し、濾過停止の間は間欠曝
気するようにしているため、曝気停止時に散気孔を通じ
て散気管の内部に汚泥が逆流してしまう。散気管内に流
入した汚泥が曝気再開時に全て排出されれば散気管の目
詰まりは生じ難いが、実際には幾分かの汚泥が残留し、
その汚泥が空気によって乾燥され、かさぶた状となっ
て、散気孔を閉塞させることになる。

【０００６】一方、濾過停止時も、曝気により生じる圧
力差で若干の濾過が行われるため、濾板の表面に有機濾
過膜を配置した分離膜を配列するようにした膜分離装置
にあっては、濾過膜の透過液側に透過水が滞留して、濾
過膜が膨らむことがあり、その状態で曝気の気泡流に曝
されると、濾過膜が振動して疲労し易く、破断に至るこ
とがある。

【０００７】本発明は上記問題を解決するもので、曝気
装置の閉塞および濾過膜の疲労破断を防止できるように
することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、生物処理槽の内部に流入する被処理水を曝
気装置によって曝気し、活性汚泥処理するとともに、槽
内の活性汚泥混合液を、曝気装置の上方に外圧型分離膜
を配置した膜分離装置により濾過し、膜面を透過した透
過水を分離膜の透過側に連通した透過水導出系を通じて
槽外へ導出するに際し、間欠曝気を行う間は、曝気停止
に伴って、透過水導出系を通じて導出された透過水を、
曝気装置に連通して設けた注入系により曝気装置の内部
に注入し、槽内に返送するようにした膜分離装置を備え
た水処理装置の運転方法を提供する。

【０００９】上記した運転方法は、分離膜として、膜支
持体の表面に濾過膜を設けた平板状膜カートリッジが使
用された膜分離装置を備えた水処理装置において、より
有利に行える。

【００１０】上記した構成によれば、間欠曝気における
曝気停止の都度に、曝気装置の内部や散気孔に付着した
汚泥を透過水によって曝気装置の外部へ除去し、残留し
た汚泥も湿潤状態として固着防止できるので、曝気装置
の閉塞を防止することができ、それにより分離膜の膜面
への堆積を防止できる。

【００１１】通常、間欠曝気は被処理水の性状や流入量
などに応じて行われ、膜分離装置による濾過は被処理水
の流入量が少ない時には停止される。したがって、被処
理水の流入量が少なくて濾過を停止する間は間欠曝気す
るようにすれば、膜支持体の表面に濾過膜を配置した平
板状膜カートリッジを分離膜とする膜分離装置にあって
は、効果的に膜面洗浄しながらも、濾過膜の疲労を防止
できる。

【００１２】濾過方式は、透過水導出系を通じて分離膜
の透過側に吸引圧を作用させる吸引濾過方式であって
も、活性汚泥混合液の水頭を濾過駆動圧とする重力濾過
方式であってもよい。

【００１３】透過水の注入のタイミングは、曝気停止と
同時、または曝気停止の直前あるいは直後としてよい。
注入時間は、少なくとも曝気装置の内部を透過水で置換
できる時間とする。

【００１４】

【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
おける水処理装置は、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に原水供給系５を介
して連通し、内部に膜分離装置６を設置した生物処理槽
７と、膜分離装置６に透過水導出系８を介して連通した
処理水槽９と、生物処理槽７に汚泥移送系１０を介して
連通した汚泥貯溜槽１１とを備えている。処理水槽９に
は、放流路に至る放流管１２が開口し、汚泥貯溜槽１１
には、汚泥引抜管１３が開口している。

【００１５】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。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。

【００１６】流量調整槽４には、槽内の原水１の水位を
検知するレベル計１４が設けられている。原水供給系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とからなる。

【００１７】膜分離装置６は、活性汚泥混合液１５中に
浸漬設置されていて、図２にも示したように、上下が開
口した箱枠状のケース１６の内部に平板状膜カートリッ
ジ１７を、膜面が上下方向に沿うように、かつ適当膜間
隙（６〜１０ｍｍ）をおいて配列しており、膜カートリ
ッジ１７の下方に、槽外のブロワ１８やコンプレッサな
どの給気源に給気管１９を介して連通する散気装置２０
を配設している。散気装置２０は長さ方向に沿って複数
の散気孔２０ａを有している。

【００１８】膜カートリッジ１７は、濾板１７ａの表裏
各面に有機濾過膜１７ｂを配置し、濾板１７ａと濾過膜
１７ｂとの間、および濾板１７ａの内部に形成された透
過液流路に連通する透過水ノズル１７ｃを濾板１７ａに
形成したものであり、各膜カートリッジ１７の透過水ノ
ズル１７ｃにチューブ２１を介して連通する集水管２２
がケース１６に取り付けて設けられている。

【００１９】透過水導出系８は、膜分離装置６の集水管
２２に一端において連通し、他端が処理水槽９内に開口
し、ポンプ装置２３を介装した透過水導出管２４と、透
過水導出管２４におけるポンプ装置２３の吐出側に弁装
置２５を介して連通し、給気管１９の管路途中に導かれ
た返送管２６とを有している。

【００２０】汚泥移送系１０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１１の内部で開口し
た汚泥移送管１０ａと、この汚泥移送管１０ａに設けら
れた汚泥ポンプ（好ましくはエアリフトポンプ）１０
ｂ，弁装置１０ｃとからなる。

【００２１】さらに、前出のレベル計１４とブロワ１８
とポンプ装置２３と弁装置２５とに電気的に接続して、
レベル計１４からの電気信号に応じてブロワ１８とポン
プ装置２３と弁装置２５とを操作する制御装置２７が設
けられている。

【００２２】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夾雑物貯溜
槽２ｂで沈降して残留し、槽端部の原水１が原水供給系
３によって流量調整槽４へ送られる。

【００２３】流量調整槽４に流入した原水１は貯溜され
つつ、原水供給系５によって生物処理槽７へ送られる。
生物処理槽７では、流量調整槽４からの原水１が流入
し、散気装置２０の各散気孔２０ａより曝気空気が噴出
する状態において、原水１中のＢＯＤが活性汚泥により
酸化分解される。

【００２４】このとき、膜分離装置６のケース１６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１７，１７間の間隙を上向き
に通過し、それにより濾過膜１７ｂの膜面が洗浄され、
濃度分極が防止される状態において、ポンプ装置２３よ
り作用する吸引圧によって活性汚泥混合液１５が濾過膜
１７ｂで濾過され、膜面を透過した透過水２８が透過水
導出管２４の内部に流入する。

【００２５】またこのとき、流量調整槽４内の原水１の
水位がレベル計１４によって測定され、測定値が電気信
号として制御装置２７に送られていて、通常水位を示す
電気信号が送られている間は、透過水２８は透過水導出
管２４を通じて処理水槽９へ送られる。そして、適宜に
放流管１２を通じて放流される。

【００２６】一方、所定の下限水位ＬＬを示す電気信号
が送られると、制御装置２７により、ポンプ装置２３が
停止されて濾過が停止され、ブロワ１８が所定間隔にて
間欠駆動されて間欠曝気が行われるとともに、ブロワ１
８の停止の直後の所定時間（最大１分間程度）だけ弁装
置２５が操作されて返送管２６側が開放され、透過水２
８は返送管２６，給気管１９を通じて散気装置２０へと
注入される。注入された透過水２８は、散気装置２０の
内部に充満し、散気孔２０ａを通じて生物処理槽７の内
部へと流出していき、ブロワ１８の再起動時にほぼ全量
が流出する。

【００２７】その後に、流入量が増大して流量調整槽４
内の原水１の水位が上昇し、レベル計１４によって、所
定の水位ＨＬを越えたことを示す電気信号が送られる
と、制御装置２７により、ポンプ装置２３が起動されて
濾過が開始されるとともに、ブロワ１８が連続駆動され
て連続曝気が行われる。このとき、透過水２８の注入は
最大１分間程度なので、濾過の開始に支障を来すことは
ない。

【００２８】生物処理槽７内の底部に蓄積してくる汚泥
２９は適宜に汚泥移送系１０により汚泥貯溜槽１１へと
移送され、汚泥引抜管１３を通じて引き抜かれる。上記
したようにして、流量調整槽４内の原水１の水位が所定
の下限水位ＬＬより低下するたびに、透過水２８によっ
て散気装置２０が洗浄されるため、散気装置２０の閉塞
は生じにくく、それに起因する膜カートリッジ１７の膜
面への堆積物も生じにくい。また、連続曝気によって膜
面洗浄する時のような濾過膜１７ｂの疲労を防止でき
る。

【００２９】その際、間欠曝気、透過水の注入を、流量
調整槽４内の水位低下に基いて開始するので、生物処理
槽７内の活性汚泥混合液１５の水位の低下を招くことが
なく、したがって、膜カートリッジ１７が露出すること
はなく、この工程の後に、生物処理槽の水位調整や濾過
量調整を要することもない。

【００３０】図３に示した第２実施形態における水処理
装置のように、生物処理槽７に、槽内の活性汚泥混合液
１５の水位を検知するレベル計１４を設けて、活性汚泥
混合液１５の水位に基いて、間欠曝気、透過水の注入を
行うようにしても、上記と同様にして、散気装置２０の
閉塞、膜カートリッジ１７の膜面への堆積物、濾過膜１
７ｂの疲労を防止できる。

【００３１】図４に示した第３実施形態における水処理
装置は、第２実施形態のものとほぼ同様の構成を有して
いる。ただし、膜透過水導出管２４はポンプ装置を介装
することなく、処理水槽９内において、活性汚泥混合液
１５の所定の下限水位ＬＬに対応する位置（膜カートリ
ッジ１７の上端よりやや高い位置でもある）で開口して
いて、生物処理槽７内で、活性汚泥混合液１５の水頭を
濾過駆動圧として重力濾過が行われ、下限水位ＬＬで濾
過停止するようになっている。

【００３２】また、処理水槽９から給気管１９にわたっ
て返送管３０が設けられ、返送管３０にポンプ装置３１
が介装されていて、このポンプ装置３１とブロワ１８と
レベル計１４とに電気的に接続して制御装置２７が設け
られている。

【００３３】このような装置構成によれば、重力濾過に
よる透過水２８は透過水導出管２４を通じて処理水槽９
に導出され、処理水槽９内の透過水２８が、活性汚泥混
合液１５の水位に応じて、返送管３０を通じて曝気装置
２０へ送り込まれる。この場合も上記と同様にして、散
気装置２０の閉塞、膜カートリッジ１７の膜面への堆積
物、濾過膜１７ｂの疲労を防止できる。

【００３４】図５に示した第４実施形態における水処理
装置は、第３実施形態のもの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
する脱窒部７ａと、脱窒部７ａに連通する硝化部７ｂと
に区分されていて、硝化部７ｂに膜分離装置６が設置さ
れている。そして、脱窒部７ａと硝化部７ｂとの間で原
水流入量の２〜５倍程度の活性汚泥混合液１５を循環す
る循環系３２が設けられ、硝化部７ｂにレベル計１４が
設けられている。

【００３５】このような装置構成によれば、第２実施形
態のものと同様の作用効果が得られるうえに、高い窒素
除去効果が得られる。脱窒部７ａと硝化部７ｂとでバラ
ンスがとれるようであれば、レベル計１４は脱窒部７ａ
と硝化部７ｂのいずれに設けてもよい。

【００３６】このような、窒素除去を目的とした装置構
成を、第１実施形態の膜分離活性汚泥処理装置に適用し
てもよい。膜分離装置６としては、上記したような有機
濾過膜を有した平板状膜カートリッジタイプのものが、
濾過膜の疲労、散気装置の閉塞を防止できるという本発
明の利点を有効に利用できるが、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タイプ
の膜分離装置を設置しても、散気装置の閉塞を防止でき
るという利点を利用できる。

【００３７】なお、上記した各実施形態は、本発明の特
徴的構成である流量調整槽４と生物処理槽７と透過水導
出系８との動作の例示を目的とするものであり、本発明
の範囲を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、間欠曝
気における曝気停止の都度に、曝気装置の内部や散気孔
に付着した汚泥を透過水によって曝気装置の外部へ除去
し、残留した汚泥も湿潤状態として固着防止できるの
で、曝気装置の閉塞を防止することができ、それにより
分離膜の膜面への堆積を防止できる。したがって、曝気
以外の手段によって膜洗浄する頻度を低減することがで
き、水逆洗を省略して薬液洗浄だけで対応することも可
能である。

【００３９】膜支持体の表面に濾過膜を配置した平板状
膜カートリッジを分離膜とする膜分離装置にあっては、
濾過停止時には間欠曝気するようにすれば、効果的に膜
面洗浄しながらも濾過膜の疲労を防止することができ、
膜寿命が延びる。

【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装置を備
えた水処理装置の運転方法を説明する装置構成図であ
る。

【図２】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装置を備
えた水処理装置の運転方法を説明する装置構成図であ
る。

【図４】本発明の第３実施形態における膜分離装置を備
えた水処理装置の運転方法を説明する装置構成図であ
る。

【図５】本発明の第４実施形態における膜分離装置を備
えた水処理装置の運転方法を説明する装置構成図であ
る。

【図６】従来の膜分離装置を備えた水処理装置における
処理フローを示したブロック図である。

【符号の説明】

１ 原水 ６ 膜分離装置 ７ 生物処理槽 ８ 透過水導出系 14 活性汚泥混合液 15 レベル計 17 膜カートリッジ（分離膜） 17a 濾板 17b 濾過膜 20 曝気装置 23 ポンプ装置 24 透過水導出管 25 弁装置 26 返送管 27 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 刈谷 一彦 大阪府大阪市中央区南船場４丁目11−20 クボタ環境サービス株式会社内 (72)発明者 川上 進 大阪府大阪市中央区南船場４丁目11−20 クボタ環境サービス株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 HA43 HA93 JA58A JA63A KA01 KA16 KA31 KA44 KA62 KB13 KB22 KB23 KE21P KE22Q KE23Q KE24Q KE28R MA03 PA02 PB08 PC64 4D028 AA02 AB00 BD06 BE04 CA10 CB08 CC04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生物処理槽の内部に流入する被処理水を
   曝気装置によって曝気し、活性汚泥処理するとともに、
   槽内の活性汚泥混合液を、曝気装置の上方に外圧型分離
   膜を配置した膜分離装置により濾過し、膜面を透過した
   透過水を分離膜の透過側に連通した透過水導出系を通じ
   て槽外へ導出するに際し、間欠曝気を行う間は、曝気停
   止に伴って、透過水導出系を通じて導出された透過水
   を、曝気装置に連通して設けた注入系により曝気装置の
   内部に注入し、槽内に返送することを特徴とする膜分離
   装置を備えた水処理装置の運転方法。
2. 【請求項２】 分離膜として、膜支持体の表面に濾過膜
   を設けた平板状膜カートリッジが使用されたことを特徴
   とする請求項１記載の膜分離装置を備えた水処理装置の
   運転方法。