JP2000225393A

JP2000225393A - 廃水の処理方法および装置

Info

Publication number: JP2000225393A
Application number: JP2573199A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Takechi; 辰夫武智; Torataro Minegishi; 寅太郎峯岸; Yutaka Atsuura; 裕厚浦; Masahisa Tanabe; 正久田辺
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-02-03
Filing date: 1999-02-03
Publication date: 2000-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】廃水を生物学的に処理した後、膜による
固液分離を行い、該膜の透過液に対して凝集剤を添加
し、さらに別の膜によって固液分離を行う廃水の処理に
おいて、後段の膜の目詰まりを簡便な手段で安価に効率
よく防止できる方法および装置を提供する。【解決手段】上記課題は、廃水を生物学的に処理した
後、膜による固液分離を行い、該膜の透過液に対して凝
集剤を添加し、さらに別の膜によって固液分離を行う廃
水の処理方法において、前段の膜処理と後段の膜処理と
の間で還元剤を添加することを特徴とする廃水の処理方
法とその装置によって解決される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、広くは下水・廃水
処理分野に関し、特にし尿あるいは浄化槽汚泥等の高濃
度有機性廃水の処理方法および装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】し尿あるいは浄化槽汚泥等の高濃度有機
性廃水を処理するための従来技術は多いが、近年、膜分
離活性汚泥法と呼ばれる技術（例えば特公昭６３−２８
０００号公報）が用いられる場合がある。この技術によ
る廃水処理装置の一例を第３図に示す。高濃度有機性廃
水１を生物化学的硝化脱窒槽Ａへ導入し、生物処理を行
う。硝化脱窒槽Ａには酸素含有ガス２として空気が供給
されている。硝化脱窒槽Ａを溢流した生活汚泥スラリ３
に必要により無機または有機凝集助剤等１２を添加して
からマイクロポーラス膜や限外濾過膜を装着した前段の
膜分離装置Ｂによって処理する。該膜透過液５を、脱リ
ン処理装置Ｃに送って脱リンを行う。脱リンは凝集によ
って行い、脱リン処理装置Ｃには凝集剤（脱リン剤）１
５が添加される。脱リン処理装置Ｃでリンを凝集剤１５
と反応させて不活性のリン化合物を形成させた脱リン処
理液は、マイクロポーラス膜や限外濾過膜を装着した後
段の膜分離装置Ｅへ導入し、該膜透過液７を得る。該膜
透過液７は酸化分解装置Ｆに送って化学的酸化分解剤１
７で酸化分解して低ＣＯＤ、ＢＯＤ、色素含有水１３と
し、これを吸着装置Ｇでさらに色素等の吸着除去を行
い、処理水１４として放流する。前段の膜分離装置Ｂに
よって得られた濃縮汚泥４の一部は生物化学的硝化脱窒
槽Ａへ返送し、他部は分離助剤９を添加して固液分離装
置Ｄへ導いて分離液１１とスラッジまたはケーキを得
る。また、後段の膜分離装置Ｅで得られたリン酸含有ス
ラリ１６は脱リン処理装置Ｃへ返送する。

【０００３】生物処理槽Ａの後段に膜分離装置Ｂを設け
ることによって生物処理槽Ａ内部の汚泥濃度を高めるこ
とができ、生物処理反応の高速化と安定化を図ることが
できる。また、２段目の膜分離装置Ｅを用いることによ
って、脱リン処理後の工程水を、清澄度の高いものとす
ることができる。

【０００４】しかしながら、生物処理槽の後に位置して
いる前段の膜分離装置における流入側膜面は活性汚泥と
接触しており、該膜面に対していわば生物学的な洗浄処
理を行いながら濾過処理を行っているため、該膜の目詰
まりは比較的緩慢に進行するのに対し、脱リン処理など
を目的とした凝集剤添加処理の後段の膜の目詰まりは比
較的急速に進行し、該膜の洗浄に要する労力および薬剤
等の負担が大きくなると共に、短期間のうちに膜を交換
することが必要になるという問題があった。

【０００５】生物処理槽の後段の膜の目詰まりを防止す
るために、前段処理設備または生物反応槽に凝集剤を添
加するという方法（特開平７−１５５７８４号公報）が
考案されているものの、この方法は、上記の、凝集剤添
加処理の後段の膜の目詰まりという問題に対しては有効
ではなかった。

【０００６】一般的な膜の目詰まり防止策として、膜に
付着した汚水物質を超音波により発生したキャビテーシ
ョンでクリーニングすることにより、膜面の目詰まりを
防止する装置（特開平９−１０３７９１号公報）や濾過
膜が取り付けられた枠からの膜透過水の出口管に振動発
生装置を接続させ、振動発生装置の振動を膜透過水を介
して濾過膜に伝えることによって、濾過膜を容易に清掃
・洗浄する装置（特開平８−８０４２５号公報）などが
あったが、これらの技術を用いると、振動を発生させる
ための特別な装置を必要とするため膜の付帯設備が高価
となり、また振動による膜の破壊や騒音の発生といった
新たな問題を抱えることにもなった。

【０００７】さらに、長時間濾過運転する間に膜カート
リッジに目詰まりが生じてきた時に、吸引ポンプを停止
して濾過運転を停止したうえで、オゾン含有空気供給源
より散気装置に向けてオゾン含有空気を供給し、目詰ま
り物質の有機性物質等の被酸化性物質を酸化分解して、
膜カートリッジの目詰まりを解消するという方法（特開
平９−１９２４５９号公報）もあるが、この技術におい
ても、オゾン発生装置が必要となり設備費が高くなると
いう問題と共に、オゾンの発生には約１０〜１５ｋＷｈ
／ｋｇＯ₃ という比較的多くの電力を消費するため運転
費が比較的大となるという問題があった。さらに、オゾ
ンと接触する膜モジュールにおいて、膜本体またはその
周辺部分がポリプロピレンなどの酸化剤に弱い材質を用
いたものである場合、膜モジュールの損傷を来すという
問題もあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、後段の膜
分離装置の目詰まりを防止する従来の手段は、効果が不
充分であったり、膜の破壊や騒音の発生、コストがかか
る等の問題があった。

【０００９】本発明は、廃水を生物学的に処理した後、
膜による固液分離を行い、該膜の透過液に対して凝集剤
を添加し、さらに別の膜によって固液分離を行う廃水の
処理において、後段の膜の目詰まりを簡便な手段で安価
に効率よく防止できる方法および装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するべく鋭意検討の結果、し尿などの高濃度廃水
を生物処理した後の膜透過液が、なお５０〜２００ｍｇ
／Ｌ程度のＣＯＤを含有し、これに対して凝集処理ある
いは凝集沈殿処理を行っても、その際のＣＯＤ除去率は
１０〜６０％程度であるため、凝集処理の後段の膜への
流入水は比較的溶解性有機物濃度の高いものであり、こ
の有機物を利用して凝集処理の後段の膜の表面あるいは
該膜の細孔内部で微生物が成長・肥大することが凝集処
理の後段の膜の目詰まりの原因の一つであることを見い
出した。

【００１１】そこで、本発明者らは、廃水を生物学的に
処理した後、膜による固液分離を行い、該膜の透過液に
対して凝集剤を添加し、さらに別の膜によって固液分離
を行うという廃水の処理方法および装置において、微生
物の成長・肥大によって後段の膜が目詰まりを起こすこ
とを防止するためには、該膜の手前の位置において、微
生物学的な滅菌手段を導入すればよいと考えた。しか
し、高濃度有機性廃水を連続的に処理するためのプラン
ト装置において、完全な滅菌状態を維持するためには、
水のラインでの滅菌のみならず曝気用空気およびプラン
トの周囲の空気まで滅菌するための滅菌設備が必要にな
り、かつ雑菌の混入を許容しないシール機能を有する設
備とする必要があるため、全体設備が大がかりで高価に
なると共に、運転費も高くなってしまう。従って、実用
的に採用できるのは、極力該膜装置での微生物の増殖を
抑制することである。

【００１２】一般に、微生物の増殖のための因子として
重要なものは、１)温度、２)ｐＨ、３)栄養源であり、
連続培養系に相当する廃水の連続的処理設備において
は、４)培養槽の大きさ（滞留時間）、を挙げることが
できる。また、微生物の増殖を阻害する因子として、
５）増殖を阻害する薬剤を挙げることができる。

【００１３】廃水処理において重要な役割を果たす微生
物は、いわゆる中温微生物であり、その増殖のための至
適温度は、３０〜３７℃程度である。したがって、該膜
での微生物の増殖を抑制するためには、該膜での温度が
上記温度領域からなるべく遠ざかるように、冷却もしく
は加温すればよいが、このような方法および装置を採用
した場合、冷却、加温のためのエネルギーと運転費を要
するのみならず、冷却装置もしくは加温装置と場合によ
っては更に熱交換装置を必要とするので設備費も高くな
る。また、例えばポリアクリロニトリルが６０℃以上の
温度には耐えられないように、用いられる膜装置の材質
によっては、膜装置自身が熱変性するという問題もあ
る。

【００１４】廃水処理において重要な役割を果たす微生
物の至適ｐＨは６〜８の中性付近であるので、ｐＨを酸
性側あるいはアルカリ性側へ大きく移すことによって微
生物の増殖を抑制することができる。しかしながら、高
濃度有機性廃水は、食塩由来のナトリウムやＣＯ₂ など
を比較的高濃度に含んでおり、重曹−炭酸緩衝系に代表
される緩衝作用が強いため、ｐＨをシフトさせるために
は大量の酸あるいはアルカリを必要とする。従って、運
転費（薬剤費）が高くなるという問題がある。また、例
えばポリアクリロニトリルが１０以上のｐＨには耐えら
れないように、用いられる膜装置の材質によっては、膜
装置自身がｐＨによって変性するというケースもある。

【００１５】廃水処理プロセスに限らず、栄養源は、微
生物の増殖のために極めて重要な因子であり、これを制
限することによって、微生物の成長・肥大を抑制するこ
とができる。しかしながら、先に指摘したように、し尿
などの高濃度有機性廃水を生物処理した後の膜透過液
は、なお５０〜２００ｍｇ／Ｌ程度のＣＯＤを含有し、
これに対して凝集処理あるいは凝集沈殿処理等を行って
も、その際のＣＯＤ除去率は１０〜６０％程度であるた
め、凝集処理の後段の膜への流入水の溶解性有機物濃度
は比較的高く、また、ミネラルその他の微量成長因子も
充分に含有している（それ故、膜処理の前段において生
物処理を用いることができる）ので、栄養源を制限する
ことによって、該膜での微生物の成長・肥大を抑制する
ことは困難である。

【００１６】また、該膜において、少なくとも一部の微
生物は膜表面に付着するか、あるいは膜の細孔の中に存
在して成長・肥大すると見られ、膜モジュールの形や大
きさ（滞留時間）をコントロールすることによって、微
生物の成長・肥大を抑制することには限界がある。

【００１７】従って、該膜での微生物の成長・肥大を抑
制するには、薬剤を用いることが実際的であるとの結論
になった。ただし、該膜での微生物の成長・肥大を抑制
するために薬剤を使用した場合、最終的な処理水に該薬
剤が残留した状態で放流されるという事態は避けねばな
らない。

【００１８】薬剤として、水銀や鉛等の重金属やその化
合物あるいはシアン化合物などを用いた場合、それが最
終処理水中に残留することがないように、アルカリ性凝
集沈殿設備やアルカリ塩素法シアン分解設備などの毒物
除去処理設備を設置する必要があり、高価な設備になる
と共に、薬剤費などの運転費も高くなる。また、使用し
た重金属などの薬剤を含有する有害な汚泥を発生するこ
とにもつながるため、その汚泥の処分においても問題を
抱えることになる。

【００１９】また、薬剤として、有機性のもの、例えば
トリブチル錫等は、それを添加、注入した処理水の有機
物濃度、例えばＣＯＤが高くなるという問題を生じるた
め、好ましくない。

【００２０】以上からすれば、比較的有効で現実的であ
ると見られるのは、無機系の酸化剤あるいは還元剤を薬
剤として使用することである。呼吸反応等の生物反応
は、多くの酸化−還元反応より構成されており、酸化剤
および還元剤のいずれも、生物に対して毒性を有するの
で、該膜での微生物の成長・肥大を抑制するために有効
である。この目的のために酸化剤あるいは還元剤を使用
する場合、微生物の成長・肥大抑制効果を確実なものと
するためには充分な量の酸化剤あるいは還元剤を添加す
る必要があり、最終処理水に酸化剤あるいは還元剤が残
留しがちであるため、該膜設備の後段において、酸化剤
あるいは還元剤の除去処理を行うことが必要となる場合
が多い。

【００２１】薬剤として酸化剤を使用した場合、余剰の
酸化剤を除去するためには還元剤を必要とし、還元剤を
添加して余剰の酸化剤を除去処理する際に、その還元剤
添加量が過多であっても過少であっても、処理水には毒
性物質が残留することになる。その還元剤の添加注入量
をコントロールするためには、ＯＲＰ(酸化還元電位)計
を備えた酸化剤処理槽や還元剤貯留槽などが必要とな
り、設備費が高くなるという問題がある。さらに、ＯＲ
Ｐ計はｐＨ計などに比べて応答が遅いものであるため、
処理すべき廃水の性状変動がある場合にはコントロール
精度が悪くなり、これをカバーするためには酸化剤と還
元剤との反応槽を大きくし滞留時間を大とすることが必
要になるという問題もある。また、酸化剤の購入費のみ
ならず、還元剤の購入費も必要になるという問題もあ
る。さらに、例えばポリプロピレンのように酸化剤に対
して弱い材質を用いている膜や膜モジュールに対しては
この酸化剤による微生物成長抑制対策を適用することが
できない。

【００２２】これに対し、薬剤として還元剤を使用した
場合、余剰の還元剤を除去するためには酸化剤を必要と
するが、その酸化剤として例えば空気に含まれる安価な
酸素を利用することができ、この酸素を大過剰に加えて
も処理水に毒性が残留するという恐れはないので、必ず
しも、ＯＲＰ計を設置するなどの手段を用いて酸化還元
反応量を精密にコントロールすることは必要ではない。
例えば空気中の酸素を用いて余剰の還元剤を除去処理す
るにおいて、必要により曝気槽を設置するが、前段の生
物処理工程において空気を用いることが多いため、還元
剤除去処理のための送風機は、生物処理工程に用いるも
のと共用にすることができ、運転費の面でも設備費の面
でも経済的である。さらに、膜あるいは膜モジュールの
材質として還元剤に対して弱いというものは少なく、膜
装置との相性という点においても汎用的であるというメ
リットがある。

【００２３】そこで、本発明においては後段の膜の目詰
まりを防止する手段として還元剤を添加することとし
た。

【００２４】本発明は、かかる知見に基づいて完成した
ものであり、廃水を生物学的に処理した後、膜による固
液分離を行い、該膜の透過液に対して凝集剤を添加し、
さらに別の膜によって固液分離を行う廃水の処理方法に
おいて、前段の膜処理と後段の膜処理との間で還元剤を
添加することを特徴とする廃水の処理方法と、廃水を生
物学的に処理する槽と、該槽で処理された廃水を固液分
離する前段の膜分離装置と、該膜分離装置で分離された
膜透過液に凝集剤を添加する機構と、この凝集剤が添加
された膜透過液を固液分離する後段の膜分離装置よりな
る廃水の処理装置において、前段の膜分離装置と後段の
膜分離装置の間に還元剤を添加する機構を設けたことを
特徴とする廃水の処理装置を提供するものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明で処理される廃水の種類は
特に限定されるものではないが、主たる対象はし尿や浄
化槽汚泥等の高濃度有機性廃水である。この廃水は、し
尿の例においては、ｐＨが７.８〜８.６程度、ＣＯＤが
４０００〜１００００ｍｇ／Ｌ程度、通常５５００〜８
０００ｍｇ／Ｌ程度、浮遊物質(ＳＳ)が１００００〜２
３０００ｍｇ／Ｌ程度、通常１２０００〜１９０００ｍ
ｇ／Ｌ程度、全窒素が３０００〜５５００ｍｇ／Ｌ程
度、通常４０００〜５０００ｍｇ／Ｌ程度、全リンが３
００〜８００ｍｇ／Ｌ程度、通常４５０〜６５０ｍｇ／
Ｌ程度であり、浄化槽汚泥の例においては、ｐＨが６．
８〜７．４程度、ＣＯＤが２０００〜７０００ｍｇ／Ｌ
程度、通常３０００〜５５００ｍｇ／Ｌ程度、ＳＳが５
０００〜１８０００ｍｇ／Ｌ程度、通常７０００〜１６
０００ｍｇ／Ｌ程度、全窒素が５００〜１８００ｍｇ／
Ｌ程度、通常７００〜１４００ｍｇ／Ｌ程度、全リンが
８０〜３００ｍｇ／Ｌ程度、通常１１０〜２５０ｍｇ／
Ｌ程度のものである。

【００２６】この廃水を必要によりし渣除去等の前処理
を施してから生物学的処理を行う。この生物学的処理は
好気的処理のほか好気的処理と嫌気的処理の組合せでも
よい。生物学的処理は公知の処理槽を用いて公知の条件
で行えばよい。

【００２７】この生物処理過程で必要により凝集助剤等
を添加する。凝集助剤は無機系のもので、特に鉄系のも
のが使われる例が多く、塩化第２鉄やポリ鉄がこれに相
当する。これは、活性汚泥を凝集させて、その後工程と
しての膜分離処理を容易にするという効果と、有機物が
意図の有無によらず嫌気的な微生物作用を受けて発生す
ることのある硫化水素を硫化鉄の形で固定し、悪臭を防
止するという効果を期すものである。この凝集助剤の添
加量は１０〜１００ｍｇ／Ｌ程度、通常３０〜７０ｍｇ
／Ｌ程度である。

【００２８】生物学的に処理された廃水は次いで前段の
膜分離装置で固液分離される。この膜は精密濾過膜、マ
イクロポーラス膜、限外濾過膜のなかから選択すること
ができる。阻止粒径では０．００１〜１μｍ、通常０．
００２〜０．５μｍ程度のものが好ましい。膜の材質と
しては、テフロン、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、酢
酸セルロース、ポリアミド、ポリカーボネート、ニトロ
セルロース、セルロース、再生セルロース、トリアセチ
ルセルロース、アクリル重合体、ポリプロピレン、架橋
ポリビニルアルコール等各種のものが開発されており、
特にポリアクリロニトリル、ポリオレフィンを用いるこ
とが好ましい。これらの膜を使用した膜分離装置も各種
のものが開発され、市販されているのでそれらから適宜
選択して使用することができる。

【００２９】前段の膜分離水はＣＯＤが３０〜３００ｍ
ｇ／Ｌ程度、通常５０〜２００ｍｇ／Ｌ程度、リンが３
０〜８０ｍｇ／Ｌ程度、通常４０〜７０ｍｇ／Ｌ程度で
ある。

【００３０】この膜分離水に凝集剤を添加する。凝集剤
は脱リン剤、あるいは凝集助剤としての高分子凝集剤等
が処理目的等に応じて添加される。脱リン剤として使用
される凝集剤は硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、ポ
リ鉄、鉄化第２鉄等がある。これらの脱リン剤の添加量
は１００〜１０００ｍｇ／Ｌ程度、通常３００〜７００
ｍｇ／Ｌ程度である。

【００３１】本発明においては、この前段の膜処理と後
段の膜処理の間に還元剤を添加することを特徴としてい
る。

【００３２】還元剤には多くの種類のものがあるが、該
膜設備における微生物の成長・肥大を抑制するための還
元剤として好ましいものはさほど多くない。水素や１酸
化炭素や亜硫酸ガスや硫化水素といったガス状の還元剤
を用いた場合、ガス漏れ事故の際に深刻な被害が発生す
る恐れがあるので、これらは好ましいものではない。金
属ナトリウムは水と爆発的に反応するため、やはり危険
であり、金属アルミニウムは逆に、常温常圧下での酸素
との反応が比較的遅いという問題点を有している。シュ
ウ酸やホルムアルデヒドは液体であるので安全対策上の
取り扱いは比較的容易であるものの、これらは有機物で
あり、添加処理した処理水の有機物濃度が上昇するとい
う問題点を有している。ハイドロサルファイトは爆発性
は無いが発火性があり、還元力は強いものの、それに呼
応して空気中で不安定であるため、取り扱いが困難であ
る。塩化第１スズを用いると有害重金属含有廃水あるい
は有害重金属含有汚泥を生じるため、好ましくない。

【００３３】以上を考慮して、該膜における微生物成長
・肥大抑制剤として好ましいものは、硫酸第１鉄、塩化
第１鉄、チオ硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウムおよび
重亜硫酸ナトリウムである。これらが還元剤として作用
する際の化学式は下記の通りである。２ＦｅＳＯ₄＋Ｈ₂ＳＯ₄＋(Ｏ) → Ｆｅ₂(ＳＯ₄)₃＋Ｈ₂Ｏ …… (１) ２ＦｅＣｌ₂＋２ＨＣｌ＋(Ｏ) → ２ＦｅＣｌ₃＋Ｈ₂Ｏ …… (２) Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₃＋(Ｏ) → Ｎａ₂ＳＯ₄＋Ｓ …… (３) Ｎａ₂ＳＯ₃＋(Ｏ) → Ｎａ₂ＳＯ₄ …… (４) Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₅＋Ｈ₂Ｏ＋２(Ｏ) → ２ＮａＨＳＯ₄ …… (５)

【００３４】硫酸第１鉄あるいは塩化第１鉄を膜系に用
いた場合、(１)式もしくは(２)式に示したように、酸化
還元反応の終了に伴って第２鉄塩を生じる。これらの難
溶解性の塩は膜の目詰まりの原因となるものの、第２鉄
塩は粘着性を有する微生物による目詰まりの場合と異な
って、空気流や水流による物理的な洗浄操作でもって膜
を洗浄することによって剥離させることが比較的容易で
あり、また、酸・アルカリ洗浄によって溶解処理するこ
との困難な微生物による目詰まりの場合と異なって、酸
による化学洗浄でもって溶解させて除去処理することが
容易であるというメリットがある。

【００３５】チオ硫酸ナトリウムを膜系に用いた場合、
(３)式に示したように、酸化還元反応の終了に伴って単
体硫黄を生じる。この硫黄は常温では比較的安定で、酸
化還元に伴って生じた単体硫黄の粒子は膜の目詰まりの
原因となるものの、粘着性を有する微生物による目詰ま
りの場合と異なって、空気流や水流による物理的な洗浄
操作でもって膜を洗浄することによって剥離させること
が比較的容易であり、また、チオ硫酸ナトリウムは上記
の鉄系の還元剤に比べて販売価格が安いというメリット
がある。

【００３６】亜硫酸ナトリウムもしくは重亜硫酸ナトリ
ウムを膜系に用いた場合、(４)式もしくは(５)式に示し
たように、酸化還元反応に伴ってＮａ₂ＳＯ₄もしくはＮ
ａＨＳＯ₄を生じるが、これらは比較的水に溶解し易い
ため膜の目詰まりを起こしにくく、また価格も安いとい
うメリットがある。

【００３７】以上述べたように、該膜装置における微生
物成長の抑制のために、最も好ましいのは亜硫酸ナトリ
ウムと重亜硫酸ナトリウムであるが、硫酸第１鉄、塩化
第１鉄およびチオ硫酸ナトリウムも充分実用可能であ
る。

【００３８】これらの還元剤の添加量としては、１０〜
３００ｍｇ／Ｌ程度、通常３０〜２００ｍｇ／Ｌ程度、
特に好ましくは４０〜８０ｍｇ／Ｌ程度である。後段の
膜へ流入する廃水のＤＯ（溶存酸素）は、経験的に３か
ら４ｍｇ／Ｌ程度であり、例えば亜硫酸ナトリウムを還
元剤として用いる場合、このＤＯを除去するために必要
な亜硫酸ナトリウムの添加量は、約３８〜５０ｍｇ／Ｌ
である。

【００３９】これらの還元剤を、生物学的に処理した後
の膜処理工程と該膜の透過液に対して凝集剤添加処理を
行った後の別の膜処理工程との中間において添加処理す
る際に、連続的に添加することも有効であり、間歇的に
添加することも有効で経済である。

【００４０】還元剤の添加処理を行うにおいて、通常必
要とされる設備は、還元剤の受け入れ・貯留・払い出し
のためのタンク、送液のためのポンプ、配管系統および
電気系統である。ポンプを使用せず、自然流下などによ
って薬剤送液・注入を行うことも可能であるが、薬剤注
入量の定量性および経済性を考慮すれば、ダイヤフラム
ポンプ、プランジャーポンプ、ギヤポンプ、ローラーポ
ンプなどのポンプを用いることが有効で好ましい。タン
クは、プラスチックあるいはプラスチック性樹脂系塗装
のものなど、耐食性のものとすることが好ましい。

【００４１】後段の膜分離で使用される膜は前段の膜で
挙げたもののなかから適宜選択することができる。阻止
粒径は、前段の膜分離で使用する膜と同等もしくはより
細かい目のものを用いることが好ましい。

【００４２】後段の膜透過液には添加した還元剤が残存
していることがあるので還元剤除去処理を行うことが好
ましい。この還元剤の除去処理は酸素含有ガスを吹き込
んで酸素と反応させて除去するのが簡便である。この還
元剤除去処理槽は、専用の反応槽として設置することも
可能であり、導水路と兼用にしても良く、後段の膜分離
装置Ｅの下流であれば、その設置位置はどこでも良い。
上記還元剤と酸素との反応は比較的速く進行するので、
この還元剤除去処理槽の滞留時間は１０分以上とすれば
良いが、安全を見て、１５分以上とすることが好まし
い。

【００４３】還元剤を添加注入した後の膜分離液と接触
させる酸素含有ガスには、空気や酸素富化空気や純酸素
などを用いることができる。しかし、酸素富化空気を用
いる場合には酸素富化空気製造設備が必要になるという
問題があり、純酸素を用いる場合にはそれが爆発燃焼を
引き起こすという危険性があるため、空気を用いること
が最も好ましい。本発明は、空気以外の酸素含有ガスを
適用することを妨げるものではない。

【００４４】還元剤を添加注入した後の膜分離液と酸素
含有ガスとを接触させるにおいて、反応効率を高めるた
めには、該酸素含有ガスによる気泡を作成して該膜分離
液と接触させることが好ましく、散気管、散気板、スパ
ージャー型散気装置、ジェットエアレーター型散気装置
などを介して該膜分離液への該酸素含有ガス吹き込みを
行うことが有効である。処理水の導水路に、還元剤除去
処理槽Ｈの機能を持たせる場合、該導水路を階段状とし
て流下させ、周囲の空気との接触を促進することも有効
である。

【００４５】還元剤除去処理槽の設置位置は後段の膜分
離装置の直後の位置から最終処理水放流口に至る、いず
れの位置でもよい。

【００４６】後段の膜分離水はＣＯＤが３０〜２５０ｍ
ｇ／Ｌ程度、通常４０〜１００ｍｇ／Ｌ程度になってお
り、さらに色素や微臭がある場合もある。そこで、必要
によりさらに精製処理を行う。

【００４７】精製処理としては、化学的酸化分解剤によ
る酸化分解処理、吸着剤による吸着処理等がある。化学
的酸化分解剤としては、オゾンが用いられる場合が多
く、過酸化水素と塩化第１鉄とを組み合わせて用いる場
合もある。吸着剤としては、活性炭が用いられる場合が
多く、活性炭吸着処理において粒状活性炭を充填した充
填塔接触方式と粉末状活性炭を廃水と接触させた後、該
粉末状活性炭を沈降分離等によって分離するという粉末
状活性炭接触方式とがあるものの、前者の方式が用いら
れることが多い。この精製によって処理水は放流可能な
程度にまで浄化される。

【００４８】

【実施例】［実施例１］本発明の一実施例である廃水の
処理装置の構成を第１図に示す。

【００４９】この装置は第３図の装置に還元剤注入ライ
ン２０ａ，２０ｂ，２０ｃを付設したものである。

【００５０】すなわち、硝化脱窒槽Ａ、前段の膜分離装
置Ｂ、凝集剤で脱リンする脱リン処理装置Ｃ、後段の膜
分離装置Ｅ、酸化分解装置Ｆおよび吸着処理装置Ｇが直
列に配置されている。

【００５１】硝化脱窒槽Ａには酸素含有ガス２供給ライ
ンが接続され、硝化脱窒槽Ａと前段の膜分離装置Ｂの間
には凝集助剤１２の注入ラインが接続されている。前段
の膜分離装置Ｂの濃縮側に接続された濃縮汚泥４排出ラ
インは途中で分岐して一方は硝化脱窒槽Ａへ他方は汚泥
を分離する固液分離装置Ｄへ接続されている。この固液
分離装置Ｄへ接続されるラインの途中には分離助剤９を
注入するラインが接続されている。還元剤注入ライン２
０ａ,２０ｂ,２０ｃは脱リン処理装置Ｃとその前後各１
個所の合計３個所に接続されている。脱リン処理装置Ｃ
には凝集剤（脱リン剤）１５の注入ラインが接続されて
いる。後段の膜分離装置Ｅの濃縮側から排出されるリン
酸含有スラリ１６は１部が脱リン処理装置Ｃへ返送され
るようになっている。酸化分解装置には化学的酸化分解
剤１７の注入ラインが接続されている。

【００５２】この装置において、高濃度有機性廃水１を
生物化学的硝化脱窒槽Ａへ導入し、生物処理を行う。硝
化脱窒槽Ａには酸素含有ガス２として空気が供給されて
いる。硝化脱窒槽Ａを溢流した生活汚泥スラリ３に必要
により無機または有機凝集助剤等１２を添加してからマ
イクロポーラス膜や限外濾過膜を装着した前段の膜分装
置Ｂによって処理する。該膜透過液５を、脱リン処理装
置Ｃに送って脱リンを行う。脱リンは凝集によって行
い、脱リン処理装置Ｃには凝集剤（脱リン剤）１５が添
加される。その際、前段の膜透過液５に対して還元剤注
入ライン２０ａを通じて還元剤を注入するか、該膜透過
液５が導入される脱リン処理装置Ｃへ還元剤注入ライン
２０ｂを通じて還元剤を注入するか、あるいは脱リン処
理装置Ｃを経由して脱リン処理液６がマイクロポーラス
膜乃至限外濾過膜装着セルＥへ導入される手前の位置で
還元剤注入ライン２０ｃを通じて還元剤を注入する。脱
リン処理装置Ｃでリンを凝集剤１５と反応させて難溶性
のリン化合物を形成させた脱リン処理液は、マイクロポ
ーラス膜や限外濾過膜を装着した後段の膜分離装置Ｅへ
導入し、該膜透過液７を得る。該膜透過液７は酸化分解
装置Ｆに送って化学的酸化分解剤１７で酸化分解して低
ＣＯＤ、ＢＯＤ、色素含有水１３とし、これを吸着装置
Ｇでさらに色素等の吸着除去を行い、処理水１４として
放流する。前段の膜分離装置Ｂによって得られた濃縮汚
泥４の一部は生物化学的硝化脱窒槽Ａへ返送し、他部は
分離助剤９を添加して固液分離装置Ｄへ導いて分離液１
１とスラッジまたはケーキを得る。また、後段の膜分離
装置Ｅで得られたリン酸含有スラリ１６は脱リン処理装
置Ｃへ返送する。

【００５３】［実施例２］本発明の別の実施例である廃
水の処理装置の構成を第２図に示す。この装置は、後段
の膜分離装置Ｅと酸化分解装置Ｆの間に還元剤除去槽Ｈ
を設け、そこに酸素含有ガス２を吹込むラインを接続し
たほかは実施例１の装置と同じである。

【００５４】上記の装置を用いた実験例を以下に示す。
第３図に示したフローに基づく実験装置（処理量１００
Ｌ／日）において、前段の膜分離装置Ｂに、分画分子量
２００００のポリアクリロニトリル重合体限外濾過膜
（総面積０.２ｍ²の平膜）を適用し、後段の膜分離装置
Ｅに、空気逆洗型の、細孔径０．２ミクロンのポリプロ
ピレン製精密濾過膜（総面積０.２ｍ²の中空糸膜）を適
用して、し尿および浄化槽汚泥の混合液の処理実験を行
った。

【００５５】第３図に示した従来法における限外濾過平
膜Ｂの部分までの運転より開始した。約１か月間の馴致
期間を経て、生物処理工程が安定してから、その後の凝
集沈殿装置Ｃおよび精密濾過中空糸膜Ｅまでの運転実験
を開始した。凝集沈殿処理Ｃにおいて、ポリ鉄を鉄換算
で６００ｍｇ／Ｌ添加した。この実験における、主な工
程ごとの水質データは、表１に示した通りであった。し
かしながら、精密濾過中空糸膜Ｅへの通水を開始して１
週間後には該膜の膜間差圧が２０．０ｍＡｑを越えたた
め、該膜への通水を中断し、該膜に対して塩酸および水
酸化ナトリウム溶液による薬品洗浄を施した。薬品洗浄
の終了した精密濾過中空糸膜Ｅを用いて、再び一連の実
験を開始したものの、通水を再開して１週間後には膜間
差圧が２０．０ｍＡｑを越えた。

【００５６】そこで、実験装置を、第２図のように改造
した。還元剤として亜硫酸ナトリウムの１０％水溶液を
用い、精密濾過中空糸膜Ｅの直前の配管内へ、亜硫酸ナ
トリウム換算の添加量が６０ｍｇ／Ｌとなるように注入
した。さらに、精密濾過中空糸膜Ｅの直後の位置に、滞
留時間１５分の還元剤除去処理槽Ｈを設置し、セラミッ
ク製の散気管を通じて、同槽内のＤＯが２ｍｇ／Ｌ以上
となるように空気を導入、曝気した。かかる改造と運転
条件の変更を行って一連の通水実験を行ったところ、精
密濾過中空糸膜Ｅの膜間差圧が２０．０ｍＡｑを越えた
のは、通水を開始して５か月後であり、本発明方法およ
び装置を用いることにより、精密濾過中空糸膜Ｅの薬品
洗浄頻度を大幅に低減できることがわかった。なお、こ
の実験期間中の、主な工程ごとの水質データは、表２に
示した通りで、従来の方法および装置による実験でのデ
ータ（表１）と比べて、大きな差があるとは見られなか
った。

【００５７】

【表１】

【００５８】

【表２】

【００５９】

【発明の効果】本発明の方法および装置を用いることに
より、廃水を生物学的に処理した後、膜による固液分離
処理を行い、該膜の透過液に対して凝集剤添加処理を行
った後に別の膜によって固液分離処理を行うという方法
および装置にあって、特に後段の膜の目詰まりを軽減す
ることができ、膜の目詰まりに対処するための薬品洗浄
に要する労力と洗浄用薬剤費とを低減させることができ
ると共に、膜の寿命を延命させ膜交換費を低減させるこ
とができる。還元剤を注入して膜処理工程における微生
物の増殖抑制をはかるという本発明方法および装置は、
例えば膜処理工程の完全無菌状態の維持をはかるといっ
た従来技術に比べて簡単で設備費の安価な薬剤注入設備
を適用することができる。また、このような処理におい
て、還元剤として、硫酸第１鉄もしくは塩化第１鉄もし
くはチオ硫酸ナトリウムもしくは亜硫酸ナトリウムもし
くは重亜硫酸ナトリウムを用いることとしたため、薬剤
費は比較的安価であり、取り扱いも比較的安全で容易で
あると共に、発生する汚泥は重金属による汚染の心配の
ないものである。また、生物毒性を有する還元剤が最終
処理水中に残留することを防ぐために、還元剤注入処理
水と酸素含有ガスとの接触処理を行うという簡単な装置
を適用することができ、多くの場合、その酸素含有ガス
として空気を用いることによって運転費を比較的安価な
ものとすることができ、しかも多くの場合、その酸素含
有ガス供給源を生物処理工程に用いられる酸素含有ガス
供給源と共用にすることができるため、さらに設備費お
よび運転費の面での経済性を大とすることができる。還
元剤の残留している膜透過水と大過剰の酸素含有ガスと
を接触させることによって確実に還元剤の除去処理が可
能になり、酸素が大過剰に吹き込まれた処理水に生物毒
性が残留するという恐れはない。

【００６０】このように、本発明方法および装置は、後
段の膜の目詰まりに伴う膜洗浄の労力と薬剤費および膜
交換費の負担を軽減させることができるもので、しかも
そのための設備費と運転費の比較的安いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１図は本発明の１実施例である廃水処理装
置の構成を示す系統図である。

【図２】第２図は本発明の別の実施例である廃水処理
装置の構成を示す系統図である。

【図３】第３図は従来の廃水処理装置を示す系統図で
ある。

【符号の説明】

Ａ：生物化学的硝化脱窒素槽Ｂ：前段の膜分離装置Ｃ：脱リン処理装置Ｄ：固液分離装置Ｅ：後段の膜分離装置Ｆ：酸化分解装置Ｇ：吸着処理装置Ｈ：還元剤除去処理槽１．廃水２．酸素含有ガス３．活性汚泥スラリ４．濃縮汚泥５．膜透過液６．脱リン処理液７．膜透過液９．分離助剤１０．分離液１１．スラッジまたはケーキ１２．無機または有機凝集助剤等１３．低ＣＯＤ、ＢＯＤ、色度含有廃水１４．処理水１５．凝集剤（脱リン剤）１６．リン酸含有スラリ１７．化学的酸化分解剤１８．還元剤除去処理後の膜透過２０ａ，２０ｂ，２０ｃ．還元剤注入ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０２Ｇ５０２Ｐ５０２Ｒ５０２Ｈ５０３５０３Ｄ５０４５０４Ｅ５０４Ａ (72)発明者厚浦裕東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者田辺正久東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4D006 GA05 GA06 GA07 HA01 HA41 KA02 KA33 KA52 KA55 KA57 KA63 KA71 KB12 KB13 KB22 KB23 KB30 KC02 KC03 KC14 KC16 KD01 KD02 KD08 KD09 KD12 KD17 KD19 KD26 KD30 KE06P KE11Q KE12P KE13P KE15P KE28P MA01 MA03 MA22 MB05 MC11 MC12 MC16 MC18 MC23X MC27 MC30 MC33 MC39X MC49 MC54 MC62 PA01 PB08 PC61 PC62 4D028 AA08 AB00 AC01 AC09 BB07 BD17 BE02 CC07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】廃水を生物学的に処理した後、膜による
固液分離を行い、該膜の透過液に対して凝集剤を添加
し、さらに別の膜によって固液分離を行う廃水の処理方
法において、前段の膜処理と後段の膜処理との間で還元
剤を添加することを特徴とする廃水の処理方法
【請求項２】還元剤が硫酸第１鉄、塩化第１鉄、チオ
硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム又は重亜硫酸ナトリ
ウムであることを特徴とする、請求項１に記載の廃水の
処理方法
【請求項３】後段の膜の透過液に酸素含有ガスを接触
させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の廃水
の処理方法
【請求項４】廃水を生物学的に処理する槽と、該槽で
処理された廃水を固液分離する前段の膜分離装置と、該
膜分離装置で分離された膜透過液に凝集剤を添加する機
構と、この凝集剤が添加された膜透過液を固液分離する
後段の膜分離装置よりなる廃水の処理装置において、前
段の膜分離装置と後段の膜分離装置の間に還元剤を添加
する機構を設けたことを特徴とする廃水の処理装置
【請求項５】後段の膜分離装置で分離された膜透過液
に酸素含有ガスを接触させる装置を設けたことを特徴と
する請求項４記載の廃水の処理装置