JP2000301197A

JP2000301197A - 廃水の処理方法および装置

Info

Publication number: JP2000301197A
Application number: JP11108899A
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: 1999-04-16
Filing date: 1999-04-16
Publication date: 2000-10-31

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
の間で固定化微生物または固着微生物を用いた生物処理
を行う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６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を溢流した活性汚泥スラリ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
て、生物処理反応の高速化と安定化を図ることができ、
清澄度の高い膜透過液５を得ることができる。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】かかる技術において、生物処理槽Ａの後段
の膜分離装置Ｂ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。それに対し、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
的急速に進行する。その結果、該後段の膜の洗浄に要す
る労力および薬剤等の負担が大きくなると共に、頻繁な
薬品洗浄を必要とし、短期間のうちに膜を交換すること
が必要となって、膜交換費の負担が大きくなるという問
題もあった。

【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】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
処理を行うという廃水の処理方法および装置において、
後段の膜が微生物の成長・肥大によって目詰まりを起こ
すことを防止するための有力な手段の一つは、後段の膜
への流入水を有機物濃度の低いものとし、微生物への栄
養供給を制限することである。しかしながら、第６図お
よび第１図に示したように、高濃度有機性廃水をまず生
物学的硝化脱窒素槽Ａにおいて生物処理した後に、マイ
クロポーラス膜乃至限外濾過膜装着セルＢによって処理
することによって得られた膜透過液５はなお５０〜２０
０ｍｇ／Ｌ程度のＣＯＤとして測定される有機物の残存
することが多い。この残存有機物は、一旦生物処理を受
けた後に尚残存しているものであるため比較的生物処理
の困難な種類のものであり、しかも、セルＢにおける膜
を透過するものであるため溶解性成分が主である。

【００１１】一般的に、有機物の中でも、環状炭素化合
物は鎖状炭素化合物より生物分解が困難であり、側鎖を
有する化合物は直鎖状化合物より生物分解が困難であ
り、分子量の大きな物質は分子量の小さな化合物より生
物分解が困難である。ただし、生物分解が困難であると
いうことは、必ずしも生物分解が不可能であるというこ
とを意味するものではなく、化学合成した有機物の一部
などを除けば、生物難分解性物質であっても、反応時間
などの反応条件が十分に与えられれば生物分解される。
従って、難分解性有機物の微生物による分解利用のメカ
ニズムを用いた処理方法および処理装置を用いることに
よって、廃水を生物処理した後にマイクロポーラス膜乃
至限外濾過膜装着セルＢで処理して得られた膜透過液５
中に残存する難分解性有機物で溶解性のものを分解利用
する微生物の成長、増殖に由来するような、後段のセル
Ｅにおける膜の目詰まりへの対策とすることができる。

【００１２】一般に、難分解性有機物を微生物によって
分解処理する場合、その分解作用を営む微生物は、増殖
速度が小さい。排水中に難分解性有機物と易分解性有機
物とが共存している場合、後者を分解利用できる微生物
は増殖速度が大であるため、微生物群の中で、前者を分
解利用する微生物は劣勢となり、反応槽の滞留時間や汚
泥（微生物）の引き抜き運転条件等によっては廃水中の
難分解性有機物は充分分解されないで反応槽から流出す
ることになる。しかしながら、例えば、難分解性有機物
を分解利用する微生物のある種のものは粘性多糖類など
の有機物を生産し固体表面に固着するという性質を持っ
ているため、反応槽内に微生物保持担体を投入し反応槽
内に固定化微生物もしくは固着微生物を保持するという
方法および装置を用いることによって増殖速度の小さな
微生物を反応槽内に保持させることが可能となり、充分
な量の微生物保持担体を反応槽に内在させて充分な量の
難分解性有機物分解微生物を反応槽に内在させるように
すれば、比較的滞留時間の短い反応槽にあっても難分解
性有機物の分解処理を有効に行わせることが可能とな
る。

【００１３】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、前段の膜処理と後段の膜処
理の間で固定化微生物または固着微生物で生物処理を行
うこととした。

【００１４】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固定化微
生物または固着微生物を用いた生物処理を行うことを特
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
固定化微生物または固着微生物を内蔵する生物処理設備
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。

【００１５】

【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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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（登録商標）、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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】本発明においては、この前段の膜処理と後
段の膜処理の間で固定化微生物または固着微生物を用い
た生物処理を行うことを特徴としている。

【００２２】固定化または固着される微生物は生物学的
に処理された廃水中に残存する有機物を効率よく資化す
るものであり、生物学的廃水処理設備で使用されている
もの例えば活性汚泥から取得することができる。簡便な
方法としては、本発明が適用される廃水処理設備におい
て廃水を生物学的に処理する際に使用されている微生物
を、この生物学的に処理された廃水中に投入して処理さ
せ、そこで生育してくる微生物を使用することができ
る。

【００２３】微生物の固定化方法、固着方法（自生させ
る方法）が包括法であるか結合法であるかは問わない
が、コストの点で結合法が好ましい。

【００２４】包括法の場合には、ポリアクリルアミド、
ポリビニルアルコール等の合成高分子や寒天、カラギー
ナン、デンプン等の多糖類を担体として使用できる。固
着法の場合には微生物が付着しやすい材質のものを巾広
く担体として使用できるが、担体自身は生物分解を受け
ず、耐磨耗性があり、かつ安価なものが好ましい。具体
的にはポリエチレン、ポリプロピレン等のプラスチック
やセラミック、砂、活性炭などの無機物を例示すること
ができる。担体の反応槽内での存在形態は固定床でも流
動床でもよく、形状としては、粒状、板状、ハニカム
状、格子状、棒状、糸状等如何なる形状でもよいが、比
表面積が大きい点や取扱い性から粒状物が好ましい。す
なわち、担体上の固定化微生物もしくは固着微生物は膜
状に発達するがその生物膜の有効な厚みは経験的には
０．１〜０．２ｍｍ程度あるいはそれ以下であり、反応
槽へ投入した担体の有効性はその表面積の大きさにほぼ
比例する。これに対して、反応槽へ投入する担体のコス
トは担体の真容積の大きさにほぼ比例する。従って、経
済性を考慮すれば、反応槽へ投入する担体は真容積当た
りの表面積（比表面積）の大きなものが好ましく、一般
に粒状の担体は比表面積が大であるため、本発明におけ
る担体として好ましい。粒状物は、球状、円柱状、立方
体状、中空円筒状など、多くの形状のものを使用するこ
とができるが、比表面積が大きいという点からすれば、
中空円筒状のものが好ましい。粒径は１０ｍｍ程度以下
がよく、好ましくは２〜１０ｍｍ程度、特に好ましくは
３〜６ｍｍ程度が適当である。

【００２５】固定化微生物または固着微生物の使用量は
反応槽当たりの担体見かけ容積の比として求められる充
填率で表現すると５〜８０％程度、好ましくは流動床型
反応槽の場合には１０〜４０％、固定床型反応槽の場合
には５０〜７０％程度が適当である。

【００２６】固定化微生物または固着微生物を内蔵する
容器の形状は問うところではなく、方形槽型、円筒形塔
型などとすることができる。この容器の容積は、流動床
の場合には生物学的処理槽の０．２〜２．０倍程度、通
常０．４〜０．８倍程度、固定床（充填層）の場合には
０．１〜１．５倍程度、通常０．２〜０．５倍程度でよ
い。

【００２７】この固定化微生物または固着微生物を用い
た生物処理は好気的条件で行うことが好ましく、そのた
めに酸素含有ガス吹込装置を設ける。酸素含有ガスとし
て、空気、酸素富化空気、純酸素などを用いることが可
能であるが、多くの場合、空気を用いることが経済的で
ある。散気装置として、板状、円盤状、円筒状など様々
な形状の散気板および散気管やパージャー型散気装置や
ジェットエアレーター型散気装置等を使用することがで
き、酸素移動効率と散気管の目詰まりの進行の程度や必
要な酸素供給量等を考慮して、粗泡型、細泡型、あるい
は微細気泡型等を選定することができる。反応槽の内部
を好気状態に保ち、微生物反応の中でも比較的反応速度
の大きな好気反応を利用するようにすることは、反応槽
をコンパクト化する上で有効である。しかしながら、第
１図における生物化学的硝化脱窒槽Ａにおける硝化脱窒
処理反応を補足する場合など、好気反応と共に嫌気反応
を必要とする場合には、かかる生物処理反応槽の一部を
嫌気状態とすることができる。生物処理反応槽を複数と
しても良く、複数の反応槽を好気反応用と嫌気反応用に
使い分けても良い。該反応槽より担体が流出液と共に流
出することを防止し、担体を該反応槽の内部に保持する
ために、担体の大きさに比べて目開きの小さいスクリー
ンを設置する。このような、担体を流動床状態で使用す
る反応槽は、連続通水運転が可能であるというメリット
を有する。

【００２８】担体を固定床（充填層）で使用する場合に
は、該充填層を支持し、流入水の分散を助けるために、
支持分散板を設置することが好ましい。支持分散板は、
その上部の担体充填層の荷重を受け止めるものである。
また、該支持分散板は、その上部と下部において流体を
流通可能とするものであり、かつ流体の分散機能を保有
するもので、板の全面をメッシュ状とするか、有孔板と
するか、あるいは分散管をほぼ均一の密度に植え込んだ
板とすることができる。散気装置を該支持分散板の下部
に設置することも可能である。また、第３図は上向流方
式で通水する装置の例を示しているが、充填層の上部よ
り下部に向かって水が流れるような、下向流方式として
も良い。第３図のような固定床状態の担体を用いる場
合、流動床状態で利用する場合に比べて担体の充填密度
を大とし、反応槽をよりコンパクトにすることができる
というメリットがある。また、担体充填層は濾過機能を
有する場合が多く、処理水の固形物濃度が低下するとい
う利点がある反面、目詰まりの進行によって通水抵抗が
増加するため通水を一時中断して充填層の洗浄を行う必
要が生じ、連続通水できないという問題点がある。しか
しながら、充填層に用いる担体の最短径を例えば５ｍｍ
以上の大きなものにするなど、担体の形状を工夫するこ
とによって、担体充填層の濾過機能を弱めて流出水中の
微生物汚泥濃度を高くし、通水継続時間を長くすること
ができる。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】本発明の廃水処理装置の一例の構成を第１
図に示す。この装置は第６図の装置に固定化微生物また
は固着微生物を内蔵する生物処理設備Ｈを付設したもの
である。

【００３３】すなわち、硝化脱窒槽Ａ、前段の膜分離装
置Ｂ、固定化微生物または固着微生物を内蔵する生物処
理設備Ｈ、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。

【００３４】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。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
および微生物汚泥含有スラリ２１は１部が生物処理設備
Ｈと脱リン処理装置Ｃの一方または両方へ返送されるよ
うになっている。酸化分解装置Ｆ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。

【００３５】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を溢流した活性汚泥スラリ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を固定化微生物ま
たは固着微生物を内蔵する生物処理設備Ｈで処理し、次
いで、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。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
および微生物汚泥含有スラリ２１は少なくともその一部
を生物処理設備Ｈもしくは脱リン処理装置Ｃまたはその
両方へ返送する。

【００３６】生物処理設備Ｈの例を第２図および第３図
に示す。第２図の生物処理設備Ｈは生物処理反応槽３１
の内部に粒状の微生物保持担体３３を流動させながら生
物処理を行うものである。該担体３３を流動化させ、か
つ該流入液と該担体３３との接触を助けるための水流を
起こすと共に、該反応槽の少なくとも一部を好気状態と
するために、ブロワ３４より送った空気などの酸素含有
ガスを、該反応槽３１の下部に設置した散気装置３５を
通じて該反応槽３１の内部へ導入する。反応槽３１の図
面右側には該担体３３の流出を阻止するスクリーン３６
が設けられている。

【００３７】第３図の生物処理設備Ｈは生物処理反応槽
３１内部に微生物保持担体３３を充填した充填層３７を
形成し、固定床状態の担体と該流入液とを接触させる。
この担体３３と該流入液との接触を助け、該反応槽３１
での反応の主役となる該充填層３７の少なくとも一部を
好気状態とするために、ブロワ３４より送った空気など
の酸素含有ガスを、該充填層３７の下部に設置した散気
装置３５を通じて該充填層３７の内部へ導入する。

【００３８】本発明の廃水処理装置の別の例を第４図に
示す。この装置は、第１図の装置において、固定化微生
物または固着微生物を内蔵する生物処理設備Ｈを、前段
の膜分離装置Ｂと脱リン処理装置Ｃの間から脱リン処理
装置Ｃと後段の膜分離装置Ｅの間へ移設したものであ
る。後段の膜分離装置Ｅで得られたリン酸および微生物
汚泥含有スラリー２１は一部を引き抜き、残部は脱リン
処理装置Ｃへ返送する。リン酸および微生物汚泥含有ス
ラリ２１には未反応の脱リン処理剤が含まれているため
該スラリ２１を脱リン処理装置Ｃへ返送することは該脱
リン処理装置Ｃでの良好で経済的な処理を行うのに有効
であり、またリン酸および微生物汚泥含有スラリ２１に
は微生物汚泥が含まれているため該スラリ２１を固定化
微生物もしくは固着微生物を利用した生物処理設備Ｈへ
返送導入することにより該生物処理設備Ｈにおける生物
反応を補うという効果がもたらされる。

【００３９】本発明に基づく廃水処理装置のさらに他の
一例を第５図に示す。この装置は第４図の装置におい
て、後段の膜分離装置Ｅで得られた微生物汚泥含有スラ
リ２３は一部を引き抜くとともに、残部は脱リン処理装
置Ｃではなく、固定化微生物または固着微生物を内蔵す
る生物処理設備Ｈへ返送する。また、脱リン処理装置Ｃ
において発生するリン酸含有スラリ１６の引き抜きを行
う。リン酸含有スラリ１６には未反応の脱リン処理剤や
微生物汚泥が含まれているため第６図に示したように、
リン酸含有スラリ１６の一部を脱リン処理装置Ｃへ返送
することも可能で、かつ有効である。微生物含有スラリ
２３には微生物汚泥が比較的高い割合で含まれているた
め、これを固定化微生物または固着微生物を利用した生
物処理設備Ｈへ返送することにより、該生物処理設備Ｈ
における生物反応を補うという効果がもたらされる。

【００４０】

【実施例】本発明に基づく実施例を以下に示す。まず、
第６図に示した従来法のフローに基づく実験装置（処理
量１００Ｌ／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。

【００４１】第６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。

【００４２】そこで、実験装置を、第１図のように改造
した。すなわち、前段の膜分離装置Ｂと脱リン処理装置
Ｃの間に、第２図に示したような、担体を流動床状態で
使用する滞留時間２時間の生物処理設備Ｈを設けた。こ
の、生物処理に用いた担体３３は、内径３ｍｍ、外径４
ｍｍ、長さ５ｍｍの発泡中空円筒状で、ポリプロピレン
を主材質とするものである。反応槽３１へ、この担体３
３を真の容積として７．５％(見かけ容積として３０％)
投入し、同反応槽３１内に設置したセラミック製の散気
管３５を通じて、同槽３１内のＤＯが２ｍｇ／Ｌ以上と
なるように空気を導入、曝気して流動床状態とした。か
かる改造と運転条件の変更を行った後、１か月後の馴致
期間をおい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４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
通りである。従来の方法および装置による実験でのデー
タ（表１）と比べると、し尿貯留槽原液および浄化槽汚
泥貯留槽原液の水質に大きな差があるとは見られなかっ
たが、本発明方法および装置を用いた場合の凝集沈殿処
理後の膜処理水のＣＯＤは、従来方法および装置を用い
た場合の凝集沈殿処理後の膜処理水のＣＯＤより低くな
っており、本発明方法および装置によって、前段生物処
理後の膜処理水中に含まれていたＣＯＤが良好に処理さ
れていたことがわかった。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】

【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。固定化微生物もしくは固着微生物を利用し
た生物処理を行うという本発明方法および装置は、これ
らを用いない従来の方法および装置に比して、新たな設
備費およびその設備の運転費の負担を必要とするもので
ある。しかしながら、生物処理は一般的に運転費が安い
という特長を有しており、本発明方法および装置による
運転費の負担は小さい。また、本発明方法および装置
は、生物処理を適用するにおいて、使用する担体の形状
や生物処理装置の形状および装置条件に配慮したもので
あると共に、後段の膜設備において発生する微生物含有
スラリの有効利用も可能とするものであるため、設備が
比較的コンパクトで安価になるという効果をも有するも
のである。本発明方法および装置は、従来方法および装
置に比べて後段の膜の交換費が大幅に軽減されることを
考慮すれば、経済的である。

【００４６】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図は本発明で使用される固定化微生物ま
たは固着微生物を内蔵する生物処理設備の一例の断面図
である。

【図３】第３図は本発明で使用される固定化微生物ま
たは固着微生物を内蔵する生物処理設備の別の例の断面
図である。

【図４】第４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５】第５図は本発明のさらに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６】第６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：固定化微生物または固着微生物を内蔵した生物処理
設備１．廃水２．酸素含有ガス３．活性汚泥スラリ４．活性汚泥５．膜透過液６．脱リン処理液７．膜透過液８．活性汚泥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２０．処理液２１．リン酸および微生物汚泥含有スラリ２３．リン微生物汚泥含有スラリ３１．生物処理反応槽３３．微生物保持担体３４．ブロワ３５．散気装置３６．スクリーン３７．微生物保持担体を充填した充填層３８．支持分散板

───────────────────────────────────────────────────── 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 ５０１Ｃ０２Ｆ 9/00 ５０１Ｈ５０３５０３Ｄ５０４５０４ＥＢ０１Ｄ 61/58 Ｂ０１Ｄ 61/58 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｆ 1/52 1/52 Ｅ 3/10 3/10 Ａ 3/30 3/30 Ｚ 11/00 11/00 ＢＺＡＢＺＡＢＥ 11/02 11/02 11/12 11/12 Ｃ 11/14 11/14 Ａ (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） 4D003 AA01 AA12 AB02 BA02 BA03 CA02 CA08 CA10 DA09 DA18 EA01 EA03 EA15 EA17 EA19 EA20 EA21 EA23 EA25 EA30 FA04 FA10 4D006 GA06 GA07 JA31A JA56A KA02 KA43 KA52 KA63 KA72 KB12 KB13 KB14 KB21 KB25 KC03 KC14 KE15Q MA01 MA22 MC22X MC39X PB08 PB70 PC61 PC62 4D040 BB02 BB42 BB52 BB82 4D059 AA01 AA02 BA03 BA27 BA31 BC02 BE42 BE49 BE54 BK30 CA23 CA24 CA28 CB27 DA16 DA17 DA24 DA43 DA61 4D062 BA19 BA21 CA02 CA03 DA04 DA06 DA13 DA16 EA02 EA37 FA01 FA02 FA17 FA22 FA24 FA26

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固定
化微生物または固着微生物を用いた生物処理を行うこと
を特徴とする廃水の処理方法
【請求項２】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固定化微生物
または固着微生物を内蔵する生物処理設備を設けたこと
を特徴とする廃水の処理装置
【請求項３】微生物を固定化または固着させる担体が
粒状物である請求項２に記載の廃水の処理装置
【請求項４】固定化微生物または固着微生物を内蔵す
る生物処理設備に酸素含有ガスを吹込む装置が設けられ
ている請求項２または３に記載の廃水の処理装置
【請求項５】後段の膜分離装置で分離された微生物含
有スラリを生物処理設備、廃水を生物学的に処理する槽
または前段の膜処理装置と後段の膜処理装置の間へ返送
することを特徴とする請求項２、３または４記載の廃水
の処理装置