JP2001276874A

JP2001276874A - 有機性排水処理の固液分離方法及び装置

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Publication number: JP2001276874A
Application number: JP2000098164A
Authority: JP
Inventors: Yousei Katsura; 甬生葛; Toshihiro Tanaka; 俊博田中
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2000-03-31
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2001-10-09
Anticipated expiration: 2020-03-31
Also published as: JP4104806B2

Abstract

(57)【要約】【課題】原水を生物反応槽に流入させ、そこからの活
性汚泥混合液をろ過体により固液分離する際に、ろ過体
表面が生物汚染されてろ過水量を著しく低下させること
がなく、連続的に処理水が得られる固液分離方法及び装
置を提供する。【解決手段】原水を生物反応槽に流入させ、好気的に
処理された活性汚泥混合液を固液分離槽に導入し、固液
分離槽に通水性ろ過体を浸漬し、水頭圧よりろ過水を得
る固液分離装置において、該固液分離槽に下部に散気装
置を有するろ過体を少なくとも２つ以上浸漬設置し、ろ
過体とろ過体の間に仕切り壁を設け、仕切り壁を挟んだ
両側のろ過体を定期的にろ過及び散気を交互に行い、固
液分離槽より濃縮汚泥を生物反応槽に返送する有機性排
水処理の固液分離方法。及びその装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性排水の処理
に関し、特に活性汚泥の固液分離や余剰汚泥の濃縮等に
関するものであり、有機性工業廃水や生活排水等の処理
に用いることができる有機性排水処理の固液分離方法及
び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、活性汚泥による水処理において
は、その処理工程から処理水を得るためには活性汚泥の
固液分離を行わなければならない。通常では、活性汚泥
スラリのような活性汚泥混合液を沈殿池に導入させ、重
力沈降によって、活性汚泥を沈降させ、上澄液を処理水
として沈殿池から流出させる方法が用いられる。この場
合、活性汚泥を沈降させるため十分な沈降面積及び滞留
時間を有する沈殿池が必要であり、処理装置の大型化と
設置容積の増大要因となっている。また、活性汚泥がバ
ルキング等、沈降性の悪化した場合、活性沈殿池から汚
泥が流出し、処理水の水質悪化を招く。

【０００３】近年、沈殿池に代わって膜分離による活性
汚泥の固液分離を行う方法も用いられている。この場
合、固液分離用膜として、一般的に精密ろ過膜や限外ろ
過膜を用いられる。膜分離によるろ過分離手段を行うに
は、ポンプによる吸引や加圧が必要であり、通常数十ｋ
Ｐａ〜数百ｋＰａの圧力で行うため、ポンプによる動力
が大きく、ランニングコストの増大となっている。ま
た、膜分離ではＳＳの全くない清澄な処理水が得られる
一方、透過Ｆｌｕｘ（流束）が低く、また膜汚染を防止
するため、定期的に薬洗する必要がある。

【０００４】最近、沈殿池に代わる活性汚泥の固液分離
法として、曝気槽に間隔保持用の通水性多孔質材を間に
介在させて重ね合わせた不織布等の通水性シートの周囲
を密閉して形成した袋状のろ過体を浸漬させ、低い水頭
圧でろ過水を得る方法が知られている。この場合、ろ過
体表面に形成された汚泥のダイナミックろ過層による分
離で清澄なろ過水が得られる。また、安定したダイナミ
ックろ過層の形成手法として、ろ過体表面の活性汚泥流
速を平均０．０５ｍ／ｓ〜０．４ｍ／ｓ、好ましくは
０．１５〜０．２５ｍ／ｓに制御する活性汚泥濾過方法
が知られている。本方法で、ろ過体表面流速０．２ｍ／
ｓ時、ろ過Ｆｌｕｘは約２ｍ／ｄでろ過継続時間２．５
ｈ以上となっている。これに対し、ろ過体表面流速０．
０３ｍ／ｓ時、ろ過Ｆｌｕｘは初期４．ｌｍ／ｄである
が、４５分後に３．３ｍ／ｄまで低下し、短時間でろ過
Ｆｌｕｘが低下するとされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、前記ろ過
体のろ過Ｆ１ｕｘと表面流速との関係を詳細に実験した
結果、ろ過体表面の流速を０．０５〜０．４ｍ／ｓ、特
に好ましいとされる０．１５〜０．２５ｍ／ｓとした場
合、ろ過体表面の汚泥流動が激しく、汚泥の均一なダイ
ナミックろ過層の形成が困難であり、有効なろ過面積も
得られない。この場合、微細な汚泥フロックによるろ過
体表面の閉塞が早く、空洗や水洗を行っても効果が少な
い。ろ過体の洗浄直後においては、表面流速は汚泥沈降
速度以上〜０．０５ｍ／ｓ未満のほうが安定したダイナ
ミックろ過層が５分以内と極めて短時間で形成され、ろ
過Ｆｌｕｘは５ｍ／ｄ以上を４時間以上継続できるとい
う知見が得られた。また、表面流速が汚泥沈降速度〜
０．０５ｍ／ｓ未満の条件では、ろ過体表面に形成され
たダイナミックろ過層が空洗のみで容易に剥離できるこ
とが確認できた。さらにろ過停止し、活性汚泥混合液中
に数分以上浸漬すれば、空洗時、少ない散気量で瞬時剥
離できることも確認できた。

【０００６】一方、ろ過体を生物反応槽に直接浸漬した
場合、生物反応槽に流入する原水中のＢＯＤ等有機汚濁
物がわずかでも残留した場合、ろ過体に直接付着し、ろ
過体表面に生物膜が成長し、生物汚染によってろ過水量
を著しく低下させる原因となる。また、ろ過体の洗浄方
法としては、空洗及び水洗を同時に行う必要がある。洗
浄時は大量の曝気量及び水量が必要となるだけでなく、
その間はろ過取水を停止しなければならない。この結
果、装置が複雑化となり、長期間に洗浄を繰り返して行
った場合、ろ過体表面に微細な汚泥フロックの付着が認
められ、ろ過水量の低下を招く原因となる。

【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するもの
で、原水を生物反応槽に流入させ、好気的に処理された
活性汚泥混合液をろ過体により固液分離する際に、ろ過
体表面が生物汚染されてろ過水量を著しく低下させるこ
とがなく、しかも連続的に処理水が得られる固液分離方
法、及びその装置を提供することを課題とするものであ
る。しかも、本発明は、その固液分離を高いろ過Ｆｌｕ
ｘで行うことができる固液分離方法を提供することを課
題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、下記の手段に
より前記の課題を解決することができた。（１）原水を生物反応槽に流入させ、好気的に処理され
た活性汚泥混合液を固液分離槽に導入し、固液分離槽に
通水性ろ過体を浸漬し、水頭圧よりろ過水を得る固液分
離装置において、該固液分離槽に下部に散気装置を有す
るろ過体を少なくとも２つ以上浸漬設置し、ろ過体とろ
過体の間に仕切り壁を設け、仕切り壁を挟んだ両側のろ
過体を定期的にろ過及び散気を交互に行い、固液分離槽
より濃縮汚泥を生物反応槽に返送することを特徴とする
有機性排水処理の固液分離方法。（２）通水性ろ過体表面の平均流速が汚泥沈降速度以上
〜０．０５ｍ／ｓ未満となるように散気量を調整するこ
とを特徴とする請求項１記載の有機性排水処理の固液分
離方法。

【０００９】（３）原水を流入させる生物反応槽、生物
反応の好気的に処理された活性汚泥混合液を導入する、
通水性ろ過体を浸漬し、水頭圧よりろ過水を得る固液分
離槽とからなる固液分離装置において、該固液分離槽に
下部に散気装置を有するろ過体が少なくとも２つ以上浸
漬設置され、ろ過体とろ過体の間に仕切り壁が設けら
れ、仕切り壁を挟んだ両側のろ過体は定期的にろ過及び
散気を交互に行う手段が設けられ、固液分離槽に生物反
応槽へ濃縮汚泥を返送する導管を設けたことを特徴とす
る有機性排水処理の固液分離装置。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明によれば、従来の生物反応
槽の後段に固液分離槽を設置し、該固液分離槽内に少な
くとも２つ以上の通水性ろ過体を浸漬設置し、通水性ろ
過体と通水性ろ過体間に仕切り壁を設け、仕切り板を挟
んだ両側の通水性ろ過体を定期的にろ過及び散気を交互
に行えば、定期的な洗浄を行う必要がまったくなくな
り、安定したろ過水質と水量を得ることができる。この
場合、従来散気装置のみが設置された部分にも同様なろ
過体を設置できることから、槽全体の有効利用が可能と
なる。

【００１１】また、固液分離槽において、ろ過体表面の
平均流速が汚泥沈降速度以上〜０．０５ｍ／ｓ未満とな
るように散気装置への散気量を調整していることから、
ろ過する反対側のろ過体表面に良好なダイナミックろ過
層が形成できる一方、ろ過停止中のろ過体が活性汚泥混
合液中に浸漬しているため、ろ過時にろ過体表面に形成
された汚泥層が膨潤し、少ない微細気泡の付着で容易に
剥離し、再ひろ過を開始してもＦｌｕｘの低下は全くな
く、常に安定したろ過水量を得ることができる。また、
散気量が少ないことから、汚泥流動によるろ過体表面へ
の摩損が少なく、ろ過体の寿命を長く維持することがで
きる。

【００１２】通水性ろ過体としては、不織布、ろ布、金
属網等のいずれを用いても同様な効果が得られる。ま
た、ろ過体形状としては、平面型、円筒型、中空型のい
ずれを用いることも可能であり、複数個を束ねてモジュ
ールろ過体として用いることが可能である。特に不織布
やろ布、比較的表面強度の弱いろ過体を用いても良好な
処理効果が得られる。

【００１３】以下に本発明を実施態様の一例を示す図面
を用いて詳細に説明する。図１は、団地下水に対する本
発明による処理法の一例をフローシートで示したもので
ある。図１に示す如く、流入原水１が生物反応槽２に流
入し、ブロワー３によって空気を供給し、活性汚泥によ
る好気処理を行う。活性汚泥混合液が生物反応槽出口４
から固液分離槽５に流入する。固液分離槽５において
は、中心に仕切り壁８が設けられ、両側にそれぞれ、Ａ
ろ過体モジュール６とＢろ過体モジュール７を浸漬設置
している。また、それぞれのろ過体モジュール下部には
Ａ散気装置９とＢ散気装置１０を設置している。活性汚
泥混合液は常時Ａろ過体またはＢろ過体モジュールより
固液分離し、処理水として得る。

【００１４】Ａろ過体モジュール６によるろ過時は、Ｂ
ろ過体モジュール７のろ過を停止するが、Ｂろ過体モジ
ュール下部のＢ散気装置１０は空気を供給し、Ａろ過体
モジュール表面の流速を確保する一方、Ｂろ過体モジュ
ール７表面の付着汚泥層を剥離する。この場合、Ａろ過
体モジュール処理水１１は処理水として得られる。反対
にＢろ過体モジュール７によるろ過時はＡろ過体モジュ
ール６のろ過を停止し、Ａろ過体モジュール下部のＡ散
気装置９は空気を供給し、Ｂろ過体モジュニル７表面の
流速を確保する一方、Ａろ過体モジュール６表面の付着
汚泥層を剥離する。Ｂろ過体モジュール処理水１２は処
理水として得られる。なお、固液分離槽内の濃縮汚泥は
濃縮汚泥返送ポンプ１３より生物反応槽２に導入され
る。余剰汚泥は排泥ライン１４より定期的に系外に排出
される。

【００１５】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明す
る。ただし、本発明はこの実施例のみに限定されない。

【００１６】実施例団地下水を図１のフローシートに示す本発明による処理
法により処理した。図１に示す如く、流入原水１が生物
反応槽２に流入し、ブロワー３によって空気を供給し、
活性汚泥による好気処理を行う。活性汚泥混合液が生物
反応槽出口４から固液分離槽５に流入する。固液分離槽
５においては、中心に仕切り壁８を設けられ、両側にそ
れぞれ、Ａろ過体モジュール６とＢろ過体モジュール７
を浸漬設置している。また、それぞれのろ過体モジュー
ル下部にはＡ散気装置９とＢ散気装置１０を設置してい
る。活性汚泥混合液は常時Ａろ過体またはＢろ過体モジ
ュールより固液分離し、処理水として得ている。

【００１７】なお、本実施例では、使用されたろ過体モ
ジュールが２個のみであった。しかし、これを数個とし
ても同様な効果が得られる。設置されたろ過体モジュー
ルが、ｎ個、仕切り壁がｎ−１枚あるとした場合、仕切
り壁両側のろ過体を交互に散気、ろ過を定期的に行えば
よい。この時、常時ｎ／２個のろ過体モジュールのろ過
を行い、ｎ／２個のろ過体モジュール下部の散気装置よ
り空気の供給を行っている。第１表にこの実施例での生
物反応槽の処理条件を示す。第２表に固液分離槽の処理
条件を示す

【００１８】

【表１】

【００１９】第１表に示すように生物反応槽への原水流
入量が１２ｍ³／ｄであり、固液分離槽からの濃縮汚泥
返送量を６ｍ³／ｄとした。生物反応槽のＭＬＳＳが約
２５００ｍｇ／リットルとした。この場合、槽全体のＢ
ＯＤ負荷が約０．１５ｋｇ／ｋｇ・ｄであった。生物反
応槽において流入原水のＢＯＤを完全に分解除去し、固
液分離槽へ流入する活性汚泥混合液中に未分解ＢＯＤの
残留がまったくないため、固液分離槽において、ろ過分
離にともなうろ過体表面の生物汚染を抑制することが可
能である。この結果、ろ過体寿命が長くなり、安定した
ろ過水量を長期間において確保することができる。上述
の処理効果を得るためには、生物反応槽のＢＯＤ負荷を
０．３ｋｇ／ｋｇ・ｄ以下とするのが好ましい。また、
嫌気・好気法、硝化脱窒法等のＢＯＤだけでなく、Ｎ、
Ｐも除去する生物学的方法にも適用できる。

【００２０】第２表に固液分離槽の処理条件を示す。本
実施例では、有効容積３ｍ³の固液分離槽を用いた。ろ
過体として有効面積０．５ｍ²の平面形不織布ろ過体各
６枚束ねたものをろ過体モジュールＡ、Ｂとしてそれぞ
れ仕切り壁の両側に設置した。ろ過時の平均水頭圧を約
１５ｃｍとした。ろ過水量が１２ｍ³／ｄであり、ろ過
体表面の活性汚泥混合液流速が約０．０１ｍ／ｓとなっ
た。Ａろ過体モジュール及びＢろ過体モジュールの交互
ろ過停止時間は、いずれも３時間とした。すなわち、Ａ
ろ過体モジュールろ過、Ｂ散気装置が３時間運転中にＢ
ろ過体モジュールとＡ散気装置が停止する。その後Ａろ
過体モジュールろ過、Ｂ散気装置が３時間停止し、Ｂろ
過体モジュールろ過とＡ散気装置を３時間作動する。こ
のように約２ヶ月連続処理した時の原水及び処理水の平
均値を第３表に示す。

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】第３表に示すように、原水ではｐＨが７．
５、濁度２３０度、ＳＳ７８ｍｇ／リットルであるのに
対し、処理水では、ｐＨ７．６、濁度３．２度、ＳＳ
１．５ｍｇ／リットルとなり、不織布ろ過体によって得
られたろ過水が清澄であると認められた。また、ＣＯＤ
とＳ−ＣＯＤ、ＢＯＤとＳ−ＢＯＤについて、原水で
は、それぞれ８５ｍｇ／リットルと５６ｍｇ／リット
ル、１５０ｍｇ／リットルと８５ｍｇ／リットルである
のに対し、処理水では、それぞれ１５．５ｍｇ／リット
ルと１２．０ｍｇ／リットル、５ｍｇ／リットル以下と
５ｍｇ／リットル以下であり、処理水質としても良好で
あると認められた。

【００２４】図２は、モジュールＡ及びモジュールＢを
用い、交互にろ過した時のろ過Ｆｌｕｘ経過を示す。水
頭圧１５ｃｍにおいて、開始直後のろ過Ｆｌｕｘがモジ
ュールＡ、Ｂのいずれも約６ｍ／ｄ以上あり、３時間経
過してもろ過Ｆｌｕｘが５．５ｍ／ｄとなっており、大
きな低下が見られなかった。なお６時間経過後のろ過Ｆ
ｌｕｘが約１．５ｍ／ｄに低下したものの、６時間後に
再びろ過開始してもそれぞれのモジュールにおいてろ過
Ｆｌｕｘの低下はみられず、同様な経過が得られ、また
Ａ、Ｂの間に大きな差が認められなかった。図３は、モ
ジュールＡ及びモジュールＢを交互にろ過した時のろ過
水（処理水）濁度の経過を示す。モジュールＡ、Ｂのい
ずれを用いても、ろ過開始直後のろ過水濁度が３０度以
上とやや高かったが、ろ過開始５分後にほぼ１０度前後
に低下し、その後常に１０度以下と安定した処理が得ら
れた。

【００２５】図４に実施例におけるろ過Ｆｌｕｘの経時
変化を示す。約１５００時間の連続処理において、いず
れのろ過体モジュールによる処理においても、平均ろ過
Ｆｌｕｘが約４ｍ／ｄであり、安定した処理が得られ
た。図５にろ過水の濁度経過を示す。約１５００時間の
連続処理において、ろ過水の濁度が常時１０度以下であ
り、特に２０日後はほぼ５度以下で大きな変動が見られ
ず、汚泥のダイナミックろ過層が安定して形成し、安定
した処理水質が得られた。

【００２６】比較例図６に示す処理フローにおいて、実施例と同一な不織布
ろ過体モジュールを用い、ろ過体表面平均流速０．１５
ｍ／ｓとなるように、仕切り壁反対側の曝気量を調整し
てろ過を行った。また洗浄はろ過体モジュール下部の散
気管より、３時間１回、３分間空洗を行った。図７に、
上記のフロー及び条件でろ過処理を行った場合、空洗を
含めたろ過Ｆｌｕｘの経過を示す。処理開始直後のろ過
Ｆｌｕｘは約６．５ｍ／ｄであった。しかし、時間経過
とともにろ過Ｆｌｕｘの低下が早く、２時間後にろ過Ｆ
ｌｕｘが１．５ｍ／ｄ以下、３時間後にろ過Ｆｌｕｘが
１ｍ／ｄ以下となった。さらに空洗後にろ過Ｆｌｕｘの
低下が早く、１時間後にろ過Ｆｌｕｘがほぼ１ｍ／ｄ以
下となり、良好な洗浄効果が得られなかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、従来の生物反応槽の後
段に固液分散槽を設置し、該固液分離槽内に少なくとも
２つ以上のろ過体を浸漬設置し、ろ過体とろ過体間に仕
切り壁を設け、仕切り壁を挟んだ両側のろ過体を定期的
にろ過及び散気を交互に行えば、定期的な洗浄を行う必
要がまったくなくなり、安定したろ過水質と水量を得る
ことができる。この場合、従来散気装置のみが設置され
た部分にも同様なろ過体を設置できることから、槽全体
の有効利用が可能となる。

【００２８】また、固液分離槽において、ろ過体表面の
平均流速が汚泥沈降速度以上〜０．０５ｍ／ｓ未満とな
るように散気装置への散気量を調整していることから、
ろ過する反対側のろ過体表面に良好なダイナミックろ過
層が形成できる一方、ろ過停止中のろ過体が活性汚泥混
合液中に浸漬しているため、ろ過時にろ過体表面に形成
された汚泥層が膨潤し、少ない微細気泡の付着で容易に
剥離し、再びろ過を開始してもＦｌｕｘの低下は全くな
く、常に安定したろ過水量を得ることができる。また、
散気量が少ないことから、汚泥流動によるろ過体表面へ
の摩損が少なく、ろ過体の寿命を長く維持することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフローシートを示す。

【図２】実施例におけるモジュールＡ又はモジュールＢ
の平均ろ過Ｆｌｕｘの経時変化のグラフを示す。

【図３】実施例におけるモジュールＡ又はモジュールＢ
のろ過水濁度の経時変化のグラフを示す。

【図４】実施例における平均ろ過Ｆｌｕｘの経時変化の
グラフを示す。

【図５】実施例におけるろ過水濁度の経時変化のグラフ
を示す。

【図６】比較例の処理フローシートを示す。

【図７】比較例におけるろ過Ｆｌｕｘの経時変化のグラ
フを示す。

【符号の説明】

１流入原水２生物反応槽３ブロワー４生物反応槽出口５固液分離槽６Ａろ過体モジュール７Ｂろ過体モジュール８仕切り壁９Ａ散気装置１０Ｂ散気装置１１Ａ処理水１２Ｂ処理水１３濃縮汚泥返送ポンプ１４排泥ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D006 GA02 HA93 KA13 KA67 KB22 KC14 KE01R MA16 PA02 PB08 PC64 4D028 BC17 BD11 BD17 CA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原水を生物反応槽に流入させ、好気的に
処理された活性汚泥混合液を固液分離槽に導入し、固液
分離槽に通水性ろ過体を浸漬し、水頭圧よりろ過水を得
る固液分離装置において、該固液分離槽に下部に散気装
置を有するろ過体を少なくとも２つ以上浸漬設置し、ろ
過体とろ過体の間に仕切り壁を設け、仕切り壁を挟んだ
両側のろ過体を定期的にろ過及び散気を交互に行い、固
液分離槽より濃縮汚泥を生物反応槽に返送することを特
徴とする有機性排水処理の固液分離方法。
【請求項２】通水性ろ過体表面の平均流速が汚泥沈降
速度以上〜０．０５ｍ／ｓ未満となるように散気量を調
整することを特徴とする請求項１記載の有機性排水処理
の固液分離方法。
【請求項３】原水を流入させる生物反応槽、生物反応
の好気的に処理された活性汚泥混合液を導入する、通水
性ろ過体を浸漬し、水頭圧よりろ過水を得る固液分離槽
とからなる固液分離装置において、該固液分離槽に下部
に散気装置を有するろ過体が少なくとも２つ以上浸漬設
置され、ろ過体とろ過体の間に仕切り壁が設けられ、仕
切り壁を挟んだ両側のろ過体は定期的にろ過及び散気を
交互に行う手段が設けられ、固液分離槽に生物反応槽へ
濃縮汚泥を返送する導管を設けたことを特徴とする有機
性排水処理の固液分離装置。