JP2003033764A - オゾンを用いたろ過体の洗浄方法及び装置 - Google Patents

オゾンを用いたろ過体の洗浄方法及び装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗浄により、初期値とほぼ同様なろ過フラッ
クスを長期間にわたって安定して得られ、しかも、安定
した水質も得ることができる生物処理汚水の固液分離装
置の、ろ過体の洗浄方法及び装置を得る。 【解決手段】 生物反応槽の活性汚泥混合液を通水性ろ
過体モジュールを浸漬しているろ過分離槽に供給し、ろ
過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成させてろ過
を行って、ろ過水を得、ろ過後の活性汚泥混合液を生物
反応槽に返送する固液分離法において、ろ過体洗浄は、
ろ過体下部の散気装置よりオゾン含有ガスで曝気し、ろ
過体内部にオゾン含有ガス及びオゾン含有ガスを注入し
た逆洗水を、同時又は交互に供給することを特徴とする
オゾンを用いたろ過体の洗浄方法、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、汚水処理に関する
もので、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活性汚泥の固液分離方法及び装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、活性汚泥による水処理では、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、活性汚泥混合液を沈殿池に導入さ
せ、重力沈降によって、汚泥を沈降させ、上澄み液を処
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大きさの沈降
面積及び長い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、
沈殿池より汚泥が流出し、処理水の悪化を招く。
【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手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
過膜を用いる。その際、ろ過分離手段としてポンプによ
る吸引や加圧が必要であり、通常数+kPa〜数百kP
a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SS
の全くない清澄な処理水が得られる一方、透過フラック
ス(透過流束)が低く、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、曝気槽に不織布等の通液性シートからなるろ
過体を浸漬させ、ダイナミックろ過により低い水頭圧で
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、ろ過フラックス低下時
のろ過体の洗浄方法としては、ろ過体下部に設置した散
気管より曝気すれば、ろ過体表面に形成された汚泥のダ
イナミックろ過層を容易に剥離し、安定したろ過フラッ
クスが得られるとしている。「ダイナミックろ過層」と
は、ろ過の進行によりろ過体表面に形成される活性汚泥
粒子の付着物槽である。ダイナミックろ過では、このダ
イナミックろ過層が形成され、活性汚泥粒子の通過を阻
止することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ろ過体を曝気
槽に浸漬して活性汚泥の固液分離を行った場合、処理時
間の経過とともにろ過体表面に生物スライムが徐々に付
着することがある。定期的な空洗のみではダイナミック
ろ過層を剥離再生できても、生物スライムの剥離及び抑
制が困難である。このため、処理日数の増加にともな
い、ろ過フラックスが徐々に低下することが認められ
た。さらに、空洗直後からダイナミックろ過層が形成さ
れるまでの間に、ろ過体表面を通過した汚泥が内部に堆
積し、時間経過とともに徐々に濃縮されるため、ろ過抵
抗の増大を招き、ろ過フラックスを著しく低下させる要
因となる。この結果、空洗のみ継続しても良好な洗浄効
果が得られず、経過時間とともにろ過フラックスの低下
が大きくなり、安定した処理を得ることが困難となる。
【0006】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたものであり、通水性ろ過体下部からオゾン含有
ガスを曝気した後、内部にオゾン含有ガス及びオゾン含
有ガスを注入した逆洗水を供給して洗浄を行い、初期値
とほぼ同様なろ過フラックスを、長期間にわたって安定
して得られ、しかも、安定した水質も得ることができる
生物処理汚水の固液分離装置の、オゾンを用いたろ過体
の洗浄方法及び装置を得ることを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題により、処理時間の経過と関係なく、常にろ過体の表
面に均一なダイナミックろ過層を形成する方法について
種々研究した。そして、オゾン含有ガスをろ過体下部よ
りろ過体表面に対して曝気すれば、通常の空洗では完全
に剥離できなかったろ過体表面の微細なフロック、ある
いは生物スライムさえも容易に除去することが可能にな
ることを確認した。また、オゾンガスやオゾン含有ガス
を注入した逆洗水をろ過体内部に噴射すれば、上記と同
様にろ過体内部の洗浄が可能になることも確認した。本
発明は、このような知見に基づいてなされたものであ
り、次の構成からなるものである。
【0008】(1)生物反応槽の活性汚泥混合液を通水
性ろ過体モジュールを浸漬しているろ過分離槽に供給
し、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成させ
てろ過を行って、ろ過水を得、ろ過後の活性汚泥混合液
を生物反応槽に返送する固液分離法において、ろ過体洗
浄は、ろ過体下部の散気装置よりオゾン含有ガスで曝気
し、ろ過体内部にオゾン含有ガス及びオゾン含有ガスを
注入した逆洗水を、同時又は交互に供給することを特徴
とするオゾンを用いたろ過体の洗浄方法。 (2)前記ろ過体洗浄は、ろ過分離槽内の汚泥混合液を
生物反応槽に返送し、ろ過分離槽にろ過水を満たした
後、ろ過体モジュール下部の散気装置よりオゾン含有ガ
スを曝気し、ろ過体モジュール下部から内部にオゾン含
有ガスを供給し、ろ過体モジュール上部入口より内部へ
オゾン含有ガスの注入された逆洗水を供給し、モジュー
ル下部の出口より該逆洗水を排出することを特徴とする
前記(1)記載のオゾンを用いたろ過体の洗浄方法。 (3)ろ過体モジュール内部に逆洗水を供給するライン
に、オゾン含有ガスを注入することを特徴とする前記
(1)又は(2)記載のオゾンを用いたろ過体の洗浄方
法。 (4)オゾン含有ガスの注入はエジェクター方式である
ことを特徴とする前記(3)記載のオゾンを用いたろ過
体の洗浄方法。
【0009】(5)通水性ろ過体を用い、ろ過体表面に
汚泥のダイナミックろ過層を形成してろ過水を得る生物
処理汚水の固液分離装置において、汚水が流入する生物
処理槽と別個に設けたろ過分離槽内に浸漬されたダイナ
ミックろ過層を形成した通水性ろ過体モジュールと、こ
のろ過体モジュールの下部に配置されたオゾン含有空洗
用の空洗散気管と、ろ過体モジュール上部に接続された
処理水槽からのオゾン含有ガスが注入された逆洗水ライ
ンと、モジュール下部に接続されたオゾン含有ガス供給
ラインとで構成された逆洗ユニットを有することを特徴
とするろ過体の洗浄装置。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明によれば、オゾン含有ガス
をろ過体モジュール下部の散気装置よりろ過体表面に対
し曝気すれば、ろ過体表面の汚泥ろ過層を容易に剥離す
ることができる一方、表面に付着した生物膜や生物スラ
イム或いは微細汚泥が、オゾンガスにより分解除去され
ることから、ろ過体表面に常時良好なダイナミック汚泥
ろ過層が剥離再生できる。なお、本発明では、通水性ろ
過体、集水部等を組み合わせて一体化したものをろ過体
モジュールという。
【0011】オゾンガスをろ過体モジュール内部に供給
すれば、ろ過体内部に侵入し、堆積した汚泥の固まりを
微細化し、下部排泥管を通じて外部へ排出することが容
易となる。また、ろ過体内部表面に付着した微細汚泥及
び生物スライムを剥離除去することができる。オゾン含
有ガスを注入した逆洗水をろ過体内部に供給すれば、ろ
過体内部表面の付着生物スライムを除去することができ
るとともに、オゾン水がろ過体を通過し外部へ排出され
ることにより、生物スライムによるろ過体の目つまりを
解消することができる。この結果、長期運転において
も、ろ過水フラックスの低下が少なく、安定した処理水
量を得ることができる。
【0012】通水性ろ過体は、その上にダイナミックろ
過層を形成するのに適するろ過体であればどのようなも
のでも使用することができるが、広いろ過表面積を持
ち、かつ容易に洗浄できるためにも、平面状で両面がろ
過面となるようないわば板状のろ過体が適している。従
来板状のろ過体として知られているものをそのまま使用
することができる。実用上、ろ過体は、ポリエステル製
織布で表面を覆われた平面形ろ過体の複数枚を1組とす
るろ過モジュールであることが好ましい。
【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(以下「原
水」という)に対する本発明による処理法の一例をフロ
ーシートで示すものである。図1に示す如く、流入原水
1が生物反応槽2に流入し、生物反応槽2において活性
汚泥による好気処理を行う。生物反応槽2からの活性汚
泥混合液3は、汚泥供給ポンプ(P1)5よりろ過分離
槽7の下部に供給される。該ろ過分離槽7に供給された
活性汚泥混合液3は、ろ過体モジュール8により固液分
離される。水頭圧差で得られるろ過水は、ろ過水取水管
9を通じて処理水槽11に流入し、処理水12として放
流される。ろ過後の活性汚泥混合液は、循環汚泥18と
して生物反応槽2に返送される。
【0014】ろ過体モジュール8による活性汚泥混合液
3のろ過がある時間継続されると、ろ過体モジュール8
におけるろ過抵抗が増大するので、通水を停止し、ろ過
体モジュール8を洗浄してそのろ過層を一旦剥離してろ
過抵抗の減少を図ることが行われる。その際、通常のろ
過体表面に対する空気洗浄は、本発明によりろ過水弁1
0を閉じ、ろ過を停止した後、オゾン発生器6を起動さ
せ、空洗バルブ15を開放して、モジュール8下部の空
洗散気管16より曝気してオゾン含有ガスによる空気洗
浄として行われる。
【0015】ろ過体モジュール8内部へオゾン含有ガス
を供給する時は、オゾン注入バブル20を開放して行
う。ろ過モジュール8への水逆洗は、モジュール8内部
へオゾンガス注入直後に逆洗ポンプ(P2)13を起動
し、オゾン注入バルブ19を開放し、オゾン含有ガスを
オゾン注入口から逆洗水流入ライン21に注入して行
う。排泥は、水逆洗開始とともに排泥バルブ17を開放
して行われる。なお、排泥は水逆洗後もさらに数分継続
して行う。逆洗水は逆洗水流出ラインから生物反応槽2
へ入る。
【0016】ろ過体の洗浄作業を行うに当たっては、先
にろ過分離槽7の汚泥混合液を生物反応槽2に返送し、
空にしたろ過分離槽7にろ過水を満たした後にろ過体洗
浄を行う手段を取ると、さらに高い洗浄効果が得られ
る。ろ過水を槽内に満たした時、ろ過モジュール8表面
に対し、オゾン含有ガスで曝気すれば、ろ過分離槽7内
に活性汚泥混合液が無いため、散気装置16より供給さ
れたオゾンガスが、活性汚泥で消費されないため高い効
率でろ過体表面に接触反応することができる。この場合
槽7内ろ過水の溶存オゾン濃度が高く維持でき、ろ過体
表面生物スライム等との酸化反応により、それらの付着
物を分解除去することができる。
【0017】ろ過体内部にオゾン含有ガスを供給して洗
浄を行う場合、ろ過水を槽内に満たしておくようにする
時には、ろ過体内部に汚泥混合液の侵入がなく、注入オ
ゾンガスがろ過体表面付着の微細汚泥及び生物スライム
を直接処理することができる。オゾン処理を受けた付着
物質が汚泥混合液存在時より容易に剥離し、ろ過水に溶
出することが可能である。オゾン含有の逆洗水をろ過体
内部に導入した場合も同様に、オゾン処理を受けたろ過
体表面生物スライムがろ過水に溶出することができる一
方、活性汚泥混合液がオゾンから直接処理を受けること
なく、オゾン処理による活性汚泥性状の変化を懸念する
必要が全く無い。
【0018】なお、ろ過分離槽7の濃縮汚泥混合液4を
生物反応槽2へ返送する場合は、汚泥供給ポンプ5を用
い、汚泥返送バルブV3、V4と汚泥供給バルブV1、
V2を切り替えることにより行われる。
【0019】
【実施例】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。ただし、本発明は下記の実施例
のみに限定されるものではない。
【0020】実施例1 団地下水(以下「原水」という)を図1のフローシート
で示す処理法によって処理した。本実施例では、有効床
面積0.1m2、有効容積0.4m3のろ過分離槽を用い
た。ろ過体モジュールとして有効表面積0.4m2の平
面形ろ過体5枚をろ過分離槽に設置した。ろ過体表面は
織布により覆われており、織布の素材としてはポリエス
テル製のものであり、厚み0.1mm、200mesh
で孔径約72μmのものを用いた。生物反応槽2はML
SS2500〜3000mg/リットル、BOD負荷
0.25kg/kg/dの条件とされ、そこからの活性
汚泥混合液がろ過分離槽7に導入された。この処理法に
おけるろ過分離槽の処理条件を第1表に示す。
【0021】
【表1】
【0022】ろ過時の平均水頭圧をほぼ10cmとし
た。生物反応槽の汚泥混合液をろ過分離槽の下部に供給
し、ろ過体表面通過時の平均流速は、0.025m/s
となるように汚泥供給量を設定した。ろ過体に対する洗
浄は、所定ろ過時間毎にろ過を停止して行う。洗浄方法
としては、ろ過体表面に対し、オゾン含有ガスによる曝
気、ろ過体内部へのオゾン含有ガスの注入、そして、ろ
過体内部へのオゾン含有ガスを注入した逆洗水供給と、
ろ過体内部からの排泥の順で行う。
【0023】ろ過体表面への曝気は、ろ過体分離槽7下
部の空洗散気管16より約3分間曝気を行った。ろ過体
内部へのオゾンガス注入は約5秒行った。ろ過体内部へ
の水逆洗は約5分行った。水逆洗開始と同時にろ過体内
部からの排泥を行い、逆洗終了後さらに1分間継続し
た。排泥は重力流下方式で行い、水頭圧差としてはろ過
時と同様の10cmとした。上記の洗浄は基本的にろ過
2時間毎に実施する。汚泥性状や流入原水の性状、BO
D負荷等を考慮して、洗浄までのろ過時間を1−5時間
とすることが好ましい。
【0024】第1表に示すように、ろ過体表面に対する
曝気風量は90リットル/min、内部へのオゾンガス
注入量は20リットル/min、水逆洗量は14リット
ル/min、逆洗時のオゾンガス注入量は3リットル/
minとした。なお、オゾンガス濃度は10mg/リッ
トルとした。オゾンガス注入時間は洗浄、ろ過を含めた
1サイクル中で数分程度であり、オゾン発生器6の利用
効率が低い。このため、オゾン発生器6の代わりにオゾ
ンガス貯蔵タンクを用いることも可能である。また、複
数ろ過分離槽7、7…に対し、オゾン発生器6を交互に
使用することも可能である。
【0025】上記のような処理条件で、MLSS250
0〜3000mg/リットル、BOD負荷約0.25k
g/kg/dの曝気槽活性汚泥混合液を用いた連続実験
を行った。図2にろ過フラックスの経過を示す。実験当
初では、通常の空洗及びろ過水逆洗を用いた洗浄を行っ
たところ、ろ過フラックスが経過日数とともに低下し、
10日後に約2m/dに低下した。その後にオゾンガス
注入を用いた洗浄を実施した結果、実験期間中の約40
日間において、ろ過フラックスが3.4〜4m/dとな
り、安定した処理が得られた。なお、実験期間中のろ過
水濁度は約5度以下であり、処理水質としても安定して
いた。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、オゾン含有ガスをろ過
体下部の散気装置よりろ過体表面に対し曝気すれば、ろ
過体表面の汚泥ろ過層を容易に剥離することができる一
方、表面に付着した生物膜や生物スライム或いは微細汚
泥がオゾンガスにより分解除去されることから、ろ過体
表面に常時良好なダイナミック汚泥ろ過層が剥離再生で
きる。
【0027】オゾン含有ガスをろ過体モジュール内部に
供給すれば、ろ過体内部に侵入し、堆積した汚泥の固ま
りを微細化し、下部排泥管を通じて外部へ排出すること
が容易となる。また、ろ過体内部表面に付着した微細汚
泥及び生物スライムを剥離除去することができる。オゾ
ン含有ガスを注入した逆洗水をろ過体内部に供給すれ
ば、ろ過体内部表面の付着生物スライムを除去すること
ができるとともに、オゾン水がろ過体を通過し外部へ排
出されることにより、生物スライムによるろ過体の目つ
まりを解消することができる。この結果、長期運転にお
いても、ろ過水フラックスの低下が少なく、安定した処
理水量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のオゾンを用いたろ過体の洗浄装置を備
えた生物処理汚水の固液分離装置の説明図である。
【図2】本発明の実施例1における時間によるフラック
スの変化の経過を表すグラフを示す。
【符号の説明】
1 流入原水 2 生物反応槽 3 活性汚泥混合液 4 濃縮汚泥混合液 5 汚泥供給ポンプ 6 オゾン発生器 7 ろ過分離槽 8 ろ過体モジュール 9 ろ過水取水管 10 ろ過水弁 11 処理水槽 12 処理水 13 水逆洗ポンプ 14 オゾン注入口 15 空洗用バルブ 16 空洗散気管 17 排泥バルブ 18 循環汚泥 19 オゾン注入バルブ 20 オゾン注入バルブ 21 逆洗水流入ライン 22 逆洗水流出ライン 23 ガス出口 V1 汚泥供給バルブ1 V2 汚泥供給バルブ2 V3 汚泥返送バルブ1 V4 汚泥返送バルブ2
フロントページの続き (72)発明者 田中 俊博 東京都大田区羽田旭町11番1号 株式会社 荏原製作所内 Fターム(参考) 4D006 GA02 HA41 JA31A JA63A KC14 KD21 MA16 MB02 MC48X PA01 PB15 PB24 PC62 4D028 BC17 BC24 BD17

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生物反応槽の活性汚泥混合液を通水性ろ
    過体モジュールを浸漬しているろ過分離槽に供給し、ろ
    過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成させてろ過
    を行って、ろ過水を得、ろ過後の活性汚泥混合液を生物
    反応槽に返送する固液分離法において、ろ過体洗浄は、
    ろ過体下部の散気装置よりオゾン含有ガスで曝気し、ろ
    過体内部にオゾン含有ガス及びオゾン含有ガスを注入し
    た逆洗水を、同時又は交互に供給することを特徴とする
    オゾンを用いたろ過体の洗浄方法。
  2. 【請求項2】 前記ろ過体洗浄は、ろ過分離槽内の汚泥
    混合液を生物反応槽に返送し、ろ過分離槽にろ過水を満
    たした後、ろ過体モジュール下部の散気装置よりオゾン
    含有ガスを曝気し、ろ過体モジュール下部から内部にオ
    ゾン含有ガスを供給し、ろ過体モジュール上部入口より
    内部へオゾン含有ガスの注入された逆洗水を供給し、ろ
    過体モジュール下部の出口より該逆洗水を排出すること
    を特徴とする請求項1記載のオゾンを用いたろ過体の洗
    浄方法。
  3. 【請求項3】 前記ろ過体モジュール内部に逆洗水を供
    給するラインに、オゾン含有ガスを注入することを特徴
    とする請求項1又は請求項2記載のオゾンを用いたろ過
    体の洗浄方法。
  4. 【請求項4】 オゾン含有ガスの注入はエジェクター方
    式であることを特徴とする請求項3記載のオゾンを用い
    たろ過体の洗浄方法。
  5. 【請求項5】 通水性ろ過体を用い、ろ過体表面に汚泥
    のダイナミックろ過層を形成してろ過水を得る生物処理
    汚水の固液分離装置において、汚水が流入する生物処理
    槽と別個に設けたろ過分離槽内に浸漬されたダイナミッ
    クろ過層を形成した通水性ろ過体モジュールと、このろ
    過体モジュールの下部に配置されたオゾン含有空洗用の
    空洗散気管と、ろ過体モジュール上部に接続された処理
    水槽からのオゾン含有ガスが注入された逆洗水ライン
    と、ろ過体モジュール下部に接続されたオゾン含有ガス
    供給ラインとで構成された逆洗ユニットを有することを
    特徴とするろ過体の洗浄装置。
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