JP2003053378A - 分離膜を用いた水処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】分離膜を嫌気槽に応用し、生物処理と固液分離
を同時に行うことを可能にし、かつ分離膜を内蔵する嫌
気槽をコンパクトに構成できる。 【解決手段】原水ａは返送汚泥ｂ（返送汚泥ライン３１
経由）とともに嫌気層１、好気槽２において生物処理さ
れ、嫌気槽３には分離膜３Ａが槽内液に浸漬、配設され
ており、好気槽４は前記嫌気槽３から送られて繰る清浄
な分離水に酸素を供給して放流水ｄとして排出するよう
にした水処理装置であって、その嫌気槽３の底部には槽
内液を流動させ、かつ分離膜３Ａの表面を洗浄するため
の嫌気性ガスを散気する散気装置３３を配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分離膜を用いた水
処理方法および装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、下水、返流水、工場排水、ごみ浸
出水、屎尿、農業排水、畜産排水、養殖排水などの排水
処理あるいは上水処理には、好気処理と嫌気処理を組み
合わせたいわゆる生物学的処理が広く行われている。こ
れらの処理では、装置内に微生物を保持するために処理
液中の微生物を分離、回収する装置が不可欠である。

【０００３】この微生物の分離は、時には凝集剤を添加
して固形分を沈降し易くし、微生物が自然に沈降する力
を利用し分離する方法が従来一般的であった。しかし、
近年無数の微細なろ過孔を有する分離膜により、固液分
離する技術が実用化されつつある。例えば、好気槽内に
分離膜を設置すれば、微生物反応に必要な酸素と分離膜
表面の洗浄に必要な空気を同時に供給することができ
る。ところが、膜表面の洗浄効果を上げるためには当然
ながら気泡径が大きい方が好ましい。一方、生物反応の
ために槽内液の溶存酸素濃度を高めるためには、気泡径
はできるだけ小さい方が好ましい。このように膜洗浄に
必要な条件と生物反応に必要な条件とは異なるため、双
方に好ましい条件で曝気を行なうことは容易ではなく、
酸素供給の点で過曝気となり動力費が高かった。また、
好気性細菌は粘性のある微生物代謝物を多く分泌するた
め、膜閉塞が起きやすいので膜洗浄に多大な動力費が必
要となる。

【０００４】一方、嫌気性細菌は粘性のある微生物代謝
物の分泌が少ないので、膜の洗浄が簡便である。しか
し、この分離膜を嫌気槽に組み込むことは以下の理由で
実用化されていなかった。嫌気槽では、槽内の液を流動
させるために空気（酸素）散気法が利用できず、パドル
式攪拌機や水中攪拌機を使用することになる。ところ
が、パドル式攪拌機と分離膜を従来の嫌気槽内に設置し
た場合、占有容積が大きいため、嫌気槽容積は従来法よ
り大型化することになり、実用的でなかった。また、水
中攪拌機と分離膜を従来の嫌気槽内に設置した場合、従
来の水中攪拌機では効率的に膜表面を洗浄する水流が作
れず実用的でなかった。なお、嫌気槽とは、嫌気槽、無
酸素槽、脱窒槽など散気により酸素供給を行わない槽で
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、分離膜を嫌気
槽に配設し、生物処理と固液分離を同時に行うことを可
能にし、かつ分離膜を内蔵する嫌気槽をコンパクトに構
成できる分離膜を用いた水処理方法および装置を提供す
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の問題は、第１の発
明である、好気槽と嫌気槽を組み合わせて生物処理を行
う水処理方法であって、少なくとも一つの嫌気槽の槽内
液を嫌気性散気ガスによって流動させつつ生物処理を行
うとともに、該槽内液に浸漬した分離膜を用いて、固液
分離を行うことを特徴とする本発明の分離膜を用いた水
処理方法によって解決することができる。

【０００７】また、この分離膜を用いた水処理方法に係
る本発明は、前記嫌気槽の底部または分離膜の下方に設
けた散気装置から嫌気性の散気ガスを散気して槽内液を
流動させるとともに、この散気ガスまたは流動液によっ
て前記分離膜の表面を洗浄することを特徴とする形態に
具体化でき、さらに槽内液を通過した散気ガスを嫌気槽
上部で捕集し、これを嫌気槽の底部に設けた散気装置に
返送して散気ガスとして繰り返し使用することを特徴と
する形態に具体化できる。

【０００８】また、上記の問題は、第２の発明である、
好気槽と嫌気槽を組み合わせて生物処理を行うようにし
た水処理装置であって、少なくとも一つの嫌気槽に分離
膜を浸漬、配設し、その嫌気槽の底部または分離膜の下
方には槽内液を流動させ、かつ分離膜の表面を洗浄する
ための嫌気性ガスを散気する散気装置を配設したことを
特徴とする本発明の分離膜を用いた水処理装置によっ
て、解決することができる。さらに、この本発明に係る
分離膜を用いた水処理装置は、前記嫌気槽の底部または
分離膜の下方に散気装置を配置し、その嫌気層上部には
槽内液を通過した散気ガスを捕集するガス室を設け、こ
のガス室から前記散気装置に捕集したガスを返送して散
気ガスとして繰り返し使用できるガス循環経路を付設し
た形態に具体化できるのである。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の分離膜を用いた水
処理方法および装置に係る実施形態について、図１、２
を参照しながら説明する。先ず、本発明の第２の発明で
ある分離膜を用いた水処理装置について述べると、本発
明が図１のフローに適用された事例であり、嫌気槽１、
好気槽２、嫌気槽３、好気槽４の順に配列し、原水ａは
返送汚泥ｂ（返送汚泥ライン３１経由）とともに嫌気層
１、好気槽２において生物処理され、次いで嫌気槽３に
導入される。この嫌気層１は水中撹拌機１１で撹拌さ
れ、好気槽２は散気装置２１から空気が散気され好気性
を維持する。そして、嫌気槽３には、分離膜３Ａが槽内
液に浸漬、配設されており、好気槽４は前記嫌気槽３か
ら送られてくる清浄な分離水に酸素を供給して放流水ｄ
として排出する。嫌気槽３で発生する汚泥は返送汚泥ｂ
と排出汚泥ｃ（排出汚泥ライン３２経由）に分けられ
る。

【００１０】本発明の水処理装置の特徴は、このような
好気槽２または４と嫌気槽１または３を組み合わせて生
物処理を行うようにした水処理装置であって、少なくと
も一つの嫌気槽３に分離膜３Ａを浸漬、配設し、その嫌
気槽３の底部または分離膜の下方には槽内液を流動さ
せ、かつ分離膜３Ａの表面を洗浄するための嫌気性ガス
を散気する散気装置３３を配設した点にある。この場
合、散気される嫌気性ガスとしては、ガスライン３４か
ら窒素ガスなど酸素を含まないガスを供給すればよい
が、後記のようにして、嫌気性ガスを散気するよう具体
化するのが特に好ましい。

【００１１】このような分離膜を用いた本発明の第２の
発明である水処理装置によれば、以下のように本発明の
第１の発明を実施することができる。すなわち、好気槽
と嫌気槽を組み合わせて生物処理を行う水処理方法であ
って、図２のフローに従って説明すれば、少なくとも一
つの嫌気槽３の槽内液３Ｂを嫌気性散気ガスによって流
動させつつ、嫌気性微生物による生物処理を行うことが
でき、同時に、該槽内液３Ｂに浸漬した分離膜３Ａを用
いて、固液分離を行い、分離水を次の好気槽４に送り出
すことができるのである。

【００１２】さらに、前記嫌気槽３の底部または分離膜
の下方に設けた散気装置３３から嫌気性の散気ガスを散
気して槽内液３Ｂを流動させるとともに、この液の流動
に加えて、この散気ガスのバブルが上方に浮上するとき
の、バブル自体の流動衝撃によって前記分離膜３Ａの表
面を洗浄して、膜の閉塞を抑制することもできるのであ
る。

【００１３】さらに、前記した本発明の第２の発明であ
る分離膜を用いた水処理装置において、嫌気性ガスを散
気する手段を、図２に例示するように具体化することが
できる。すなわち、嫌気槽３の底部または分離膜の下方
に散気装置３３を配置し、その上方に分離膜３Ａを配設
し、さらにこの嫌気槽３の上部には、槽内液３Ｂの上面
をカバーする蓋体３５Ａを設けて、槽内液３Ｂを通過し
た散気ガスを捕集するガス捕集室３５を形成し、このガ
ス捕集室３５から前記散気装置３３に捕集したガスを返
送して散気ガスとして繰り返し使用できるガス循環経路
３６を付設したものである。

【００１４】嫌気槽をこのように構成すれば、次のよう
に本発明の第１の発明を好ましく具体化して実施するこ
とができるのである。すなわち、槽内液３Ｂを通過した
散気ガスを嫌気槽３上部のガス捕集室３５において捕集
し、これを嫌気槽３の底部または分離膜の下方に設けた
散気装置３３にガス循環経路３６を通じて返送して散気
ガスとして繰り返し使用することができる。なお、供給
処理水は、槽の側面から槽内に供給するようにすればよ
い。

【００１５】この形態の水処理方法、装置によれば、運
転当初には、空気をこのガス循環経路３６に導入するこ
とができる。なんとなれば、運転当初に導入され散気さ
れる空気は、前記した繰り返し使用により、槽内液３Ｂ
を通過する際に、酸素分が微生物に吸収され、短時間の
うちに殆ど酸素を含まない嫌気性ガスに変質してしま
い、それ以降は、嫌気槽の生物処理に適当な嫌気環境を
維持できるようになるからである。かくして、本発明に
よれば、特別の嫌気性ガスを準備しなくてもよく、低コ
ストの空気が利用できるという利点が得られる。

【００１６】なお、本発明に用いられる分離膜は、公知
のものが適宜に適用できる。例えば、材質はセラミッ
ク、プラスチックいずれでもよく、その形状は、中空糸
型、管状型、平膜型、モノリス型などから選択され、ま
た外圧式または内圧式のろ過方式が利用できる。処理水
系統のすべてを対象としてもよいし、またその一部を対
象としてもよい。

【００１７】本発明の槽内液流動化手段として採用され
る散気ガス流動は、水中撹拌機のように液中で駆動され
るパーツが存在しないので、故障しにくくメンテナンス
も容易である利点などから好ましい。散気装置の散気部
品には、セラミック、プラスチック、金属いずれでもよ
く、散気板形式、散気筒形式、散気管または散気シート
も利用される。

【００１８】また、この本発明の散気ガス流動では、好
気槽における散気とは異なり、第１に槽内液を流動させ
ることを目的とするので、散気ガスのバブルの大きさ
は、好気槽における酸素供給目的の場合のような微細な
ものである必要がなく、むしろやや粗大なバブルの方が
好ましい。このような粗大なバブルを得るには、ガス抵
抗の低い散気装置でよいので、散気ガスブロワーは低動
力でも対応できるから、設備費、運転費ともコスト面で
有利なものとなる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の分離膜を用いた水処理方法およ
び装置は、以上説明したように構成されているので、嫌
気槽において最終沈殿池が不要で維持管理が比較的容易
な分離膜を有効に活用することが可能となり、水処理設
備のコンパクト化や動力費を含む運転とメンテナンスコ
ストが削減できる。よって本発明は、従来の問題点を解
消した分離膜を用いた水処理方法および装置として、工
業的価値はきわめて大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための要部フロー図。

【図２】本発明の実施形態を説明するための嫌気槽の部
分断面略図。

【符号の説明】

１ 嫌気槽、１１ 水中撹拌機、２ 好気槽、２１ 散
気装置、３ 嫌気槽、３Ａ 分離膜、３Ｂ 槽内液、３
１ 返送汚泥ライン、３２汚泥排出ライン、３３散気装
置、３４ ガスライン、３５ ガス捕集室、３５Ａ 蓋
体、３６ ガス循環経路、４ 好気槽、４４ 散気装
置、ａ 原水、ｂ 返送汚泥、ｃ 排出汚泥、ｄ 放流
水。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 好気槽と嫌気槽を組み合わせて生物処理
   を行う水処理方法であって、少なくとも一つの嫌気槽の
   槽内液を嫌気性散気ガスによって流動させつつ生物処理
   を行うとともに、該槽内液に浸漬した分離膜を用いて、
   固液分離を行うことを特徴とする分離膜を用いた水処理
   方法。
2. 【請求項２】 前記嫌気槽の底部に設けた散気装置から
   嫌気性の散気ガスを散気して槽内液を流動させるととも
   に、この散気ガスまたは流動液によって前記分離膜の表
   面を洗浄することを特徴とする請求項１に記載の分離膜
   を用いた水処理方法。
3. 【請求項３】 槽内液を通過した散気ガスを嫌気槽上部
   で捕集し、これを嫌気槽の底部に設けた散気装置に返送
   して散気ガスとして繰り返し使用することを特徴とする
   請求項２に記載の分離膜を用いた水処理方法。
4. 【請求項４】 好気槽と嫌気槽を組み合わせて生物処理
   を行うようにした水処理装置であって、少なくとも一つ
   の嫌気槽に分離膜を浸漬、配設し、その嫌気槽には槽内
   液を流動させ、かつ分離膜の表面を洗浄するための嫌気
   性ガスを散気する散気装置を配設したことを特徴とする
   分離膜を用いた水処理装置。
5. 【請求項５】前記嫌気槽の底部に、または分離膜の下方
   に散気装置を配置し、その嫌気層上部には槽内液を通過
   した散気ガスを捕集するガス室を設け、このガス室から
   前記散気装置に捕集したガスを返送して散気ガスとして
   繰り返し使用できるガス循環経路を付設した請求項４に
   記載の分離膜を用いた水処理装置。