JP2003200025A - 液体の膜分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 濾過膜の２次側に残存した洗浄用薬液の処理
を容易にし、残存した薬液の有効利用を図る。 【解決手段】 固液分離槽１８内に浸漬した濾過膜２０
によって被処理液を膜分離し、透過液と濃縮物とを得る
液体の膜分離装置において、濾過膜の２次側２２に残存
した洗浄用薬液を吸引ポンプ２６によって抜き出し、薬
液貯留槽６０に一旦貯留する。この薬液を固液分離槽１
８に供給される被処理液、固液分離槽内、前記透過液又
は濃縮物の少なくとも１つに小分けして注入するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液体の膜分離装置に
係り、特に固液分離槽内に濾過膜を浸漬し、被処理液を
膜分離して透過液と濃縮物とを得る液体の膜分離装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】排水処理の分野では、活性汚泥処理と膜
分離を組み合せた膜分離活性汚泥法が知られている。こ
の方法は活性汚泥と処理水とを分離する手段として固液
分離槽内に濾過膜を浸漬し、被処理水を膜分離する。濾
過膜としては精密濾過膜や限外濾過膜などを用いる。こ
の方法によれば広大な面積を必要とする沈殿池を省略す
ることができ、また、透明度の高い処理水を得ることが
できる。さらに、分離した活性汚泥を反応槽内に高濃度
に保持できるため、処理効率を向上できる。

【０００３】上記の膜分離活性汚泥法では、濾過膜の外
面である１次側の膜面に被処理水中の活性汚泥やその他
の懸濁物質が堆積し、濾過能力の低下を招く。このた
め、被処理水を濾過膜面の近傍で流動させたり、濾過膜
の下方から微細空気を散気したりして、１次側の膜面に
懸濁物質が過剰に堆積しないような対策が取られてい
る。また、濾過膜の透過孔や２次側の内面にも活性汚泥
が分泌する代謝物など有機物に由来する粘着性の物質が
次第に付着、成長して目詰まりを生起させ、濾過能力の
低下を招く。このような、濾過膜の透過孔や２次側の内
面のファウリング物質は前記した被処理水や空気の攪拌
エネルギによっては除去できない。このため、定期的に
濾過膜の２次側に酸化剤などの薬液を逆流させて注入
し、前記ファウリング物質を酸化分解などによって洗浄
することが行われている。この場合、薬液の注入量には
細心の配慮が必要である。過剰に注入すると多量の薬液
が濾過膜を逆流し、被処理水中の活性汚泥に悪影響を与
える。また、洗浄後の運転再開時に、過剰に注入した薬
液が処理水に高濃度に混入するという弊害をもたらす。
また、薬液の注入量が不足すると薬液が濾過膜の２次側
に行き渡らず、十分な洗浄効果を挙げることができな
い。このため、薬液が濾過膜の２次側に十分に行き渡
り、かつ、薬液が濾過膜の１次側に多量に逆流しないよ
うに、注入量と注入方法に配慮を払う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記細
心の配慮を払っても、洗浄操作が終了後の濾過膜の２次
側に相当量の薬液が残存しており、この残存薬液の処理
処分の仕方に新たな問題点が発生していた。すなわち、
洗浄後の残存薬液を濾過膜の１次側に逆流させると、被
処理水中の活性汚泥に悪影響を与える。また、運転再開
後に残存薬液を処理水とともに濾過膜の２次側から排出
させると、薬液が処理水に高濃度に混入するという弊害
をもたらす。このような問題点は上記した膜分離活性汚
泥法に限らず、固液分離槽内に濾過膜を浸漬し、被処理
液を膜分離して透過液と濃縮物とを得る液体の膜分離装
置においては、大なり、小なり共通していた。

【０００５】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解決し、洗浄操作が終了後の濾過膜の２次側に残存した
薬液の処理を容易にし、ひいては残存した薬液の有効利
用を図ることができる液体の膜分離装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、固形物を含む
被処理液を満たした固液分離槽と、この固液分離槽内に
浸漬された濾過膜とを含み、前記被処理液を膜分離して
透過液と濃縮物とを得る液体の膜分離装置において、前
記濾過膜の２次側に洗浄用の薬液を注入する薬液注入手
段と、この薬液注入手段から注入されて濾過膜の２次側
に残存する薬液を抜き出す薬液抜出手段と、この薬液抜
出手段から抜き出された薬液を貯留する薬液貯留槽とを
具備したことを特徴とする。

【０００７】また、本発明に係る液体の膜分離装置は前
記薬液貯留槽に貯留された薬液を前記固液分離槽に供給
される被処理液、前記固液分離槽内、前記透過液又は前
記濃縮物の少なくとも１つに小分けして注入するように
したことを特徴とする。また、本発明に係る液体の膜分
離装置は、前記薬液貯留槽に貯留された薬液を前記薬液
注入手段で用いる洗浄用の薬液として再使用するように
したことを特徴とする。

【０００８】また、本発明に係る液体の膜分離装置は前
記固液分離槽には前段の曝気槽で活性汚泥処理した被処
理液が供給され、前記濃縮物である濃縮汚泥が前記曝気
槽に返送されることを特徴とする。また、本発明に係る
液体の膜分離装置は前記固液分離槽には前段の脱窒槽で
脱窒処理した被処理液が供給されて硝化槽として機能
し、前記濃縮物である濃縮汚泥が前記脱窒槽に返送され
ることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態を示
す装置系統図である。曝気槽１０には有機性の汚水が管
路１２から流入し、汚水は曝気槽１０内に高濃度に保持
された活性汚泥と混合し、散気装置１４からの曝気によ
って活性汚泥処理を受ける。処理後の活性汚泥を含む被
処理水は管路１６から次段の固液分離槽１８に送られ
る。固液分離槽１８内には濾過膜２０が浸漬されてい
る。濾過膜２０としては素材が精密濾過膜又は限外濾過
膜で構成された平膜が好ましく用いられる。濾過膜２０
の２次側２２には膜を透過した処理水を引き抜くための
管路２４が接続している。この管路２４には吸引ポンプ
２６が設けられ、吸引ポンプ２６によって吸引された処
理水は処理水槽３０に排出される。

【００１０】固液分離槽１８の底部には、膜分離によっ
て濃縮された濃縮汚泥を引き抜くための管路３２が接続
している。この管路３２に設けられた引抜ポンプ３４に
よって引き抜かれた濃縮汚泥のうち、余剰汚泥は管路３
６を介して汚泥処理設備３８に送られ、脱水処理など所
定の処理を受けた後に装置外に排出される。また、残部
の濃縮汚泥は管路４０を介して前記曝気槽１０に返送さ
れる。

【００１１】上記の構成によれば、返送する濃縮汚泥の
量を適正に調整することによって、曝気槽１０内の活性
汚泥を高濃度に保持することができる。このため、活性
汚泥処理を効率よく実行できる。

【００１２】次に、前記固液分離槽１８内に浸漬された
濾過膜２０の洗浄方法について説明する。濾過膜２０の
下方には散気手段４２が配置されている。定常運転時に
おいてはこの散気手段４２から散気される微細気泡の上
昇力によって槽内の被処理水に循環流が生じる。この被
処理水の循環流と微細気泡の攪拌エネルギによって濾過
膜２０の１次側の膜面は常時洗浄され、懸濁物質が過剰
に堆積しない。

【００１３】一方、濾過膜２０の透過孔や２次側２２の
内面には活性汚泥が分泌する代謝物など有機物に由来す
る粘着性の物質が次第に付着、成長して目詰まりを生起
させ、濾過能力の低下を招く。このため、定常運転を一
時的に停止し、例えば１日に１回の程度で濾過膜の２次
側２２に酸化剤などの薬液を逆流させて注入し、ファウ
リング物質を酸化分解などによって洗浄する操作を実施
する。すなわち、処理水引き抜き用の管路２４の途中に
は薬液注入用の管路４４が分岐しており、この管路４４
に設けられた切替弁４６と薬注ポンプ４８を介して薬液
調整槽５０からの薬液が濾過膜２０の２次側２２に注入
できるようにされている。

【００１４】洗浄にあたっては、先ず吸引ポンプ２６の
稼動を停止するとともに、吸引ポンプ２６の吸込み側に
設けられた切替弁５２を閉止して処理水の吸引操作を停
止する。次に、切替弁４６を開とするとともに薬注ポン
プ４８を稼動して、薬液調整槽５０からの薬液を管路４
４を介して濾過膜の２次側２２に押し込む。この場合、
注入した薬液が濾過膜の２次側２２に十分に行き渡り、
かつ、薬液が濾過膜の１次側に多量に逆流しないよう
に、注入量と注入方法に細心の配慮を払う。薬液を濾過
膜の２次側２２で所定時間滞留させることによって、濾
過膜の透過孔や２次側の内面に付着、成長したファウリ
ング物質は酸化分解などにより除去され、洗浄の目的が
達成される。

【００１５】次に、濾過膜の２次側２２に残存した薬液
の抜出し操作に移行する。管路２４の吸引ポンプ２６の
吐出側に切替弁５４が設けられており、この切替弁５４
の手前で管路５６が管路２４から分岐している。管路５
６は切替弁５８を備え、薬液貯留槽６０に接続してい
る。抜出し操作は切替弁４６と切替弁５４を閉とし、切
替弁５２と切替弁５８を開とした状態で吸引ポンプ２６
を再稼動して行う。吸引ポンプ２６の稼動によって、濾
過膜の２次側２２及び管路２４に残存した薬液が管路２
４、管路５６を介して抜き出され、薬液貯留槽６０に貯
留される。この抜出し操作においては、抜出し液の薬液
濃度が徐々に低下してくる。このため、抜出し液の薬液
濃度を適宜な方法で常時監視し、所定の基準値以下にな
った時に抜出し操作を終了する。

【００１６】なお、抜出し液の薬液濃度の基準値を２段
階に設定し、高めの基準値となるまでは抜出し液を薬液
貯留槽６０に貯留し、その後、低めの基準値となるまで
は抜出し液を曝気槽１０に戻し、低めの基準値になった
時に抜出し操作を終了して、正規の処理水の吸引運転に
切り替えるようにしてもよい。このような方法を取る
と、薬液貯留槽６０には比較的濃度が高い薬液のみを貯
留できるので薬液貯留槽６０の容量を小さくすることが
できる。また、薬液濃度が中間の抜出し液は曝気槽１０
に戻しても活性汚泥処理に差し障りのない薬液濃度に選
択すれば格別の問題は生じない。むしろ、薬液が次亜塩
素酸ナトリウムなどの酸化剤である場合には汚水中の有
機物を酸化分解するので曝気槽１０の有機物負荷を低減
させることができる。

【００１７】抜出し操作が終了すると、切替弁５８を閉
とし、切替弁５４を開とすることによって、吸引ポンプ
２６による正規の処理水の吸引運転に復帰する。一方、
薬液貯留槽６０に貯留した薬液は、薬液貯留槽６０に付
設したポンプ６２によって管路６４を介し曝気槽１０に
小分けして注入される。すなわち、薬液貯留槽６０内の
薬液が次回の洗浄操作までに全量排出される程度に、微
量の薬液をゆっくり時間をかけて曝気槽１０に注入す
る。このように微量の薬液を小分けして注入すると、薬
液濃度が高い場合でも曝気槽１０での活性汚泥処理に差
し障りがない。むしろ、薬液が次亜塩素酸ナトリウムな
どの酸化剤である場合には汚水中の有機物を酸化分解す
るので曝気槽１０の有機物負荷を低減させることがで
き、ひいては活性汚泥処理によって発生する余剰汚泥の
量を低減させることができる。

【００１８】なお、薬液貯留槽６０に貯留した薬液の注
入先は上記曝気槽１０に限らず、図中、破線６６で示し
たように固液分離槽１８に小分けして注入してもよい。
この場合には注入した薬液による濾過膜２０の１次側の
膜面に対する洗浄作用が期待できる。また、破線６８で
示したように曝気槽１０返送される濃縮汚泥に小分けし
て注入してもよい。この場合にも注入した薬液によって
濃縮汚泥の一部が可溶化して活性汚泥処理によって発生
する余剰汚泥の量を低減させることが期待される。ま
た、破線７０で示したように汚泥処理設備３８に供給さ
れる余剰汚泥に小分けして注入してもよい。この場合に
も注入した薬液によって余剰汚泥の一部が可溶化して汚
泥処理設備３８での処理効率が向上することが期待され
る。また、破線７２で示したように処理水槽３０に小分
けして注入してもよい。この場合には注入した薬液が処
理水の消毒剤として機能することが期待される。

【００１９】さらに、破線７４で示したように薬液貯留
槽６０に貯留した薬液の一部を薬液調整槽５０に供給
し、次回の洗浄用の薬液の一部として再使用するように
してもよい。この場合には洗浄に必要な薬液量を節減す
ることができる。

【００２０】上述のとおり第１実施形態によれば、洗浄
操作が終了後の濾過膜の２次側２２に残存した薬液を管
路２４を介して抜き出し、薬液貯留槽６０に回収できる
ので、膜分離装置に悪影響を及ぼさない。また、回収し
た薬液の有効利用を容易に図ることができる。特に、回
収した薬液を曝気槽１０、固液分離槽１８、濃縮汚泥、
処理水などにゆっくり時間をかけ、小分けして注入した
場合には格別の作用効果を期待することができる。

【００２１】上記第１実施形態では、濾過膜の２次側２
２に残存した薬液を吸引ポンプ２６によって抜き出すよ
うにしたが、本発明はこれに限らず、別置した専用のポ
ンプによって濾過膜の２次側２２に残存した薬液を抜き
出してもよい。又は前記薬注ポンプ４８の型式を選択す
るか、薬注ポンプ４８回りの配管を工夫することによ
り、薬注ポンプ４８を濾過膜の２次側２２に残存した薬
液を抜き出すためのポンプとして兼用するようにしても
よい。

【００２２】また、上記第１実施形態では、曝気槽１０
からのの活性汚泥を含む被処理水を次段の固液分離槽１
８に送り、処理水と濃縮汚泥とに分離する場合について
説明した。しかしながら、本発明はこれに限らず、曝気
槽と固液分離槽が一体化し、１つの槽で活性汚泥処理と
固液分離を行う装置にも適用できる。

【００２３】図２は本発明の第２実施形態を示す装置系
統図である。高濃度の脱窒菌や硝化菌が浮遊状態で保持
された脱窒槽８０にはアンモニア性窒素を含む有機性の
汚水が流入し、嫌気条件下で脱窒処理を受ける。次段の
固液分離槽８２は硝化槽を兼ねており、脱窒槽８０から
の被処理水はこの固液分離槽８２で硝化処理を受ける。
固液分離槽８２内には濾過膜８４が浸漬されており、被
処理水中の脱窒菌や硝化菌を分離濃縮するとともに、透
過水を処理水として装置外に排出する。分離濃縮された
高濃度の脱窒菌や硝化菌は大部分が循環汚泥として脱窒
槽８０に返送される。濾過膜８４下方の散気手段８６か
ら散気される微細空気は硝化処理に必要な好気条件を維
持する機能と、濾過膜８４の１次側を洗浄する機能を兼
ねる。その他の要素は前記第１実施形態と同様又は類似
した機能、作用を果たすので図１に示したものと同一の
符号を付して説明を省略する。この第２実施形態におい
ても、洗浄操作が終了後の濾過膜の２次側２２に残存し
た薬液を管路２４を介して抜き出し、薬液貯留槽６０に
回収できるので、膜分離装置に悪影響を及ぼさない。ま
た、回収した薬液の有効利用を容易に図ることができ
る。特に、回収した薬液を脱窒槽８０、固液分離槽８
２、濃縮汚泥、処理水などにゆっくり時間をかけ、小分
けして注入した場合には格別の作用効果を期待すること
ができる。

【００２４】本発明は上記第１実施形態や第２実施形態
などの生物学的な排水処理分野のみならず、物理化学的
な排水処理の分野にも適用できる。また、上水処理分野
や食品、薬品などの製造分野にも適用できる。

【００２５】

【発明の効果】上述のとおり、本発明に係る液体の膜分
離装置よれば洗浄操作が終了後の濾過膜の２次側に残存
した薬液の処理を容易にし、ひいては残存した薬液の有
効利用を図ることができる。特に、当該固液分離槽に前
段の曝気槽で活性汚泥処理した被処理液を供給し、濃縮
物である濃縮汚泥を曝気槽に返送する活性汚泥処理シス
テムに適用すると有効である。また、当該固液分離槽に
前段の脱窒槽で脱窒処理した被処理液を供給して硝化槽
として機能させ、濃縮物である濃縮汚泥を脱窒槽に返送
する硝化脱窒処理システムに適用する場合にも有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す装置系統図であ
る。

【図２】本発明の第２実施形態を示す装置系統図であ
る。

【符号の説明】

１０……曝気槽 １８……固液分離槽 ２０……濾過膜 ２２……（濾過膜の）２次側 ２６……吸引ポンプ ３０……処理水槽 ４８……薬注ポンプ ５０……薬液調整槽 ６０……薬液貯留槽 ８０……脱窒槽

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/34 １０１ Ｃ０２Ｆ 3/34 １０１Ｂ Ｆターム(参考） 4D006 GA06 GA07 HA41 HA93 JA31A JA53A JA70Z KA01 KA03 KA43 KB22 KC03 KD01 KD24 PC62 4D028 BC17 BD17 4D040 BB02 BB05 BB24 BB54 BB57

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固形分を含む被処理液を満たした固液分離
   槽と、この固液分離槽内に浸漬された濾過膜とを含み、
   前記被処理液を膜分離して透過液と濃縮物とを得る液体
   の膜分離装置において、前記濾過膜の２次側に洗浄用の
   薬液を注入する薬液注入手段と、この薬液注入手段から
   注入されて濾過膜の２次側に残存する薬液を抜き出す薬
   液抜出手段と、この薬液抜出手段から抜き出された薬液
   を貯留する薬液貯留槽とを具備したことを特徴とする液
   体の膜分離装置。
2. 【請求項２】前記薬液貯留槽に貯留された薬液を前記固
   液分離槽に供給される被処理液、前記固液分離槽内、前
   記透過液又は前記濃縮物の少なくとも１つに小分けして
   注入するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の
   液体の膜分離装置。
3. 【請求項３】前記薬液貯留槽に貯留された薬液を前記薬
   液注入手段で用いる洗浄用の薬液として再使用するよう
   にしたことを特徴とする請求項１に記載の液体の膜分離
   装置。
4. 【請求項４】前記固液分離槽には前段の曝気槽で活性汚
   泥処理した被処理液が供給され、前記濃縮物である濃縮
   汚泥が前記曝気槽に返送されることを特徴とする請求項
   １、請求項２又は請求項３のいずれかに記載の液体の膜
   分離装置。
5. 【請求項５】前記固液分離槽には前段の脱窒槽で脱窒処
   理した被処理液が供給されて硝化槽として機能し、前記
   濃縮物である濃縮汚泥が前記脱窒槽に返送されることを
   特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３のいずれか
   に記載の液体の膜分離装置。