JP2003275546A - 膜分離排水処理装置 - Google Patents

膜分離排水処理装置

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JP2003275546A
JP2003275546A JP2002077899A JP2002077899A JP2003275546A JP 2003275546 A JP2003275546 A JP 2003275546A JP 2002077899 A JP2002077899 A JP 2002077899A JP 2002077899 A JP2002077899 A JP 2002077899A JP 2003275546 A JP2003275546 A JP 2003275546A
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membrane
water
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membrane element
treated
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JP2002077899A
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English (en)
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Yutaka Okuno
裕 奥野
Kiyokazu Takemura
清和 武村
Masato Onishi
真人 大西
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Hitachi Plant Technologies Ltd
Original Assignee
Hitachi Plant Technologies Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸素溶解効率が高く、かつ、散気管の下方に
腐敗汚泥が滞留し難い処理効率の優れた膜分離排水処理
装置を実現すること。 【解決手段】 被処理水を満たした水槽に平膜で構成し
た膜エレメント28を浸漬し、固液分離を行う膜分離排
水処理装置10において、膜エレメント28の下方に設
置する散気管30と水槽の底面との距離Aを200mm
以下とし、膜エレメント28の下端と散気管30との距
離Bを散気管30の散気孔の口径の20〜200倍とし
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は膜分離排水処理装置
に係り、特に被処理水を満たした水槽に平膜で構成した
膜エレメントを浸漬し、固液分離を行う膜分離排水処理
装置に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、この種の膜分離排水処理装置で
は、浸漬した膜エレメントの洗浄を目的として運転中に
膜エレメントの下方に設置した散気手段から平膜に向け
て散気を行う。特に生物処理を伴うときには槽内に保持
した微生物への酸素の供給も兼ねて散気を行うため、散
気量が多くなる。このような生物処理を伴う膜分離排水
処理では槽内の汚泥(微生物)濃度が10,000mg
/L以上となり、通常の標準活性汚泥処理と比較して5
〜10倍と非常に高い濃度となる。このため、液粘性が
高くなり、散気手段としては通常の高効率タイプのディ
フューザーを使用することができない。そこで、現状は
パイプに所定の口径の孔を多数設けた散気管を設置する
のが一般的である。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、散気管
は酸素溶解効率が数%程度と非常に低い。このため、生
物処理に必要な酸素量を確保するためには多量の散気が
必要となる。また、散気管の設置位置が不適当である
と、散気管の下方に腐敗汚泥が滞留する。この腐敗汚泥
が何らかのタイミングで巻き上げられると膜エレメント
の膜面でのファウリング物質として作用し、濾過膜の急
激な閉塞を招く場合がある。本発明の目的は上記従来技
術の問題点を改善し、適切な散気管の設置位置を選択す
ることにより、酸素溶解効率が高く、かつ、散気管の下
方に腐敗汚泥が滞留し難い膜分離排水処理装置を提供す
ることにある。 【0004】 【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明に係る膜分離排水処理装置は、被処理水を
満たした水槽に平膜で構成した膜エレメントを浸漬し、
固液分離を行う膜分離排水処理装置において、前記膜エ
レメントの下方に設置する散気管の位置を水槽の底面か
ら200mm以下とし、前記膜エレメントの下端と散気
管との距離を前記散気管の散気孔の口径の20〜200
倍としたことを特徴とする。 【0005】本発明は散気管の位置を水槽の底面から2
00mm以下とすることによって、散気管の下方に汚泥
が堆積することを防止することができる。また、散気に
よる被処理水の吸い込み流速が上昇し、膜エレメントの
膜面に対する洗浄効果が向上する。また、膜エレメント
の下端と散気管との距離を前記散気管の散気孔口径の2
0〜200倍としたことによって、適切な酸素溶解ゾー
ンを確保することができる。このため、生物処理に必要
な溶存酸素濃度を得ることができる。 【0006】 【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明に係る膜分離排水処理装置の実施形態をする。図1は
本発明に係る膜分離排水処理装置を適用した生物学的な
硝化・脱窒処理装置の全体構成を示す概略図である。 【0007】硝化・脱窒処理装置10は仕切壁12A,
12Bによって脱窒槽14と硝化槽16とに仕切られて
いる。脱窒槽14には原水供給ライン18から原水が供
給される。脱窒槽14と硝化槽16とは仕切壁12A,
12Bに挟まれた通路20によって連通している。脱窒
槽14内の被処理水はこの通路20を介して硝化槽16
に流入する。また、硝化槽16は循環ライン22を介し
て脱窒槽14に接続されている。循環ライン22にはポ
ンプ26が配設されており、このポンプ26を駆動する
ことによって、硝化槽16内の被処理水の一部が脱窒槽
14に戻される。これにより、活性汚泥を高濃度に含む
被処理水は硝化槽16と脱窒槽14との間を循環する。 【0008】硝化槽16の内部には浸漬式の平膜で構成
された膜エレメント28が配設されている。また、膜エ
レメント28の下方には散気管30が配設されている。
散気管30は空気供給ライン32を介してブロワ34に
接続されている。ブロワ34からの圧縮空気が散気管3
0に供給されると、散気管30はこの空気を微細な気泡
として被処理水中に散気する。この時の散気エベルギに
よって被処理水が攪拌され、膜エレメント28の膜面に
付着した活性汚泥等の付着物を剥離させることができ
る。また、散気された空気は被処理水中の活性汚泥が生
物処理に必要とする酸素の供給源となる。 【0009】膜エレメント28を透過した処理水は排出
ライン36から排出される。すなわち、排出ライン36
にはポンプ38が配置されており、このポンプ38を駆
動することによって膜エレメント28の二次側を吸引す
る。すると、被処理水は膜エレメント28の濾過膜で固
液分離され、濾過膜を透過した処理水が排出ライン36
を介して装置外に排出される。 【0010】図2は膜エレメント28の下部と散気管3
0と硝化槽16の底面40との位置関係を示したもので
ある。膜エレメント28は多数枚の平膜42、42を鉛
直方向に並列して構成される。図2において1枚の平膜
42は紙面に対して垂直方向に配設され、各平膜42と
の間には間隙Sが形成されている。膜エレメント28の
直下位置には散気管30が配置されている。散気管30
には多数の散気孔が設けられ、散気孔から散気された気
泡44はその浮力によって被処理水中を上昇する。この
時の気泡44のエアリフト作用によって被処理水にも上
昇力が生じ、気泡44と被処理水とが接触しつつ、各平
膜42の間隙Sを気液混合状態で通過する。被処理水中
には活性汚泥は高濃度に保持されているので、被処理水
中のアンモニア性窒素が活性汚泥の一部を占める硝化菌
によって硝化される。この時の硝化反応に必要な酸素は
上記の気液混合状態において気泡44から被処理水中に
溶解する酸素によって賄われる。各平膜42の間隙Sを
通過する過程で硝化された被処理水の一部は膜エレメン
ト28の平膜42で固液分離され、平膜42を透過した
被処理水が処理水として排出ライン36を介し装置外に
排出される。また、平膜42の膜面に付着した活性汚泥
等の付着物は気液混合流によって洗われ、膜面から剥離
する。このような活性汚泥を含めると気液固混合状態の
循環流が各平膜42の間隙Sを繰り返し通過することに
よって、硝化処理と膜による固液分離処理と膜面の洗浄
が同時進行し、処理の目的が達成される。 【0011】上記の処理を効果的に実施するためには、
散気管30の中心と底面40との距離A及び散気管30
の中心と膜エレメント28の下端との距離Bを適正に設
定することが非常に重要である。散気管30の中心と底
面40との距離Aが過大であると底面40に活性汚泥が
堆積し易くなり、この堆積した汚泥が腐敗することによ
って、種々の悪影響を及ぼす。図3は距離Aを変化させ
た場合に、距離Aと吸い込み流速及び汚泥の堆積量との
関係をモデル化して示したものである。なお、吸い込み
流速とは散気管30から散気した時に生じる距離Aの部
分における被処理水の水平方向の平均流速である。図3
から明らかなように距離Aを大きくすると吸い込み流速
が低下し、距離Aが200mmを超えると汚泥の堆積量
が急激に増加する。したがって、距離Aは200mm以
下とすることが必要である。 【0012】次に、散気管30の中心と膜エレメント2
8の下端との距離Bについて説明する。この距離Bのゾ
ーンは散気による被処理水への酸素溶解ゾーンである。
したがって、距離Bが過小であると被処理水が各平膜4
2の間隙Sに到達するまでの時間が不足し、硝化反応を
効率よく進行させるための溶存酸素濃度を確保できな
い。また、距離Bが過大であると反応槽としての容積効
率が低下し、無駄な設計になる。また、距離Bが過大で
あると気泡44が上昇する過程で気泡同士が合体して巨
大化し、酸素溶解効率が低下するので溶存酸素濃度の向
上も望めない。図4は距離Bを変化させた場合に、距離
Bと被処理水中の溶存酸素濃度との関係をモデル化して
示したものである。なお、図4において距離Bとしては
実寸法(mm)ではなく、散気管30の散気孔の口径に
対する倍率で示してある。すなわち、散気管30の散気
孔の口径が3mmの場合には、上記倍率が50の時は、
距離Bは3mm×50=150mmであることを意味し
ている。図4から明らかなように距離Bは散気管30の
散気孔の口径に対して20〜200倍の範囲に設定する
ことが好ましい。 【0013】上述のとおり、本実施の形態では距離Aを
200mm以下とし、距離Bは散気管30の散気孔の口
径に対して20〜200倍の範囲に設定することによっ
て、硝化槽16の底面40にける汚泥を堆積を抑制し、
かつ、硝化反応を効率よく進行させるための溶存酸素濃
度を確保できる。このため、処理効率の優れた硝化・脱
窒処理装置を実現することができる。 【0014】 【発明の効果】本発明に係る膜分離排水処理装置は、前
記膜エレメントの下方に設置する散気管の位置を水槽の
底面から200mm以下とし、前記膜エレメントの下端
と散気管との距離を前記散気管の散気孔の口径の20〜
200倍としたので、酸素溶解効率が高く、かつ、散気
管の下方に腐敗汚泥が滞留し難い。このため、処理効率
の優れた膜分離排水処理装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態である処理装置の全体構成
を示す概略図である。 【図2】膜エレメントと散気管と槽底面との位置関係を
示した説明図である。 【図3】距離Aと吸い込み流速及び汚泥の堆積量との関
係を示すモデル図である。 【図4】距離Bと被処理水中の溶存酸素濃度との関係を
示すモデル図である。 【符号の説明】 10……硝化・脱窒装置 14……脱窒槽 16……硝化槽 28……膜エレメント 30……散気管 40……(槽の)底面 42……平膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D006 GA02 HA41 HA93 JA02Z JA31B JA34B JA53Z JA57Z KA01 KA44 KB23 KC14 MA03 MB02 PA02 PB08 PB70 PC64 4D029 AA01 AB07 BB10 DD01 4D040 BB54 BB57 BB65

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】被処理水を満たした水槽に平膜で構成した
    膜エレメントを浸漬し、固液分離を行う膜分離排水処理
    装置において、前記膜エレメントの下方に設置する散気
    管の位置を水槽の底面から200mm以下とし、前記膜
    エレメントの下端と散気管との距離を前記散気管の散気
    孔の口径の20〜200倍としたことを特徴とする膜分
    離排水処理装置。
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