JP2004290735A - 膜分離活性汚泥処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】活性汚泥の処理槽1内に、中空糸膜9aを含む膜分離装置2A,2Bが上下方向に多段で設置されて、上段となる膜分離装置2Bと下段となる膜分離装置2Aとの間に、下段となる膜分離装置2Aに供給された中空糸膜洗浄用気泡bを回収して、上段となる膜分離装置2Bに再供給する気泡回収手段12が配置されている。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、気泡を効率的に利用できる膜分離活性汚泥処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、微生物の働き(活性汚泥)を利用した廃水処理装置における固液分離(活性汚泥と処理水とに分離)手段として、膜分離装置が提案されている。
【0003】
この膜分離装置として、分離膜に中空糸膜を利用して多段に設置するものがある(例えば、特許文献1参照)。
【0004】
かかる装置では、多段に設置した中空糸膜の最下部にエア供給(曝気)装置を配置して、このエア供給装置で発生する気泡で中空糸膜を洗浄するようにしている。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−534号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1では、気泡が浮上するにつれて散逸して、特に上段となる中空糸膜には充分な気泡が供給されにくいので、洗浄効率が悪くなって中空糸膜の洗浄作業を頻繁に行う必要があった。
【0007】
なお、多段に設置した中空糸膜をケーシングで囲んで気泡の散逸を防止することが考えられるが、ケーシングコストが高くつくという問題がある。また、上下に長い筒形状に形成した中空糸膜を利用することによって、多段設置と同様に気泡を効率的に利用できるが、中空糸膜自体が長くなってハンドリングが悪くなるとともに、物理強度も弱くなるという問題がある。
【0008】
本発明は、上記問題を解消するためになされたもので、気泡の散逸を防止して気泡を効率的に利用するとともに、コスト安に製造できる膜分離活性汚泥処理装置を提供することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、中空糸膜を用いて活性汚泥を固液分離する膜分離活性汚泥処理装置であって、
活性汚泥の処理槽内に、中空糸膜を含む膜分離装置が上下方向に多段で設置されて、上段となる膜分離装置と下段となる膜分離装置との間に、下段となる膜分離装置に供給された中空糸膜洗浄用気泡を回収して、上段となる膜分離装置に再供給する気泡回収手段が配置されていることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置を提供するものである。
【0010】
請求項2のように、上記気泡回収手段の入口開口面積は、この気泡回収手段の真下の膜分離装置から浮上する気泡分布範囲以上に設定されている構成が好ましい。
【0011】
請求項3のように、上記気泡回収手段は、上段となる膜分離装置に取付けられている構成が好ましい。
【0012】
請求項4のように、上記気泡回収手段は、フード形状である構成が好ましい。
【0013】
請求項5のように、上段となる膜分離装置と下段となる膜分離装置とを相互に連結する連結手段が設けられている構成が好ましい。
【0014】
請求項6のように、上記膜分離装置は筒形状に構成されている構成が好ましい。
【0015】
【発明の作用および効果】
本発明によれば、上段となる膜分離装置と下段となる膜分離装置との間に配置した気泡回収手段によって、下段となる膜分離装置に供給された中空糸膜洗浄用気泡を散逸する前に回収して、上段となる膜分離装置に再供給することができるから、気泡を効率的に利用できるので、エア供給(曝気)量が低減してランニングコストが安価になる。
【0016】
また、従来のようなケーシングが無くても気泡の散逸を防止できるので、製造コストも安価になる。
【0017】
請求項2のように、気泡回収手段の入口開口面積を、気泡回収手段の真下の膜分離装置から浮上する気泡分布範囲以上に設定すると、気泡のほぼ全量を回収できるので、気泡をより効率的に利用できるようになる。
【0018】
請求項3のように、気泡回収手段を上段となる膜分離装置に取付けると、上段となる膜分離装置と気泡回収手段とを一体物として取り扱えるので、設置コストやメンテナンスコストが安価になる。
【0019】
請求項4のように、気泡回収手段は、フード形状とすると、構造が極めて簡易で製造コストが安価になる。
【0020】
請求項5のように、上段となる膜分離装置と下段となる膜分離装置とを相互に連結する連結手段を設けると、処理槽内における設置高さの位置決めや処理槽外への取出しを同時に行うことができる。
【0021】
請求項6のように、膜分離装置が筒形状であると、コンパクトになって処理槽内への設置が容易になるとともに、処理槽外での取り扱いも容易になる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0023】
図1(a)(b)に示すように、活性汚泥処理槽1内には、膜分離装置2A,2Bが上下方向に多段(本例では2段)で設置されて、入口側配管3から活性汚泥処理槽1内に供給された廃水原水は活性汚泥処理槽1内で浄化処理され、この処理水は各膜分離装置2A,2Bでろ過され、このろ過水は出口側配管4に設けられたポンプ5で吸引されて、次工程に排出されるようになる。
【0024】
図2および図3に詳細に示すように、上記膜分離装置2A,2Bは、それぞれが短長円筒状の散気部7A,7Bと集水部8A,8Bとが上下方向に所定の間隔L1を隔てて対向配置されて、この散気部7A,7Bと集水部8A,8Bとは、上下方向に延在する支持棒(図示せず)で、所定の間隔L1に保持されている。
【0025】
上記各散気部7A,7Bは中空に形成され、上面部7aには多数個の散気穴7bが形成されるとともに〔図2(b)参照〕、この散気穴7bを避けた上面部7aと上記集水部8A,8Bの下面部8bとの間には、上下方向に伸張状態で多数本の中空糸膜9aを集束して、これらの下端と上端とがそれぞれ固定支持されてなる中空糸膜束9が設けられている。この中空糸膜束9は、処理水を浸透させてろ過するものであり、精密膜(MF膜)や限外ろ過膜(UF膜)を好適に使用することができる。
【0026】
上記膜分離装置2A,2Bは、散気部7A,7Bと集水部8A,8Bとの間に中空糸膜束9が固定支持された状態では、図2(a)に示したような円筒形状に構成されることになる。
【0027】
上記散気部7A,7Bは、下面が開口されていて、下段側の膜分離装置2Aの散気部7Aには、エア配管10のエアaが下面開口7cから供給されるようになる。この散気部7Aに供給されたエアaは、上面部7aの各散気穴7bから中空糸膜束9の間に放出されることにより無数の気泡bとなって、矢印cのように浮上することによって中空糸膜束9を洗浄するようになる。
【0028】
上記集水部8A,8Bは中空に形成され、上面部8aには上記出口側配管4がそれぞれ接続されて、ポンプ5の吸引力で負圧にされることにより、中空糸膜束9に処理水が強制的に浸透されながら、ろ過水fが中空糸膜束9の上端から集水部8A,8B内に集められて、出口側配管4から次工程に排出されるようになる。
【0029】
下段側の膜分離装置2Aの真上には、上段側の膜分離装置2Bが上下方向に所定の間隔L2を隔てて対向配置されている。
【0030】
そして、上段側の膜分離装置2Bの散気部7Bの下面開口7cには、フード状の気泡回収手段12が固定されて、この気泡回収手段12は、下段側の膜分離装置2Aの散気部7Aに供給されて浮上してきた気泡bを回収して、上段側の膜分離装置2Bの散気部7Bに、下面開口7cから再供給するようになる。
【0031】
上記気泡回収手段12は、図5に対比して示すように、(a)のような末広がりの浅いラッパ状であるが、(b)のような円柱状や(c)のような末広がりの深いラッパ状として、下段側の膜分離装置2Aの集水部8Aを覆うようにしても良い。
【0032】
上記気泡回収手段12の入口開口12aの面積は、真下の下段側の膜分離装置2Aから浮上してきた気泡bの分布範囲以上に設定されている。
【0033】
図9は、各膜分離装置2A,2Bにおいて、中空糸膜束9の中心部から最外面までの距離L3を75mmとし、散気部7A,7Bと集水部8A,8Bとの間隔L1(中空糸膜束9の有効全長)を1〜2mとして、散気部7A,7Bから200NL/分〜600NL/分のエアを供給した場合に、集水部8A,8Bにおける気泡分布測定(ボイド率測定)の結果を示したグラフである。なお、白抜きと黒べたは、図2(a)に示すX軸方向とY軸方向の測定結果である。
【0034】
このグラフからも明らかなように、散気部7A,7Bから放出された気泡bは、集水部8A,8Bにおいて、中空糸膜束9の中心部から200mm程度の範囲に収まっている。
【0035】
したがって、気泡回収手段12の入口開口12aの寸法L4は、中心部から最外面までの距離L3の3倍、これを面積で考えると、気泡回収手段12の水平面への投影面積(S1)が中空糸膜束9の水平面へ投影面積(S2)の9倍とすれば充分であることが分かる。
【0036】
図4に示すように、上段側の膜分離装置2Bは、上記活性汚泥処理槽1の躯体や施設天井13等に固定されるとともに、下段側の膜分離装置2Aは、下段側の膜分離装置2Aの集水部8Aと上段側の膜分離装置2Bの散気部7Bとがチェーンやワイヤーロープのような連結手段14で相互に連結されて、上段側の膜分離装置2Bで下段側の膜分離装置2Aを吊り下げることにより、上記所定の間隔L2が保持されるようになる。
【0037】
上記のように構成した膜分離活性汚泥処理装置の作用を図3を用いて説明する。
【0038】
下段側の膜分離装置2Aの散気部7Aに、エア配管10からエアaが供給されると、散気部7Aの散気穴7bから中空糸膜束9の間に放出されることにより無数の気泡bとなって、矢印cのように浮上することによって下段側の膜分離装置2Aの中空糸膜束9が洗浄されるようになる。
【0039】
この気泡bが下段側の膜分離装置2Aの集水部8Aに達すると、この集水部8Aで一旦遮られるが、矢印dのように集水部8Aの外回りに沿ってさらに浮上するようになる。
【0040】
そして、この気泡bは、上段側の膜分離装置2Bの気泡回収手段12で回収されて散気部7Bに再供給されると、散気部7Bの散気穴7bから中空糸膜束9の間に放出されることにより再び無数の気泡bとなって、矢印eのように浮上することによって上段側の膜分離装置2Bの中空糸膜束9が洗浄されるようになる。
【0041】
図4に示すように、この気泡bが上段側の膜分離装置2Bの集水部8Bに達すると、この集水部8Bで一旦遮られるが、矢印gのように集水部8Bの外回りに沿ってさらに浮上して、活性汚泥処理槽1内の処理水の水面から大気中に放出されるようになる。このように、活性汚泥処理槽1内に多量の気泡bが供給されることにより、活性汚泥処理槽1内は好気状態に保たれることになる。
【0042】
一方、各集水部8A,8Bは、ポンプ5の吸引力で負圧にされているから、各膜分離装置2A,2Bの中空糸膜束9に処理水が強制的に浸透されながら、ろ過水fが中空糸膜束9の上端から集水部8A,8B内に集められて、出口側配管4から次工程に排出されるようになる。
【0043】
上記実施形態においては、上段側の膜分離装置2Bと下段側の膜分離装置2Aとの間に配置した気泡回収手段12によって、下段側の膜分離装置2Aに供給された中空糸膜束洗浄用の気泡bを散逸する前に回収して、上段側の膜分離装置2Bに再供給することができるから、気泡bを効率的に利用できるので、エア供給(曝気)量が低減してランニングコストが安価になる。
【0044】
ここで、膜分離装置を単段で設置して気泡回収をしない場合と、膜分離装置をn段で設置して全量の気泡回収をする場合とのエア供給(曝気)量の比較を行うと、下式のように表される。
【0045】
単段設置の場合のエア供給(曝気)量
Qa=(1−x)Q+xQ=Q
n段設置の場合のエア供給(曝気)量
Qb=(1−x)Q+xQ/n=(1+((1−n)/n)x)Q
ここで、xは、総エア供給(曝気)量のうち散気部7A,7Bから気泡bとして放出されるエア量の割合であり、Qは、気泡回収をしない場合に必要なエア供給(曝気)量である。
【0046】
これを実際の条件に当てはめると、x=0.7程度が想定されるので、n=2(2段設置)とすると、Qa/Qb=0.65となり、n=3(3段設置)とすると、Qb/Qa=0.53となって、通気倍率(曝気空気体積流量と流入下水体積流量の比)を容易に低減できることが分かる。
【0047】
また、簡易な気泡回収手段12を設けることで、従来のようなケーシングが無くても気泡bの散逸を防止できるので、製造コストも安価になる。
【0048】
さらに、気泡回収手段12の入口開口面積を、気泡回収手段12の真下の下段側の膜分離装置2Aから浮上する気泡分布範囲以上に設定しているから、気泡bのほぼ全量を回収できるので、気泡bをより効率的に利用できるようになる。
【0049】
さらにまた、気泡回収手段12を上段側の膜分離装置2Bの散気部7Bに取付けているから、上段側の膜分離装置2Bと気泡回収手段12とを一体物として取り扱えるので、設置コストやメンテナンスコストが安価になる。
【0050】
また、気泡回収手段12はフード形状であるから、構造が極めて簡易で製造コストが安価になる。
【0051】
さらに、上段側の膜分離装置2Bと下段側の膜分離装置2Aとを連結手段14で相互に連結しているから、活性汚泥処理槽1内における設置高さの位置決めや活性汚泥処理槽1外への取出しを同時に行うことができる。
【0052】
また、膜分離装置2A,2Bを円筒形状としているから、コンパクトになって活性汚泥処理槽1内への設置が容易になるとともに、活性汚泥処理槽1外での取り扱いも容易になる。なお、膜分離装置2A,2Bは円筒形状に限られるものではなく、四角や六角のような多角筒形状であっても良い。
【0053】
上記実施形態では、図6(a)のように、上段側の膜分離装置2Bの散気部7Bに気泡回収手段12を取付けたものであったが、図6(b)のように、散気部7Bを省略して、気泡回収手段12のみを取付けることも可能である。この場合には、散気部7Bの上面部7aに相当する部材を設ければ良い。
【0054】
図7は、各膜分離装置2A,2Bを水平方向に位置決めする機構である。すなわち、活性汚泥処理槽1内に2本の支持棒16を平行に立設するとともに、各膜分離装置2A,2Bの集水部8A,8Bの左右位置に、U字部17aを有する支持部材17をそれぞれ固定して、この支持部材17のU字部を上記2本の支持棒16にそれぞれ上下移動可能に係合させる。
【0055】
これにより、各膜分離装置2A,2Bの水平方向の位置決めを正確に行うことができる。
【0056】
上記実施形態では、上下2段の膜分離装置2A,2Bであったが、それ以上の段数、例えば、図8に示すような上下3段の膜分離装置2A,2B,2Cとすることができる。
【0057】
この場合、図8のように、中段と最上段の膜分離装置2B,2Cのそれぞれに気泡回収手段12を取付けるのが好ましい。
【0058】
また、上記実施形態では、上下2段の膜分離装置2A,2Bを同径、同長としたが、異径、異長としても良い。例えば、上段側ほど径を大きくすれば、下段側の膜分離装置から放出される気泡bを効率的に回収することができる。この場合には、気泡回収手段12の入口開口面積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、膜分離活性汚泥処理装置の側面図、(b)は、上下2段の膜分離装置の詳細側面図である。
【図2】(a)は、下段側の膜分離装置の斜視図、(b)は、散気部の斜視図である。
【図3】上下2段の膜分離装置の要部側面断面図である。
【図4】連結手段で連結した上下2段の膜分離装置の側面図である。
【図5】(a)〜(c)は、気泡回収手段の形状例を示す側面図である。
【図6】(a),(b)は、気泡回収手段の取付け例を示す側面図である。
【図7】上下2段の膜分離装置の水平位置決め機構であり、(a)は平面図、(b)は側面図である。
【図8】上下3段の膜分離装置の側面図である。
【図9】ボイド率と中空糸膜束の中心部からの距離との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 活性汚泥処理槽
2A〜2C 膜分離装置
7A,7B 散気部
8A,8B 集水部
9 中空糸膜束
9a 中空糸膜
10 エア配管
12 気泡回収手段
14 連結手段
a エア
b 気泡
Claims (6)
- 中空糸膜を用いて活性汚泥を固液分離する膜分離活性汚泥処理装置であって、
活性汚泥の処理槽内に、中空糸膜を含む膜分離装置が上下方向に多段で設置されて、上段となる膜分離装置と下段となる膜分離装置との間に、下段となる膜分離装置に供給された中空糸膜洗浄用気泡を回収して、上段となる膜分離装置に再供給する気泡回収手段が配置されていることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置。 - 上記気泡回収手段の入口開口面積は、この気泡回収手段の真下の膜分離装置から浮上する気泡分布範囲以上に設定されている請求項1に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 上記気泡回収手段は、上段となる膜分離装置に取付けられている請求項1または2に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 上記気泡回収手段は、フード形状である請求項1〜3のいずれか1項に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 上段となる膜分離装置と下段となる膜分離装置とを相互に連結する連結手段が設けられている請求項1〜4のいずれか1項に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 上記膜分離装置は筒形状に構成されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
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