JP2004290765A

JP2004290765A - 溶解性有機物含有液の処理方法

Info

Publication number: JP2004290765A
Application number: JP2003084350A
Authority: JP
Inventors: Tsuguhito Itou; 世人伊藤; Toshio Otake; 要生大竹; Mari Kawabe; 麻里河邉
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】本発明は、膜分離活性汚泥法において、汚泥の性状を、酸素供給効率および膜ろ過の安定性が増大する方向に改善することを目的とする。
【解決手段】溶解性有機物含有液を、処理槽内で微生物により処理し、限外ろ過膜または精密ろ過膜を用いて膜ろ過して、処理水を得ることを特徴とする処理において、抗生物質、アンカップラー、キレート剤からなる群から選ばれた少なくとも１種類以上の薬品を処理槽または処理槽に流入する液に添加する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種工場にて発生する産業廃水など溶解性有機物含有液に含まれる有機物を、河川等に放流することができる程度にまで分解処理するにあたって好適な処理方法に関する。また、処理した水を逆浸透膜などを用いて更に処理し、中水などの再生水を得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃水等の溶解性有機物含有液（以下、説明の便宜のため廃水という）は、一般に、曝気槽と沈殿槽とで構成される活性汚泥法により処理されてきた。この方式は、比較的安価に廃水を処理可能であるが、重力沈降方式という固液分離上の制約から処理槽内に活性汚泥を高濃度に保持できず、一般に処理スペースが広くなるという問題があった。また、重力沈降方式では、汚泥の沈降性が悪化し汚泥を清透水と分離できない状態、いわゆるバルキングが発生し、処理上重大な障害がもたらされるという問題があった。
【０００３】
近年は、固液分離を重力沈降方式で行うことに起因する上述の問題点を解決するために、精密ろ過膜または限外ろ過膜を用いて固液分離を行う膜分離活性汚泥法が普及し始めている（特許文献１など）。本方式では、処理槽内に活性汚泥を高濃度に保持でき、また、沈殿槽も不要となるため、処理スペースのコンパクト化が可能であり、処理水質も改善するなどのメリットがある。そして、活性汚泥法におけるバルキングの心配もなく、汚泥の沈降性に関係なく清透度の高い良好な処理水が得られる。
【０００４】
しかしながら、一方で、処理槽内に保持できる汚泥の濃度が高くなる分、汚泥の粘性が増して液の混合が困難になる、酸素供給効率が低下するなどの課題を有し、処理の条件や規模によっては、活性汚泥法より運転コストがかかるという問題があった。また、高濃度の廃水を処理する場合や、処理条件の変動などにより汚泥への負荷が急に増大した場合などにおいては、汚泥の粘性が増大し膜が急激に目詰まりしてしまうことがあり、運転の安定性に課題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２４５９７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、膜分離活性汚泥法が有する酸素供給や膜ろ過に付随する運転効率、安定性面での上記課題を解決することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するための本発明は、次のとおりを特徴とするものである。すなわち、
（１）溶解性有機物含有液を、処理槽内で微生物により処理し、限外ろ過膜または精密ろ過膜を用いて膜ろ過して、処理水を得ることを特徴とする処理であって、抗生物質、アンカップラー、キレート剤からなる群から選ばれた少なくとも１種類の薬品を、処理槽または処理槽に流入する溶解性有機物含有液に供給することを特徴とする溶解性有機物含有液の処理方法。
（２）前記処理水を、逆浸透膜で処理することを特徴とする、上記（１）記載の溶解性有機物含有液の処理方法。
（３）前記処理水を、酸化処理または吸着処理することを特徴とする、上記（１）または（２）記載の溶解性有機物含有液の処理方法。
（４）溶解性有機物含有液を微生物で処理する処理槽と、溶解性有機物含有液と微生物との混合液を精密ろ過もしくは限外ろ過する膜分離装置と、抗生物質、アンカップラー、キレート剤からなる群から選ばれた少なくとも１種類の薬品の保管槽と、前記薬品を保管槽から処理槽または処理槽に流入する溶解性有機物含有液に供給する手段とを有していることを特徴とする溶解性有機物含有液の処理装置。
（５）上記（１）〜（３）の方法もしくは上記（４）に記載の装置を用いることを特徴とする造水方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の溶解性有機物含有液の処理方法は、たとえば図１に示す処理装置において実施される。
【０００９】
図１に示す溶解性有機物含有液の処理装置は、溶解性有機物含有液を微生物で好気処理する処理槽１と、溶解性有機物含有液と微生物との混合液を精密ろ過または限外ろ過する膜分離装置３とを有している。膜分離装置３は、処理槽１の内部に配置されており、さらに処理槽１の内部には、膜分離装置３の下方に散気装置２が設けられている。そして、この処理装置には、汚泥の粘性低減や酸素供給効率の改善、膜ろ過安定性の向上に効果がある薬品を保管する薬品保管層１１と、必要に応じてその薬品を処理槽１もしくは処理槽１に供給される溶解生有機物含有液に供給する供給手段（図示しない）が設けられている。なお、膜分離装置３は、処理槽１とは別個に配置してもよい。
【００１０】
膜分離装置３の後段には、膜分離に必要な圧力を付与する吸引ポンプ４と、膜分離装置３で得られた濾液中に含まれる薬品などを酸化分解または吸着する装置５と、膜分離装置３で得られた濾液を逆浸透分離する逆浸透膜分離装置７と、膜分離装置３で得られた濾液を昇圧して逆浸透膜分離装置７へ供給する高圧ポンプ６とが設けられている。なお、逆浸透膜分離装置７は、必要に応じてナノろ過膜に変更してもよい。
【００１１】
膜分離装置３は、経済性の観点から、ろ過速度が高くコンパクト化が可能で、メンテナンスが容易である精密ろ過膜、限外ろ過膜がモジュール化されている。膜の形状は平膜、中空糸膜等のものが用いられる。モジュールの形態も特に限定されないが、本実施態様においては省スペース化のため浸漬型の膜モジュールを使用している。なお、浸漬型の場合は、散気装置２や撹拌装置との組合せ、配置により、ファウリング物質がうまく除去できるような形状にすることが好ましい。さらに、膜分離装置３におけるろ過方法としては、クロスフロー方式や全量ろ過方式があるが、クロスフロー方式を採用すれば膜面の汚れを取りながらろ過できる。
【００１２】
薬品保管槽１１としては、温度や湿度などを調節できるものが好ましく用いられる。そして、この薬品保管槽１１内で保管された薬品は、図示しないポンプやタイマー付きの開閉弁（供給手段）によって、処理槽１や処理槽１に流入する溶解生有機物含有液に添加される。薬品保管槽１１内に保管される薬品としては、抗生物質、アンカップラー、キレート剤からなる群から選ばれた少なくとも１種類である。
【００１３】
一方、膜分離装置３の後段に設けられた、薬品などを酸化分解または吸着する装置５としては、処理条件を調整するために加えられる上述の薬品の濃度を低減できるものであればよく、過酸化水素の添加手段や、オゾン曝気手段、紫外線照射手段、促進酸化手段や活性炭による吸着手段などを例示することができる。
【００１４】
また、膜分離装置で得られた濾液を逆浸透分離する逆浸透膜分離装置７は、必要に応じてナノろ過膜装置に変更実施できる。
【００１５】
このように構成された処理装置において、廃水などの溶解性有機物含有液（以下、説明の便宜のため廃水という。）は、処理槽１内で微生物によって処理されるとともに、限外ろ過膜または精密ろ過膜を備えた膜分離装置３および吸引ポンプ４によって膜ろ過され、清澄な処理水として取り出される。次いで、膜分離装置３によって得られた清澄な処理水は、酸化分解装置（もしくは吸着装置）５および逆浸透膜分離装置７で処理され、中水用途などに再利用可能な透過水が造水される。
【００１６】
このとき、本発明においては、処理槽１または処理槽１に流入する溶解生有機物含有液に、汚泥の粘性低減や酸素供給効率の改善、膜ろ過安定性の向上に効果がある特定の薬品を添加する。添加する薬品は、抗生物質、アンカップラー、キレート剤からなる群から選ばれ、これらを単独もしくは複数種用いる。これらの薬品は、微量の添加で効果を有し、またそれ自体、化学反応や凝集的な作用に富むものではないため基本的に膜への影響は心配ない。添加する薬品としては、上記の群から選ばれる薬品であれば特に限定されるものではないが、予備テストで溶存酸素濃度上昇や粘性低減に、より有効な薬品を調べたうえで使用する方が好ましい
添加する抗生物質としては、特に限定するものではないが、ペニシリン、アンピシリン、バンコマイシン、ポリミキシンＢ、コリスチン、アンフォテリシンＢ、ナリジクス酸、リファンピシン、エリスロマイシン、クロラムフェニコール、テトラサイクリン、ストレプトマイシン、カナマイシンなどが例示される。アンカップラーとしては、特に限定するものではないが、カルボニルシアニド−メタ−クロロフェニルヒドラゾン、２，４−ジニトロフェノール、パラ−ニトロフェノール、クロロフェノール、ニトロフェノールなどが例示される。また、キレート剤としては、エチレンジアミン４酢酸、ニトリロ３酢酸などが例示される。
【００１７】
これら特定薬品の添加は、酸素供給効率の向上や汚泥の粘性低減にどのように作用するか詳細は明らかではないが、次のように作用しているのではないかと考えられる。すなわち、溶解生有機物と活性汚泥との混合液中に含まれる成分の中で、フロック形成に関与しない細菌やたとえば直径１０ミクロン以下の小さなフロック構成細菌は、存在量が少量であるにも拘わらず、汚泥の粘性や酸素溶解性、膜のろ過には支配的な因子である。これらは、生物処理機能を主として担う、大きなフロックを構成している細菌群に比べ、薬品の影響を受けやすい。したがって、薬品を適量添加することで生物処理機能を損なうことなく汚泥の性状を改善できると考えられる。
【００１８】
そして、本実施態様のように、後段に逆浸透膜分離装置７を組み合わせるケースでは、処理槽１もしくは処理槽１に流入する溶解生有機物含有液に添加したこれらの薬品が、逆浸透膜分離装置の膜面上に形成されるバイオフィルムの抑制にも効果を有することから、１度の投与で２重の効果が期待できる。また、薬品を過剰に投与してしまい、処理水質が悪化してしまうような場合でも、逆浸透膜分離装置で処理すれば、放流水への汚濁有機物の流出は回避可能である。
【００１９】
【実施例】
１Ｌの円錐状のメートルグラスに膜分離装置（孔径０．１ミクロンの中空糸膜、膜面積約０．１５ｍ^２）を浸漬させた小型の膜分離活性汚泥実験系を４系列組み立て、液容積７００ｍｌ、散気装置のエアー流量０．７５Ｌ／ｍｉｎで農業集落廃水処理場から採取した活性汚泥を実験室で約１ヶ月間馴養させたものを用いてデキストリン系人工下水の連続好気処理を行った。
【００２０】
初発汚泥濃度は７ｇ／Ｌとし、１系列には薬品は何も添加せず（便宜上Ａ系列とよぶ。以下同様）、残りの各系列には１週間に２回、それぞれ最終濃度で、ポリミキシンＢを１０ｍｇ／Ｌおよびコリスチン塩酸塩を１０ｍｇ／Ｌ（Ｂ系列）、ペニシリンＧを１ｍｇ／Ｌ、バンコマイシンを３０ｍｇ／Ｌおよびリファンピシンを１０ｍｇ／Ｌ（Ｃ系列）、パラニトロフェノール２水和物を１００ｍｇ／Ｌ（Ｄ系列）添加した。他の条件はすべて共通に設定し、ＢＯＤ容積負荷は１ｇ／ｍ^３・ｄ、水滞留時間は３日とし、室温（約２０℃）で運転した。
【００２１】
その結果、運転１ヶ月経過時点での汚泥濃度は、Ｂ系列ではＡ系列の約８０％であり、汚泥濃度低減による酸素供給効率、膜洗浄効率の向上を確認した。残りのＣ系列、Ｄ系列の汚泥濃度は、Ａ系列の値と差はなかったが、溶存酸素濃度はＡ系列で６ｐｐｍであったのに対して、Ｂ系列では８．０ｐｐｍ、Ｃ系列では６．８ｐｐｍ、Ｄ系列では８．５ｐｐｍであった。また、汚泥液の粘度は、Ａ系列では１３０ｍＰａ・ｓであったのに対して、Ｂ系列、Ｃ系列、Ｄ系列ではそれぞれ、３５、７１、７５ｍＰａ・ｓであった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明を適用することにより、膜分離活性汚泥法において、汚泥の性状を、酸素供給効率および膜ろ過の安定性が増大する方向に改善することができる。また、逆浸透膜分離装置と組み合わせた系においては、薬品が逆浸透膜の膜面上で発生するバイオファウリングの抑制にも効果を有することから、膜分離活性汚泥法と逆浸透膜分離装置を組み合わせたシステム全体の運転安定性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様を示す溶解性有機物含有液の処理装置の概略フロー図である。
【符号の説明】
１：処理槽２：散気装置
３：膜分離装置（精密ろ過膜もしくは限外ろ過膜）
４：吸引ポンプ５：酸化分解装置（もしくは吸着装置）
６：高圧ポンプ
７：逆浸透膜分離装置（ナノろ過膜分離装置）
８：ポンプ１１：薬品保管槽

Claims

溶解性有機物含有液を、処理槽内で微生物により処理し、限外ろ過膜または精密ろ過膜を用いて膜ろ過して、処理水を得ることを特徴とする処理であって、抗生物質、アンカップラー、キレート剤からなる群から選ばれた少なくとも１種類の薬品を、処理槽または処理槽に流入する溶解性有機物含有液に供給することを特徴とする溶解性有機物含有液の処理方法。
前記処理水を、逆浸透膜で処理することを特徴とする、請求項１記載の溶解性有機物含有液の処理方法。
前記処理水を、酸化処理または吸着処理することを特徴とする、請求項１または２記載の溶解性有機物含有液の処理方法。
溶解性有機物含有液を微生物で処理する処理槽と、溶解性有機物含有液と微生物との混合液を精密ろ過もしくは限外ろ過する膜分離装置と、抗生物質、アンカップラー、キレート剤からなる群から選ばれた少なくとも１種類の薬品の保管槽と、前記薬品を保管槽から処理槽または処理槽に流入する溶解性有機物含有液に供給する手段とを有していることを特徴とする溶解性有機物含有液の処理装置。
請求項１〜３の方法もしくは請求項４に記載の装置を用いることを特徴とする造水方法。