JP2004337787A

JP2004337787A - 膜分離活性汚泥処理槽

Info

Publication number: JP2004337787A
Application number: JP2003139698A
Authority: JP
Inventors: Taichi Kamisaka; 太一上坂; Tatsuya Uejima; 達也上島; Susumu Kawakami; 進川上
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】膜分離活性汚泥処理において処理槽へ供給する生物処理用の曝気空気量および膜洗浄用の曝気空気量を被処理水の流入量および透過流束に応じて調整することができる膜分離活性汚泥処理槽を提供する。
【解決手段】空気供給装置６０は、被処理水の流入量が少ない少量流入時に、一方の領域５１ａへ供給する攪拌用の曝気空気と、他方の領域５２ｂの散気装置５５ｂへ供給する生物処理用および膜洗浄用の曝気空気とを分けてそれぞれ小流量で連続的もしくは間欠的に供給する分散供給状態と、被処理水の流入量が多い多量流入時に、曝気空気の全量を散気装置５５ｂへ生物処理用および膜洗浄用として大流量で連続的に供給する集中供給状態とに切り換える手段を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は膜分離活性汚泥処理槽に関し、産業廃水、生活排水、下水処理等において曝気する空気量を制御する技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば図７に示す膜分離活性汚泥処理においては、処理槽１の内部に浸漬型膜分離装置２を浸漬設置して固液分離を行っている。この浸漬型膜分離装置２は、上下が開口したケース３の内部に鉛直方向に配置する複数の平板状の膜カートリッジ４を平行に配列し、膜カートリッジ４の下方に散気装置５を配設したものであり、膜カートリッジ４はろ板の表裏に平膜状の有機膜を貼着したものである。
【０００３】
処理槽１では散気装置５から散気する空気によって生じる固気液混相の上向流によって汚濁物を含む被処理水と活性汚泥との混合液を槽内で循環させながら混合液に酸素を溶解させ、活性汚泥の微生物により汚濁物中の有機物を生物処理して除去する。浸漬型膜分離装置２には上向流によって混合液を膜カートリッジ４の間の流路に膜面に沿ったクロスフローで供給し、上向流が掃流として膜面に作用することで膜面の洗浄を行いつつ、処理槽１の内部の水頭を駆動力（濾過水頭）として膜カートリッジ４で混合液を固液分離し、膜カートリッジ４の濾過膜を透過した膜処理水を導出系６で槽外へ導き出す。膜カートリッジ４には濾過の駆動力として吸引ポンプ等で吸引圧力を作用させることも可能である。処理槽１の余剰汚泥は汚泥引抜系７で槽外へ導き出す。
【０００４】
ところで、散気装置５から散気する曝気空気量は、処理槽１の混合液を曝気して活性汚泥に必要な酸素を供給するのに必要な量を満たし、膜面の洗浄に必要な上向流を生起するのに必要な量を満すことが求められる。活性汚泥に必要な酸素量は槽内へ流入する被処理水量が増加するほどに多くなり、曝気空気量を増加ささせる必要がある。一方、浸漬型膜分離装置２は曝気空気量を所定量に維持して運転することが一般的である。これは曝気空気量の変動が膜面の洗浄効果を変動させ、浸漬型膜分離装置２の安定した運転を阻害することになるからである。
【０００５】
この種の技術に係る先行技術文献としては特許文献１に記載するものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−１２８３７５号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このため、図５に示すように、処理槽１の後段に沈殿池８を配置し、処理槽１の設定流入量を超える過剰量の被処理水を沈殿池８に導くことで、処理槽１において必要な酸素を抑制することで曝気空気量を所定量に維持するものである。
【０００８】
しかし、この構成では沈殿池８における固液分離が重力沈降によって行われ、処理に時間を要することから、吸収可能な被処理水の変動量は多くはなく、処理槽１に流入する被処理水の増加分を十分に吸収するためには沈殿池８の容積が大きくなる。
【０００９】
また、浄化槽のように１日の間で流入量の変動が大きい場合には、図６に示すように、処理槽１の前段に流量調整槽９を設け、系内に流入する被処理水の変動量を吸収する。この場合には系内に流入する被処理水の最大流量に応じて浸漬型膜分離装置２の曝気空気量を設定し、被処理水の流入量が少ない場合に浸漬型膜分離装置２を間欠的に運転している。
【００１０】
しかし、間欠的な運転を行う場合に、運転時、非運転時を含めた所定期間において所定の処理水量を確保するためには、運転時に単位時間当たりの処理水量（透過流束）を増加させる必要がある。このため、膜の汚れ（膜表面への汚泥の堆積、膜の孔への汚濁物の目詰まり）が進行し易く、濾過運転の不安定化を招き、膜の再生のために膜洗浄を頻繁に行なわねばならないデメリットがある。この場合、インバーター制御によりブロワの吐出量を調整して間欠運転時に曝気空気量を通常運転量より増加させて膜の汚れを抑制することも可能であるが、ブロワの定格吐出量を通常運転時の必要量以上に大きくすることが必要となり、ブロワが必要以上に大型化する問題がある。
【００１１】
本発明は上記した課題を解決するものであり、膜分離活性汚泥処理において処理槽へ供給する生物処理用の曝気空気量および膜洗浄用の曝気空気量を被処理水の流入量および透過流束に応じて調整することができる膜分離活性汚泥処理槽を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の膜分離活性汚泥処理槽は、被処理水の流入流量が変動する処理槽において、槽内に浸漬型膜分離装置を配置し、浸漬型膜分離装置の下方に散気装置を配置し、槽内を被処理水が流入する一方の領域と浸漬型膜分離装置を配置する他方の領域とに仕切壁で区画し、双方の領域を連通する手段を設け、槽内へ曝気空気を供給する空気供給装置を設けてなり、
空気供給装置は、被処理水の流入量が少ない少量流入時に、一方の領域へ供給する攪拌用の曝気空気と、他方の領域の散気装置へ供給する生物処理用および膜洗浄用の曝気空気とを分けてそれぞれ小流量で連続的もしくは間欠的に供給する分散供給状態と、被処理水の流入量が多い多量流入時に、曝気空気の全量を散気装置へ生物処理用および膜洗浄用として大流量で連続的に供給する集中供給状態とに切り換える手段を有するものである。
【００１３】
上記した構成により、被処理水の流入量が少ない少量流入時には処理槽における生物処理負荷の汚濁物量が小さくなり、生物処理に必要な曝気空気量も少なくなる。このため、空気供給装置を分散供給状態として曝気空気を双方の領域に分けてそれぞれ小流量で連続的もしくは間欠的に供給することで、生物処理に必要な曝気空気量を供給しつつ曝気空気量の総量を抑制する。
【００１４】
このとき、一方の領域では曝気空気によって混合液を攪拌し、他方の領域では散気装置から散気する曝気空気によって生じる固気液混相の上向流をクロスフローで浸漬型膜分離装置に供給し、上向流の掃流効果で膜面を洗浄しつつ透過流束を抑制して運転する。
【００１５】
ところで、膜の汚れは膜表面への活性汚泥の堆積と被処理水中の汚濁物による膜の孔の目詰まりであり、透過流束が大きいほどに膜の孔への汚濁物の目詰まりが生じ易い。しかし、生物処理に必要な曝気空気量を供給することで被処理水中の汚濁物は生物処理によって除去できるので、浸漬型膜分離装置の透過流束を抑制し、かつ曝気空気を小流量とする状態でも膜の孔への汚濁物の目詰まりを抑制できる。
【００１６】
被処理水の流入量が多い多量流入時には、処理槽における生物処理負荷の汚濁物量が大きくなり、生物処理に必要な曝気空気量も多くなる。このため、空気供給装置を集中供給状態として、曝気空気の全量を他方の領域へ大流量で連続的に供給することで、生物処理に必要な曝気空気量を供給し、かつ攪拌用の曝気空気を膜洗浄用の曝気空気に加えて膜洗浄用の曝気空気量の総量を増加させて洗浄効果を高める。
【００１７】
このとき、一方の領域では曝気空気の供給が停止し、他方の領域では散気装置から散気する曝気空気によって生じる固気液混相の上向流をクロスフローで浸漬型膜分離装置に供給し、上向流の掃流効果で膜面を洗浄しつつ透過流束を増大させて運転する。
【００１８】
膜表面に堆積する活性汚泥による膜の汚れに対し、上向流による膜面の洗浄効果は曝気空気量が多いほどに大きくなるので、分散供給状態において膜表面に堆積する活性汚泥による膜の汚れを集中供給状態において洗浄する。
【００１９】
請求項２に係る本発明の膜分離活性汚泥処理槽は、空気供給装置が、処理槽の一方の領域に曝気空気を供給する第１空気供給系と、他方の領域の散気装置へ曝気空気を供給する第２空気供給系と、第１空気供給系と第２空気供給系とを接続する切換バルブと、第１空気供給系に接続する第１ブロワと、第２空気供給系に接続する第２ブロワとを有し、通常供給状態において第１ブロワから供給する曝気空気を第１空気供給系に供給するとともに、第２ブロワから供給する曝気空気を第２空気供給系に供給し、分散供給状態において第１ブロワもしくは第２ブロワを停止し、起動する一方のブロワから供給する曝気空気を切換バルブを通して第１空気供給系および第２空気供給系に供給し、集中供給状態において第２ブロワから供給する曝気空気を第２空気供給系に供給するとともに、第１ブロワから供給する曝気空気を切換バルブを通して第２空気供給系に供給するものである。
【００２０】
上記した構成により、ブロワの起動・停止と切換バルブの操作とによって通常状態、分散供給状態、集中供給状態を切り換えて曝気空気量の総量を被処理水の流入量と、透過流束の変動に応じて増減することができ、通常供給状態で攪拌用に使用する曝気空気を集中供給状態で膜洗浄用の曝気空気として利用することで、従来のように膜洗浄用の曝気空気を供給するブロワとして定格吐出量の大きなブロワを使用してインバータ制御を行う必要がない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、処理槽５１に流入する産業廃水、生活排水、下水等の被処理水はその流入流量が変動する。特に浄化槽においては１日の内で流入流量が大きく変動する。
【００２２】
処理槽５１の内部には浸漬型膜分離装置５２を配置している。この浸漬型膜分離装置５２は、ケース５３の内部に鉛直方向に配置する複数の平板状の膜カートリッジ５４を平行に配列し、膜カートリッジ５４の下方に散気装置５５ｂを配設したものであり、膜カートリッジ５４はろ板の表裏に平膜状の有機膜を貼着したものである。浸漬型膜分離装置５２は処理槽５１の内部の水頭を駆動力（濾過水頭）として膜カートリッジ５４で混合液を固液分離し、膜カートリッジ５４の濾過膜を透過した膜処理水を導出系５６で槽外へ導き出す。
【００２３】
処理槽５１の内部は被処理水が流入する一方の領域５１ａと浸漬型膜分離装置５２を配置する他方の領域５１ｂとに仕切壁５７で区画しており、一方の領域５１ａに散気装置５５ａを配置し、双方の領域を連通する手段として、仕切壁５７に双方の領域を連通する連通口として上部開口５８と下部開口５９を形成している。双方の領域を連通する手段はポンプ等によって構成することも可能である。
【００２４】
処理槽５１へ曝気空気を供給する空気供給装置６０は、処理槽５１の一方の領域５１ａの散気装置５５ａに曝気空気を供給する第１空気供給系６１と、他方の領域５１ｂの散気装置５５ｂへ曝気空気を供給する第２空気供給系６２とを有し、第１空気供給系６１に攪拌用の曝気空気を供給する第１ブロワ（攪拌ブロワ）６３を接続し、第２空気供給系６２に生物処理用および膜洗浄用の曝気空気を供給する第２ブロワ（膜曝気ブロワ）６４を接続している。
【００２５】
第１空気供給系６１と第２空気供給系６２を接続する電動式の切換バルブ６５ａ、６５ｂは、図１に示すように、第１ブロワ６３から供給する曝気空気の全量を第１空気供給系６１を通して一方の領域５１ａの散気装置５１ａに供給するとともに、第２ブロワ６４から供給する曝気空気の全量を第２空気供給系６２を通して散気装置５５ｂに供給する通常供給状態と、図２に示すように、第２ブロワ６４から供給する曝気空気の全量を第２空気供給系６２を通して散気装置５５ｂに供給するとともに、第１ブロワ６３から供給する曝気空気を第２空気供給系６２に供給し、一方の領域５１ａの散気装置５１ａに対する曝気空気の供給を停止する集中供給状態と、図３に示すように、第２ブロワ６４から供給する曝気空気を第２空気供給系６２を通して散気装置５５ｂに供給するとともに、第１空気供給系６１を通して一方の領域５１ａの散気装置５１ａに供給する分散供給状態とに切り換わる。分散供給状態は、図４に示すように、第１ブロワ６３から供給する曝気空気を第１空気供給系６１を通して一方の領域５１ａの散気装置５１ａに供給するとともに、第２空気供給系６２を通して散気装置５５ｂに供給する構成とすることも可能である。
【００２６】
第１ブロワ６３、第２ブロワ６４、切換バルブ６５ａ、６５ｂはコントローラ６６に接続しており、コントローラ６６は処理槽５１に設けた水位計６７で計測する水位に基づいて第１ブロワ６３、第２ブロワ６４、切換バルブ６５ａ、６５ｂを制御する。
【００２７】
空気供給装置６０は１台のブロワから供給する曝気空気の供給先をバルブで切り換える構成とすることも可能である。
以下、上記した構成における作用を説明する。空気供給装置６０のコントローラ６６は、水位計６７で計測する処理槽５１の水位が設定下限水位以下となった時に、被処理水の流入量が少ない少量流入時であると判断し、水位計６７で計測する処理槽５１の水位が設定上限水位以上となった時に、被処理水の流入量が多い多量流入時であると判断し、水位計６７で計測する処理槽５１の水位が設定下限水位と設定上限水位の間である時に、通常流入時であると判断する。
【００２８】
図１に示すように、通常流入時に、コントローラ６６は第１ブロワ６３、第２ブロワ６４を起動した状態で、切換バルブ６５ａ、６５ｂを切換操作して第１ブロワ６３から供給する曝気空気の全量を第１空気供給系６１を通して一方の領域５１ａの散気装置５５ａに供給するとともに、第２ブロワ６４から供給する曝気空気の全量を第２空気供給系６２を通して散気装置５５ｂに供給し、空気供給装置６０を通常供給状態とする。
【００２９】
この通常供給状態では、第１ブロワ６３から供給する定格吐出量の曝気空気を一方の領域５１ａへ攪拌用の曝気空気として連続的もしくは間欠的に供給し、第２ブロワ６４から供給する定格吐出量の曝気空気を他方の領域５１ｂの散気装置５５へ生物処理用および膜洗浄用の曝気空気として供給し、生物処理に必要な曝気空気量と膜洗浄用の曝気空気量を確保する。
【００３０】
このとき、一方の領域５１ａでは散気装置５５ａから散気する曝気空気によって混合液を攪拌し、他方の領域５２ｂでは散気装置５５ｂから散気する曝気空気によって生じる固気液混相の上向流をクロスフローで浸漬型膜分離装置５２に供給し、上向流の掃流効果で膜面を洗浄しつつ、槽内の水頭によって得られる透過流束で運転する。
【００３１】
図３に示すように、被処理水の流入量が少ない少量流入時には処理槽５１における生物処理負荷の汚濁物量が小さくなり、生物処理に必要な曝気空気量も少なくなる。このため、少量流入時に、コントローラ６６は第２ブロワ６４を起動した状態で第１ブロワ６３を停止し、切換バルブ６５ａ、６５ｂを切換操作して第２ブロワ６４から供給する曝気空気を第２空気供給系６２に供給するとともに、切換バルブ６５ａ、６５ｂを通して第１空気供給系６１に供給し、空気供給装置６０を分散供給状態とする。
【００３２】
この分散供給状態では、一台の第２ブロワ６４から供給する定格吐出量の曝気空気を、一方の領域５１ａの散気装置５５ａへ供給する攪拌用の曝気空気と、他方の領域５１ｂの散気装置５５へ供給する生物処理用および膜洗浄用の曝気空気とに分けてそれぞれ小流量で連続的もしくは間欠的に供給する。このことで、生物処理に必要な曝気空気量を供給しつつ曝気空気量の総量を抑制する。
【００３３】
このとき、一方の領域５１ａでは曝気空気によって混合液を攪拌し、他方の領域５２ｂでは散気装置５５から散気する曝気空気によって生じる固気液混相の上向流をクロスフローで浸漬型膜分離装置５２に供給し、上向流の掃流効果で膜面を洗浄しつつ、槽内の水頭の低下によって透過流束を抑制して運転する。
【００３４】
ところで、膜の汚れは膜表面への活性汚泥の堆積と被処理水中の汚濁物による膜の孔の目詰まりであり、透過流束が大きいほどに膜の孔への汚濁物の目詰まりが生じ易い。しかし、生物処理に必要な曝気空気量を供給することで被処理水中の汚濁物は生物処理によって除去できるので、浸漬型膜分離装置５２の透過流束を抑制し、かつ曝気空気を小流量とする状態でも膜の孔への汚濁物の目詰まりを抑制できる。
【００３５】
図２に示すように、被処理水の流入量が多い多量流入時には、処理槽５１における生物処理負荷の汚濁物量が大きくなり、生物処理に必要な曝気空気量も多くなる。このため、多量流入時に、コントローラ６６は第１ブロワ６３、第２ブロワ６４を起動する状態で、切換バルブ６５ａ、６５ｂを切換操作して一方の領域５１ａに対する曝気空気の供給を停止し、第１ブロワ６３から供給する曝気空気を切換バルブ６５ａ、６５ｂを通して第２空気供給系６２に供給し、第２ブロワ６４から供給する曝気空気の全量を第２空気供給系６２に供給し、空気供給装置６０を集中供給状態とする。
【００３６】
この集中供給状態では、第１ブロワ６３と第２ブロワ６４の２台のブロワの曝気空気の全量を散気装置５５ｂへ生物処理用および膜洗浄用として大流量で連続的に供給することで、生物処理に必要な曝気空気量を供給し、かつ攪拌用の曝気空気を膜洗浄用の曝気空気に加えて膜洗浄用の曝気空気量の総量を増加させ、被処理水の流入量が最大流量の時に膜洗浄用に必要な曝気空気量を確保して洗浄効果を高める。
【００３７】
このとき、一方の領域５１ａでは曝気空気の供給が停止し、他方の領域５２ｂでは散気装置５５ｂから散気する曝気空気によって生じる固気液混相の上向流をクロスフローで浸漬型膜分離装置５２に供給し、上向流の掃流効果で膜面を洗浄しつつ、槽内の水頭の増加によって透過流束を増大させて運転する。
【００３８】
膜表面に堆積する活性汚泥による膜の汚れに対し、上向流による膜面の洗浄効果は曝気空気量が多いほどに大きくなるので、分散供給状態において膜表面に堆積する活性汚泥による膜の汚れを集中供給状態において洗浄する。
【００３９】
また、被処理水の多量流入時に空気供給装置６０を集中供給状態として曝気空気の全量を他方の領域５２ｂへ供給しても、槽内混合液が仕切壁５７の上部開口５８および下部開口５９を通して双方の領域を循環流動することで、槽内の全領域に生物処理に必要な曝気空気量を供給できる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ブロワの起動・停止と切換バルブの操作とによって通常供給状態と分散供給状態と集中供給状態を切り換えて曝気空気量の総量を、被処理水の流入量と、透過流束の変動に応じて増減することができ、通常供給状態もしくは分散供給状態で攪拌用に使用する曝気空気を集中供給状態で膜洗浄用の曝気空気として利用することで、従来のように膜洗浄用の曝気空気を供給するブロワとして定格吐出量の大きなブロワを使用してインバータ制御を行う必要がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】同実施の形態における膜分離活性汚泥処理槽の通常流入時を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態における膜分離活性汚泥処理槽の多量流入時を示す模式図である。
【図３】同実施の形態における膜分離活性汚泥処理槽の少量流入時を示す模式図である。
【図４】同実施の形態における膜分離活性汚泥処理槽の少量流入時の他の形態を示す模式図である。
【図５】従来の膜分離活性汚泥処理槽を示す模式図である。
【図６】従来の他の膜分離活性汚泥処理槽を示す模式図である。
【図７】従来の他の膜分離活性汚泥処理槽を示す模式図である。
【符号の説明】
５１処理槽
５１ａ一方の領域
５１ｂ他方の領域
５２浸漬型膜分離装置
５３ケース
５４膜カートリッジ
５５ａ、５５ｂ散気装置
５６導出系
５７仕切壁
５８上部開口
５９下部開口
６０空気供給装置
６１第１空気供給系
６２第２空気供給系
６３第１ブロワ
６４第２ブロワ
６５ａ、６５ｂ切換バルブ
６６コントローラ
６７水位計

Claims

被処理水の流入流量が変動する処理槽において、槽内に浸漬型膜分離装置を配置し、浸漬型膜分離装置の下方に散気装置を配置し、槽内を被処理水が流入する一方の領域と浸漬型膜分離装置を配置する他方の領域とに仕切壁で区画し、双方の領域を連通する手段を設け、槽内へ曝気空気を供給する空気供給装置を設けてなり、
空気供給装置は、被処理水の流入量が少ない少量流入時に、一方の領域へ供給する攪拌用の曝気空気と、他方の領域の散気装置へ供給する生物処理用および膜洗浄用の曝気空気とを分けてそれぞれ小流量で連続的もしくは間欠的に供給する分散供給状態と、被処理水の流入量が多い多量流入時に、曝気空気の全量を散気装置へ生物処理用および膜洗浄用として大流量で連続的に供給する集中供給状態とに切り換える手段を有することを特徴とする膜分離活性汚泥処理槽。
空気供給装置が、処理槽の一方の領域に曝気空気を供給する第１空気供給系と、他方の領域の散気装置へ曝気空気を供給する第２空気供給系と、第１空気供給系と第２空気供給系とを接続する切換バルブと、第１空気供給系に接続する第１ブロワと、第２空気供給系に接続する第２ブロワとを有し、通常供給状態において第１ブロワから供給する曝気空気を第１空気供給系に供給するとともに、第２ブロワから供給する曝気空気を第２空気供給系に供給し、分散供給状態において第１ブロワもしくは第２ブロワを停止し、起動する一方のブロワから供給する曝気空気を切換バルブを通して第１空気供給系および第２空気供給系に供給し、集中供給状態において第２ブロワから供給する曝気空気を第２空気供給系に供給するとともに、第１ブロワから供給する曝気空気を切換バルブを通して第２空気供給系に供給することを特徴とする請求項１に記載の膜分離活性汚泥処理槽。