JP2005161218A - 膜分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配管を外さなくても浄化槽から引き上げることができ、かつ配管内に溜まった空気を外部に排出して、ろ過水の流れを良好に保つことができる膜分離装置を提供する。
【解決手段】 ろ過槽７に浸漬された膜分離装置３０は、槽外に引き上げて、ろ過膜３１などの保守点検を行うため、全体が略Ｕ字形状を呈する程度に長さが調整されたろ過水供給管３６を備えている。そして、ろ過膜３１より気泡がろ過水に混入しても、ろ過水供給管３６に流入する前に、Ｔ字管４０にてろ過水中から気泡が分離される。そして、排気管３９から気泡が外部に排出されるため、ろ過水供給管３６には気泡が溜まらず、管内にろ過水を常時流れやすくすることができる。したがって、Ｔ字管４０内のろ過水は、ろ過水供給管３６を常時安定して流れるため、膜分離装置３０のろ過性能を常時安定して保つことができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は膜分離装置に関し、詳細にはろ過膜により汚水をろ過する膜分離装置に関する。

従来、循環式水洗トイレシステムなどに使用される装置として、例えばろ過槽の内部に浸漬させる膜分離装置がある。この膜分離装置は、ろ過膜が複数枚固定されたろ過膜保持枠を内部に備え、当該ろ過膜保持枠の上部には、ろ過水を集水するろ過水集水管が配設されている。そして、ろ過水集水管の下流側端部には、ろ過水供給管が接続されており、このろ過水供給管にろ過水が流れこみ、ろ過槽の外部に供給されるようになっている。

このような膜分離装置のろ過膜は長期間使用すると、不純物などによる目詰まりが起こるため、ろ過膜の定期的な保守点検が必要である。そこで、これらの保守点検を容易にするために、例えば、槽本体に立設させた昇降ガイドに、ろ過膜の保持枠を昇降自在に保持させ、保持枠に形成された浮上用の部屋部分に空気を充填させることにより、保持枠を自動的に上昇させる膜分離装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この膜分離装置は、ろ過膜が固定されたろ過膜保持枠を、曝気槽の水面レベルまで簡単に上昇させることができるので、ろ過膜の保守点検を容易に行うことができる。

また、膜分離装置の下方位置に気泡を放出する散気管を配設し、さらに槽内の活性汚泥中に活性炭（浮遊体）を投入することより、散気管による水流によって活性炭を流動させ、その活性炭がろ過膜の洗浄を行って目詰まりを防ぐ自己洗浄機能を備えた浮遊体利用浸漬膜分離装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−３１９５１１号公報 特開平８−２５７５８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の膜分離装置は、曝気槽内を上昇できるのは、曝気槽内の水面レベルの高さまでであり、浄化槽より上方には引き出すことができないという問題点があった。また、何らかの理由で膜分離装置を槽外に引き上げる場合、膜分離装置の部屋部分に接続され、空気を供給するエアー配管をその都度外さなくてはならないため、面倒であるという問題点もあった。一方、特許文献２に記載の浸漬膜分離装置では、ろ過膜内に入り込んだ気泡が、集水管内に大量に溜まると、その気泡が集水管内を流れるろ過水の流れを阻害し、膜分離装置のろ過処理能力が低下するという問題点もあった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、配管を外さなくても浄化槽から引き上げることができ、かつ配管内に溜まった空気を外部に排出して、ろ過水の流れを常時良好に保つことができる膜分離装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の膜分離装置では、汚水を浄化する浄化槽に浸漬され、複数のろ過膜により被処理水をろ過する膜分離装置であって、当該膜分離装置のろ過膜保持枠に固定され、前記ろ過膜によりろ過されたろ過水を集水するろ過水集水管と、一端が前記ろ過水集水管の下流側に接続されるとともに、他端がろ過水供給先に接続され、当該接続状態で前記膜分離装置を前記浄化槽の上方に引き出し可能な長さとされた全体略Ｕ字状の可撓性を有するろ過水供給管と、前記ろ過水集水管の下流側において前記ろ過水集水管の上部に接続され、先端が前記浄化槽水面より上方に突出してろ過水に混入する空気を外部に排気する排気管とを備えている。

請求項１に記載の膜分離装置では、ろ過膜保持枠に固定されたろ過水集水管に一端が接続されたろ過水供給管は、浄化槽の上方に引き出し可能な長さとされた全体略Ｕ字状の可撓性を有する管である。したがって、膜分離装置のろ過膜の保守点検時などに、ろ過水集水管と、ろ過水供給管との接続を外さなくても、浄化槽から膜分離装置を上方に引き出すことができる。さらに、ろ過水に混入する空気は、ろ過水集水管の下流側に接続され、浄化槽水面より上方に突出する排気管から排気されるため、ろ過水供給管内に空気が溜まることがない。したがって、ろ過水供給管のろ過水の流れは、ろ過水中の気泡によって阻害されることがないため、膜分離装置のろ過処理能力を安定して確保することができる。

以下、本発明を適用した一実施形態について、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の膜分離装置３０を、ろ過槽７に備えた循環式水洗トイレシステム１の概念図であり、図２は、本発明の膜分離装置３０を、ろ過槽７に備えた循環式水洗トイレシステム１の構成図である。なお、本発明の膜分離装置３０は、循環式水洗トイレシステム１のろ過槽７内に浸漬され、生物処理槽６で処理された生物処理水をろ過膜により固液分離する装置である。また、この膜分離装置３０を備えた循環式水洗トイレシステム１は、水洗便器５から排出される汚水に対して、生物処理および脱色処理を行い、その処理水を水洗便器５の洗浄水として再度循環させるものである。

はじめに、循環式水洗トイレシステム１の概略構成について説明する。図１および図２に示すように、循環式水洗トイレシステム１は、水洗便器５と、水洗便器５から排出される汚水を受け入れ、微生物による有機物分解およびアンモニアの硝化・脱窒処理を行う生物処理槽６と、当該生物処理槽６で処理された生物処理水を受け入れ、槽内に浸漬された膜分離装置３０によりろ過処理を行うろ過槽７と、当該ろ過槽７でろ過されたろ過水を、オゾンによって脱色処理（酸化処理）する脱色槽８と、当該脱色槽８によって脱色処理された処理水を、水洗便器５に洗浄水として再度供給するポンプ１２とから構成されている。

さらに、図１に示すように、循環式水洗トイレシステム１には、生物処理槽６に空気を供給するブロワー２５、ろ過槽７に空気を供給するブロワー２６が各々配設されている。一方、ろ過槽７には、生物処理水のｐＨ（水素イオン濃度）を検出するｐＨセンサ２７が配設されている。そして、ろ過槽７のｐＨに基づいて、ブロワー２５の動作を制御する制御装置１５が設けられている。また、脱色槽８には、脱色槽８内に貯留するろ過水にオゾンガスを吹き込むオゾン発生器２９が接続されている。さらに、ろ過槽７には、ろ過処理によって残留する残留高濃度汚泥を、生物処理槽６に返送する返送汚泥管４４が配設され、脱色槽８にも同様に、槽からオーバーフローする余剰分の脱色水（処理水）を、生物処理槽６に返送するオーバーフロー水管４５が配設されている。

次に、生物処理槽６について、図２を参照して説明する。この生物処理槽６では、水洗便器５の汚水が供給され、汚泥中の微生物による有機物分解と、硝化・脱窒処理とが各々行われる。図２に示すように、生物処理槽６の、汚水が流入する側の内壁面６ａには、上面が開口する箱型の除去スクリーン２が設けられている。この除去スクリーン２は、網目状になっており、汚水中の大きな夾雑物を除去する。そして、生物処理槽６の底面の略中央には、水中ポンプ４１が設けられている。この水中ポンプ４１は、モータを駆動させて水流を形成することにより、生物処理槽６内の汚泥を撹拌する。さらに、水中ポンプ４１の上方には、複数の生分解性プラスチック板を内部に収納する収納ケース４が、チェーン４３，４３によって、生物処理槽６の上部から吊るされている。この収納ケース４も網目状になっているため、水中ポンプ４１が形成する汚泥の流れはケース内を通過できる。なお、生分解性プラスチック板は、収納ケース４内に１０枚収納されており、収納ケース４内の底面に対して垂直に降り立つようにして並列に収納されている。したがって、収納ケース４内を通過する汚泥は、生分解性プラスチック板の表面および裏面に接触しながら、収納ケース４内を通過する。

さらに、図２に示すように、生物処理槽６の底部には、散気管２５ａ，２５ｂが、水中ポンプ４１を中央に挟むようにして配設されている。そして、散気管２５ａは、除去スクリーン２の下方に位置するように配設されており、散気管２５ａから放出される気泡は上昇し、除去スクリーン２の網目を通過する。したがって、除去スクリーン２の網目には夾雑物による目詰まりが生じにくい。そして、散気管２５ａ，２５ｂは、ブロワー２５に接続され、ブロワー２５は制御装置１５に接続されている。このブロワー２５は、制御装置１５の制御により圧縮空気を生成し、その空気を散気管２５ａ，２５ｂに各々供給する。そして、散気管２５ａ，２５ｂからは多数の気泡が汚泥中に放出され、生物処理槽６内の汚泥が曝気されるようになっている。

また、生物処理槽６の底部には、生物処理槽６内の生物処理水を汲み上げ、ろ過槽７に供給する水中ポンプ９が設けられている。この水中ポンプ９は、水中ポンプ４１と同種の一般的な水中ポンプであり、吐出量が多いため、循環式水洗トイレシステム１の稼働中は間欠運転（１分ＯＮ、１０分ＯＦＦ）し、ろ過槽７に生物処理水を断続的に供給している。

次に、ろ過槽７について、図２を参照して説明する。このろ過槽７では、生物処理槽６の水中ポンプ９から供給される生物処理水のろ過処理（固液分離）が行われる。図２に示すように、ろ過槽７の略中央には、膜分離装置３０が浸漬されている。この膜分離装置３０は、６枚のろ過膜３１を内部に保持し、そのろ過膜３１によって生物処理水のろ過処理が行われる。そして、ろ過膜３１で固液分離されたろ過水は、ろ過膜３１の上方に各々接続されたろ過水流入管３３（図３参照）に流入し、さらに、ろ過膜３１の上方に配設された１本のろ過水集水管３４（図３参照）に集水される。次いで、ろ過水集水管３４によって集水されたろ過水は、ろ過水連結管３７（図３参照），Ｔ字管４０（図３参照）およびろ過水供給管３６を通過し、脱色槽８に供給される。また、ろ過槽７の水位は、脱色槽８の水位より高めに設定されているため、ろ過槽７と脱色槽８との水頭圧差が生じる。したがって、ろ過槽７の生物処理水は、その水頭圧差によって、ポンプなどを使用しなくても膜分離装置３０のろ過膜３１を自然に通過し、ろ過膜３１を透過したろ過水は、ろ過水供給管３６を通過して脱色槽８に供給される。なお、膜分離装置３０の構造およびろ過処理については後述する。

また、図２に示すように、ろ過槽７には、ｐＨセンサ２７が配設されている。そして、ｐＨセンサ２７は、制御装置１５に接続されている。このｐＨセンサ２７は、ろ過槽７内の生物処理水のｐＨを検出し、そのｐＨの検出値を検出信号に変換して、制御装置１５に出力する。さらに、膜分離装置３０およびｐＨセンサ２７の下方には、ブロワー２６に接続された散気管２６ａが配設されている。このブロワー２６は常時稼働しているため、ブロワー２６から供給される空気は、散気管２６ａから放出され、微細な気泡となって上昇する。そして、散気管２６ａから放出された気泡により、膜分離装置３０のろ過膜３１の表面およびｐＨセンサ２７が曝気される。すると、ろ過膜３１の表面およびｐＨセンサ２７に付着する汚泥が取り除かれ、自己洗浄を行うことができる。したがって、ろ過膜３１の、汚泥などの不純物による目詰まりを防止でき、さらにｐＨセンサ２７の汚泥付着による感度不良などを防止できる。また、ろ過膜３１で固液分離されて、ろ過槽７に残存する残留高濃度汚泥は、水中ポンプ９から生物処理水が供給される際にろ過槽７の水量が増加するため、ろ過槽７よりオーバーフローして、返送汚泥管４４により、生物処理槽６に返送される。なお、図１および図２に示すろ過槽７が、「浄化槽」に相当する。

次に、脱色槽８について、図２を参照して説明する。この脱色槽８では、ろ過槽７から供給されるろ過水のオゾンによる脱色および殺菌処理などが行われる。図２に示すように、脱色槽８の底部には、オゾン発生器２９に接続された散気管２９ａが配設されている。そして、オゾン発生器２９で生成されたオゾンガスが、散気管２９ａに供給されると、散気管２９ａからはオゾンガスが微細な気泡となって脱色水中に連続的に放出される。さらに、ろ過水がオゾンによって酸化処理されると、ろ過水中の色度成分が分解されてろ過水が脱色される。なお、オゾン処理前のろ過水は、薄い黄色を呈しているが、オゾン処理されることにより、ほぼ透明の処理水を得ることができる。また、オゾンによる酸化処理の効果は、色素成分の分解（脱色）に加え、ろ過水中に含まれる難分解性有機物を易分解性有機物に変換する効果がある。さらに、生物処理槽６での硝化処理が十分ではなく、アンモニアから硝酸に変化しきれなかった亜硝酸に対して、オゾンから酸素を付与することにより硝酸に変換する効果がある。なお、オゾン発生器２９は、周知のオゾン発生器であり、空気中の酸素又は濃縮酸素を原料として、オゾンを発生する装置である。

そして、図２に示すように、脱色槽８でオゾン処理された処理水は、ポンプ１２によって汲み上げられ、洗浄水として水洗便器５に供給される。なお、トイレの使用頻度が低い場合には、水洗便器５では洗浄水が使用されない上、ろ過槽７から脱色槽８にろ過水が供給され続けるため、脱色槽８は処理水で満タン状態になる。この場合、オゾン処理水の一部はオーバーフロー水として、オーバーフロー水管４５により生物処理槽６に再度返送される。したがって、生物処理槽６において、返送されたオーバーフロー水中の易分解性有機物は分解され、オーバーフロー水中の硝酸は脱窒菌により脱窒される。

次に、制御装置１５について説明する。図１および図２に示すように、この制御装置１５には、ブロワー２５およびｐＨセンサ２７が各々接続されている。そして、制御装置１５は、生物処理水のｐＨに基づくブロワー２５の制御を行っている。また、図示しないが、制御装置１５は、中央処理演算装置としてのＣＰＵと、各種プログラムなどを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭと、実行中のプログラムを一時的に記憶したり、各種データなどを記憶する読み出しおよび書き込み可能なメモリであるＲＡＭとを備えている。

次に、本発明の要部である膜分離装置３０について、図３乃至図５を参照して説明する。図３は、膜分離装置３０を槽内に浸漬した状態を示すろ過槽７の構成図であり、図４は、膜分離装置３０をろ過槽７の上方に引き出した状態を示すろ過槽７の構成図であり、図５は、Ｔ字管４０近傍の部分拡大図である。なお、この膜分離装置３０は、循環式水洗トイレシステムや、産廃の排水処理装置および各種浄化槽などに配設され、内部に保持された複数枚のろ過膜３１による固液分離により、生物処理水のろ過処理を行うものである。

まず、膜分離装置３０の構造について説明する。図３に示すように、膜分離装置３０は、生物処理水が貯留されているろ過槽７の略中央に浸漬されている。この膜分離装置３０は、略直方体で上下が開放された筒状の外枠として形成されたろ過膜保持枠３２と、当該ろ過膜保持枠３２の内側に並列して配設された複数の平板状のろ過膜３１と、当該ろ過膜３１の上端部に各々接続され、ろ過されたろ過水が通過するろ過水流入管３３と、当該ろ過水流入管３３の各上端（図３に示す上端）の開口部に連結され、ろ過水流入管３３から供給されるろ過水を集水するろ過水集水管３４と、当該ろ過水集水管３４の下流側に接続されたろ過水連結管３７と、当該ろ過水連結管３７の下流側に接続された正面視略Ｔ型形状のＴ字管４０と、当該Ｔ字管４０に接続され、全体略Ｕ字型状となる程度に長さが調整されたろ過水供給管３６と、同じくＴ字管４０に接続され、ろ過槽７より上方に突出して延設された排気管３９とから構成されている。

次に、ろ過膜３１について説明する。このろ過膜３１は、平板形状を有する浸漬型のポリエチレン製液中膜である。この液中膜は、微多孔性であるため、「汚れ」の成分である不溶解性物質や、硝化菌および脱窒菌などの微生物および０．４ミクロン以上の不純物が除去される。そして、上述したように、ろ過槽７内の生物処理水は、隣接する脱色槽８との水頭圧差により、ろ過膜３１を生物処理水が通過するため、ろ過水だけが脱色槽８に引き抜かれ、固液分離を確実に行うことができる。したがって、高度な処理レベルの水質を、常時安定して確保できる。また、散気管２６ａから放出される気泡と、その気泡によって形成される水流とがろ過膜３１の表面に接触しながら上昇することで、ろ過膜３１の膜面は常に洗浄されるため、目詰まりなどを防止でき、高度なろ過処理能力を安定して確保することができる。

次に、Ｔ字管４０について、図５を参照して説明する。このＴ字管４０は、固液分離されたろ過水から気泡を分離して外部に放出するための管である。図５に示すように、Ｔ字管４０は、正面視略Ｔ字型形状の管であり、３つの開口部を有する。この３つの開口部とは、第１の開口部４０ａと、第２の開口部４０ｂと、第３の開口部４０ｃとである。そして、第１の開口部４０ａは、ろ過水連結管３７の下流側端部の開口部に対向する位置に向けられ、第２の開口部４０ｂは、ろ過槽７の上方に向かう位置に向けられ、第３の開口部４０ｃは、ろ過槽７の底部に向かう位置に向けられるようにしてＴ字管４０を配置させる。そして、第１の開口部４０ａには、ろ過水連結管３７の下流側端部が接続され、第２の開口部４０ｂには、上方に延設された排気管３９の上流側端部が接続され、第３の開口部４０ｃには、下方に延設するろ過水供給管３６の上流側端部が接続されている。

次に、ろ過水供給管３６について、図３および図４を参照して説明する。このろ過水供給管３６は、膜分離装置３０によって固液分離されたろ過水を、脱色槽８に供給する管である。また、ろ過水供給管３６は、可撓性を有する塩化ビニル配管であり、自由自在に折り曲げ可能である。そして、図３に示すように、ろ過水供給管３６は、Ｔ字管４０の第３の開口部４０ｃにその一端側が接続され、当該一端側とは反対の他端側は、脱色槽８と隣接して共有する壁面の略中央よりやや下部付近の挿通口（図示外）に挿入されて固定されている。そして、ろ過水供給管３６の長さは、膜分離装置３０をろ過槽７の上方に引き出せる程度の長さに調整されており、全体略Ｕ字状となってその中間が下方に垂れ下がった状態となっている。したがって、図４に示すように、ろ過膜３１の保守点検時および取り換え時などに、膜分離装置３０をろ過槽７の上方に引き上げた場合、全体が略Ｕ字状のろ過水供給管３６が上方に伸長するため、ろ過水供給管３６をＴ字管４０の第３の開口部４０ｃから外す手間がなく、迅速かつ簡単にろ過膜３１の保守点検および交換などを行うことができる。

次に、排気管３９について、図３を参照して説明する。この排気管３９は、Ｔ字管４０に流入したろ過水中から気泡を分離して、外部に排出するための管である。図３に示すように、排気管３９は、Ｔ字管４０の第２の開口部４０ｂ（図５参照）に接続され、ろ過槽７の上方に向かって延設されている。そして、その上方に向かって延設する排気管３９の先端部は、略直角に折り曲げられ、折り曲げ部３９ａを形成している。この折り曲げ部３９ａは、排気管３９の下流側先端の開口部より、雨水などが入り込まないようにするために設けられている。なお、折り曲げ部３９ａの折り曲げ角度については、略直角に限らず、雨が振り込まなければよく、さらに鋭角に折り曲げてもよい。

次に、膜分離装置３０のろ過処理について、図２，図３および図５を参照して説明する。まず、図２に示すように、ろ過槽７に、生物処理槽６から微生物処理された生物処理水が、水中ポンプ９により供給される。そして、ろ過槽７と脱色槽８とには、水頭圧差が生じるため、ろ過槽７の生物処理水は、ろ過膜保持枠３２（図３参照）に保持された６枚のろ過膜３１をそれぞれ通過する。次いで、図３に示すように、各ろ過膜３１によって固液分離されたろ過水は、ろ過水流入管３３を各々通過し、１本のろ過水集水管３４に集水される。また、ろ過槽７に貯留する生物処理水は、散気管２６ａの気泡によって曝気されているため、その気泡の一部はろ過膜３１に入り込み、ろ過水集水管３４に集水されたろ過水には気泡が混入している。

次いで、図３又は図５に示すように、ろ過水集水管３４によって集水されたろ過水は、ろ過水連結管３７を介して、Ｔ字管４０の第１の開口部４０ａからＴ字管４０の内部に流入する。そして、前述したように、この第１の開口部４０ａから流入したろ過水中には気泡が混入している。そこで、ろ過水供給管３６のように、その管の全体が略Ｕ字状となる程度に長く調整されている場合、ろ過水中の気泡はろ過水供給管３６内を流れずに、そのろ過水供給管３６の入り口付近に溜まってしまい、１つの大きな気泡となって管内に留まる。すると、その管内に留まっている気泡が壁となってしまい、ろ過水がろ過水供給管３６を流れず、膜分離装置３０のろ過処理能力が極端に低下する。そこで、本実施形態の膜分離装置３０では、Ｔ字管４０に流入したろ過水中の気泡は、ろ過水中から分離し、第２の開口部４０ｂへ向かう。そして、第３の開口部４０ｃからは、気泡が分離したろ過水のみが流出する。そして、第２の開口部４０ｂへ向かった気泡は、排気管３９を通過して外部に排出される。一方、第３の開口部４０ｃから流出されたろ過水は、第３の開口部４０ｃに接続されたろ過水供給管３６を通過して、脱色槽８に供給される。したがって、全体が略Ｕ字状になる程度に長さが調整されたろ過水供給管３６において、ろ過膜３１より気泡がろ過水に混入しても、ろ過水供給管３６に流入する前に、Ｔ字管４０にてろ過水中から気泡だけが分離される。そして、その気泡が排気管３９から外部に排出されるため、ろ過水はろ過水供給管３６内を常時安定して流れることができる。また、ろ過水供給管３６内をろ過水が常時安定して流れるため、膜分離装置３０のろ過処理能力が低下することなく、ろ過水量を安定させて脱色槽８に供給することができる。

次に、生物処理槽６における微生物処理について、図２を参照して説明する。生物処理槽６における微生物処理は、汚水中の有機物分解に加え、硝化菌による硝化処理、および脱窒菌による脱窒処理が行われる。具体的には、水洗便器５から流入する汚水中のアンモニアは、硝化菌によって硝酸に変換される。そして、硝化されて生成した硝酸は、脱窒菌によって脱窒され、大気中に放出される。特に、脱窒菌は、汚水中の有機物を資化源（エネルギー源）として利用することにより、脱窒処理を行う。ここで例えば、循環式水洗トイレシステム１の使用頻度が低い場合は、生物処理槽６への汚水の流入量が減少するため、汚水中の有機物濃度は一時的に低下することがある。このように汚水中の有機物濃度が低い状態が継続する場合は、脱窒菌は十分な脱窒処理を行うことができない。そこで、汚水中の有機物濃度が低い場合、脱窒菌は、図２に示す収納ケース４に収容された生分解性プラスチック板を資化源として利用する。したがって、生物処理槽６の汚水の有機物濃度は、生分解性プラスチック板の投入により、少なくとも脱窒菌が脱窒処理に必要な濃度に常時確保されている。また、生分解性プラスチック板は、微生物によって分解されるので、収納ケース４を水面より引き上げ、生分解性プラスチック板を定期的に補充する。なお、本実施形態の生分解性プラスチック板は、収納ケース４に１０枚収納されているが、生分解性プラスチック板の枚数は、汚水中の有機物濃度を考慮して決定するのが好ましい。

次に、微生物活性とｐＨとの関係について説明する。上述したように、図２に示す生物処理槽６の汚水には、好気性の硝化菌と、嫌気性の脱窒菌とが存在する。そして、生物処理槽６の汚水を好気的条件下にすると、硝化菌の活性が優勢となり、硝化菌により生成された硝酸が汚水に蓄積され、汚水ｐＨは低下する。また、汚水を嫌気的条件下にすると、脱窒菌の活性が優勢となり、汚水に蓄積された硝酸は脱窒されるので、前者とは反対にｐＨは上昇する。また、これら硝化菌および脱窒菌の活性は、ｐＨに大きく依存する。例えば、硝化菌の活性が最も高くなる至適ｐＨは一般的に６．５〜８．０と言われ、脱窒菌の活性の至適ｐＨは７．０〜８．５と言われている。したがって、ｐＨが７〜８の範囲内にあれば、硝化・脱窒処理は安定して行われる。そこで、制御装置１５は、ろ過槽７に設けられたｐＨセンサ２７が検出する生物処理水のｐＨに基づいて、生物処理槽６のブロワー２５の動作を制御する。そして、生物処理槽６の曝気量を制御し、ｐＨが７〜８付近になるように調整する。なお、本実施形態の制御装置１５では、ブロワー２５を動作させるｐＨの閾値をｐＨ７．５に設定して、生物処理槽６内のｐＨを制御している。

次に、制御装置１５によるブロワー２５の制御について、図２を参照して説明する。まず、ろ過槽７に設けられたｐＨセンサ２７が、生物処理槽６から汲み上げられた生物処理水のｐＨを検出する。そして、ｐＨセンサ２７は、ｐＨ検出値を検出信号として、制御装置１５に出力する。さらに、制御装置１５は、そのｐＨセンサ２７から出力された検出信号に基づくｐＨ検出値が、７．５を超えているかどうかを判断する。そして、生物処理水のｐＨが７．５を超えている場合は、生物処理槽６内のｐＨが高いので、汚水中の硝酸濃度が低く、脱窒処理が進んでいることが考えられる。さらに、硝化処理を行う硝化菌の活性が低下しているとも考えられる。そこで、制御装置１５は、ブロワー２５に動作を「オン」とするための制御信号を送信する。すると、ブロワー２５が動作を開始し、ブロワー２５から供給される空気は、散気管２５ａ，２５ｂから生物処理槽６内に放出される。すると、汚水が好気的条件下になり、好気性菌である硝化菌の活性が高くなり、嫌気性菌である脱窒菌の活性が抑えられるので、ｐＨが低下する。

また、生物処理水のｐＨが７．５以下の場合は、生物処理槽６内のｐＨが低いので、汚水中の硝酸濃度が高く、硝化処理が進んでいることが考えられる。さらに、脱窒処理を行う脱窒菌の活性が低下していることも考えられる。そこで、制御装置１５は、ブロワー２５に動作を「オフ」とするための制御信号を送信する。すると、ブロワー２５は動作を停止する。そして、汚水が嫌気的条件下になり、嫌気性菌である脱窒菌の活性が高くなり、好気性菌である硝化菌の活性が抑えられるので、ｐＨが上昇する。こうして制御装置１５は、ｐＨセンサ２７の検出結果と、ｐＨの閾値とを比較して、ブロワー２５の動作を制御することにより、生物処理槽６内のｐＨを制御し、硝化菌および脱窒菌の活性を調整する。

以上説明したように、本実施形態の膜分離装置３０は、全体が略Ｕ字状となる程度に長さが調整された可撓性のろ過水供給管３６を備えている。したがって、ろ過水供給管３６を外さなくても、膜分離装置３０をろ過槽７の上方に引き出すことができるため、ろ過膜３１などの保守点検を迅速かつ容易に行うことができる。そして、ろ過膜３１より気泡がろ過水に混入しても、Ｔ字管４０において、ろ過水中から気泡が分離される。そして、排気管３９から気泡が外部に排出されるため、Ｔ字管４０およびろ過水供給管３６には気泡が溜まらず、管内におけるろ過水の流れを常時確保することができる。したがって、Ｔ字管４０内で気泡が分離されたろ過水は、ろ過水供給管３６を安定して流れるため、膜分離装置３０のろ過処理能力が落ちることがなく、ろ過水量を常時安定して脱色槽８に供給することができる。

なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されることなく、各種の変形が可能である。例えば、本実施形態の膜分離装置３０のろ過膜保持枠３２に保持されたろ過膜３１の枚数は、６枚であるが、これに限らず目的とされる浄化度に合わせて、ろ過膜３１の保持枚数を多くしたり、少なくしたりしてもよい。

また、ろ過水集水管３４には、ろ過水連結管３７を介してＴ字管４０を設けたが、ろ過水集水管３４，ろ過水連結管３７とを一体にしてもよく、さらに、排気管３９とも併せて一体にしてもよい。

本発明の膜分離装置は、循環式水洗トイレのろ過槽に限らず、生活排水および工業排水などの浄化槽にも利用できる。

本発明の膜分離装置３０をろ過槽７に備えた循環式水洗トイレシステム１の概念図である。 本発明の膜分離装置３０をろ過槽７に備えた循環式水洗トイレシステム１の構成図である。 膜分離装置３０を槽内に浸漬した状態を示すろ過槽７の構成図である。 膜分離装置３０をろ過槽７の上方に引き出した状態を示すろ過槽７の構成図である。 Ｔ字管４０近傍の部分拡大図である。

符号の説明

１ 循環式水洗トイレシステム
７ ろ過槽
３０ 膜分離装置
３１ ろ過膜
３２ ろ過膜保持枠
３３ ろ過水流入管
３４ ろ過水集水管
３６ ろ過水供給管
３７ ろ過水連結管
３９ 排気管
４０ Ｔ字管

Claims (1)

1. 汚水を浄化する浄化槽に浸漬され、複数のろ過膜により被処理水をろ過する膜分離装置であって、
   当該膜分離装置のろ過膜保持枠に固定され、前記ろ過膜によりろ過されたろ過水を集水するろ過水集水管と、
   一端が前記ろ過水集水管の下流側に接続されるとともに、他端がろ過水供給先に接続され、当該接続状態で前記膜分離装置を前記浄化槽の上方に引き出し可能な長さとされた全体略Ｕ字状の可撓性を有するろ過水供給管と、
   前記ろ過水集水管の下流側において前記ろ過水集水管の上部に接続され、先端が前記浄化槽水面より上方に突出してろ過水に混入する空気を外部に排気する排気管と
   を備えることを特徴とする膜分離装置。

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