JP2006021202A - 水処理用固液分離装置の濾過面の洗浄方法及び固液分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濾過表面だけでなく、濾過面内部の目詰まりまでも効果的に洗浄できる、固液分離装置の濾過面の洗浄方法及び洗浄装置を提供する。
【解決手段】セラミック、金属等の無機質の材質からなる濾過体を有する固液分離装置において、前記濾過体の濾過面にオゾンを散気、接触させることにより、オゾンガスを用いてその濾過面を洗浄することを特徴とする固液分離装置の濾過面洗浄方法、又は洗浄装置であって、オゾンガスの強力な酸化力によりきょう雑物を酸化分解して、濾過面の目詰まりを有効に防止する。オゾンを濾過体の外側下部又は内側から散気、添加する。
【選択図】図１

Description

本発明は、水処理用の生物処理槽内に浸漬させて、微生物と濾液を分離する固液分離装置における濾過体の濾過面の洗浄方法及び固液分離装置に関し、特に河川水、湖沼水、用水、下水、各種廃水、し尿等の水処理分野で、浮遊物質を濾過する装置における濾過体の濾過面洗浄方法及び固液分離装置に関する。

従来から前記濾過体の濾過面の洗浄には、空気洗浄、水洗浄、空気と水洗浄、薬品洗浄、振動による洗浄等が知られていたが、濾過面内部まで目詰まりした場合、効果的な洗浄は難しかった。
ところで、オゾンは、強い酸化能により、脱色、脱臭、殺菌効果に優れており、高度浄水処理や排水処理をはじめ、水の浄化に於いても幅広く用いられている。一方、膜分離技術は濁質及び菌類の除去に優れ、簡易で信頼性のある浄水プロセスとして水道に於いても使用が認められ、また生活排水処理や工場排水など廃水処理についても同様に膜分離が検討されている。

既存の膜分離法を、水処理に用いる場合、膜のファウリングによる濾過水量の低下が問題となるが、オゾンを併用することにより、膜への閉塞が少なくなり高い濾過水量が連続して得られることが知られている。しかし、従来の有機材料から作られた膜では、オゾンに対する耐性が低く、オゾンと併用することはできなかった。
この点を改良したものとして、膜処理においてオゾン添加による透過流束Ｆｌｕｘの向上も確認されているものの、これは、ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅｆｌｕｏｒｉｄｅ）製の中空糸オゾン耐性膜についてのみ得られたものであり、その適用範囲も河川表流水、下水二次処理水と限られていた（非特許文献１）。
一方、オゾンによる汚泥の減容化について、沈殿池にて分離された返送汚泥ラインにオゾンを添加する方法が検討されているが、生物処理槽に直接添加する方法は検討されていない。
日本膜学会第２１年会講演要旨集Ｐ．１５

このように、従来の水処理用の固液分離装置にあっては、固液分離装置の濾過面の洗浄が不十分なため、すぐ目詰まりを起こし、洗浄頻度が高く、濾過体の交換頻度も高くなるという問題点があった。
一方、オゾンによる汚泥減容化が検討されているが、沈殿池にて分離された汚泥にオゾンを添加して曝気槽に返送しており、沈殿池、汚泥返送ポンプ等の付帯設備が必要であるという問題点もあった。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、オゾンの強力な酸化力により、濾過表面だけでなく内部の目詰まりまでも効果的に洗浄できる、濾過面の洗浄方法及び固液分離装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、下記の固液分離装置の濾過面の洗浄方法及び洗浄装置が提供されて、本発明の上記目的が達成される。
すなわち、本発明は次の構成からなるものである。
（１）無機質の材質からなる濾過体を有する固液分離装置において、前記濾過体の濾過面にオゾンを散気、接触させ、濾過面を洗浄することを特徴とする固液分離装置の濾過面洗浄方法。
（２）オゾンを濾過体の外側下部から散気、添加することを特徴とする前記（１）記載の濾過面洗浄方法。
（３）オゾンを濾過体の内側から外側へ向けて散気、添加することを特徴とする前記（１）記載の濾過面洗浄方法。
（４）無機質の材質からなる濾過体を有する固液分離装置において、前記濾過体の濾過面にオゾンを散気、接触させるオゾン供給口を設けることにより、オゾンガスを用いてその濾過面を洗浄することを特徴とする固液分離装置。
前記濾過面の材質としては、セラミック、金属、ガラス等が好ましく、他にＣａＣＯ、砂、アンスラサイト、コークス、レンガ、タイル、溶融スラグが挙げられるが、金属としてはステンレススチールが好ましい。

本発明によれば、セラミック、金属等の無機質材質の濾過面を有する固液分離装置において、濾過面の洗浄にオゾンを用いることにより、
１）オゾンの強力な酸化力により、濾過表面だけでなく内部の目詰まりまでも効果的に洗浄除去可能になり、
２）逆洗浄を行うと効果がさらに上がり、
３）難分解性の溶解性成分の分解が可能となり、
４）生物反応槽内でオゾンを添加することにより、汚泥の減容化が可能となる
５）濾過面がセラミック、金属等の無機質材質からなるために、濾過面の洗浄にオゾンを用いても、強力な酸化に耐えることができ、長時間濾過を継続することができ、安定した濾過を行うことができる。
等の作用により、膜のＦｌｕｘが向上し、膜の閉塞による交換の必要もなく、経済的である。

セラミック、金属等の無機質の材質の濾過体を有する固液分離装置に、膜面積当たり２〜５０ｇ−Ｏ_３／ｍ^２／ｄのオゾンを散気、添加することにより、濾過面の目詰まりの除去を効果的に行うことができる。
この場合、オゾンを添加するやり方としては、オゾンを濾過体の外側下部から添加した場合、濾過面内部からの水、空気等による逆洗を組合せて洗浄すると、さらに効果的である。濾過面内部から直接オゾン又はオゾン水で逆洗させて洗浄する方法を採用することも有効である。
生物処理槽に濾過体（濾過エレメント）を浸漬させた装置においては、生物反応槽内で間欠的または連続的にオゾンを添加することにより、オゾンによる濾過面洗浄効果を得るだけでなく、汚泥の減容化をも図ることができる。

濾過面を構成する濾過体は、孔径０．１〜２００μｍの無機質の材質のものであってもよく、また孔径１０μｍ以下、例えば０．１〜１０μｍの精密濾過膜でも、また孔径１０μｍ以上、例えば１０〜２００μｍの濾過体でもよく、いずれであっても構わない。孔径１０μｍ以上の濾過体を用いる汚泥層濾過は、その濾過体表面に形成される汚泥層により、濾過体自体がもつ孔径よりも小さい粒子も分離可能となる。また、濾過体の形状は、平板状、管状、スパイラル型等が考えられる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
図１は、本発明における濾過体の外側下部からオゾンガスを散気、添加する方法の概略平面図を示し、図２はその概略立面図であり、図３は、濾過面内部からオゾンガスを散気、添加する方法の概略平面図であり、図４はその概略立面図である。

実施例１、２及び比較例１
実施例１は、図１及び図２に示す方式に係わるものであり、図１及び図２において、生物処理槽を兼ねた固液分離装置１の中に、濾過面洗浄用にオゾン発生器２からのオゾンガス３と、これと反対方向からの空気４とが、散気管５から生物処理槽内の濾過ユニット６内の各濾過エレメント７（図２参照）の外側下部から散気、添加されて各濾過エレメント７の濾過表面から目詰まりの原因となるきょう雑物を酸化分解して除去することより、高い洗浄効果を得るように構成されている。
なお、図２において、８は空気及び膜面洗浄用水を濾過エレメント７へ送るための洗浄用配管であり、９は洗浄と処理排水の切換と流量調整を兼ねる洗浄用バルブであり、Ｐは処理水の排水ポンプであり、１０は固液分離処理水の排出管である。
オゾンガス３は、オゾン添加ラインの切替えと流量調整を兼ねたオゾン用バルブ１４により各濾過エレメントに順次添加可能であり、交互に添加しても同時に添加しても構わない。また散気ラインの切換と流量調整を兼ねた空気用バルブ１３により、オゾン添加時の空気量が調整可能となり、オゾンのみ空気の添加も可能である。

実施例１における方式では次に示す（１）と（２）の場合を組み合わせて行った。
１．オゾンを濾過体下部から散気・添加する場合
（１）オゾン添加時、水・空気による逆洗をしない場合・処理水吸引継続可能、吸引を停止してもしなくても良い。
・洗浄工程順序
１）オゾン用バルブ１４を開け、オゾンを添加。この時、空気用バルブ１３を調節し、オゾンガス濃度、オゾンガス流量を調整。
２）一定時間洗浄後、オゾン用バルブ１４を閉める。空気用バルブ１３をもとに戻す。
（２）オゾン添加時、水・空気による逆洗をする場合
・処理水吸引停止。
・洗浄工程順序
１）処理水バルブ１１を閉め、処理水の吸引を停止する。
２）洗浄用バルブ９を開け、洗浄用の水・空気を添加。
３）２）と同時に、オゾン用バルブ１４を開け、オゾンを添加。この時、空気用バルブ１３を調節し、オゾンガス濃度、オゾンガス流量を調整。
４）一定時間洗浄後、洗浄用バルブ９とオゾン用バルブ１４を閉める。
５）処理水バルブ１１を開け、空気用バルブ１３をもとに戻し、処理水の吸引を開始する。

実施例２は、図３及び図４に示す方式に係わるものであり、図３及び図４において、固液分離装置１の中に、濾過面内部からの濾面洗浄用にオゾンガス又はオゾン水３が、各濾過エレメント７の内部から外側へ向かって散気（接触）、添加されて各濾過エレメント７の濾過面の目詰まりの原因となるきょう雑物を酸化分解して除去することにより、高い洗浄効果を得るように構成されている。
なお、図３及び図４において、１１は洗浄と処理排水の切り換えと流量調整をバルブ９と共同して行うためのバルブであり、１２は濾過エレメント７の直下に設けた生物処理槽を兼ねた固液分離装置１の空気曝気用の散気装置である。その他の図１及び図２と同じ作用をする機器部品については同じ符号を付けて示し、重ねての説明は省略する。

実施例２の場合は以下の工程を行った。
２．オゾンを濾過体内部から外側に向けて散気・添加する場合・処理水吸引停止。
・洗浄工程順序
１）処理水バルブ１１を閉め、処理水の吸引を停止する。
２）洗浄用バルブ９を開け、洗浄用のオゾン又はオゾン水を添加。
３）一定時間洗浄後、洗浄用バルブ９を閉める。
４）処理水バルブ１１を開け、処理水の吸引を開始する。

実施例１〜２及び比較例を通じて、ステンレス製の孔径０．１μｍの精密濾過膜を濾過体として使用した。濾過体は容量２００リットルの生物処理反応槽に浸漬されている。比較例では、オゾンの添加はなく、実施例１では散気管を通じてオゾンガスを生物処理槽に添加し、実施例２では逆洗時にのみ逆洗用水とともに濾過面内部からオゾンガスを添加した。実施例１，２とも、複数個の散気管または濾過エレメントに対して、弁などを使用して交互にオゾンガスを流入させた。実施例１では散気管全部にオゾンガスを導入することはせず、散気管を２組に分け、交互に散気管にオゾンガスを導入し、全体として連続的にオゾンガスを導入するようにした。
オゾン洗浄を行う実施例１〜２と、濾過面のオゾン洗浄を行わない比較例の各々の実験条件を第１表に示す。
実験結果を第２表にそれぞれ示す。

以上の実験によれば、オゾンを添加することにより、Ｆｌｕｘの低下が抑えられ、実施例１ではオゾン無添加の２割、実施例２ではオゾン無添加の４割もＦｌｕｘが上昇した。また、１年以上実験を継続しても、実施例では薬品洗浄を行う必要がなく、膜の目詰まり、劣化等による濾過体の交換の必要はなかった。

本発明は、水処理分野において水処理用の生物処理槽内に濾過体を浸漬させて、微生物と濾液を分離する固液分離装置で、濾過体の濾過面の洗浄を効率良く行うことができるので、特に河川水、湖沼水、用水、下水、各種廃水、し尿等の水処理分野で、浮遊物質を濾過する装置を用いる場合に有用である。

本発明による濾過体の外側下部からオゾンを添加、洗浄する固液分離装置の図２のＡ−Ａ線より下方の概略平面図を示す。 図１の固液分離装置の概略立面図を示す。 本発明による濾過面内側からオゾンを添加、洗浄する固液分離装置の概略平面図を示す。 図３の固液分離装置の概略立面図を示す。

符号の説明

１ 固液分離装置（生物処理槽を兼ねた固液分離装置）
２ オゾン発生器
３ オゾンガス
４ 空気
５ 散気装置管
６ 濾過ユニット
７ 濾過エレメント
８ 洗浄用配管
９ バルブ（洗浄用バルブ）
１０ 濾過処理水排出管
１１ バルブ
１２ 散気装置
１３ 空気用バルブ
１４ オゾン用バルブ
Ｐ ポンプ

Claims (4)

1. 無機質の材質からなる濾過体を有する固液分離装置において、前記濾過体の濾過面にオゾンを散気、接触させ、濾過面を洗浄することを特徴とする固液分離装置の濾過面洗浄方法。
2. オゾンを濾過体の外側下部から散気、添加することを特徴とする請求項１記載の濾過面洗浄方法。
3. オゾンを濾過体の内側から外側へ向けて散気、添加することを特徴とする請求項１記載の濾過面洗浄方法。
4. 無機質の材質からなる濾過体を有する固液分離装置において、前記濾過体の濾過面にオゾンを散気、接触させるオゾン供給口を設けることにより、オゾンガスを用いてその濾過面を洗浄することを特徴とする固液分離装置。

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