JP2006314883A

JP2006314883A - 分離膜の洗浄方法

Info

Publication number: JP2006314883A
Application number: JP2005138390A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nakayama; 善雄中山
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2005-05-11
Filing date: 2005-05-11
Publication date: 2006-11-24

Abstract

【課題】分離膜の濾過孔の付着物質や閉塞物質を効果的に溶解することにより、長期間安定した濾過性能を得ることができる分離膜の洗浄方法を提供すること。
【解決手段】下水等の有機性の汚水を生物処理する施設で被処理液中に浸漬され固液分離を行う分離膜の洗浄方法において、熱水Ｆを透過液流出側から分離膜１に注入した後、加水分解酵素溶液Ｇを透過液流出側から分離膜１に注入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、分離膜の洗浄方法に関し、特に、分離膜の濾過孔の付着物質や閉塞物質を効果的に溶解することにより、長期間安定した濾過性能を得ることができる分離膜の洗浄方法に関するものである。

下水等の有機性の汚水を生物処理する施設の固液分離を要する工程において、被処理液中に浸漬した分離膜を用いて固液分離を行う場合、分離膜の濾過孔に固形物が入り込み、濾過能力が低下するため、分離膜の濾過孔への付着物質や閉塞物質を除去する必要が生じる。
そこで、一定時間ごとに濾過能力の復元を図る洗浄処理を行うが、例えば、下記特許文献１では、タンパク質分解酵素を含む洗浄水や脂質分解酵素を含む洗浄水を最初に透過液流出側から注入し、洗浄を行った後、過酸化水素を含む洗浄水を膜の透過液流出側から注入している。

しかしながら、上記従来の分離膜の洗浄方法では、次のような問題があった。
酵素の基質となるタンパク質等の高分子物質は、前処理を行った方が、より大きい分解活性を得ることができる。例えば、タンパク質では、熱水処理を行うことにより、立体構造が破壊され、より酵素反応が受け易くなる。同様に、分離膜の閉塞の最大の原因と考えられている汚泥構成微生物の細胞壁を構成しているグルカンについても、前処理として熱水処理を行うことにより、細胞壁分解酵素の分解活性が向上する。
特許第３５７００３０号公報

本発明は、上記従来の分離膜の洗浄方法が有する問題点に鑑み、分離膜の濾過孔の付着物質や閉塞物質を効果的に溶解することにより、長期間安定した濾過性能を得ることができる分離膜の洗浄方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の分離膜の洗浄方法は、下水等の有機性の汚水を生物処理する施設で被処理液中に浸漬され固液分離を行う分離膜の洗浄方法において、熱水を透過液流出側から分離膜に注入した後、加水分解酵素溶液を透過液流出側から分離膜に注入することを特徴とする。

この場合において、加水分解酵素として、タンパク質分解酵素及び／又は細胞壁分解酵素を用いることができる。

また、熱水を分離膜に注入した後、該熱水の温度が加水分解酵素の至適温度付近まで低下してから加水分解酵素溶液を分離膜に注入することができる。

本発明の分離膜の洗浄方法によれば、下水等の有機性の汚水を生物処理する施設で被処理液中に浸漬され固液分離を行う分離膜の洗浄方法において、熱水を透過液流出側から分離膜に注入した後、加水分解酵素溶液を透過液流出側から分離膜に注入することから、前処理として熱水処理を行うことにより、加水分解酵素の細胞壁の分解活性を向上させることができ、これにより、濾過孔の付着物質や閉塞物質を溶解し、分離膜の濾過能力を容易に復元することができる。

この場合、加水分解酵素として、タンパク質分解酵素及び／又は細胞壁分解酵素を用いることにより、濾過孔の付着物質や閉塞物質をより効果的に溶解することができる。

また、熱水を分離膜に注入した後、該熱水の温度が加水分解酵素の至適温度付近まで低下してから加水分解酵素溶液を分離膜に注入することにより、最適な酵素反応条件で濾過孔の付着物質や閉塞物質を溶解することができる。

以下、本発明の分離膜の洗浄方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。

図３に、下水等の水処理システムに、固液分離を行う分離膜が設置されたフローチャートを示す。
汚水Ａは、生物反応槽１１で活性汚泥によって生物処理され、固液分離装置１２により、分離水Ｃは放流される一方、生物反応槽１１で発生した汚泥は、余剰汚泥Ｂとして系外に排出される。

図２に、既存の水処理システムに、固液分離を行う分離膜が設置されたフローチャートを示す。
汚水Ａは、生物反応槽１１で活性汚泥によって生物処理され、汚泥と処理液との混合液Ｄとなって最終沈殿池１３に流入する。最終沈殿池１３には、固液分離装置１２が設置されており、固液分離装置１２により濾過された分離水Ｃは放流される。固液分離された大部分の汚泥は、返送汚泥Ｅとして、生物反応槽１１に返送され、再び生物処理に供されるが、その一部は余剰汚泥Ｂとして系外に排出される。

図１に、本発明の分離膜の洗浄方法を実施する固液分離装置の設置例を示す。
生物反応槽１１には、分離膜１、分離水配管２、吸引ポンプ３、三方弁４、三方弁５、熱水タンク６、ヒータ７、熱水配管８、酵素液タンク９、酵素液配管１０からなる固液分離装置１２が設置されており、分離膜１で分離された分離水Ｃは、吸引ポンプ３を介して分離水配管２から排出される。
分離膜１の濾過孔に付着物質や閉塞物質が蓄積することにより、膜の濾過速度が低下すると、三方弁４を熱水タンク６側に開き、ヒータ７により暖められた熱水Ｆを分離膜１へ透過液流出側から供給する。
このとき、吸引ポンプ３は、回転方向の変更等により、逆方向の熱水タンク６側から吸引する。分離膜１に供給された熱水Ｆが、酵素液タンク９内の酵素溶液Ｇの至適温度付近になると、三方弁４を分離水Ｃの放流方向に戻す一方、三方弁５を酵素液タンク９側に開き、酵素溶液Ｇを分離膜１に透過液流出側から供給する。このとき、熱水Ｆ供給時と同様に吸引ポンプ３の吸引方向は酵素液タンク９側から吸引する。

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１に示すように、下水等の有機性の汚水を生物処理する施設の固液分離を要する工程で、汚泥等の被処理液中に浸漬した分離膜１を用いて固液分離を行う場合、固液分離を長時間行うと濾過能力が低下し、分離膜１の濾過孔への付着物質や閉塞物質を除去する必要が生じる。
そこで、一定時間ごとに濾過能力の回復を図る処理を行うが、この処理に際し、吸引ポンプ３の回転方向の変更等により、ヒータ７により加温された熱水Ｆが、熱水タンク６から三方弁４を介して透過液流出側から分離膜１に注水される。
このときの熱水Ｆの温度は、１００℃が望ましいが、５０〜９０℃でも前処理として十分な効果を得ることができる。
分離膜１の濾過孔に付く付着物質や閉塞物質の主成分は汚泥であるが、この汚泥は微生物主体で構成されている。これらは、難分解の微生物由来の細胞壁やタンパク質を主たる構成組成としているが、熱水Ｆの処理により、特にタンパク質は立体構造が破壊され、より酵素反応が受け易くなる。同様に、汚泥構成微生物の難分解の細胞壁を構成しているグルカンについても、前処理として熱水処理により、分子結合が一部切断され、細胞壁分解酵素の分解活性が向上する。

分離膜１に供給された熱水Ｆが、周囲への放熱等によって徐々に温度が低下し、酵素液タンク９内の酵素溶液Ｇの至適温度付近になると、三方弁４を分離水Ｃ放流方向に戻し、三方弁５を酵素液タンク９側に開いて、加水分解酵素の酵素溶液Ｇを分離膜１に透過液流出側から供給する。
このとき、吸引ポンプ３は、熱水Ｆの供給時と同様に酵素液タンク９から吸引して分離膜１へと送水する。本操作により、最適な酵素反応条件で濾過孔の付着物質や閉塞物質を効果的に溶解することができる。

加水分解酵素としては、タンパク質分解酵素や、細菌の細胞壁を分解するグルカナーゼ系の酵素が有効である。
特に有効な酵素を出す起源微生物として、タンパク質分解酵素では、Aspergillus niger、Aspergillus saitoi、Aspergillus niger、Aspergillus oryzae、Aspergillus melleus、Penicillium duponti、Rhizopus niveus、Rhizopus delemar、Bacillus subtilis、Bacillus stearothermophilus、Bacillus lichenifomis、Bacillus thermoproteolyticus、Streptomyces griseus、Papaya carica、糸状菌などがある。
また、有効なグルカナーゼ系の酵素を出す起源微生物として、Pseudomonas.sp、Aspergillus niger、Aspergillus sp.、Rhizoctonia salani、Humicola insolens、Trichoderma、Arthrobacter sp.などがあり、これら起源の酵素剤を用いることが有効である。

産業用に用いられる市販のタンパク質分解酵素では、洛東化成工業（株）のエンチロンＦＡＣＯＮＣ、大和化成（株）のプロチンＰ、プロチンＡＹ、三共（株）のコクラーゼＰ、阪急バイオインダストリー（株）のオリエンターゼ２０Ａ、オリエンターゼ９０Ｎ、新日本化学工業のスミチムＡＰ、スミチームＬＰＬ、スミチームＬＰ、スミチームＭＰ、スミチームＣＰ、ヤクルト薬品工のアロアーゼＡＰ−１０などがあげられる。
また、市販のグルカナーゼ系酵素では、大和化成（株）のツニカーゼＦＭ、ノボザイム社のビスコザイム、天野エンザイム（株）のＹＬ−ＮＬアマノなどがあげられ、これらの製品又はその成分が類似しているものを用いることが有効である。
なお、これらの酵素溶液Ｇの濃度は０．１〜１％程度、好ましくは、０．２〜０．５％（重量％）とするのが望ましい。

また、微細な孔を有する分離膜１としては、有機膜、ステンレス鋼繊維を均一に積層焼結した金属膜、又は金属粉末を焼結した金属膜が用いることが望ましいが、熱水Ｆによる破損もしくは変性を生じず、濾過目的を果す孔を有する膜であれば、有機膜の材質等には特にこだわらない。

かくして、本実施例の分離膜の洗浄方法は、下水等の有機性の汚水を生物処理する施設で被処理液中に浸漬され固液分離を行う分離膜の洗浄方法において、熱水Ｆを透過液流出側から分離膜１に注入した後、加水分解酵素の酵素溶液Ｇを透過液流出側から分離膜１に注入することから、前処理として熱水処理を行うことにより、加水分解酵素の細胞壁の分解活性を向上させることができ、これにより、濾過孔の付着物質や閉塞物質を溶解し、分離膜１の濾過能力を容易に復元することができる。
この場合、加水分解酵素として、タンパク質分解酵素や細胞壁分解酵素を用いることにより、濾過孔の付着物質や閉塞物質をより効果的に溶解することができる。
また、熱水Ｆを分離膜１に注入した後、該熱水Ｆの温度が加水分解酵素の至適温度付近まで低下してから加水分解酵素の酵素溶液Ｇを分離膜１に注入することにより、最適な酵素反応条件で濾過孔の付着物質や閉塞物質を溶解することができる。

以上、本発明の分離膜の洗浄方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、実施例に記載した構成を適宜組み合わせる等、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。

本発明の分離膜の洗浄方法は、前処理として熱水処理を行うことにより、加水分解酵素の細胞壁の分解活性を向上させることができ、これにより、濾過孔の付着物質や閉塞物質を溶解し、分離膜の濾過能力を復元するという特性を有していることから、例えば、有機性排水を処理する下水処理場や農業集落排水施設、産業排水などの施設で、固液分離を要する工程で利用することができ、本発明を用いることにより、分離膜の長期間安定した固液分離性能を得ることができる。

本発明の分離膜の洗浄方法を実施する固液分離装置の一例を示すフローチャート図である。水処理システムに固液分離装置が設置された例を示すフローチャート図である。水処理システムに固液分離装置が設置された他の例を示すフローチャート図である。

符号の説明

Ａ汚水
Ｂ余剰汚泥
Ｃ分離水
Ｄ混合液
Ｅ返送汚泥
Ｆ熱水
Ｇ酵素溶液
１分離膜
２分離水配管
３吸引ポンプ
４三方弁
５三方弁
６熱水タンク
７ヒータ
８熱水配管
９酵素液タンク
１０酵素液配管
１１生物反応槽
１２固液分離装置
１３最終沈殿池

Claims

下水等の有機性の汚水を生物処理する施設で被処理液中に浸漬され固液分離を行う分離膜の洗浄方法において、熱水を透過液流出側から分離膜に注入した後、加水分解酵素溶液を透過液流出側から分離膜に注入することを特徴とする分離膜の洗浄方法。
加水分解酵素として、タンパク質分解酵素及び／又は細胞壁分解酵素を用いることを特徴とする請求項１記載の分離膜の洗浄方法。
熱水を分離膜に注入した後、該熱水の温度が加水分解酵素の至適温度付近まで低下してから加水分解酵素溶液を分離膜に注入することを特徴とする請求項１又は２記載の分離膜の洗浄方法。