JP2008173556A - 下水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固液分離平膜の膜面を効率的に洗浄して、膜面に付着する汚泥を抑制し、長期間ろ過性能を維持できるようにすることを目的とする。
【解決手段】流入する下水３を活性汚泥により処理する反応槽１と、該反応槽１内に浸漬して鉛直に設置され、懸濁物と処理水とを分離する膜ろ過装置４を構成する複数の固液分離平膜４ａ、４ａ…と、この膜ろ過装置４の下部に配した散気装置８とを有する下水処理装置において、この複数の固液分離平膜４ａ、４ａ…の近傍に配した洗浄促進手段１１、１１…を具備し、この洗浄促進手段１１、１１…は、この散気装置８から散気される気泡の上昇方向に対して凹部１１ｂ及び凸部１１ａを交互に有するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、下水（排水）中の有機物等を活性汚泥で分解し、固液分離に浸漬型の膜ろ過装置を構成する複数の固液分離平膜を用いた下水処理装置に関する。

従来、下水（排水）中の有機物等を活性汚泥で分解し、固液分離に浸漬型の膜ろ過装置を構成する複数の固液分離平膜を用いた膜分離活性汚泥法による下水処理装置が提案されている。この浸漬型の膜ろ過装置を構成する複数の固液分離平膜を用いた下水処理装置としては、例えば、下水（排水）中の有機物等を活性汚泥で分解する反応槽内に懸濁液と処理水とを分離する膜ろ過装置を構成する複数の固液分離平膜を膜面が鉛直（垂直）に設置されたものが使用されている。

このような下水処理装置では、反応槽内の複数の固液分離平膜の下部に設置された散気装置から空気気泡を散気している。この空気気泡の散気の目的は、反応槽内の活性汚泥へ酸素を供給すると同時に、空気気泡の上昇に伴って生成される水流により固液分離平膜の膜表面を洗浄して膜面の付着物を除去し、目詰まりを抑制することであった。

このような膜分離活性汚泥法の下水処理装置では、処理水中に濁質成分の混入を防止できる利点がある。また、従来の標準活性汚泥法に比べ、最終沈殿池の設置が不要となり、プラント自体の省スペース化を図ることが出来る。また、反応槽内の活性汚泥濃度を高くできるため、除去率の向上、小型化等の利点がある。

しかし、下水や汚泥に含まれる油脂類等の高分子物質は、粘着性があり、固液分離平膜の膜面に付着し易く、効果的な付着防止や付着物質の剥離除去が必要である。

また、固液分離平膜のろ過運転を継続していると固液分離平膜の膜面の目詰まり現象が徐々に進行する。この固液分離平膜の目詰まりを除去するため、数ヶ月あるいは数年に１回の頻度で固液分離平膜の薬液洗浄が実施される。固液分離平膜の薬液洗浄に際しては、浸漬されていた固液分離平膜を反応槽から一度取り出し、薬液洗浄槽に浸し、洗浄する方法が一般的であるが、この方法では手数を要し、さらに固液分離平膜の取り出し装置が必要となる問題があった。このため、この固液分離平膜を反応槽内に浸漬した状態のままで洗浄することで、薬液洗浄の頻度を最小限にする必要がある。

これらの問題点を解決するため、従来特許文献１、２及び３に開示の対策技術が提案されている。

この特許文献１には、反応槽内で膜ろ過装置を構成する固液分離平膜と散気空気する散気管との間に撹拌手段を設け、固液分離平膜の膜面へ向かう上昇撹拌流を増強させることによって、膜表面の洗浄作用の安定化を図るようにしたものが開示されている。

特許文献２では、固液分離平膜間に多数の切り込みを有する薄膜を配置し、散気手段から供給される気体によりこの薄膜が揺動され、適宜な振幅が与えられて膜面に接触して付着物質を剥離できると共に気体の乱流効果で膜表面の洗浄作用が促進され長期間ろ過性能が維持できるとされている。

特許文献３では、固液分離平膜間に緩やかに多数張設された長繊維を配置し、散気手段から供給される気泡により、この長繊維を波動させ、適宜な振幅の波動が与えられた長繊維の側面が固液分離平膜の膜表面に接触して、付着汚泥を常に剥離すると共に惹起された乱流効果で膜表面が洗浄されるため長期間ろ過性能が維持できるとされている。
特開２００３−２５１３８６号公報 特開２０００−２２５３２５号公報 特開平９−２０１５１９号公報

然しながら、特許文献１に開示のものでは、上昇撹拌流を生成するため気泡の上昇速度が大きくなる。このため、反応槽内での気泡滞留時間が減少し、酸素の溶解率が低下する。これにより活性汚泥の酸素供給量が不足し、活性汚泥の処理能力を確保するために、散気空気量を増やす必要がでてくる。散気空気量を増やすには、電力エネルギーが必要なため、運転コストの増大につながる不都合があった。

また、特許文献２のように薄膜を固液分離平膜の膜面に接触させる方法では、薄膜の揺動は気泡流に依存しているので、固液分離平膜の膜面への接触が不均一になり洗浄効果が安定せず、その結果、乱流効果による膜表面の付着物質も均等に除去できない不都合があった。また、下水中には、毛髪、繊維状物質、油脂類が多数混入しているため、薄膜への付着現象が必ず発生する。付着現象は一度発生すると加速的に進行するため、薄膜の切り込みが短時間に閉塞してしまい、薄膜は固液分離平膜の膜面に接触できない状態に陥り、同時に乱流効果も失うため、膜面と薄膜との接触及び膜面と気泡との接触による洗浄機能を両方とも喪失する不都合があった。

また、特許文献３は、特許文献２と同様に、固液分離平膜の膜全面への接触が不均一になり洗浄効果が安定しない不都合があり、また、長繊維の揺れ程度では乱流効果が小さいため気泡接触による洗浄は期待できない。さらに、下水中の毛髪、繊維状物質、ゴミ類、油脂類がこの長繊維に絡み付き、長繊維の揺れが阻害されて膜面との接触洗浄が著しく低下すると同時に、長繊維に絡み付いた物質が膜面に接触し、この固液分離平膜が合成樹脂等より成るときは、膜面損傷を引き起こす不都合があった。

本発明は、斯かる点に鑑み、固液分離平膜の膜面を効率的に洗浄して、膜面に付着する汚泥を抑制し、長期間ろ過性能を維持できるようにすることを目的とする。

本発明下水処理装置は、流入する下水を活性汚泥により処理する反応槽と、該反応槽内に浸漬して鉛直に設置され、懸濁物と処理水とを分離する膜ろ過装置を構成する複数の固液分離平膜と、この膜ろ過装置の下部に配した散気装置とを有する下水処理装置において、この複数の固液分離平膜の近傍に配した洗浄促進手段を具備し、この洗浄促進手段は、この散気装置から散気される気泡の上昇方向に対して凹部及び凸部を交互に有するものである。

本発明下水処理装置は、請求項１記載の下水処理装置において、この洗浄促進手段の凹部及び凸部は、波形状であるものである。

本発明下水処理装置は、請求項１記載の下水処理装置において、この洗浄促進手段は、鉛直方向に昇降する昇降手段を具備したものである。

本発明下水処理装置は、請求項３記載の下水処理装置において、この昇降手段は、この洗浄促進手段の凹部及び凸部のピッチ以内の間隔で昇降するようにしたものである。

本発明下水処理装置は、請求項３又は４記載の下水処理装置において、この膜ろ過装置の処理水の量を測定する計測手段を設けると共にこの計測手段の計測量に応じてこの昇降手段の昇降の頻度を制御する制御手段を設けたものである。

本発明によれば、複数の固液分離平膜の近傍に配した洗浄促進手段を具備し、この洗浄促進手段は、この散気装置から散気される気泡の上昇方向に対して凹部及び凸部を交互に有するので、気泡の上昇に伴う混合液の流速を変化し、上昇する気泡を固液分離平膜の膜面に確実に接触させることができる。このため、効率的にこの膜面を洗浄でき、膜面に付着する汚泥が抑制され、長期間ろ過性能を維持できる。

以下、図面を参照して、本発明下水処理装置を実施するための最良の形態の例につき説明する。

図１において、１は流入管２から流入する下水（汚水）３を活性汚泥法により処理する反応槽を示し、この反応槽１内でこの下水３及び活性汚泥が混合される。この反応槽１内に、この混合液３ａに浸漬して、水平方向に直列に膜ろ過装置４を構成する複数の固液分離平膜４ａ、４ａ…を鉛直（垂直）に設置する。

この膜ろ過装置４を構成する複数の固液分離平膜４ａ、４ａ…は、夫々例えば長方形状の支持枠の前面側及び後面側に混合液３ａの固形分をろ過する膜例えば合成樹脂より成るろ過膜を固定し、この長方形状の支持枠と前面側膜及び後面側膜とによって、反応槽１内の混合液３ａから分離空間を形成したものである。この支持枠の上部に全ての固液分離平膜４ａ、４ａ…の分離空間と連通した処理水取り出し管５を設け、この処理水取り出し管５から処理水５ａが吸引ポンプ６により、吸引されるようになされたものである。

この複数の固液分離平膜４ａ、４ａ…は、反応槽１内において混合液３ａの流れ方向（鉛直）と平行になるように設置する。この反応槽１内において、流入下水３中に含まれるＳＳ（Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｓｏｌｉｄ）、有機物、栄養塩類等の汚濁物質は、活性汚泥により吸着・分解反応により除去され、この固液分離平膜４ａ、４ａ…を介して活性汚泥等の懸濁物と処理水５ａとに分離され、吸引ろ過により濁質を含まない処理水５ａを得るようにしたものである。

この反応槽１の流出口図１例では、上位の流出口１ａ、中位の流出口１ｂ、下位の流出口１ｃからは、濁質成分の濃度が高くなった濃縮水７を流出するようにする。この濃縮水７は、次段の下水処理装置で処理しても良く、あるいは流入管２から再度反応槽１の中に循環しても良い。

この反応槽１内の膜ろ過装置４の下部に複数の散気管８ａ、８ａ…より成る散気装置８を設け、ブロア９よりの空気を供給管１０を介して散気管８ａ、８ａ…供給し、この散気管８ａ、８ａ…より空気気泡を散気するようにする。この空気気泡の散気は、反応槽１内の活性汚泥への酸素供給と同時に、上昇する気泡により混合液３ａに水流を発生させて、混合撹拌する。

本例においては、この膜ろ過装置４を構成する複数の固液分離平膜４ａ、４ａ…の近傍に洗浄促進手段１１を配する。本例においては、図１、図２に示すように、この複数の固液分離平膜４ａ、４ａ…夫々の両側に洗浄促進手段１１を夫々配するように、この複数の固液分離平膜４ａ、４ａ…の夫々の間とこの複数の固液分離平膜４ａ、４ａ…の両端にこの洗浄促進手段１１を夫々設ける。

この洗浄促進手段１１は、腐食しない例えば樹脂板あるいはステンレススチール等の金属板の硬質部材より構成し、この腐食しない硬質部材に凹部と凸部とを交互に配した例えば波形状を形成したもので、固液分離平膜４ａの膜面に平行に膜面の全面を覆う形状のものとする。

この場合、図２、図３に示すように、固液分離平膜４ａと洗浄促進手段１１との間には、固液分離平膜４ａの下部に配した散気管８ａから散気される気泡の流れに起因する上昇水流が形成される。

このとき、固液分離平膜４ａに相対した洗浄促進手段１１の凸部１１ａでは、流路幅が狭いので、水流が速く流れ、水流が速く流れることで、せん断力が大きくなり、気泡もこの固液分離平膜４ａに衝突する。また、凹部１１ｂでは、渦流等流速の変化が発生することで、せん断力が大きくなり、気泡もこの固液分離平膜４ａに衝突する。

この場合、本例によれば、固液分離平膜４ａの膜面において、乱流を発生できるので、固液分離平膜４ａの膜面において、発生するせん断力が大きくなり、また気泡と固液分離平膜４ａの膜面との接触頻度も高くできるので、固液分離平膜４ａの膜面の付着物を抑止でき、更に固液分離平膜４ａの膜面の付着物を剥離除去することができる。

また、本例においては、図１、図２に示すように、この洗浄促進手段１１、１１…夫々を鉛直方向に昇降する昇降手段１２を設ける。この場合、この複数の洗浄促進手段１１、１１…を相互に連結する連結部材１３を設け、昇降手段１２は、この連結部材１３を昇降するようにする。

この昇降手段１２は、手動操作、タイマーによる自動操作あるいは外部装置からの上昇及び下降指令による操作等により、この洗浄促進手段１１、１１…夫々を鉛直方向に昇降する。

この場合、この洗浄促進手段１１、１１…夫々を鉛直方向に昇降させると、固液分離平膜４ａ、４ａ…の夫々の膜面に相対している洗浄促進手段１１、１１…の凹部１１ｂ及び凸部１１ａの位置が変化し、膜面の水流状態が変化するため洗浄効果も変化する。

従って、この洗浄促進手段１１、１１…夫々を鉛直方向に昇降する自動操作をタイマー等で定期的に行うようにしたときには、固液分離平膜４ａ、４ａ…の夫々の膜面全体を均等に洗浄できる。この場合、この洗浄促進手段１１、１１…夫々の鉛直方向の昇降を間欠的に行うか又はゆっくり連続的に行うようにする。

また、本例においては、この洗浄促進手段１１、１１…夫々の鉛直方向の上昇及び下降を、この洗浄促進手段１１、１１…の凹部１１ｂ及び凸部１１ａのピッチＴの１/２ずつとする。この場合、この洗浄促進手段１１、１１…の凹部１１ｂ及び凸部１１ａの幅は、夫々Ｔ/２である。

この洗浄促進手段１１の移動前は、図４Ａに示すように、固液分離平膜４ａの垂直位置Ｙ２には洗浄促進手段１１の凹部１１ｂが相対し、垂直位置Ｙ３には洗浄促進手段１１の凸部１１ａが相対し、垂直位置Ｙ４には凹部１１ｂが相対している。

次に、図４Ｂに示すように、洗浄促進手段１１を１/２ピッチのＴ/２上方に移動した後は、固液分離平膜４ａの垂直位置Ｙ３には洗浄促進手段１１の凹部１１ｂが相対し、垂直位置Ｙ４には洗浄促進手段１１の凸部１１ａが相対する。

このように、洗浄促進手段１１、１１…を凹部１１ｂ及び凸部１１ａのピッチＴ未満の距離で上昇及び下降すると、固液分離平膜４ａ、４ａ…と洗浄促進手段１１、１１…の凹部１１ｂ及び凸部１１ａの相対位置が変化して、固液分離平膜４ａ、４ａ…の夫々の膜面の水流や流向状態を変える。このため膜面全体のせん断力や気泡衝突の状態を変化できる。

本例によれば、複数の固液分離平膜４ａ、４ａ…の近傍例えば両側に配した洗浄促進手段１１、１１…を具備し、この洗浄促進手段１１、１１…は、この散気装置８から散気される気泡の上昇方向に対して凹部１１ｂ及び凸部１１ａを交互に有するので、気泡の上昇に伴う混合液３ａの流速を変化し、上昇する気泡を固液分離平膜４ａ、４ａ…の膜面に確実に接触させることができる。このため、効率的にこの膜面を洗浄でき、膜面に付着する汚泥が抑制され、長期間ろ過性能を維持できる。

また、本例によれば、固液分離平膜４ａ、４ａ…の夫々の膜面に付着物が付き難くなり、その分だけ散気量を低減することも可能となる。この散気量の低減は、ブロア９で消費される電力量の低減に直結する。

また、気泡の径が小さいと洗浄効果が小さいため、従来の装置では、この気泡径が一定以上大きくなるように設計及び運転していた。しかし、本例の構成を用いると、固液分離平膜４ａ、４ａ…の夫々の膜面における気泡の接触頻度を高く維持できるため、気泡径を小さくしても洗浄効果の面で問題がない。微細気泡発生装置を用いて気泡径を小さくすると、気液接触面積が増大して、溶解する酸素の量も増大するため、散気量及び電力費を更に低減することが可能となる。

図５は、本発明を実施するための最良の形態の他の例を示す。図５例につき説明するに、図１例に対応する部分には同一符号を付して示し、その詳細は省略する。図５例は、図１例において、この膜ろ過装置４の処理水５ａの量を測定する計測手段１４を設けると共にこの計測手段１４の計測量に応じてこの昇降手段１２の昇降の頻度を制御する制御手段１５を設けたものである。

図５例においては、計測手段１４は、処理水取り出し管５の処理水５ａの圧力あるいは流量を計測し、これを信号に変換し、この測定信号を昇降手段１２の昇降の頻度を制御する制御手段１５に供給する。この制御手段１５は、この測定信号に基づき昇降手段１２を制御すると共に洗浄促進手段１１、１１…の上昇又は下降の判定や上下移動距離を演算し、昇降手段１２への制御出力とする。

例えば、計測手段１４で吸引ポンプ６が所定圧力で吸引したときの流量を測定し、制御手段１５にて、この流量の測定値が小さい場合に、膜ろ過装置４を構成する固液分離平膜４ａ、４ａ…の膜面の目詰まりが進行したと判断し、洗浄促進手段１１、１１…の昇降の頻度を高める制御を実行させ低電圧保護も良い。また、例えば、計測手段１４で吸引ポンプ６が所定圧力で吸引したときの圧力を測定し、制御手段１５にて、この圧力の測定値が小さい場合に、膜ろ過装置４を構成する固液分離平膜４ａ、４ａ…の膜面の目詰まりが進行したと判断し、洗浄促進手段１１、１１…の昇降の頻度を高める制御を実行させても良い。

図５例によれば、昇降手段１２は、制御手段１５の制御出力を受けて、洗浄促進手段１１、１１…上昇又は下降させる。洗浄促進手段１１、１１…の昇降の頻度が高まると、固液分離平膜４ａ、４ａ…の膜面のせん断力に変化が高頻度になり、固液分離平膜４ａ、４ａ…の膜面の付着物質の剥離が促進される。

本例においては、通常は、洗浄促進手段１１、１１…の昇降の頻度を最小に保ち、膜面の目詰まりが進行したときのみ、洗浄促進手段１１、１１…の昇降の頻度を高めるようにする。このため、長期間安定した処理水５ａを得ることができ、また、洗浄促進手段１１、１１…の昇降にかかる動力費を最小限にできる。その他は、図１例と同様に構成する。

図５例においては、図１例と同様の作用効果が得られると共に固液分離平膜４ａ、４ａ…の膜面の目詰まりの進行を抑制することができるため、処理水５ａの吸引ポンプ６の動力費を低減することができる。また、薬品洗浄の頻度を抑制でき、維持管理の労力、費用を抑制することができる。

尚、上述例においては、洗浄促進手段１１の凹部と凸部とを交互に配した波形状とした例に付き述べたが、この代わりにこの凹部と凸部とが三角、矩形等であっても良い。

尚、本発明は、上述例に限ることなく本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。

本発明下水処理装置を実施するための最良の形態の例を示す断面図である。 図１の要部の例を示す斜視図である。 本発明の説明に供する線図である。 本発明の説明に供する線図である。 本発明下水処理装置を実施するための最良の形態の他の例を示す断面図である。

符号の説明

１…反応槽、２…流入管、３…下水、３ａ…混合液、４…膜ろ過装置、４ａ…固液分離平膜、５…処理水取り出し管、５ａ…処理水、６…吸引ポンプ、７…濃縮水、８…散気装置、８ａ…散気管、９…ブロア、１０…供給管、１１…洗浄促進手段、１２…昇降手段、１３…連結部材、１４…計測手段、１５…制御手段

Claims (5)

1. 流入する下水を活性汚泥により処理する反応槽と、該反応槽内に浸漬して鉛直に設置され、懸濁物と処理水とを分離する膜ろ過装置を構成する複数の固液分離平膜と、前記膜ろ過装置の下部に配した散気装置とを有する下水処理装置において、
   前記複数の固液分離平膜の近傍に配した洗浄促進手段を具備し、
   前記洗浄促進手段は、前記散気装置から散気される気泡の上昇方向に対して凹部及び凸部を交互に有することを特徴とする下水処理装置。
2. 請求項１記載の下水処理装置において、
   前記洗浄促進手段の凹部及び凸部は、波形状であることを特徴とする下水処理装置。
3. 請求項１記載の下水処理装置において、
   前記洗浄促進手段は、鉛直方向に昇降する昇降手段を具備したことを特徴とする下水処理装置。
4. 請求項３記載の下水処理装置において、
   前記昇降手段は、前記洗浄促進手段の凹部及び凸部のピッチ以内の間隔で昇降するようにしたことを特徴とする下水処理装置。
5. 請求項３又は４記載の下水処理装置において、
   前記膜ろ過装置の処理水の量を測定する計測手段を設けると共に前記計測手段の計測量に応じて前記昇降手段の昇降の頻度を制御する制御手段を設けたことを特徴とする下水処理装置。

Images