JP2009189943A - Water treatment method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、低濃度の有機物含有原水を浸漬膜活性汚泥処理により処理する水処理方法および水処理装置に関する。 The present invention relates to a water treatment method and a water treatment apparatus for treating low-concentration organic material-containing raw water by immersion membrane activated sludge treatment.
近年、浄化槽や食品工場などの中小規模の排水処理設備や海外の下水処理場において、浸漬膜活性汚泥処理装置が導入され始めている。これらの場合、処理対象の原水の濃度として、BOD200mg/L以上から数千mg/L程度の排水において、多くの実績ができつつある。浸漬膜活性汚泥処理の特徴として、汚泥濃度を通常の浮遊式活性汚泥に比較して高濃度に保持可能であることから、反応槽をコンパクト化でき、また膜処理によりろ過されるため、処理水質が従来法より非常に良好であることが挙げられる。 In recent years, submerged membrane activated sludge treatment devices have begun to be introduced in small- and medium-sized wastewater treatment facilities such as septic tanks and food factories and overseas sewage treatment plants. In these cases, as the concentration of raw water to be treated, many achievements are being made in the drainage of BOD 200 mg / L or more to several thousand mg / L. As a feature of submerged membrane activated sludge treatment, the sludge concentration can be maintained at a higher concentration than ordinary floating activated sludge, so the reaction tank can be made compact and filtered by membrane treatment, so the quality of treated water Is much better than the conventional method.
しかし、浸漬膜活性汚泥処理を適用する場合、膜の目詰まりに伴う運転トラブルが発生する可能性があり、適用にあたって充分留意する必要がある。特に、汚泥負荷(BOD−SS負荷)に関して、高すぎるとフロックを形成しない分散菌の増大、過剰な汚泥濃度の付着などにより、浸漬膜の透過水量(フラックス)が低下することが指摘されており、一定の汚泥負荷範囲、例えば0.15〜0.40kgBOD/kgVSS/dayで運転することが提案されている(特許文献1参照)。 However, when applying the submerged membrane activated sludge treatment, there is a possibility that an operation trouble accompanying the clogging of the membrane may occur. In particular, regarding sludge load (BOD-SS load), it has been pointed out that if it is too high, the amount of permeated water (flux) of the submerged membrane will decrease due to the increase of dispersal bacteria that do not form flocs and the adhesion of excessive sludge concentration It has been proposed to operate in a certain sludge load range, for example, 0.15 to 0.40 kg BOD / kg VSS / day (see Patent Document 1).
一方で、余剰汚泥の削減などを目的に汚泥濃度を高めることで、汚泥負荷を低くして浸漬膜活性汚泥処理を行うことも検討されているが、汚泥負荷が低い条件での運転においても、汚泥が分散し、特に菌の自己酸化状況では汚泥フロックが解体し、膜分離が困難であることから、その対策が検討され、提案されている(例えば、特許文献2参照)。しかし、特許文献2の方法では、主要な分散菌とされる汚泥中の特定細菌(CFBグループ)の培養や遺伝子レベルでの検出などの煩雑な操作を伴ってモニタリングすることが必要とされていた。 On the other hand, by increasing the sludge concentration for the purpose of reducing excess sludge, etc., it is also considered to reduce the sludge load and perform the immersion membrane activated sludge treatment, but even in operation with low sludge load, Since sludge disperses, especially in the self-oxidation state of fungi, sludge flocs dismantle and membrane separation is difficult, and countermeasures have been studied and proposed (for example, see Patent Document 2). However, in the method of Patent Document 2, it is necessary to perform monitoring with complicated operations such as culture of specific bacteria (CFB group) in sludge, which is a main dispersal bacterium, and detection at a gene level. .
近年、半導体製造工程や液晶パネル製造工場などの電子産業工場、化学工場、自動車工場などで大量の製造水、純水、超純水などが利用されており、工業用水の取水制限、水資源確保、排水放流先への環境影響、下水料金の高騰などから工場内で排水を回収再利用する検討が進められている。しかし、食品工場などとは異なり、有機性排水の他に大量の無機性排水も排出されていることなどから、対象排水の有機物濃度はTOC10〜50mgC/L程度の低濃度のケースが多くなっている。
In recent years, large quantities of production water, pure water, ultrapure water, etc. have been used in electronic manufacturing factories such as semiconductor manufacturing processes and liquid crystal panel manufacturing factories, chemical factories, automobile factories, etc., limiting the intake of industrial water and securing water resources Consideration is being made to collect and reuse wastewater in the factory due to the environmental impact on the wastewater discharge destination and soaring sewage charges. However, unlike food wastewater etc., a large amount of inorganic wastewater is also discharged in addition to organic wastewater, so the organic matter concentration of the target wastewater is often in the low concentration range of about
現状、上記の工場内の排水回収処理として、生物処理後に逆浸透膜(RO膜)処理を行って水を回収再利用するケースが増えつつあるが、本処理法では微生物または代謝産物などによるRO膜の目詰まりが早く、フラックスが急速に低下することが課題となっている。RO膜の目詰まりが生じると、頻繁にアルカリ洗浄などを行う必要が有り、運転管理上、およびランニングコスト上の大きな課題となる。そこで、RO膜の通水をアルカリで運転する方法などが提案されている(特許文献3参照)が、常にアルカリ運転を実施することによるランニングコストの上昇、RO膜の寿命、および本法でも薬品洗浄を実施する必要があり、運用上の課題となっている。 Currently, as a wastewater recovery process in the above-mentioned factory, there is an increasing number of cases where water is recovered and reused by performing reverse osmosis membrane (RO membrane) treatment after biological treatment. In this treatment method, RO due to microorganisms or metabolites is increasing. The problem is that the film is clogged quickly and the flux rapidly decreases. When the RO membrane is clogged, it is necessary to frequently perform alkali cleaning or the like, which is a big problem in terms of operation management and running cost. Therefore, a method of operating RO membrane water with alkali has been proposed (see Patent Document 3). However, the running cost is always increased by performing alkaline operation, the life of RO membrane, and even in this method, chemicals are used. It is necessary to perform cleaning, which is an operational issue.
上記背景において、浸漬膜活性汚泥処理を工場内の排水回収で使用する検討が開始されているが、原水濃度が低いために、従来浸漬膜が適用されていたケースに比較して、常に汚泥濃度、BOD容積負荷、および汚泥負荷が従来より低い状況での運転となる。しかし、現状、このような原水低濃度、低汚泥濃度、低汚泥負荷の状況での浸漬膜活性汚泥処理の報告事例がほとんどなく、汚泥フロック解体、分散菌の出現による膜の目詰まりや、汚泥濃度が低いと活性汚泥に吸着されない微細な粒子成分が膜の目詰まりを進行させることが懸念されている(例えば、非特許文献1参照)。低汚泥濃度(例えば、6,000mg/L)で曝気運転動力を削減する検討も行われているが、水温低下などの影響などで膜目詰まりの進行が確認されている(非特許文献1参照)。 In the above background, the use of submerged membrane activated sludge treatment has been started for wastewater collection in the factory, but since the concentration of raw water is low, the sludge concentration is always higher than in the case where a conventional submerged membrane was applied. , BOD volumetric load and sludge load will be operated in a lower situation than before. However, at present, there are almost no reports of submerged membrane activated sludge treatment under such conditions of low raw water concentration, low sludge concentration, and low sludge load, clogging of membranes due to sludge floc dismantling, appearance of dispersal bacteria, sludge If the concentration is low, there is a concern that fine particle components that are not adsorbed by activated sludge cause clogging of the membrane (for example, see Non-Patent Document 1). Although studies have been conducted to reduce the aeration operation power at a low sludge concentration (for example, 6,000 mg / L), the progress of film clogging due to the influence of a decrease in water temperature or the like has been confirmed (see Non-Patent Document 1). ).
浸漬膜が目詰まりを起こした場合、活性汚泥内に浸漬したまま次亜塩素酸などを注入するインライン洗浄、または浸漬膜を生物反応槽内から取り出して次亜塩素酸、クエン酸などに漬けおき洗浄することが必要となる。薬品洗浄実施のタイミングは、通常、浸漬膜の吸引圧力の差圧が30〜50kPa程度に達した際に行われるのが一般的であり、その頻度は少なくとも3ヶ月以上、好ましくは6ヶ月から1年に1回が運用上好ましい。 If the submerged membrane becomes clogged, in-line cleaning is performed by injecting hypochlorous acid or the like while immersed in activated sludge, or the submerged membrane is taken out from the biological reaction tank and immersed in hypochlorous acid or citric acid. It is necessary to wash. The timing of chemical cleaning is generally performed when the differential pressure of the suction pressure of the immersion film reaches about 30 to 50 kPa, and the frequency is at least 3 months or more, preferably 6 months to 1 Once a year is preferable for operation.
本発明は、浸漬膜活性汚泥処理による水処理において、浸漬膜の目詰まり、また後段でRO膜による処理を行う場合はRO膜の目詰まりが急激に生じず、低濃度の有機物含有原水の水処理、または水回収を安定して行うことができる水処理方法および水処理装置を提供する。 In the water treatment by the submerged membrane activated sludge treatment, the present invention does not cause the clogging of the submerged membrane, and the RO membrane is not clogged suddenly when the treatment with the RO membrane is performed at a later stage. A water treatment method and a water treatment apparatus capable of stably performing treatment or water recovery are provided.
本発明は、逆洗可能な中空糸型の浸漬膜を用いる浸漬膜活性汚泥処理により、TOC濃度が50mgC/L以下の有機物含有原水の活性汚泥処理を行い、前記活性汚泥処理における滞留時間が1時間〜24時間の範囲である水処理方法である。 The present invention performs an activated sludge treatment of raw water containing organic matter having a TOC concentration of 50 mgC / L or less by a submerged membrane activated sludge treatment using a backwashable hollow fiber type immersion membrane, and the residence time in the activated sludge treatment is 1 It is the water treatment method which is the range of time to 24 hours.
また、前記水処理方法において、前記活性汚泥処理におけるBOD−SS負荷が、0.005〜0.15kgBOD/kgSS/dayの範囲であることが好ましい。 Moreover, in the said water treatment method, it is preferable that the BOD-SS load in the said activated sludge process is the range of 0.005-0.15 kgBOD / kgSS / day.
また、前記水処理方法において、前記活性汚泥処理における汚泥濃度が、10,000mg/L以下であることが好ましい。 Moreover, in the said water treatment method, it is preferable that the sludge density | concentration in the said activated sludge process is 10,000 mg / L or less.
また、前記水処理方法における、前記活性汚泥処理の後段において、逆浸透膜を用いた分離処理を行うことが好ましい。 Moreover, it is preferable to perform the separation process using a reverse osmosis membrane in the latter stage of the activated sludge process in the water treatment method.
また、本発明は、逆洗可能な中空糸型の浸漬膜を備える浸漬膜ユニットと、TOC濃度が50mgC/L以下の有機物含有原水の活性汚泥処理を行うための生物反応槽と、前記浸漬膜を逆洗する逆洗手段と、を備え、前記活性汚泥処理における滞留時間が1時間〜24時間の範囲である水処理装置である。 The present invention also includes an immersion membrane unit including a back-washable hollow fiber type immersion membrane, a biological reaction tank for performing an activated sludge treatment of raw material water containing organic matter having a TOC concentration of 50 mgC / L or less, and the immersion membrane. And a backwashing means for backwashing, wherein the residence time in the activated sludge treatment is in the range of 1 to 24 hours.
また、前記水処理装置において、前記生物反応槽の後段に逆浸透膜を有する分離手段を備えることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the said water treatment apparatus is equipped with the separation means which has a reverse osmosis membrane in the back | latter stage of the said biological reaction tank.
本発明では、逆洗可能な中空糸型の浸漬膜を用いて、所定の滞留時間でTOC濃度が50mgC/L以下の有機物含有原水の浸漬膜活性汚泥処理を行うことにより、浸漬膜の目詰まり、また後段でRO膜による処理を行う場合はRO膜の目詰まりが急激に生じず、低濃度の有機物含有原水の水処理、または水回収を安定して行うことができる。 In the present invention, by using a hollow fiber type submerged membrane that can be back-washed, the submerged membrane is clogged by performing the activated sludge treatment of the organic material-containing raw water having a TOC concentration of 50 mgC / L or less for a predetermined residence time. Further, when the treatment with the RO membrane is performed in the subsequent stage, the RO membrane is not clogged rapidly, and the water treatment or the water recovery of the low concentration organic substance-containing raw water can be stably performed.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below. This embodiment is an example for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
本発明者らは、低濃度の有機物含有原水への浸漬膜活性汚泥処理の適用について検討した。この結果、実施例において後述するように、世界的に実績の多いポリエチレン(PE)製の平膜型浸漬膜では非常に短期で吸引圧力が発生するため、実用化できないという問題を明確にした。これに対し、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)製などの逆洗可能な中空糸型浸漬膜を適用することで、従来排水処理で適用されているフラックス(0.4m/day)を確保しながら、安定して良好な処理を行えることを明確にした。この結果、従来、低濃度の有機物含有原水の処理回収システムで問題となっていた浸漬膜の目詰まり、RO膜の目詰まりによる運転トラブル、アルカリ運転に伴うコストの増加を解決して、運転管理が容易で安定した水処理を実施することが可能となった。 The present inventors examined the application of the submerged membrane activated sludge treatment to the low concentration organic substance-containing raw water. As a result, as will be described later in the examples, a flat membrane type immersion membrane made of polyethylene (PE), which has a proven track record in the world, generates suction pressure in a very short period of time. On the other hand, by applying a backwashable hollow fiber type immersion membrane made of polyvinylidene fluoride (PVDF), etc., the flux (0.4 m / day) that has been applied in the conventional wastewater treatment is secured while being stable. Clarified that good processing can be performed. As a result, operation management has been solved by solving clogged immersion membranes, operational troubles due to clogged RO membranes, and increased costs associated with alkaline operation, which have been problematic in conventional low-concentration organic substance-containing raw water treatment and recovery systems. However, it became possible to carry out easy and stable water treatment.
本発明の実施形態に係る水処理装置の一例の概略を図1に示し、その構成について説明する。水処理装置1は、原水槽10と、生物反応槽12と、逆洗可能な中空糸型の浸漬膜を備える浸漬膜ユニット14と、生物処理水槽16と、逆洗手段である逆洗ポンプ18と、逆浸透膜(RO膜)を有する分離手段であるRO膜分離装置20とを備える。
An example of a water treatment apparatus according to an embodiment of the present invention is schematically shown in FIG. The
図1の水処理装置1において、原水槽10の出口は原水ポンプ22を介して原水配管24により生物反応槽12の下部と接続されている。生物反応槽12には、浸漬膜ユニット14が設置され、浸漬膜ユニット14の中空糸型浸漬膜は、吸引ポンプ26を介して生物処理水配管28により生物処理水槽16と接続されている。生物処理水槽16の出口は、フィルタ30、ポンプ32を介して生物処理水配管34により、RO膜分離装置20の入口に接続されている。RO膜分離装置20の出口には、処理水配管36が接続されている。また、生物処理水槽16の下部は、逆洗ポンプ18を介して逆洗配管38により生物処理水配管28の途中の吸引ポンプ26下流側に接続されている。生物反応槽12の底部には、曝気手段であるコンプレッサ40が曝気配管42により接続されている。
In the
本実施形態に係る水処理方法及び水処理装置1の動作について説明する。
The operation of the water treatment method and the
図1の水処理装置1において、有機物を含む有機物含有原水(以下、単に「原水」と呼ぶ場合がある)は、原水槽10に流入した後、原水ポンプ22により原水配管24を通して、生物反応槽12に送液される。生物反応槽12には、好気性の活性汚泥が存在する。一方、生物反応槽12の底部から、コンプレッサ40からの空気が曝気配管42を通して送気されている。生物反応槽12において、活性汚泥により原水中の有機物の分解処理が行われる(活性汚泥処理工程)。浸漬膜ユニット14の中空糸型浸漬膜は吸引ポンプ26により吸引され、固液分離が行われる(固液分離工程)。固液分離された生物処理水は、生物処理水配管28を通して、生物処理水槽16に送液される。生物処理水を回収、再利用する場合には、さらにポンプ32によりフィルタ30を経由して生物処理水配管34を通してRO膜分離装置20に送液され、RO膜分離装置20において、RO膜によりRO膜処理が行われる(RO膜処理工程)。RO膜処理された処理水は処理水配管36を通して系外に排出される。また、所定の間隔で、生物処理水槽16の生物処理水の少なくとも一部は逆洗水として、逆洗ポンプ18により逆洗配管38、生物処理水配管28を通して浸漬膜ユニット14の中空糸型浸漬膜に送液され、中空糸型浸漬膜が逆洗される。
In the
<処理対象原水>
本実施形態において、処理対象となる有機物含有原水のTOC濃度は、50mgC/L以下である。このようなTOC濃度50mgC/L以下の濃度が低い有機物含有原水を、中空糸型で逆洗可能な浸漬膜を用いて浸漬膜活性汚泥処理を行う。
<Raw water for treatment>
In this embodiment, the TOC density | concentration of the organic substance containing raw | natural water used as a process target is 50 mgC / L or less. The organic material-containing raw water having a low TOC concentration of 50 mgC / L or less is subjected to a submerged membrane activated sludge treatment using a submerged submerged submerged membrane.
また、BOD濃度が150mg/L以下である有機物含有原水に本方法を適用することが好ましい。 Moreover, it is preferable to apply this method to organic substance containing raw water whose BOD concentration is 150 mg / L or less.
処理対象となる原水は、例えば、半導体工場、液晶工場、その他の分野から排出される有機性排水である。主なものとして、2−アミノエタノール、2−プロパノール、TMAH(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド)、DMSO(ジメチルスルホキシド)、N−メチル−2−ピロリドン、酢酸、シュウ酸などの有機酸、界面活性剤などを含んだ有機物含有排水であるが、これらの物質に限定されるものではない。 The raw water to be treated is, for example, organic waste water discharged from semiconductor factories, liquid crystal factories, and other fields. Mainly, 2-aminoethanol, 2-propanol, TMAH (tetramethylammonium hydroxide), DMSO (dimethyl sulfoxide), N-methyl-2-pyrrolidone, acetic acid, oxalic acid and other organic acids, surfactants, etc. However, it is not limited to these substances.
<浸漬膜活性汚泥処理条件>
浸漬膜活性汚泥処理における生物反応槽12の処理条件としては、汚泥濃度が10,000mg/L以下、好ましくは、3,000〜8,000mg/Lの範囲、汚泥粘度が60mPa・s以下、好ましくは、50mPa・s以下、生物反応槽12の負荷が1.5kgBOD/m3/day以下、好ましくは0.4〜1.0kgBOD/m3/dayの範囲で運転することが好ましい。
<Immersion membrane activated sludge treatment conditions>
As the treatment conditions of the
汚泥濃度が10,000mg/Lを超えると汚泥の粘度が急激に上昇し、浸漬膜が目詰まる場合があり、3,000mg/L未満であると汚泥当たりのBOD負荷が高くなり、処理水質が悪化する場合がある。汚泥粘度が60mPa・sを超えると汚泥の粘度が急激に上昇し、浸漬膜が目詰まる場合がある。また、生物反応槽12の負荷が1.5kgBOD/m3/dayを超えると処理水質の悪化と浸漬膜の目詰まりが起こる場合があり、0.4kgBOD/m3/day未満であると浸漬膜の目詰まりが起き、また生物反応槽が大きく不経済となる場合がある。
If the sludge concentration exceeds 10,000 mg / L, the viscosity of the sludge increases rapidly and the immersion membrane may be clogged. If it is less than 3,000 mg / L, the BOD load per sludge increases and the quality of the treated water It may get worse. If the sludge viscosity exceeds 60 mPa · s, the viscosity of the sludge increases rapidly and the immersion film may be clogged. Further, when the load of the
生物反応槽12における滞留時間は、1時間〜24時間の範囲であり、2〜5時間の範囲が好ましい。滞留時間が1時間未満であると処理を十分に行うことができない。24時間を超えると処理コストが増大する。また、フロックが分散化してしまう。
The residence time in the
生物反応槽12における汚泥負荷(BOD−SS負荷)については、0.005〜0.15kgBOD/SS/dayの範囲が好ましい。汚泥負荷が0.005kgBOD/SS/day未満であると低負荷により汚泥が分散状態となり浸漬膜が目詰まる場合があり、0.15kgBOD/SS/dayを超えると高負荷により処理水質が悪化し、また菌の代謝産物の増加により浸漬膜が目詰まる場合がある。
About the sludge load (BOD-SS load) in the
生物反応槽12における液のpHは、6.0〜8.5の範囲、特に6.5〜7.5の範囲となるように調整することが好ましい。pHが6.0未満や8.5を超えると生物処理性能が悪化する場合がある。
The pH of the liquid in the
生物反応槽12におけるDO(溶存酸素)濃度は、0.5mg/L以上、特に1.5〜3.5mg/Lの範囲であることが好ましい。DO濃度が0.5mg/L未満であると生物処理性能が悪化する場合があり、3.5mg/Lを超えるとフロックが分散化してしまい、また処理コストが増大して不経済となる場合がある。
The DO (dissolved oxygen) concentration in the
生物反応槽12における栄養源としては、微生物が有機物を分解し、増殖していくためには、窒素、リンのほか、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ金属類や鉄、マンガン、亜鉛などの金属類といった微量金属類が必要となる。窒素源としては、外部から尿素、アンモニア塩などを添加することができる。リン源としては、外部からリン酸塩、リン酸を添加することができる。また、窒素源・リン源としては、原水中に十分量含まれていれば外部から添加する必要はなく、また、窒素・リンを含む他の排水を有機物含有原水に添加することでも対応することができる。微量金属類は、半導体工場や液晶工場での有機物含有原水では、不足することが多い。このため、水道水、工業用水などの微量金属類を含む水を導入する、微量元素を含む製剤を添加するなどの方法で補給することもできる。
As nutrient sources in the
<浸漬膜>
浸漬膜は生物反応槽12内に浸漬し、浸漬膜の吸引ろ過によって生物処理水を得ることができるが、生物反応槽12の後段に別途、膜分離槽を設けて、そこに浸漬膜を浸漬することもできる。本実施形態では、定期的に逆洗可能な形態、すなわち中空糸膜を用いる。平膜では端部破損のおそれがあるため逆洗が困難である。浸漬膜としては、精密ろ過膜あるいは限外ろ過膜を用いることができる。浸漬膜の材質は、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素系樹脂、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などが適用でき、膜の詰まりにくさなどの点からPVDFが好ましい。膜の孔径は0.1μm以下が好ましい。膜の透過流速は、0.1〜0.8m/hr程度で運転することができ、より好ましくは0.2〜0.6m/hrの範囲で運転することができる。
<Immersion film>
The immersion membrane can be immersed in the
<RO膜>
RO膜としては、ポリエーテルアミド複合膜、ポリビニルアルコール複合膜、芳香族ポリアミド膜などが使用でき、微生物の代謝産物などに対してより詰まりにくいとされているポリアミド製の荷電中和膜(例えば、日東電工製LF−10)などの適用が好ましい。これらのRO膜のモジュール形状は、スパイラル型、中空糸型、管状型など、いずれの形状でも使用できる。
<RO membrane>
As the RO membrane, a polyether amide composite membrane, a polyvinyl alcohol composite membrane, an aromatic polyamide membrane or the like can be used, and a charge neutralization membrane made of polyamide (for example, Application of Nitto Denko LF-10) or the like is preferable. The module shape of these RO membranes can be any shape such as a spiral type, a hollow fiber type, and a tubular type.
また、有機物含有原水が、非イオン性界面活性剤、ポリエチレングリコールなどを含む場合、RO膜が目詰まりやすいことから、そのような場合には例えば図2に示すように、RO膜分離装置20の前段側に活性炭処理手段である活性炭処理装置44を設置することが好ましい。また、RO膜の前処理として孔径10μm程度のフィルタ30を設置することが好ましい。
In addition, when the organic matter-containing raw water contains a nonionic surfactant, polyethylene glycol, or the like, the RO membrane is likely to be clogged. In such a case, as shown in FIG. It is preferable to install an activated
カルシウムなどの無機分でスケールを生じる可能性がある場合、RO膜分離装置20に分散剤の添加手段、または軟化装置を設置することが好ましい。さらに、長期的な運転で微生物起因のスライム発生による目詰まりを防止することを目的として、スライムコントロール剤(イソチアゾリン系など)の添加、硫酸などによる酸ショック付与、アルカリ運転(pH9.5以上)などを行うことができる。
In the case where there is a possibility that scale is generated due to an inorganic component such as calcium, it is preferable to install a dispersing agent adding means or a softening device in the RO
処理水は、工場などの冷却水、または製造用水、純水、超純水などとして再利用することができる。 The treated water can be reused as cooling water for factories or the like, water for production, pure water, ultrapure water, or the like.
以上のように、本実施形態に係る水処理方法および水処理装置により、浸漬膜に逆洗可能な中空糸型の浸漬膜を用いることにより、従来より低濃度の有機物含有原水の浸漬膜活性汚泥処理の安定運転、および後段のRO処理も含めた安定運転が可能となる。したがって、特にRO膜を組み合わせた排水回収システムにおいて有効な方法となる。今後、低濃度の有機物含有原水の水処理、回収は、国内、海外も含めて、水資源確保、排水放流の観点から非常に望まれており、本実施形態に係る水処理方法および水処理装置は非常に有用と考えられる。 As described above, by using the hollow fiber type immersion membrane that can be backwashed in the immersion membrane by the water treatment method and the water treatment apparatus according to the present embodiment, the immersion membrane activated sludge having lower concentration of organic substance-containing raw water than the conventional one. Stable operation including processing and stable operation including subsequent RO processing is possible. Therefore, it becomes an effective method especially in the wastewater recovery system combined with the RO membrane. In the future, water treatment and recovery of raw water containing low-concentration organic matter will be highly desired from the viewpoint of securing water resources and draining water, including domestic and overseas, and the water treatment method and water treatment apparatus according to this embodiment Is considered very useful.
以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, although an example and a comparative example are given and the present invention is explained more concretely in detail, the present invention is not limited to the following examples.
(実施例1、比較例1)
浸漬膜の素材、水逆洗、膜孔径の異なる浸漬膜を用いて、低濃度の有機物含有原水向けの浸漬膜適用評価を現場の実排水を用いて実験した。テストには、代表的な2タイプの膜(実施例1:PVDF製中空糸型浸漬膜(孔径0.1μm)、比較例1:PE製平膜型浸漬膜(孔径0.4μm))を用いて、浸漬膜の吸引圧力、処理水質、後段RO膜の目詰まりについての評価を実施した。用いた実験装置を図3,4に示す。
(Example 1, Comparative Example 1)
Using the immersion membrane material, backwashing with water, and immersion membranes with different membrane pore diameters, we conducted an evaluation of immersion membrane application for low-concentration organic substance-containing raw water using actual wastewater on site. Two typical types of membranes (Example 1: PVDF hollow fiber type immersion membrane (pore size 0.1 μm), Comparative Example 1: PE flat membrane type immersion membrane (pore size 0.4 μm)) were used for the test. Evaluation of the suction pressure of the immersion membrane, the quality of the treated water, and the clogging of the subsequent RO membrane was performed. The experimental apparatus used is shown in FIGS.
<通水条件>
原水:電子産業工場の実排水TOC濃度25〜50mgC/L(原水BOD濃度:20〜120mg/L)
<Water flow conditions>
Raw water: effluent TOC concentration of electronics industry factory 25-50mgC / L (raw water BOD concentration: 20-120mg / L)
<実験装置>
生物反応槽(MBR槽)、浸漬膜ユニット、RO膜は、以下のような実験装置(図3参照)を用いて実施した。
[生物反応槽]
容量:1.3m3
pH:6〜7で制御
水温:20〜25℃
滞留時間:22時間
汚泥濃度(MLSS):4,000〜8,000mg/L
BOD−SS負荷:0.01〜0.03kgBOD/kgSS/day
DO:1〜2mgO/L
送気風量:5Nm3/hr
[浸漬膜ユニット(表1参照)]
実施例1:PVDF製中空糸型浸漬膜(孔径0.1μm)
比較例1:PE製平膜型浸漬膜(孔径0.4μm)
浸漬膜のフラックス:0.4m/day
[RO膜]
膜:日東電工製 LF−10 2インチモジュール 水回収率70%
<Experimental equipment>
The biological reaction tank (MBR tank), the immersion membrane unit, and the RO membrane were implemented using the following experimental apparatus (see FIG. 3).
[Bioreaction tank]
Capacity: 1.3m 3
Controlled by pH: 6-7 Water temperature: 20-25 ° C
Residence time: 22 hours Sludge concentration (MLSS): 4,000 to 8,000 mg / L
BOD-SS load: 0.01 to 0.03 kg BOD / kgSS / day
DO: 1-2 mg O / L
Air supply: 5 Nm 3 / hr
[Immersion membrane unit (see Table 1)]
Example 1: PVDF hollow fiber type immersion membrane (pore diameter 0.1 μm)
Comparative Example 1: PE flat membrane type immersion membrane (pore diameter 0.4 μm)
Immersion film flux: 0.4 m / day
[RO membrane]
Membrane: LF-10 2-inch module manufactured by Nitto Denko 70% water recovery rate
<結果>
比較例1では、通常実用化されているフラックス0.4m/dayで2日で薬品洗浄を必要とする差圧30kPaに達したが、実施例1では約5ヶ月急激な目詰まりがなく安定して処理することが可能であった(図5参照)。
<Result>
In Comparative Example 1, a differential pressure of 30 kPa, which required chemical cleaning in 2 days, was reached at a flux of 0.4 m / day, which was normally put to practical use, but in Example 1, it was stable without sudden clogging for about 5 months. (See FIG. 5).
このように、テスト条件として、通常の排水処理で実施されているフラックス0.4m/dayで運転したところ、2つの浸漬膜の目詰まりの指標である吸引圧力の上昇の仕方が、当業界の常識を超えて顕著な差がでることが明確になった。世界的に実績が多い比較例1のPE製平膜については、薬品洗浄の実施タイミングである30kPaにわずか2日で達し、実用的な運転ができなかったのに対し、実施例1のPVDF製中空糸型浸漬膜では、同じ原水、同じ汚泥(種類、濃度、汚泥負荷)を用いたにも関わらず5ヶ月以上、30kPa以下で安定した運転が可能であった。今回の結果は、膜素材、孔径も影響していることが考えられるが、特に水逆洗の有無が吸引圧力に大きな差を生じたものと考えられる。 Thus, as a test condition, when operating with a flux of 0.4 m / day, which is performed in normal wastewater treatment, the method of increasing the suction pressure, which is an index of clogging of the two submerged membranes, is It became clear that there was a significant difference beyond common sense. Regarding the PE flat membrane of Comparative Example 1, which has a proven track record in the world, it reached 30 kPa, which is the timing of chemical cleaning, in just 2 days, and practical operation was not possible. In the hollow fiber type immersion membrane, stable operation was possible for 5 months or more and 30 kPa or less despite using the same raw water and the same sludge (type, concentration, sludge load). The results of this time are thought to be influenced by the membrane material and the pore size, but it is thought that the presence or absence of backwashing in water caused a large difference in the suction pressure.
また、原水、処理水の代表的な値を表2に示すが、両系とも安定処理後、共に処理水5〜10mgC/Lであったが、実施例1の中空糸型浸漬膜の水質が若干良好であった。 Moreover, although the typical value of raw | natural water and a treated water is shown in Table 2, both were 5-10 mgC / L of treated water after stabilization treatment in both systems, but the water quality of the hollow fiber type immersion membrane of Example 1 is Somewhat good.
汚泥濃度と汚泥粘度について検討した結果(図6参照)、汚泥濃度が10,000mg/L以上で急激に粘度が上昇することを見出した。一般に、粘度が上昇すると膜の差圧に影響すると考えられるため、汚泥濃度を10,000mg/L以下、汚泥粘度を50mPa・s以下で運転することで安定した運転が可能であることを見出した。 As a result of examining the sludge concentration and the sludge viscosity (see FIG. 6), it was found that the viscosity rapidly increases when the sludge concentration is 10,000 mg / L or more. In general, when the viscosity increases, it is considered that the differential pressure of the membrane is affected. Therefore, it was found that stable operation is possible by operating at a sludge concentration of 10,000 mg / L or less and a sludge viscosity of 50 mPa · s or less. .
また、図7に浸漬膜活性汚泥の後段においてRO処理を実施した時のRO膜のフラックスと差圧変化を示すが、後段のRO膜においても目詰まりがほとんどなく安定して処理できることを確認した。また、RO処理水質についても0.5mgC/Lと回収再利用水として良好な水質であることを確認した。 In addition, FIG. 7 shows the RO membrane flux and the differential pressure change when the RO treatment is performed in the latter stage of the submerged membrane activated sludge. It was confirmed that the RO membrane in the latter stage can be stably treated with almost no clogging. . Moreover, about RO process water quality, it was confirmed that it is 0.5 mgC / L and it is a favorable water quality as collection | reuse water.
このように、当業者が想定する以上に浸漬膜の選定、運転条件が低濃度有機物含有原水処理の安定運転に重要であることが明らかとなった。 Thus, it became clear that selection of the immersion membrane and operating conditions are more important for stable operation of the low-concentration organic substance-containing raw water treatment than expected by those skilled in the art.
1,3 水処理装置、10 原水槽、12 生物反応槽、14 浸漬膜ユニット、16 生物処理水槽、18 逆洗ポンプ、20 RO膜分離装置、22 原水ポンプ、24 原水配管、26 吸引ポンプ、28 生物処理水配管、30 フィルタ、32 ポンプ、34 生物処理水配管、36 処理水配管、38 逆洗配管、40 コンプレッサ、42 曝気配管、44 活性炭装置。 1,3 Water treatment apparatus, 10 Raw water tank, 12 Biological reaction tank, 14 Immersion membrane unit, 16 Biological treatment water tank, 18 Backwash pump, 20 RO membrane separation device, 22 Raw water pump, 24 Raw water piping, 26 Suction pump, 28 Biologically treated water piping, 30 Filter, 32 Pump, 34 Biologically treated water piping, 36 Treated water piping, 38 Backwash piping, 40 Compressor, 42 Aeration piping, 44 Activated carbon device.
Claims (6)
前記活性汚泥処理における滞留時間が1時間〜24時間の範囲であることを特徴とする水処理方法。 By the immersion membrane activated sludge treatment using a hollow fiber type immersion membrane capable of backwashing, the activated sludge treatment of raw water containing organic matter having a TOC concentration of 50 mgC / L or less is performed.
The water treatment method characterized in that the residence time in the activated sludge treatment is in the range of 1 hour to 24 hours.
前記活性汚泥処理におけるBOD−SS負荷が、0.005〜0.15kgBOD/kgSS/dayの範囲であることを特徴とする水処理方法。 The water treatment method according to claim 1,
The BOD-SS load in the activated sludge treatment is in the range of 0.005 to 0.15 kg BOD / kgSS / day.
前記活性汚泥処理における汚泥濃度が、10,000mg/L以下であることを特徴とする水処理方法。 The water treatment method according to claim 1 or 2,
A water treatment method, wherein a sludge concentration in the activated sludge treatment is 10,000 mg / L or less.
前記活性汚泥処理の後段において、逆浸透膜を用いた分離処理を行うことを特徴とする水処理方法。 The water treatment method according to any one of claims 1 to 3,
A water treatment method comprising performing a separation treatment using a reverse osmosis membrane in a subsequent stage of the activated sludge treatment.
TOC濃度が50mgC/L以下の有機物含有原水の活性汚泥処理を行うための生物反応槽と、
前記浸漬膜を逆洗する逆洗手段と、
を備え、
前記活性汚泥処理における滞留時間が1時間〜24時間の範囲であることを特徴とする水処理装置。 An immersion membrane unit comprising a backwashable hollow fiber type immersion membrane;
A biological reaction tank for performing an activated sludge treatment of organic matter-containing raw water having a TOC concentration of 50 mgC / L or less;
Backwashing means for backwashing the immersion film;
With
The water treatment apparatus characterized in that the residence time in the activated sludge treatment is in the range of 1 hour to 24 hours.
前記生物反応槽の後段に逆浸透膜を有する分離手段を備えることを特徴とする水処理装置。 The water treatment device according to claim 5,
A water treatment apparatus comprising a separation means having a reverse osmosis membrane in the subsequent stage of the biological reaction tank.
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