JP2010137216A - 膜分離活性汚泥処理装置および膜分離活性汚泥処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 活性汚泥を生物的に凝集させて凝集汚泥体を生成する生物凝集手段により生成された凝集汚泥体及び廃水を混合して混合水を生成し該混合水を生物処理して汚泥含有生物処理水を得る生物処理部と、膜濾過を行う膜ユニットを有して前記汚泥含有生物処理水から膜濾過によって透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成部とを備えてなることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置を提供することにある。
【選択図】 図1
Description
このように、従来の膜分離活性汚泥処理装置は、廃水処理の効率が悪いという問題を有している。
前記汚泥含有生物処理水貯留槽と前記重力沈降槽とが、1つの槽が仕切り板で区画されることにより形成されてなる。
前記膜ユニットにより生成された非透過水が、前記汚泥含有生物処理水貯留槽内の汚泥含有生物処理水よりも凝集汚泥体が濃縮されたものとなるように構成されてなり、
前記非透過水を前記生物凝集槽に移送する非透過水移送手段が備えられてなる。
前記浄化処理水生成部が、重力沈降により前記汚泥含有生物処理水から凝集汚泥体が前記汚泥含有生物処理水よりも濃縮された汚泥濃縮水と凝集汚泥体の含有率が前記汚泥含有生物処理水よりも少ない上澄水とを生成する重力沈降槽、又は、遠心力により前記汚泥含有生物処理水から凝集汚泥体が前記汚泥含有生物処理水よりも濃縮された汚泥濃縮水と凝集汚泥体の含有率が前記汚泥含有生物処理水よりも少ないサイクロン処理水とを生成するサイクロンを備えてなり、
前記膜ユニットが、前記上澄水又はサイクロン処理水を膜濾過することによって前記浄化処理水を生成するように構成されてなり、
前記重力沈降槽若しくはサイクロンにより生成された汚泥濃縮水を前記生物凝集槽に移送する汚泥濃縮水移送手段が備えられてなる。
前記担体が、活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とを備えてなり、
水流によって前記付着体が揺動するように構成されてなる。
図1に示すように、本実施形態の膜分離活性汚泥処理装置1は、活性汚泥を生物的に凝集させて凝集汚泥体を生成する生物凝集手段により生成された凝集汚泥体及び廃水Aを混合して混合水を生成し且つ該混合水を生物処理して汚泥含有生物処理水を得る生物処理部2と、膜濾過を行う膜ユニット31を有して前記汚泥含有生物処理水から膜濾過によって透過水たる浄化処理水Bを得る浄化処理水生成部3とを備えてなる。
活性汚泥処理は、細菌、原生動物、後生動物等の生物種を有する活性汚泥と、有機物を含む廃水とを曝気しながら混合して、該有機物を前記生物種で分解する処理である。
前記付着体22aを構成する材料は、前記活性汚泥が付着しやすいものであれば特に限定されるものではないが、該材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリエチレン、炭素繊維等が挙げられる。
凝集剤としては、従来公知の凝集剤を用いることができ、例えば、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄等の無機系凝集剤、有機系高分子凝集剤等が挙げられる。
本実施形態の膜分離活性汚泥処理装置1は、凝集汚泥体の粒径が1μm以上であることにより、凝集汚泥体が沈降しやすくなり固液分離性が向上されるため、濾過膜の目詰まりが生じにくくなるという利点がある。また、凝集汚泥体の粒径が10mm以下であることにより、凝集汚泥体による濾過膜間の閉塞が生じるのを抑制することができるという利点がある。
平膜は、膜のクリアランスが通常10mm程度であることから、前記濾過膜の構造が平膜である場合には、凝集汚泥体による該隙間の閉塞を抑制するという観点から、前記凝集汚泥体の粒径は、10mm以下であることが好ましい。
中空糸膜は、糸間の隙間が1mm程度であることから、前記濾過膜の構造が中空糸膜である場合には、凝集汚泥体による該隙間の閉塞を抑制するという観点から、前記凝集汚泥体の粒径は、1mm以下であることが好ましい。
本実施形態の膜分離活性汚泥処理装置1は、重力沈降槽32に、内側に傾斜板33が備えられてなることにより、沈降した凝集汚泥体が再浮上するのを抑制することができ、上澄水に含まれる凝集汚泥体の量を抑制することができるため、濾過膜がより一層目詰まりし難くなるという利点がある。また、水面積負荷を高くしやすいことから重力沈降槽を小型化することが容易となり、又は分離界面(上澄水と汚泥濃縮水との界面)を低くしやすいことから膜ユニットの設置スペースの確保が容易となるという利点がある。
本実施形態の膜分離活性汚泥処理装置1は、重力沈降槽32に、該ディストリビューター34を備えてなることにより、前記重力沈降槽に浄化処理水を比較的均等に供給することができ、汚泥濃縮水と上澄水との界面を乱すことを抑制して、上澄水に凝集汚泥体が混入する量を抑制することができる。従って、濾過膜がより一層目詰まりし難くなるという利点がある。また、重力沈降槽内に前記汚泥含有生物処理水を供給する手段としてセンターウェルが備えられてなる重力沈降槽に比して、重力沈降槽を小型化することが容易となり、又は膜ユニットの設置スペースの確保が容易となるという利点がある。
本実施形態の膜分離活性汚泥処理装置1は、前記重力沈降槽32が前記旋回供給手段を備えてなることにより、沈降した凝集汚泥体の浮上を抑制することができ、上澄水に含まれる凝集汚泥体の量を抑制することができるため、濾過膜がより一層目詰まりし難くなるという利点がある。また、重力に加えて遠心力により凝集汚泥体を沈降しやすくすることができることから水面積負荷を高くすることができ重力沈降槽を小型化することが容易となり、又は重力沈降槽内に前記汚泥含有生物処理水を供給する手段としてセンターウェルが備えられてなる重力沈降槽に比して重力沈降槽を小型化しやすくなり膜ユニットの設置スペースの確保が容易となるという利点がある。
また、非透過水酸化処理部5は、次亜塩素酸ナトリウムで前記有機物を酸化する場合、次亜塩素酸ナトリウムが生物処理部2内に混入して凝集汚泥体の生物種が死滅しないように、次亜塩素酸ナトリウムを還元剤で中和する中和部(図示せず)を備えてなる。
本実施形態の膜分離活性汚泥処理方法は、活性汚泥を生物的に凝集させて凝集汚泥体を生成する生物凝集手段により生成された凝集汚泥体及び廃水を混合して混合水を生成し該混合水を生物処理して汚泥含有生物処理水を得る生物処理工程と、膜ユニットを用いた膜濾過によって前記汚泥含有生物処理水から透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成工程とを備えてなる。
前記浸漬膜が、前記上澄水貯留槽の上澄水を濾過することにより、重力沈降槽の汚泥濃縮水に含まれる凝集汚泥体が上澄水へ浮遊した場合でも、この浮遊した凝集汚泥体が浸透膜に接してしまうのを抑制することができるため、濾過膜の目詰まりをより一層抑制することができるという利点がある。また、濾過膜を薬品洗浄した場合に、汚泥含有生物処理水貯留槽にその薬品が混入し難くなり、汚泥含有生物処理水貯留槽の凝集汚泥体が薬品による影響を受けにくくなるという利点もある。
斯かる膜分離活性汚泥処理装置によれば、装置の構造を簡単にし、また、装置を小型化することができるという利点がある。
また、斯かる膜分離活性汚泥処理装置は、好ましくは、図6に示すように、前記重力沈降槽32は底部32aに汚泥濃縮水排出口が設けられてなり、前記底部32aは、前記汚泥濃縮水排出口に向けて傾斜するように、下方に向けて先細りとなるテーパー状に形成されてなる。
斯かる膜分離活性汚泥処理装置によれば、汚泥濃縮水を前記重力沈降槽32から容易に引き抜きやすくなり、汚泥濃縮水の凝集汚泥体が浮上するのを抑制することができ、上澄水に含まれる凝集汚泥体の量を抑制することができるため、濾過膜がより一層目詰まりし難くなるという利点がある。
斯かる膜分離活性汚泥処理装置によれば、高圧力による濾過が可能となるため、膜ユニットが浸漬膜の場合に比べて、透過水を高い透過流束で回収することができ、薬品等による洗浄等が行い易くなるという利点がある。
斯かる膜分離活性汚泥処理装置によれば、上澄水に含まれ且つ凝集汚泥体に分解され難い物質(難分解性物質)を酸化により凝集汚泥体に分解され易い物質(易分解性物質)まで分解し、難分解性物質が蓄積するのを抑制して、ファウリングを抑制することができるため、濾過膜がより一層目詰まりし難くなるという利点がある。
斯かる膜分離活性汚泥処理装置によれば、膜ユニットに供給されるサイクロン処理水に含まれる凝集汚泥体の含有量が減少されているため、濾過膜がより一層目詰まりし難くなるという利点がある。また、サイクロンは重力沈殿槽に比して省スペースで済むことから、省スペースで濾過膜を目詰まりし難くすることができるという利点がある。
また、本発明の膜分離活性汚泥処理装置は、前記サイクロン9の代わりにスクリーンを備えてもよく、具体的には、前記汚泥含有生物処理水から凝集汚泥体の含有率が前記汚泥含有生物処理水よりも少ないスクリーン処理水を生成するスクリーンを備え、前記膜ユニットは、該スクリーン処理水を膜濾過することによって前記浄化処理水を生成するように構成されてもよく、さらに、汚泥含有生物処理水がスクリーンに移送されるように構成されていてもよい。
斯かる膜分離活性汚泥処理装置によれば、膜ユニットに供給されるスクリーン処理水に含まれる凝集汚泥体の含有量が減少されているため、濾過膜がより一層目詰まりし難くなるという利点がある。また、スクリーンは重力沈殿槽に比して省スペースで済むことから、省スペースで濾過膜を目詰まりし難くすることができるという利点がある。
また、斯かる膜分離活性汚泥処理装置は、生物凝集槽24が担体22により活性汚泥を凝集させるように構成されてなる代わりに、生物凝集槽24として、汚泥濃縮水が乱流で移送され得るように移送経路の長さが延長されたものや経路が細分化されたもの、具体的には、図10に示すような流路がジグザグにされたものや、図11に示すような多管状(ハニカム状)のものや、図12に示すようなスタティクミキサーが設けられてなるものを備えてもよい。斯かる膜分離活性汚泥処理装置によれば、高速に活性汚泥を壁様のものに衝突させることができるため、効率良く凝集汚泥体を生成し得るという利点がある。
また、斯かる膜分離活性汚泥処理装置は、汚泥含有生物処理水がポンプ13を介して膜ユニット31に移送され、必要に応じて、非透過水Eが非透過水貯留槽(図示せず)に移送されるように構成されてなる。
汚泥含有生物処理水貯留槽(容積:10.6L、内寸:115cm(幅)×145cm(奥行き)×640cm(高さ))、担体としてのバイオフリンジ(登録商標)(エヌ・イー・ティ社製)、及び生物処理曝気手段としてポンプを用いて活性汚泥及び廃水を混合して凝集汚泥体を生成し実施例1の汚泥含有生物処理水を生成した。
具体的には、まず、前記汚泥含有生物処理水貯留槽内に廃水(魚肉エキス・ペプトンを主成分としたBODを1000mg/L含有し且つpH緩衝成分としてのNaHCO3でpH7.0に調整された廃水)及び活性汚泥を入れた(このときを以下「初期注入時」という)。そして、生物処理曝気手段によって一日曝気して廃水と活性汚泥とを混合して活性汚泥を担体により凝集させた。その後、初期注入時から1週間(初期注入時から1日間は除く)には2.5L/d、1〜2週の間には5L/d、2〜3週の間には10L/d、3〜5週の間には15L/d、5〜7週の間には23L/d、7〜8週の間には30L/dの一定速度で廃水を注入し且つ廃水と活性汚泥とを混合しつつ曝気して、活性汚泥を担体によって凝集させ担体から分離させて凝集汚泥体を生成し実施例1の汚泥含有生物処理水を生成した。尚、曝気は空気量10L/minで行った。また、前記汚泥含有生物処理水貯留槽内のMLSSが9,000〜10,000mg/Lになるよう前記汚泥含有生物処理水貯留槽内の汚泥を引き抜いた。
前記汚泥含有生物処理水貯留槽内のMLSSが5,000〜6,000mg/Lになるように、前記汚泥含有生物処理水貯留槽内の汚泥を引き抜いたこと以外は実施例1と同様な方法で、表1に示すように、MLSSが、5,660mg/L、MLVSSが、5,270mg/Lである実施例2の汚泥含有生物処理水を生成した。
担体としてのバイオフリンジ(登録商標)を設置しなかったこと以外は実施例1と同様な方法で、表1に示すように、実施例1の浄化処理水のMLSS及びMLVSSが同程度の比較例1の汚泥含有生物処理水を生成した。
担体としてのバイオフリンジ(登録商標)を設置しなかったこと以外は実施例2と同様な方法で、表1に示すように、実施例2の浄化処理水のMLSS及びMLVSSが同程度の比較例2の汚泥含有生物処理水を生成した。
SMP = TOC(5C) − TOC(0.1μm) (1)
尚、比較例1の汚泥含有生物処理水では、膜の目詰まりにより流束0.6m/dの条件下での透過水の回収を測定開始直後から実施できなくなったため、比較例1については、図10に、透過水の流束0.6m/dでの膜差水圧として換算した値を示す。換算値は、下記式(2)により算出した。
膜差水圧(換算値)=膜差水圧(実測値)×0.6m/d÷透過流束(m/d)(実測値) (2)
また、図10に示すように、本発明の範囲内である実施例1の汚泥含有生物処理水の膜濾過では、比較例1の汚泥含有生物処理水の膜濾過に比して、膜間の差圧は小さく安定しており、濾過膜の汚染が抑制されることが示された。
Claims (20)
- 活性汚泥を生物的に凝集させて凝集汚泥体を生成する生物凝集手段により生成された凝集汚泥体及び廃水を混合して混合水を生成し該混合水を生物処理して汚泥含有生物処理水を得る生物処理部と、膜濾過を行う膜ユニットを有して前記汚泥含有生物処理水から膜濾過によって透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成部とを備えてなることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記生物凝集手段は、担体により前記活性汚泥を凝集させ前記担体から前記凝集汚泥体を分離させて生成するものである請求項1記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記生物処理部内には曝気する曝気手段が備えられてなり、前記担体は、前記膜ユニットと離間するように配され、且つ前記活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とを備え、且つ前記曝気手段による曝気によって前記付着体が揺動するように構成されてなる請求項2記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記凝集汚泥体の粒径が、1μm〜10mmである請求項1〜3の何れかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記浄化処理水生成部は、凝集汚泥体の重力沈降により、前記汚泥含有生物処理水から凝集汚泥体が前記汚泥含有生物処理水よりも濃縮された汚泥濃縮水と凝集汚泥体の含有率が前記汚泥含有生物処理水よりも少ない上澄水とを生成する重力沈降槽を備え、前記膜ユニットは、該上澄水を膜濾過することによって前記浄化処理水を生成するように構成されてなる請求項1〜4の何れかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記膜ユニットは、前記重力沈降槽内の液面下に浸漬膜として設置されてなる請求項5記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記重力沈降槽から前記上澄水が供給され且つ該上澄水を貯留する上澄水貯留槽を備え、前記膜ユニットは前記上澄水貯留槽内の液面下に浸漬膜として設置されてなる請求項5記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記生物処理部は生成した汚泥含有生物処理水を貯留する汚泥含有生物処理水貯留槽を備え、
前記汚泥含有生物処理水貯留槽と前記重力沈降槽とは、1つの槽が仕切り板で区画されることにより形成されてなる請求項5〜7の何れかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。 - 前記重力沈降槽は底部に汚泥濃縮水排出口が設けられてなり、前記底部は、前記汚泥濃縮水排出口に向けて傾斜するように、下方に向けて先細りとなるテーパー状に形成されてなる請求項5〜8の何れかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記重力沈降槽は内側に傾斜板が備えられてなる請求項5〜9の何れかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記重力沈降槽は、該槽内に前記汚泥含有生物処理水を分配供給するディストリビューターを備えてなる請求項5〜10の何れかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記重力沈降槽は、該槽内周面に沿って、前記汚泥含有生物処理水を旋回させながら該槽内に供給する旋回供給手段を備えてなる請求項5〜11の何れかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記膜ユニットでの膜濾過により得られた非透過水に含まれる有機物を酸化処理する非透過水酸化処理部を備え、該非透過水酸化処理部にて有機物が酸化処理された非透過水が前記混合水の一部として前記生物処理部に移送されるように構成されてなる請求項1〜12の何れかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記上澄水に含まれる有機物を酸化処理する上澄水酸化処理部を備え、該上澄水酸化処理部にて有機物が酸化処理された上澄水を膜濾過することによって前記浄化処理水を生成するように構成されてなる請求項5記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記浄化処理水生成部は、遠心力により、前記汚泥含有生物処理水から凝集汚泥体が前記汚泥含有生物処理水よりも濃縮された汚泥濃縮水と凝集汚泥体の含有率が前記汚泥含有生物処理水よりも少ないサイクロン処理水とを生成するサイクロンを備え、前記膜ユニットは、該サイクロン処理水を膜濾過することによって前記浄化処理水を生成するように構成されてなる請求項1〜4の何れかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記浄化処理水生成部は、前記汚泥含有生物処理水から凝集汚泥体の含有率が前記汚泥含有生物処理水よりも少ないスクリーン処理水を生成するスクリーンを備え、前記膜ユニットは、該スクリーン処理水を膜濾過することによって前記浄化処理水を生成するように構成されてなる請求項1〜4の何れかに記載の膜分離活性汚泥処理装置。
- 前記生物処理部は、前記生物凝集手段により凝集汚泥体を生成する生物凝集槽と、該生成された凝集汚泥体及び廃水を混合して混合水を生成し該混合水を生物処理して汚泥含有生物処理水を得る汚泥含有生物処理水貯留槽とを備えてなり、
前記膜ユニットにより生成された非透過水が、前記汚泥含有生物処理水貯留槽内の汚泥含有生物処理水よりも凝集汚泥体が濃縮されたものとなるように構成されてなり、
前記非透過水を前記生物凝集槽に移送する非透過水移送手段が備えられてなる請求項1記載の膜分離活性汚泥処理装置。 - 前記生物処理部は、前記生物凝集手段により凝集汚泥体を生成する生物凝集槽と、該生成された凝集汚泥体及び廃水を混合して混合水を生成し該混合水を生物処理して汚泥含有生物処理水を得る汚泥含有生物処理水貯留槽とを備えてなり、
前記浄化処理水生成部は、重力沈降により前記汚泥含有生物処理水から凝集汚泥体が前記汚泥含有生物処理水よりも濃縮された汚泥濃縮水と凝集汚泥体の含有率が前記汚泥含有生物処理水よりも少ない上澄水とを生成する重力沈降槽、又は、遠心力により前記汚泥含有生物処理水から凝集汚泥体が前記汚泥含有生物処理水よりも濃縮された汚泥濃縮水と凝集汚泥体の含有率が前記汚泥含有生物処理水よりも少ないサイクロン処理水とを生成するサイクロンを備えてなり、
前記膜ユニットは、前記上澄水又はサイクロン処理水を膜濾過することによって前記浄化処理水を生成するように構成されてなり、
前記重力沈降槽若しくはサイクロンにより生成された汚泥濃縮水を前記生物凝集槽に移送する汚泥濃縮水移送手段が備えられてなる請求項1記載の膜分離活性汚泥処理装置。 - 前記生物凝集手段は、担体により前記活性汚泥を凝集させ前記担体から前記凝集汚泥体を分離させて生成するものであり、
前記担体は、活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とを備えてなり、
水流によって前記付着体が揺動するように構成されてなる請求項17又は18記載の膜分離活性汚泥処理装置。 - 活性汚泥を生物的に凝集させて凝集汚泥体を生成する生物凝集手段により生成された凝集汚泥体及び廃水を混合して混合水を生成し該混合水を生物処理して汚泥含有生物処理水を得る生物処理工程と、膜ユニットを用いた膜濾過によって前記汚泥含有生物処理水から透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成工程とを備えてなることを特徴とする膜分離活性汚泥処理方法。
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