JP2010253355A

JP2010253355A - 膜分離活性汚泥処理装置

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Publication number: JP2010253355A
Application number: JP2009104491A
Authority: JP
Inventors: Keiichiro Tanabe; 敬一朗田辺
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2009-04-22
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2010-11-11

Abstract

【課題】膜分離活性汚泥処理装置において、分離膜に発生する目詰まりを低減する。
【解決手段】槽外型または槽内型の膜分離活性汚泥処理装置であって、分離膜は四弗化エチレン樹脂製多孔質体の分離膜とし、該分離膜で濾過された処理水を循環加熱する加熱器と、該加熱機で加熱された加熱処理水を前記分離膜に洗浄水として供給する自動洗浄装置を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、膜分離活性汚泥処理装置に関し、生活排水や工業排水等の下水処理を行うものである。

従来、膜分離活性汚泥法で下水処理を行う水処理装置が提供されている。
この種の水処理装置として、特開２００７−６９２０４号公報では、膜分離活性汚泥法で水処理した処理水を更に逆浸透処理する場合に、逆浸透膜面のバイオファウリングを抑制するために、膜分離処理槽と逆浸透処理槽との間に紫外線処理、オゾン処理あるいは塩素処理槽を設けて、処理水中の粒子の微細化および殺菌を行っている。

前記公報では、逆浸透膜面に生じるバイオファウリングを抑制しているが、膜分離活性汚泥法では、活性汚泥槽内に分離槽を浸漬した槽内型および活性汚泥槽と分離膜槽とを別として連続した槽外型のいずれの場合も、浮遊する微生物が凝集したフロックやスケール等の懸濁成分を分離膜で捕捉すると膜表面及び膜間に懸濁成分が堆積し、目詰まりが生じて、透過流量の低下が生じやすくなる。

特に、膜分離活性汚泥法を用いた高汚濁性水処理においては、処理液の粘度が高いうえ、生物処理特有の粘着性のある堆積物により分離膜の表面にも膜の汚れ（バイオファウリング）が発生する。よって、一般の排水系の濾過に比べて、分離膜に懸濁成分が堆積しやすく、堆積物の付着や目詰まりによる透過流量の低下が顕著である。
そのため、膜モジュールを用いた濾過装置は、通常、運転時には散気管から加圧空気を送り、エアバブリング等で排水の流れを作り、これによる堆積物の剥離や濾過膜の揺動による機械的負荷による堆積物を取り除く清浄操作（散気処理）が行われる。
よって、分離膜は高い濾過性能を有することに加えて、長期間運転時の機械的負荷に耐えうる強度が要求される。
また、特に活性汚泥が分離膜表面に付着する分離膜は、薬液を用いて殺菌洗浄する必要があるため、酸・アルカリに対して優れた耐薬品性を兼ね備えていることが要望されている。

従来用いられている分離膜は、塩素化ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂からなる多孔質膜を用いたものや、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系樹脂からなる多孔質膜を用いられている場合が多い。
このように、従来汎用されている分離膜はポリオレフィン系樹脂が多く、そのほか、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、酢酸セルロース、ポリスルホン等から形成されている。
これらの従来分離膜として用いられている樹脂は、高濃度の酸やアルカリからなる洗浄液に対する耐薬品性は十分でないため、分離膜の洗浄が容易に行えない問題がある。

また、従来用いられている分離膜は耐熱性も十分ではないため、加熱した洗浄水を用いることも通常行われていない。よって、分離膜加熱汚泥法において、特開２００８−２２１１９０号公報に記載のように、加熱処理は膜分離された活性汚泥の蓄積槽において、活性汚泥を加熱する場合等に限定的に用いられている。

特開２００７−６９２０４号公報特開２００８−２２１１９０号公報

本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、膜分離活性汚泥処理装置で用いる分離膜の目詰まりを防止する洗浄を確実に行えるようにして、分離膜の透過流速を保持して長期安定した水処理が行えるようにすることを課題としている。

前記課題を解決するため、第一の本発明として、活性汚泥槽と配管を介して分離膜槽を設けた槽外型の膜分離活性汚泥処理装置において、
前記分離膜は四弗化エチレン樹脂製多孔質体の分離膜からなり、かつ、
前記分離膜で濾過された処理水を循環加熱する加熱器と、
前記加熱機で加熱された加熱処理水を前記分離膜に洗浄水として供給する自動洗浄装置と、
を備えていることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置を提供している。

前記のように、第一の発明では、槽外型として、微生物を充填している活性汚泥槽とは分離されているため、加熱処理水による微生物への影響を防止できる。よって、加熱処理水を分離膜にクロスフローあるいは／および逆洗浄のいずれの方式で供給しても問題はない。

また、第二の発明として、活性汚泥槽内に分離膜を配置した槽内型の分離膜活性汚泥処理装置において、
前記分離膜は四弗化エチレン樹脂製多孔質体の分離膜からなり、かつ、
前記分離膜で濾過された処理水を循環加熱する加熱器と、
前記加熱機で加熱された加熱処理水を前記分離膜に逆洗浄水として供給する自動洗浄装置と、
前記活性汚泥槽へ被処理液を供給する流量調節槽と、
前記活性汚泥槽内の液温を測定する温度測定器と、
前記加熱処理水による逆洗時に、前記温度測定器で測定した温度に応じて前記流量調節槽から活性汚泥槽へ供給する被処理液の流量を調節し、活性汚泥槽内の被処理液温度を設定温度範囲に制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置を提供している。

前記第二の発明の槽内型の場合は、加熱処理水を槽内の分離膜に供給すると、槽内の液温が上昇し、槽内の微生物の適温温度（２０〜３７℃）より温度が上昇すると、微生物が死滅する恐れがあるため、加熱処理水は逆洗水として用いる一方、活性汚泥槽内の液温が前記微生物の適温温度から上昇しないように、流量調節槽から被処理液の流量を調節しながら供給している。

また、第一の発明の槽外型および第二の発明の槽内型のいずれの場合も、前記自動洗浄装置から、前記加熱処理水と共に、高濃度の薬液洗浄水を交互に供給し、分離膜の目詰まりを無くし、分離膜の透過流速を維持することが好ましい。
その際、槽外型の場合も加熱処理水は逆洗水として用い、薬液洗浄水はクロスフローで供給し、これを交互に繰り返すことが好ましい。
前記薬液洗浄液としては、次亜塩素酸ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、これらの混合液を用いることが好ましい。高濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、これらの混合液からなる洗浄用薬液を用いて洗浄すると、分離膜の表面に付着、蓄積する難溶解性成分を確実に溶解することができる。なお、洗浄用薬液として塩酸水溶液を用いることもできる。

槽内型の場合には、活性汚泥槽内の液のｐＨは中性とすることが微生物にとって好ましいため、活性汚泥槽内に液のｐＨを測定するｐＨ計を取り付け、前記液温度と共に液のｐＨを測定しながら、流量調節槽から供給する被処理液の供給量を調節している。

このように、槽外型の第一の発明および槽内型の第二の発明のいずれも、分離膜の洗浄用として加熱した処理水を循環して用いている。この加熱処理水で分離膜を洗浄すると、分離膜に付着する懸濁成分の洗浄作用を高めることができる。
さらに、加熱処理水と薬液洗浄水とを交互に供給して洗浄すると、分離膜の目詰まりを大幅に低減でき、分離膜を長期安定して稼働することができる。

前記加熱器により処理水を加熱する温度は６０℃以上、さらに、９０℃以上が好ましく、分離膜に付着する有機物が溶解し、かつ微生物を殺菌できる温度としている。

本発明では分離膜を延伸四弗化エチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと称す）製の多孔質体で形成している。
ＰＴＦＥは耐熱性、耐薬品性、化学安定性、高強度、滑り易く懸濁成分が付着しにくい非粘着性、低摩擦係数、耐候性に優れた特性を備えている。ＰＴＦＥは特に他の樹脂膜と比較して耐熱性に優れ、融点は３２７℃であるため、加熱処理水により洗浄を繰り返し行っても分離膜は劣化しない利点がある。
また、ＰＴＦＥは他の樹脂膜と比較して耐薬品性に優れているため、高濃度のアルカリ液や酸性液を洗浄液として用いることができる。
該ＰＴＦＥ製の分離膜として、住友電工ファインポリマー（株）製「ポアフロン（登録商標）メンブレン・シリーズ」を好適に用いることができる。

このように、膜分離活性汚泥処理装置の分離膜としてＰＴＦＥ製の分離膜を用い、該分離膜を集束した分離膜モジュールを用いることにより、分離膜の表面にフロックや難溶解性成分が蓄積しても、加熱処理水と、高濃度の薬液洗浄液とを用いることで、分離膜の目詰まりを低減でき、長期間安定して高い透過流速を維持して水処理することができる。

前記ＰＴＦＥ製多孔質体の分離膜は単層または複層の中空糸とし、前記分離膜モジュールは中空糸膜モジュールとしている。
あるいはＰＴＦＥ製の分離膜は単層または複層の平膜とし、前記分離膜モジュールは平膜モジュールとしている。

具体的には、例えば、ＰＴＦＥ製の複層の中空糸とする場合には、特許第３８５１８６号に記載した多孔質複層中空糸等が好適に用いられ、また、中空糸を集束した分離膜モジュールとしては、特許第３０７７２６０号公報および前記特許第３８５１８６号に記載した中空糸膜モジュールが好適に用いられる。

前記のように分離膜を延伸ＰＴＦＥ多孔質膜で構成すると、耐熱性、耐薬品性に優れている上に、強度、耐久性、耐食性に優れているため、高濁度排水処理において極めて有用性を発揮することができる。さらに、延伸ＰＴＦＥ多孔質膜は押出および延伸工程を経て製造されるため、高度な分子配向により微細孔を高気孔率にすることができる。よって、透過水量が多い高性能の濾過膜としながら、散気処理で揺れを発生させても、分離膜に亀裂ができたり、破断したりせず、優れた耐久性を有する。

特に、前記のように、延伸ＰＴＦＥ多孔質膜は殆どの薬品に犯されない化学的安定性を有し、耐食性に優れている。一般的に、比表面積の大きい多孔質膜は、バルク体に比べて薬品に浸食されやすく強度も小さいが、延伸ＰＴＦＥ多孔質膜は有機・無機の酸、アルカリ、酸化剤、還元剤及び有機溶剤等のほとんど全ての有機・無機薬品に対して不活性であり、耐薬品性に極めて優れる。そのため、従来のポリオレフィンやポリエチレン等からなる分離膜のように洗浄薬剤が制約されず、堆積物の種類に応じて種々の化学薬品を選択して、必要時には高濃度にて濾過膜の洗浄を長期に渡り行なうことができる。例えば、バイオファウリングを完全に溶解除去・殺菌するために、過酸化水素水や塩酸などの強酸性水溶液を使用でき、排水中の油分等を除去するために、次亜塩素酸ナトリウム水溶液や水酸化ナトリウム水溶液等の強アルカリ性水溶液を使用することができる。

前記延伸ＰＴＦＥ製の分離膜は、例えば、濾過面の平均孔径が０．０１μｍ以上、平均膜厚が０．１〜１０ｍｍ、気孔率が４０〜９０％、ＪＩＳＫ７１１３に規定の引張強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以上としていることが好ましい。
前記平均孔径は０．０１μｍ以上、上限は１０μｍ以下、さらに、５．０μｍ以下であることが好ましい。該平均孔径はＰＭＩ社製パームポロメーター（型番 CFP-1200A）により測定している。
該延伸ＰＴＦＥ製の分離膜は、活性汚泥を含む排水や微小な粒子を含む排水を原水とする場合では、粒子径０．５μｍである粒子の粒子捕捉率が９０％以上としていることが好ましい。
前記平均膜厚はダイアルゲージにより測定している。前記気孔率はＡＳＴＭＤ７９２に記載の方法で測定している。
さらに、ｐＨ１０以上の強アルカリ洗浄液およびｐＨ３以下の強酸性洗浄液に対する耐性を有するものとしていることが好ましい。

濾過膜として用いる延伸多孔質ＰＴＦＥとは、ＰＴＦＥが重量比８０％以上のことを指し、更に好ましくは９０％以上である。
併用する熱可塑性のフッ素樹脂はＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＰＶＦ等が挙げられ、その中でもＰＴＦＥの融点ピーク以上（３２７℃以上）でも比較的分解速度が低いＦＥＰが好ましく、更にはＰＦＡがより好ましい。

分離膜を活性汚泥槽内に配置する槽内型では、活性汚泥槽内の一方側に生物処理部を設け、他方側に下部流通路をあけて仕切壁で仕切った他方側に分離膜モジュールを配置することが好ましい。
前記生物処理部には、ＰＴＦＥ製の多孔質体からなる担体あるいは一体的に連結した小粒径の砂利やプラスチック等の球体や糸状体を担体（充填材）に微生物を付着させ、これら担体の表面や担体の隙間に微生物を付着した固定床式の生物膜としている。
なお、流動床式としても良いが、分離膜処理部と下部流通路を介して接続するため、流動式とすると、被処理水中に浮遊した担体が分離膜処理部へ流入する恐れがあるため、固定床式の生物膜が好適に用いられる。かつ、固定床式の生物膜とすると、その下方に配管する散気管より生物膜に対して的確に酸素を供給することができる。該生物膜処理部には、凝集剤を添加してもよい。

槽内型とした場合には、生物処理部と分離膜処理部とにはそれぞれ独立した散気管を配管し、これら散気管からの散気を個別制御している。
このように、生物処理部用の散気管と分離膜処理部用の散気管とを分離することで、これら散気管から噴射する噴射時間、エア量およびエア噴射圧を、生物処理部と分離膜処理部とにそれぞれ適したものに制御することができる。よって、生物処理部用の散気管では、例えば、微生物の活性状態をモニタ手段でモニタリングしながら、酸素の供給が必要な時に散気を行う一方、分離膜処理部の散気管では、分離膜の表面の目詰まりを防止するために常時散気を行うことができる。

上述したように、本発明の膜分離活性汚泥処理装置では、分離膜は、樹脂製分離膜の中でも特に耐熱性に優れたＰＴＦＥ製とすることで、膜分離した処理水を循環加熱して洗浄水として用いる加熱処理水の洗浄液で凝集フロックを含む高濁度の分離膜を洗浄することができ、分離膜の目詰まりを浄水処理されると共に加熱殺菌した洗浄水で洗浄でき、分離膜に付着するフロックを分解且つ殺菌でき、効果的な洗浄を行うことができる。かつ、槽外型および槽内型のいずれも加熱した処理水で分離膜を洗浄でき、用途的な限定はない。

かつ、ＰＴＦＥ製の分離膜は耐薬品性も他の樹脂製分離膜より優れているため、高濃度の薬液を洗浄液として用いることができ、加熱処理水の洗浄液と薬液洗浄液とで分離膜を交互に洗浄すると、分離膜の目詰まりをより確実に無くし、長期安定して分離膜を稼働することができる。

本発明の第一実施形態の槽外型の膜分離活性汚泥処理装置の全体図である。分離膜槽に用いる中空糸の分離膜モジュールを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は一部拡大断面図である。第一実施形態の変形例の平膜の分離膜モジュールを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。第二実施形態の槽内型の膜分離活性汚泥処理装置の全体図である。第二実施形態の変形例を示す全体図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１及び図２に第一実施形態の槽外型の膜分離活性汚泥処理装置を示す。該処理装置は下水や工場排水等の高濁度の懸濁成分を含む原水を浄化処理するものである。

図１に示すように、生物処理を行う活性汚泥槽１と、膜分離処理を行う分離膜槽２とを配管３を介して接続し、活性汚泥槽１内の活性汚泥を含む被処理液を配管３に介設した吸引ポンプＰ１で吸引して分離膜槽２へ吸引し、該分離膜槽２内に吊設して浸漬した分離膜モジュール５で分離膜濾過を行っている。
該分離膜モジュール５は延伸ＰＴＦＥ製多孔質体からなる中空糸６を集束した中空糸分離膜モジュールとしている。

前記分離膜槽２の分離膜モジュール５に接続した処理水（濾過水）の集水管７に介設した吸引ポンプＰ２の下流側に開閉弁９を介して分岐管１０を接続し、該分岐管１０に加熱器１１を接続している。
前記加熱器１１では供給された処理水をヒータ、抵抗加熱器、マイクロ波加熱器等で加熱し、処理水を６０℃以上、好ましくは９０℃以上に加熱している。

分離膜槽２には自動洗浄装置１３を付設し、該自動洗浄装置１３に前記加熱器１１より加熱処理水を供給している。なお、自動洗浄装置１３内に加熱器１１を内蔵してもよい。
自動洗浄装置１３内に、加熱処理水の供給部１４と、薬液の供給部１５と、これら供給部１４と１５からの洗浄水の供給時期を制御する制御器１６を備えている。
また、自動洗浄装置１３は供給部１４から加熱処理水の洗浄液を分離膜モジュール５の各中空糸６の中空部内に供給する配管１７を備え、加熱処理水は逆洗水として用いている。かつ、薬液洗浄液の供給部１５から薬液を中空糸６にクロスフローで供給する配管１８を備えている。
前記加熱処理水からなる逆洗浄水とクロスフローする薬液とは交互に繰り返して供給し、中空糸６を洗浄する設定としている。
なお、加熱処理水をクロスフローで供給してもよい。また、薬液洗浄液を逆洗浄水としてもよい。

前記薬液洗浄液は、例えば、３質量％の硫酸、４質量％の水酸化ナトリウム水溶液、有効塩素濃度１０％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液としている。

前記分離膜槽２には中空糸６の内外差圧を常時検出する測定器（図示せず）を設け、内外差圧が閾値以上となると、前記制御部１６へ信号を送り、洗浄を開始している。
なお、洗浄時期は予め設定した周期に行ってもよいし、中空糸の表面に付着する懸濁成分の付着状態を常時検出する撮影手段等からなるモニタリング手段を設け、付着率が閾値を越えると洗浄を開始するようにしてもよい。

前記分離膜槽２には分離膜モジュール５の下部に散気管１９を配管し、該散気管１９を空気供給管２０と接続し、該空気供給管２０をポンプＰ３を介してブロア２１と接続している。散気管１９から洗浄時以外の稼働時に空気を噴射させて散気し、分離膜モジュール５の各中空糸６を揺動して、中空糸６の表面に付着する懸濁成分を剥離して目詰まりの発生を低減している。

活性汚泥槽１内は、生物膜２２を設けた固定床式としているが、流動床式としてもよい。生物膜２２はＰＴＦＥ製の多孔質体を担体とし、その表面および空孔に好気性の微生物を付着させている。該ＰＴＦＥ多孔質体からなる担体は強度を有するため、散気時および洗浄時に破損せず、かつ、付着させる微生物の量に応じて空孔を容易に設けることができる。なお、担体として小粒または糸状の充填材を隙間をあけて保持した担体とし、これら充填材の表面は充填材の隙間に好気性の微生物を付着させてもよい。
前記生物膜２２の下方に、生物膜２２に向けて散気する生物膜用の散気管２４を配管し、該散気管２４と接続した空気供給管２５をポンプＰ４を介してブロア２１と接続している。散気管２４から酸素の補給が必要な時に散気している。

前記分離膜槽２および活性汚泥槽１には、それぞれ底壁に活性汚泥をポンプＰ５、Ｐ６で吸引排出する排出管２６、２７を接続している。

前記分離膜槽２に配置する分離膜モジュール５は濾過液の集水管７で吊り下げて分離膜槽２内に浸漬配置している。
中空糸分離膜モジュール５は、図２に示すように、多数本の延伸ＰＴＦＥ製の中空糸６をそれぞれＵ形状に２つ折りして隙間をあけて並設し、これら中空糸６の上端を封止固定材３０で連結固定している。該封止固定材３０には、各中空糸６の中空部と連通する集水部３０ａを設け、該集水部３０ａに集水ヘッダー３１を外嵌固定し、該集水ヘッダー３１を前記集水管７と接続している。
一方、各中空糸６の下端の湾曲部には支持棒３２を通してＵ形状を保持している。支持棒３２は保持枠３３で保持している。
このように、中空糸分離膜モジュール５では、間隔をあけて中空糸６の下端を封止固定材に固定していないことより、下方の散気管１９から噴射する散気を中空糸６の隙間に通し易くしている。

前記中空糸６は、本実施形態では多孔質複層中空糸を用いている。該複層の中空糸は支持層となる多孔質延伸ＰＴＦＥチューブの外周面に濾過層となる多孔質延伸ＰＴＦＥシートを密着させて巻き付けて複層とし、強度を高めている。
前記濾過膜を形成する延伸ＰＴＦＥ多孔質シートは、１軸延伸、２軸延伸で得られたものでもよいが、ＰＴＦＥ未焼結粉末と液状潤滑剤のペースト押出によって得られる成形体を２軸延伸して得られた多孔質シートを焼結して得られたものであることが好ましい。２軸延伸することで、空孔を囲む繊維状骨格の強度を高めることができる。
また、濾過膜と支持膜とは未焼結状態のＰＴＦＥ多孔質膜を焼結一体化することにより、容易に積層体を形成することができる。

なお、中空糸６は前記複層中空糸に限定されず、単層でもよい。
中空糸６は濾過面の平均孔径が０．０１μｍ以上１０μｍ以下、平均膜厚（複層では濾過層と支持層を加えた厚さ）が０．１〜１０ｍｍ、気孔率が４０〜９０％、内径が０．３〜１０ｍｍ、ＩＰＡバブルポイントを１０〜２００ｋＰａの範囲としている。
さらに、中空糸６はＪＩＳＫ７１１３に規定の引張強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以上としている。また、該ＰＴＦＥ製の中空糸６の融点は３２７℃である。さらに、ｐＨ１０以上の強アルカリ洗浄液およびｐＨ３以下の強酸性洗浄液に対する耐性を有する。

前記構成からなる水処理装置では、活性汚泥槽１内に投入される下水あるいは工場排水からなる被処理水は、固定床式の生物膜２２の微生物と付着して活性汚泥となる。該生物膜２２から剥離して原水中に浮遊して凝集する活性汚泥（フロック）および無機微粒子を含む被処理液は配管３を通して、分離膜槽２に吸引される。分離膜槽２内に流入した被処理水は分離膜モジュール５の中空糸６で吸引濾過され、中空糸６の表面および膜間でフロックや無機スケールからなる懸濁成分を捕捉する。
該中空糸膜モジュール５による濾過時には散気管１９から常時散気を行っているため、中空糸６の表面に懸濁成分が堆積して目詰まりが発生するのを低減できる。

中空糸分離膜モジュール５で濾過処理された処理水は集水管７を通して吸引し、かつ、一部の処理水は分岐管１０を通して加熱器１１の貯水部に溜めている。
前記のように、中空糸６の内外差圧が閾値に達すると自動洗浄装置１３から洗浄液を中空糸６へ供給して洗浄している。
該洗浄時には、まず、加熱器１１内で貯水部に溜めた処理水を設定温度に加熱し、加熱処理水を自動洗浄装置１３の供給部１４へ送給し、前記のように、加熱処理水からなる洗浄液を逆洗浄水として中空糸６の中空部に所要圧で供給し、中空糸６を逆洗浄する。また、前記薬液洗浄液を中空糸６の表面にクロスフローで供給して洗浄する。
この洗浄を交互に所要回数繰り返して、中空糸６を洗浄している。

前記洗浄時、本発明では中空糸６を耐熱性を有するＰＴＦＥで形成しているため、９０℃の加熱処理水を洗浄液として繰り返し供給して、中空糸６に劣化を発生させない。かつ、ＰＴＦＥは耐薬品性も優れているため、高濃度の薬液からなる洗浄液で洗浄できる。
これにより、前記加熱処理水と薬液とからなる洗浄液を交互に中空糸６の内外面から供給することで、中空糸６の表面に付着した難溶性の懸濁成分を除去できると共に、平滑性が良いため、洗浄液でスムーズに懸濁成分を除去できる。かつ、中空糸６の空孔内に付着している懸濁成分も加熱処理水の逆洗浄で中空糸６の外側へと除去することができる。
さらに、加熱処理液を高圧で中空糸６内に供給して空孔から噴射しても、ＰＴＦＥは高強度があるため、中空糸６の損傷や折れを発生させない利点がある。

このように、フロックや無機微粒子からなる懸濁成分が付着する中空糸をＰＴＦＥ製としているため、強力な洗浄を行って中空糸の表面および空孔内の目詰まりを解消でき、分離膜モジュールを長期安定して透過流速を低下させないようにすることができる。

図３に第一実施形態の変形例を示す。
第一実施形態はＰＴＦＥ製の中空糸を用いて、中空糸膜分離モジュールとしているが、変形例ではＰＴＦＥ製の平膜を用いた平膜エレメント６１を集束した平膜式分離膜モジュール６０としている点を相違させている。他の構成は第一実施形態と同一であるため説明を省略する。

平膜エレメント６１は、下端を折り曲げてＵ形状に配置する多孔質延伸ＰＴＦＥ製シートからなる濾過膜６２と、該濾過膜６２の対向濾過部の間にポリエチレン樹脂製のネットからなる支持体６３を介設し、処理液流路用の空間を確保している。
前記濾過膜６２はＵ形状に折り曲げた状態で、対向する対向濾過部の外周縁を、上端の処理液取出口を空けて、熱融着してシールして外周封止部６４を形成している。
前記処理液取出口には、集水管との接続する集水ヘッダー６５を外周封止部６４と固着して設けている。

濾過膜６２とする延伸ＰＴＦＥ多孔質膜は、単層でも良いし複層でもよい。
０．０１〜２０μｍの空孔を備え、粒子径０．４５μｍの粒子捕捉率が９０％以上のものを用いている。平均膜厚が５〜２００μｍ、空孔を囲む繊維状骨格の平均最大長さを５μｍ以下としている。また、該濾過膜６２は第一実施形態と同様に融点３２７℃の耐熱性を有し、かつ、引張強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以上の強度を有している。かつ、３質量％の硫酸、４質量％の水酸化ナトリウム水溶液、有効塩素濃度１０％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液の各々に温度５０℃で１０日間浸漬しても透過水量が低下せず、損傷されない優れた耐薬品性を備えたものとしている。

このように、平膜エレメント６１の構成材は、多孔質延伸ＰＴＦＥからなる濾過膜６２、ネットからなる支持材６３としているため、平膜エレメント６１自体を容易に撓むフレキシブルなものとすることができる。かつ、濾過膜６２を強度があり、平面保持力を有するＰＴＦＥ製としているため、フレキシブルでありながら保形性を有する。かつ、平膜エレメント６１は全体肉厚を２ｍｍと非常に薄としている。
このように、平膜エレメント６１を薄く且つ撓みやすいものとしているため、下方に配置する分離膜用の散気管からエアを噴出し気泡が発生すると、濾過膜６２は気泡との接触で揺れが生じ、懸濁成分による目詰まりの発生を抑制することができる。

前記のように分離膜を平膜とした場合にも、第一実施形態と同様に、加熱処理水と薬液とで洗浄しているため、平膜の目詰まりの発生を低減でき、長期間安定して原水の消化処理を行うことができる。

図４に第二実施形態を示す。
第二実施形態は活性汚泥槽１内に分離膜モジュール５を配置した槽内型の膜分離活性汚泥法を用いた水処理装置としている。

活性汚泥槽１に投入する被処理液は、前工程でスクリーン７０を通して粗濾過を行った後に流量調節槽７１に通し、該流量調節槽７１と活性汚泥槽１とをポンプＰ７を介設した配管７２を介して接続している。
なお、前記第一実施形態においても、活性汚泥槽１に投入する被処理液は、同様にスクリーンを通して粗濾過をし、流量調節槽を通し、ポンプＰ７で活性汚泥槽１へ投入する被処理液の流量を制御している。

前記活性汚泥槽１内の一方側には生物膜２２を配置し、他方側には第一実施形態と同様なＰＴＦＥ製中空糸６からなる中空糸分離膜モジュール５を配置している。
また、生物槽２２の下方に散気管２４を配置し、中空糸分離膜モジュール５の下方に散気管１９を配置し、それぞれ独立制御するポンプＰ３、Ｐ４を介してブロア２１と接続している。

また、第一実施形態と同様に、中空糸分離膜モジュール５に集水管７を接続し、該集水管７の分岐管１０を加熱器１１に接続し、該加熱器１１から加熱処理水を自動洗浄装置１３へ供給している。洗浄時に中空糸分離膜モジュール５に自動洗浄装置１３から加熱処理水からなる洗浄液と薬液洗浄液とを交互に供給して中空糸６を洗浄している。
その際、加熱処理液は逆洗浄液としている。

前記活性汚泥槽１内には、液温度を測定する温度計７５と、液ｐＨを測定するｐＨ計７６を設け、該温度計７５とｐＨ計７６とをポンプ制御器７７に接続している。
該ポンプ制御器７７は温度計７５とｐＨ計７６からの検出値に応じて、ポンプＰ７の運転および回転回数を制御し、活性汚泥槽１内の液温が２０〜３７℃の範囲、ｐＨが中性になるように、流量調節槽７１から活性汚泥槽１へ被処理液を供給している。
活性汚泥槽１内に配置する中空糸分離膜モジュール５の中空糸６は第一実施形態と同様なＰＴＦＥ製としており、説明を省略する。

このように、分離膜の洗浄時に、加熱処理水からなる洗浄液を活性汚泥槽１内の中空糸分離膜モジュール５に供給するため液温度が上昇し、かつ、薬液洗浄液を供給するために液のｐＨは変動するが、活性汚泥槽１内に常温で略中性の被処理液を投入することで、液温を活性汚泥槽内の微生物に適した温度およびｐＨに保持できる。よって、活性汚泥槽内に配置した分離膜モジュールを加熱処理水と薬液とからなる洗浄液で洗浄しても微生物に悪影響が出ないようにすることができる。

なお、前記中空糸分離膜モジュールを前記図３の変形例に示す平膜型の分離膜モジュールとしてもよい。

図５に、第二実施形態の変形例を示す。
第二実施形態では、活性汚泥槽１内に、下部流通路８０をあけた仕切壁８１を設け、活性汚泥槽１内を生物処理部８２と分離膜処理部８３とに分けている。
生物処理部８２に生物膜２２を配置し、分離膜処理部８３に中空糸分離膜モジュール５を配置している。
他の構成は第二実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。

前記図５に示す変形例の構成とすると、生物処理部８２から分離膜処理部８３への凝集フロックが下部流通路８０へと流通させる際に、生物処理部８２内で沈降できるため、分離膜処理部８３へのフロックの流入量を減少でき、分離膜へのフロックの付着および堆積を低減でき、目詰まりの発生も低減できる。

なお、本発明の膜分離活性汚泥処理装置は前記実施形態に限定されず、分離膜モジュールの構成は前記実施形態に限定されない。

１活性汚泥槽
２分離膜槽
５分離膜モジュール
６中空糸
１１加熱器
１３自動洗浄装置

Claims

活性汚泥槽と配管を介して分離膜槽を設けた槽外型の膜分離活性汚泥処理装置において、
前記分離膜は四弗化エチレン樹脂製多孔質体の分離膜からなり、かつ、
前記分離膜で濾過された処理水を循環加熱する加熱器と、
前記加熱機で加熱された加熱処理水を前記分離膜に洗浄水として供給する自動洗浄装置と、
を備えていることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置。
活性汚泥槽内に分離膜を配置した槽内型の分離膜活性汚泥法を用いた水処理装置において、
前記分離膜は四弗化エチレン樹脂製多孔質体の分離膜からなり、かつ、
前記分離膜で濾過された処理水を循環加熱する加熱器と、
前記加熱機で加熱された加熱処理水を前記分離膜に逆洗浄水として供給する自動洗浄装置と、
前記活性汚泥槽へ被処理液を供給する流量調節槽と、
前記活性汚泥槽内の液温を測定する温度測定器と、
前記加熱処理水による逆洗時に、前記温度測定器で測定した温度に応じて前記流量調節槽から活性汚泥槽へ供給する被処理液の流量を調節し、活性汚泥槽内の被処理液温度を設定温度範囲に制御する制御手段と、
を備えていることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置。
前記加熱器で加熱する加熱処理水の温度は６０℃以上としている請求項１または請求項２に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
前記自動洗浄装置から洗浄時に、次亜塩素酸ナトリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液、これらの混合液からなる薬液を洗浄液として用い、前記加熱処理水からなる洗浄水は逆洗水とし、前記薬液の洗浄液はクロスフローとして、交互に前記分離膜に供給している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
前記四弗化エチレン樹脂製多孔質体の分離膜は延伸四弗化エチレン樹脂製の単層または複層の中空糸とし、前記分離膜モジュールは中空糸膜モジュールとし、
または、前記四弗化エチレン樹脂製多孔質体の分離膜は単層または複層の平膜とし、前記分離膜モジュールは平膜モジュールとしている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の膜分離活性汚泥処理装置。
前記分離膜は、平均孔径が０．０１μｍ以上、平均膜厚が１０μｍ以上、ＪＩＳＫ７１１３に規定の引張強度が１０Ｎ／ｍｍ^２以上、融点３２７℃、ｐＨ１０以上の強アルカリ洗浄液およびｐＨ３以下の強酸性洗浄液に対する耐性を有する延伸四弗化エチレン樹脂製ＰＴＦＥ多孔質体からなる請求項５に記載の膜分離活性汚泥処理装置。