JP2013022548A - 膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】種汚泥のＢＯＤ／ＳＳ負荷の値から、膜分離活性汚泥に最適なＢＯＤ／ＳＳ負荷の値にまで徐々に下げていくことで、膜ファウリングの原因物質の発生を抑制し、短期間で所定の処理流量を確保できる膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法を提供する。
【解決手段】他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いた膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法であって、所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いるとともに、一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度を０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄより遅い速度に保持して前記所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷まで下げる。
【選択図】図６

Description

本発明は、他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いた膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法、及び汚水処理装置に関する。

従来、一般的には、生活排水のような一般的な都市下水や産業廃水等（以下、「汚水」という）の浄化処理のために標準活性汚泥法を採用した汚水処理装置が構築されていた。

図８（ａ），（ｂ）には、このような標準活性汚泥法による汚水処理装置が示されている。当該汚水処理装置は、沈砂池９０、最初沈殿池９１、生物処理槽９２、最終沈殿池９３、消毒設備９４がこの順に備えられ、最初沈殿池９１（９１ａ〜９１ｄ）、生物処理槽９２（９２ａ〜９２ｄ）、最終沈殿池９３（９３ａ〜９３ｄ）が複数列並設されて構成されている。

汚水処理装置に流入した汚水は、沈砂池９０で砂や粗大物が除去された後に、最初沈殿池９１（９１ａ〜９１ｄ）に移送され、汚水中の浮遊固形物が沈降分離処理される。さらに、生物処理槽９２（９２ａ〜９２ｄ）に移送されて微生物の作用によって有機成分が分解除去され、その後に最終沈殿池９３（９３ａ〜９３ｄ）に移送され、最終沈殿池９３で活性汚泥が沈降分離された上澄水が、消毒設備９４で消毒された後に河川等に放流される。

近年、標準活性汚泥法を採用した汚水処理装置の老朽化に伴い、既存の汚水処理装置を改築する必要性が高まっており、その際に汚水からリンや窒素等を効果的に除去する高度処理技術として、また、処理施設全体の敷地面積のコンパクト化技術として、膜分離活性汚泥法を用いた汚水処理装置への改築が試行されつつある。

膜分離活性汚泥法を採用した汚水処理装置は、例えば、汚水を嫌気処理する嫌気槽、嫌気処理された汚水から窒素を除去する無酸素槽、有機物及びアンモニア性窒素を好気処理する好気槽、好気処理された汚水から処理水をろ過する膜ろ過装置を備えた膜分離槽等を備えて構成される。

このような膜分離活性汚泥法は、活性汚泥濃度が高い状態で固液分離を行えるため槽の容積を小さくでき、あるいは槽内での反応時間を短縮できる等の利点があり、また、膜ろ過されたろ過水にＳＳが混入しないため、最終沈殿池が不要となるので処理施設全体の敷地面積を減らすことができる等の利点がある。

膜分離活性汚泥処理装置を新設する場合には、オキシデーションディッチ法、長時間エアレーション法等のＢＯＤ／ＳＳ負荷が比較的低い他の水処理装置からの余剰汚泥を種汚泥として馴養し、次第にＭＬＳＳが増加するように数ヶ月の時間を掛けて立ち上げるのが一般的である。

膜分離活性汚泥法による活性汚泥に適したＢＯＤ／ＳＳ負荷は、標準活性汚泥法による活性汚泥に適したＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも低く、夫々の処理法の活性汚泥において汚泥濃度、微生物の活性の程度や種類等がそれぞれ異なるため、標準活性汚泥法の活性汚泥を膜分離活性汚泥法の活性汚泥の種汚泥として用いる場合には、種汚泥中に含まれる膜分離活性汚泥法に適した微生物種が優占するように数ヶ月から一年単位の長い時間を掛けて自然増殖させる必要があり、膜分離活性汚泥処理装置を短期間で立ち上げるのは困難である。

そのため、特許文献１には、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が高い他の水処理装置からの余剰汚泥を種汚泥として用いて新設の膜分離活性汚泥処理装置を立ち上げる場合に、その立上げ期間を短縮するための方法が開示されている。

詳述すると、特許文献１には、既存排水処理系から引き抜いた活性汚泥を膜分離馴養槽へ投入し、膜分離馴養槽に既存排水処理系へ流入する廃水の一部を導くとともに、空気を散気して酸素を供給し、僅かな栄養源が流入して栄養源が不足する状態で活性汚泥の微生物群が汚泥中に含まれた有機質からなる粘着性物質を微生物分解して増殖することで活性汚泥を馴養し、膜分離馴養槽内に浸漬した浸漬型膜分離装置で固液分離して分離液を槽外へ取り出すことにより槽内の活性汚泥濃度を高め、膜分離馴養槽から引き抜いた高濃度活性汚泥よりなる湿状種汚泥を新設の膜分離活性汚泥処理槽へ投入して初期運転を行なうことを特徴とする膜分離活性汚泥処理槽の運転立上方法が提案されている。

ちなみに、標準活性汚泥法による汚水処理装置では、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が概ね０．１〜０．４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄの範囲で運転管理される一方、膜分離活性汚泥法による汚水処理装置では、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が概ね０．０３〜０．１ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄの範囲で運転管理される。ＢＯＤとは生物学的酸素要求量であり、ＳＳとは活性汚泥処理槽内の被処理原水と活性汚泥の混合液中の浮遊物質（懸濁物質ともいう）をいう。また活性汚泥処理槽内の浮遊物質ＳＳのことを特にＭＬＳＳという。

ＢＯＤ／ＳＳ負荷とは、一日あたりの流入ＢＯＤ量とＭＬＳＳの比率をいい、以下の式で求められる。
ＢＯＤ／ＳＳ負荷（ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ）＝［原水流入量（ｍ^３／ｄ）×ＢＯＤ（ｇ／Ｌ）］／［ＭＬＳＳ（ｇ／Ｌ）×槽の容量（ｍ^３）］

特許第４３３４０８４号公報

しかし、特許文献１に記載された方法を採用するためには、予め馴養槽を設けて、膜分離活性汚泥法に適した活性汚泥を馴養する必要があり、そのための設備コストや活性汚泥の馴養コストが嵩むという問題があった。

また、標準活性汚泥法を採用した既存の汚水処理装置を、膜分離活性汚泥法を採用した汚水処理装置に改築する場合には、改築の前後で汚水処理量の変動を来たすことがないように改築後の汚水処理装置を速やかに立ち上げる必要もある。

そこで、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が高い余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いて膜分離活性汚泥処理装置を立ち上げる場合に、ＢＯＤ／ＳＳ負荷を膜分離活性汚泥法に適した領域まで急激に低下させると汚泥中の微生物が自己消化を起こし、その結果として分離膜のファウリング物質が生成されて膜の目詰まりが発生し、早期に所定の汚水処理量まで立ち上げることができないという問題が発生する。

ＢＯＤ／ＳＳ負荷の急減を防止するために被処理原水の供給量を増加させるとともに、膜透過水量を増加させることも考えられるが、その結果未分解の有機物により分離膜の閉塞を来たす虞もあった。

図９（ａ），（ｂ）には、高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理されている標準活性汚泥法による汚泥と、相対的に低いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理されている膜分離活性汚泥法による汚泥とを採取し、膜分離活性汚泥法と同等のＢＯＤ／ＳＳ負荷で馴養実験し、汚水の上澄を遠心分離して測定した全タンパク質濃度と全糖濃度の時間変化が示されている。

標準活性汚泥法からの採取汚泥は、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が約０．２ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄであり、膜分離活性汚泥法からの採取汚泥は、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が約０．０５ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄである。

これらを容積６Ｌの膜分離槽に投入し、全ＢＯＤが１３０ｍｇ／Ｌで１５Ｌ／ｄの被処理原水を供給し、膜分離装置の単位時間、単位膜面積あたりの膜透過水量を示す膜透過流束を０．１４ｍ／ｄとして、ＭＬＳＳが約６５００ｍｇ/ＬでＢＯＤ／ＳＳ負荷が約０．０５ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄの条件で運転した結果である。

図９（ａ），（ｂ）ともに、膜分離活性汚泥法による活性汚泥を用いた場合に比較して、標準活性汚泥法による活性汚泥を用いた場合には、時間経過とともに全タンパク質濃度及び全糖濃度が増加傾向を示し、活性汚泥に含まれる微生物が自己消化して処理能力が低下していることが推察できる。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、種汚泥のＢＯＤ／ＳＳ負荷の値から、膜分離活性汚泥に最適なＢＯＤ／ＳＳ負荷の値にまで徐々に下げていくことで、膜ファウリングの原因物質の発生を抑制し、短期間で所定の処理流量を確保できる膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法、及び、汚水処理装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法の第一特徴構成は、特許請求の範囲の請求項１に記載した通り、他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いた膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法であって、所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いるとともに、一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度を０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ以下に保持して前記所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷まで下げる点にある。

ＢＯＤ／ＳＳ負荷が高い余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いて膜分離活性汚泥処理装置を立ち上げる場合に、ＢＯＤ／ＳＳ負荷を膜分離活性汚泥法に適した所定の領域まで下げるにあたり、前記一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷を減少させる速度を０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ以下の遅い速度に保持して前記所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷まで下げることで、汚泥中の微生物の自己消化に起因する分離膜のファウリング物質の継続的な生成を回避することができる。

同第二の特徴構成は、同請求項２に記載した通り、上述の第一特徴構成に加えて、被処理原水よりも高濃度のＢＯＤ源を被処理原水とともに供給することにより前記所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷まで下げる点にある。

膜分離活性汚泥法に適した所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いる場合に、被処理原水よりも高濃度のＢＯＤ源を被処理原水とともに供給すれば、被処理原水のみよりもＢＯＤ濃度を上昇させることができ、その結果、種汚泥に適したＢＯＤ／ＳＳ負荷に近い状態から始めて、早期に膜分離活性汚泥法に適したＭＬＳＳまで活性汚泥を馴養することができるようになる。その結果、早期に膜分離装置の膜透過流束を所定の目標値まで上昇させることができるようになる。

同第三の特徴構成は、同請求項３に記載した通り、上述の第二特徴構成に加えて、前記高濃度のＢＯＤ源が、生物処理前の沈降分離汚泥または沈降分離前の原水を含む点にある。

高濃度のＢＯＤ源として、生物処理前の沈降分離汚泥または沈降分離前の原水を利用することで、遠方の敷地に設置された他の汚水処理装置からＢＯＤ源を搬送するような手間をもたらすことなく、同じ処理系内のＢＯＤ源を有効利用して、種汚泥の自己消化を抑制しながら適切な微生物を短期間で馴養することができるようになる。

同第四の特徴構成は、同請求項４に記載した通り、上述の第二または第三特徴構成に加えて、前記高濃度のＢＯＤ源の添加量を漸次減少させる点にある。

高濃度のＢＯＤ源の添加量を漸次減少させて、目標のＢＯＤ／ＳＳ負荷に収束させることで、膜の目詰まりを起こすことなく良好に立上げ運転を終了して定常運転状態に移行することができる。

本発明による汚水処理装置の特徴構成は、同請求項５に記載した通り、所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される膜分離活性汚泥処理装置を含み、前記所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を、前記膜分離活性汚泥処理装置の立上げ時に供給する汚泥供給経路と、生物処理前の沈降分離汚泥または沈降分離前の原水を供給するＢＯＤ源供給経路とを備え、前記ＢＯＤ源供給経路からのＢＯＤ供給量が、一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度が０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ以下となる範囲に設定されている点にある。

既存の他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を膜分離活性汚泥処理装置の種汚泥として利用する際に、汚泥供給経路を構築することにより余剰汚泥または活性汚泥を適量、柔軟に膜分離活性汚泥処理装置に供給でき、しかも、ＢＯＤ源供給経路を構築することにより生物処理前の最初沈殿地等による沈降分離汚泥または沈降分離前の原水を容易に供給することができる。このとき、前記ＢＯＤ源供給経路からのＢＯＤ供給量を、一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度が０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ以下の遅い速度となる範囲に、手動または制御手段により自動で設定することで、種汚泥の自己消化を抑制しながら短期間で膜分離活性汚泥処理装置を定常状態に立ち上げることができるようになる。

以上説明した通り、本発明によれば、種汚泥のＢＯＤ／ＳＳ負荷の値から、膜分離活性汚泥に最適なＢＯＤ／ＳＳ負荷の値にまで徐々に下げていくことで、膜ファウリングの原因物質の発生を抑制し、短期間で所定の処理流量を確保できる膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法、及び、汚水処理装置を提供することができるようになった。

（ａ）は本発明による汚水処理装置の概略図、（ｂ）は本発明による膜分離活性汚泥処理装置の概略図 汚水処理装置と膜分離活性汚泥処理装置の説明図 汚水処理装置と膜分離活性汚泥処理装置の別実施形態の説明図 （ａ）は従来の膜分離活性汚泥処理装置の立ち上げ運転の説明図、（ｂ）は本発明による膜分離活性汚泥処理装置の立ち上げ運転の第一の説明図 （ａ）は本発明による膜分離活性汚泥処理装置の立ち上げ運転の第二の説明図、（ｂ）は本発明による膜分離活性汚泥処理装置の立ち上げ運転の第三の説明図 ＢＯＤ／ＳＳ負荷の低減パターンの説明図 高いＢＯＤ／ＳＳ負荷から所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷への減少速度に応じた、（ａ）は全タンパク質濃度の特性図、（ｂ）は全糖濃度の特性図 （ａ）は従来の汚水処理装置の概略図、（ｂ）は従来の汚水処理装置の概略図 高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理された種汚泥と、低いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理された種汚泥を、それぞれ低いＢＯＤ／ＳＳ負荷で馴養実験した場合の汚水成分の特性図を示し、（ａ）は全タンパク質濃度の特性図、（ｂ）は全糖濃度の特性図

以下、本発明による膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法及び汚水処理装置の実施形態を説明する。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、下水処理場などの大規模な既設の汚水処理装置には、沈砂池９０、最初沈殿池９１、生物処理槽９２、最終沈殿池９３、消毒設備９４がこの順に備えられ、標準活性汚泥法によって汚水が浄化処理されている。尚、最初沈殿池９１（９１ａ〜９１ｄ）、生物処理槽９２（９２ａ〜９２ｄ）、最終沈殿池９３（９３ａ〜９３ｄ）は複数列並設されている。

生活排水等の有機性汚濁物質を含む汚水は、沈砂池９０で砂や粗大物が除去された後に、最初沈殿池９１（９１ａ〜９１ｄ）に移送され、汚水中の浮遊固形物が沈降分離される。さらに、上澄水は生物処理槽９２（９２ａ〜９２ｄ）に移送されて、微生物の作用によって有機成分が分解除去された後に、最終沈殿池９３（９３ａ〜９３ｄ）に移送され、最終沈殿池９３で活性汚泥が沈降分離された上澄水が、消毒設備９４で消毒された後に河川等に放流される。

汚水処理装置の老朽化に伴い、既設の生物処理槽９２、最終沈殿池９３が、膜分離活性汚泥法を用いた本発明による汚水処理装置となる膜分離活性汚泥処理装置へ改築されている。

設備全体として現状の処理量と同等の処理量で汚水処理を継続しながら改築する必要があるため、一部の列の汚水の処理経路で既存の標準活性汚泥法による汚水の処理を継続しつつ、一部の列の汚水の処理経路に膜分離活性汚泥法を用いた装置を構築している。

そして、一部の列の汚水の処理経路の膜分離活性汚泥法を用いた装置への改築後に、残りの列の汚水の処理経路が順次膜分離活性汚泥法を用いた装置に改築される。このため、ある期間は、改築済の処理経路と未改築の処理経路が並列して共存する状態が存在する。

図１（ａ）、（ｂ）には、従来の標準活性汚泥法による生物処理槽の一列９２ｄを、膜分離活性汚泥法を採用した膜分離活性汚泥処理装置２０に改築した様子が示されている。

このように、標準活性汚泥法の生物処理槽９２を膜分離活性汚泥法の膜分離活性汚泥処理装置２０に改築することで、従来必要であった最終沈殿池９３や消毒設備９４等が不要となる。尚、図８（ａ）、（ｂ）に示すような従来の汚水処理装置と同様の構成については同じ符号を付している。

膜分離活性汚泥処理装置２０は、無酸素槽２１と好気槽２２を備えている。好気槽２２には分離膜を備えた膜分離装置２３が浸漬して配置され、その下部には散気装置２４が配設されている。膜分離装置２３に備えられた分離膜としては、限外濾過膜、精密濾過膜等が採用される。分離膜の形態は、中空糸膜、平膜、チューブラー膜などが採用される。

散気装置２４から供給される空気により好気性条件に制御される好気槽２２では、活性汚泥により被処理原水に含まれるアンモニア成分が硝化処理されるとともにリンが摂取され、活性汚泥の一部が被処理水とともに無酸素槽２１に返送される。つまり、好気槽２２は膜分離槽でもあり、散気装置２４から供給される気泡により分離膜の表面が洗浄される。

無酸素槽２１では、最初沈殿池９１からの越流水が被処理原水として流入し、嫌気性処理される。好気槽２２から返送された被処理水から窒素が分離除去されるとともに、活性汚泥からリンが放出される。

無酸素槽２１と好気槽２２は区画壁により区画され、無酸素槽２１内の被処理水が区画壁をオーバーフローすることで下流側の好気槽２２へ移送される。図示しない吸引ポンプにより分離膜でろ過された処理水は河川や海に放流される。

図２に示すように、膜分離活性汚泥処理装置２０には、種汚泥を供給するための汚泥供給経路２５と、被処理原水よりも高濃度のＢＯＤ源を供給するＢＯＤ源供給経路２６が設置されている。

汚泥供給経路２５を介して標準活性汚泥法等を採用した他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥が種汚泥として供給される。当該種汚泥は、膜分離活性汚泥法に適した所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される種汚泥である。

一例として、膜分離活性汚泥処理装置２０の活性汚泥では、ＭＬＳＳが８０００〜１２０００ｍｇ／Ｌに維持され、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が０．０３〜０．１ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄの範囲で運転管理されている。一方、種汚泥となる標準活性汚泥法による活性汚泥では、ＭＬＳＳが生物処理槽で１０００〜２０００ｍｇ／Ｌ、最終沈殿池９３で３０００〜６０００ｍｇ／Ｌに維持され、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が０．１〜０．４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄの範囲で運転管理されている。

このように高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される標準活性汚泥法による余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いて、低いＢＯＤ／ＳＳ負荷で装置を立ち上げる場合には、ＢＯＤ／ＳＳ負荷の急激な低下により汚泥中の微生物が自己消化を起こし、その結果として分離膜のファウリングを引き起こすファウリング物質が生成されて膜の目詰まりが発生し、早期に所定の汚水処理量まで立ち上げることが困難となる。

その対策として、被処理原水の供給量を増加させ、さらに膜分離装置２３の膜透過流束を上昇させてＢＯＤ／ＳＳ負荷の急激な低下を回避しようとすると、未処理の有機物により分離膜が閉塞する虞がある。

図４（ａ）には、所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いた膜分離活性汚泥処理装置の立上げ時の特性図が示されている。特性図の横軸に立上げ時からの経過日数が示され、縦軸にＭＬＳＳ、ＢＯＤ／ＳＳ負荷、分離膜の膜透過流束、ファウリング物質の濃度を示すＴＯＣ（全有機炭素量）が示されている。

ＢＯＤ／ＳＳ負荷が０．２ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄで運転管理されていた種汚泥を用いて、０．０５ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄという低いＢＯＤ／ＳＳ負荷の状況まで早期に（例えば２日程度で）持っていき装置を立ち上げる場合には、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が急激に低下してＢＯＤ成分を栄養として摂取できなくなった汚泥中の微生物が自己消化を起こして、ファウリング物質の濃度が上昇し、その状況が長期間に亘って続くことが判る。

そこで、ＢＯＤ源供給経路２６を介して、生物処理前の沈降分離汚泥または沈降分離前の原水が被処理原水とともに無酸素槽２１に供給されるように構成されている。

被処理原水よりも高濃度のＢＯＤ源を被処理原水とともに無酸素槽２１に供給すれば、分離膜の膜透過流束を増加させなくとも、被処理原水のみよりもＢＯＤ濃度を上昇させることができ、その結果、種汚泥に適したＢＯＤ／ＳＳ負荷に近い状態で、早期に膜分離活性汚泥法に適したＭＬＳＳまで活性汚泥を馴養することができるようになる。その結果、早期に膜分離装置の膜透過流束を所定の目標値まで上昇させることができるようになるのである。

ＢＯＤ源供給経路２６を介したＢＯＤ源の供給量は、膜分離活性汚泥処理装置２０のＭＬＳＳが所定値になった後に漸次減少させればよい。膜分離活性汚泥処理装置２０に適した活性汚泥のＭＬＳＳが所定値（上述の例では、８０００〜１２０００ｍｇ／Ｌ）になる時点を、膜分離活性汚泥処理法による汚水処理槽値の運転立上がり時期の指標として、その後、高濃度のＢＯＤ源の添加量を漸次減少させて、目標のＢＯＤ／ＳＳ負荷に収束させることで、膜の目詰まりを起こすことなく良好に立上げ運転を終了して定常運転状態に移行することができる（例えば図５（ｂ）参照）。

なお、ＭＬＳＳが所定値になるまでは、ＢＯＤ源の供給量を一定に維持してもよく、添加量を次第に増加させてもよく、或は、添加量を次第に減少させてもよい。

図４（ｂ）に示すように、被処理原水よりも高濃度のＢＯＤ源として、生物処理前の最初沈殿池９１の沈降分離汚泥を被処理原水とともに供給する場合には、図４（ａ）に示すような、被処理原水よりも高濃度のＢＯＤ源を供給しない場合に比べて、膜分離活性汚泥処理装置２０の無酸素槽２１、好気槽２２のＢＯＤ／ＳＳ負荷が徐々に低下し、膜のファウリングの原因物質の増加の程度および低濃度に落ちつくまでの期間も抑制できることが判る。

尚、図４（ｂ）では、ＭＬＳＳが所定値になるまで種汚泥の添加量を一定に維持するとともに、ＢＯＤ源としての沈降分離汚泥を次第に減少するように添加している。

図５（ａ）に示すように、高濃度のＢＯＤ源を被処理原水とともに供給することにより、ファウリング物質の発生量を抑制できるため、ＭＬＳＳが所定値になるよりも以前に分離膜の膜透過流束の目標量への立上げ速度を上昇させるように立上げ運転することも可能になる。

図５（ｂ）に示すように、標準活性汚泥法による種汚泥のＢＯＤ／ＳＳ負荷が膜分離活性汚泥法による活性汚泥のＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも極めて高い場合には、立上げ時のＢＯＤ／ＳＳ負荷の急激な低下を抑制するために、ＭＬＳＳが所定値になり、膜透過流束が目標量に達した後に種汚泥を、その量が次第に低下するように投入し続けることにより、ファウリング物質の発生を抑制しながら円滑に立ち上げることができる。

ここで、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が０．２ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄで運転管理されていた標準活性汚泥法の余剰汚泥を種汚泥として用いて、０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄという低いＢＯＤ／ＳＳ負荷まで持っていく際の減少速度について説明する。

図６に、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が０．２ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄで運転管理されていた標準活性汚泥法の余剰汚泥を種汚泥として用いて、０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄという低いＢＯＤ／ＳＳ負荷まで、０日で急激に低下させた試験（条件Ａ）と、４日をかけて低下させた試験（条件Ｂ）と、８日かけて低下させた試験（条件Ｃ）のそれぞれの結果を示す低減パターンを示す。

条件Ａ，Ｂ，Ｃの何れも標準活性汚泥法からの採取汚泥は、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が０．２ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ、ＭＬＳＳが５０００ｍｇ／Ｌであり、これらを容積６Ｌの膜分離槽に投入した。全ＢＯＤが１２０ｍｇ／Ｌで５０Ｌ／ｄの被処理原水を供給した。膜分離活性汚泥法に適した所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷は０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄと設定した。

その後、条件Ａは、被処理原水の供給量は１０Ｌ／ｄとした。条件Ｂは、被処理原水の供給量は、初日は４２Ｌ／ｄ、２日目は３４Ｌ／ｄ、３日目は２６Ｌ／ｄ、４日目は１８Ｌ／ｄ、５日以降は１０Ｌ／ｄとした。条件Ｃは初日と２日目は４２Ｌ／ｄ、３日目と４日目は３４Ｌ／ｄ、５日目と６日目は２６Ｌ／ｄ、７日目と８日目は１８Ｌ／ｄ、９日目以降は１０Ｌ／ｄとした。

つまり、被処理原水の供給量を徐々に減少させることで、条件ＢはＢＯＤ／ＳＳ負荷を０．２ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄから０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄまで４日をかけて低下、つまり一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度を０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄで低下させ、条件ＣはＢＯＤ／ＳＳ負荷を０．２ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄから０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄまで８日をかけて低下、一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度を０．０２ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄで低下させた。

図７（ａ），（ｂ）には、条件Ａ，Ｂ，Ｃの夫々の汚水の上澄を遠心分離して測定した全タンパク質濃度と全糖濃度の時間変化が示されている。条件Ａは、条件Ｂ，Ｃに比較して、時間経過とともに全タンパク質濃度及び全糖濃度が著しい増加傾向を示し、活性汚泥に含まれる微生物が自己消化して、ファウリング物質が多量に発生し続けたことがＴＯＣや全糖の増加傾向から伺うことができる。

上述の試験結果によって、ＢＯＤ／ＳＳ負荷が０．２ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄから０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄに低下させるために、一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度を０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄで低下させると、微生物の自己消化を抑えて、非常に短期間で良好に膜分離活性汚泥処理装置を立ち上げることができることが判明した。

同様の試験によれば、膜分離活性汚泥法に適した０．０３〜０．１ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄよりも高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いて、膜分離活性汚泥法を採用した水処理設備を立ち上げる場合には、一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度を０．００５以上０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ以下に保持しながら運転すれば、膜の閉塞を招くことなく比較的短期間で立ち上げることができ、一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度を０．００５以上０．０２ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ以下に保持しながら運転することがさらに好ましい。

以上の構成により、他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いた膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法であって、所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いるとともに、一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度を０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ以下の遅い速度に保持して前記所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷まで下げることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置の立ち上げ方法が実現される。

種汚泥は、最終沈殿池９３からの余剰汚泥に限らず、生物反応槽９２中の活性汚泥を利用してもよい。また、ＢＯＤ源は、生物処理前の最初沈殿池９１の沈降分離汚泥（初沈汚泥）に限らず、最初沈殿池９１に流入する前の汚水の原水を利用してもよく、さらに言えば、同じ水処理系に由来しないＢＯＤ源を別途添加してもよい。

図３に示すように、濃縮槽２７を設け、種汚泥となる余剰汚泥と、ＢＯＤ源となる初沈汚泥を混入し、濃縮した後に膜分離活性汚泥処理装置２０に供給する構成としてもよい。この場合、汚泥供給経路２５とＢＯＤ源供給経路２６が一体化される。

尚、汚水処理装置は、生物処理槽９２ｄのみを膜分離活性汚泥処理装置２０へ改築して、膜分離装置を立ち上げた後、生物処理槽９２ａ〜９３ｃも、上述のような膜分離活性汚泥法の膜分離活性汚泥処理装置２０へ改築し、すでに立ち上げが完了した稼働中の膜分離活性汚泥法の処理槽内の活性汚泥を種汚泥として用いることで、２箇所目以降の膜分離化成汚泥処理装置を立ち上げるときは、速やかに立ち上げることができる。

以下、本発明による汚水処理装置の別実施形態について説明する。
上述の実施形態では、膜分離活性汚泥処理装置２０で、汚水は無酸素槽２１と好気槽２２を区画する区画壁をオーバーフローすることで下流側の処理槽へと移送される構成について説明したが、区画壁の上端を水面以上の高さに形成し、壁面に形成した開口部によって汚水を下流側の処理槽へ移送する構成であってもよい。

上述の実施形態では、好気槽２２に分離膜装置２３を設置して膜分離槽としたが、それぞれ別の槽で構成してもよい。汚水の処理方法は循環式嫌気好気法、長時間曝気法、オキシデーションディッチ法、二段曝気法、嫌気好気法、硝化液循環活性汚泥法等の処理方法であってもよく、膜分離装置を備えた生物処理に有効である。また、膜分離装置２３は、浸漬型に限らず槽外型であってもよい。

上述の実施形態では、生活排水等の有機性汚濁物質を含む汚水を処理する汚水処理装置に本発明を採用する構成について説明したが、本発明は、産業廃水処理施設や農業集落排水処理施設のような小規模下水処理施設に採用することもできる。

上述した実施形態では、改築対象の汚水処理装置における生物処理方式が標準活性汚泥法のものについて説明したが、本発明は、回分式活性汚泥法、循環式硝化脱窒法、ステップ流入式硝化脱窒法、嫌気無酸素好気法、担体投入型活性汚泥法等の公知の処理方式の汚水処理装置に採用することができる。

上述した実施形態は、何れも本発明の一例であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

２０：膜分離活性汚泥処理装置
２１：無酸素槽
２２：好気槽
２３：膜分離装置
２４：散気装置
２５：汚泥供給経路
２６：ＢＯＤ源供給経路
２７：濃縮槽
９０：沈砂池
９１（９１ａ〜９１ｄ）：最初沈殿池
９２（９２ａ〜９２ｄ）：生物処理槽
９３（９３ａ〜９３ｄ）：最終沈殿池
９４：消毒設備

Claims (5)

1. 他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いた膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法であって、
   所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を種汚泥に用いるとともに、
   一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度を、０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ以下に保持して前記所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷まで下げることを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置の立ち上げ方法。
2. 被処理原水よりも高濃度のＢＯＤ源を被処理原水とともに供給することにより前記所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷まで下げることを特徴とする請求項１記載の膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法。
3. 前記高濃度のＢＯＤ源が、生物処理前の沈降分離汚泥または沈降分離前の原水を含むことを特徴とする請求項２記載の膜分離活性汚泥処理装置の立ち上げ方法。
4. 前記高濃度のＢＯＤ源の添加量を漸次減少させることを特徴とする請求項２または３記載の膜分離活性汚泥処理装置の立上げ方法。
5. 所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される膜分離活性汚泥処理装置を含み、
   前記所定のＢＯＤ／ＳＳ負荷よりも高いＢＯＤ／ＳＳ負荷で運転管理される他の水処理装置からの余剰汚泥または活性汚泥を、前記膜分離活性汚泥処理装置の立上げ時に供給する汚泥供給経路と、生物処理前の沈降分離汚泥または沈降分離前の原水を供給するＢＯＤ源供給経路とを備え、前記ＢＯＤ源供給経路からのＢＯＤ供給量が、一日当たりのＢＯＤ／ＳＳ負荷の減少速度が０．０４ｇＢＯＤ／ｇＭＬＳＳ／ｄ以下となる範囲に設定されていることを特徴とする汚水処理装置。

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