JP2013052359A - 水処理方法及び水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機性廃水を効率よく活性汚泥処理しつつ、濾過膜の目詰まりを抑制して、膜洗浄や膜交換の頻度を低減できる水処理装置を提供する。
【解決手段】この水処理装置は、凝集槽１と、流量計２１と、有機物濃度測定器２２と、凝集剤供給装置Ｐ１と、活性汚泥処理槽４と、活性汚泥濃度測定器２３と、膜モジュール５と、流量計２１の測定値と有機物濃度測定器２２の測定値とに基づいて算出される有機性廃水負荷量の値と、活性汚泥処理槽４内の処理水の体積と、活性汚泥濃度測定器２３の測定値と、活性汚泥当たりの許容有機物負荷量とに基づいて算出される活性汚泥処理可能な有機物量の値とを比較して、有機性廃水負荷量の値の方が大きい場合は、凝集剤の供給量を増やし、有機性廃水負荷量の値の方が小さい場合は、凝集剤の供給量を減らす又は停止する制御をする制御装置３０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機性廃水を、活性汚泥処理した後、膜濾過して処理する水処理方法及び、水処理装置に関する。

水処理方法の一つとして、有機性廃水を、活性汚泥処理槽に導入して活性汚泥処理して有機物等を除去し、次いで、逆浸透（ＲＯ）膜、限外ろ過（ＵＦ）膜、精密ろ過（ＭＦ）膜、中空糸（ＨＦ）膜等の濾過膜を備えた膜モジュールを通過させて、浮遊微生物やその他の浮遊物質（ＳＳと略称される）を濾過処理して固液分離する、膜分離活性汚泥法（Ｍｅｍｂｒａｎｅ ＢｉｏＲｅａｃｔｏｒ）がある。

膜分離活性汚泥法は、膜モジュールを用いて固液分離を行うため、最終沈殿地を省略でき、装置を小型化できるというメリットがある。

しかしながら、長時間の運転によって濾過膜の表面にＳＳ等が徐々に堆積していき、濾過膜が目詰まりする問題があった。濾過膜が目詰まりすると、膜圧力の上昇や、濾過流束の低下等が生じ、水処理装置の全体的な運転効率が低下する。

そのため、特許文献１、２に記載されるように、有機性廃水に凝集剤を添加し、有機物の一部を沈降分離させて有機物濃度やＳＳなどを低減させて、膜モジュールにかかる負荷を低減し、濾過膜の洗浄頻度や交換頻度を低減することが提案されている。

特許第２９２０８０３号公報 特開２００３−２６０４８６号公報

しかしながら、有機性廃水に凝集剤を大量に添加しすぎると、活性汚泥処理槽に供給される有機物量が少なくなるので、活性汚泥処理槽内の微生物の活性が低下し、有機物濃度を十分に低減できないことがあった。更には、凝集剤を大量に添加すると、処理薬剤コストが嵩む問題があった。

また、活性汚泥処理槽に、活性汚泥処理可能な量を超える有機物が供給されると、槽内の微生物の活性が大きくなって粘性の高い菌体外ポリマの生成量が多くなり、濾過膜の目詰まりが促進され易かった。

よって、本発明の目的は、有機性廃水を効率よく活性汚泥処理しつつ、濾過膜の目詰まりを抑制して、膜洗浄や膜交換の頻度を低減できる水処理方法及び水処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の水処理方法は、有機性廃水を凝集槽に供給し、凝集剤を供給して該有機性廃水中の有機物を凝集させ、凝集処理後の有機性廃水を活性汚泥処理槽に供給して活性汚泥処理し、活性汚泥処理後の処理水を膜モジュールを通過させて膜濾過処理する水処理方法であって、
前記凝集槽に流入する有機性廃水の流入量と、前記凝集槽に流入する有機性廃水の有機物濃度と、前記活性汚泥処理槽内の処理水の活性汚泥濃度を測定し、
前記有機性廃水の流入量及び該有機性廃水の有機物濃度に基づいて算出される有機性廃水負荷量の値と、前記活性汚泥処理槽内の処理水の体積と該処理水の活性汚泥濃度と前記活性汚泥処理槽内の活性汚泥の単位質量当たりの許容有機物負荷量とに基づいて算出される活性汚泥処理可能な有機物量の値とを比較して、有機性廃水負荷量の値の方が大きい場合は、前記凝集剤の供給量を増やし、有機性廃水負荷量の値の方が小さい場合は、前記凝集剤の供給量を減らす又は停止することを特徴とする。

また、本発明の水処理装置は、
有機性廃水を貯留する凝集槽と、
前記凝集槽に流入する有機性廃水の流入量を計測する流量計と、
前記凝集槽に流入する有機性廃水の有機物濃度を測定する有機物濃度測定器と、
前記凝集槽内の有機性廃水に凝集剤を供給する凝集剤供給装置と、
前記凝集槽の下流に配置された活性汚泥処理槽と、
前記活性汚泥処理槽内の処理水の活性汚泥濃度を測定する活性汚泥濃度測定器と、
活性汚泥処理後の有機性廃水を膜濾過処理する膜モジュールと、
前記流量計で測定された有機性廃水の流入量及び前記有機物濃度測定器で測定された有機性廃水の有機物濃度とに基づいて算出される有機性廃水負荷量の値と、前記活性汚泥処理槽内の処理水の体積と前記活性汚泥濃度測定器で測定された該処理水中の活性汚泥濃度と活性汚泥の単位質量当たりの許容有機物負荷量とに基づいて算出される活性汚泥処理可能な有機物量の値とを比較して、有機性廃水負荷量の値の方が大きい場合は、前記凝集剤の供給量を増やし、有機性廃水負荷量の値の方が小さい場合は、前記凝集剤の供給量を減らす又は停止する制御をする制御装置とを備えていることを特徴とする。

本発明においては、前記有機物濃度を、ＴＯＣ計及び／又はＵＶ計を用いて測定し、前記活性汚泥濃度を、ＭＬＳＳ計を用いて測定することが好ましい。

本発明によれば、有機性廃水の流入量及び該有機性廃水の有機物濃度に基づいて算出される有機性廃水負荷量の値と、活性汚泥処理槽内の処理水の体積と該処理水の活性汚泥濃度と活性汚泥処理槽内の活性汚泥の単位質量当たりの許容有機物負荷量とに基づいて算出される活性汚泥処理可能な有機物量の値とを比較して、有機性廃水負荷量の値の方が大きい場合は、凝集剤の供給量を増やし、有機性廃水負荷量の値の方が小さい場合は、凝集剤の供給量を減らす又は停止するので、活性汚泥処理槽には、ほぼ活性汚泥処理可能な有機物量に等しい有機物が供給される。このため、槽内の微生物の活性を最適な状態に維持でき、活性汚泥処理効率を高めつつ、菌体外ポリマの生成が抑制されて、濾過膜の目詰まりを抑制できる。

本発明の水処理装置の概略構成図である。 制御装置での制御フローチャートである。

図１を用いて、本発明の水処理装置の一実施形態を説明する。

有機性廃水原から伸びた配管Ｌ１が、凝集槽１に接続している。この配管Ｌ１には、配管Ｌ１内を流通する有機性廃水の流量を測定する流量計２１と、有機物濃度を測定する有機物濃度測定器２２が配置されている。有機物濃度測定器２２としては、特に限定はなく、従来公知のものを用いることができる。例えば、ＴＯＣ計、ＵＶ計等が挙げられる。流量計２１、有機物濃度測定器２２の測定結果は、制御装置３０に入力される。

凝集槽１内には、攪拌装置２が配置されている。また、凝集槽１の上部には、凝集剤貯留槽３から伸びた配管Ｌ２が接続している。配管Ｌ２には、凝集剤供給ポンプＰ１が介装されている。凝集剤供給ポンプＰ１は、制御装置３０によって駆動が制御されている。この実施形態では、凝集剤貯留槽３及び凝集剤供給ポンプＰ１が、本発明における「凝集剤供給装置」に相当する。また、凝集槽１の下部からは、汚泥引き抜き用の配管Ｌ３が伸びている。

凝集槽１の下流には、活性汚泥処理槽４が配置されている。凝集槽１と活性汚泥処理槽４とは、配管Ｌ４を介して接続されている。

活性汚泥処理槽４は、槽内に微生物を含む活性汚泥が滞留し、微生物の作用によって有機物を分解して活性汚泥処理できる処理槽であれば特に限定はない。例えば、アンモニア酸化菌や亜硝酸酸化菌などの好気性微生物を含む曝気槽、亜硝酸酸化菌などの好気性微生物と脱窒菌などの嫌気性微生物を含む間欠曝気槽などを用いることができる。活性汚泥処理槽の下部からは、汚泥引き抜き用の配管Ｌ５が伸びている。また、活性汚泥処理槽４には、槽内の活性汚泥濃度を測定する活性汚泥濃度測定器２３が配置されている。活性汚泥濃度測定器２３としては、特に限定は無く、従来公知のものを用いることができる。例えば、ＭＬＳＳ計等が挙げられる。活性汚泥濃度測定器２３の測定結果は、制御装置３０に入力される。

この実施形態では、膜モジュール５は、活性汚泥処理槽４内であって、槽内の処理液に浸漬されて配置されている。膜モジュール５の二次側（濾過水流通側）からは、送液ポンプＰ２が介装された配管Ｌ６が伸びており、送液ポンプＰ２を作動することで、槽内の処理水が膜モジュール５で膜濾過処理される。

膜モジュール５に用いる濾過膜としては、一般的な濾過膜であれば全て使用できる。例えば、逆浸透（ＲＯ）膜、限外ろ過（ＵＦ）膜、精密ろ過（ＭＦ）膜、中空糸（ＨＦ）膜等が挙げられる。また、濾過膜の材質としては、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。また、膜モジュール５の形態としては、特に限定は無く、中空糸膜モジュール、平膜型モジュール、スパイラル型モジュール、管型モジュール等が挙げられる。

膜モジュール５の下方には、散気管６が配置され、曝気装置７に接続されている。少なくとも膜モジュール５でろ過している間には、曝気装置７は、膜の下方から曝気して膜モジュール５の目詰まりを防止するようにしている。

なお、この実施形態では、膜モジュール５は、活性汚泥処理槽４内に配置されているが、活性汚泥処理槽４の槽外に配置し、活性汚泥処理槽４の活性汚泥を循環させてろ過してもよい。

次に、図１に示す水処理装置を用いて、本発明の水処理方法の一実施形態について説明する。なお、本発明の水処理方法の処理対象となる有機性廃水としては、有機物を含んだ廃水であればよく、特に限定は無い。例えば、化学工場や食品工場から排出される工場廃水等が挙げられる。

まず、有機性廃水を凝集槽１に供給し、攪拌装置２を作動させて槽内に供給された有機性廃水を攪拌する。そして、凝集剤供給ポンプＰ１を作動させて凝集剤を所定量供給し、有機性廃水中の有機物を凝集沈殿させて、有機性廃水の有機物濃度を所定濃度まで低減させる。

凝集剤として、特に限定は無い。例えば、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、硫酸アルミニウム等の無機系凝集剤や、カチオン性凝集剤、アニオン性凝集剤等の有機系高分子凝集剤が挙げられる。有機物の種類、性状、処理状況などに応じて適宜選択できる。

凝集槽１の底部に堆積した汚泥は、定期的に配管Ｌ３から引き抜いて図示しない汚泥処理系に送り、乾燥処理や脱水処理を行って処理する。

凝集槽１にて所定の有機物濃度に調整された有機性廃水は、活性汚泥処理槽４に供給して活性汚泥処理する。そして、活性汚泥処理後の処理水を、膜モジュール５にて膜濾過処理し、濾過水を排水系に送り、塩素などを添加して系外に排水する。また、活性汚泥処理槽４の底部に堆積した汚泥は、定期的に配管Ｌ３から引き抜いて図示しない汚泥処理系に送り、乾燥処理や脱水処理を行って処理する。

このようにして水処理を行うが、本発明では、凝集剤供給ポンプＰ１の作動を、制御装置３０にて以下のように制御して凝集剤の供給量を調整し、有機性廃水の有機物濃度を調整する。

以下、制御装置３０での制御について、図２のフローチャートを用いて説明する。

流量計２１の測定値と、有機物濃度測定器２２の測定値とが、第１演算部３１に入力されて、下式（１）に基づき、有機性廃水負荷量が演算される。
有機性廃水負荷量＝有機性廃水の流入量×有機性廃水の有機物濃度 ・・・（１）

また、活性汚泥濃度測定器２３の測定値と、活性汚泥処理槽４内の処理水の体積と、活性汚泥の単位質量当たりの許容有機物負荷量とが、第２演算部３２に入力されて、下式（２）に基づき、活性汚泥処理槽４において活性汚泥処理可能な有機物量が演算される。

活性汚泥処理可能な有機物量
＝活性汚泥処理槽４内の処理水の活性汚泥濃度×活性汚泥処理槽４内の処理水の体積×活性汚泥の単位質量当たりの許容有機物負荷量×安全率 ・・・（２）

なお、活性汚泥処理槽４内の処理水の体積は一定であるので、設定値として入力すればよい。

また、活性汚泥の単位質量当たりの許容有機物負荷量は、活性汚泥の単位質量当たりの処理可能な有機物量を予め測定しておき、かかる値を設定値として入力すればよい。なお、活性汚泥の単位質量当たりの許容有機物負荷量は、有機性廃水の性状が同じ場合は、ほぼ固定値となるので、毎回測定する必要はない。

また、安全率は、例えば０．７〜１.０の任意の値を設定すればよい。

次に、第１演算部３１で演算された有機性廃水負荷量の値と、第２演算部３２で演算された活性汚泥処理可能な有機物量の値とが、判定部３３に入力される。

有機性廃水負荷量の値が、活性汚泥処理可能な有機物量の値よりも小さい場合は、活性汚泥処理槽４内の有機物が不足するので、凝集槽１における凝集剤の供給量を低減する、もしくは、供給を停止すべく指令を凝集剤供給ポンプＰ１に入力する。なお、凝集剤供給ポンプＰ１を停止させても有機性廃水負荷量の値の方が低い状態が所定期間続く場合は、メタノール等の有機物を活性汚泥処理槽４に供給して、不足分（活性汚泥処理可能な有機物量と有機性廃水負荷量との差分）の有機物を補ってもよい。

一方、有機性廃水負荷量の値が、活性汚泥処理可能な有機物量の値よりも大きい場合は、活性汚泥処理槽４内の有機物が過剰となり、槽内の微生物が菌体外ポリマを生成し易くなるので、凝集槽１における凝集剤の供給量を増加すべく指令を凝集剤供給ポンプＰ１に入力する。

本発明によれば、上述のように演算した有機性廃水負荷量の値と、活性汚泥処理可能な有機物量の値とを比較して、有機性廃水負荷量の値の方が大きい場合は、凝集剤の供給量を増やし、有機性廃水負荷量の値の方が小さい場合は、凝集剤の供給量を減らす又は停止するので、活性汚泥処理槽４には、ほぼ活性汚泥処理可能な有機物量に等しい有機物が供給される。このため、槽内の微生物の活性を最適な状態に維持でき、活性汚泥処理効率を高めつつ、菌体外ポリマの生成が抑制されて、濾過膜の目詰まりを抑制できる。

１：凝集槽
２：攪拌装置
３：凝集剤貯留槽
４：活性汚泥処理槽
５：膜モジュール
６：散気管
７：曝気装置
２１：流量計
２２：有機物濃度測定器
２３：活性汚泥濃度測定器
３０：制御装置
３１：第１演算部
３２：第２演算部
３３：判定部
Ｌ１〜Ｌ６：配管
Ｐ１：凝集剤供給ポンプ
Ｐ２：送液ポンプ

Claims (4)

1. 有機性廃水を凝集槽に供給し、凝集剤を供給して該有機性廃水中の有機物を凝集させ、凝集処理後の有機性廃水を活性汚泥処理槽に供給して活性汚泥処理し、活性汚泥処理後の処理水を膜モジュールを通過させて膜濾過処理する水処理方法であって、
   前記凝集槽に流入する有機性廃水の流入量と、前記凝集槽に流入する有機性廃水の有機物濃度と、前記活性汚泥処理槽内の処理水の活性汚泥濃度を測定し、
   前記有機性廃水の流入量及び該有機性廃水の有機物濃度に基づいて算出される有機性廃水負荷量の値と、前記活性汚泥処理槽内の処理水の体積と該処理水の活性汚泥濃度と前記活性汚泥処理槽内の活性汚泥の単位質量当たりの許容有機物負荷量とに基づいて算出される活性汚泥処理可能な有機物量の値とを比較して、有機性廃水負荷量の値の方が大きい場合は、前記凝集剤の供給量を増やし、有機性廃水負荷量の値の方が小さい場合は、前記凝集剤の供給量を減らす又は停止することを特徴とする水処理方法。
2. 前記有機物濃度を、ＴＯＣ計及び／又はＵＶ計を用いて測定し、前記活性汚泥濃度を、ＭＬＳＳ計を用いて測定する、請求項１に記載の水処理方法。
3. 有機性廃水を貯留する凝集槽と、
   前記凝集槽に流入する有機性廃水の流入量を計測する流量計と、
   前記凝集槽に流入する有機性廃水の有機物濃度を測定する有機物濃度測定器と、
   前記凝集槽内の有機性廃水に凝集剤を供給する凝集剤供給装置と、
   前記凝集槽の下流に配置された活性汚泥処理槽と、
   前記活性汚泥処理槽内の処理水の活性汚泥濃度を測定する活性汚泥濃度測定器と、
   活性汚泥処理後の有機性廃水を膜濾過処理する膜モジュールと、
   前記流量計で測定された有機性廃水の流入量及び前記有機物濃度測定器で測定された有機性廃水の有機物濃度とに基づいて算出される有機性廃水負荷量の値と、前記活性汚泥処理槽内の処理水の体積と前記活性汚泥濃度測定器で測定された該処理水中の活性汚泥濃度と活性汚泥の単位質量当たりの許容有機物負荷量とに基づいて算出される活性汚泥処理可能な有機物量の値とを比較して、有機性廃水負荷量の値の方が大きい場合は、前記凝集剤の供給量を増やし、有機性廃水負荷量の値の方が小さい場合は、前記凝集剤の供給量を減らす又は停止する制御をする制御装置とを備えていることを特徴とする水処理装置。
4. 前記有機物濃度測定器が、ＴＯＣ計及び／又はＵＶ計であり、前記活性汚泥濃度測定器が、ＭＬＳＳ計である、請求項３に記載の水処理装置。