JP2014213265A

JP2014213265A - 有機物含有水の生物処理方法及び処理装置

Info

Publication number: JP2014213265A
Application number: JP2013092661A
Authority: JP
Inventors: 有田中; Tamotsu Tanaka; 正芳老沼; Masayoshi Oinuma
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2014-11-17

Abstract

【課題】膜分離活性汚泥法により有機物含有水を処理するに当たり、分離膜の差圧の上昇を制御して長期に亘り安定かつ効率的な処理を行う。
【解決手段】生物処理槽のＳＲＴが２０〜６０日の範囲で一定となるように、生物処理槽から一定の汚泥引抜量で汚泥を引き抜き、有機物含有水のＴＯＣ濃度に応じて、有機物含有水又は生物処理槽にＴＯＣ源を添加することにより、生物処理槽のＴＯＣ汚泥負荷を０．０８〜０．１２ｋｇ−ＴＯＣ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／ｄａｙに制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、膜分離活性汚泥法により有機物含有水を処理するに当たり、分離膜の差圧の上昇を制御して長期に亘り安定かつ効率的な処理を行う有機物含有水の生物処理方法及び処理装置に関する。

有機物含有水を生物処理槽に導入して活性汚泥と混合して生物処理し、生物処理水を膜分離する膜分離活性汚泥（ＭＢＲ）法は、生物処理水の固液分離に分離膜を用いることによって、処理水の水質を良好に保つことができる上に、生物処理槽の汚泥濃度を高く維持して高負荷処理を行うことが可能であり、また、沈殿槽が不要となるため、装置を小さくすることができるといった利点がある。

従来、膜分離活性汚泥法における膜の目詰まりを防止して安定処理を行うために、生物処理槽にＭＬＳＳ計を設け、生物処理槽のＭＬＳＳ濃度が一定となるように汚泥引抜量を調整する方法が提案されている（特許文献１）。

特許第４６６６９０２号公報

しかし、特許文献１の方法で生物処理槽のＭＬＳＳ計の計測値に基いて汚泥引抜量を調整する方法では、生物処理槽に流入する有機物含有水のＴＯＣ濃度が低下した場合に、生物処理槽の汚泥負荷が低減し、槽内の生物代謝産物の生成量が低減して粘質物が失われるために槽内の汚泥フロックが崩壊し、汚泥が微細化することで、この微細汚泥により分離膜の膜孔が閉塞する結果、膜差圧の上昇を引き起こすという問題がある。

本発明は上記従来の問題点を解決し、膜分離活性汚泥法により有機物含有水を処理するに当たり、分離膜の差圧の上昇を制御して長期に亘り安定かつ効率的な処理を行うことができる有機物含有水の生物処理方法及び処理装置を提供することを課題とする。

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、生物処理槽のＳＲＴを固定し、槽内の汚泥濃度は成り行きとすることで、生物処理槽内は流入負荷に合った汚泥濃度となること、一方で、原水ＴＯＣを常時監視し、ＴＯＣが低下した場合、有機物を添加して汚泥負荷の不足分を補うことで、急激なＴＯＣ変動にも対応し、汚泥負荷を一定に保つことができ、この結果、汚泥負荷の低下による粘質物の喪失、これによる汚泥フロックの崩壊、更には汚泥フロックの崩壊による膜差圧の上昇を制御することができることを見出した。

本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。

［１］有機物含有水を生物処理槽に導入して活性汚泥と混合して生物処理し、生物処理水を膜分離する有機物含有水の生物処理方法において、該生物処理槽のＳＲＴを２０〜６０日の範囲で一定とし、ＴＯＣ汚泥負荷を０．０８〜０．１２ｋｇ−ＴＯＣ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／ｄａｙに制御することを特徴とする有機物含有水の生物処理方法。

［２］［１］において、前記生物処理槽からの汚泥引抜量を一定量とすることによりＳＲＴを一定に維持し、前記有機物含有水のＴＯＣ濃度を測定し、該測定値が所定値以下の場合には、該有機物含有水又は生物処理槽にＴＯＣ源を添加することによりＴＯＣ汚泥負荷を制御することを特徴とする有機物含有水の生物処理方法。

［３］活性汚泥を保持する生物処理槽と、該生物処理槽に有機物含有水を導入する手段と、該生物処理槽の生物処理水を膜分離する膜分離手段とを備える有機物含有水の生物処理装置において、該生物処理槽のＳＲＴが２０〜６０日の範囲で一定となるように、該生物処理槽から汚泥を引き抜く汚泥引抜手段と、該有機物含有水のＴＯＣ濃度を測定するＴＯＣ計と、該ＴＯＣ計の測定結果に基いて、該有機物含有水又は生物処理槽にＴＯＣ源を添加することにより、該生物処理槽のＴＯＣ汚泥負荷を０．０８〜０．１２ｋｇ−ＴＯＣ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／ｄａｙに制御する制御手段とを備えることを特徴とする有機物含有水の生物処理装置。

本発明によれば、膜分離活性汚泥法により有機物含有水を処理するに当たり、分離膜の差圧の上昇を制御して長期に亘り安定かつ効率的な処理を行うことができる。

本発明の有機物含有水の生物処理装置の実施の形態を示す系統図である。

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

本発明においては、有機物含有水を原水として、生物処理槽で活性汚泥により生物処理し、生物処理水を膜分離する膜分離活性汚泥法による有機物含有水の処理に当たり、生物処理槽のＳＲＴ（汚泥滞留時間）を２０〜６０日の範囲で一定とし、ＴＯＣ汚泥負荷を０．０８〜０．１２ｋｇ−ＴＯＣ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／ｄａｙに制御する。具体的には、生物処理槽からの汚泥引抜量を一定量とすることによりＳＲＴを２０〜６０日の範囲で一定に維持し、有機物含有水のＴＯＣ（全有機炭素）濃度を測定し、該測定値が所定値以下の場合には、該有機物含有水又は生物処理槽にＴＯＣ源を添加することによりＴＯＣ汚泥負荷を０．０８〜０．１２ｋｇ−ＴＯＣ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／ｄａｙに制御する。

図１はこのような本発明の有機物含有水の生物処理方法の実施に好適な有機物含有水の生物処理装置の一例を示す系統図であって、生物処理槽１に浸漬膜モジュール２が設けられている。生物処理槽１内の浸漬膜モジュール２の下方には、浸漬膜モジュール２の分離膜を曝気洗浄すると共に、生物処理槽１内の活性汚泥を曝気流で混合循環するための散気管３が設けられている。

原水は配管１１より生物処理槽１に導入されて槽内の活性汚泥により生物処理され、生物処理水は浸漬膜モジュール２で膜分離され、分離水は配管１２より処理水として取り出される。５はＴＯＣ源貯槽であり、原水導入配管１１に設けられたＴＯＣ計４の測定結果に基づき、原水のＴＯＣ濃度が所定値より低い場合には、バルブ６の開閉で配管１３より原水導入配管１１にＴＯＣ源を補給することにより、生物処理槽１のＴＯＣ汚泥負荷を一定に維持する。

本発明において、処理対象となる有機物含有水は、通常生物処理される有機物含有水であれば良く、特に限定されるものではないが、例えば、電子産業排水、化学工場排水、食品工場排水などが挙げられる。例えば、電子部品製造プロセスでは、現像工程、剥離工程、エッチング工程、洗浄工程などから各種の有機性排水が多量に発生し、しかも排水を回収して純水レベルに浄化して再使用することが望まれているので、これらの排水は本発明の処理対象排水として適している。このような有機性排水としては例えば、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、エチルアルコールなどを含有する有機性排水、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）などの有機態窒素、アンモニア態窒素を含有する有機性排水、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）などの有機硫黄化合物を含有する有機性排水が挙げられる。有機性排水の有機物濃度は特に限定されないが、本発明は特にＴＯＣが２０〜５００ｍｇ／ＬでＴＯＣの変動が大きい、即ち、ＴＯＣの変動幅が２０〜３００ｍｇ／Ｌ程度であるような有機物含有水の処理に適している。

生物処理槽のＳＲＴを一定とすると、生物処理槽のＭＬＶＳＳは流入負荷に見合った値に安定する。従って、原水ＴＯＣを監視し、その変動に応じて汚泥負荷の不足分に見合うＴＯＣ源を補給することにより、生物処理槽のＴＯＣ汚泥負荷を一定とし、安定処理を行うことが可能となる。

生物処理槽のＳＲＴは、過度に長いと粘質物の喪失による汚泥フロックの微細化が起き、微細フロックが目詰まりして膜差圧が上昇し、過度に短いと粘質物が過剰に生成されて粘質物が膜面に付着して膜差圧が上昇することから、本発明では生物処理槽のＳＲＴは２０〜６０日、好ましくは３０〜５０日で一定となるように、生物処理槽からの汚泥引抜量を調整する。ここで、「ＳＲＴを一定にする」とは、ＳＲＴが設定値±３日以内の範囲に維持されることをさす。

また、生物処理槽のＴＯＣ汚泥負荷が高過ぎると粘質物が過剰に生成され、粘質物が膜面に付着して膜差圧が上昇し、低過ぎると粘質物の喪失による汚泥フロックの微細化が起き、微細フロックが目詰まりして膜差圧が上昇することから、ＴＯＣ汚泥負荷は０．０８〜０．１２ｋｇ−ＴＯＣ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／ｄａｙ、より好ましくは０．０９〜０．１１ｋｇ−ＴＯＣ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／ｄａｙ程度となるように、前述の通り、原水ＴＯＣ濃度に応じてＴＯＣ源を補給する。
なお、原水ＴＯＣ濃度が高過ぎてＴＯＣ汚泥負荷が上記上限を超えるような場合は、ＳＲＴを６０日を上限に長くすることで汚泥濃度を上げ、汚泥負荷を下げる。

ＴＯＣ源としては特に制限はなく、グルコース、メタノール、イソプロピルアルコール等を用いることができるが、原水組成が既知であれば、原水を用いることもできる。
このように、生物処理槽のＳＲＴを一定とすると共に、汚泥負荷を所定範囲内に制御することで、生物処理槽の汚泥濃度も一定となり、安定処理が可能となる。

本発明において、原水の膜分離活性汚泥処理に用いるＭＢＲ装置としては何ら図１に示すものに限定されるものではなく、従来、一般的な有機物含有水の膜分離活性汚泥処理に用いられているものをいずれも適用することができる。

即ち、膜分離活性汚泥装置には、図１に示されるように、生物処理槽（活性汚泥槽）内に分離膜を浸漬して生物処理槽内で膜分離を行う膜浸漬型と、生物処理槽の生物処理水を槽外の膜分離装置で膜分離する槽外型とがあり、いずれのタイプのものであってもよい。また、生物処理槽とは別に設けた膜浸漬槽で生物処理水を膜分離するタイプのものであってもよい。

分離膜としては、精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜、ナノ濾過（ＮＦ）膜等を用いることができ、その膜形状は、平膜、管状膜、中空糸膜のいずれであってもよい。
膜材質としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）などが挙げられる。
分離膜の孔径は０．０１〜０．８μｍであることが処理効率及び処理水水質の面で好ましい。

また、分離膜による処理条件としては、膜フラックス０．１〜２．０ｍ／ｄａｙで、５〜３０分の濾過運転と１０〜１２０秒の濾過休止とを交互に行う間欠濾過とすること、または膜フラックス０．１〜２．０ｍ／ｄａｙで、５〜３０分の濾過運転と、逆洗フラックス０．５〜５．０ｍ／ｄａｙで１０〜１２０秒の逆洗運転とを交互に行うことが好ましい。また、膜差圧が上昇した場合に、或いは、所定期間運転を行った後定期的に、膜の薬品洗浄を行うことが好ましい。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

［実施例１］
下記水質のＩＰＡ含有水を原水１，２として準備し、処理開始から１ヶ月間（「運転期間１」と称す。）は原水１を、次の１ヶ月間（「運転期間２」と称す。）は原水２を、次の１ヶ月間（「運転期間３」と称す。）は原水１を、いずれも原水水量５００Ｌ／ｄａｙで、容量１００Ｌの生物処理槽（活性汚泥槽）に、下記分離膜を浸漬させたＭＢＲ反応槽に通水して処理を行った。
＜原水１＞
ＴＯＣ：１００ｍｇ／Ｌ
ＮＨ_４−Ｎ：９ｍｇ／Ｌ
ＰＯ_４−Ｐ：２ｍｇ／Ｌ
＜原水２＞
ＴＯＣ：２０ｍｇ／Ｌ
ＮＨ_４−Ｎ：９ｍｇ／Ｌ
ＰＯ_４−Ｐ：２ｍｇ／Ｌ
＜分離膜＞
浸漬型中空糸ＭＦ膜（三菱レイヨン（株）製）
膜面積＝１ｍ^２
孔径＝０．４μｍ

なお、浸漬膜による膜濾過は、膜フラックス０．５７ｍ／ｄａｙで７分間濾過と１分間濾過休止とを交互に繰り返す間欠濾過とし、原水の切り換え時（各運転期間の間）には、分離膜を有効塩素濃度０．３重量％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液に一晩浸漬する薬品洗浄を行った。

この処理において、生物処理槽のＳＲＴが４０日で一定となるように、生物処理槽からの汚泥引抜量を２．５Ｌ／ｄａｙとし、また、ＴＯＣ２０ｍｇ／Ｌの原水２を通水する運転期間２には、生物処理槽への流入原水のＴＯＣが１００ｍｇ／Ｌとなるように、原水２にＩＰＡを添加した。

このような条件で３ヶ月間運転を行ったときの各運転期間における膜差圧の変化（各運転期間の運転開始時→運転終了時）、及び３ヶ月間の処理水ＴＯＣと、３ヶ月間運転後の生物処理槽内汚泥の平均粒径を調べ、結果を表１に示した。
なお、この実施例１では、運転期間１以降において生物処理槽内ＭＬＳＳは５９００ｍｇ／Ｌ、ＭＬＶＳＳは４７００ｍｇ／Ｌで一定となり、従ってＴＯＣ汚泥負荷は０．１０６ｋｇ−ＴＯＣ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／ｄａｙに維持された。

［比較例１］
実施例１において、生物処理槽に設けたＭＬＳＳ計に基づいて、生物処理槽からの汚泥引抜量を、生物処理槽内ＭＬＳＳが８０００ｍｇ／Ｌとなるように調整し、また、原水２を通水する運転期間２においてＩＰＡの添加を行わなかったこと以外は実施例１と同様に生物処理を行い、結果を表１に示した。

表１により明らかなように、生物処理槽内ＭＬＳＳに基いて汚泥引抜量を調整する従来法による比較例１では、原水のＴＯＣが低下した運転期間２において、汚泥負荷が低下した結果、粘質物の喪失、汚泥フロックの崩壊で膜差圧の上昇を引き起こし、安定に処理を行うことができなかった。また、この運転期間２において、汚泥フロックの崩壊が起きたことにより、運転期間３でも膜差圧の上昇傾向が大きかった。
これに対して、本発明法による実施例１では、膜差圧の上昇を防止して、安定な処理を行える。これは、本発明では、生物処理槽のＳＲＴを固定して汚泥濃度を成り行きとした結果、生物処理槽内汚泥濃度は、流入負荷に見合った汚泥濃度に安定した一方で、原水ＴＯＣを常時監視し、ＴＯＣが低下した場合、汚泥負荷の不足分を補うことで、急激なＴＯＣ変動にも対応し、汚泥負荷を一定に保つことができ、従来法のような汚泥負荷の低減による粘質物の喪失、汚泥フロックの崩壊が起こらなかったことによると考えられる。

１生物処理槽
２浸漬膜モジュール
３散気管
４ＴＯＣ計
５ＴＯＣ源貯槽

Claims

有機物含有水を生物処理槽に導入して活性汚泥と混合して生物処理し、生物処理水を膜分離する有機物含有水の生物処理方法において、該生物処理槽のＳＲＴを２０〜６０日の範囲で一定とし、ＴＯＣ汚泥負荷を０．０８〜０．１２ｋｇ−ＴＯＣ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／ｄａｙに制御することを特徴とする有機物含有水の生物処理方法。
請求項１において、前記生物処理槽からの汚泥引抜量を一定量とすることによりＳＲＴを一定に維持し、前記有機物含有水のＴＯＣ濃度を測定し、該測定値が所定値以下の場合には、該有機物含有水又は生物処理槽にＴＯＣ源を添加することによりＴＯＣ汚泥負荷を制御することを特徴とする有機物含有水の生物処理方法。
活性汚泥を保持する生物処理槽と、該生物処理槽に有機物含有水を導入する手段と、該生物処理槽の生物処理水を膜分離する膜分離手段とを備える有機物含有水の生物処理装置において、該生物処理槽のＳＲＴが２０〜６０日の範囲で一定となるように、該生物処理槽から汚泥を引き抜く汚泥引抜手段と、該有機物含有水のＴＯＣ濃度を測定するＴＯＣ計と、該ＴＯＣ計の測定結果に基いて、該有機物含有水又は生物処理槽にＴＯＣ源を添加することにより、該生物処理槽のＴＯＣ汚泥負荷を０．０８〜０．１２ｋｇ−ＴＯＣ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／ｄａｙに制御する制御手段とを備えることを特徴とする有機物含有水の生物処理装置。