JP2020151681A

JP2020151681A - 有機性排水の処理装置

Info

Publication number: JP2020151681A
Application number: JP2019054652A
Authority: JP
Inventors: 和也小松; Kazuya Komatsu
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2020-09-24

Abstract

【課題】発酵処理水を膜分離した処理水で分離膜を逆洗するよう構成された有機性排水の処理装置において、処理水が大気と接触することを防止することにより、膜の閉塞を防止するようにした有機性排水の処理装置を提供する。【解決手段】有機性排水は、発酵槽１で嫌気発酵処理され、槽内水が分離膜２を透過し、処理水として密閉の処理水槽５に導入され、その一部が処理水抜出管６を介して処理水排出管７から取り出されるようにするなど、処理水槽内水が大気と非接触となるよう構成されている。また、定期的に処理水槽５内の処理水が分離膜２の透過側に供給され、分離膜２の逆洗が行われる。【選択図】図１

Description

本発明は、有機性排水の処理装置に関するものであり、特に、有機性排水を嫌気性処理した後、膜分離によって処理水を得る有機性排水の処理装置に関する。

有機性排水を嫌気性処理した後、膜分離によって処理水を得る有機性排水の処理装置として、特許文献１には、有機性排水を発酵槽に導入してメタン発酵させ、発酵槽と膜分離槽との間で汚泥を循環させ、膜濾過液を処理水として排出すると共に、発酵槽内で発生したガスを膜分離槽内の散気装置から曝気することが記載されている。

特許文献２には、発酵槽と槽外型内圧式管状膜からなる膜分離装置において、膜エレメントが上下方向に配置され、下部から汚泥（発酵槽内水）および嫌気性ガスを導入して膜濾過を行い、処理水槽が密閉され、気相部が発酵槽の気相部と連通している有機性排水の処理装置が記載されている。

特開２０００−２４６６１号公報特開２０１２−１７９５５６号公報

嫌気処理では、有機性排水中の硫酸イオン、タンパク質中の硫黄分などは硫化水素に分解されて、一部は嫌気ガス中に、残りは処理水中に溶存した状態で排出される。処理水に溶解した硫化水素（硫化物イオン）は空気に触れると、空気中の酸素と速やかに反応して酸化され、硫黄粒子となる。この硫黄粒子は疎水性で膜に吸着されやすい。そのため、硫黄粒子が含まれる処理水で膜の逆洗を行うと、この硫黄粒子で膜が閉塞してしまうという問題があった。

この問題は、特許文献２のように槽外型内圧式管状膜に汚泥とともに嫌気性ガスを導入する装置だけでなく、発酵槽内水のみ導入する装置でも、さらに浸漬膜を用いる装置でも、嫌気処理して膜分離により処理水を得て、その処理水を用いて膜を逆洗する装置であれば全てに生じる問題である。

本発明は、発酵処理水を膜分離した処理水で分離膜を逆洗するよう構成された有機性排水の処理装置において、処理水が大気と接触することを防止することにより、膜の閉塞を防止するようにした有機性排水の処理装置を提供することを目的とする。

本発明の有機性排水の処理装置は、有機性排水を嫌気処理する発酵槽と、該発酵槽内の水を膜分離する分離膜と、該分離膜での膜分離によって得られた処理水が貯留される処理水槽と、処理水槽内水を逆洗水として分離膜に供給する逆洗水供給管とを備える有機性排水の処理装置であって、該処理水槽は、槽内水が大気と非接触となるよう構成されている。

本発明の一態様では、前記処理水槽は水封により大気と非接触となるように構成されている。

本発明の一態様では、前記処理水槽は、処理水の取出部として、該処理水槽の下部に接続され、鉛直上向きに延在する処理水抜出管と、処理水抜出管の途中から分岐して処理水を系外に排出する処理水排出管とを備える。

本発明の一態様では、前記処理水槽の気相部と前記発酵槽の気相部とを連通するガス連通配管を備える。

本発明の一態様では、前記分離膜は、前記発酵槽外に設けられた、内圧式管状膜を有する槽外型膜分離装置であり、前記発酵槽から該槽外型膜分離装置に槽内水を移送すると共に、該槽外型膜分離装置からの濃縮水を発酵槽に返送するよう循環させる循環配管を備える。

本発明の有機性排水の処理装置では、処理水槽内の処理水が大気と非接触となるよう構成されている。このため、処理水中の硫化水素が酸化されて硫黄粒子が生成することが防止される。これにより、処理水で分離膜を逆洗しても分離膜が硫黄粒子で閉塞することが防止される。この結果、安定して高いフラックスでの膜分離を行うことができるようになり、発酵槽内の菌体濃度を高めて高効率な処理ができるようになる。

実施の形態に係る有機性排水の処理装置の構成図である。別の実施の形態に係る有機性排水の処理装置の構成図である。水封部の一例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。

図１は第１の実施の形態に係る有機性排水の処理装置を示している。この実施の形態では、有機性排水は発酵槽１に導入され、嫌気発酵処理される。発酵槽１は密閉タンクであり、その中に浸漬型分離膜２が設置されている。また、この実施の形態では、分離膜２の下側に散気管３が設置されており、後述の通り嫌気ガスが供給される。

分離膜２を透過した処理水は、配管４を介して処理水槽５に流入する。なお、分離膜２の透過（濾過）は、発酵槽１と処理水槽５内の水位差（水頭差）によって行われる。ただし、配管４に吸引ポンプを設け、吸引濾過してもよい。

分離膜２の逆洗のために、処理水槽５内の処理水の一部は、ポンプ８及び配管９を介して分離膜２の透過側へ供給可能とされている。処理水槽５内から系外に排出される処理水は、処理水槽５の下部に連なり上方に立ち上がる処理水抜出管６と、該処理水抜出管６の上部から分岐した処理水排出管７とを介して取り出される。なお、処理水槽５は密閉タンクである。

発酵槽１及び処理水槽５の上部は気相部となっており、この気相部から嫌気ガスを抜き出すように発酵槽１及び処理水槽５の上部に配管１１，１２が接続されている。この実施の形態では、配管１１，１２は合流配管１３に連なっており、これにより発酵槽１及び処理水槽５の上部の気相部同士が連通している。

配管１２から嫌気ガスを散気管３に供給するように配管１４が設けられており、該配管１４にブロワ１５が設置されている。散気管３から嫌気ガスが常時散気され、分離膜２から過剰な付着物が剥離される。なお、配管１４は、配管１１又は１３に接続されてもよい。また、配管１３が連なるガスタンク（図示略）が存在する場合には、配管１４は該ガスタンクに接続されてもよい。

このように構成された有機性排水の処理装置においては、有機性排水は、発酵槽１で嫌気発酵処理され、槽内水が分離膜２を透過し、処理水として処理水槽５に導入され、その一部が処理水抜出管６を介して処理水排出管７から取り出される。

また、定期的に処理水槽５内の処理水が分離膜２の透過側に供給され、分離膜２の逆洗が行われる。

図２は第２の実施の形態に係る有機性排水の処理装置を示している。この実施の形態では、有機性排水は発酵槽２０に導入され、嫌気発酵処理される。発酵槽２０は密閉タンクである。

発酵槽２０の槽内水は、ポンプ２１及び配管２２によって槽外型膜分離装置２３に供給されて膜分離処理され、透過水は配管２５を介して処理水槽２６へ送水され、濃縮水は配管２４を介して発酵槽２０に返送される。なお、この実施の形態では、槽外型膜分離装置２３は内圧式管状膜を有したものとなっているが、これに限定されない。

処理水槽２６内の処理水の一部は、ポンプ２９及び配管３０を介して槽外型分離膜装置２３の透過側へ供給可能とされている。処理水槽２６内から系外に排出される処理水は、処理水槽２６の下部に連なり上方に立ち上がる処理水抜出管２７と、該処理水抜出管２７の上部から分岐した処理水排出管２８とを介して取り出される。なお、処理水槽２６は密閉タンクである。

発酵槽２０及び処理水槽２６の上部は気相部となっており、この気相部から嫌気ガスを抜き出すように発酵槽２０及び処理水槽２６の上部に配管３１，３２が接続されている。この実施の形態は、配管３１，３２は合流配管３３に連なっているが、配管３１，３２は合流しなくてもよい。

このように構成された有機性排水の処理装置においては、有機性排水は、発酵槽２０で嫌気発酵処理され、槽内水が槽外型膜分離装置２３で膜分離処理され、透過水が処理水として処理水槽２６に導入され、その一部が処理水抜出管２７を介して処理水排出管２８から取り出される。

また、定期的に処理水槽２６内の処理水が膜分離装置２３の透過側に供給され、膜分離装置２３の逆洗が行われる。逆洗排水は配管２４を介して発酵槽２０へ送水される。

以下、発酵槽、膜分離装置、処理水槽及び膜洗浄の好適な形態について説明する。

＜発酵槽＞
発酵槽の負荷は、ＣＯＤ_Ｃｒ負荷２〜２０ｋｇ／ｍ^３・ｄ（特に５〜１２ｋｇ／ｍ^３・ｄ）が好ましい。槽内水の汚泥濃度は１０，０００〜５０，０００ｍｇＳＳ／Ｌ、特に１０，０００〜４０，０００ｍｇＳＳ／Ｌが膜濾過性がよいという点で好ましい。温度は３０〜４０℃の中温発酵、５０〜６０℃の高温発酵のいずれでもよい。

＜分離膜、膜分離装置＞
分離膜は、浸漬型、槽外型のいずれでもよく、膜の種類は中空糸膜、管状膜、平膜のいずれでもよい。

分離膜が槽外型内圧式管状膜の場合、発酵槽内水が内部を流れるチューブラー１本の直径は３〜３０ｍｍ、孔径は０．０１〜１μｍ程度が好ましい。発酵槽内水を０．５〜３ｍ／ｓｅｃ、特に０．８〜１．５ｍ／ｓｅｃで循環させることが好ましい。発酵槽内水とともに、嫌気処理で生成するメタンを主成分とするガスや窒素ガスなど酸素を含有しないガスを０．２〜１．５ｍ／ｓｅｃで通気させてもよい。処理水（膜濾過水）はポンプで吸引しても、ポンプで吸引せずにメタン発酵槽内水を導入する圧力だけで取り出してもよい。吸引しない場合にはバルブの開度で濾過流速を調整することができる。濾過流速は０．０５〜１．０ｍ^３／ｍ^２／ｄ程度が好ましい。

＜処理水槽＞
処理水槽は、大気に接触しない構造であれば特に限定されない。ただし処理水導入や逆洗水供給の際に処理水槽の内圧が変動しないよう調整できるような装置構成とすることが望ましく、例えば、水封による密閉構造としたり、上記各実施の形態のように、発酵槽の上部気相部と処理水槽の上部気相部とを連通するガス連通配管を設けることが好ましい。

＜処理水排出管＞
処理水排出管７，２８が処理水抜出管６，２７から分岐する位置は、発酵槽５，２６の水面位より下方、かつ、逆洗水供給管９，３０の接続部より上方が好ましい。なお、図３のように、処理水抜出管６，２７の上端部を上開容器３５内に下方から突出させ、該処理水抜出管６，２７の上端に被さるようにベル形トラップ３６を冠設してもよい。処理水抜出管６，２７から流出した処理水は、トラップ３６の下端を回り込み、流出口３７から流出して処理水排出管７，２８に供給される。

＜膜洗浄＞
１分〜２時間、好ましくは５分〜１時間の濾過毎に、５秒〜１分の間、処理水で逆洗するのが好ましい。

処理水槽の槽内水を逆洗ポンプで抜き出し、逆洗水として分離膜の透過側に供給する。そして、分離膜の透過側から濃縮側に濾過させることによって濃縮側の膜表面の洗浄を行う。

逆洗時の流速は３．０〜１０ｍ^３／ｍ^２／ｄ、好ましくは５〜８ｍ^３／ｍ^２／ｄとするのがよい。

以上の構成の本発明装置によると、逆洗水中の汚濁物質による膜の閉塞を防止して、安定して高いフラックスでの膜分離を行うことができるようになり、発酵槽内の菌体濃度を高めて高効率な処理ができるようになる。

１，２０発酵槽
２分離膜
３散気管
５，２６処理水槽

Claims

有機性排水を嫌気処理する発酵槽と、
該発酵槽内の水を膜分離する分離膜と、
該分離膜での膜分離によって得られた処理水が貯留される処理水槽と、
処理水槽内水を逆洗水として分離膜に供給する逆洗水供給管と
を備える有機性排水の処理装置であって、
該処理水槽は、槽内水が大気と非接触となるよう構成されている有機性排水の処理装置。
前記処理水槽は水封により大気と非接触となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の有機性排水の処理装置。
前記処理水槽は、処理水の取出部として、該処理水槽の下部に接続され、鉛直上向きに延在する処理水抜出管と、処理水抜出管の途中から分岐して処理水を系外に排出する処理水排出管とを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機性排水の処理装置。
前記処理水槽の気相部と前記発酵槽の気相部とを連通するガス連通配管を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機性排水の処理装置。
前記分離膜は、前記発酵槽外に設けられた、内圧式管状膜を有する槽外型膜分離装置であり、
前記発酵槽から該槽外型膜分離装置に槽内水を移送すると共に、該槽外型膜分離装置からの濃縮水を発酵槽に返送するよう循環させる循環配管を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機性排水の処理装置。