JP2912904B1 - 汚泥の膜濃縮方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】濃縮濃度の制御が容易であり、汚泥を循環させ
るためのポンプの動力消費が少なく、沈降性のよい汚泥
が得られる汚泥の膜濃縮方法を提供する。 【解決手段】管状膜、モノリス膜、ハニカム膜等の膜９
の表面に沿って原汚泥を流しろ過を行い、膜表面に圧密
したケーキ層１６を形成させる。その後、膜９に対して
圧縮気体による膜表面洗浄を行うことによりケーキ層１
６を膜表面から剥離させ、剥離したケーキ層１６をその
まま濃縮汚泥として高濃度の序歌で膜外に回収する。ろ
過時間により濃縮度の制御ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥や浄水汚
泥等の汚泥の膜濃縮方法に関するものであり、特に無機
分が多くケーキ状となってもろ過性がよい浄水汚泥の脱
水に適した膜濃縮方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】下水処理場や浄水処理場等における汚泥
の濃縮は、一般的に重力沈降法により行われているが、
汚泥の性状によっては重力沈降では濃縮が進行しないこ
とがある。このため、汚泥の性状にかかわらず安定した
濃縮を行うために有効な方法として、膜濃縮方法が検討
されている。この膜濃縮方法には、浸漬膜法、回転
平膜法、クロスフローろ過法がある。

【０００３】の浸漬膜法は、図５に示されるように原
汚泥が供給される濃縮槽１中に膜２を浸漬し、ポンプ３
でろ過水を吸引することにより濃縮槽１内の汚泥を次第
に濃縮して行く方法である。膜２の表面に付着形成され
るケーキ層はブロワ４から空気を送り剥離させ、濃縮槽
１内の濃縮汚泥と混合する。

【０００４】ところがこの浸漬膜法では、濃縮濃度は原
汚泥濃度、膜ろ過速度、濃縮汚泥の引き抜き速度により
決定されることになり、濃縮濃度の制御が複雑であると
いう問題がある。また、濃縮が進行すると濃縮槽１内の
汚泥の粘性が高くなり、膜２を洗浄するためのブロワ４
に多くの動力を要するという問題がある。

【０００５】の回転平膜法は、図６に示されるように
濃縮槽１中に円板状の平膜５を入れ、ポンプ３でろ過水
を吸引することにより濃縮槽１内の汚泥を次第に濃縮し
て行く方法である。この方法では平膜５の表面に付着形
成されるケーキ層は、モータ６で平膜５を回転させるこ
とにより剥離させ、濃縮槽１内の濃縮汚泥と混合させ
る。

【０００６】ところがこの回転平膜法でも、濃縮濃度は
原汚泥濃度、膜ろ過速度、濃縮汚泥の引き抜き速度によ
り決定されることになり、濃縮濃度の制御が複雑である
という浸漬膜法と同様の問題がある。また、平膜５を回
転させるために機械的構造が複雑化し、装置をスケール
アップすることが容易ではないという問題がある。

【０００７】のクロスフローろ過法は、図７に示され
るように濃縮槽１内の汚泥をポンプ７により膜８に供給
してクロスフローろ過を行い、濃縮槽１内の汚泥を次第
に濃縮して行く方法である。この方法では膜８の表面に
付着形成されるケーキ層は汚泥の流れにより剥離させる
とともに、逆洗やエアブローにより剥離させて濃縮槽１
内に戻す。

【０００８】ところがこのクロスフローろ過法にも、浸
漬膜法や回転平膜法と同様に濃縮濃度の制御が困難であ
るという問題がある。また、濃縮汚泥をある程度の速度
で膜８に循環させる必要があるため、汚泥が高濃度にな
ると粘性が大きくなりポンプ７が非常に大きい動力を消
費するという問題がある。しかも、汚泥を高速で循環さ
せることにより、濃縮汚泥の性状の悪化、ろ過水の水質
悪化を引き起こす場合がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来
の問題点を解決し、濃縮濃度の制御が容易であり、複雑
な駆動機構を必要とせず、汚泥を循環させるためのポン
プの動力消費が僅かでよい汚泥の膜濃縮方法を提供する
ためになされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めになされた本発明は、膜表面に沿って所定時間にわた
り原汚泥を流して膜表面にケーキ層を形成させながらろ
過を行い、膜表面にケーキ層を積極的に形成させた後、
そのケーキ層を形成した膜面に対して圧縮気体による膜
表面洗浄を行うことによりケーキ層を膜表面から剥離さ
せる方法であって、その膜表面洗浄のタイミングを調節
することにより、ケーキ層の固形分濃度を制御しつつ、
剥離したケーキ層を原汚泥に戻すことなくそのまま濃縮
汚泥として高濃度の状態で膜外に回収することを特徴と
するものである。なお、本発明で用いられる膜は、管状
膜、モノリス膜またはハニカム膜であることが好まし
い。

【００１１】本発明によれば、膜表面に高濃度に濃縮さ
れたケーキ層を積極的に形成させたうえ、これを膜表面
から剥離させてそのまま濃縮汚泥として膜外に回収する
ため、ケーキ層を剥離させる時間間隔により濃縮濃度の
制御が容易である。また高濃度の汚泥を循環しないので
動力消費が少なくてよく、沈降性のよい濃縮汚泥を得る
ことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施の形
態を示す。図１は本発明の基本的なフローを示す図であ
り、９は膜、１０は原汚泥をこの膜９に供給するポンプ
である。膜９はモノリス膜または管状膜またはハニカム
膜であり、この実施形態では図２に示すように、セラミ
ックス製のモノリス膜が外郭１１との間に上下のパッキ
ン１２、１２を介して取り付けられている。１３はパッ
キン１２、１２により仕切られた空間に連通するろ過水
流路、１４は汚泥流出流路である。また２０は、必要に
応じて設けられる膜９の逆圧洗浄ラインである。

【００１３】原汚泥はポンプ１０により外郭１１の下部
に供給され、膜９の表面に沿って流れて汚泥流出流路１
４から排出される。この間に図３に示すように管状、モ
ノリス状またはハニカム状の膜表面で膜ろ過が行われ、
ろ過水はろ過水流路１３から排出される一方、膜表面で
原汚泥が膜濃縮されて厚密化されたケーキ層１６が形成
される。このケーキ層１６の濃縮度は原汚泥濃度、その
供給速度、供給時間により変化するが、原汚泥の供給時
間が経過するに連れて次第に高まって行く。このとき、
対象とする汚泥濃度が０．１％以下のように薄い場合で
あれば、汚泥流出経路を閉じて濃縮操作を行うことが可
能である。しかし濃度が高い場合には、必要以上のケー
キ形成を行う結果、ポンプ１０の必要動力が過大となる
ため本発明では好ましくない。

【００１４】そこで所定時間が経過した後にポンプ１０
を停止し、バルブ１７を閉じるとともにバルブ１８を開
き、汚泥流出流路１４内に空気供給源１９から圧縮空気
を吹き込んで汚泥の流出方向より膜９に対して膜表面洗
浄（エアブロー）を行う。この結果、膜表面からケーキ
層１６が中空麺状に剥離されて外郭１１の下部に落下す
るので、これをそのまま濃縮汚泥として膜外に回収す
る。

【００１５】エアブローのタイミングは、汚泥の濃縮度
を直接左右するものであり、目的とする濃縮度に応じて
決定すればよい。通常はケーキ層１６の濃縮度が６〜７
％となった時に行うことが好ましい。ケーキ層１６の濃
縮度が８％を越えるまで膜濃縮を行うと、汚泥の粘性が
著しく増大し、流動性が悪くなり、効率的に排泥できな
いおそれがある。また、エアブロー時にろ過水等による
膜の逆圧洗浄を組み合わせてもよい。対象とする汚泥性
状によっては、複数回のエアブロー後に逆圧洗浄を行う
等の操作も効果的である。

【００１６】このように本発明の汚泥の膜濃縮方法によ
れば、濃縮汚泥の濃度をエアブローのタイミングにより
簡単に制御することができ、高濃度の濃縮汚泥を得るこ
とができる。また従来のように高濃度の汚泥を循環させ
る必要がなく、汚泥の供給速度も小さくてよいので動力
消費が少なくて済む。しかも厚密化されたケーキ層１６
を回収するため、沈降性のよい濃縮汚泥を得ることがで
きる。

【００１７】

【実施例】次に本発明の実施例を示す。固形分濃度が
２．０％の浄水場汚泥を原汚泥とし、膜循環速度１．０
ｍ／秒で膜に供給した。使用した膜は１９穴のセラミッ
クモノリス膜を７本束ねたものであり、膜は孔径が０．
１μｍのＭＦ膜である。原汚泥を所定時間供給したのち
ブロー差圧０．５ｋｇｆ／ｃｍ² の圧縮空気により１５
秒間のエアブローを行い、膜表面に形成されたケーキ層
を濃縮汚泥として回収した。

【００１８】エアブローまでのろ過時間を変えて濃縮汚
泥の濃度を測定した結果は図４のグラフに示される通り
である。このグラフから明らかなように、ろ過時間に応
じて濃縮汚泥の濃度を正確に制御することができる。ま
た回収された濃縮汚泥は沈降性に優れたものであった。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の汚泥の
膜濃縮方法は、複雑な駆動機構を必要とせず、エアブロ
ーまでのろ過時間に応じて濃縮濃度の制御が容易であ
り、高濃度の汚泥を循環しないので動力消費が少なくて
よく、沈降性のよい濃縮汚泥を得ることができる等の多
くの利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のフローシートである。

【図２】本発明で用いられる膜に一例を示す図で、(A)
は斜視図、(B) は断面図である。

【図３】本発明の汚泥濃縮工程の模式図である。

【図４】ろ過時間と濃縮汚泥の濃度との関係を示すグラ
フである。

【図５】従来の浸漬膜法のフローシートである。

【図６】従来の回転平膜法のフローシートである。

【図７】従来のクロスフローろ過法のフローシートであ
る。

【符号の説明】

１ 濃縮槽、２ 膜、３ ポンプ、４ ブロワ、５ 平
膜、６ モータ、７ポンプ、８ 膜、９ 膜、１０ ポ
ンプ、１１ 外郭、１２ パッキン、１３ろ過水流路、
１４ 汚泥流出流路、１６ ケーキ層、１７ バルブ、
１８ バルブ、１９ 空気供給源、２０ 逆洗ライン

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−169097（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−257600（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−178396（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C02F 11/00 - 11/20 C02F 1/44 B01D 65/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 膜表面に沿って所定時間にわたり原汚泥
   を流して膜表面にケーキ層を形成させながらろ過を行
   い、膜表面にケーキ層を積極的に形成させた後、そのケ
   ーキ層を形成した膜面に対して圧縮気体による膜表面洗
   浄を行うことによりケーキ層を膜表面から剥離させる方
   法であって、その膜表面洗浄のタイミングを調節するこ
   とにより、ケーキ層の固形分濃度を制御しつつ、剥離し
   たケーキ層を原汚泥に戻すことなくそのまま濃縮汚泥と
   して高濃度の状態で膜外に回収することを特徴とする汚
   泥の膜濃縮方法。
2. 【請求項２】 膜が管状膜、モノリス膜またはハニカム
   膜である請求項１に記載の汚泥の膜濃縮方法。