JP3512342B2 - 分離膜の洗浄方法 - Google Patents
分離膜の洗浄方法Info
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Classifications
-
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Treatment Of Sludge (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メタン発酵槽で発
生した消化汚泥中に浸漬され、消化汚泥を固液分離する
分離膜の洗浄方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より有機性廃棄物の再資源化が図ら
れており、たとえば特開平９−２０１６９９号には、し
尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿、生
ごみ、食品廃棄物など、性状や濃度が異なる有機性廃棄
物を同一システムにおいて処理して有用物質を回収し、
資源化する方法が開示されている。 【０００３】この方法は、図２に示したようなものであ
り、し尿、浄化槽汚泥、農集汚泥、下水汚泥、家畜ふん
尿を除渣工程＃３１において除渣し、固液分離工程＃３
２において液状廃棄物３１と脱水汚泥３２とに分離し、
液状廃棄物３１は、生物処理工程＃３３でＢＯＤ分解並
びに必要に応じて脱窒素し、固液分離工程＃３４で浮遊
物を除去し、高度処理工程＃３５でＣＯＤや色素成分や
鉄・マンガンなどの重金属類を除去し、消毒して放流水
または再利用水としている。 【０００４】生ごみや食品廃棄物は、破砕・分別工程＃
３６において破砕し、プラスチック袋やトレーなどを分
別した後に、上記した脱水汚泥３２と混合して、嫌気性
発酵工程＃３７においてメタン発酵させ、発生したメタ
ンガス３３を回収して、発電工程＃３８などにより電気
や熱の形態として使用に供するとともに、消化汚泥３４
を脱水工程＃３９で脱水汚泥３５とし、コンポスト化工
程＃４０などに送って肥料や固形燃料や乾燥汚泥として
回収しており、脱水濾液３６は生物処理工程＃３３へ送
って処理している。 【０００５】さらに、このような嫌気性発酵工程＃３７
におけるメタン発酵効率を高めるために、メタン発酵槽
の内部、あるいはメタン発酵槽に連通して設けた膜分離
槽の内部に膜分離装置を設置して、メタン発酵槽内で発
生した消化汚泥を固液分離することにより、メタン発酵
槽内のメタン菌濃度や阻害物質濃度を調節する方法も提
案されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、微生物の生
育には一定濃度以上の溶解性の微量金属（ＣＯ，Ｎｉ，
Ｆｅ等）が必要であるが、メタン発酵の際には、炭酸ガ
スおよび硫化水素が大量に発生するため、消化汚泥中に
含まれる微量金属が炭酸塩または硫化物として沈殿し易
く、発酵効率に悪影響が及ぼされることがある。 【０００７】また、上記したようにして、生ゴミ等のメ
タン発酵で発生した消化汚泥を膜分離装置によって固液
分離しようとすると、消化汚泥より析出してくる硫化鉄
等の金属硫化物やリン酸マグネシウムアンモニウム（Ｍ
ＡＰ）の結晶等によって、分離膜の膜細孔に次第に目詰
まりが生じる。 【０００８】本発明は上記問題を解決するもので、メタ
ン発酵槽で発生した消化汚泥を固液分離する分離膜の目
詰まりを解消することができ、微生物の生育に必要な微
量金属の沈殿をも防止できる分離膜の洗浄方法を提供す
ることを目的とするものである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の分離膜の洗浄方法は、メタン発酵槽で発生
した消化汚泥中に浸漬され、消化汚泥を固液分離する分
離膜の洗浄方法であって、前記分離膜の透過側に、消化
汚泥中に含まれる微量金属と結合して錯イオンを形成す
る錯形成性の有機酸を注入して、膜面に浸透させること
により分離膜を洗浄し、錯イオンを含む洗浄廃液をメタ
ン発酵槽内の消化汚泥中に流入させ、錯イオン化した溶
解状態の微量金属を微生物の生育に利用するものであ
る。 【００１０】上記した構成によれば、有機酸によって、
分離膜の膜細孔の硫化鉄等の金属硫化物やリン酸マグネ
シウムアンモニウム（ＭＡＰ）の結晶が溶解されるた
め、分離膜の目詰まりは解消される。 【００１１】また、洗浄廃液中に残存する有機酸によっ
て、塩や硫化物として沈殿しがちな微量金属が錯イオン
を形成し、溶解状態となるため、微生物が利用し易くな
り、メタン発酵効率が高まる。有機酸自体は微生物によ
って分解されるので、発酵に悪影響を及ぼすことはな
い。 【００１２】この洗浄方法は、メタン発酵槽の内部に設
置された膜分離装置の分離膜に対しても、別途の膜分離
槽の内部に設置された膜分離装置の分離膜に対しても実
施することができる。 【００１３】分離膜は、有機膜、セラミック膜など、外
圧型濾過膜として使用されるものであれば、膜材料、形
状、配置方法などを問わない。錯形成性の有機酸は、シ
ュウ酸や、クエン酸等のオキシカルボン酸など、消化汚
泥中に含まれる微量金属と結合して錯イオンを形成する
ものであって、発酵に悪影響を与えないものであれば何
でも使用できる。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１において、発酵対象物供
給管１とガス取出管２とが開口したメタン発酵槽３と、
膜分離装置４が内部に設置された膜分離槽５とが設けら
れている。 【００１５】膜分離装置４は、管状セラミック膜や平板
状有機膜などの外圧型分離膜６を配列したものであり、
各分離膜６の透過液流路に連通する透過液導出管７が設
けられるとともに、分離膜６の下方にガス攪拌装置８が
設けられている。透過液導出管７の管路途中には、洗浄
液を注入する洗浄液供給管９が弁装置１０を介して連通
している。 【００１６】メタン発酵槽３と膜分離槽５との間には、
メタン発酵槽３内で発生した消化汚泥１１を膜分離槽５
へ送る汚泥排出管１２と、膜分離槽５内で濃縮された消
化汚泥１１をメタン発酵槽３へ返送する汚泥返送管１３
とが設けられるとともに、メタン発酵槽３内で発生した
メタンなどのバイオガス１４をガス攪拌装置１３へ供給
するガス供給管１５と、ガス攪拌装置１３より噴出した
膜分離槽５内のバイオガス１４をメタン発酵槽３へ返送
するガス返送管１６とが設けられている。 【００１７】１７はポンプ装置、１８はブロワ、１９は
弁装置であり、２０は汚泥返送管１３の管路途中に弁装
置２１を介して連通した汚泥引抜管である。このような
構成における作用を説明する。 【００１８】圧縮破砕機などで細粒子状に破砕し、発酵
不適物を除去したペースト状有機性廃棄物を、必要に応
じて希釈水を加えて濃度調整したうえで、発酵対象物供
給管１を通じてメタン発酵槽３の内部に導入し、約５５
℃に維持してメタン発酵させつつ、槽内で発生した消化
汚泥１１の一部を汚泥排出管１２を通じて膜分離槽５へ
送り、それとともに、槽内で発生したバイオガス１４の
一部をガス供給管１５を通じてガス攪拌装置８に供給
し、残りのバイオガス１４をガス取出管２を通じて回収
する。 【００１９】膜分離槽５では、ガス攪拌装置８より噴出
するバイオガス１４によって、槽内の消化汚泥１１を攪
拌し、分離膜６の膜面を洗浄する状態において、分離膜
６の膜面で消化汚泥１１を固液分離して透過液を透過液
導出管７を通じて槽外へ導出し、それにより濃縮された
消化汚泥１１を汚泥返送管１３を通じて、また槽内を上
昇したバイオガス１４をガス返送管１６を通じてメタン
発酵槽３に返送する。 【００２０】このようにして、膜分離槽５で消化汚泥１
１を固液分離し、適量を返送するとともに、有機性廃棄
物導入時に必要に応じて希釈水を加えるようにしたこと
により、メタン発酵槽３におけるメタン菌濃度や阻害物
質濃度を適度に維持することができ、効率よくメタン発
酵させることができる。 【００２１】膜分離装置４の分離膜６は定期的に、ある
いは必要に応じて洗浄する。その際には、有機性廃棄物
の導入を停止し、シュウ酸などの錯形成性の有機酸Ａの
水溶液を洗浄液供給管９，透過液導出管７を通じて各分
離膜６の透過液流路に注入し、適当時間保持して、分離
膜６の膜面に浸透させることにより、分離膜６の膜細孔
の硫化鉄等の金属硫化物やリン酸マグネシウムアンモニ
ウム（ＭＡＰ）の結晶を溶解させる。 【００２２】膜洗浄が終了したら、上述した通常の処理
に戻るが、その際に、各分離膜６の透過液流路，透過液
導出管７，洗浄液供給管９に残留した洗浄廃液が取り出
されるので、この洗浄廃液をメタン発酵槽３に流入さ
せ、それにより、消化汚泥１１中のイオン性の微量金
属、および塩や硫化物として沈殿した微量金属を錯イオ
ン形成させる。これにより、微量金属が溶解状態とな
り、微生物の生育に高率にて利用されるため、メタン発
酵効率が高まる。有機酸Ａ自体は微生物によって分解さ
れるので、発酵に悪影響を及ぼすことはない。洗浄時に
分離膜６の膜面を透過した有機酸Ａは消化汚泥１１中に
流入していて、消化汚泥１１に含まれてメタン発酵槽３
に返送されるため、この有機酸Ａも微量金属の錯イオン
化に役立つ。 【００２３】具体例を挙げると、０．５〜１．０％濃度
のシュウ酸またはクエン酸の水溶液を分離膜６（株クボ
タ製、液中膜）の透過液流路に注入し、３０分〜２時間
保持し、洗浄廃液をメタン発酵槽３に返送する膜洗浄を
２〜３ヶ月に１回実施したところ、膜分離効率、並びに
メタン発酵効率を良好に維持できた。 【００２４】なお、上記においては、メタン発酵槽３と
は別途に膜分離槽５を設け、膜分離槽５内に膜分離装置
４を設置した場合について説明したが、メタン発酵槽の
内部に膜分離装置が設置された場合も同様にして処理並
びに膜洗浄を行える。 【００２５】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、錯形成
性の有機酸によって分離膜を洗浄し、洗浄廃液を消化汚
泥中に流入させることにより、分離膜の膜細孔の硫化鉄
等の金属硫化物やリン酸マグネシウムアンモニウムの結
晶を溶解除去できるだけでなく、消化汚泥中に含まれる
微量金属を微生物が利用し易い溶解状態とすることがで
き、メタン発酵効率を高めることができる。
生した消化汚泥中に浸漬され、消化汚泥を固液分離する
分離膜の洗浄方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来より有機性廃棄物の再資源化が図ら
れており、たとえば特開平９−２０１６９９号には、し
尿、浄化槽汚泥、下水汚泥、農集汚泥、家畜ふん尿、生
ごみ、食品廃棄物など、性状や濃度が異なる有機性廃棄
物を同一システムにおいて処理して有用物質を回収し、
資源化する方法が開示されている。 【０００３】この方法は、図２に示したようなものであ
り、し尿、浄化槽汚泥、農集汚泥、下水汚泥、家畜ふん
尿を除渣工程＃３１において除渣し、固液分離工程＃３
２において液状廃棄物３１と脱水汚泥３２とに分離し、
液状廃棄物３１は、生物処理工程＃３３でＢＯＤ分解並
びに必要に応じて脱窒素し、固液分離工程＃３４で浮遊
物を除去し、高度処理工程＃３５でＣＯＤや色素成分や
鉄・マンガンなどの重金属類を除去し、消毒して放流水
または再利用水としている。 【０００４】生ごみや食品廃棄物は、破砕・分別工程＃
３６において破砕し、プラスチック袋やトレーなどを分
別した後に、上記した脱水汚泥３２と混合して、嫌気性
発酵工程＃３７においてメタン発酵させ、発生したメタ
ンガス３３を回収して、発電工程＃３８などにより電気
や熱の形態として使用に供するとともに、消化汚泥３４
を脱水工程＃３９で脱水汚泥３５とし、コンポスト化工
程＃４０などに送って肥料や固形燃料や乾燥汚泥として
回収しており、脱水濾液３６は生物処理工程＃３３へ送
って処理している。 【０００５】さらに、このような嫌気性発酵工程＃３７
におけるメタン発酵効率を高めるために、メタン発酵槽
の内部、あるいはメタン発酵槽に連通して設けた膜分離
槽の内部に膜分離装置を設置して、メタン発酵槽内で発
生した消化汚泥を固液分離することにより、メタン発酵
槽内のメタン菌濃度や阻害物質濃度を調節する方法も提
案されている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】ところで、微生物の生
育には一定濃度以上の溶解性の微量金属（ＣＯ，Ｎｉ，
Ｆｅ等）が必要であるが、メタン発酵の際には、炭酸ガ
スおよび硫化水素が大量に発生するため、消化汚泥中に
含まれる微量金属が炭酸塩または硫化物として沈殿し易
く、発酵効率に悪影響が及ぼされることがある。 【０００７】また、上記したようにして、生ゴミ等のメ
タン発酵で発生した消化汚泥を膜分離装置によって固液
分離しようとすると、消化汚泥より析出してくる硫化鉄
等の金属硫化物やリン酸マグネシウムアンモニウム（Ｍ
ＡＰ）の結晶等によって、分離膜の膜細孔に次第に目詰
まりが生じる。 【０００８】本発明は上記問題を解決するもので、メタ
ン発酵槽で発生した消化汚泥を固液分離する分離膜の目
詰まりを解消することができ、微生物の生育に必要な微
量金属の沈殿をも防止できる分離膜の洗浄方法を提供す
ることを目的とするものである。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の分離膜の洗浄方法は、メタン発酵槽で発生
した消化汚泥中に浸漬され、消化汚泥を固液分離する分
離膜の洗浄方法であって、前記分離膜の透過側に、消化
汚泥中に含まれる微量金属と結合して錯イオンを形成す
る錯形成性の有機酸を注入して、膜面に浸透させること
により分離膜を洗浄し、錯イオンを含む洗浄廃液をメタ
ン発酵槽内の消化汚泥中に流入させ、錯イオン化した溶
解状態の微量金属を微生物の生育に利用するものであ
る。 【００１０】上記した構成によれば、有機酸によって、
分離膜の膜細孔の硫化鉄等の金属硫化物やリン酸マグネ
シウムアンモニウム（ＭＡＰ）の結晶が溶解されるた
め、分離膜の目詰まりは解消される。 【００１１】また、洗浄廃液中に残存する有機酸によっ
て、塩や硫化物として沈殿しがちな微量金属が錯イオン
を形成し、溶解状態となるため、微生物が利用し易くな
り、メタン発酵効率が高まる。有機酸自体は微生物によ
って分解されるので、発酵に悪影響を及ぼすことはな
い。 【００１２】この洗浄方法は、メタン発酵槽の内部に設
置された膜分離装置の分離膜に対しても、別途の膜分離
槽の内部に設置された膜分離装置の分離膜に対しても実
施することができる。 【００１３】分離膜は、有機膜、セラミック膜など、外
圧型濾過膜として使用されるものであれば、膜材料、形
状、配置方法などを問わない。錯形成性の有機酸は、シ
ュウ酸や、クエン酸等のオキシカルボン酸など、消化汚
泥中に含まれる微量金属と結合して錯イオンを形成する
ものであって、発酵に悪影響を与えないものであれば何
でも使用できる。 【００１４】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。図１において、発酵対象物供
給管１とガス取出管２とが開口したメタン発酵槽３と、
膜分離装置４が内部に設置された膜分離槽５とが設けら
れている。 【００１５】膜分離装置４は、管状セラミック膜や平板
状有機膜などの外圧型分離膜６を配列したものであり、
各分離膜６の透過液流路に連通する透過液導出管７が設
けられるとともに、分離膜６の下方にガス攪拌装置８が
設けられている。透過液導出管７の管路途中には、洗浄
液を注入する洗浄液供給管９が弁装置１０を介して連通
している。 【００１６】メタン発酵槽３と膜分離槽５との間には、
メタン発酵槽３内で発生した消化汚泥１１を膜分離槽５
へ送る汚泥排出管１２と、膜分離槽５内で濃縮された消
化汚泥１１をメタン発酵槽３へ返送する汚泥返送管１３
とが設けられるとともに、メタン発酵槽３内で発生した
メタンなどのバイオガス１４をガス攪拌装置１３へ供給
するガス供給管１５と、ガス攪拌装置１３より噴出した
膜分離槽５内のバイオガス１４をメタン発酵槽３へ返送
するガス返送管１６とが設けられている。 【００１７】１７はポンプ装置、１８はブロワ、１９は
弁装置であり、２０は汚泥返送管１３の管路途中に弁装
置２１を介して連通した汚泥引抜管である。このような
構成における作用を説明する。 【００１８】圧縮破砕機などで細粒子状に破砕し、発酵
不適物を除去したペースト状有機性廃棄物を、必要に応
じて希釈水を加えて濃度調整したうえで、発酵対象物供
給管１を通じてメタン発酵槽３の内部に導入し、約５５
℃に維持してメタン発酵させつつ、槽内で発生した消化
汚泥１１の一部を汚泥排出管１２を通じて膜分離槽５へ
送り、それとともに、槽内で発生したバイオガス１４の
一部をガス供給管１５を通じてガス攪拌装置８に供給
し、残りのバイオガス１４をガス取出管２を通じて回収
する。 【００１９】膜分離槽５では、ガス攪拌装置８より噴出
するバイオガス１４によって、槽内の消化汚泥１１を攪
拌し、分離膜６の膜面を洗浄する状態において、分離膜
６の膜面で消化汚泥１１を固液分離して透過液を透過液
導出管７を通じて槽外へ導出し、それにより濃縮された
消化汚泥１１を汚泥返送管１３を通じて、また槽内を上
昇したバイオガス１４をガス返送管１６を通じてメタン
発酵槽３に返送する。 【００２０】このようにして、膜分離槽５で消化汚泥１
１を固液分離し、適量を返送するとともに、有機性廃棄
物導入時に必要に応じて希釈水を加えるようにしたこと
により、メタン発酵槽３におけるメタン菌濃度や阻害物
質濃度を適度に維持することができ、効率よくメタン発
酵させることができる。 【００２１】膜分離装置４の分離膜６は定期的に、ある
いは必要に応じて洗浄する。その際には、有機性廃棄物
の導入を停止し、シュウ酸などの錯形成性の有機酸Ａの
水溶液を洗浄液供給管９，透過液導出管７を通じて各分
離膜６の透過液流路に注入し、適当時間保持して、分離
膜６の膜面に浸透させることにより、分離膜６の膜細孔
の硫化鉄等の金属硫化物やリン酸マグネシウムアンモニ
ウム（ＭＡＰ）の結晶を溶解させる。 【００２２】膜洗浄が終了したら、上述した通常の処理
に戻るが、その際に、各分離膜６の透過液流路，透過液
導出管７，洗浄液供給管９に残留した洗浄廃液が取り出
されるので、この洗浄廃液をメタン発酵槽３に流入さ
せ、それにより、消化汚泥１１中のイオン性の微量金
属、および塩や硫化物として沈殿した微量金属を錯イオ
ン形成させる。これにより、微量金属が溶解状態とな
り、微生物の生育に高率にて利用されるため、メタン発
酵効率が高まる。有機酸Ａ自体は微生物によって分解さ
れるので、発酵に悪影響を及ぼすことはない。洗浄時に
分離膜６の膜面を透過した有機酸Ａは消化汚泥１１中に
流入していて、消化汚泥１１に含まれてメタン発酵槽３
に返送されるため、この有機酸Ａも微量金属の錯イオン
化に役立つ。 【００２３】具体例を挙げると、０．５〜１．０％濃度
のシュウ酸またはクエン酸の水溶液を分離膜６（株クボ
タ製、液中膜）の透過液流路に注入し、３０分〜２時間
保持し、洗浄廃液をメタン発酵槽３に返送する膜洗浄を
２〜３ヶ月に１回実施したところ、膜分離効率、並びに
メタン発酵効率を良好に維持できた。 【００２４】なお、上記においては、メタン発酵槽３と
は別途に膜分離槽５を設け、膜分離槽５内に膜分離装置
４を設置した場合について説明したが、メタン発酵槽の
内部に膜分離装置が設置された場合も同様にして処理並
びに膜洗浄を行える。 【００２５】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、錯形成
性の有機酸によって分離膜を洗浄し、洗浄廃液を消化汚
泥中に流入させることにより、分離膜の膜細孔の硫化鉄
等の金属硫化物やリン酸マグネシウムアンモニウムの結
晶を溶解除去できるだけでなく、消化汚泥中に含まれる
微量金属を微生物が利用し易い溶解状態とすることがで
き、メタン発酵効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における分離膜の洗浄方法
が行われるメタン発酵槽と膜分離槽の概略構成を示した
説明図である。 【図２】従来の有機性廃棄物の処理フローを示したフロ
ーチャートである。 【符号の説明】 ３ メタン発酵槽 ６ 分離膜 ７ 透過液導出管 ９ 洗浄液供給管 11 消化汚泥 13 汚泥返送管 Ａ 有機酸
が行われるメタン発酵槽と膜分離槽の概略構成を示した
説明図である。 【図２】従来の有機性廃棄物の処理フローを示したフロ
ーチャートである。 【符号の説明】 ３ メタン発酵槽 ６ 分離膜 ７ 透過液導出管 ９ 洗浄液供給管 11 消化汚泥 13 汚泥返送管 Ａ 有機酸
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−35987（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−99025（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 65/06
C02F 11/04,11/12
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 メタン発酵槽で発生した消化汚泥中に浸
漬され、消化汚泥を固液分離する分離膜の洗浄方法であ
って、前記分離膜の透過側に、消化汚泥中に含まれる微
量金属と結合して錯イオンを形成する錯形成性の有機酸
を注入して、膜面に浸透させることにより分離膜を洗浄
し、錯イオンを含む洗浄廃液をメタン発酵槽内の消化汚
泥中に流入させ、錯イオン化した溶解状態の微量金属を
微生物の生育に利用することを特徴とする分離膜の洗浄
方法。
Priority Applications (3)
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|---|---|---|---|
| JP23105698A JP3512342B2 (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 分離膜の洗浄方法 |
| EP19990201896 EP0970922B1 (en) | 1998-07-06 | 1999-06-14 | Method for methane fermentation of organic waste |
| DE1999637024 DE69937024T2 (de) | 1998-07-06 | 1999-06-14 | Verfahren für die Methangärung von organischen Abfällen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23105698A JP3512342B2 (ja) | 1998-08-18 | 1998-08-18 | 分離膜の洗浄方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000061274A JP2000061274A (ja) | 2000-02-29 |
| JP3512342B2 true JP3512342B2 (ja) | 2004-03-29 |
Family
ID=16917606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23105698A Expired - Lifetime JP3512342B2 (ja) | 1998-07-06 | 1998-08-18 | 分離膜の洗浄方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP3512342B2 (ja) |
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-
1998
- 1998-08-18 JP JP23105698A patent/JP3512342B2/ja not_active Expired - Lifetime
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