JP3870481B2 - Wastewater treatment equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水を生物処理する生物処理手段と、この生物処理液を膜分離する膜分離手段とを有した排水処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
窒素及びリンを含む有機性排水の処理装置として、生物処理手段と膜分離手段とを備えたものがある。
【0003】
図2はこの排水処理装置の従来例を示す系統図である。この排水処理装置の生物処理槽においては、硝化処理水循環管24によって硝化処理水を循環返送し、凝集処理液返送管25によって凝集処理液を返送する。原水供給管22より窒素やリンを含む原水を嫌気槽17に供給すると、原水は槽内において、脱窒菌を主とする微生物からなる活性汚泥、硝化処理水、および凝集処理液と、撹拌装置23により撹拌混合される。この混合液中に含まれる硝酸性窒素や亜硝酸性窒素が嫌気条件下に脱窒菌の硝酸呼吸によって窒素ガスまで還元されるとともに生物分解性有機物が分解され、槽内で脱窒された脱窒処理水が好気槽18に流出する。
【0004】
好気槽18に流入した脱窒処理水は、ブロワー31より散気装置32を通じて空気が供給される好気的条件下で、槽内の硝化菌を主体とする微生物からなる活性汚泥と混合され、この混合液中に含まれる有機性窒素やアンモニア性窒素は硝化菌の酸化作用によって亜硝酸性窒素や硝酸性窒素に硝化される。槽内で硝化された硝化処理水は、循環ポンプ26により硝化処理水返送管24を通って嫌気槽17へ返送され、再び脱窒作用を受ける。好気槽18内に滞留してくる余剰汚泥は汚泥引抜管27によって引き抜く。
【0005】
吸引ポンプ29により膜透過水取出管30を通じて浸漬型膜分離装置28に吸引負圧を作用させると、槽内の硝化処理水は膜分離装置28により固液分離されて、窒素分は除去されているがリンをリン酸イオンの形態で含む膜透過水が膜透過水取出管30へと取り出される。膜透過水取出管30へ取り出された膜透過水は、RO(逆浸透)膜保護用のカートリッジフィルター33を通って、打込ポンプ34によってRO膜濾過装置19に圧送される。RO膜を透過した脱塩水が脱塩水取出管35によって取り出される。一方、リン酸イオンやその他のイオン類並びに有機物を含む濃縮液が濃縮液返送管36によって凝集混和槽20へ送られる。そして、槽20内で凝集剤供給管37より供給される硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化第2鉄、ポリ硫酸第2鉄などの凝集剤と混和され、濃縮液中のリン酸イオンやその他のイオン類や有機物が凝集される。この凝集物を含む凝集処理液は沈降槽21へ送られ、リンや有機物を含む沈降凝集物が凝集物引抜管38によって適宜引き抜かれるとともに、上澄液は凝集処理液返送管25によって嫌気槽17へ返送される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
生物処理手段と膜分離手段とを組み合わせた上記図2の排水処理装置においては、次の▲1▼、▲2▼のような短所があった。
▲1▼ 生物処理槽内に浸漬型分離膜を設置する場合、膜面の汚れを防止することと、動力(吸引ポンプ消費電力)の低減を図ることが重要である。そして、これらのためには、浸漬型分離膜の透過水量を少なくすることが必要となる。
ところが、上記図2の排水処理装置においては、RO膜濾過装置19の濃縮水に凝集剤を添加した後、固液分離(沈降分離)し、この固液分離により得られた水(上澄水)をすべて生物処理装置17、18へ戻すようにしているところから嫌気槽17への返送水量が多くなり、浸漬型膜分離装置28の透過水量(フラックス)を著しく多くしなければならない。この結果、浸漬型膜分離装置28の透過膜の膜面に汚れ(ゲル層)が堆積し易いと共に、ポンプ29の消費動力も大きい。
▲2▼ RO膜濾過装置19は目詰りし易く、安定運転が難しい。
【0007】
本発明は、このような問題点を解決し、浸漬型膜分離手段の膜面の汚れ(ゲル層生成)が少なく、ポンプ動力コストが低く、安定運転が可能な排水処理装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の排水処理装置は、生物処理槽と、該生物処理槽とは別体であり、該生物処理槽から生物処理液を受け入れると共に、この生物処理液を固液分離処理する第1の浸漬型膜分離手段を備えた固液分離槽と、該固液分離槽とは別体であり、該浸漬型膜分離手段からの透過水を受け入れると共に、該透過水に凝集剤を添加する凝集槽と、該凝集槽とは別体であり、該凝集槽からの凝集剤が添加された液を受け入れると共に、この液を固液分離処理する第2の浸漬型膜分離手段を備えた凝集分離槽と、該生物処理槽又は該固液分離槽から余剰汚泥が導入され、この余剰汚泥を脱水し、脱水濾液を前記生物処理槽へ送る汚泥脱水機と、からなり、該第2の浸漬型膜分離手段の透過水を処理水として取り出し、濃縮液は該凝集分離槽から前記生物処理槽へ返送するようにしたことを特徴とするものである。
【0009】
かかる排水処理装置においては、生物処理槽で処理された生物処理液が固液分離槽に導入され、第1の浸漬型膜分離手段で膜分離される。
【0010】
この透過液に凝集槽で凝集剤が添加され、次いで凝集分離槽にて第2の浸漬型膜分離手段で膜分離処理される。この透過水が処理水として取り出される。凝集汚泥を含む液は、この第2の浸漬型膜分離手段を有した凝集分離槽から生物処理槽へ返送される。第2の浸漬型膜分離手段においては凝集剤が添加された液を膜分離するため、透過水量を多くすることができ、該凝集分離槽から生物処理手段へ返送される返送液量を著しく少なくすることができる。この結果、固液分離槽内に設けられた第1の浸漬型膜分離手段の透過水量を少なく押えることができ、その膜面への汚れの堆積を減少できると共に、ポンプ動力も少なくて済む。
【0011】
なお、第2の浸漬型膜分離手段は、RO膜濾過装置に比べ目詰りしにくく、運転が安定している。
【0012】
【発明の実施の形態】
図1は実施の形態に係る排水処理装置の系統図である。
【0013】
原水配管1から導入された有機性排水は、生物処理槽2においてブロワー3からの空気が散気管2aによって吹き込まれることにより好気的に生物処理され、固液分離槽4に移送される。生物処理水は、この槽4内において、第1の浸漬型膜分離手段としての分離膜5により固液分離される。該分離膜5によって濃縮された液は、返送管14によって返送汚泥として生物処理槽2へ返送される。
【0014】
分離膜5の透過水は吸引ポンプ6を経て凝集槽8内に導入され、撹拌機8aで撹拌されつつ凝集剤及び必要ならばさらに中和剤が添加手段7により添加される。これによりリンや高分子有機物などが不溶化される。この薬剤が添加された液は、凝集分離槽9に導入され、第2の浸漬型膜分離手段としての分離膜10により固液分離され、透過水は処理水として吸引ポンプ11を経て取り出される。凝集分離槽9で濃縮された液は、配管15により凝集汚泥として生物処理槽2へ返送される。生物処理槽2で生成した余剰汚泥は、生物処理槽2から配管12により、又は固液分離槽4から配管13により適宜引抜かれ、脱水機16により脱水処理される。脱水ケーキは系外へ排出され、脱水濾液は配管16aによって生物処理槽2へ送られる。
【0015】
なお、固液分離槽4では、分離膜5の下方に散気管5aを配置し、凝集分離槽9においては、分離膜10の下方に散気管9aを配置している。これらの散気管5a,9aにもブロワー3から空気が供給される。
【0016】
この排水処理装置においては、第1の浸漬型膜分離手段としての分離膜5を透過した液に凝集剤が添加され、この凝集液が凝集分離槽9内において第2の浸漬型膜分離手段たる分離膜10によって固液分離される。この分離膜10は、従って(未凝集状態の液を透過処理する場合に比べ)膜面へのケーキ層堆積が少なく、低動力にて多くの透過水を得ることができる。この結果、配管15から生物処理槽2へ返送される濃縮液量が少ないものとなり、第1の浸漬型膜分離手段たる分離膜5の透過水量を少なく押えることができ、該分離膜5の膜面閉塞を抑制できる。加えて、吸引ポンプ6の消費動力も少なくて済む。
【0017】
なお、この図1の排水処理装置のその他の作用について次に説明する。
【0018】
▲1▼ 生物処理槽2内での汚泥のSRT(汚泥滞留時間)は、短いもので10日程度以上、し尿処理のように硝化脱窒処理する場合には1ケ月以上のものもあり、汚泥の濃度等の性状は比較的安定している。これに対して配管15から引き抜かれる凝集汚泥の場合のSRTは、数日以下が一般的であり、引き抜かれる汚泥の性状は変動し易い。また、凝集槽8では、分離膜5の透過水に凝集剤を添加しているため、槽8,9における凝集汚泥の生成量も通常の生物処理での余剰汚泥に比較してはるかに少ない。これらのことから、凝集汚泥を生物処理槽2に流入させ、余剰汚泥として引き抜くことにより、均質な脱水原泥が得られるという効果が奏される。
凝集槽8に添加する凝集剤としては、塩化第2鉄やポリ硫酸鉄などの鉄塩や硫酸バンド、PACなどのアルミニウム塩が用いられる。これらにより生成した凝集汚泥は生物処理の機能に何ら障害を与えず、むしろ、生物処理で活性汚泥が腐敗した場合に発生するH2 SをFeSやFe2 S3 として不溶化し、その毒性を解消することができる。
【0019】
▲2▼ ところで、一般に浸漬吸引型の分離膜においては、その分離膜モジュールの下部より散気し、それによる液流速により膜面でのケーキ層やゲル層の付着を防止している。しかし、散気による液流速は通常、膜面流速0.5〜1.0m/s程度と小さい値である。(ちなみに、UF膜分離では、1.5〜2.5m/sである。)そして、前記のような曝気による液流速下では、SS濃度が高くなると膜面でのケーキ層、ゲル層の形成が激しくなり、安定した膜分離性能が得られなくなる。この傾向は凝集処理の場合、一層顕著に現われる。
本発明では凝集汚泥を生物処理槽に流入させることにより固液分離槽4の汚泥濃度管理が行えるようになるので安定した分離膜性能を得やすくなる。
なお、凝集汚泥を生物処理槽2へ投入することで生物処理槽2、固液分離槽4での汚泥濃度が多少増加する。しかし、前述のように凝集汚泥の生成量は、生物処理槽2の容量および余剰汚泥量に比較して少ないので、これによる生物処理槽2、固液分離槽4での汚泥濃度の増加は少ない。更に、凝集汚泥の粘性は、生物処理での活性汚泥ほど高くないため、これを添加しても曝気による液流に与える影響は少ない。
【0020】
▲3▼ 一般に、生物処理水中には、有機物等が生分解される際に発生する重炭酸イオン(HCO3 -)が含まれる。特に脱窒処理を行った場合には、除去NOx−N1kg当りCaCO3 として約7kgも生成する。これが、凝集工程に流入するとこのHCO3 -と凝集剤が中和反応し、凝集剤が水酸化物となり、除去すべきリンや高分子有機物が十分には除去されず余分な凝集剤が必要となる。
従来技術では、凝集汚泥は、そのまま脱水処理されてしまうが、本発明においては、凝集汚泥を生物処理槽2へ流入させることにより、水酸化物となった凝集剤を有効利用することができる。
生物処理槽2は、前述のように一般に長いSRTで運転されるため、流入した凝集汚泥中の未利用の水酸化物凝集剤は排水中のリンや難生分解性高分子有機物と化合し、これらを不溶化させる。これにより、生物処理水中のリン等の濃度が低下し、従来のものに比較して、良好な処理水質が得られる。
【0021】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の排水処理装置は、浸漬型膜分離手段の膜面の汚れが少なくて、長期にわたって安定運転可能である。また、膜分離処理のためのポンプの消費動力が少なく、処理動力コストも低廉となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る排水処理装置の系統図である。
【図2】従来例に係る排水処理装置の系統図である。
【符号の説明】
2 生物処理槽
4 固液分離槽
5 分離膜
8 凝集槽
9 凝集分離槽
10 分離膜
16 脱水機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wastewater treatment apparatus having biological treatment means for biologically treating wastewater and membrane separation means for membrane-separating this biological treatment liquid.
[0002]
[Prior art]
As an apparatus for treating organic wastewater containing nitrogen and phosphorus, there is one provided with a biological treatment means and a membrane separation means.
[0003]
FIG. 2 is a system diagram showing a conventional example of this waste water treatment apparatus. In the biological treatment tank of this waste water treatment apparatus, the nitrification water is circulated and returned by the nitrification
[0004]
The denitrification water that has flowed into the
[0005]
When a suction negative pressure is applied to the submerged
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The waste water treatment apparatus of FIG. 2 combined with the biological treatment means and the membrane separation means has the following disadvantages (1) and (2).
(1) When an immersion type separation membrane is installed in a biological treatment tank, it is important to prevent contamination of the membrane surface and reduce power (suction pump power consumption). For these reasons, it is necessary to reduce the amount of permeated water of the immersion type separation membrane.
However, in the waste water treatment apparatus of FIG. 2 described above, after adding a flocculant to the concentrated water of the RO
(2) The RO
[0007]
The present invention solves such problems, and provides a wastewater treatment apparatus capable of stable operation with less contamination (gel layer generation) on the membrane surface of the submerged membrane separation means, low pump power cost, and the like. Objective.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The waste water treatment apparatus of the present invention is separate from the biological treatment tank and the biological treatment tank, and receives a biological treatment liquid from the biological treatment tank, and also performs a first liquid immersion treatment for solid-liquid separation of the biological treatment liquid. The solid-liquid separation tank provided with the mold membrane separation means and the solid-liquid separation tank are separate from each other and receive the permeated water from the immersion type membrane separation means and add a flocculant to the permeated water And a coagulation separation tank provided with a second submerged membrane separation means for receiving the liquid to which the coagulant is added from the coagulation tank and performing a solid-liquid separation process on the liquid. And a sludge dehydrator that introduces excess sludge from the biological treatment tank or the solid-liquid separation tank, dehydrates the excess sludge, and sends the dehydrated filtrate to the biological treatment tank, and the second submerged membrane removed permeate of the separating means as treated water, concentrate the biological treatment from agglomerated separation tank It is characterized in that it has to be returned to the tank.
[0009]
In such wastewater treatment system, biological treatment liquid treated in the biological treatment tank is introduced into the solid-liquid separation tank are membrane separation in the first submerged membrane separation unit.
[0010]
A flocculant is added to this permeate in a flocculation tank, and then a membrane separation treatment is performed in the flocculation tank by a second submerged membrane separation means. This permeated water is taken out as treated water. The liquid containing the coagulated sludge is returned to the biological treatment tank from the coagulation separation tank having the second submerged membrane separation means. To membrane separating the liquid coagulant is added in the second submerged membrane separation unit, it is possible to increase the amount of permeated water, significantly reducing the liquid-return amount sent back from the flocculation separation tank to the biological treatment means can do. As a result, the amount of permeated water of the first submerged membrane separation means provided in the solid-liquid separation tank can be suppressed, the accumulation of dirt on the membrane surface can be reduced, and the pump power can be reduced.
[0011]
The second submerged membrane separation means is less clogged than the RO membrane filtration device, and the operation is stable.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a system diagram of a wastewater treatment apparatus according to an embodiment.
[0013]
The organic wastewater introduced from the raw water pipe 1 is aerobically biologically treated by blowing air from the
[0014]
The permeated water of the separation membrane 5 is introduced into the coagulation tank 8 through the
[0015]
In the solid-
[0016]
In this waste water treatment apparatus, a flocculant is added to the liquid that has permeated through the separation membrane 5 as the first submerged membrane separation means, and this agglomerated liquid serves as the second submerged membrane separation means in the agglomeration separation tank 9. Solid-liquid separation is performed by the separation membrane 10. Therefore, the separation membrane 10 has less cake layer deposition on the membrane surface (compared with the case where the non-aggregated liquid is permeabilized) and can obtain a large amount of permeated water with low power. As a result, the amount of the concentrated liquid returned from the
[0017]
The other operation of the waste water treatment apparatus of FIG. 1 will be described next.
[0018]
(1) SRT (sludge retention time) of the sludge in the
As the aggregating agent to be added to the aggregating tank 8, an iron salt such as ferric chloride or polyiron sulfate, or an aluminum salt such as sulfuric acid band or PAC is used. The aggregated sludge produced by these methods does not impair the function of biological treatment. Rather, H 2 S generated when activated sludge decays in biological treatment is insolubilized as FeS or Fe 2 S 3 , eliminating its toxicity. can do.
[0019]
(2) By the way, in the submerged suction type separation membrane, generally, air diffuses from the lower part of the separation membrane module, and the liquid flow rate thereby prevents the cake layer and the gel layer from adhering to the membrane surface. However, the liquid flow rate due to aeration is usually a small value of about 0.5 to 1.0 m / s. (By the way, in UF membrane separation, it is 1.5 to 2.5 m / s.) And, under the liquid flow rate by aeration as described above, when the SS concentration becomes high, formation of a cake layer and a gel layer on the membrane surface Becomes unstable and stable membrane separation performance cannot be obtained. This tendency appears more prominently in the case of the aggregation treatment.
In the present invention, since the sludge concentration in the solid-
In addition, the sludge density | concentration in the
[0020]
(3) In general, biologically treated water contains bicarbonate ions (HCO 3 − ) that are generated when organic substances are biodegraded. In particular, when denitrification is performed, about 7 kg of CaCO 3 is generated per 1 kg of removed NOx—N. When this flows into the agglomeration process, the HCO 3 − and the aggregating agent are neutralized, the aggregating agent becomes a hydroxide, and the phosphorus and polymer organic matter to be removed are not sufficiently removed, and an extra aggregating agent is required. Become.
In the prior art, the coagulated sludge is dehydrated as it is, but in the present invention, the coagulant that has become hydroxide can be effectively used by flowing the coagulated sludge into the
Since the
[0021]
【The invention's effect】
As described above, the waste water treatment apparatus of the present invention is less likely to contaminate the membrane surface of the submerged membrane separation means and can be stably operated over a long period of time. Further, the power consumption of the pump for the membrane separation process is small, and the processing power cost is low.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram of a wastewater treatment apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a system diagram of a wastewater treatment apparatus according to a conventional example.
[Explanation of symbols]
2
Claims (1)
該生物処理槽とは別体であり、該生物処理槽から生物処理液を受け入れると共に、この生物処理液を固液分離処理する第1の浸漬型膜分離手段を備えた固液分離槽と、
該固液分離槽とは別体であり、該浸漬型膜分離手段からの透過水を受け入れると共に、該透過水に凝集剤を添加する凝集槽と、
該凝集槽とは別体であり、該凝集槽からの凝集剤が添加された液を受け入れると共に、この液を固液分離処理する第2の浸漬型膜分離手段を備えた凝集分離槽と、
該生物処理槽又は該固液分離槽から余剰汚泥が導入され、この余剰汚泥を脱水し、脱水濾液を前記生物処理槽へ送る汚泥脱水機と、からなり、
該第2の浸漬型膜分離手段の透過水を処理水として取り出し、濃縮液は該凝集分離槽から前記生物処理槽へ返送するようにしたことを特徴とする排水処理装置。A biological treatment tank;
A solid-liquid separation tank that is separate from the biological treatment tank and that includes a first treatment type membrane separation unit that receives a biological treatment liquid from the biological treatment tank and performs a solid-liquid separation process on the biological treatment liquid;
A coagulation tank that is separate from the solid-liquid separation tank, receives permeate from the submerged membrane separation means, and adds a coagulant to the permeate;
A flocculent separation tank provided with a second submerged membrane separation means for receiving a liquid to which a flocculant is added from the flocculant and receiving the liquid added from the flocculant and performing a solid-liquid separation process on the liquid;
Surplus sludge is introduced from the biological treatment tank or the solid-liquid separation tank, and the excess sludge is dehydrated, and a sludge dehydrator that sends the dehydrated filtrate to the biological treatment tank,
A wastewater treatment apparatus, wherein the permeated water of the second submerged membrane separation means is taken out as treated water, and the concentrated liquid is returned from the coagulation separation tank to the biological treatment tank.
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