JP4197669B2 - 浸漬型膜分離式汚水処理装置及びその運転方法 - Google Patents

Description

本発明は、浸漬型膜分離装置を用いた活性汚泥法により下水、産業廃水などの汚水を浄化処理する浸漬型膜分離式汚水処理装置及びその運転方法に関するものである。

図４は従来の浸漬型膜分離式汚水処理装置の一例を示す構成説明図である。図４において、１は被処理水供給管路２より下水、産業廃水などの有機性の被処理水が供給される曝気槽である。曝気槽１内には活性汚泥が収容されるとともに、外圧型の膜モジュールを有する浸漬型膜分離装置３が浸漬設置されている。浸漬型膜分離装置３の下方には、ブロワ５に接続された散気装置４が配置されている。散気装置４は、活性汚泥に曝気空気を供給するとともに、エアスクラビングにより浸漬型膜分離装置３の膜モジュールの分離膜の膜面洗浄をも行うためのものである。

浸漬型膜分離装置３は、上下方向に延びる多数本の例えば中空糸膜よりなる膜モジュールを複数備え、各膜モジュールの上端の透過水集水室に連通するヘッダーを有している。そして、この浸漬型膜分離装置３の前記ヘッダー、すなわち浸漬型膜分離装置３の分離膜の透過側に連通し、処理水槽６へ導かれる透過水導出管路７が設けられている。この透過水導出管路７の途中にはろ過・逆洗兼用のポンプ８と、開閉弁９とが介装されている。また、処理水槽６と透過水導出管路７におけるポンプ８の処理水槽６側とを連通し、管路の途中に開閉弁１１が介装された逆洗用分岐管路１０が設けられている。さらに、透過水導出管路７における浸漬型膜分離装置３とポンプ８との間の最頂部位置には、透過水導出管路７に連通する弁取り付け管１２に仕切り弁１３が接続されている。

このように構成される浸漬型膜分離式汚水処理装置における運転動作について説明する。まず、運転前のエア抜き作業を行う。この時は、自動操作により開閉弁９を閉じるとともに開閉弁１１を開き、さらに運転員が現場で手動操作にて仕切り弁１３を開いてから、ポンプ８を逆洗運転駆動して、処理水槽６内に貯留されている透過水を、逆洗用分岐管路１０を経て透過水導出管路７によって圧送し、浸漬型膜分離装置３の膜モジュールの分離膜の内側に送り込む。これにより、透過水導出管路７内に溜まっている空気を仕切り弁１３より外部へ排出する。運転員は、仕切り弁１３から透過水が噴き出し始めて透過水導出管路７内が透過水で満たされることで透過水導出管路７内の空気が排出されたことを確認すると、直ちに手動操作にて仕切り弁１３を閉じるようにしている。

このエア抜き作業の後、所定時間ろ過運転を行う。このろ過運転時には、自動操作により開閉弁１１を閉じるとともに開閉弁９を開く。そして、ポンプ８をろ過運転駆動して、透過水導出管路７を通じてポンプ８による吸引負圧を浸漬型膜分離装置３の膜モジュールの分離膜内側に作用させ、分離膜によって曝気槽１内の活性汚泥混合液を固液分離し、分離膜を透過した透過水をポンプ８で吸引して透過水導出管路７により処理水槽６に送る。

つぎに、所定時間逆洗運転を行う。浸漬型膜分離装置３の逆洗を行う時には、自動操作により開閉弁９を閉じるとともに開閉弁１１を開く。そして、ポンプ８を逆洗運転駆動して、処理水槽６内に貯留されている透過水を、長さの短い逆洗用分岐管路１０を経て透過水導出管路７により圧送し、浸漬型膜分離装置３の膜モジュールの分離膜の内側に送り込むことにより、膜モジュールの分離膜の内外周面の付着物を除去する。

このように、運転前のエア抜き作業を行った後、浸漬型膜分離装置３に対してろ過と透過水による逆洗とを各所定時間交互に繰り返す運転が行われる。例えば、９分間のろ過と透過水による１分間の逆洗とを繰り返す運転が行われる。

ところが、ポンプ８を駆動して浸漬型膜分離装置３によるろ過を行うと、浸漬型膜分離装置３が活性汚泥混合液中に浸漬されていることで、ポンプ８による吸引により、透過水導出管路７内に透過水とともに空気も取り込まれる。このため、前記従来の浸漬型膜分離式汚水処理装置では、ろ過運転を繰り返し行うと透過水導出管路７内に空気が蓄積することにより、ポンプ８の空気のかみこみによる吐出量低下を引き起こし、これによって所定の透過水量が得られなくなる。そのため、前記従来装置では、定期的に、ろ過と逆洗とを繰り返す運転を停止して運転員の手作業による運転前の空気抜き作業を実施する必要があり、運転前の空気抜き作業を行う分だけ１日あたりのろ過時間が減少して、効率よくろ過を行うことができなかった。
特開平１１−２０７３３２号公報（図１）

そこで、本発明の課題は、浸漬型膜分離装置に対して透過水導出管路を通してろ過と透過水による逆洗とを繰り返すに際し、逆洗時に逆洗とともに自動的に透過水導出管路の空気抜きを可能とし、透過水導出管路に介装されたポンプの空気のかみこみをなくしてろ過時に安定して所定の透過水量を得ることができ、運転前の空気抜き作業が不要なことでろ過と逆洗とを繰り返す運転を定期的に停止しなくてすみ、効率よくろ過を行うことができる浸漬型膜分離式汚水処理装置及びその運転方法を提供することにある。

前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。

請求項１の発明は、被処理水が流入する曝気槽と、この曝気槽内に浸漬設置した浸漬型膜分離装置と、この浸漬型膜分離装置の分離膜の透過側に連通するとともに曝気槽外の処理水槽へ導かれる透過水導出管路と、この透過水導出管路の途中に介装されたポンプとを備え、前記透過水導出管路を通じて前記ポンプによる吸引負圧を前記浸漬型膜分離装置の分離膜内側に作用させ、分離膜を透過した透過水を前記ポンプで吸引し、前記処理水槽に送る浸漬型膜分離式汚水処理装置において、前記透過水導出管路における前記浸漬型膜分離装置と前記ポンプとの間の位置に、前記浸漬型膜分離装置に対しての逆洗時には透過水導出管路内の空気を大気中へ排出するともに逆洗用の透過水の水漏れを阻止し、前記浸漬型膜分離装置によるろ過時には透過水の流入と大気空気の透過水導出管路内への侵入とを阻止する空気抜き弁装置を設けたことを特徴とする浸漬型膜分離式汚水処理装置である。

請求項２の発明は、請求項１記載の浸漬型膜分離式汚水処理装置において、前記空気抜き弁装置は、逆止弁とフロート式液体用空気抜き弁とを接続して構成されていることを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載の浸漬型膜分離式汚水処理装置を用いて、透過水の吸引と洗浄水による逆洗とを各所定時間交互に繰り返し行い、ろ過時の透過水の吸引によって透過水導出管路内に滞留した空気を逆洗時に空気抜き弁装置から排出することを特徴とする浸漬型膜分離式汚水処理装置の運転方法である。

本発明による浸漬型膜分離式汚水処理装置は、透過水導出管路における浸漬型膜分離装置とポンプとの間の位置に空気抜き弁装置を設け、この空気抜き弁装置により、浸漬型膜分離装置に対しての逆洗時には透過水導出管路内の空気を大気中へ排出するとともに逆洗用の透過水の水漏れを阻止し、浸漬型膜分離装置によるろ過時には透過水の流入と大気空気の透過水導出管路内への侵入とを阻止するようにしている。これにより、本発明の浸漬型膜分離式汚水処理装置又はこの装置の運転方法によると、浸漬型膜分離装置に対して透過水導出管路を通してろ過と透過水による逆洗とを繰り返すに際し、逆洗時に逆洗とともに自動的に透過水導出管路の空気抜きを可能とし、透過水導出管路に介装されたポンプの空気のかみこみをなくしてろ過時に安定して所定の透過水量を得ることができ、運転前の空気抜き作業が不要なことでろ過と逆洗とを繰り返す運転を定期的に停止しなくてすみ、効率よくろ過を行うことができる。また、空気抜き弁装置が逆止弁とフロート式液体用空気抜き弁とを接続して構成されているものでは、電気的駆動源や電気的制御装置などを用いることなく、簡便で確実に空気抜きを行うことができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態による浸漬型膜分離式汚水処理装置の全体構成を示す構成説明図、図２は図１における空気抜き弁装置の構成を示す断面図である。ここで、図４における仕切り弁１３に代えて空気抜き弁装置１００を設けた点以外は、前記図４に示す浸漬型膜分離式汚水処理装置の構成と同一であるので、前記図４に示す浸漬型膜分離式汚水処理装置と同一部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる点について説明する。

図１に示すように、透過水導出管路７における浸漬型膜分離装置３とポンプ８との間の最頂部位置には、透過水導出管路７に連通する弁取り付け管１２に空気抜き弁装置１００が接続されている。

空気抜き弁装置１００は、この実施形態では、図２に示すように、ボール式逆止弁１１０とフロート式液体用空気抜き弁１２０とを一体化接続して構成されている。

図２において、まず、ボール式逆止弁１１０について説明する。１１１はバルブケーシングであり、その下部には流入口１１２が開口され、その上部には流出口１１３が開口されている。１１１ａは入口フランジ部で、この入口フランジ部１１１ａは、透過水導出管路７に連通する弁取り付け管１２のフランジ部に締結固定されている。また、１１１ｂは出口フランジ部で、この出口フランジ部１１１ｂは、後述するフロート式液体用空気抜き弁１２０のバルブケーシング１２１の入口フランジ１２２に締結固定されている。

バルブケーシング１１１内には、弁室１１４が流入口１１２と流出口１１３とを連通させるように形成されている。この弁室１１４の下部の周囲には流入口１１２側へ行くに従って縮径するすり鉢状（断面視テーパ円弧状）をなす弁座１１５が形成されている。また、弁室１１４内には、ボール形状のボール弁体１１６が弁座１１５に着座可能に収容されている。なお、１１７はバルブケーシング１１１に液密状に閉じられている点検蓋であり、ボール式逆止弁１１０の保守点検時にボール弁体１１６を取り出して点検するためのものである。

図２において、次に、フロート式液体用空気抜き弁１２０について説明する。１２１はバルブケーシングであり、その下部には流入口１２３が開口されている。また、バルブケーシング１２１の内側上部には、空気抜き孔１２４ａを有する例えばゴム製の弁座１２４が固定されている。弁座１２４には、上方へ行くに従って縮径するすり鉢状部１２４ｂが形成されている。１２５は空気抜き孔１２４ａと連通する排気口１２５ａを有する蓋体である。また、バルブケーシング１２１内には、断面円形をなす弁室１２６が流入口１２３と空気抜き孔１２４ａとを連通させるように形成されている。この弁室１２６内には、ボール形状のフロートボール１２７が水の力により上昇して弁座１２４（すり鉢状部１２４ｂ）に密着可能に収容されている。

図３は図１における空気抜き弁装置の動作を説明するための図であって、その（ａ）は逆洗時における透過水導出管路内の空気抜き中の説明図、その（ｂ）は逆洗時における透過水導出管路内の空気抜き完了後の説明図、その（ｃ）はろ過時の説明図である。

このように構成される空気抜き弁装置１００を備えた浸漬型膜分離式汚水処理装置の運転動作について、図１〜図３を参照して説明する。

まず、所定時間、例えば１分間の逆洗運転を行う。ここで、逆洗運転開始前は、ボール式逆止弁１１０のボール弁体１１６は弁座１１５に着座するとともに、フロート式液体用空気抜き弁１２の弁室１２６内は低水位の状態となっている。浸漬型膜分離装置３の逆洗を行う時には、自動操作により開閉弁９を閉じるとともに開閉弁１１を開く。そして、ポンプ８を逆洗運転駆動して、処理水槽６内に貯留されている透過水を、長さの短い逆洗用分岐管路１０を経て透過水導出管路７内に圧送する。このポンプ８の逆洗運転駆動が開始されることで透過水導出管路７内の透過水が、ボール式逆止弁１１０の流入口１１２から上方へ流れて、ボール弁体１１６を弁座１１５から離れさせてボール式逆止弁１１０の通路が開く。そして、フロート式液体用空気抜き弁１２０の弁室１２６内の水位の上昇に伴って、フロート式液体用空気抜き弁１２０のフロートボール１２７は、弁室１２６内において最初に位置していた弁室下部位置から上方へ移動して行く。透過水導出管路７内に溜まっていた空気は、この弁室１２６内の水位の上昇に伴って空気抜き孔１２４ａ及び排気口１２５ａを通って大気中に排出される（図３の（ａ）参照）。

そして、さらに弁室１２６内の水位が上昇してフロートボール１２７が弁座１２４に密着することにより、透過水導出管路７内の空気の大気中への排出が終了し、同時に、透過水の弁装置外部への水漏れが阻止される。すなわち、図３の（ｂ）に示すように、ボール式逆止弁１１０が開弁し、フロート式液体用空気抜き弁１２０が閉弁した状態となる。

このように透過水導出管路７内の空気の大気中への排出が終了するとともに、透過水の外部への水漏れが阻止された状態で、浸漬型膜分離装置３の逆洗が所定時間行われて、浸漬型膜分離装置３の膜モジュールの分離膜外周面の付着物が除去される。

次に、所定時間、例えば９分間のろ過運転を行う。このろ過運転時には、自動操作により開閉弁１１を閉じるとともに開閉弁９を開く。そして、ポンプ８をろ過運転駆動して、透過水導出管路７を通じてポンプ８による吸引負圧を浸漬型膜分離装置３の膜モジュールの分離膜内側に作用させる。このポンプ８のろ過運転駆動が開始されることで、弁室１１４，１２６内にも吸引負圧が作用し、着座弁室１１４，１２６内を満たしていた透過水の一部が透過水導出管路７に流出し、フロート式液体用空気抜き弁１２０の弁室１２６内の水位が弁室下部位置まで低下し、ボール式逆止弁１１０のボール弁体１１６が弁座１１５してボール式逆止弁１１０の通路が閉じられる。

すなわち、図３の（ｃ）に示すように、ボール式逆止弁１１０が閉弁し、フロート式液体用空気抜き弁１２０が開弁した状態となり、透過水導出管路７からの透過水の流入と大気空気の透過水導出管路７内への侵入が阻止される。このような状態で、浸漬型膜分離装置３によるろ過運転が所定時間行われて、分離膜によって曝気槽１内の活性汚泥混合液が固液分離され、分離膜を透過した透過水がポンプ８で吸引されて透過水導出管路７により処理水槽６へ送られる。そして、このろ過運転の後、前述した逆洗運転が行われて、これにより、ろ過運転時に透過水導出管路７内に溜まった空気が逆洗運転時に大気中に排出されるようになっている。

このように、本実施形態の浸漬型膜分離式汚水処理装置は、透過水導出管路７における浸漬型膜分離装置３とポンプ８との間の最頂部位置に、ボール式逆止弁１１０とフロート式液体用空気抜き弁１２０とを一体化接続して構成した空気抜き弁装置１００を設け、この空気抜き弁装置１００により、浸漬型膜分離装置３に対しての逆洗時には透過水導出管路７内の空気を大気中へ排出するとともに逆洗用の透過水の水漏れを阻止し、浸漬型膜分離装置３によるろ過時には透過水の流入と大気空気の透過水導出管路７内への侵入とを阻止するようにしている。これにより、浸漬型膜分離装置３に対して透過水導出管路７を通してろ過と透過水による逆洗とを繰り返すに際し、逆洗時に逆洗とともに自動的に透過水導出管路７の空気抜きを可能とし、透過水導出管路７に介装されたポンプ８の空気のかみこみをなくしてろ過時に安定して所定の透過水量を得ることができ、従来とは違って運転前の空気抜き作業が不要なことでろ過と逆洗とを各所定時間交互に繰り返す運転を定期的に停止しなくてすみ、効率よくろ過を行うことができる。

なお、本実施形態では、空気抜き弁装置１００を構成するフロート式液体用空気抜き弁１２０として、フロートボール１２７を有するものを採用したが、これに限定されず、水位の上昇に伴って空気抜き可能な開弁状態を維持してから閉弁し、水位の下降に伴って開弁する機構を備えたものであればよく、種々の構成のものが採用できる。

本発明の一実施形態による浸漬型膜分離式汚水処理装置の全体構成を示す構成説明図である。 図１における空気抜き弁装置の構成を示す断面図である。 図１における空気抜き弁装置の動作を説明するための図であって、その（ａ）は逆洗時における透過水導出管路内の空気抜き中の説明図、その（ｂ）は逆洗時における透過水導出管路内の空気抜き完了後の説明図、その（ｃ）はろ過時の説明図である。 従来の浸漬型膜分離式汚水処理装置の一例を示す構成説明図である。

符号の説明

１…曝気槽
２…被処理水供給管路
３…浸漬型膜分離装置
４…散気装置
５…ブロワ
６…処理水槽
７…透過水導出管路
８…ポンプ
９，１１…開閉弁
１０…逆洗用分岐管路
１２…弁取り付け管
１００…空気抜き弁装置
１１０…ボール式逆止弁
１１１…バルブケーシング
１１４…弁室
１１５…弁座
１１６…ボール弁体
１２０…フロート式液体用空気抜き弁
１２１…バルブケーシング
１２４…弁座
１２４ａ…空気抜き孔
１２４ｂ…すり鉢状部
１２５…蓋体
１２６…弁室
１２７…フロートボール

Claims (3)

1. 被処理水が流入する曝気槽と、この曝気槽内に浸漬設置した浸漬型膜分離装置と、この浸漬型膜分離装置の分離膜の透過側に連通するとともに曝気槽外の処理水槽へ導かれる透過水導出管路と、この透過水導出管路の途中に介装されたポンプとを備え、前記透過水導出管路を通じて前記ポンプによる吸引負圧を前記浸漬型膜分離装置の分離膜内側に作用させ、分離膜を透過した透過水を前記ポンプで吸引し、前記処理水槽に送る浸漬型膜分離式汚水処理装置において、
   前記透過水導出管路における前記浸漬型膜分離装置と前記ポンプとの間の位置に、前記浸漬型膜分離装置に対しての逆洗時には透過水導出管路内の空気を大気中へ排出するともに逆洗用の透過水の水漏れを阻止し、前記浸漬型膜分離装置によるろ過時には透過水の流入と大気空気の透過水導出管路内への侵入とを阻止する空気抜き弁装置を設けたことを特徴とする浸漬型膜分離式汚水処理装置。
2. 前記空気抜き弁装置は、逆止弁とフロート式液体用空気抜き弁とを接続して構成されていることを特徴とする請求項１記載の浸漬型膜分離式汚水処理装置。
3. 請求項１又は２記載の浸漬型膜分離式汚水処理装置を用いて、透過水の吸引と洗浄水による逆洗とを各所定時間交互に繰り返し行い、ろ過時の透過水の吸引によって透過水導出管路内に滞留した空気を逆洗時に空気抜き弁装置から排出することを特徴とする浸漬型膜分離式汚水処理装置の運転方法。
   

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