JP4307275B2 - 汚水の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は汚水の処理方法に関し、有機性汚水を生物学的に処理する技術に係るものである。

従来、汚水の処理において膜分離活性汚泥処理（ＭＢＲ）は、処理水質が安定し、維持管理も容易なことから広く普及している。膜分離活性汚泥処理（ＭＢＲ）を行う一般的な膜を利用した水処理システムでは、流入汚水を前処理設備にて夾雑物を除去した後に流量調整槽に貯留し、流量調整槽から一定の流量で生物処理槽（曝気槽）に供給し、生物処理槽で活性汚泥によって汚水中の有機物質を分解除去し、生物処理槽を構成する曝気槽に浸漬設置した膜分離装置で固液分離し、膜ろ液を処理水として放流している。

曝気槽では膜分離装置の下部に設けた散気装置から散気し、散気によって生起するクロスフロー流で膜表面を洗浄しており、また散気した空気で汚水を曝気して生物反応に必要な酸素を供給している。

曝気槽において膜洗浄のための空気量と酸素供給の空気量が一致する場合は非常に効率が良いが、流入汚水の濃度変化などで必要な酸素量は変動する。このため、供給する酸素量を増減可能な曝気槽を、膜分離装置を配置する膜分離槽とは別途に用意する３槽方式が一般的になっている。この３槽方式では、膜分離槽に浸漬する膜分離装置に膜カートリッジをクロスフロー流に沿う方向に２段積みして配置し、下方の膜カートリッジを洗浄したクロスフロー流がさらに上方の膜カートリッジを洗浄することで、膜面洗浄のために散気装置から曝気する空気量を半減させている。この膜分離槽で抑制した空気量を別途の曝気槽に供給してその空気量を調整することで、流入汚水の濃度変化などに伴って変動する必要酸素量に応じた酸素供給を行っている。
特開２００１−２１２５８７公報 特開平１１−２４４８９３号公報

ところで、窒素やリンを生物学的に除去する方法としては、図２に示すような処理フローによる汚水の処理方法がある。この処理フローでは、嫌気槽１、無酸素槽２、膜分離槽３を順次に配置し、硝化槽として機能する膜分離槽３から嫌気槽１、無酸素槽２へ槽内混合液（硝化液）４を返送して脱窒を行って窒素を除去している。嫌気槽１では嫌気性の条件下で微生物が体内のリン酸を排出し、膜分離槽３では好気性の条件下で微生物がリン酸を体内に取り込む。このリン酸を取り込んでリン含有率の高い活性汚泥（微生物）を余剰汚泥５として系外に排出してリンを除去している。

この処理フローは最もシンプルであるが、膜分離槽３の散気装置から散気する空気で膜面洗浄と酸素供給を同時に行っているために、水質変動時の酸素供給量の調節等が難しい。また、多量のＤＯ（溶存酸素）を嫌気槽１へ持ち込むために確実な嫌気条件を作れず、リンの吐き出しが不足し、その結果、微生物中のリン含有率が高くならず、脱リン（Ｐ）性能へ影響を与えることがある。

図３に示す処理フローでは、空気量調整を可能にするために前曝気槽６を別途に設け、嫌気槽１、無酸素槽２、前曝気槽６、膜分離槽３を順次に配置し、膜分離槽３から無酸素槽２へ槽内混合液（硝化液）４を返送して脱窒を行い、無酸素槽２から嫌気槽１へ槽内混合液７を返送してＤＯ（溶存酸素）の持ち込みを防止して確実な脱リンを行い、前曝気槽６で空気量調整を行っている。

図４に示す処理フローでは、窒素除去率を９５％以上可能とするために好気槽８および第２無酸素槽９を別途に設け、嫌気槽１、無酸素槽２、好気槽８、第２無酸素槽９、膜分離槽３を順次に配置し、膜分離槽３および好気槽８から無酸素槽２へ槽内混合液（硝化液）４を返送して脱窒を行い、第２無酸素槽９にメタノール等の有機炭素源１０を供給して脱窒を行い、第２無酸素槽９から嫌気槽１へ槽内混合液１１を返送してＤＯ（溶存酸素）の持ち込みを防止して確実な脱リンを行っている。この処理フローは窒素、リンの除去率も高く理想的な方法であるが、水槽および返送汚泥管路が多くなってコスト的に普及し難いものになっている。

本発明は、窒素、リンの除去性能を高く維持したまま、３種類の水槽で簡単な維持管理可能な汚水の処理方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の汚水の処理方法は、流入汚水を嫌気槽と間欠曝気槽と膜分離槽とに順次に導き、膜分離槽から間欠曝気槽へ槽内混合液を硝化液循環として返送し、間欠曝気槽から嫌気槽へ非曝気時においてのみ槽内混合液を返送し、膜分離槽に浸漬した膜分離装置によって固液分離した膜ろ液を処理水として取り出すものである。

上記した構成により、流入汚水が系内へ１Ｑ流入するのに対して、例えば膜分離槽から間欠曝気槽へ硝化液循環を兼ねて槽内混合液が２〜４Ｑ程度返送され、間欠曝気槽から嫌気槽へ槽内混合液が１〜３Ｑ程度返送される。

嫌気槽では間欠曝気槽から非曝気時においてのみ槽内混合液を返送することでＤＯ（溶存酸素）の持ち込みを防止して確実な脱リンを行う。間欠曝気槽では曝気時に槽内混合液中のアンモニアを硝化し、非曝気時に脱窒を行う。間欠曝気のサイクルは、目的とする窒素除去にもよるが通常３０分非曝気、３０分曝気程度のサイクル運転され、流入汚水の水質の変化に応じて間欠曝気のサイクルを調整することにより間欠曝気槽および膜分離槽におけるＤＯ（溶存酸素）の調整が可能となる。ただし、間欠曝気サイクルの変更に合わせて、嫌気槽への各サイクルにおける返送量が変わるので、１日当たりの返送量を一定にする必要がある。

膜分離槽は膜面洗浄に必要な空気を一定量で供給する状態で硝化槽として機能し、間欠曝気槽から非曝気時に流入する槽内混合液に残留したアンモニアを硝化し、膜分離装置によって固液分離した膜ろ液を処理水として取り出す。

このため、膜分離槽では硝化と膜による固液分離が主となり、好気性微生物による酸素消費量に対して曝気による酸素供給量が上回ってＤＯ（溶存酸素）が高くなる。よって、膜分離槽から間欠曝気槽へ硝化液循環を兼ねて槽内混合液を返送することで未消費の酸素を間欠曝気槽へ循環させて曝気時の硝化に寄与させることも可能であるが、膜分離装置の下部に配置する散気装置から散気する空気量を抑制することが望ましい。

このため、膜分離槽に設置した膜分離装置は有機平膜型の膜カートリッジを使用し、膜カートリッジをクロスフロー流に沿う方向に２段積みして配置する積層構造とすることが好ましく、この構造を採用することで間欠曝気槽における供給空気量の増加が可能となり、その調整範囲が広がって流入汚水の水質に対する酸素供給をより的確に行うことができる。間欠曝気槽には酸素溶解効率の高い微細気泡型散気装置を設置することが好ましく、脱リンの補助手段として膜分離槽へ無機系凝集剤を添加することも可能である。

以上のように本発明によれば、嫌気槽では間欠曝気槽から非曝気時においてのみ槽内混合液を返送することでＤＯ（溶存酸素）の持ち込みを防止して確実な脱リンを行い、間欠曝気槽から膜分離槽へ槽内混合液を供給し、膜分離槽から曝気槽へ槽内混合液を返送することで、嫌気槽と間欠曝気槽と膜分離槽の３槽において窒素、リンの除去性能を高く維持することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、有機性汚水の処理設備は、嫌気槽１１と間欠曝気槽１２と膜分離槽１３を順次に連通して配置したものであり、嫌気槽１１に汚水流入管１４が接続し、膜分離槽１３から間欠曝気槽１２へ硝化液循環管１５が接続し、間欠曝気槽１２から嫌気槽１１へ汚泥返送管１６が接続している。

膜分離槽１３には浸漬型膜分離装置（図示省略）が設けてあり、浸漬型膜分離装置に接続して処理水管１７を設け、膜分離槽１３に接続して汚泥排出管１８を設けている。浸漬型膜分離装置はろ板に有機平膜を設けた有機平膜型の膜カートリッジを使用し、膜カートリッジをクロスフロー流に沿う方向に２段積みして配置する積層構造を有しており、下部に散気装置を配置している。間欠曝気槽１２には酸素溶解効率の高い微細気泡型散気装置（図示省略）を設置している。また、膜分離槽１３には、脱リンの補助手段として無機系凝集剤を添加する薬品供給管１９を設けている。

以下、上記した構成における作用を説明する。汚水流入管１４を通して系内に流入する流入汚水は嫌気槽１１と間欠曝気槽１２と膜分離槽１３とに順次に導き、流入汚水が系内へ１Ｑ流入するのに対して、膜分離槽１３から間欠曝気槽１２へ槽内混合液を硝化液循環として硝化液循環管１５を介して２〜４Ｑ程度返送し、間欠曝気槽１２から嫌気槽１１へ非曝気時においてのみ槽内混合液を汚泥返送管１６を介して１〜３Ｑ程度返送し、膜分離槽１３に浸漬した膜分離装置によって固液分離した膜ろ液を処理水として処理水管１７を介して取り出す。

嫌気槽１１では嫌気性の条件下で微生物が体内に蓄積したリン酸を排出し、間欠曝気槽１２および膜分離槽１３では好気性の条件下で微生物がリン酸を体内に取り込む。この際、微生物が嫌気槽１１と間欠曝気槽１２の間で循環することでリンの吐き出しと吸収を繰り返し、その結果、微生物中のリン含有率が高まり、間欠曝気槽１２から非曝気時においてのみ槽内混合液を返送することでＤＯ（溶存酸素）の持ち込みを防止して嫌気槽１１での嫌気条件を確実に作ることでリンの吐き出しを行い、その結果、リンの含有率が高くなり、確実な脱リンを行うことができ、リン酸を取り込んだ活性汚泥（微生物）を余剰汚泥として汚泥排出管１８を介して系外に排出してリンを除去する。

間欠曝気槽１２では、目的とする窒素除去にもよるが通常３０分非曝気、３０分曝気程度のサイクルで間欠曝気運転し、曝気時に槽内混合液中のアンモニアを硝化し、非曝気時に脱窒を行う。また、非曝気状態では数分で槽内混合液中のＤＯ（溶存酸素）が無くなるので、この状態の槽内混合液を嫌気槽１１へ供給する。間欠曝気のサイクルは流入汚水の水質の変化に応じて調整することが可能であり、間欠曝気サイクルの変更により間欠曝気槽１２および膜分離槽１３におけるＤＯ（溶存酸素）の調整が可能となるが、嫌気槽１１への各サイクルにおける返送量が変わるので、１日当たりの返送量を一定にするように調整する必要がある。

膜分離槽１３は膜面洗浄に必要な空気を一定量で供給する状態で硝化槽として機能し、間欠曝気槽１２から非曝気時に流入する槽内混合液に残留したアンモニアを硝化し、膜分離装置によって固液分離した膜ろ液を処理水管１７を介して処理水として取り出す。

この膜分離槽１３では硝化と膜による固液分離が主となるので、膜カートリッジを一段で配置する膜分離装置では、好気性微生物による酸素消費量に対して膜面洗浄のための曝気による酸素供給量が上回ってＤＯ（溶存酸素）が高くなるが、本実施の形態では膜カートリッジをクロスフロー流に沿う方向に２段積みして配置する積層構造であるので、少ない空気量で膜面洗浄を行うことができ、膜分離装置の下部に配置する散気装置から散気する空気量を抑制して運転することができ、膜分離槽１３で抑制した空気量を間欠曝気槽１２で曝気することで間欠曝気槽１２での供給空気量の増加が可能となり、間欠曝気槽１２での空気量の調整範囲が広がって流入汚水の水質に対する酸素供給をより的確に行うことができる。間欠曝気槽１２には酸素溶解効率の高い微細気泡型散気装置を設置しているので、連続曝気によらずとも間欠曝気サイクルの曝気時において十分にＤＯ（溶存酸素）を確保することができる。さらに、薬品供給管１９から無機系凝集剤を添加して脱リンを補助することも可能である。

本発明の実施の形態における汚水の処理方法を示すフローシート図 従来の汚水の処理方法を示すフローシート図 従来の汚水の処理方法を示すフローシート図 従来の汚水の処理方法を示すフローシート図

符号の説明

１１ 嫌気槽
１２ 間欠曝気槽
１３ 膜分離槽
１４ 汚水流入管
１５ 硝化液循環管
１６ 汚泥返送管
１７ 処理水管
１８ 汚泥排出管
１９ 薬品供給管

Claims (1)

1. 流入汚水を嫌気槽と間欠曝気槽と膜分離槽とに順次に導き、膜分離槽から間欠曝気槽へ槽内混合液を硝化液循環として返送し、間欠曝気槽から嫌気槽へ非曝気時においてのみ槽内混合液を返送し、膜分離槽に浸漬した膜分離装置によって固液分離した膜ろ液を処理水として取り出すことを特徴とする汚水の処理方法。

Images