JP4439149B2 - Submerged membrane separation activated sludge treatment equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は浸漬型膜分離活性汚泥処理設備に関し、下廃水処理などで行う浸漬型膜分離活性汚泥法の技術に係るものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の浸漬型膜分離活性汚泥法に使用する浸漬型膜分離装置としては、例えば図9に示すものがある。図9において、浸漬型膜分離装置1は、ケーシング2の内部に複数の平板状膜カートリッジ3を膜面を鉛直方向にして、かつ膜面間に一定間隙をおいて(通常6〜10mm)配列し、その下方に散気装置4を配設している。平板状膜カートリッジ3は樹脂などの剛性を有する濾板3Aの表裏両面に濾過膜3Bを配置し、その周縁部において濾過膜3Bを濾板3Aに接着あるいは溶着したものであり、透過水流路に連通する透過水取出口3Cをチューブ5を介して集水管6に接続している。
【0003】
浸漬型膜分離装置1は散気装置4より散気する状態において槽内混合液を平板状膜カートリッジ3で濾過して活性汚泥と処理水とに分離し、濾過膜を透過した処理水をチューブ5、集水管6を通じて槽外へ導出する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、汚水中の汚濁物質濃度(BODなど)が高くなると、浸漬型膜分離装置1に設けた散気装置4から供給する空気量だけでは活性汚泥が汚濁物質を分解するために必要な酸素量を供給することができず、分解に寄与する微生物量も増加させる必要がある。
【0005】
このために、図7に示すように、汚水が流入する流量調整槽11の後段に前曝気槽12を配置し、前曝気槽12の後段に配置する膜分離槽13の内部に必要台数の浸漬型膜分離装置1を設置し、膜分離槽13の後段に処理水槽14を設置し、前曝気槽12に配置した別途の散気装置15によって不足する酸素量を補給すると共に、必要な微生物量を確保する構成がある。
【0006】
ところで、前曝気槽12と膜分離槽13との2槽式にする場合に、系内の汚水の流れを一方向にすると、前曝気槽12で増加した活性汚泥は汚水とともに膜分離槽13へ流入して膜分離槽13での汚泥濃度が過剰に高まるので、循環ポンプ16によって前曝気槽12から膜分離槽13へ槽内混合液を供給するとともに、膜分離槽13の槽内混合液を前曝気槽12へ自然流下で返送して両槽間で槽内混合液を循環させるか、もしくは図8に示すように、前曝気槽12の槽内混合液を自然流下で膜分離槽13へ供給し、膜分離槽13の槽内混合液を循環ポンプ16で前曝気槽12に返送して循環させることで、両槽における汚泥濃度をできるだけ均一にして単位水槽容積当たりの微生物量を適値に維持する必要がある。
【0007】
この場合に、流量調整槽11から前曝気槽12へ流入する汚水流入量Qと、膜分離槽13から前曝気槽12へ循環する槽内混合液の循環量RQとの割合である槽内混合液の循環倍率:RQ/Qが少ないと、前曝気槽12における汚泥濃度が低くなり、単位水槽容積当たりの微生物量が少なくなる。
【0008】
因みに、循環倍率と前曝気槽12における汚泥濃度の関係の一例を説明すると、膜分離槽13における汚泥濃度が2%である場合に、循環倍率2倍で汚泥濃度1.3%、循環倍率4倍で汚泥濃度1.6%、循環倍率9倍で汚泥濃度1.8%となる。
【0009】
したがって、前曝気槽12と膜分離槽13との2槽式にする場合には、活性汚泥濃度を均一にするために循環ポンプ16に要求される定格容量が大きくなり、動力費が高くなる問題があった。
【0010】
また、膜分離槽13に複数の浸漬型膜分離装置1を配置する場合には、各膜分離装置1において槽内混合液から処理水が除去される。このため、膜分離槽13では前曝気槽12から槽内混合液が流入する流入側と前曝気槽12へ槽内混合液が流出する返送側とにおいて汚泥濃度に濃度差が生じ、微生物量が不均一となって効率的な生物処理が行えない。
【0011】
ところで、汚水を曝気槽へ分散して供給する手法としては、重力沈殿法におけるステップエアレーション方式がある。しかし、BODが高い汚水を分散して供給する場合に、供給した汚水が十分な生物処理を経ずにショートパスして浸漬型膜分離装置1に流入して膜分離される場合がある。
【0012】
本発明は上記した課題を解決するものであり、系内に流入するBODが高い場合にあっても、一槽において生物処理に必要な十分な酸素供給と膜分離を行うことができる浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の浸漬型膜分離活性汚泥処理設備は、上下が開口した膜ケースの内部に複数の平板状膜カートリッジを膜面を鉛直方向にして膜面間に一定間隙をおいて配列することで膜ケースユニットを構成し、膜分離槽内に複数の膜ケースユニットを所定間隔で配置し、各膜ケースユニットの下方に散気装置を配置し、各膜ケースユニットの側方に補助散気装置を配置し、各膜ケースユニットと補助散気装置との間に仕切壁を配置して補助散気装置の上方に仕切壁の上端側および下端側で周囲の槽内領域に連通する上向流路を形成し、被処理水の供給口を各上向流路の下部域に配置したものである。
【0014】
上記した構成により、仕切壁を隔てた上向流路では補助散気装置から噴出する空気によって上向流が生じ、各供給口から各上向流路内に分散供給する被処理水は、上向流に伴われて仕切壁の下端側の周囲の槽内混合液とともに固気液混相流となって上向流路内を流れる。上向流路を固気液混相流で通過した被処理水は膜分離槽の上部域に流れ出た後に、仕切壁と膜ケースユニットとの間の下向流路を流れて膜分離槽の下部域に循環する。
【0015】
一方、散気装置から噴出する空気によって上向流が生じ、上向流は周囲の槽内混合液を伴って固気液混相流となって膜ケースユニットに流入し、平板状膜カートリッジの間の流路をクロスフローで流れる間に膜分離される。各膜ケースユニットを通過した固気液混相流は膜分離槽の上部域に流れ出た後に、仕切壁と膜ケースユニットとの間に形成する下向流路を流れて膜分離槽の下部域に循環する。
【0016】
よって、被処理水のBODが高い場合にあっても、散気装置から供給する空気量では不足する分量を補助散気装置から供給する空気で補うことで生物処理に必要な十分な酸素量が確保される。各供給口から膜分離槽へ供給する被処理水は、上向流路内で補助散気装置から噴出する空気によって十分な酸素供給を受け、しかも上向流路および下向流路を通って膜分離槽の下部域に循環することで供給口からショートパスで膜ケースユニットに流入することがなく、槽内で十分に生物処理される。膜分離槽の上部域おいて膜ケースユニットから流れ出る槽内混合液の流れが抵抗なって上向流路から流れ出る被処理水の流れを抑制することで、上向流路における被処理水の滞留時間が長くなり、補助散気装置から供給する空気と被処理水との十分な接触時間が確保され、酸素溶解率が高まる。
【0017】
このように、膜分離槽内の膜ケースユニットを配置した各域毎に被処理水を分散供給してその生物処理と膜分離を行うことで、循環ポンプが不要な単一槽の膜分離槽内において、槽内の原水負荷(BOD負荷)を均一となし、槽内全域を略均一な汚泥濃度に制御し、単位水槽容積当たりの微生物物量を平均化して効率の良い生物処理を行える。
【0018】
【発明の実施の形態】
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〜図2において、膜分離槽31の内部には複数の膜ケースユニット32を所定間隔で配置し、各膜ケースユニット32に処理水系32aを接続しており、各膜ケースユニット32の下方に散気装置33を配置している。
【0019】
各膜ケースユニット32は、上下が開口した膜ケース34の内部に複数の平板状膜カートリッジ35を膜面を鉛直方向にして膜面間に一定間隙をおいて配列したものであり、平板状膜カートリッジ35は先に説明したものと同様であるのでその詳細な説明を省略する。
【0020】
各膜ケースユニット32の側方には補助散気装置36を配置し、各膜ケースユニット32と補助散気装置36との間に仕切壁37を配置しており、仕切壁37は上端縁側に越流口37aを形成するとともに、下端縁側に潜流口37bを形成している。この仕切壁37によって補助散気装置36の上方には、相互に対向する一対の仕切壁37の間、および膜分離槽31の槽壁と仕切壁37の間に上向流路38を形成しており、仕切壁37と膜ケースユニット32の間には下向流路39を形成している。上向流路38および下向流路39は仕切壁37の上端側および下端側で周囲の槽内領域に連通している。汚水等の被処理水を供給する被処理水供給系40はその供給口40aを各上向流路38の下部域にそれぞれ分岐配置している。
【0021】
以下、上記した構成における作用を説明する。上向流路38では補助散気装置36から噴出する空気によって上向流が生じる。このため、被処理水供給系40の各供給口40aから各上向流路38の下部域に分散供給する被処理水は、仕切壁37の潜流口37bから上向流路38に流入する周囲の槽内混合液とともに、上向流に伴われて固気液混相流となって上向流路38を流れる。
【0022】
上向流路38を固気液混相流となって通過した被処理水は、膜分離槽31の上部域に流れ出た後に、仕切壁37と膜ケースユニット32との間の下向流路39を流れて膜分離槽31の下部域に循環する。
【0023】
一方、膜ケースユニット32の領域では散気装置33から噴出する空気によって上向流が生じる。上向流は周囲の槽内混合液を伴って固気液混相流となって膜ケースユニット32に流入し、槽内混合液は平板状膜カートリッジ35の間の流路をクロスフローで流れる間に膜分離され、処理水が処理水系32aを通して取出される。
【0024】
各膜ケースユニット32を通過した固気液混相流は膜分離槽31の上部域に流れ出た後に、仕切壁37と膜ケースユニット32との間の下向流路39を流れて膜分離槽31の下部域に循環する。
【0025】
したがって、被処理水のBODが高い場合にあっても、散気装置33から供給する空気量では不足する分量を補助散気装置36から供給する空気で補うことで十分な酸素量の下で適切に生物処理が行われる。
【0026】
また、各供給口40aから膜分離槽31へ供給する被処理水は、上向流路38で補助散気装置36から噴出する空気によって十分な酸素供給を受け、しかも上向流路38および下向流路39を通って膜分離槽31の下部域に循環することで供給口40aからショートパスで膜ケースユニット32に流入することがないので、膜分離槽31で十分に生物処理されて膜分離される。
【0027】
さらに、膜分離槽31の上部域において膜ケースユニット32から流れ出る槽内混合液の流れが抵抗なって上向流路38から流れ出る被処理水の流れを抑制し、その流速を遅くするので、上向流路38における被処理水の滞留時間が長くなり、補助散気装置36から供給する空気と被処理水との十分な接触時間が確保されて酸素溶解率が高まる。
【0028】
ところで、補助散気装置36から供給する空気量は、設備設計時に想定する被処理水のBODに応じて異なるので、膜分離槽31の上部域における膜ケースユニット32から流れ出る槽内混合液の流れと、上向流路38から流れ出る被処理水の流れとのバランスを調整するために、仕切壁37の高さを調整する。
【0029】
例えば、被処理水のBODが低くて補助散気装置36から供給する空気量が少ない場合には、図3に示すように、仕切壁37を膜ケースユニット32より高く設定して槽内液面と仕切壁37の上端縁との距離Hを短くし、仕切壁37による越流口37aでの流路抵抗を大きくすることで、膜ケースユニット32から流れ出る槽内混合液の流れが及ぼす抵抗力を低減し、上向流路38における流速を適値に調整する。
【0030】
逆に、被処理水のBODが高くて補助散気装置36から供給する空気量が多い場合には、図4に示すように、仕切壁37を膜ケースユニット32より低く設定して仕切壁37による越流口37aでの流路抵抗を小さくし、膜ケースユニット32から流れ出る槽内混合液の流れが及ぼす抵抗力を増加させることで、上向流路38における流速を遅くする。
【0031】
図5〜図6に示すように、仕切壁37は補助散気装置36の上方に枠体状の散気ボックス41を配置して構成することも可能である。
【0032】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、各供給口から膜分離槽へ供給する被処理水は、上向流路内で補助散気装置から噴出する空気によって十分な酸素供給を受け、しかも上向流路および下向流路を通って膜分離槽の下部域に循環するので、供給口からショートパスで膜ケースユニットに流入することがなく、槽内で十分に生物処理することができ、膜ケースユニットから流れ出る槽内混合液の流れが抵抗となって上向流路から流れ出る被処理水の流れを抑制することで、上向流路における被処理水の滞留時間が長くなり、補助散気装置から供給する空気と被処理水との十分な接触時間を確保して酸素溶解率を高めることができ、その結果において、膜分離槽内の膜ケースユニットを配置した各域毎に被処理水を分散供給してその生物処理と膜分離を行うことで、循環ポンプが不要な単一槽の膜分離槽内において、槽内の原水負荷(BOD負荷)を均一となし、槽内全域を略均一な汚泥濃度に制御し、単位水槽容積当たりの微生物物量を平均化して効率の良い生物処理を行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す断面図である。
【図2】同浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す平面図である。
【図3】同浸漬型膜分離活性汚泥処理設備の要部を示す拡大図である。
【図4】同浸漬型膜分離活性汚泥処理設備の要部を示す拡大図である。
【図5】本発明の他の実施の形態における浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す断面図である。
【図6】同浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す平面図である。
【図7】従来の浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す模式図である。
【図8】従来の他の浸漬型膜分離活性汚泥処理設備を示す模式図である。
【図9】従来の膜分離装置の斜視図である。
【符号の説明】
31 膜分離槽
32 膜ケースユニット
32a 処理水系
33 散気装置
34 膜ケース
35 平板状膜カートリッジ
36 補助散気装置
37 仕切壁
37a 越流口
37b 潜流口
38 上向流路
39 下向流路
40 被処理水供給系
40a 供給口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a submerged membrane separation activated sludge treatment facility and relates to a technique of a submerged membrane separation activated sludge method performed in sewage wastewater treatment or the like.
[0002]
[Prior art]
An example of a submerged membrane separation apparatus used in a conventional submerged membrane separation activated sludge method is shown in FIG. In FIG. 9, the submerged
[0003]
The submerged
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the pollutant concentration (such as BOD) in the sewage becomes high, the amount of oxygen necessary for the activated sludge to decompose the pollutants only with the amount of air supplied from the air diffuser 4 provided in the
[0005]
For this purpose, as shown in FIG. 7, a
[0006]
By the way, in the case of a two-tank system including the
[0007]
In this case, in-tank mixing, which is a ratio of the sewage inflow amount Q flowing from the flow
[0008]
Incidentally, an example of the relationship between the circulation rate and the sludge concentration in the
[0009]
Therefore, in the case of using a two-tank system with the
[0010]
Further, when a plurality of submerged
[0011]
By the way, there is a step aeration method in the gravity precipitation method as a method of supplying the sewage in a distributed manner to the aeration tank. However, when the sewage having a high BOD is distributed and supplied, the supplied sewage may be short-passed without sufficient biological treatment and flow into the submerged
[0012]
The present invention solves the above-mentioned problems, and even when the BOD flowing into the system is high, a submerged membrane that can perform sufficient oxygen supply and membrane separation necessary for biological treatment in one tank It aims at providing the separation activated sludge processing equipment.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the submerged membrane separation activated sludge treatment facility of the present invention has a plurality of flat membrane cartridges in a membrane case opened at the top and bottom, and a fixed gap between the membrane surfaces with the membrane surface in the vertical direction. A plurality of membrane case units are arranged at predetermined intervals in the membrane separation tank, and an air diffuser is arranged below each membrane case unit. An auxiliary air diffuser is arranged on the side, a partition wall is arranged between each membrane case unit and the auxiliary air diffuser, and inside the surrounding tank on the upper end side and the lower end side of the partition wall above the auxiliary air diffuser. An upward flow path communicating with the region is formed, and a supply port of water to be treated is disposed in a lower area of each upward flow path.
[0014]
With the above-described configuration, the upward flow generated by the auxiliary air diffuser is generated in the upward flow path separating the partition walls, and the water to be treated distributedly supplied from the supply ports into the upward flow paths is Along with the countercurrent flow, it flows in the upward flow path as a solid-gas / liquid mixed phase flow together with the mixed liquid in the tank around the lower end side of the partition wall. The water to be treated that has passed through the upward flow path as a solid-gas mixed phase flow flows out to the upper area of the membrane separation tank, and then flows through the downward flow path between the partition wall and the membrane case unit to the lower part of the membrane separation tank. Cycle to the area.
[0015]
On the other hand, an upward flow is generated by the air ejected from the air diffuser, and the upward flow flows into the membrane case unit as a mixed gas-liquid mixed flow with the surrounding liquid mixture in the tank, and between the flat membrane cartridges. The membrane is separated while flowing in the cross-flow path. After the solid-gas-liquid mixed phase flow that has passed through each membrane case unit flows out to the upper area of the membrane separation tank, it flows through the downward flow path formed between the partition wall and the membrane case unit to the lower area of the membrane separation tank. Circulate.
[0016]
Therefore, even when the BOD of the water to be treated is high, a sufficient amount of oxygen necessary for biological treatment can be obtained by supplementing the amount of air supplied from the air diffuser with the air supplied from the auxiliary air diffuser. Secured. The treated water supplied from each supply port to the membrane separation tank is supplied with sufficient oxygen by the air ejected from the auxiliary air diffuser in the upward flow path, and passes through the upward flow path and the downward flow path. By circulating to the lower region of the membrane separation tank, the biological treatment is sufficiently performed in the tank without flowing into the membrane case unit from the supply port through a short path. In the upper area of the membrane separation tank, the flow of the mixed liquid in the tank flowing out from the membrane case unit is resisted and the flow of the treated water flowing out from the upper flow path is suppressed, so that the treated water stays in the upper flow path. Time is increased, sufficient contact time between the air supplied from the auxiliary air diffuser and the water to be treated is secured, and the oxygen dissolution rate is increased.
[0017]
In this way, a single tank membrane separation tank that does not require a circulation pump by dispersing and supplying the water to be treated to each region where the membrane case unit in the membrane separation tank is arranged to perform biological treatment and membrane separation. In the inside, the raw water load (BOD load) in the tank is made uniform, the entire area in the tank is controlled to a substantially uniform sludge concentration, and the amount of microorganisms per unit water tank volume is averaged to perform efficient biological treatment.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 2, a plurality of
[0019]
Each
[0020]
An
[0021]
Hereinafter, the operation of the above-described configuration will be described. In the
[0022]
The water to be treated that has passed through the
[0023]
On the other hand, in the region of the
[0024]
After the solid-gas / liquid mixed phase flow that has passed through each
[0025]
Therefore, even when the BOD of the water to be treated is high, the amount of air supplied from the
[0026]
In addition, the water to be treated supplied from each
[0027]
Furthermore, in the upper region of the
[0028]
By the way, the amount of air supplied from the
[0029]
For example, when the BOD of the water to be treated is low and the amount of air supplied from the
[0030]
On the contrary, when the BOD to be treated is high and the amount of air supplied from the
[0031]
As shown in FIGS. 5 to 6, the
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the water to be treated supplied from each supply port to the membrane separation tank is supplied with sufficient oxygen by the air ejected from the auxiliary air diffuser in the upward flow path, and is Since it circulates in the lower region of the membrane separation tank through the flow path and the downward flow path, it does not flow into the membrane case unit through a short path from the supply port, and can be sufficiently biologically treated in the tank. The flow of the mixed liquid in the tank flowing out from the case unit becomes a resistance and suppresses the flow of the treated water flowing out from the upward flow path, thereby increasing the residence time of the treated water in the upward flow path, and the auxiliary air diffusion A sufficient contact time between the air supplied from the apparatus and the water to be treated can be secured and the oxygen dissolution rate can be increased. As a result, the water to be treated is provided for each region where the membrane case unit in the membrane separation tank is arranged. For the biological treatment and membrane separation Thus, in a single tank membrane separation tank that does not require a circulation pump, the raw water load (BOD load) in the tank is made uniform, and the entire tank interior is controlled to a substantially uniform sludge concentration, per unit tank volume. Efficient biological treatment can be performed by averaging the amount of microbial matter.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a submerged membrane separation activated sludge treatment facility in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing the same submerged membrane separation activated sludge treatment facility.
FIG. 3 is an enlarged view showing a main part of the submerged membrane separation activated sludge treatment facility.
FIG. 4 is an enlarged view showing a main part of the submerged membrane separation activated sludge treatment facility.
FIG. 5 is a sectional view showing a submerged membrane separation activated sludge treatment facility according to another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing the submerged membrane separation activated sludge treatment facility.
FIG. 7 is a schematic view showing a conventional submerged membrane separation activated sludge treatment facility.
FIG. 8 is a schematic view showing another conventional submerged membrane separation activated sludge treatment facility.
FIG. 9 is a perspective view of a conventional membrane separation apparatus.
[Explanation of symbols]
31
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