JP4500069B2 - 膜分離活性汚泥法 - Google Patents
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Description
本発明は、既存の水処理施設を改造して行うのに適した、膜分離活性汚泥法に関するものである。
下水を活性汚泥処理する既存の水処理施設は、最初沈殿池（初沈）において夾雑物やＳＳを予め分離した原水を曝気槽などの生物処理工程に導入して活性汚泥処理を行い、生物処理工程からの流出液を最終沈殿池（終沈）に導いて汚泥を重力沈降分離し、上澄水を処理水として取り出す構造が一般的である。ところが汚泥の沈降分離には長時間を要するので、敷地面積に余裕のない下水処理場では処理能力の増強が困難である。また生物処理工程の槽内液の性状によってはバルキングを生じて汚泥の沈降分離が不可能になることがある。
そこで特許文献１に示すように、膜ろ過モジュールを曝気槽内に浸漬し、曝気槽の槽内水を直接膜ろ過して固液分離を行わせる浸漬膜型膜分離活性汚泥法が注目されている。この方法によれば大型の沈殿槽は不要となり、敷地面積に余裕のない下水処理場でも処理能力の増加を図ることができる。また槽内水質に拘わらず固液分離が可能となる。しかしこの方法では膜ろ過モジュールが水中に設置されているため、メンテナンスが容易ではないという問題がある。
上記の問題を解決するために、本発明者らは膜ろ過モジュールを曝気槽の外部に設置し、曝気槽の槽内水をこの膜ろ過モジュールでクロスフローろ過する技術を開発した。ところがこの開発過程において２つの問題点が判明した。
第１は、既存の水処理施設のうち曝気槽などの生物処理工程はそのまま使用できるものの、最終沈殿池に代えて膜ろ過装置を設置しなければならないため、改造が必要となることである。第２は、生物処理工程の槽内水を直接膜ろ過するため、膜ろ過装置のフラックスを上げると短時間で膜が閉塞してしまうことである。このため多数の膜ろ過装置を設置して個々の膜ろ過装置のフラックスを小さくする必要があり、設備コストが高くなることである。
特開平１１−３３３４９０号公報
本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、既存の水処理施設の改造を最小限に抑制し、個々の膜ろ過装置のフラックスを高めて設備コストを抑制しながら、膜分離活性汚泥による水処理を可能とすることである。
上記の課題を解決するためになされた請求項１の発明の膜分離活性汚泥法は、最初沈殿池から分流される複数列の曝気槽の後段に、それぞれ最終沈殿池が直列に配置された、既存の水処理施設において、該最終沈殿池の一つをＭＬＳＳ濃度低下処理槽として利用し、残りの最終沈殿池スペースを槽外設置型の膜ろ過処理装置設置スペースとして利用してする膜分離活性汚泥法であって、該複数列の曝気槽からの流出水を共通水路に集めて、該ＭＬＳＳ濃度低下処理槽に導き、該ＭＬＳＳ濃度低下処理槽では、流出水のＭＬＳＳ濃度を３０００ｍｇ／Ｌ以下とするＭＬＳＳ濃度低下処理を行い、該ＭＬＳＳ濃度低下処理槽からの流出水を該膜ろ過処理装置に導くことを特徴とするものである。生物処理工程には、曝気槽単独の他、循環式硝化脱窒法やＡＯ法、Ａ２Ｏ法などを使用できる。また、処理対象排水は、下水、し尿、工場排水などに適用できる。
請求項２の発明の膜分離活性汚泥法は、請求項１記載の膜分離活性汚泥法において、ＭＬＳＳ濃度低下処理槽内に簡易固液分離装置を備えることを特徴とするものであり、請求項３の発明の膜分離活性汚泥法は、請求項２記載の膜分離活性汚泥法において、簡易固液分離装置が簡易沈殿池または簡易遠心分離装置であることを特徴とするものである。なお、簡易沈殿池は、従来の最終沈殿池（水面積負荷：２０〜３０ｍ／ｄ）よりも高速で固液分離させる装置であり、傾斜板やろ材を併用することもできる。
また請求項１〜３に記載の何れの発明においても、ＭＬＳＳ濃度を５００ｍｇ／Ｌ以下にまで低下させたうえで膜ろ過装置に導くことが好ましく、さらに好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下にするのがよい。また、スペースが無い場合は膜ろ過装置を２階建てにもできるが、膜ろ過装置を水処理施設の最終沈殿池の槽底に設置することが好ましい。
本発明では、好ましくは既存の水処理施設を改造して最終沈殿池の敷地に膜ろ過装置を設置するため、改造の規模が小さくて済み、特に膜ろ過装置を既設水処理施設の最終沈殿池の槽底に設置すれば土木躯体をそのまま利用できるので、既設水処理施設の改造規模を最小限に抑制することができる。
また本発明では、曝気槽などの生物処理工程からの流出液を一部残した最終沈殿池あるいは簡易固液分離装置に導いてＭＬＳＳ濃度を低下させたうえで膜ろ過装置により膜ろ過処理を行うので、膜への負担が軽減され、膜ろ過装置のフラックスを高めることができる。この結果、膜ろ過装置の設置台数を削減して設備コストを下げることが可能となる。
以下に図面を参照しつつ、本発明の好ましい実施形態を説明する。
先ず図５は既存の水処理施設の代表的なレイアウトを示すもので、最初沈殿池１から分流される複数列の曝気槽などの生物処理工程２の後段に、それぞれ最終沈殿池３が直列に配置されている。請求項１の発明では図１に示すように水処理施設の一部の最終沈殿池３を残し、その他の最終沈殿池３の敷地に膜ろ過装置４を設置する。
先ず図５は既存の水処理施設の代表的なレイアウトを示すもので、最初沈殿池１から分流される複数列の曝気槽などの生物処理工程２の後段に、それぞれ最終沈殿池３が直列に配置されている。請求項１の発明では図１に示すように水処理施設の一部の最終沈殿池３を残し、その他の最終沈殿池３の敷地に膜ろ過装置４を設置する。
この図１の実施形態では、１つの最終沈殿池２のみを残し、３つの最終沈殿池２に膜ろ過装置４を設置した。なお、膜ろ過装置４を水処理施設の最終沈殿池２の槽底に設置し、その上部に点検歩廊を設けてメンテナンススペースを確保するようにすれば、土木躯体をそのまま利用できるので、改造規模を最小限に抑制することができる。膜ろ過装置４は、曝気槽などの生物処理工程２からの流出水をクロスフローろ過またはデットエンドろ過することができるものであればモノリス型やチューブラー型などその構造や材質（セラミック、高分子）は特に限定されないが、この実施形態ではモノリス型のセラミック膜を使用した。
原水は最初沈殿池１で夾雑物やＳＳを予め分離されたうえ、各曝気槽などの生物処理工程２に分配されて活性汚泥処理が行われる。各曝気槽２からの流出水は共通水路５に集められて残された最終沈殿池２に送られる。図５に示すように各曝気槽２毎に設けられていた４つの最終沈殿池２を図１のように１つにしたため、この最終沈殿池２により十分な固液分離を行うことはできない。しかし簡易的な固液分離は可能であって、各曝気槽２からの流出水のＭＬＳＳ濃度をある程度まで低下させることは可能である。
このように残された最終沈殿池２によりＭＬＳＳ濃度が低下された流出水は、各膜ろ過装置４に分配されてクロスフローろ過またはデットエンドろ過が行われ、ろ過水は処理水として取り出されて放流される。各膜ろ過装置４に供給される流出水はＭＬＳＳ濃度が低下されているため、各膜ろ過装置４の負担は従来よりも大幅に軽減される。その結果、各膜ろ過装置４のフラックスを従来の２倍程度まで高めても運転に支障がない。従って、ＭＬＳＳ濃度の高いままの流出液を膜ろ過する従来法に比較して、膜ろ過装置４の設置数を減少させることが可能となる。なおこのような効果を得るためには、流出水のＭＬＳＳ濃度を最初の１００００ｍｇ／Ｌのレベルから、３０００ｍｇ／Ｌ以下にまで低下させることが好ましく、なお好ましくは５００ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下にするのがよい。
以上に説明した請求項１の発明では水処理施設の一部の最終沈殿池３を残してそのまま簡易的に固液分離を行わせたが、請求項２の発明では一部の最終沈殿池３の敷地に新たに簡易固液分離装置を設置して簡易的に固液分離を行わせる。図２に示した実施形態では新たに設置される簡易固液分離装置は簡易沈殿池６であり、図３に示した実施形態では新たに設置される簡易固液分離装置は簡易遠心分離機７である。図４に示した実施形態では、各最終沈殿池を簡易沈殿池スペースと膜ろ過スペースに分けた場合である。
図２、図３の何れの実施形態においても、各曝気槽などの生物処理工程２からの流出水は共通水路５に集められて簡易沈殿池６または簡易遠心分離機７に送られ、流出水のＭＬＳＳ濃度を好ましくは３０００ｍｇ／Ｌ以下、なお好ましくは５００ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下にまで低下させる。そしてＭＬＳＳ濃度が低下された流出水は、各膜ろ過装置４に分配されてクロスフローろ過またはデットエンドろ過が行われ、ろ過水は処理水として取り出されて放流されることは前記と同様である。
図４の実施形態においても、各曝気槽などの生物処理工程２からの流出水は簡易沈殿池６または簡易遠心分離機７に送られ、流出水のＭＬＳＳ濃度を好ましくは３０００ｍｇ／Ｌ以下、なお好ましくは５００ｍｇ／Ｌ以下、さらに好ましくは１００ｍｇ／Ｌ以下にまで低下させる。そしてＭＬＳＳ濃度が低下された流出水は、各膜ろ過装置４に分配されてクロスフローろ過またはデットエンドろ過が行われ、ろ過水は処理水として取り出されて放流されることは前記と同様である。
以上に説明したように、本発明の膜分離活性汚泥法によれば、既存の水処理施設の改造を最小限に抑制し、個々の膜ろ過装置４のフラックスを高めて設備コストを抑制しながら、膜分離活性汚泥による水処理を行うことができる。そして本発明によれば、膜分離活性汚泥本来の、敷地面積に余裕のない水処理施設でも処理能力の増加を図ることができること、槽内水質に拘わらず固液分離が可能となることなどの効果を得ることができるほか、膜ろ過装置４が曝気槽などの生物処理工程２の外部に設けられているのでメンテナンスが容易であるとの効果を得ることもできる。
１ 最初沈殿池
２ 曝気槽などの生物処理工程
３ 最終沈殿池
４ 膜ろ過装置
５ 共通水路
６ 簡易沈殿池
７ 簡易遠心分離機
２ 曝気槽などの生物処理工程
３ 最終沈殿池
４ 膜ろ過装置
５ 共通水路
６ 簡易沈殿池
７ 簡易遠心分離機
Claims (3)
- 最初沈殿池から分流される複数列の曝気槽の後段に、それぞれ最終沈殿池が直列に配置された、既存の水処理施設において、該最終沈殿池の一つをＭＬＳＳ濃度低下処理槽として利用し、残りの最終沈殿池スペースを槽外設置型の膜ろ過処理装置設置スペースとして利用してする膜分離活性汚泥法であって、
該複数列の曝気槽からの流出水を共通水路に集めて、該ＭＬＳＳ濃度低下処理槽に導き、
該ＭＬＳＳ濃度低下処理槽では、流出水のＭＬＳＳ濃度を３０００ｍｇ／Ｌ以下とするＭＬＳＳ濃度低下処理を行い、
該ＭＬＳＳ濃度低下処理槽からの流出水を該膜ろ過処理装置に導くことを特徴とする膜分離活性汚泥法。 - ＭＬＳＳ濃度低下処理槽内に簡易固液分離装置を備えることを特徴とする請求項１記載の膜分離活性汚泥法。
- 簡易固液分離装置が簡易沈殿池または簡易遠心分離装置であることを特徴とする請求項２記載の膜分離活性汚泥法。
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