JP4611334B2

JP4611334B2 - 有機性排水の処理方法及び装置

Info

Publication number: JP4611334B2
Application number: JP2007101728A
Authority: JP
Inventors: 晃延須山; 信二山本; 俊博田中
Original assignee: 荏原エンジニアリングサービス株式会社
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2007-04-09
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2016-05-07
Also published as: JP2007185660A

Description

本発明は、事業場などから排出される有機性排水の活性汚泥処理方法において、汚泥と処理水の固液分離を活性汚泥処理槽に直接浸漬した膜により行う膜分離式活性汚泥法に関する。

図６に示すような従来の膜分離式活性汚泥方法を用いて有機性排水（以下、原水ともいう）１１の好気性処理を行う場合、活性汚泥を内蔵する活性汚泥処理槽１に分離膜（以下、単に膜ともいう）５のモジュールを直接浸漬させ、吸引または水圧にて処理水１２を得るようにしているとともに、槽内の散気装置６を利用して分離膜５のろ過機能を維持する構造になっている。
有機性排水１１と活性汚泥の混合および反応、有機物の分解・除去、固液分離を活性汚泥処理槽１のみで行うことができるため、沈殿槽が不要となる。また、沈降分離の必要がなくなり、活性汚泥濃度を１０，０００ｍｇ／リットル程度の高い濃度で運転でき、活性汚泥処理槽１の容量を小さくすることができるため、設置スペースを削減できるという利点がある。また、固液分離に分離膜５を利用することによって、液中の固形分を確実に分離し、浮遊物を含まない良好な処理水１２を得ることができる。

しかし、処理を行う排水のＢＯＤ濃度が１，０００ｍｇ／リットルを越えると、分離膜５の汚染が著しく、膜５が目詰まりし、膜５を透過する水量の低下などが発生し、年に数回の洗浄が必要となった。このため、膜５の洗浄、水量の監視などの維持管理に手間がかかり、洗浄を繰り返すため、膜５の破損具合が増すことになってしまった。

発明者等は、実施設で検討した結果、膜近傍の残留ＢＯＤが高いと膜汚染が顕著になることが分かった。これは初めて明確に知られた膜汚染指標と言える。膜分離式活性汚泥法の場合、排水の流入から処理水の分離までを同一の槽で行い、反応槽容積が小さいため、排水の流入から膜を透過するまでの距離および時間が短くなる。排水の有機物濃度が高い場合、完全に混合・反応せずに充分に処理されないまま膜部を通過する恐れがあり、これにより処理水１２の水質が悪化したり膜５が汚染されることがある。生活排水、下水などの排水に適用していたときは流入ＢＯＤが１，０００ｍｇ／リットル以下と低いにもかかわらず、原水１１が活性汚泥処理槽１内をショートパスにより、溶解性ＢＯＤが膜５を通過することで発生する膜汚染の影響が大きかった。

膜分離式活性汚泥方法において、膜５の目詰まりがなければ、維持管理を行う上で非常に容易な技術となる。従って、本発明は、膜分離式活性汚泥方法において、膜汚染を少なくすることで、膜５の洗浄頻度を少なくし、維持管理の手間をなくすとともに膜５の延命を図り、処理水量を確保するために、ろ過圧の上昇を抑える技術を提供することを課題とするものである。

本発明者は、鋭意検討の結果、排水の流入から膜を透過するまでの距離および時間を長くし、分離膜近傍での溶解性ＢＯＤが５〜１００ｍｇ／リットルであれば膜汚染は小さいことを見出し、この知見に基づいて本発明を成すに至った。
即ち、本発明は、
（１）膜分離式活性汚泥法による有機性排水の処理方法において、開口部付き仕切りにより活性汚泥処理槽を、酸素含有気体を曝気する散気装置を有する２以上の反応室と、膜を有する分離室とに分割し、最初の反応室に供給された有機性排水を活性汚泥処理して最後の反応室から分離室に供給される排水の溶解性ＢＯＤを５〜１００ｍｇ／リットルとする反応工程と、分離室に供給された該排水を酸素含有気体散気下で膜を用いて処理水と、活性汚泥を含む分離残水とに分離する分離工程と、分離残水を最初の反応室へ循環することにより供給された有機性排水を希釈してＢＯＤを５００〜７５０ｍｇ／リットルとする循環工程とを有して成ることを特徴とする有機性排水の処理方法、
（２）前記反応工程において、ＢＯＤ容積負荷が３．５〜６．０ｋｇ／ｍ ^３・日であることを特徴とする前記（１）記載の有機性排水の処理方法、
（３）前記反応工程において、前記循環工程からの分離残水と有機性排水との混合水の滞留時間が２〜５時間であることを特徴とする前記（１）記載の有機性排水の処理方法、

（４）活性汚泥処理槽中に分離膜を浸漬させた有機性排水の処理装置において、該活性汚泥処理槽が開口部付き仕切りにより分割され、酸素含有気体を曝気する散気装置を有する２以上の反応室と、膜分離を行う分離室から成り、該反応室は、供給された有機性排水を分離室からの分離残水で希釈してＢＯＤを５００〜７５０ｍｇ／リットルにする最初の反応室と、分離室に供給する排水の溶解性ＢＯＤを５〜１００ｍｇ／リットルとする最後の反応室とを含み、最後の反応室から供給された排水を酸素含有気体散気下で分離膜により処理水と、活性汚泥を含む分離残水とに分離する分離室とを有してなり、かつ分離室からの分離残水を最初の反応室へ供給する循環手段を有することを特徴とする有機性排水の処理装置である。
ショートパス防止手段としては、同一槽内におけるじゃま板、隔壁等を設けることの他、反応室と分離室を別々の槽としてこれらを連通した構成にしても良い。

本発明は、活性汚泥処理槽を分割することによって、原水が活性汚泥処理槽に流入してから膜を透過するまでの経路が長く確保されており、ショートパスをする可能性がないため、有機物の分解（除去）の反応を十分に行うことができる。また、処理を完了した活性汚泥混合液を循環水として最前段の反応室で原水と混合させるために原水中の有機物と活性汚泥の接触・反応させる効率がよい。これらの作用により前段の反応室にて原水中の有機物を完全に除去してしまうことができ、最後の反応室では、混合液中の溶解性ＢＯＤは５〜１００ｍｇ／リットルとなる。このため、膜表面の生物の増殖をほぼ完全に抑制することができ、膜の有機物による汚染に起因する膜の目詰まりの発生がなくなった。この結果、膜を通過する透過水の水質が良好な状態で安定し、膜の洗浄頻度が少なくなり、膜の寿命も長くなった。

本発明の装置の例を、図１〜図４を示して以下に説明する。
本発明の装置は、活性汚泥処理槽１を別々の槽にするか、あるいは仕切２を入れて、１つ以上の反応室３と最後段の分離室４で構成されるものである。または、活性汚泥処理槽１内に邪魔板を設けることで、迂流させる構造とする。反応室３の流入・流出部は、槽１の上下あるいは左右と交互に設けるものとし、反応室３での流入・流出部の直線距離を長くとる。この条件とするには、これにより膜分離を行う分離室（工程）４での溶解性ＢＯＤを５〜１００ｍｇ／リットルとする。なお、図１は活性汚泥処理槽１を１つの反応室３と分離室４に仕切りした装置を、図２は活性汚泥処理槽１を２つの反応室３と分離室４に仕切りした装置の例を示し、図３は活性汚泥処理槽１を別々の槽にして２つの反応室３と分離室４とした装置の例を示す。

活性汚泥処理槽１全体での活性汚泥の容積負荷は、０．５〜５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ³・日以下となる槽容量とし、流入排水のＢＯＤが５００〜７５０ｍｇ／リットルに希釈されるだけの活性汚泥の混合液を最後段の分離室４から循環させる。１つの反応室３の容量は、ＢＯＤ容積負荷が３．５〜６．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ³・日で循環水を含む滞留時間が２〜５時間になるものとし、分離室４を除いた反応槽４容積に対し、ａ個の反応室３を設ける。

室数ａは、以下の式で求める。
ａ＝Ｖ_R／Ｖ₁
ａ：反応室数〔室〕（整数：端数切り捨て）
Ｖ_R ：反応室合計容量Ｖ_R＝Ｖ_A−Ｖ_M
Ｖ_A：反応槽容量〔ｍ³〕
Ｖ_M：分離室容量〔ｍ³〕（分離膜を設置するための最小容量）
Ｖ₁：ＢＯＤ容積負荷が３．５〜６．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ³・日、
循環水を含む滞留時間が２〜５時間となる。
反応室１室あたりの容積〔ｍ³〕
として室数を決定する。

前段の１つ以上の反応室３でＢＯＤを充分に吸着あるいは分解して溶解性ＢＯＤ濃度を５〜１００ｍｇ／リットルに除去した後、後段に設置した膜５によって吸引あるいは水圧で処理水１２を得る。また、後段に移流した活性汚泥は、循環水１３として最前段に移送し、再び原水１１と混合し反応させて処理するものとしたものである。
これにより、良好な水質の処理水１２を得るとともに、膜５の汚染の進行を緩慢にし、洗浄頻度を少なくし、同時に膜５の寿命を長くさせる。
本発明の要旨は膜汚染の指標をＳＳではなく膜近傍でのＢＯＤ、特に溶解ＢＯＤとすることが好ましいことを見出した点にあり、発明者の努力によりそのレベルを限定したものである。ＢＯＤ値は活性汚泥の作用で通常入口から除かれ減少するが、多くの膜汚染が高ＢＯＤ排水のショートパスによることがわかった。

活性汚泥処理槽１を複数の槽または槽内に仕切りを設けることで分割し、反応室３の最前段に原水１１の流入部を設け、最後段の分離室４に処理水１２を得るための膜５を設置する。各室には、酸素含有気体を曝気するための散気装置６を設け、必要に応じて各室の空気の量が調節できるようにする。個々の室および各室を通じて原水１１が充分に混合、反応できるように攪拌、迂流できる構造とする。また、最後段の分離室４に循環用ポンプ７を設置する。
原水（排水）１１は最前段の反応室３に流入させ、同時に槽内の液、好ましくは最後段分離室４の液を移流し、膜５の浸漬してない室３において混合・反応させる。膜５の浸漬した最後段の分離室４に移流したときには、残留する有機物濃度が溶解性ＢＯＤにして５〜１００ｍｇ／リットルとほとんどない状態となり膜５を通して吸引あるいは水圧で処理水１２を得る。膜５を透過する液に膜５の汚染源である有機物がほとんどないため、有機物による膜５の汚染の進行を極めて緩慢にすることができる。

さらに流入ＢＯＤ濃度が高い場合には、図４に示すように、膜５の浸漬しない反応室３においては、有機性ゲルからなる生物付着担体８を投入する。このとき、投入された反応室３により槽内液とともに担体８が後段の反応室３あるいは分離室４に移流してしまわないようにスクリーン９を設置する。反応室３に担体８を投入することで、反応室３における有機物の除去・分解を促進させ、分離室４での有機物の残留を少なくさせることができる。

以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこの実施例によって限定されるものではない。
〔実施例１〕
図５に示すように、活性汚泥処理槽１を前段１２ｍ³、中段１２．５ｍ³、後段１５．５ｍ³となるように槽内に仕切２を設けた。前段と中段の間の仕切２は、下側から移流できるように開口部を設け、中段と後段のあいだの仕切２は、上側を越流できるように開口部を設けてあるピストンフロー型となっている。膜５は、後段槽の最後部に浸漬設置しており、中空糸膜のモジュール（４ｍ／本）を２０本配置してある。後段の槽から前段に循環できるように循環ポンプ７を設置しており、流量調整槽１０から前段槽に排水が流入してくると、同時にこのポンプが作動し後段から前段へ活性汚泥の混合液を循環させ排水と混合させる。各段とも、散気装置６が設けられており、ＤＯが少なくとも１ｍｇ／リットル以上となるように散気させている。この槽を用いて、水量１５６ｍ³／日、ＢＯＤ４，０００ｍｇ／リットル、ＳＳ７００ｍｇ／リットルの排水を反応槽ＭＬＳＳ８，０００ｍｇ／リットルとして処理を行った。

排水は、いったん流量調整槽１０に貯留され、ここからなるべく定常的にポンプにて前段槽に移流される。処理水１２は、後段槽に浸漬した中空糸膜のモジュールに取り付けた配管の先にあるポンプにて吸引して得る。また、排水の流入と同時に循環ポンプを作動させ排水と循環水１３を混合したときのＢＯＤ濃度が５００〜７５０ｍｇ／リットルになって前段槽に移流されるように、循環水量を流入排水量の５倍程度になるように移流させた。
担体を入れずに上記の運転方法で、膜５の設置してある後段槽流入前のＢＯＤを９５ｍｇ／リットル以下で処理したところ、膜５は一年間汚染されずに、吸引圧力０．０５〜０．３ｋｇｆ／ｃｍ²で処理水１２が得られた。得られた処理水１２のＢＯＤは５ｍｇ／リットル以下であった。

〔実施例２〕
担体（粒径３〜５ｍｍ）を最前段の反応室３に１０％投入して、同一水質で水流２０ｍ³／日として処理した。循環水量を流入排水量の６倍程度になるように移流させて処理させたところ、膜５の設置してある後段流入前のＢＯＤを５０ｍｇ／リットル以下となり、同様に膜５は一年間汚染されずに、吸引圧力０．０５〜０．３０ｋｇｆ／ｃｍ²で処理水１２が得られ、処理水１２のＢＯＤは５ｍｇ／リットル以下であった。

〔比較例１〕
活性汚泥処理槽１内に仕切２を入れずに運転を行った場合、膜５のろ過圧は、約６か月経過した時点で、０．４ｋｇｆ／ｃｍ²を越え膜５の洗浄が必要になった。比較例１に対して、槽１内に仕切２を入れた場合は、約１年経過した時点でも洗浄の必要がなく、０．３ｋｇｆ／ｃｍ²以下であり、仕切２を入れピストンフロー型にすることで、膜５の汚染の進行を緩慢にし洗浄頻度を減らし、良好な処理水１２を得ることができた。

本発明の有機性汚水の処理装置の１例を示す図。本発明の有機性汚水の処理装置の他の１例を示す図。本発明の有機性汚水の処理装置の別の他の１例を示す図。本発明の有機性汚水の処理装置の別の他の１例を示す図。実施例に用いた有機性汚水の処理装置を示す図。従来の有機性汚水の処理装置の１例を示す図。

符号の説明

１活性汚泥処理槽
２仕切
３反応槽
４分離槽
５分離膜
６散気装置
７循環用ポンプ
８担体
９スクリーン
１０流量調整槽
１１有機性排水
１２処理水
１３循環水

Claims

膜分離式活性汚泥法による有機性排水の処理方法において、開口部付き仕切りにより活性汚泥処理槽を、酸素含有気体を曝気する散気装置を有する２以上の反応室と、膜を有する分離室とに分割し、最初の反応室に供給された有機性排水を活性汚泥処理して最後の反応室から分離室に供給される排水の溶解性ＢＯＤを５〜１００ｍｇ／リットルとする反応工程と、分離室に供給された該排水を酸素含有気体散気下で膜を用いて処理水と、活性汚泥を含む分離残水とに分離する分離工程と、分離残水を最初の反応室へ循環することにより供給された有機性排水を希釈してＢＯＤを５００〜７５０ｍｇ／リットルとする循環工程とを有して成ることを特徴とする有機性排水の処理方法。
前記反応工程において、ＢＯＤ容積負荷が３．５〜６．０ｋｇ／ｍ ^３・日であることを特徴とする請求項１記載の有機性排水の処理方法。
前記反応工程において、前記循環工程からの分離残水と有機性排水との混合水の滞留時間が２〜５時間であることを特徴とする請求項１記載の有機性排水の処理方法。
活性汚泥処理槽中に分離膜を浸漬させた有機性排水の処理装置において、該活性汚泥処理槽が開口部付き仕切りにより分割され、酸素含有気体を曝気する散気装置を有する２以上の反応室と、膜分離を行う分離室から成り、該反応室は、供給された有機性排水を分離室からの分離残水で希釈してＢＯＤを５００〜７５０ｍｇ／リットルにする最初の反応室と、分離室に供給する排水の溶解性ＢＯＤを５〜１００ｍｇ／リットルとする最後の反応室とを含み、最後の反応室から供給された排水を酸素含有気体散気下で分離膜により処理水と、活性汚泥を含む分離残水とに分離する分離室とを有してなり、かつ分離室からの分離残水を最初の反応室へ供給する循環手段を有することを特徴とする有機性排水の処理装置。