JP4925403B2 - 排水処理装置および排水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機性排水を処理するための排水処理装置および排水処理方法に関する。

有機性排水の排水処理方法の一つとして、膜分離活性汚泥法がある。この仕組みは、被処理水中に存在する有機物等の汚濁物質を活性汚泥中の微生物により生物分解し、活性汚泥を精密ろ過膜あるいは限外ろ過等の分離膜により固液分離し、浮遊物のない清澄な透過水を得て、その透過水を排出する方法である。

膜分離活性汚泥法の特長は、膜分離により、活性汚泥中の微生物と水を固液分離できることである。そのため、（１）反応槽内の活性汚泥が流出せず、活性汚泥濃度を高濃度に保持できる、（２）反応時間（汚濁物質の分解時間）を短縮でき反応槽をコンパクトに設計できる、（３）沈殿槽が不要である、（４）処理水の水質が極めて良好である等の利点を有する。

通常の活性汚泥処理設備では、人口の増加や工場の増設などにより、被処理水量が処理能力を上回った場合、反応槽などに膜分離装置を設置した膜分離活性汚泥設備とすることにより処理能力を増強することができる。この場合、沈殿槽は不要となる。その沈殿槽は、通常、廃棄されるか、そのまま放置されることが多い。

一方、膜分離活性汚泥設備に一時的に設計水量以上の多量の被処理水が流入した場合、膜分離装置の処理量を一時的に上げるか、被処理水量を減らすなどの措置を講じる必要が出てくる。一時的に膜分離装置のろ過流量（フラックス）をあげることは、ある程度可能であるが限界がある。最悪の場合、被処理水の発生源である工場等の操業を停止せざるを得ない場合もあり得る。これらを考慮して、前工程に過大な流量調整槽を設けたり、膜分離装置の能力を一時的に流入する被処理水の最大量に合わせることは、経済的に不利である。

生活排水などを処理する装置で、多量の被処理水が流入した場合に後段に予備沈殿槽を設ける方法（特許文献１）が知られている。特許文献１の方法は、合併浄化槽であり、ばっき槽内（反応槽）の水位が所定水位以上になったときにオーバーフローにより汚泥を予備沈殿槽に流入させる仕組みである。しかしこの方法では、膜ろ過水は、沈殿槽を介さずに放流されており、そのため沈殿槽には汚泥濃度の高い汚泥が流入し、固液分離が困難になり、浮遊物質が、オーバーフローして流出しまう懸念がある。

特開平１１−１９６６８号公報

以上説明したように、膜分離活性汚泥法において、反応槽に流入する被処理水が一時的に膜分離装置の設計水量以上に増加した場合や膜分離装置が目詰まり等のトラブルで処理能力が低下した場合に対応できる技術は知られていない。本発明の目的は、上記ケースに対応できる手段を提供することにある。また、従来の沈殿槽を使用した活性汚泥処理法から膜分離活性汚泥法に改造したときに不要となる沈殿槽の有効利用を図るものである。

本発明は、膜分離装置を内部に配置した活性汚泥反応槽と、その後段に配置された沈殿槽と、前記反応槽からオーバーフローした活性汚泥を沈殿槽に導く配管Ａと、膜ろ過水を沈殿槽に導く配管Ｂを配した排水処理装置である。

また、本発明は、前記の装置を用いて、沈殿槽に水を貯留した状態で有機性排水の活性汚泥処理を行い、膜ろ過水を沈殿槽に送液して沈殿槽からオーバーフローさせて排出するとともに、反応槽内の活性汚泥をオーバーフローにて沈殿槽に流入させながら、沈殿槽下部より汚泥を反応槽に返送する排水処理方法である。

本発明の排水処理装置および排水処理方法は、膜分離活性汚泥法において、反応槽に流入する被処理水が一時的に膜分離装置の設計水量以上に増加した場合や膜分離装置が目詰まり等のトラブルで処理能力が低下した場合にも対応可能である。また本発明によれば、従来の活性汚泥処理法から膜分離活性汚泥法に改造したときに不要となる沈殿槽の有効利用を図ることができる。

以下、図面を参照しつつ本発明を説明する。
本発明の排水処理装置に用いられる活性汚泥反応槽は、好気的な条件下で有機性排水を活性汚泥中の微生物によって分解処理する生物反応槽である。有機性排水とは有機物を主体とする排水である。膜分離装置は活性汚泥反応槽の内部に浸漬した状態で配置されている。
本発明の排水処理装置において、有機性排水である被処理水は、活性汚泥を含んだ反応槽１に導入され、膜分離装置２により活性汚泥が固液分離され、膜ろ過水が得られる。

膜分離装置に用いられる分離膜としては、精密ろ過膜または限外ろ過膜が好ましい。その中でもフラックスが高く取れること、取り扱い性が容易であることから精密ろ過膜がより好ましい。精密ろ過膜の孔径は、通常０．１〜０．４μｍ程度のものが使われる。分離膜の形状としては、中空糸膜、平膜、管状膜等があげられる。これらのうち、容積ベースで比較した場合に膜面積の高集積が可能な中空糸膜がより好ましい。中空糸膜材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン等を例示することができる。

反応槽内の活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）は、膜面の洗浄性を考慮すると低い方が好ましく、単位容積あたりの処理量を考慮すると高い好ましい。通常は５０００〜１５０００ｍｇ／Ｌ程度に保つことが好ましく、７０００〜１２０００ｍｇ／Ｌ程度に保つことがより好ましい。

本発明の排水処理装置においては、反応槽の後段に沈殿槽３が配置されている。沈殿槽は、流入してくる固体と液体の混合液の流速を小さくし、重力沈降で汚泥と上澄み液を分離する役割を有している。

反応槽にはオーバーフロー配管Ａが設けられているので、排水処理装置の運転中に、一時的に反応槽内の水位がオーバーフロー口１０まで上昇した場合に、反応槽内の活性汚泥は、配管Ａを通って沈殿槽に送られる。即ち、このような非定常運転時において、反応槽内の活性汚泥が装置外部に排出されない構造になっている。

反応槽内の膜分離装置でろ過された膜ろ過水は、膜ろ過水配管Ｂを経由して後段の沈殿槽に送液される。沈殿槽において、膜ろ過水は水位が沈殿槽の最上部に上昇するまで沈殿槽内に貯留され、水位が最上部に上昇するとオーバーフローして系外に排出される。

次に本発明の排水処理方法について説明する。
定常運転の場合、反応槽の水面は、オーバーフロー口より低い位置となっている。反応槽内に流入した被処理水は、反応槽内の活性汚泥中の微生物により分解、浄化され、膜分離装置によって固液分離される。即ち、定常運転の場合は、配管Ａは使用されていない状態にあり、沈殿槽へは浮遊物のない膜ろ過水のみが流入する。そして沈殿槽は水が貯留された状態になり、沈殿槽の水は満水状態になると、沈殿槽の上部からオーバーフローして排出される。

このような状態で、反応槽に流入する被処理水が一時的に膜分離装置の設計水量以上に増加した場合、または、膜分離装置が目詰まり等のトラブルで処理能力が低下した場合、反応槽の液面が上昇し、オーバーフローした活性汚泥が配管Ａを経由して沈殿槽に送られることになる。通常の膜分離活性汚泥法の場合、ＭＬＳＳ濃度が５０００〜１５０００ｍｇ／Ｌ程度と高濃度であるため沈殿槽で沈降分離することは困難である。本発明の排水処理方法によれば、定常運転時の膜ろ過水の流入によって沈殿槽の水位が上昇しているので、反応槽からオーバーフローして沈殿槽に送られた汚泥は、沈殿槽内の水で希釈され、沈殿槽で汚泥が分離可能な濃度になる。

沈殿槽内には水が貯留されていることから、流入した汚泥は水で希釈され沈殿槽下部に沈降する。沈殿槽には、沈殿槽下部より汚泥を反応槽に返送する汚泥返送配管６が設置されている。沈降分離された汚泥は沈殿槽下部より連続的に抜き出され、反応槽１もしくはその前段に返送される。これにより、汚泥が系外に排出されないため、一時的に被処理水量が増えた場合や処理能力が低下した場合でも排水処理を継続することができる。

本発明の排水処理装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 活性汚泥反応槽
２ 膜分離装置
３ 沈殿槽
４ 配管Ｂ
５ 配管Ａ
６ 汚泥返送配管
７ 散気装置
８ ブロワ
９ ろ過ポンプ
１０ オーバーフロー口
１１ ポンプ

Claims (2)

1. 膜分離装置を内部に配置した活性汚泥反応槽と、その後段に配置された沈殿槽と、前記反応槽からオーバーフローした活性汚泥を沈殿槽に導く配管Ａと、膜ろ過水を沈殿槽に導く配管Ｂを配した排水処理装置。
2. 請求項１に記載の装置を用いて、沈殿槽に水を貯留した状態で有機性排水の活性汚泥処理を行い、膜ろ過水を沈殿槽に送液して沈殿槽からオーバーフローさせて排出するとともに、反応槽内の活性汚泥をオーバーフローにて沈殿槽に流入させながら、沈殿槽下部より汚泥を反応槽に返送する排水処理方法。

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