JP5149133B2 - 膜濾過の逆洗排水を濃縮する装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、膜濾過の洗浄排水を濃縮する装置および方法に関し、より詳細には、膜濾過の洗浄排水を濃縮する際、膜表面に付着した固形物とともに、膜濾過特有に生成する沈降性の高い圧密性ぺレット状固形物を濃縮することが可能な膜濾過の洗浄排水を濃縮する装置および方法に関する。

浄水場や工場等では水処理により水道水や純水、中水などを得ている。例えば、浄水場では、一般的には、原水に対して薬品を注入したうえで、重力沈降操作を用いた凝集沈殿濾過などが行われるが、近年クリプトスポリジウム等にみられる細菌類の混入による食中毒等が問題化し、より高度な浄水処理が求められている。その中の方法の一つとして膜による浄水処理がある。これは0.1μm程度以下の微細孔径な膜により濾過を行うものであり、これにより安全で安定的な水道水を作ることが可能となっている。

この膜濾過により水処理を行う場合、その処理工程の中で徐々に膜面に固形分が付着して膜濾過能力を低下させる。そのため、定期的な洗浄操作を行い、これを除去する。より具体的には、膜濾過対象である原水の流入方向と逆方向に洗浄水を流すことにより、膜面に付着した固形分を除去するものであり、このような洗浄水は逆洗排水とも呼ばれている。

この洗浄によって発生する逆洗排水中の固形物は、一般的に重力沈降による濃縮操作を行った後に機械脱水あるいは天日乾燥などを経て固化し産業廃棄物として廃棄処理あるいは園芸用土壌等の形で再利用され、脱水液は水道水の原水として用いられる。また工場やデパート、ビル等では水道水や井戸水をより安全性の高く純度の高い水にするために、あるいは廃水を中水として再利用するために、近年では膜濾過装置がよく用いられている。この場合でも膜濾過能力低下を防止するために定期的な洗浄操作を行っており、発生する逆洗排水に対して濃縮や脱水操作を行っている。

ところで、凝集沈澱濾過による浄水工程から排出される汚泥は、97〜99%の水分が含まれているので一旦重力沈降槽で濃縮した後、加圧や真空などによる機械脱水を行って80%以下の含水率のケーキとし、このケーキを埋立てなどの処分をしている。
しかし、機械脱水だけでは処理に要するエネルギーが大きいため、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載の濾過濃縮装置などを用いて、予め機械脱水前の水分負荷（含水率）を減少させて省力化が図られている。

特に、特許文献１に記載の汚泥濃縮では、汚泥槽内に吸収性の材料で作られた中板の両側に濾布を貼り付けた濾過板を配置し、これに濾液排出手段を取り付けることより濾過濃縮を行う。これをサイフォン式濾過濃縮装置という。
サイフォン式濾過濃縮装置は、汚泥槽内に１枚あるいは複数の濾過板を配置し、この濾過板に濾液排出管の一端を接続し、その他端を汚泥槽の外部に引出し、この装置の汚泥槽内に汚泥を充填すると、汚泥自身の重力または濾液排出管内に作用する負圧力（サイフォン力）により、濾過板の表面の汚泥が圧力を受けるので、汚泥粒子が濾過板の表面に溜まり、汚泥の水分が濾過板の内部に侵入し、濾液排出管を通って汚泥槽外部に排出される。これにより濾布表面に半固形状の濃縮汚泥が形成されるが、濃縮されていない汚泥が汚泥槽に残留しているので、このままでは濃縮汚泥を取出す事が出来ないため、この未濃縮の汚泥をポンプ等を用いて汚泥槽外部へ排出した後、例えば濾液排出管を通して濾過板内部に加圧空気を吹き込むことにより、濃縮汚泥を濾布表面から剥離することができる。剥離した濃縮汚泥は汚泥槽の底部に落下するので、これを槽外に排出し濃縮汚泥を得る。

そこで、本発明者は、従来の凝集沈澱濾過による浄水工程から排出される汚泥に対してではなく、膜濾過の洗浄排水に対してこのようなサイフォン式濾過濃縮装置を適用することにより、膜濾過の洗浄排水を濃縮することが可能ではないかと考え、以下に示すように、試験を試みた。

本装置は、例えば、図８のように、短形状の汚泥室を内部に備えた汚泥槽１、汚泥槽内に垂直に懸架された濾過板２、濾過板２により濾過された濾液を排出する濾液管３、濾液を排出する濾液バルブ４、汚泥槽１内の未濃縮排水を槽外に排出するための排水ポンプ５、汚泥槽１内の未濃縮排水を槽外に排出するための排水管６、排出した未濃縮排水を貯留する貯留槽７、濾過板２により濃縮された濃縮汚泥を排出する排出バルブ８、濾液を排出するサイフォンを形成する為の真空ポンプ９、濾液を排出するサイフォンを形成する為の真空バルブ１０、により構成される。ここで、洗浄排水を排出する膜濾過装置１１は、セラミック製で縦型にセットされ、膜装置下部の膜内面より原水を送水し、全量を濾過するデッドエンド方式となっており、一定時間浄水を濾過した後に膜濾過水あるいは浄水を膜透過面より供給して膜表面に付着した不純物及び固形分を剥離させた後に濾過濃縮装置を構成する貯留槽７へ洗浄排水として送水する。この洗浄排水は、貯留槽７よりポンプや高低差を利用した自重落下等より汚泥槽１へ送水されるようになっている。汚泥槽１は、槽内に濾過板２を有し、槽下部に排水管６及び排出バルブ８を接続している。濾過板２は、結合された濾布内部の上部には濾過液を通水する管を設けており、この管は濾布上部で濾過板２外部へ貫通しており、貫通した後に濾液管３に接続されている。

次に、この装置による運転方法を図９、図１０、図１１、図１２、図１３を用いて説明する。

まず、図９に示すように、膜濾過装置１１より排出された排水は貯留槽７に一旦貯留された後、濾液バルブ４と排出バルブ８、真空バルブ１０が閉じた状態において汚泥槽１へ供給される。

次に、図１０に示すように、汚泥槽１内部を洗浄排水で満たした後に真空バルブ１０を開け真空ポンプ９を運転する。すると濾液管３内が負圧になり、これと結合されている濾過板２の内部も同様に負圧になる。すると濾過板２表面の逆洗排水が圧力を受け、逆洗排水の水分が濾布を通じて濾過板２内部に侵入して濾液となり、濾液が濾液管３内に流入し、真空バルブ１０を通り真空ポンプ９を通って外部へ排出される。ここで濾液管３内が濾液で満たされた後に真空バルブ１０を閉じ真空ポンプ９を停止し、濾液管３内が濾液で満たされた後に濾液バルブ４を開けると、サイフォン力により濾液が管外へ流れ出し、濾過板２表面の逆洗排水の水分が濾布を通じて濾過板２内部に侵入し始め、逆洗排水の固形分が濾過板２表面に凝集し始め、濃縮汚泥となってくる。運転を続けると汚泥槽１内の洗浄排水量が減るので、濾過板２が液面より上に露出しないように貯留槽７より洗浄排水を供給する。

一定時間運転を続けると、濾過板２表面に凝集した濃縮汚泥が板状に形成されてくる。この時間は、膜濾過処理する前の原水の水質や処理する膜の能力や膜の経年的変化などにより変わってくる。濾過板２表面に板状の濃縮汚泥が形成された後に、図１１に示すように、汚泥槽１内にある未濃縮の洗浄排水を排水ポンプ５及び排水管６により貯留槽７へ送水し汚泥槽１内より排出し、汚泥槽１内を空の状態にする。

次に、図１２に示すように、濾液バルブ４を閉じた後にこの濾液管３内に圧縮された空気を供給し、濾過板２表面に形成された濃縮された汚泥を剥離させ汚泥槽１下部へ落下させる。

次に、汚泥槽１下部に溜まっている前述の剥離した汚泥を濃縮汚泥として排出バルブ８を通じて槽外へ排出する。
以上の操作により、膜濾過の逆洗排水を濃縮する事が可能である。

以上のように、本発明者は、セラミック膜を用いて膜濾過した後の逆洗排水をサイフォン濾過濃縮装置を用いて実験を行い、濃縮が可能である事を確認したが、膜濾過した後の逆洗排水には、膜表面に付着する汚泥状の固形分とは別に、膜濾過特有の固形物が大量に含まれており、このことに起因して、膜濾過した後の逆洗排水をサイフォン濾過濃縮装置によって濃縮することが困難であることを見出すに至った。

より詳細には、膜濾過特有の固形物とは、主として、濾過すべき処理液を濾過膜に通すために圧送することに起因して生成される圧密性のペレット状固形物であり、大きさおよび形状は、膜の貫通孔に依存するが、通常直径1mm、長さ3〜10mm程度の円筒状であり、このペレット状固形物は、沈降性が高いため、逆洗排水が汚泥槽内に供給される際、膜表面に付着する汚泥状の固形分とは異なり、濾過板２に向かって吸引濾過されることなく、汚泥槽の底に沈殿する。

この場合、汚泥槽の底に沈殿したペレット状固形物を濾過板２に吸引濾過された濃縮汚泥とは分離して、たとえば排出バルブ８を開いて外部に排出し、一方濃縮汚泥は、その後に濾過板２から剥離して外部に排出し、それぞれ別々に後処理である搬送処理、脱水処理等を行うとすれば、このような後処理の効率性を低下させる。

より具体的には、汚泥槽において濃縮された汚泥は、外部に排出され、搬送され脱水処理が行われて、最終的に処分可能な固化ケーキに形成されるが、濃縮汚泥の濃度に応じて、必要な搬送形態、あるいは脱水形態が影響を受ける。すなわち、濃度が高いペレット状固形物を単独で搬送し、脱水するとすれば、一般的な遠心ポンプでなく、モーノポンプ等の特殊ポンプが必要となるとともに、搬送配管の径を大きくする必要がある一方、フィルタープレス等の一般的な機械式脱水を行う場合、効果的な脱水が困難となる。さらに、これらの事情に起因して、後処理におけるメンテナンス性、信頼性、あるいはスペース性が損なわれ、全体として、効率的な後処理を行うことが困難となる。

一方において、圧密性のペレット状固形物の発生量は、原水の水質、原水に添加する薬品の種類、量、あるいは季節等に応じて変動する。このため、汚泥槽の底に沈殿するペレット状固形物と吸引濃縮汚泥とを混合した状態で、後処理を行うとしても、変動するペレット状固形物の量に応じて、吸引濃縮汚泥、および上澄み液である未濃縮の逆洗排水の混合割合を調整することにより、後処理の効率性に資する所望の濃縮濃度の濃縮汚泥として後処理可能であることが望まれる。
特公昭60-59002号 特公昭62-49087号 特公昭62-49088号

そこで、以上の技術的問題に鑑み、本発明の目的は、膜濾過装置の逆洗排水に含有する沈降性の高い圧密性ペレット状固形物を吸引濃縮汚泥と混合することにより新たな濃縮汚泥を生成する際、後処理である搬送処理、脱水処理等一連の処理を効率的に実施することが可能なように、所望の濃縮濃度に調整可能な、濾過膜の逆洗排水を濃縮するための装置および方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る濾過膜の逆洗排水を濃縮するための装置は、
濾過膜の逆洗排水を濃縮するための装置であって、
内部に原水を受け入れるケーシングと、このケーシング内に設けられ、原水を膜濾過するための膜濾過手段とを有する膜濾過装置と、
該ケーシングに接続され、膜濾過による逆洗排水を貯留するための逆洗排水槽と、
該逆洗排水槽の下流側に接続され、該逆洗排水槽内に貯留する逆洗排水を受け入れるための汚泥槽と、
該汚泥槽内に設けられる吸引式濾過濃縮手段であって、前記汚泥槽内の逆洗排水を吸引濾過することにより、濃縮汚泥を前記汚泥槽内で生成する一方、濾過水を外部に排出する吸引式濾過濃縮手段と、
前記逆洗排水槽と前記汚泥槽の底部とを接続し、前記汚泥槽内の逆洗排水を前記逆洗排水槽に戻すための逆洗排水戻し管と、
前記汚泥槽の底部に接続され、前記吸引式濾過濃縮手段によって濾過濃縮された汚泥を排出するための濃縮汚泥排出管とを有する装置において、
さらに、前記汚泥槽の下流側に接続された濃縮汚泥槽を有し、前記汚泥槽と前記濃縮汚泥槽とを連絡する前記濃縮汚泥排出管には、未濃縮の逆洗排水あるいは濃縮汚泥の排出量を調整するための排出バルブが設けられている、構成としている。

本発明は、濾過すべき処理液を圧送することにより膜に設けられた無数の小径の貫通孔を通過させる形態で濾過を行う膜濾過特有の問題として、原水を膜濾過することにより膜に付着する固形物を逆洗浄する際、逆洗浄水には、膜表面に付着する固形物以外に、所定濾過圧のもとで圧密されたペレット状固形物が含まれるところ、ペレット状固形物は通常の固形物と性状が異なり、既に濃縮されているが、反面沈降性が高いことに注目して、このようなペレット状固形物を含めて、逆洗浄水を濃縮汚泥処理しようとするものである。

以上の構成を有する濾過膜の逆洗排水を濃縮するための装置によれば、逆洗浄水が貯留された逆洗浄水槽から逆洗排水を受け入れた汚泥槽内で、吸引式濾過濃縮手段により逆洗排水を吸引濾過することにより、濃縮汚泥を汚泥槽内で生成する一方、濾過水を外部に排出することが可能である。一方、この間に、ペレット状固形物は、吸引式濾過濃縮手段により吸引されずに、汚泥槽の底に沈殿し、時間経過とともに、汚泥槽内の逆洗排水が、汚泥槽の底に溜まったペレット状固形物と、上澄み液とに分離される。この圧密性ペレット状固形物を未濃縮の逆洗排水とともに、濃縮汚泥排出管を通じて、外部に排出し、汚泥槽の下流側に接続された濃縮汚泥槽に移送し、次いで、汚泥槽内に残留する未濃縮の逆洗排水を逆洗排水戻し管を通じて逆洗排水槽に戻し、空になった汚泥槽内で濃縮汚泥を剥離して、汚泥槽の底に溜め、圧密性ペレット状固形物とは別に、濃縮汚泥槽に移送し、そこで圧密性ペレット状固形物および未濃縮の逆洗排水と混合して、新たな濃縮汚泥とする。

このとき、排出バルブの開時間を調整することにより、圧密性ペレット状固形物とともに濃縮汚泥槽に移送される未濃縮の逆洗排水の排出量を調整することが可能であり、それにより、汚泥槽の外部において、濃縮汚泥槽内で混合される濃縮汚泥、圧密性ペレット状固形物および未濃縮の逆洗排水により生成される濃縮汚泥の濃縮濃度を所望の濃度とすることが可能である。

このように、濃縮汚泥槽内で生成された新たな濃縮汚泥を所望の濃縮濃度に調整することにより、このような濃縮汚泥を後処理する際、濃縮汚泥の搬送および脱水処理等の一連の処理を効率的に行うことが可能となる。
特に、圧密性ペレット状固形物の発生量が、原水の水質、季節や浄水工程において添加される薬品の種類、量に応じて変動するとしても、排出バルブの開時間を調整することにより、濃縮汚泥槽に移送される未濃縮の逆洗排水の排出量をきめ細かい態様で調整することが可能であり、この場合、汚泥槽の底に沈殿する圧密性ペレット状固形物を外部に排出するのに必要な時間に亘って排出バルブの開時間を確保することを前提として、圧密性ペレット状固形物の発生量が多ければ、それに応じて排出バルブの開時間を長めに調整することにより、未濃縮の逆洗排水の排出量を多くし、一方圧密性ペレット状固形物の発生量が少なければ、それに応じて排出バルブの開時間を短めに調整して、未濃縮の逆洗排水の排出量を少なくすることにより、濃縮汚泥槽内で生成される濃縮汚泥の濃度を調整することが可能である。

さらに、前記逆洗排水戻し管は、前記排出バルブの上流側で、濃縮汚泥排出管から分岐するように設けられ、前記逆洗排水戻し管には、分岐バルブが設けられるのでもよい。

上記目的を達成するために、本発明に係る濾過膜の逆洗排水を濃縮するための方法は、
濾過膜の逆洗排水を濃縮するための方法であって、
濾過膜の逆洗排水を汚泥槽内に供給する段階と、
逆洗排水を汚泥槽内で吸引濾過することにより、濃縮汚泥を汚泥槽内で生成する段階と、
汚泥槽の底に沈殿した、逆洗排水に含有する圧密性ペレット状固形物を汚泥槽の底から汚泥槽外に排出する段階とを有し、
該排出段階は、圧密性ペレット状固形物とともに汚泥槽外に排出する未濃縮の逆洗排水量を調整する段階を有し、
さらに、汚泥槽内に残留する未濃縮の逆洗排水を汚泥槽外に排出する段階と、
吸引濾過された濃縮汚泥を剥離させることにより、汚泥槽外に排出し、汚泥槽外で圧密性ペレット状固形物及び排水量の調整された未濃縮の逆洗排水と混合して、所定濃縮汚泥濃度を有する新たな濃縮汚泥を生成する段階とを、
有する構成としている。

以上の構成を有する濾過膜の逆洗排水を濃縮するための方法によれば、汚泥槽内に供給された逆洗排水を濃縮する際、汚泥槽の底に溜まった圧密性ペレット状固形物および未濃縮の逆洗排水を汚泥槽の外部に排出し、その後に、吸引濾過された濃縮汚泥を汚泥槽の外部で、圧密性ペレット状固形物および未濃縮の逆洗排水と混合することにより、新たな濃縮汚泥を生成することが可能である。その際、圧密性ペレット状固形物とともに汚泥槽の外部に排出される未濃縮の逆洗排水量を調整することにより、濃縮濃度の高い圧密性ペレット状固形物、濃縮濃度の低い吸引濾過による濃縮汚泥および未濃縮の逆洗排水量からなる新たな濃縮汚泥の濃縮濃度を所望の濃度となるように調整することが可能であり、それにより、新たな濃縮汚泥の後処理である搬送処理、脱水処理等の一連の処理を効率的に行うことが可能となる。

さらに、前記所定濃縮汚泥濃度は、４．０％以上であり、新たな濃縮汚泥を渦巻きポンプにより搬送し、フィルタープレス式の脱水処理を行い、固化する段階をさらに有するのがよい。

本発明に係る濾過膜の逆洗排水を濃縮するための装置によれば、汚泥槽の底に溜まる圧密性ペレット状固形物と、汚泥槽内で吸引濾過された濃縮汚泥と、汚泥槽内の未濃縮の逆洗排水とを濃縮汚泥槽内で混合することにより、新たな濃縮汚泥とすることが可能である。
このとき、排出バルブの開時間を調整することにより、圧密性ペレット状固形物とともに濃縮汚泥槽に移送される未濃縮の逆洗排水の排出量を調整することが可能であり、それにより、汚泥槽の外部において、濃縮汚泥槽内で混合される濃縮汚泥、圧密性ペレット状固形物および未濃縮の逆洗排水により生成される濃縮汚泥の濃縮濃度を所望の濃度とすることが可能である。
このように、濃縮汚泥槽内で生成された新たな濃縮汚泥を所望の濃縮濃度に調整することにより、濃縮汚泥を後処理する際、濃縮汚泥の搬送および脱水処理等の一連の処理を効率的に行うことが可能となる。

以下に、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態においては、膜濾過装置としては、セラミック膜を用いたデッドエンド方式の濾過膜装置、一方濾過膜装置の逆洗排水の濾過濃縮装置としては、従来既知のサイフォン式濾過濃縮装置を採用している。

図１は本発明の実施形態にかかる濾過濃縮装置の基本構成図である。本発明の濾過濃縮装置は、短形状の汚泥室を内部に備えた汚泥槽１内に垂直に懸架された濾過板２により濾過された濾液を排出する濾液管３、濾液を排出する濾液バルブ４、汚泥槽１内の未濃縮排水を槽外に排出するための排水ポンプ５、汚泥槽１内の未濃縮排水を槽外に排出するための排水管６、排出した未濃縮排水を貯留する貯留槽７、濾過板２により濃縮された濃縮汚泥を排出する排出バルブ８、濾液を排出するサイフォンを形成する為の真空ポンプ９、真空バルブ１０、により構成される。濾過板２は、図１では１枚だが、複数枚入っている場合が一般的に用いられる。濾過板２は、結合された濾布内部の上部には濾過液を通水する管を設けており、この管は濾布上部で濾過板２外部へ貫通しており、貫通した後に濾液管３に接続されている。

また、膜濾過装置１１はセラミック製の円筒状の膜が縦型にセットされ、膜装置下部の膜内面より原水を送水し、全量を濾過するデッドエンド方式となっており、一定時間濾過した後に膜濾過水を膜透過面より供給して膜表面に付着した不純物及び固形分を剥離させた後に濾過濃縮装置を構成する貯留槽７へ洗浄排水として送水する。この洗浄排水は、貯留槽７より汚泥槽１へ送水されるようになっている。

ここで、膜濾過した後の逆洗排水（洗浄排水）には、膜表面に付着する汚泥状の固形分とは別に、膜濾過特有の固形物が大量に含まれており、膜濾過特有の固形物とは、圧密性のペレット状固形物１７であり、大きさおよび形状は、濾過圧等に依存するが、通常直径1mm、長さ3〜10mm程度の円筒状であり、このペレット状固形物１７は、沈降性が高いため、逆洗排水が汚泥槽１内に供給される際、膜表面に付着する汚泥状の固形分とは異なり、濾過板２に向かって吸引濾過されることなく、汚泥槽1の底に沈殿する。
デッドエンド方式の場合、それぞれ無数のミクロン径の貫通孔（図示せず）を側面に備えた管束が、縦置の状態でケーシング（図示せず）内に収納され、管束の一端から濾過すべき原液が管内を閉鎖端である他端に向かって流れることにより、原液は無数の貫通穴を通過し、それにより濾過され、ケーシング内で管束の外部に導かれ、ケーシングに設けられた排出口より濾液が流出するようにしている。このとき、各管内で原液が閉鎖端である他端に向かって圧送されることにより、他端の近傍に圧密性ペレットが形成される。したがって、形成される圧密性ペレットの径および数は、管の内径および管束の数に相当する。このようにして形成された圧密性ペレットを逆洗水により除去する場合、濾過の場合とは逆向きに、ケーシングに設けられた排出口より洗浄水を各管束に向かって流すことにより、各管において無数の貫通孔を通過して、管内に導かれた洗浄水により、他端の近傍に圧密性ペレットが洗い流され、洗浄水とともに管内から開放端である一端に向かって流出する。
一方、クロスフロー方式の場合、デッドエンド方式の場合と異なり、管束のそれぞれは、ケーシングを縦に貫通する形態をとり、ケーシング内に閉鎖端である他端を有さず、原液は管束の一端から濾過すべき原液が管内を流れることにより、原液は無数の貫通穴を通過し、それにより濾過され、ケーシング内で管束の外部に導かれ、ケーシングに設けられた排出口より濾液が流出する一方、貫通穴を通過しない原液は、そのまま管内を流れ、ケーシングの外部に排出される。このとき、デッドエンド方式の場合と異なり、閉鎖端である他端の近傍に圧密性ペレットは形成されないが、無数の貫通穴を通過する直前の管の内壁部において、有機物や粘性物等の付着を原因とする同様な圧密性ペレットが形成される。このようにして形成された圧密性ペレットを逆洗水により除去する場合、デッドエンド方式の場合と同様に、濾過の場合とは逆向きに、ケーシングに設けられた排出口より洗浄水を各管束に向かって流すことにより、各管において無数の貫通孔を通過して、管内に導かれた洗浄水により、管内壁に付着した圧密性ペレットが洗い流され、洗浄水とともに管内から開放端である一端に向かって流出する。あるいは、各管内において、原液と逆向きに洗浄水を流すことにより、圧密性ペレットを除去してもよい。

排水管６は、排出バルブ８の手前の配管に取り付けられ、そこに分岐バルブ１４が設けられていて排出バルブ８との切換により未濃縮の洗浄排水を任意の系統に送液できるようになっている。排出バルブ８の下流側には、濃縮汚泥槽１５が設けられていて、汚泥槽１内に沈殿した沈降性の高い圧密性のペレット状固形物や汚泥槽１内に落下した濾過板２表面に形成され濃縮された汚泥を濃縮汚泥槽１５に送って貯留することが可能となっている。濃縮汚泥槽１５の容量は、圧密性のペレット状固形物の発生量、濾過板２表面に形成され濃縮された汚泥の発生量、あるいは未濃縮の逆洗排水の量等に応じて、適宜選定すればよい。なお、変形例として、排水管６は汚泥槽１の底に直接接続されていてもよい。

ここで、この装置による本実施形態の運転方法を図２、図３、図４、図５、図６、図７を用いて説明する。

まず、図２に示すように、膜濾過装置１１より排出された排水は貯留槽７に一旦保管された後、濾液バルブ４と真空バルブ１０が閉じた状態において汚泥槽１へ供給される。
次に、図３に示すように、汚泥槽１内部を洗浄排水で満たした後に真空バルブ１０を開け真空ポンプ９を運転し濾布内部を負圧とし、洗浄排水を濾過板２を通じて濾過し濾液を濾液管３内に流入させ、濾液管３内を濾液で満した後に真空バルブ１０を閉じ、濾液バルブ４を開けサイフォン力により濾液を管外へ排出する。運転を続けると汚泥槽１内の洗浄排水量が減るので、濾過板２が液面より露出しないように貯留槽７より洗浄排水を供給する。

次に図４に示すように、一定時間にわたって図３の状態を続けた後に排出バルブ８を開いて汚泥槽１内にある沈殿した圧密された沈降性の高い圧密性のペレット状固形物を未濃縮の逆洗排水と共に濃縮汚泥槽１５に送る。これにより汚泥槽１内には未濃縮の洗浄排水が残った状態になる。ここで、排出バルブ８を開く時間を任意に設定する事により、濃縮汚泥槽１５に送る未濃縮の逆洗排水量が変わり、濃縮汚泥の濃度が変わってくる。つまり、排出バルブ８の開く時間を調節する事で濃縮汚泥濃度を調節する事が可能となる。
排出バルブ８の開時間の調整方法は、たとえば以下のように行うことができる。排出バルブ８は、たとえば、モータ駆動式バルブであり、モータの駆動によりバルブの開閉を制御するようにしており、このモータの駆動を制御することにより、以下に示すセンサー信号により、排出バルブ８の開時間の調整を行う。より詳細には、汚泥槽１内の未濃縮の逆洗排水のレベルを検知する液面検知計（図示せず）と、汚泥槽１内の底に溜まった濃縮汚泥のレベルを検知する固形分検知計（図示せず）とを設け、未濃縮の逆洗排水と濃縮汚泥とを排出バルブ８を通じて排出する際、液面検知計による未濃縮の逆洗排水のレベルが固形分検知計による濃縮汚泥のレベルを下回るまで、モータを駆動して、排出バルブ８を開状態に維持することにより、圧密性ペレット状固形物とともに濃縮汚泥槽１５に移送される未濃縮の逆洗排水の排出量を調整することが可能であり、それにより、汚泥槽１の外部において、濃縮汚泥槽１５内で混合される濃縮汚泥、圧密性ペレット状固形物および未濃縮の逆洗排水により生成される濃縮汚泥の濃縮濃度を所望の濃度とすることが可能である。なお、固形分検知計は、たとえば密度差、導電率差、あるいは超音波を利用することにより、検知するものでもよい。

次に、図５に示すように、分岐バルブ１４を開け排水ポンプ５と排水管６を用いて汚泥槽１内に残った未濃縮の洗浄排水を貯留槽７へ送液する。

次に、図６に示すように、濾液バルブ４を閉じた後に濾液管３内に圧縮された空気を供給し、濾過板２表面に形成された濃縮された汚泥を剥離させ汚泥槽１下部へ落下させる。

次に、図７に示すように、分岐バルブ１４を閉じ排出バルブ８を開けて汚泥槽１内に落下した濾過板２表面に形成され濃縮された汚泥を濃縮汚泥槽１５に送る。これにより、吸引濃縮された汚泥は、濃縮汚泥槽１５内に既に送られた圧密性ペレット状固形物および未濃縮の逆洗排水と、濃縮汚泥槽１５内で混合され、新たな濃縮汚泥が生成される。
次に、新たな濃縮汚泥は、後処理として、たとえばフィルタープレスタイプ等の機械式脱水装置まで搬送され、そこで脱水処理が行われ、最終的に処分可能な固化ケーキが生成される。

ここで発明者らによる実験では、セラミックを材料とする膜を用いた濾過装置の洗浄排水にサイフォン式濾過濃縮装置を用いて濃縮を行ったところ、セラミック膜を用いたデッドエンド方式の膜濾過装置の洗浄排水のSS濃度が約0.3%で、これに含まれる圧密性ペレット状固形物１７は、直径1mm、長さ3ないし10mm程度の円筒状に形成されており、圧密性ペレット状固形物１７は、濾過板２に形成される濃縮汚泥には含まれずに汚泥槽の下部に沈殿した。このとき、サイフォン式濾過濃縮装置の濾過板２に付着した濃縮汚泥のSS濃度は約6.1％であった。

上記の運転方法によって、このような濃縮汚泥を圧密性ペレット状固形物１７を含む洗浄排水と混合した場合、SS濃度4.0％以上の濃縮汚泥となることを確認した。ここで取出した濃縮汚泥を後にフィルタープレスなどの機械脱水にかける場合、濃縮汚泥のSS濃度は4.0％以上であれば効果的に機械脱水が可能なことが分かっており、またSS濃度が4.0％程度であれば、渦巻ポンプでの搬送が可能であり、スネーク式ポンプ等の高価な装置を使わずに済むというメリットもある。

以上の構成を有する濾過膜の逆洗排水を濃縮するための装置によれば、逆洗浄水が貯留された貯留槽７から逆洗排水を受け入れた汚泥槽１内で、吸引式濾過濃縮手段により逆洗排水を吸引濾過することにより、濃縮汚泥を汚泥槽１内で生成する一方、濾過水を外部に排出することが可能である。一方、この間に、ペレット状固形物は、吸引式濾過濃縮手段により吸引されずに、汚泥槽１の底に沈殿し、時間経過とともに、汚泥槽１内の逆洗排水が、汚泥槽１の底に溜まった圧密性ペレット状固形物と、上澄み液とに分離される。この圧密性ペレット状固形物を未濃縮の逆洗排水とともに、濃縮汚泥排出管を通じて、外部に排出し、汚泥槽１の下流側に接続された濃縮汚泥槽１５に移送し、次いで、汚泥槽１内に残留する未濃縮の逆洗排水を排水管６を通じて貯留槽７に戻し、空になった汚泥槽１内で濃縮汚泥を剥離して、汚泥槽１の底に溜め、圧密性ペレット状固形物とは別に、濃縮汚泥槽１５に移送し、そこで圧密性ペレット状固形物および未濃縮の逆洗排水と混合して、新たな濃縮汚泥とする。

このとき、排出バルブ８の開時間を調整することにより、圧密性ペレット状固形物とともに濃縮汚泥槽１５に移送される未濃縮の逆洗排水の排出量を調整することが可能であり、それにより、汚泥槽１の外部において、濃縮汚泥槽１５内で混合される濃縮汚泥、圧密性ペレット状固形物および未濃縮の逆洗排水により生成される濃縮汚泥の濃縮濃度を所望の濃度とすることが可能である。

このように、濃縮汚泥槽１５内で生成された新たな濃縮汚泥を所望の濃縮濃度に調整することにより、このような濃縮汚泥を後処理する際、濃縮汚泥の搬送および脱水処理等の一連の処理を効率的に行うことが可能となる。
特に、圧密性ペレット状固形物の発生量が、原水の水質、季節や浄水工程において添加される薬品の種類、量に応じて変動するとしても、排出バルブ８の開時間を調整することにより、濃縮汚泥槽１５に移送される未濃縮の逆洗排水の排出量をきめ細かい態様で調整することが可能であり、この場合、汚泥槽１の底に沈殿する圧密性ペレット状固形物を外部に排出するのに必要な時間に亘って排出バルブ８の開時間を確保することを前提として、圧密性ペレット状固形物の発生量が多ければ、それに応じて排出バルブ８の開時間を長めに調整することにより、未濃縮の逆洗排水の排出量を多くし、一方圧密性ペレット状固形物の発生量が少なければ、それに応じて排出バルブ８の開時間を短めに調整して、未濃縮の逆洗排水の排出量を少なくすることにより、濃縮汚泥槽１５内で生成される濃縮汚泥の濃度を調整することが可能である。

以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の修正あるいは変形が可能である。たとえば、本実施形態においては、デッドエンド方式のセラミック膜を前提とする膜濾過装置を例に説明したが、膜濾過装置特有に発生する沈降性の高い圧密性ぺレット状固形物は、このような膜濾過装置だけに生じるとは限らず、クロスフロー方式のセラミック膜の膜濾過装置、あるいは有機膜を用いた膜濾過装置においても、このような圧密性ぺレット状固形物が発生する可能性があり、その場合には、本発明が有効に適用される。また、本実施形態においては、吸引式濾過濃縮装置として、サイフォン式濾過濃縮装置を例に説明したが、それに限定されることなく、汚泥槽内で汚泥を吸引濾過するタイプであれば、本発明が有効に適用される。

本発明に係る、膜濾過装置の洗浄排水を濃縮する濾過濃縮装置の実施形態を示す概略図である。 図１の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する動作図である。 図１の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する動作図である。 図１の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する動作図である。 図１の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する動作図である。 図１の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する動作図である。 図１の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する動作図である。 膜濾過装置の洗浄排水を濃縮する濾過濃縮装置の従来の実施形態を示す概略図である。 図８の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する従来の動作図である。 図８の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する従来の動作図である。 図８の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する従来の動作図である。 図８の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する従来の動作図である。 図８の濾過濃縮装置を用いて洗浄排水を濃縮する従来の動作図である。

符号の説明

１ 汚泥槽
２ 濾過板
３ 濾液管
４ 濾液バルブ
５ 排水ポンプ
６ 排水管
７ 貯留槽
８ 排出バルブ
９ 真空ポンプ
１０ 真空バルブ
１１ 膜濾過装置
１３ 排水バルブ
１４ 分岐バルブ
１５ 濃縮汚泥槽
１６ 濃縮汚泥
１７ 圧密性固形物

Claims (4)

1. 濾過膜の逆洗排水を濃縮するための装置であって、
   内部に原水を受け入れるケーシングと、このケーシング内に設けられ、原水を膜濾過するための膜濾過手段とを有する膜濾過装置と、
   該ケーシングに接続され、圧密性ペレット状固形物を含有する、膜濾過による逆洗排水を貯留するための逆洗排水槽と、
   該逆洗排水槽の下流側に接続され、該逆洗排水槽内に貯留する逆洗排水を受け入れるための汚泥槽と、
   該汚泥槽内に設けられる吸引式濾過濃縮手段であって、前記汚泥槽内の逆洗排水を吸引濾過することにより、濃縮汚泥を前記汚泥槽内で生成する一方、濾過水を外部に排出する吸引式濾過濃縮手段と、
   前記逆洗排水槽と前記汚泥槽の底部とを接続し、前記汚泥槽内の逆洗排水を前記逆洗排水槽に戻すための逆洗排水戻し管と、
   前記汚泥槽の底部に接続され、前記吸引式濾過濃縮手段によって濾過濃縮された汚泥を排出するための濃縮汚泥排出管とを有する装置において、
   さらに、前記汚泥槽の下流側に接続された濃縮汚泥槽を有し、前記汚泥槽と前記濃縮汚泥槽とを連絡する前記濃縮汚泥排出管には、未濃縮の逆洗排水あるいは濃縮汚泥の排出量を調整するための排出バルブが設けられ、
   変動する圧密性ペレット状固形物の発生量に応じて濃縮汚泥あるいは未濃縮の逆洗排水の混合割合を調整するように、前記排出バルブの開閉を行うことにより、前記濃縮汚泥槽内で、濃縮汚泥、圧密性ペレット状固形物および未濃縮の逆洗排水により生成される濃縮汚泥の濃縮濃度を調整する、
   ことを特徴とする装置。
2. 前記逆洗排水戻し管は、前記排出バルブの上流側で、濃縮汚泥排出管から分岐するように設けられ、前記逆洗排水戻し管には、分岐バルブが設けられる、請求項１に記載の装置。
3. 濾過膜の逆洗排水を濃縮するための方法であって、
   濾過膜の逆洗排水を汚泥槽内に供給する段階と、
   逆洗排水を汚泥槽内で吸引濾過することにより、濃縮汚泥を汚泥槽内で生成する段階と、
   汚泥槽の底に沈殿した、逆洗排水に含有する圧密性ペレット状固形物を汚泥槽の底から汚泥槽外に排出する段階とを有し、
   該排出段階は、圧密性ペレット状固形物とともに汚泥槽外に排出する未濃縮の逆洗排水量を調整する段階を有し、
   さらに、汚泥槽内に残留する未濃縮の逆洗排水を汚泥槽外に排出する段階と、
   吸引濾過された濃縮汚泥を剥離させることにより、汚泥槽外に排出し、汚泥槽外で圧密性ペレット状固形物及び排水量の調整された未濃縮の逆洗排水と混合して、所定濃縮汚泥濃度を有する新たな濃縮汚泥を生成する段階とを、
   有することを特徴とする方法。
4. 前記所定濃縮汚泥濃度は、４．０％以上であり、新たな濃縮汚泥を渦巻きポンプにより搬送し、フィルタープレス式の脱水処理を行い、固化する段階をさらに有する、請求項３に記載の方法。

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