JP5358886B2

JP5358886B2 - 有機物含有水の生物処理方法

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Publication number: JP5358886B2
Application number: JP2007041636A
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Inventors: 哲朗深瀬
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
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Priority date: 2007-02-22
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2013-12-04
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Description

本発明は、有機物含有水を活性汚泥法により処理する有機物含有水の生物処理方法に関し、特に、生物処理槽内の混合液を膜分離して処理水を得る生物処理方法に関する。

有機物含有水から有機物を除去する処理方法として、生物処理が知られている。生物処理法の中でも、活性汚泥と呼ばれる微生物群集を利用する活性汚泥法は、様々な性状の有機物含有水に適用でき、良好な水質の処理水が得られるため、広く用いられている。活性汚泥法により有機物含有水を処理して得られる活性汚泥処理水は、純水（超純水を含む。以下同じ）を製造するための原料水（原水とも称する）としても利用されている（例えば特許文献１）。

ところで、活性汚泥法による処理を行う生物処理槽内には、処理槽に導入された有機物含有水と槽内に保持された微生物とが混合された液（混合液）が保持される。このため、生物処理槽で処理された清澄な処理液を得るには、混合液を固液分離する必要がある。生物処理槽の混合液中に含まれる微生物等は微細であることから、固液分離に先立ち、凝集剤を混合液に添加することで微細な固形分を凝集させる。

混合液を清澄化する固液分離装置としては、沈殿池、膜分離装置、および浮上分離装置等がある。特に、膜分離装置は他の固液分離装置に比べても固形分の分離能が高く、膜分離装置を用いれば清澄な処理水を得ることができる。固液分離装置として膜分離装置を用いる場合、混合液中の固形分を凝集させる凝集剤を生物処理槽に添加することもある（例えば、特許文献２）。
特開平５−３２９４７７号公報特開平１１−３４７５８７号公報

膜分離装置には、分離膜が目詰まりする問題がある。特に混合液を膜分離すると、混合液に含まれる微生物自体および微生物が生産した粘質物等が膜面に付着して目詰まりを生じる傾向がある。

このため、生物処理槽の活性汚泥濃度（Mixed Liquor Suspended Solid）を低く（例えば１０，０００ｍｇ／Ｌ以下）に維持する、生物処理槽に保持される汚泥に対するＢＯＤ（生物化学的酸素消費量で表される有機物）汚泥負荷を０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／日程度に抑える、といった措置が講じられている。

しかし、これらの措置による目詰まり防止は必ずしも万全ではなく、膜の透過流速は浸漬膜の場合０．５ｍ／日程度、高い場合でも０．７ｍ／日程度である。このため、固液分離に多くの膜分離装置を要する。

本発明は、かかる課題に対し、凝集剤添加による膜の目詰まり防止効果を向上させ、膜分離装置の透過流速を高くできる有機物含有水の処理方法を提供することを目的とする。

本発明者は、曝気槽に保持される活性汚泥に所定範囲の濃度となるように鉄塩を含ませることで上記課題を達成できること見出し、本発明を完成した。具体的には、本発明は以下を提供する。

（１）有機物を含む有機物含有水を生物処理槽に導入して活性汚泥と混合して生物処理し、前記有機物含有水と前記活性汚泥とが混合された混合液を膜分離する有機物含有水の生物処理方法において、前記生物処理層内の前記混合液は、前記活性汚泥濃度に対する活性汚泥有機性浮遊物質の比であるＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳを０．１５以上０．５以下となるように調整されており、鉄としての濃度が前記活性汚泥濃度の１０質量％以上４５質量％以下の割合となるように鉄塩の添加量が調整されており、かつ、ｐＨが５以上６．５以下に調整されている有機物含有水の生物処理方法。
（２）前記鉄塩の添加量を、鉄としての濃度が前記活性汚泥濃度の１８．４質量％以上４５質量％以下の割合とする請求項１に記載の有機物含有水の生物処理方法。
（３）前記生物処理槽内に浸漬させた浸漬膜モジュールにより、前記混合液を膜分離する（１）または（２）に記載の有機物含有水の生物処理方法。
（４）前記有機物含有水は、自然水、水道水または回収水である（１）乃至（３）のいずれか一に記載の有機物含有水の生物処理方法。

本明細書においては、「生物処理槽」には、ＢＯＤ除去を行う「曝気槽」、硝化を主体として行う「硝化槽」、および脱窒を主体として行う「脱窒槽」が含まれるものとする。生物処理槽は、「活性汚泥」と呼ばれる微生物群集を保持し、本明細書においては「活性汚泥」という場合、ＢＯＤを分解する好気性細菌を主体とする汚泥（以下、特に「ＢＯＤ汚泥」と称する）のみならず、アンモニアを酸化する硝化細菌を主体とする汚泥（以下、特に「硝化汚泥」と称する）および硝酸または亜硝酸を還元する脱窒菌を主体とする汚泥（以下、特に「脱窒汚泥」と称する）が含まれるものとする。

生物処理槽は、ＭＬＳＳ濃度１，０００〜３０，０００程度の活性汚泥を保持するように運転し、活性汚泥が、ＭＬＳＳ濃度の１０質量％以上の割合で鉄を含むように鉄塩を添加する。添加する鉄塩としては、塩化第二鉄、塩化第一鉄、およびポリ硫酸第二鉄等が挙げられる。鉄塩の添加が過剰であると、鉄由来のきわめて微細な粒子が生成するため、鉄塩の添加量はＭＬＳＳ濃度の４０質量％を上限とし、３５質量％を上限とすることがより好ましい。生物処理槽は、浮遊式、スポンジ等の担体が添加されたもの、および固定床等であってよく、担体を添加した場合、または固定床式の場合は、浮遊汚泥中の鉄塩の含有量が鉄として１０質量％以上４０質量％以下とすればよい。

鉄塩の添加量は、生物処理槽に導入される有機物含有水の有機物濃度を基準に決定してもよく、この場合、有機物含有水に含まれる有機物（ＴＯＣ）の２５〜４００質量％程度を添加するとよい。生物処理槽内の活性汚泥には、鉄塩以外に凝集作用のある物質、例えばアルミニウム塩は含まれない方がよいが、多少（例えば鉄の１０質量％程度以下）であれば混入していてもよい。

ここで、ＭＬＳＳ中の有機物量の割合、具体的には活性汚泥有機性浮遊物質（Mixed Liquor Volatile Suspended Solids）／ＭＬＳＳ比は０．０５〜０．７５程度、特に０．１５〜０．５の範囲となるようにするとよい。生物処理槽に導入される有機物含有水の有機物濃度が極端に低い場合（例えば生物分解可能な有機物であるAssimirable organic carbon、以下「ＡＯＣ」濃度が１００ｎｇ／Ｌ程度未満）、生物処理槽内における活性汚泥の増殖が少なくなり、ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比が上記範囲を外れる場合もある。このような場合は、生物処理槽に微量の有機物を添加するか、有機物濃度の高い他の有機物含有水を混合するようにすればよい。

鉄塩が添加された活性汚泥を保持する生物処理槽の槽内液（すなわち混合液）は、ｐＨを５〜６．５とし、特に５．５〜６．０とすることが好ましい。ｐＨ調整には塩酸等の酸またはアルカリを用いればよく、添加する鉄塩の種類および量によっては酸やアルカリを別途添加せずにｐＨ調整をしてもよい。

鉄塩共存下でｐＨを上記範囲とすれば、活性汚泥は強固に凝集し濾過性が向上するため、膜分離を行う場合の目詰まり（ファウリング）を効果的に防止できる。また、鉄塩共存下でｐＨを上記範囲とすることにより、通常であれば活性汚泥から生産される粘質物のような代謝産物がほとんど生産されなくなる。このため、粘質物が膜に付着することによるファウリングのおそれを回避できる。さらに、生物処理槽から流出する処理水にも粘質物に由来する有機物（ＴＯＣ）が含まれ難くなるため、処理水水質も向上させることができる。

膜分離装置で液分と分離された固形分（分離汚泥）は、必要に応じて一部を返送汚泥として生物処理槽に返送し、生物処理槽における汚泥の滞留時間が２〜５０日程度、特に５〜２０日程度とするように汚泥を引き抜くことが好ましい。引き抜いた汚泥は余剰汚泥として排出してもよく、オゾン反応層や消化槽等の減容化手段で減容化してもよい。

本発明によれば、高度に清澄化されＴＯＣ濃度も低い処理水が得られる。このため、本発明は、地下水、河川水、湖沼（ダム湖含む）水等の自然水、水道水、または排水を処理して得られた回収水を原水として処理し、得られた処理水を純水製造に用いる場合に好適に用いることができる。

これらの水は、元来、有機物濃度が０．１〜１０ｍｇ／Ｌ程度と低く、これらの水を純水製造の用水とする場合、シュードモナス属等の貧栄養細菌と呼ばれる微生物を主体とする生物活性炭等により生物処理された後、限外濾過（ＵＦ）膜や孔径が０．２μＭ以下程度の膜で固液分離される。純水製造用水の処理に用いられる膜は、孔径が小さいため、目詰まりを生じ易い。特に、自然水には、膜を詰まらせやすいフミン質や尿素が含まれ、不溶性懸濁物（ＳＳ）濃度も高い場合がある。しかし本発明によれば、高いファイリング防止効果が得られるため、原水に１ｍｇ／Ｌを超える高濃度のフミン質や尿素の一方または両方が含まれていてもよく、また、ＳＳも０．１〜３０ｍｇ／Ｌ程度の範囲で含まれていてもよい。

本発明では、生物処理槽内の活性汚泥に鉄塩を含ませ、ｐＨを所定の範囲とすることで活性汚泥の凝集性を高めることができる。また、活性汚泥による代謝産物の生産を抑制できる。このため、生物処理槽内の混合液を膜分離する際の目詰まりを効果的に回避でき、処理水水質を向上させることができる。

以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。以下、同一部材については同一符号を付し、説明を省略または簡略化する。

図１は、本発明に用いられる有機物含有水の生物処理装置（以下、単に「処理装置」という）１の模式図である。処理装置１は、生物処理槽１０、膜分離装置としての浸漬膜１１、鉄塩添加手段１２、およびｐＨ調整手段としてのｐＨ調整手段１３を備える。浸漬膜１１は、生物処理槽１０内に浸漬されている。鉄塩添加手段１２は、鉄塩貯槽１５および鉄塩添加路１６で構成され、ｐＨ調整手段１３はｐＨ調整剤貯槽１７とｐＨ調整剤添加路１８とで構成されている。以下、この処理装置１を用い、有機物含有水を処理する場合の処理方法について説明する。

生物処理槽１０には原水管３１が接続され、原水管３１を介して有機物含有水を生物処理槽１０に導入する。本実施形態の生物処理槽１０は、純水製造用水の処理を目的として構成され、シュードモナス属等の貧栄養好気性細菌を主体とするＢＯＤ汚泥をＭＬＳＳ濃度１，０００〜３０，０００ｍｇ／Ｌ程度で保持する。

生物処理槽１０内の活性汚泥は、鉄塩を含むが、ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳは０．０５〜０．７５程度、特に０．１５〜０．５程度となるようにするとよい。生物処理槽１０内のＭＬＳＳ濃度およびＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比を上記範囲に維持するため、原水の有機物濃度が低い場合は、生物処理槽１０には、ＢＯＤ濃度１〜１０ｍｇ／Ｌ程度の有機物含有水を導入することが好ましい。また、生物処理槽１０は、ＢＯＤ汚泥負荷０．０１〜０．２ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＭＬＶＳＳ／日程度、汚泥滞留時間２〜５０日程度で運転して、ＢＯＤを活性汚泥により好気的に生物分解するとよい。

生物処理槽１０には、鉄塩添加路１６を介して鉄塩貯層１５から鉄塩を添加する。生物処理槽１０には、凝集作用がある鉄塩を添加し、その種類は上述したとおりである。生物処理槽１０には好ましくは図１に示すようにＭＬＳＳ計を設け、鉄塩の添加量は上述したとおり、生物処理槽１０のＭＬＳＳ濃度の１０〜４０質量％とする。

処理装置１では、浸漬膜１１を生物処理槽１０内に設けていることから、生物処理槽１０内で浸漬膜１１により固形分と液分とを膜分離する。分離された固形分（分離汚泥）は、一部を生物処理槽１０に接続された分離汚泥管３４から排出し、残部を生物処理槽１０内に保持する。分離汚泥は、生物処理槽１０の汚泥滞留時間が上述した範囲となるように定期的に生物処理槽１０から引き抜けばよい。このように、処理装置１では生物処理槽１０に添加された鉄塩は、分離汚泥の引き抜きに伴って生物処理槽１０から持ち出されるため、鉄塩の添加量は、原水管３１から生物処理槽１０に導入される有機物含有水の有機物濃度を基準として決定すればよい。

生物処理槽１０には、図１に示すように好ましくはｐＨ計Ｈを設ける。そして、ｐＨ調整剤添加路１８を介して、ｐＨ調整剤としてｐＨ調整剤貯槽１７に貯留された酸またはアルカリを添加することで、槽内液のｐＨを上記範囲とする。

生物処理槽１０内には、散気手段として散気管１４が設けられている。散気管１４からは、生物処理槽１０内に設けられた浸漬膜１１に対しても曝気が行われ、曝気により浸漬膜１１を洗浄しながら膜分離を行う。

浸漬膜１１としては、固液分離に一般に用いられている膜であれば特に限定されない。具体的には、精密濾過（ＭＦ）膜、または限外濾過（ＵＦ）膜を用いればよく、膜モジュールの形状は中空糸、または平膜等であってよい。

浸漬膜１１には、処理水管３２が取り付けられている。処理水管３２の途中には、ポンプＰが設けられ、ポンプＰにより浸漬膜１１内部を吸引して、生物処理槽１０内の混合液を膜分離する。膜分離により固形分と分離され清澄化された液は、処理水として処理水管３２を介して生物処理槽１０から取出す。一方、分離汚泥は上述したとおり、生物処理槽１０内に保持され、一部は分離汚泥管３４から余剰汚泥として排出すればよい。

本発明は、上記方法に限定されない。次に、本発明の他の実施態様として、図２に示す処理装置２を用いた処理方法を説明する。処理装置２は、有機物濃度が２０〜１００ｍｇ／Ｌ程度の有機物含有水を処理し、余剰汚泥の発生量が多い場合に適した装置であり、汚泥減容化手段としてのオゾン反応槽１９をさらに有する。オゾン反応槽１９は、分離汚泥管３４を介して生物処理槽１０と接続され、生物処理槽１０から排出される余剰汚泥をオゾンにより可溶化する。

オゾン反応槽１９には、排泥管３５を接続して可溶化された汚泥を取出す。排泥管３５からは返送管３４を分岐させ、返送管３４を生物処理槽１０と接続することで、可溶化された汚泥を生物処理槽１０に返送すればよい。一方、ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比を上記範囲に維持するためには、排泥管３５から適宜、無機物が集積した汚泥を排出する。

この処理装置２を用いる処理方法では、余剰汚泥を可溶化して生物処理槽１０に返送することで余剰汚泥の発生量を減らすことができる。また、余剰汚泥が生物処理槽１０に返送されるため、処理装置２の系外へ持ち出される鉄塩の量が減る。このため、処理装置２を用いる処理方法では、生物処理槽１０のＭＬＳＳ濃度に対する鉄塩濃度が所定範囲となるように必要に応じて適宜、鉄塩を添加すればよい。このように、処理装置２を用いる処理方法では、処理装置１のように有機物含有水の有機物濃度を基準として鉄塩を連続的に添加する必要がないため、鉄塩の使用量を減らすことができる。

ここまで膜分離を浸漬膜１１により行う処理方法について述べたが、浸漬膜１１に代えて図３に示す加圧型の膜モジュール２１を膜分離装置として備える処理装置３を用いてもよい。膜モジュール２１に用いる膜の種類は、ＭＦ膜やＵＦ膜とすればよく、モジュール形式は、中空糸膜、平膜以外にスパイラル膜としてもよい。

膜モジュール２１は、送液管３６を介して生物処理槽１０と接続されている。ポンプＰは、送液管３６の途中に設けられている。混合液は、生物処理槽１０から取出され、鉄塩を含み凝集した活性汚泥を含み、ｐＨが上記範囲とされた状態でポンプＰにより膜モジュール２１に送られ、加圧濾過される。

膜モジュール２１には、処理水管３２と分離汚泥管３３が接続され、膜モジュール２１により固形分を分離した処理水３２は処理水管３２から取出し、分離汚泥は分離汚泥管３３から取出す。分離汚泥管３３からは返送管３４を分岐させ、返送管３４を生物処理槽１０と接続することで、分離汚泥３３の一部を生物処理槽１０に返送する。分離汚泥の一部は、余剰汚泥として分離汚泥管３３から引き抜けばよい。この処理装置３を用いる場合は分離汚泥の返送量と引き抜き量とを調整することで、生物処理槽１０の汚泥滞留時間、ＭＬＳＳ濃度、ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比を調整すればよい。

処理装置３を用いる場合、分離汚泥３３から連続的に余剰汚泥として分離汚泥を引き抜く場合は、処理装置１を用いる場合と同様に、生物処理槽１０に導入される有機物含有水の有機物濃度を基準として鉄塩を添加すればよい。一方、分離汚泥管３３を減容化手段と接続して余剰汚泥を可溶化して生物処理槽１０に返送する場合は、処理装置２を用いる場合と同様に、鉄塩は必要に応じて生物処理槽１０に添加すればよい。

このように、上記実施態様は適宜、変更可能であり、例えば、生物処理槽に硝化菌を主体とする硝化汚泥を保持する場合にも適用できる。あるいは、生物処理槽に脱窒菌主体とする脱窒汚泥を保持する場合にもできようできる。これらの場合も生物処理槽内のＭＬＳＳ濃度に対し、鉄塩を上記範囲となるように添加し、ｐＨを上記範囲とすればよい。

本発明者の知見によれば、これら種々の態様の中では、ＢＯＤを除去する好気性細菌を主体とする活性汚泥により有機物含有水を処理する場合において、上記数値範囲のＭＬＳＳ濃度で、上記数値範囲の鉄塩共存下、ｐＨを上記範囲とする場合に高いファウリング防止効果が得られる。また、膜分離装置としては、ポンプによる送液時のフロック破壊のおそれが低い浸漬膜型の方が好ましい。

［比較例１］
以下、実施例および比較例について説明する。まず、比較例１として、河川水（ＢＯＤ濃度１．２ｍｇ／Ｌ、ＳＳ濃度３ｍｇ／Ｌにリン酸１カリウムを添加して、リン濃度を０．３ｍｇ／Ｌとした有機物含有水を処理した。この河川水のフミン質の含有量を把握するため、フミン質と相関の高い、２６０ｎｍの波長の紫外線吸光度Ｅ２６０を測定したところ、Ｅ２６０の値は０．４２であった。

比較例１では、図１に示す処理装置１を模した実験装置を用いた。生物処理槽の大きさは、０．２ｍ^３で、内部に浸漬膜を浸漬させた。浸漬膜としては、４ｍ^３の大きさの平膜タイプ、孔径０．１μｍＭＦ膜（三菱レーヨン株式会社製）を用いた。

上記有機物含有水を３ｍ^３／日の流量で生物処理槽に供給した。浸漬膜に接続した処理水管の途中に設けた真空ポンプにより減圧することで、処理水管から処理水を取出した。比較例１では、実験開始から１日で膜が目詰まりして処理水の引抜ができなくなった。この時点での処理水のＴＯＣ濃度は２．２ｍｇ／Ｌであり、槽内の混合液の性状は以下の通りであった。

［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの４．８質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；４９０ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；１８０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；７．１

［実施例１］
（第１段階）
比較例１で処理水が引き抜けなくなった生物処理槽を空にして、生物処理槽に活性汚泥をＭＬＳＳ濃度１００ｍｇ／Ｌとなるように添加し、この混合液に鉄塩として塩化第２鉄を鉄として１，０００ｍｇ／Ｌの割合で添加した。また、生物処理槽にｐＨ計を設けて水酸化ナトリウムによりｐＨ調整を行い、ｐＨ６に維持した。そして、比較例１の処理対象とした有機物含有水に塩化第２鉄を４ｍｇ／Ｌで添加して、１．２ｍ^３／日の流量で生物処理槽に供給したところ、通水開始から３日後から浸漬膜の差圧上昇がなくなった。この時点での処理水のＴＯＣ濃度は１４５ｎｇ／Ｌであり、生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの３５質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；１９４０ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；１１０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；６

（第２段階）
そこで第１段階を終了し、第２段階として生物処理槽に対する有機物含有水の供給量を３ｍ^３／日とした。第２段階では生物処理槽から２０Ｌ／日で槽内の汚泥を引き抜いた。その他の条件は第２段階と同様にして、生物処理槽には、塩化第２鉄を４ｍｇ／Ｌで添加した有機物含有水を供給し、生物処理槽内のｐＨも６に維持した。第２段階では、２ヶ月間、浸漬膜の差圧上昇は認められず、処理水のＴＯＣ濃度は２０ｎｇ／Ｌ以下で安定した。第２段階における生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの２２質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；３，７００ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；１，６７０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；６

（第３段階）
第２段階に続き、第３段階として生物処理槽に対する有機物含有水の供給量を４ｍ^３／日とした以外は第２段階と同様にして１ヶ月間、処理を続けた。１ヶ月間の第３段階期間中、浸漬膜の差圧上昇は認められず、処理水のＴＯＣ濃度は１００ｎｇ／Ｌ以下で安定した。第３段階における生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの１９．７質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；４，９００ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；２，３５０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；６

（第４段階）
第３段階に続き、第４段階として生物処理槽に供給する有機物含有水にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を８ｍｇ／Ｌでさらに添加した。有機物含有水にＩＰＡを添加した以外は第３段階と同様にして１ヶ月間、処理を続けた。１ヶ月間の第４段階期間中、浸漬膜の差圧上昇は認められず、処理水のＴＯＣ濃度は１３３ｎｇ／Ｌであった。第４段階における生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの１５．３質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；５，６９０ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；２，８１０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；６

（第５段階）
第４段階に続き、第５段階として有機物含有水へのＩＰＡの添加量を１０ｍｇ／Ｌに増やし、生物処理槽への有機物含有水の供給量３ｍ^３／日とした。有機物含有水へのＩＰＡ添加量を増やし、通水量を下げた以外は第４段階と同様にして１週間、処理を続けた。１週間の第５段階期間中、浸漬膜の差圧はほとんど上昇せず処理水のＴＯＣ濃度は２７４ｎｇ／Ｌであった。第５段階における生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの１２．９質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；２７００ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；１３７７ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；６

（第６段階）
第５段階に続き、第６段階として有機物含有水へのＩＰＡの添加量を５０ｍｇ／Ｌに増やした。有機物含有水へのＩＰＡ添加量を増やした以外は第５段階と同様にして１週間、処理を続けた。第６段階では、浸漬膜の差圧は上昇し始め、１週間後の第６段階終了時点では第６段階開始時と比べ、４０ｋＰの差圧上昇があり、処理水のＴＯＣ濃度は１．６ｍｇ／Ｌであった。第６段階終了時点での生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの９．４質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；５７００ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；３４７７ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；６

（第７段階）
第７段階を開始する前、生物処理槽から浸漬膜を取出し、水酸化ナトリウム、クエン酸、および次亜塩素酸ナトリウムの溶液で洗浄した。さらに、生物処理槽内の活性汚泥を半分、引き抜くと共に、生物処理槽にＭＬＳＳに対する鉄塩の含有割合が１５質量％となるように塩化第２鉄を添加した。その上で、第７段階として有機物含有水へのＩＰＡの添加量を１０ｍｇ／Ｌに減らし、それ以外は第６段階と同様にして１週間、処理を続けた。１週間の第７段階期間中、浸漬膜の差圧は上昇せず、処理水のＴＯＣ濃度は１９２ｎｇ／Ｌであった。第７段階における生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの１５．１質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；２，８４０ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；１，５１０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；６

（第８段階）
第７段階に続き、第８段階として生物処理槽内の混合液のｐＨを５に維持した。混合液のｐＨを下げた以外は、第７段階と同様にして１週間、処理を続けたところ、浸漬膜の差圧は上昇せず、処理水のＴＯＣ濃度は２２２ｎｇ／Ｌであった。第８段階における生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの１６．７質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；３，１６０ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；１，６３０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；５

（第９段階）
第８段階に続き、第９段階として生物処理槽内の混合液のｐＨを５．５に維持した。混合液のｐＨを上げた以外は、第８段階と同様にして１週間、処理を続けたところ、浸漬膜の差圧は上昇せず、処理水のＴＯＣ濃度は１９７ｎｇ／Ｌであった。第９段階における生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの１８．４質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；３，３６０ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；１，６９０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；５．５

（第１０段階）
第９段階に続き、第１０段階として生物処理槽内の混合液のｐＨを７に上げた。混合液のｐＨを上げた以外は、第９段階と同様にしたところ、第１０段階開始の翌日から浸漬膜の差圧が上昇し、２日で処理が継続できなくなった。処理停止２時間前の処理水のＴＯＣ濃度は９１０ｎｇ／Ｌであり、この時点での生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの１９．５質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；３，６６０ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；１，７２０ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；７

［比較例２］
比較例２では、水道水（ＴＯＣ濃度０．３ｍｇ／Ｌ、ＳＳ濃度１ｍｇ／Ｌ以下）を有機物含有水として処理した。比較例２では、比較例１および実施例１と同じ構成の処理装置を用いた。

比較例２では、上記有機物含有水に塩化第２鉄を３ｍｇ／Ｌの添加量で添加して３ｍ^３／日の流量で生物処理槽に供給した。処理水は、処理水管の途中に設けた真空ポンプにより減圧することで、浸漬膜を減圧して取出した。比較例２では、処理開始からほどなく浸漬膜の差圧が上昇し始め、実験開始から１０日で膜が目詰まりして処理水の引抜ができなくなった。この時点での処理水のＴＯＣ濃度は２３４ｎｇ／Ｌであり、槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの４６質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；１，１６０ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；７１ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；６．８

［比較例３］
比較例２で処理水が引き抜けなくなった生物処理槽から浸漬膜を取出し、クエン酸で洗浄し、生物処理槽に再度、浸漬させた。また、生物処理槽にｐＨ計を設け、１質量％の濃度の硫酸を添加することで、ｐＨを５．８〜６．２の範囲に維持した。その他は比較例２と同様の条件で実験を行ったところ、浸漬膜の差圧は徐々に上昇して実験開始から１ヶ月で処理水の引抜ができなくなった。この時点での処理水のＴＯＣ濃度は０．２６６ｍｇ／Ｌであり、生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの４９質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；１，７４０ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；４９ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；５．８〜６．２

［実施例２］
比較例３で処理水が引き抜けなくなった生物処理槽から浸漬膜を取出し、クエン酸で洗浄し、生物処理槽に再度、浸漬させた。また、比較例３で処理した水道水にＩＰＡを２ｍｇ／Ｌ、およびリン酸２アンモニウムをＮとして１ｍｇ／Ｌとなるようにさらに添加した。その他は比較例３と同様の条件で実験を行ったところ、１ヶ月に渡り、浸漬膜の差圧上昇は認められなかった。実施例２の実験開始から１ヶ月後の処理水のＴＯＣ濃度は２１７ｎｇ／Ｌであり、生物処理槽内の混合液の性状は以下の通りであった。
［生物処理槽内の混合液］
鉄含有割合；ＭＬＳＳの３８質量％（鉄として）
ＭＬＳＳ濃度；２，９２０ｍｇ／Ｌ
ＭＬＶＳＳ濃度；６７４ｍｇ／Ｌ
ｐＨ；５．８〜６．２

以上より、生物処理槽のＭＬＳＳに対する鉄塩の割合を所定範囲にすることで膜のファウリングを効果的に防止し、高い透過流速で処理ができることが示された。

本発明は、有機物含有水の処理に用いることができる。

本発明に用いられる第１の生物処理装置の模式図。本発明に用いられる第２の生物処理装置の模式図。本発明に用いられる第３の生物処理装置の模式図。

符号の説明

１〜３生物処理装置
１０生物処理槽
１１浸漬膜
１２鉄塩添加手段
１３ｐＨ調整手段
１４散気管
１５鉄塩貯槽
１６鉄塩添加路
１７ｐＨ調整剤貯槽
１８ｐＨ調整剤添加路
１９オゾン反応槽

Claims

有機物を含む有機物含有水を生物処理槽に導入して活性汚泥と混合して生物処理し、前記有機物含有水と前記活性汚泥とが混合された混合液を膜分離する有機物含有水の生物処理方法において、前記生物処理層内の前記混合液は、活性汚泥濃度に対する活性汚泥有機性浮遊物質の比であるＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳが０．１５以上０．５以下となるように調整されており、鉄としての濃度が前記活性汚泥濃度の１０質量％以上４５質量％以下の割合となるように鉄塩の添加量が調整されており、かつ、ｐＨが５以上６．５以下に調整されている有機物含有水の生物処理方法。
前記鉄塩の添加量を、鉄としての濃度が前記活性汚泥濃度の１８．４質量％以上４５質量％以下の割合とする請求項１に記載の有機物含有水の生物処理方法。
前記生物処理槽内に浸漬させた浸漬膜モジュールにより、前記混合液を膜分離する請求項１または２に記載の有機物含有水の生物処理方法。
前記有機物含有水は、自然水、水道水、また回収水である請求項１乃至３の何れか一に記載の有機物含有水の生物処理方法。