JP5797874B2 - 排水処理装置および排水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、下排水処理や産業排水処理など、汚濁性の高い液体を処理するのに好適な排水処理装置、および排水処理方法に関する。

従来より、膜分離の技術は、無菌水、飲料水、高度純水の製造や、空気の浄化等に数多く使用されてきたが、これらの用途に加えて、近年では、下水処理場における２次処理、３次処理や、浄化槽における固液分離、産業排水中の懸濁物質の固液分離など、高汚濁性水の処理用途にも用いられるようになっている。
中でも、活性汚泥中に分離膜を浸漬させ、その下方よりバブリングを行い、微生物による好気的処理と分離膜の洗浄を同時に行う方法は、汚泥の沈降性にかかわらず良好な分離が可能であることや、ＭＬＳＳ（Ｍｉｘｅｄ ｌｉｑｕｏｒ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｏｌｉｄｓ）濃度を高めて容積あたりの処理効率を高めることができるといった利点があるため、近年注目を集めており、実用化が進みつつある。
中空糸膜モジュールを実際のし尿処理などの排水処理用途に使用する際の問題点として、排水中の非常に細かい繊維状屑（し渣）の中空糸膜への絡み付きがあげられる。このし渣は、大きなものは前処理などで除去されるが、前処理で除去しきれないような非常に小さなし渣が中空糸膜に絡むことで粗大化していく。中空糸膜にし渣が一旦絡むと除去が困難であり、し渣の絡みが徐々に蓄積していき、そこを核として汚泥が付着堆積していく。そして堆積した汚泥が塊となり中空糸膜間を閉塞し、ろ過差圧が上昇してしまう現象が起こるため、排水中での中空糸膜モジュールの使用は困難であった。

かかるし渣の中空糸膜への絡み付きを防止する対策として、下記特許文献１および特許文献２では、活性汚泥処理槽内または膜分離槽内に中空糸膜モジュールを、中空糸膜の長さ方向が縦方向となるように配し、中空糸膜の上端を自由端とするととともに、中空糸膜の下方に曝気装置または散気装置を設けて旋回流を発生させるように構成した装置が提案されている。中空糸膜に絡み付いたし渣は中空糸膜の長さ方向に沿っては移動可能であるため、旋回流の上昇流部分を利用して中空糸膜の下部から上端の自由端に向かう上昇流を付与することにより、し渣の絡みを防止しようとするものである。また中空糸膜の上端が自由端となっており、水流によって自在に揺動するため、中空糸膜間に汚泥が堆積し難く、し渣の絡みも起こり難い。
特許第３９１８３０４号公報 特開２００６−１４２３０３号公報

しかしながら特許文献１，２に記載されている構成では、中空糸膜の長さ方向が縦方向であり、中空糸膜の上端が自由端となっているため、自立性の不足により中空糸膜が反り返りやすいという問題がある。また中空糸膜の下端側から上端側へ向かう水流が付与されている状態では中空糸膜同士の絡みは生じ難いが、例えばモジュールの設置やメンテナンスの際などに、運転が停止されてモジュール内の水位が下がると、中空糸膜が自重によって下方に沈み込み、再度水位が上昇したときに、中空糸膜が乱れて互いに絡み合うという問題もある。

また特許文献１，２に記載されているような、気泡を含む旋回流の上昇流部分に中空糸膜モジュールを配置する方法では、気泡と中空糸膜との接触が不均一、不充分になりやすい。このため、気泡と上昇流によって中空糸膜に付着しているし渣や汚泥がかきとられる効果にムラが生じやすく、中空糸膜表面の閉塞や中空糸膜間の閉塞の防止が充分でない、という問題がある。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、中空糸膜モジュールを備えた排水処理装置およびこれを用いた排水処理方法において、中空糸膜どうしの絡み、中空糸膜の反り返り、中空糸膜表面の閉塞、および中空糸膜間の閉塞を良好に防止し、安定した排水処理を行うことができるようにすることを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の排水処理装置は、原水の浄化処理を行う原水処理槽と、固液分離を行う中空糸膜モジュールと、前記原水処理槽で処理された液を前記中空糸膜モジュールへ流入させる送液ポンプを備えた排水処理装置であって、前記中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜の一端が互いに接着固定された固定端となっており、他端が自由端となっている中空糸膜束を備えており、前記中空糸膜の固定端で、中空糸膜の内部と該中空糸膜を透過した透過水を集水する集水部とが連通しており、前記中空糸膜の長さ方向が略水平方向であり、前記中空糸膜モジュールへの液の流入方向が、中空糸膜の固定端から自由端に向かう方向であり、前記中空糸膜束に接触する液流中に直径１００μｍ以下の気泡を含有させる、微細気泡発生装置が設けられていることを特徴とする。
前記微細気泡発生装置が、前記送液ポンプから前記中空糸膜モジュールへ至る流路に設けられていることが好ましい。
前記中空糸膜の内部の圧力を、該中空糸膜の外部の圧力よりも低くする吸引手段を備えていることが好ましい。

本発明の排水処理方法は、原水を浄化処理した液を中空糸膜モジュールへ流入させ、該中空糸膜モジュールで固液分離を行う工程を有する排水処理方法であって、前記中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜の一端が互いに接着固定された固定端となっており、他端が自由端となっている中空糸膜束を備えており、前記中空糸膜の固定端で、中空糸膜の内部と該中空糸膜を透過した透過水を集水する集水部とが連通しており、前記中空糸膜の長さ方向が略水平方向であり、前記中空糸膜モジュールへの液の流入方向が、中空糸膜の固定端から自由端に向かう方向であり、前記中空糸膜束に接触する液流中に直径１００μｍ以下の気泡を含有させることを特徴とする。

本発明によれば、中空糸膜どうしの絡み、中空糸膜の反り返り、中空糸膜表面の閉塞、および中空糸膜間の閉塞を良好に防止して、安定した排水処理を行うことができる排水処理装置および排水処理方法が得られる。

以下に図面を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施態様に限定されるものではない。
図１は、本発明の排水処理装置の一実施形態を示す概略構成図であり、図２は中空糸膜モジュール４の例を模式的に示す断面図である。
本実施形態の排水処理装置は、浄化処理の対象である原水が第１の送液ポンプ１０ａによって原水流量調整槽１に送液され、ここから第２の送液ポンプ１０ｂにより原水処理槽に送液されるように構成されている。
本実施形態における原水処理槽は嫌気槽２と好気槽３とからなる。原水流量調整槽１内の原水は、まず第２の送液ポンプ１０ｂによって嫌気槽２に送液され、さらに嫌気槽２内の液が第１の循環ポンプ８によって好気槽３に送液される。好気槽３の底部には嫌気槽２と連通する配管が設けられおり、第２の循環ポンプ９により該配管を介して、好気槽３内の液を嫌気槽２へ送液できるようになっている。つまり嫌気槽２と好気槽３は循環可能に構成されている。
原水は、嫌気槽２および好気槽３に保持されている活性汚泥により生物化学的に浄化処理されて第１の処理液となる。該第１の処理液は、生物化学的に浄化された処理水のほかに、活性汚泥、およびし渣等の夾雑物を含む懸濁液である。好気槽３内の下部には活性汚泥に酸素を含む気体を供給するための散気装置１１が配されている。

本実施形態では、好気槽３内の第１の処理液の一部を、送液ポンプ５により、微細気泡発生装置６を介して中空糸膜モジュール４に流入させ、中空糸膜２３を透過しなかった液を再び好気槽３に戻す循環流路が設けられている。中空糸膜２３を透過した透過液（第２の処理液）は、中空糸膜モジュール４の集水管２２から取り出される。符号７は中空糸膜モジュール４の集水管２２に接続されている吸引ポンプ（吸引手段）を示す。
微細気泡発生装置６は、気体供給手段１２から供給される気体を用いて第１の処理液中に微細な気泡を発生させる。これにより、該微細気泡を含む気液混合流が中空糸膜モジュール４に流入される。

本実施形態では、散気装置１１及び微細気泡発生装置６に、共通の気体供給手段１２から、酸素を含む気体が送られるようになっている。該気体は例えば空気である。気体供給手段１２としてブロワーを用いることが好ましいが、その他コンプレッサー、ガスボンベ、圧縮タンク等を用いることもできる。

（微細気泡発生装置）
微細気泡発生装置６は、気泡径１００μｍ以下の気泡を発生させることができる装置であれば特に限定されず、公知のものを適宜使用できる。
微細気泡発生装置６として、例えば以下の方法で微細気泡を発生させる装置を用いることができる。
（１）細孔のフィルタを用いる方法（細孔型、フィルタ型）：得ようとする微細気泡の径と同一径のフィルタを介して、液中に加圧気体を吹き込み微細気泡を発生させる方式。
（２）加圧溶解法：まず液中に、径が１００μｍよりも大きい気泡を含有させ、その液に圧力をかけて気体を過溶解させ、次いで圧力を開放させることにより液中に微細気泡を発生させる方式。
（３）衝撃波法：液流の途中に、流路径が急に細くなる狭窄部を設け、該狭窄部に気体を供給し、その狭窄部に衝撃波（キャビテーション）を与えることにより、微細気泡を発生させる方式。
（４）揃断法：水ジェット等の機械的揃断力を与えることにより、微細気泡を発生させる方式。
（５）旋回法：液体と気体の高速旋回流により空洞を発生させ、その空洞前後の旋回流差で微細気泡を発生させる方式。
（６）超音波法：液中に超音波場を発生させ、その中に細い針先から気体を供給することにより、微細気泡を発生させる方式。

例えば、本実施形態における微細気泡発生装置６は、管内に整流板を有する流入部を備えるとともに、管内に突起物を有するエゼクター部を備えた管状部材と、吸気手段とを備えてなり、ポンプで送水されると、高速流や乱流により吸気した気体を微細化して気液混合流を噴出する装置であってもよい。流入部の整流板は、板状、螺旋状等の形状であり、エゼクター部の突起物は、円筒状、円錐状、角柱状、角錐状、キノコ状等の形状である。例えば、西田鉄工社製のマイクロバブル発生装置を用いることができる。
微細気泡発生装置６への吸気方法は、自然吸気、あるいは加圧エアーのいずれを用いてもよい。特に、中空糸膜モジュール４の長さが２ｍを越えるような大型モジュールの場合には、より微細な気泡の方が、滞留時間が長くなるため加圧エアーを用いる方がより好ましい。

気泡径（気泡の直径）を測定する方法として、光学顕微鏡とビデオカメラを用いた画像処理により測定する方法や、レーザ回折・散乱法が用いられる。例えば、ナノ粒子径分布測定装置SALD-7100（島津製作所）などを用いることができる。
微細気泡発生装置６で発生させる気泡径は０．１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましく、０．１μｍ以上１０μｍ以下であることがさらにより好ましい。

微細気泡発生装置６に流入される第１の処理液は、予めスクリーン等により大きな固形物を除いておくことが好ましい。また大きな固形物を除いた場合であっても、なお目詰まりの懸念が残ることから、必要に応じて、微細気泡発生装置６に清澄な液体を供給して洗浄できるように構成するのが好ましい。該清澄な液体としては、水道水、井戸水、濾液等を用いることができる。また、酸、アルカリ、酸化剤、洗剤等の薬剤を併用することもできる。洗浄は、タイマー等を用いて定期的に自動で行ってもよいし、必要に応じて手動でおこなってもよい。

（中空糸膜モジュール）
本実施形態における中空糸膜モジュール４として、例えば図２に示すような容器一体型の中空糸膜モジュールを用いることができる。
本実施形態の中空糸膜モジュール４は、長さ方向Ｘの一端に流入口２０、他端に流出口２１を有する略管状のモジュールケース２６を備えており、該モジュールケース２６の内部は、実質的に循環流路の一部を構成している。
本実施形態において、中空糸膜モジュール４は、長さ方向Ｘが略水平方向となるように設けられている。

モジュールケース２６としては、ＡＢＳ樹脂、ポリプロプレン樹脂、ポリカーボネート樹脂などの樹脂製の容器；エポキシ樹脂、ウレンタン樹脂などにガラス繊維、炭素繊維などの強化繊維で補強された繊維強化樹脂製の容器；ステンレスなどの金属製の容器が例示される。

モジュールケース２６内には、複数の中空糸膜２３を束ねてなる中空糸膜束が、中空糸膜２３の長さ方向と、モジュールケース２６の長さ方向Ｘとが平行となるように収容されている。すなわち中空糸膜２３の長さ方向Ｘは略水平方向である。
中空糸膜２３は、中空糸膜モジュール４に流入される気液混合流中の微細気泡が強い酸化力を有するため、安定運転のためには、膜強度が強くて耐酸化性および耐久性に優れた材質を用いることが好ましい。たとえば、有機膜としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）膜、ポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）膜、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）膜、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）膜等のフッ素系樹脂膜が好ましい。特にポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）膜が好ましい。セラミック等の無機膜も好ましい。

中空糸膜２３は、孔径領域がナノ濾過（ＮＦ）膜から精密濾過（ＭＦ）膜であるものが好ましい。特に分画分子量が１００程度のＮＦ膜から、平均孔径が１０μｍ以下のＭＦ膜が好ましい。具体的には固液分離の対象となる物質の粒径に応じて選択される。活性汚泥の固液分離に用いる場合、平均孔径が０．５μｍ以下が好ましい。

中空糸膜束において、複数の中空糸膜２３の一端は公知のポッティング法により、接着剤（ポッティング材）で互いに接着固定され、ポッティング固定部２４を形成している。すなわち中空糸膜２３の一端は固定端となっている。
ポッティング固定部２４の端面は、ポッティング材の硬化後に中空糸膜２３の長さ方向に垂直な面で切断することによって、中空糸膜２３の固定端を開口させた開口面２７となっている。

中空糸膜２３のポッティングを行う際に、接着剤を中空糸膜２３端部の間および内部に浸透させる方法として、静置した状態で行う「静置法」、または遠心力を用いて浸透させる「遠心法」を用いることができる。接着剤（ポッティング材）としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性接着剤が好ましい。接着剤の溶液粘度や発熱反応温度を調整するために無機微粒子などを添加してもよい。

ポッティング固定部２４は集水器２８に液密に取り付けられ、中空糸膜２３の固定端の開口面２７を介して、中空糸膜２３の内部と、集水器２８の内部（集水部２８ａ）とが連通している。符号２２は、集水部２８ａと中空糸膜モジュール４の外部とを連通する集水管２２である。集水管２２には吸引ポンプ７（吸引手段）が接続されている。

中空糸膜２３の他方の端部（先端）は自由端２５であり、封止されている。先端の封止方法としては、中空糸膜２３の先端を膜自身の熱融着により封止する方法；あるいは先端に熱可塑性樹脂からなるホットメルト樹脂を塗布して封止する方法、または先端に熱硬化性樹脂を塗布して封止する方法が挙げられる。尚、自由端とは中空糸膜の先端部が自在に揺動可能な状態をいう。

本実施形態において、ポッティング固定部２４および集水器２８の、中空糸膜２３の長さ方向Ｘに垂直な断面は、モジュールケース２６の内径よりも小さい外径を有するドーナツ状であり、貫通孔２９を有している。ポッティング固定部２４および集水器２８は、該貫通孔２９が、モジュールケース２６の流入口２０および流出口２１と同軸となるように、かつ中空糸膜２３の固定端（ポッティング固定部２４）が流入口２０側で、先端（自由端２５）が流出口２１側となるように配されている。
したがって、モジュールケース２６の流入口２０から流入した気液混合流は、集水器２８の貫通孔２９の内方、およびモジュールケース２６の内壁と集水器２８の外周面との隙間を通り、モジュールケース２６内を満たしながら、中空糸膜２３の固定端側から先端側へ向かって流れ、流出口２１から流出する。

次に、本実施形態の装置を用いて排水処理を行う方法について説明する。
原水を嫌気槽２と好気槽３で公知の手法により浄化処理しつつ、好気槽３内の第１の処理水を送液ポンプ５で微細気泡発生装置６へ送液し、ここで微細気泡を発生させて気液混合流とし、中空糸膜モジュール４に流入させる。
中空糸膜モジュール４の集水管２２に接続している吸引ポンプ７を作動させると、集水部２８ａおよび中空糸膜２３の内部の圧力が、中空糸膜２３の外部の圧力よりも低くなるため、中空糸膜２３の膜面に圧力差が生じ、吸引濾過方式による固液分離が行われる。
したがって、気液混合流として中空糸膜モジュール４内に流入した第１の処理水の一部は、中空糸膜２３の膜面でろ過され、中空糸膜２３を透過する透過水（第２の処理水）と活性汚泥等とが固液分離される。透過水は中空糸膜２３の内部を流れ、中空糸膜の開口面２７、集水部２８ａ、および集水管２２を経て外部へ取り出される。中空糸膜２３を透過しなかった残りの液は流出口２１から流出して、好気槽３に戻る。

吸引ポンプ７の作動は間欠的に行ってもよい。運転中、必要に応じて、集水管２２から清浄な洗浄水を中空糸膜２３の内部に供給して逆洗浄を行うことが好ましい。該洗浄水として中空糸膜２３を透過した透過水（第２の処理水）を用いてもよい。
また必要に応じて、送液ポンプ５での送液を停止し、中空糸膜モジュール４内の液を排出して、中空糸膜２３のメンテナンス等を行ってもよい。

本実施形態においては、原水処理槽（嫌気槽２および好気槽３）で処理された第１の処理液を、送液ポンプ５で中空糸膜モジュール４へ流入させる流路の途中で、直径１００μｍ以下の微細気泡を発生させる。これにより直径１００μｍ以下の微細気泡を含有する液流（気液混合流）が、中空糸膜モジュール４へ流入し、該液流は中空糸膜束に接触する。
このような微細気泡は、通常サイズの直径が１ｍｍ以上の気泡（マクロバブル）に比較して、周囲の水との総接触表面積をきわめて大きくすることができるのみならず、表面張力により気泡内部の圧力が極度に高まり、崩壊したときの衝撃により活性酸素を生じて強い酸化力を発揮する。その効果を最大限に活用するにはその滞在時間（中空糸膜束との接触時間）が大きい方が好ましい。
本実施形態において、中空糸膜モジュール４に流入する気液混合流中の気泡が微細であるため、該気泡の液中における上昇速度が小さい。また、中空糸膜モジュール４は中空糸膜２３の長さ方向が略水平方向となるように配置されているため、気泡の上昇が中空糸膜２３によって妨げられて、気泡と中空糸膜２３との接触時間が大きくなりやすい。したがって、微細気泡が中空糸膜モジュール４内の上部に偏り難く、気泡と中空糸膜２３との接触が中空糸膜束の全体において均一になりやすい。よって、気泡の接触によって中空糸膜２３に付着しているし渣や汚泥をかきとる効果や、微細有機物を酸化分解する効果を充分に得ることができ、中空糸膜２３表面の閉塞や中空糸膜２３間の閉塞を良好に防止できる。
また中空糸膜２３の長さ方向が略水平方向であるため、中空糸膜２３どうしの絡みや反り返りが生じ難く、安定した濾過処理を行うことができる。
かかる効果を良好に得るために、中空糸膜２３の長さ方向と水平方向とがなす角度は３０°以下が好ましく、２０°以下がより好ましく、１０°以下がさらに好ましい。

また、本実施形態の装置は、中空糸膜２３の一端が固定端であり、他端が独立した自由端２５であるため、水流によって中空糸膜２３が自在に揺動できる。したがって、微細気泡を含む気液混合流によって中空糸膜２３に付着しているし渣や汚泥をかきとる効果が、より良好に得られる。
さらに、中空糸膜モジュール４に流入された気液混合流が、中空糸膜２３の固定端側から自由端２５側へ向かう方向へ流れるように構成されているため、中空糸膜に絡み付いたし渣を中空糸膜の長さ方向に沿って移動させて除去することができる。
また、本実施形態ではポッティング固定部２４がドーナツ状に形成されており、中空糸膜束内にも流路が形成されるため、気液混合流と中空糸膜２３との接触がより均一になりやすい。

なお、本実施形態では、第１の処理液を、送液ポンプ５により中空糸膜モジュール４に流入させる流路の途中に微細気泡発生装置６を設けたが、これに限らず、微細気泡発生装置６を設ける位置は、中空糸膜束に接触する液流中に微細気泡を含有させることができる位置であればよい。また必要に応じて複数の微細気泡発生装置を組み合わせて用いてもよい。図３は微細気泡発生装置６を設ける位置の変形例を模式的に示した要部構成図である。図３において図１と同じ構成要素には同じ符号を付している。
例えば図３（ａ）は、中空糸膜モジュール４のモジュールケース内であって、モジュールケースの流入口と中空糸膜束との間に微細泡発生装置６を設けた例である。
図３（ｂ）は、送液ポンプ５と中空糸膜モジュール４との間の流路から分岐して、中空糸膜モジュール４のモジュールケース２６内であって、中空糸膜束よりも上流側に液を流入させるバイパス流路３１を設け、該バイパス流路３１の途中に微細気泡発生装置６を設けた例である。
図３（ｃ）は、送液ポンプ５と中空糸膜モジュール４との間の流路から分岐し、同じ流路に液を再び戻すバイパス流路３２を設け、該バイパス流路３２の途中に微細気泡発生装置６を設けた例である。
図３（ｄ）は、送液ポンプ５と中空糸膜モジュール４との間の流路から分岐して、中空糸膜モジュール４のモジュールケース２６内であって、中空糸膜束よりも上流側に液を流入させるバイパス流路３３を設け、該バイパス流路３３から中空糸膜モジュール４へ流入する流入口と中空糸膜束との間に微細気泡発生装置６を設けた例である。
図３（ｅ）は、送液ポンプ５から中空糸膜モジュール４へ流入する液流とは別に、送液ポンプ５を通らずに、モジュールケース２６内であって、中空糸膜束よりも上流側に液を流入させる他の流路３４を設け、該他の流路３４の途中に微細気泡発生装置６を設けた例である。該他の流路３４から中空糸膜モジュール４へ流入する液は、第１の処理液でなくてもよく、例えば中空糸膜２３を透過しなかった残りの液が好ましい。

特に、中空糸膜モジュール４の構成が複雑化しない点では、図１に示すように送液ポンプ５から中空糸膜モジュール４へ至る流路に微細気泡発生装置６を設けるか、または図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、送液ポンプ５と中空糸膜モジュール４との間の流路から分岐したバイパス流路３１，３２に微細気泡発生装置６を設けることが好ましい。さらに、装置の設計容易性および省スペース化の点で、送液ポンプ５から中空糸膜モジュール４へ至る流路に微細気泡発生装置６を設けることがより好ましい。

以下に実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
図１に示す構成の排水処理装置を用いて排水処理を行った。中空糸膜２３としては、ポリエステル製組紐を支持体とするＰＶＤＦ膜（三菱レイヨン・エンジニアリング社製、孔径０．４μｍ、外径２．８ｍｍ）を用いた。中空糸膜束において、中空糸膜２３の数は３３０本、中空糸膜２３の有効長さは１５００ｍｍであり、中空糸膜２３の長さ方向に垂直な断面形状は外径８０ｍｍ、内径４０ｍｍのドーナツ状である。またモジュールケース２６の内径は最も大径の円筒部分で１００ｍｍである。中空糸膜２３の長さ方向と水平方向とがなす角度は０°である。
微細気泡発生装置６としては、西田鉄工社製のマイクロバブル発生装置１５−Ａ型を平均気泡径５０μｍとなる条件で用いた。微細気泡発生装置６から発生した気泡の直径は２０〜８０μｍの範囲内であった。微細気泡発生装置６への空気の供給は、好気槽３の散気装置１１へ供給する空気の一部を使用した。

好気槽３内の液を送液ポンプ５により３００リットル／ｈｒの流量で微細気泡発生装置６へ送液し、ここで平均気泡径５０μｍの気泡を発生させ、得られた気液混合流を中空糸膜モジュール４に流入させた。
吸引ポンプ７を、４６．２リットル／ｈｒの流量で７分間作動させて吸引ろ過を行った後、２分停止する操作を繰り返した。集水管２２から透過水１００リットルを中空糸膜２３の内部に供給して逆洗浄を行う操作を１日１回の頻度で行った。これらの操作を繰り返して運転を行い、透過水を得た。
運転中、中空糸膜２３とポッティング固定部２４付近における懸濁物質等の堆積や、膜の詰まりが抑制され、ろ過差圧が２０ｋＰａに上昇するまでに約１００日間を要した。
なお、ろ過差圧とは、ろ過時の吸引圧力―吸引濾過停止時の圧力の差により得られる値である。
この１００日の間、中空糸膜２３の反り返りは生じなかった。また排水操作を行って中空糸膜モジュール４内の水位を一旦下げた後、再び水位を上げる操作を行っても、中空糸膜２３どうしの絡みは生じなかった。中空糸膜２３の先端が自由端となっているために中空糸膜２３へのし渣の絡みつきも見られなかった。

（実施例２）
実施例１の１／２の膜面積を有する中空糸膜モジュール４を実施例１記載と同様の向き（中空糸膜２３の長さ方向と水平方向とがなす角度は０°である）で用い、微細気泡発生装置６としては、送液ポンプ５を内蔵した大日工業製のマイクロバブル発生装置Ｄ−2型を平均気泡径３μｍとなる条件で用いた。送液量１８０リットル／ｈｒの流量で送液し、ここで平均気泡径３μｍとなる条件で気泡を発生させ、得られた気液混合流を中空糸膜モジュール４に流入させた。微細気泡発生装置６から発生した気泡の直径は１．０〜１０μｍの範囲内であった。
吸引ポンプ７を、２３．１リットル／ｈｒの流量で７分間作動させて吸引ろ過を行った後、２分停止する操作を繰り返した。集水管２２から透過水１００リットルを中空糸膜２３の内部に供給して逆洗浄を行う操作を１日１回の頻度で行った。これらの操作を繰り返して運転を行い、透過水を得た。
運転中、中空糸膜２３とポッティング固定部２４付近における懸濁物質等の堆積や、膜の詰まりが抑制され、ろ過差圧が２０ｋＰａに上昇するまでに約１２０日間を要した。
なお、ろ過差圧とは、ろ過時の吸引圧力―吸引濾過停止時の圧力の差により得られる値である。
この１００日の間、中空糸膜２３の反り返りは生じなかった。また排水操作を行って中空糸膜モジュール４内の水位を一旦下げた後、再び水位を上げる操作を行っても、中空糸膜２３どうしの絡みは生じなかった。中空糸膜２３の先端が自由端となっているために中空糸膜２３へのし渣の絡みつきも見られなかった。

（比較例１：マクロバブル）
実施例１において、微細気泡発生装置６を、マクロバブルを発生する散気装置に変更した他は、実施例１と同様にした。散気装置は、直径２ｍｍの気泡を生ずる穴あき管（穴径２ｍｍ）を用いた。
運転中、特に気泡がモジュールケース２６の上部に主として流れてしまい、上部のみが気泡により洗浄されるだけで中空糸膜束の下側にひどい閉塞を生じ、約１０日間でろ過差圧が２０ｋＰａに達した。

（比較例２：中空糸膜２３の長さ方向が略鉛直方向＋微細気泡）
実施例１において、中空糸膜モジュール４の長さ方向が略鉛直方向で、流入口２０が下方となるように配置した他は、実施例１と同様にした。中空糸膜２３の長さ方向と水平方向とがなす角度は９０°である。 中空糸膜モジュール４内での液の流れ方向（下側から上側へ）と、中空糸膜モジュール４内における気泡の上昇方向が一致するために、中空糸膜モジュール４内での微細気泡の滞在時間が低下した。このため洗浄効果が低下し、約７０日間でろ過差圧が２０ｋＰａに達した。

（比較例３：中空糸膜２３の長さ方向が略鉛直方向＋マクロバブル）
比較例２において、微細気泡発生装置６を、比較例１と同じ散気装置に変更した他は、比較例２と同様にした。
運転中、中空糸膜２３とポッティング固定部２４付近における懸濁物質等の堆積が一部に見られた。また、中空糸膜モジュール４に流入される液とマクロバブルとの混相流により中空糸膜２３同士が絡みついていた。ろ過差圧は、約４０日間で２０ｋＰａに達した。

本発明の排水処理装置は、下水処理、排水処理など各種の汚濁物質が含まれた原水を、固液分離工程を経て処理する水処理に好適である。

本発明の排水処理装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本発明で用いられる中空糸膜モジュールの例を模式的に示す断面図である。 微細気泡発生装置を設ける位置の変形例を模式的に示す要部構成図である。

符号の説明

１ 原水流入調整槽、
２ 嫌気槽（原水処理槽）、
３ 好気槽（原水処理槽）、
４ 中空糸膜モジュール、
５ 送液ポンプ、
６ 微細気泡発生装置、
７ 吸引ポンプ（吸引手段）、
８ 第１の循環ポンプ、
９ 第２の循環ポンプ、
１０ａ 第１の送液ポンプ、
１０ｂ 第２の送液ポンプ、
１１ 散気装置、
１２ 気体供給手段、
２０ 流入口、
２１ 流出口、
２２ 集水管
２３ 中空糸膜、
２４ ポッティング固定部、
２５ 自由端、
２６ モジュールケース、
２７ 開口面、
２８ 集水器、
２８ａ 集水部、
２９ 貫通孔。

Claims (5)

1. 原水の浄化処理を行う原水処理槽と、固液分離を行う中空糸膜モジュールと、前記原水処理槽で処理された液を前記中空糸膜モジュールへ流入させる送液ポンプを備えた排水処理装置であって、
   前記中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜の一端が互いに接着固定された固定端となっており、他端が自由端となっている中空糸膜束を備えており、
   前記中空糸膜の固定端で、中空糸膜の内部と該中空糸膜を透過した透過水を集水する集水部とが連通しており、
   前記中空糸膜の長さ方向が略水平方向であり、前記中空糸膜モジュールへの液の流入方向が、中空糸膜の固定端から自由端に向かう方向であり、
   前記中空糸膜束に接触する液流中に直径０．１μｍ以上５０μｍ以下の気泡を含有させる、微細気泡発生装置が設けられていることを特徴とする排水処理装置。
2. 前記微細気泡発生装置が、前記送液ポンプから前記中空糸膜モジュールへ至る流路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
3. 前記中空糸膜の内部の圧力を、該中空糸膜の外部の圧力よりも低くする吸引手段を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の排水処理装置。
4. 前記固定端は、前記中空糸膜同士がポッティング材で互いに接着固定されたポッティング固定部により形成され、
   前記ポッティング固定部には、前記中空糸膜の長さ方向に貫通する貫通孔が形成され、
   前記中空糸膜束には、前記貫通孔の延在する位置に、前記中空糸膜同士が離間した空隙が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の排水処理装置。
5. 原水を浄化処理した液を中空糸膜モジュールへ流入させ、該中空糸膜モジュールで固液分離を行う工程を有する排水処理方法であって、
   前記中空糸膜モジュールは、複数の中空糸膜の一端が互いに接着固定された固定端となっており、他端が自由端となっている中空糸膜束を備えており、前記中空糸膜の固定端で、中空糸膜の内部と該中空糸膜を透過した透過水を集水する集水部とが連通しており、
   前記中空糸膜の長さ方向が略水平方向であり、前記中空糸膜モジュールへの液の流入方向が、中空糸膜の固定端から自由端に向かう方向であり、
   前記中空糸膜束に接触する液流中に直径０．１μｍ以上５０μｍ以下の気泡を含有させることを特徴とする排水処理方法。

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