JP5818148B2 - Outside tank type membrane separation activated sludge method and activated sludge treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、下水、返流水、工場排水、ゴミ浸出水、し尿、農業廃水、畜産排水、養殖排水などの各種有機性排水の処理に用いられる槽外設置型膜分離活性汚泥法に関するものであり、特に槽外設置型の分離膜を逆洗した際に発生する逆洗排水の取り扱いに関するものである。 The present invention relates to an outside tank type membrane separation activated sludge method used for treating various organic wastewater such as sewage, return water, industrial wastewater, waste leachate, human waste, agricultural wastewater, livestock wastewater and aquaculture wastewater. In particular, the present invention relates to the handling of backwash wastewater generated when backwashing a separation membrane installed outside the tank.
上記のような有機性排水の処理法としては、生物反応槽において微生物による処理を行わせる活性汚泥法が一般的である。生物反応槽の槽内水は最終沈殿池において重力沈降による固液分離が行われ、上澄水が処理水として取り出される。しかしこの方法は重力沈降に長時間を要するために広い最終沈殿池を設置しなければならない。そこで最終沈殿池を分離膜に置き換えた膜分離活性汚泥法が普及しつつある。 As an organic wastewater treatment method as described above, an activated sludge method in which treatment with microorganisms is performed in a biological reaction tank is common. The water in the biological reaction tank is subjected to solid-liquid separation by gravity sedimentation in the final sedimentation tank, and the supernatant water is taken out as treated water. However, since this method requires a long time for gravity sedimentation, a wide final sedimentation basin must be installed. Therefore, a membrane separation activated sludge method in which the final sedimentation basin is replaced with a separation membrane is becoming widespread.
この膜分離活性汚泥法は、生物反応槽内に分離膜を浸漬させて槽内水を直接ろ過させる槽内設置型膜分離活性汚泥法と、槽外に分離膜を設置し、槽内水を循環させながらろ過する槽外設置型膜分離活性汚泥法に大別されるが、何れの場合にも、膜分離処理により膜面に捕捉された膜孔径近傍の粒子(膜面閉塞物質)が次第に膜面差圧を上昇させ、膜処理能力が低下するという問題がある。 In this membrane separation activated sludge method, the separation membrane is immersed in the biological reaction tank and the in-bath type membrane separation activated sludge method in which the water in the tank is directly filtered. The membrane separation activated sludge method, which is filtered outside the tank that filters while circulating, is divided roughly in any case, particles in the vicinity of the membrane pore diameter (membrane blocking substance) trapped on the membrane surface by membrane separation treatment There is a problem in that the film surface differential pressure is increased and the film processing capability is decreased.
この問題を解決する手段として、膜分離処理工程前に、被処理水の性状に応じて生物反応槽内で適宜凝集剤を添加する工程を設け、膜閉塞物質の小さな固まり(フロック)の形成を促進させることにより膜閉塞を防止する技術が開示されている(特許文献1)。 As a means for solving this problem, before the membrane separation treatment step, a step of adding a flocculant as appropriate in the biological reaction tank according to the properties of the water to be treated is provided to form a small block (floc) of the membrane blocking substance. A technique for preventing membrane clogging by promoting it is disclosed (Patent Document 1).
しかし、膜分離処理工程前に生物反応槽内の被処理水に凝集剤を添加する場合、十分な凝集効率を得るためには多量の凝集剤が必要となる問題があった。 However, when the flocculant is added to the water to be treated in the biological reaction tank before the membrane separation treatment step, there is a problem that a large amount of the flocculant is required to obtain sufficient aggregation efficiency.
また、生物反応槽内で凝集フロックを形成させた場合、膜面閉塞物資を生物反応槽から槽外に除去することができないため、膜ろ過性の安定性を確保することが困難であるという問題があった。 In addition, when aggregated flocs are formed in the biological reaction tank, it is difficult to ensure the stability of membrane filterability because the membrane surface blocking material cannot be removed from the biological reaction tank to the outside of the tank. was there.
本発明の目的は、膜分離活性汚泥法において、膜面閉塞物資を生物反応槽から槽外に除去することができ、かつ、膜閉塞防止のために添加する薬剤添加量が抑制可能となる技術を提供することである。 It is an object of the present invention to remove membrane surface clogging materials from a biological reaction tank to the outside in the membrane separation activated sludge method, and to reduce the amount of chemicals added to prevent membrane clogging. Is to provide.
上記課題を解決するためになされた請求項1記載の発明は、生物反応槽の槽内水を槽外に設置した分離膜に循環させてろ過水を取り出す槽外設置型膜分離活性汚泥法において、分離膜を逆洗することによって生じた膜面閉塞物質を含む逆洗排水を凝集処理して膜面閉塞物質を膜孔径よりも大きい粒径を有する凝集フロックとしたうえで、生物反応槽または最初沈澱池に固液分離することなく返送することを特徴とするものである。ここで凝集処理とは、被処理水に凝集剤の添加後、攪拌を行い凝集フロックを形成することをいう。
The invention according to
また、上記課題を解決するためになされた請求項2記載の発明は、生物反応槽の槽内水を槽外に設置した分離膜に循環させてろ過水を取り出す槽外設置型膜分離活性汚泥法において、分離膜を逆洗することによって生じた膜面閉塞物質を含む逆洗排水を吸着処理して膜面閉塞物質を吸着剤に取り込み、膜面閉塞物質を膜孔径よりも大きい粒径を有する吸着剤微粒子フロックとしたうえで生物反応槽または最初沈澱池に固液分離することなく返送することを特徴とするものである。ここで吸着処理とは、被処理水に吸着剤の添加後、攪拌を行い吸着剤微粒子フロックを形成することをいう。
Further, the invention according to
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の槽外設置型膜分離活性汚泥法において、分離膜はセラミック膜であることを特徴とするものである。
The invention described in
請求項4記載の発明は、請求項1または2記載の槽外設置型膜分離活性汚泥法に用いる活性汚泥処理装置であって、生物反応槽の後段に、生物反応槽内での活性汚泥処理を経た処理水を供給して処理水と濃縮水とに分離を行うクロスフロー方式の分離膜と、該濃縮水を生物反応槽に返送する濃縮水返流路を備え、更に、該分離膜の逆洗時に排出される逆洗水を貯留する逆洗排水タンクと、該逆洗排水タンク内に凝集剤または吸着剤を添加する凝集剤または吸着剤添加装置と、凝集剤または吸着剤を添加された逆洗水を撹拌する撹拌手段と、凝集剤または吸着剤の添加により生じたフロックを含有する逆洗水を生物反応槽または最初沈澱池に固液分離することなく返送する逆洗排水返流路を備えることを特徴とするものである。
Invention of
請求項5記載の発明は、請求項1または2記載の槽外設置型膜分離活性汚泥法に用いる活性汚泥処理装置であって、生物反応槽の後段に、生物反応槽内での活性汚泥処理を経た処理水を供給して処理水と濃縮水とに分離を行うクロスフロー方式の分離膜と、該濃縮水を生物反応槽に返送する濃縮水返流路を備え、更に、該分離膜の逆洗時に排出される逆洗水を貯留する逆洗排水タンクと、該逆洗排水タンクから排出された逆洗排水に凝集剤または吸着剤を添加する凝集剤または吸着剤添加装置と、凝集剤または吸着剤を添加された逆洗水を撹拌するラインミキサーと、凝集剤または吸着剤の添加により生じたフロックを含有する逆洗水を生物反応槽または最初沈澱池に固液分離することなく返送する逆洗排水返流路を備えることを特徴とするものである。
The invention described in
請求項1記載の発明は、生物反応槽外に設けた分離膜の逆洗により生じる排水に含まれる膜面閉塞物質を凝集処理して凝集フロックとしたのち、凝集フロックを固液分離することなく適宜生物反応槽に返送するものである。また、請求項2記載の発明は、生物反応槽外に設けた分離膜の逆洗により生じる排水に含まれる膜面閉塞物質を吸着処理して吸着剤微粒子フロックとしたのち、吸着剤微粒子フロックを固液分離することなく適宜生物反応槽に返送するものである。従って、本発明によれば、膜面閉塞物質が高濃度に含まれる逆洗排水を凝集処理または吸着処理することにより、生物反応槽内水自体を凝集処理または吸着処理する場合と比較して、凝集効率または吸着効率が高くなり、凝集剤または吸着剤の添加量を抑制することができる。更に、本発明によれば、膜面閉塞物質を凝集フロックまたは吸着剤微粒子フロックとして、膜孔径よりも大きい粒径とするとともに生物反応槽外に除去することもできるため、分離膜の膜ろ過性能の安定性を確保することができる。なお、逆洗排水を、凝集処理または吸着処理の後に、生物反応槽に返送することにより、生物反応槽中のMLSS濃度を過度に低下させることがなく、生物活性を維持することができる。
According to the first aspect of the present invention, after the membrane surface blocking substance contained in the waste water generated by backwashing the separation membrane provided outside the biological reaction tank is agglomerated to form agglomerated floc, the agglomerated floc can be separated without solid-liquid separation. It is returned to the biological reaction tank as appropriate. Further, the invention according to
請求項3記載の発明によれば、分離膜として高強度のセラミック膜を採用したことにより、高圧力の逆洗を行うことができ、膜面に閉塞した膜面閉塞物質の確実な除去が可能となる。
According to the invention described in
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図1において1は生物反応槽であり、従来と同様に有機性排水である原水、例えば下水が好気性微生物によって活性汚泥処理されている。2は生物反応槽1の外部に設置された分離膜であり、その一次側に生物反応槽1の槽内水が循環ポンプ3によって供給され、膜ろ過される。この実施形態ではクロスフロー方式のろ過が行われており、膜面を二次側に透過した膜ろ過水は処理水として処理水タンク4に取り出され、濃縮水は一次側の端部から返流管路5を通じて生物反応槽1に返送される。
Preferred embodiments of the present invention are shown below.
In FIG. 1,
分離膜2の種類はUF膜またはMF膜であり、その材質は、膜強度の観点からセラミック膜であることが好ましい。また膜形状はモノリス膜、チューブラー膜、平膜、中空糸膜のいずれでもよく、加圧方式は内圧式、外圧式の何れでも良い。モノリス膜やチューブラー膜の場合には、一次側の流路は断面が円形であるか、四角形以上の多角形であることが好ましい。一般に、UF膜は0.001μm〜0.01μm程度の孔径を有し、MF膜は0.01μm〜数μm程度の孔径を有している。
The type of the
図1に示すような槽外設置型の分離膜2を用いれば生物反応槽1の槽内水の固液分離を容易に行うことができ、従来の最終沈殿池を用いた排水処理設備に比較して、排水処理設備全体の小型化を図ることができる。しかし活性汚泥及び槽内水中の固形分のうち、分離膜2の膜孔径近傍の粒子径を有する不溶解物質が膜面閉塞物質となって分離膜2の膜面に堆積するため、定期的に、あるいは膜差圧が上昇したときに循環ポンプ3を停止し、処理水タンク4から処理水を逆洗ポンプ6によって分離膜2の二次側に打込み、膜面の逆洗を行うことが必要となる。この逆洗の頻度は原水の性状によって大きく異なるが、原水の汚濁度が高い場合には10分間に1回程度、低い場合には3時間に1回程度とすることが好ましい。
If the
この逆洗により生じた逆洗排水は、逆洗排水タンク7に排出される。この逆洗排水中には、膜面から剥離された活性汚泥及び膜面閉塞物質が含まれている。従来はこの逆洗排水をそのまま生物反応槽1に戻していたが、本発明では凝集剤または吸着剤添加装置8から凝集剤または吸着剤を添加して、凝集処理または吸着処理を行う。
The backwash drainage generated by this backwash is discharged to the backwash drain tank 7. This backwash drainage contains activated sludge and membrane surface blocking substances that have been separated from the membrane surface. Conventionally, the backwash waste water is returned to the
逆洗排水タンク7は、攪拌手段9を備え、凝集剤または吸着剤と逆洗排水の混和を行う。凝集処理に用いる攪拌手段9は、凝集フロックの破壊を防止する観点から、図1に示すような通常の回転式撹拌翼であることが好ましいが、吸着処理の場合には、図2に示すように、ラインミキサーを用いることもできる。撹拌の程度はG値によって表すことができ、好ましい範囲は100〜500である。G値がこの範囲よりも低く撹拌が不足すると凝集効果が低下してフロック形成がうまく行われず、逆に撹拌が過剰になると形成されたフロックが破壊されてしまうため好ましくない。 The backwash drainage tank 7 includes stirring means 9 and mixes the flocculant or adsorbent with the backwash drainage. The agitation means 9 used in the agglomeration process is preferably a normal rotary agitation blade as shown in FIG. 1 from the viewpoint of preventing destruction of the agglomeration flocs, but in the case of the adsorption process, as shown in FIG. In addition, a line mixer can also be used. The degree of stirring can be represented by the G value, and the preferred range is 100-500. If the G value is lower than this range and stirring is insufficient, the agglomeration effect is reduced and floc formation is not performed well. Conversely, if the stirring is excessive, the formed floc is destroyed, which is not preferable.
凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄等、通常用いられている凝集剤であれば何れを用いてもよい。吸着剤としては、活性炭、ベンナイト、粘度等、通常用いられている吸着剤であれば何れを用いてもよい。凝集剤の添加後、被処理水を攪拌することにより、分離膜2の膜孔径近傍の粒子径を有する膜閉塞物質は凝集して、分離膜2の孔径よりも大きい粒子径を有する凝集フロックとなる。また、吸着剤の添加後、被処理水を攪拌することにより、分離膜2の膜孔径近傍の粒子径を有する膜閉塞物質は吸収剤に取り込まれ、分離膜2の孔径よりも大きい粒子径を有する吸着剤微粒子フロックとなる。凝集フロックまたは吸着剤微粒子フロックの粒子径は10μm以上であることが好ましい。凝集剤または吸着剤添加量は、逆洗排水量当たり100〜800mg/L程度とすることが好ましい。
As the flocculant, any commonly used flocculant such as polyaluminum chloride, sulfate band, ferric chloride, polyiron sulfate, etc. may be used. As the adsorbent, any commonly used adsorbent such as activated carbon, bennite and viscosity may be used. After the addition of the flocculant, the water to be treated is stirred to agglomerate the membrane plugging substance having a particle size in the vicinity of the pore size of the
逆洗排水タンク7の排水の内、一部は逆洗排水排出ポンプ13によって逆洗排水タンク7から系外に排出され、一部は排水返送用ポンプ10によって生物反応槽1または最初沈澱池11に返送される。逆洗排水に含有されていた膜面閉塞物質は、凝集処理または吸着処理により、膜孔径よりも大きい粒子径を有するフロックとなっているため、この返送によって生物反応槽1内の膜孔径近傍の粒子からなる膜面閉塞物質量が増加することはない。従って本発明によれば分離膜2の膜ろ過性能は急速に低下することがなく、長期間にわたって安定したろ過が可能である。
A part of the drainage of the backwash drainage tank 7 is discharged from the backwash drainage tank 7 by the backwash
しかも本発明によれば、前記のようにフロックの一部を生物反応槽1または最初沈澱池11に返送するので、生物反応槽1のMLSS濃度が低下せず、生物反応槽1の生物活性を安定に維持することができる。
以下に本発明の実施例を示す。
Moreover, according to the present invention, part of the floc is returned to the
Examples of the present invention are shown below.
図1に示した処理装置を用いて、下水の活性汚泥処理を行った。生物反応槽のMLSS濃度は10,000mg/Lとした。分離膜はモノリス型セラミック膜であり、膜孔径は0.1μmである。生物反応槽の槽内水を循環させてクロスフローろ過を行い、膜ろ過水を処理水として取り出した。 Using the treatment apparatus shown in FIG. 1, the activated sludge treatment of sewage was performed. The MLSS concentration in the biological reaction tank was 10,000 mg / L. The separation membrane is a monolithic ceramic membrane, and the membrane pore diameter is 0.1 μm. Cross flow filtration was performed by circulating water in the biological reaction tank, and membrane filtrate was taken out as treated water.
分離膜は1時間ごとにろ過運転を停止して逆洗を行った。膜面閉塞物質を含む逆洗排水を逆洗排水タンクに集め、凝集剤を添加する凝集処理を行った。凝集剤添加量は逆洗排水量あたり200mg/Lである。凝集処理された逆洗排水は全量を生物反応槽に返送した。 The separation membrane was back-washed by stopping the filtration operation every hour. The backwash wastewater containing the membrane surface blocking substance was collected in a backwash wastewater tank and subjected to a coagulation treatment in which a flocculant was added. The amount of flocculant added is 200 mg / L per backwash drainage. The entire amount of coagulated backwash wastewater was returned to the biological reaction tank.
凝集処理を行わない場合(従来例)と凝集処理を行った場合(実施例)とを比較すると、処理水の性状はともに同一であるが、従来例では分離膜の膜ろ過流束が1.8m/日であったのに対し、実施例では2.2m/日であり、凝集処理によって膜ろ過性能が大幅に改善されたことを確認できた。また、生物反応槽のMLSS濃度は10000mg/Lのままで、減少しなかった。 When the flocculation treatment is not performed (conventional example) and the flocculation treatment is performed (example), the properties of the treated water are both the same, but in the conventional example, the membrane filtration flux of the separation membrane is 1. While it was 8 m / day, in the example, it was 2.2 m / day, and it was confirmed that the membrane filtration performance was greatly improved by the aggregation treatment. In addition, the MLSS concentration in the bioreactor remained at 10000 mg / L and did not decrease.
1 生物反応槽
2 分離膜
3 循環ポンプ
4 処理水タンク
5 返流管路
6 逆洗ポンプ
7 逆洗排水タンク
8 凝集剤または吸着剤供給装置
9 攪拌手段
10 返送用ポンプ
11 最初沈澱池
12 ラインミキサー
13 フロック排出ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
分離膜を逆洗することによって生じた膜面閉塞物質を含む逆洗排水を、凝集処理して膜面閉塞物質を膜孔径よりも大きい粒径を有する凝集フロックとしたうえで、生物反応槽または最初沈澱池に固液分離することなく返送することを特徴とする槽外設置型膜分離活性汚泥法。 In the outside installed type membrane separation activated sludge method, which circulates the in-vessel water of the biological reaction tank to the separation membrane installed outside the tank and takes out the filtered water,
The backwash wastewater containing the membrane surface blocking substance produced by backwashing the separation membrane is agglomerated to form the membrane surface blocking material into a floc floc having a particle size larger than the membrane pore size, An outside tank type membrane separation activated sludge method characterized by returning to the sedimentation basin without solid-liquid separation .
分離膜を逆洗することによって生じた膜面閉塞物質を含む逆洗排水を、吸着処理して膜面閉塞物質を吸着剤に取り込み、膜面閉塞物質を膜孔径よりも大きい粒径を有する吸着剤微粒子フロックとしたうえで生物反応槽または最初沈澱池に固液分離することなく返送することを特徴とする槽外設置型膜分離活性汚泥法。 In the outside installed type membrane separation activated sludge method, which circulates the in-vessel water of the biological reaction tank to the separation membrane installed outside the tank and takes out the filtered water,
Backwash wastewater containing membrane surface clogging material generated by backwashing the separation membrane is adsorbed to incorporate the membrane surface clogging material into the adsorbent, and adsorb the membrane surface clogging material with a particle size larger than the membrane pore size. A membrane-separated activated sludge method installed outside the tank, which is returned to the biological reaction tank or the first sedimentation tank without solid-liquid separation after the fine particle floc is formed.
生物反応槽の後段に、生物反応槽内での活性汚泥処理を経た処理水を供給して処理水と濃縮水とに分離を行うクロスフロー方式の分離膜と、該濃縮水を生物反応槽に返送する濃縮水返流路を備え、
更に、該分離膜の逆洗時に排出される逆洗水を貯留する逆洗排水タンクと、該逆洗排水タンク内に凝集剤または吸着剤を添加する凝集剤または吸着剤添加装置と、凝集剤または吸着剤を添加された逆洗水を撹拌する撹拌手段と、凝集剤または吸着剤の添加により生じたフロックを含有する逆洗水を生物反応槽または最初沈澱池に固液分離することなく返送する逆洗排水返流路を備えることを特徴とする活性汚泥処理装置。 An activated sludge treatment apparatus for use in an outside tank type membrane separation activated sludge method according to claim 1 or 2,
A cross-flow type separation membrane that supplies treated water that has undergone activated sludge treatment in the biological reaction tank and separates it into treated water and concentrated water, and the concentrated water in the biological reaction tank. Concentrated water return flow path to return
Further, a backwash drainage tank for storing backwash water discharged during backwashing of the separation membrane, a flocculant or adsorbent addition device for adding a flocculant or an adsorbent into the backwash drainage tank, and a flocculant Alternatively, the agitation means for agitating the backwash water to which the adsorbent is added and the backwash water containing flocs generated by the addition of the flocculant or adsorbent are returned to the biological reaction tank or the first sedimentation tank without solid-liquid separation. An activated sludge treatment apparatus comprising a backwash drainage return flow path.
生物反応槽の後段に、生物反応槽内での活性汚泥処理を経た処理水を供給して処理水と濃縮水とに分離を行うクロスフロー方式の分離膜と、該濃縮水を生物反応槽に返送する濃縮水返流路を備え、
更に、該分離膜の逆洗時に排出される逆洗水を貯留する逆洗排水タンクと、該逆洗排水タンクから排出された逆洗排水に凝集剤または吸着剤を添加する凝集剤または吸着剤添加装置と、凝集剤または吸着剤を添加された逆洗水を撹拌するラインミキサーと、凝集剤または吸着剤の添加により生じたフロックを含有する逆洗水を生物反応槽または最初沈澱池に固液分離することなく返送する逆洗排水返流路を備えることを特徴とする有機性排水の処理装置。 An activated sludge treatment apparatus for use in an outside tank type membrane separation activated sludge method according to claim 1 or 2,
A cross-flow type separation membrane that supplies treated water that has undergone activated sludge treatment in the biological reaction tank and separates it into treated water and concentrated water, and the concentrated water in the biological reaction tank. Concentrated water return flow path to return
Further, a backwash drainage tank for storing backwash water discharged during backwashing of the separation membrane, and a flocculant or adsorbent for adding a flocculant or adsorbent to the backwash drainage discharged from the backwash drainage tank An addition device, a line mixer that stirs the backwash water added with the flocculant or adsorbent, and the backwash water containing flocs generated by the addition of the flocculant or adsorbent are solidified in the bioreactor or first sedimentation basin. An organic wastewater treatment apparatus comprising a backwash drainage return channel that returns without liquid separation .
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