JP7437139B2 - 水処理装置及び水処理方法 - Google Patents
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Description
また、一般的な好気処理においては、排水中に含まれる処理対象成分(主に有機物など)を好気性微生物によって分解処理するものであり、処理効率の向上には、好気性微生物に対して酸素とともに処理対象物との接触効率を上げることが必要となる。
しかしながら、特許文献1には、酸素透過膜表面に対する微生物の過度な付着を抑制することや、微生物と処理対象成分の接触効率向上については何ら記載されていない。このため、MABRを用いた好気処理において、従来の曝気装置を用いた好気処理よりも省エネルギー化が可能であるという利点を十分に生かすことができないという問題がある。
すなわち、本発明は、以下の水処理装置及び水処理方法である。
この特徴によれば、循環経路から反応部へ導入される未処理液の流速を上げることで、反応部内で形成される撹拌流の速度を上げることができ、MABRを用いる反応部における撹拌の効果をより確実に得ることが可能となる。
この特徴によれば、循環経路内に外部から気体が混入しないため、反応部内で安定した撹拌流を形成することができ、MABRを用いる反応部における撹拌の効果をより確実に得ることが可能となる。
本発明の水処理装置によれば、MABRを用いる反応部内に存在している被処理溶液を一度抜き出し、再度反応部内に返送して循環させることにより、反応部内を撹拌する撹拌流を形成することが可能となる。これにより、MABRにおける酸素透過膜表面への過度な微生物の付着を抑制するとともに、微生物と処理対象成分(有機物など)の接触効率を向上させ、MABRによる水処理装置の省エネルギー化とともに、処理効率の維持・向上が可能となる。また、反応部内に機械式の撹拌装置を設けることなく、反応部内の撹拌が可能となるため、水処理装置内に撹拌装置のためのスペースを設ける必要がなく、かつ機械式の撹拌装置の駆動に係る運転コストが不要であるという効果も奏する。
この特徴によれば、反応部における撹拌の効果を得ることに加え、MABRにより好気処理を行った後、MBRによる固液分離処理を行うことで、MABRでは処理し切れなかった被処理水の処理を進行させることができ、得られる処理水の水質を高めることが可能となる。これにより、MABRによる水処理装置の省エネルギー化とともに、処理効率の維持・向上がより一層確実に実施可能となる。
本発明の水処理方法によれば、MABRを用いた反応工程内に存在している被処理溶液を一度抜き出し、再度反応工程内に返送して循環させることにより、反応工程内で撹拌流を形成することが可能となる。これにより、MABRにおける酸素透過膜表面への過度な微生物の付着を抑制するとともに、微生物と処理対象成分(有機物など)の接触効率を向上させ、MABRによる水処理の省エネルギー化とともに、処理効率の維持・向上が可能となる。また、撹拌工程として、機械式の撹拌装置を設ける必要がないため、水処理装置の省スペースが可能となるとともに、かつ機械式の撹拌装置の駆動に係る運転コストが不要であるという効果も奏する。
図1は、本発明の実施態様の水処理装置の構造を示す概略説明図である。
本実施態様に係る水処理装置1Aは、図1に示すように、反応部2と、反応部2の後段に設けられた固液分離部3と、固液分離部3の未処理液W2を反応部2へ循環させる循環経路4とを備えている。また、反応部2に被処理水W0を導入するラインL1と、反応部2で好気処理された好気処理水W1を固液分離部3に導入するラインL2と、固液分離部3で処理された処理水Wを系外に排出するラインL3を備えている。
以下、水処理装置1Aの各構成について詳細に説明する。
反応部2としては、反応槽20内にラインL1を介して導入された被処理水W0に対して、MABRによる好気処理を行うものであれば特に限定されない。例えば、図1には、MABRを用いた反応部2に係る構成として、反応槽20と、酸素透過膜21とを備え、酸素透過膜21にはラインL4を介してブロワBからの気体が供給されるものを示している。
また、反応槽20は、1つの槽のみからなるものであってもよく、反応槽20内を複数設けるものであってもよい。反応槽20の個数は、被処理水W0の性質や処理量などに応じて適宜設定することができる。
酸素透過膜21としては、後述するブロワBから供給された気体中の酸素を、被処理水W0に対し供給することができるものであればよく、形状や材質については特に限定されない。
酸素透過膜21としては、例えば、中空糸膜、平膜、スパイラル膜などが挙げられる。このとき、酸素透過膜21の材質としては、シリコン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリウレタンなどのほか、複数の素材からなるコンポジット膜を用いることが挙げられる。また、酸素透過膜21の他の例としては、透気性と防水性を有するシート状フィルムなどが挙げられる。このとき、酸素透過膜21の材質としては、ポリオレフィン樹脂などの耐水性樹脂を多孔化した多孔質耐水性フィルムなどが挙げられる。
また、図1においては、ブロワBは、反応槽20の下方側から上方側に向かって酸素透過膜21に気体を供給しているが、気体の供給方向はこれに限定されるものではない。ブロワBによる気体の供給方向は、酸素透過膜21の配置やユニットの構造に合わせて選択することが可能であり、例えば、反応槽20の上方側から下方側に向かって酸素透過膜21に気体を供給するものであってもよい。
図2は、本実施態様の水処理装置における反応部の構造を模式的に示した概略説明図である。なお、図2は、反応部の酸素透過膜近傍における拡大図である。
図2に示すように、本実施態様における反応部2では、ブロワBから供給された気体(図2中では空気)がシート状フィルムからなる2枚の酸素透過膜21の間に形成された空間に供給される。なお、酸素透過膜21の上部は、気体が供給される空間内に被処理水W0が流入しない構造を有している(不図示)。そして、気体中の酸素は、気体が供給される空間側の酸素透過膜表面21aから、被処理水W0側の酸素透過膜表面21bを通過して、被処理水W0中に移動する。このとき、酸素透過膜表面21bから気泡は発生せず、ブロワBから供給された気体中の酸素は効率的に被処理水W0中に溶解する。また、酸素透過膜表面21b近傍に存在する微生物Mに直接酸素を渡すことも可能となる。したがって、本実施態様におけるブロワBの出力は、従来の曝気装置による気体供給における送風機の出力よりも格段に低減させることが可能となるものである。
なお、図2は、反応部2におけるMABRによる好気処理の一例を示したものであり、図2に示した反応部2の構造に限定するものではない。特に、酸素透過膜21の構造については、これに限定されるものではなく、上述したように、酸素透過膜21として中空糸膜やスパイラル膜等を用いることのほか、酸素透過膜21を収容する筐体や酸素透過膜21を保持する枠体などを用い、酸素透過膜21をユニット化することなどが挙げられる。
固液分離部3としては、ラインL2を介して導入された好気処理水W1に対して、MBRによる固液分離処理を行うものであれば特に限定されない。例えば、図1には、MBRを用いた固液分離部3に係る構成として、MF膜30を備え、ラインL2上に設けたポンプPを介して好気処理水W1が導入されるものを示している。
循環経路4としては、未処理液W2を反応部2に返送、循環させることができるものであればよく、具体的な構造については特に限定されない。例えば、図1に示すように、配管40の端部40aを固液分離部3の側面に接続し、もう一方の配管40の端部40bをラインL1と循環経路4が平行となるように、反応槽20に接続することが挙げられる。これにより、端部40a側から固液分離部3の未処理液W2を回収し、端部40b側から反応槽20内に未処理液W2を導入して循環させることができる。
したがって、循環経路4を設けて未処理液W2を循環させ、反応槽20内に撹拌流を形成することで、酸素透過膜21における酸素供給効率の低下を抑制し、MABRを用いた好気処理の処理効率の維持・向上が可能となる。また、MABRを用いることによる省エネルギー化の効果を十分に生かすことが可能となる。
なお、他の例としては、端部40aに固体分の流入を抑制するための構造を設ける代わりに、端部40aの接続位置を調整可能な機構を設け、未処理液W2として固体分を含まない上澄み分を回収することで、配管40内への固体分の流入を抑制すること等が挙げられる。
循環経路4を水封する手段は特に限定されないが、例えば、配管40の端部40aを、固液分離部3における未処理液W2が確実に貯留される水位に応じた高さに接続することや、端部40bを、反応槽20内に被処理水W0が確実に貯留される水位に応じた高さに接続することなどが挙げられる。また、他の例としては、配管40の端部40a、40bをそれぞれ固液分離部3の未処理液W2内及び反応部2の被処理水W0内で移動可能な構造とし、それぞれの水位に応じて端部40a、40bを移動させるものとすること等が挙げられる。
図3は、本発明の実施態様の水処理装置の構造を示す概略説明図である。
本実施態様に係る水処理装置1Bは、図3に示すように、反応部2と、反応部2内を撹拌するための撹拌流を形成する撹拌部5を備えている。また、撹拌部5は、反応部2内に導入されている被処理溶液Sを抜き出し、再度反応部2内に返送して循環させる循環手段50を備えている。さらに、反応部2に被処理水W0を導入するラインL1と、反応部2で好気処理された処理水Wを系外に排出するラインL5を備えている。なお、第1の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
循環手段50は、図3に示すように、被処理溶液Sを反応部2から一旦抜き出し、その後、返送、循環させることができるものであればよく、具体的な構造については特に限定されない。例えば、図3に示すように、配管51の端部51aを反応槽20の側面に接続し、もう一方の配管51の端部51bをラインL1と配管51が平行となるように、反応槽20に接続することが挙げられる。これにより、反応槽20内の被処理溶液Sを一旦抜き出し、端部40b側から反応槽20内に再度被処理溶液Sを導入して循環させることができる。
したがって、撹拌部5として循環手段50を設けて被処理溶液Sを循環させ、反応槽20内に撹拌流を形成することで、酸素透過膜21における酸素供給効率の低下を抑制し、MABRを用いた好気処理の処理効率の維持・向上が可能となる。また、MABRを用いることによる省エネルギー化の効果を十分に生かすことが可能となる。
例えば、配管51の端部51aに、固体分の流入を抑制するための構造や機構を設けるものとしてもよい。これにより、配管51内を移動する被処理溶液Sを主に溶液からなるものとすることができ、被処理溶液Sを反応部2に返送、循環した際に、反応槽20内を撹拌する撹拌流をより確実に形成させることができる。
また、配管51上に、ポンプや流量調節弁などを設け、端部51bから反応槽20内に導入する被処理溶液Sの流速を制御可能とするものとしてもよい。さらに、反応槽20内に導入する被処理溶液Sの流速は、ラインL1を介して反応槽20内に導入する被処理水W0の流入速度よりも速くすることが好ましい。これにより、被処理溶液Sを反応槽20内に導入した際に、反応槽20内を撹拌する撹拌流を確実に形成させることが可能となるとともに、撹拌流の流速を制御することも可能となる。なお、撹拌流の流速については特に限定されない。例えば、酸素透過膜表面21b上に微生物Mの堆積が生じない程度とすることや、反応槽20内の固体分(活性汚泥など)が流動する程度とすることなどが挙げられる。
Claims (5)
- MABRを用いて被処理水の好気処理を行う反応部と、
前記反応部の後段で膜により固液分離を行う固液分離部と、
前記固液分離部で前記膜を透過しなかった未処理液を前記反応部へ循環させる循環経路と、を備え、
前記循環経路は、水封されていることを特徴とする、水処理装置。 - 前記被処理水の流入速度よりも速い速度で、前記循環経路から前記反応部へ前記未処理液が循環されることを特徴とする、請求項1に記載の水処理装置。
- MABRを用いて被処理水の好気処理を行う反応工程と、
前記反応工程の後段で膜により固液分離を行う固液分離工程と、
前記固液分離工程で前記膜を透過しなかった未処理液を前記反応工程へ循環させる循環工程と、を備え、
前記循環工程は、水封された状態で前記未処理液を前記反応工程へ循環させることを特徴とする、水処理方法。 - MABRを用いて被処理水の好気処理を行う反応部と、
前記反応部の後段で、前記MABRの外部に設けられた、膜により固液分離を行う固液分離部と、
前記固液分離で前記膜を透過しなかった未処理液を前記反応部へ循環させる循環経路と、を備え、
前記反応部から流出した好気処理水は、前記固液分離部に直接流入することを特徴とする水処理装置。 - MABRを用いて被処理水の好気処理を行う反応工程と、
前記反応工程の後段で、前記MABRの外部に設けられた、膜により固液分離を行う固液分離工程と、
前記固液分離工程で前記膜を透過しなかった未処理液を前記反応工程へ循環させる循環工程と、を備え、
前記反応工程から流出した好気処理水は、前記固液分離工程に直接流入することを特徴とする水処理方法。
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