JPH04225805A - 活性汚泥のろ過方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種懸濁液のろ過によ
る固液分離の方法及びそれに使用する装置、好ましくは
有機性汚水を活性汚泥等を用いて処理し、処理水を得る
生物処理の方法及びその処理に使用する装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より活性汚泥処理プロセスの曝気槽
内にセラミック膜又は中空糸膜或いはこれ等のろ過膜を
装備しているろ過体を直接浸漬してろ過による固液分離
をおこなう工程において、曝気空気によって生起される
乱流によりろ過膜（以下単に膜と略記する）の外表面に
剪断流を与えつつ、ポンプにより膜透過液を吸引して処
理水を得る方法が公知である。

【０００３】しかし、本発明者がこの従来装置を試験し
たところ曝気による乱流だけでは、膜外表面の汚染を充
分防ぐことができず、次第にフラックス（膜透過流束　
　ｍ３　／ｍ２　・日）が低下してしまうという大きな
欠点があることが判明した。従って、膜の汚染（ファウ
リング）を充分防止するためには定期的にＮａＣｌＯ等
の汚染除去剤の溶液により、膜表面の汚染物質を除去し
なければならないが、従来装置は汚染除去剤の溶液で洗
浄時に膜或いは膜を装備しているろ過体を曝気槽から取
り出し汚染除去剤の溶液で洗浄した後、再び曝気槽内に
浸漬するという煩雑で面倒な作業を行わなければならな
かった。

【０００４】このような作業は実験装置ならば容易に実
施はできるが、実装置規模では殆ど実施不能と言って差
し支えない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来装置の欠点を解決することを課題とするものであり、
多孔性透水部材を曝気槽内に設置したまま、効果的な洗
浄を行える方法を開発し、その方法を実施し得る装置を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、懸濁液が導
かれる槽内に、多孔性透水部材を浸漬し、該多孔性透水
部材を用いてろ過分離をおこなう固液分離方法において
、多孔性透水部材を該槽から取り出すことなく該多孔性
透水部材の内面から外面へ、先ず水又は気体を強制通過
させた後、或いは同時に、汚染除去剤の溶液を供給させ
て該多孔性透水部材を洗浄することを特徴とする固液分
離方法を開発することによって解決された。

【０００７】また上記固液分離方法は、懸濁液が導かれ
る槽、該槽内に浸漬して多孔性透水部材を配置し該多孔
性透水部材により固液分離をおこなうろ過手段、及び多
孔性透水部材を該槽から取り出すことなく該多孔性透水
部材の内面に水又は気体を該多孔性透水部材の内面から
外面へ、強制通過させた後、或いは同時に汚染除去剤の
溶液を供給させる手段とからなることを特徴とする固液
分離装置を用いて実施することができる。

【０００８】本発明でいう多孔性透水部材とは、中空糸
膜、合成樹脂製のろ過膜（メンブランフィルター）やろ
布、或いは合成樹脂製のスポンジ、或いはセラミック製
或いはプラスッチクス製の多孔性透水部材等の各種多孔
性透水部材をいう。また本発明ではカートリッジ等適当
なろ過体中に多孔性透水部材を装備して固液分離に使用
するろ過体を含めて多孔性透水部材という。また各種ろ
過膜や合成樹脂製のスポンジ、或いはセラミック製或い
はプラスッチクス製の多孔性透水部材は糸状、平板状或
いは円筒状等任意の形状のものを使用することができる
。

【０００９】本発明においては、懸濁液のろ過に使用す
る多孔性透水部材としては、目の粗い多孔性透水部材を
用いてもろ過体表面に薄いケーキ層又はゲル層が構成さ
れるために清澄なろ過水が得られるので、必ずしも限外
ろ過膜やメンブランフィルター等の目の極めて小さな、
高価な膜を使用する必要はない。

【００１０】特に有機性汚水を活性汚泥等を用いて処理
する生物処理に本発明の方法を適用するような場合かな
り目の粗い多孔性透水部材を用いても清澄な処理水が得
られることがわかった。

【００１１】これはろ過される懸濁物の性質によること
もその一因であるが、本発明でおこなう洗浄の方法によ
って、透過流束の大きさと処理水の品質とのバランスを
考慮しながら、洗浄の強さ、頻度及び間隔を調節し多孔
性透水部材の品質を維持できることが清澄な処理水を得
ることができる大きな要因であるといえる。

【００１２】本発明は、生物処理と固液分離を一体とし
て行う生物処理装置において該固液分離に用いる多孔性
透水部材を系外に取り出すことなく装置内に設置したま
までより効果的に多孔性透水部材の汚染を洗浄できる装
置として好適である。

【００１３】

【作用】図１を参照しながら本発明の作用を説明する。 下水等の有機性汚水を汚水流入部１から活性汚泥処理の
ための曝気槽２に供給する。処理槽の底部には活性汚泥
を含む有機性汚水（活性汚泥スラリー）中に空気等散気
用気体を供給して汚水を曝気処理するための散気部材３
がある。円筒状多孔性透水部材或いはその他の多孔性透
水部材を備えたろ過体４が散気部材の上部に懸下、浸漬
されており、散気用気体によって引き起こされる乱流が
ろ過体の表面におよぶように配置されていることが好ま
しい。

【００１４】このような状態で、吸引ポンプ６を用いて
、ろ過体を通して曝気槽内の活性汚泥スラリーを吸引す
ると活性汚泥等のＳＳがろ過体４の外面で捕捉され、ろ
液集水部５には清澄な処理水が出てくる。これが生物処
理水となる。

【００１５】ろ過体の外面には散気部材３からの曝気気
体による激しい乱流が与えられるため、活性汚泥が付着
する度合いが少なく、安定した透過流束が長時間得られ
る。しかしながら、長時間経過すると何らかの汚染物質
（活性汚泥が分泌するタンパク等の生体高分子を主とす
るものと推定される。）が主にろ過体の外面に吸着し、
ケーク層となって堆積し透過流束が低下してくる。そこ
で、処理水圧入ポンプ７を用いて処理水中間貯槽１８内
の生物処理水を処理水用配管１０を通してろ液集水部５
に送り、ろ過体４の内面から外面に向けて処理水を逆に
流して、汚染物質のケーク層を剥離除去し、しかる後処
理水圧入ポンプ７を止め、再び吸引ポンプ６を駆動して
活性汚泥スラリーを吸引ろ過して有機性汚水の処理を続
ける。

【００１６】従来、このような逆洗の手段によって膜の
透過流束（ｍ３　／ｍ２　・日）の低下を回復してきた
が、長期間（例えば１乃至２週間）の処理をおこなうと
逆洗では膜の透過流束の低下の回復ができなくなる。調
査検討したところ、この逆洗では回復しないろ過体の透
過流束の低下の原因は、模式的に示した図２において、
ろ過体４の外面３０及び内部３１に強固に吸着するタン
パク等の生体高分子とコロイド状のＳＳが内部にくい込
むためであることが判明した。

【００１７】かかる強固な汚染に対して、ろ過体を曝気
槽２から取り出してＮａＣｌＯ、ＨＣｌ、ＮａＯＨ或い
は酵素剤等を含む汚染除去剤の溶液に浸漬して汚染物質
を化学的に除去することをなされていた。しかしながら
、ろ過体を活性汚泥曝気槽から取り出して汚染除去剤の
溶液に浸漬して汚染物質の除去をおこない、再び該曝気
槽内に浸漬し、運転を再開する必要があった。しかし、
このような作業は実験装置規模では実施可能であっても
、実装置では極めて面倒であり、実施困難である。

【００１８】そこで、本発明では上記したごとく、ろ過
体を曝気槽中に設けた状態で、吸引ポンプ６を止め吸引
用弁１３を閉じ、処理水圧入系弁１５を開け、先ず処理
水圧入ポンプ７を用いて生物処理水をろ過体の液集水部
５に送り、内面から外面に向けて処理水を逆に流し、或
いは、処理水圧入ポンプ７の代わりにブロワーを用いて
空気、或いは窒素ボンベからの窒素ガス等の気体又は気
液混合流をろ液集水部５に送り、ろ過体４の内面から外
面に向けて気体を流して、一定時間処理水或いは気体に
よる逆洗をして汚染物質のケーク層を剥離除去し、処理
水或いは気体を止め、次いで処理水吸引用弁１４及び処
理水圧入系弁１５を閉じ、汚染除去剤の溶液貯蔵槽１９
から汚染除去剤の溶液圧入ポンプ８によって汚染除去剤
の溶液を液集水部５に送り、ろ過体４の内面から外面に
向けて汚染除去剤の溶液を圧入供給する。（この際汚染
除去剤の溶液圧入系弁１７を開けておく）

【００１９】
なお、汚染除去剤の溶液の供給は同時でも構わないが、
上述したようにするのが好ましい。かくすることにより
、ろ過体４の外面に形成されていた汚染物質のケーク層
は逆洗の際の流体圧力によって剥離し、次いで汚染除去
剤がろ過体の内側から外側に向けて浸出し、その際汚染
物質に化学的変化を与えて汚染物質を除去し、透過流束
の低下を回復し、ほぼ新品の膜の透過流束の値にもどる
ことが確認された。なおその時に使用する汚染除去剤の
溶液の濃度は３００〜１０００ｍｇ／ｌと極く希薄な濃
度でよく、汚染除去剤が微生物に悪影響を与えることは
ない。

【００２０】膜の汚染除去剤の溶液による洗浄を終えた
後、処理水吸引系弁１４、処理水圧入系弁１５、汚染除
去剤の溶液圧入系弁１７を閉じ、吸引用弁１３を開け、
汚染除去剤の溶液回収系弁１６を開けて吸引ポンプ６を
再び駆動し液集水部５等に残留する汚染除去剤の溶液を
汚染除去剤の溶液貯蔵槽１９にもどした後、弁１６を閉
じ、弁１４を開け、吸引ポンプ６を駆動して活性汚泥ス
ラリーを吸引し、ろ過体でろ過して有機性汚水の処理を
続ける。

【００２１】なお、汚染除去剤の溶液による洗浄時間は
、あまり短いと汚染物質の除去に有効でないので、内部
に充分に浸透してから、ポンプ８を停止して汚染除去剤
の溶液をろ過体内部に滞留させたり、或いはポンプ８に
よる汚染除去剤の溶液の吐出量を少なくして汚染除去剤
の溶液の移動速度を遅くしたりして、１０〜２０分程度
汚染除去剤の溶液を化学的反応をおこなわせ、同時に汚
染除去剤の溶液の曝気槽中への流入を最小限度に留める
ように工夫しても、洗浄は充分に効果が上がり、汚染除
去剤が微生物にあたえる影響は少なくなるようにするこ
とは好ましいことである。

【００２２】かくして、ろ過体を曝気槽から外に取り出
すことなく効果的に洗浄ができるのでその実用的効果は
著しい。本発明のろ過体膜を洗浄するための装置は、ろ
過処理や処理水、気体或いは汚染除去剤の溶液を圧入す
るためのポンプや弁の操作及び送液する配管の工夫によ
っては装置をより簡単にすることができる。また、本発
明は洗浄終了時、モジュール内に汚染除去剤の溶液が残
留する場合、ポンプにてこれを吸引して汚染除去剤の溶
液貯槽に回収するようにすることができる。

【００２３】本発明において、汚染除去剤の溶液の圧入
は、一般的に１〜５ｋｇｆ／ｃｍ２　、好ましくは、１
〜２ｋｇｆ／ｃｍ２　の圧力で、１０〜３０分間の範囲
から選択される。 この場合、上記圧力の値は、汚染物質の種類（　即ち、
有機性汚水の種類）　、ろ過体孔径等により適宜調整さ
れる。

【００２４】

【実施例】ＭＬＳＳ４０００ｍｇ／ｌの活性汚泥が存在
する曝気槽（水深２ｍ）に、外径７ｃｍφ、内径５ｃｍ
、長さ１．５ｍの円筒形の多孔性透水部材〔従来、散気
式エアレーションに多用されている、合成樹脂製のいわ
ゆる散気管と同じものであり、孔径は３００μ（平均値
）である〕を垂直方向に浸漬し、活性汚泥をろ過分離す
るろ過体モジュールとした。

【００２５】このろ過体モジュールの内部を圧力（−０
．１〜−０．２ｋｇｆ／ｃｍ２　）で吸引し、ろ過体モ
ジュールの表面積あたりの透過水量（ｆｌｕｘと称す）
を測定したところ、１５〜１８ｍ３　／ｍ２・日という
極めて高いｆｌｕｘが得られた。

【００２６】この条件で、２０分間吸引ろ過し、３分間
、水で逆洗した後、１分間有効塩素３００ｍｇ／ｌの汚
染除去剤の溶液をろ過体モジュールに送り込むという条
件で６ヶ月間運転を継続した結果、６ヶ月後のｆｌｕｘ
は全く低下しなかった。比較のために水の逆洗だけを行
い、汚染除去剤の溶液の送り込みを行わない実験を６ヶ
月間行った。１ヶ月後にｆｌｕｘは１０〜１２ｍ３　／
ｍ２　・日　　、６ヶ月後に１〜１．８ｍ３　／ｍ２・
日と大きく低下し実用にならないことが確認された。な
お、水に代えて空気で行った場合も、ほぼ同等の効果を
得た。

【００２７】また、水又は空気洗浄を行った後、汚染除
去剤の溶液を送り込むのではなく、はじめから汚染除去
剤を含んだ水で逆洗する方法も、ｆｌｕｘの維持に有効
であり、６ヶ月後に１４〜１７．６ｍ３　／ｍ２　・日
が得られた。

【００２８】

【発明の効果】■　　多孔性透水部材による活性汚泥の
ろ過の透過流束を長期間安定して高い値に維持できる。 ■　　多孔性透水部材を汚染除去剤の溶液で洗浄するの
に多孔性透水部材を曝気槽から取り出す必要がないので
処理の操作性が効率的であり、処理設備の維持管理も容
易である。■　　限外ろ過膜、精密ろ過膜のような目の
細かい、高価な膜を使用する必要がなく、目の粗いろ布
等を用いて充分に清澄な処理水を得ることができるので
、処理に要する経費も使用装置の価格も安くてすむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の処理方法に使用する装置の一
具体例を説明するための概要図である。

【図２】図２は多孔性透水体の断面図である。

【符号の説明】

１　　有機性汚水流入部 ２　　活性汚泥曝気槽 ３　　空気散気部材 ４　　多孔性透水部材 ５　　多孔性透水部材の液集水部 ６　　吸引ポンプ ７　　処理水圧入ポンプ ８　　汚染除去剤溶液圧入ポンプ ９　　処理水用配管 １０　　処理水用配管 １１　　汚染除去剤溶液用配管 １２　　散気用配管 １３　　吸引系弁 １４　　処理水吸引系弁 １５　　処理水圧入系弁 １６　　汚染除去剤溶液回収系弁 １７　　汚染除去剤溶液圧入系弁 １８　　処理水中間槽 １９　　汚染除去剤溶液貯槽 ２０　　処理水貯槽への配管 ２１　　散気用ブロアー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　懸濁液が導かれる槽内に、多孔性透水
   部材を浸漬し、該多孔性透水部材を用いてろ過分離をお
   こなう固液分離方法において、多孔性透水部材を該槽か
   ら取り出すことなく該多孔性透水部材の内面から外面へ
   、先ず水及び／又は気体を強制通過させた後、或いは同
   時に、汚染除去剤の溶液を供給させて該多孔性透水部材
   を洗浄することを特徴とする固液分離方法。
2. 【請求項２】　　懸濁液が導かれる槽、該槽内に浸漬し
   て多孔性透水部材を配置し該多孔性透水部材により固液
   分離をおこなうろ過手段、及び多孔性透水部材を該槽か
   ら取り出すことなく該多孔性透水部材の内面に水又は気
   体を該多孔性透水部材の内面から外面へ、強制通過させ
   た後、或いは同時に汚染除去剤の溶液を供給させる手段
   とからなることを特徴とする固液分離装置。