JPH06182396A - 膜分離による廃水の生物処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 処理槽内で生物処理すると共に膜ろ過して、
有機性汚水を浄化する処理において、膜への汚泥の付
着、固着圧密化を防止し、常に膜表面を清浄に保てる新
技術を確立し、膜の取り出して行う清掃作業を不要にで
きる画期的な生物処理方法および装置を提供すること。 【構成】 処理槽内の有機性汚水中に膜分離用中空糸モ
ジュールを浸漬すると共に、微生物を保持させた担体粒
状物を存在させ、該担体粒状物を散気空気により懸濁流
動状態に置き、有機性汚水を生物学的に処理すると共に
膜ろ過により有機性汚水を浄化する生物処理方法及びそ
の処理を可能にする装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水など各種有機性汚
水を微生物による生物反応と膜分離の併用によって高度
に浄化する生物処理方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、活性汚泥の曝気槽内に中空糸
膜などを装填した膜分離モジュールを浸漬し、浮遊微生
物（活性汚泥フロック）によって有機性汚水中に含まれ
るＢＯＤなどを除去しつつ、分離膜によって浮遊微生物
その他のＳＳを完全にろ過分離し、清澄処理水を得る技
術が知られている。しかし、本発明者が、この従来技術
による有機性汚水の処理を実施したところ、中空糸膜な
どの分離膜の表面または膜の束の間に活性汚泥が強く付
着し、付着した汚泥がろ過により脱水されるためケーキ
状となってますます強固にこびりつくという重大な欠点
があることが認められた。

【０００３】この現象は、活性汚泥の浮遊微生物濃度が
増加するほど顕著になることもわかった。中空糸膜など
の分離膜の表面などに活性汚泥がケーキ状となって強固
にこびりつき、強く付着してしまうと分離膜のろ過抵抗
が急増し運転不能になる。しかし曝気槽内に浸漬したま
ま分離膜をクリーニングすることは不可能であり、膜分
離モジュールを外に取り出して、高圧スプレー水を噴射
しながら、分離膜に付着した汚泥を除去しなければなら
ない。この作業は極めて面倒な作業であり、膜分離モジ
ュールが多数ある場合などは数日間がかりの大作業とな
る。実際上このような作業は不可能である。

【０００４】すなわち、本発明者は従来技術により、有
機性汚水中に含まれるＢＯＤなどを生物処理により除去
しつつ、分離膜によって浮遊活性汚泥などをろ過分離
し、清澄処理水を得る処理を実施した結果から次の知見
を得た。 曝気槽内の浮遊活性汚泥濃度が高濃度になるほど、分
離膜への汚泥の付着、圧密化が起き易い。 曝気槽内の浮遊活性汚泥濃度が数百ミリグラム／リッ
トル以下ならば分離膜への汚泥の付着は著しく少なくな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来装
置の重大な欠点を完全に解決し、生物処理しつつ膜ろ過
して有機性汚水を浄化する処理において、分離膜への汚
泥の付着、固着圧密化を防止し、常に分離膜表面を清浄
に保てる新技術を確立し、分離膜を取り出して行う清掃
作業を不要にできる画期的な生物処理方法および装置を
提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来技術の問
題点の生じる原因を詳しく検討した結果から得た知見に
基づいて完成されたものである。また、この新知見に次
の新たな着想を統合して完成されたものである。すなわ
ち本発明は、 （１）有機性汚水を浄化する生物処理方法において、処
理槽内に膜分離モジュールを浸漬すると共に、生物固定
化担体粒子を散気による懸濁流動状態に置いて、前記分
離膜を通して処理水を取り出すことを特徴とする膜分離
による廃水の生物処理方法。 （２）原水供給管から生物処理槽に有機性汚水を供給
し、前記生物処理槽内の有機性汚水中に膜分離モジュー
ルを浸漬し、生物固定化担体粒子を懸濁させ、生物処理
槽の底部に酸素含有ガスを供給する散気管を設け、前記
散気管からの散気により前記生物固定化担体粒子を懸濁
流動させ、前記膜分離モジュールに連結した処理水流出
管より処理水を取り出すことを特徴とする膜分離による
廃水の生物処理装置。 である。

【０００７】膜分離モジュールに装填される分離膜とし
ては中空糸膜の他メンブランフィルターなど種々の分離
膜があり、被処理水中の浮遊微生物やＳＳなどを分離ろ
過できるものはいずれも使用可能であるが、通常中空糸
膜が好ましく使用される。

【０００８】流動し易い担体粒状物に微生物を固定化し
て、中空糸膜などを装填した膜分離モジュールを浸漬さ
せた生物処理槽内に該担体粒状物を懸濁流動させて処理
を行うと、生物処理槽内の微生物濃度を高く維持しつ
つ、浮遊状態の微生物（担体に付着していない微生物）
濃度を数百ミリグラム／リットル以下に維持でき、しか
も微生物固定化担体粒状物が中空糸膜など分離膜の表面
と接触する時に、分離膜の表面をクリーニングするとい
う重要な効果が得られた。この結果、分離膜に活性汚泥
が付着圧密化することがなくなり、分離膜を槽外に取り
出して清掃するという作業が不要になった。この効果が
本発明の特筆すべき特徴である。

【０００９】本発明において生物処理槽内に懸濁させる
微生物固定化担体粒状物としては、流動し易いもの、微
生物固定化能力が大きいこと、分離膜と接触するときの
分離膜の清掃作用が大きいものが好適である。これらの
条件を満足する粒状物としては、公知の担体すなわち公
知のプラスチック担体や、軽量のゼオライトなど鉱物、
軽量骨材などの無機多孔性担体や、紐（繊維）状物の短
束状物または塊状物など、あるいはゲル包括微生物担体
その他種々のものが使えるが、特に目の大きな立体網目
構造のポリウレタンフォーム製の粒状物が好適な担体粒
状物である。ポリウレタンフォーム製の粒状物の中でも
形状及び粒径として、特に形状が角状で、粒径が１０×
１０×１０ｍｍ位のサイコロ状あるいは１０×２０×２
０ｍｍの直方体、１０×３０×３０ｍｍの直方体などが
好適である。粒状物の粒径があまり小粒径であると、分
離膜表面の清掃力が小さくなり、あまり大粒径であると
微生物の固定化量が少なくなり、粒状物内部が腐敗し易
いので好ましくない。

【００１０】また、生物処理槽内に投入する量として
は、ポリウレタンフォーム製の粒径１０×２０×２０ｍ
ｍの直方体粒状物を使用する場合、生物処理槽１ｍ³ あ
たり２０〜３７Ｖ／Ｖ％が適当であり、例えば５０Ｖ／
Ｖ％以上とあまりぎっしりと投入しすぎると担体が流動
し難くなり、本発明の目的を達成できない。また、少な
すぎると微生物濃度を高く保てない。本発明によって処
理を続けると、微生物が繁殖し、その一部は微生物固定
化担体に保持され、一部は浮遊微生物となって生物処理
槽内を浮遊する。従って、処理を長時間続けるにつれ、
生物処理槽内の浮遊微生物濃度が増加してゆくので、適
宜に浮遊微生物のみを系外に引き抜くようにすることが
重要である。

【００１１】

【実施例】次に本発明の代表的実施例を図１に基づいて
説明する。

【００１２】（実施例１）被処理水である下水などの原
水（有機性汚水）は原水供給管８から本発明の生物処理
槽１に供給される。生物処理槽１中には、比重が水にほ
ぼ等しいポリウレタンフォーム角状粒状物Ａからなる微
生物担体が投入されており、これら粒状物Ａからなる微
生物担体には原水中に含まれるＢＯＤを資化するＢＯＤ
資化菌などの微生物が保持されている。上記微生物を担
持したポリウレタンフォーム角状粒状物Ａは、生物処理
槽１の底部に設置されている散気管６に空気源である空
気ブロワー７から空気を供給し、この供給した散気空気
によって引き起こされた乱流によって、生物処理水中に
懸濁流動している。かくして、ＢＯＤなどを含有する原
水は生物処理槽１中で生物学的に処理される。

【００１３】生物処理槽１中には、中空糸モジュール２
（吸引型）が浸漬されており、生物処理槽１中で上記生
物学的に処理された生物処理水は、ポンプ４によって中
空糸モジュール２を通して吸引ろ過され、ＳＳ含有量ゼ
ロの清澄な処理水５となって処理水流出管３を経て系外
に流出する。図１にＢで示したものは、ポリウレタンフ
ォーム角状粒状物Ａからなる担体に付着していない浮遊
微生物である。これら浮遊微生物は弁１０を有する排出
管９から排出される。この際生物処理水中に懸濁流動し
ている粒状物Ａが流出しないように目の大きいネット１
１が排出管９の入口に張設してある。このネットは多孔
板やスリットなど通水性のものであれば何でも良い。

【００１４】下水などの原水を本発明の方法で処理を行
った結果、ポリウレタンフォーム角状粒状物Ａには１５
０００〜２００００ｍｇ／リットルもの高濃度の微生物
が保持され、浮遊微生物を数百ミリグラム／リットルの
濃度と低く見積もっても、極めて高度に原水が浄化され
ることが認められる。本発明の生物処理装置は１年間連
続運転しても、汚泥が中空糸モジュール２の表面に固着
したり、汚泥が中空糸の束に食い込んでろ過抵抗を急上
昇させたりするトラブルは発生しなかった。また、本発
明の生物処理工程では原水中に毛髪、ビニール片などの
夾雑物が含まれていると、これらが粒状物Ａや中空糸モ
ジュール２に絡みつくので、予めスクリーンなどで夾雑
物を除去しておくことが極めて有効であった。

【００１５】（比較例１）比較例として、生物処理槽１
中にポリウレタンフォーム角状粒状物Ａからなる微生物
担体を投入せずに、浮遊微生物の濃度を１８０００ｍｇ
／リットルに維持して原水の生物学的処理を行ったとこ
ろ、中空糸膜の表面に汚泥が固着して、ほぼ２０〜２５
日に１回の頻度で中空糸膜のろ過抵抗が急上昇し、その
度に中空糸モジュール２を取り外し人手で中空糸膜に固
着した汚泥を洗浄しなければならず、かかる処理はとて
も続行できるものではなかった。

【００１６】

【発明の効果】本発明の生物処理装置とそれを使用した
生物処理方法の実施により、以下に示す極めて大きな効
果が得られる。 中空糸膜の表面などに微生物汚泥が固着することがな
いので、中空糸モジュールのろ過抵抗を低く保つことが
でき、中空糸膜を取り外して洗浄する必要がない。従っ
て、著しく生物処理装置のメンテナンスが容易である。 微生物濃度を高めても中空糸膜への微生物汚泥が固着
を防ぐことができるので、生物反応速度を大きくでき、
生物処理装置をコンパクト化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生物処理装置の１例を示す模式図。

【図２】本発明の生物処理に使用する粒状微生物担体の
斜視図。

【符号の説明】

１ 生物処理槽 ８ 原水供給管 ２ 中空糸モジュール ９ 排出管 ３ 処理水排出管 １０ 弁 ４ ポンプ １１ ネット ５ 処理水 Ａ ウレタンフォーム
粒状物 ６ 散気管 Ｂ 浮遊微生物 ７ 空気ブロワー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性汚水を浄化する生物処理方法にお
   いて、処理槽内に膜分離モジュールを浸漬すると共に、
   生物固定化担体粒子を散気による懸濁流動状態に置い
   て、前記分離膜を通して処理水を取り出すことを特徴と
   する膜分離による廃水の生物処理方法。
2. 【請求項２】 原水供給管から生物処理槽に有機性汚水
   を供給し、前記生物処理槽内の有機性汚水中に膜分離モ
   ジュールを浸漬し、生物固定化担体粒子を懸濁させ、生
   物処理槽の底部に酸素含有ガスを供給する散気管を設
   け、前記散気管からの散気により前記生物固定化担体粒
   子を懸濁流動させ、前記膜分離モジュールに連結した処
   理水流出管より処理水を取り出すことを特徴とする膜分
   離による廃水の生物処理装置。