JPH09225487A - 生物処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高負荷条件のもとで安定的な排水処理が可能
であり、これにより排水処理装置の小型化、排水処理施
設の省面積化を達成することができる生物処理装置を提
供する。 【解決手段】 原水流入部２と余剰汚泥排出部４と散気
装置３とを有し、粒状微生物固定化担体５を流動状態で
保持する生物反応槽１を有する生物処理装置において、
反応槽１の少なくとも一部を固定化担体５が実質通過し
ない開口部を有する開口板７で区画し、その１方の区画
室内に担体５を存在させ、他方の区画室内に膜分離装置
６を液中に浸漬するように設け、処理水は膜分離装置６
を介して排出する構成としたことを特徴とする生物処理
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、産業排水・廃棄物
最終処分場浸出水などの各種排水を、浸漬型膜分離装置
（浸漬膜）及び微生物固定化担体を利用することで生物
学的に処理する生物処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで、排水は活性汚泥法や生物膜法
により生物学的に処理されてきたが、より省面積で高負
荷処理が可能な方法として浸漬膜や微生物固定化担体
（以下単に固定化担体ともいう）を利用する方法が注目
を集めている。活性汚泥法では、汚泥と処理水の分離を
沈殿池によって行ってきたが、浸漬膜を使うことによ
り、より清澄度の高い処理水を安定して得られる利点が
あり、さらに槽内の汚泥濃度を高濃度化できる利点があ
る。浸漬膜は、通常、生物反応槽の内部に精密ろ過膜と
呼ばれる孔径０．０３〜０．４ｍｍの膜を浸漬し、吸引
ポンプや水位差によって処理水をろ過・排出するもので
ある。膜材質は親水化ポリエチレンやセラミックなどが
一般的に使われ、平膜状あるいは中空糸状のモジュール
がよく使われる。浸漬膜では、膜の透過水量を確保する
ために膜モジュールは常に激しい空洗状態にさらされて
おり、定期的に次亜塩素酸ナトリウム等の酸化剤で洗浄
される。固定化担体は、生物反応槽に通常流動床の形で
投入される。固定化担体の表面あるいは内部に微生物を
高濃度に保持することで、従来の活性汚泥法や生物膜法
に比べて高負荷処理を行うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】浸漬膜や固定化担体を
使用することで、活性汚泥法にくらべて２〜３倍の高負
荷処理を行うことが可能である。しかし、排水処理設備
に対する省スペース化の要請は依然大きく、固定化担体
や浸漬膜による高負荷処理のみでは対応できない事例が
多く認められるようになった。発明者らは、浸漬膜型の
生物反応槽の内部に固定化担体を投入することにより、
活性汚泥法の４〜５倍以上の高負荷処理が可能な新プロ
セスの開発を試みたが、固定化担体が膜モジュール内部
に詰まったり、膜表面に貼り付くなどして透過流量が下
がる事態に陥り、安定な装置の運転は行えなかった。本
発明は、このような技術的課題を克服するために成され
たものであり、微生物固定化担体と浸漬型膜分離装置を
併用しても、該担体が該膜モジュール内部に詰まること
がなく、高負荷条件のもとで安定的な排水処理が可能に
なり、これにより排水処理装置の小型化、排水処理施設
の省面積化を達成することができる生物処理装置を提供
するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、原水
流入部と余剰汚泥排出部と散気装置とを有し、粒状微生
物固定化担体を流動状態で保持する生物反応槽を有する
生物処理装置において、該反応槽の少なくとも一部を該
固定化担体が実質通過しない開口部を有する開口板で区
画し、その１方の区画室内に該担体を存在させ、他方の
区画室内に膜分離装置を液中に浸漬するように設け、処
理水は膜分離装置を介して排出する構成としたことを特
徴とする生物処理装置である。また本発明は、上記生物
反応槽内にて周囲を固定化担体が通過しない開口板で囲
った１乃至好ましくは複数の膜分離装置を浸漬し、処理
水は膜分離装置を介して排出することを特徴とする生物
処理装置である。

【０００５】本発明の浸漬膜の材質としては、親水化ポ
リエチレンやポリプロピレン、セラミックなどが使用で
きるが、処理水の分離が可能なものならばこれらに限定
されるものではない。またモジュールの形式は平膜状、
回転円板状、中空糸状のものが利用できるが、これらに
限定されるものではない。本発明における固定化担体と
しては、ポリエチレングリコールやポリビニルアルコー
ルなどのポリマを主成分とする含水ゲル、或いはポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリウレタン
などのプラスチックを粒状に成型したもの、スポンジ状
のウレタンフォームやセルローススポンジが使用できる
が、微生物の担持能力が高い粒状物であればこれらに限
定されるものではない。粒径は通常２〜１０ｍｍのもの
が使用され、比重は槽内での流動性を鑑みて水に近い
０．９５〜１．０５のものが使用される。また本発明に
おける開口板としては、固定化担体の直径の１／２程度
の開口を有するステンレス製のウェッジワイヤースクリ
ーンが有効であるが、固定化担体が通過できない開口を
有するものであれば、いかなる板でも使用可能である。
また開口板の形状は平板状が一般的であるが、その他の
いかなる形状、例えば円筒状のものでも使用可能であ
る。

【０００６】本発明における浸漬膜モジュールの数は必
要とされる透過水量により適宜決定されるが、浸漬膜の
定期点検時のメンテナンス性、交換性等を考慮して、通
常は複数個のモジュールが浸漬される。膜モジュールの
空洗は、通常は槽内に敷設した散気装置のプロセスエア
ーにより行われるが、膜モジュールの下部、あるいは開
口板の下部に専用の空洗管を設置して空洗を行うことも
有効である。本発明における余剰汚泥は、槽内からポン
プ等によって直接排出されるが、この時、固定化担体を
同時に排出することがないように、排出口にスクリーン
等の開口板を配置する場合がある。

【０００７】本発明が高負荷処理を可能とする要因は、
浸漬膜により活性汚泥の濃度を高濃度化できること、処
理水中にＳＳが含まれないことから処理水の水質が他方
よりも優れていること、及び固定化担体の併用によって
微生物濃度をさらに上げることが可能なことなどであ
る。

【０００８】

【発明の実施の態様】本発明の装置の具体例を以下の図
に示し、その作用と併せて説明する。図１に示す、活性
汚泥が存在する生物反応槽１には、原水流入部２および
散気装置３、余剰汚泥排出部４が設備されており、槽内
には固定化担体５と浸漬膜６が収納されている。槽内は
開口板７によって固定化担体収納部と浸漬膜収納部に区
画されている。８は処理水吸引ポンプであり、９はブロ
アーである。原水は固定化担体収納部に流入し、ここで
活性汚泥と固定化担体５により生物処理を受け、浸漬膜
収納部に移動する。浸漬膜収納部においても活性汚泥に
よる処理が進行し、さらに浸漬膜６を介して処理水吸引
ポンプ８により、処理水が吸引ろ過される。処理水は浸
漬膜６によりろ過されたものであり、活性汚泥を含まな
いＳＳゼロの極めて清澄なものである。余剰汚泥は浸漬
膜収納部より排出される。

【０００９】図２も本発明の一例を示すものである。活
性汚泥が存在する生物反応槽１には、原水流入部２およ
び散気装置３、余剰汚泥排出部４が設備されており、槽
内には固定化担体５と浸漬膜６が収納されている。浸漬
膜６は、固定化担体５を通過させない開口板７によって
周囲を囲われている。８は処理水吸引ポンプであり、９
はブロアーである。原水は生物反応槽１に流入し、ここ
で活性汚泥と固定化担体５により生物処理を受ける。そ
して開口板７で囲われた浸漬膜６を介して、処理水吸引
ポンプ８により、処理水が排出される。このように周囲
を開口板７で囲うことにより、固定化担体５は浸漬膜６
と完全に隔離される。余剰汚泥は生物処理槽１より直接
排出されるが、固定化担体５を排出しないように排出部
の周囲にも開口板７を設置してある。

【００１０】図３は図２の装置を、窒素除去プロセスに
応用した一例である。生物反応槽１は上下に開口板７を
配した隔壁１０により、脱窒領域１３と硝化領域１４に
区画されており、上下開口部には各々開口板７が設置さ
れている。硝化領域１４は散気装置３によりエアレーシ
ョンされ、脱窒領域１３は水中攪拌機１１で攪拌される
ことから、硝化領域１４と脱窒領域１３の間には、開口
板７を介して図３に示すような水頭差に基づく循環流が
生ずる。硝化領域１４には固定化担体５と浸漬膜６が配
備され、浸漬膜６はその周囲を開口板７で囲まれてお
り、固定化担体５と浸漬膜６は隔離されている。余剰汚
泥は固定化担体５を排出しないように、脱窒領域１３の
底部から余剰汚泥排出部４により排出される。原水はま
ず脱窒領域１３に流入する。脱窒領域１３では循環硝化
液１２と原水中の有機物、或いは別途ここに添加される
有機物とが混合され、硝酸性窒素を脱窒素する。原水に
含まれていたアンモニア性窒素は、後段の硝化領域１４
において固定化担体５に生育する高濃度の硝化菌と接触
し、硝酸性窒素に酸化される。このような原理で、本発
明は排水の窒素除去プロセスに適用可能である。

【００１１】図４は、図３の発明の後段に逆浸透膜１５
を接続した高度処理プロセスのフローである。本発明の
浸漬膜６から排出される処理水はＳＳを全く含んでいな
い清澄なものであり、直接、逆浸透膜に導入可能であ
る。図４においては、浸漬膜６の透過水量をより安定化
する目的で、凝集剤１７を生物反応槽に注入するのが有
効である。また逆浸透膜装置１５における雑菌汚染を防
ぐために、次亜塩素酸ナトリウム１８を浸漬膜ろ過水１
６に添加するのが有効である。

【００１２】

【実施例】以下、実施例にて本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこの実施例によって限定されるもので
はない。本発明の装置を用いた方法と、活性汚泥法、固
定化担体法、浸漬膜法を化学工場の排水処理に適用した
実施例を以下に示す。 ◆運転条件 ・原水の水質：ＢＯＤ＝４００ｍｇ／ｌ、ＮＨ₂−Ｎ＝
１００ｍｇ／ｌ ・目標水質＝ＢＯＤ＜２０ｍｇ／ｌ、Ｔ−Ｎ＜５０ｍｇ
／ｌ ◆処理フロー 図５に本発明と浸漬膜法のフローを示す。本発明では硝
化槽２３に固定化担体と浸漬膜の両方が配備され、浸漬
膜法では硝化槽２３に浸漬膜のみが配備される。図６に
活性汚泥法と固定化担体法のフローを示す。固定化担体
法では硝化槽２３に固定化担体が配備される。

【００１３】◆本実施例に使用する生物反応槽及び沈澱
槽の容積を第１表に示す。 ◆固定化担体 本実施例において、本発明及び固定化担体法で使用した
固定化担体の条件を第２表に示す。 ◆浸漬膜、開口板 本実施例において、本発明及び浸漬膜法で使用した浸漬
膜および開口板の条件を第３表に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】◆運転結果 各プロセスの運転成績を第４表に示す。

【００１６】

【表２】

【００１７】このように、同じ容積の生物反応槽を使用
した場合、本発明により活性汚泥法の４倍、固定化担体
法の１．５倍、浸漬膜法の２倍の排水を処理可能であ
り、処理水の水質も極めて清澄であった。

【００１８】

【発明の効果】本発明の装置により、微生物固定化担体
と浸漬型膜分離装置を併用しても、該担体が該膜モジュ
ール内部に詰まることがなく、高負荷条件のもとで安定
的な排水処理が可能になり、これにより排水処理装置の
小型化、排水処理施設の省面積化を達成することができ
る。本発明は、各種排水の高負荷処理に今後広く採用さ
れていくと期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生物処理装置の１例を示す断面概略
図。

【図２】本発明の生物処理装置の他の１例を示す断面概
略図。

【図３】本発明の生物処理装置の他の１例を示す断面概
略図。

【図４】図３に示す生物処理装置と逆浸透膜装置を組み
合わせた例を示す概略図。

【図５】本発明の実施例における排水処理のフロー図。

【図６】従来の固定化担体法と活性汚泥法による排水処
理のフロー図。

【符号の説明】

１ 生物反応槽 ２ 原水流入部 ３ 散気装置 ４ 余剰汚泥排出部 ５ 固定化担体 ６ 浸漬膜 ７ 開口板 ８ 処理水吸引ポンプ ９ ブロアー １０ 隔壁 １１ 水中攪拌機 １２ 循環硝化液 １３ 脱窒領域 １４ 硝化領域 １５ 逆浸透膜装置 １６ 浸漬膜ろ過水槽 １７ 凝集剤 １８ 次亜塩素酸ナトリウム ２１ 調整槽 ２２ 脱窒槽 ２３ 硝化槽 ２４ 処理水槽 ２５ 沈殿槽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原水流入部と余剰汚泥排出部と散気装置
   とを有し、粒状微生物固定化担体を流動状態で保持する
   生物反応槽を有する生物処理装置において、該反応槽の
   少なくとも一部を該固定化担体が実質通過しない開口部
   を有する開口板で区画し、その１方の区画室内に該担体
   を存在させ、他方の区画室内に膜分離装置を液中に浸漬
   するように設け、処理水は膜分離装置を介して排出する
   構成としたことを特徴とする生物処理装置。