JPH1080624A

JPH1080624A - 膜濾過方法

Info

Publication number: JPH1080624A
Application number: JP8257545A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Suzuki; 恒雄鈴木; Naoki Ookuma; 那夫紀大熊; Jiichi Nishimoto; 滋一西本; Toshiichi Matsui; 敏一松井
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】濾過膜の濾過性能の低下を抑制することがで
き、特に、被処理液中に粘着性物質を有し、濾過膜に付
着する付着物の剥離性が悪い場合の膜濾過に好適な膜濾
過方法を提供する。【解決手段】被処理液を膜濾過する際に、膜濾過装置と
して円板状の濾過部材３４が回転する回転平膜装置１４
を用いると共に、被処理液中に粉末活性炭を添加した状
態で濾過する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は膜濾過方法に係り、
特に、有機物含有廃水を活性汚泥法により生物処理した
後の被処理液を凝集処理したフロックを濾過する回転平
膜装置による膜濾過方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】し尿、産業廃水、ごみ浸出水等の有機物
含有廃水は、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳに加えて重金属や窒
素等も多量に含まれている。これらの汚染物質を除去す
る一般的な方法としては、図６に示すように、先ず、活
性汚泥等の微生物を用いた硝化・脱窒処理等の生物処理
によりＢＯＤ、窒素成分を生物分解させる。生物処理し
た後の生物処理水に残存するＣＯＤ、重金属は、酸化分
解や凝集沈殿処理等の物理化学的処理で除去される。更
に残存するＣＯＤや微小なＳＳは砂濾過、活性炭吸着に
よって除去された後、滅菌処理されて放流される。一
方、各単位操作により生成する汚泥は脱水工程に回さ
れ、脱水して減容化してから処分される。

【０００３】このように、有機物含有廃水の浄化処理シ
ステムは、多数の処理工程を必要とするために、複雑な
処理システムとなり易いと共に、装置を設置するための
設置スペースとして広い土地を必要とする。このような
背景から、少ない工程で処理システムを簡略化でき、大
きな設置スペースを必要とせず、しかも効率の良い処理
方法の採用が要望されてきた。処理システムのうち、凝
集によって得られる凝集フロックは沈降性、濃縮性が悪
いために重力沈降に長時間を要することから、生物処理
槽の後の凝集フロックを沈殿させる沈殿工程や微小な懸
濁物質を除去するための砂濾過工程のための装置スペー
スの占める比率が大きい。また、砂濾過工程は砂濾過層
の濾過圧力の上昇に伴い濾過性能を回復させるために多
量の水で逆洗する必要があり、水を確保する貯水槽と給
水ポンプ等の付帯設備も設置スペースの拡大要因になっ
ている。

【０００４】この沈殿工程や砂濾過工程に変わる処理方
法の対策として、本出願人は膜濾過方法の導入の可能性
について鋭意検討してきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、膜濾過
方法は、膜濾過の宿命である膜面の汚れによる膜のフラ
ックス（透過流束）低下は避けられず、濾過性能を回復
させるために膜の頻繁な洗浄を必要とするという欠点が
ある。特に、膜濾過を有機物含有廃水の処理システムに
適用した場合、生物処理後の凝集フロックは、生物処理
槽から流出した活性汚泥等を含むために粘着性を有し、
膜面に付着した凝集フロックの剥離性が著しく悪い。こ
の為に、濾過性能が短時間で低下していまい、この点が
膜濾過方法を採用する上での課題となっていた。

【０００６】本発明のこのような事情に鑑みてなされた
もので、濾過膜の濾過性能の低下を抑制することがで
き、特に、被処理液中に粘着性物質を有し、濾過膜に付
着する付着物の剥離性が悪い場合の膜濾過に好適な膜濾
過方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
る為に、被処理液を膜濾過装置により濾過する膜濾過方
法に於いて、前記膜濾過装置として濾過膜が回転する回
転平膜装置を用いると共に、前記被処理液中に粉体を添
加した状態で濾過することを特徴とする。本発明によれ
ば、被処理液中に粉体が懸濁した状態のなかで濾過部材
が回転するので、粉体の衝突作用や掻取り作用により濾
過部材の膜面に付着した付着物が剥離される。更には、
被処理液中に粉体を添加することにより、膜に付着した
付着物に粉体による間隙部分が形成され、この間隙部分
に被処理液が流れる時の抵抗圧により膜面に対して大き
な剪断力が働き付着物の剥離を促進すると共に、付着物
を内部から破壊して剥離する。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る膜濾過方法の形態について詳説する。図１は、本発明
の膜濾過方法を適用する膜濾過装置の実施の形態であ
る。膜濾過装置１０は、主として被処理液に粉体を懸濁
させる攪拌槽１２と、粉体が懸濁した被処理液を膜濾過
する回転平膜装置１４とで構成される。

【０００９】攪拌槽１２には、流入配管１６を介して被
処理液が流入すると共に、粉体供給管１８により粉体が
被処理液に添加される。粉体の添加量は、定量ポンプ
（図示せず）により被処理液中に添加される。粉体が添
加された被処理液は攪拌機２０により攪拌され被処理液
中に粉体が懸濁される。粉体が懸濁した被処理液は、連
通配管２２を通って供給ポンプ２３により回転平膜装置
１４の流入口２４に供給される。使用する粉体として
は、粉末活性炭、粉末セラミック、珪藻土、無機性多孔
質粉体等を使用することができる。粉体の粒度としては
１〜２００μｍが好ましく、更に好ましくは１〜５０μ
ｍであることが望ましい。これは、粉体の粒度が、回転
平膜装置１４の後記する濾過膜の孔径以上であり、且つ
被処理液中で粉体が懸濁状態を維持して濾過膜と粉体と
の接触効率が大きくなることが必要なためである。

【００１０】回転平膜装置１４は、横向き円筒状のケー
シング２６内に回転平膜分離機２８が収納されて構成さ
れる。ケーシング２６の一端側上部には、前記被処理液
の前記流入口２４が形成されると共に、他端側底部には
濃縮液を排出する排出配管３０が排出弁３２を介して設
けられる。ケーシング２６内に収納された回転平膜分離
機２８は、円板状の複数の濾過部材３４を所定間隔で並
設した中空の集水回転軸３６が２本並列に設けられ、水
封軸受３８によりシール状態でケーシング２６に回転自
在に支持される。また、２本の集水回転軸３６の濾過部
材３４同士は互いに交差した状態で配置され、濾過部材
３４同士が互いにかみ合った状態で回転するように形成
される。また、集水回転軸３６の一端は、ケーシング２
６外に配設されたモータ４０に連結され、モータ４０が
作動して集水回転軸３６が回転すると、それに連動して
濾過部材３４が回転する。また、集水回転軸３６の他端
は弁４２を介してそれぞれの濾過水配管４４に接続され
ると共に、濾過水配管４４は途中で合流して引抜きポン
プ４６に接続される。濾過部材３４は、透水性ディスク
に分画分子量が２０〜７５万の限外濾過膜、或いは０．
１μｍの孔径の精密濾過膜が纏着されている。これによ
り、引抜きポンプ４６を作動させると濾過部材３４内が
負圧になり、ケーシング２６内に供給された被処理液は
濾過膜により濾過され、透水性ディスクを通って集水回
転軸３６内に集水され、濾過水配管４４を通って回転平
膜装置１４外に排出される。

【００１１】次に、上記の如く構成された膜濾過装置１
０の作用について説明する。攪拌槽１２に流入した被処
理液には粉体が添加され、攪拌機２０で攪拌される。こ
れにより、被処理液中に粉体を均一に懸濁させる。粉体
が懸濁した被処理液は、回転平膜装置１４内に供給さ
れ、ここで回転する濾過部材３４により膜濾過される。
この膜濾過において、被処理液中に粉体が懸濁した状態
のなかで濾過部材３４が回転するので、濾過膜に付着し
た付着物は、回転する濾過部材３４の遠心力や水の剪断
力による剥離作用に加えて、粉体の衝突作用や掻取り作
用によって効果的に剥離される。更には、被処理液中に
粉体を添加することにより被処理液中の付着物に粉体が
含有される。これにより、濾過膜に付着した付着物に小
さな無数の間隙部分ができて水の通り道が形成されるの
で、膜のフラックスが低下しにくくなるばかりでなく、
その間隙部分に被処理液が流れる時の抵抗圧により濾過
膜面に対して大きな剪断力が働き付着物の剥離を促進す
る。更に、間隙部分に被処理液が流れることにより付着
物を内部から破壊して剥離する。

【００１２】このように、粉体と回転する濾過部材３４
とを組み合わせによることにより相乗的な剥離作用を生
じ、濾過膜は常時セルフクリーニングされるので、濾過
膜面に被処理液中の付着物が付着しない。従って、濾過
膜のフラックスの低下を確実に抑制することができると
共に、濾過膜を逆洗する等のメンテナンスが殆ど必要な
くなる。

【００１３】また、２本の集水回転軸３６に配設される
濾過部材３４同士を互いにかみ合わせたので、濾過部材
３４同士がかみ合った狭い領域で粉体を含む被処理液が
攪拌される。その攪拌力により濾過膜面に衝突する粉体
の衝突力や掻取り力が大きくなるので、付着物の剥離効
果が一層促進される。尚、粉体を添加する場所は、攪拌
槽１２に限ることはなく、回転平膜装置１４内に直接添
加するようにしてもよいし、攪拌槽１２と回転平膜装置
１４との間で添加するようにしてもよい。要は、回転平
膜装置１４で被処理液を濾過する時に、被処理液に粉体
が懸濁された状態で濾過を行うことができればよい。ま
た、濾過部材３４同士がかみ合わない１本の集水回転軸
３６でも良い。

【００１４】図２は、本発明の膜濾過方法を、従来の技
術で説明した有機物含有廃水を浄化処理するための処理
システムにおける沈殿工程と砂濾過工程の代わりに適用
した処理フローのブロック図であり、図３のその詳細図
である。図２及び図３に示すように、廃水受入槽に受け
入れられた有機物含有廃水は生物処理槽に送水されて硝
化・脱窒の生物処理が行われる。生物処理された生物処
理水は、凝集槽で凝集剤が添加されて有機物含有廃水中
の懸濁物質等の凝集フロックを形成する。そして、本発
明の膜濾過方法を適用した有機物含有廃水の処理システ
ムでは凝集槽の後に回転平膜装置を配設すると共に、凝
集槽に粉体を添加して被処理液中に粉体が懸濁した状態
のなかで、回転する濾過部材で濾過する。回転平膜装置
で濾過された有機物含有廃水は、活性炭吸着塔及び紫外
線滅菌槽で処理されてから放流又は再利用される。一
方、生物処理槽で発生する汚泥や回転平膜装置で発生す
る汚泥は汚泥脱水機で脱水された後、搬出される。

【００１５】図４は、図３の処理フロー中の凝集槽及び
回転平膜装置を抜粋した図である。図４に示すように、
凝集槽１２には、生物処理槽で有機物含有廃水を活性汚
泥で硝化・脱窒処理等の生物処理を行った生物処理水が
流入し、この生物処理水に凝集剤である塩化鉄またはポ
リ硫酸鉄の溶液と粉体が添加されて攪拌機２０で攪拌さ
れる。凝集槽１２にはＰＨ計が設けられ、凝集処理にお
けるＰＨ条件が調整される。これにより、生物処理水中
の難分解有機物や懸濁物質を凝集フロック化し、凝集フ
ロックを含有する生物処理水が次の回転平膜装置１４で
濾過される。回転平膜装置１４の構造は図１で説明した
と同様であるが、引抜きポンプ４６が設けられた濾過水
配管４４には、濾過圧力を検知する圧力計５０、フラッ
クス量を検知する流量計５２が配設される。

【００１６】このように、有機物含有廃水を生物処理槽
で生物処理した生物処理水に凝集剤を添加して得られる
凝集フロックは、生物処理槽から流出する活性汚泥（微
生物汚泥）を含有するために粘着性があり、膜からの剥
離性が極めて悪い。しかしながら、本発明の膜分離方法
を適用した膜分離装置で濾過すれば、上述したように、
粉体と回転する濾過部材３４との相乗的な剥離作用によ
り膜に付着した粘着性の付着物をも確実に剥離すること
ができる。また、凝集フロックに粉体が含有されるため
に、粘着性が低下し剥離性の良い凝集フロックを形成す
ることができる。

【００１７】従って、有機物含有廃水の処理システムに
おいて、従来の沈殿槽と砂濾過槽の代わりに本発明の膜
濾過方法を採用することができるので、工程が簡略化で
き、更には装置の設置スペースを大幅に削減することが
できる。

【００１８】

【実施例】次に、図４の装置を用いて本発明の膜濾過方
法の実施例を説明する。被処理液としては、有機物含有
廃水を活性汚泥で生物処理した後の生物処理水を用い
た。この生物処理水のＣＯＤ（化学酸素要求量）濃度は
５３〜６０ｍｇ／ｌであった。また、この被処理液に凝
集槽で１５０ｍｇ／ｌの濃度になるようにポリ硫酸鉄溶
液を添加すると共に、ＰＨ５の条件で被処理液中の懸濁
物質等を凝集フロック化した。この際、凝集槽において
粉体を添加した場合の被処理液と、添加しない場合の被
処理液を回転平膜装置で濾過し、濾過水配管に配設され
た圧力計により濾過圧力の経時変化を調べた。また、濾
過部材に付着する懸濁物質の付着状態を目視により観察
した。粉体は粒度が１〜２００μｍの粉末活性炭を使用
した。

【００１９】回転平膜装置の運転条件としては、直径２
１０ｍｍの円板状の濾過部材４枚を用いて、濾過部材を
２ｍ／秒の回転周速度で回転させた。また、濾過膜のフ
ラックス（透過流速）を濾過水配管に設けられた流量計
で測定しながら１．２ｍ³／ｍ²・日になるように調整
すると共に、引抜きポンプの吸引操作をタイマーで１５
分間ＯＮ、２分間ＯＦＦの繰り返し運転を行い、２４時
間の連続運転を行った。

【００２０】図５において、Ａは、粉体を添加しない場
合である。即ち、ＰＨ５の条件でポリ硫酸鉄溶液を添加
して凝集フロックを形成し、ＳＳ（懸濁物質）濃度で１
％に調製した被処理液を回転平膜装置で濾過した時の濾
過圧力の経時変化である。Ｂは、粉体を添加した場合で
ある。即ち、ＰＨ５の条件でポリ硫酸鉄溶液を添加して
凝集フロックを形成し、ＳＳ濃度で１％に調製すると共
に、更に１％濃度になるように粉末活性炭（１〜２００
μ）を添加して攪拌機で攪拌して懸濁させた被処理液
を、回転平膜装置で濾過した時の濾過圧力の経時変化で
ある。

【００２１】Ｃは、凝集フロックの濃度を大きくして粉
体を添加しない場合である。即ち、ＰＨ５の条件でポリ
硫酸鉄溶液を添加して凝集フロックを形成し、ＳＳ濃度
で２％に調製した被処理液を回転平膜装置で濾過した時
の濾過圧力の経時変化である。Ｄは、凝集フロックの濃
度を大きくすると共に、粉体の添加量を増加させた場合
である。即ち、ＰＨ５の条件でポリ硫酸鉄溶液を添加し
て凝集フロックを形成し、ＳＳ濃度で２％に調製すると
共に、更に２％濃度になるように粉末活性炭（１〜２０
０μ）を添加して攪拌機で攪拌して懸濁させた被処理液
を、回転平膜装置で濾過した時の濾過圧力の経時変化で
ある。

【００２２】図５の結果から分かるように、被処理液中
の凝集フロック濃度が１％の場合には、粉末活性炭を添
加したＢと添加しないＡとの間で濾過圧力に差がでなか
ったが、被処理液中の凝集フロック濃度を２％に上げる
と、粉末活性炭の添加有無により濾過圧力に明確な相違
が確認された。即ち、粉末活性炭を２％添加したＤと、
粉末活性炭を添加しなかったＣでは、濾過開始時点から
Ｄの方がＣよりも濾過圧力が小さかった。そして、Ｄ
は、回転平膜装置の連続運転を終了する２４時間目まで
濾過圧力が全く上昇しなかったのに対し、Ｃは濾過時間
が７時間目位から２２時間目にかけて濾過圧力が上昇を
続け、その後、高い濾過圧力のまま維持された。

【００２３】また、Ｄの場合には、濾過膜に付着した凝
集フロックのケーキが直ちに剥離されるのに対し、Ｃの
場合には濾過膜に付着する凝集フロックの付着量に比べ
て剥離される剥離量が少なく、膜面には次第に厚みの大
きなケーキ層が形成されていくのが観察された。更に、
Ｄの場合には、剥離された剥離ケーキの粘着性がＣの場
合の剥離ケーキの粘着性に比べて小さかった。

【００２４】このように、回転平膜装置で濾過する被処
理液に粉体を添加することにより濾過性能が明らかに向
上することが実証された。特に、凝集フロックの濃度が
高い場合、即ち、被処理液中の凝集フロック、即ち濾過
膜面に付着する付着物の濃度が高い場合にその効果が顕
著であった。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の膜濾過装
置によれば、被処理液に粉体を懸濁させた被処理液中で
濾過部材を回転させることにより、粉体と回転する濾過
部材の相乗作用により濾過部材の膜面に付着した付着物
を直ちに剥離することができる。これにより、濾過膜面
が常時セルフクリーニングされるので、濾過膜のフラッ
クスの低下が抑制される。

【００２６】従って、濾過性能を向上させることができ
ると共に、濾過部材を逆洗する等のメンテナンスが殆ど
必要なくなる。更には、濾過部材の膜面に付着した付着
物に粉体が含有されることにより、脱水性のよいケーキ
となるので、剥離性が良くなると共に、膜面から剥離さ
れた剥離ケーキの減容化を図ることができるので、ケー
キの運搬が容易になる。

【００２７】また、本発明の膜分離方法を有機物含有廃
水の処理システムに適用すると、従来、広い設置スペー
スを要していた沈殿槽と砂濾過槽を回転平膜装置に代え
ることができるので、装置の設置ペースを大幅に削減す
ることができると共に、処理システムを簡素化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の膜濾過方法を適用した装置構
成の断面図である。

【図２】図２は、本発明の膜濾過方法を有機物含有廃水
の処理システムに適用した処理フローのブロック図であ
る。

【図３】図３は、図２の処理フローを構成する装置構成
の詳細を示した図である。

【図４】図４は、図３のフローのうち本発明の膜濾過方
法を適用した膜濾過装置の抜粋図である。

【図５】図５は、本発明の膜濾過方法の実施例であり、
被処理液中への粉体の添加有無と濾過圧力の関係を示し
た図である。

【図６】図６は、従来の有機物含有廃水の処理システム
の一般的な処理フローのブロック図である。

【符号の説明】

１０…膜濾過装置１２…攪拌槽又は凝集槽１４…回転平膜装置１６…被処理液の流入配管１８…粉体供給管２０…攪拌機２２…連通配管２６…ケーシング２８…回転平膜分離機３４…濾過部材３６…集水回転軸４０…モータ４６…引抜きポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松井敏一東京都千代田区内神田１丁目１番14号日立プラント建設株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理液を膜濾過装置により濾過する膜濾
過方法に於いて、前記膜濾過装置として円板状の濾過部材が回転する回転
平膜装置を用いると共に、前記被処理液中に粉体を添加
した状態で濾過することを特徴とする膜濾過方法。
【請求項２】前記被処理液に粉体を添加して攪拌した懸
濁液を前記回転平膜装置に供給することを特徴とする請
求項１の膜濾過装置。
【請求項３】前記粉体は粉末活性炭であることを特徴と
する請求項１又は２の膜濾過方法。
【請求項４】前記粉体は粉末セラミック、粉末珪藻土、
無機性多孔質粉体のうちの１つ又は混合物であることを
特徴とする請求項１又は２の膜濾過方法。
【請求項５】前記被処理液は活性汚泥法により生物処理
した後の微生物汚泥を含むことを特徴とする請求項１又
は２の膜濾過方法。