JPH11104657A - 浸漬膜を用いた凝集分離方法及び凝集分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 図３の凝集分離装置を用いた凝集分離方法の
場合には、凝集沈澱槽５においてフロックが必要以上に
発達し、フロックの浮遊作用が働き、沈降分離の効率が
悪い。また、浸漬膜を用いた凝集分離装置の場合には浸
漬槽内でフロックの形成が不均一で、ＳＳ成分や着色成
分等の汚染物質の除去効率が悪い。更に、従来の凝集分
離装置の場合には、凝集部分と沈澱部分（膜処理部分）
が個別に設置されているため、設置面積が広く設備コス
トが高く付く。 【解決手段】 本発明の浸漬膜を用いた凝集分離方法
は、供給管１１内を流れる原水中に無機凝集剤を供給し
フロックを形成する工程と、この工程の後に、供給管１
１内に空気を供給しこの空気を供給管１１から処理水槽
１２内で浸漬膜ユニット１４に向けてバブリングさせる
工程と、浸漬膜ユニット１４によりフロックを濾過して
処理水を得る工程とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、浸漬膜を用いた凝
集分離方法及び凝集分離装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】食品工業等の工業廃水には有機物質等の
種々の懸濁物質（以下、「ＳＳ成分」と称する。）や着
色成分が汚染物質として含まれている。そのため、従来
から微生物処理や凝集分離処理を行って工業廃水からＳ
Ｓ成分や着色成分等の汚染物質を除去し、処理水として
施設外へ排出するようにしている。

【０００３】そこで、従来の凝集分離装置を用いた凝集
分離方法の代表例を例えば図３を参照しながら説明す
る。この凝集分離装置の場合には、工業廃水を原水とし
て凝集分離装置の混和槽１へ供給し、混和槽１内に例え
ば硫酸アルミニウム等の無機凝集剤と水酸化ナトリウム
等のアルカリ剤をそれぞれ添加し、攪拌機２で原水を混
合すると、無機凝集剤がアルカリ剤で中和されて水酸化
アルミニウム等のマイクロフロックが形成され、マイク
ロフロックによりＳＳ成分や着色成分等の汚染物質を徐
々に凝集して捕捉する。引き続き、この原水を凝集槽３
内へ供給し、凝集槽３内にＰＡＣ等の高分子凝集剤を添
加し、攪拌機４で混合すると、マイクロフロックが高分
子凝集剤を介して急速に凝集し、成長してフロックを形
成し、このフロックによりＳＳ成分や着色成分等の汚染
物質を捕捉する。次いで、この原水が凝集沈澱槽５内へ
流入すると、凝集汚泥は凝集沈澱槽５底部へ沈澱すると
共に、上澄液を処理水として排出する。一方、沈澱物は
スラッジ掻寄せ機で中心部に掻寄せられて吸引ポンプ８
により吸引されて汚泥貯槽７内に汚泥として一旦貯留さ
れ、所定量の汚泥が蓄積されたら、脱水機へ供給され、
脱水後、産業廃棄物として処理される。尚、図３におい
て、９は汚泥送りポンプである。

【０００４】また、図３に示す凝集沈澱槽５の代わりに
浸漬膜を使用したものもある。この場合には、浸漬膜を
用いてその前段の凝集装置等で形成された凝集物質を分
離濾過するようにしたもので、その他は図３に示す凝集
分離装置に準じて構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３で
示した凝集分離装置を用いた凝集分離方法の場合には、
凝集沈澱槽５においてフロックが必要以上に発達してし
まい、凝集沈澱槽５内では沈降作用よりもむしろ浮遊作
用が働きがちでフロックの沈降分離効率が悪く、凝集沈
澱に多大に時間を要する上に、処理水が予定した程の水
質にならないという課題があった。また、浸漬膜を用い
た凝集分離装置の場合には浸漬槽内でフロックが必要以
上に発達したフロックとそうでないフロックが混在して
フロックが不均一で、それだけＳＳ成分や着色成分等の
汚染物質の除去効率が低下するという課題があった。更
に、従来の凝集分離装置の場合には、凝集部分と沈澱部
分（膜処理部分）が個別に設置されているため、設備が
複雑で設置面積が広く設備コストが高く付くという課題
があった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、設備をコンパクト化して設置面積及び設備
コストを格段に削減することができると共に、ＳＳ成分
及び着色成分等の汚染物質を効率良く除去して処理水の
水質を高めることができる浸漬膜を用いた凝集分離方法
及び凝集分離装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の浸漬膜を用いた凝集分離方法は、供給管内を流れる被
処理水中に凝集剤を供給し凝集物質を形成する工程と、
この工程の後に、上記供給管内に空気を供給しこの空気
を上記供給管から処理水槽内で浸漬膜に向けてバブリン
グさせる工程と、上記浸漬膜により上記凝集物質を濾過
して処理水を得る工程とを有することを特徴とするもの
である。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載の浸漬膜を
用いた凝集分離方法は、請求項１に記載の発明におい
て、上記空気を用いて上記浸漬膜に付着した上記凝集物
質を剥離させて上記処理水槽内で循環させる工程を有す
ることを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明の請求項３に記載の浸漬膜を
用いた凝集分離方法は、請求項１または請求項２に記載
の発明において、上記凝集剤として無機凝集剤を使用す
ることを特徴とするものである。

【００１０】また、本発明の請求項４に記載の凝集分離
装置は、汚染物質を含む被処理水を供給する供給管と、
この供給管から被処理水を受給する処理水槽と、この処
理水槽内で上記被処理水中の汚染物質を凝集物質として
濾過する浸漬膜手段とを備えた凝集分離装置において、
上記供給管内を流れる被処理水中に凝集剤を供給しこの
管内で上記汚染物質を凝集させる凝集剤供給手段を上記
供給管に接続すると共に、上記凝集剤供給手段の下流側
で上記供給管内に空気を供給する空気供給手段を上記供
給管に接続し、更に、上記空気を上記浸漬膜手段に向け
てバブリングさせる気液供給手段を上記処理水槽内底部
に延設された上記供給管に設けたことを特徴とするもの
である。

【００１１】また、本発明の請求項５に記載の凝集分離
装置は、請求項４に記載の発明において、上記処理水槽
内を隔壁を介して互いに連通する二室に分割し、一方に
上記浸漬膜手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図１及び図２に示す実施形
態に基づいて本発明を説明する。尚、図１は本発明の浸
漬膜を用いた凝集分離方法を実施するために好適に用い
られる本発明の凝集分離装置の一実施形態を示すフロー
図、図２は図１に示す処理水槽の要部を拡大して示す模
式図である。

【００１３】まず、本発明の凝集分離装置の一実施形態
について図１及び図２を参照しながら説明する。本実施
形態の凝集分離装置１０は、例えば図１に示すように、
ＳＳ成分や着色成分等の汚染物質を含む原水（以下、
「原水」と称す。）を供給する供給管１１と、この供給
管１１から原水を受給する処理水槽１２と、この処理水
槽１２内で原水中の汚染物質を凝集物質として濾過する
平膜モジュール１３とを備えている。本実施形態では５
組の平膜モジュール１３で一つの浸漬膜ユニット１４が
構成されている。従って、図１では平膜モジュール１３
が浸漬膜ユニット１４として図示されている。ここで使
用される浸漬膜は平膜モジュールに制限されるものでは
なく、その他中空糸膜モジュールや０．１〜０．４μｍ
の孔径を有する精密濾過膜であっても良い。

【００１４】上記供給管１１は、図１に示すように、処
理水槽１２の側面を貫通し、処理水槽１１内の底面と浸
漬膜ユニット１４の間に沿って延設され、その延設部１
１Ａは浸漬膜ユニット１４の全長に渡って配置されてい
る。そして、供給管１１には例えば硫酸アルミニウム等
の無機凝集剤及び水酸化ナトリウム等のアルカリ剤を個
別に供給する凝集剤供給源（図示せず）が第１枝管１５
を介して接続され、この凝集剤供給源から供給管１１内
に無機凝集剤及びアルカリ剤を同時に供給し、供給管１
１内の原水の水流により無機凝集剤及びアルカリ剤を混
合し、マイクロフロックを形成すると共に原水中のＳＳ
成分や着色成分等の汚染物質をマイクロフロックで捕捉
するようにしてある。

【００１５】また、上記供給管１１の第１枝管１５の下
流側には洗浄用空気を供給する空気供給源（図示せず）
が第２枝管１６を介して接続され、この空気供給源から
供給管１１内に圧縮空気を供給し、空気によって管内を
流れる原水中の無機凝集剤及びアルカリ剤を確実に混合
してマイクロフロックの形成を促進し、マイクロフロッ
クによるＳＳ成分や着色成分等の汚染物質を捕捉するよ
うにしてある。

【００１６】更に、供給管１１の延設部１１Ａには例え
ば複数のノズル（図示せず）が等間隔を空けて取り付け
られ、これらのノズルから浸漬膜ユニット１４に向けて
原水と空気が同時に噴出し、処理水槽１２内で気泡がバ
ブリングすることによって原水を激しく攪拌し、供給管
１１内で不十分だった混合を補い、無機凝集剤とアルカ
リ剤からマイクロフロックを確実に形成すると共にマイ
クロフロックからフロックへの急速な成長を促進する反
面、フロックの不必要な成長を防止してフロックの大き
さを均一化し、もってフロックによる原水中のＳＳ成分
や着色成分等の汚染物質の捕捉効率を高めるようにして
ある。また、各ノズルからバブリングする気泡は平膜モ
ジュール１３の膜面に付着したフロックを剥離させる時
の洗浄作用をも有している。

【００１７】また、上記浸漬膜ユニット１４には排出管
１７が接続され、この排出管１７に配設された吸引ポン
プ１８によって処理水槽１２内の原水を浸漬膜ユニット
１４を介して吸引し、浸透膜ユニット１４内の各平膜モ
ジュール１３によって原水を濾過処理して透過水を処理
水として排出するようにしてある。浸漬ユニット１４に
おける原水の分離濾過については後述する。更に、処理
水槽１２にはドレン管１９が接続され、このドレン管１
９に配設された吸引ポンプ２０によって処理水槽１２内
で後述のように濃縮された凝集物質を脱水機（図示せ
ず）へ給送するようにしてある。

【００１８】ところで、浸漬膜ユニット１４は、図２に
示すように、互いに所定間隔を空けて並設された複数組
（例えば５組）の平膜モジュール１３と、これらの平膜
モジュールを支持する支持枠体１４Ａ（図２では一部の
み図示してある）とを備え、隣合う平膜モジュール１３
間の隙間が原水及び気泡（同図では○で示してある）の
流路として形成されている。そして、各平膜モジュール
１３は、互いに対向する一対の分離膜１３Ａと、両分離
膜１３Ａ間に介装され且つ原水の吸引時に両者間の隙間
を保持して処理水の流路を確保する支持部材１３Ｂとを
有し、原水及び気泡が隣合う平膜モジュール１３間の隙
間を上昇流で流れる間に各平膜モジュール１３の膜外面
で原水中の凝集物質を分離濾過し、透過水を処理水とし
て得ると共に処理水槽１２内でフロックを濃縮するよう
にしてある。また、例えば、各平膜モジュール１３の三
辺（本実施形態では上下の両辺と一方の側辺）は支持枠
体１４Ａ及び樹脂等によって封止され、残りの一辺が処
理水の排出口として支持枠体１４Ａの一辺で開口してい
る。そして、排出口が開口した支持枠体１４Ａの一辺に
は処理水の流路１４Ｂが形成され、排出管１７を介して
処理水を排出するようにしてある。

【００１９】また、図１に示すように上記処理水槽１２
内には槽内を二分割する隔壁１２Ａが形成され、一方が
浸漬膜室１２Ｂとして形成され、他方が凝集物質回収室
１２Ｃとして形成されている。そして、隔壁１２Ａの上
端は原水の水面下に位置し、その下部には連通孔１２Ｄ
が形成され、上述のように供給管１１の延設部１１Ａか
ら原水及び空気が浸漬膜ユニット１４に向けて流出する
と、凝集物質の濃縮水及び気泡それぞれの上昇流によっ
て図１の矢印で示すように二室間の循環流を形成し、凝
集物質を凝集物質回収室１２Ｃ内で回収するようにして
ある。

【００２０】次に、上記凝集分離装置１０を用いた本発
明の凝集分離方法の一実施形態について説明する。図示
しないポンプによりＳＳ成分や着色成分等の汚染物質を
含む原水を供給管１１へ供給すると共に、処理水側の吸
引ポンプ１８を始動すると、原水は例えば供給管１１内
を０．５ｍ³／ｈｒの流量で流れる。この際、図１に示
すように第１枝管１５から硫酸アルミニウム等の無機凝
集剤を例えば１２００〜１６００ｍｇ／Ｌ-原水、水酸
化ナトリウム等のアルカリ剤を例えば６０〜８０ｍｇ／
Ｌ-原水となるように供給管１１内に添加する。これに
より供給管１１内では無機凝集剤の添加により水酸化ア
ルミニウム等のマイクロフロックが生成し、マクロフロ
ックは水流により管内で分散する。このマイクロフロッ
クは原水中のＳＳ成分や着色成分等の汚染物質を捕捉す
る。次いで、第１枝管１５の下流側で第２枝管１６から
空気を例えば６〜１２Ｎｍ³／ｈｒの流量で供給し、管
内で気泡により原水の無機凝集剤及びアルカリ剤を均一
に混合、攪拌し、無機凝集剤及びアルカリ剤を確実に反
応させると共にマイクロフロックの形成を促進する。

【００２１】処理水槽１２の浸漬膜室１２Ｂ内では図１
に示すように供給管１１の延設部１１Ａの複数箇所のノ
ズルから原水と気泡が浸漬膜ユニット１４に向けて噴出
する。原水は気泡により浸漬膜ユニット１４の下方で攪
拌され、図２に示すように処理水槽１２内では原水が気
泡の作用と相俟ってマイクロフロックが均一に凝集して
均一なフロックとして粗大化しながら５組の平膜モジュ
ール１３間の流路を図２に矢印Ａで示すように上昇流で
流れる。この際フロックは気泡によって原水中で攪拌さ
れているため、フロックの大きさが分散して均一化し、
ＳＳ成分及び着色成分等の汚染物質の捕捉能力が高まっ
て汚染物質を確実に捕捉し、浸漬膜室１２Ｂ内で上昇す
る。この間、各平膜モジュール１３間の流路では吸引ポ
ンプ１８の吸引力で原水中のフロックが各平膜モジュー
ル１３によって濾過されて膜外面に吸着されると共に、
図２に矢印Ｂで示すように原水が吸引され、各平膜モジ
ュール１３内への透過水が処理水として得られる。この
処理水は図２に矢印Ｃで示すように各平膜モジュール１
３の一辺の排出口から支持枠体１４Ａの流路１４Ｂを経
由して排出管１７から排出される。

【００２２】また、処理水槽１２内は隔壁１２Ａにより
浸漬膜室１２Ｂと凝集物質回収室１２Ｃに分割され、し
かも隔壁１２Ａの上端が水面の下方に位置すると共にそ
の下部に連通孔１２Ｄが形成されているため、浸漬膜室
１２Ｂ内では上昇水流及び気泡の上昇流により図１に矢
印Ａで示すように隣の凝集物質回収室１２Ｃとの間で循
環流が起こり、浸漬膜室１２Ｂ内で浮遊するフロックは
循環流に乗って両室１２Ｂ、１３Ｃ間を循環している間
にフロックが汚泥として蓄積される。そして、所定期間
経過して処理水槽１２内の汚泥が蓄積すると、吸引ポン
プ２０によって凝集物質回収室１２Ｃ内の汚泥を抜き出
して脱水機へ給送する。

【００２３】以上説明したように本実施形態によれば、
供給管１１内に無機凝集剤及びアルカリ剤を供給し、供
給管１１内で原水の水流を利用して無機凝集剤とアルカ
リ剤を混合して両者を反応させてマイクロフロックを形
成すると共にその下流側で空気を供給して原水を攪拌し
て無機凝集剤とアルカリ剤の両者を混合するようにした
ため、従来のように独立した中和槽や混合槽が不要とな
り、凝集分離装置の省スペース化を実現することができ
ると共に設置コストを低減することができる。しかも、
攪拌機等の動力を必要とせず、気泡による攪拌を行うた
め、ランニングコストを格段に低減することができる。
また、浸漬膜室１２Ｂ内では気泡がバブリングするよう
にしたため、気泡によって原水を激しく攪拌してマイク
ロフロックのフロックへの成長を促進すると共にフロッ
クの必要以上の成長を阻止して均一なフロック分散する
ことができ、特にフロックにより着色成分を確実に捕捉
することができ、しかもＳＳ成分を浸漬膜ユニット１４
によって確実に除去することができ、処理水の水質を格
段に高めることができる。しかも、フロックが平膜モジ
ュール１３の膜面全面に均等に分散するため、浸漬膜ユ
ニット１４の稼働効率を高めることができる。更に、浸
漬膜室１２Ｂ内に流入した原水中に未反応の無機凝集剤
とアルカリ剤があっても浸漬膜室１２Ｂ内での気泡によ
る攪拌により両者の反応を完結することができ、残留薬
剤による弊害を防止することができる。

【００２４】更に、本実施形態では、供給管１１の延設
部１１Ａからバブリングする空気を用いて平膜モジュー
ル１３の膜面に付着した凝集物質を剥離させて処理水槽
１２内の浸漬膜室１２Ｂと凝集物質回収室１２Ｃ間で循
環させるようにしたため、原水が平膜モジュール１３間
の流路を繰り返し通り、平膜モジュール１３の濾過効率
を高めることができ、凝集汚泥の濃縮工程が不要にな
る。例えば、本実施形態では凝集汚泥濃度が２００００
〜３００００ｍｇ／Ｌにも達するが、従来の図３に示し
た凝集分離装置の場合には凝集汚泥濃度が５０００〜１
００００ｍｇ／Ｌにしかならない。

【００２５】また、本実施形態では、凝集剤として無機
凝集剤を使用するため、高分子凝集剤を使用する場合と
比較して格段に経済的であり、薬剤面でもランニングコ
ストを削減することができ、しかも高分子凝集剤等を用
いた場合と比較してフロック自体の粘性が低く、フロッ
クが平膜モジュール１３の膜面に吸着されても運転停止
時にはフロックを気泡により簡単に剥離することがで
き、運転効率を高めることができる。例えば、従来の膜
濾過の場合であれば、運転条件が通常７分運転３分停止
であったものが、本実施形態では１０分運転２分停止で
済ませることができる。

【００２６】尚、本発明は上記実施形態に何等制限され
るものではなく、必要に応じて各構成要素を適宜設計変
更することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の請求項１及び請求項４に記載の
発明によれば、設備をコンパクト化して設置面積及び設
備コストを格段に削減することができると共に、ＳＳ成
分及び着色成分等の汚染物質を効率良く除去して処理水
の水質を高めることができる浸漬膜を用いた凝集分離方
法及び凝集分離装置を提供することができる。

【００２８】また、本発明の請求項２及び請求項５に記
載の発明によれば、凝集汚泥の濃縮工程を省略すること
ができる浸漬膜を用いた凝集分離方法及び凝集分離装置
を提供することができる。

【００２９】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、薬剤面でのランニングコストを削減することがで
きると共に運転効率を高めることができる浸漬膜を用い
た凝集分離方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の浸漬膜を用いた凝集分離方法を実施す
るために好適に用いられる本発明の凝集分離装置の一実
施形態を示すフロー図である。

【図２】図１に示す処理水槽の要部を拡大して示す模式
図である。

【図３】従来の凝集分離装置の一例を示すフロー図であ
る。

【符号の説明】

１０ 凝集分離装置 １１ 供給管 １２ 処理水槽 １２Ａ 隔壁 １３ 平膜モジュール １４ 浸漬膜ユニット １５ 第１枝管 １６ 第２枝管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ０１Ｄ 65/02 ５２０ Ｂ０１Ｄ 65/02 ５２０ Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｃ０２Ｆ 1/44 Ｆ Ｃ 9/00 ５０２ 9/00 ５０２Ｅ ５０２Ｐ ５０３ ５０３Ｃ ５０４ ５０４Ｂ ５０４Ｅ (72)発明者 中沢 俊明 神奈川県横浜市西区みなとみらい３丁目３ 番１号 三菱化工機株式会社内 (72)発明者 山田 圭子 神奈川県横浜市西区みなとみらい３丁目３ 番１号 三菱化工機株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給管内を流れる被処理水中に凝集剤を
   供給し凝集物質を形成する工程と、この工程の後に、上
   記供給管内に空気を供給しこの空気を上記供給管から処
   理水槽内で浸漬膜に向けてバブリングさせる工程と、上
   記浸漬膜により上記凝集物質を濾過して処理水を得る工
   程とを有することを特徴とする浸漬膜を用いた凝集分離
   方法。
2. 【請求項２】 上記空気を用いて上記浸漬膜に付着した
   上記凝集物質を剥離させて上記処理水槽内で循環させる
   工程を有することを特徴とする請求項１に記載の浸漬膜
   を用いた凝集分離方法。
3. 【請求項３】 上記凝集剤として無機凝集剤を使用する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の浸漬
   膜を用いた凝集分離方法。
4. 【請求項４】 汚染物質を含む被処理水を供給する供給
   管と、この供給管から被処理水を受給する処理水槽と、
   この処理水槽内で上記被処理水中の汚染物質を凝集物質
   として濾過する浸漬膜手段とを備えた凝集分離装置にお
   いて、上記供給管内を流れる被処理水中に凝集剤を供給
   しこの管内で上記汚染物質を凝集させる凝集剤供給手段
   を上記供給管に接続すると共に、上記凝集剤供給手段の
   下流側で上記供給管内に空気を供給する空気供給手段を
   上記供給管に接続し、更に、上記空気を上記浸漬膜手段
   に向けてバブリングさせる気液供給手段を上記処理水槽
   内に延設された上記供給管に設けたことを特徴とする凝
   集分離装置。
5. 【請求項５】 上記処理水槽内を隔壁を介して互いに連
   通する二室に分割し、一方に上記浸漬膜手段を設けたこ
   とを特徴とする請求項４に記載の凝集分離装置。