JPH1119671A

JPH1119671A - 活性汚泥濾過方法

Info

Publication number: JPH1119671A
Application number: JP9177200A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Daidou; 均大同; Shigeki Sawada; 繁樹澤田; Kazuo Suzuki; 和夫鈴木; Morio Sakata; 守生坂田; Kazuhisa Fukunaga; 和久福永; Kazunari Ochiai; 一成落合; Mutsuro Nagai; 睦郎永井
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Kurita Water Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd; Nippon Steel Corp; Proterial Ltd
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】生物反応槽に浸漬配置した濾過体に良好な活
性汚泥の付着物層を形成させて、活性汚泥を効率的に分
離することにより、高水質処理水を安定に得る。【解決手段】生物反応槽１１内の活性汚泥混合液を、
濾過体１０の表面に沿って、０．０５〜０．４ｍ／ｓｅ
ｃの平均流速で流通させる。【効果】濾過体表面を流通する活性汚泥混合液の平均
流速を０．０５〜０．４ｍ／ｓｅｃとすると、濾過の進
行に伴い、濾過体の表面には、あたかも沈殿槽で生じる
汚泥の層と清澄な層との境界層のうちスラッジブランケ
ットと呼ばれる汚泥境界層に近似した、流動的なダイナ
ミック濾過層が形成されるため、濾過抵抗を増大させる
ことなく、その流動的なダイナミック濾過層による濾過
能力で活性汚泥の粒子を効率的に濾過することが可能と
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は活性汚泥濾過方法に
係り、特に、生物反応槽内に浸漬配置した濾過体によ
り、活性汚泥を効率的に分離して生物処理水を得る方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】生物反応により水中の有機物を分解処理
する活性汚泥などの生物処理装置では、生物汚泥を固液
分離するために沈殿池等の沈降分離手段を用いることが
あるが、生物反応槽の後段に沈殿池を設けた従来の生物
処理装置では、次のような問題がある。

【０００３】比重差により汚泥を沈降分離する沈殿
処理では汚泥の分離性能に限界があり、流入負荷の変動
時やバルキング発生時等に処理水質が悪化する。このた
め、高度な処理水質が要求される場合には沈殿池の後段
に更に急速濾過機やストレーナー等の設備が必要であ
る。最終沈殿池で分離した生物汚泥を生物反応槽に返送
する操作も必要とされる。汚泥返送操作や汚泥濃度管理を行っても、最終沈殿
池でスカムが発生したり、汚泥が浮上したりする等のト
ラブルが発生し、水質が悪化する場合が多い。沈殿池は、大きな設備スペースを必要とする。上記の沈降分離の代りに、生物汚泥を限外濾過膜や精密
濾過膜により膜分離する場合もある。この膜分離処理に
よれば、沈殿池のような大きなスペースを必要とするこ
となく、ＳＳが高度に除去された高水質処理水を得るこ
とができる。

【０００４】しかしながら、限外濾過膜や精密濾過膜に
よる膜分離処理では、消費動力が大きい上に、膜で阻止
した物質（この膜汚染物質は、高分子状の微生物代謝産
物などが主体となっている。）により膜が汚染され、膜
孔の閉塞で濾過性能が低下するため、定期的な薬品洗浄
が必須であるという欠点がある。

【０００５】このような膜分離処理における問題を解決
するものとして、濾布を備える濾過体を生物反応槽に浸
漬配置し、この濾過体の濾布を通過した濾過水を処理水
として取り出すことで、生物汚泥を固液分離することが
考えられている。

【０００６】この濾過体による濾過は、実際には、濾過
の進行により濾過体の濾布表面に形成された活性汚泥粒
子の付着物層（ダイナミック濾過層。以下、単に「濾過
層」と称する場合がある。）によって行われている。即
ち、濾過体の濾布は、実質的には活性汚泥粒子を通過さ
せる、金属や高分子繊維の不織布よりなる厚み１ｍｍ以
下のものであるが、濾過の駆動圧が小さい条件下におい
て、濾布の表面に活性汚泥粒子の付着物層が形成され、
この付着物層により活性汚泥粒子の通過を阻止すること
ができるようになる。

【０００７】このような濾過体を用いる方法では、濾過
体の濾布の表面に濾過層としての活性汚泥粒子の付着物
層を活性汚泥の濾過に適当な厚さ及び圧密度等となるよ
うに効率的に形成させることが、活性汚泥粒子の通過を
確実に阻止して良好な水質の処理水を安定に得る上で重
要となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来に
おいては、活性汚泥の濾過に有効な濾過層を形成させる
ための運転条件等が確立されておらず、処理水質や処理
水量が安定していないのが現状である。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決し、生物
反応槽に浸漬配置した濾過体に良好な活性汚泥の付着物
層を形成させて、活性汚泥を効率的に分離することによ
り、高水質処理水を安定に得る活性汚泥濾過方法を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の活性汚泥濾過方
法は、生物反応槽内の活性汚泥混合液内に活性汚泥が通
過する濾過体を浸漬配置し、該濾過体に生物汚泥の付着
物層を形成させ、該活性汚泥混合液を該濾過体の表面に
沿って流通させながら濾過する活性汚泥濾過方法におい
て、該活性汚泥混合液を濾過体表面に沿って、０．０５
〜０．４ｍ／ｓｅｃの平均流速で流通させることを特徴
とする。

【００１１】このように濾過体表面を流通する活性汚泥
混合液の平均流速を０．０５〜０．４ｍ／ｓｅｃとした
場合、濾過の進行に伴い、あたかも沈殿槽で生じる汚泥
の層と清澄な層との境界層のうちスラッジブランケット
と呼ばれる汚泥境界層に近似した流動的なダイナミック
濾過層が濾過体の表面に形成されるようになる。そし
て、この流動的なダイナミック濾過層により、濾過抵抗
を増大させることなく活性汚泥の粒子を効率的に濾過す
ることが可能となる。

【００１２】本発明では、濾過体を複数枚所定間隔をお
いて活性汚泥混合液内に浸漬配置し、この濾過体同士の
間の流路における活性汚泥混合液の平均流速が０．０５
〜０．４ｍ／ｓｅｃとなるようにするのが好ましい。

【００１３】本発明において、活性汚泥混合液流に巻き
込まれた気泡による撹乱作用で濾過層が破壊されるのを
防止するために、活性汚泥混合液は濾過体表面に沿って
下向流で流通させることが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の活
性汚泥濾過方法の実施の形態について説明する。

【００１５】まず、図３を参照して本発明の活性汚泥濾
過方法で用いられる濾過体について説明する。

【００１６】図３は、本発明の活性汚泥濾過方法に好適
な濾過体の一例を示す図であって、（ａ）図は一部切欠
正面図、（ｂ）図は（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う模式的な
断面図である。

【００１７】この濾過体３１は、板状の支持体３２の両
面にスペーサ３３を介して不織布３４を取り付け、取付
枠３５で固定したものである。支持体３２にはその厚さ
方向に両板面に連通する連通管３６が２箇所に設けられ
ている。この連通管３６に支持体３２の底部の端面側か
ら連通する、濾過水取出管３７が設けられている。

【００１８】支持体３２としては、濾過部材としての不
織布を支持し、活性汚泥濾過装置内に浸漬配置された際
の水圧に耐え得る十分な剛性を有するものであれば良
く、特に制限はないが、例えば銅等の金属、ＡＢＳ樹
脂、ポリエステル等の合成樹脂、或いは、酸化アルミニ
ウム等のセラミックスなどで構成されたものが好適であ
る。

【００１９】不織布としては、銅等の金属又はポリエス
テル、ポリプロピレン等の高分子材料よりなるものであ
って、分離粒径３０μｍ以上、好ましくは３０〜１００
０μｍの目開きを有し、厚さが２ｍｍ以下、特に０．１
〜１ｍｍのものが不織布の目詰りを防止して安定な濾過
を行う上で好ましい。

【００２０】スペーサとしてはネットスペーサ等、種々
のものを用いることができる。なお、図１に示す如く板
状の支持体３２を採用する場合には、不織布３４と支持
体３２との間の濾過体の流路を確保するために、ハニカ
ムネットスペーサのようなものが好適である。

【００２１】このような濾過体３１では、不織布３４を
通過した濾過水は、連通管３６及び取出管３７を経て取
り出される。

【００２２】なお、このような濾過体は、一般的には、
複数個を連設して濾過ユニットとして用いられる。この
場合には、複数個の濾過体を不織布面が平行となるよう
に適当な間隔で並設し、各濾過体の下部に設けられた濾
過水取出管を連通する濾過水取出集合管で濾過体を連結
してユニット化すれば良い。

【００２３】本発明の活性汚泥濾過方法では、このよう
な濾過体を生物反応槽内に浸漬し、濾過体の不織布の表
面に活性汚泥混合液のクロスフロー流を発生させる。そ
して、通常の場合、生物反応槽とこの濾過体の濾過水取
り出し出口との水位差によって生じる水頭差を駆動圧と
して活性汚泥の濾過を行う。

【００２４】本発明では、この濾過体の表面における活
性汚泥混合液のクロスフロー流の平均流速を０．０５〜
０．４ｍ／ｓｅｃ好ましくは０．１〜０．３ｍ／ｓｅｃ
特に好ましくは０．１５〜０．２５ｍ／ｓｅｃとする。
この平均流速が０．４ｍ／ｓｅｃを超えると、濾過体の
表面の活性汚泥の付着物層が活性汚泥混合液の流れで洗
い流され、濾過層が形成されにくくなる。このような濾
過層が形成されない場合には、濾過体の不織布の孔から
活性汚泥の粒子が濾過水側に流出する。

【００２５】逆に、活性汚泥混合液の平均流速が０．０
５ｍ／ｓｅｃ未満であると、活性汚泥の付着物層が肥大
して濾過抵抗が増大するため、所定の濾過流束を維持で
きなくなる。

【００２６】なお、濾過体表面における活性汚泥混合液
のクロスフロー流の流速とは、複数の濾過体を所定の間
隔で並設した場合、この濾過体同士の間の流路における
平均流速である。即ち、濾過体同士の間の流路の濾過体
膜面と垂直方向における流路断面積をＡ（ｍ²）、この
流路を流れる単位時間当りの流量をＶ（ｍ³／ｓｅｃ）
とした場合、この間隙を流れる活性汚泥混合液の平均流
速Ｆ（ｍ／ｓｅｃ）は、Ｆ＝Ｖ／Ａとして表わされる。
液の流速を熱線流速計等で直接的に測定する場合には、
この流路の濾過体膜面と垂直な断面の多数点で流速を測
定し、その平均値を活性汚泥混合液の平均流速Ｆ（ｍ／
ｓｅｃ）とする。

【００２７】生物反応槽内の活性汚泥混合液のクロスフ
ロー流は後述の図１に示す散気管や図２に示す水中撹拌
機等により生じるものであるが、濾過体表面の活性汚泥
混合液のクロスフロー流が上昇流であると、この上昇流
に気泡が混入し、この気泡による撹乱作用で濾過体表面
の濾過層が不必要に剥離されてしまうため、本発明で
は、濾過運転中の濾過体表面の活性汚泥混合液のクロス
フロー流が下向流となるようにするのが好ましい。クロ
スフロー下向流であれば気泡を巻き込むことがなく、濾
過体表面の濾過層を不必要に剥離することはない。

【００２８】次に、図１，２を参照して本発明による活
性汚泥の濾過方法について説明する。

【００２９】図１は散気管により活性汚泥混合液のクロ
スフロー流を発生させる例を示し、図２は水中撹拌機に
より活性汚泥混合液のクロスフロー流を発生させる例を
示すものであり、いずれも（ａ）図は濾過運転時を、
（ｂ）図はガス洗浄時を示す。

【００３０】図１に示す実施の形態では、図３に示すよ
うな濾過体（あるいは、この濾過体を複数個連結した濾
過体ユニット）１０が、生物反応槽１１の一側部に浸漬
配置され、この生物反応槽１１の他側部に生物反応に必
要な酸素を供給するための散気管１２が設けられてい
る。また、濾過体１０の下方にはガス洗浄用の散気管１
３が設けられている。

【００３１】この活性汚泥濾過装置では、濾過運転時
（生物反応処理時）には、生物反応槽１１に原水を供給
すると共に、散気管１２から空気等の酸素含有ガスを散
気して生物処理を行い、生物処理液を濾過体１０で濾過
し、処理水（濾過水）を取り出す。このとき、散気管１
２による散気で生物反応槽１１内には、濾過体１０表面
において、下向流となる活性汚泥混合液のクロスフロー
流が生じる（図１（ａ））。このクロスフロー流速が平
均０．０５〜０．４ｍ／ｓｅｃとなるように散気管１２
からの散気量を調整する。

【００３２】このようなクロスフロー流速によりダイナ
ミック濾過層が形成され、安定して良好な処理水が得ら
れるが、長時間濾過を継続すると、濾過体１０の不織布
面に形成された濾過層が圧密化し、濾過抵抗が増大し、
濾過水量が低下してくるため、定期的に濾過体１０のガ
ス洗浄を行う。即ち、散気管１３より散気を行うことに
より、濾過体の不織布表面の濾過層を気液混合流の上昇
掃流で洗浄除去する（図１（ｂ））。なお、このガス洗
浄時には、通常、散気管１２からの散気は停止する。こ
のようにガス洗浄時に散気を停止するようにすることに
より、散気管１２と通気管１３とで空気供給用のブロワ
等を共用することができる。このガス洗浄時には原水の
供給及び濾過水の取り出しは停止する。

【００３３】図２に示す実施の形態では、図３に示すよ
うな濾過体（あるいは、この濾過体を複数個連結した濾
過体ユニット）２０が、生物反応槽２１の一側部に浸漬
配置され、この生物反応槽２１の他側部に生物反応に必
要な酸素を供給すると共に、ガス洗浄のためのガスを供
給するための水中撹拌機２２が設けられている。

【００３４】この活性汚泥濾過装置では、濾過運転時
（生物反応処理時）には、生物反応槽２１に原水を供給
すると共に、水中撹拌機２２から空気等の酸素含有ガス
を散気しつつ槽内を撹拌して、濾過体２０の表面に活性
汚泥混合液のクロスフロー下向流を発生させて濾過を行
い、処理水（濾過水）を取り出す（図２（ａ））。この
際、水中撹拌機２２の回転速度を調整してクロスフロー
流速を所定範囲に維持する。

【００３５】ガス洗浄に当っては、水中撹拌機２２の撹
拌羽根を逆回転させて、濾過体２０の表面に活性汚泥混
合液のクロスフロー上昇流を発生させて、濾過層の洗浄
除去を行う（図２（ｂ））。

【００３６】本発明では、このような活性汚泥の濾過に
当り、濾過体の表面の活性汚泥混合液の平均流速を制御
することで、安定かつ効率的な濾過を継続することがで
きる。

【００３７】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。

【００３８】実施例１図４に示す実験装置を用いて、活性汚泥混合液の流速と
処理水質（ＳＳ除去率）及び処理水量（濾過流束低下速
度）との関係を調べた。

【００３９】この実験装置は、嫌気槽（有効容積１
ｍ³）４１、好気槽（有効容積１．４ｍ³）４２及び沈
殿槽（有効容積０．２７ｍ³）４３を有する循環法によ
る硝化・脱窒装置であって、好気槽４２の一方の側に濾
過体４４を浸漬し、この濾過体４４の下部に洗浄用の散
気管４５を設け、他方の側に仕切壁４６を介して曝気用
の散気管４７を設けてある。

【００４０】嫌気槽４１には撹拌機４８が設けられてい
る。

【００４１】４９は合成下水原液槽であり、Ｐはポン
プ、Ｂはブロワ、Ｍはモータを示す。

【００４２】好気槽４２には、濾過体４４として、図３
に示す構成の濾過体を８個並設した。この濾過体の仕様
は次の通りである。

【００４３】支持体：塩化ビニル製５０ｃｍ×５０ｃｍ×１．５ｃｍ厚さスペーサ：ＤＢＳ製ハニカムネットスペーサ目開き３ｍｍ厚さ４ｍｍ不織布：ユニチカ製ポリエステル不織布（品番２０１５
７ＷＴＤ）目付量１５ｇ／ｍ² 分離粒径１００μｍ厚さ０．１１ｍｍ濾過体１個当りの濾過有効面積約０．４ｍ² 濾過の駆動圧は好気槽４２の水位と濾過水取出管５０の
出口部の水位との水位差とし、この取出管５０の高さに
より圧力を調整した。

【００４４】原水としては、表１に示す組成の合成下水
原液を配管５１より導入すると共に、配管５２より希釈
水（水道水）を導入して希釈したものを連続通水した。

【００４５】合成下水希釈後の水質（原水水質）は表２
に示す通りであり、表３に示すような負荷量となるよう
に導入した。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】嫌気槽４１の流出水を配管５３より好気槽
４２に送給し、好気槽４２の液の一部は配管５４により
嫌気槽４１に返送した。

【００５０】また、好気槽４２の液を必要に応じて配管
５５で抜き出して沈殿槽４３に送給することにより、原
水負荷量が一定となるように調整した。

【００５１】この沈殿槽４３の上澄水は配管５６より系
外へ排出される。また、分離汚泥の一部は配管５７より
嫌気槽４１に返送され、残部は配管５８より系外へ排出
される。

【００５２】散気管４７による曝気で生じる濾過体４４
表面の活性汚泥混合液の下向流の平均流速（隣接する濾
過体同士の間隙部分における流速）を変え、下記条件で
処理を行い、その時の濾過体４４によるＳＳ除去率（好
気槽４２内の活性汚泥混合液中のＳＳ濃度に対する得ら
れる濾過水のＳＳ濃度の割合）及び濾過流束低下速度
（１日運転した場合の平均）を調べ、結果を図５に示し
た。

【００５３】好気槽４２のＭＬＳＳ＝４０００ｍｇ／Ｌ濾過水位差＝１００ｍｍ初期濾過流束：２ｍ³／ｍ²／ｄａｙなお、濾過体４４は３Ｈｒに１回の割合で３分間散気管
４７の曝気を停止し、散気管４５からの散気でガス洗浄
を行った。このとき、濾過水の取り出しは停止した。

【００５４】図５より、ＳＳ除去率を高く維持するため
には流速が０．４ｍ／ｓｅｃ以下であることが、濾過流
束の低下速度を小さく抑えるためには流速が０．０５ｍ
／ｓｅｃ以上であることが必要とされ、流速は特に０．
１〜０．３ｍ／ｓｅｃ、中でも０．１５〜０．２５ｍ／
ｓｅｃであることが好ましいことがわかる。

【００５５】実施例２実施例１における好気槽の活性汚泥を自然流下で槽外に
設置した透明アクリル製の矩形流通セルに導入して槽内
の濾過層を模擬する実験を行った。

【００５６】即ち、この矩形セルを不織布を設けた支持
体で仕切り、一方の側を原水流通室、他方の側を濾過水
室とし、原水流通室の平均流速及び濾過流束を表４に示
す条件Ｎｏ．１又はＮｏ．２となるように設定してそれ
ぞれ濾過を行った。

【００５７】なお、不織布としては実施例１で用いたも
のと同様のものを用いた。

【００５８】

【表４】

【００５９】このときの濾過流束と濾過水の濁度の経時
変化を図６に示す。

【００６０】図６より、平均流速が０．２ｍ／ｓｅｃの
場合（Ｎｏ．１：図６（ａ））では、濾過流束も濾過水
の濁度も長期に亘り安定することがわかる。一方、平均
流速が０．０３ｍ／ｓｅｃの場合（Ｎｏ．２：図６
（ｂ））では、濁度は比較的良好であるが、濾過流束は
４５分で４．１ｍ／ｄａｙから３．３ｍ／ｄａｙに低下
しており、短時間で濾過流束が低下してしまうことがわ
かる。

【００６１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の活性汚泥濾
過方法によれば、生物反応槽に浸漬配置した濾過体に良
好な活性汚泥の付着物層を形成させて、活性汚泥を効率
的に分離することにより、高水質処理水を安定に得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の活性汚泥濾過方法の実施の形態の一例
を示す系統図であり、（ａ）図は濾過運転時を示し、
（ｂ）図はガス洗浄時を示す。

【図２】本発明の活性汚泥濾過方法の実施の形態の別の
例を示す系統図であり、（ａ）図は濾過運転時を示し、
（ｂ）図はガス洗浄時を示す。

【図３】本発明で用いられる濾過体の一実施例を示す図
であって、（ａ）図は一部切欠正面図、（ｂ）図は
（ａ）図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図４】実施例１で用いた実験装置を示す系統図であ
る。

【図５】実施例１の結果を示すグラフである。

【図６】実施例２の結果を示すグラフである。

【符号の説明】

１１，２１生物反応槽１２，１３，４５，４７散気管２２水中撹拌機１０，２０，３１，４４濾過体３２支持体３３スペーサ３４不織布３５取付枠４１嫌気槽４２好気槽４３沈殿槽４９合成下水原液槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005083 日立金属株式会社東京都千代田区丸の内２丁目１番２号 (72)発明者大同均東京都新宿区西新宿二丁目８番１号東京都下水道局内 (72)発明者澤田繁樹東京都新宿区西新宿３丁目４番７号栗田工業株式会社内 (72)発明者鈴木和夫東京都新宿区西新宿３丁目４番７号栗田工業株式会社内 (72)発明者坂田守生東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式會社内 (72)発明者福永和久千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式會社内 (72)発明者落合一成埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地日立金属株式会社内 (72)発明者永井睦郎埼玉県熊谷市三ヶ尻5200番地日立金属株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生物反応槽内の活性汚泥混合液内に活性
汚泥が通過する濾過体を浸漬配置し、該濾過体に生物汚
泥の付着物層を形成させ、該活性汚泥混合液を該濾過体
の表面に沿って流通させながら濾過する活性汚泥濾過方
法において、該活性汚泥混合液を濾過体表面に沿って、０．０５〜
０．４ｍ／ｓｅｃの平均流速で流通させることを特徴と
する活性汚泥濾過方法。
【請求項２】請求項１の方法において、該活性汚泥混
合液を濾過体表面に沿って下向流で流通させることを特
徴とする活性汚泥濾過方法。
【請求項３】請求項１又は２の方法において、複数の
濾過体が前記活性汚泥混合液内に浸漬配置されており、
この濾過体同士の間の平均流速を０．０５〜０．４ｍ／
ｓｅｃとすることを特徴とする活性汚泥濾過方法。