JPH1128343A - 膜分離装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】処理槽内に膜モジュ−ルＡを配設し、該膜モジ
ュ−ルにその濾過液側を減圧するための吸引ポンプ３３
を連結し、同モジュ−ルの下方に散気管３９を設け、該
散気管３９から空気を噴出させて膜モジュ−ルＡの膜面
をエア−スクラビング洗浄しつつ上記吸引ポンプ３３の
運転により濾過を行う場合、散気管３９からの噴出空気
による膜面のエア−スクラビング洗浄を効果的に行って
充分な濾過流束を保証でき、しかも吸引ポンプ等の高所
設置を不要とする膜分離装置の運転方法を提供する。 【解決手段】散気管３９から空気を噴出させた状態で吸
引ポンプ３３を間歇運転し、吸引ポンプ３３の停止時に
コンプレツサ３６と排出弁との交互操作で平膜エレメン
ト１内に空気を注入・排出することを数回行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、膜分離装置の運転
方法に関し、し尿、下水、生活排水、工場廃水（以下、
汚水と称する）の浄化処理乃至は固液分離に有用なもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近来、汚水の伝統的な処理方法である重
力分離活性汚泥処理法（曝気槽で微生物分解処理を行
い、この処理汚水を沈殿分離室に導き、活性汚泥を重力
分離により分離し、その分離汚泥の一部を曝気槽に返送
する方法）に代替する方法として、膜分離活性汚泥処理
法が注目されている。この処理法においては、固液分離
を膜モジュ−ルによる濾過で行い、濾過液を取出し、余
剰汚泥を直接曝気槽から引き抜いており、曝気槽のML
SS（混合液浮遊性固形物）を重力分離法に較べて著しく
高くできるので、曝気槽を重力分離法の場合に較べて相
当に縮小でき、更に沈殿分離室が不要であるので、装置
全体を小型化できる、曝気槽内のMLSS濃度を高く維持
できるので、重力分離法とは異なり、余剰汚泥処理に際
しての脱水を軽減できる、運転エネルギ−の省力化を
図ることができる、等の利点がある。

【０００３】本出願人においては、膜分離法による汚水
処理装置として、「散気装置を有し、膜面に沿い鉛直方
向通路を有する膜モジュ−ルを前記散気装置の直上に配
設し、該膜モジュ−ルの膜体濾過側を負圧とするための
手段（吸引ポンプ）を設けた散気式曝気槽」を既に提案
した（特公平４−７０９５８号）。

【０００４】この散気式曝気槽を使用して汚水を処理す
るには、散気装置からの噴出空気のエア−リフト効果で
槽内原液を旋回させ、汚水中の有機物を空気との接触
下、好気性微生物により吸着・代謝分解させ、有機物を
減少させると共に好気性微生物を増殖させ、散気管装置
からの噴出空気により膜面をエア−スクラビング洗浄し
膜面での汚泥ケ−ク層の生成を抑制しつつ膜モジュ−ル
の濾過液側を減圧して膜間差圧を発生させ、この膜間差
圧で活性汚泥液から水を濾過により分離していく。この
場合、固液分離が膜濾過により効率よく行われるので、
MLSS濃度を高くしても、ブロッキングの発生なく処理で
きる。しかしながら、処理液のMLSS濃度を高くすると、
膜面でのケ−ク層の生成が顕著となって濾過流束の低下
が避けられない。

【０００５】このため、膜モジュ−ルの濾過液側を減圧
する上記吸引ポンプの運転を間歇運転とし、吸引ポンプ
の停止時に吸引ポンプと膜分離装置とを連通する吸引管
の途中を大気に開放すると共に吸引管内に滞留する透過
液を膜分離装置内に逆流させて膜と膜支持板との間の吸
着を解除し、この膨らんだ膜面を噴出空気と液体との気
液混合流に接触させて上記エア−スクラビング作用で膜
面付着ケ−ク層の剥離を促すことが公知である（特開平
４−７０２３号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、吸引管にかなりの高低差を設け、吸引管上側の
吸引ポンプをかなり高所に設置しているので、設備の大
規模化が招来され、また、膜エレメントの濾過側容積が
かなり大きいので大量の濾過液を必要とし、多量の透過
液が高い落差で膜の裏面側に逆流されるので、膜の逆圧
破損が懸念される。一方、かかる危険性を排除するため
に吸引管の高低差を低くすると、透過液の逆流注入に時
間がかかり、洗浄の長時間化が避けられず、また、膜が
膨らまされていても、内容物が液体であり、内容物が気
体であるときほど、気液混合流による膜の煽りが期待で
きないことも相俟って、満足な洗浄効果を期待し難い。

【０００７】本発明の目的は、処理槽内に膜モジュ−ル
を配設し、該膜モジュ−ルにその濾過液側を減圧するた
めの吸引ポンプを連結し、同モジュ−ルの下方に散気管
を設け、該散気管から空気を噴出させて膜モジュ−ルの
膜面をエア−スクラビング洗浄しつつ上記吸引ポンプの
運転により濾過を行う場合、散気管からの噴出空気によ
る膜面のエア−スクラビング洗浄を効果的に行って充分
な濾過流束を保証でき、しかも吸引ポンプ等の高所設置
を不要とする膜分離装置の運転方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る膜分離装置
の運転方法は、処理槽内に膜モジュ−ルを配設し、該膜
モジュ−ルにその濾過液側を減圧するための吸引ポンプ
を連結し、同モジュ−ルの下方に散気管を設け、該散気
管から空気を噴出させて膜モジュ−ルの膜面をエア−ス
クラビング洗浄しつつ上記吸引ポンプの運転により濾過
を行う方法において、散気管から空気を噴出させた状態
で吸引ポンプを間歇運転し、吸引ポンプ停止時に平膜エ
レメント内に空気を注入・排出することを数回行うこと
を特徴とする構成である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１の（イ）は本発明に
おいて使用する平膜エレメント１の一例の平面図を、図
１の（ロ）は図１の（イ）におけるロ−ロ断面図をそれ
ぞれ示し、プラスチック製枠体１１（例えばＡＢＳ樹脂
の射出成形品）内に濾過液通路用スペ−サ１４（例え
ば、プラスチックネット、プラスチック不織布、トリコ
ット等）を収容し、平膜１３，１３の周囲部を枠体１１
の上下面に接着剤１２や融着により封止固定してある。
この接着剤にはエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ホットメ
ルト樹脂等を使用でき、融着には熱融着法、超音波融着
法等を使用できる。１１１は濾過液集水管部である。上
記平膜１３には、不織布、織布等の支持材上に限外濾過
膜や精密濾過膜等を貼り合わせたもの、限外濾過膜や精
密濾過膜等に織布、不織布等の支持材を埋入したものを
使用できる。上記平膜エレメント１の寸法は、通常、縦
５０〜１５０ｃｍ、横２０〜１００ｃｍ、厚み３ｍｍ〜
６ｍｍとされる。

【００１０】図２は本発明において使用する浸漬型平膜
モジュ−ルの一例を示している図２において、２は下端
にスカ−ト部２１を有するラックを、１，…は上記の平
膜エレメントをそれぞれ示し、ラック２内に複数枚の平
膜エレメント１，…を相互間に原液通路間隙を保持して
装着し、各平膜エレメント１の濾過液集水管１１１を合
流管１１２に連通してある。図示されていないが、スカ
−ト部２１内には散気管が収容されている。２２は散気
管に対する給気口である。上記平膜エレメント１，１間
の間隔は、処理使用とする原水の水質等により異なる
が、通常５ｍｍ〜１５ｍｍとされる。

【００１１】図３は本発明において使用する膜分離装置
の一例を示している。図３において、３は開放式の被処
理液槽である。１は上記した浸漬型平膜モジュ−ルＡの
平膜エレメントである。３１は膜エレメント１，…の濾
過液集水管に連通した濾過水取出し配管である。３３は
この配管３１に設けた吸引ポンプ、３３１は開閉弁であ
る。３４は濾過液貯水槽である。３４は原液供給配管、
３５はこの配管３４に設けた液送ポンプである。３６は
濾過水取出し配管３１に空気配管３７を介して接続した
エアコンプレッサ、３７１及び３７２は開閉弁、３８は
開閉弁３７１，３７２の間に取付けた空気排出弁であ
る。３９は膜モジュ−ル１の直下に配設した散気管であ
る。４０は散気管３９に接続したブロワである。

【００１２】図４は本発明において使用する平膜エレメ
ントの別例を示し、図１に示す平膜エレメントに対し、
濾過液集水管部１１１と対称に空気出入管部１２１を設
けた以外、実質的に同一構造である。この平膜エレメン
トを用いた膜モジュ−ルにおいては、図３の点線で示す
ように、空気配管３７を平膜エレメント１の空気出入管
部に直接連結することができる。

【００１３】本発明により、上記の膜分離装置を運転す
るには、汚水を貯槽に一旦貯え、図３において、この汚
水を液送ポンプ３５により被処理液槽３に供給し、ブロ
ワ４０の駆動により散気管３９から空気を噴出させ、こ
の噴出気流により槽内汚水を旋回させると共に吸引ポン
プ３３の間歇的運転により平膜エレメント１の濾過液通
路側を間歇的に減圧し、吸引ポンプ３３の停止時に空気
コンプレッサ３６と空気排出弁３８の交互作動により平
膜エレメント１内に空気を注入・排出することを数回行
い、汚水中の有機物を空気との接触下、好気性微生物に
より吸着・代謝分解させ、有機物を減少させると共に好
気性微生物を増殖させつつ濾過を行い、濾過液をを濾過
液貯水槽３４に貯えていく。

【００１４】吸引ポンプ３３の停止時には、平膜エレメ
ント１内の減圧が行われず、従って、濾過は行われない
が、平膜エレメント１の膜が散気管３９からの噴出空気
と液体との気液混合流で煽られつつエアスクラビングが
行われるだけではなく、平膜エレメント１が空気の注入
・排出のサイクルで膨張・収縮を繰り返すから、膜エレ
メント１の膜面に付着している活性汚泥のケ−ク層が効
果的に剥離・除去されていく。また、吸引ポンプ３３の
駆動時、膜面に接する汚水が噴出エア−で流動・撹拌さ
れるから、汚泥粒子の膜面への付着が抑制される。

【００１５】上記吸引ポンプ停止３３時での空気コンプ
レッサ３６と空気排出弁３８の交互作動による平膜エレ
メント１内への空気の注入・排出は、自動操作により行
われ、各種の制御方法を使用できる。例えば、吸引ポン
プ３３の駆動期間（停止期間）はコンプレツサ３６を停
止（駆動）として吸引ポンプ３３とコンプレツサ３６と
を交互に駆動し、吸引ポンプ３３の駆動期間（停止期
間）は開閉弁３７２を閉（開）とし、コンプレツサ３６
の駆動期間中、当該コンプレツサ３６を連続駆動し、開
閉弁３７１の開操作と開閉弁３７２の開操作と空気排出
弁３８の閉操作との同時操作で平膜エレメント１への空
気の注入を行い、開閉弁３７１の閉操作と開閉弁３７２
の開操作と空気排出弁３８の開操作との同時操作で平膜
エレメント１からの空気の排出を行うことを自動的に行
わせることができる。

【００１６】平膜エレメント１への空気の注入圧力は、
高すぎると膜の逆圧損傷が生じ、低すぎると膜の膨張・
収縮量の減少によるケ−ク層の剥離・除去効果の低下が
生じるので、通常０．２ｋｇ／ｃｍ²〜０．０１ｋｇ／
ｃｍ²、好ましくは、０．１ｋｇ／ｃｍ²〜０．０２ｋｇ
／ｃｍ²とされる。また、平膜エレメント１への空気の
注入・排出の回数は、膜面にケ−ク層が形成され易い原
水であれば多くし、ケ−ク層が形成され難い原水であれ
ば少なくし、通常１回〜１５回の範囲内で設定される。

【００１７】上記散気管３９の散気流量は、散気による
槽内汚水の旋回流速を０．０１〜２ｍ／ｓとするように
設定される（０．０１ｍ／ｓ未満では、汚泥の沈殿が顕
著となり、好気性微生物により吸着・代謝分解を満足に
行い難く、また膜面への活性汚泥粒子の付着が顕著とな
る。２ｍ／ｓを越えると、吸引ポンプ３３停止時の散気
流量が大となり過ぎ、膜モジュ−ルの強度上、問題が生
じる）。

【００１８】本発明に係る膜分離装置の運転方法におい
ては、吸引ポンプ３３の停止時に平膜エレメント１を散
気管３９からの噴出空気と液体との気液混合流でエアス
クラビングを行うだけではなく、平膜エレメント１への
空気の注入・排出のサイクルで平膜エレメント１の膜の
膨張・収縮を繰り返しているから、平膜エレメントの膜
を膨張のみさせる場合に較べ、膜エレメント１の膜面に
付着している活性汚泥のケ−ク層を効果的に剥離・除去
でき、濾過流速の低下をよく抑制して、濾過流速を長期
にわたりほぼ初期濾過流速値に安定に保持できる。この
ことは、次ぎの実施例と比較例との対比から確認でき
る。

【００１９】

【実施例】

〔実施例〕膜エレメントには図１の（イ）並びに（ロ）
に示すものを使用し、寸法は縦１０６０ｍｍ×横（巾）
６１０ｍｍとし、膜には公称孔径０．４μｍ、面積１ｍ
²のポリオレフィン系精密濾過膜を、濾過液流路用シ−
トにはプラスチックネツトをそれぞれ使用し、枠体と膜
との接着、枠体間の接着シ−ルには共にウレタン樹脂を
使用した。膜モジュ−ルは図２に示す構成とし、膜エレ
メントを１５枚、１３ｍｍの間隔で重ねてラックに装着
した。図３に示す膜分離装置を使用してMLSS濃度１０，
０００〜１５，０００ｍｇ／リットルの活性汚泥溶液を
処理した。散気流量は被処理液の旋回線速を０．５ｍ／
secとするように設定した。吸引ポンプは８分駆動・２
分停止を１サイクルとする間歇運転とし、吸引ポンプ停
止時に膜エレメントへの０．０５ｋｇ／ｃｍ²の空気注
入・空気排出の１サイクルを５回繰り返した。濾過流速
をほぼ０．６ｍ³／ｍ²・dayに保持するように、吸引ポ
ンプを運転した。その吸引ポンプの減圧操作状態は、図
５の実線Ｉの通りであった。

【００２０】〔比較例１〕吸引ポンプ停止時に平膜エレ
メントへの空気注入・空気排出を行わなかった以外、実
施例と同じ活性汚泥溶液、運転条件で運転した。その吸
引ポンプの減圧操作状態は、図５の点線I'の通りであっ
た。 〔比較例２〕吸引ポンプ停止時に空気注入により平膜エ
レメントの膜を膨らましままとし、空気注入・空気排出
の繰返しによる膜の膨張・収縮を行わなかった以外、実
施例と同じ活性汚泥溶液、運転条件で運転した。その吸
引ポンプの減圧操作状態は、図５の点線I"の通りであっ
た。

【００２１】図５の実線IとI'やI"との比較から明らか
な通り、実施例においては比較例と異なり１２０日経過
後でも操作減圧度の上昇がなく、従って、濾過抵抗の増
大がなく、膜面でのエア−スクラビングが効果的に行わ
れて固形粒子の付着・生成の抑制及びケ-ク層の除去が
効果的に行われていることが理解できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る汚水の処理方法によれば、
散気管から空気を噴出させて膜モジュ−ルの膜面をエア
−スクラビング洗浄しつつ上記吸引ポンプの運転により
濾過を行う場合、散気管からの噴出空気による膜面のエ
ア−スクラビング洗浄を効果的に行って充分に安定な濾
過流束を保証できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（イ）は本発明において使用する膜エレ
メントの一例を示す平面図、図１の（ロ）は図１の
（イ）におけるロ−ロ断面図である。

【図２】本発明において使用する膜モジュ−ルの一例を
示す説明図である。

【図３】本発明において使用する膜分離装置の一例を示
す説明図である。

【図４】本発明において使用する膜エレメントの別例を
示す断面図である。

【図５】本発明の実施例及び比較例の濾過特性を示す図
である。

【符号の説明】

Ａ 膜モジュ−ル １ 膜エレメント ３３ 吸引ポンプ ３６ コンプレッサ ３９ 散気管 ４０ ブロワ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平膜エレメントを並設した膜モジュ−ルを
   処理槽内に配設し、該膜モジュ−ルにその濾過液側を減
   圧するための吸引ポンプを連結し、同モジュ−ルの下方
   に散気管を設け、該散気管から空気を噴出させて膜モジ
   ュ−ルの膜面をエア−スクラビング洗浄しつつ上記吸引
   ポンプの運転により濾過を行う方法において、散気管か
   ら空気を噴出させた状態で吸引ポンプを間歇運転し、吸
   引ポンプ停止時に平膜エレメント内に空気を注入・排出
   することを数回行うことを特徴とする膜分離装置の運転
   方法。