JPH11309480A - 浸漬型膜分離装置の運転方法 - Google Patents

浸漬型膜分離装置の運転方法

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JPH11309480A
JPH11309480A JP10120788A JP12078898A JPH11309480A JP H11309480 A JPH11309480 A JP H11309480A JP 10120788 A JP10120788 A JP 10120788A JP 12078898 A JP12078898 A JP 12078898A JP H11309480 A JPH11309480 A JP H11309480A
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membrane
ozone
sludge
tank
separation
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JP10120788A
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English (en)
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Mikio Kitagawa
幹夫 北川
Hidenari Yasui
英斉 安井
Akishi Hori
晃士 堀
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Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【課題】 槽内に浸漬配置した分離膜の下部よりオゾン
含有ガスを散気して膜透過水を処理水として取り出す浸
漬型膜分離装置による処理において、少ないオゾン供給
量にて、余剰汚泥を発生させることなく高度な処理水を
安定して得る。 【解決手段】 槽1,5内に分離膜2を浸漬配置すると
共にオゾン含有ガスを散気する浸漬型膜分離装置の運転
方法において、該槽1,5内の汚泥量当たりのBOD負
荷量を0.1kg/kg−SS/day以下で運転す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は浸漬型膜分離装置の
運転方法に係り、特に、槽内に浸漬配置した分離膜の下
部よりオゾン含有ガスを散気して膜分離処理し、膜透過
水を処理水として取り出すに当り、少ないオゾン供給量
にて、余剰汚泥を発生させることなく高度な処理水を安
定して得る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、浸漬膜を設け、膜透過水を処理水
として取り出す活性汚泥曝気槽では、膜表面への活性汚
泥やSSの付着堆積を防止するために、浸漬膜の下部よ
り空気を散気することにより、絶えず膜表面の液の更新
を図ると共に、散気した気泡により膜表面に付着した汚
泥やSSを剥離除去している。
【0003】また、この散気にオゾン含有空気を用いる
ことにより、膜表面に付着している汚泥やSSを酸化分
解して、膜表面をより一層効果的に洗浄することも知ら
れている。このように、オゾン含有空気を散気すること
により、膜表面への汚泥やSSの付着堆積をより一層効
果的に防止することが可能となり、高フラックスでの運
転が可能となる。このため、浸漬型膜分離装置に浸漬す
る分離膜数を減らすことができ、設備建設費の低減が図
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オゾン
含有空気の散気は、膜面の洗浄効果の向上を目的として
行われており、余剰汚泥の発生量の低減及び処理水の水
質の向上については検討がなされていないために、従来
の浸漬型膜分離装置の処理では余剰汚泥が発生し、ま
た、高度な処理水を安定して得ることができないといっ
た問題があった。
【0005】本発明は上記従来の問題点を解決し、槽内
に浸漬配置した分離膜の下部よりオゾン含有ガスを散気
して膜透過水を処理水として取り出す浸漬型膜分離装置
による処理において、少ないオゾン供給量にて、余剰汚
泥を発生させることなく高度な処理水を安定して得るこ
とができる浸漬型膜分離装置の運転方法を提供すること
ができる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の浸漬型膜分離装
置の運転方法は、槽内に分離膜を浸漬配置すると共にオ
ゾン含有ガスを散気する浸漬型膜分離装置の運転方法に
おいて、該槽内の汚泥量当たりのBOD負荷量を0.1
kg/kg−SS/day以下とすることを特徴とす
る。
【0007】本発明に従って、膜浸漬槽内の汚泥当りの
BOD負荷量を0.1kg/kg−SS/day以下に
設定してオゾン含有ガスを散気することにより、オゾン
供給量を低減した上で余剰汚泥の発生量をゼロにするこ
とができる。また、BOD除去を十分に行って、高水質
の処理水を得ることができる。
【0008】即ち、膜浸漬槽内にオゾン含有ガスを吹き
込むことにより、オゾンの酸化力によって汚泥は酸化分
解して低分子化され、低分子化された汚泥は、膜浸漬槽
内で活性汚泥により資化される。従って、余剰汚泥の発
生を完全に無くすには、余剰汚泥の分解に見合ったオゾ
ンを反応させる必要があるが、そのオゾン量は非常に多
く、大容量のオゾン発生機が必要となり、その運転動力
も多大となる。しかも、上述の如く、オゾンの酸化力で
低分子化された汚泥は膜浸漬槽内にて活性汚泥で資化さ
れるが、全ての汚泥成分が低分子化されるのではなく、
一部は微細なSSや高分子成分となって、難分解のCO
D成分が生成される。この難分解性のCODの生成量は
オゾン処理量に比例して増加し、処理水水質の悪化を引
き起こす。
【0009】このようなことから、高度な処理水水質を
得るためにも、また、オゾンの発生コストを低減するた
めにも、オゾン供給量を抑えた上で、汚泥の効率的な分
解を図ることが必要となる。
【0010】ところで、一般に、活性汚泥処理装置の運
転に当り、曝気槽内汚泥濃度を高く維持し、汚泥量当た
りの負荷量が低い状態(曝気槽内の汚泥令(SRT)を
長くした状態と同等)で運転することにより、活性汚泥
の自己分解の割合が高まり、余剰汚泥の発生量が減少す
る。
【0011】本発明では、槽内に分離膜を浸漬すると共
に、この膜の下方からオゾン含有ガスを散気する運転に
おいて、槽内の汚泥濃度を高め、汚泥量当りのBOD負
荷量を0.1kg/kg−SS/day以下とすること
により、汚泥の自己分解性を高め、処理水水質の悪化を
招くことのない少ないオゾン供給量で、余剰汚泥の発生
量をゼロとすることができる。
【0012】また、このように汚泥量当りのBOD負荷
量を低減して低負荷運転を行うことで、BODを十分に
除去して、高水質の処理水を安定に得ることができるよ
うになる。
【0013】なお、汚泥濃度を高めた場合、通常の沈殿
槽による自然沈降分離では、汚泥の流出で処理水水質の
悪化を招くが、本発明では、浸漬膜の膜透過水を処理水
とするため、高濃度汚泥を維持した上でSSを含まない
高水質処理水を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0015】図1(a),(b)は本発明の実施に好適
な処理装置を示す系統図である。
【0016】図1(a)の処理装置は、曝気槽内膜モジ
ュール内蔵型の処理装置であって、曝気槽1内に分離膜
2が浸漬配置されており、この分離膜2の下方に散気管
3が設けられ、オゾン発生機4で発生させたオゾンを含
む空気が散気される。
【0017】図1(b)の処理装置は、曝気槽1と膜分
離槽5とを別体とした膜モジュール槽外設置型の処理装
置であり、曝気槽1内の液を配管14,15で曝気槽1
〜膜分離槽5間で移送、循環可能とした点が図1(a)
の処理装置とは異なる。その他の構成は図1(a)に示
す処理装置と同様であり、図1(a)に示す部材と同一
機能を奏する部材には同一符号が付してある。
【0018】原水は、配管11より曝気槽1内に導入さ
れ、槽内で活性汚泥処理された後(図1(b)では、更
に膜分離槽5に移送され)、ポンプPによる吸引で分離
膜2を透過した膜透過水が配管12より処理水として系
外へ排出される。
【0019】分離膜2の下方から散気管3より散気され
たオゾン含有空気は、曝気槽1又は膜分離槽5の上部よ
り回収され、循環配管13で槽底部に循環され散気管3
より再度散気される。
【0020】本発明では、このように、槽内に分離膜2
を浸漬し、分離膜2の下方からオゾン含有空気等のオゾ
ン含有ガスを散気しながら、膜分離処理を行うに当り、
分離膜を浸漬した曝気槽1又は膜分離槽5等の膜浸漬槽
の槽内汚泥量当りのBOD負荷量を0.1kg/kg−
SS/day以下とする。このBOD負荷量が0.1k
g/kg−SS/dayを超えると本発明による低オゾ
ン供給量での余剰汚泥の低減効果、処理水質の向上効果
が得られない。このBOD負荷量は過度に小さいと、汚
泥が分散し微細となり、その結果、膜フラックスの低下
等の問題を引き起こすことから、このBOD負荷量は特
に0.03〜0.07kg/kg−SS/dayとする
のが好ましい。
【0021】このような低負荷運転を行うためには、曝
気槽1又は膜分離槽5等の膜浸漬槽を、従来の活性汚泥
処理の曝気槽内汚泥濃度より2〜5倍も高濃度である1
0000〜20000mg/L又はそれ以上の汚泥濃度
に維持するのが好ましい。このように高濃度汚泥を維持
することにより、膜浸漬槽の槽容量当たりのBOD負荷
量が1〜2kg/m3/dayであっても、汚泥量当た
りのBOD負荷量を0.1kg/kg−SS/day以
下とすることができ、処理効率を大幅に低減することな
く、本発明による運転を実施することが可能となる。
【0022】本発明において、オゾン含有ガスの散気量
や、オゾン含有ガス内のオゾン量が少ないと、膜表面に
汚泥やSS等の汚染物質が付着して急激に膜の圧力損失
が増加してくる。従って、散気量は、例えば、管状膜を
複数本組み込んでモジュール化した膜モジュールであれ
ば、膜モジュールの底面積当り、30m3/m2/hr
(LV30m/hr)以上、特に40〜70m3/m2
hr(LV40〜70m/hr)で散気するのが好まし
い。また、オゾン含有ガス中のオゾン濃度は0.01m
g/L(4.7ppm)以上、特に0.02〜0.05
mg/L(9.3〜23.5ppm)程度とするのが好
ましい。
【0023】なお、オゾン発生用ガスとして高濃度酸素
を用いた場合には、オゾンに未転換の高濃度酸素を散気
することができ、この結果、活性汚泥処理の酸素供給効
果を高めることができる。
【0024】図1(a),(b)に示す処理装置では、
いずれも散気したオゾン含有空気を回収して循環再使用
しているが、これは、次のような理由による。
【0025】即ち、膜浸漬槽に供給したオゾンは全て利
用されることが好ましいが、オゾンの利用率は廃水や汚
泥の性状によっても異なるが、90〜98%程度であ
り、若干のオゾンが未使用のまま膜浸漬槽から排出され
ることとなる。しかし、オゾンは低濃度であっても臭気
発生源となると共に、環境汚染の原因ともなるため、図
1(a),(b)に示す装置では、曝気槽1又は膜分離
槽5を密閉型又は半密閉型として、この残留オゾンを含
む排ガスを回収して循環し、散気管3より再度散気して
オゾンの利用効率を高め、オゾンの無駄を防止すると共
に、臭気や環境汚染を防止する。
【0026】本発明に適用可能な分離膜はMF(精密濾
過)膜、UF(限外濾過)膜であるが、浸漬膜の表面は
絶えずオゾンに接触することとなるために、オゾンに耐
性を持つ膜素材を選択することが重要である。一般的
に、オゾン耐性のあるプラスチック素材としては塩化ビ
ニール、ポリ塩化ビニリデン、テフロン等が挙げられる
が、現状では、これらの素材を用いて実用的なMF膜、
UF膜が量産化されていない。そこで、現在、量産化さ
れ、オゾン耐性にも著しく優れるセラミック素材から製
造した膜が実用的である。しかし、有機性素材の膜も、
今後、オゾン耐性に優れた製品が量産化されるようにな
れば、当然、有効に適用可能である。
【0027】また、分離膜の形状は平膜状、中空糸膜状
(管状膜を含む)のいずれも可能ではあるが、膜浸漬槽
内への設置方法や膜の充填率(単位容量当たり、充填可
能な膜の表面積)から、管状膜を含む中空糸膜が有利で
ある。
【0028】分離膜の使用条件は、膜の素材や形状に応
じて適宜設定される。例えば、膜素材としてアルミナ系
セラミックを用いた分離孔径0.1μm、外径10m
m、内径7mmの管状MF膜を採用した場合、膜浸漬槽
内汚泥濃度10000mg/L付近において、透過性能
(フラックス)は0.3〜1.3m3/m2/day、吸
引ポンプの吸引圧力40KPa以内が一般的な使用条件
となる。
【0029】なお、余剰汚泥の発生量をゼロとするオゾ
ン供給量は、廃水中のSSの性状を含めた廃水性状や膜
浸漬槽内の汚泥量当たりのBOD負荷量により変わる
が、汚泥量当たりのBOD負荷0.1kg/kg−SS
/dayにおいて、余剰汚泥をゼロとするための減容汚
泥量当たりの必要なオゾン反応量(実際に膜浸漬槽内で
消費されるオゾン量)は1.5〜3%であり、BOD量
当たりの必要オゾン量(消費オゾン量)は0.5〜1%
である。
【0030】例えば、食品加工廃水の処理における減容
汚泥量とオゾン反応量との関係は図2に示す通りであ
る。この廃水は、オゾンによる汚泥の減容効果が平均的
な廃水(汚泥)であり、余剰汚泥量をゼロとするための
オゾン反応量(図2のグラフの勾配)は1.9%(BO
D量当たりとしては0.6%)である。
【0031】本発明により、余剰汚泥の発生量をゼロを
目標として運転を行う場合、上述のようなオゾン反応量
に相当するオゾン量を膜モジュール下部の散気管より散
気空気に混合して散気する必要がある。このオゾン量を
低減すると、減容汚泥量の割合がオゾン量に対応して低
下して余剰汚泥が発生してくるため、余剰汚泥が発生し
ないように、減容すべき汚泥のオゾン反応量に対応する
量のオゾンを供給することが重要である。
【0032】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を
より具体的に説明する。
【0033】実施例1,比較例1 BOD1300〜1700mg/L、SS50〜150
mg/Lの大豆加工排水を原水として、本発明の方法に
より処理を行った。
【0034】使用した曝気槽は実容量200L(幅20
0mm、長さ1000mm、高さ1000mm)であ
り、曝気槽内に分離孔径0.1μm、外径10mm、内
径7mmの管状アルミナ系セラミックMF膜を10本組
み込んだ、全膜面積0.19m2の膜モジュールを浸漬
設置した。この膜モジュールの底部の面積は0.2m2
であり、この底部から8m3/hr(40m3/m2/h
r、LVとして40m/hr)でオゾン含有空気を散気
できる構造とした。膜モジュールの透過水側には吸引ポ
ンプを設置し、原水通水量150L/dayで曝気槽に
通水し、同量の透過水を処理水として膜モジュールから
吸引ポンプで吸引して取り出した。
【0035】曝気槽容量当たりの負荷量は0.98〜
1.28kg−BOD/m3/dayであり、膜モジュ
ールのフラックスは0.79m3/m2/dayであっ
た。なお、曝気槽内の水温は30〜33℃であり、槽内
液のpHは7付近に調整した。
【0036】運転開始時に、曝気槽内に種汚泥として活
性の高い汚泥を投入し、汚泥濃度7000mg/Lとし
た。
【0037】連続運転は20日間行い、はじめの10日
間は、オゾンの供給を行わない条件とした(比較例
1)。
【0038】後半の10日間はオゾン濃度0.02mg
/L(9.3ppm)の空気を膜モジュールの下部面積
当り40m3/m2/hr(LV40m/hr)で散気し
た(実施例1)。ただし、試験装置の構造上、オゾン含
有空気の回収、再散気を行わなかったためオゾンの利用
効率は約75%であった。
【0039】運転条件及び運転結果を表1に示す。
【0040】比較例2 実施例1において、汚泥濃度を4000〜5000mg
/Lに調整してオゾン濃度0.02mg/L(9.3p
pm)の空気をLV40m/hrで散気し、表1に示す
条件となるように処理を行ったこと以外は同様にして1
0日間の運転を行い、運転結果を表1に示した。
【0041】
【表1】
【0042】表1より明らかなように、余剰汚泥の発生
率は比較例1では44.2%(対BOD量)であるのに
対し、実施例1では余剰汚泥は発生しておらず、余剰汚
泥ゼロの運転が可能であった。また、実施例1の処理水
は、BOD2〜5mg/Lの高度な水質であった。しか
も、膜の圧力損失の増加率は比較例1の1/12であ
り、膜表面の汚染が防止されている。
【0043】なお、比較例2では、オゾンを供給して運
転を行っているが、汚泥量当りのBOD負荷が0.1k
g/kg−SS/dayより大きい0.2〜0.26k
g/kg−SS/dayのため、余剰汚泥の発生率は1
8.5%(対BOD量)であった。
【0044】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の浸漬型膜分
離装置の運転方法によれば、浸漬型膜分離装置における
処理において、少ないオゾン供給量にて余剰汚泥の発生
量をゼロとすると共に、高水質の処理水を安定して得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の浸漬型膜分離装置の運転方法の実施に
好適な処理装置を示す系統図である。
【図2】一般的な廃水の減容汚泥量とオゾン反応量との
関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 曝気槽 2 分離膜 3 散気管 4 オゾン発生機 5 膜分離槽

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 槽内に分離膜を浸漬配置すると共にオゾ
    ン含有ガスを散気する浸漬型膜分離装置の運転方法にお
    いて、該槽内の汚泥量当たりのBOD負荷量を0.1k
    g/kg−SS/day以下とすることを特徴とする浸
    漬型膜分離装置の運転方法。
JP10120788A 1998-04-30 1998-04-30 浸漬型膜分離装置の運転方法 Pending JPH11309480A (ja)

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