JPS61200894A - 廃水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は廃水処理装置に係り、廃水を活性汚泥法によっ
て処理する廃水処理装置に関する。

〔発明の背景〕

廃水処理の有力な手段の一つに活性汚泥法がある。この
方法は、有１機物を含む廃水を曝気し、これによりバク
テリアや原生動物を繁殖させ、これら微生物がゼラチン
状のスラッジ沈澱を形成して有機物を生物化学的な作用
で吸着、酸化、分解することを利用したものである。こ
の沈澱形成物は活性汚泥（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ　Ｓｌｕ
ｄｇｅ）とよばれ、これを利用する方法が古くから都市
下水の処理に利用され、最近では、有機性の産業廃水に
広＜一般に採用されている。

活性汚泥法で関与する微生物は主として、Ｚｏ。

ｇｌｅａというバクテリアの集団であるが、このほか、
、　Ｓ　ｐｈａｅｒｏｔｉｌｕｓ　　（みずねた）　、
Ｐｈｏｒｍｉｄｉｕｍ　。

Ｓ　ｔｉｇｅｏｃｌｏｎｉｎｕｍ　、円虫、輸出等も、
水温、溶存酸素、栄養等の条件によって関与する。（こ
の場合廃水種類によってはＺ　ｏｏｇ　ｔｅａのバクテ
リアの集団を変えることが必要となる。）例えば活性汚
泥は廃水中の汚濁負荷量（ＢＯＤ、ＣＯＤ、＄Ｓ負荷値
）を減少させるが、一般的に好気状態では“ＢＯＤ”が
あまり高くない（５００ｐｐｒｒ１以下程度）廃水の処
理に有効であり、高ＢＯＤ廃水では嫌気状前での処理が
有効である。

活性汚泥法の処理装置は、第−次沈澱槽、曝気槽、最終
沈澱槽、フィルタ装置及び汚泥返送の５段階からなり、
第一次沈澱池で粗大な夾雑物や固形物を沈澱除去後、そ
の溢流水を曝気槽に導いて返送汚泥を種として加え数時
間曝気する。この間に廃水中の各種好気性微生物は急速
に増殖し、酸化、吸着、凝集（フロック形成）などの化
学的、物理的、生物学的変化が起こる。次いで沈澱池で
静置すると透明水と沈澱に分離する。この透明水は更に
フィルタ装置を通して浄化され再刊用水とされる。又沈
澱活性汚泥は、一部は再曝気して返送ｌη泥として種用
に使用し、余分の汚泥は更に濃縮した後、脱水ケーキに
処理され、燃焼される。

しかしながら、このような方法では、曝気槽を含め５段
階に及ぶため、廃水処理作業を連続的にできないこと、
装置が大がかりとなり省スペース化が図れないこと、廃
水の種類によって微生物種を変える必要がある場合非常
に作業に手間を要すること等の欠点がある。

又、特公昭５９−１１３６０号公報において、フィルタ
の性能を利用して曝気槽の後段の最終沈澱槽を省略した
廃水処理装置が示されている。この装置は最終沈澱槽を
使用せずフィルタのみによって後段の処理を行っている
。しかし、このような装置では浮遊物を基準以下に維持
できるようなポアサイズのフィルタを使用した場合１、
反応微生物及び汚泥等のＳＳ負荷が高すぎるため、フィ
ルタの目詰りが生じ易く、再生使用も困難で経費がかか
る。更にフィルタによる処理法はクロスフロー処理であ
るため、ＳＳ負荷はフィルタの目詰りに特に影響を与え
メンテナンスが容易でない。又曝気後静置してフィルタ
を通過させるが微生物等の破壊膜に凝集している汚泥に
よって目詰りを生じ圧力損失が大きくなり実用的でない
。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、沈澱
槽と曝気槽とを一体にして省スペース化を図ると共に、
メンテナンスが容易な廃水処理装置を提案することを目
的としている。

〔発明の概要〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、処理
槽下部に設けられた廃水注入パイプ並びに曝気装置と、
処理槽内で廃水注入パイプ並びに曝気装置の上方に形成
され、廃水処理用微生物を含む無数の高分子担体が浮遊
する固定化微生物区域と、処理槽内で固定化微生物区域
の上方に形成される清澄区域に配置され、複数の中空糸
から構成されると共に中空糸を介して廃水を１遇する膜
モジュールと、から成ることを特徴とする。

〔実施例〕

以下、添付図面に従って本発明に係る廃水処理装置の好
ましい実施例を詳説する。第１図は、本発明に係る廃水
処理装置の説明図、第２図は本発明で使用される膜モジ
ュールの断面図である。第１図で示すように廃水処理槽
１ｏはホッパ部１１と処理部１２とから形成されている
。廃水注入パイプ１３は廃水処理槽１０の底部即ちホッ
パ部１１に配置され、廃水（処理水）１４はパイプ１３
の注入口１３Ａから処理槽１０に注入される。尚、パイ
プ１３には流Ｎ調整弁１６が設けられる。

ホッパ部１１内の注入口１３Ａの上方にはエアノズル１
８が設けられ、曝気はこのノズル１８からのエア吹出に
よって行われる。又、ホッパ部１１と処理部１２との境
界面にはスクリーン２０が配置され、一定の大きさのス
カム等の通過を阻止して廃水１４中に含まれるスカム等
の夾雑物がスクリーン２０の上方に浮遊しない構成にな
っている処理部１２内の廃液１４中には予め無数の微生
物固定化高分子担体２２が投入されて浮遊し、この高分
子担体２２はスクリーン２０を通過できない程度の大き
さに形成されている。この微生物固定化担体２２は、特
殊濃縮汚泥Ｍ　Ｌ　Ｓ　Ｓ　（ＭｉｘｅｄＬｉｑｕｒｅ
　５ｕｓｐｅｎｄｅｄ　５ｏｌｉｄ）をアクリルアミド
及びＮ、Ｎ′−メチレンビスアクリルアミドモノマーと
混合し、常温で重合させ、この形成ポリアクリルアミド
ポリマー中にＭＬＳＳを固定化させることにより、形成
される。この固定化形成ポリマーは粒子径が３〜４ｎに
粉砕され、処理槽１０の添加高分子担体２２として使用
される。又、このＭＬＳＳは、特定の好気性菌と、食品
廃水と培地との中で培養されると共にポリマー中のＭＬ
ＳＳの固定化量が８０００■／１以上で使用される。廃
水１４は曝気時にこの微生物固定化高分子担体２２によ
って酸化、吸着、凝集等の化学的、物理的及び生物学的
変化を受ける。又、処理槽１０のホッパ部１１中央下部
には汚泥排出パイプ２４が設けられ、処理された廃水１
４の汚泥はパイプ２４から排出される。一方、処理槽１
０の上部には液溜２５を介して放流パイプ２６が設けら
れる。

処理槽１０の上方には複数の膜モジュール２８が並設さ
れる。第２図に示すように、膜モジュール２８は筒状の
ハウジング３０と、ハウジング内部３０Ａに設けた複数
の半透膜中空糸（チューブ）３２とから構成される。中
空糸３２の両端はエポキシ樹脂チューブシート３４で保
持され、又ハウジング３０の上端にはエンドキャ１３６
が設けられ、下端には多孔性のエンドネット３８が設け
られている。又、エンドキャップ３６の中央部にパイプ
４０の一端が開口し、エンドキャップ３６内と連通され
、パイプ４０は第１図で示す循環ポンプ４２にパイプ４
１を介して連通されている。

ポンプ４２は注入パイプ１３にパイプ４４、弁４６を介
して連通される。

一方、モジュール２８のハウジング３０の上端側部には
モジュール内部３０Ａと連通ずるパイプ５０が設けられ
、このパイプ５０はパイプ５１、弁５２、パイプ５４を
介して？過処理水タンク５６に接続されてい′る。更に
タンク５６内は減圧ポンプ５８にバイブロ０を介して接
続されている。

これによって、減圧ポンプ５８による減圧操作で、バイ
ブロ０、タンク５６、パイプ５４及びパイプ５１．５０
を介して膜モジュール２８のハウジング内３０Ａが減圧
される。これによってハウジング内３０Ａは中空糸内３
２Ａより負圧となり、中空糸内３２Ａを流れる廃水１４
の一部は逆浸透圧により中空糸３２を透過してハウジン
・グ内部３０Ａに流出される。中空糸３２を透過しない
未処理液は前記したようにパイプ４０に送られ、循環さ
れ、再び処理される。

尚、ハウジング３０はパイプ５０．５１、弁６２及びバ
イブロ４を介して排出弁６６と接続され、処理廃水を再
利用できるようになっている。又、排出ポンプ６日は処
理水タンク５６と接続され、処理廃水を逆流させて中空
糸３２が洗浄できるようになっている。

前記の如く構成された本実施例に於いて、廃液処理槽１
０には廃水１４が廃水注入パイプ１３の注入口１３Ａか
ら供給される。注入廃水１４中の粗大な夾雑物はスクリ
ーン２０によってその通過が阻止され、ホッパ部１１に
残留する。これによフてスカム及び夾雑物等を含む廃水
１４は第−次沈澱槽を必要としない。

次にスクリーン２０を通過した廃水１４は好気性微生物
を固定化した高分子担体２２と共に数時間曝気される。

この曝気はスクリーン２０の下方に配置したエアノズル
１８のエア吹出しによって行われる。この曝気によって
廃水１４は処理部１２で微生物固定化担体２２と反応し
て酸化、吸着、凝集等の化学的、物理的及び生物学的処
理を受け、ＢＯＤ、ＳＳ及びＣＯＤ負荷が低下する。又
曝気により、廃水１４から生じた活性汚泥はスクリーン
２０を通過してホッパ部１１′に堆積され、一方微生物
固定化担体２２は沈降性が良くスクリーン２０上に□す
みやかに堆゛積される。、これによって廃水１４の上澄
は放流パイプ２６からの放流・が可能となる。この場合
、液溜２５の前段に担体２２がリークしない程度のポア
サイズを有するフィルタ又はスクリーン２５Ａを設けた
方が好ましい又、高分子担体２２で処理された廃水１４
の上澄は再刊用水とするため、膜モジュール２Ｂ”ｉ？
処理される。即ち循環ポンプ４２によって吸引される廃
水１４の上澄はエンドネット３８を通過し、中空糸３２
に岐込まれる。中空糸内３２Ａを通流する廃水１４の一
部は、逆浸透圧により、中空糸３２で♂遇されハウジン
グ内３０Ａに流出される前記実施例によれば膜モジュー
ル２８からパイプ５０で引き抜かれる処理水に相当する
量だけ原水ラインから注入パイプ１３に供給され、膜モ
ジュール２８からパイプ４０で引き抜かれる未処理水は
再び注入パイプ１３に合流されて処理槽１０に送られる
。このように前記実施例では廃水を循環しながら膜モジ
ュール２８により１過処理していくので、極めて効率的
に廃水処理を行うことができる。

又、微生物によるＳＳ負荷が固定化担体２２化したこと
により減少すること、中空糸内３２Ａへの通流にＳＳ負
荷の少ない廃水１４（清澄水）が常に使用されること、
及びフィルタのようなりロスフロー処理をしないことに
より、中空糸３２面に汚れが付きにくいためメンテナン
スが容易となる。又、エアノズル１８からエアを吹き出
した状態で廃水１４は中空糸内３２Ａを通流するので、
エアの影響を受けて中空糸３２には汚れが付着しにくい
効果がある。

前記実施例では膜モジュール２８の吸い込み口は上澄区
域の下方に位置しているので、上澄区域では膜モジュー
ル２８の吸い込みにより廃水の上昇速度が緩やかになり
、廃水の沈降効率が高まる又、膜モジュール２８の中空
糸３２が汚染した場合はポンプ５８で処理廃水をタンク
５６から逆にハウジング３０Ａに送り、逆洗することが
できる。このときに、エアノズル１８でバブリングする
ことにより、特別な洗浄装置を必要とすることなく中空
糸３２の膜面を効果的に洗浄できる。

又、ホッパ部１１に堆積した余分な汚泥はパイプ２４よ
り排出され、図示しない汚泥脱水装置に送られ固形化処
理される。微生物の菌属は固定化担体２２によって一定
化されるので返送汚泥を考慮する必要がなく、処理槽１
０内の反応も一定に維持しやす（なる。

前記実施例では適宜エアノズル１８からの曝気を止めて
廃水１４を静置し沈降速度を速めるようにしてもよい。

又、前記実施例において、微生物固定化担体２２にアク
リルアミド樹脂を用いたがこれに限るものではなく、本
発明に使用し得る高分子担体としては、アクリル系樹脂
、エポキシ系樹脂、アクリルアミド系樹脂、スチレン系
樹脂、ポリウレタン系樹脂、ビニル系樹脂、多糖類誘導
体またはアルキル化した多孔性ガラス等の無機担体が挙
げられ、常温放置または微生物が死滅しない程度の温度
で同、化し、同化後には微生物を液中に放出しないもの
であれば、任意の高分子物質を使用することができる。

又前記実施例に於いて、中空糸３２にポリアミド膜を使
用したがこれに限るものでなく、セルロース系、ポリビ
ニル系、ポリスチレン系、アクリルアミド系、ポリビニ
ルアルコール系若しくはこれらに種々のスルホン基、ア
ミノ基等の官能基を有する中空糸膜を使用してもよい。

又、第３図及び第４図は嫌気処理部を備えた第２実施例
の説明図である。第３図及び第４図は第１図及び第２図
で示す廃水処理装置と同様な外観構成になっており、第
１図及び第２図で示す廃水処理装置中の同一部材若しく
は類似の部材には同一の符号を付し、その詳しい説明は
省略する。第３図に示すように廃水処理槽１０の上部は
フード状のキャップ７０で閉じられ、槽１０内は気密状
態となっている。又、キャップ７０の上部中央にはパイ
プ７４が設けられ、このパイプ７４には槽ｌＯ内の気圧
調節弁７２が設けられている。処理部１２の中央にはス
クリーン２１が設けられ、スクリーン２０とスクリーン
２１との間に微生物固定化担体２２′が浮遊している。

この固定化担体２２′は嫌気性菌を含むＭ　Ｌ　Ｓ　Ｓ
が固定化されたアクリルアミド樹脂で、２〜３１１の粒
径に粉砕されたものである。

又、処理槽ｌＯ内にパイプ７６の一端が挿入配置され、
パイプ７６はＰＨ計７８を介して注入パイプ１３に接続
されている。又、パイプ１３にはＰＩ（計７８及びライ
ンミキサ８０が設けられている。更に、パイプ１３には
アルカリ性液タンク８１に接続されたアルカリ性液注入
パイプ８２が連通し、ホッパ部１１にはスチームライン
８４が設けられている。

処理槽１０の廃水１４はパイプ７６から吸入され、ＰＨ
計７８、パイプ１３及びラインミキサ８０を介して処理
槽１０へと循環され、槽１０内の廃水１４のＰＨはＰＨ
計７８でチェックされ、酸性化を防止するためにアルカ
リ性液がパイプ８２より混合注入され、槽１０内の廃水
１４のＰＨが一定に維持されている。又、嫌気性菌と廃
水１４との反応によるガス発生により槽１０内の圧力は
、キャップ７０に設けた調節弁７２によって槽１０外の
圧力より０．５ｋｇ／ｃＪ程度高く維持されている。

又、膜モジュール２８は、第４図に示すようにハウージ
ング３０の外周面に複数の孔８６が設けられると共に中
空糸３２の下端部はエポキシ樹脂でシールされている。

前記の如く構成された第２実施例に於いて、廃水１４は
タンク８１のアルカリ性溶液のパイプ１３への注入及び
ラインミキサ８０の攪拌によってＰＨｔｌｌ整された後
、処理槽１０内に注入される。

槽１０内の廃水１４はスチームライン８４によって最適
温度に調整された後、スクリーン２０を通過して処理部
１２に導入される。処理部１２の廃２に１４は嫌気性菌
固定化担体２２′によって酸化、凝集等を受け、ＢＯＤ
負荷及びその他の汚濁負荷量が低下される。

又、嫌気性菌と廃水１４との反応処理状態は、循環パイ
プ７６に取付けたＰＨ計７８によって常時観察され、槽
１０内の廃水１４がＰＨ６，８〜７．８に維持される。

このように槽ＩＯ内で廃水１４の処理を所定時間行うこ
とにより、廃水１４は嫌気性菌との反応によってパイプ
２６からの放流ができる。又、膜モジュール２８を介し
てパイプ４１から廃水１４の再利用水が得られ、この場
合、嫌気性菌と廃水１４との反応による発生ガスによる
槽１０内の圧力を逆浸透圧に利用できる。即ち、発生ガ
スによる圧力上昇により中空糸３２の外側から内側に廃
水が流入し、廃水は？過処理される。従って前記第１実
施例で必要であった減圧ポンプ５８が不要となる。この
ような嫌気性菌用廃水処理装置はＢＯＤ負荷が高い廃水
に有効である。

又、第５図は本発明に係る第３実施例を示し、嫌気処理
部と好気処理部とを備えた廃水処理装置の説明図である
。第５図に示すように廃水処理槽１０の処理部１２にス
クリーン２１が配設され、スクリーン２１の上方に好気
処理部１２Ａが設けられ、スクリーン２１の下方に嫌気
処理部１２Ｂが設けられている。スクリーン２１上には
好気性菌固定化担体２２が浮遊し、又、第１図及び第２
図で示した膜モジュール２８が廃水１４の上澄中に設け
られる。廃水１４の循環パイプ８８はスクリーン２１の
上方の槽１０の中間部から挿通され、このパイプ８８を
介して廃水１４は膜モジュール２８の中空糸内３２Ａを
通流循環される。又、スクリーン２１の下方にはエアノ
ズル１日が設けられ、好気処理部１２Ａを曝気できるよ
うになっている。

又、嫌気処理部１２Ｂに於いて上、下部にスクリーン１
９．２０が配設され、スクリーン１９．２０間には嫌気
性菌固定化担体２２′が浮遊している。又、スクリーン
２０上に循環パイプ９０が設けられ、注入パイプ１３と
連通され、嫌気処理部１２Ｂの廃水１４が循環される。

又注入パイプ１３中には第２実施例と同様に図示しない
アルカリ性溶液注入パイプ、ラインミキシング、及びＰ
Ｈ計が設けられ、注入及び循環される廃水１４のＰＨ１
１整が行われる。

尚、必要に応じて好気処理部１２Ａの上層と嫌気処理部
１２Ｂの下層を連結するパイプ９２（図に於いての仮想
線で示す部分）による脱窒素用循環ラインを設けて、脱
窒素処理を効率よく処理してもよい。

前記の如く構成された第３実施例に於いて、廃水１４は
注入パイプ１３内でＰＨＩ整されて槽１０内のホッパ部
１１に注入され、スクリーン１９を通って嫌気処理部１
２Ｂに導入される。嫌気処理部１２Ｂでは嫌気性菌固定
化担体２２′によって主に廃水１４のＢＯＤ負荷が減少
し、所定時間後に廃水１４はスクリーン２０を通って好
気処理部１２Ａに移行される。好気処理部１２Ａでは工
アノズル１８のエア吹き出しによる曝気処理及び沈澱処
理によって、廃水１４は好気性菌固定化担体２２と反応
してＢＯＤ、ＣＯＤ及びＳＳ負荷が低下する。これによ
って廃水１４は処理されて放流パイプ２６の河川への放
流ができる。

又、処理された廃水１４の上澄はパイプ８８を介して膜
モジュール２８の中空糸３２内を循環すると共に廃水１
４の上澄の一部は中空糸３２を？過処理され再刊用水と
なる。

このような構成において、好気性菌のみで処理できない
廃水１４、即ち、高ＢＯＤ負荷の廃水１４は１個の処理
槽１０のみによってでき、効率よくできる。

前記実施例に於いて処理槽１０内を好気処理部１２Ａと
嫌気処理部１２Ｂの２段の処理部を設けたが、２段以上
の多段式に処理部を設けてもよい。又、廃水の性質上、
菌種の異なる２段以上の好気処理部又は２段以上の嫌気
処理部を設けてもよい。

第６図では本発明に係る第４実施例の構造が示され、第
４実施例は非循環タイプの廃水処理装置が示されている
。第４実施例では循環ラインを設けないで膜モジュール
２８で１過処理してパイプ５０から処理水を引き抜くと
共に注入パイプ１βから引き抜き量に応じて廃水が供給
され、廃水処理される。第４実施例に於いても、高分子
担体１２と膜モジュール２８との組合せにより効率よく
廃水処理を行うことができる。

第７図では本発明に係る廃水処理装置の第５実施例が示
されている。第５実施例は第１図廃水処理装置を自動化
した例で、計測器としてタンク５６の液面計９０、パイ
プ１３に設けられた濁度計９２、放流パイプ２６からの
放流水の水質分析計９４、パイプ５４に設けられた流量
計９６が設けられている。このような計測器からの信号
はコントローラ１００に入力され、コントローラ１００
は答弁、ポンプ等の駆動を制御する。即ち、液面計９０
は膜処理水レベルを測定してポンプ５８．６８、バルブ
５２を調整して無駄のない安定な運転をする。濁度計９
２は気液混合流中の気泡量を検出し、循環流量及びプロ
ワ−動力を調整する。

水質分析計９４は高分子担体２２による処理水質をチェ
ックし、循環量を調整する。

流量計９６は膜処理水量をチェックし、単位面積、単位
時間、単位圧力当りの膜処理水量が、例えば運転初期の
５０％以下になったらバルブ５２．６２．６６を調整し
て膜モジュールを膜処理水で逆洗する。

前記第５実施例によれば、各計測器からの検出信号に基
づいて廃水処理が自動制御されるので、極めて効率よく
廃水処理を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明に係る廃水処理装置によれば
、微生物固定化担体と中空糸膜モジュールとを組み合わ
せることにより、廃水処理が効率良くなり、廃水処理装
置のメンテナンスも容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る廃水処理装置の説明図、第２図は
第１図の膜モジュールの断面図、第３図は本発明に係る
廃水処理装置の第２実施例の説明図、第４図は第３図の
膜モジュールの断面図、第５図は本発明に係る廃水処理
装置の第３実施例の説明図、第６図は本発明に係る廃水
処理装置の第４実施例、第７図は本発明に係る廃水処理
装置の第５実施例である。 １０・・・処理槽、　１２・・・処理部、　１３・・・
廃水注入パイ、プ、　１４・・・廃水、　２２・・・高
分子担体、　　２８１・・膜モジュール、　３２・・・
中空糸。 ６　　　代理人　弁理士−松浦憲三 昧　７ 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 処理槽下部に設けられた廃水注入パイプ並びに曝気装置
   と、処理槽内で廃水注入パイプ並びに曝気装置の上方に
   形成され、廃水処理用微生物を含む無数の高分子担体が
   浮遊する固定化微生物区域と、処理槽内で固定化微生物
   区域の上方に形成される清澄区域に配置され、複数の中
   空糸から構成されると共に中空糸を介して廃水を濾過す
   る膜モジュールと、から成ることを特徴とする廃水処理
   装置。