JPS63252590A - 水処理方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、有機性廃水を生物処理工程と膜分離処理工程
との一体化システムで処理する方法に関し、より詳しく
は、膜分離工程で浄化水を分離した残余の汚濁物質が濃
縮された被処理水を生物処理工程に再循環させて処理す
る有機性廃水の処理方法に関する。

（従来の技術） 好気性や嫌気性の菌を利用して有機汚濁物質を含む廃水
（有機性廃水）を処理する生物処理は、ＢＯＤやＣＯＤ
の低下には有効であるが、一般に生物処理のみによって
有機性廃水を再利用できる水質にまで浄化処理すること
は困難である。

有機性廃水を生物処理した後、これを分離膜で濾過分離
して高度に浄化処理された水を製造し、この浄化水を再
利用することが幾つかの分野において試みられている。

有機性廃水の処理用の分離膜としては１種々のものが知
られており、いずれの分離膜を使用しても高度な浄化水
を得ることができる。しかし、これらの分＃膜を使用し
ても、被処理水を有機性汚濁物と浄化水とに完全に分離
することは実質的にはできず、実際には汚濁物質が濃縮
された被処理水と、浄化水とに分離される。したがって
、汚濁物質が濃縮された被処理水は、他の処理工程に移
送して処理する必要がある。例えば、生物処理工程で処
理した被処理水を膜分し１ｍ程へ導き、ここで濃縮され
た被処理水を生物処理工程へ再循環させるシステムを採
用した場合には、通常の活性汚泥処理法等の生物処理工
程では、高濃度の汚濁物質を含む有機性廃水が供給され
ると処理効率が低下し、酸素の均一な供給も阻害される
ので、その処理能力を増強する必要があり、生物処理設
備の大型化を図る必要があった。生物処理工程の処理能
力が十分でないと、膜分離工程に供給される被処理水中
の汚濁物質の濃度が高まり、分離膜の表面に汚濁物が付
着、蓄積して浄化効率が低下するという悪循環が生じ、
処理システム全体が十分機能しなくなるという間通が生
じた。

〔発明が解決しようとする間■点〕

本発明の目的は、上述したような生物処理で処理した有
機性廃水を膜分離工程へ導き、ここで浄化水を分離した
残余の汚濁物質が濃縮された被処理水を生物処理工程に
再循環させて処理する有機性廃水の処理方法におけるか
かる従来の問題点を改善する方法を提供することにある
。

（問題点を解決するための手段） すなわち、本発明の有機性廃水の処理方法は、水槽内の
被処理水に酸素を含む気体を供給して好気性生物処理す
る生物処理工程と、分離膜を使用して被処理水を浄化水
と濃縮被処理水とに分離する膜分離工程とを有し、生物
処理工程内の被処理水を膜分離工程に導き、膜分離工程
で得られた濃縮被処理水を生物処理工程に循環させる処
理システムで被処理水を処理する方法において、餌記生
物処理工程内の水槽内に、微細な気泡含有流をノズルか
ら噴出させる噴流発生機と、ノズルから噴出した気泡含
有流を周辺水と混合して放出口から放出するその入口か
ら放出口へ向け少なくとも途中まで内径が減少するよう
な管形状をした整流器とを有する気液混合装置を、少な
くとも水深２ｍの位置に配置して気泡含有流を放出して
該水槽内の被処理水を好気性生物処理することを特徴と
する。

〔発明を実施するための好適な態様〕

本発明にいう有機性廃水とは、食品、化学薬品、鉄鋼、
油脂工業等における工業廃水、ビル、学校、病院等から
排出される産業廃水、都市や農村から排出される所謂下
水道などを指称し、天然もしくは人工の有機化合物を含
む廃水をいう。

本発明の有機性廃水の処理方法では、少なくとも生物処
理工程と膜分離工程との二工程により有機性廃水の処理
を行なう。

本発明の処理方法では、生物処理り程に特定構造の気液
混合装置を、少なくとも水深２ｍの位置に設置して気泡
含有流を放出して水槽内の被処理水を処理する。この生
物処理工程では、極めて効率的なエアレーションが実施
できるので、大きな負荷変動に耐えられ、膜分離工程か
ら汚濁物質が濃縮された被処理水が供給されても生物処
理効率を殆ど低下することなく運転可能である。

先ず、本発明の方法において生物処理工程で使用する気
液混合装置を図面を参照しつつ説明する。第１図は気液
混合装置の一例を示す模式断面図であり、この気液混合
装置は、噴流発生器ｌと整流″ａ２とから構成されてい
る。噴流発生器１は、液体人口３、気体人口４、内部ノ
ズル５および外部ノズル６を存しており、液体人口３は
内部ノズル５を介して噴流発生機の内部と連通している
。

各ノズル５．６は、細い直管状であってもよいが、ノズ
ルの先端側が細くなるように口径が連続的に変化してい
るものであることが好ましい。また、図においては、内
部ノズル５と外部ノズル６は、向きを揃え一直線状に配
置されているが、必ずしもこのように配置する必要はな
く、各ノズルが、例えば１２０度の角度をもって配置さ
れていてもよい。

噴流発生器１に供給される液体は、液体人口３から内部
ノズル５を経て噴流発生″ＰＪ１の内部へ噴射され、通
常１〜４０Ｋｇ／ｃゴＧ、好ましくは１．５〜２５にｇ
／ｃｒｎ”Ｇの圧力で供給される。気体人口４は、空気
、純酸素、あるいは酸素富化空気等の酸素含有気体を導
入するための入口であるが、酸素を高度に溶解した水を
導入してもよい。内部ノズル５から噴射された液体と気
体人口４から供給された気体とは、噴流発生器内で混合
され、微細な気泡を含有した液体が形成される。この気
泡含有液体は、外部ノズル６から噴流発生器１の外部、
へ噴射される。

噴流発生器への液体の供給圧力を１．５〜＋ｏｋｇ／ｃ
ｍ２Ｇ　、気体の供給圧力を０．２〜０．７ｋｇ／ｃｍ
２Ｇとすると液体中への気体の分散溶解が良好に行なわ
れ、整流器から噴出する流体が非常に微細な気泡（ｌａ
ｉｍ以Ｆ）を含有し、処理水槽内の広い範囲にわたって
微小な気泡が分散するので好ましい。

整流器２は両端が開口した管からなり、入ロアが最も内
径が大きくなっており、人ロアから放出口８にむけて少
なくとも途中まで連続的に内径が減少している。すなわ
ち、入ロアから放出口８まで連続的に内径が減少してい
てもよく、また、途中まで連続的に内径が減少している
ものでもよい。この場合、途中まで連続的に内径が減少
していればその先は直管状であっても、逆に先が再び内
径の大きくなる傾向にあってもよい。入ロアから連続的
に内径が減少している部分の長さは、整流器の全長りの
１／４以ヒであることが好ましく、１７２〜ｌ／３程度
であることがより好ましい。

この気液混合装置において、噴流発生器１の噴出ノズル
３の内径をＡとし、整流器２の放出口８の内径をＢとし
たとき、Ａ／Ｂは０．１〜０．５の範囲にあることが好
ましく、かつ分散器２の全長りが２０Ａ〜１００Ａの範
囲にあることが好ましい。

Ａ／Ｂが０．１未満の場合には、放出口から放出される
気泡含有流の流速が遅くなり、周辺水の吸引力が弱まる
ため気泡分散効果がなくなり、気泡の径が大きくなりや
すい。また、　０．５を超える場合には、整流器２内部
での渦流が増加し、気泡同上の衝突が起りやはり気泡が
大きくなりやすい。

全長りが２０Ａ未満の場合には、気泡を周辺水と混合分
散してして含泡を防止するとともに、溶存酸素の局部的
なピークをなくして酸素の溶解効率を高めるという整流
器２の役割が十分発揮できなくなる。また、Ｌが１００
Ａを越え必要以Ｅに長くなると、再度含泡が生じやすく
なり、かつ放出口から放出される気泡含有流の流速が低
トする。

また、整流器２は放出口８に向けて少なくとも途中まで
連続的に内径が減少するような管形状を有していること
が極めて重要であり、この形状により、気泡含有流の液
体／気体の混合比をｌ／２〜１／３にまで高めても含泡
を生ずることなく、気泡の微細化状態を保つことができ
る。

噴流発生機１と整流器２との位置関係は、外部ノズル６
と整流器２とがほぼ同軸上に位置し、外部ノズルの先端
が整流器の人ロアの近傍に位置するよう配置される。外
部ノズルの先端が整流器の内部の奥の方まで挿入される
必要はなく、外部ノズルから噴射された気泡含有流がも
れなく整流器によって受は入れられる状態にあればよい
。極端な場合には、外部ノズルの先端が整流器の入口よ
りやや外側に位置してもよいが、通常は整流器の入口よ
りやや整流器の内部側に位置するように配置されるのが
適当である。

第２図は、気液混合装置の他の例を示す模式断面図であ
り、管状の整流器２が、内管９を内蔵する二重管状の形
状を有したものである。この場合、整流器本体（外管）
２は上述の形状のものであり、内管９についても外管２
と同様な形状の両端が開口した管からなっている。外管
２と内管９とはほぼ同軸に配置され、かつ外管の入ロア
と内管の入口ｌＯとは、図示されるようにほぼ揃って位
置する。また、内管の最も内径の小さい部分の内径をＣ
としたとき、Ｃ／Ｂが０．５〜０．７５で、内管９の全
長りが外管の全長しより短く、かつＩＯＡ〜５０Ａの範
囲にあるのが適当である。この気液混合装置は、第１図
のものに比べると、気泡含有流の放出距離を延ばせる利
点がある。

かかる気液混合装置は、水面Ｆ　２ｍ以下の位置に設置
する必要がある。気泡含有流を生物処理槽内に送液する
目的は、基本的には水槽内に酸素を溶解させることと、
水槽内を水流により撹拌し、溶存酸素の均一化を図るこ
とにある。水面下２ｍ未満の位置に気液混合装置を設置
した場合には、放出される気泡含有流の水平流速は十分
速く撹拌力は大きい。しかし、気泡中の酸素は圧力が高
く、被処理水との接触時間が長い程その溶解量は増加す
る。また、設置位置が深い程気泡の到達距離が延長され
るので、水槽内の溶存酸素濃度の均一・化が図れる。し
たがって、水面下２ｍ以下、好ましくは２〜６ｍの位置
に設置する必要がある。

気泡含有流を放出するために、噴流発生器１には、気体
としては酸素を含む気体、例えば空気や酸素富加空気を
供給して気泡含有流が形成されるが、液体／気体の混合
比を容積比で１／３程度まで気体を増加させても気泡含
有流中の気泡は含泡することなく微細な状態を保つこと
ができる。液体／気体の混合比は、１／２ないしＩ／：
ｌ　Ｐ１度の範囲で実施すると微細な気泡を大量に散気
できるので好ましい。

また、気液混合装置へ供給する液体としては、純水、有
機性廃水の原水、水槽内の被処理水、膜分離工程からの
帰還被処理水等、各種の液体が使用できるが、水槽内の
被処理水を循環させて用いるのがよい。水槽内の被処理
水を気液混合装置に供給すると、水槽内の好気性生物が
凝集して形成されたフロックが、気液混合装置により微
細化されて水槽内へ戻されるので、生物処理がより効率
的に実施できる。また、■ｑ膜分離工程得られた濃縮被
処理水を気液混合装置に供給するのも有効である。

なお、この生物処理工程においても、気泡含有流の放出
以外に、生物処理に好適な環境とするためのｐＨ調整、
温度調整、毒物の除去、過剰油脂分の除去、栄養剤の添
加、過剰フロック分の除去など従来公知の各種の操作を
適宜実施するのがよい。

生物処理工程で処理された有機性排水は、次いで膜分離
工程へ送液されて処理されるが、必ずしも全量を膜分離
工程へ送液する必要はなく、ＢＯＤが低下した浄化水と
して一部を系外に取り出してもよい。

本発明における膜分離工程では、濾過分離膜を使用して
生物処理工程で予め処理された被処理水を、浄化水と浄
化水を分離した残余の汚濁物質が濃縮された被処理水と
に分離する。この膜分離工程において使用する分離膜と
しては精密濾過膜や限外濾過膜等各種の分離膜が使用で
きる。また、分離膜の形状としては、平膜、スパイラル
膜、中空糸膜等が使用できる。中空糸膜は、分離膜の表
面積を大きく取ねるので好ましい分離膜であり、特に本
発明者らが先に特願昭６０−１３３３７０号、特願昭６
０−２７４９６０号等で提案した第３図および第４図に
代表される構造を有する中空糸濾過モジュールは、循環
処理方式に通した構造を有しているので本発明の処理方
法に用いるのに好ましいものである。

膜分離り程で浄化水として回収され残余の汚濁物質が濃
縮された被処理水は、連続的に生物処理工程へ戻すのが
適当であるが、その一部を膜分離工程内で循環させて処
理してもよい。

（発明の効果） 本発明の有機性廃水の処理方法によれば、生物処理工程
におけるエアレーションが極めて効率的に実施できるの
で、膜分離処理工程で浄化水を分離した残余の汚濁物質
が濃縮された被処理水を全量生物処理工程に再循環させ
ても何ら問題なく処理することが可能である。

〔実施例〕

以Ｆ、本発明の有機性廃水の処理方法を実施例に従いよ
り具体的に説明する。

実施例１ 第３図にフローチャートを示した生物処理工程１５と膜
分離工程１６とを有する処理システムで乳製品工場の有
機性廃水（ＢＵＤ　Ｉ０２４ｐｐｍ　）を処理した。

生物処理工程１２は、存効水深５ｍ、長さ２０ｍ、幅５
ｍの水Ｍ！ＩＩ７の短辺の近傍の底部に第１図に示した
構造の気液混合装置２０を設置して構成した。

この気液混合装置２０は、噴流発生機のノズル内径が５
０ｍｍ、整流器の全長２０００ＩＩＩＩ１１、直管部の
長さ１０００ｍｍ、人口内径２４０ｍｍ、放出口内径１
００ｍｍの寸法を有するもので、液体として水槽１７内
の被処理水を取水口２３から取水し、吐出水３１０．７
ｒｎ”７分、圧力２．１Ｋｇ／ｃｍ２Ｇのポンプ２２で
給水し、気体として空気を気体供給ライン２１により１
．４Ｎｒｎ”７分の割合で供給し、気泡含有流を放出し
た。含泡による気泡の逃散は殆どなく、微細な気泡の水
槽内への良好な分散が観測された。このときの水槽内の
水深３ｍにおける気泡含有流の放出方向の水流分布を測
定したところ、整流器の放出口より　３ｍ先で０．９ｍ
　７秒、４ｍ先で　１．２ｍ／秒、５ｍ先で０．６ｍ　
７秒であった。

一方、膜分離工程１６には、内径１００ｍｍφ、長さ１
０００ｍｍの直管ＩＩ内に、ポリエチレン製多孔質中空
糸１２（ポリエチレン中空糸ＥＨＦ−３９０Ｇ、商品名
、三菱レイヨン＠製）　６０００本を、外径６７ｍｍφ
のポリウレタン製の固定部材１３により長さ約６５０１
１ＩｌＩＩのＵ字形に固定し、固定部材１３のＦ部を側
管１４と接続した第３図に示されるような中空糸濾過モ
ジュール２４（織成面積：１０ｒｎ”）を５個直列に接
続したものを６本並列に配したく図面では、一本の直列
モジュールのみを図示している）。

この処理システムにおいて、以下のような条件で有機性
廃水を処理した。有機性廃水を有機性廃水入口１８を経
て水槽１７に２５０１／ｈｒの流量で供給した。水槽１
７内で好気性生物処理され、ＢＯＤが５６ｐｐｍまで低
下した被処理水をポンプ２３を介して２１００１／ｈｒ
の流量で膜分離工程１６に供給した。膜分離工程１６で
浄化水として回収されなかった被処理水は、循環ライン
３３で循環させるとともに、その−・部は帰還ライン３
４を介して水［１７に戻した。

水［＋７に戻した被処理水のＢＯＤは２４２ρｐｇであ
った。なお、中空糸濾過モジュール２０における被処理
水の流速は３．５ｍ／ｒｎｉｎで、被処理水入口圧力Ｆ
＋は１．１Ｋｇ７ｃｍ２Ｇであった。

この処理による中空糸濾過モジュール２４の側管１４か
らの浄化水の全回収流量は平均して４２４／ｈｒであり
、汚濁成分が完全に除去された清浄で透明なものであっ
た（ＢＯＤ　３．２　ｐｐｍ　）。

この処理を　時間継続したが、ＲＯＤのＥ昇やフロック
の増加等問題となる現象は認められず、順調な生物処理
が実施できた。

【図面の簡単な説明】 第１図および第２図は、本発明の方法における生物処理
工程で用いる気液混合装置の例を示す断面図であり、第
３図および第４図は、本発明の方法における膜分離工程
で使用するのが好適な中空糸濾過モジュールを例示する
模式断面図であり、第５図は、本発明の有機性廃水の処
理方法の一例を示すフローチャートである。 １：噴流発生機　　　　２：整流器（外管）３：液体人
口　　　　　４：気体入口 ５：内部ノズル　　　　６：外部ノズル７二人口　　　
　　　　８：放出口 ９：内管　　　　　　　ｌＯ：内管の出口ｌｌ：直管　
　　　　　　１２：中空糸１３：固定部材　　　　　１
４：側管 １５：生物処理工程　　　１６：膜分離工程１７：水槽
　　　　　　　１８：有機性廃水人口１９：有機性廃水
出口　　２０：気液混合装置２【：気体供給ライン　　
２２：液体供給ライン２３：有機性廃水取水口 ２４：中空糸濾通モジュール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水槽内の被処理水に酸素を含む気体を供給して好気
   性生物処理する生物処理工程と、分離膜を使用して被処
   理水を浄化水と濃縮被処理水とに分離する膜分離工程と
   を有し、生物処理工程内の被処理水を膜分離工程に導き
   、膜分離工程で得られた濃縮被処理水を生物処理工程に
   循環させる処理システムで被処理水を処理する方法にお
   いて、前記生物処理工程内の水槽内に、微細な気泡含有
   流をノズルから噴出させる噴流発生機と、ノズルから噴
   出した気泡含有流を周辺水と混合して放出口から放出す
   るその入口から放出口に向け少なくとも途中まで内径が
   減少するような管形状をした整流器とをする気液混合装
   置を、少なくとも水深２ｍの位置に配置して気泡含有流
   を放出して該水槽内の被処理水を好気性生物処理するこ
   とを特徴とする水処理方法。 ２）噴流発生機のノズル内径をＡとし、整流器の放出口
   内径をＢとしたとき、Ａ／Ｂが０．１〜０．５であり、
   整流器の全長が２０Ａ〜１００Ａである気液混合装置を
   用いる特許請求の範囲第１項記載の水処理方法。