JPS645960B2 - - Google Patents

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
法によつ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ツジ沈澱を形成して
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 Sludge）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く一般に
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、
Zoogleaというバクテリアの集団であるが、この
ほか、Sphaerotilus（みずわた）、Phormidium、
Stigeocloninum、円虫、輪虫等も、水温、溶存
酸素、栄養等の条件によつて関与する。（この場
合廃水種類によつてはZooglea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，SS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（500ppm以下程度）
廃水の処理に有効であり、高BOD廃水では嫌気
状態での処理が有効である。

活性汚泥法の処理装置は、第一次沈澱槽、曝気
槽、最終沈澱槽、フイ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、その滲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（フロツク形成）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
は更にフイルタ装置を通して浄化され再利用水と
される。又沈澱活性汚泥は、一部は再曝気して返
送汚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、廃水の種類によつて微生物種
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、フイル
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イルタのみによつて後
段の処理を行つている。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
イズのフイルタを使用した場合、反応微生物及び
汚泥等のSS負荷が高すぎるため、フイルタの目
詰りが生じ易く、再生使用も困難で経費がかか
る。更にフイルタによる処理法はクロスフロー処
理であるため、SS負荷はフイルタの目詰りに特
に影響を与えメンテナンスが容易でない。又曝気
後静置してフイ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つて目詰りを生じ圧
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、処理槽に廃水を注入するパイプと、処理槽下
部に設けられた曝気装置と、処理槽内で曝気装置
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、複
数の中空糸から構成されると共に中空糸を介して
廃水を過する膜モジユールと、から成り、前記
膜モジユールは処理槽の底面に連通すると共に処
理槽内の廃水を通流させて過処理することを特
徴とする。

〔実施例〕

以下、添付図面に従つ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ユールの断面図である。第
１図に示すように廃水処理槽１０には、上部に注
入パイプ１２が取付けられ、廃水が槽１０内の処
理部１６に注入される。槽１０は上方に処理部１
６が形成され、下方にホツパ部１４が形成されて
いる。ホツパ部１４と処理部１６の境界面にはス
クリーン２０が配置されている。スクリーン２０
の下方にはエアノズル２６が取付けられ、エアは
パイプ２４を介して槽１０内に吹出される。又、
パイプ２４は、分岐してパイプ２５、弁２８、及
び導入パイプ３０を介して、後に詳述する複数の
膜モジユール２２に連通される。このモジユール
２２は槽１０の底面に取付けられており、エアは
このモジユール２２内を通過して槽１０の底面か
らも吹き出される。

処理部１６の廃水中には予め無数の微生物固定
化高分子担体１８が投入されて浮遊し、この高分
子担体１８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１８は、特殊濃縮汚泥MLSS（Mixed Liqure
Suspended Solid）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３〜４mmに粉砕され、処理槽１０の添加高分
子担体１８として使用される。又、このMLSS
は、特定の微生物と、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MLSSの固定化量が
800mg／以上で使用される。廃水はエアノズル
２６及び膜モジユール２２からのエアの吹出しに
よつて曝気され、この微生物固定化高分子担体１
８によつて酸化、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
ツパ部１４には汚泥排出パイプ３２に取付けられ
た複数の段状受部３４が設けられ、高分子担体１
８で処理された廃水の沈降汚泥は集められてパイ
プ３２から排出される。一方、処理槽１０の上部
には液溜３８を介して放流パイプ３６が設けら
れ、更に槽１０内には仕切板４０が設けられ、仕
切板４０と槽１０との間にスクリーン４２が設け
られている。これによつて、処理された廃水の上
澄はスクリーン４２を通過し、液留３８を介して
パイプ３６より放流される。

前述の膜モジユール２２は第２図に示すよう
に、筒状のハウジング５０と、ハウジング内部５
０Ａに設けた複数の半透膜中空糸（チユーブ）５
２とから構成される。中空糸５２の両端はエポキ
シ樹脂チユーブシート５４で保持され、又ハウジ
ング５０の下端にはエンドキヤプ５６が設けら
れ、エンドキヤツプ５６の中央部にパイプ３０の
一端が開口し、モジユール２２内と連通され、パ
イプ３０は第１図で示すエア調整弁２８及び逆止
弁４５に接続されている。エアはパイプ２４，２
５、弁２８を通つてモジユール２２の中空糸内５
２Ａを通つて槽１０内に送られる。これにより中
空糸５２はエアによつて常に洗浄されている。一
方、パイプ３６からの放流水の一部は循環パイプ
４４、ポンプ４４Ａを通つて逆止弁４５よりモジ
ユール２２の中空糸内５２Ａを通流して、再び槽
１０内に注入される。又、モジユール２２は槽１
０の底面に設けられるため中空糸内５２Ａには槽
１０の水圧がかかり、中空糸５２の外部より内部
が高圧となる。

一方、ハウジング５０の下部にパイプ４９の一
端が開口し、ハウジング５０Ａ内と連通され、パ
イプ４９は第１図のパイプ４８に接続され、ハウ
ジング５０Ａ内はパイプ４９，４８を介して図示
しない外部処理水タンクと連通されている。これ
によつてハウジング内５０Ａは中空糸内５２Ａよ
り負圧となり、中空糸内５２Ａを流れる放流水の
一部は逆浸透圧により中空糸５２を透過してハウ
ジング内部５０Ａに流出される。中空糸５２を通
過しない未処理液は前記したように槽１０内に送
られ、循環され、再び処理される。

前記の如く構成された本実施例に於いて、処理
槽１０にはパイプ１２から廃水が供給され、廃水
は処理部１６内で微生物を固定化した高分子担体
１８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２６のエア
吹出し及び槽１０の底面に設けた膜モジユール２
２のエア吹出しによつて行われる。この曝気によ
つて廃水は処理部１６で微生物固定化担体１８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、廃水から生じた活性
汚泥はスクリーン２０を通過してホツパ部１４の
段状受部３４に堆積され、一方微生物固定化担体
１８は沈降性が良くスクリーン２０上に速やかに
堆積される。これによつて廃水の上澄はスクリー
ン４２を通過して、液溜３８を介して放流パイプ
３６から放流される。

又、高分子担体１８で処理された廃水の上澄は
再利用水とするため、膜モジユール２２で処理さ
れる。即ち中空糸内５２Ａを通流する放流水の一
部は、逆浸透圧により、中空糸５２で過されハ
ウジング内５０Ａに流出される。この場合、中空
糸内５２Ａから過する為の圧力差は槽１０内の
水圧であるため、過処理（膜透過）のための圧
力ポンプは必要としない。

前記実施例によれば膜モジユール２２からパイ
プ４９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１２に供給され、膜モジ
ユール２２から未処理水は処理槽１０内に送られ
る。このように前記実施例では廃水を循環しなが
ら膜モジユール２２により透析処理していくの
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負荷の少ない廃水の清澄水が常に使
用されること、及びフイルタのようなクロスフロ
ー処理をしないことにより、中空糸５２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、膜モジユール２２の使用によつて汚染した
中空糸５２はエア調節弁２８からのエアと逆止弁
４５からの放流水の気液混合流によつて洗浄で
き、又エアと水を交互に間欠的に中空糸内５２Ａ
に通流しても洗浄できるので、中空糸５２の膜面
を効果的に洗浄できる。

また、膜モジユール２２への循環水の供給は上
澄水に限らず、ホツパ部１４から行つても良い。
この場合、曝気エアのエゼクタにより膜モジユー
ル２２内に移送され、ポンプ４４Ａは不要とな
る。

又、ホツパ部１４の受部３４に堆積した余分な
汚泥はパイプ３２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
層は固定化担体１８によつ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１０内の反
応も一定に維持しやすくなる。

又、前記実施例において、微生物固定化担体１
８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５２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つており、
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内に小径の筒状部材５３と、この部
材５３の外側に大径の筒状部材５５とが設けら
れ、大径筒状部材５５内は処理部１６になつてお
り、処理部１６内の小径筒状部材５３の内側と外
側を廃水が対流できるようになつている。又、槽
１０の上方中央には注入パイプ１２が設けられ、
廃水はこのパイプ１２から槽１０の小径筒状部材
５３内に注入される。又、槽１０の底面にはホツ
パ部１４が設けられ、ホツパ部１４の中央底部に
は汚泥排出パイプ３２が設けられている。ホツパ
部１４の上方にはエアノズル２６が設けられ、エ
アはパイプ２４を介して処理部１６内に吹出され
る。

又、槽１０の上部には処理された廃水の清澄ゾ
ーン１６Ａが形成され、筒状部材５５の上端はに
スクリーン５５Ａが設けられ、又、筒状部材５５
の下部と槽１０の内側との間に仕切板５８が設け
られ、この仕切板５８には膜モジユール２２が取
付けられている。

又、膜モジユール２２は第４図で示すように複
数の中空糸５０の上下端はエポキシ樹脂チユーブ
シール５４Ａで連結され、その上にヘツドカバー
６０が設けられている。これによつて膜モジユー
ル２２の上部に微量固体浮遊物が堆積しないよう
にしている。

前記の如く構成された第２実施例に於いて、廃
水は注入パイプ１２より小径筒状部材５３内に注
入され、廃水は小径筒状部材５３の下方から筒状
部材５３と大径筒状部材５５との間に導入され再
び上方から小径筒状部材５３内に導入され処理部
１６を対流する。一方、下方に設けたエアノズル
２６からのエア吹出しによる曝気によつて処理部
１６の廃水は酸化、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。

このように処理部１６で廃水１４の処理を所定
時間行うことにより、廃水は担体１８との反応に
よつてスクリーン５５Ａを介してパイプ３６から
の放流ができる。又モジユール２２を介してパイ
プ４８から廃水の再利用水が得られ、この場合、
槽１０内の廃水の水圧を膜透過圧に利用できる。

又、第５図は本発明に係る第３実施例の説明図
である。第５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つており、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５図で示すように廃水処理槽１０は底６２が
略上げ底に形成され、槽１０の底面周縁部にはホ
ツパ部１４が設けられている。又、ホツパ部１４
の上方には処理部１６が設けられ、ホツパ部１４
と処理部１６との境界面にはスクリーン２０が設
けられている。廃水注入パイプ１２はスクリーン
２０の上方に配置され、廃水はこのパイプ２０に
よつて処理部１６の底部に注入される。又、スク
リーン２０と槽１０の底面１２にはエアノズル２
６が設けられ、又底面６２の中央部には第２図で
示す膜モジユール２２が設けられており、エアノ
ズル２６とモジユール２２は沈澱汚泥の防御ネツ
ト６４に覆われている。

このような構成に於いても第１実施例と同様
に、膜モジユール２２を槽１０の底面に設けるこ
とにより、膜透過のための減圧ポンプが不要とな
り、またモジユール２２内の中空糸５２の洗浄が
エアによつてできる。

第６図は本発明に係る第４実施例の説明図であ
る。第４実施例では膜モジユール２２′は取外し
可能に処理槽１０の底部に取付けられている。即
ち膜モジユール２２′は第７図に示すように上下
端にキヤツプ５６が設けられ、このキヤツプ５６
の中央部にはパイプ３２が設けられている。膜モ
ジユール２２′の上端部は取付け、取外し可能な
パイプ接続具７０、弁６４、パイプ６８を介して
処理槽１０の底部に連通されている。又膜モジユ
ール２２′の下端は接続部７０を介して循環パイ
プ４４と連通されている。

このように構成された第４実施例に於いて、廃
水処理が所定時間行われ、中空糸５２の能力が低
下した場合、膜モジユール２２′は上下端の接続
部７０から取外し、新たな膜モジユールと交換す
ることができる。

膜モジユール２２′は交換されるが、この交換
は、接続具７０よりパイプ３０，３０及びパイプ
４９を取外すことにより容易に行うことができ
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ユー
ルとを組み合わせることにより、廃水の処理効率
が良好となり、廃水処理装置のメンテナンスも容
易になる。また、膜モジユールは処理槽外に設置
されているので膜モジユール交換作業が容易にな
り、運転中の交換も可能である。

【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図の膜モジユールの断面図、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図の膜モジユールの断面図、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実施例の説明図、第７図は第６図の第４実施例
で使用される膜モジユールの断面図である。 １０……処理槽、１２……廃水注入パイプ、２
２……高分子担体、２２……膜モジユール、２６
……エアノズル、５２……中空糸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 処理槽に廃水を注入するパイプと、処理槽下
   部に設けられた曝気装置と、処理槽内で曝気装置
   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、複
   数の中空糸から構成されると共に中空糸を介して
   廃水を過する膜モジユールと、から成り、前記
   膜モジユールは処理槽の底面に連通すると共に処
   理槽内の廃水を通流させて過処理することを特
   徴とする廃水処理装置。