JPS649071B2 - - 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
有機物を生成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、その溢流水を曝気槽に導いて
返送汚泥法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法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、処理槽下部に設けられた廃水注入パイプ並び
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過する膜モ
ジユールと、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図で示すように廃水処理槽１０はホツパ部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の底部即ちホツパ部１
１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には流量調整弁１６が設けられ
る。ホツパ部１１内の注入口１３Ａの上方にはエ
アノズル１８が設けられ、曝気はこのノズル１８
からのエア吹出によつて行われる。又、ホツパ部
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つて
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、特殊濃縮汚泥法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のMLSSの固定
右量が8000mg／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１
１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１４の汚泥はパイプ２４から排出
される。一方、処理槽１０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ユール２８
が並設される。第２図に示すように、膜モジユー
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（チユー
ブ）３２とから構成される。中空糸３２の両端は
エポキシ樹脂チユーブシート３４で保持され、又
ハウジング３０の上端にはエンドキヤプ３６が設
けられ、下端には多孔性のエンドネツト３８が設
けられている。又、エンドキヤツプ３６の中央部
にパイプ４０の一端が開口し、エンドキヤツプ３
６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４１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、モジユール２８のハウジング３０の上端
側部にはモジユール内部３０Ａと連通するパイプ
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５
６に接続されている。更にタンク５６内は減圧ポ
ンプ５８にパイプ６０を介して接続されている。
これによつて、減圧ポンプ５８による減圧操作
で、パイプ６０、タンク５６、パイプ５４及びパ
イプ５１，５０を介して膜モジユール２８のハウ
ジング内３０Ａが減圧される。これによつてハウ
ジング内３０Ａは中空糸内３２Ａ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６
２及びパイプ６４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つている。
又、排出ポンプ６８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
るようになつている。

前記の如く構成された本実施例に於いて、廃液
処理槽１０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によつてその通過
が阻止され、ホツパ部１１に残留する。これによ
つてスカム及び夾雑物等を含む廃水１４は第一次
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のエア吹出しによつて
行われる。この曝気によつて廃水１４は処理部１
２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を通過してホツパ部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。これによつて
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イル
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
澄は再利用水とするため、膜モジユール２８で処
理される。即ち循環ポンプ４２によつて吸引され
る廃水１４の上澄はエンドネツト３８を通過し、
中空糸３２に吸込まれる。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で過されハウジング内３０Ａに流出され
る。

前記実施例によれば膜モジユール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
ユール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
環しながら膜モジユール２８により過処理して
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３２面
に汚れが付きにくいためメン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ユール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
では膜モジユール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、膜モジユール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、ホツパ部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。微生物の菌層は固定化
担体２２によつて一定化されるので返送汚泥法を
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。

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２
２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１０の上部はフード状
のキヤツプ７０で閉じられ、槽１０内は気密状態
となつている。又、キヤツプ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１
０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２
２′は嫌気性菌を含むMLSSが固定化されたアク
リルアミド樹脂で、２〜３mmの粒径に粉砕された
ものである。

又、処理槽１０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PH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、
ホツパ部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でチエツクされ、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、キヤツプ７
０に設けた調節弁７２によつて槽１０外の圧力よ
り0.5Kg／cm²程度高く維持されている。

又、膜モジユール２８は、第４図に示すように
ハウジング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１
３への注入及びラインミキサ８０の撹拌によつて
PH調整された後、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によつて
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の廃水
１４は嫌気性菌固定化担体２２′によつて酸化、
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によつて常時
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１０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
によつてパイプ２６からの放流ができる。又、膜
モジユール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。従つて前記
第１実施例で必要であつた減圧ポンプ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、
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
で示した膜モジユール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は膜モジユール
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１８が設けら
れ、好気処理部１２Ａを曝気できるようになつて
いる。

又、嫌気処理部１２Ｂに於いて上、下部にスク
リーン１９，２０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PH計が設けられ、注入及び循環され
る廃水１４のPH調整が行われる。

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PH調整されて槽１０
内のホツパ部１１に注入され、スクリーン１９を
通つて嫌気処理部１２Ｂに導入される。嫌気処理
部１２Ｂでは嫌気性菌固定化担体２２′によつて
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を通つて好気処理部
１２Ａに移行される。好気処理部１２Ａではエア
ノズル１８のエア吹き出しによる曝気処理及び沈
澱処理によつて、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。これによつて廃水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
介して膜モジユール２８の中空糸３２内を循環す
ると共に廃水１４の上澄の一部は中空糸３２を
過処理され再利用水となる。

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１
４は１個の処理槽１０のみによつてでき、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
けないで膜モジユール２８で過処理してパイプ
５０から処理水を引き抜くと共に注入パイプ１３
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１
２と膜モジユール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５
６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
は各弁、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９２は気液混合流中の気泡量を
検出し、循環流量及びブロワー動力を調整する。
水質分析計９４は高分子担体２２による処理水質
をチエツクし、循環量を調整する。

流量計９６は膜処理水量をチエツクし、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％以下になつたらバルブ５２，
６２，６６を調整して膜モジユールを膜処理水で
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ユー
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、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、２８……膜モジユール、３２……中空糸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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過する膜
   モジユールと、から成ることを特徴とする廃水処
   理装置。