TWI643662B - 生物處理裝置 - Google Patents

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TWI643662B TW105139263A TW105139263A TWI643662B TW I643662 B TWI643662 B TW I643662B TW 105139263 A TW105139263 A TW 105139263A TW 105139263 A TW105139263 A TW 105139263A TW I643662 B TWI643662 B TW I643662B
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尾田誠人
萩本寿生
水谷洋
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日商三菱重工環境 化學工程股份有限公司
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Abstract

生物處理裝置(10)係具有生物處理水槽(11)、膜分離裝置(13)、加壓泵(21)、吸取泵(22)、壓力計(23)、送回管線(19)以及控制裝置(12)；生物處理水槽(11)，是用於處理被處理水(W1)中所含有的有機物；膜分離裝置(13)，係具有外殼及管狀過濾膜，管狀過濾膜，是具有讓親水性單體共聚合而成之單層構造，且將外殼區隔成：被供應從生物處理水槽(11)流出的流出水(W2)之濃縮側空間、供收容從流出水分離出的透過水之透過側空間；加壓泵(21)，是將流出水(W2)加壓而供應給濃縮側空間；吸取泵(22)，是從透過側空間吸取透過水；壓力計(23)，是測定透過側空間的壓力；送回管線(19)，是將濃縮水(W3)送回生物處理水槽(11)；控制裝置(12)，是根據壓力計(23)的測定值來控制加壓泵(21)所致之流出水(W2)的供應量。

Description

生物處理裝置
本發明是關於具有生物處理水槽之生物處理裝置，該生物處理水槽是用於處理屎尿等的被處理水中所含有的有機物。
在處理屎尿等的有機性廢水的情況，在固液分離時使用MF(微過濾)、UF(超過濾)等的膜分離已成為主流。
作為膜分離裝置，由圓筒形狀的外殼和收容於外殼內之複數個管狀過濾膜(中空絲膜)構成膜模組，使用複數個膜模組，在管狀過濾膜的內側一邊讓原水循環一邊進行過濾的方式之裝置是已知的(例如，參照專利文獻1)。在具備這種膜分離裝置之水處理系統中，透過管狀過濾膜後的透過水，是藉由吸取泵予以吸取，例如貯留於貯留槽中而被適宜地利用。
使用管狀過濾膜之膜分離裝置，為了抑制膜上之污泥堆積，又為了確保FLUX(透過水的流出量)， 是將膜面流速(原水流過管狀過濾膜的內側之速度)加快。例如，膜面流速設定成2.5m/s。
[專利文獻1]日本特開2013-052338號公報
在上述習知的水處理系統中，藉由將膜面流速加快而使在包含膜分離裝置之水處理系統循環的循環水之流量變多，因此用於將循環水暫時貯留之槽成為必須的構造。
本發明是為了提供一種生物處理裝置，讓用於貯留循環水之槽變得不需要，藉此謀求設置成本的降低。
依據本發明的第一態樣，生物處理裝置係具有：生物處理水槽、膜分離裝置、加壓泵、吸取泵、壓力計、送回管線以及控制裝置；該生物處理水槽，是用於處理被處理水中所含有的有機物；該膜分離裝置係具有外殼及管狀過濾膜，該管狀過濾膜，是具有讓親水性單體共聚合而成之單層構造，且將前述外殼區隔成：被供應從前述生物處理水槽流出的流出水之濃縮側空間、供收容從前述流出水分離出的透過水之透過側空間；該加壓泵，是將前 述流出水加壓而供應給前述濃縮側空間；該吸取泵，是從前述透過側空間吸取前述透過水；該壓力計，是測定前述透過側空間的壓力；該送回管線，是將前述濃縮水送回前述生物處理水槽；該控制裝置，是根據前述壓力計的測定值來控制前述加壓泵所致之前述流出水的供應量。
依據此構造，因為管狀過濾膜具有親水性，可將膜面流速降低。如此，可將被處理水的循環流量減少，用於將大量的循環水暫時貯留之槽變得不需要。
此外，根據透過側空間的壓力來控制供應給濃縮側空間之流出水的供應量，藉此可將濃縮水(送回污泥)穩定地供應給生物處理水槽。
在上述生物處理裝置中，前述控制裝置，當前述壓力計的測定值之絕對值比臨限值更大的情況，亦可讓藉由前述加壓泵加壓之前述流出水的流量增加。
依據此構造，縱使在管狀過濾膜的內周面有異物堆積的情況，仍可將所堆積的異物沖走而讓管狀過濾膜的功能復活。
在上述生物處理裝置中，前述控制裝置亦可控制藉由前述吸取泵所吸取之前述透過水的流量。
依據此構造，可補充所增加之流出水的流量。
在上述生物處理裝置中，亦可具備：從前述送回管線將過剩污泥排出之過剩污泥排出部、及用於測定前述生物處理水槽的水位之水位測定裝置，前述控制裝置，是根據前述水位測定裝置的測定值來控制從前述過剩 污泥排出部排出之過剩污泥量。
在上述生物處理裝置中，亦可具備用於測定前述生物處理水槽的水位之水位測定裝置，前述控制裝置，是根據前述水位測定裝置的測定值來控制供應給前述生物處理水槽之被處理水的流量。
在上述生物處理裝置中，前述生物處理水槽亦可為，將前述被處理水所含有的有機物利用微生物進行分解之甲烷發酵槽。
依據此構造，藉由將利用甲烷發酵所產生的甲烷氣高效率地回收，可將甲烷氣的能量利用於發電等。
依據本發明，因為管狀過濾膜具有親水性，可將膜面流速的降低。如此，能將被處理水的循環流量減少，用於將大量的循環水暫時貯留之槽變得不需要。
此外，根據透過側空間的壓力來控制供應給濃縮側空間之流出水的供應量，可將濃縮水(送回污泥)穩定地供應給生物處理水槽。
1、1D‧‧‧膜模組
2‧‧‧外殼
3‧‧‧管狀過濾膜
4‧‧‧外殼主體
5‧‧‧第一側壁
6‧‧‧第二側壁
7‧‧‧流出水導入口
8‧‧‧濃縮水排出口
9‧‧‧透過水排出口
10、10B、10C‧‧‧生物處理裝置
11、11B‧‧‧生物處理水槽
12‧‧‧控制裝置
13、13D‧‧‧膜分離裝置
15‧‧‧被處理水配管
17‧‧‧流出水供給配管
18‧‧‧透過水配管
19‧‧‧送回配管(送回管線)
20‧‧‧貯留槽
21‧‧‧加壓泵
22‧‧‧吸取泵
23‧‧‧壓力計
24‧‧‧脫氮槽
25‧‧‧硝化槽
26‧‧‧二次脫氮槽
27‧‧‧再曝氣槽
28‧‧‧過剩污泥配管(過剩污泥排出部)
30‧‧‧第一分隔壁
31‧‧‧第二分隔壁
32‧‧‧插通孔
33‧‧‧排氣口
34‧‧‧補強構件
35‧‧‧筒狀主體部
36‧‧‧支承部
37‧‧‧貫通孔
48‧‧‧板狀主體部
49‧‧‧膜插通孔
51‧‧‧ORP測定裝置
52‧‧‧pH測定裝置
53‧‧‧DO測定裝置
54‧‧‧有機碳源供給裝置
55‧‧‧缺口
56‧‧‧水位測定裝置
57‧‧‧曝氣裝置
62‧‧‧好氧槽
63‧‧‧甲烷發酵槽
64‧‧‧氣體循環管線
65‧‧‧氣體分支管線
66‧‧‧流速計
67‧‧‧過剩污泥調整裝置(閥、泵)
68‧‧‧鹼劑供給裝置
G‧‧‧間隙
M‧‧‧過剩污泥
PW‧‧‧透過水
S‧‧‧濃縮側空間
S1‧‧‧第一頭部空間
S2‧‧‧第二頭部空間
S3‧‧‧過濾膜內空間
P‧‧‧透過側空間
W1‧‧‧被處理水
W2‧‧‧流出水
W3‧‧‧濃縮水
圖1係本發明的第一實施形態的生物處理裝置之概略構造圖。
圖2係本發明的第一實施形態的膜模組之概略剖面 圖。
圖3係說明本發明的第一實施形態的生物處理裝置之控制方法的流程圖。
圖4係本發明的第一實施形態的變形例的膜模組之概略剖面圖。
圖5係本發明的第一實施形態的變形例的生物處理裝置之概略構造圖。
圖6係本發明的第一實施形態的變形例的生物處理裝置之概略構造圖。
圖7係本發明的第二實施形態的膜分離裝置之概略立體圖。
圖8係本發明的第二實施形態的膜模組之概略剖面圖。
圖9係本發明的第二實施形態的補強構件之立體圖。
圖10係將本發明的第二實施形態的補強構件從補強構件之軸方向觀察之側視圖。
圖11係本發明的第三實施形態的補強構件之立體圖。
〔第一實施形態〕
以下，針對本發明的第一實施形態之生物處理裝置10，參照圖式詳細地說明。
如圖1所示般，本實施形態的生物處理裝置10係具備：用於處理被處理水W1(含有屎尿、淨化槽污泥之有機性廢水)所含的有機物之生物處理水槽11、用於將從生物處理水槽11流出的流出水W2分離成透過水PW和濃縮水W3之膜分離裝置13、以及控制裝置12。
生物處理水槽11，是利用硝化菌和脫氮菌的作用將液中的BOD、氮化合物等予以分解除去的裝置。透過被處理水配管15將被處理水W1供應給生物處理水槽11。
本實施形態的生物處理水槽11是採用循環式硝化脫氮法。生物處理水槽11，是將脫氮槽24、硝化槽25、二次脫氮槽26、再曝氣槽27串列地依序配設而構成。此外，生物處理水槽11係具有循環管線29，該循環管線29，是將從硝化槽25排出之被處理水W1的一部分當作循環液而讓其循環到脫氮槽24。
生物處理水槽11係具備：用以測定構成生物處理水槽11之槽當中之任一者的水位之水位測定裝置56。本實施形態的水位測定裝置56設置於再曝氣槽27。此外，水位測定裝置56，是將所測定的水位值朝向控制裝置12電氣性發送。
脫氮槽24，其槽內維持於厭氧性狀態，是在有機碳源的存在下主要利用脫氮菌的作用而將硝酸性氮、亞硝酸性氮等的氧化態氮還原成氮氣的裝置。按照必要也能將有機碳源由外部添加。
脫氮槽24係具有：測定流入脫氮槽24之被處理水W1的氧化還原電位(Oxidation-reduction Potential,ORP)之ORP測定裝置51(51A)、以及測定被處理水W1的氫離子濃度指數(pH)之pH測定裝置52(52A)。
硝化槽25，其在槽內的處理液中使用空氣進行曝氣，是在好氧性條件下主要利用硝酸菌的作用而將處理液中的氨態氮氧化成氧化態氮的裝置。
硝化槽25係具有：在槽內的處理液中使用空氣進行曝氣之曝氣裝置57(57B)、測定流入硝化槽25之被處理水W1的溶氧濃度(Dissolved Oxygen,DO)之DO測定裝置53(53B)、ORP測定裝置51(51B)以及pH測定裝置52(52B)。
二次脫氮槽26，其槽內維持於厭氧性狀態，是藉由添加甲醇等的有機碳源而將殘存於處理液中之氧化態氮還原成氮氣的裝置。
二次脫氮槽26係具有ORP測定裝置51(51C)及pH測定裝置52(52C)。此外，二次脫氮槽26還具備：用於注入甲醇等的成為脫氮反應的有機碳源之有機物的有機碳源供給裝置54。
再曝氣槽27，其經由空氣的曝氣而保持好氧性條件，是主要將殘留於處理液中之氨態氮氧化成氧化態氮的裝置。
再曝氣槽27係具備：曝氣裝置57(57D)、及測定 溶氧濃度之DO測定裝置53(53D)。
控制裝置12，是根據DO測定裝置53所測定之溶氧濃度值、ORP測定裝置51所測定之氧化還原電位值、pH測定裝置52所測定之pH值來控制曝氣裝置57。具體而言，ORP測定裝置51、pH測定裝置52、DO測定裝置53將各自的測定值以電訊號的方式朝向控制裝置12發送，接收到該等測定值之控制裝置12會根據這些測定值而讓曝氣裝置57的曝氣風量增加或減少，而將溶氧濃度、氧化還原電位、pH值在既定範圍內調整。
為了抑制後述之管狀過濾膜3內的氣阻(air lock，氣泡阻礙流動的現象)、及污泥的解體，較佳為控制成使氧化還原電位成為10mV-50mV。
控制裝置12也能調整pH值，因此可防止pH降低所造成之阻礙硝化、脫氮反應。
膜分離裝置13具備有複數個膜模組1。
如圖2所示般，膜模組1係具有外殼2、及配置於外殼2的內部之複數個管狀過濾膜3。膜分離裝置13，是採用在管狀過濾膜3的內側一邊讓流出水W2循環一邊進行過濾的方式而從流出水W2將透過水PW取出的裝置。
管狀過濾膜3，是將外殼2區隔成：被供應流出水W2之濃縮側空間S、供收容從流出水W2分離出的透過水PW之透過側空間P。
生物處理水槽11和膜分離裝置13是經由流出水供給配管17而連接。
亦即，流出水W2是透過流出水供給配管17而導入膜分離裝置13。
在流出水供給配管17上設有加壓泵21。從生物處理水槽11流出之流出水W2，以藉由加壓泵21加壓的狀態供應給膜分離裝置13。
從膜分離裝置13分離出的透過水PW導入透過水配管18。透過水配管18連接於貯留槽20。亦即，膜模組1的透過水排出口9(參照圖2)連接於透過水配管18。在透過水配管18上設有：用於使透過側空間P成為負壓之吸取泵22。
在透過水配管18上設有：測定透過側空間P的壓力(水壓)之壓力計23。藉由壓力計23所計測的壓力值，被朝向控制裝置12電氣性發送而進行後述處理。
透過水PW被分離而從膜分離裝置13排出的濃縮水W3，除了過剩污泥M以外之全量是作為活性污泥而透過送回配管19(送回管線)送回生物處理水槽11。亦即，膜模組1的濃縮水排出口8(參照圖2)連接於送回配管19。
從送回配管19分支出：將濃縮水W3(活性污泥)的一部分當作過剩污泥M而排出之過剩污泥配管28(過剩污泥排出部)。在過剩污泥配管28上設有：用於調整過剩污泥M的流量之過剩污泥調整裝置67(例如泵、閥)。
在該分支處和濃縮水排出口8之間的送回配管19上 配置流速計66。流速計66，是將所測定的濃縮水W3之流速值朝向控制裝置12電氣性發送。
從生物處理水槽11流出的流出水W2，透過膜分離裝置13返回生物處理水槽11。亦即，被處理水W1是在生物處理裝置10的配管循環。
如上述般，複數個膜模組1是並列地配置。具體而言，流出水供給配管17、透過水配管18及送回配管19是連接於各個膜模組1。
如圖2所示般，膜模組1係具備圓筒形狀的外殼2、以及複數個管狀過濾膜3。
外殼2係具有：呈圓筒形狀的外殼主體4、用於封閉外殼主體4的上端之第一側壁5、用於封閉外殼主體4的下端之第二側壁6、形成於外殼主體4的上方之流出水導入口7、形成於外殼主體4的下方之濃縮水排出口8、以及形成於外殼主體4之透過水排出口9。
本實施形態的膜模組1構成為，使從上方導入管狀過濾膜3之流出水W2，在管狀過濾膜3內朝向下方流動。
膜模組1係具備第一分隔壁30及第二分隔壁31，藉此將外殼2的內部分割成3個空間。在第一分隔壁30和第二分隔壁31形成有複數個插通孔32。插通孔32是貫穿第一分隔壁30及第二分隔壁31的板厚方向之孔。插通孔32的內徑是比管狀過濾膜3的外徑稍大。
複數個管狀過濾膜3，是在外殼2的內部朝軸線A方向、在本實施形態是朝鉛直方向延伸，其一端(第一端) 連結於第一分隔壁30，另一端(第二端)連結於第二分隔壁31。
第一分隔壁30是呈板狀的構件，其固定在外殼2之延伸方向的上方(第一側壁5側)。由外殼主體4、第一分隔壁30、第一側壁5所包圍的空間為第一頭部空間S1。第一頭部空間S1是在外殼2的內部空間中之比第一分隔壁30更上方的空間。
第二分隔壁31是呈板狀的構件，其固定在外殼2之延伸方向的下方(第二側壁6側)。由外殼主體4、第二分隔壁31、第二側壁6所包圍的空間為第二頭部空間S2。第二頭部空間S2是在外殼2的內部空間中之比第二分隔壁31更下方的空間。
由外殼主體4、第一分隔壁30、第二分隔壁31所包圍且位於管狀過濾膜3的外周側之空間為透過側空間P。從複數個管狀過濾膜3取出之透過水PW，往透過側空間P排出後，是透過透過水排出口9而導入透過水配管18(參照圖1)。
流出水導入口7是用於連通外殼2的外部和第一頭部空間S1之開口。流出水導入口7形成於外殼主體4。流出水導入口7設置於：外殼2的軸線A方向上之第一分隔壁30和第一側壁5間。
濃縮水排出口8是用於連通外殼2的外部和第二頭部空間S2之開口。濃縮水排出口8形成於外殼主體4。濃縮水排出口8設置於：外殼2的軸線A方向上之第二分隔 壁31和第二側壁6間。
透過水排出口9是用於連通外殼2的外部和透過側空間P之開口。透過水排出口9形成於外殼主體4。透過水排出口9設置於：外殼2的軸線A方向上之第一分隔壁30和第二分隔壁31間。
透過水排出口9設置於透過側空間P的下部。換言之，透過水排出口9設置於第二分隔壁31之稍上方。透過水排出口9較佳為設置於透過側空間P的下端。透過水排出口9形成於：能讓透過複數個管狀過濾膜3後的透過水PW不致滯留於透過側空間P而儘量排出的位置。
此外，連接於透過水排出口9之透過水配管18是朝向下方傾斜。
亦即，透過水配管18的形狀是形成為，使從透過水排出口9排出的透過水PW不致因重力而回流。
此外，在外殼主體4設有：用於連通外殼2的外部和透過側空間P之可開閉的排氣口33。排氣口33設置於透過側空間P的上部。
濃縮側空間S是被導入流出水W2的空間，包含第一頭部空間S1、管狀過濾膜3的內周側的空間、即過濾膜內空間S3、及第二頭部空間S2。
透過側空間P，是供收容從流出水W2分離出的透過水PW之空間。
各管狀過濾膜3的第一端是插通於第一分隔壁30之插通孔32並固定在插通孔32的內周面。插通孔 32的內周面和管狀過濾膜3的外周面之間是藉由密封材(未圖示)予以密封。作為密封材較佳為，環氧樹脂、聚胺酯樹脂等之初期具有黏性且隨著時間經過而硬化的材料。
各管狀過濾膜3的第二端，是利用與管狀過濾膜3的第一端同樣的方法固定於第二分隔壁31的插通孔32。
管狀過濾膜3是呈圓筒形狀，是由在單一主要構成素材讓親水性單體共聚合而成之單層構造的高分子過濾膜所形成。
亦即，管狀過濾膜3的主要材料是由1種素材所形成。主要材料由1種素材所形成是指，在形成管狀過濾膜3的素材(例如，樹脂)中，1種樹脂佔50質量%以上。
此外，主要材料由1種素材所形成是指，那1種素材的性質支配構成素材的性質。具體而言是指，1種樹脂含量為50質量%-99質量%之素材。
構成管狀過濾膜3之主要材料可使用：聚氯乙烯系樹脂、聚碸(PS)系、聚偏二氟乙烯(PVDF)系、聚乙烯(PE)等的聚烯烴系、聚丙烯腈(PAN)系、聚醚碸系、聚乙烯醇(PVA)系、聚醯亞胺(PI)系等的高分子材料。
作為構成管狀過濾膜3之主要材料，特佳為聚氯乙烯系樹脂。作為聚氯乙烯系樹脂可列舉：聚氯乙烯同元聚合物(聚氯乙烯均聚物)、具有可與氯乙烯單體共聚合的不飽和鍵之單體和聚氯乙烯單體之共聚物、在聚合 物將氯乙烯單體接枝共聚合而成之接枝共聚物、該等的氯乙烯單體單元是被氯化而成者所構成之(共)聚合物等。
作為親水性單體例如可列舉：(1)含有胺基、銨基、吡啶基、亞胺基、甜菜鹼構造等的陽離子性基之乙烯基單體及/或其鹽、(2)含有羥基、醯胺基、酯結構、醚結構等之親水性非離子性基之乙烯基單體、(3)含有羧基、磺酸基、磷酸基等之陰離子性基之乙烯基單體及/或其鹽、(4)其他單體等。
管狀過濾膜3的管徑可按照流出水W2的性狀等而適宜地選擇，例如，當流出水W2之粗纖維含量α為200mg/L以下的情況，可將管狀過濾膜3的內徑設定為5mm以下；當粗纖維含量α大於200mg/L且小於500mg/L的情況，可將管狀過濾膜3的內徑設定為5mm-10mm；當粗纖維含量α為500mg/L以上的情況，可將管狀過濾膜3的內徑設定為10mm以上。藉由選擇管徑，可抑制粗纖維所造成之管狀過濾膜3的堵塞。
接下來說明本實施形態的生物處理裝置10的作用。
屎尿等的被處理水W1，經由未圖示的前處理設備實施前處理後，透過被處理水配管15送往生物處理水槽11。被處理水W1是在生物處理水槽11被進行處理。具體而言，是將被處理水W1所含的有機性物質利用微生物 進行分解。
接著，從生物處理水槽11流出的流出水W2是透過加壓泵21供應給膜分離裝置13。供應給膜分離裝置13之流出水W2，被送到膜模組1的管狀過濾膜3內。加壓泵21是如後述般藉由控制裝置12控制其運轉。
另一方面，膜模組1之外殼2內之透過側空間P，藉由吸取泵22的作動而成為負壓。吸取泵22，是朝向與通過透過水排出口9且流過管狀過濾膜3之流出水W2的水流大致正交的方向吸取。吸取泵22是如後述般藉由控制裝置12控制其運轉。從管狀過濾膜3透過後的透過水PW，是透過透過水排出口9及透過水配管18而貯留於貯留槽20。
此外，在吸取泵22的作動中，將排氣口33關閉。
從膜分離裝置13排出之濃縮水W3(送回污泥)，除了過剩污泥M以外之全量是透過送回配管19送回生物處理水槽11而再度進行處理。
此外，當生物處理裝置10停止的情況，膜模組1之透過側空間P內的透過水PW全量都被往透過側空間P外排出。換言之，縱使在控制裝置12讓加壓泵21停止而使流出水W2的水流停止的情況，在透過側空間P仍不致讓透過水PW滯留。
接下來說明本實施形態的生物處理裝置10之控制方法。
如圖3所示般，本實施形態的生物處理裝置10的控 制方法係具有以下步驟：流出水加壓步驟P1，當控制裝置12開始進行生物處理裝置10的運轉後，使用加壓泵21在濃縮側空間S將流出水W2加壓；透過水吸取步驟P2，使用吸取泵22來吸取膜分離裝置13之透過側空間P的透過水PW；壓力判定步驟P3，由控制裝置12判定透過側空間P之壓力的絕對值是否大於臨限值；流出水流量增加步驟P4，當透過側空間P之壓力的絕對值比臨限值大的情況，控制裝置12讓藉由加壓泵21加壓之流出水W2的流量增加；流出水流量調整步驟P5，將流出水W2的流量藉由控制裝置12進行調整。
在流出水加壓步驟P1及透過水吸取步驟P2，控制裝置12是根據從流速計66所接收之流速值，以膜面流速及FLUX(透過水PW的流出量)成為可滿足計畫值的範圍之方式控制加壓泵21及吸取泵22。膜面流速是指在管狀過濾膜3的內側之流出水W2的流動速度。膜面流速例如為0.15m/s-0.30m/s。
在壓力判定步驟P3，由控制裝置12判定藉由壓力計23所測定之透過側空間P的壓力(水壓)值是否大於臨限值。
在此，當在管狀過濾膜3的內周面35a有污泥等的異物堆積的狀態下，無法充分地讓透過水PW通過管狀過濾膜3。因此，藉由吸取泵22的作動而成為負壓之透過側空間P的壓力，因為透過水PW無法充分地通過而使絕對值上昇，變得比臨限值更大。
透過側空間P之壓力的臨限值，例如可依據事前的實驗等而適宜地決定。
於是，為了將其狀態恢復，在流出水流量增加步驟P4，控制裝置12是控制加壓泵21而讓供應給濃縮側空間S之流出水W2的流量增加。這時，控制裝置12是讓吸取泵22與透過水吸取步驟P2同樣地通常運轉，並未進行讓動力增加的控制。因為流出水W2的流量增加(流出水W2的壓力昇高)，在管狀過濾膜3的內側所堆積之異物被往下流側沖走。
如此，使管狀過濾膜3的功能恢復，讓透過水PW朝向透過側空間P流動。經由該恢復，壓力計23往控制裝置12發送之壓力值成為臨限值以下。
在流出水流量調整步驟P5，進行控制以調整在流出水流量增加步驟P4所增加之流出水W2的流量。
控制裝置12，當從壓力計23接收之壓力值成為臨限值以下時，控制加壓泵21而使流出水W2的流量回復原來的狀態。
此外，流出水W2的流量因流出水流量增加步驟P4而暫時增加，藉此使濃縮水W3(送回污泥)的量增加，因此控制裝置12所接收之水位測定裝置56的測定水位值變得比既定值更大。於是，控制裝置12是控制過剩污泥調整裝置67(例如，泵、閥)，讓從過剩污泥配管28排出之過剩污泥M量增加，藉此調整成使水位測定裝置56所測定的水位值成為既定值。
此外，控制裝置12，可根據水位測定裝置56的測定值，來控制供應給生物處理水槽11之被處理水W1的流量。
依據上述實施形態，管狀過濾膜3是由具有親水性的材料所形成，藉此能將膜面流速降低。膜面流速例如可成為0.15m/s-0.30m/s。
當管狀過濾膜3為疏水性的情況，必須將膜面流速提高(例如，2.5m/s)。因此，循環流量變多，必須具備用於將循環水暫時貯留之槽、用於對該槽導入循環水之配管。
本實施形態的生物處理裝置10，可將膜面流速降低，因此能夠將循環流量減少。如此，可減少加壓泵21的動力。
此外，用於將循環水暫時貯留之槽、用於對該槽導入循環水之配管變得不需要。此外，藉由使循環水的流量變少，可謀求配管的小徑化。
此外，根據透過側空間P的壓力來控制供應給濃縮側空間S之流出水W2的供應量，縱使在管狀過濾膜3的內周面有異物堆積的情況，仍能將所堆積的異物沖走而讓管狀過濾膜3的功能恢復。此外，藉由進行吸取泵22的吸取力無變動地運轉，能使吸取泵22的運轉穩定化。但在流出水流量增加步驟P4中，控制裝置12亦可進行控制而讓吸取泵22的吸取力增減，藉此使管狀過濾膜3振動。
利用該振動能夠促進異物的剝離。
當膜面流速較低的情況，一般而言，在管狀過濾膜的入口和出口間之MLSS(浮遊物質)濃度差較大，在出口側容易堆積污泥。因此，在出口之透過水量變少。
另一方面，本實施形態的膜模組1是構成為縱向配置，且流過管狀過濾膜3之流出水W2是從上方往下方流動。依據此構造，利用水位差可增補出口的透過水量。亦即，可將管狀過濾膜3全體有效地活用，而將加壓泵21的動力減少。
此外，按照流出水W2的粗纖維含量來選定管狀過濾膜3的內徑，能夠抑制管狀過濾膜3被粗纖維堵塞。
又在上述實施形態，作為膜模組1，雖是採用將管狀過濾膜3並列配置之膜模組1，但並不限定於此。例如，如圖4所示般，將複數個管狀過濾膜3予以串列連接亦可。亦即可將複數個管狀過濾膜3之第一端彼此、及管狀過濾膜3之第二端彼此以複數個管狀過濾膜3串列連接的方式進行連接，而成為具有複數個U字狀的第一連接構件46的構造。
這時，可將串列連接之複數個管狀過濾膜3和流出水導入口7藉由管狀的第二連接構件59直接連接，並將串列連接之複數個管狀過濾膜3和濃縮水排出口8藉由管狀的第三連接構件60直接連接。在此情況，第 一頭部空間S1及第二頭部空間S2可不存在。這時，可不設置第一側壁5和第二側壁6等而改變外殼2的構造。
此外，上述實施形態的膜模組1，從上方導入管狀過濾膜3之流出水W2是在管狀過濾膜3內朝向下方流動，因此是採用動力小的加壓泵，但並不限定於此。當採用動力大的加壓泵的情況，可在外殼2的下部設置流出水導入口7並在外殼2的上部設置濃縮水排出口8，而讓流出水W2在管狀過濾膜3內朝向上方流動。
〔第一實施形態的變形例〕
以下，根據圖式說明本發明的第一實施形態的變形例之生物處理裝置10B。在本實施形態，是以與上述第一實施形態的不同點為中心進行說明，對於同樣的部分則省略其說明。
如圖5所示般，本實施形態的生物處理水槽11B是採用活性污泥法。
生物處理水槽11B係具備：用於將被處理水W1和送回污泥混合之好氧槽62。好氧槽62係具備ORP測定裝置51(51E)、pH測定裝置52(52E)、DO測定裝置53(53E)。好氧槽62具備有曝氣裝置57(57E)。
被處理水W1與活性污泥混合並進行曝氣，而被淨化。
依據上述變形例，除了第一實施形態所說明的效果，還能更低成本地進行生物處理。
再者，例如還有以下的變形例。
以下，根據圖式說明本發明的第一實施形態的變形例之生物處理裝置10C。在本實施形態，是以與上述第一實施形態的不同點為中心進行說明，對於同樣的部分則省略其說明。
如圖6所示般，本實施形態的生物處理水槽11C是採用甲烷發酵。
生物處理水槽11C具備有作為密閉容器之甲烷發酵槽63。甲烷發酵槽63，是利用甲烷發酵槽63內的厭氧性菌(微生物)讓高分子有機物分解而產生甲烷氣(生質物氣體)的設備。此外，生物處理水槽11C係具備：對甲烷發酵槽63內供給鹼劑之鹼劑供給裝置68。
甲烷發酵槽63係具備：讓甲烷氣朝向甲烷發酵槽63的下部進行循環之氣體循環管線64。氣體循環管線64係具有：將在氣體循環管線64流動之甲烷氣的一部分取出之氣體分支管線65。此外，當pH測定裝置52(52F)的測定值相較於既定值成為過度酸性的情況，控制裝置12是控制成，從鹼劑供給裝置68供給鹼劑而使pH測定裝置52(52F)的測定值成為該既定值。
透過氣體分支管線65取出的甲烷氣，可送到發電裝置等而加以利用。不設置氣體循環管線64而將甲烷氣的全量送到發電裝置等亦可。亦可在甲烷發酵槽63設置：用於將甲烷發酵槽63內所貯留的被處理水W1予以攪拌之攪拌裝置。
依據上述變形例，除了第一實施形態所說明的效果，還能將甲烷發酵所產生的甲烷氣回收，而將甲烷氣的能量利用於發電等。此外，藉由在發電機設置熱回收設備，可將能量回收率提高。
〔第二實施形態〕
以下，根據圖式說明本發明的第二實施形態之生物處理裝置。在本實施形態，是以與上述第一實施形態的不同點為中心進行說明，對於同樣的部分則省略其說明。本實施形態和第一實施形態之不同點在於，在第一實施形態之生物處理裝置10中，不是膜分離裝置13而是採用圖7所示的膜分離裝置13D。
如圖7所示般，在本實施形態的膜分離裝置13D中，複數個膜模組1D是在膜分離裝置13D的殼體14內呈橫向配置。亦即，膜模組1D之圓筒形狀的外殼2的軸線A(參照圖8)，是與第一實施形態不同而朝水平方向延伸。
如圖8所示般，膜模組1D係具備：圓筒形狀的外殼2、複數個管狀過濾膜3、以及用於補強管狀過濾膜3之補強構件34。
本實施形態的膜模組1D係具備：用於補強各管狀過濾膜3之補強構件34。補強構件34是將各管狀過濾膜3從外周側覆蓋的筒狀構件。管狀過濾膜3插通於補強構件34的內周側。
如圖9所示般，補強構件34係具有：配置於管狀過濾膜3的外周側之筒狀主體部35、設置於筒狀主體部35的內周面35a之複數個支承部36、以及形成於筒狀主體部35之複數個貫通孔37。
筒狀主體部35呈圓筒狀。如圖10所示般，筒狀主體部35的內徑(內周面35a的直徑)是比管狀過濾膜3的外徑更大。在筒狀主體部35的內周面35a和管狀過濾膜3的外周面之間形成有間隙G。若將管狀過濾膜3的外徑例如設定為5mm，筒狀主體部35的內徑例如可設定為7mm。在此情況，筒狀主體部35的內周面35a和管狀過濾膜3的外周面之間的間隙G為2mm。筒狀主體部35形成為使其與管狀過濾膜3間的間隙G成為一定。
筒狀主體部35的長度是與第一分隔壁30和第二分隔壁31間的間隔相同。亦即，筒狀主體部35的長度是與在透過側空間P露出之管狀過濾膜3的長度相同。
筒狀主體部35例如可由鈦、鋁等的重量輕的金屬、或聚縮醛樹脂等的塑膠所形成。筒狀主體部35的板厚，在不減損補強構件34的強度之範圍內是越薄越好。
支承部36，是朝筒狀主體部35的軸線A方向(延伸方向)延伸之突起。支承部36，是在筒狀主體部35的周方向上隔著間隔形成有複數個(本實施形態為8個)。各支承部36的高度，是與筒狀主體部35之內周面35a和管狀過濾膜3的外周面間的間隙G寬度大致相同。
本實施形態的補強構件34雖具有8個支承部36，但只要能夠支承管狀過濾膜3即可，並不限定於此。為了將筒狀主體部35和管狀過濾膜3間的空間、亦即供透過水PW排出的空間確保為更寬廣，支承部36的數量較佳為設定成3個等而是越少越好。
此外，在上述實施形態，支承部36雖是在筒狀主體部35的軸線A方向連續地形成，但並不限定於此。支承部36，只要能以不將筒狀主體部35和管狀過濾膜3間的空間填滿而儘量確保該空間的方式，將管狀過濾膜3予以支承即可。例如，支承部36可在軸線A方向斷續地形成。此外，構成為將管狀過濾膜3藉由互相分離之複數個支承突起予以點支承亦可。
貫通孔37，是讓筒狀主體部35的外周側和筒狀主體部35的內周側連通之開口。複數個貫通孔37，是在筒狀主體部35之外面的全面規則(均等)地配置。貫通孔37在不減損補強構件34的強度之範圍內，是形成越多越好。在筒狀主體部35的周方向上之貫通孔37的位置，較佳為與支承部36不同。
依據上述實施形態，將膜模組1D橫向配置、亦即使外殼2朝向水平方向延伸，縱使將膜模組1D配置複數個的情況，仍可輕易地進行膜模組1D的更換。如此，複數個膜模組1D所構成之膜分離裝置13D的維修可輕易地進行。
此外，複數個管狀過濾膜3是利用補強構件 34進行補強，縱使在將管狀過濾膜3配置成朝水平方向延伸的情況，仍可防止管狀過濾膜3彎曲。
此外，利用補強構件34的支承部36來在補強構件34的內周面35a和管狀過濾膜3的外周面之間形成間隙G，藉此不致阻礙從管狀過濾膜3透過之透過水PW的流動，而將管狀過濾膜3支承成使其不致彎曲。
此外，當將膜模組1D縱向配置的情況，管狀過濾膜3的第一端和第二端的水位差(阻力)變大。藉由將膜模組1D橫向配置，相較於將膜模組1D縱向配置的情況，能使水位差變小，而將FLUX(流出量)分布縮小。
此外，藉由將膜模組1D橫向配置，將複數個膜模組1D彼此串列地連接變容易。縱使構成膜分離裝置13D之複數個膜模組1D的排列方法是採用串列的情況，仍能輕易地對應。
在上述實施形態，補強構件34的長度雖是設定成與第一分隔壁30和第二分隔壁31間的間隔相同，但並不限定於此。例如，可將補強構件34的長度設定成比第一分隔壁30和第二分隔壁31間的間隔更長，而將補強構件34插通於第一分隔壁30及第二分隔壁31的插通孔32。藉由採用這種形態，可進一步減輕施加於管狀過濾膜3的負擔。
此外，補強構件34可構成為，呈筒狀、且在管狀過濾膜3的外周側配置成與管狀過濾膜3接觸之網目 狀的網狀構造體。網狀構造體，例如是將複數條線狀塑膠互相組合成格子狀而形成之塑膠管。
可取代該線狀塑膠，例如採用不鏽鋼等的金屬所形成之金屬線(wire)。此外，也能採用被塑膠皮(vinyl)等被覆之金屬線。
此外，複數條線狀塑膠的組合方式並不限定於格子狀，也能將複數條線狀塑膠編成六角形。
〔第三實施形態〕
以下，根據圖式說明本發明的第三實施形態之膜模組所使用的補強構件。在本實施形態，是以與上述第二實施形態的不同點為中心進行說明，對於同樣的部分則省略其說明。本實施形態與第二實施形態的不同點在於，在第一實施形態的生物處理裝置10中，不是膜分離裝置13而是採用圖7所示的膜分離裝置13D，而且取代膜分離裝置13D的補強構件34而採用圖11的補強構件34E。
如圖11所示般，本實施形態的補強構件34E係具有：呈圓形板狀的板狀主體部48、以及形成於板狀主體部48之複數個膜插通孔49。在複數個膜插通孔49分別讓管狀過濾膜3插通。補強構件34E是在外殼2的軸線A方向上隔著間隔設有3個。
補強構件34E之板狀主體部48的外周面48a是抵接於外殼2的內周面。補強構件34E，是讓補強構件34E的下部抵接於外殼2的內周面而被支承。補強構件 34E的下部之外周面48a，是作為用於支承補強構件34E之補強構件支承部。此外，為了讓透過水PW在透過側空間P內流通，較佳為例如在補強構件34E的一部分存在有缺口55。
依據上述實施形態，藉由補強構件34E將複數個管狀過濾膜3機械性連結。藉此，縱使在將管狀過濾膜3配置成朝水平方向延伸的情況，仍能防止管狀過濾膜3彎曲。
此外，本實施形態的補強構件34E，因為將管狀過濾膜3僅利用延伸方向的3點進行支承，相較於第二實施形態的補強構件34E，能讓透過水PW更容易透過。
上述實施形態的補強構件34E，是讓補強構件34E的外周面48a抵接於外殼2的內周面，但並不限定於此。亦即，只要補強構件34E可藉由外殼2的內周面支承即可，補強構件34E的上部不是抵接於外殼2的內周面亦可。此外，例如可形成為多角形狀等之使外周的一部分抵接於外殼2的形狀。
此外，補強構件34E的數量並不限定於3個，可按照管狀過濾膜3的強度而適宜地增減。
以上，是針對本發明的實施形態詳細地說明，在不脫離本發明的技術思想之範圍內可進行各種變更。
例如，關於管狀過濾膜3的數量，在圖2等雖顯示5個管狀過濾膜3，但管狀過濾膜3的數量並不限定於此。
此外，將第一實施形態的變形例所示的構造運用於第二實施形態、第三實施形態亦可。
[產業利用性]
依據此生物處理裝置，因為管狀過濾膜具有親水性，可將膜面流速降低。如此，可將被處理水的循環流量減少，用於將大量的循環水暫時貯留之槽變得不需要。
此外，根據透過側空間的壓力來控制供應給濃縮側空間之流出水的供應量，藉此能對生物處理水槽穩定地供給濃縮水(送回污泥)。

Claims (4)

  1. 一種生物處理裝置，係具有：生物處理水槽、膜分離裝置、加壓泵、吸取泵、壓力計、送回管線以及控制裝置；該生物處理水槽，是用於處理被處理水中所含有的有機物；該膜分離裝置，係具有外殼及管狀過濾膜，該管狀過濾膜，是具有讓親水性單體共聚合而成之單層構造，且將前述外殼區隔成：被供應從前述生物處理水槽流出的流出水之濃縮側空間、供收容從前述流出水分離出的透過水之透過側空間；該加壓泵，是將前述流出水加壓而供應給前述濃縮側空間；該吸取泵，是從前述透過側空間吸取前述透過水；該壓力計，是測定前述透過側空間的壓力；該送回管線，是將從前述膜分離裝置排出之濃縮水送回前述生物處理水槽；該控制裝置，是控制前述加壓泵與前述吸取泵讓前述透過水的流量滿足計畫值，僅根據前述壓力計的測定值來控制前述加壓泵所致之前述流出水的供應量；前述控制裝置，當前述壓力計的測定值之絕對值比臨限值更大的情況，讓藉由前述加壓泵加壓之前述流出水的流量增加。
  2. 如請求項1所述之生物處理裝置，其中， 具備：從前述送回管線將過剩污泥排出之過剩污泥排出部、及用於測定前述生物處理水槽的水位之水位測定裝置，前述控制裝置，是根據前述水位測定裝置的測定值來控制從前述過剩污泥排出部排出之過剩污泥量。
  3. 如請求項1或2所述之生物處理裝置，其中，具備用於測定前述生物處理水槽的水位之水位測定裝置，前述控制裝置，是根據前述水位測定裝置的測定值來控制供應給前述生物處理水槽之被處理水的流量。
  4. 如請求項1或2所述之生物處理裝置，其中，前述生物處理水槽，是讓前述被處理水所含有的有機物利用微生物進行分解之甲烷發酵槽。
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