WO2006090469A1 - 膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法 - Google Patents

Abstract

　本発明は、膜分離活性汚泥法に用いられる膜表面の付着物を効果的に掻き取ることができ、膜ろ過速度の低下を防止できる膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法を提供することを目的とするものであり、請求項１の発明では、被処理水と接する面が親水化されており、表面の凹凸が１００μｍ以上２５００μｍ以下である膜洗浄粒子４を生物反応槽１中に投入し、散気装置３から噴出する気泡のエアリフト効果または撹拌手段による撹拌効果により流動させ、分離膜エレメント２の表面の付着物を掻き取らせる。請求項２の発明は、無気孔または独立気孔の膜洗浄粒子４を用いる。請求項３，４の発明は、表面または内部に同又は銀などの抗菌成分が担持された膜洗浄粒子４を用いる。請求項５の発明では、膜洗浄粒子４を定期的に嫌気状態に置き、粒子表面の微生物を剥離する。

Description

明 細 書

膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法

技術分野

[0001] 本発明は、下水処理場などの排水処理で用いられる膜分離活性汚泥法における 膜洗浄方法に関するものである。

背景技術

[0002] 有機性の排水を活性汚泥処理する場合には、反応槽の後段に沈降分離槽を設け 、汚泥を沈降分離する方法が普通である。しかしこの従来法では大型の沈降分離槽 を必要とするため、例えば敷地に余裕のない都市部の下水処理場などでは、反応槽 の内部に分離膜エレメントを設置して固液分離を行い、処理液を膜ろ過水として取り 出す膜分離活性汚泥法が検討されて 、る。この方法によれば大型の沈降分離槽は 不要となる。

[0003] しかし膜分離活性汚泥法にお!ヽては、分離膜表面に汚泥などが付着して短時間の うちに膜ろ過速度が低下するおそれがある。そこで特許文献 1に示すように、分離膜 エレメントの下方に空気噴出ノズルを設置するとともに生物反応槽中に浮遊固体を投 入し、空気噴出ノズル力 の気泡のリフト作用によって浮遊固体を流動させ、分離膜 面の付着物を浮遊固体により搔き取る方法が提案されて 、る。この特許文献 1に記 載の発明では、浮遊固体としてスポンジ状の発泡樹脂が用いられている。

[0004] ところが、従来のスポンジ状の浮遊固体は内部の連通細孔内に次第に気泡が生じ 、浮遊固体の材質が疎水性のためこの気泡が抜けにくぐ生物反応槽の上部に浮い て膜洗浄効果が失われ易い。またスポンジ状の浮遊固体の表面が次第に微生物や その生体外物質で覆われ易ぐこれらは柔らか過ぎるために膜表面の付着物 (スケ一 ル層）の搔き取り効果が得られない。さらに浮遊固体の表面に凹凸が少ない膜洗浄 粒子を使用する場合は、膜表面の付着物 (スケール層）の搔き取りが効果的に行わ れな 、などの問題があった。

特許文献 1：特開平 9— 136021号公報

発明の開示 発明が解決しょうとする課題

[0005] 従って本発明の目的は、上記した従来の問題点を解決し、膜分離活性汚泥法に用 いられる膜表面の付着物を効果的に搔き取ることができ、膜ろ過速度の低下を防止 できる膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法を提供することである。

課題を解決するための手段

[0006] 上記の課題を解決するためになされた本発明の膜分離活性汚泥法における膜洗 浄方法は、被処理水と接する面が親水化されており、分離膜エレメントと接する面の 凹凸が 100 m以上 2500 m以下である膜洗浄粒子を分離膜エレメントが浸漬さ れた生物反応槽中に投入し、散気装置力 噴出する気泡のエアリフト効果または撹 拌手段による撹拌効果により前記膜洗浄粒子を流動させ、分離膜エレメントの表面 の付着物を搔き取らせることを特徴とするものである。また無気孔または独立気孔の 材質力 なる膜洗浄粒子を用いることができる。

[0007] なお、被処理水と接する面または内部に抗菌成分が担持された膜洗浄粒子を用い ることができ、この抗菌成分は銀または銅とすることができる。また、膜洗浄粒子を定 期的に嫌気状態に置き、粒子表面の微生物を剥離することが好ましい。

発明の効果

[0008] 請求項 1の発明によれば、被処理水と接する面が親水化されており、分離膜エレメ ントと接する面の凹凸が 100 m以上 2500 m以下である膜洗浄粒子を流動させ、 分離膜エレメントの表面の付着物を搔き取らせる。また仮に内部に気泡が生じても被 処理水と接する面が親水化されているため、気泡は速やかに抜ける。更に膜洗浄粒 子の分離膜エレメントと接する面の凹凸を 100 μ m以上 2500 μ m以下としたので、 分離膜エレメントの表面の付着物を効率よく搔き取ることができる。この結果、分離膜 エレメントの膜ろ過速度の低下を防止することができる。なお、被処理水と接する面と は、粒子がスポンジ状などの網目構造の場合は、粒子素材表面のことを言う。

[0009] 請求項 2の発明によれば、無気孔または独立気孔の材質力 なるため、膜洗浄粒 子は内部に連通する気孔を持たないので、内部に気泡が生じて生物反応槽の上部 に浮いてしまうことがなぐ洗浄効果を維持することができる。請求項 3, 4の発明によ れば、銀または銅等の抗菌成分が担持された膜洗浄粒子を用いるため、膜洗浄粒 子の表面に微生物が付着しにくくなる。このため、膜洗浄粒子の表面に柔らかい微 生物の膜が形成されることによる搔き取り効果の低下を防止することができる。さらに 請求項 5の発明によれば、膜洗浄粒子を定期的に嫌気状態に置き、粒子表面の微 生物を剥離するので、搔き取り効果の低下を防止することができる。この結果、分離 膜エレメントの膜ろ過速度の低下を防止することができる。 図面の簡単な説明

[0010] [図 1]本発明の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

[0011] 1 生物反応槽

2 分離膜エレメント

3 散気装置

4 膜洗浄粒子

A 原水

B 処理水

C 空気又は気体

発明を実施するための最良の形態

[0012] 図 1は本発明の好ましい実施形態を示すもので、 1は活性汚泥を用いて原水 Aの 生物処理を行っている生物反応槽、 2は生物反応槽 1中に浸漬され、処理水 Bを取り 出す分離膜エレメントである。この生物反応槽 1は、下水、返流水、工場排水、ごみ 浸出水、屎尿、農業排水、畜産排水、養殖排水などの様々な排水の活性汚泥処理 を行 ヽ、分離膜エレメント 2を介して清澄な処理水 Bを取り出すことができるものである 。なお、生物反応槽 1としては好気槽、嫌気槽、硝化液循環法、 AO法 (嫌気 -好気法 )、 A 0法 (嫌気 無酸素一好気法)などの方法が使用できる。また、生物反応槽 1とは

2

別に膜分離槽を設けても良 、。

[0013] 上記の分離膜エレメント 2を構成するろ過膜は、高分子膜であってもセラミック膜で あってもよぐまたその膜形状はモノリス型、チューブラー型、ハ-カム型、平膜型など 任意である。さらに膜は外圧式、内圧式のいずれでもよぐその断面形状も丸型であ つても多角形であっても差し支えない。しかし膜面積、洗浄性の点力 図示のような 平膜型の高分子膜またはセラミック膜を用いることが好ま 、。

[0014] 分離膜エレメント 2を設置する槽が好気槽の場合は、分離膜エレメント 2の下方には 散気装置 3が設置され、生物反応槽 1中に空気または気体 Cを供給している。この散 気装置 3から噴出する気泡のエアリフト効果により、分離膜エレメント 2の表面付近に 上昇流が生じて膜面の付着物を除去するが、この洗浄効果を更に高めるために、本 発明では膜洗浄粒子 4が生物反応槽 1中に投入されている。嫌気槽の場合は、曝気 '攪拌機'水ポンプ'処理により発生するガスによる自然攪拌などの撹拌手段による撹 拌効果により槽内を流動させる。

[0015] 本発明で用いられる膜洗浄粒子 4は、被処理水に充分浸漬させたときの被処理水 中の比重が 0.9— 2のものとする。具体的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレ タン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリビニルアルコール、セノレロースァセテ ート、ポリアクリロニトリル、塩素系ポリエチレン、ポリフッ化ビ-リデン、ポリビュルフル オライドなどの高分子材料、あるいはセラミック粒子などの無機系材料カゝら構成し、比 重調整のために発泡させる場合にも独立気孔が望ましい。これにより、膜洗浄粒子 4 の内部に気泡が発生して膜洗浄粒子 4が水面付近に浮上してしまうことがなくなる。

[0016] また、本発明で用いられる膜洗浄粒子 4の被処理水と接する面は、水酸基 (一 OH) 、カルボニル基（= CO)、カルボキシル基 (一 COOH)等の親水基またはシラン系、チ タン系、クロム系カップリング剤、シリルパーオキサイド系等のカップリング剤ゃシリコ ンコーティング等のコーティング剤や、ァノレミ-ゥム、シリカ、ジルコ -ァ、チタ-ァ等 の酸化物や粘土化合物ゃジルコン等の複合酸化物等の親水性物質を付着させて親 水化しておく。これにより仮に膜洗浄粒子 4の内部に気泡が発生した場合にも、気泡 が水中に抜け易くなる。従って、従来のスポンジ状の膜洗浄粒子のように、内部の気 泡により浮上して洗浄効果が失われることはない。さらに請求項 2に示すように、無気 孔または独立気孔の材質力 なるものとすれば、表面から内部に連通する細孔を持 たず、内部に気泡を生じることがないから内部の気泡により浮上して洗浄効果が失わ れることはな 、ので好まし！/、。

[0017] また、本発明で用いられる膜洗浄粒子 4はその分離膜エレメントと接する面の凹凸 力 μ m以上 2500 μ m以下であるようにしておく。この分離膜エレメントと接する 面の凹凸は顕微鏡により測定することができる。なお、スポンジ状のように網目構造を 有し、被処理水が内部まで侵入する膜洗浄粒子を使用する場合は、穴径が 100 m 以上 2500 μ m以下になるようにする。このように分離膜エレメントと接する面の凹凸 力 S 100 m以上 2500 m以下の膜洗浄粒子 4は、膜面に接触した場合の洗浄効果 に優れる。しかし膜洗浄粒子 4の形状自体は洗浄効果にさほど影響せず、球形であ つても立方体であってもよい。またそのサイズは、高分子材料の場合には 5— 10mm 程度、無機系材料の場合には 0.5— 4mm程度が好ましい。なお、凹凸が 100 m未 満の時は、分離膜エレメントの洗浄効果は小さい。また、 2500 m超の場合は、膜 面と粒子の接触面積が少なく洗浄効果が小さくなる。

[0018] また請求項 3に示すように、分離膜エレメントと接する面または内部に抗菌成分が 担持された膜洗浄粒子 4を用いることができる。抗菌成分としては微生物の繁殖を防 止する機能を持つ多数の成分が知られているが、有機性の薬品は流失し易ぐ活性 汚泥にも悪影響を及ぼすおそれがあるので、銀や銅などの金属を用いることが好まし い。このように分離膜エレメントと接する面または内部に抗菌成分が担持された膜洗 浄粒子 4を用いれば、膜洗浄粒子の表面に柔らかい微生物の膜が形成されることが なくなり、搔き取り効果の低下を防止することができる。なお、粒子全体が微生物ゃ微 生物代謝物の膜で覆われなければ、分離膜の洗浄効果は維持できる。

[0019] 上記のような膜洗浄粒子 4は、生物反応槽 1の槽容積に対して、 0.1— 5%程度の 体積比となるように投入することが好ましい。これよりも少ないと洗浄効果が減少し、ま たこの範囲を越えて増力！]させても洗浄効果は向上しない。この結果、膜分離活性汚 泥法に用いる分離膜エレメントの膜ろ過速度の低下を防止することができる。

[0020] 上記したように、請求項 3、 4の発明では分離膜エレメントと接する面または内部に 銀または銅などの抗菌成分が担持された膜洗浄粒子 4を用いることにより微生物膜 の付着を防止したが、請求項 5の発明では膜洗浄粒子 4を定期的に嫌気状態に置く ことにより、粒子表面の微生物を剥離する。膜洗浄粒子 4を嫌気状態に置く方法とし ては、生物反応槽 1から膜洗浄粒子 4を嫌気槽に取り出す方法、または生物反応槽 1 自体または生物反応槽 1の一部を定期的に嫌気状態とする方法を取ればよい。好気 状態において膜洗浄粒子 4の表面に形成された微生物の膜は、嫌気状態に置くこと により容易に剥離するので、膜洗浄粒子 4の搔き取り効果の低下を防止することがで きる。

実施例 1

[0021] 膜洗浄粒子の効果を調べるために、 2種類の立方体状の粒子 (親水性ポリウレタン スポンジ、疎水性ポリウレタンスポンジ)を使用して比較実験を行った。なお、親水性 ポリウレタンスポンジの親水化は、被処理水と接する面をポリエチレングリコール (親 水性)で覆うように処理してある。粒子表面の凹凸は何れも 1. Ommである。生物反 応槽は脱窒槽と硝化槽カ なる硝化液循環型の装置を使用した。分離膜エレメントと して、 1枚当たりの有効面積が 0. 4m²の高分子平膜を 6枚、硝化槽に浸漬し処理水 を得た。処理対象排水はゴミ浸出水とした。膜洗浄粒子は硝化槽に容積比で 0. 7% 投入した。また、生物処理槽内の MLSS (浮遊固形物濃度）は 5000mgZLで運転し た。膜ろ過流束は実験開始当初 0. 6mZ日で開始し、 4週間後の膜ろ過流束を測定 した。表 1に膜ろ過流束の比較結果を示す。表 1に示すように、親水化ポリウレタンス ポンジを用いた場合には、 4週間経過後にも膜ろ過流束の低下がない。

[0022] [表 1]

実施例 2

[0023] 膜洗浄粒子の効果を調べるために、凹凸の異なる 5種類の球状の粒子 (親水性ポリ ウレタンスポンジ)を使用して比較実験を行った。粒子表面の凹凸は 50 m、 100 m、 1000 μ m、 2500 μ m、 3000 μ mとした。生物反応槽は脱窒槽と確ィ匕槽力らな る硝化液循環型の装置を使用した。分離膜エレメントとして、 1枚当たりの有効面積が 0. 4m²の高分子平膜を 6枚、硝化槽に浸漬し処理水を得た。処理対象排水は下水 とした。膜洗浄粒子は硝化槽に容積比で 0. 7%投入した。また、生物処理槽内の MLSS (浮遊固形物濃度）は 5000mgZLで運転した。膜ろ過流束は実験開始当初 0 . 8mZ日で開始し、 4週間後の膜ろ過流束を測定した。表 2に膜ろ過流束の比較結 果を示す。表 2に示すように、本発明の数値範囲内の親水化ポリウレタンスポンジを 用いた場合には、 4週間経過後にも膜ろ過流束の低下がな!、。

[表 2] 膜洗浄粒子の凹凸 実験開始時の膜ろ過流束 4週間経過後の膜ろ過流束

50 μ m 0.8m/日 0.6 m/日

丄 00 w m 0.8m/日 0.8m/日

1000 μ m 0.8 m/日 0.8m/日

2500 y m 0.8m/日 0.8m/日

3000 μ m 0.8m/日 0.6 m/⁷日

Claims

請求の範囲

[1] 被処理水と接する面が親水化されており、分離膜エレメントと接する面の凹凸が 10 0 μ m以上 2500 μ m以下である膜洗浄粒子を分離膜エレメントが浸漬された生物反 応槽中に投入し、散気装置力 噴出する気泡のエアリフト効果または撹拌手段による 撹拌効果により前記膜洗浄粒子を流動させ、分離膜エレメントの表面の付着物を搔 き取らせることを特徴とする膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法。

[2] 無気孔または独立気孔の材質力 なる膜洗浄粒子を用いる請求項 1記載の膜分離 活性汚泥法における膜洗浄方法。

[3] 抗菌成分が担持された膜洗浄粒子を用いる請求項 1記載の膜分離活性汚泥法に おける膜洗浄方法。

[4] 抗菌成分が銀または銅である請求項 3記載の膜分離活性汚泥法における膜洗浄 方法。

[5] 膜洗浄粒子を定期的に嫌気状態に置き、粒子表面の微生物を剥離する請求項 1 記載の膜分離活性汚泥法における膜洗浄方法。