WO2008035710A1

WO2008035710A1 - Procédé d'élimination d'eaux usées

Info

Publication number: WO2008035710A1
Application number: PCT/JP2007/068182
Authority: WO
Inventors: Daisuke Okamura; Tomotaka Hashimoto
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corporation
Priority date: 2006-09-21
Filing date: 2007-09-19
Publication date: 2008-03-27
Also published as: CA2663986A1; RU2009114841A; EP2065343A4; US8097161B2; AU2007298198B2; CA2663986C; EP2065343A1; KR101158964B1; CN101516790A; US20090308809A1; CN101516790B; RU2426697C2; KR20090018666A; EP2065343B1; JP5208750B2; JPWO2008035710A1; TW200837023A; TWI361796B; AU2007298198A1

Description

明細書

廃水の処理方法

技術分野

[0001] 本発明は有機性廃水の処理をする浸漬型膜分離活性汚泥法による廃水の処理方法に関する。

背景技術

[0002] 廃水処理方法の一つである膜分離活性汚泥法は、活性汚泥槽に膜カートリッジを浸漬し、ろ過により活性汚泥と処理液との固液分離を行う方法である。この方法は活性汚泥濃度（MLSS : Mixed Liquor Suspended Solid)を 5000力、ら 20000mg/lと極めて高くして固液分離を行うことができるため、活性汚泥槽の容積を小さくできる、あるいは活性汚泥槽内での反応時間を短縮できるという利点を有する。また、膜によるろ過のため処理水中には浮遊物質（SS : Suspended Solid)が混入しないので、最終沈殿槽が不要となり、処理施設の敷地面積を減らすことができること、活性汚泥沈降性の良否を問わず固液分離ができるため、活性汚泥管理の負担も軽減されることなど多くのメリットがあり、近年急速に普及している。

[0003] 膜カートリッジとしては平膜や中空糸膜が用いられている。膜分離活性汚泥法では、活性汚泥中の微生物が代謝する生物由来ポリマー、活性汚泥自体、または廃水に含まれる夾雑物などが膜面に付着することによって、有効な膜面積が減少し、ろ過効率が低下するため、長期間の安定なろ過が出来ない場合がある。このとき、ろ過方向とは逆方向にろ過水等の媒体を噴出させて膜表面の付着物を除去する逆洗を行うこと力 ^sある。

[0004] 従来、この膜表面及び膜の間への活性汚泥凝集物や夾雑物等の蓄積を避けるために、膜カートリッジの下部から空気等による曝気を行い、膜の振動効果と気泡の上方への移動による撹拌効果によって、活性汚泥凝集物や夾雑物等を膜表面や膜間力剥離させていた。例えば特開 2000— 157846号公報（特許文献 1)には、曝気の際、中空糸膜を許容範囲内で最大限振動振幅させるために、中空糸膜束の一方の端部外周にはカートリッジヘッドが、他方端部外周にはスカートがそれぞれ液密に固定され、カートリッジヘッド側の中空糸膜端部の中空部は開口し、スカート側の中空糸膜端部の中空部は封止され、かつスカート側接着固定層に複数の貫通穴が設けられていることを特徴とする中空糸膜カートリッジが開示されている。

[0005] しかしながら、活性汚泥槽へ流入する有機性廃水の組成によっては、活性汚泥処理条件を適切に設定しないと、曝気や逆洗を行っても安定な固液分離ができなくなつてしまうことがある。これは、微生物が膜をつまらせる成分を多く分泌するためと考 x_られる。

[0006] 一方、活性汚泥濃度を上昇させることや活性汚泥に流入する有機物量を減少させることによって、あるいは膜ろ過流束を低く設定することによって、目づまりを生じにくくすることが可能である。し力、しながら、かかる方法を過度に行うと、廃水処理の効率が低下するという問題がある。

特許文献 1：特開 2000— 157846号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] そこで、本発明は、膜が目づまりする前に目づまりのリスクを適切に評価し、必要十分な対策をとることによって、活性汚泥と処理液との固液分離を安定的且つ効率よく行うことができる方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0008] 本発明者らは、鋭意検討の結果、膜外表面に付着してろ過を阻害する物質が、糖を主成分とする分子量が数十万から数百万の生物由来ポリマーであることを見いだした。さらに、本発明者らは、有機廃水の生分解性の難易は、生物分解によって有機物濃度を測定する生物学的酸素要求量 (BOD)と、有機性廃水に含まれる有機成分のほぼすベてを測定できる全有機炭素（TOC)、全酸素要求量 (TOD)、または重クロム酸カリウムを用いた化学的酸素要求量 (COD )との比に依存することを見出したこ

Cr

とから、 BODと、 TOC、 TODまたは COD との比を γ値として求め、 γ値を使用して、

Cr

膜の目づまりのリスクを適切に評価する方法を検討した。

[0009] その結果、 γ値力以上 1.5未満という難生分解性の有機性廃水を処理するときには、 BOD—汚泥負荷を 0·05— 0·06 Χ ( δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に設定すると、糖濃度が上昇しないことを見いだした。また、 γ値が 1.5≤ γ < 2.5の時は、 BOD—汚泥負荷を、 0.1 -0.12 Χ ( δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に調整し、 γ値力 ¾·5以上の易生分解性の有機性廃水を処理するときには、 BOD— 汚泥負荷を 0.3— 0·24 Χ ( δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に設定すれば糖濃度は上昇せず、安定してろ過を継続できることを見出した。

[0010] ここで、 δは平均膜ろ過流束を示す。平均膜ろ過流束とは、 1日の単位膜面積当たりの流量をいい、ろ過流量から逆洗の流量を減じた値を膜面積で除すことによって求められる。

[0011] これらの式によれば、平均膜ろ過流束 δを減少させることによって BOD—汚泥負荷の上限値を上げることができる。したがって、本発明者らは、糖濃度が上昇しても膜ろ過流束を減少させれば、安定的に運転を継続できることも確認した。

[0012] ここで BOD—汚泥負荷は、以下の式で表される。

[0013] BOD—汚泥負荷

= (BOD X平均膜ろ過流束 X膜面積) / (MLSS X活性汚泥容積）式からわかるように、 BOD—汚泥負荷は、単位汚泥重量 (MLSS濃度 X活性汚泥の容積）あたり、 1日に活性汚泥槽へ流入する BOD成分の量であり、 1日あたり単位微生物が担当する BOD成分の量を表す。単位は（kg/day)— BOD/kg— MLSSである。

[0014] また、 γ =BOD/ X /3 )であり、

βは前記有機性廃水中の全有機炭素量 (TOC) [mg/L]、重クロム酸カリウムを用いた化学的酸素要求量（COD ) [mg/L]、全酸素要求量 (TOD) [mg/L]から選ばれる 1

Cr

つの量であり、

BODは前記有機性廃水中の生物学的酸素要求量 [mg/L]を示し、

αは /3に基づく調整係数であって、 /3に

TOCを選んだ場合は、 α = 1.0

COD を選んだ場合は、 α =0.33

Cr

TODを選んだ場合は、 α =0.33とする。

[0015] 即ち、本発明は、

[1] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に、有機性廃水を流入させる流入工程と、前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、

前記流入工程に先立って、前記有機性廃水の全有機物量を示す指標と BOD値に基づいて BOD—汚泥負荷の上限値を求め、前記活性汚泥槽における BOD—汚泥負荷が前記上限値を上回らな!/、よう調整する、廃水処理方法；

[2] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、

前記流入工程に先立って、前記有機性廃水の全有機物量を示す指標と BOD値との比率、および前記分離膜装置の平均膜ろ過流束に基づいて、 BOD—汚泥負荷の上限値を求め、前記活性汚泥槽における BOD—汚泥負荷が前記上限値を上回らないよう調整する、廃水処理方法；

[3] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、

前記有機性廃水の γ値が 0.6≤ γ < 1.5の時、前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷を、 0.05— 0.06 Χ ( δ -0.6) Kkg/day)— BOD/kg—MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法

〔ここで、 γ =BOD/ X /3 )とし、

βは前記有機性廃水中の全有機炭素量 (TOC) [mg/L]、重クロム酸カリウムを用いた化学的酸素要求量（COD ) [mg/L]、全酸素要求量（TOD) [mg/L]から選ばれる 1つ

Cr

であり、

BODは前記有機性廃水中の生物学的酸素要求量 [mg/L]であり、

αは /3に基づく調整係数であって、 /3に

TOCを選んだ場合は、 α = 1.0 COD を選んだ場合は、 α =0.33

Cr

TODを選んだ場合は、 α =0.33とする。

また、 δは前記分離膜装置の平均膜ろ過流束とし、単位は m³/(m²' da_y)とする。〕； [4] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、

前記有機性廃水の γ値が 1.5≤ γ < 2.5の時、前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷を、 0.1— 0.12 Χ ( δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法〔ここで、 _Ίおよび δは、上記 [3]と同様とする〕；

[5] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、

前記有機性廃水の γ値が Ύ≥ 2.5の時、前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷を、 0. 3— 0·24 Χ ( δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法

〔ここで、 γおよび δは、上記 [3]と同様とする〕；

[6] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、

前記有機性廃水の γ値が γ < 0.6の時は、 γ値が高い物質を前記有機性廃水に混合することによって、混合後の有機性廃水の γ値を γ≥0·6とすることを特徴とする

、上記 [3]〜 [5]のいずれか 1項に記載の廃水処理方法〔ここで γは、上記 [3]と同様とする

〕；

[7] 前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷を、活性汚泥濃度、活性汚泥容積、活性汚泥槽に流入する有機物量、平均膜ろ過流束及び膜面積からなる群より選択される一以上を増減させることによって調整する、上記 [1]〜[6]のいずれか 1項に記載の廃水処理方法；

[8] 前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷が、算出した BOD—汚泥負荷の上限値を上回る場合に、平均膜ろ過流束を減少させて、該 BOD—汚泥負荷の上限値が該活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷を上回るように調整する、上記 [3]〜 [6]の!/、ずれか 1 項に記載の廃水処理方法；及び

[9] 前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷が、算出した BOD—汚泥負荷の上限値を上回る場合に、活性汚泥濃度、活性汚泥容積、活性汚泥槽に流入する有機物量、及び膜面積からなる群より選択される一以上を増減させることによって、該活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷が該上限値を下回るように調整する、上記 [3]〜 [6]の!/、ずれ力、 1項に記載の廃水処理方法、に関する。

発明の効果

[0016] 本発明によれば、有機性廃水の γ値によって目づまりのリスクを適切に評価し、これに基づいて BOD—汚泥負荷を調整することにより、当該リスクが高いときには、活性汚泥槽における膜の目づまりを未然に抑制することができる。また、当該リスクが低い場合には、固液分離能力を無駄なく活用して効率を高めることができる。 BOD—汚泥負荷は、 MLSS濃度、活性汚泥容積、活性汚泥槽へ流入する有機物量、膜面積を調整することで簡単に制御すること力 Sできる。つまり、例えば、難生分解性の有機性廃水の場合（ γ値が比較的低い場合）は、活性汚泥量を増加させることにより、または活性汚泥槽へ流入する有機物量を減少させることによって、流入する有機物量に対して、微生物量を多く設定し、 BOD—汚泥負荷をより低く設定することができる。一方、易生分解性の有機性廃水の場合（ γ値が比較的高い場合）は、 BOD—汚泥負荷の上限値をより高く設定することができるので、流入する有機物量に対して微生物量を少なく設定して、固液分離効率を高めることが可能である。

[0017] また、平均膜ろ過流束 δを減少させることにより、 BOD—汚泥負荷の上限値を上げること力 Sできる。従って、 BOD—汚泥負荷の上限力 S、実際の BOD—汚泥負荷の値を上回るように δを設定することによつても、膜の目づまりを未然に防ぐことができる。 [0018] 一般に、難生分解性の有機性廃水が流入して!/、る時に、易生分解性の有機性廃水の条件で処理すれば、処理水の水質の悪化を招く可能性がある。しかしながら、本発明の方法に従って処理条件を調整することにより、一定の良好な処理水質を確保すること力 Sでさる。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下に、本発明に係る廃水処理方法の好まし!/、実施の形態を説明する。

[0020] 本発明に係る廃水処理方法は、例えば、図 1に示される装置を用いて行うことができる。図 1において、膜分離活性汚泥槽内に流入する有機性廃水 1は、細目スクリーンゃドラムスクリーンなどの前処理設備 2によって夾雑物を除去された後に、流量調整槽 3に一旦貯留される。その後、分離膜装置における膜ろ過流束を一定に保っため、流量調整槽 3から一定の流量で膜分離活性汚泥槽 (曝気槽) 4に供給される。

[0021] 膜分離活性汚泥槽（曝気槽) 4では、微生物が有機性廃水 1中の有機物（BOD)を分解除去する。膜分離活性汚泥槽 4における活性汚泥混合液の固液分離は槽内に浸漬された浸漬型分離膜装置 5で行!/、、ろ過液 9は必要に応じて滅菌槽 10で消毒後、処理水 11とされる。

[0022] 膜分離活性汚泥槽（曝気槽) 4では、微生物は有機性廃水中の BOD成分を分解し、且つ増殖する。

[0023] 本発明者らは上述のように、活性汚泥槽へ流入する有機性廃水の水質分析 (BOD および TOCまたは COD または TODの測定）を行い、 TOC、 COD または TODのい

Cr Cr

ずれ力、を採用して W直を算出し、 γ値による BOD—汚泥負荷の上限値を求め、実際の BOD—汚泥負荷値がその上限値以下となるように制御すれば、分離膜が目づまりするリスクを回避すること力 Sできることを見!/、だ'した。

[0024] 有機性廃水の _Ί値の経時変化は、例えば数日〜数週間に 1回等、 BOD、 TOC、 T OD、 COD ィ直を定期的に測定し、 BOD/TOC、 BOD/COD または BOD/TODを求

Cr Cr

めることによって簡単に求めることができる。

[0025] 通常、 TOC、 TOD、 COD のいずれを用いた場合も、 γは略同一の値となる。それ

Cr

ぞれの γ値が異なり、異なる式が適用される範囲に各 γ値が属する場合には、当業者は、いずれの γ値を採用するか適宜選択することができる力全有機物量がより正確に測定される順序、即ち TOD、 COD 、 TOCの優先順位で採用することが好ましい

Cr

〇

[0026] 尚、 BOD、 TOC、 TOD, COD の各値は、例えば JIS K 0102に記載の方法で測定

Cr

すること力 sでさる。

[0027] γ値力 S0.6以上 1.5未満の場合、即ち、難生分解性の場合は、活性汚泥槽からの汚泥引き抜き量を縮減し MLSS濃度を上昇させるか、活性汚泥槽へ流入する有機性廃水量を減じたり、希釈したりすることで、 BOD 汚泥負荷を 0.05— 0.06 Χ ( δ— 0.6) [(k g/day)— BOD/kg— MLSS]以下に調整する。 γ値力以上 2.5未満の場合は、 BOD 汚泥負荷を、 0.1 -0.12 Χ ( δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に調整する。 γ値力 ¾.5以上の場合は、 BOD 汚泥負荷を、 0.3— 0.24 Χ ( δ—0.6) [(kg/day)— Β OD/kg— MLSS]以下に調整する。こうすることによって、分離膜の目づまりを防ぎつつ、処理水の水質を損なうことなく分離膜による固液分離を安定的に効率よく継続できる。

[0028] また、分離膜装置の平均膜ろ過流束 δを小さくすれば、上記各式で求められる ΒΟ D 汚泥負荷の上限値を大きくできる。従って、 δの値を、実際の BOD 汚泥負荷を超える上限値を与える範囲に設定すれことによつても、分離膜の目づまりを防ぎつつ、処理水の水質を損なうことなく分離膜による固液分離を安定的に効率よく継続でき

[0029] なお、膜分離活性汚泥槽 (曝気槽) 4が脱窒のために好気槽ー無酸素槽である場合にも本発明は適用できる。また、分離膜装置は活性汚泥槽の後段に設けられる場合でも本発明を適用することができる。

実施例

[0030] 本発明の実施例を以下に説明するが、それによつて本発明が限定されることはない。

(実施例；!〜 3、比較例 1、 2)

以下の方法により、 BOD 汚泥負荷を調整することによって、膜分離活性汚泥法における膜ろ過流束が変化することを確認した。

[0031] まず、製糖工場廃水（ γ値： 1.9)、洗剤工場廃水（ γ値： 1.3)および豆腐工場廃水（ 7値： 4.4)の 3種類の有機性廃水を用いて膜分離活性汚泥実験を行い、種々の BO D—汚泥負荷における安定膜ろ過流束を評価した。分離膜装置には孔径 0.1 πιの PVDF製中空糸型精密ろ過膜を多数本束ねて膜面積を 0.015 m²とした膜モジュールを使用した。膜用の曝気は、空気を膜モジュールの下部から 200 L/hの流量で送気した。ここで、安定膜ろ過流束とは、膜ろ過圧力が運転開始力も 20日経っても、初期圧力からの上昇が 10 kPa以内であるときの膜ろ過流束と定義した。

[0032] 結果を図 2に示す。いずれの場合も BOD—汚泥負荷が高いときは、安定膜ろ過流束は低くなり、逆に BOD—汚泥負荷を低く設定すると安定膜ろ過流束が高くなつた。また、廃水の種類によって異なった曲線が描かれ、 BOD/TOC値すなわち _Ί値が 1.3 の場合は、 BOD—汚泥負荷が 0.03のときに、安定膜ろ過流束は 0.8 m/Dである（実施例 1 )力 ^s、 BOD—汚泥負荷が 0.06では安定膜ろ過流束は 0.3 m/Dであった（比較例 1 )。 BOD/TOC値すなわち γ値が 1.9の場合は、 BOD—汚泥負荷が 0.07のときに安定膜ろ過流束力 m/Dである（実施例 2)が、 BOD—汚泥負荷が 0.13のときは、安定膜ろ過流束は、 0.2 m/Dであった（比較例 2)。 BOD/TOC値すなわち γ値力 ·4の場合は BOD—汚泥負荷が 0.12でも安定膜ろ過流束は 0.65 m/Dであった（実施例 3)。

[0033] 以上より、 BOD/TOC値（= γ値）によって、分離膜装置によって行う固液分離工程で設定すべき BOD—汚泥負荷が異なることを確認できた。

(実施例 4〜9、比較例 3〜8)

孔径 0.1 a mの旭化成ケミカルズ (株)社製 PVDF製精密ろ過中空糸膜をモジユール化した分離膜装置を活性汚泥容積 10 Lの活性汚泥槽に浸漬させて、種々の廃水を膜分離活性汚泥法により処理した。膜用の曝気は、空気を膜モジュールの下部から 200 NL/hの流量で送気した。活性汚泥槽における廃水の滞留時間は 18時間とした。 1日に 1回廃水の水質分析を行った。

[0034] ( 1 )膜面積は 0.022

膜ろ過流束は 0.6 m/Dに設定し、化学工場廃水を BOD: 30 0 mg/Lになるように水で希釈して調整し、これを膜分離活性汚泥法により処理した。

BOD—汚泥負荷の上限値は 0.05 Kkg/day)— BOD/kg—MLSS]と算出された。このときの TOCは 500 mg/Lであり、 γ値は 0.6であった。 MLSSを 12000 mg/Uこすることにより、 BOD—汚泥負荷を算出された上限値以下の 0.033 [(kg/day) - BOD/kg - MLSS] に設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は 4 kPaであった。運転開始から 20日目の膜ろ過圧力は 10 kPaであった（実施例 4)。

[0035] ろ過圧力は安定していたので、 21日目に MLSSを 6500 mg/Lに低下させ、 BOD 汚泥負荷を上限値以上の 0.061 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に設定すると、 25日目にろ過圧力は 30 kPaに達した（比較例 3)。

[0036] その後、膜モジュールを洗浄し、膜ろ過流束を 0.35 m/Dに設定して運転した。 BOD

—汚泥負荷の上限値は 0.065 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]と求められた。膜面積を調整して BOD 汚泥負荷値は 0.061 [(kg/day) - BOD/kg MLSS]に維持したところ

、初期圧力が 4 kPaに対し、 20日目では 10 kPaであった（実施例 10)。

[0037] さらに、原水の希釈倍率を調整することにより BOD 汚泥負荷を 0.02 [(kg/day)— B

OD/kg— MLSS]に、膜ろ過流束を 1.0 m/Dに設定して運転すると（BOD 汚泥負荷の上限値は 0.026 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS) ]、その後の 20日後の圧力は 13 kPa であった（実施例 16)。

[0038] そこで膜ろ過流束は 1.0 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整することによって BOD— 汚泥負荷を 0.035 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に上げると、それから 20日後の膜ろ過圧力は 40 kPaであった（比較例 9)。

[0039] (2)膜面積は 0.022

膜ろ過流束は 0.6 m/Dに設定し、洗剤工場廃水を BOD: 35 0 mg/Lになるように水で希釈して調整し、これを膜分離活性汚泥法により処理した。 BOD 汚泥負荷の上限値は 0.05 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]と算出された。このときの TOCは 260 mg/Lであり、 γ値は 1.34である。 MLSSを 12000 mg/Uこすることにより、 BOD 汚泥負荷を 0.039 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は 5 kPaであった。運転開始から 20日目の膜ろ過圧力は 12 kPaであつた (実施例 5)。

[0040] ろ過圧力は安定していたので、 21日目に MLSSを 6500 mg/Lに低下させ、 BOD 汚泥負荷を 0.071 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に設定すると、 25日目にろ過圧力は 35 kPaに達した（比較例 4)。

[0041] その後、膜モジュールを洗浄し、膜面積を調整して BOD 汚泥負荷を維持しながら膜ろ過流束を 0.2 m/Dに設定して運転すると（BOD 汚泥負荷の上限値は 0.074 [( kg/day)— BOD/kg— MLSS])、初期圧力が 4 kPaに対し、 20日目では 11 kPaであった (実施例 1 1 )。

[0042] さらに原水の希釈倍率を調整することにより BOD—汚泥負荷を 0.03 [(kg/day)— BO D/kg— MLSS]に、膜ろ過流束を 0.8 m/Dに設定して運転すると（BOD—汚泥負荷の上限値は 0.038 [(kg/day) - BOD/kg - MLSS])、その後の 20日後の圧力は 14 kPaであった（実施例 17)。そこで膜ろ過流束は 0.8 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整して BOD—汚泥負荷を 0.045 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に上げると、その後の 20日後の膜ろ過圧力は 35 kPaであった（比較例 10)。

[0043] (3)膜面積は 0.022

膜ろ過流束は 0.6 m/Dに設定し、染色工場廃水を BOD: 75 0 mg/Lになるように水で薄めて調整し、これを膜分離活性汚泥法により処理した。 B OD—汚泥負荷の上限値は 0.1 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]と求められた。このときの COD は 1400 mg/Lであり、 γ値は 1.62である。 MLSSを 10000 mg/Uこすることによ

Cr

り、 BOD—汚泥負荷を 0.1 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は 4 kPaであった。運転開始から 20日目の膜ろ過圧力は 11 kPaであつた（実施例 6)。

[0044] ろ過圧力は安定していたので、 21日目に同工場廃水を BOD : 900 mg/Lになるように調整し、 BOD—汚泥負荷を 0.12 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に設定すると、 25日目にろ過圧力は 37 kPaに達した（比較例 5)。

[0045] その後、膜モジュールを洗浄し、膜面積を調整して BOD—汚泥負荷を維持しながら膜ろ過流束を 0.35 m/Dに設定して運転すると（BOD—汚泥負荷の上限値は [0.13 ( kg/day)— BOD/kg— MLSS])、初期圧力が 5 kPaに対し、 20日目では 10 kPaであった (実施例 12)。

[0046] さらに原水の希釈倍率を調整して BOD—汚泥負荷を 0.035 (kg/day)— BOD/kg— MLSSに、膜ろ過流束を 1.0 m/Dに設定して運転すると（BOD—汚泥負荷の上限値は 0.052 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS])、その後の 20日後の圧力は 13 kPaであった（実施例 18)。そこで膜ろ過流束は 1.0 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整して BOD—汚泥負荷を 0.06 (kg/day)— BOD/kg— MLSSに上げるとその後の 20日後の膜ろ過圧力は 38 kPaであった（比較例 1 1)。 [0047] (4)膜面積は 0.022

膜ろ過流束は 0.6 m/Dに設定し、半導体工場廃水を BOD: 750 mg/Lになるように水で薄めて調整し、これを膜分離活性汚泥法により処理した。 BOD—汚泥負荷の上限値は 0.1 [(kg/day)— BOD/kg—MLSS]と求められた。このときの COD は 1000 mg/Lであり、 γ値は 2.27である。 MLSSを 10000 mg/Uこすることによ

Cr

り、 BOD—汚泥負荷を 0.1 [(kg/day)— BOD/kg—MLSS]に設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は 4 kPaであった。運転開始から 20日目の膜ろ過圧力は 9 kPaであった (実施例 7)。

[0048] ろ過圧力は安定していたので、 21日目に同工場廃水を BOD : 900 mg/Lになるように調整し、 BOD—汚泥負荷を 0.12 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に設定すると、 25日目にろ過圧力は 40 kPaに達した（比較例 6)。

[0049] その後、膜モジュールを洗浄し、膜面積を調整して BOD—汚泥負荷を維持しながら膜ろ過流束を 0.35 m/Dに設定して運転すると（BOD—汚泥負荷の上限値は 0.13 [( kg/day)— BOD/kg—MLSS])、初期圧力が 4 kPaに対し、 20日目では 10 kPaであった (実施例 13)。

[0050] さらに原水の希釈倍率を調整して BOD—汚泥負荷を 0.045 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に、膜ろ過流束を 1.0 m/Dに設定して運転すると（BOD—汚泥負荷の上限値は 0.052 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS])、その後の 20日後の圧力は 14 kPaであった（実施例 19)。そこで膜ろ過流束は 1.0 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整して BOD— 汚泥負荷を 0.055 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に上げるとその後の 20日後の膜ろ過圧力は 41 kPaであった（比較例 12)。

[0051] (5)膜面積は 0.022

膜ろ過流束は 0.6 m/Dに設定し、酵素工場廃水（BOD: 250 0 mg/L)を膜分離活性汚泥法により処理した。 BOD—汚泥負荷の上限値は 0.3 [(kg/ day)— BOD/kg— MLSS]と求められた。このときの TOCは 900 mg/Lであり、 γィ直は 2.7 8である。 MLSSを 10000 mg/Uこすることにより、 BOD—汚泥負荷を 0.33 [(kg/day) - B OD/kg— MLSS]に設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は 4 kPaであった。運転開始から 10日目の膜ろ過圧力は 30 kPaであった（比較例 7)。

[0052] 膜モジュールを洗浄し、 11日目に酵素工場廃水を BOD: 2200 mg/Lになるように水で薄めて調整し、 BOD—汚泥負荷を 0.29 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に設定すると、洗浄直後のろ過圧力が 5 kPaに対し、 31日目のろ過圧力は 10 kPaであった（実施例 8)。

[0053] その後、膜モジュールを洗浄し、膜面積を調整して BOD—汚泥負荷を維持しながら膜ろ過流束を 0.4 m/Dに設定して運転すると（BOD—汚泥負荷の上限値は 0.348 [( kg/day)— BOD/kg— MLSS])、初期圧力が 5 kPaに対し、 20日目では 11 kPaであった (実施例 14)。

[0054] さらに原水の希釈倍率を調整して BOD—汚泥負荷を 0.18 [(kg/day)— BOD/kg— M LSS]に、膜ろ過流束を 1.0 m/Dに設定して運転すると（BOD—汚泥負荷の上限値は 0 .204 (kg/day)— BOD/kg— MLSS)その後の 20日後の圧力は 15 kPaであった（実施例 20)。そこで膜ろ過流束は 1.0 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整して BOD—汚泥負荷を 0.25 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]に上げるとその後の 20日後の膜ろ過圧力は 4 3 kPaであった（比較例 13)。

[0055] (6)膜面積は 0.022

膜ろ過流束は 0.6 m/Dに設定し、食肉工場廃水を BOD: 22 00 mg/Lになるように水で薄めて調整し、これを膜分離活性汚泥法により処理した。 B OD—汚泥負荷の上限値は 0.3 [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]と求められた。このときの TOCは 600 mg/Lであり、 γ値は 3.67である。 MLSSを 10000 mg/Uこすることにより、 BOD—汚泥負荷を 0.29 (kg/day)— BOD/kg— MLSSに設定した。運転開始直後の膜ろ過圧力は 4 kPaであった。運転開始から 20日目の膜ろ過圧力は 11 kPaであった（実施例 9)。

[0056] ろ過圧力は安定していたので、 21日目に同工場廃水を BOD : 3000 mg/Lになるように調整し、 BOD—汚泥負荷を 0.4 (kg/day)— BOD/kg— MLSSに設定すると、 25日目にろ過圧力は 40 kPaに達した（比較例 8)。

[0057] その後、膜モジュールを洗浄し、膜面積を調整して BOD—汚泥負荷を維持しながら膜ろ過流束を 0.12 m/Dに設定して運転すると（BOD—汚泥負荷の上限値は 0.42 ( kg/day)— BOD/kg— MLSS)、初期圧力が 5 kPaに対し、 20日目では 12 kPaであった（実施例 15)。

[0058] さらに原水の希釈倍率を調整して BOD—汚泥負荷を 0.17 (kg/day)— BOD/kg— M LSSに、膜ろ過流束を 1.0 m/Dに設定して運転すると（BOD—汚泥負荷の上限値は 0. 20 (kg/day) - BOD/kg - MLSS)、その後の 20日後の圧力は 13 kPaであった（実施例 21)。そこで膜ろ過流束は 1.0 m/Dのまま原水の希釈倍率を調整して BOD—汚泥負荷を 0.3 (kg/day)— BOD/kg— MLSSに上げるとその後の 20日後の膜ろ過圧力は 39 k Paであった（比較例 14)。

[0059] 以上をまとめて表 1に示す。

[0060] 以上のように、 γ値が、

0.6≤ γ < 1.5の場合には、

BOD—汚泥負荷を 0·05— 0·06Χ(δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に、 1.5≤ γ <2.5の場合には

BOD—汚泥負荷を 0·1— 0·12Χ(δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に、 γ≥2·5の場合には

BOD—汚泥負荷を 0·3— 0·24Χ(δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に設定すれば、膜の目づまりを生じさせることなぐろ過圧力を低く維持し、安定的に固液分離を行うことができた。

[0061] [表 1]

γ値、 BOD—汚泥負荷およびろ過圧力の関係 γ値 BOD—汚泥負荷膜ろ過ろ過圧力 [kPa] [(kg/day)一 BOD/kg一 MLSS] 流束初期 20日目実施例 1 1.3 0.03 0.8 5 10 実施例 2 1.9 0.07 0.7 4 11 実施例 3 4.4 0.12 0.65 5 11 実施例 4 0.6 0.033 0.6 4 10 実施例 5 1.35 0.039 0.6 5 12 実施例 6 1.62 0.1 0.6 4 11 実施例 7 2.27 0.1 0.6 4 9 実施例 8 2.78 0.29 0.6 5 10 実施例 9 3.67 0.29 0.6 4 11 実施例 1 0 0.6 0.061 0.35 4 10 実施例 1 1 1.35 0.071 0.2 4 11 実施例 1 2 1.62 0.12 0.35 5 10 実施例 1 3 2.27 0.12 0.35 4 10 実施例 1 4 2.78 0.29 0.4 5 11 実施例 1 5 3.67 0.4 0.12 5 12 実施例 1 6 0.6 0.02 1.0 10 13 実施例 1 7 1.35 0.03 0.8 11 14 実施例 1 8 1.62 0.035 1.0 10 13 実施例 1 9 2.27 0.045 1.0 11 14 実施例 2 0 2.78 0.18 1.0 10 15 実施例 2 1 3.67 0.17 1.0 10 13 比較例 1 1.3 0.06 03 6 13 比較例 2 1.9 0.13 0.2 5 14 比較例 3 0.6 0.061 0.6 10 >30 比較例 4 1.35 0.071 0.6 12 >35 比較例 5 1.62 0.12 0.6 11 >37 比較例 6 2.27 0.12 0.6 9 >40 比較例 7 2.78 0.33 0.6 4 >30 比較例 8 3.67 0.4 0.6 11 >40 比較例 9 0.6 0.035 1.0 13 >40 比較例 1 0 1.35 0.045 0.8 14 >35 比較例 1 1 1.62 0.06 1.0 13 >38 比較例 1 2 2.27 0.055 1.0 14 >41 比較例 1 3 2.78 0.25 1.0 15 >43 比較例 1 4 3.67 0.3 1.0 13 >39 (実施例 22)

孔径 0.1 ,i mの PVDF製精密ろ過中空糸膜をモジュール化した分離膜装置 (膜面積： 0.015 m²)を有効容積 10 Lの活性汚泥槽に浸漬させて、洗剤工場廃水を膜分離活性汚泥法により処理した。活性汚泥槽における廃水の滞留時間は 18時間とした。 1日に 1回廃水の水質分析を行った。膜ろ過流束は、 0.6 m/Dに設定した。膜用の曝気は、空気を膜モジュールの下部から 200 L/hの流量で送気した。運転結果を図 3に示す

〇

[0062] 運転開始前に廃水の水質分析を行うと BOD: 700 mg/L、 TOC: 350 mg/L、 COD ：

Cr

1100 mg/L、 TOD: 1150であった。このときの γ値は 1·8〜2·0であるので BOD—汚泥負荷は 0.07 (kg/day)— BOD/kg— MLSSに設定して実験を開始した。初期活性汚泥の MLSS濃度は 10 g/Lとし、汚泥引き抜き量を調整して MLSS濃度を 10も I Lに保持した。 γ値に応じて、 BOD—汚泥負荷を適切な範囲に設定することにより、 7日目まではろ過圧力も上昇せず、安定に運転することができた。

[0063] 7〜15日目の廃水の水質分析の結果、 γ値が約 1.2であった。運転 10日目くらい力、らろ過圧力が上昇しはじめ、 15日目には 27 kPaに達したため運転を停止した。

[0064] 膜モジュールを洗浄して汚泥を入れ換え、初期投入汚泥の MLSSを 15 g/Lに設定して再び運転を開始した。 MLSS測定値を見ながら、汚泥引き抜き量の調整を行い 15 g/Lに保持した。廃水の水質分析の結果、運転開始 16〜30日目は γ値が約 2であつたので、 16日目に廃水を水で薄めて活性汚泥槽へ流入する有機物量を調整し BOD —汚泥負荷を 0.05 (kg/day)— BOD/kg— MLSSに設定したところ、その後 6日間は、ろ過圧力は上昇しなかった。

[0065] 運転 22日目に活性汚泥への空気量を減らすことを目的に、汚泥引き抜き量を増やすことで MLSSを 5 g/Lに保持した。このときの BOD—汚泥負荷は 0.15 (kg/day) -BO D/kg— MLSSである。 MLSSを下げた直後から圧力は上昇し始め、運転 27日目にはろ過圧力が 13 kPaに達したので、有効容積 10 Lの活性汚泥槽をもうひとつ連結させて BOD—汚泥負荷を 0.075 (kg/day)— BOD/kg— MLSSに設定した。そうすると、ろ過圧力は 11 kPaまで低下した。

[0066] 以上のように、 BOD—汚泥負荷の調整方法は、活性汚泥濃度の増減、活性汚泥容積の増減、または活性汚泥槽に流入する有機物量の増減のレ、ずれの方法で調整して本発明の適用しても、膜の目づまりを生じさせることなぐ安定して固液分離を行うこと力 Sでさること力 S確言忍でさた。

(実施例 23)

化学薬品工場廃水を膜分離活性汚泥法により処理した。膜ろ過流束は、終始 0.6 m/Dに設定して運転した。膜用の曝気は、空気を膜モジュールの下部から 200 L/hの流量で送気した。

[0067] 運転開始前に水質分析を行うと、 BOD: 30 mg/L、 TOC: 100 mg/Lであり、 γ値は 0 .3であった。孔径 0.1 mの PVDF製精密ろ過中空糸膜をモジュール化した分離膜装置 (膜面積： 0.15 m²)を有効容積 10 Lの活性汚泥槽に浸漬させ、 MLSS濃度は 10 g/ Lに設定し、運転を開始した。このとき、 BOD—汚泥負荷は 0.027 (kg/day) -BOD/kg — MLSSである。初期膜ろ過圧力は 5 kPaであったが、運転 20日目に 20 kPaまで上昇した。

[0068] そこで、この廃水にペプトンを溶かすことにより、 BOD: 160 mg/L, TOC: 150 mg/L に調整し、 γ値を 1.1に設定した。 0.03 m²の膜面積をもつ分離膜装置を有効容積 10 Lの活性汚泥槽に浸漬させ、 MLSS濃度は 10 g/Lに設定し、運転を開始した。このとき、 BOD—汚泥負荷は 0.029 (kg/day)— BOD/kg— MLSSである。初期膜ろ過圧力は 5 kPaであり、 20日後の膜ろ過圧力は 8 kPaであった。

[0069] 以上のように、 γ値が 0.6未満である有機性廃水については、ペプトンという _Ί値が大きい物質を添加して、本発明を適用することにより、膜の目づまりを生じさせることなぐ安定して固液分離を行うことができることが確認できた。

図面の簡単な説明

[0070] [図 1]本発明に係る有機性廃水の処理方法の一例を示すブロック図である。

[図 2] γ値の違いにおける BOD—汚泥負荷とそのときの安定膜ろ過流束との関係を表す図である。

[図 3]実施例 22における膜間差圧の経時変化を示す図である。

符号の説明

[0071] 1 · · ·有機性廃水、 2· · ·前処理設備、 3· · ·流量調整槽、 4· · ·膜分離活性汚泥槽 (曝気槽）、 5···中空糸膜型分離膜装置、 6···スカート、 7···ブロワ一、 8···吸引ポンプ、 9··· ろ過液、 10···滅菌槽、 11···処理水

Claims

請求の範囲

[1] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に、有機性廃水を流入させる流入工程と、

前記活性汚泥槽にて前記有機性廃水を前記活性汚泥によって生物処理し、該活性汚泥槽あるいはその後段に設置した分離膜装置によって該活性汚泥を固液分離する分離工程と、を含む廃水の処理方法であって、

前記流入工程に先立って、前記有機性廃水の全有機物量を示す指標と BOD値に基づいて BOD—汚泥負荷の上限値を求め、前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷が前記上限値を上回らないよう調整する、廃水処理方法。

[2] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、

前記流入工程に先立って、前記有機性廃水の全有機物量を示す指標と BOD値との比率、および前記分離膜装置の平均膜ろ過流束に基づいて、 BOD—汚泥負荷の上限値を求め、前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷が前記上限値を上回らないよう調整する、廃水処理方法。

[3] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、

前記有機性廃水の γ値が 0.6≤ γ < 1.5の時、前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷を、 0.05— 0.06 Χ ( δ -0.6) Kkg/day)— BOD/kg—MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法。

〔ここで、

γ =BOD/( a X /3 )とし、

Cr

であり、 BODは前記有機性廃水中の生物学的酸素要求量 [mg/L]であり、

αは /3に基づく調整係数であって、 /3に

TOCを選んだ場合は、 α = 1.0

COD を選んだ場合は、 α =0.33

Cr

TODを選んだ場合は、 α =0.33とする。

また、 δは前記分離膜装置の平均膜ろ過流束とし、単位は m³/(m²' da_y)とする。〕

[4] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、

前記有機性廃水の γ値が 1.5≤ γ < 2.5の時、前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷を、 0.1— 0.12 Χ ( δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法。

〔ここで、 γおよび δは、請求項 3と同様とする〕

[5] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、

前記有機性廃水の γ値が Ύ≥ 2.5の時、前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷を、 0. 3— 0·24 Χ ( δ -0.6) [(kg/day)— BOD/kg— MLSS]以下に調整することを特徴とする、廃水処理方法。

〔ここで、 γおよび δは、請求項 3と同様とする〕

[6] 活性汚泥を収容した活性汚泥槽に有機性廃水を流入させる流入工程と、

前記有機性廃水の γ値が γ < 0.6の時は、 γ値が高い物質を前記有機性廃水に混合することによって、混合後の有機性廃水の γ値を γ≥0·6とすることを特徴とする、請求項 3〜5のいずれか 1項に記載の廃水処理方法。

〔ここで γは、請求項 3と同様とする〕

[7] 前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷を、活性汚泥濃度、活性汚泥容積、活性汚泥槽に流入する有機物量、平均膜ろ過流束及び膜面積からなる群より選択されるー以上を増減させることによって調整する、上記請求項;!〜 6のいずれか 1項に記載の廃水処理方法。

[8] 前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷が、算出した BOD—汚泥負荷の上限値を上回る場合に、平均膜ろ過流束を減少させて、該 BOD—汚泥負荷の上限値が該活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷を上回るように調整する、請求項 3〜6のいずれ力、 1項に記載の廃水処理方法。

[9] 前記活性汚泥槽の BOD—汚泥負荷が、算出した BOD—汚泥負荷の上限値を上回る場合に、活性汚泥濃度、活性汚泥容積、活性汚泥槽に流入する有機物量、及び膜面積からなる群より選択される一以上を増減させることによって、該活性汚泥槽の Β OD—汚泥負荷が該上限値を下回るように調整する、請求項 3〜6のいずれか 1項に記載の廃水処理方法。