WO2013008522A1 - 散気装置 - Google Patents

散気装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013008522A1
WO2013008522A1 PCT/JP2012/062146 JP2012062146W WO2013008522A1 WO 2013008522 A1 WO2013008522 A1 WO 2013008522A1 JP 2012062146 W JP2012062146 W JP 2012062146W WO 2013008522 A1 WO2013008522 A1 WO 2013008522A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air diffuser
air
diffuser
membrane
section
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/062146
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
彰利 中川
寛 野口
泰日 李
Original Assignee
株式会社明電舎
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社明電舎 filed Critical 株式会社明電舎
Publication of WO2013008522A1 publication Critical patent/WO2013008522A1/ja

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/20—Activated sludge processes using diffusers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/18—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • B01D61/20—Accessories; Auxiliary operations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23121—Diffusers having injection means, e.g. nozzles with circumferential outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23123—Diffusers consisting of rigid porous or perforated material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23123—Diffusers consisting of rigid porous or perforated material
    • B01F23/231231—Diffusers consisting of rigid porous or perforated material the outlets being in the form of perforations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
    • B01F23/2312—Diffusers
    • B01F23/23126—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element
    • B01F23/231265—Diffusers characterised by the shape of the diffuser element being tubes, tubular elements, cylindrical elements or set of tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/1236—Particular type of activated sludge installations
    • C02F3/1268—Membrane bioreactor systems
    • C02F3/1273—Submerged membrane bioreactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F3/00—Biological treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F3/02—Aerobic processes
    • C02F3/12—Activated sludge processes
    • C02F3/20—Activated sludge processes using diffusers
    • C02F3/201—Perforated, resilient plastic diffusers, e.g. membranes, sheets, foils, tubes, hoses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2313/00—Details relating to membrane modules or apparatus
    • B01D2313/26—Specific gas distributors or gas intakes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to an air diffuser provided in a reaction tank using an immersion type membrane module.
  • a sewage treatment apparatus using a submerged membrane module there is a type in which a plurality of external pressure type solid-liquid separation flat membranes are vertically arranged in a reaction tank.
  • MBR membrane separation activated sludge treatment
  • air bubbles are aerated from an air diffuser installed at the lower part of the reaction tank. This is to supply oxygen to the microorganisms that make up the activated sludge in the reaction tank, and the membrane surface is washed by the water flow generated as the bubbles rise to remove clogging on the membrane surface. It is for suppressing.
  • the diameter of the air diffuser of the air diffuser must be relatively large, 3-10 mm. is there.
  • an air diffuser having a structure in which a plurality of holes of this size are formed in a pipe is used (for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 In the cleaning of the membrane surface of the membrane module, dirt on the membrane surface is removed by sweeping the membrane surface with a vigorous gas-liquid mixed flow generated by the rise of bubbles due to aeration, and accumulation of dirt is suppressed.
  • the membrane to be used is selected according to the substance to be removed and the target treated water quality.
  • MF membranes and UF membranes are used mainly for the purpose of removing solids, and membranes used in MBR are also usually MF membranes.
  • the material of the film can be roughly classified into an organic film and an inorganic film.
  • MF and UF membranes are PSF (polysulfone), PE (polyethylene), CA (cellulose acetate), PAN (polyacrylonitrile), PP (polypropylene), PVDF (polyvinylidene fluoride), PTFE (polytetrafluoroethylene). Fluoroethylene) is used.
  • NF film and the RO film a polyamide-based organic film is often used.
  • a film using an ceramic MF film, UF film, NF film
  • the shape of the membrane can be classified into a hollow fiber membrane, a flat membrane, a tubular membrane, and a monolith.
  • filtration methods in membrane treatment include total volume filtration (dead-end-filtration) and cross-flow filtration.
  • the cross-flow filtration method always performs filtration while washing the membrane surface with a flow parallel to the membrane surface. This method allows continuous operation in which deposits are removed in parallel with filtration and maintains a high filtration rate. However, in order to create a sufficient parallel flow, the flow rate on the supply water side becomes larger than the filtration flow rate, and filtration is performed. Energy consumption per flow rate increases.
  • the MBR method is a wastewater treatment method that combines membrane filtration with biological treatment by the activated sludge method, but in principle it is necessary to always take measures against clogging (fouling) of the membrane.
  • a preventive method not to deteriorate the membrane filtration performance, it is necessary to always keep the flow velocity at the membrane surface constant by aeration, etc., and there is a problem that the running cost is high because it is necessary to secure the aeration power for that purpose. . Therefore, realization of high flow rate and high-efficiency filtration is required by devising cleaning.
  • the biological reaction tank of the MBR processing apparatus includes, for example, an anoxic tank and an aerobic tank as disclosed in Non-Patent Document 1, and a membrane module is immersed in the aerobic tank.
  • an aeration device for cleaning the membrane module is provided separately from the aeration device for supplying dissolved oxygen, and the air bubbles provided from this aeration device
  • the surface of the membrane is constantly cleaned by Air for air diffusion is supplied to the piping of the air diffuser from a cleaning blower independent of the air diffuser.
  • the inside of the membrane module is in a negative pressure state by a suction pump, and the filtrate in the water collection channel of the membrane module is carried out of the aerobic tank by the suction pump.
  • a certain amount of filtered water is stored in the filtered water tank before being discharged out of the system.
  • the said membrane surface is back-washed with the said filtered water with a fixed period.
  • a cleaning chemical solution is added to the filtered water to remove organic substances on the membrane surface, and periodic chemical cleaning is also performed.
  • a diffuser for cleaning the membrane must be designed and manufactured so that bubbles are uniformly injected into the reaction tank from each diffuser so that the cleaning effect of the highly efficient membrane surface does not vary. .
  • membrane permeation flux membrane flux
  • a portion where the membrane surface is insufficiently washed occurs, so that stable solid-liquid separation treatment is possible. become unable. Therefore, for example, techniques disclosed in Patent Documents 2 to 4 have been proposed as countermeasures against clogging of gas discharge holes in the diffuser.
  • the MBR processing apparatus disclosed in Patent Document 5 improves the cleaning performance of the membrane by increasing the rising speed of the liquid phase in the vicinity of the membrane surface of the membrane module and enhancing the effect of dispersing bubbles below the membrane module.
  • a dispersion means for dispersing bubbles is provided below the membrane module, and a diffuser tube is disposed below the dispersion means.
  • diffuser tubes having a structure that prevents the discharge holes from being blocked by adhering solids by increasing the diameter of the discharge holes of the bubbles in the diffuser pipes have been proposed (patented) References 2, 3). Specifically, by forming a notch or slit for air discharge along the axial direction of the diffuser tube or perpendicular to the axial direction on the lower side of the diffuser tube arranged in the horizontal direction, A reduction in the amount of air discharged from the lower side of the air diffuser is avoided.
  • the bubbles discharged from the diffuser tube are related to the bubble discharge pressure in the diffuser tube installed in the treatment tank (considering the water depth of the diffuser tube) and the air supply pressure of the diffuser air from the blower.
  • the diameter will be greatly affected. That is, when bubbles are discharged from the air diffuser while the bubble discharge pressure and the air supply pressure are maintained substantially equal, the bubbles to be discharged are formed in the minimum area of the opening of the air diffuser.
  • the air bubbles are discharged from a portion where the bubbles are relatively small in diameter.
  • the discharge flow rate of the bubbles tends to be relatively small. For this reason, the discharge flow rate from the air diffuser is small, the effect of cleaning the film surface becomes insufficient, and the MBR process is hindered.
  • the air supply pressure is set to be larger than the bubble discharge pressure
  • the discharged bubbles are discharged from a portion formed in a wider area of the opening of the diffuser tube. Therefore, the bubbles are likely to have a relatively large diameter.
  • a bubble diameter and a flow volume become large.
  • the discharge flow rate from the air diffusing tube increases, so that the cleaning effect on the film surface can be expected to improve.
  • the discharge bubble diameter becomes large, it is difficult to clean the film surface by uniformly distributing the bubbles, and the cleaning effect becomes insufficient, which impedes MBR processing.
  • an air diffuser described in Patent Document 4 having a cleaning function is known as a measure for preventing clogging of other air diffusers.
  • This air diffuser pushes the activated sludge mixed liquid in the air diffuser to the outside from the opening at the tip by air supplied to the air diffuser at the initial stage of aeration.
  • the residue of the activated sludge mixed liquid in the diffuser is prevented, and even when the activated sludge concentration is high, blockage of the diffused holes due to drying can be avoided.
  • the liquid in the tank is drawn into the diffuser from the discharge hole, and solid matter gradually adheres to the discharge hole. Since clogging occurs, measures to prevent clogging are not sufficient.
  • the MBR processing apparatus of Patent Document 5 that serves both as oxygen supply and membrane cleaning can simultaneously achieve both good dispersion of bubbles supplied to the membrane and high liquid flow velocity near the membrane surface. It has become.
  • the oxygen supply efficiency to the activated sludge it is necessary to increase the contact area at the oxygen transfer interface in the liquid phase as fine bubbles. It is necessary to generate a strong gas-liquid mixed flow due to the upward flow due to.
  • Non-Patent Document 1 a blower facility for the aeration device and the diffuser device is required, and accordingly, the installation space for the facility and the piping line of the air supply system become complicated.
  • JP 2009-106874 A Japanese Patent Laid-Open No. 2001-29987 Japanese Patent Laid-Open No. 10-286444 JP 2001-170677 A JP 2006-2224050 A JP 11-28463 A
  • the air diffuser of the present invention is an air diffuser for aeration to activated sludge and membrane cleaning of the membrane module, and the first air diffuser disposed immediately below the membrane module is not directly below the air diffuser. And a second air diffuser disposed in parallel with the first air diffuser at a position.
  • the first air diffuser is formed such that a plurality of openings are arranged along the axial direction of the member on the lower surface at the position directly below, while a plurality of diffusers having a smaller diameter than the openings are formed. Plural across the cross-section in that direction so that the pores are not directly under the position and are higher than the opening and lower than the axis of the diffuser member along the axial direction. Is formed.
  • the second air diffusion member is formed such that a plurality of openings are arranged along the axial direction of the member on the lower surface thereof, and a plurality of air diffusion holes having a smaller diameter than the opening are provided in the opening.
  • the cross section in the direction is formed so as to be arranged along the axial direction at a position higher than the axis of the diffuser member and lower than the axis of the diffuser member.
  • the top view which showed the positional relationship of the air diffusion apparatus and membrane module in Embodiment 1 of invention.
  • (A) is the front view which showed the positional relationship of the 1st air diffusion member and membrane module in Embodiment 1 of invention,
  • (b) shows the positional relationship of the said 1st air diffusion member and the separation membrane of the said membrane module.
  • the side view shown. is a side view of the first air diffuser of the air diffuser according to Embodiment 1 of the invention,
  • (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of the first air diffuser, and
  • (c) is the first air diffuser.
  • BB sectional view (d) is a side view of the second air diffuser of the air diffuser, and (e) is a CC cross sectional view of the second air diffuser.
  • the side view of the aeration apparatus in Embodiment 2 of invention (A) is a side view of the first air diffuser of the air diffuser in Embodiment 3 of the invention, (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of the first air diffuser, and (c) is the first air diffuser.
  • (A) is a side view of the first air diffuser of the air diffuser in Embodiment 4 of the invention
  • (b) is a cross-sectional view taken along the line AA of the first air diffuser
  • (b) is the first air diffuser.
  • (C) is a side view of the second air diffuser of the air diffuser
  • (e) is a CC cross sectional view of the second air diffuser.
  • (A) is a perspective view of an air diffuser in Embodiment 5 in which the lower side of the radial cross section forms a semicircular shape
  • (b) is an embodiment 5 in which the upper side of the radial cross section is an obtuse triangle while the lower side forms a semicircular shape.
  • FIG. 7C is a perspective view of the air diffuser in FIG. 5C
  • FIG. 8C is a perspective view of the air diffuser in Embodiment 5 in which the upper side of the radial cross section is an acute triangle and the lower side is a semicircular shape
  • the air diffuser 1 in the embodiment of the present invention shown in FIG. 1 is an air diffuser for cleaning the membrane module 2 and is disposed below the membrane module 2 as shown in FIG.
  • the membrane module 2 is immersed in the activated sludge suspension in the membrane separation tank 4 of the MBR processor 3 as shown in FIG.
  • Examples of the membrane module 2 include those having a separation membrane of a flat membrane type or a hollow fiber membrane type.
  • the membrane module 2 is arranged vertically in the membrane separation tank 4.
  • a pump P is connected to one end of the pipe 5 connected to the water collecting part of the membrane module 2 so that the filtrate can be transferred out of the membrane separation tank 4 by suction.
  • the air diffuser 1 also functions as an aerator for supplying air to the activated sludge and an air diffuser for cleaning the membrane of the membrane module 2.
  • the air diffuser 1 introduces air for membrane cleaning and aeration from the blower B through a pipe 6. By installing a check valve V in the pipe 6, the backflow of the liquid in the tank 4 to the blower B due to the siphon effect when the blower B stops is avoided.
  • the air diffuser 1 includes an air diffuser 11 disposed immediately below the membrane module 2, and an air diffuser 12 disposed in parallel with the air diffuser 11 at a position not directly below the air diffuser 11. .
  • the diffuser tube 11 and the diffuser tube 12 are formed in a cylindrical shape, and both ends thereof are sealed.
  • the air supply pipe 6 of the blower B is connected to one end of the air diffusion pipes 11 and 12 or connected to the inside of the air diffusion pipes 11 and 12. Further, when a spare blower can be prepared, the pipe 6 can be installed for each blower so that the processing can be continued even during the maintenance of the blower. In this case, the air supply pipe of the blower B may be connected to both ends of the air diffuser 1 separately. Or you may connect to one edge part collectively.
  • the air diffuser 11 is formed with an opening 111 and air diffuser holes 112.
  • the pressure of the blower B and the air flow rate are adjusted so that bubbles discharged from the opening 111 can clean at least the membrane surface of the membrane module 2.
  • the opening 111 mainly discharges air used for film cleaning. Further, the opening 111 forms a liquid surface and discharges impurities such as activated sludge that has flowed into the diffuser tube 11 from the liquid surface without drying. As shown in FIG. 3B, a plurality of openings 111 are formed so as to be arranged along the direction of the axis L ⁇ b> 11 of the diffuser tube 11 on the lower surface of the diffuser tube 11 at a position directly below the membrane module 2.
  • the opening diameter and the number of openings 111 are not particularly limited.
  • the membrane surface cleaning of the membrane module 2 can be performed uniformly.
  • the air diffuser 112 is formed higher than the axis L11 of the air diffuser 11, the liquid phase outside the air diffuser 11 flows into the air diffuser 11 little by little from the air diffuser 112, and the liquid phase in the air diffuser 11 is obtained. May be filled up to the level of the air diffuser 112, and the air diffuser 112 is not blocked, but a stable air diffuser cannot be performed.
  • the total length L of the air diffuser 11 is set longer than the effective width L0 of the membrane module 2.
  • a plurality of diffusion tubes 11 may be arranged in parallel according to the area of the bottom surface of the membrane module 2.
  • the diameter D of the air diffuser 11 is as shown in FIGS. 4 (a) to 4 (c). The distance is appropriately set based on the distance between the air diffuser 112 and the membrane module 2 and the distance d between the air diffuser holes 112 separating the longitudinal cross section of the air diffuser 11 in the direction of the axis L11.
  • the air supply pipe 6 when the diameter D of the air diffuser 11 is equal to the diameter (about several tens of millimeters) of the air supply pipe 6 of the blower B, the air supply pipe 6 naturally has a portion of the air diffuser 11 as well as the pressure loss cannot be ignored. But pressure loss cannot be ignored. For this reason, the connection portion of the pipe 6 at the end of the air diffuser 11 has a pressure distribution such that the air supply pressure is higher than that at the other end of the air diffuser 11. As a result, a uniform pressure cannot be maintained in the diffuser tube 11, and it becomes difficult to evenly distribute bubbles from the diffuser tube 11 and clean the membrane surface of the membrane module 2.
  • the diameter D of the air diffusion pipe 11 is set to be larger than the diameter of the air supply pipe 6, the function as a pressure buffer tank is ensured, and the air supply pressure in the air diffusion pipe 11 becomes substantially uniform. Thereby, the distribution of bubbles from the air diffuser 11 becomes uniform, and the membrane surface of the membrane module 2 can be evenly cleaned.
  • the diameter and pitch of the air holes 112 are arranged based on a well-known technique.
  • a diffuser in which a plurality of diffuser holes with a diameter of 5 to 10 mm are formed in a diffuser tube at a pitch of 100 to 200 mm, and an air diffuser speed is set to 10 m / s or more (Patent Document 6, etc.).
  • the air diffuser 12 is arranged in parallel with the air diffuser 11 at a position not directly below the membrane module 2.
  • the diffuser 12 is formed to have substantially the same diameter as the diffuser 11 as shown in FIGS. 4 (d) and 4 (e).
  • An opening 121 and an air hole 122 are formed in the air diffuser 12.
  • a plurality of openings 121 are formed on the lower surface of the air diffuser 12 so as to be disposed along the direction of the axis L12 of the air diffuser 12. Further, the air diffusion holes 122 are formed to have a smaller diameter than the opening 121.
  • a plurality of air diffusion holes 122 are formed symmetrically across the cross section in the direction so as to be disposed along the axis L12 direction at a position higher than the opening 121 and lower than the axis L12.
  • the total length L and diameter D of the air diffuser 12 and the diameters and pitches of the opening 121 and the air diffuser 122 are set to the same specifications as those of the air diffuser 11.
  • the number of the diffuser tubes 11 and 12 is not limited to the illustrated number of installations, and is set as appropriate according to the capacity of the membrane module 2 and the membrane separation tank 4.
  • the air holes 111 and 121 of the air diffusers 11 and 12 are arranged symmetrically with respect to the axial cross section of the air diffusers 11 and 12 as shown in the figure. May be.
  • the pipes 6 connected to the diffuser pipes 11 and 12 are well known so that the flow rate and pressure of the air supplied to the diffuser pipes 11 and 12 can be individually adjusted.
  • a flow control valve and a pressure regulator are installed as appropriate.
  • the liquid phase in the membrane separation tank 4 to which the water to be treated is supplied is always aerated by the aeration pipes 11 and 12 of the aeration apparatus 1, and the aeration amount is determined by the dissolved oxygen concentration of the liquid phase being predetermined. It is controlled to be within the range of.
  • the activated sludge in the separation membrane tank 4 biologically decomposes pollutants in the liquid phase using oxygen provided by this aeration.
  • the liquid phase in the membrane separation tank 4 is supplied to the membrane module 2 by the water flow by the aeration and subjected to solid-liquid separation processing.
  • the inside of the separation membrane 20 of the membrane module 2 is in a negative pressure state by the suction pump P, and the filtered water that has permeated into the water collecting passage of the membrane module 2 is carried out of the membrane separation tank 4 by the suction pump P.
  • air bubbles 100 provided from the blower B are constantly released from the air diffuser holes 112 of the air diffuser tube 11.
  • oxygen is provided to the sludge.
  • the air diffuser 11 has a circular cross section in the radial direction and the position of the air diffuser 112 is set lower than the height of the axis L11 of the air diffuser 11. Therefore, the rising bubbles discharged from the air diffuser 112 are scattered. Ascending along the outer peripheral surface of the trachea 11, the gas-liquid mixed flow is disturbed, and the bubbles 100 are dispersed. Thereby, the contact area of the oxygen movement interface in a liquid phase increases, and the oxygen supply efficiency with respect to the said activated sludge increases.
  • bubbles having a diameter larger than at least the bubbles 100 are discharged from the opening 111 of the air diffuser 11 and used for membrane cleaning of the membrane module 2. Furthermore, impurities such as activated sludge are discharged from the opening 111. Further, since the radial cross section in the radial direction of the air diffuser 11 is circular, the activated sludge staying near the lower end of the membrane module 2 is guided downward along the peripheral surface of the air diffuser 11, and Accumulation of activated sludge on the top surface is avoided. This prevents a reduction in the absolute amount of the activated sludge that contributes to the decomposition of the pollutant.
  • the violent gas-liquid mixed flow bypassing the division is introduced between the individual separation membranes 20 of the membrane module 2 and used for cleaning the surface of the separation membrane 20.
  • Contaminants separated from the surface of the separation membrane 20 by this washing ride on the gas-liquid mixed flow and are discharged from the upper end opening of the membrane module 2 or settle near the bottom of the membrane separation tank 4.
  • the activated sludge contained in the separated impurities contributes to biological decomposition of the pollutant in the membrane separation tank 4.
  • air bubbles provided from the blower B are always released from the air diffuser holes 122 in the same manner as the air diffuser 11. These bubbles also come into contact with the activated sludge to provide oxygen to the sludge. Further, bubbles having a diameter larger than that of the bubbles are discharged from the opening 121 and impurities such as activated sludge are discharged from the opening 121. In this way, oxygen can be supplied evenly to the activated sludge staying away from the membrane module 2 in the membrane separation tank 4, and the activated sludge concentration in the liquid phase can be made uniform.
  • the oxygen supply efficiency for the activated sludge and the membrane cleaning efficiency of the membrane module 2 are increased without blocking the air diffusion holes 112 and 122 of the air diffusion tubes 11 and 12. Can improve the processing efficiency and reduce energy consumption.
  • the above air diffuser 20 has an integral structure with the membrane module 2, there is no need to remove the pipe 6 from the air diffuser 20, and the membrane module 2 can be moved above the membrane separation tank 4. Therefore, the work efficiency at the time of the maintenance of the membrane joule 2 is improved. Even if the air diffuser 20 is not integrated with the membrane module 2, the membrane module 2, the air diffuser 20, and the pipe 6 can be taken out and handled individually, so that maintenance is facilitated.
  • the air diffuser 30 according to the third embodiment is the air diffuser 1 except that the shape of the cross section in the radial direction of the air diffusers 11 and 12 is rectangular as shown in FIGS. 6 (a) to 6 (e). It has the same configuration. According to this aspect, the manufacture of the air diffuser and the fixing work in the membrane separation tank 4 are facilitated.
  • the air diffuser 40 according to the fourth embodiment is an air diffuser except that the shape of the cross section in the radial direction of the air diffusers 11 and 12 is an inverted triangle as shown in FIGS. 7 (a) to 7 (e). 1 has the same configuration. According to this aspect, since the plate-like member can be constituted by three pieces, the manufacture of the air diffuser according to the present invention is further facilitated.
  • the air diffuser in the fifth embodiment is an air diffuser except that the shape of the cross section in the radial direction of the air diffusers 11 and 12 is any one of those shown in FIGS. 8 (a) to 8 (d). 1 has the same configuration.
  • the upper side of the radial cross section is an obtuse triangle, while the lower side is semicircular.
  • the upper side of the radial cross section is an acute triangle, while the lower side is a semicircular shape.
  • the air diffusers 11 and 12 of the air diffuser 54 shown in FIG. 8D have a bell-shaped upper side in the radial cross section, while the lower side has a semicircular shape.
  • the air diffusers 52 to 54 are formed so that the radial cross sections of the air diffusers 11 and 12 are convex upward, the activated sludge can be efficiently guided below the air diffusers 11 and 12. , 12 can avoid the accumulation of activated sludge.
  • the diffuser 54 is a gas-liquid mixed flow that rises along the curved surfaces of the diffuser pipes 11 and 12, similarly to the diffuser apparatus 1. Can be swirled above the diffuser tubes 11 and 12, and this swirling flow can be maintained. Thereby, a vigorous gas-liquid mixed flow is continued above the diffuser tubes 11 and 12, and the dispersion of bubbles is promoted.
  • the diffuser of the present invention can be handled by changing the specifications as appropriate according to the specifications of the membrane module. For example, the number of installed devices is changed according to the air diffusing area of the air diffusing device, and a plurality of air diffusing devices are installed for a single membrane module. Further, the specifications such as the length of the air diffuser are changed according to the required area of the air diffuser of the membrane module.
  • Air diffuser 2 ... Membrane module 6 ... Pipe 11 . Air diffuser (first air diffuser) 12 . Air diffuser (second air diffuser) 111, 121 ... opening 112, 122 ... diffuse hole

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Activated Sludge Processes (AREA)
  • Aeration Devices For Treatment Of Activated Polluted Sludge (AREA)

Abstract

　散気装置１は膜モジュール２の真下に配置される散気管１１と当該真下でない位置にて散気管１１と並列に配置される散気管１２とを備える。前記真下の位置における散気管１１の下面において開口部が管１１の軸方向に沿って複数形成される一方で当該開口部よりも小径の複数の散気孔が当該真下でない位置であって当該開口部よりも高位であり且つ管１１の軸よりも低位の位置にて前記軸方向に沿って配置されるように当該方向の断面を挟んで形成されている。散気管１２の下面には複数の開口部が管１２の軸方向に沿って形成される一方で当該開口部よりも小径の複数の散気孔が当該開口部よりも高位であり且つ管１２の軸よりも低位の位置にて当該軸方向に沿って配置されるように当該方向の断面を挟んで形成されている。

Description

散気装置
　本発明は浸漬型の膜モジュールを用いた反応槽に備えられる散気装置に関する。
　浸漬型の膜モジュールを用いた下水処理装置として例えば複数の外圧式固液分離平膜を反応槽内に膜面が鉛直に配置されるタイプのものがある。この膜分離活性汚泥処理（以下、ＭＢＲと称する）方式の下水処理装置では反応槽の下部に設置された散気管から空気気泡を曝気している。これは反応槽内の活性汚泥を構成する微生物に酸素を供給するためであることと、気泡上昇に伴って生成される水流により膜表面を洗浄して膜面の付着物を除去して目詰まりを抑制するためである。
　ＭＢＲ方式の下水処理装置は濁質成分の流出を防ぐことが可能であるため、最終沈殿池で固液分離する場合と比べて活性汚泥の濃度を高くして運転することが可能となっている。その結果、装置を小型化でき、さらに発生汚泥を低減できる。
　ＭＢＲ方式は活性汚泥濃度が高いことと一定以上の大きさの気泡でなければ膜面の洗浄効果が得られないことから、散気管の散気孔の径は３～１０ｍｍと比較的大きくする必要がある。一般にはこのサイズの孔を配管に複数形成させた構造の散気管が用いられる（例えば特許文献１）。膜モジュールの膜面の洗浄では、曝気による気泡の上昇によって生じる激しい気液混合流により膜表面を掃流することで膜面の汚れを除去し、汚れの蓄積を抑制する。
　下水道分野においては除去対象物質・目標処理水質に応じて使用する膜が選定される。主に固形物の除去を目的とする場合にはＭＦ膜、ＵＦ膜が用いられており、ＭＢＲで使用される膜も通常ＭＦ膜である。膜の材質は大別すると有機膜と無機膜に区分できる。
　有機膜としては，ＭＦ膜及びＵＦ膜では、ＰＳＦ（ポリスルホン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＣＡ（酢酸セルロース）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）のいずれかの材料からなるものが用いられている。ＮＦ膜及びＲＯ膜ではポリアミド系の有機膜が多く用いられている。無機膜としては、セラミックを用いた膜（ＭＦ膜、ＵＦ膜、ＮＦ膜）が開発されている。
　また、膜の形状としては中空糸膜、平膜、管状膜、モノリスに区分できる。さらに，膜処理におけるろ過方式は全量ろ過（デッドエンドろ過：dead-end-filtration）とクロスフローろ過（cross-flow filtration）とがある。
　全量ろ過方式は膜で阻止されたものが膜に付着しろ過とともに付着物が累積するのである時点で一定時間ごとに必ずろ過を停止させ、累積した付着物の層を除去しなければならない。一方、クロスフローろ過方式は膜表面に平行な流れで常に膜表面を洗浄させながらろ過する。この方式はろ過と並行して付着物の除去が行われる連続運転ができ且つろ過速度を高く維持できるが、十分な平行流を作るためろ過流量に対して供給水側の流量が大きくなり、ろ過流量当りのエネルギー消費が大きくなる。
　ＭＢＲ法は活性汚泥法による生物処理に膜ろ過を組み合わせた排水処理方法であるが、原理的に膜の目詰まり（ファウリング）を常に対策する必要がある。膜ろ過性能を低下させないための予防方法として、曝気などにより膜表面での流速を常に一定に保つ必要があり、そのための曝気動力を確保しなければならないことから、ランニングコストが高いという問題がある。それゆえに、洗浄を工夫することで高流量及び高効率なろ過処理の実現が必要とされている。
　ＭＢＲ処理装置の生物反応槽は例えば非特許文献１に開示されたように無酸素槽と好気槽とからなり、好気槽内に膜モジュールを浸漬させている。好気槽内においては汚泥の付着による膜モジュールの閉塞予防のため、溶存酸素供給用の散気装置とは別に膜モジュール洗浄用の散気装置が具備され、この散気装置から供された気泡によって膜の表面を常時洗浄している。前記散気装置の配管へは散気ブロアとは独立した洗浄ブロアから散気用の空気を供給している。また、前記膜モジュールの内部は吸引ポンプによって負圧状態となっており、膜モジュールの集水路内のろ過水は当該吸引ポンプによって好気槽の外部に搬出される。ろ過水は系外への排出の前にろ過水槽に一定量貯留される。そして、膜モジュールの膜表面の汚れによるろ過流量低下を予防するために一定周期で前記ろ過水による当該膜表面の逆洗浄が行われる。さらに、膜表面の有機物除去のため前記ろ過水に洗浄用の薬液が添加されて定期的な薬液洗浄も実施されている。
　このような従来のＭＢＲ処理装置においては、膜ろ過性能を低下させないための予防方法として、膜面に対して均等に曝気を実施し、膜表面の流速を確保して洗浄効果を高める必要がある。そのため膜洗浄用の散気装置は、高効率な膜表面の洗浄効果にばらつきが生じないようにそれぞれの散気孔から均一に気泡が反応槽内へ注入されるように設計、製作しなければならない。
　しかし、散気装置を連続運転していると散気孔へ徐々に固形物が付着しまう問題がある。これは加圧空気の温度が高いので散気孔付近の活性汚泥が乾燥することが原因の一つと考えられる。固形物が付着した散気孔では通過する空気の流量が減少するため、散気孔の外側における活性汚泥液の並行流速度が低下し、付着物の付着がさらに加速される。その結果、散気孔ごとの付着物の量に差異が生じ、散気量の差異が生じて膜表面の洗浄が不均一となる。
　ＭＢＲ処理槽の設計や処理運転においては膜透過流束（膜フラックス）の維持が重要であるが、上記理由により膜表面の洗浄が不十分な部分が発生するため、安定した固液分離処理ができなくなる。そこで、散気部の気体吐出孔の目詰まり対策として、例えば特許文献２～４に記載の技術が提案されている。
　また、ＭＢＲ処理装置においては、生物処理効率を維持するためには活性汚泥への酸素供給が重要となる。そこで、特許文献５に開示のＭＢＲ処理装置は膜モジュールの膜表面の近傍にて液相の上昇速度を高めると共に当該膜モジュールの下方では気泡の分散効果を高めることで膜の洗浄性能の向上と曝気による酸素の供給性能と向上とを図っている。具体的には膜モジュールの下方にて気泡を分散させる分散手段を備え、さらにこの分散手段の下方に散気管を配置させている。
　従来の散気管のもつ問題点を改善するために散気管の気泡の吐出孔の径をより大きくすることにより吐出孔を付着固形物によって閉塞から避ける構造を有する散気管が提案されている（特許文献２，３）。具体的には水平方向に配置した散気管の下部側にて空気吐出用の切れ込みやスリットを当該散気管の軸方向に沿ってまたは軸方向に対して垂直に形成することで固形物の付着による散気管下部側からの空気吐出量の減少を回避させている。
　このような構造では処理槽に設置された散気管における気泡吐出圧（散気管の設置水深が加味される）とブロアからの散気用空気の送気圧との関係にて散気管から吐出する気泡径は大きく影響を受けることとなる。すなわち、前記気泡吐出圧と前記送気圧とがほぼ等しく維持されている状態で散気管から気泡が吐出されている場合には、吐出される気泡は散気管の開口部の最小面積にて形成される部分から吐出されることとなり、気泡は比較的小径のものとはなる。しかしながら、気泡吐出圧と散気用空気の送気圧との差が小さいため、その気泡の吐出流量は比較的少量となりやすい。そのため、散気管からの吐出流量が少なく、膜表面の洗浄効果が不十分となりＭＢＲ処理に支障が生じることとなる。
　一方、前記気泡吐出圧よりも前記送気圧がよりも大きくとなるように設定した場合には、吐出される気泡は散気管の開口部のより広い面積にて形成される部分から吐出されることとなり、気泡は比較的大径のものとなりやすい。そして、散気用空気の送気圧の増加に応じて、気泡径と流量とが大きくなる。これにより、散気管からの吐出流量が増加するので膜表面の洗浄効果が向上する期待がもてる。しかしながら、吐出気泡径が大きくなるため気泡を均一に分布させて膜表面を洗浄することが困難となり洗浄効果が不十分となりＭＢＲ処理に支障が生じることとなる。
　したがって、特許文献２，３の散気管において、高流量のろ過の実現及び高効率な膜表面の洗浄効果にばらつきが生じないように散気管の散気孔から均一に気泡を供給するには散気管の構造と吐出特性を把握する必要がある。さらに、散気用空気の送気圧を調整し、気泡の分布状態と吐出流量を最適化する必要がある。しかしながら、その最適化した吐出状態がＭＢＲ処理装置において要求される仕様を満たすとは限らない。
　また、その他の散気部の目詰まり防止策として洗浄機能を有する特許文献４に記載の散気装置が知られている。この散気装置は曝気の初期時に散気装置に供給する空気によって散気装置内の活性汚泥混合液を先端の開放口から外部へ押し出す。これにより、散気装置内における活性汚泥混合液の残留が防止され、活性汚泥濃度が高い場合にあっても乾燥による散気孔の閉塞を回避できる。しかしながら、通常の曝気時には送気圧の脈動現象などにより、散気装置の内部へ吐出孔から槽内液が引き込まれ、吐出孔へ徐々に固形物が付着し、乾燥、固形化によって散気装置の目詰まりが生ずることとなるため、目詰まり防止対策は十分ではない。
　また、酸素の供給と膜の洗浄を兼ねた特許文献５のＭＢＲ処理装置は膜に供される気泡の良好な分散と膜表面近傍での高い液流速の２つを同時に達成することが可能となっている。しかしながら、活性汚泥への酸素供給効率を上げるためには微細気泡として液相での酸素移動界面での接触面積の増大を図る必要がある一方で膜洗浄効率を上げるためには極力大きい径の気泡による上昇流により強い気液混合流を発生させる必要がある。
　特許文献５のＭＢＲ処理装置のように、気泡を分散させると、発生した気泡が小径化するので活性汚泥への酸素供給と膜洗浄との効果を同時に発揮させるのは困難となる。そのため、ＭＢＲ処理装置の生物処理効率を安定的に維持させるには散気装置を目的別に少なくとも２種類設置せざるを得ない（非特許文献１）。したがって、曝気装置、散気装置のためのブロワ設備が必要となり、これに伴い当該設備の設置スペースの確保及び空気供給系の配管ラインが複雑となる。
　以上のことから散気管の吐出孔を閉塞することなくＭＢＲ処理に要求される酸素供給量と膜洗浄のための気泡の分布状態と吐出流量を満たす散気管の実現がＭＢＲ処理の高効率につながり消費エネルギーの削減を進める上で重要となっている。
明電時報，通巻３２９号，２０１０，Ｎｏ．４，ｐｐ．９－１１
特開２００９－１０６８７４号公報 特開２００１－２９９８７号公報 特開平１０－２８６４４４号公報 特開２００１－１７０６７７号公報 特開２００６－２２４０５０号公報 特開平１１－２８４６３号公報
　そこで、本発明の散気装置は、活性汚泥への曝気と膜モジュールの膜洗浄のための散気装置であって、前記膜モジュールの真下に配置される第一散気部材と、前記真下でない位置にて前記第一散気部材と並列に配置される第二散気部材とを備える。
　前記第一散気部材は、前記真下の位置における下面にて複数の開口部が当該部材の軸方向に沿って配置されるように形成される一方で、当該開口部よりも小径の複数の散気孔が前記真下でない位置であって当該開口部よりも高位であり且つ当該散気部材の軸よりも低位の位置にて前記軸方向に沿って配置されるように当該方向の断面を挟んで複数形成されている。
　前記第二散気部材は、その下面にて複数の開口部が当該部材の軸方向に沿って配置されるように形成されると共に、当該開口部よりも小径の複数の散気孔が当該開口部よりも高位であり且つ当該散気部材の軸よりも低位の位置にて前記軸方向に沿って配置されるように当該方向の断面を挟んで形成されている。
発明の実施形態１における散気装置と膜モジュールとの位置関係を示した平面図。 発明の実施形態１における散気装置を備えた膜分離装置の概略構成図。 （ａ）は発明の実施形態１における第一散気部材と膜モジュールとの位置関係を示した正面図，（ｂ）は当該第一散気部材と当該膜モジュールの分離膜との位置関係を示した側面図。 （ａ）は発明の実施形態１における散気装置の第一散気部材の側面図，（ｂ）は当該第一散気部材のＡ－Ａ断面図，（ｃ）は当該第一散気部材のＢ－Ｂ断面図，（ｄ）は当該散気装置の第二散気部材の側面図，（ｅ）は当該第二散気部材のＣ－Ｃ断面図。 発明の実施形態２における散気装置の側面図。 （ａ）は発明の実施形態３における散気装置の第一散気部材の側面図，（ｂ）は当該第一散気部材のＡ－Ａ断面図，（ｃ）は当該第一散気部材のＢ－Ｂ断面図，（ｄ）は当該散気装置の第二散気部材の側面図，（ｅ）は当該第二散気部材のＣ－Ｃ断面図。 （ａ）は発明の実施形態４における散気装置の第一散気部材の側面図，（ｂ）は当該第一散気部材のＡ－Ａ断面図，（ｂ）は当該第一散気部材のＢ－Ｂ断面図，（ｃ）は当該散気装置の第二散気部材の側面図，（ｅ）は当該第二散気部材のＣ－Ｃ断面図。 （ａ）は径方向断面の下辺が半円形を成す実施形態５における散気部材の斜視図，（ｂ）は径方向断面の上辺が鈍角三角形である一方で下辺が半円形を成す実施形態５における散気部材の斜視図，（ｃ）は径方向断面の上辺が鋭角三角形である一方で下辺が半円形を成す実施形態５における散気部材の斜視図，（ｄ）は径方向断面の上辺が釣鐘状である一方で下辺が半円形を成す実施形態５における散気部材の斜視図。
　以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
　（実施形態１）
　図１に示された本発明の実施形態における散気装置１は膜モジュール２を洗浄する散気装置であって図２に示されたように膜モジュール２の下方に配置されている。
　膜モジュール２は図２に示したようにＭＢＲ処理装置３の膜分離槽４内の活性汚泥懸濁液に浸漬される。膜モジュール２は平膜タイプや中空糸膜タイプの分離膜を備えたものが例示される。膜モジュール２は膜分離槽４において鉛直に配置される。膜モジュール２の集水部に接続された配管５の一端にはポンプＰが接続されて吸引によりろ過液を膜分離槽４外に移送できるようになっている。
　散気装置１は活性汚泥に空気を供給するための曝気装置と膜モジュール２の膜洗浄のための散気装置の機能を兼ねている。散気装置１は配管６を介して膜洗浄及び曝気用の空気をブロアＢから導入する。配管６には逆止弁Ｖが設置されることで、ブロアＢが停止した時のサイフォン効果による槽４内液のブロアＢへの逆流を回避させている。
　散気装置１は、図１，図２に示したように、膜モジュール２の真下に配置される散気管１１と、前記真下でない位置にて散気管１１と並列に配置される散気管１２と、を備える。
　散気管１１，散気管１２は円筒状に形成され、その両端は密閉されている。ブロアＢの送気配管６は散気管１１，１２の一方の端部に接続されるかまたは散気管１１，１２の内部まで導入された状態で接続される。また、配管６は予備のブロアが準備可能な場合にはブロア毎に設置することによりブロアのメンテナンス時にも処理を継続することが可能となる。尚、その場合のブロアＢの送気配管は散気装置１の両端部に分けて接続してもよい。または、一方の端部にまとめて接続してもよい。
　散気管１１には図３（ａ），図３（ｂ）に示したように開口部１１１と散気孔１１２が形成されている。散気管１１の通常の散気状態は開口部１１１から排出された気泡が少なくとも膜モジュール２の膜面を洗浄できるようにブロアＢの圧力及び空気流量が調整される。
　開口部１１１は主に膜洗浄に供される空気を排出する。また、開口部１１１は液面を形成し散気管１１の内部に流入してきた活性汚泥等の夾雑物を乾燥させることなく当該液面から排出する。開口部１１１は図３（ｂ）に示したように膜モジュール２の真下の位置における散気管１１の下面にて散気管１１の軸Ｌ１１方向に沿って配置されるように複数形成されている。開口部１１１の開口径及び個数は特に限定しない。
　散気孔１１２は主に活性汚泥に供される空気を排出する。散気孔１１２はその開口径及び個数は特に限定しないが少なくとも開口部１１１よりも小径に形成されている。散気孔１１２は膜モジュール２の真下でない位置であって開口部１１１よりも高位であり且つ軸Ｌ１１よりも低位の位置にて散気管１１の軸Ｌ１１方向に沿って配置されるように当該方向の断面を挟んで対称的に複数形成されている。散気孔１１２がこのように配置されることで、散気孔１１２から吐出した上昇気泡は散気管１１の外周面に沿って迂回して上昇し、気液混合流が乱れて気泡が分散しやすくなり気泡１００の平面的な分散効果が高まる。これにより、膜モジュール２の膜面洗浄を均等に行える。尚、散気孔１１２が散気管１１の軸Ｌ１１よりも高位に形成されると、散気管１１外の液相が散気孔１１２から少しずつ散気管１１内に流入し、散気管１１内の液相が散気孔１１２のレベルまで満たされる可能性があり、散気孔１１２は閉塞しないが安定した散気ができなくなる。
　図３（ｂ）に示されたように散気管１１の全長Ｌは膜モジュール２の有効幅Ｌ０よりも長く設定される。散気管１１は膜モジュール２の底面の面積に応じて複数並列に配置してもよい。また、散気管１１の散気孔１１２から吐出した気泡の存在領域は気泡が上昇するに従い平面的に広がるので図４（ａ）～図４（ｃ）に示したように散気管１１の径Ｄは散気孔１１２と膜モジュール２との距離及び散気管１１の軸Ｌ１１方向の縦断面を隔てた散気孔１１２の間隔ｄに基づき適宜に設定される。散気管１１の径Ｄは例えば散気管１１の長手方向の散気孔１１２のピッチが１００～２００ｍｍ程度で設けられている場合、これに相当する距離で間隔ｄが設定され得るので径Ｄの値としては間隔ｄの最大２倍程度までの径Ｄ＝１００～４００ｍｍが取りうる範囲となる。散気管１１の径Ｄの寸法がこの範囲で設定されることで以下の効果が生ずる。
　例えば、散気管１１の径ＤがブロアＢの送気配管６の径（数１０ｍｍ程度）と同等である場合、送気配管６では当然、圧力損失を無視できないことと同様に散気管１１の部分でも圧力損失は無視できない。そのため、散気管１１の端部における配管６の接続部分は散気管１１のもう一方の端部に比べて送気圧が高い状態となるような圧力分布となる。このことにより、散気管１１内で均一圧が維持できず、散気管１１から気泡を均一に分布させて膜モジュール２の膜表面を洗浄することが困難となる。そこで、散気管１１の径Ｄが送気配管６の径よりも大きく設定されることで、圧力バッファタンクとしての機能が確保され、散気管１１内の送気圧が略均一となる。これにより散気管１１からの気泡の分布が均一となり膜モジュール２の膜表面を均等に洗浄できる。
　散気孔１１２の径及びピッチは周知技術に基づき配置される。例えば直径５～１０ｍｍの散気孔が１００～２００ｍｍピッチで散気管に複数形成され、空気散気速度が１０ｍ／ｓ以上に設定される散気装置が知られている（特許文献６等）。
　散気管１２は膜モジュール２の真下でない位置にて散気管１１と並列に配置されている。散気管１２は図４（ｄ），図４（ｅ）に示したように散気管１１と略同径に形成されている。散気管１２には開口部１２１と散気孔１２２が形成されている。開口部１２１は散気管１２の下面にて散気管１２の軸Ｌ１２方向に沿って配置されるように複数形成されている。また、散気孔１２２は開口部１２１よりも小径に形成されている。散気孔１２２は開口部１２１よりも高位であって軸Ｌ１２よりも低位の位置にて軸Ｌ１２方向に沿って配置されるように当該方向の断面を挟んで対称的に複数形成されている。散気管１２の全長Ｌと径Ｄ、及び開口部１２１，散気孔１２２の径とピッチは散気管１１と同様の仕様に設定される。
　以上の散気管１１，１２の設置数は図示された設置数に限定することなく膜モジュール２，膜分離槽４の容量に応じて適宜に設定される。また、散気管１１，１２の散気孔１１１，１２１は図示されたように散気管１１，１２の軸方向の断面を挟んで対称に配置されているがこの態様に限定することなく非対称に配置させてもよい。さらに、図１には図示省略されているが散気管１１，１２に各々接続される配管６には各散気管１１，１２に供される空気の流量及び圧力を個別に調節できるように周知の流量調整バルブや圧力調整器が適宜に設置される。
　図１～図３を参照しながらＭＢＲ処理装置３の動作例について説明する。
　被処理水が供給される膜分離槽４内の液相は散気装置１の散気管１１，１２によって常時曝気された状態となっており、その曝気量は当該液相の溶存酸素濃度が所定の範囲内になるように制御される。分離膜槽４内の活性汚泥はこの曝気によって供された酸素を利用して液相中の汚濁物質を生物学的に分解する。また、膜分離槽４内の液相は前記曝気による水流によって膜モジュール２に供されて固液分離処理される。膜モジュール２の分離膜２０の内部は吸引ポンプＰによって負圧状態となっており、膜モジュール２の集水路内に透過したろ過水は吸引ポンプＰによって膜分離槽４外に搬出される。
　図３（ａ）に示されたように散気管１１の散気孔１１２からはブロアＢから供された空気の気泡１００が常時放出される。これらの気泡１００は前記活性汚泥と接触することで当該汚泥に対して酸素が供される。また、散気管１１は径方向断面が円形を成していると共に散気孔１１２の位置が散気管１１の軸Ｌ１１の高さよりも低位に設定されているので散気孔１１２から吐出した上昇気泡は散気管１１の外周面に沿って迂回しながら上昇し、気液混合流が乱れて気泡１００が分散する。これにより、液相における酸素移動界面の接触面積が増大し、前記活性汚泥に対する酸素供給効率が高まる。
　一方、散気管１１の開口部１１１からは少なくとも気泡１００よりも大径の気泡が排出されて膜モジュール２の膜洗浄に供される。さらには開口部１１１からは活性汚泥等の夾雑物が排出される。また、散気管１１は径方向の径方向断面が円形となっているので、膜モジュール２の下端付近に滞留する活性汚泥は散気管１１の周面に沿って下方に案内され、散気管１１の上面における活性汚泥の堆積が回避される。これにより前記汚濁物質の分解に寄与する前記活性汚泥の絶対量の低減が防止される。そして、散気管１１の下面の曲面に沿って上昇してくる気液混合流は散気管１１の上方において旋回し、この旋回流が維持されるので散気管１１の上方にて激しい気液混合流が継続し、気泡の存在領域が平面的に広がり、膜モジュール２の膜面を均等に洗浄できる。
　前記分割迂回した激しい気液混合流は膜モジュール２の個々の分離膜２０間に導入され、分離膜２０の表面の洗浄に供される。この洗浄によって分離膜２０の表面から剥離された夾雑物は、前記気液混合流に乗って膜モジュール２の上端開口部から排出されるか、または、膜分離槽４の底部付近に沈降する。前記剥離された夾雑物に含まれる活性汚泥は膜分離槽４内における汚濁物質の生物学的分解に寄与する。
　また、散気管１２においても散気管１１と同様にブロアＢから供された空気の気泡が散気孔１２２から常時放出される。これらの気泡も前記活性汚泥と接触することで当該汚泥に対して酸素が供される。さらに、開口部１２１からは前記気泡よりも大径の気泡が排出されると共に開口部１２１からは活性汚泥等の夾雑物が排出される。このようにして膜分離槽４内の膜モジュール２から離れて滞留する活性汚泥に対しても均等に酸素を供給できると共に液相の活性汚泥濃度を均一化させることができる。
　以上のように本実施形態の散気装置１によれば散気管１１，１２の散気孔１１２，１２２を閉塞させることなく活性汚泥に対する酸素供給効率と膜モジュール２の膜洗浄効率とが高まるのでＭＢＲの処理効率が向上し消費エネルギーを削減できる。
　（実施形態２）
　図５に示された実施形態２の散気装置２０はブロアＢの配管６の一端が散気管１１，１２の開口部１１１，１２１の任意の一つから導入させた態様となっていること以外は散気装置１と同じ構成となっている。図５においては散気管１１，１２の散気孔１１２，１２２の図示が省略されている。配管６の挿入位置は特に限定されない。挿入される開口部１１１は施工やメンテナンスの作業性に基づき任意に選択される。
　以上の散気装置２０は膜モジュール２と一体的な構造となっていても、配管６を散気装置２０から取り外す手間がなくなり、膜モジュール２を膜分離槽４の上方へ移動させることができるので、膜ジュール２のメンテナンス時の作業効率が向上する。また、散気装置２０が膜モジュール２と一体的な構造となっていなくても、膜モジュール２と散気装置２０と配管６を個別に取り出して扱うことができるのでメンテナンスしやすくなる。
　（実施形態３）
　実施形態３における散気装置３０は図６（ａ）～図６（ｅ）に示されたように散気管１１，１２の径方向断面の形状が矩形となっていること以外は散気装置１と同じ構成となっている。本態様によれば散気装置の製作及び膜分離槽４内への固定作業が容易となる。
　（実施形態４）
　実施形態４における散気装置４０は図７（ａ）～図７（ｅ）に示されたように散気管１１，１２の径方向断面の形状が逆三角形となっていること以外は散気装置１と同じ構成となっている。本態様によれば板状部材を三枚で構成できるので本発明における散気装置の製作がより一層容易となる。
　（実施形態５）
　実施形態５における散気装置は散気管１１，１２の径方向断面の形状が図８（ａ）～図８（ｄ）に示されたいずれかの形状を成していること以外は散気装置１と同じ構成となっている。
　図８（ａ）に示された散気装置５１の散気管１１，１２はその径方向断面の下辺が半円形を成している。図８（ｂ）に示された散気装置５２の散気管１１，１２はその径方向断面の上辺が鈍角三角形である一方で下辺が半円形を成している。図８（ｃ）に示された散気装置５３の散気管１１，１２はその径方向断面の上辺が鋭角三角形である一方で下辺が半円形を成している。図８（ｄ）に示された散気装置５４の散気管１１，１２はその径方向断面の上辺が釣鐘状である一方で下辺が半円形を成している。
　以上の散気装置５１～５４は散気管１１，１２の径方向断面の形状が少なくともその下面が曲面に形成されているので、膜分離槽４内の流体の流れが当該下面に衝突した後、当該曲面上に沿った流れが形成される。これにより、散気管１１，１２の散気孔１１２，１２２から吐出された気泡を平面的に分散できるので、活性汚泥に対する酸素供給効率が高まると共に膜モジュールの膜面洗浄を均等に行える。
　特に、散気装置５２～５４は散気管１１，１２の径方向断面が上に凸の形状に形成されているので、活性汚泥を散気管１１，１２の下方に効率良く案内でき、散気管１１，１２上での活性汚泥の堆積を回避させることができる。
　また、散気装置５４は、散気装置１と同様に、散気管１１，１２の上面が曲面に形成されているので、散気管１１，１２の曲面に沿って上昇してくる気液混合流を散気管１１，１２の上方において旋回させ、この旋回流を維持させることができる。これにより、散気管１１，１２の上方において激しい気液混合流が継続し、気泡の分散が促進される。
　以上の実施形態１～５に基づき本発明について具体例にて説明したが、本願発明の散気装置は膜モジュールの仕様に応じて適宜仕様変更して対応可能である。例えば、散気装置の散気可能面積に応じて、その設置個数を変更し、単一膜モジュールに対して複数の散気装置が設置される。また、膜モジュールの散気の必要面積に応じて、散気装置の長さなどの仕様が変更される。
１，２０，３０，４０，５１～５４…散気装置
２…膜モジュール
６…配管
１１…散気管（第一散気部材）
１２…散気管（第二散気部材）
１１１，１２１…開口部
１１２，１２２…散気孔

Claims (10)

  1. 　活性汚泥への曝気と膜モジュールの膜洗浄のための散気装置であって、
    　前記膜モジュールの真下に配置される第一散気部材と、
    　前記真下でない位置にて前記第一散気部材と並列に配置される第二散気部材と
    を備え、
    　前記第一散気部材は、前記真下の位置における下面にて複数の開口部が当該部材の軸方向に沿って配置されるように形成される一方で、当該開口部よりも小径の複数の散気孔が前記真下でない位置であって当該開口部よりも高位であり且つ当該散気部材の軸よりも低位の位置にて前記軸方向に沿って配置されるように当該方向の断面を挟んで形成され、
    　前記第二散気部材は、その下面にて複数の開口部が当該部材の軸方向に沿って配置されるように形成されると共に、当該開口部よりも小径の複数の散気孔が当該開口部よりも高位であり且つ当該散気部材の軸よりも低位の位置にて前記軸方向に沿って配置されるように当該方向の断面を挟んで形成されたこと
    を特徴とする散気装置。
  2. 　前記第一散気部材及び第二散気部材は複数配置されたことを特徴とする請求項１に記載の散気装置。
  3. 　前記第一散気部材及び第二散気部材はブロアから供された空気を端部から排出させる配管を備え、前記端部は前記開口部に挿入されるように配置されたことを特徴とする請求項１に記載の散気装置。
  4. 　前記第一散気部材及び第二散気部材は円筒状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の散気装置。
  5. 　前記第一散気部材及び第二散気部材はその径方向断面の形状が矩形に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の散気装置。
  6. 　前記第一散気部材及び第二散気部材はその径方向断面の形状が逆三角形に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の散気装置。
  7. 　前記第一散気部材及び第二散気部材はその径方向断面の下辺が下に凸の立体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の散気装置。
  8. 　前記第一散気部材及び第二散気部材はその径方向断面の下辺が半円形を成すことを特徴とする請求項７に記載の散気装置。
  9. 　前記第一散気部材及び第二散気部材はその径方向断面の上辺が三角形である一方で下半部が半円形を成すことを特徴とする請求項８に記載の散気装置。
  10. 　前記第一散気部材及び第二散気部材はその径方向断面の上辺が釣鐘状である一方で下半部が半円形を成すことを特徴とする請求項８に記載の散気装置。
PCT/JP2012/062146 2011-07-14 2012-05-11 散気装置 WO2013008522A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011155481A JP5845673B2 (ja) 2011-07-14 2011-07-14 散気装置
JP2011-155481 2011-07-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013008522A1 true WO2013008522A1 (ja) 2013-01-17

Family

ID=47505820

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/062146 WO2013008522A1 (ja) 2011-07-14 2012-05-11 散気装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5845673B2 (ja)
WO (1) WO2013008522A1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015049590A3 (en) * 2013-10-04 2015-06-18 Ovivo Luxembourg S.a.r.l. Adjustable variable bubble size aeration for submerged membrane air scour
US9333464B1 (en) 2014-10-22 2016-05-10 Koch Membrane Systems, Inc. Membrane module system with bundle enclosures and pulsed aeration and method of operation
USD779631S1 (en) 2015-08-10 2017-02-21 Koch Membrane Systems, Inc. Gasification device

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160185634A1 (en) * 2013-08-08 2016-06-30 Lotte Chemical Corporation Air diffuser and membrane bio-reactor
JP6308062B2 (ja) * 2013-09-26 2018-04-11 三菱ケミカル株式会社 散気装置および水処理装置
JP2016215165A (ja) * 2015-05-25 2016-12-22 三菱レイヨン株式会社 水処理方法及び水処理装置
JP2019188351A (ja) * 2018-04-26 2019-10-31 住友電気工業株式会社 散気管及び間欠的気泡発生モジュール

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52114564U (ja) * 1975-09-26 1977-08-31
JPH10286444A (ja) * 1997-04-11 1998-10-27 Maezawa Ind Inc 浸漬型膜ろ過装置
JP2001334285A (ja) * 2000-05-25 2001-12-04 Japan Organo Co Ltd 有機性排水の生物処理装置
JP2002102661A (ja) * 2000-10-02 2002-04-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd 固液分離装置
JP2002210486A (ja) * 2000-11-17 2002-07-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 洗濯排水の処理方法及び装置
JP2007268415A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Toray Ind Inc 浸漬型膜分離装置および造水方法
JP2008200639A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Kurita Water Ind Ltd 有機物含有水の生物処理方法
JP2008238042A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Unitika Ltd 有機性汚泥の減量化方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3258553B2 (ja) * 1996-02-23 2002-02-18 株式会社クボタ 膜分離装置
JP3668570B2 (ja) * 1996-09-27 2005-07-06 三菱レイヨン株式会社 膜処理装置
JP2009233622A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Hitachi Ltd 水処理装置
JP2010104932A (ja) * 2008-10-31 2010-05-13 Suido Kiko Kaisha Ltd 散気装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52114564U (ja) * 1975-09-26 1977-08-31
JPH10286444A (ja) * 1997-04-11 1998-10-27 Maezawa Ind Inc 浸漬型膜ろ過装置
JP2001334285A (ja) * 2000-05-25 2001-12-04 Japan Organo Co Ltd 有機性排水の生物処理装置
JP2002102661A (ja) * 2000-10-02 2002-04-09 Mitsubishi Rayon Co Ltd 固液分離装置
JP2002210486A (ja) * 2000-11-17 2002-07-30 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 洗濯排水の処理方法及び装置
JP2007268415A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Toray Ind Inc 浸漬型膜分離装置および造水方法
JP2008200639A (ja) * 2007-02-22 2008-09-04 Kurita Water Ind Ltd 有機物含有水の生物処理方法
JP2008238042A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Unitika Ltd 有機性汚泥の減量化方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015049590A3 (en) * 2013-10-04 2015-06-18 Ovivo Luxembourg S.a.r.l. Adjustable variable bubble size aeration for submerged membrane air scour
US9862628B2 (en) 2013-10-04 2018-01-09 Ovivo Inc. Adjustable variable bubble size aeration for submerged membrane air scour
US9333464B1 (en) 2014-10-22 2016-05-10 Koch Membrane Systems, Inc. Membrane module system with bundle enclosures and pulsed aeration and method of operation
US9956530B2 (en) 2014-10-22 2018-05-01 Koch Membrane Systems, Inc. Membrane module system with bundle enclosures and pulsed aeration and method of operation
US10702831B2 (en) 2014-10-22 2020-07-07 Koch Separation Solutions, Inc. Membrane module system with bundle enclosures and pulsed aeration and method of operation
USD779631S1 (en) 2015-08-10 2017-02-21 Koch Membrane Systems, Inc. Gasification device
USD779632S1 (en) 2015-08-10 2017-02-21 Koch Membrane Systems, Inc. Bundle body

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013017979A (ja) 2013-01-31
JP5845673B2 (ja) 2016-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5803293B2 (ja) 散気装置
JP5845673B2 (ja) 散気装置
CA2796320C (en) Membrane separation apparatus with air bubble plates
RU2359742C2 (ru) Мембранный картридж из полых волокон
EP1043276A1 (en) Apparatus and method for treating water
RU2314864C2 (ru) Фильтрующее устройство в виде полой волоконной мембраны и его применение при очистке сточных вод, а также мембранный биореактор
JP2006255587A (ja) 水処理方法
JP2010069361A (ja) 膜洗浄装置、膜分離装置および排水処理装置
JPWO2009028435A1 (ja) 浸漬型膜分離装置、水浄化処理装置、およびそれを用いた水浄化処理方法
JP5823489B2 (ja) 膜分離装置
KR20120111207A (ko) 여과막 모듈 및 이것을 포함하는 여과 시스템
JP2007061787A (ja) 分離膜モジュール、水処理装置、およびそれを用いた水処理方法
JP2006212486A (ja) 膜分離装置
WO2018051630A1 (ja) 膜分離活性汚泥処理システム
WO2016178366A1 (ja) 膜分離活性汚泥処理方法及び膜分離活性汚泥処理システム
WO2012049909A1 (ja) 廃水処理装置
KR20120044594A (ko) 분리형 산기 프레임과 공기 챔버를 구비하는 산기 장치
JP2012000584A (ja) エアリフトポンプ装置及び汚水処理設備
EP1688174A1 (en) Membrane filtration tank and process for filtering a liquid
JP5149223B2 (ja) 分離膜の洗浄装置、膜分離装置及び洗浄方法
JP2008212930A (ja) 膜分離装置
JP2011005361A (ja) 膜濾過装置
WO2017057501A1 (ja) 膜分離活性汚泥処理方法及び膜分離活性汚泥処理システム
WO2018142497A1 (ja) 汚水浄化システム
JP4819840B2 (ja) 膜分離装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12811975

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 12811975

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1