WO2018051630A1 - 膜分離活性汚泥処理システム - Google Patents

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WO2018051630A1
WO2018051630A1 PCT/JP2017/026020 JP2017026020W WO2018051630A1 WO 2018051630 A1 WO2018051630 A1 WO 2018051630A1 JP 2017026020 W JP2017026020 W JP 2017026020W WO 2018051630 A1 WO2018051630 A1 WO 2018051630A1
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WO
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membrane
activated sludge
membrane separation
supply mechanism
bubble supply
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PCT/JP2017/026020
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崇史 篠嵜
森田　徹
隆幸 西浦
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住友電気工業株式会社
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D65/00—Accessories or auxiliary operations, in general, for separation processes or apparatus using semi-permeable membranes
    • B01D65/08—Prevention of membrane fouling or of concentration polarisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06—Organic material
    • B01D71/30—Polyalkenyl halides
    • B01D71/32—Polyalkenyl halides containing fluorine atoms
    • B01D71/36—Polytetrafluoroethene
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    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a membrane separation activated sludge treatment system.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2016-180759 filed on Sep. 15, 2016, and incorporates all the content described in the above Japanese application.
  • MLR method membrane separation activated sludge method in which separation of treated water and sludge is performed with a microfiltration membrane (MF membrane) or an ultrafiltration membrane (UF membrane) instead of the conventional precipitation method has attracted attention.
  • the treatment system using the membrane-separated activated sludge method has a biological carrier treatment unit that purifies sewage by causing the microorganisms propagated on the carrier to capture and consume pollutants, mainly organic matter in the sewage, and a biological carrier.
  • a membrane separation unit that filters water purified by the processing unit (treated water).
  • a membrane separation activated sludge treatment system when activated sludge adheres to the separation membrane surface of the membrane separation part, clogging (fouling) occurs, and the permeation flow rate of the treated water decreases.
  • a membrane separation activated sludge treatment system capable of suppressing this clogging, for example, a membrane separation activated sludge treatment system including a water tank having a partition wall for separating a biological treatment section and a membrane separation section is known (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-253354). See the official gazette).
  • the conventional membrane separation activated sludge treatment system reduces the occurrence of clogging of the separation membrane by separating the water tank that performs the biological carrier treatment and the water tank that performs the membrane separation with the partition wall.
  • a membrane separation activated sludge treatment system has an inlet and an outlet for organic matter-containing wastewater, and biological treatment tank for biologically treating the organic matter-containing wastewater, and flowing in the biological treatment tank.
  • a plurality of carriers that are attached to and maintain the activated sludge, a first bubble supply mechanism that is disposed in the biological treatment tank and aerates the organic substance-containing wastewater, and the first bubble supply in the biological treatment tank.
  • a membrane separation mechanism disposed downstream of the mechanism, and a second bubble supply mechanism disposed below the membrane separation mechanism in the biological treatment tank and cleaning the membrane separation mechanism.
  • the average diameter of the bubbles supplied by the two-bubble supply mechanism is larger than the average diameter of the bubbles supplied by the first bubble supply mechanism.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a membrane separation activated sludge treatment system according to an embodiment of the present invention. It is typical sectional drawing which shows the structure of the filtration module of the membrane separation activated sludge processing system of FIG.
  • the present invention has been made on the basis of the circumstances as described above, and can control operation relatively easily while suppressing clogging of the separation membrane, and is a site where water tank construction costs and water tanks are installed.
  • the object is to provide a membrane separation activated sludge treatment system that can reduce the occupied area.
  • the membrane separation activated sludge treatment system can perform operation management relatively easily while suppressing clogging of the separation membrane, and can reduce the construction cost of the tank and the area occupied by the site where the tank is installed. Can be reduced.
  • a membrane separation activated sludge treatment system has an inlet and an outlet for organic matter-containing wastewater, and biological treatment tank for biologically treating the organic matter-containing wastewater, and flowing in the biological treatment tank.
  • a plurality of carriers that are attached to and maintain the activated sludge, a first bubble supply mechanism that is disposed in the biological treatment tank and aerates the organic substance-containing wastewater, and the first bubble supply in the biological treatment tank.
  • a membrane separation mechanism disposed downstream of the mechanism, and a second bubble supply mechanism disposed below the membrane separation mechanism in the biological treatment tank and cleaning the membrane separation mechanism.
  • the average diameter of the bubbles supplied by the two-bubble supply mechanism is larger than the average diameter of the bubbles supplied by the first bubble supply mechanism.
  • the membrane separation activated sludge treatment system is provided with a membrane separation mechanism in a biological treatment tank. Since the membrane separation activated sludge treatment system separates the treated water and the carrier on which activated sludge is adhered in the biological treatment tank by this membrane separation mechanism, the separated activated sludge remains in the biological treatment tank as it is, and the biological treatment Reduction of activated sludge in the tank can be suppressed. For this reason, the membrane separation activated sludge treatment system can be relatively easily managed.
  • the membrane separation activated sludge treatment system includes a first bubble supply mechanism and a second bubble supply mechanism, and the average diameter of the bubbles supplied by the second bubble supply mechanism is equal to that of the bubbles supplied by the first bubble supply mechanism. Greater than average diameter.
  • the activated sludge in the vicinity of the membrane separation mechanism is largely pushed and moved by the bubbles having a large average diameter supplied from the second bubble supply mechanism, and the first bubbles on the upstream side.
  • the activated sludge that moves to the supply mechanism increases.
  • the density of the activated sludge decreases around the membrane separation mechanism where the average diameter of the bubbles is large.
  • the separation membrane is swung by bubbles, and the adhesion of activated sludge to the surface can be suppressed.
  • the membrane separation activated sludge treatment system can suppress clogging of the separation membrane. Further, since the membrane separation activated sludge treatment system is provided with a membrane separation mechanism in the biological treatment tank, the total capacity of the water tank is compared with a system in which the water tank is independent between the biological treatment section and the membrane separation section. Can be reduced. For this reason, the said membrane separation activated sludge processing system can reduce the site occupation area which installs a water tank construction expense and a water tank.
  • the average diameter of the bubbles supplied by the first bubble supply mechanism is preferably 0.5 mm or more and 2.5 mm or less, and the average diameter of the bubbles supplied by the second bubble supply mechanism is preferably 5 mm or more and 150 mm or less.
  • the membrane separation activated sludge treatment system can promote biological treatment by aeration by setting the average diameter of the bubbles supplied by the first bubble supply mechanism within the above range. Further, the membrane separation activated sludge treatment system has the effect of reducing the density of activated sludge around the membrane separation mechanism and the separation membrane by setting the average diameter of the bubbles supplied by the second bubble supply mechanism within the above range. The effect of preventing the adhesion of activated sludge is enhanced.
  • a porous material may be used as the carrier. Since the porous carrier is superior in strength to, for example, a gel-like carrier, it is difficult to break, and the membrane separation activated sludge treatment system can prevent clogging of the separation membrane of the membrane separation mechanism due to debris at the time of breakage.
  • the carrier is pushed and moved by the bubbles supplied from the second bubble supply mechanism when contacting the separation membrane in the biological treatment tank. As a result, the carrier scrapes the separation membrane, so that the effect of suppressing the adhesion of activated sludge to the separation membrane is enhanced. Furthermore, the amount of activated sludge to be adhered can be adjusted relatively easily by adjusting the porosity of the carrier.
  • the activated sludge can adhere not only to the surface of the carrier but also to the inside.
  • Activated sludge adhering to the surface of the carrier becomes aerobic because it touches bubbles and becomes aerobic, whereas activated sludge attached to the inside of the carrier becomes anaerobic because it is difficult to touch bubbles and anaerobic treatment Is done.
  • the organic substance which cannot be processed only by an aerobic process can be decomposed
  • the main component of the separation membrane of the membrane separation mechanism is preferably polytetrafluoroethylene.
  • polytetrafluoroethylene as the main component of the separation membrane of the membrane separation mechanism, the separation of the membrane separation mechanism is performed when activated sludge is pushed and moved by the buoyant bubbles supplied from the second bubble supply mechanism. Even if the membrane is rubbed, it is difficult to cause scratches, so that the membrane separation activated sludge treatment system is easily operated stably.
  • the membrane separation activated sludge treatment system of FIG. 1 is arranged to flow in the biological treatment tank 1 having an inlet and an outlet for organic matter-containing wastewater, and a plurality of activated sludges are attached and maintained.
  • a carrier 2 a first bubble supply mechanism 3 disposed on the upstream side in the biological treatment tank 1 for aerating the organic substance-containing wastewater, and a downstream side of the first bubble supply mechanism 3 in the biological treatment tank 1.
  • a membrane separation mechanism 4 disposed. That is, the membrane separation activated sludge treatment system includes the first bubble supply mechanism 3 between the inlet of the biological treatment tank 1 into which the organic matter-containing wastewater flows and the membrane separation mechanism 4, and the organic matter-containing wastewater is the first bubble.
  • the membrane separation activated sludge treatment system includes a second bubble supply mechanism 5 that is disposed below the membrane separation mechanism 4 in the biological treatment tank 1 and that cleans the membrane separation mechanism 4.
  • the average diameter of the bubbles 5a supplied by the second bubble supply mechanism 5 is larger than the average diameter of the bubbles 3a supplied by the first bubble supply mechanism 3.
  • a membrane separation mechanism 4 is disposed in the biological treatment tank 1. Since the membrane separation activated sludge treatment system separates the treated water and the carrier on which activated sludge is adhered in the biological treatment tank 1 by the membrane separation mechanism 4, the separated activated sludge remains in the biological treatment tank 1 as it is. The decrease in activated sludge in the biological treatment tank 1 can be suppressed. For this reason, the membrane separation activated sludge treatment system can be relatively easily managed.
  • the membrane separation activated sludge treatment system includes a first bubble supply mechanism 3 and a second bubble supply mechanism 5, and the average diameter of the bubbles 5 a supplied by the second bubble supply mechanism 5 is the first bubble supply mechanism 3.
  • the activated sludge around the membrane separation mechanism 4 is largely pushed by the bubbles having a large average diameter supplied from the second bubble supply mechanism 5, and the upstream side
  • the activated sludge that moves to the one-bubble supply mechanism 3 side increases.
  • the density of the activated sludge decreases around the membrane separation mechanism 4 where the average diameter of the bubbles is large.
  • the separation membrane is swung by the bubbles 5a, and the activated sludge can be prevented from adhering to the surface.
  • the membrane separation activated sludge treatment system can suppress clogging of the separation membrane. Furthermore, the membrane separation activated sludge treatment system is provided with the membrane separation mechanism 4 in the biological treatment tank 1, so that the water tank can be compared with a system in which the biological treatment section and the membrane separation section are independent. The total capacity can be reduced. For this reason, the said membrane separation activated sludge processing system can reduce the site occupation area which installs a water tank construction expense and a water tank.
  • the membrane separation activated sludge treatment system treats organic matter-containing wastewater.
  • the organic matter-containing wastewater include sewage and factory wastewater.
  • the membrane-separated activated sludge treatment system can be suitably used particularly for wastewater containing organic matter having a high concentration with a biochemical oxygen demand (BOD) of 1000 mg / L or more such as factory wastewater.
  • BOD biochemical oxygen demand
  • the biological treatment tank 1 is a tank for biologically treating the organic matter-containing wastewater, and has an inlet 1a and an outlet 1b for the organic matter-containing wastewater.
  • the biological treatment tank 1 has a single tank configuration and is not partitioned by a mesh or the like.
  • the shape of the biological treatment tank 1 in plan view is not particularly limited, but may be a rectangular shape, for example.
  • the inflow port 1a is preferably arranged in the plan view or close to the wall surface of the biological treatment tank 1, and the discharge port 1b has a wall surface in which the inflow port 1a is arranged in plan view. Is preferably disposed on the opposite wall surface or in close proximity thereto.
  • disposed close to the wall surface means that the ratio of the distance from the wall surface to the distance between the inlet 1a and the outlet 1b in a plan view is 3% or less.
  • Organic waste water is supplied from the inlet 1a to the biological treatment tank 1 through the supply pipe X.
  • the organic matter-containing wastewater supplied from the inflow port 1a is purified before reaching the membrane separation mechanism 4, and reaches the discharge port 1b through the membrane separation mechanism 4.
  • a discharge pipe Y is connected to the discharge port 1b, and the treated water is discharged from the discharge pipe Y to the outside of the membrane separation activated sludge treatment system.
  • the organic wastewater in the biological treatment tank 1 contains activated sludge (aerobic microorganisms).
  • the activated sludge performs biological treatment in the biological treatment tank 1, and oxidatively decomposes or absorbs and separates organic matter in the waste water.
  • the activated sludge is adhered and maintained on the plurality of carriers 2.
  • the carrier 2 is a fluid carrier and is arranged to flow in the biological treatment tank 1.
  • the fluid carrier has a specific surface area larger than that of the fixed carrier and the like, and the carrier 2 flows, so that the activated sludge can easily come into contact with organic matter, oxygen, etc., and biological treatment can be performed efficiently.
  • the activated sludge carrier 2 a porous material may be used, and a sponge shape is particularly preferable.
  • the porous carrier is superior in strength compared to, for example, a gel-like carrier, and thus is not easily damaged, and clogging of the separation membrane of the membrane separation mechanism 4 due to fragments or the like at the time of breakage can be suppressed.
  • the carrier 2 is pushed and moved by the bubbles supplied from the second bubble supply mechanism 5 when contacting the separation membrane in the biological treatment tank 1. As a result, the carrier 2 scrapes the separation membrane, so that the effect of suppressing the adhesion of activated sludge to the separation membrane is enhanced. Further, the carrier 2 can adjust the amount of activated sludge to be attached relatively easily by adjusting the porosity.
  • Examples of the material of the carrier 2 include polyurethane, polyvinyl alcohol, polypropylene, and polyolefin.
  • the shape of the carrier 2 is not particularly limited, but may be, for example, a sphere or a cube.
  • the lower limit of the size of the carrier 2 is preferably 1 mm, and more preferably 3 mm.
  • the upper limit of the size of the carrier 2 is preferably 15 mm, and more preferably 12 mm. If the size of the carrier 2 is less than the lower limit, the separation membrane cannot be sufficiently abraded, and the effect of inhibiting the activated sludge from adhering to the separation membrane may be insufficient. On the contrary, if the size of the carrier 2 exceeds the upper limit, the specific surface area becomes small with respect to the volume, so that the biological treatment efficiency may be lowered.
  • the size of the carrier 2 refers to the diameter of a sphere having the same volume as the carrier 2 in a swollen state containing water.
  • the 1st bubble supply mechanism 3 is arrange
  • the 1st bubble supply mechanism 3 is good to be arrange
  • the 1st bubble supply mechanism 3 is immersed in the biological treatment tank 1 which stored the to-be-processed water, and it is a bubble by discharging the gas supplied through a supply pipe (not shown) from a compressor etc. continuously or intermittently. 3a is supplied.
  • a first bubble supply mechanism 3 is not particularly limited, and a known air diffuser can be used.
  • the gas supplied from the first bubble supply mechanism 3 is not particularly limited as long as it contains oxygen, but air is preferably used from the viewpoint of running cost.
  • the lower limit of the oxygen concentration of the organic matter-containing wastewater is preferably 1 mg / L, more preferably 1.5 mg / L.
  • the upper limit of the oxygen concentration of the organic matter-containing wastewater is preferably 3 mg / L, more preferably 2.5 mg / L.
  • the lower limit of the average diameter of the bubbles 3a supplied by the first bubble supply mechanism 3 is preferably 0.5 mm, more preferably 0.8 mm, and even more preferably 1 mm.
  • the upper limit of the average diameter of the bubbles 3a supplied by the first bubble supply mechanism 3 is preferably 2.5 mm, more preferably 2.2 mm, and even more preferably 2 mm. If the average diameter of the bubbles 3a supplied by the first bubble supply mechanism 3 is less than the lower limit, the rising speed of the bubbles 3a in the waste water decreases and the bubbles 3a are easily adsorbed to the carrier 2. May reduce the surface area in contact with the wastewater and reduce the biological treatment efficiency.
  • the average bubble diameter can be calculated, for example, by shooting rising bubbles with a CCD camera or the like from a direction perpendicular to the vertical axis, and analyzing the captured image. Specifically, the diameter of a circle having an equivalent area is calculated from the shape of the bubble photographed for each bubble diameter, and the average value is obtained.
  • the membrane separation mechanism 4 is disposed on the downstream side of the first bubble supply mechanism 3 of the biological treatment tank 1.
  • the membrane separation mechanism 4 is preferably disposed so as to be close to the discharge port 1b in a plan view.
  • the biological treatment is mainly performed between the inlet 1a and the membrane separation mechanism 4 in the biological treatment tank 1 in plan view.
  • positioning the said membrane separation mechanism 4 so that it may adjoin with the discharge port 1b, since between the inflow port 1a and the membrane separation mechanism 4 can be lengthened, biological treatment efficiency can be improved.
  • the membrane separation mechanism 4 is preferably disposed in the vicinity of the wall surface of the biological treatment tank 1 in plan view.
  • the membrane separation mechanism 4 By arranging the membrane separation mechanism 4 in the vicinity of the wall of the biological treatment tank 1 in this way, a portion where biological treatment is difficult to be performed, so-called dead space is reduced, so the membrane separation activated sludge treatment system is Biological treatment efficiency can be improved.
  • the membrane separation mechanism 4 includes a plurality of filtration modules 40 that can filter biologically treated water to be treated.
  • the filtration module 40 includes a separation membrane 41 that filters the water to be treated, and holding members (an upper holding member 42 and a lower holding member 43) that fix both ends of the separation membrane 41.
  • a pipe 44 is connected to the discharge part of the upper holding member 42 of the filtration module 40, and the treated water is led out to the discharge pipe Y.
  • the separation membrane 41 is a porous membrane that allows water to permeate through the inner hollow portion while preventing permeation of the carrier 2 and the like contained in the liquid to be treated.
  • the separation membrane 41 is not particularly limited as long as the water to be treated can be filtered.
  • a plurality of hollow fiber membranes that are held in a single direction as shown in FIG. 2 are used. it can.
  • thermoplastic resin examples include polyethylene, polypropylene, polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyamide, polyimide, polyetherimide, polystyrene, polysulfone, polyvinyl alcohol, polyphenylene ether, polyphenylene sulfide, and cellulose acetate. , Polyacrylonitrile, polytetrafluoroethylene (PTFE) and the like.
  • the main component of the separation membrane 41 of the membrane separation mechanism 4 is preferably polytetrafluoroethylene.
  • the main component of the separation membrane 41 of the membrane separation mechanism 4 is polytetrafluoroethylene, so that the membrane is separated when the activated sludge is pushed and moved by the buoyant bubbles supplied from the second bubble supply mechanism 5. Even if the separation membrane 41 of the mechanism 4 is rubbed, it is difficult to cause scratches, so that stable operation is easy.
  • a ceramic membrane can be used as the separation membrane 41.
  • the material of the ceramic film include alumina and silicon carbide (silicon carbide).
  • the separation membrane 41 may appropriately contain other polymers, additives such as lubricants, and the like.
  • the lower limit of the average length of the separation membrane 41 is preferably 0.5 m, and more preferably 1 m.
  • the upper limit of the average length of the separation membrane 41 is preferably 4 m, and more preferably 3 m.
  • the average length of the separation membrane 41 is less than the above lower limit, the surface area of the separation membrane 41 that is rubbed while one bubble is supplied from below the filtration module 40 and rises to the water surface is reduced, and the cleaning effect of the separation membrane 41 is reduced. May decrease. Further, the separation membrane 41 may not swing sufficiently. Conversely, if the average length of the separation membrane 41 exceeds the above upper limit, the separation membrane 41 may bend too much due to its own weight, or the handleability during the installation of the filtration module 40 may be reduced. is there.
  • the average length of the separation membrane 41 means the average distance from the upper end portion fixed to the upper holding member 42 to the lower end portion fixed to the lower holding member 43.
  • the upper limit of the porosity of the separation membrane 41 is preferably 90%, more preferably 85%. Moreover, as a minimum of the porosity of the separation membrane 41, 75% is preferable and 78% is more preferable. When the porosity of the separation membrane 41 exceeds the above upper limit, the mechanical strength and scratch resistance of the separation membrane 41 may be insufficient. On the other hand, when the porosity of the separation membrane 41 is less than the above lower limit, the water permeability is lowered, and the filtration ability of the filtration module 40 may be lowered.
  • the porosity means the ratio of the total volume of pores to the volume of the separation membrane 41, and can be obtained by measuring the density of the separation membrane 41 in accordance with ASTM-D-792.
  • the lower limit of the average pore diameter of the separation membrane 41 is preferably 0.01 ⁇ m, more preferably 0.05 ⁇ m.
  • the upper limit of the average pore diameter of the separation membrane 41 is preferably 0.45 ⁇ m, and more preferably 0.2 ⁇ m. There exists a possibility that water permeability may fall that the average diameter of the void
  • the average diameter of the pores means the average diameter of the pores on the outer peripheral surface of the separation membrane 41.
  • a pore diameter distribution measuring device for example, “Porous Material Automatic Pore Diameter Distribution Measuring System” by Porous Materials
  • the upper holding member 42 is a member that holds the upper ends of the plurality of separation membranes 41.
  • the upper holding member 42 communicates with the upper openings of the plurality of separation membranes 41 and has a discharge portion (collection header) that collects treated water.
  • a pipe 44 is connected to the discharge part, and the treated water that has permeated into the plurality of separation membranes 41 is discharged.
  • the outer shape of the upper holding member 42 is not particularly limited, and the cross-sectional shape can be, for example, a polygonal shape or a circular shape.
  • the lower holding member 43 is a member that holds the lower ends of the plurality of separation membranes 41. As shown in FIG. 2, the lower holding member 43 includes an outer frame 43 a and a plurality of fixing portions 43 b that fix the lower end portion of the separation membrane 41.
  • the fixing portion 43b is formed, for example, in a rod shape, and a plurality of fixing portions 43b are arranged substantially in parallel with a predetermined interval, and a plurality of separation membranes 41 are provided on the upper side.
  • the material of the upper holding member 42 and the lower holding member 43 is not particularly limited, and for example, epoxy resin, ABS resin, silicone resin, or the like can be used.
  • the filtration module 40 may have a connecting member that connects the upper holding member 42 and the lower holding member 43 in order to facilitate handling (transportation, installation, replacement, etc.).
  • a connecting member include a metal support rod and a resin casing (outer cylinder).
  • the second bubble supply mechanism 5 is disposed below the membrane separation mechanism 4 in the biological treatment tank 1 and cleans the membrane separation mechanism 4. Specifically, the second bubble supply mechanism 5 supplies bubbles 5 a for cleaning the surface of the separation membrane 41 from below the filtration module 40. The bubbles 5 a pass between the fixed portions 43 b and rise while rubbing the surface of the separation membrane 41 to clean the surface of the separation membrane 41.
  • the 2nd bubble supply mechanism 5 is immersed in the biological treatment tank 1 which stored the to-be-processed water similarly to the 1st bubble supply mechanism 3,
  • the gas supplied through an air supply pipe (not shown) from a compressor etc. is used.
  • the bubbles 5a are supplied by discharging continuously or intermittently. Further, the average diameter of the bubbles 5 a supplied by the second bubble supply mechanism 5 is larger than the average diameter of the bubbles 3 a supplied by the first bubble supply mechanism 3.
  • a bubble supply mechanism for example, a jet plate type in which gas is injected from a diffuser or a sparger using a perforated plate or perforated tube in which a large number of holes are formed in a plate or tube made of resin or ceramics
  • An air diffuser, an intermittent bubble jet diffuser that jets bubbles intermittently, and the like can be used.
  • the intermittent bubble jet diffuser stores gas continuously supplied from a compressor or the like through an air supply pipe, and supplies bubbles by intermittently discharging a fixed volume of gas. Pumps to be used. By intermittently ejecting large bubbles 5a toward the separation membrane 41 by such a pump, the bubbles 5a are divided by the lower holding member 43 and rise while contacting the surface of the separation membrane 41.
  • the divided bubbles 5 a have an average diameter close to the interval between the separation membranes 41 and are easily spread uniformly between the separation membranes 41. For this reason, the bubbles 5a can effectively swing the plurality of separation membranes 41, and the cleaning effect of the separation membranes 41 can be further enhanced.
  • the gas supplied from the second bubble supply mechanism 5 is not particularly limited as long as it is inert, but air is preferably used from the viewpoint of running cost.
  • the lower limit of the average diameter of the bubbles 5a supplied by the second bubble supply mechanism 5 is preferably 5 mm, more preferably 5.5 mm, and even more preferably 6 mm.
  • the upper limit of the average diameter of the bubbles 5a supplied by the second bubble supply mechanism 5 is preferably 150 mm, more preferably 30 mm, and even more preferably 7 mm. If the average diameter of the bubbles 5a supplied by the second bubble supply mechanism 5 is less than the lower limit, the scuffing force on the surface of the separation membrane 41 by the bubbles 5a is insufficient, and the cleaning effect may be reduced. Conversely, if the average diameter of the bubbles 5a supplied by the second bubble supply mechanism 5 exceeds the upper limit, the shape of the bubbles 5a becomes unstable, and the cleaning effect by the bubbles 5a may be insufficient.
  • the lower limit of the ratio of the average diameter of the bubbles 5a supplied by the second bubble supply mechanism 5 to the average diameter of the bubbles 3a supplied by the first bubble supply mechanism 3 is preferably 3 times, more preferably 5 times, Double is more preferred.
  • the upper limit of the ratio of the average diameter of the bubbles 5a supplied by the second bubble supply mechanism 5 to the average diameter of the bubbles 3a supplied by the first bubble supply mechanism 3 is preferably 100 times, more preferably 50 times. 15 times is more preferable.
  • the ratio of the average diameter of the bubbles 5a supplied by the second bubble supply mechanism 5 to the average diameter of the bubbles 3a supplied by the first bubble supply mechanism 3 is less than the lower limit, activated sludge around the membrane separation mechanism 4 There is a possibility that the density reduction effect of the material is insufficient.
  • the ratio of the average diameter of the bubbles 5a supplied by the second bubble supply mechanism 5 to the average diameter of the bubbles 3a supplied by the first bubble supply mechanism 3 exceeds the upper limit, the first bubble supply mechanism 3 Since the average diameter of the bubbles 3a to be supplied becomes too small, the biological treatment efficiency may decrease, and the average diameter of the bubbles 5a supplied by the second bubble supply mechanism 5 becomes too large, and the shape of the bubbles 5a becomes unstable. There is a possibility that the cleaning effect by the bubbles 5a is insufficient.
  • the membrane separation activated sludge treatment method performed using the membrane separation activated sludge treatment system includes a step of biologically treating waste water and a step of membrane-separating treated water in this biological treatment step.
  • Bio treatment process the organic matter in the treated water derived from the wastewater in the biological treatment tank 1 is oxidatively decomposed or absorbed and separated into activated sludge. This biological treatment is mainly performed on the upstream side of the biological treatment tank 1 aerated by the first bubble supply mechanism 3.
  • treated water is obtained by filtering the water to be treated using the filtration module 40 of the membrane separation mechanism 4. Since the membrane separation mechanism 4 is disposed on the downstream side of the first bubble supply mechanism 3, it mainly filters the treated water that has been biologically treated.
  • the membrane separation mechanism has a plurality of filtration modules, but a single filtration module may be used.
  • the filtration module of the membrane separation mechanism may be configured such that the upper holding member holds both ends of the separation membrane and the lower holding member bends the U-shape by bending the separation membrane.
  • the average length of the separation membrane refers to the length from the lower end portion of the curved portion fixed by the lower holding member to the upper end portion fixed to the upper holding member.

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Abstract

本発明の一態様に係る膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水の流入口及び排出口を有し、上記有機物含有排水を生物処理する生物処理槽と、上記生物処理槽内で流動するように配置され、活性汚泥を付着維持する複数の担体と、上記生物処理槽内に配設され、上記有機物含有排水を曝気する第１気泡供給機構と、上記生物処理槽内の上記第１気泡供給機構より下流側に配設される膜分離機構と、上記生物処理槽内の上記膜分離機構より下方側に配設され、上記膜分離機構を洗浄する第２気泡供給機構とを備え、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が、上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径より大きい。

Description

膜分離活性汚泥処理システム
　本発明は、膜分離活性汚泥処理システムに関する。本出願は、２０１６年０９月１５日出願の日本出願第２０１６－１８０７５９号に基づく優先権を主張し、上記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　工業廃水、畜産汚水、下水等の有機物を含有する排水の浄化処理では、処理効率の高い活性汚泥法が多く用いられている。特に、処理水と汚泥との分離を従来の沈殿法に代えて精密濾過膜（ＭＦ膜）又は限外濾過膜（ＵＦ膜）で行う膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ法）が注目されている。
　この膜分離活性汚泥法を用いた処理システムは、担体に繁殖させた微生物に汚水中の有機物を中心とした汚濁物質を捕らえさせ、消費させることで汚水を浄化する生物担体処理部と、生物担体処理部で浄化された水（処理水）を濾過する膜分離部とを備える。
　このような膜分離活性汚泥処理システムでは、膜分離部の分離膜表面に活性汚泥が付着すると、目詰まり（ファウリング）が発生し、処理水の透過流速が低下する。この目詰まりを抑制できる膜分離活性汚泥処理システムとして、例えば生物処理部と膜分離部とを分離する仕切壁を有する水槽を備える膜分離活性汚泥処理システムが公知である（特開２０１０－２５３３５４号公報参照）。上記従来の膜分離活性汚泥処理システムは、上記仕切壁で生物担体処理を行う水槽と、膜分離を行う水槽とを分けることで、分離膜の目詰まり発生を低減している。
特開２０１０－２５３３５４号公報
　本発明の一態様に係る膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水の流入口及び排出口を有し、上記有機物含有排水を生物処理する生物処理槽と、上記生物処理槽内で流動するように配置され、活性汚泥を付着維持する複数の担体と、上記生物処理槽内に配設され、上記有機物含有排水を曝気する第１気泡供給機構と、上記生物処理槽内の上記第１気泡供給機構より下流側に配設される膜分離機構と、上記生物処理槽内の上記膜分離機構より下方側に配設され、上記膜分離機構を洗浄する第２気泡供給機構とを備え、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が、上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径より大きい。
図１は、本発明の一実施形態の膜分離活性汚泥処理システムの構成を示す模式図である。 図１の膜分離活性汚泥処理システムの濾過モジュールの構成を示す模式的断面図である。
[本開示が解決しようとする課題]
上記公報に開示される従来の膜分離活性汚泥処理システムのように生物担体処理を行う水槽と、膜分離を行う水槽とを分けるシステムでは、分離壁を越えて生物担体処理部から膜分離部へ流入する活性汚泥が存在する。上記従来の膜分離活性汚泥処理システムでは水槽が分離されているため、一度膜分離部へ流入した活性汚泥は、生物担体処理部へ戻り難い。このため、生物担体処理部の活性汚泥が時間と共に減少していく。従って、このような膜分離活性汚泥処理システムでは、この活性汚泥の減少分を補填する運転管理が必要となる。また、上記従来の膜分離活性汚泥処理システムでは、水槽が生物担体処理部と膜分離部とで独立しているため、水槽が共通化されず、それぞれの水槽で処理する水量に応じた容量を確保する必要がある。従って、上記従来の膜分離活性汚泥処理システムでは、一槽式の膜分離活性汚泥処理システムに比べて水槽が大型化し易く、水槽建設費用や、水槽を設置する敷地占有面積が増大し易い。
上述のように従来の膜分離活性汚泥処理システムでは、分離膜の目詰まり抑止と、運転管理の容易性及び水槽の設置費用や占有面積の低減とが両立しない。このため、これらが両立するような膜分離活性汚泥処理システムが求められている。
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、分離膜の目詰まりを抑止しつつ、運転管理を比較的容易に行うことができ、かつ水槽建設費用や水槽を設置する敷地占有面積を低減できる膜分離活性汚泥処理システムの提供を目的とする。
[発明の効果]
　本発明の一態様に係る膜分離活性汚泥処理システムは、分離膜の目詰まりを抑止しつつ、運転管理を比較的容易に行うことができ、かつ水槽建設費用や水槽を設置する敷地占有面積を低減できる。
　[本発明の実施の形態の説明]
　本発明の一態様に係る膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水の流入口及び排出口を有し、上記有機物含有排水を生物処理する生物処理槽と、上記生物処理槽内で流動するように配置され、活性汚泥を付着維持する複数の担体と、上記生物処理槽内に配設され、上記有機物含有排水を曝気する第１気泡供給機構と、上記生物処理槽内の上記第１気泡供給機構より下流側に配設される膜分離機構と、上記生物処理槽内の上記膜分離機構より下方側に配設され、上記膜分離機構を洗浄する第２気泡供給機構とを備え、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径より大きい。　
　当該膜分離活性汚泥処理システムは、生物処理槽に膜分離機構が配設されている。当該膜分離活性汚泥処理システムは、この膜分離機構により生物処理槽内で処理水と活性汚泥の付着した担体とを分離するので、分離された活性汚泥はそのまま生物処理槽内に留まり、生物処理槽内の活性汚泥の減少を抑止できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、運転管理が比較的容易にできる。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、第１気泡供給機構と第２気泡供給機構とを備え、第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が、第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径より大きい。平均径の大きい気泡は浮力が大きいので、第２気泡供給機構から供給される平均径の大きい気泡により、膜分離機構の周辺にある活性汚泥の方が大きく押し動かされ、上流側の第１気泡供給機構側へ移動する活性汚泥が多くなる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、気泡の平均径の大きい膜分離機構周辺で活性汚泥の密度が下がる。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、気泡により分離膜が揺動し、表面への活性汚泥の付着を抑止できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、分離膜の目詰まりを抑止できる。さらに、当該膜分離活性汚泥処理システムは、生物処理槽内に膜分離機構が配設されているので、水槽が生物処理部と膜分離部とで独立しているシステムに比べ、水槽の総容量を低減できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、水槽建設費用や水槽を設置する敷地占有面積を低減できる。
　上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径としては、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下が好ましく、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径としては、５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下が好ましい。当該膜分離活性汚泥処理システムは、上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径を上記範囲内とすることで、曝気による生物処理を促進することができる。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径を上記範囲内とすることで、膜分離機構周辺での活性汚泥の密度低減効果と、分離膜への活性汚泥の付着抑止効果とが高められる。
　上記担体として多孔質体を用いるとよい。多孔質の担体は、例えばゲル状の担体等に比べ強度に優れるので破損し難く、当該膜分離活性汚泥処理システムは、破損時の破片等による膜分離機構の分離膜の目詰まりを抑止できる。また、上記担体は生物処理槽内で分離膜に接すると第２気泡供給機構から供給される気泡により押し動かされる。これにより上記担体は分離膜を擦過するので、分離膜への活性汚泥の付着抑止効果が高められる。さらに、上記担体の空孔率を調整することで、付着させる活性汚泥の量を比較的容易に調整できる。また、担体を多孔質とすることで、活性汚泥が担体の表面のみならず内部にも付着できる。担体の表面に付着した活性汚泥は、気泡に触れ有酸素状態となるため好気性処理が行われるのに対し、担体の内部に付着した活性汚泥は、気泡に触れ難いため嫌気状態となり嫌気性処理が行われる。これにより、好気性処理のみでは処理しきれない有機物を分解することができる。
　上記膜分離機構の分離膜の主成分がポリテトラフルオロエチレンであるとよい。このように上記膜分離機構の分離膜の主成分をポリテトラフルオロエチレンとすることで、活性汚泥が第２気泡供給機構から供給される浮力の大きい気泡により押し動かされる際に膜分離機構の分離膜を擦過しても擦過傷を生じ難いので、当該膜分離活性汚泥処理システムは、安定運転し易い。
［本発明の実施形態の詳細］
　以下、本発明に係る膜分離活性汚泥処理システムの実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
　図１の膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水の流入口及び排出口を有する生物処理槽１と、上記生物処理槽１内で流動するように配置され、活性汚泥を付着維持する複数の担体２と、上記生物処理槽１内の上流側に配設され、上記有機物含有排水を曝気する第１気泡供給機構３と、上記生物処理槽１内の第１気泡供給機構３より下流側に配設される膜分離機構４とを備える。つまり、当該膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水が流入する生物処理槽１の流入口と膜分離機構４との間に第１気泡供給機構３を備え、有機物含有排水は、第１気泡供給機構３により曝気された後、膜分離機構４へ至る。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、上記生物処理槽１内の上記膜分離機構４より下方側に配設され、上記膜分離機構４を洗浄する第２気泡供給機構５を備える。上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径は、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径より大きい。
　当該膜分離活性汚泥処理システムは、生物処理槽１に膜分離機構４が配設されている。当該膜分離活性汚泥処理システムは、この膜分離機構４により生物処理槽１内で処理水と活性汚泥の付着した担体とを分離するので、分離された活性汚泥はそのまま生物処理槽１内に留まり、生物処理槽１内の活性汚泥の減少を抑止できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、運転管理が比較的容易にできる。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、第１気泡供給機構３と第２気泡供給機構５とを備え、第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径が、第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径より大きい。平均径の大きい気泡は浮力が大きいので、第２気泡供給機構５から供給される平均径の大きい気泡により、膜分離機構４の周辺にある活性汚泥の方が大きく押し動かされ、上流側の第１気泡供給機構３側へ移動する活性汚泥が多くなる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、気泡の平均径の大きい膜分離機構４周辺で活性汚泥の密度が下がる。また、当該膜分離活性汚泥処理システムは、気泡５ａにより分離膜が揺動し、表面への活性汚泥の付着を抑止できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、分離膜の目詰まりを抑止できる。さらに、当該膜分離活性汚泥処理システムは、生物処理槽１内に膜分離機構４が配設されているので、水槽が生物処理部と膜分離部とで独立しているシステムに比べ、水槽の総容量を低減できる。このため、当該膜分離活性汚泥処理システムは、水槽建設費用や水槽を設置する敷地占有面積を低減できる。
　当該膜分離活性汚泥処理システムは、有機物含有排水を処理する。上記有機物含有排水としては、下水や工場排水等を挙げることができる。当該膜分離活性汚泥処理システムは、特に工場排水のような生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）が１０００ｍｇ／Ｌ以上の高濃度の有機物含有排水に好適に用いることができる。
＜生物処理槽＞
　生物処理槽１は、上記有機物含有排水を生物処理する槽であり、有機物含有排水の流入口１ａ及び排出口１ｂを有する。上記生物処理槽１は、１槽構成であり、メッシュ等により仕切られていない。
　上記生物処理槽１の平面視形状としては、特に限定されないが、例えば矩形状とできる。上記流入口１ａは、平面視で上記生物処理槽１の壁面又はこれに近接して配設されることが好ましく、上記排出口１ｂは、平面視でこの流入口１ａが配設される壁面とは反対側の壁面又はこれに近接して配設されることが好ましい。このように流入口１ａ及び排出口１ｂを配設することで、流入口１ａから排出口１ｂへ至る有機物含有排水の流れる距離を長くとることができるので、生物処理効率を向上できる。ここで「壁面に近接して配設される」とは、平面視での流入口１ａと排出口１ｂとの距離に対する壁面からの距離の割合が３％以下であることを意味する。
　有機物含有排水は、供給管Ｘにより流入口１ａから生物処理槽１に供給される。流入口１ａから供給された有機物含有排水は、膜分離機構４へ至るまでに浄化され、膜分離機構４を経て排出口１ｂへ至る。排出口１ｂには排出管Ｙが接続されており、処理済水は、この排出管Ｙから当該膜分離活性汚泥処理システム外へ排出される。
　生物処理槽１内の有機物含有排水には活性汚泥（好気性の微生物）が含有されている。活性汚泥は、生物処理槽１内で生物処理を行い、上記排水中の有機物を酸化分解又は吸収分離する。また、上記活性汚泥は、複数の担体２に付着維持される。
（担体）
　担体２は、流動担体であり、生物処理槽１内で流動するように配置される。流動担体は、固定担体等に比べ比表面積が大きく、かつ担体２が流動することにより活性汚泥が有機物や酸素等と接触し易くなり効率的に生物処理を行うことができる。
　上記活性汚泥の担体２としては、多孔質体を用いるとよく、特にスポンジ状であることが好ましい。多孔質の担体は、例えばゲル状の担体等に比べ強度に優れるので破損し難く、破損時の破片等による膜分離機構４の分離膜の目詰まりを抑止できる。また、上記担体２は生物処理槽１内で分離膜に接すると第２気泡供給機構５から供給される気泡により押し動かされる。これにより上記担体２は分離膜を擦過するので、分離膜への活性汚泥の付着抑止効果が高められる。さらに上記担体２は、空孔率を調整することで、付着させる活性汚泥の量を比較的容易に調整できる。
　上記担体２の材質としては、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ポリオレフィン等を挙げることができる。
　上記担体２の形状としては、特に限定されないが、例えば球体や立方体等とできる。上記担体２の大きさの下限としては、１ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。一方、上記担体２の大きさの上限としては、１５ｍｍが好ましく、１２ｍｍがより好ましい。上記担体２の大きさが上記下限未満であると、分離膜を十分に擦過できず、分離膜への活性汚泥の付着抑止効果が不足するおそれがある。逆に、上記担体２の大きさが上記上限を超えると、体積に対して比表面積が小さくなるため、生物処理効率が低下するおそれがある。なお、担体２の大きさとは、水を含んで膨潤した状態の担体２と同体積の球体の直径を指す。
＜第１気泡供給機構＞
　第１気泡供給機構３は、上記生物処理槽１の上流側に配設され、気泡３ａを供給することで上記有機物含有排水を曝気する。この曝気により上記有機物含有排水に酸素が供給され、活性汚泥による有機物の低減が促進される。第１気泡供給機構３は、平面視で生物処理槽１のうち流入口１ａから膜分離機構４へ至る部分を覆うように配設されとよい。このように第１気泡供給機構３を配設することで、生物処理が主に行われる部分全体を曝気できるので活性汚泥による有機物の低減がさらに促進できる。
　第１気泡供給機構３は被処理水を貯留した生物処理槽１に浸漬されており、圧縮機等から給気管（図示せず）を通して供給される気体を連続又は間欠的に吐出することで気泡３ａを供給する。このような第１気泡供給機構３としては特に限定されず、公知の散気装置を用いることができる。
　なお、第１気泡供給機構３から供給する気体としては酸素を含むものであれば特に限定されないが、ランニングコストの観点から空気を用いることが好ましい。
　上記有機物含有排水の酸素濃度の下限としては、１ｍｇ／Ｌが好ましく、１．５ｍｇ／Ｌがより好ましい。一方、上記有機物含有排水の酸素濃度の上限としては、３ｍｇ／Ｌが好ましく、２．５ｍｇ／Ｌがより好ましい。上記有機物含有排水の酸素濃度が上記下限未満であると、生物処理効率が低下するおそれがある。逆に、上記有機物含有排水の酸素濃度が上記上限を超えると、酸素濃度を上昇させるために必要となるコストの上昇に対して得られる生物処理効率向上効果が小さくなり過ぎるおそれがある。なお、上記有機物含有排水の酸素濃度は、例えば後述する第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの量や平均径等を制御することで調整できる。
　上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径の下限としては、０．５ｍｍが好ましく、０．８ｍｍがより好ましく、１ｍｍがさらに好ましい。一方、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径の上限としては、２．５ｍｍが好ましく、２．２ｍｍがより好ましく、２ｍｍがさらに好ましい。上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径が上記下限未満であると、排水中での気泡３ａの上昇速度が低下し、気泡３ａが担体２に吸着し易くなるため、担体２が排水に接する表面積が減り、生物処理効率が低下するおそれがある。逆に、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径が上記上限を超えると、気泡３ａに含まれる酸素が排水に溶解し難くなるため、気泡３ａによる酸素供給効果が不足するおそれがある。なお、平均気泡径は、例えば上昇する気泡を鉛直軸に対して垂直な方向からＣＣＤカメラ等で撮影し、この撮影画像を画像解析することで算出することができる。具体的には、個々の気泡径について撮影された気泡の形状から等価な面積を持つ円の直径を算出し、その平均値を求める。
＜膜分離機構＞
　膜分離機構４は、上記生物処理槽１の第１気泡供給機構３より下流側に配設される。また、上記膜分離機構４は、平面視で排出口１ｂと近接するように配設されることが好ましい。生物処理は、平面視で生物処理槽１のうち流入口１ａと膜分離機構４との間で主に行われる。このように上記膜分離機構４を排出口１ｂと近接するように配設することで、流入口１ａと膜分離機構４との間を長くすることができるので、生物処理効率を向上できる。また、上記膜分離機構４は、平面視で生物処理槽１の壁面に近接して配設されることが好ましい。このように上記膜分離機構４を生物処理槽１の壁面に近接して配設することで、生物処理が行われ難い部分、いわゆるデッドスペースが低減されるので、当該膜分離活性汚泥処理システムは生物処理効率を向上できる。
　上記膜分離機構４は、生物処理された被処理水を濾過できる複数の濾過モジュール４０を有する。図２に示すように濾過モジュール４０は、被処理水を濾過する分離膜４１と、この分離膜４１の両端部を固定する保持部材（上部保持部材４２及び下部保持部材４３）とを備える。また、濾過モジュール４０の上部保持部材４２の排出部には配管４４が接続され、処理済水が排出管Ｙへ導出される。
（分離膜）
　分離膜４１は、内側の中空部に水を透過させる一方、被処理液に含まれる担体２等の透過を阻止する多孔質状の膜である。このような分離膜４１としては、被処理水を濾過できる限り特に限定されないが、例えば図２に示すように一方向に引き揃えられた状態で保持される複数本の中空糸膜を用いることができる。
　分離膜４１としては、熱可塑性樹脂を主成分とするものを用いることができる。この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、エチレン－ビニルアルコール共重合体、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ポリサルホン、ポリビニルアルコール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が挙げられる。中でも、上記膜分離機構４の分離膜４１の主成分がポリテトラフルオロエチレンであるとよい。このように上記膜分離機構４の分離膜４１の主成分をポリテトラフルオロエチレンとすることで、活性汚泥が第２気泡供給機構５から供給される浮力の大きい気泡により押し動かされる際に膜分離機構４の分離膜４１を擦過しても擦過傷を生じ難いので安定運転し易い。
　また、上記分離膜４１としてセラミック膜を用いることもできる。このセラミック膜の材質としては、アルミナや炭化ケイ素（シリコンカーバイド）等を挙げることができる。　
　なお、上記分離膜４１は、他のポリマー、潤滑剤などの添加剤等を適宜含有していてもよい。
　分離膜４１の平均長さの下限としては、０．５ｍが好ましく、１ｍがより好ましい。一方、分離膜４１の平均長さの上限としては、４ｍが好ましく、３ｍがより好ましい。分離膜４１の平均長さが上記下限未満であると、１つの気泡が濾過モジュール４０の下方から供給され水面まで上昇する間に擦過する分離膜４１の表面積が減少し、分離膜４１の洗浄効果が低下するおそれがある。また、分離膜４１の揺動が十分発生しないおそれがある。逆に、分離膜４１の平均長さが上記上限を超えると、分離膜４１の自重によって分離膜４１の撓みが大きくなり過ぎるおそれや、濾過モジュール４０の設置時等における取扱い性が低下するおそれがある。なお、分離膜４１の平均長さとは、上部保持部材４２に固定された上端部から下部保持部材４３に固定された下端部までの平均距離を意味する。
　分離膜４１の気孔率の上限としては、９０％が好ましく、８５％がより好ましい。また、分離膜４１の気孔率の下限としては、７５％が好ましく、７８％がより好ましい。分離膜４１の気孔率が上記上限を超える場合、分離膜４１の機械的強度及び耐擦過性が不十分となるおそれがある。一方、分離膜４１の気孔率が上記下限未満の場合、透水性が低下し、濾過モジュール４０の濾過能力が低下するおそれがある。なお、気孔率とは、分離膜４１の体積に対する空孔の総体積の割合をいい、ＡＳＴＭ－Ｄ－７９２に準拠して分離膜４１の密度を測定することで求めることができる。
　分離膜４１の空孔の平均径の下限としては、０．０１μｍが好ましく、０．０５μｍがより好ましい。一方、上記分離膜４１の空孔の平均径の上限としては、０．４５μｍが好ましく、０．２μｍがより好ましい。上記分離膜４１の空孔の平均径が上記下限未満であると、透水性が低下するおそれがある。逆に、上記分離膜４１の空孔の平均径が上記上限を超えると、被処理液に含まれる不純物の分離膜４１内部への透過を阻止できないおそれがある。なお、空孔の平均径とは、分離膜４１の外周面の空孔の平均径を意味し、例えば細孔直径分布測定装置（例えばＰｏｒｏｕｓ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社の「多孔質材料自動細孔径分布測定システム」）により測定することができる。
（保持部材）
　上部保持部材４２は、複数本の分離膜４１の上端部を保持する部材である。この上部保持部材４２は、複数本の分離膜４１の上部開口と連通し、処理済水を収集する排出部（集水ヘッダ）を有する。この排出部には配管４４が接続され、複数本の分離膜４１の内部に浸透した処理済水を排出する。上部保持部材４２の外形は特に限定されず、断面形状は例えば多角形状、円形状等とすることができる。
　下部保持部材４３は、複数本の分離膜４１の下端部を保持する部材である。上記下部保持部材４３は、図２に示すように外枠４３ａと、分離膜４１の下端部を固定する複数の固定部位４３ｂとを有する。この固定部位４３ｂは、例えば棒状に形成されており、一定の間隔を持って複数略平行に配設され、上方側にそれぞれ複数本の分離膜４１が配設されている。
　上部保持部材４２及び下部保持部材４３の材質としては特に限定されず、例えばエポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができる。
　なお、濾過モジュール４０は、取扱い（運搬、設置、交換等）を容易にするために、上部保持部材４２と下部保持部材４３との間を連結する連結部材を有していてもよい。このような連結部材としては、例えば金属製の支持棒や、樹脂製のケーシング（外筒）等が挙げられる。
＜第２気体供給機構＞
　第２気泡供給機構５は、上記生物処理槽１内の上記膜分離機構４より下方側に配設され、上記膜分離機構４を洗浄する。具体的には、第２気泡供給機構５は、上記濾過モジュール４０の下方から、分離膜４１の表面を洗浄する気泡５ａを供給する。この気泡５ａは、上記固定部位４３ｂの間を通過し分離膜４１の表面を擦過しながら上昇することで分離膜４１の表面を洗浄する。
　第２気泡供給機構５は、第１気泡供給機構３と同様に被処理水を貯留した生物処理槽１に浸漬されており、圧縮機等から給気管（図示せず）を通して供給される気体を連続又は間欠的に吐出することで気泡５ａを供給する。また、上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径は、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径より大きい。　
　このような気泡供給機構としては、例えば樹脂又はセラミックス製の板又は管に多数の空孔を形成した多孔板又は多孔管を用いた散気装置、ディフューザやスパージャなどから気体を噴射する噴射流式散気装置、間欠的に気泡を噴射する間欠気泡噴射式散気装置等を用いることができる。また、上記間欠気泡噴射式散気装置としては、圧縮機等から給気管を通して連続的に供給される気体を内部に貯留し、一定体積になった気体を間欠的に吐出することで気泡を供給するポンプが挙げられる。このようなポンプにより間欠的に大きな気泡５ａを分離膜４１に向かって噴射することで、気泡５ａが下部保持部材４３によって分割され分離膜４１表面に接触しながら上昇する。この分割された気泡５ａは、分離膜４１の間隔に近い平均径を有し分離膜４１間に均質に拡がり易い。そのため気泡５ａは、複数の分離膜４１を効果的に揺動させ、分離膜４１の洗浄効果をより高めることができる。　
　なお、第２気泡供給機構５から供給する気体としては不活性のものであれば特に限定されないが、ランニングコストの観点から空気を用いることが好ましい。
　上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の下限としては、５ｍｍが好ましく、５．５ｍｍがより好ましく、６ｍｍがさらに好ましい。一方、上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の上限としては、１５０ｍｍが好ましく、３０ｍｍがより好ましく、７ｍｍがさらに好ましい。上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径が上記下限未満であると、気泡５ａによる分離膜４１の表面の擦過力が不足し、洗浄効果が低下するおそれがある。逆に、上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径が上記上限を超えると、気泡５ａの形状が不安定となるため、気泡５ａによる洗浄効果が不足するおそれがある。
　上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径に対する上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の比の下限としては、３倍が好ましく、５倍がより好ましく、８倍がさらに好ましい。一方、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径に対する上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の比の上限としては、１００倍が好ましく、５０倍がより好ましく、１５倍がさらに好ましい。上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径に対する上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の比が上記下限未満であると、膜分離機構４周辺での活性汚泥の密度低減効果が不足するおそれがある。逆に、上記第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径に対する上記第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径の比が上記上限を超えると、第１気泡供給機構３が供給する気泡３ａの平均径が小さくなり過ぎ、生物処理効率が低下するおそれや、第２気泡供給機構５が供給する気泡５ａの平均径が大きくなり過ぎ気泡５ａの形状が不安定となるため、気泡５ａによる洗浄効果が不足するおそれがある。
［膜分離活性汚泥処理方法］
　当該膜分離活性汚泥処理システムを用いて行われる膜分離活性汚泥処理方法は、排水を生物処理する工程と、この生物処理工程での処理水を膜分離する工程とを備える。
＜生物処理工程＞
　生物処理工程では、上記生物処理槽１において排水に由来する被処理水中の有機物を活性汚泥に酸化分解又は吸収分離させる。この生物処理は、主として第１気泡供給機構３により曝気されている生物処理槽１の上流側で行われる。
＜膜分離工程＞
　膜分離工程では、膜分離機構４の濾過モジュール４０を用いて、被処理水を濾過することによって処理済水を得る。膜分離機構４は、第１気泡供給機構３より下流側に配設されているので、主に生物処理された被処理水を濾過する。
［その他の実施形態］
　今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　上記実施形態では、膜分離機構が複数の濾過モジュールを有する場合を説明したが、濾過モジュールは単数であってもよい。
　また、膜分離機構の濾過モジュールは、上部保持部材が分離膜の両端を保持し、下部保持部材が分離膜をＵ字状に湾曲させて折り返す構成としてもよい。この場合、分離膜の平均長さとは、下部保持部材で固定された湾曲部の下端部から上部保持部材に固定された上端部までの長さをいう。
１　生物処理槽
１ａ　流入口
１ｂ　排出口
２　担体
３　第１気泡供給機構
３ａ　気泡
４　膜分離機構
４０　濾過モジュール
４１　分離膜
４２　上部保持部材
４３　下部保持部材
４３ａ　外枠
４３ｂ　固定部位
４４　配管
５　第２気泡供給機構
５ａ　気泡
Ｘ　供給管
Ｙ　排出管

Claims (4)

  1. 　有機物含有排水の流入口及び排出口を有し、上記有機物含有排水を生物処理する生物処理槽と、
    　上記生物処理槽内で流動するように配置され、活性汚泥を付着維持する複数の担体と、
    　上記生物処理槽内に配設され、上記有機物含有排水を曝気する第１気泡供給機構と、
    　上記生物処理槽内の上記第１気泡供給機構より下流側に配設される膜分離機構と、
    　上記生物処理槽内の上記膜分離機構より下方側に配設され、上記膜分離機構を洗浄する第２気泡供給機構と
    　を備え、
    　上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が、上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径より大きい膜分離活性汚泥処理システム。
  2. 　上記第１気泡供給機構が供給する気泡の平均径が０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、上記第２気泡供給機構が供給する気泡の平均径が５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下である請求項１に記載の膜分離活性汚泥処理システム。
  3. 　上記担体として多孔質体を用いる請求項１又は請求項２に記載の膜分離活性汚泥処理システム。
  4. 　上記膜分離機構の分離膜の主成分がポリテトラフルオロエチレンである請求項１、請求項２又は請求項３に記載の膜分離活性汚泥処理システム。
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