【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理分野全般、特に汚濁の進行したし尿、下水、産業排水等の有機性汚水を生物学的に浄化する生物処理において、活性汚泥等の浮遊物質を固液分離する固液分離方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水中の浮遊物質を固液分離する方法の一つとして、限外ろ過膜や精密ろ過膜を用いる膜ろ過法がある。これらの膜ろ過法では孔径１μｍ以下の膜が一般的に用いられるが、高いｆｌｕｘ（透過流束）を得るためには大きな動力が必要となるため、目的に応じて孔径の大きな膜を用いて低動力で高いｆｌｕｘを得る方法が開発されてきている。（非特許文献１，非特許文献２，非特許文献３）
【０００３】
例えば、実質的に活性汚泥粒子を通過させるろ過体でろ過を行うダイナミックろ過に関して、活性汚泥混合液をろ過体表面に沿って、０．０５〜０．４ｍ／ｓｅｃ、特に好ましくは０．１５〜０．２５ｍ／ｓｅｃの平均流速で流通させる活性汚泥ろ過方法がある。
また、「膜分離装置の膜ろ過方法」では、あらかじめ設定された第１の膜面流速で曝気を行い、かつ第１の透過流束で処理水を吸引し、膜面にケーキ層を形成した後、前記第１の膜面流速より高い膜面流速で曝気を行い、かつ前記第１の透過流束より大きい透過流束で処理水を吸引する膜ろ過方法がある。
【０００４】
【非特許文献１】
平成１４年６月２０日、財団法人日本下水道協会発行、「第３９回下水道研究発表会講演要旨集」第６８９〜６９１頁
【非特許文献２】
２００２年７月１０日、京都大学環境衛生工学研究会発行、「環境衛生工学研究」第１６巻第３号第１０２〜１０６頁
【非特許文献３】
２００２年３月２７〜２９日、化学工学会第６７年会、Ｌ１１３「ダイナミックろ過による活性汚泥の固液分離に関する操作因子の検討」
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
実質的に活性汚泥フロックを通過させるろ過体でろ過を行うダイナミックろ過では、透過流束がある程度大きくないと汚泥層の形成できない。
活性汚泥混合液のろ過体表面と平行な流れの平均流速（以降、ろ過体表面流速と呼ぶ）を０．０５〜０．４ｍ／ｓｅｃ、特に好ましくは０．１５〜０．２５ｍ／ｓｅｃとした場合、汚泥の流動が激しいため、粗大なフロックは水の抵抗を受けて流れ去りやすく、微小なフロックによるろ過体の目詰まりが生じ、ろ過体表面に均一なダイナミックろ過層の形成が困難である。
【０００６】
均一なダイナミックろ過層を形成させるためにろ過体表面流速を０．０５ｍ／ｓ未満に小さくすると、ダイナミックろ過層が過大に成長して透過流束が大幅に低下する問題がある。特に、設置面積当たりのろ過面積を大きくするためにろ過面間距離を小さくすると、ろ過面間に汚泥層がブリッジし局所的にろ過体表面流速が増加するため、一部のダイナミックろ過層が崩壊し、処理水中に活性汚泥フロックが流出するという問題がある。
【０００７】
本発明は、前記の欠点を解消し、ダイナミックろ過層が過大に成長しないように制御して定流量ろ過の場合は差圧上昇、定圧ろ過の場合は透過流束の低下を防止する運転方法、及びそれを実施できる装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、前記の目的を達成することができるダイナミックろ過方法を検討し、ろ過開始時にろ過体表面流速を汚泥沈降速度以上０．０５ｍ／ｓ未満に制御することで均一なダイナミックろ過層を形成し、ダイナミックろ過層形成後に透過流束を形成前と同等以下、ろ過体表面流速を０．０５以上０．４ｍ／ｓ以下にすることで、ダイナミックろ過層が過大に成長しないように制御して定流量ろ過の場合は差圧上昇、定圧ろ過の場合は透過流束の低下を防止する運転方法を見出し、それを基礎として本発明を完成した。
【０００９】
本発明は、下記手段により上記課題を解決した。
（１）ダイナミックろ過装置において、あらかじめ設定されたろ過体表面流速Ｖ１、かつ透過流束Ｊ１で処理水を吸引した後、前記のろ過体表面流速Ｖ１より大きいろ過体表面流速Ｖ２、かつ前記透過流束Ｊ１と同等以下の透過流束Ｊ２で処理水を吸引することを特徴とするダイナミックろ過装置の運転方法。
（２）ろ過体表面流速Ｖ１を活性汚泥の沈降速度以上０．０５ｍ／ｓ未満とし、ろ過体表面流速Ｖ２を０．０５ｍ／ｓ以上０．４ｍ／ｓ以下とすることを特徴とする前記（１）記載の運転方法。
（３）ダイナミックろ過層形成後、ろ過体表面流速Ｖ１からろ過体表面流速Ｖ２へ変換することを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の運転方法。
【００１０】
（４）被処理水を生物反応部に流入させ、好気的に処理された活性汚泥混合液を通水性ろ過体を有する固液分離部に導入し、固液分離部で活性汚泥を分離する活性汚泥のダイナミックろ過装置において、該固液分離部はその内部に通水性ろ過体が浸漬されたろ過体設置部を有し、該通水性ろ過体の上部又は下部に整流装置が設置され、該通水性ろ過体の下方に洗浄用空気の散気装置が設置され、該生物反応部は該固液分離部のろ過体設置部と連通し、下部に汚泥混合液のエアリフト用兼流速制御用の散気装置が配置された汚泥混合液循環部が設置され、該ろ過体設置部の該整流装置を通って該通水性ろ過体の表面に沿って上方又は下方に流れる活性汚泥混合液流を形成することにより、該通水性ろ過体にダイナミックろ過層を形成させ、該通水性ろ過体より水頭圧又はポンプ吸引によりろ過水を得ることを特徴とするダイナミックろ過装置。
（５）生物反応部と固液分離部とを別槽とし、固液分離槽を隔壁により区画され、かつ上下が連通したろ過体設置部と汚泥混合液循環部とで構成し、該ろ過体設置部もしくは汚泥循環部の下部に汚泥混合液のエアリフト用兼ろ過体表面流速制御用の散気装置が配置され、前記したエアリフト用兼ろ過体表面流速制御用の散気装置によりダイナミックろ過層の過大な成長を防止することを特徴とする前記（４）記載のダイナミックろ過装置。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるろ過体は、その材質は特に限定されず高分子多孔膜、不織布、織布、無機質多孔体、金属不織布、金属網等いずれでもよく、その形状も円筒型、平板型、プリーツ状等いずれでもよい。孔径や強度に応じて材質、形状が選定される。
【００１２】
孔径１０μｍ以上のろ過体であると、特に耐久性の高い無機性の多孔体、金属不織布、金属網が好ましく、さらに金属網が好ましい。織布、金属網の場合、その織り方は平織、綾織または朱子織が望ましく、これらの織布、金属網は１層でもよいし、複数を組合せた多層織りや積層品でもよい。ろ過体の孔径は１０〜４００μｍ、好ましくは２５〜２００μｍ、さらに好ましくは５０〜１５０μｍがよい。孔径が小さいと目詰まりを起こしやすく、孔径が大きいと処理水中に被処理水中の浮遊物質の増加を招く。
ろ過体を複数まとめてモジュールとすることもできる。
【００１３】
ろ過方式は、ポンプを用いて透過流束Ｊ１、透過流束Ｊ２を制御してもよいし、水頭差を利用して透過流束Ｊ１、透過流束Ｊ２を制御してもよい。水頭差を利用した場合は、ダイナミックろ過層の形成に伴い、透過流束が減少するので一定水頭差のままでもよいし、水頭差を変えて透過流束を制御してもよい。
【００１４】
ろ過に際しては、ろ過体の上流もしくは下流側の一方もしくは両方には整流装置を設けたほうが好ましい。
ろ過体は生物反応槽に浸漬しても、生物反応槽とは別に設けた固液分離槽に浸漬してもよい。ろ過体を生物反応槽に浸漬する場合には、ろ過体を有するろ過体設置部と生物反応部とを隔壁で区画し、前記隔壁の上下で両部が連通するようにして、活性汚泥混合液が循環できるようにするのがよい。また、ろ過体を別に設けた固液分離槽に浸漬した場合、固液分離後の濃縮液は生物反応槽へ返送できるように、生物反応槽と固液分離槽とをそれぞれ上下で連通される。固液分離槽には例えば槽壁との間に上下が開いた隔壁を設けて活性汚泥混合液循環部を設け、その循環部を通って活性汚泥混合液が上に又は下に循環するようにさせ、それによってろ過体の表面に沿って流れるクロスフローを形成させることができる。
【００１５】
ろ過体表面流速Ｖ１およびろ過体表面流速Ｖ２の制御方法は、間接曝気もしくは直接曝気を行い、曝気のエアリフト作用によってろ過体表面流速を増加させてもよい。ろ過体を固液分離槽に浸漬する場合は、生物反応槽から固液分離槽への活性汚泥循環量を増加してもよいが、ポンプを使用する場合は多大なエネルギーを消費し、活性汚泥フロックの微細化が生じ固液分離に悪影響を及ぼすので、間接曝気もしくは直接曝気を行い、曝気のエアリフト作用によってろ過体表面流速を増加させるほうが好ましい。ポンプとエアリフト作用を併用することもできる。ろ過体表面流速は、Ｖ１＜Ｖ２を満たしていれば、ろ過体表面流速制御用の曝気もしくはポンプの動作は、連続的でも間欠的でも良い。
【００１６】
曝気のエアリフト作用によりろ過体表面流速を制御する楊合は、ろ過体設置部と汚泥循環部とに分割される構造を採ることが好ましいが、両区分を仕切るための仕切板は設けても設けなくともよい。
循環の方法及びろ過体表面流速の制御方法についての例を第１表に示すが、これに限定されない。
【００１７】
【表１】
【００１８】
ろ過体の下方に空気洗浄用の散気装置を設置し、定期的に散気することでろ過体外部を空洗し、ろ過体表面に過剰に生成した汚泥層を容易に剥離することができる。
また、ろ過体内部に散気装置を設置し、ろ過体外部の空洗を組合せ、ろ過体内部に付着した汚泥を容易に剥離することができる。さらに、水逆洗や次亜塩素酸塩・オゾン等の薬洗を組合せることもできる。
【００１９】
以下に、本発明の実施形態の一例を図面を用いて詳細に説明する。
図１は、下水に対する本発明のフローの一例を示したものである。下水１は生物反応槽２に流入し、ブロアから供給される空気３によって活性汚泥による好気処理が行われる。
活性汚泥混合液４は、生物反応槽２より自然流下で固液分離槽４上部へ供給され、整流装置１０を通過後、同槽内に配置されたろ過体９の表面を流過することによってろ過されて固液分離される。固液分離の駆動力は水頭差Ｈによって得られる。固液分離後の濃縮された活性汚泥１４は、固液分離槽４下部より生物反応槽２ヘポンプ１５で返送される。ろ過体９内にろ過された水は流出管から処理水１３として取り出される。
【００２０】
この固液分離槽４は、上端及び下端が開いている隔壁６によりろ過体設置部７と活性汚泥混合液循環部８とに区画され、ろ過体設置部７の内部にはろ過体９が垂直に配置され、上部には整流装置１０が設置されており、下部には散気装置１１が設置されている。液循環部８は上部及び下部がろ過体設置部７の上部及び下部とそれぞれ連通しており、その下部に散気装置１２が設置されていて、そこからろ過体表面制御用空気１５を導入し、エアリフト作用を行わせ、その散気量の調整でろ過体９の表面を流下する液の速度を調整できるようにする。
【００２１】
ろ過を開始するために、返送ポンプ１７による固液分離槽４から生物反応槽２への下向流のみで、ろ過体６の表面流速Ｖ１が与えられる。それによってろ過体９の表面にダイナミックろ過層が形成されていく。この時の透過流束をＪ１とするが、ダイナミックろ過層が容易に形成できるように小さめとする。返送ポンプ７のみではろ過体表面流速Ｖ１が不足する場合は、補助的に固液分離槽４の汚泥循環部８に設置された散気装置１２で間接曝気を行い、エアリフト作用によって固液分離槽４内において循環流を生じさせ、ろ過体９表面流速を増加させることができる。
【００２２】
ろ過を開始しダイナミックろ過層形成後、固液分離槽４の汚泥循環部８に設置された散気装置１２で間接曝気を行い、エアリフト作用によって固液分離槽４内において循環流を生じさせ、ろ過体９の表面流速Ｘｎを増加させていき、所定の表面流速Ｘ２とする。この表面流速Ｖ２の大きさは表面流速Ｖ１より大きいものとし、最大で５倍以下とすることが好ましい。その値が５倍以上とすると、ろ過体９の上に形成されたダイナミックろ過層が液流により破壊されるおそれがある。また、その際の透過流束Ｊ２は透過流束をＪ１と同等以下とする必要がある。
ろ過体９の洗浄は、定期的にろ過を停止し、ろ過体９下方に設置された散気装置１１からの曝気によってろ過体９外部の空洗、ろ過体９内部に設置された散気装置により空気１８を導入して、ろ過体９内部の空洗、ろ過体９上部からの逆洗水１９による水洗の操作の中から１つ以上を組合せて行う。
【００２３】
【実施例】
以下に実施例に基づき本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるのもではない。
【００２４】
（実施例１）
下水を図１に示すフローによる本発明の方法にて処理した。
活性汚泥は、生物反応槽より自然流下で固液分離槽上部へ供給され、整流装置を通過後、ろ過体によって固液分離される。ポンプを用いて処理水を吸引し、固液分離を行った。ろ過体は、ろ過面が金網によって構成されているものである。ろ過体は２時間間隔でろ過を停止し、洗浄した。
実験装置の寸法を第２表に示す。
【００２５】
【表２】
【００２６】
本実施例の生物反応槽の条件を第３表に示す。生物反応槽への下水流入量は１０ｍ３／ｄ、固液分離槽からの汚泥返送量は１０ｍ３／ｄとした。生物反応槽のＭＬＳＳは約２０００ｍｇ／リットル、ＢＯＤ汚泥負荷は約０．２ｋｇ−ＢＯＤ／（ｋｇ−ＭＬＳＳ・ｄ）である。
【００２７】
【表３】
【００２８】
実験に使用したろ過体の仕様を第４表に示す。ろ過体は、開口率４７％の円筒型のパンチングプレートに、孔径１５４μｍのリボン状の金網をスパイラルに巻いたろ過面の長さ２ｍのものである。１本あたりの有効ろ過面積は０．３１４ｍ２であり、８本を１モジュールとして固液分離槽へ浸漬した。
【００２９】
【表４】
【００３０】
処理水はろ過体下部から集水した。
実施例の固液分離槽の条件を第５表に示す。固液分離槽は、ろ過部の断面積０．０４８ｍ２、有効容積０．２０ｍ３である。
【００３１】
【表５】
【００３２】
透過流束並びにろ過体表面流速の条件を第６表に示す。透過流束を５ｍ／ｄとしてろ過を行った。ろ過体表面流速Ｖ１を平均０．０１ｍ／ｓとしたのときの固液分離槽の循環部の曝気量は１リットル／ｍｉｎであった。ろ過体表面流速Ｖ２を平均０．０５ｍ／ｓとしたのときの固液分離槽の循環部の曝気量は５リットル／ｍｉｎであった。
【００３３】
【表６】
【００３４】
ろ過開始から１０分後、ダイナミックろ過層が形成され処理水濁度が安定した後、固液分離槽の循環部の曝気量を５リットル／ｍｉｎとした。
２時間に１回ろ過を停止して、ろ過体外部の空洗とろ過体内部の空洗を同時に３分間行った。空洗の空気量は、ろ過体外部の空洗では、ろ過体外部の流路断面積あたりの空気量で５ｍ３／（ｍ２・ｍｉｎ）とした。ろ過体内部の空洗では、ろ過体内部の流路断面積辺りの空気量で１ｍ３／（ｍ２・ｍｉｎ）とした。
【００３５】
ろ過体内部の空洗を行った空気は、ろ過体上部から大気開放される。
本実施例の差圧の経日変化を図２に示す。実施の結果として、約６０日間の運転結果において、差圧は約０．７ｋＰａでほとんど変わらず、安定したろ過が行われていることが判明した。
また、本実施例の処理水濁度の経日変化を図３に示す。処理水濁度は約２度であり、安定した処理水質が得られた。
【００３６】
（比較例１）
比較例１は、ろ過体表面流速を変換せず、ダイナミックろ過層が形成されてもろ過体表面流速を変えない条件で行った。
透過流束ならびにろ過体表面流速の条件を第６表に示す。透過流束は５ｍ／ｄとしてろ過を行った。ろ過体表面流速を平均０．０１ｍ／ｓとしたのときの固液分離槽の循環部の曝気量は１リットル／ｍｉｎであった。
他の条件は、実施例１と同じである。
【００３７】
比較例１の差圧の経日変化を図２に示す。実施の結果として、約６０日間の運転結果において、差圧は当初約０．７ｋＰａであったが、３０日目付近より徐々に上昇し６０日目には１０ｋＰａになった。
【００３８】
また、本比較例１の処理水濁度の経日変化を図３に示す。処理水濁度は不安定で約１０〜４５度であった。
処理水濁度が高いのは、ろ過面間に汚泥プリッジが形成され、汚泥の流路が狭くなることで局所的にろ過体表面流速が大きくなったため、ダイナミックろ過層が破壊されたことが原因であった。ろ過中にダイナミックろ過層が破壊されたため、ろ過体内部に微細な活性汚泥粒子が入り込み、目詰まりが生じて透過流束が減少した。
【００３９】
（比較例２）
比較例２は、実施例１同様にろ過体表面流速を変換し、ダイナミックろ過層が形成されてから、ろ過体表面流速を減少させるとともに透過流束を増加させた。透過流束並びにろ過体表面流速の条件を第６表に示す。透過流束Ｊ１はろ過開始時１ｍ／ｄとし、透過流束Ｊ２は５ｍ／ｄとしてろ過を行った。ろ過体表面流速Ｖ１を平均０．０１ｍ／ｓとしたのときの固液分離槽の循環部の曝気量は１リットル／ｍｉｎであった。ろ過体表面流速Ｖ２を平均０．０５ｍ／ｓとしたのときの固液分離槽の循環部の曝気量は５リットル／ｍｉｎであった。
この例では、Ｖ１＜Ｖ２であるが、Ｊ１＜Ｊ２であって、実施例１とは異なる。
【００４０】
他の条件は、実施例１と同じである。
比較例２の差圧の経日変化を図２に示す。実施の結果として、約６０日間の運転結果において、差圧は当初約０．７ｋＰａであったが、４０日目付近より徐々に上昇し６０日目には約５ｋＰａになった。
また、本比較例２の処理水濁度の経日変化を図３に示す。処理水濁度は約４度であった。ろ過初期に形成されるダイナミックろ過層は脆く崩れやすい状態であり、ろ過体内部に崩れた微細な活性汚泥粒子が入り込み、目詰まりが生じて透過流束が減少した。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、ダイナミックろ過装置において、あらかじめ設定されたろ過体表面流速Ｖ１、かつ透過流束Ｊ１で処理水を吸引した後、前記のろ過体表面流速Ｖ１より大きいろ過体表面流速Ｖ２、かつ前記透過流束Ｊ１と同等以下の透過流束Ｊ２で処理水を吸引することを特徴とする運転方法により、定流量ろ過の場合は差圧上昇、定圧ろ過の場合は透過流束低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のフローシートを示す。
【図２】実施例及び比較例の実験による差圧の経日変化を示す点グラフである。
【図３】実施例及び比較例の実験による処理水濁度の経日変化を示す点グラフである。
【符号の説明】
１ 下水
２ 生物反応槽
３ 曝気用空気
４ 活性汚泥混合液
５ 固液分離槽
６ 隔壁
７ ろ過体設置部
８ 汚泥循環部
９ ろ過体
１０ 整流装置
１１ ろ過体洗浄用散気装置
１２ エアリフト用散気装置
１３ 処理水
１４ 空気（洗浄用）
１５ 空気（ろ過体表面流速制御用）
１６ 濃縮汚泥
１７ 汚泥返送ポンプ
１８ 空気（洗浄用）
１９ 逆洗水[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-liquid separation for solid-liquid separation of suspended solids such as activated sludge in a biological treatment for biologically purifying organic sewage such as human waste, sewage, and industrial wastewater, in particular, in the field of water treatment, particularly polluted human waste. Method and apparatus.
[0002]
[Prior art]
One of the methods for solid-liquid separation of suspended solids in water is a membrane filtration method using an ultrafiltration membrane or a microfiltration membrane. In these membrane filtration methods, a membrane having a pore size of 1 μm or less is generally used. However, since a large power is required to obtain a high flux (permeation flux), a membrane having a large pore size is used according to the purpose. Methods for obtaining high flux with low power have been developed. (Non-Patent Document 1, Non-Patent Document 2, Non-Patent Document 3)
[0003]
For example, with respect to dynamic filtration in which filtration is performed with a filter through which activated sludge particles substantially pass, the activated sludge mixed solution is applied along the surface of the filter to 0.05 to 0.4 m / sec, particularly preferably 0.15 to 0.4 m / sec. There is an activated sludge filtration method of flowing at an average flow rate of 0.25 m / sec.
Further, in the “membrane filtration method of a membrane separation device”, aeration was performed at a preset first membrane surface flow rate, and treated water was sucked at a first permeation flux to form a cake layer on the membrane surface. Thereafter, there is a membrane filtration method in which aeration is performed at a membrane surface flow rate higher than the first membrane surface flow rate, and the treated water is sucked with a permeation flux larger than the first permeation flux.
[0004]
[Non-patent document 1]
Published by the Japan Sewerage Association on June 20, 2002, "The 39th Annual Meeting of the Sewerage Research Conference", pp. 689-691 [Non-Patent Document 2]
Published by Kyoto University Environmental Sanitation Engineering Research Group on July 10, 2002, "Research on Environmental Sanitation Engineering", Vol. 16, No. 3, pp. 102-106 [Non-Patent Document 3]
March 27-29, 2002, 67th Annual Meeting of the Society of Chemical Engineers, L113 "Study of operating factors for solid-liquid separation of activated sludge by dynamic filtration"
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of dynamic filtration in which filtration is performed by a filter that substantially passes through activated sludge flocs, a sludge layer cannot be formed unless the permeation flux is large to some extent.
The average flow velocity of the flow of the activated sludge mixed liquid parallel to the filter body surface (hereinafter referred to as the filter body surface flow rate) was 0.05 to 0.4 m / sec, particularly preferably 0.15 to 0.25 m / sec. In this case, because the sludge flows strongly, the coarse flocs easily flow away due to the resistance of water, and the fine media may cause clogging of the filter, making it difficult to form a uniform dynamic filtration layer on the surface of the filter. .
[0006]
If the surface velocity of the filter body is reduced to less than 0.05 m / s in order to form a uniform dynamic filtration layer, there is a problem that the dynamic filtration layer grows excessively and the permeation flux is greatly reduced. In particular, when the distance between the filtration surfaces is reduced to increase the filtration area per installation area, a sludge layer bridges between the filtration surfaces and the local surface flow velocity of the filter increases, so some dynamic filtration layers collapse. However, there is a problem that activated sludge floc flows out into the treated water.
[0007]
The present invention solves the above-mentioned drawbacks, an operating method for controlling the dynamic filtration layer so as not to grow excessively, in the case of constant flow filtration, to increase the differential pressure, and in the case of constant pressure filtration, to prevent a decrease in permeation flux, And an apparatus capable of implementing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present inventors studied a dynamic filtration method capable of achieving the above-mentioned object, and controlled the surface velocity of the filter body at the start of filtration to be equal to or more than the sludge sedimentation velocity and less than 0.05 m / s to obtain a uniform dynamic filtration method. By forming a filtration layer and forming a permeation flux equal to or less than that before forming the dynamic filtration layer after forming the dynamic filtration layer, and setting the surface speed of the filter body to 0.05 to 0.4 m / s, the dynamic filtration layer is prevented from growing excessively. In the case of constant flow filtration, the present inventors have found an operation method for preventing a rise in differential pressure, and in the case of constant pressure filtration, to prevent a decrease in permeation flux.
[0009]
The present invention has solved the above problems by the following means.
(1) In the dynamic filtration device, after suctioning the treated water at the preset filter surface flow velocity V 1 and the permeation flux J 1 , the filter body surface flow velocity V 2 larger than the filter body surface flow velocity V 1 , and how the operation of the dynamic filtration device characterized by sucking the treated water in the permeation flux J 1 and equal to or less than the flux J 2.
(2) a filtration surface velocity V 1 is less than the settling velocity than 0.05 m / s of the activated sludge, characterized in that the filtration surface velocity V 2 less 0.05 m / s or more 0.4 m / s The operation method according to the above (1).
(3) after dynamic filtration layer forming method of operation according to (1) or (2), wherein the conversion to the filtration surface velocity V 2 from the filtration surface velocity V 1.
[0010]
(4) The water to be treated is introduced into the biological reaction section, and the activated sludge mixed liquid that has been aerobically treated is introduced into the solid-liquid separation section having the aqueous filter, and the activated sludge is separated by the solid-liquid separation section. In the activated sludge dynamic filtration device, the solid-liquid separation section has a filter installation section in which a water-permeable filter is immersed, and a rectification device is installed on the upper or lower part of the water-permeable filter, An air diffuser for washing air is installed below the water-permeable filter, and the biological reaction section communicates with the filter installation section of the solid-liquid separation section. A sludge mixture circulating section in which an air diffuser is disposed is provided, and forms an activated sludge mixture flow flowing upward or downward along the surface of the water-permeable filter through the rectifying device of the filter installation section. Thereby forming a dynamic filtration layer on the water-permeable filter, Dynamic filtration device, characterized in that to obtain filtered water with a water head pressure or pump suction from sexual filtration body.
(5) The biological reaction section and the solid-liquid separation section are separate tanks, and the solid-liquid separation tank is defined by a partition wall, and is constituted by a filter installation section and a sludge mixed liquid circulation section which are vertically communicated with each other. An air diffuser for air lift of the sludge mixture and for controlling the surface flow velocity of the filter body is disposed below the installation section or the sludge circulation section. The dynamic filtration device according to (4), wherein excessive growth is prevented.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The material of the filter used in the present invention is not particularly limited, and may be any of a polymer porous membrane, a nonwoven fabric, a woven fabric, an inorganic porous body, a metal nonwoven fabric, a metal net, and the like, and the shape thereof is cylindrical, flat, or pleated. And so on. The material and shape are selected according to the hole diameter and strength.
[0012]
When the filter has a pore diameter of 10 μm or more, a highly durable inorganic porous body, a metal nonwoven fabric, and a metal net are particularly preferable, and a metal net is more preferable. In the case of a woven fabric or a metal net, the weave is desirably plain weave, twill or satin weave, and these woven fabrics or metal nets may be a single layer, or may be a multi-layer weave or a laminate of a plurality of them. The pore size of the filter is 10 to 400 μm, preferably 25 to 200 μm, and more preferably 50 to 150 μm. If the pore size is small, clogging is likely to occur, and if the pore size is large, suspended solids in the water to be treated increase in the treated water.
A plurality of filter bodies can be combined into a module.
[0013]
Filtration method, flux J 1 with a pump, may control the permeation flux J 2, flux J 1 by utilizing the water head difference may be controlled permeation flux J 2 . When the head difference is used, the permeation flux decreases with the formation of the dynamic filtration layer, so the head difference may be kept constant, or the permeation flux may be controlled by changing the head difference.
[0014]
At the time of filtration, it is preferable to provide a rectifier on one or both of the upstream and downstream sides of the filter.
The filter may be immersed in the biological reaction tank or may be immersed in a solid-liquid separation tank provided separately from the biological reaction tank. When the filter body is immersed in the biological reaction tank, the filter body installation section having the filter body and the biological reaction section are partitioned by a partition wall so that both parts communicate with each other above and below the partition wall, and the activated sludge mixed liquid Should be able to circulate. Further, when the filter is immersed in a separately provided solid-liquid separation tank, the biological reaction tank and the solid-liquid separation tank are vertically communicated with each other so that the concentrated liquid after solid-liquid separation can be returned to the biological reaction tank. . In the solid-liquid separation tank, for example, an activated sludge mixture circulating section is provided by providing a partition with an open top and bottom between the tank wall and the activated sludge mixed liquid is circulated up or down through the circulating section. And thereby form a cross-flow that flows along the surface of the filter.
[0015]
The method of the filtration surface velocity V 1 and the filtration surface velocity V 2 performs indirect aeration or direct aeration may increase the filtration surface velocity by air lift action of aeration. When the filter body is immersed in the solid-liquid separation tank, the amount of activated sludge circulated from the biological reaction tank to the solid-liquid separation tank may be increased.However, when a pump is used, a large amount of energy is consumed and activated sludge is consumed. Since fine flocs are generated and adversely affect solid-liquid separation, it is preferable to perform indirect aeration or direct aeration and increase the flow rate on the surface of the filter by an air lift effect of aeration. The pump and the air lift function can be used together. As long as the filter body surface flow velocity satisfies V 1 <V 2 , the aeration for controlling the filter body surface flow velocity or the operation of the pump may be continuous or intermittent.
[0016]
It is preferable to adopt a structure in which the filter body surface flow velocity is controlled by the air lift action of aeration, which is divided into a filter body installation section and a sludge circulation section, but a partition plate for separating both sections is also provided. It is not necessary.
Table 1 shows examples of the circulation method and the control method of the filter body surface flow rate, but the present invention is not limited thereto.
[0017]
[Table 1]
[0018]
An air diffuser for air washing is installed below the filter, and the outside of the filter is washed by emptying periodically, and the excess sludge layer generated on the surface of the filter can be easily removed. .
In addition, an air diffuser is installed inside the filter, and the air washing outside the filter is combined, so that the sludge attached to the inside of the filter can be easily separated. Further, back washing with water or chemical washing with hypochlorite / ozone or the like can be combined.
[0019]
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows an example of the flow of the present invention for sewage. The sewage 1 flows into the biological reaction tank 2 and is subjected to aerobic treatment with activated sludge by air 3 supplied from a blower.
The activated sludge mixture 4 is supplied to the upper part of the solid-liquid separation tank 4 under natural flow from the biological reaction tank 2, and after passing through the rectifier 10, flows through the surface of a filter 9 disposed in the tank. It is filtered and separated into solid and liquid. The driving force for solid-liquid separation is obtained by the head difference H. The concentrated activated sludge 14 after the solid-liquid separation is returned from the lower part of the solid-liquid separation tank 4 to the biological reaction tank 2 by the pump 15. The water filtered in the filter body 9 is taken out as treated water 13 from the outflow pipe.
[0020]
The solid-liquid separation tank 4 is divided into a filter body installation part 7 and an activated sludge mixed liquid circulation part 8 by a partition wall 6 whose upper end and lower end are open, and a filter body 9 is vertically inside the filter body installation part 7. The rectifier 10 is installed at the upper part, and the air diffuser 11 is installed at the lower part. The liquid circulation part 8 has an upper part and a lower part communicating with an upper part and a lower part of the filter body installation part 7, respectively. An air diffuser 12 is installed below the liquid circulation part 8, and air 15 for filter body surface control is introduced therefrom. An air lift function is performed, and the speed of the liquid flowing down the surface of the filter body 9 can be adjusted by adjusting the amount of air diffusion.
[0021]
To initiate filtration, only downward flow from the solid-liquid separation tank 4 by return pump 17 to the biological reactor 2, the surface velocity V 1 of the filtration body 6 is provided. Thereby, a dynamic filtration layer is formed on the surface of the filter 9. The flux at this time is J 1, but dynamic filtration layer is smaller that as can be easily formed. If only the return pump 7 to insufficient filtering surface velocity V 1 was, adjunctively in diffuser 12 installed in the sludge circulation section 8 of the solid-liquid separation tank 4 performs indirect aeration, solid-liquid separation by air lift action A circulating flow can be generated in the tank 4 to increase the surface flow rate of the filter 9.
[0022]
After the filtration is started and the dynamic filtration layer is formed, indirect aeration is performed by the air diffuser 12 installed in the sludge circulation unit 8 of the solid-liquid separation tank 4, and a circulating flow is generated in the solid-liquid separation tank 4 by an air lift function. gradually increasing the surface velocity Xn of the filtration body 9, a predetermined surface velocity X 2. The size of the surface velocity V 2 is set to be greater than the surface velocity V 1, it is preferably not more than 5 times at the maximum. If the value is 5 times or more, the dynamic filtration layer formed on the filter body 9 may be broken by the liquid flow. Further, the permeation flux J 2 in that case it is necessary to make the flux J 1 equivalent or less.
In the washing of the filter body 9, the filtration is periodically stopped, the air is washed from the air diffuser 11 installed below the filter body 9, and the air diffuser is installed inside the filter body 9. The air 18 is introduced, and one or more of the operations of the empty washing inside the filter body 9 and the water washing with the backwash water 19 from above the filter body 9 are performed in combination.
[0023]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the present invention is not limited to only these Examples.
[0024]
(Example 1)
The sewage was treated by the method of the present invention according to the flow shown in FIG.
The activated sludge is supplied from the biological reaction tank to the upper part of the solid-liquid separation tank under natural flow, passes through a rectifier, and is separated into a solid and a liquid by a filter. The treated water was sucked using a pump to perform solid-liquid separation. The filtering body has a filtering surface formed of a wire mesh. The filtration of the filter was stopped at intervals of 2 hours and washed.
Table 2 shows the dimensions of the experimental apparatus.
[0025]
[Table 2]
[0026]
Table 3 shows the conditions of the biological reaction tank of this example. The amount of sewage flowing into the biological reaction tank was 10 m 3 / d, and the amount of sludge returned from the solid-liquid separation tank was 10 m 3 / d. The MLSS of the biological reactor is about 2000 mg / liter, and the BOD sludge load is about 0.2 kg-BOD / (kg-MLSS · d).
[0027]
[Table 3]
[0028]
Table 4 shows the specifications of the filter used in the experiment. The filter has a filter surface with a length of 2 m, in which a ribbon-shaped wire net having a hole diameter of 154 μm is spirally wound on a cylindrical punching plate having an aperture ratio of 47%. The effective filtration area per line was 0.314 m 2 , and eight lines were immersed in a solid-liquid separation tank as one module.
[0029]
[Table 4]
[0030]
The treated water was collected from the lower part of the filter.
Table 5 shows the conditions of the solid-liquid separation tank of the examples. The solid-liquid separation tank has a filter section having a cross-sectional area of 0.048 m 2 and an effective volume of 0.20 m 3 .
[0031]
[Table 5]
[0032]
Table 6 shows the conditions for the permeation flux and the filter surface velocity. Filtration was performed with a permeation flux of 5 m / d. Aeration rate of the circulation portion of the solid-liquid separation tank when the filtration surface velocity V 1 was defined as the average 0.01 m / s was 1 liter / min. Aeration rate of the circulation portion of the solid-liquid separation tank when the filtration surface velocity V 2 and an average 0.05 m / s was 5 l / min.
[0033]
[Table 6]
[0034]
Ten minutes after the start of filtration, a dynamic filtration layer was formed and the turbidity of the treated water was stabilized, and then the amount of aeration in the circulation part of the solid-liquid separation tank was set to 5 L / min.
The filtration was stopped once every two hours, and the inside of the filter and the inside of the filter were simultaneously washed for three minutes. The amount of air for the air washing was 5 m 3 / (m 2 · min) as the air amount per channel cross-sectional area outside the filter in the air washing outside the filter. In the empty washing of the inside of the filter, the air volume around the cross-sectional area of the flow path inside the filter was 1 m 3 / (m 2 · min).
[0035]
The air that has been subjected to empty washing inside the filter is released to the atmosphere from the upper part of the filter.
FIG. 2 shows the change over time of the differential pressure in this embodiment. As a result of the operation, in the operation result for about 60 days, the differential pressure was almost unchanged at about 0.7 kPa, and it was found that stable filtration was performed.
FIG. 3 shows the change over time in the turbidity of the treated water in this example. The treated water turbidity was about 2 degrees, and stable treated water quality was obtained.
[0036]
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 was performed under the condition that the surface flow rate of the filter was not changed and the surface flow rate of the filter was not changed even when the dynamic filtration layer was formed.
Table 6 shows the conditions of the permeation flux and the filter surface velocity. Filtration was performed with a permeation flux of 5 m / d. The aeration amount in the circulation part of the solid-liquid separation tank when the average flow rate of the filter surface was 0.01 m / s was 1 liter / min.
Other conditions are the same as in the first embodiment.
[0037]
FIG. 2 shows the change over time of the differential pressure in Comparative Example 1. As a result of the operation, in the operation result for about 60 days, the differential pressure was about 0.7 kPa at first, but gradually increased from around the 30th day to 10 kPa on the 60th day.
[0038]
FIG. 3 shows the daily change of the turbidity of the treated water in Comparative Example 1. The treated water turbidity was unstable and was about 10 to 45 degrees.
The high turbidity of the treated water is due to the formation of sludge bridges between the filtration surfaces and narrowing of the sludge flow path, which locally increased the flow velocity of the filter surface, and thus destroyed the dynamic filtration layer. Met. Since the dynamic filtration layer was broken during filtration, fine activated sludge particles entered the filter body, causing clogging and reducing the permeation flux.
[0039]
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, as in Example 1, the surface flow velocity of the filter was converted, and after the formation of the dynamic filtration layer, the surface flow velocity of the filter was reduced and the permeation flux was increased. Table 6 shows the conditions for the permeation flux and the filter surface velocity. Flux J 1 is the filtration beginning 1 m / d, flux J 2 was subjected to filtration as 5 m / d. Aeration rate of the circulation portion of the solid-liquid separation tank when the filtration surface velocity V 1 was defined as the average 0.01 m / s was 1 liter / min. Aeration rate of the circulation portion of the solid-liquid separation tank when the filtration surface velocity V 2 and an average 0.05 m / s was 5 l / min.
In this example, V 1 <V 2 , but J 1 <J 2 , which is different from the first embodiment.
[0040]
Other conditions are the same as in the first embodiment.
FIG. 2 shows the change over time of the differential pressure in Comparative Example 2. As a result of the operation, in the operation result for about 60 days, the pressure difference was about 0.7 kPa at first, but gradually increased from around the 40th day to about 5 kPa on the 60th day.
FIG. 3 shows the daily change of the turbidity of the treated water in Comparative Example 2. The treated water turbidity was about 4 degrees. The dynamic filtration layer formed in the early stage of filtration was in a fragile and easily collapsed state, and fine activated sludge particles that collapsed entered the filter body, clogging occurred, and the permeation flux decreased.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a dynamic filtration device, after treating water with a preset filter surface flow velocity V 1 and a permeation flux J 1 , a filter surface flow velocity V 2 larger than the above-mentioned filter surface flow velocity V 1. and the driving method characterized by sucking the treated water in the permeation flux J 1 and equal to or less than the flux J 2, the differential pressure increase in the case of constant flow filtration flux in the case of constant pressure filtration The drop can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a flow sheet of Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a dot graph showing the change over time of the differential pressure according to the experiments of Examples and Comparative Examples.
FIG. 3 is a dot graph showing the daily change of the turbidity of the treated water in the experiments of Examples and Comparative Examples.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sewage 2 Biological reaction tank 3 Air for aeration 4 Activated sludge mixed liquid 5 Solid-liquid separation tank 6 Partition wall 7 Filter installation part 8 Sludge circulation part 9 Filter 10 Rectifier 11 Filter device cleaning air diffuser 12 Air lift air diffuser Equipment 13 Treated water 14 Air (for cleaning)
15 air (for controlling the surface velocity of the filter)
16 Condensed sludge 17 Sludge return pump 18 Air (for cleaning)
19 Backwash water
