JP3278560B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理槽の内部に被
処理水を膜分離する膜カートリッジを設けた水処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、し尿等の有機性排水を処理す
る水処理設備においては、図３および図４に示したよう
に、処理槽１の内部に、被処理水２を膜分離する膜分離
装置３を設置している。

【０００３】膜分離装置３は、上下が開口した箱状の膜
ケース４の内部に平板状の膜カートリッジ５を適当間隔
で並列に配置し、同じく上下が開口した箱状の散気ケー
ス６の内部に、槽外のブロワ７などの空気供給源に連通
した散気管８を配置し、膜ケース４と散気ケース６とを
互いに上下に配置することにより構成されている。

【０００４】膜カートリッジ５は、濾板９の両表面に有
機濾過膜１０を配置し、濾板９と濾過膜１０との間に連
通する透過水流路（図示せず）を濾板９に形成し、透過
水流路に連通する吸引チューブ１１と集水管１２を設け
ることにより構成されている。そして、集水管１２に連
通するように、透過水管１３や吸引ポンプ１４などの吸
引手段が設けられている。

【０００５】このような構成において、膜分離装置３に
より被処理水２を膜分離する際には、吸引ポンプ１４に
よって透過水管１３，集水管１２，吸引チューブ１１を
通じて膜カートリッジ５の透過水流路に吸引圧を負荷す
ることにより、あるいは膜カートリッジ５より上方の被
処理水２の水頭を濾過駆動圧とすることにより、被処理
水２中に含まれる活性汚泥などの懸濁物質を濾過膜１０
で捕捉し、濾過膜１０を透過して透過水流路内に流入し
た透過水を吸引チューブ１１，集水管１２，透過水管１
３を通じて処理槽１の外部へ取り出している。

【０００６】このとき、ブロワ７により散気管８の散気
孔８ａを通じて曝気し、曝気空気の気泡により生起され
る気液混合上昇流を膜カートリッジ５，５間の間隙に流
入させて膜カートリッジ５の膜面全体を均一に擦洗し、
濾過膜１０の表面にケーキ層が堆積するのを防止してい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、膜面洗浄に
必要な曝気強度が５ｍ³ ／ｍ³ と高いため、生物処理を
終えた生物処理水など、窒素を含んだ被処理水を膜分離
する場合には、曝気空気より被処理水中に溶解した酸素
によって被処理水中に存在しているＮＨ₄ −Ｎが酸化さ
れ、ＮＯｘが増大し易いので、水素源としてのメタノー
ルを注入しながら脱窒処理する必要がある。

【０００８】また、処理槽への被処理水の流入量が減少
しても、膜面洗浄のための曝気強度を低減することがで
きないので、上記と同様にＮＯｘが増大することにな
り、水質が悪化する。

【０００９】そこで、酸素不含の気体により膜面洗浄す
ることが考えられるが、完全嫌気状態にすると被処理水
中に存在しているＮＯｘが還元されてＮＨ₄ −Ｎが溶出
してくるので、８〜１０％程度の酸素を含んだ気体を用
いることが必要である。

【００１０】攪拌機により槽内旋回水流を生起して膜面
洗浄することも考えられるが、攪拌機では、膜面洗浄効
果や被処理水中の窒素を放出させる効果が十分でないの
で、上記した理由により、酸素を含んだ気体による膜面
洗浄が必要である。

【００１１】本発明は上記課題を解決するもので、膜カ
ートリッジの膜面を空気等の気体により洗浄するに際
し、被処理水中にＮＯｘやＮＨ₄ −Ｎの増大が生じない
低酸素濃度の気体を供給することができ、被処理水の流
入量の変動に対しても、曝気強度を変更することなく酸
素濃度を変更できる水処理装置を提供することを目的と
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために、本発明の水処理装置は、処理槽の内部に、被処
理水を膜分離する膜カートリッジを設け、膜カートリッ
ジの下方に膜面洗浄用気体を噴出する散気手段を設けた
水処理装置において、前記処理槽を密閉式に形成し、槽
内上部空間に滞留する排ガスと空気とを膜面洗浄用気体
として散気手段に循環供給する循環手段を設け、循環手
段に排ガスの循環量を調整する第１流量調節弁と空気の
供給を調整する第２流量調節弁とを設けたものである。

【００１３】また本発明の水処理装置は、有機性排水を
好気性槽と嫌気性槽とにおいて処理した生物処理水を膜
分離するように構成したものである。上記した構成によ
れば、処理槽の内部において、膜カートリッジにより被
処理水を膜分離しつつ、その膜面を膜面洗浄用気体によ
り洗浄する際に、槽内の排ガスが循環手段により散気手
段に循環供給され、排ガスを含んだ膜面洗浄用気体が散
気手段より噴出することによって嫌気状態すなわち低酸
素状態が実現される。したがって、膜面洗浄は従来通り
の曝気強度で行いながら、多量の酸素の存在下では不都
合が生じる被処理水の膜分離を行うことができる。

【００１４】上記したように曝気強度を低減することな
く嫌気状態を実現できるので、生物処理水を膜分離する
際に起こり易いＮＯｘの増大を防止できる。また、完全
嫌気状態下で起こり易いＮＨ₄ −Ｎの溶出も防止でき
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。図１および図２おいて、し尿等の有機性排水を処理
する水処理設備２１は、硝化・脱窒を行う深層反応槽２
２と膜原水槽２３とを備えている。

【００１６】深層反応槽２２は、下降流路２４と上昇流
路２５とを形成するチューブ２６と、循環ポンプ２７を
介装した循環流路２８と、下降流路２４の内部に空気を
吹き込む給気手段２９とを備え、高濃度の活性汚泥を内
部に維持しており、原水供給管３０により有機性排水を
間欠または連続導入して、循環流路２８と下降流路２４
と上昇流路２５とにわたり流動させ、下降流路２４内を
下降する有機性排水に過不足なく空気を供給するように
なっている。

【００１７】膜原水槽２３は、前段に配置した好気性槽
３１と、中段に配置した嫌気性槽３２と、後段に配置し
た膜分離槽３３と、最終段に配置したポンプ槽３４とか
らなり、深層反応槽２２において処理され送液管３５に
より送給される一次処理水を導入する。そして、この一
次処理水を好気性槽３１，嫌気性槽３２，膜分離槽３３
に順次導いて処理し、膜分離槽３３における透過液は二
次処理水として系外へ流出させ、残留物はポンプ槽３４
に一旦貯留した後、返送汚泥および余剰汚泥として送液
管３６により深層反応槽２２および系外に送るようにな
っている。各槽３１，３２，３３，３４内の下部には、
槽外のブロワ３７，３８に連通する散気管３９，４０，
４１，４２が設けられており、各散気管３９，４０，４
１，４２より、各槽３１，３２，３３，３４に応じたパ
ターンで散気される。

【００１８】膜分離槽３３は、図２に示したようなもの
であり、密閉式の槽体４３の内部に、膜カートリッジ４
４を配列した膜分離装置４５を設け、槽内上部空間をブ
ロワ３８の吸引側に連通させる吸引管４６を設けてい
る。

【００１９】膜分離装置４５は、図３および図４を用い
て説明したような従来のものと同様の構成を有している
ので詳細な説明を省略するが、膜カートリッジ４４の透
過水流路に連通する透過水管４７を備えるとともに、膜
カートリッジ４４の下方に、上記した散気管４１を備え
ている。散気管４１は送気管４８によりブロワ３８の吐
出側に連通している。

【００２０】ブロワ３８の吸引口および吸引管４６に
は、流量調節弁３８ａ，４６ａが設けられている。以
下、上記した構成における作用を説明する。

【００２１】原水供給管３０により深層反応槽２２の内
部に有機性排水を間欠または連続投入し、投入した有機
性排水を循環ポンプ２７の駆動により循環流路２８と下
降流路２４と上昇流路２５とにわたり流動させ、下降流
路２４内を下降する有機性排水に給気手段２９により空
気を吹き込む。これにより、有機性排水が槽内に高濃度
に維持された活性汚泥と十分接触するとともに、吹き込
まれた空気中の酸素が下降流路２４内を下降する間に高
効率で有機性排水中に溶解し、有機性排水中のＮＨ₄ −
Ｎ等は十分量の酸素が存在する好気状態下に活性汚泥に
より硝化される。

【００２２】次いで、給気手段２９を停止して、空気を
吹き込むことなく有機性排水を循環流路２８と下降流路
２４と上昇流路２５とにわたり流動させることにより、
有機性排水中のＮＯ₃ −Ｎ等は酸素濃度の低い嫌気的状
態下で活性汚泥によりＮ₂ まで還元・脱窒され、それに
伴いＢＯＤが分解される。

【００２３】そして、このようにして深層反応槽２２内
で高効率にかつ安定に硝化・脱窒およびＢＯＤの除去が
なされた一次処理水が、活性汚泥を含んだ状態で、送液
管３５により膜原水槽２３の好気性槽３１に送られる。

【００２４】好気性槽３１に流入した一次処理水３１ａ
は、散気管３９より空気が連続供給される好気状態下
に、残存するＮＨ₄ −Ｎ等が活性汚泥により硝化され、
嫌気性槽３２へと流出する。

【００２５】嫌気性槽３２に流入した硝化処理水３２ａ
は、散気管４０より空気が間欠供給される嫌気状態下
に、残存するＮＯ₃ −Ｎ等が活性汚泥により還元・脱窒
され、膜分離槽３３へと流出する。なお、空気の間欠供
給は、活性汚泥が沈殿するのを防止する程度の間隔およ
び強度で行われる。

【００２６】膜分離槽３３に流入した脱窒処理水３３ａ
は、膜分離装置４５に配列された膜カートリッジ４４に
より膜分離され、活性汚泥などの懸濁物は槽内に残留
し、透過液は透過水管４７により系外へ送られる。

【００２７】このとき、膜カートリッジ４４は、散気管
４１より連続的に噴出する膜面洗浄用気体により膜面洗
浄されていて、膜面への懸濁物の堆積が防止される状態
において脱窒処理水３３ａの膜分離が好適に行われる。

【００２８】なおこのとき、槽内上部空間に滞留する排
ガスが吸引管４６を通じてブロワ３８の吸引側に送ら
れ、必要に応じて空気を混入した後に散気管４１に供給
されており、これにより、膜面洗浄に必要な曝気強度は
確保されながら槽内は低酸素状態に維持される。この結
果、空気など、多量の酸素を含んだ気体を膜面洗浄用気
体として生物処理水を膜分離する従来の方法では起こり
易かったＮＯｘの増大が防止される。また、完全嫌気状
態下で起こり易いＮＨ₄ −Ｎの溶出も防止される。

【００２９】また、膜分離槽３３への脱窒処理水３３ａ
の流入量が変動したときには、膜面洗浄用気体中に混入
させる空気の割合を変更することで酸素濃度が調節さ
れ、ＮＯｘの増大やＮＨ₄ −Ｎの溶出が防止される。

【００３０】そして、膜分離槽３３において膜分離さ
れ、ポンプ槽３４に流入した活性汚泥３４ａは、散気管
４２より空気が連続供給される好気状態下で貯留された
後、返送汚泥と一部は余剰汚泥として送液管３６を通じ
て深層反応槽２２および系外へ送られる。

【００３１】なお、上記においては、有機濾過膜を設け
た平板状膜カートリッジを例に挙げて説明したが、膜面
洗浄用気体を用いる同様の装置であれば上記した構成を
適用することができ、たとえば管状あるいは平板状のセ
ラミック膜を処理槽の内部に設けた水処理装置も本発明
の範囲に含まれる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、処理槽
内の排ガスを循環供給して、排ガスを含んだ膜面洗浄用
気体を噴出させるようにしたので、膜面洗浄に必要な曝
気強度を確保しながら嫌気状態を実現することができ、
多量の酸素の存在下では不都合が生じる被処理水の膜分
離を好適に行える。被処理水の流入量の変動にも、膜面
洗浄用気体中に混入させる空気の割合を変えることで対
応できる。

【００３３】このように、曝気強度を確保しながら嫌気
状態を実現できるので、生物処理水などを膜分離する際
に起こり易いＮＯｘの増大を防止することができ、完全
嫌気状態下で起こり易いＮＨ₄ −Ｎの溶出も防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の水処理装置が組み込まれ
た水処理設備の全体構成を示した説明図である。

【図２】図１に示した水処理装置の全体構成図である。

【図３】従来の水処理装置の構成を示した説明図であ
る。

【図４】図３に示した水処理装置の内部に設置された膜
分離装置の全体構成図である。

【符号の説明】

22 深層反応槽 33 膜分離槽 33a 脱窒処理水 38 ブロワ 41 散気管 43 槽体 44 膜カートリッジ 46 吸引管

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−119397（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−181772（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−130799（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C02F 3/12 C02F 3/28 - 3/34 101 C02F 3/02 - 3/10 B01D 65/02 520

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理槽の内部に、被処理水を膜分離する
   膜カートリッジを設け、膜カートリッジの下方に膜面洗
   浄用気体を噴出する散気手段を設けた水処理装置におい
   て、前記処理槽を密閉式に形成し、槽内上部空間に滞留
   する排ガスと空気とを膜面洗浄用気体として散気手段に
   循環供給する循環手段を設け、循環手段に排ガスの循環
   量を調整する第１流量調節弁と空気の供給を調整する第
   ２流量調節弁とを設けたことを特徴とする水処理装置。
2. 【請求項２】 有機性排水を好気性槽と嫌気性槽とにお
   いて処理した生物処理水を膜分離するものであることを
   特徴とする請求項１記載の水処理装置。