JP3761154B2

JP3761154B2 - Activated sludge solid-liquid separator

Info

Publication number: JP3761154B2
Application number: JP2001070473A
Authority: JP
Inventors: 甬生葛; 将明西本; 晃延須山; 俊博田中
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: JP2002263677A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚水処理に関するもので、活性汚泥の固液分離や余剰汚泥の濃縮等に関するものであり、有機性工業廃水や活性排水等の処理に用いることができる活性汚泥の固液分離方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、活性汚泥による水処理では、処理水を得るためには活性汚泥の固液分離を行わなければならない。通常は、活性汚泥を沈殿池に導入させ、重力沈降によって、汚泥を沈降させ、上澄液を処理水として沈殿池から流出させる方法が用いられる。この場合、活性汚泥を沈降させるため十分な沈降面積及び滞留時間を有する沈殿池が必要であり、処理装置の大型化と設置容積の増大要因となっている。また、活性汚泥がバルキング等、沈降性の悪化した場合、沈殿池より汚泥が流出し、処理水の悪化を招く。
【０００３】
近年、沈殿池に代わって、膜分離による活性汚泥の固液分離を行う手法も用いられている。この場合、固液分離用膜として、一般的に精密ろ過膜や限外ろ過膜が用いられる。
【０００４】
しかし、膜分離法では、ろ過分離手段として、ポンプによる吸引や加圧が必要であり、通常数十ｋＰａ〜数百ｋＰａの圧力で行うため、ポンプによる動力が大きく、ランニングコストの増大となっている。また、膜分離でＳＳの全くない清澄な処理水が得られる一方、透過Ｆｌｕｘが低く、膜汚染を防止するため、定期的に薬洗する必要がある。
【０００５】
最近、沈殿池に代わる活性汚泥の固液分離法として、曝気槽に不織布等の通水性シートからなるろ過体を浸漬させ、低い水頭圧でろ過水を得る方法が知られている。この場合、ろ過体表面に形成された汚泥のダイナミックろ過層による分離で清澄なろ過水が得られる。また、ダイナミックろ過層の形成手法として、ろ過体表面の活性汚泥流速を平均０．０５ｍ／ｓ〜０．４ｍ／ｓ、好ましくは０．１５〜０．２５ｍ／ｓに制御する活性汚泥ろ過方法がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ダイナミックろ過層によるろ過では、安定したろ過水量を得るためには、水頭圧を一定とする必要がある。ろ過モジュールを曝気槽に直接浸漬した場合、曝気による水位変動で水頭圧が変化するため、安定したダイナミックろ過層の形成が困難であり、洗浄後のろ過水量が不安定となる場合がある。特に水頭圧が高くなる初期ろ過量が多く、ろ過体表面への汚泥付着力が強く働き、微細な汚泥フロックによる目詰まりが起こり、ろ過Ｆｌｕｘを低下させる原因となる。また、曝気槽の汚泥のフロックは、曝気中は分散状態であることが多く、フロックの凝集作用が少なく、ろ過体表面に形成されるダイナミックろ過層が不均一となり、ろ過Ｆｌｕｘを低下させる原因となる。
【０００７】
ダイナミックろ過は、ろ過体表面に形成される汚泥のろ過層、所謂ダイナミックろ過層でろ過対象の汚泥を排除できることから、ダイナミックろ過層が形成されるまでには、ろ過体内部に汚泥浸入が起こる。一方、安定したろ過Ｆｌｕｘを得るためには、一定時間毎に空洗でダイナミックろ過層を剥離する必要がある。このため、長期間処理とともにろ過体内部の浸入汚泥が内部表面に付着したり、下部に堆積したりする。このことが、ろ過Ｆｌｕｘを低下させる原因となるので、定期的にこれらの汚泥を排出する必要がある。しかし、通常の空洗では、ろ過体表面の成長したダイナミック汚泥層を剥離する効果しかなく、ろ過体内部の付着汚泥と堆積汚泥を排出することが困難である。また、内部への水逆洗を行った場合、主にろ過体内部から外部へ水を逆流させ、ろ過体表面に付着した微細汚泥によるろ過体の目詰まりを抑制する効果のみであり、内部表面付着汚泥及び堆積汚泥を、外部に通過させて排出することはほとんどない。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点を解決し、少ない動力で多量のろ過水が安定して得られ、良好なダイナミックろ過層の形成と安定したろ過Ｆｌｕｘが得られ、しかもろ過モジュールの汚泥状況に対応できる洗浄も可能な、ダイナミックろ過による活性汚泥の固液分離方法および装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決するために、鋭意検討を行い、通水性ろ過体を用い、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成してろ過水を得る汚水処理の固液分離方法において、汚水を流入させて生物処理を行う生物反応槽からの汚泥混合液を、ろ過水頭圧を一定としてろ過分離槽に導入し、ダイナミックろ過を行うと、良好なダイナミックろ過層の形成と安定したろ過Ｆｌｕｘが得られることを見出した。
【００１０】
その上、空洗は自動弁の切り替え操作を行えば、ろ過モジュール表面と内部の何れかまたは両方を同時に洗浄することが可能であることから、ろ過モジュールの汚染状況に対応できる洗浄が可能であり、ろ過Ｆｌｕｘの安定化に寄与する。水逆洗はろ過モジュール上部から内部に導入し、水逆洗排水はろ過モジュール下部より排出されることから、ダイナミックろ過層形成までにモジュール内部に浸入した堆積汚泥、内部表面に付着した汚泥のいずれも有効に排出することができることも知見した。
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、次の構成からなるものである。
【００１１】
（１）通水性ろ過体を有し、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成し、ろ過水を得る汚水処理の固液分離装置において、汚水を流入させて生物処理を行う生物反応槽と、該生物反応槽からの汚泥混合液を緩速攪拌して凝集性を高め分散状態にある汚泥フロックを凝集してフロックを大きくする汚泥静置槽と、ろ過体モジュールが浸漬設置されていて該汚泥静置槽からの汚泥混合液を底部または上部に導入させるろ過分離槽と、ろ過水頭圧を一定にするための手段と、ろ過分離槽を流出する汚泥混合液を生物反応槽に返送する手段とを有すること特徴とする活性汚泥の固液分離装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、通水性ろ過体を用い、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成してろ過水を得る、汚水処理の固液分離方法において、汚水を流入させて生物処理を行う生物反応槽からの汚泥混合液を、ろ過分離槽の水位を一定にしてろ過分離槽に導入すれば、処理経過に伴う水頭圧の変化がなく、常に良好なダイナミックろ過層の形成と安定したろ過Ｆｌｕｘが得られる。
また、生物反応槽からの汚泥混合液を、汚泥静置槽内で緩速攪拌してからろ過分離槽に導入すれば、分散状態にある汚泥フロックが凝集してフロックが大きくなり、そのあとろ過モジュールによるダイナミックろ過を行えば、数分以内で良好なダイナミックろ過層を形成することができ、より安定したろ過Ｆｌｕｘを得られる。
【００１５】
空洗は、自動弁の切り替え操作を行えば、ろ過モジュール表面と内部の何れか、または両方を同時に洗浄することが可能であることから、ろ過モジュールの汚染状況に対応できる洗浄が可能であり、ろ過Ｆｌｕｘの安定化に寄与する。水逆洗は、ろ過モジュール上部から内部に導入すれば、洗浄水が上部から下部に流れ、内部の付着汚泥と堆積汚泥を溶解して、水逆洗排水としてろ過モジュール下部より排出されることから、汚泥のダイナミックろ過層が形成できるまでにモジュール内部に浸入した、下部堆積汚泥及び内部付着汚泥のいずれも有効に排出することができる。水逆洗排水排出管の水位を、水位調整弁の位置設定でろ過水頭圧と同程度に調整すれば、水逆洗排水の排出とともに、ダイナミックろ過層が形成するまでに、ろ過体表面を通過する汚泥も排出することができ、かつ、良好なダイナミックろ過層を形成できることから、ろ過操作時は常時清澄なろ過水を得ることが可能である。
【００１６】
なお、生物反応槽の汚泥混合液をろ過分離槽に供給する場合、別個静置槽を設け、汚泥混合液を一旦静置槽に送り、静置槽において緩速攪拌を行えば、汚泥混合液の凝集性が高まり、フロックが大きくなる。したがって、静置槽の混合汚泥をろ過分離槽に供給すれば、ろ過体表面にろ過性能の良好なダイナミックろ過層を形成することができる。
【００１７】
ろ過体に対する通常の洗浄順序としては、ダイナミックろ過層を形成するろ過体表面に対する空洗を行った後に、ろ過体内部に水逆洗を行うことが最も効果的である。空洗によりろ過体表面に成長した汚泥層を剥離させた後、ろ過体内部に水逆洗水を導入すれば、モジュール内部への汚泥浸入がなく、ろ過体内部に付着した微細フロックを容易に剥離させることが可能であるとともに、導入した洗浄水の一部がろ過体表面を通過し、空洗では剥離できなかった付着汚泥をろ過分離槽に排出する効果が得られる。水逆洗と同時にモジュール下部の排出管の自動弁を開放し、水逆洗排水を排出すれば、内部汚泥を導入した洗浄水とともに排出することができる。水逆洗後の数分間、排出管の自動弁を開放しておけば、ダイナミックろ過層形成までにろ過体内部に浸入した汚泥も、排出管より排出することができる。
【００１８】
排出管から水逆洗排水の排出方法として、水頭圧による自然流下が最も簡易であり、動力が不要となる。水逆洗時は、ろ過分離槽の汚泥混合液がろ過体内部に浸入することがなく、ポンプ圧力で導入した洗浄水が排出管より流出される。水逆洗終了後、ろ過開始では、ろ過体ダイナミックろ過層が形成できるまでに、ろ過体内部に汚泥が浸入する。この間は汚泥性状によって多少異なるものの、約１〜５分程度である。このダイナミックろ過層形成までの１〜５分間でろ過取水弁を閉じ、水逆洗排水排出弁を開放すれば、浸入汚泥の大部分が排出管より生物反応槽に排出できる。なお、この場合、排出管水位を調整し、排出時の水頭圧がろ過時と同程度であれば、排出水量も実質的にろ過水量と同程度であり、安定したダイナミックろ過槽が形成できる。従って、水逆洗排水の排出時間を、水逆洗時間＋数分間と設定しておけば、その後のろ過では、常時清澄なろ過水が得られるのみでなく、安定したろ過Ｆｌｕｘが得られる。
【００１９】
空洗方法としては、その１つに、モジュール表面に対する曝気がある。外部表面の曝気風量としてモジュール流路面積当たりで検討した結果、２．０ｍｍ³/ｍ²/ｍｉｎ以上とし、空洗時間を１分以上とすれば効果的であると認められた。また、内部空洗時の風量としては、ろ過体内部空間の投影面積当たりで約１．０ｍ³/ｍ²/ｍｉｎ以上で、１分以上行えば、効果的である。
【００２０】
水逆洗方法としては、モジュール上部のろ過水取水管に洗浄水を供給することで対応できる。水逆洗時は、ろ過水取水弁を閉じて行えば、ほぼ均等にろ過体内部に洗浄水を導入することができる。水逆洗を効果的とするためには、水逆洗水量をろ過モジュール面積当たりに０．５〜１．５ｍ³/ｍ²/ｈとすることが望ましい。水逆洗時間は０．５〜２分程度で十分である。
【００２１】
空洗＋水逆洗の実施は、ろ過Ｆｌｕｘが低下する前に行うのが好ましい。対象汚泥の性状によりろ過Ｆｌｕｘ低下までの継続時間が異なるが、通常２〜４時間毎に空洗＋逆洗の実施を行うのが望ましい。
【００２２】
通水性ろ過体としては、不織布、ろ布、金属網等のいずれを用いても同様な効果が得られる。また、ろ過体形状としては、平面型、円筒型、中空型のいずれを用いることも可能であり、複数個を束ねてモジュールろ過体として用いることが可能である。
【００２３】
通水性ろ過体によりろ過分離できる対象汚泥としては、活性汚泥、凝集汚泥、初沈汚泥等の何れも可能である。また、ＳＳの高い排水、河川水等の固液分離として用いることも可能である。
【００２４】
好気性処理による活性汚泥の固液分離時において、汚泥混合液をろ過モジュールを設置したろ過分離槽に導入してろ過する場合、曝気槽からの流出液を用いることが好ましい。また、供給する汚泥流量は、流入量３〜４倍以下とすることが望ましい。なお、この場合、汚泥混合液中にＢＯＤの残留が全くないように、曝気槽のＢＯＤ負荷を適切に管理することが好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下に本発明を実施態様の一例を示す図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は下記の実施例のみに限定されるものではない。
図１は、団地下水に対する本発明による処理法の一例をフローシートで示すものである。
【００２６】
図１に示す如く、流入原水１が生物反応槽２に流入し、生物反応槽２において活性汚泥による好気処理を行う。生物反応槽流出液３が汚泥静置槽４に流下する。汚泥静置槽４において攪拌機５により緩速攪拌しながら、汚泥のフロック形成及び均一化を行う。静置槽４からは、汚泥供給ポンプ６により汚泥混合液をろ過分離槽７の底部に供給される。ろ過分離槽７にはろ過モジュール８が設置されており、ろ過分離槽に供給される汚泥混合液が該ろ過モジュール８によりろ過され、ろ過モジュール上部取水管より、１１で示される電磁弁２を通過しろ過水１２として得られ、処理水槽１３に流入する。ろ過時のろ過モジュール８に対する水頭圧は、ろ過水調整弁９を上下させ、１０で示す電磁弁１を開放すれば、所定の水頭圧を設定することができる。
【００２７】
空洗は、通常１１で示す電磁弁２を閉じ、空洗ブロワ１９を起動させて、２１で示される電磁弁４を閉じて、２２で示す電磁弁５を開放して、散気管２０への送気により行う。また、ろ過モジュール８への内部空洗は、２２で示される電磁弁５を閉じて、２１で示す電磁弁４を開放した状態で行う。水逆洗はそれぞれ１０、１１で示す電磁弁１、２を閉じ、１５で示される電磁弁３を開放した状態で、水逆洗ポンプ１６を起動させ、処理水槽１３のろ過水をろ過モジュール８上部から内部に導入する。ろ過モジュール８内部を通過した水逆洗排水は、モジュール８下部の排出管から１５で示す電磁弁３を通じて、汚泥静置槽４に排出される。なお、水逆洗排水の水位は、同水位調整弁１４を上下して、ろ過水と同程度になるように設定する。上記のように、空洗→水逆洗→水逆洗排水排出→ろ過の順に電磁弁を切り替えることにより、自動化することができる。
【００２８】
表１に、実施例での生物反応槽の処理条件を示す。表２に、ろ過モジュールを設置したろ過分離槽の処理条件を示す。また、表３に、自動運転時のタイムチヤートを示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
表１に示すように生物反応槽２への原水流入量が１５ｍ³／ｄであり、ろ過分離槽７からの汚泥返送量を３０ｍ³／ｄとした。生物処理槽２のＭＬＳＳを２５００ｍｇ／リットルとした。この場合、槽全体のＢＯＤ負荷が０．１５ｋｇ／ｋｇ・ｄであった。
【００３１】
生物反応槽２において流入原水１のＢＯＤを完全に分解除去し、固液分離槽７へ流入する活性汚泥混合液中に未分解ＢＯＤの残留がまったくないため、固液分離槽７において、ろ過分離にともなうろ過体表面の生物汚染を抑制することが可能である。この結果、ろ過体寿命が長くなり、安定したろ過水量を長時間にわたって確保することができる。上述の処理効果を得るためには、生物処理槽２のＢＯＤ負荷を０．３ｋｇ／ｋｇ・ｄ以下とするのが好ましい。また、嫌気・好気法、硝化脱窒法等のＢＯＤだけでなく、Ｎ、Ｐを除去する生物学的処理法にも適用できる。
【００３２】
表２に固液分離槽７の処理条件を示す。本実施例では、ろ過モジュール８として、有効面積１ｍ²の平面形織布ろ過体の５枚セットのものをろ過分離槽７に設置した。織布の素材としてはポリエステル繊維を使用し、厚み０．１ｍｍ、２００ｍｅｓｈで孔径約７２μｍの織布を用いた。ろ過時の水頭圧及び水逆洗排水時水頭圧とも１０ｃｍとし、活性汚泥混合液がろ過体モジュール８を通過する平均流速を０．０１ｍ／ｓとした。空洗時の外部空洗風量を５０リットル／ｍｉｎ、内部空洗風量を１０リットル／ｍｉｎとした。また、水逆洗時の水量を１４リットル／ｍｉｎとした。
【００３３】
【表２】

【００３４】
表３に連続運転時のタイムチャートを示す。ろ過モジュール８に対する洗浄は空洗３ｍｉｎ、水逆洗３０ｓｅｃ、水逆洗排水排出３ｍｉｎ後、ろ過１２０ｍｉｎのサイクルで連続処理した。なお、空洗は通常モジュール８外部への曝気で行い、ろ過モジュール８内部への空洗は、５０サイクル中１回の頻度で行った。
【００３５】
【表３】

【００３６】
図２に、実施例におけるろ過モジュール８のろ過Ｆｌｕｘ経時変化を示す。約１５００時間の連続処理において、ろ過モジュール８の平均ろ過Ｆｌｕｘが約３ｍ／ｄ前後であり、安定した処理が得られた。
【００３７】
図３に、この期間における処理水の濁度の経過を示す。約１５００時間の連続処理において、処理水の濁度がおよそ５度前後であり、大きな変動が見られなかったことから、いずれのろ過モジュール８においても、汚泥のダイナミックろ過層が安定して形成しており、良好な水質が得られたと認められた。
【００３８】
【表４】

【００３９】
表４に約１５００時間連続処理した時の原水及び処理水の水質の平均値を示す。
原水のｐＨが７．１、濁度８０度、ＳＳ８６ｍｇ／リットルであるのに対し、処理水では、ｐＨ６．９、濁度５．１度、ＳＳ５ｍｇ／リットル以下となり、織布ろ過体によって得られたろ過水が清澄であると認められた。また、ＣＯＤとＳ−ＣＯＤは原水で、それぞれ９６ｍｇ／リットルと４２ｎｇ／リットルであるのに対し、処理水ではそれぞれ１３．８ｍｇ／リットルと１２．３ｍｇ／リットル、ＢＯＤとＳ−ＢＯＤは原水でそれぞれ、１２０ｍｇ／リットルと５３ｍｇ／リットルであるのに対し、処理水では、いずれも５ｍｇ／リットル以下であり、処理水質としても良好であると認められた。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、通水性ろ過体を用い、ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層を形成して、ろ過水を得る汚水処理の固液分離方法において、汚水を流入させて生物処理を行う生物反応槽からの汚泥混合液を、ろ過水頭圧を一定にしてろ過分離槽に導入すれば、良好なダイナミックろ過層の形成と安定したろ過Ｆｌｕｘが得られる。また、生物処理を行う生物反応槽からの汚泥混合液を、汚泥を静置槽で緩速攪拌を行ってからろ過分離槽に導入すれば、分散状態にある汚泥フロックが凝集してフロックが大きくなり、そのあとのろ過モジュールによるダイナミックろ過を行えば、数分以内で良好なダイナミックろ過層を形成することができ、より安定したろ過Ｆｌｕｘが得られる。
【００４１】
空洗は自動弁の切り替え操作を行えば、ろ過モジュール表面と内部の何れか、または両方を同時に洗浄することが可能であることから、ろ過モジュールの汚染状況に対応できる洗浄が可能であり、ろ過Ｆｌｕｘの安定化に寄与する。水逆洗はろ過モジュール上部から内部に導入し、水逆洗排水はろ過モジュール下部より排出されることから、ダイナミックろ過層形成までにモジュール内部に浸入した堆積汚泥、内部表面に付着した汚泥のいずれも有効に排出することができる。ここで、水逆洗排水排出管の水位を、水位調整弁の位置の設定次第でろ過水頭圧と同程度に調整できるため、水逆洗排水の排出とともにダイナミックろ過層を形成するまでに、ろ過体表面を通過する汚泥も排出することができ、かつ、良好なダイナミックろ過層を形成できるため、ろ過操作時は常時清澄なろ過水を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の活性汚泥の固液分離方法の一実施例のフローシートである。
【図２】本発明の一実施例の経過時間（日）と平均ろ過Ｆｌｕｘの関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施例の経過時間（時間）と処理水濁度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１流入原水
２生物反応槽
３生物反応槽流出液
４汚泥静置槽
５攪拌機
６汚泥供給ポンプ
７ろ過分離槽
８ろ過モジュール
９ろ過水位調整弁
１０電磁弁１
１１電磁弁２
１２ろ過水
１３処理水槽
１４水逆洗排水水位調整弁
１５電磁弁３
１６水逆洗ポンプ
１７逆止弁
１８返送汚泥
１９空洗ブロワ
２０散気管
２１電磁弁４
２２電磁弁５[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to sewage treatment, and relates to solid-liquid separation of activated sludge, concentration of excess sludge, etc., and solid-liquid separation method and apparatus for activated sludge that can be used for treatment of organic industrial wastewater, activated wastewater, etc. About.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in water treatment with activated sludge, solid sludge separation of activated sludge has to be performed in order to obtain treated water. Usually, a method is used in which activated sludge is introduced into a sedimentation basin, the sludge is sedimented by gravity sedimentation, and the supernatant is discharged from the sedimentation basin as treated water. In this case, a sedimentation basin having a sufficient sedimentation area and residence time is required to settle the activated sludge, which is a factor for increasing the size of the processing apparatus and increasing the installation volume. Moreover, when activated sludge deteriorates sedimentation property, such as bulking, sludge flows out from a sedimentation basin and causes deterioration of treated water.
[0003]
In recent years, instead of a sedimentation basin, a method of performing solid-liquid separation of activated sludge by membrane separation is also used. In this case, a microfiltration membrane or an ultrafiltration membrane is generally used as the solid-liquid separation membrane.
[0004]
However, in the membrane separation method, suction or pressurization by a pump is necessary as a filtration separation means, and since it is usually performed at a pressure of several tens of kPa to several hundred kPa, the power of the pump is large, resulting in an increase in running cost. Yes. In addition, clear treated water having no SS is obtained by membrane separation, while permeation flux is low, and it is necessary to periodically wash the medicine in order to prevent membrane contamination.
[0005]
Recently, as a solid-liquid separation method of activated sludge that replaces a sedimentation basin, a method is known in which a filter body made of a water-permeable sheet such as a nonwoven fabric is immersed in an aeration tank to obtain filtered water at a low head pressure. In this case, clear filtered water can be obtained by separating the sludge formed on the surface of the filter body by the dynamic filtration layer. Further, as a method for forming a dynamic filtration layer, there is an activated sludge filtration method for controlling the activated sludge flow rate on the surface of the filter body to an average of 0.05 m / s to 0.4 m / s, preferably 0.15 to 0.25 m / s. is there.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the filtration by the dynamic filtration layer, it is necessary to make the water head pressure constant in order to obtain a stable amount of filtrate water. When the filtration module is directly immersed in the aeration tank, the water head pressure changes due to fluctuations in the water level due to aeration, so that it is difficult to form a stable dynamic filtration layer, and the amount of filtered water after washing may become unstable. In particular, the amount of initial filtration at which the water head pressure becomes high is large, and the sludge adhesion to the surface of the filter body acts strongly, causing clogging due to fine sludge flocs, which causes the filtration flux to decrease. In addition, the flocs of sludge in the aeration tank are often in a dispersed state during aeration, causing less floc aggregation, causing the dynamic filtration layer formed on the surface of the filter body to be non-uniform, and reducing the filtration flux. Become.
[0007]
In the dynamic filtration, the sludge filtration layer formed on the surface of the filter body, that is, the so-called dynamic filtration layer, can remove the sludge to be filtered, so that sludge enters the filter body before the dynamic filtration layer is formed. On the other hand, in order to obtain a stable filtration flux, it is necessary to peel off the dynamic filtration layer by air washing at regular intervals. For this reason, the infiltrated sludge inside the filter body adheres to the inner surface or accumulates in the lower part along with the long-term treatment. Since this causes a decrease in the filtration flux, it is necessary to periodically discharge these sludges. However, ordinary air washing only has an effect of peeling the grown dynamic sludge layer on the surface of the filter body, and it is difficult to discharge the adhered sludge and accumulated sludge inside the filter body. In addition, when backwashing the inside of the water, only the effect of suppressing the clogging of the filter body due to fine sludge adhering to the surface of the filter body is mainly due to the backflow of water from the inside of the filter body to the outside. Adhesive sludge and accumulated sludge are hardly discharged through the outside.
[0008]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, a large amount of filtered water can be stably obtained with a small amount of power, a good dynamic filtration layer can be formed, and a stable filtration flux can be obtained. It is an object of the present invention to provide a solid-liquid separation method and apparatus for activated sludge by dynamic filtration, which can also be cleaned.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied, using a water-permeable filter, and forming a sludge dynamic filtration layer on the surface of the filter to obtain filtered water. In the method, when sludge mixed liquid from a biological reaction tank that performs biological treatment with inflow of sewage is introduced into a filtration separation tank with a constant filtration head pressure and subjected to dynamic filtration, the formation and stability of a good dynamic filtration layer is achieved. It was found that the filtered flux was obtained.
[0010]
In addition, in the case of air washing, if the automatic valve switching operation is performed, either or both of the filtration module surface and the inside can be washed at the same time. This contributes to the stabilization of the filtered flux. Water backwash is introduced from the top of the filtration module into the interior, and water backwash drainage is discharged from the bottom of the filtration module. Therefore, either sludge that has entered the module before the formation of the dynamic filtration layer or sludge that has adhered to the internal surface. Also found that it can be effectively discharged.
The present invention has been made based on such knowledge and has the following configuration.
[0011]
(1) A biological reaction tank that has a water-permeable filter body, forms a sludge dynamic filtration layer on the surface of the filter body, and obtains filtered water, and performs biological treatment by allowing the sewage to flow in. A sludge stationary tank that agitate the sludge mixed liquid from the biological reaction tank to agglomerate the sludge flocs in a dispersed state to increase the flocs, and a filter module is immersed and installed. A filtration / separation tank that introduces the sludge mixture from the sludge stationary tank to the bottom or top, a means for making the filtration head pressure constant, and a means for returning the sludge mixture flowing out of the filtration / separation tank to the biological reaction tank An activated sludge solid-liquid separator characterized by comprising:
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the present invention, in a solid-liquid separation method for sewage treatment, which uses a water-permeable filter and forms a sludge dynamic filtration layer on the surface of the filter to obtain filtered water, a living organism that performs biological treatment by flowing sewage into it. If the sludge mixed liquid from the reaction tank is introduced into the filtration separation tank with the water level of the filtration separation tank kept constant, there is no change in the water head pressure with the progress of treatment, and the formation of a good dynamic filtration layer and stable filtration flux are always achieved. Is obtained.
In addition, if the sludge mixed solution from the biological reaction tank is slowly stirred in the sludge stationary tank and then introduced into the filtration separation tank, the sludge floc in a dispersed state aggregates to increase the floc, and then the filtration is performed. If dynamic filtration by a module is performed, a good dynamic filtration layer can be formed within a few minutes, and a more stable filtration flux can be obtained.
[0015]
Since air washing can be performed by switching the automatic valve, either the surface of the filtration module and the inside of the filtration module, or both can be washed at the same time. Contributes to the stabilization of the filtered flux. If water backwash is introduced from the top of the filtration module to the inside, the wash water flows from the top to the bottom, dissolves the attached sludge and accumulated sludge, and is discharged from the bottom of the filtration module as water backwash wastewater. Both the lower sediment sludge and the internally adhered sludge that have entered the module before the sludge dynamic filtration layer can be formed can be effectively discharged. If the water level of the water backwash drainage pipe is adjusted to the same level as the filtered head pressure by setting the position of the water level adjustment valve, it will pass through the surface of the filter body before the dynamic filtration layer is formed along with the discharge of water backwash drainage. The sludge to be discharged can be discharged and a good dynamic filtration layer can be formed. Therefore, it is possible to always obtain clear filtrate water during the filtration operation.
[0016]
In addition, when supplying the sludge mixed liquid of the biological reaction tank to the filtration separation tank, if a separate stationary tank is provided, the sludge mixed liquid is once sent to the stationary tank, and if the slow stirring is performed in the stationary tank, the sludge mixed liquid The cohesiveness of the flocs increases and the flocs increase. Therefore, if the mixed sludge of a stationary tank is supplied to the filtration separation tank, a dynamic filtration layer with good filtration performance can be formed on the surface of the filter body.
[0017]
As a normal washing order for the filter body, it is most effective to backwash the filter body with water after performing an air wash on the surface of the filter body forming the dynamic filtration layer. After peeling off the sludge layer that has grown on the surface of the filter body by air washing, if water backwash water is introduced inside the filter body, there is no sludge intrusion inside the module, and fine flocs adhering to the inside of the filter body can be easily In addition to being able to be peeled off, a part of the introduced washing water passes through the surface of the filter body, and the effect of discharging the attached sludge that could not be peeled off by air washing to the filtration separation tank is obtained. Simultaneously with the water backwashing, if the automatic valve of the discharge pipe at the bottom of the module is opened and the water backwashing wastewater is discharged, it can be discharged together with the washing water introduced with the internal sludge. If the automatic valve of the discharge pipe is opened for several minutes after the back washing with water, sludge that has entered the filter body before the formation of the dynamic filtration layer can be discharged from the discharge pipe.
[0018]
As a method of discharging water backwash drainage from the discharge pipe, natural flow by water head pressure is the simplest and no power is required. At the time of water backwashing, the sludge mixed solution in the filtration separation tank does not enter the inside of the filter body, and the washing water introduced at the pump pressure flows out from the discharge pipe. After completion of the water backwashing, at the start of filtration, sludge enters the filter body before the filter body dynamic filtration layer can be formed. This time is about 1 to 5 minutes, although it varies somewhat depending on the sludge properties. If the filtration intake valve is closed in 1 to 5 minutes until the dynamic filtration layer is formed and the water backwash drainage discharge valve is opened, most of the infiltrated sludge can be discharged from the discharge pipe to the biological reaction tank. In this case, if the discharge pipe water level is adjusted and the head pressure at the time of discharge is about the same as that at the time of filtration, the amount of discharged water is substantially the same as the amount of filtered water, and a stable dynamic filtration tank can be formed. Therefore, if the discharge time of the water backwash wastewater is set to be the water backwash time + several minutes, the subsequent filtration not only provides clear filtered water but also provides a stable filtration flux.
[0019]
One of the air washing methods is aeration of the module surface. As a result of examining the amount of aeration air on the external surface per module channel area, it was confirmed that it was effective if the air flow rate was 2.0 mm ³ / m ² / min or more and the washing time was 1 minute or more. In addition, the air volume at the time of internal washing is about 1.0 m ³ / m ² / min or more per projected area of the filter internal space, and it is effective if it is performed for 1 minute or more.
[0020]
The water backwashing method can be handled by supplying wash water to the filtered water intake pipe at the top of the module. At the time of backwashing with water, if the filtered water intake valve is closed, the washing water can be introduced into the filter body almost evenly. In order to make water backwashing effective, it is desirable that the amount of water backwashing water be 0.5 to 1.5 m ³ / m ² / h per filtration module area. A water backwash time of about 0.5 to 2 minutes is sufficient.
[0021]
It is preferable to perform the air washing and the water backwashing before the filtration flux is lowered. Although the duration time until the filtration flux is lowered varies depending on the properties of the target sludge, it is usually desirable to carry out the flushing and backwashing every 2 to 4 hours.
[0022]
The same effect can be obtained by using any of nonwoven fabric, filter cloth, metal net, etc. as the water-permeable filter. Moreover, as a filter body shape, any of a plane type, a cylindrical type, and a hollow type can be used, and a plurality of filter bodies can be bundled and used as a module filter body.
[0023]
As the target sludge that can be filtered and separated by the water-permeable filter body, any of activated sludge, agglomerated sludge, initial settling sludge, and the like are possible. It can also be used for solid-liquid separation of drainage with high SS and river water.
[0024]
At the time of solid-liquid separation of activated sludge by aerobic treatment, it is preferable to use the effluent from the aeration tank when the sludge mixed liquid is introduced into a filtration separation tank provided with a filtration module and filtered. Moreover, it is desirable that the supplied sludge flow rate be 3 to 4 times the inflow amount. In this case, it is preferable to appropriately manage the BOD load of the aeration tank so that no BOD remains in the sludge mixed solution.
[0025]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings illustrating an embodiment. However, the present invention is not limited only to the following examples.
FIG. 1 is a flow sheet showing an example of a treatment method according to the present invention for a group groundwater.
[0026]
As shown in FIG. 1, inflow raw water 1 flows into a biological reaction tank 2, and an aerobic treatment with activated sludge is performed in the biological reaction tank 2. The biological reaction tank effluent 3 flows down to the sludge stationary tank 4. Sludge flocs are formed and homogenized while being gently stirred by the stirrer 5 in the sludge stationary tank 4. From the stationary tank 4, the sludge mixed liquid is supplied to the bottom of the filtration separation tank 7 by the sludge supply pump 6. A filtration module 8 is installed in the filtration / separation tank 7, and the sludge mixed solution supplied to the filtration / separation tank is filtered by the filtration module 8, and passes through the electromagnetic valve 2 indicated by 11 from the filtration module upper intake pipe. It is obtained as filtered water 12 and flows into the treated water tank 13. The water head pressure for the filtration module 8 at the time of filtration can be set to a predetermined water head pressure by raising and lowering the filtered water regulating valve 9 and opening the electromagnetic valve 1 indicated by 10.
[0027]
The air washing usually closes the electromagnetic valve 2 indicated by 11, starts the air washing blower 19, closes the electromagnetic valve 4 indicated by 21, and opens the electromagnetic valve 5 indicated by 22, Perform by air supply. Further, the internal air washing to the filtration module 8 is performed in a state where the electromagnetic valve 5 indicated by 22 is closed and the electromagnetic valve 4 indicated by 21 is opened. In the water backwash, the electromagnetic valves 1 and 2 indicated by 10 and 11 are closed, the electromagnetic valve 3 indicated by 15 is opened, the water backwash pump 16 is activated, and the filtered water in the treated water tank 13 is filtered. It introduces inside from the top. The water backwash waste water that has passed through the inside of the filtration module 8 is discharged from the discharge pipe below the module 8 to the sludge stationary tank 4 through the electromagnetic valve 3 indicated by 15. In addition, the water level of the water backwash drainage is set so that the water level adjustment valve 14 is moved up and down and becomes the same level as the filtered water. As described above, it can be automated by switching the solenoid valve in the order of air washing → water backwash → water backwash drainage → filtration.
[0028]
Table 1 shows the treatment conditions of the biological reaction tank in the examples. Table 2 shows the processing conditions of the filtration separation tank in which the filtration module is installed. Table 3 shows a time chart during automatic driving.
[0029]
[Table 1]

[0030]
As shown in Table 1, the amount of raw water inflow into the biological reaction tank 2 was 15 m ³ / d, and the amount of sludge returned from the filtration separation tank 7 was 30 m ³ / d. The MLSS of the biological treatment tank 2 was 2500 mg / liter. In this case, the BOD load of the entire tank was 0.15 kg / kg · d.
[0031]
In the biological reaction tank 2, the BOD of the inflow raw water 1 is completely decomposed and removed, and there is no residual undecomposed BOD in the activated sludge mixed liquid flowing into the solid-liquid separation tank 7. It is possible to suppress biological contamination on the surface of the filter body. As a result, the life of the filter body is prolonged, and a stable amount of filtered water can be secured for a long time. In order to obtain the above-described treatment effect, the BOD load of the biological treatment tank 2 is preferably set to 0.3 kg / kg · d or less. Further, it can be applied not only to BOD such as anaerobic / aerobic method and nitrification / denitrification method but also to biological treatment methods for removing N and P.
[0032]
Table 2 shows the processing conditions of the solid-liquid separation tank 7. In this example, as the filtration module 8, a set of five flat woven fabric filters having an effective area of 1 m ² was installed in the filtration separation tank 7. Polyester fiber was used as the material of the woven fabric, and a woven fabric having a thickness of 0.1 mm, 200 mesh and a pore diameter of about 72 μm was used. The head pressure at the time of filtration and the head pressure at the time of water backwash drainage were both 10 cm, and the average flow rate at which the activated sludge mixed liquid passed through the filter module 8 was 0.01 m / s. The external air washing amount during air washing was 50 liters / min, and the internal air washing amount was 10 liters / min. Moreover, the amount of water at the time of water backwashing was 14 liters / min.
[0033]
[Table 2]

[0034]
Table 3 shows a time chart during continuous operation. Washing for the filtration module 8 was continuously performed in a cycle of filtration 120 min after air washing 3 min, water backwash 30 sec, water backwash drainage discharge 3 min. In addition, the air washing was normally performed by aeration to the outside of the module 8, and the air washing to the inside of the filtration module 8 was performed once in 50 cycles.
[0035]
[Table 3]

[0036]
FIG. 2 shows the time-dependent change in the filtration flux of the filtration module 8 in the example. In the continuous treatment for about 1500 hours, the average filtration flux of the filtration module 8 was about 3 m / d, and a stable treatment was obtained.
[0037]
FIG. 3 shows the turbidity of the treated water during this period. In the continuous treatment for about 1500 hours, the turbidity of the treated water was about 5 degrees, and no significant fluctuation was observed. Therefore, in any filtration module 8, a sludge dynamic filtration layer was stably formed. It was recognized that good water quality was obtained.
[0038]
[Table 4]

[0039]
Table 4 shows the average values of the quality of raw water and treated water when treated continuously for about 1500 hours.
The pH of raw water is 7.1, turbidity is 80 degrees, and SS is 86 mg / liter, whereas in treated water, the pH is 6.9, turbidity is 5.1 degrees, and SS is 5 mg / liter or less. The filtered water was found to be clear. COD and S-COD are raw water, which is 96 mg / liter and 42 ng / liter, respectively. In treated water, 13.8 mg / liter and 12.3 mg / liter, respectively, and BOD and S-BOD are raw water. , 120 mg / liter and 53 mg / liter, both of the treated water were 5 mg / liter or less, and the quality of the treated water was recognized as good.
[0040]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a solid-liquid separation method of sewage treatment that uses a water-permeable filter and forms a sludge dynamic filtration layer on the surface of the filter to obtain filtered water, a living organism that performs biological treatment by flowing sewage into it. If the sludge mixed liquid from the reaction tank is introduced into the filtration separation tank with a constant filtration head pressure, formation of a good dynamic filtration layer and stable filtration flux can be obtained. In addition, if the sludge mixed liquid from the biological reaction tank that performs biological treatment is introduced into the filtration separation tank after the sludge is slowly stirred in the stationary tank, the sludge floc in a dispersed state aggregates to increase the floc. If a subsequent dynamic filtration by the filtration module is performed, a good dynamic filtration layer can be formed within a few minutes, and a more stable filtration flux can be obtained.
[0041]
In the air washing, if the automatic valve switching operation is performed, either or both of the filtration module surface and the inside can be washed at the same time. Contributes to the stabilization of flux. Water backwash is introduced from the top of the filtration module into the interior, and the water backwash drainage is discharged from the bottom of the filtration module. Therefore, either sludge that has entered the module before the formation of the dynamic filtration layer or sludge that has adhered to the internal surface Can also be effectively discharged. Here, the water level of the water backwash drainage discharge pipe can be adjusted to the same level as the filtered head pressure depending on the position of the water level adjustment valve. Since sludge passing through the body surface can be discharged and a good dynamic filtration layer can be formed, clear filtered water can always be obtained during the filtration operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flow sheet of one embodiment of the solid-liquid separation method of activated sludge according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between elapsed time (days) and average filtration flux in one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between elapsed time (hours) and treated water turbidity in one example of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inflow raw water 2 Biological reaction tank 3 Biological reaction tank effluent 4 Sludge stationary tank 5 Stirrer 6 Sludge supply pump 7 Filtration separation tank 8 Filtration module 9 Filtration water level adjustment valve 10 Solenoid valve 1
11 Solenoid valve 2
12 Filtration water 13 Treated water tank 14 Water backwash drainage water level adjustment valve 15 Solenoid valve 3
16 Water backwash pump 17 Check valve 18 Return sludge 19 Air wash blower 20 Aeration pipe 21 Solenoid valve 4
22 Solenoid valve 5

Claims

A biological reaction tank that has a water-permeable filter body, forms a sludge dynamic filtration layer on the surface of the filter body, and obtains filtered water, and performs biological treatment by flowing sewage into the biological reaction tank; A sludge stationary tank that agitates sludge flocs in a dispersed state by agitating slowly the sludge mixed liquid from the reaction tank to increase the flocs, and a filter module is immersed and installed. A filtration / separation tank for introducing the sludge mixed liquid from the tank to the bottom or top, means for making the filtered head pressure constant, and means for returning the sludge mixed liquid flowing out of the filtration / separation tank to the biological reaction tank. An activated sludge solid-liquid separator characterized by that.