JPH09192662A

JPH09192662A - 膜分離式汚水処理装置

Info

Publication number: JPH09192662A
Application number: JP2847896A
Authority: JP
Inventors: Masashi Beppu; 雅志別府
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】散気管を出し入れ可能にして散気管を槽内底面
に近接して配設しても、槽内底面に沿って流入してくる
原液流れにより散気管からの噴出流が撹乱されるのを防
止して膜面のエア−スクラビングを充分効率よく行わ
せ、良好な濾過流束特性を保証できる膜分離式汚水処理
装置を提供する。【解決手段】散気管Ｂを有し、膜面に沿い鉛直方向通路
を有する膜モジュ−ルＡを前記散気の直上に配設し、該
膜モジュ−ルの膜体濾過液側を負圧とするための手段を
設けた汚水処理槽において、モジュ−ルの下端にスカ−
ト部３４を設け、該スカ−ト部と槽内底面との間の隙間
ｇから上記散気管Ｂを出し入れ可能とし、散気管の散気
孔を管壁頂上及び管壁最低位置から外れた位置に設け
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、し尿、下水、工場
排水等の汚水処理に使用される膜分離式汚水処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近来、し尿、下水、生活排水等の汚水の
伝統的な処理方法である重力分離活性汚泥処理法（曝気
槽で微生物分解処理を行い、この処理汚水を沈殿分離室
に導き、活性汚泥を重力分離により分離し、その分離汚
泥の一部を曝気槽に返送する方法）に代替する方法とし
て、膜分離活性汚泥処理法が注目されている。この処理
法においては、固液分離を膜モジュ−ルによる濾過で行
い、濾過液を取出し、余剰汚泥を直接曝気槽から引き抜
いており、曝気槽のMLSS（混合液浮遊性固形物）を重
力分離法に較べて著しく高くできるので、曝気槽を重力
分離法の場合に較べて相当に縮小でき、更に沈殿分離室
が不要であるので、装置全体を小型化できる、曝気槽
内のMLSS濃度を高く維持できるので、重力分離法とは異
なり、余剰汚泥処理に際しての脱水が不要である、運
転エネルギ−の省力化を図ることができる、等の利点が
ある。

【０００３】本出願人においては、膜分離活性汚泥処理
法による汚水処理装置として、「散気装置を有し、膜面
に沿い鉛直方向通路を有する膜モジュ−ルを前記散気装
置の直上に配設し、該膜モジュ−ルの膜体濾過側を負圧
とするための手段を設けた散気式曝気槽」を既に提案し
（特公平４−７０９５８号）、高濃度MLSSのもとでも、
散気手段からの高流量噴出エア−によるエア−スクラビ
ングで膜面でのゲル層の付着生成を効果的に抑制しつつ
高濾過流束を保持することを可能にした。

【０００４】図９はこの汚水処理装置に使用されている
散気管付き膜モジュ−ルの一例を示し、ラック３１’に
平型膜エレメント１’，…を装着すると共にエレメント
間に鉛直方向通過を確保し、ラック３１’の下端にスカ
−ト３４’を取付け、散気管の幹管部ｂ₀’をスカ−ト
３４’に貫通固定し、スカ−ト３４’内に散気管を配設
している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の汚水処理装置に
おいては、散気管の保守・点検、例えば、散気孔の目詰
まりの掃除等が不可欠である。そこで、図９において、
散気管の幹管部ｂ₀’をスカ−ト３４’から分離してス
カ−トと槽内底面との間の隙間から散気管を挿入する構
成とすれば、膜モジュ−ル本体を槽内に据え付けたまま
で散気管の取外し、再配設を行うことが可能となり、散
気管の保守・点検作業上、有利である。

【０００６】ところで、上記散気管からの噴出エア−に
より原液が流動され、その流動跡を埋めるようにして当
該噴出箇所に向い原液が流動してくる。而るに、従来に
おいては、散気管の散気孔を管壁頂上位置または管壁最
下位置に設けており（管壁最下位置に設ける理由は、散
気孔からの噴出流が槽内底面を迂回して膜エレメントの
下端に達し、スカ−ト高さを低くしても、膜エレメント
群に対し噴出エア−を充分に拡げて均等に分配させ得る
ためである）、上記のように散気管を槽底面に近接して
配置すると、噴出箇所が槽底面に近接し、その噴出箇所
に向い流動してくる原液の流れが上記スカ−ト下端の間
隙から槽底面に沿う流れとなり、この原液の流れで、こ
の流れに対し垂直方向の散気孔からの噴出流が撹乱され
るため、その噴出流のエネルギ−が減衰されて前記した
噴出エア−による膜面のエア−スクラビングの効率低下
が招来される。

【０００７】本発明の目的は、上記膜モジュ−ルのスカ
−ト下端の隙間から散気管を出し入れ可能にして散気管
を槽内底面に近接して配設しても、槽内底面に沿って流
入してくる原液流れにより散気管からの噴出流が撹乱さ
れるのを防止して膜面のエア−スクラビングを充分効率
よく行わせ、良好な濾過流束特性を保証できる膜分離式
汚水処理装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る膜分離式汚
水処理装置は、散気管を有し、膜面に沿い鉛直方向通路
を有する膜モジュ−ルを前記散気の直上に配設し、該膜
モジュ−ルの膜体濾過液側を負圧とするための手段を設
けた汚水処理槽において、モジュ−ルの下端にスカ−ト
部を設け、該スカ−ト部と槽内底面との間の隙間から上
記散気管を出し入れ可能とし、散気管の散気孔を管壁頂
上及び管壁最低位置から外れた位置に設けたことを特徴
とする構成であり、散気管の散気孔の好ましい位置は、
水平線に対し±６０°以内の角度で散気中心を通る線と
の交点位置である。また、膜モジュ−ル下端と槽内底面
との間隔は膜モジュ−ルの上端を低くして装置全体の高
さを低くするために、５００ｍｍ以下とすることが好ま
しい。

【０００９】本発明に係る膜分離式汚水処理装置におい
ては、槽内底面に沿って流入してくる原液流れに、散気
管からの噴出流の方向がほぼ一致されるので、その噴出
流の撹乱、減衰が充分に防止され、噴出エア−による満
足な膜面でのエア−スクラビングが保証される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１の（イ）は、本発明
において使用する平膜エレメントの一例の平面図を、図
１の（ロ）は、図１の（イ）におけるロ−ロ断面図をそ
れぞれ示している。図１の（イ）並びに図１の（ロ）に
おいて、２１は濾過液流路用シ−トであり、例えば、プ
ラスチックネット、プラスチック不織布、織物（例え
ば、ポリエステル製トリコット織物、特に、この織物を
樹脂液、例えばメラミン樹脂液で内部に繊維間隙を残す
ように固めたもの等）、多孔プラスチック板等が使用さ
れる。２２はプラスチック製（例えば、塩化ビニル樹脂
製）または軽量金属製（例えば、アルミニウム製）の枠
体であり、合掌式の二つ割れとされ、一端に濾過液集水
管部（外形は四角形）２３を有し、ボルト２４の締め付
けにより濾過液流路用シ−ト２１の周囲に挾着され、合
掌面は接着剤２５１でシ−ルされている。２６は枠体２
２に接着剤２５２または融着により貼着された半透膜
（精密濾過膜や限外濾過膜等）であり、精密濾過膜や限
外濾過膜を不織布等の基材に貼り合わせたもの、精密濾
過膜や限外濾過膜に不織布等の基材を埋め込んだもの等
も使用できる。２７は濾過液集水管部２３の上端開口に
接着剤を介して水密に差し込まれた濾過液取出し短管、
２８は同じく濾過液集水管部２３の下端開口に接着剤を
介して水密に差し込まれた密栓である。

【００１１】上記において、枠体２２，２２の合掌面の
シ−ル、枠体２２への半透膜２６の貼着、濾過液取出し
短管２７や密栓２８の水密固定に用いる接着剤には、例
えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の硬化型接着剤や
ホットメルト型接着剤等を使用できる。

【００１２】図２は本発明において使用する膜モジュ−
ルＡの一例を示し、ラック３１（例えば、塩化ビニル樹
脂等のプラスチック製またはアルミニウム等の軽金属
製）内に上記した平膜エレメント１の複数枚が差し込ま
れ、平膜エレメント相互間に濾過液集水管部２３がスペ
−サとされて原液流路間隙が確保されている。３２，…
はラック３１に取付けられたフック、３３はラック３１
の上側に取付けられた濾過液合流管であり、平膜エレメ
ント１の枚数に応じた枝管チュ−ブを有し、これらの各
チュ−ブが平膜エレメント１の濾過液集水管部２３に連
通されている。３４は膜モジュ−ルの下端（ラック下
端）に取り付けられたスカ−ト、３４１，…はスカ−ト
下端の四隅に設けられた脚部、ｇはスカ−ト下端と槽内
底面との間に保持される隙間であり、散気管Ｂがこの隙
間から挿入されて膜エレメント群１，…の直下に配置さ
れる。この散気管Ｂの挿入を容易に行い得るようにガイ
ドレ−ルを設けることもできるが、ガイドレ−ルの図示
は省略されている。

【００１３】上記散気管Ｂには、単一管または図３の
（イ）に示すような並行管の各管壁に、散気孔ｂを管壁
頂上及び管壁最低位置から外れた位置、好ましくは、図
３の（ロ）に示すように、角度θが水平線に対し±６０
°以内であって散気中心を通る線ｅと管壁との交点位置
に設けものが使用される。散気孔ｂは図３の（ハ）に示
すように、各管部の管壁の両側面に設けられる。また
は、図３の（ニ）に示すように、中央管部の管壁の両側
面及び両サンド管部の内側側面に、或いは、図３の
（ホ）に示すように、中央管部の管壁の両側面及び両サ
ンド管部の外側側面に設けられる。

【００１４】図４の（イ）は本発明において使用される
二本式散気管の斜視図を、図４の（ロ）は図４の（イ）
のロ−ロ断面図をそれぞれ示し、散気孔ｂは相対向する
管壁面に−４５°の方向に設けられている。図５の
（イ）は本発明において使用される上記とは別の二本式
散気管の斜視図を、図５の（ロ）は図５の（イ）のロ−
ロ断面図をそれぞれ示し、散気孔ｂは相対向する管壁面
に０°の方向（水平方向）に設けられている。図６の
（イ）は本発明において使用される上記とは別の二本式
散気管の斜視図を、図６の（ロ）は図６の（イ）のロ−
ロ断面図をそれぞれ示し、散気孔ｂは相背反する管壁面
に０°の方向（水平方向）に設けられている。

【００１５】図７は本発明に係る膜分離式汚水処理装置
の一例を示す説明図であり、この実施例は窒素化合物を
多量に含有する汚水の処理に使用される。図７におい
て、４は一端に汚水流入口４１を有する密閉式の処理槽
である。４２は処理槽の一端側に設けられた沈殿分離槽
部、４３はその隣に設けられた嫌気ろ床槽部、４４はこ
の嫌気ろ床槽部４３と沈殿分離槽部４２との間に設けら
れた下部開放の仕切り板である。４５は嫌気ろ床槽部４
３の次ぎに設けられた脱窒槽部、４６はこの脱窒槽部４
５と嫌気ろ床槽部４３との間に設けられた越流板、４７
は脱窒槽部４５に設けられた撹拌ポンプである。

【００１６】４８は硝化槽であり、脱窒槽部４５とは逆
越流板４９で仕切られ、内部に上記した膜モジュ−ルＡ
が設置されている。５１は膜モジュ−ルＡの膜エレメン
トの濾過液通路側を減圧する吸引ポンプである。４９１
は送液ポンプ（ガスドリブンポンプ）であり、このポン
プ４９１で脱窒槽部内４５の液が硝化槽部４８内に移送
され、更に硝化槽部内４８の液が逆越流板４９を経て脱
窒槽部４５内に返送され脱窒槽部４５と硝化槽部４８間
で液が循環される。Ｂは膜モジュ−ルの下方に挿入され
た散気管、５３はエア−ブロワ−、５４はエア−分配器
である。

【００１７】図７に示された装置を使用して汚水を処理
するには、流入汚水中の粗大浮遊物を沈殿分離槽部４２
で予備分離し、この流入汚水量に応じ予備処理汚水を仕
切り壁４４の開放下端部より嫌気ろ床槽部４３に押出移
流させ、嫌気ろ床槽部４３を通過する間に脱窒菌を増殖
させ、更に、越流板４６を経て脱窒槽部４５に移流さ
せ、硝化済み液を硝化槽部４８から脱窒槽部４５に返流
し、脱窒菌の作用で脱窒を進めていく。一方硝化槽部４
８では、ブロワ−５３の駆動による散気管Ｂからの気体
で好気性状態を保持し、残存有機物の酸化分解と硝化菌
によるアンモニアの硝化反応とを進めていく。而して、
上記ポンプ４９１の液送りと逆越板４９の返流とによる
液の循環で、液の硝化と脱窒を繰り返えさせて生物学的
硝化脱窒を進行させていく。同時に吸引ポンプ５１の駆
動により、膜モジュ−ルＡの濾過液通路側を減圧して濾
過に必要な膜間差圧を発生させ、濾過により固液分離を
行いその濾過液を引き出していく。上記において、散気
管Ｂからの気体流出量は、膜モジュ−ルＡの膜面でのゲ
ル層の付着・生成をエア−スクラビングにより有効に抑
制し得るように設定してあり、ほぼ一定である。

【００１８】上記エア−スクラビングによる被処理液の
旋回線速（平均線速）は、通常０．０１〜２．０ｍ／ｓ
ｅｃ、好ましくは、０．０２〜１．０ｍ／ｓｅｃの範囲
内とするように、ブロワ−の送風量が設定される（０．
０１ｍ／ｓｅｃ以下では、膜面の洗浄効果が不充分とな
り、活性汚泥が沈殿して微生物反応を促進させ難い。
２．０ｍ／ｓｅｃ以上では、膜モジュ−ルの強度上、安
全保障が難しくなり、空気供給コストも高くなる）。こ
の場合、散気からの気体流量は、１０ｍ／ｓｅｃ以上、
好ましくは２０ｓｅｃ以上とされる。上記膜エレメント
の寸法は、通常、縦５０〜１５０ｃｍ、巾２０〜１００
ｃｍ、厚み３〜６ｍｍとされる。膜モジュ−ルの膜エレ
メント間の間隔は、原水の水質等により異なるが、通常
５〜１５ｍｍとされる。

【００１９】なお、上記膜分離式汚水処理装置の実施例
は、有機物並びに窒素化合物を含有する汚水処理を対象
としている。これに対し、主に有機物を含有する汚水を
処理する場合は、図７において、嫌気ろ床槽部４３、脱
窒槽部４５、送液ポンプ（ガスドリブンポンプ）４９１
等を省略し、室４８を曝気槽とすると共に槽全体を開放
式とし、越流板４６を越えた被処理液を直ちに室４８に
移流させる構成とされる（以下、膜分離式標準汚水処理
装置と称する）。

【００２０】そして、汚水を処理するには、流入汚水中
の粗大浮遊物を沈殿分離槽部で予備分離し、この流入汚
水量に応じ予備処理汚水を仕切り壁の開放下端部より曝
気槽に移流させ、曝気槽でブロワの駆動により散気管か
ら空気を噴出させ、この噴出気流により槽内汚水を旋回
させると共に吸引ポンプの駆動により膜モジュ−ルＡの
濾過液通路側を減圧し、汚水中の有機物を空気との接触
下、好気性微生物により吸着・代謝分解させ、有機物を
減少させると共に好気性微生物を増殖させ、膜モジュ−
ルＡの濾過液側の減圧による膜間差圧のもとで濾過を進
めていく。

【００２１】

【実施例】

〔実施例１〕膜エレメントには図１の（イ）並びに
（ロ）に示すものを使用し、寸法は縦１０６０ｍｍ×横
（巾）６１０ｍｍとし、膜２６には公称孔径０．４μ
ｍ、面積１ｍ²のポリオレフィン系精密濾過膜を、濾過
液流路用シ−ト２１にはプラスチックネツトをそれぞれ
使用し、枠体と膜との接着、枠体間の接着シ−ルには共
にウレタン樹脂を使用した。膜モジュ−ルは図２に示す
構成とし、膜エレメントを１５枚、１３ｍｍの間隔で重
ねてラックに装着した。散気管には、図４に示されたも
の（２本式、散気孔の位置−４５°）を使用し、槽底面
にガイドレ−ルを設け、このガイドレ−ルで散気管をス
カ−ト下端の隙間より膜モジュ−ルの直下に挿入した
（散気と槽内底面との間の間隔は、ガイドレ−ルのため
に約２０ｍｍとなった）。この散気管の管軸と膜エレメ
ント下端との間の間隔は４５０ｍｍであった。

【００２２】上記した膜分離式標準汚水処理装置を使用
し、被処理液の旋回線速を０．５ｍ／secとするように
散気管Ｂへの空気供給量を設定し、濾過流速を０．６ｍ
³／ｍ²・dayに保持するように吸引ポンプ５１を１０分
間作動、５分間停止の繰返しで運転して、MLSS濃度６，
０００〜７，０００ｍｇ／リットルの活性汚泥溶液を処
理した。この間の吸引ポンプ５１の減圧操作状態は、図
８の線Ｉの通りであった。

【００２３】〔実施例２〕散気管に図５に示された二本
管式で、散気孔を相対向する管壁面に角度０°の位置に
設けたものを使用した以外、実施例１と同じとし、実施
例１と同様にして活性汚泥溶液を処理した。この間の吸
引ポンプ５１の減圧操作状態は、図８の線IIの通りであ
った。

【００２４】〔実施例３〕散気管に図６に示された二本
管式で、散気孔を相背反する管壁面に角度０°の位置に
設けたものを使用した以外、実施例１と同じとし、実施
例１と同様にして活性汚泥溶液を処理した。この間の吸
引ポンプ５１の減圧操作状態は、図８の線IIIの通りで
あった。

【００２５】〔比較例〕実施例１に較べ、スカ−トの高
さを高くし、散気管の散気孔の位置を管壁最下位置と
し、散気管の幹部をスカ−トに貫通固定し、スカ−ト下
端から約１００ｍｍの位置に散気管を配設した以外、実
施例１と同じとし、実施例１と同様にして活性汚泥溶液
を処理した。この間の吸引ポンプ５１の減圧操作状態
は、図８の点線I'の通りであった。

【００２６】図８から明らかな通り、実施例及び比較例
ともに濾過抵抗の増大が殆どなく、散気による膜面での
エア−スクラビングが効果的に行われてゲル層の付着・
生成が効果的に抑制されていることが理解できる。比較
例でのかかる効果的なエア−スクラビングは、散気管の
散気孔がスカ−ト下端から充分に上方に位置されてお
り、噴出箇所に向かって流れてくる原液流れの方向がそ
の噴出方向（下方方向）にほぼ一致し、その噴出流の勢
力が減衰されることなく充分に保有された結果であると
推定されるが、本発明とは異なり、散気管の配設に、ス
カ−ト下端の隙間から散気管を挿入する方式を使用でき
ない。従って、散気管の保守・点検にあたっては、膜モ
ジュ−ルと共に散気管を槽外に取り出す必要があり、散
気管の保守・点検が困難である。

【００２７】これに対し、各実施例での上記効果的なエ
ア−スクラビングは、散気孔からの噴出流の方向を充分
に槽底面に沿う方向にできて槽内底面に沿い流入してく
る原液流れに逆らうことが少なく、その噴出流の勢力を
減衰させることなく充分に保有させ得る結果であると推
定される。そして、散気管の配設にスカ−ト下端の隙間
から散気管を挿入する方式を使用でき、散気管のみを槽
外に取り出して散気管の保守・点検を行うことが可能で
あり、散気管の保守・点検を容易に行うことができる。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る膜分離式汚水処理装置にお
いては、散気管のみを槽外に取り出し得、かつ、膜面で
のエア−スクラビングも良好に行い得るから、高濾過流
束を保持しつつ散気管の保守・点検作業の簡易化を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の（イ）は本発明において使用する膜エレ
メントの一例を示す平面図、図１の（ロ）は図１の
（イ）におけるロ−ロ断面図である。

【図２】本発明において使用する膜モジュ−ルの一例を
示す説明図である。

【図３】本発明において使用する散気管を示す説明図で
ある。

【図４】図４の（イ）は本発明において使用する散気管
の一例を示す斜視図、図４の（ロ）は図４の（イ）のロ
−ロ断面図である。

【図５】図５の（イ）は本発明において使用する上記と
は別の散気管の一例を示す斜視図、図５の（ロ）は図５
の（イ）のロ−ロ断面図である。

【図６】図６の（イ）は本発明において使用する上記と
は別の散気管の一例を示す斜視図、図６の（ロ）は図６
の（イ）のロ−ロ断面図である。

【図７】本発明に係る汚水処理装置を示す説明図であ
る。

【図８】本発明の実施例及び比較例の濾過特性を示す説
明図である。

【図９】従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１膜エレメントＡ膜モジュ−ル３４スカ−トｇ隙間Ｂ散気管ｂ散気孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】散気管を有し、膜面に沿い鉛直方向通路を
有する膜モジュ−ルを前記散気管の直上に配設し、該膜
モジュ−ルの膜体濾過液側を負圧とするための手段を設
けた汚水処理槽において、モジュ−ルの下端にスカ−ト
部を設け、該スカ−ト部と槽内底面との間の隙間から上
記散気管を出し入れ可能とし、散気管の散気孔を管壁頂
上及び管壁最低位置から外れた位置に設けたことを特徴
とする膜分離式汚水処理装置。
【請求項２】散気管の散気孔を水平線に対し±６０°以
内の角度で散気管中心を通る線との交点位置に設けた請
求項１記載の膜分離式汚水処理装置。
【請求項３】膜モジュ−ル下端と槽内底面との間隔が５
００ｍｍ以下である請求項１または２記載の膜分離式汚
水処理装置。