JPH105762A

JPH105762A - 活性汚泥法および活性汚泥装置

Info

Publication number: JPH105762A
Application number: JP16146696A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Uchino; 和博内野; Takayuki Yasui; 孝行安井
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-01-13

Abstract

(57)【要約】【課題】膜モジュールへの高分子物質などの付着・堆
積による膜透過水量の経時的減少を抑制することが可能
で、さらには、汚泥発生量の少ない膜分離活性汚泥法お
よび装置の提供。【解決手段】有機性物質を含む原排水の処理に用いら
れる活性汚泥法および活性汚泥装置であって、曝気槽内
で生成される汚泥状反応物質を含む混合溶液をオゾン処
理すると共に、オゾン処理された前記混合溶液を膜分離
装置により固液分離して処理水を得る活性汚泥法、およ
び、活性汚泥装置が、曝気槽と、曝気槽内で生成される
汚泥状反応物質を含む混合溶液をオゾン処理するための
オゾン処理装置と、曝気槽の前記混合溶液の固液分離手
段である膜分離装置と、曝気槽の前記混合溶液を曝気槽
とオゾン処理装置との間で循環する循環手段を有する活
性汚泥装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、都市下水や集落排
水などの生活排水、家畜のし尿排水、水産加工排水、農
産加工排水など有機性物質を含む排水を生物学的に処理
し、生成する汚泥状反応物質を膜分離装置により固液分
離する膜分離活性汚泥法およびその装置に関する。

【０００２】さらに詳しくは、汚泥粒子による膜の細孔
の閉塞を抑制し、膜分離装置の膜寿命を延長させると共
に、汚泥発生量を減少させることが可能な膜分離活性汚
泥法およびその装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】従来から行われている標準活性汚泥法に
おける活性汚泥の沈降分離性悪化の問題や下水処理場の
高度処理化に対応するために、膜モジュールで構成され
る膜分離装置を用いた膜分離活性汚泥法が提案されてい
る（特公平４−70958 号公報）。

【０００４】この膜分離活性汚泥法に用いられる活性汚
泥装置の構成図を図３および図４に示す。図３および図
４において、12は生物反応装置である曝気槽、15は被処
理液（排水）と汚泥状反応物質との混合溶液（いわゆる
活性汚泥）（以下混合溶液と記す）、16、19は膜モジュ
ール17、20およびポンプ18、21から構成される膜分離装
置を示す。

【０００５】この方法は、曝気槽12内で生成される汚泥
状反応物質を含む混合溶液を、ＵＦ（限外ろ過）膜モジ
ュール、ＭＦ（精密ろ過）膜モジュールなどの膜モジュ
ール17または20の一次側に供給して膜ろ過することによ
り、混合溶液から膜透過水を処理水として得るものであ
る。この方法によれば、沈降分離槽が不要となるため、
活性汚泥の沈降分離性の良否が問題でなくなり、また、
処理装置のコンパクト化が図れ、高度処理化のための三
次処理装置の追加などが容易となる。

【０００６】しかし、活性汚泥法の固液分離法として膜
分離法を適用しようとすると、活性汚泥中の高分子物質
や固形分（粒子）が膜に付着・堆積し、膜透過水量が経
時的に減少し、膜の寿命も短くなる。そのため、膜分離
活性汚泥法においては、膜透過水量の経時的減少を効果
的に抑制し、ひいては膜寿命の延長が可能で、汚水処理
における膜コストを低減可能な技術が強く望まれてい
る。

【０００７】また、活性汚泥法一般の問題として余剰汚
泥の処理・処分の問題が挙げられる。すなわち、近年の
汚泥発生量増大に伴って焼却灰などの最終処分場の確保
が大きな問題となっており、汚泥発生量の少ない有機性
物質含有排水の処理方法の開発が強く望まれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した利
点を有する膜分離活性汚泥法において、膜モジュールへ
の高分子物質などの付着・堆積による膜透過水量の経時
的減少を抑制することが可能で、さらには、汚泥発生量
の少ない膜分離活性汚泥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】第１の発明は、有機性物
質を含む原排水の処理に用いられる活性汚泥法であっ
て、曝気槽内で生成される汚泥状反応物質を含む混合溶
液をオゾン処理すると共に、オゾン処理された前記混合
溶液を膜分離装置により固液分離して処理水を得ること
を特徴とする活性汚泥法である。

【００１０】第２の発明は、有機性物質を含む原排水処
理用の活性汚泥装置であって、該活性汚泥装置が、曝気
槽と、該曝気槽内で生成される汚泥状反応物質を含む混
合溶液をオゾン処理するためのオゾン処理装置と、前記
曝気槽の前記混合溶液の固液分離手段である膜分離装置
と、前記曝気槽の前記混合溶液を前記曝気槽と前記オゾ
ン処理装置との間で循環する循環手段を有することを特
徴とする活性汚泥装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。図１および図２に、本発明の活性汚泥装置の構成
図の例を示す。図１および図２において、22は、オゾン
発生機23、反応器24およびポンプ25から構成される、曝
気槽12の混合溶液15のオゾン処理装置（以下オゾン処理
装置と記す）であり、その他の符号は図３、図４と同一
の内容を示す。

【００１２】なお、図１および図２における膜モジュー
ル17、20としては、好ましくは、ＵＦ（限外ろ過）膜、
ＭＦ（精密ろ過）膜などから選ばれる、ろ過膜モジュー
ルが例示される。有機性物質を含む原排水は、調整槽11
を経て曝気槽12に供給され、排水に含まれる有機性物質
は、送風機13から散気装置14を経て送給される空気への
曝気により活発に活動している好気性細菌によって酸化
分解され、汚泥状反応物質を含む混合溶液、すなわち活
性汚泥が形成される。

【００１３】また、曝気槽12内の混合溶液は、曝気槽12
と配管で接続され曝気槽外に設置された膜モジュール17
または曝気槽12内の混合溶液15中に浸漬された膜モジュ
ール20により固液分離され、処理水が、それぞれの膜モ
ジュールの二次側に膜透過水として得られる。本発明に
おいては、曝気槽12に、混合溶液（活性汚泥）のオゾン
処理装置22が配管接続され、曝気槽12内で生成される汚
泥状反応物質を含む混合溶液15をオゾン処理すると共
に、オゾン処理された前記混合溶液を膜分離装置16、19
により固液分離して処理水を得る。

【００１４】また、本発明の活性汚泥装置によれば、曝
気槽12からの混合溶液15がポンプ25により、またオゾン
発生機23からのオゾン含有ガスが、それぞれ反応器24に
供給され、混合溶液のオゾン処理が行われた後、該混合
溶液は曝気槽12に戻され、循環的に処理される。このと
きに反応器24において生じる反応は、分子の化学結合へ
のオゾンの作用による分子の切断、すなわち有機性高分
子の低分子化が主体であると考えられる。

【００１５】このため、原排水より流入して膜に付着し
膜分離を阻害する繊維質も、オゾン処理により相当の割
合が分解され低分子化し、また、糖類も分子量が１／10
程度に減少するため、混合溶液（活性汚泥）の粘度が低
下する。以上述べた混合溶液に対するオゾンの作用によ
り、本発明によれば、膜分離活性汚泥法において重要な
問題である膜透過水量の経時的低下が著しく抑制され、
さらには、余剰汚泥量が低減する。

【００１６】なお、上記したオゾンの作用から、本発明
においては、混合溶液のオゾン処理と混合溶液の膜分離
装置による固液分離は経時的に並行して行ってもよく、
また経時的に別個に行ってもよく、その方式は制限され
ないが、膜面への高分子物質の付着防止の理由から、経
時的に並行して行う方式が、より好ましい。本発明にお
いて、オゾン処理装置22におけるオゾン供給量は、原排
水のBOD が150 〜200mg/l 程度、SSが100 〜200mg/l 程
度、曝気槽のMLSSが1500〜6000mg/l程度であることか
ら、好ましくは0.015 〜0.075kg −O₃／kg−MLSS／日、
さらに0.03〜0.05kg−O₃／kg−MLSS／日であることがよ
り好ましい。

【００１７】オゾン供給量が0.015kg −O₃／kg−MLSS／
日未満の場合、オゾン処理による膜モジュールの膜の細
孔の閉塞抑制効果および余剰汚泥の低減効果が小さく、
0.075kg −O₃／kg−MLSS／日超えの場合、これらの効果
が飽和し、経済的でない。また、本発明においては、曝
気槽12からオゾン処理装置22への混合溶液の単位時間当
たりの循環量(l/h) は、原排水の単位時間当たりの処理
量(l/h) の５〜40％とすることが好ましく、さらに10〜
30％とすることがより好ましい。

【００１８】５％未満の場合、オゾン処理による膜モジ
ュールの膜の細孔の閉塞抑制効果および余剰汚泥の低減
効果が小さく、40％超えの場合、これらの効果が飽和
し、経済的でない。なお、本発明の活性汚泥装置は混合
溶液を曝気槽12とオゾン処理装置22の間で循環する方式
を採用したが、これは混合溶液に対するオゾン処理効率
向上の利点を有するためである。

【００１９】本発明によれば、オゾン供給量、混合溶液
の循環量を好ましくは上記範囲内に設定することによ
り、膜の細孔の汚泥粒子による閉塞を抑制し、膜寿命を
格段に延長することが可能となり、さらには、余剰汚泥
の発生量を従来の活性汚泥法の70〜０％に低減すること
ができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明
する。（実施例１）前記した図１に示す本発明に係わる活性汚
泥装置を用いて生活排水の処理を行った。

【００２１】曝気槽12の容積は 45l、原排水の処理量は
150l/日、曝気槽滞留時間は7.2 時間である。膜分離装
置16において用いたＵＦ（限外ろ過）膜モジュールは、
分画分子量13000 、有効膜面積 0.2ｍ²の中空糸型のも
のである。曝気槽12内の混合溶液に送風機13により、空
気を２l/分の流量で供給して曝気しながら、ポンプ18に
より混合溶液15を膜モジュール17に送液して差圧２kg/c
m²で膜分離を行い、混合溶液の一部は余剰汚泥として引
き抜きながら排水処理を連続的に行った。

【００２２】また、この間、曝気槽12から混合溶液15
を、またオゾン発生機23からオゾン含有ガスを、それぞ
れ反応器24に供給し、混合溶液のオゾン処理を行い、オ
ゾン処理した混合溶液は曝気槽12に戻し、曝気槽内の混
合溶液を連続的にオゾン処理した。なお、オゾン処理装
置22におけるオゾン供給量は、0.04kg−O₃／kg−MLSS／
日とし、曝気槽12からオゾン処理装置22への混合溶液の
単位時間当たりの循環量(l/h) は、原排水の単位時間当
たりの処理量(l/h) の20％とした。

【００２３】以上の方法で活性汚泥装置の連続運転を行
った結果、膜透過水量は、原排水の処理開始初期が1.47
m³/m²/日、24h 経過後が1.46m³/m²/日であり、余剰汚泥
の発生量は、1.9g、平均MLSSは4500mg/lであった。ま
た、連続運転期間中の原排水の平均BOD が190mg/l 、平
均SSが132mg/l に対し、処理水の平均BOD は1.9mg/l 、
平均SSは0.1mg/l であった。

【００２４】（比較例１）図１の装置を用い、曝気槽12
の混合溶液15のオゾン処理を行なわなかった以外は実施
例１と同一条件で活性汚泥装置の連続運転を行った。こ
の結果、膜透過水量は、原排水の処理開始初期が1.40m³
/m²/日、24h 経過後が0.39m³/m²/日であり、余剰汚泥の
発生量は、5.7g、平均MLSSは4600mg/lであった。

【００２５】また、連続運転期間中の原排水の平均BOD
が192mg/l 、平均SSが158mg/l に対し、処理水の平均BO
D は1.1mg/l 、平均SSは0.1mg/l であった。（実施例２）前記した図２に示す本発明に係わる活性汚
泥装置を用いて生活排水の処理を行った。

【００２６】曝気槽12の容積は 45l、原排水の処理量は
150l/日、曝気槽滞留時間は7.2 時間である。膜分離装
置19において用いたＭＦ（精密ろ過）膜モジュールは、
孔径0.35μm、有効膜面積 0.1ｍ²の中空糸型のもので
ある。曝気槽12内の混合溶液に送風機13により、空気を
２l/分の流量で供給して曝気しながら、ポンプ21により
膜モジュール20の二次側を約0.2 気圧に減圧し、排水処
理を連続的に行った。

【００２７】なお、この間、混合溶液の一部は余剰汚泥
として引き抜き、MLSSをほぼ一定に維持した。また、こ
の間、曝気槽12から混合溶液15を、またオゾン発生機23
からオゾン含有ガスを、それぞれ反応器24に供給し、混
合溶液のオゾン処理を行い、オゾン処理した混合溶液は
曝気槽12に戻し、曝気槽内の混合溶液を連続的にオゾン
処理した。

【００２８】なお、オゾン処理装置22におけるオゾン供
給量は、0.04kg−O₃／kg−MLSS／日とし、曝気槽12から
オゾン処理装置22への混合溶液の単位時間当たりの循環
量(l/h) は、原排水の単位時間当たりの処理量(l/h) の
20％とした。以上の方法で活性汚泥装置の連続運転を行
った結果、膜透過水量は、原排水の処理開始初期が0.33
m³/m²/日、24h 経過後が0.33m³/m²/日であり、余剰汚泥
の発生量は、2.2g、平均MLSSは5000mg/lであった。

【００２９】また、連続運転期間中の原排水の平均BOD
が206mg/l 、平均SSが143mg/l に対し、処理水の平均BO
D は2.2 mg/l、平均SSは0.1mg/l であった。（比較例２）図２の装置を用い、曝気槽12の混合溶液15
のオゾン処理を行なわなかった以外は実施例２と同一条
件で活性汚泥装置の連続運転を行った。

【００３０】この結果、膜透過水量は、原排水の処理開
始初期が0.33m³/m²/日、24h 経過後が0.10m³/m²/日であ
り、余剰汚泥の発生量は、6.0g、平均MLSSは4800mg/lで
あった。また、連続運転期間中の原排水の平均BOD が 2
03mg/l、平均SSが125mg/l に対し、処理水の平均BOD は
1.4mg/l 、平均SSは0.1mg/l であった。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、膜分離活性汚泥法による有機性物質含有排水の処
理において、活性汚泥を循環的にオゾン処理しながら膜
分離処理を行うことにより、膜モジュールの膜への有機
性高分子物質や固形分の付着・堆積を著しく抑制し、膜
の細孔の汚泥粒子による閉塞が抑制可能となり、膜寿命
を格段に延長することが可能となった。

【００３２】また、余剰汚泥の発生量を従来法の70％以
下に削減することが可能となり、汚泥焼却灰の最終処分
場の確保など、余剰汚泥の処分に伴う種々の問題が大幅
に改善される。すなわち、本発明は、都市下水や集落排
水などの生活排水、家畜のし尿排水、水産加工排水、農
産加工排水など有機性物質を含む排水の処理を、従来の
処理技術より格段に処理効率および経済性の両者に優れ
た方法で実現可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の活性汚泥装置の一例を示す構成図であ
る。

【図２】本発明の活性汚泥装置の一例を示す構成図であ
る。

【図３】従来の活性汚泥装置の構成図である。

【図４】従来の活性汚泥装置の構成図である。

【符号の説明】

11 調整槽 12 曝気槽（生物反応装置） 13 送風機 14 散気装置 15 混合溶液（活性汚泥） 16、19 膜分離装置 17、20 膜モジュール 18、21、25 ポンプ 22 オゾン処理装置 23 オゾン発生機 24 反応器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性物質を含む原排水の処理に用いら
れる活性汚泥法であって、曝気槽内で生成される汚泥状
反応物質を含む混合溶液をオゾン処理すると共に、オゾ
ン処理された前記混合溶液を膜分離装置により固液分離
して処理水を得ることを特徴とする活性汚泥法。
【請求項２】有機性物質を含む原排水処理用の活性汚
泥装置であって、該活性汚泥装置が、曝気槽と、該曝気
槽内で生成される汚泥状反応物質を含む混合溶液をオゾ
ン処理するためのオゾン処理装置と、前記曝気槽の前記
混合溶液の固液分離手段である膜分離装置と、前記曝気
槽の前記混合溶液を前記曝気槽と前記オゾン処理装置と
の間で循環する循環手段を有することを特徴とする活性
汚泥装置。