JP2003053363A - 有機物含有水の処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 浸漬膜式活性汚泥法による有機物含有水の処
理において、膜浸漬槽におけるＭＬＳＳ濃度を高くする
ことなく、従って、膜浸漬槽における曝気量の増大に起
因する膜寿命の劣化や曝気効率の低下を招くことなく、
汚泥負荷を高めることで曝気槽単位面積当たりのＢＯＤ
処理能力を向上させる。 【解決手段】 ３槽以上の曝気槽５１〜５５を直列に配
置し、そのうちの少なくとも１槽を膜浸漬槽５５とす
る。浸漬膜モジュール５９の浸漬膜の公称分離孔径を
０．０１〜０．４μｍとし、曝気槽５１〜５５内液の水
温を２０〜３７℃、ＢＯＤ汚泥負荷０．１５〜０．４０
ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、膜浸漬槽５５の
ＭＬＳＳ濃度５，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は排水中の有機物を活
性汚泥の生物学的作用により除去する方法及び装置に係
り、特に小型の曝気槽で従来法と同等以上の有機物除去
効果を得ることができる有機物含有水の処理方法及び処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、有機物含有水の活性汚泥処理法と
して、活性汚泥を収容する曝気槽中に膜モジュールを浸
漬配置し、この膜モジュール下部に曝気空気を供給する
散気管を配置し、膜面を曝気空気とそれに伴う上昇水流
で撹拌しながら槽内液の濾過を行うことで、活性汚泥か
ら処理水を取り出す、浸漬膜式活性汚泥法が適用されて
いる。この浸漬膜としては、精密濾過膜（ＭＦ膜）や限
外濾過膜（ＵＦ膜）が用いられ、膜の形状は中空糸膜、
平膜、チューブラ膜等が用いられる。また、膜の材質と
しては、ポリエチレンやポリスルフォン、ポリエーテル
スルフォン、ポリフッ化ビニリデン、酢酸セルロースや
これらの誘導体等、種々の材質が適用可能である。

【０００３】浸漬膜モジュールを浸漬する水槽（膜浸漬
槽）には、通常、曝気部と非曝気部を設けることで、エ
アリフト作用による旋回流を生じさせる。旋回流を促進
するために曝気部と非曝気部をバッフル板で仕切ること
も良く行われる。浸漬膜モジュールは曝気部の散気管の
上部に設置され、これにより気泡及び旋回流が効果的に
膜面に当たるようになり、膜面の撹拌が効率的に行われ
る。

【０００４】このような浸漬膜式活性汚泥法の特徴とし
ては、処理水をＭＦ膜やＵＦ膜の浸漬膜を濾過して取り
出すために、懸濁物質（ＳＳ）濃度の少ない清澄な処理
水が得られる；従来の活性汚泥法のように重力沈降によ
る活性汚泥フロックと処理水との固液分離を行わないた
めに、従来問題であった汚泥の沈降性の変化に影響を受
けることなく安定に処理が行える；汚泥濃度（ＭＬＳＳ
濃度）を、従来法の２，０００〜５，０００ｍｇ／Ｌに
対して５，０００〜３０，０００ｍｇ／Ｌに高めること
ができ、このため水槽の容積当たりの処理能力を高める
ことができる等が挙げられる。

【０００５】一方、浸漬膜式活性汚泥法の欠点として、
浸漬膜が高価であり、また膜を定期的に交換する必要が
あるため、運転費用が嵩むことが挙げられる。即ち、膜
が汚染されて所定の濾過能力を発揮することができなく
なった場合には、物理洗浄や薬品洗浄により汚染物質を
剥離して膜を繰り返し使用するが、運転年数が経過した
膜の場合、これらの洗浄方法では所定の濾過能力を回復
することはできず、浸漬膜式活性汚泥処理装置の安定し
た連続運転が困難となるため、浸漬膜を交換する必要が
生ずる。このような膜の交換は通常３〜５年に１回の頻
度で行われる。

【０００６】また、浸漬膜式活性汚泥法では、膜の薬品
洗浄頻度が多すぎると、洗浄薬品のコストが嵩んだり、
運転員の作業数が多くなる上に、膜の劣化も加速される
ため、通常は膜汚染が過度に生じない運転条件が選択さ
れる。具体的には、膜の透過流束（フラックス）を低く
設定したり、膜下部からの曝気空気量を増大させること
で、膜汚染を防止している。膜の汚染の程度は膜の濾過
抵抗を測定することで把握することができ、通常、設計
フラックスで通水したときに、新膜に比べて５〜４０ｋ
Ｐａ程度濾過抵抗が上昇した時を目安として物理洗浄や
薬品洗浄が行われている。薬品洗浄の間隔は２ヶ月〜９
ヶ月に１回が一般的である。

【０００７】一方、生物処理の運転条件としては、汚泥
濃度としてＭＬＳＳ濃度５，０００〜２０，０００ｍｇ
／Ｌが多く採用されるが、汚泥濃度が高くなるほど、膜
面に汚泥が濃縮され、脱水ケーク状になって強固に付着
する現象（クロッギング）が生じやすくなる。クロッギ
ングが生ずると、必要な膜フラックスを得るための濾過
圧力が極度に上昇し、数日間の内に運転不可能になるケ
ースが多いため、極力回避する必要がある。クロッギン
グの回避のためには、ＭＬＳＳ濃度を低く保つことと、
膜下部からの曝気量を大きく保つことが重要である。こ
の曝気量としては、浸漬膜モジュールの底面積又は膜浸
漬槽曝気部底面積（ｍ^２）当たり３０〜２５０Ｎｍ^３／
ｈｒが一般的に採用される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、浸漬膜式
活性汚泥法では、膜汚染を防止するために、膜下部から
の曝気量を大きく保つことが望まれるが、本発明者の研
究によれば、膜下部からの曝気量の増大は、膜の揺動や
膜同士の擦れ合い、膜の支持体への接着部への繰り返し
応力の負荷、活性汚泥自体や活性汚泥中の夾雑物と膜と
の物理的接触等の現象を促進するものであり、このため
に、膜が支持体から剥離して所定のＳＳ分離性能を発揮
できなくなる；膜の強度が劣化して膜が破断する；膜の
細孔を形成する構造が変形し、膜表面に開口する細孔の
数や面積が減少して濾過圧力が高くなったり、膜汚染物
質の影響を受けやすくなったりする；といった問題が助
長される。このようなことから曝気量の増大は膜寿命の
低下につながる。

【０００９】従って、膜寿命の観点からは曝気量を極力
少なくすることが有効であるが、曝気量の低減は一方で
クロッギングの原因となる。

【００１０】また、ＭＬＳＳ濃度を高くするほど、活性
汚泥の粘度が上昇して流動性が低下し、曝気空気中の酸
素が汚泥中に溶解する効率（溶解効率）が悪化し、微生
物に酸素を供給するための曝気量も多く必要となるとい
う問題も生ずる。

【００１１】クロッギングの防止及び酸素の溶解効率の
観点からは、ＭＬＳＳ濃度は低く保つことが望ましい
が、この場合には、下記式からも明らかなように同一の
ＢＯＤ容積負荷に対して、汚泥当たりのＢＯＤ負荷（＝
ＢＯＤ汚泥負荷；ここではＢＯＤとＶＳＳの比とし、Ｂ
ＯＤ／ＶＳＳ負荷とも記す）は高くなる。 ＢＯＤ汚泥負荷［ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａ
ｙ］＝ＢＯＤ容積負荷［ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ］
÷ＭＬＶＳＳ濃度［ｍｇ／Ｌ］×１０００

【００１２】このようなことから、従来の浸漬膜式活性
汚泥法では、ＢＯＤ／ＶＳＳ負荷条件としては０．０３
〜０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、又はそ
れ以下が採用されることが多く、ＢＯＤ汚泥負荷をこれ
以上高く取った事例は殆ど報告されていない。

【００１３】なお、ＭＬＶＳＳとＭＬＳＳの比は廃水の
性状に応じて変化するが、通常０．６〜０．９［ｇ−Ｖ
ＳＳ／ｇ−ＳＳ］の比率である。従ってＭＬＳＳ濃度を
高めることは、ＭＬＶＳＳを高めることと同義である。

【００１４】従来の浸漬膜式活性汚泥法では、ＢＯＤ／
ＶＳＳの負荷条件は０．０３〜０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋ
ｇ−ＶＳＳ／ｄａｙまたはそれ以下が採用されることが
多く、ＢＯＤ汚泥負荷をこれ以上高く取った事例はほと
んど報告されていない。容積負荷を高く取った事例があ
ったとしても、通常ＢＯＤ／ＶＳＳ負荷は上述の範囲に
とどめたまま、ＭＬＳＳ濃度を高めることで対応されて
いる。

【００１５】しかし、本発明者の考察によれば、ＭＬＳ
Ｓ濃度を高めることには上述のようなデメリットがある
ため、ＭＬＳＳ濃度は極力低く保ちつつ、ＢＯＤ／ＶＳ
Ｓ負荷を高めることで、容積あたりのＢＯＤ処理能力す
なわちＢＯＤ容積負荷を高める方が、効率的に反応槽を
小型化することが出来る。

【００１６】しかしながら、本発明者の検討によれば、
不適切な条件でＢＯＤ／ＶＳＳ負荷を高くすると、上述
のクロッギングとは異なった形態の膜の汚染が急速に進
行し、薬品洗浄間隔を１ヶ月以内、条件によっては１週
間以内とする必要が生じ、実用的ではないことが知見さ
れた。

【００１７】本発明は上記の問題点を解決し、浸漬膜式
活性汚泥法による有機物含有水の処理において、ＢＯＤ
汚泥負荷を高くとった上で、浸漬膜の汚染を防止して薬
品洗浄頻度を低減することができる有機物含有水の処理
方法及び処理装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の有機物含有水の
処理方法は、有機物を含む原水を活性汚泥と混合し混合
液とする生物処理工程と、該混合液から浸漬膜にて処理
水を分離する浸漬膜分離工程とを有する有機物含有水の
処理方法において、前記生物処理工程において、原水を
直列に配置された少なくとも３つの処理槽に通水すると
共に、該混合液の水温を２０〜３７℃に調節して活性汚
泥処理を行うことを特徴とする。

【００１９】請求項２の有機物含有水の処理方法は、請
求項１において、浸漬膜の公称分離孔径が０．０１〜
０．４マイクロメートルであることを特徴とする。

【００２０】請求項３の有機物含有水の処理方法は、請
求項１又は２において、活性汚泥処理のＢＯＤ汚泥負荷
を０．１５〜０．４０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄ
ａｙとすることを特徴とする。

【００２１】請求項４の有機物含有水の処理方法は、請
求項１〜３において、浸漬膜分離工程におけるＭＬＳＳ
濃度が５，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌであることを
特徴とする。

【００２２】請求項５の有機物含有水の処理方法は、請
求項１〜４において、処理槽の少なくとも１つに消泡剤
を添加することを特徴とする。

【００２３】請求項６の有機物含有水の処理方法は、請
求項１〜５において、処理水のアンモニア性窒素濃度が
０〜３ｍｇ／Ｌであることを特徴とする。

【００２４】請求項７の有機物含有水の処理方法は、請
求項１〜６において、原水のＳＳ濃度とＢＯＤ濃度の比
（ＳＳ／ＢＯＤ）が０〜０．５であることを特徴とす
る。

【００２５】請求項８の有機物含有水の処理方法は、請
求項１〜７において、少なくとも１つの処理槽は、微生
物付着担体を保持していることを特徴とする。

【００２６】請求項９の有機物含有水の処理装置は、直
列に配置された少なくとも３つの、活性汚泥を保持する
処理槽と、該処理槽の少なくとも１つの槽内に浸漬され
た、処理水を分離する浸漬膜モジュールと、前記処理槽
に有機物を含む原水を供給する原水供給手段とを備えた
有機物含有水の処理装置であって、該浸漬膜モジュール
に組み込む浸漬膜の少なくとも一部は公称分離孔径が
０．０１〜０．４マイクロメートルであり、前記処理槽
の有効総容積が、供給される原水のＢＯＤ（計画値）に
対して１．３〜４ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙを満足す
る容積であることを特徴とする。

【００２７】請求項１０の有機物含有水の処理装置は、
請求項９において、原水又は処理槽内の液の温度調節を
行う手段を有することを特徴とする。

【００２８】請求項１１の有機物含有水の処理装置は、
請求項９又は１０において、少なくとも１つの処理槽
は、微生物付着担体を保持していることを特徴とする。

【００２９】本発明者が、浸漬膜式活性汚泥法におい
て、汚泥濃度を極力上げずに多くのＢＯＤを処理するた
めに、ＢＯＤ／ＶＳＳ負荷を０．１５〜０．４０ｋｇ−
ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙと高く設定し、種々の条
件で連続試験を行ったところ、条件によっては膜の汚染
が急速に進行し、薬品洗浄間隔が１ヶ月以内、更には１
週間以内にする必要が生じた。そして、このときに、膜
汚染が生じた膜の表面を観察すると、前述のようなクロ
ッギングは殆ど生じていなかったが、膜面にわずかなヌ
メリが観察された。即ち、膜面には一見汚染物質が見あ
たらないにも関わらず、濾過差圧が増大したり、膜面を
ゲル状の汚染物質が覆って濾過差圧が増大する現象が観
察された。

【００３０】これらの現象は、活性汚泥からコロイド様
の有機物が発生したり、活性汚泥フロックにはならず分
散状態で増殖する分散菌が発生したときに多いことか
ら、これらの物質が膜の表面で濃縮され、ゲル状になる
ことで膜の濾過抵抗が増大し、膜汚染が進行するものと
推定された。そして、生じたゲルは一部は剥離し易く、
濾過を停止して空曝気したり、膜を取り出して水洗いす
ることなどで濾過抵抗の一部が回復するが、一部は剥離
し難く、膜の細孔の内部に入り込み、膜の細孔構造の内
側に捕捉されて濾過抵抗を増大させているものと考えら
れた。

【００３１】このようなゲル汚染を回避する方法とし
て、上述の空曝気や水洗い、又は逆洗などを行うことが
考えられるが、これらの回復操作を行っている間は濾過
処理を行うことができず、また逆洗の場合は逆洗に用い
た水が活性汚泥と混合し、被処理水量が増大するという
問題があり、この結果、処理に必要な膜面積が多くな
り、膜のコストが増大するため、現実的ではなかった。
特に、ゲル汚染が激しくなると、空曝気や逆洗等の頻度
は非常に多く必要となり、より一層必要な膜面積が増大
し、またこれらの手段で回復しない汚染の進行が激しく
なるという問題が生じた。更に、水洗いという手段は、
膜を取り出してスプレーやスポンジで洗浄する必要があ
ることから、現実的ではなく、また剥離が困難な汚染は
このような水洗いでもやはり回復できないという問題が
あった。

【００３２】本発明では、次のような作用機構でこのよ
うなコロイド様物質や分散菌の生成そのものを抑制し、
さらには一度生成したコロイド様物質の分解を促進する
ことで、上述のゲル汚染や細孔内汚染を防止する。

【００３３】 ３つ以上の処理槽（曝気槽）を直列に
配置することによる効果 曝気槽を多段に直列に設けることで、基質を摂取する槽
と、摂取した基質を菌体内で代謝する槽とを明確に区分
することができる。そして、これらの槽を活性汚泥が順
次通過するために、活性汚泥が基質を摂取する時間帯
と、摂取した基質を代謝しながら菌体合成を行って増殖
する時間帯が交互に作られることになる。そして、この
ような増殖サイクルを経た場合には、菌体外に産出され
るコロイド様物質の量が少なくなり、コロイド様物質に
よる膜汚染が抑制されることが、本発明による膜汚染防
止の作用機構として考えられる。ただし、この代謝機構
の詳細は明らかにされていない。

【００３４】曝気槽を多段に直列に設けた場合、各段に
おいて平均の滞留時間より短い時間で通過する活性汚泥
と比較的長く留まる活性汚泥が存在するため、直列に並
べる曝気槽の段数は極力多くした方が、より確実にこの
サイクルを作り出せることができ好ましいが、曝気槽の
数が増加するほど構造も複雑となりコストが嵩むため
に、本発明では曝気槽は４〜６槽とすることが最も好ま
しい。

【００３５】曝気槽を多段に設けることによる基質摂取
工程と基質代謝工程の繰り返しは、分散菌の抑制にも効
果がある。これは、分散菌は汚泥負荷が高く、液中に溶
解性ＢＯＤが豊富に存在する場合に多く増殖するが、本
発明のように、基質を豊富に与える環境と基質を与えな
い環境を繰り返すと、分散菌よりも通常の活性汚泥フロ
ックの増殖に有利になるメカニズムが存在することによ
るものと推定される。この理由としては、例えば、分散
菌同士の凝集性の向上や、活性汚泥フロックが分散菌を
取り込みやすい性状に変化している可能性などが考えら
れる。このような分散菌の抑制効果も、直列に並べる曝
気槽の段数が多いほど高いが、上記と同様の理由から、
曝気槽は４〜６槽とするのが好ましい。

【００３６】 水温を２０〜３７℃とすることによる
効果 活性汚泥がコロイド様物質を産出したり、また分散状態
で増殖するのは水温と密接な関係があり、特に低水温ほ
どコロイド様物質の産出は増加し、また分散菌も増加す
る。これに対して水温を２０〜３７℃と比較的高く設定
することにより、コロイド様物質の産出、分散状態での
増殖を防止して、膜汚染を防止することができる。

【００３７】 浸漬膜の公称分離孔径（以下、単に
「孔径」と称す。）を０．０１〜０．４マイクロメート
ル（μｍ）とすることによる効果 膜濾過により懸濁物質を除去する作用には、膜表面の細
孔径よりも粗大なＳＳが膜表面で篩い分けられる作用
と、膜の細孔径と同程度の大きさの微細粒子が膜内部の
入り組んだ流路内で捕捉される作用とがあり、特に後者
の膜内部で生ずる汚染が回復不可能な汚染の主原因であ
ると考えられる。また、比較的孔径の大きなＭＦ膜の場
合には、分散状態で増殖した細菌類も膜の内部まで侵入
して捕捉され、回復不可能な汚染になっていると推定さ
れる。

【００３８】このように膜の内部に侵入して回復不可能
な汚染を引き起こす物質は、孔径が大きい膜に対して、
より深部まで侵入すると考えられる。膜の深部で目詰ま
りが生ずると、それまで膜の細孔を透過して処理水側へ
流出していた比較的分子量の小さいコロイド様物質も、
細孔内の流路が目詰まり物質により狭められたことで、
膜の細孔を透過できなくなり、やはり細孔内に捕捉され
て新たな目詰まり物質となる。浸漬膜下部からの曝気に
よる膜表面の撹拌流も、このような細孔の内部には到達
しないために、細孔内部ではいわゆるデッドエンド濾過
の状態となり、細孔内で閉塞した物質は剥離されること
なく蓄積し、急速に回復不可能な膜汚染を進行させる。

【００３９】膜孔径を０．４μｍ以下、好ましくは０．
３μｍ以下、より好ましくは０．２μｍ以下とすること
で、このようなコロイド様物質を比較的膜の表層に近い
部分で阻止し、細孔の内部へ侵入することを防止するこ
とができる。このため、一度目詰まりしたコロイド様物
質や分散菌も膜表面の撹拌流によって剥離される確率が
高まる。また上述のように細孔の内部でデッドエンド濾
過の状態になったとしても、比較的膜の表層に近いとこ
ろで生ずるために、目詰まり物質が入り込める領域は膜
の表層に制限されることにより、これらの目詰まり物質
による濾過圧力の増大を少なく抑えることができるよう
になる。

【００４０】 処理槽（曝気槽）に微生物付着担体を
保持させることによる効果 本発明で問題となるコロイド様物質の一部はＳＲＴ（汚
泥滞留時間）の長い環境で成育する微生物によって分解
される。流入する有機物の処理を主に行う活性汚泥は、
高い汚泥負荷をかけているために、ＳＲＴは通常５〜２
０日となる。一方、担体表面に付着して成育する微生物
は、浮遊している活性汚泥と共に引き抜かれることがな
いため、増殖速度の遅い微生物も増殖することができ
る。このように増殖速度の遅い微生物を担体表面で増殖
させることで、浮遊している活性汚泥では分解できない
コロイド様物質を分解できる微生物を成育させることが
できるようになり、コロイド様物質による膜汚染を低減
することができる。

【００４１】なお、担体が投入されている槽に多量のＢ
ＯＤが常時流入すると、担体表面でＢＯＤを分解する菌
が多量に増殖し、一定以上増殖した菌は担体表面から剥
離していく。従って、増殖速度の遅い微生物も同時に担
体表面から剥離させることになり、担体を添加している
効果は薄れてしまう。このような事態を避けるために、
担体を添加している水槽に流入する溶解性ＢＯＤの負荷
は、この水槽中に保持しているＶＳＳ量に対して０〜
０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、より好ま
しくは０〜０．０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａ
ｙとするのが良い。ただし、複数の水槽に担体が投入さ
れている場合は、少なくとも一部の担体がこの役割を担
えば良いわけであるから、負荷の高い他の水槽に投入さ
れている担体が存在することは構わない。

【００４２】また、このような担体は分散菌を抑制する
効果もある。この効果は、担体の構造内や担体表面の生
物膜で分散菌を吸着することによるものと考えられる。
従って、担体はこのような分散菌を担体構造の内部で捕
捉することができるように、多孔質であることがより好
ましい。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の有機物含有水の処
理方法及び処理装置の実施の形態を詳細に説明する。

【００４４】本発明においては、活性汚泥を保持する処
理槽（曝気槽）を３槽以上直列に配置して原水の処理を
行うが、この直列に配置される曝気槽の数は３〜８段と
するのが良く、特に４〜６段とすることが好ましい。な
お、本発明において、直列ｎ段目の曝気槽の上流には、
直列に並んだ（ｎ−１）槽の曝気槽があり、ｎ段目の曝
気槽は複数槽並列に設けられていても良い。各段の曝気
槽容積（並列に曝気槽が配置されている段はその段に並
列配置された曝気槽の合計容積）は、均等に近いことが
好ましく、各段の曝気槽容積の平均値と比べたときに、
各段の曝気槽容積は平均値の０．６〜１．４倍、特に
０．８〜１．２倍の間にあることが好ましい。但し、ｐ
Ｈ調整やポンプピット、分配槽等の目的で設けられる小
さな水槽は考慮しない。

【００４５】これらの曝気槽のうち、膜を浸漬する膜浸
漬槽は最後段にある必要はなく、何段目に浸漬膜を設置
しても良いが、原水が主に流入する水槽以外の水槽が好
ましく、原水が主に流入する水槽の２段目以降下流の水
槽、即ち、原水が流入する水槽から少なくとも１槽空け
た後段の水槽に設けることがより好ましい。また、脱窒
や脱リンなどを目的とする嫌気槽が設けてあっても良
い。

【００４６】曝気槽の水温は２０〜３７℃とするのが好
ましく、特に、２５〜３５℃とするのが好ましい。この
温度範囲は、活性汚泥に対して従来よりも高い汚泥負荷
をかけたときに、分散菌が増殖したり、コロイド様有機
物が増加して膜が目詰まりする問題を解決するために極
めて重要である。

【００４７】一般に、処理する有機物含有水の水温は変
動することがあるため、第１段目の曝気槽の前段に適切
な容量の調整槽を設けて、水温の変動を緩和するのが好
ましい。また、この結果得られる水温が２０℃を下回る
場合には、蒸気やヒーターや熱交換器などを用いて加温
し、３７℃を上回る場合には冷却塔や熱交換器などを用
いて冷却する。これらの加温や冷却は原水に対して行っ
ても良く、曝気槽内の活性汚泥に対して行っても良い。

【００４８】上記範囲外の水温も一時的には許容され、
特に流入するＢＯＤ負荷が低いときには、より低水温が
許容されるが、設計能力の例えば７５％以上を処理する
ような場合には、本発明の水温から逸脱する期間は１ヶ
月の内３０％以内、より好ましくは１５％以内にするべ
きであり、また連続して本発明の水温を逸脱する期間は
７日以内、より好ましくは３日以内にするのが好適であ
る。

【００４９】各曝気槽では溶存酸素（ＤＯ）が過不足無
く検出されるよう、曝気量を調整する手段が必要であ
り、流量調整バルブ及び流量計が通常用いられる。この
とき、運転状況によって各段で必要とされる酸素量が変
化するため、定期的に各段の曝気槽のＤＯを測定し、曝
気量を調整する必要がある。従って、各段の曝気槽にお
ける散気装置は容量に余裕を持って設置することが好ま
しく、各段の曝気槽の散気装置の最大酸素供給能力の合
計が本発明を用いない場合に比べて１０〜８０％大きい
容量、より好ましくは２０〜５０％大きい容量となるよ
うに設計することが好ましい。但し、必要空気の総量は
変わらず、分配比だけが変わるため、ブロワの容量は本
来必要とされる送気能力に比べて、特別に大きくする必
要はない。

【００５０】処理する有機物含有水は、直列に配置され
た曝気槽のどの段に流入するように構成しても良いが、
通常は最上流の曝気槽に流入させる。但し、原水の一部
を２段目以降の曝気槽に分割注入することで、１段目に
配置する散気装置の容量を減らし、溶解効率上、また施
工上最適な容量の散気装置とすることもできる。

【００５１】このような分割注入を行った場合には、後
述の如く、膜浸漬槽で濃縮分離されて返送される汚泥
が、原水と混合して完全に希釈される前の状態で曝気槽
に保持しておくことができるようになるため、１段目の
曝気槽に原水の全量を流入させた場合と比べると、膜浸
漬槽での汚泥濃度は同一に保ちつつ、系全体での汚泥保
持量を高く保つことができるようになる。そして、この
結果、ＢＯＤ汚泥負荷を高めることなく、系全体に対す
るＢＯＤ容積負荷を高める効果もある。

【００５２】このような原水の分割注入を行う場合は、
２段目以降の曝気槽への原水供給手段と共に、その流量
の調整手段、及び流量計等を設けることが望ましい。

【００５３】また、最後段の曝気槽からは通常１段目の
曝気槽に汚泥が返送されるが、返送汚泥は２段目以降の
曝気槽に分割して返送されても良い。汚泥の返送手段
は、ポンプによるものや水位差を利用するもの等、いず
れの手段でも良い。汚泥返送量は従来から行われている
ように流入原水量の０．５〜１０倍程度が採用される
が、各段の曝気槽における汚泥濃度を極力均一化し、一
方で汚泥返送に要する動力を節約する観点から、流入原
水量の２〜５倍の汚泥返送量とすることが好ましい。

【００５４】本発明では、ＢＯＤ汚泥負荷を０．１５〜
０．４０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙとするの
が好ましく、特に０．２０〜０．３５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋ
ｇ−ＶＳＳ／ｄａｙとするのが好ましい。この範囲より
も低い負荷の場合には、本発明を採用しなくても従来の
浸漬膜式活性汚泥法で対応可能である。また、この範囲
を超える負荷に対しては、本発明の効果を超えて、分散
菌やコロイド様物質が発生し、膜汚染を引き起こすこと
となる。

【００５５】上記ＢＯＤ汚泥負荷の範囲外のＢＯＤ汚泥
負荷も一時的であれば許容され、特に低いＢＯＤ汚泥負
荷は何ら悪影響を及ぼさない。但し低いＢＯＤ汚泥負荷
が長期間続く場合は汚泥発生量が減少し、また活性汚泥
の自己消化の進行により、汚泥濃度が低下しがちにな
る。このような場合には汚泥の引抜きを停止し、また間
欠曝気を行うことで自己消化を抑制するなどして、汚泥
濃度を極力維持することが好ましい。

【００５６】一方、上記ＢＯＤ汚泥負荷の範囲を超える
汚泥負荷は１０日以上を超えないことが好ましく、特に
４日以上を超えないことが望ましい。高い汚泥負荷にお
いて発生する分散菌やコロイド様物質は、汚泥負荷が高
まった後数日を経てから発生量が多くなり、その後も高
い汚泥負荷が継続した場合にますます発生量が増大する
傾向にある。従って、これらの膜汚染物質が発生し始め
た初期の内に本発明の汚泥負荷の範囲に戻せば、深刻な
膜汚染は防止される場合が多い。

【００５７】本発明では膜浸漬槽におけるＭＬＳＳ濃度
を５，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌとすることが好ま
しく、特に８，０００〜１５，０００ｍｇ／Ｌとするの
が好ましい。

【００５８】前述の如く、浸漬膜下方からの曝気量を増
大させることで膜面における活性汚泥の濃縮を防止し、
より高い汚泥濃度を達成することも可能であるが、この
場合には前述のように膜の揺動や膜同士の擦れ合い、膜
の接着部への繰り返し応力の負荷、活性汚泥自体や活性
汚泥中の夾雑物と膜との物理的接触等の現象が促進さ
れ、膜が支持体から剥離して所定のＳＳ分離性能を発揮
できなくなったり、膜の強度が劣化して膜が破断した
り、膜の細孔を形成する構造が変形することで表面に開
口する細孔の数や面積が減少して濾過圧力が高くなった
り膜汚染物質の影響を受けやすくなったりする問題が促
進され、膜寿命が短くなる。

【００５９】これに対して、本発明では、より高負荷で
建設コストの安価な装置を指向するために、ＭＬＳＳ濃
度を高める方法を取った場合に生ずるこのような問題を
回避し、ＭＬＳＳ濃度を上げることなく高負荷を達成す
る方法を提供するものである。この結果、従来よりも小
型の装置を達成しつつ、上述のような膜寿命の低下を防
止することができる。

【００６０】なお、上記範囲よりもＭＬＳＳ濃度が低い
場合には直接膜汚染の原因とはならないため、上述の範
囲を下回るＭＬＳＳ濃度も許容されるが、この場合、系
全体で保持するＶＳＳの量が減少し、汚泥負荷が高くな
りがちである。汚泥負荷が上述の範囲にある限り、一時
的にＭＬＳＳ濃度が低いことは何ら不都合を生じない。

【００６１】また、ＭＬＳＳ濃度が上記範囲を超えて高
くなった場合にも、曝気ブロワに余裕がある場合には一
時的に浸漬膜下部から曝気量を増大させたり、薬品洗浄
頻度を高めることなどにより対処することが可能である
が、長期間このような操作を継続すると膜寿命が短くな
り、本発明の効果が失われるため、上記範囲を超えたＭ
ＬＳＳ濃度で運転する期間は１年間のうち好ましくは２
ヶ月以内、より好ましくは３週間以内とすることがよ
い。

【００６２】本発明はこのように膜浸漬槽のＭＬＳＳ濃
度を低く維持しつつ、汚泥負荷を高く保つことで効果を
発揮するが、原水より流入するＳＳが多い場合には、有
機物の除去に有効な微生物以外のＳＳが系内に留まり、
膜浸漬槽におけるＭＬＳＳ濃度を高めることになる。こ
のように蓄積するＳＳには無機のＳＳとＶＳＳがあり、
特にこのように不活性なＶＳＳが流入した場合には、本
来の処理に有効な微生物由来のＶＳＳと、分析による判
別を行うことが難しくなる。このように、処理に対して
有効ではないＶＳＳが系内に蓄積している場合、曝気槽
内のＶＳＳとして測定される物質のうち、処理に有効な
微生物の割合は低下することになる。従って、上記の汚
泥負荷の範囲内で運転したとしても、処理に有効なＶＳ
Ｓに対しての汚泥負荷は高くなるため、汚泥負荷の限界
は低下する。

【００６３】また、流入するＳＳが無機性のＳＳであっ
た場合にも、膜浸漬槽におけるＭＬＳＳ濃度の限界はや
や高い値が許容される傾向があるもののほぼ同等であ
り、一方、汚泥のＶＳＳ／ＳＳ比は低下するため、この
ようなＳＳが流入しない場合に比べて同等の汚泥負荷を
保つためには、流入するＢＯＤ負荷を低くせざるを得
ず、この場合には、本発明による装置の小型化は達成し
得ない。

【００６４】このような現象を回避し、小型の装置を実
現するためには、原水由来のＳＳを極力流入させないこ
とが望ましく、原水中の溶解性ＢＯＤに対するＳＳの割
合を０〜０．５ｇ−ＳＳ／ｇ−ＢＯＤ、より好ましくは
０〜０．２ｇ−ＳＳ／ｇ−ＢＯＤとするのが好ましい。
このような原水ＳＳ／ＢＯＤ比を達成するためには、活
性汚泥処理に先立ち、必要に応じて凝集処理等を行った
後、原水中のＳＳを沈殿や加圧浮上等の手段で分離除去
するのが好ましい。

【００６５】本発明において、膜浸漬槽に用いる浸漬膜
の材質には特に制限はなく、従来公知のポリエチレンや
ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリフッ化
ビニリデン、酢酸セルロースやこれらの誘導体等種々の
材質が適用可能である。これらのうち、膜分離性能や膜
汚染防止効果の観点から、ポリエチレンや塩素化ポリエ
チレン、ポリオレフィンのいずれも親水化処理を施した
ものが特に好ましい。膜の形状は中空糸膜、管状（チュ
ーブラー）膜、平膜など従来公知のいずれの形状でも良
い。

【００６６】分離膜の分画性能（孔径）は前述の理由か
ら、０．０１〜０．４μｍとするのが好ましく、更に好
ましいのは０．０２〜０．２μｍである。

【００６７】浸漬膜の有効膜面積は、使用膜に適したフ
ラックスに基づいて算出されるが、フラックスとしては
０．１〜１．５ｍ^３／ｍ^２／ｄａｙが一般的であり、特
に０．２〜０．７ｍ^３／ｍ^２／ｄａｙが良い。

【００６８】このような浸漬膜の曝気空気量は従来と同
様、膜モジュールの底面積又は膜浸漬槽曝気部底面積
（ｍ^２）当たり、３０〜２５０Ｎｍ^３／ｈｒとするのが
良く、特に４０〜１００Ｎｍ^３／ｈｒが好適である。浸
漬膜下部に設ける散気管は孔明きパイプや微細気泡の散
気管、その他従来公知のいずれの散気管でも良いが、通
常３〜１０ｍｍφの孔を明けた１０〜５０ｍｍφのパイ
プが用いられ、また散気孔目詰まり防止のために適当な
散気管洗浄機構が設けられる。

【００６９】膜浸漬槽は従来と同様、曝気部と非曝気部
を設けることで、エアリフト作用による旋回流を生じさ
せる方式とするのが好ましく、特に旋回流を促進するた
めに曝気部と非曝気部をバッフル板で仕切ることが好ま
しい。

【００７０】本発明では、このような浸漬膜の膜透過水
が処理水として取り出される。この処理水の取出方式に
は特に制限はなく、ポンプで引き出しても良く、また、
膜浸漬槽内の水圧を利用して取り出しても良い。膜透過
水を取り出す際には、連続的に取り出す方法、間欠的に
取り出す方法、また膜濾過の間に間欠的に清水又は薬液
を逆流させて逆洗を行う方法等のいずれでも良いが、特
に、５〜３０分の濾過を継続する毎に１〜３分の濾過停
止時間を設ける間欠濾過方式が好ましい。

【００７１】浸漬膜の洗浄方法は、膜モジュールを膜浸
漬槽から吊り上げて薬品洗浄水槽に移動し、薬品洗浄を
行う方法、特開平１１−２８４６８号公報に記載される
ように膜浸漬槽内の汚泥を抜き出した後、膜浸漬槽に洗
浄薬液を投入して薬品洗浄を行う方法、膜モジュールを
活性汚泥中に浸漬したまま、洗浄薬液を透過水側から逆
流させて膜洗浄を行う方法等、公知のいずれの方法も用
いることができる。

【００７２】本発明においては、膜汚染の防止により、
このような膜の薬品洗浄は通常の場合２〜６ヶ月に１回
程度で安定な処理を行える。

【００７３】本発明では、複数の曝気槽のうちの少なく
とも１槽に微生物付着担体を保持させることが、前述の
微生物の増殖、分散菌の抑制の面で好ましい。

【００７４】ここで使用される担体としては、立方体、
筒状、球状、歯車状等の形状を問わず、材質もナイロ
ン、ウレタン、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥ
Ｇ（ポリエチレングリコール）、セルロース等公知のい
ずれのもので良い。担体の比重は曝気槽内での撹拌を良
好にするため、１．０〜１．１程度が好適であるが、特
に限定しない。担体の大きさは、長辺又は直径が１〜２
０ｍｍのものを用いることができ、特に２〜６ｍｍのも
のが好適に用いられる。

【００７５】担体が投入される曝気槽には、原水が極力
流入しないことが望ましいが、原水の投入を完全に禁止
する必要はないため、原水の流入手段が設けてあっても
良い。

【００７６】担体の投入量は、曝気槽の全体に対して、
見掛け容積で１〜５０％とするのが好ましく、２〜２０
％とするのがより好ましい。

【００７７】担体を投入した曝気槽には、担体の流出を
防止するために、担体の分離手段を設ける。

【００７８】この担体の分離手段としては、担体より小
さな目開きのウェッジワイヤースクリーンを用いるのが
効果的である。担体がウェッジワイヤースクリーンを閉
塞するのを防止するために、このスクリーンは旋回流の
上部等の流れの激しい場所に設置するか、スクリーンの
下部から曝気を行うことが好ましい。このスクリーンを
通して担体が除かれた活性汚泥は次の段の曝気槽へ送ら
れる。

【００７９】なお、前述の如く、この担体を添加してい
る曝気槽に流入する溶解性ＢＯＤの負荷は、この曝気槽
中に保持しているＶＳＳ量に対して０〜０．１ｋｇ−Ｂ
ＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、より好ましくは０〜０．
０５ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙとするのが好
ましい。

【００８０】本発明では、従来法に比べて発泡しやすい
傾向にあり、これは特に汚泥負荷が従来法より高いこ
と、また原水が主に流入する水槽で特に平均よりも高い
負荷がかかるために生ずる微生物的作用によるものと思
われる。また、多段の曝気槽における発泡量が異なる場
合が多い。このため、いずれの曝気槽から発泡しても効
率的に消泡できる手段を備えることが望ましい。例え
ば、曝気槽に消泡剤の注入手段を設けたり、曝気槽上部
に蓋をしてすべての曝気槽の排気部を一区画に集中し、
その排気部に消泡羽根やスプレー、熱線等の機械的な消
泡手段を設けることが望ましい。消泡剤の注入手段を設
ける場合は、各曝気槽に対して消泡剤を添加する曝気槽
を容易に選択し、発泡の激しい曝気槽に消泡剤を集中で
きる構造とするのが望ましく、例えば、ビニールホース
などの柔軟性のある配管で消泡剤を注入したり、消泡剤
の注入先をバルブで容易に切り替えられるようにするな
どの手段とすることが好ましい。

【００８１】但し、発泡の程度は原水の水質により異な
るため、本発明では消泡手段は必ずしも必要とされず不
要な場合もある。消泡を必要とする廃水種の例として
は、タンパク質や油分を含む廃水、特に食品工場廃水な
どが挙げられる。

【００８２】このような本発明で得られる処理水、即
ち、浸漬膜から取り出される膜透過水の水質としては、
アンモニア性窒素濃度が０〜３ｍｇ−Ｎ／Ｌであること
が好ましい。

【００８３】従来の浸漬膜式活性汚泥法では、比較的低
い汚泥負荷で運転するために汚泥滞留時間が例えば１５
日以上と長く、また曝気槽内で増殖した菌体は処理水へ
流出することがないために、増殖速度の遅い硝化細菌が
成育しやすい環境となる。このため、原水中の有機態窒
素やアンモニア性窒素は硝酸性窒素まで酸化されている
ことが多かった。

【００８４】本発明では汚泥負荷を高めて運転するため
に、ＳＲＴが減少し、硝化菌が十分に増殖できなくな
り、アンモニア性窒素が残留する現象が生ずることがあ
る。このようにアンモニア性窒素が残留すると、処理水
のＢＯＤを測定する際に、いわゆるＮ−ＢＯＤとしてＢ
ＯＤに検出され、処理水のＢＯＤ値が上昇することがあ
る。通常、アンモニア性窒素１ｍｇ−Ｎ／Ｌに対して、
ＢＯＤは最大４．６ｍｇ／Ｌ検出される。

【００８５】一方、通常の活性汚泥法よりも高価な浸漬
膜式活性汚泥法を採用している場合には、より高度な処
理水質が要求される場合が多く、処理水ＢＯＤの保証値
は通常２０ｍｇ／Ｌ以下であり、更には１０ｍｇ／Ｌ以
下、或いは５ｍｇ／Ｌ以下というような通常の活性汚泥
法では対応できない水質が求められていることが多い。

【００８６】このため、処理水中にアンモニア性窒素が
残留することは、処理水ＢＯＤが保証値をオーバーする
危険があり、好ましくない。

【００８７】このようなことから、本発明では、硝化反
応を良好に進行させることにより処理水のアンモニア性
窒素濃度を０〜３ｍｇ−Ｎ／Ｌとすることが好ましく、
このためにｐＨを７〜８．５の範囲に調整したり、水温
を本発明の範囲内で高く保ったり、曝気槽各部のＤＯを
１ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは２ｍｇ／Ｌ以上としたり、
ＳＲＴを５日以上、より好ましくは８日以上に保つとい
う操作を必要に応じて取り入れ、硝化反応を促進するこ
とが好ましい。但し、ＳＲＴを長くすると曝気槽内のＭ
ＬＳＳ濃度が上昇するため、ＭＬＳＳ濃度が本発明の範
囲を超えないように注意する必要がある。

【００８８】本発明において、処理対象となる有機物含
有水は産業排水、下水、屎尿等、活性汚泥で処理するこ
とができる有機性排水の全てであり、本発明によれば、
このような有機物含有水を高負荷にて効率的に処理する
ことができる。

【００８９】以下に図面を参照して本発明の有機物含有
水の処理装置を説明する。

【００９０】図１は本発明の有機物含有水の処理装置の
実施の形態を示す系統図である。

【００９１】図１の処理装置では、原水は、配管３１よ
り導入され、熱交換器５０で所定の水温に加温された
後、最上流段の曝気槽（第１曝気槽）５１に投入され
る。図１では、熱交換器５０にて配管３２からの加温用
蒸気と熱交換することにより原水を加温するが、原水導
入配管３１に直接蒸気を吹き込んで加温しても良い。ま
た、図１では原水配管３１及び第１曝気槽５１に、温度
計３１Ｔ，５１Ｔが設けられており、加温後の原水及び
第１曝気槽５１の水温が測定されるが、いずれか一方の
みの測温でも良い。３１Ｆは流量計、３２Ｖ_１は流量調
整弁、３２Ｖ_２は自動弁である。

【００９２】曝気槽は５段で構成され、最後段の曝気槽
（第５曝気槽）５５が膜浸漬槽とされている。膜浸漬槽
５５は、薬品洗浄時に切り換えるように、４槽並列で設
けられている。即ち、図示しない膜浸漬槽が更に３槽、
膜浸漬槽５５に並列して設けられている。

【００９３】第１曝気槽５１から２段目の曝気槽（第２
曝気槽）５２、３段目の曝気槽（第３曝気槽）５３、４
段目の曝気槽（第４曝気槽）５４までは、水位差５０〜
５００ｍｍ程度の落差でオーバーフローにより汚泥を移
送し、汚泥の逆流を防止している。各曝気槽５１〜５５
には各々散気管５１Ｓ，５２Ｓ，５３Ｓ，５４Ｓ，５５
Ｓが設けられているが、第１曝気槽〜第４曝気槽５１〜
５４の散気管５１Ｓ〜５４Ｓは、水深を略同一とするこ
とにより、散気量の配分を容易にしている。各散気管５
１Ｓ，５２Ｓ，５３Ｓ，５４Ｓ，５５Ｓには、配管４０
及び４１，４２，４３，４４，４５を経て曝気用空気が
送給される。４１Ｖ，４２Ｖ，４３Ｖ，４４Ｖ，４５Ｖ
は流量調整弁、４１Ｆ，４２Ｆ，４３Ｆ，４４Ｆ，４５
Ｆは流量計である。

【００９４】第１曝気槽５１にはｐＨ計５１Ｐが設けら
れ、必要に応じて酸又はアルカリが手動又は自動で投入
され、ｐＨを例えば７〜８．５に保つように構成されて
いる。

【００９５】第３曝気槽５３には３ｍｍ角のスポンジ担
体５６が投入され、この第３曝気槽５３の流出口には目
開き１ｍｍのウェッジワイヤースクリーン５７を設ける
ことで担体５６の流出を防止している。このスクリーン
５７の下部には、担体５６がスクリーン５７に目詰まり
して水が流れなくなることを防止するため、専用の散気
管５７Ｓが設けられ、常にスクリーン５７を曝気する構
造としている。また、万一のスクリーン閉塞時に対応す
るため、この水槽にはレベルスイッチ５３Ｌが設けら
れ、水位が異常に上昇した際には原水と返送汚泥の流入
を非常停止するインターロックが組み込まれている。

【００９６】第４曝気槽５４には、余剰汚泥引き抜きの
ための、ポンプ３３Ｐ、流量計３３Ｆ及び自動弁３３Ｖ
を備える、汚泥引き抜き用配管３３が設けられている。
これは第１、第２曝気槽５１，５２の汚泥を引き抜く
と、菌体内部に十分に酸化分解されていない基質が蓄積
していることが多く、汚泥貯留槽等で腐敗が進行しやす
いためである。一方、膜浸漬槽５５で引き抜くと、膜を
薬品洗浄している際には汚泥引抜きを行えないため、膜
浸漬槽５５の直前の第４曝気槽５４から余剰汚泥を引き
抜く。引き抜かれた余剰汚泥は、汚泥貯槽又は脱水機へ
移送される。

【００９７】この第４曝気槽５４には、汚泥を膜浸漬槽
５５に移送するための水中ポンプ５４Ｐやエアリフトポ
ンプが設けられ、第４曝気槽５４からの汚泥は、配管３
４、分配槽５８を経て配管３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３
５Ｄより各膜浸漬槽５５に所定の流量で分配されて移送
される。３５Ｖ_Ａ，３５Ｖ_Ｂ，３５Ｖ_Ｃ，３５Ｖ_Ｄは自
動弁である。

【００９８】膜浸漬槽５５には、浸漬膜モジュール５９
が浸漬され、この浸漬膜モジュール５９の下方に散気管
５５Ｓが設けられている。また、この浸漬膜モジュール
５９の周囲にはバッフル板６０が設けられ、槽内が曝気
部と非曝気部に仕切られている。

【００９９】膜浸漬槽５５では所定量の膜透過水が処理
水として取り出され、配管３６より排出される。第４曝
気槽５４から移送される汚泥量は、この排出される処理
水量よりも多く、処理水として排出されなかった汚泥は
濃縮され、オーバーフローにより配管３９を経て第１曝
気槽５１に返送される。このように膜浸漬槽５５の水位
はほぼ一定となるため、系全体の水量が増減した場合に
は、主に第４曝気槽５４の水位が変動する。このため、
第４曝気槽５４にはレベルスイッチ５４Ｌが設けられ、
第４曝気槽５４の水位が低下したときには、水位が回復
するまで膜濾過を停止し、水位が上昇したときには水位
が回復するまで原水の投入を停止するような制御が行わ
れるように構成されている。

【０１００】膜処理水を排出するポンプ３６Ｐには自吸
式の渦巻きポンプなどが用いられる。ポンプの吸い込み
側に空気などが混入すると所定の能力を発揮できないた
めに、ポンプが停止しているときには空気などが逆流し
ないよう、吸い込み側の自動弁３６Ｖ_２が閉じられる。
３６ＰＩは圧力計、３６Ｖ_１は流量調整弁、３６Ｆは流
量計である。

【０１０１】膜浸漬槽５５の浸漬膜モジュール５９を洗
浄する際は、分配槽５８からの汚泥の流入を停止し、そ
の後該当する膜浸漬槽５５の汚泥を引き抜き、必要に応
じてリンスした後に配管３７より薬液を投入し、必要に
応じて曝気を併用しながら洗浄を行う。洗浄終了後は配
管３８より膜浸漬槽５５から薬液を引き抜き、必要に応
じてリンスした後、分配槽５８からの汚泥の流入を再開
し、所定の水位に達した後に膜濾過を再開する。３７
Ｖ，３８Ｖは自動弁である。

【０１０２】

【実施例】以下に実施例、比較例及び実験例を挙げて本
発明をより具体的に説明する。

【０１０３】実施例１ 図１に示す如く、曝気槽を３槽直列に設け、最後段の曝
気槽（膜浸漬槽）５に浸漬膜モジュール６を浸漬した処
理装置を用いて有機物含有水の処理を行った。各曝気槽
１〜３の容積は表１に示す通りであり、浸漬膜モジュー
ル６の分離膜の孔径は表１に示す通りである。

【０１０４】この処理装置では、原水は配管１１より最
前段の曝気槽（第１曝気槽）１に導入されて曝気下、活
性汚泥処理された後、第２曝気槽２に流入し更に曝気下
活性汚泥処理され、配管１２より膜浸漬槽５に移送され
る。膜浸漬槽５において浸漬膜モジュール６で膜分離さ
れた透過水は配管１３より処理水として取り出され、分
離濃縮された汚泥は配管１４より第１曝気槽１に返送さ
れる。第２曝気槽２からは、配管１５より必要に応じて
余剰汚泥が引き抜かれる。

【０１０５】第１曝気槽１，第２曝気槽２及び膜浸漬槽
５はそれぞれ空気曝気用の散気管１Ｓ，２Ｓ，５Ｓが設
けられており、散気管１Ｓ，２Ｓには、配管１６，１
７，１８より空気が送給される。また、散気管５Ｓには
配管２１より空気が送給される。

【０１０６】膜浸漬槽５では、浸漬膜モジュール６の下
方に散気管５Ｓを設け、また、浸漬膜モジュール６の周
囲にバッフル板７を設けて、槽内を曝気部と非曝気部と
に仕切っている。この曝気部と非曝気部の底面積は同等
とした。また、曝気部と非曝気部を循環する旋回流の流
れを妨げないよう、バッフル板７の上下の開口面積は、
曝気部の底面積と同等とした。

【０１０７】図２中、Ｐ_１は原水ポンプ、Ｐ_２は処理水
ポンプ（自給ポンプ）、Ｐ_３は汚泥返送ポンプ、Ｐ_４は
汚泥引き抜きポンプである。また、１３Ｆ，１７Ｆ，１
８Ｆ，２１Ｆは流量計、１３Ｐは圧力計、１７Ｖ，１８
Ｖ，２１Ｖは流量調整弁である。

【０１０８】原水としては魚肉エキスと液糖を主体とす
る合成廃水を用いた。この合成廃水の水質はＢＯＤ１，
０００〜１，５００ｍｇ／Ｌであり、ＳＳ／ＢＯＤ濃度
比は０〜０．０５である。水温は２０〜２５℃、汚泥負
荷は表１に示す通り０．３ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ
／ｄａｙ付近、膜浸漬槽のＭＬＳＳ濃度は表１に示す通
り１１，０００ｍｇ／Ｌ付近とした。膜浸漬槽５から第
１曝気槽１へ原水量の４倍の汚泥を返送したため、膜浸
漬槽５以外のＭＬＳＳ濃度は膜浸漬槽５のＭＬＳＳ濃度
の約８０％となった。汚泥引き抜きは第２曝気槽２より
行い、膜浸漬槽５における汚泥濃度が１４，０００ｍｇ
／Ｌ以下となるようにした。また、膜浸漬槽５の曝気部
における曝気は、曝気部底面積当たり７５〜１００Ｎｍ
^３−ａｉｒ／ｍ^２−底面／ｈｒとした。

【０１０９】浸漬膜の透過水側を自給ポンプＰ_２で吸引
し、８分濾過を行った後に２分間停止する間欠濾過とし
た。処理水配管１３には圧力計１３Ｐを設け、濾過を行
っている時と停止している時の圧力差を膜の濾過差圧と
して測定した。平均フラックスは０．４ｍ^３／ｍ^２／ｄ
ａｙとし、得られた濾過抵抗はフラックス０．４ｍ^３／
ｍ^２／ｄａｙ、水温２５℃に補正した。

【０１１０】濾過差圧はほぼ直線的に上昇した。濾過差
圧の上昇速度（ｋＰａ／ｄａｙ）を膜汚染速度として求
め、結果を表１に示した。また、濾過差圧が１５ｋＰａ
上昇した時点で薬品洗浄を行うものとし、薬品洗浄間隔
を予測し、表１に示した。

【０１１１】得られた処理水の平均水質は表１に示す通
りであった。

【０１１２】なお、この合成廃水を０．１ｋｇ−ＢＯＤ
／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ程度の汚泥負荷で同様の処理を
行った場合には特に発泡は生じないのに対して、今回の
試験では発泡が観察されたため、高級アルコール系の消
泡剤を原水に対して１〜１０ｐｐｍ添加することで発泡
を抑制した。

【０１１３】実施例２ 図３に示す如く、曝気槽を５槽直列に設け、最後段の曝
気槽（浸漬槽）５に浸漬膜モジュール６を浸漬した処理
装置を用いて、表１に示す条件で、実施例１で処理した
ものと同様の合成廃水の処理を行い、膜汚染速度及び薬
品洗浄間隔と処理水水質を調べ、結果を表１に示した。
なお、表１に示す条件以外の処理条件は実施例１と同様
である。

【０１１４】本実施例では、原水は第１曝気槽１，第２
曝気槽２，第３曝気槽３及び第４曝気槽４で順次処理さ
れた後、膜浸漬槽５で膜分離され、透過水が取り出され
ると共に、濃縮分離汚泥は第１曝気槽１へ返送される。
また、余剰汚泥は第４曝気槽４から引き出される。

【０１１５】図３において、図２に示す部材と同一機能
を奏する部材には同一符号を付してその説明を省略す
る。３Ｓ，４Ｓは散気管、１９，２０はこの散気管３
Ｓ，４Ｓに空気を送給する配管であり、１９Ｆ，２０Ｆ
は流量計、１９Ｖ，２０Ｖは流量調整弁である。

【０１１６】比較例１ 図４に示す如く、膜浸漬槽５のみを設け、１槽の曝気槽
で活性汚泥処理と膜分離を行う処理装置を用いて表１に
示す条件で、実施例１で処理したものと同様の合成廃水
の処理を行い、膜汚染速度及び薬品洗浄間隔と処理水水
質を調べ、結果を表１に示した。なお、表１に示す条件
以外の処理条件は実施例１と同様である。

【０１１７】図４において、図２に示す部材と同一機能
を奏する部材には同一符号を付してその説明を省略す
る。

【０１１８】

【表１】

【０１１９】表１より明らかなように、曝気槽が１槽の
比較例１では、約２ヶ月に１回の頻度で薬品洗浄が必要
であるが、曝気槽を３槽設けた実施例１では約３．５ヶ
月に１回の頻度で良く、更に曝気槽を５槽設けた実施例
２では、約５．５ヶ月に１回の薬品洗浄で良く、膜の汚
染を防止して薬品洗浄頻度を大幅に低減することができ
る。

【０１２０】比較例２ 実施例１において、水温を１５℃〜２０℃未満として、
汚泥負荷０．１７〜０．２３ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳ
Ｓ／ｄａｙ、容積負荷１．５〜２．０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ
^３／ｄａｙ、膜浸漬槽のＭＬＳＳ濃度１０，０００〜１
２，０００ｍｇ／Ｌの条件で通水を行ったこと以外は実
施例１と同様にして原水の処理を行ったところ、運転開
始から２〜４週間後には膜汚染が激しく進行し、１週間
に１回以上の洗浄が必要な速度となった。膜汚染速度は
２．７ｋＰａ／ｄａｙで薬品洗浄間隔は６日と予想され
た。このため、２０℃未満の水温でこの汚泥負荷を適用
することは実用的ではないと判断された。

【０１２１】実施例４ 実施例２において、第３曝気槽３に微生物付着担体とし
て３ｍｍ角のナイロン製スポンジを見掛け容積４０Ｌ投
入し、実施例２の汚泥負荷よりも高負荷の０．３３〜
０．３８ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、容積負
荷２．８〜３．５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ、膜浸漬
槽ＭＬＳＳ濃度１０，０００〜１４，０００ｍｇ／Ｌの
条件で通水したこと以外は、実施例２と同様にして原水
の処理を行った。なお、投入した担体の容積は曝気槽の
全容積に対して約６％である。担体を投入した第３曝気
槽の出口には、担体の流出を防止するために目開き１ｍ
ｍのウェッジワイヤースクリーンを設け、このスクリー
ンの下方に散気管を設けて曝気することにより、スポン
ジが濃縮してこのスクリーンを閉塞させることを防止し
た。

【０１２２】その結果、実施例２の場合よりも高い汚泥
負荷で運転したにもかかわらず、膜汚染は効果的に抑制
され、膜汚染速度は０．１ｋＰａ／ｄａｙで薬品洗浄間
隔は１５０日（５ヶ月に１回）と予想された。

【０１２３】実験例１ 浸漬膜の孔径による影響を調べるために、曝気槽を１槽
とした比較例１において、それぞれ孔径０．０３μｍ，
０．１μｍ，０．４μｍの浸漬膜を用い、汚泥負荷０．
２４〜０．４２ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙ、
容積負荷１．９〜４．７ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙ、
膜浸漬槽ＭＬＳＳ濃度９，４００〜１３，０００ｍｇ／
Ｌとして比較例１と同様に原水の処理を行ったところ、
膜汚染速度及び予想される薬品洗浄頻度は表２に示す通
りであり、孔径０．４μｍの浸漬膜は、孔径０．１μｍ
の浸漬膜の８倍以上の速度で汚染が進行し、２週間に１
回以上の薬品洗浄が必要であった。一方、孔径０．０３
μｍの浸漬膜では、孔径０．１μｍの浸漬膜とほぼ同様
の結果が得られ、このように高い汚泥負荷の条件で適用
可能な膜孔径は０．４μｍ付近が限界であることが確認
された。

【０１２４】

【表２】

【０１２５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の有機物含有
水の処理方法及び処理装置によれば、浸漬膜式活性汚泥
法による有機物含有水の処理において、膜浸漬槽におけ
るＭＬＳＳ濃度を高くすることなく、従って、膜浸漬槽
における曝気量の増大に起因する膜寿命の劣化や曝気効
率の低下を招くことなく、汚泥負荷を高めることで曝気
槽単位面積当たりのＢＯＤ処理能力を向上させることが
できる。このため、曝気槽を小型化することが可能とな
り、これにより建設費や運転費を低減し、また設置面積
を削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の有機物含有水の処理装置の実施の形態
を示す系統図である。

【図２】実施例１で用いた処理装置を示す系統図であ
る。

【図３】実施例２で用いた処理装置を示す系統図であ
る。

【図４】比較例１で用いた処理装置を示す系統図であ
る。

【符号の説明】

１ 第１曝気槽 ２ 第２曝気槽 ３ 第３曝気槽 ４ 第４曝気槽 ５ 膜浸漬槽 ６ 浸漬膜モジュール ７ バッフル板 １Ｓ，２Ｓ，３Ｓ，４Ｓ，５Ｓ 散気管 ５１ 第１曝気槽 ５２ 第２曝気槽 ５３ 第３曝気槽 ５４ 第４曝気槽 ５５ 膜浸漬槽 ５６ 担体 ５７ スクリーン ５８ 分配槽 ５９ 浸漬膜モジュール ６０ バッフル板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D003 AA12 AB02 BA02 CA07 CA10 EA14 EA19 4D006 GA07 HA93 KA01 KA12 KA44 KB22 KE12R KE13R MA01 MA02 MA03 MA22 MC18 MC22 MC26 MC29 MC63 PB08 PC62 4D028 AA04 AA07 AA08 AC03 BB02 BC14 BC17 BC26 BD10 BD11 CA01 CA05 CA06 CA07 CB02 CC01 CC07 CC09 CD01

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機物を含む原水を活性汚泥と混合し混
   合液とする生物処理工程と、 該混合液から浸漬膜にて処理水を分離する浸漬膜分離工
   程とを有する有機物含有水の処理方法において、 前記生物処理工程において、原水を直列に配置された少
   なくとも３つの処理槽に通水すると共に、該混合液の水
   温を２０〜３７℃に調節して活性汚泥処理を行うことを
   特徴とする有機物含有水の処理方法。
2. 【請求項２】 浸漬膜の公称分離孔径が０．０１〜０．
   ４マイクロメートルであることを特徴とする請求項１に
   記載の有機物含有水の処理方法。
3. 【請求項３】 活性汚泥処理のＢＯＤ汚泥負荷を０．１
   ５〜０．４０ｋｇ−ＢＯＤ／ｋｇ−ＶＳＳ／ｄａｙとす
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機物含有
   水の処理方法。
4. 【請求項４】 浸漬膜分離工程におけるＭＬＳＳ濃度が
   ５，０００〜２０，０００ｍｇ／Ｌであることを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の有機物含
   有水の処理方法。
5. 【請求項５】 処理槽の少なくとも１つに消泡剤を添加
   することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項
   に記載の有機物含有水の処理方法。
6. 【請求項６】 処理水のアンモニア性窒素濃度が０〜３
   ｍｇ／Ｌであることを特徴とする請求項１ないし５のい
   ずれか１項に記載の有機物含有水の処理方法。
7. 【請求項７】 原水のＳＳ濃度とＢＯＤ濃度の比（ＳＳ
   ／ＢＯＤ）が０〜０．５であることを特徴とする請求項
   １ないし６のいずれか１項に記載の有機物含有水の処理
   方法。
8. 【請求項８】 少なくとも１つの処理槽は、微生物付着
   担体を保持していることを特徴とする請求項１ないし７
   のいずれか１項に記載の有機物含有水の処理方法。
9. 【請求項９】 直列に配置された少なくとも３つの、活
   性汚泥を保持する処理槽と、 該処理槽の少なくとも１つの槽内に浸漬された、処理水
   を分離する浸漬膜モジュールと、 前記処理槽に有機物を含む原水を供給する原水供給手段
   とを備えた有機物含有水の処理装置であって、 該浸漬膜モジュールに組み込む浸漬膜の少なくとも一部
   は公称分離孔径が０．０１〜０．４マイクロメートルで
   あり、 前記処理槽の有効総容積が、供給される原水のＢＯＤに
   対して１．３〜４ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３／ｄａｙを満足す
   る容積であることを特徴とする有機物含有水の処理装
   置。
10. 【請求項１０】 原水又は処理槽内の液の温度調節を行
    う手段を有することを特徴とする請求項９に記載の有機
    物含有水の処理装置。
11. 【請求項１１】 少なくとも１つの処理槽は、微生物付
    着担体を保持していることを特徴とする請求項９又は１
    ０に記載の有機物含有水の処理装置。