JP2010253428A - 排水処理装置及び排水処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】排水を活性汚泥の存在下に嫌気槽、無酸素槽、好気槽、膜分離槽の順に通水し、浸漬膜による固液分離で処理水を得る方法において、設備費及び運転費を抑えた簡単な構成でかつ、高度に排水中のＢＯＤ除去、脱窒及び脱リンを行うことができる排水処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。
【解決手段】嫌気槽２、無酸素槽３、好気槽４及び中空糸膜分離槽５をそれぞれ分離して含む排水処理装置であって、中空糸膜分離槽５から直接嫌気槽２及び無酸素槽３に返送汚泥を循環する、循環配管９を有し、処理水は嫌気槽２、無酸素槽３、好気槽４及び中空糸膜分離槽５の順に処理される排水処理装置を提供する。
【選択図】図１
【解決手段】嫌気槽２、無酸素槽３、好気槽４及び中空糸膜分離槽５をそれぞれ分離して含む排水処理装置であって、中空糸膜分離槽５から直接嫌気槽２及び無酸素槽３に返送汚泥を循環する、循環配管９を有し、処理水は嫌気槽２、無酸素槽３、好気槽４及び中空糸膜分離槽５の順に処理される排水処理装置を提供する。
【選択図】図１
Description
本発明は、膜ろ過による固液分離方式と活性汚泥による生物処理とを利用し、排水中の有機物に加えて窒素やリンを高度に処理する排水処理装置及び排水処理方法に関する。
下水や工業排水等を処理するための排水処理装置や排水処理方法については、これまでに様々な提案がなされている。特に活性汚泥を利用して、排水中のＢＯＤ、窒素及びリンを除去する方法として、非特許文献１に記載された従来法１は、嫌気槽、無酸素槽及び好気槽をこの順に配置し、その後に固液分離を行うために設置された沈殿槽で構成される。更に好気槽から前段の無酸素槽に硝化液を送る循環配管、沈殿槽から嫌気槽に返送汚泥を送る返送配管が配置される。
先ず、嫌気槽へ排水と返送汚泥を導入して両者を混合する。返送汚泥に含まれるリン蓄積菌は、該排水中の溶解性ＢＯＤを取り込むと同時に菌体内に蓄積したリンを放出する。
次に、嫌気槽内の液は無酸素槽に導入される。この無酸素槽へは、後段の好気槽からの硝化液も導入されており、嫌気槽からの流出液と該硝化液とが無酸素状態で接触する。嫌気槽からの流出液中の汚泥に含まれる脱窒菌が排水中のＢＯＤ成分を水素供与体として脱窒を行うことにより、硝化液中の酸化態窒素が窒素ガスに変化し、除去される。
その後、この無酸素内の液は好気槽に導入されて曝気処理され、好気状態下で排水中のＢＯＤが酸化分解されると共に、汚泥中の硝化細菌により有機態窒素やアンモニア態窒素が硝化され、かつ、リンはリン蓄積菌により過剰に再摂取されて液中から除去される。
最後に、この好気槽内の液は沈殿槽に導入され、処理水と活性汚泥とに固液分離され、処理水は放流され、沈降した汚泥の一部は返送配管を介して嫌気槽へ返送され、残りの汚泥は余剰汚泥として引き抜かれる。
上記の処理方式において沈殿槽を省略し、代わりに好気槽内に膜ユニットを配置し、この膜ユニットの透過水を処理水とする方式（特許文献１に記載された従来法２及び特許文献２に記載された従来法３）も知られている。
嫌気−無酸素−好気法 運転管理マニュアル（案）（平成９年、P３）
従来の排水処理方法は以上のような構成を有するため、以下のような種々の問題がある。
従来法１の場合、重力沈降による汚泥と処理水の十分な固液分離には時間がかかり、処理効率を高く維持しつつ嫌気槽、無酸素槽及び好気槽の活性汚泥濃度を高くすることができない。また、硝化菌の保持が難しいことから処理水質が安定しない。更には、生物処理槽である嫌気槽、無酸素槽及び好気槽の活性汚泥濃度はそれぞれ１５００〜３０００ｍｇ／Ｌと低いため、各処理槽の容積が大きくなり、広い敷地面積が必要になる。また、好気槽から無酸素槽への硝化液の循環及び沈殿槽から嫌気槽への返送のための配管及び動力を必要とし、設備が大掛かりとなり設備費及び運転費が嵩むなどの問題がある。
沈殿槽での固液分離の代わりに膜分離を利用した従来法２及び３の場合、膜表面への汚泥等の付着を防ぐため、膜の下部より曝気を行っている。その曝気によって、膜が浸漬されている槽の溶存酸素量は高くなっており、この液が直接、嫌気槽や無酸素槽へ循環されると、リン及び窒素の除去性が低下する。そのため、従来法２では、膜が浸漬されている好気槽の後段に滞留槽を設け、ここで汚泥混合液中の過剰な溶存酸素量を消費・調整して、この滞留槽より嫌気槽及び無酸素槽への返送を行っている。しかし、滞留槽という槽が１槽多く必要となり、滞留槽中で汚泥混合液を攪拌するための動力も必要となり、設備費及び運転費が嵩むという問題がある。また、従来法３では膜浸漬槽の混合液を無酸素槽へ返送すると共に、無酸素槽の混合液を嫌気槽へ返送して、極力、膜曝気で過剰となった溶存酸素の影響を低減させている。しかし、好気槽から無酸素槽へ、無酸素槽から嫌気槽への汚泥液の循環のための配管及び動力が必要となり、設備費及び運転費が嵩むという問題がある。なお、特許文献１には、沈殿槽での固液分離の代わりに膜分離を利用し、膜の曝気を行わず、かつ滞留槽を設けない方法も記載されているが、該方法は膜分離槽の膜面に汚泥層（ケーキ層）を形成させてろ過する方式であり、ケーキ層の形成と共に膜差圧が高くなり、ろ過水量が少なくなるという問題がある。
本発明は、上記従来の問題を解決し、排水を活性汚泥の存在下に嫌気槽、無酸素槽、好気槽の順に通水し、浸漬膜による固液分離で処理水を得る方法において、設備費及び運転費を抑えた簡単な構成でかつ高度に排水中のＢＯＤ除去、脱窒及び脱リンを行うことができる排水処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、好気槽と膜を浸漬する槽（膜分離槽）とを分け、機能分担を行うと共に、少量の膜曝気量で効率的に膜表面の汚泥付着を防止できる中空糸タイプの分離膜モジュールを採用することによって、膜分離槽中の溶存酸素量を十分に低くすることができ、膜分離槽の汚泥液を直接、嫌気槽及び無酸素槽へ返送することが可能となることが明らかになった。この方法によれば、返送汚泥中の溶存酸素量が十分に低いため、嫌気槽でのリン放出及び無酸素槽での脱窒作用に悪影響を与えない。
すなわち、本発明は、嫌気槽、無酸素槽、好気槽及び中空糸膜分離槽をそれぞれ分離して含む排水処理装置であって、中空糸膜分離槽から直接嫌気槽及び無酸素槽に返送汚泥を循環する、循環配管を有し、処理水は嫌気槽、無酸素槽、好気槽及び中空糸膜分離槽の順に処理される排水処理装置に関する。
また、本発明は、前記好気槽が２槽以上の槽から構成され、膜分離槽に連結した好気槽における溶存酸素量が他の好気槽における溶存酸素量よりも低い、前記の排水処理装置に関する。
さらに、本発明は、嫌気槽、無酸素槽、好気槽及び中空糸膜分離槽をそれぞれ独立して含む排水処理装置を用いた排水処理方法であって、処理水は嫌気槽、無酸素槽、好気槽及び中空糸膜分離槽の順に処理され、中空糸膜分離槽から直接嫌気槽及び無酸素槽に返送汚泥が循環する、排水処理方法に関する。
また、本発明は、前記好気槽における溶存酸素量よりも前記中空糸膜分離槽における溶存酸素量が低い、前記の排水処理方法に関する。
また、本発明は、前記返送汚泥中の溶存酸素量が、１．０ｍｇ／Ｌ以下である、前記の排水処理方法に関する。
また、本発明は、前記好気槽が２槽以上の槽から構成され、膜分離槽に連結した好気槽における溶存酸素量が他の好気槽における溶存酸素量よりも低い、前記の排水処理装置に関する。
さらに、本発明は、嫌気槽、無酸素槽、好気槽及び中空糸膜分離槽をそれぞれ独立して含む排水処理装置を用いた排水処理方法であって、処理水は嫌気槽、無酸素槽、好気槽及び中空糸膜分離槽の順に処理され、中空糸膜分離槽から直接嫌気槽及び無酸素槽に返送汚泥が循環する、排水処理方法に関する。
また、本発明は、前記好気槽における溶存酸素量よりも前記中空糸膜分離槽における溶存酸素量が低い、前記の排水処理方法に関する。
また、本発明は、前記返送汚泥中の溶存酸素量が、１．０ｍｇ／Ｌ以下である、前記の排水処理方法に関する。
本発明によれば、効率的な有機物、窒素及びリン除去を行って、高品質の処理水を提供することができる、排水処理装置及び排水処理方法が提供される。
以下、本発明を実施するための形態（以下、「本実施の形態」という。）について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明については省略する。図面における上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとし、図面の寸法比率は、図示の比率に限られるものではない。
図１は本実施の形態の排水処理装置及び処理方法の一態様を示す系統図である。図１の処理装置では、原水を原水配管１より嫌気槽（リン放出槽）２、無酸素槽（脱窒槽）３、曝気配管１５ａを備える好気槽４、曝気配管１５ｂを備える膜分離槽５に順次通水して処理を行う。膜分離槽５内に浸漬された分離膜６で分離された透過水は処理水配管７より処理水として系外へ排出する。膜分離槽５内の汚泥を含む混合液は循環ポンプ８により循環配管９を経て、分配箱１０で嫌気槽２と無酸素槽３に返送汚泥として分配される。余剰汚泥は循環配管９から分岐した余剰汚泥配管１１より適宜引き抜かれる。
この方法では、先ず原水は嫌気槽２で膜分離槽５からの返送汚泥と攪拌機１２ａによって混合され、返送汚泥に含まれるリン蓄積菌が、溶解性ＢＯＤを取り込むと同時に菌体内に蓄積したリンを放出するため、ＢＯＤ成分が除去されると共に、リン酸の放出が行われる。この嫌気槽２の処理液は、次いで無酸素槽３で膜分離槽５からの返送汚泥と攪拌機１２ｂで混合され、汚泥中の脱窒菌によって、効率的に脱窒処理が行われ、窒素が除去される。この脱窒処理液は更に散気管１３で曝気ブロワ１４と連結した曝気配管１５ａを有する好気槽４で好気処理され、ＢＯＤの好気分解、汚泥中の硝化細菌によるアンモニア性窒素の硝化及びリン蓄積菌によるリンの汚泥中への取り込みが行われる。この好気処理液は、次いで散気管１３で曝気ブロワ１４と連結した曝気配管１５ｂを備える膜分離槽５へ移送され、分離膜６で膜分離することにより、ＢＯＤ成分、窒素成分及びリン成分が高度に除去された処理水を得ることができる。余剰汚泥としてリンを高濃度で取り込んだ汚泥を余剰汚泥配管１１から引き抜くことでリンが除去される。膜分離槽５からの返送汚泥は、混合液として直接嫌気槽２及び無酸素槽３に返送される。
このような処理において、本実施の形態では、処理水の固液分離を分離膜６で行うため、大きな敷地面積を必要とする沈殿槽が不要となる。また、本実施の形態においては、嫌気槽２、無酸素槽３、好気槽４及び膜分離槽５はそれぞれ分離され、特に好気槽４と膜分離槽５とを分離することにより、これらの槽における機能分担を行っている。具体的には、好気槽４は、ＢＯＤ分解、硝化、リン取り込み等の生物処理を行う槽として機能する。一方、膜分離槽５は、ろ過（固液分離）を行う槽として機能する。このような機能分担により、例えば膜分離槽５を多系列化すれば、好気槽４における生物処理を継続しつつ、膜分離槽５の分離膜６のメンテナンス（洗浄等）を行うことも可能になる。
なお、本実施の形態において、各槽の分離は、例えば個別の槽を連結する、隣接する２つの槽の間に仕切り壁を設けた構成とする、等の手法で行うことができる。該仕切り壁は、２つの槽を連結する開口部や隙間を有していてもよいが、処理水が一箇所から所望の一定の方向へ流れるよう、開口部や隙間が存在しないことが好ましい。
本実施の形態において、膜分離槽５における分離膜６は中空糸膜であり、精密ろ過（MF）膜や限外ろ過（UF）膜等を用いることができる。分離膜６による分離効率を上げるためには、膜表面を常に曝気することが好ましいが、中空糸膜を分離膜６として用いれば、曝気配管１５ｂからの曝気量が少量でも効率よく膜表面の汚泥付着を防止できるため、膜分離槽５内の溶存酸素量が低く保たれる。したがって、溶存酸素量を低下させるための滞留槽が不要となる。膜分離槽５内の溶存酸素量を低く保つという観点からは、本実施の形態における膜分離槽５中の中空糸膜への曝気量は、例えば５〜１０ｍ３／ｈｒ／本、好ましくは７〜１０ｍ３／ｈｒ／本とすることができる。同様の観点から、膜分離槽５中の分離膜６への総曝気量は、例えば３０ｍ３／ｈｒ以下、好ましくは２０ｍ３／ｈｒ以下、より好ましくは１５ｍ３／ｈｒ以下とすることができる。
このような、溶存酸素量が低い膜分離槽５からの汚泥混合液を、単一のポンプを用いて、直接生物処理槽である嫌気槽２及び無酸素槽３に返送し、これらの槽の汚泥濃度を高く維持して処理効率を高めることができる。例えば、好ましい態様において、膜分離槽５中及び返送汚泥中の溶存酸素量は、１．０ｍｇ／Ｌ以下である。すなわち、溶存酸素量が低い汚泥を嫌気槽２に返送することで、嫌気槽２での汚泥濃度を高く維持するとともに、嫌気処理におけるリンの放出を効率的に行う。また、同様に無酸素槽３においても、槽内の汚泥濃度を高く維持し、好気槽４で硝化された硝酸性窒素、亜硝酸性窒素を効率的に脱窒処理することができる。各槽における活性汚泥濃度は、処理効率を高めるという観点から、嫌気槽においては例えば４０００ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは４０００〜６０００ｍｇ／Ｌとすることができ、無酸素槽においては例えば６０００ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは６０００〜９６００ｍｇ／Ｌとすることができ、好気槽においては例えば６０００ｍｇ／Ｌ以上、好ましくは６０００〜９６００ｍｇ／Ｌとすることができる。
本実施の形態において、膜分離槽５からの混合液の返送量は、各槽における、返送量を考慮した実滞留時間及び返送量に応じた持ち込み溶存酸素量を考慮し、原水流量を１００％とした場合、嫌気槽２へは５０％以上１５０％以下、好ましくは１００％前後とすることができる。同様の観点から、無酸素槽３への混合液の返送量は、１５０％以上３００％以下、好ましくは２００％前後とすることができる。
本実施の形態において、溶存酸素量が低い返送汚泥を嫌気槽及び無酸素槽に返送し、かつ各生物処理槽における水処理を十分に行うという観点から、各槽内の溶存酸素量は、例えば、嫌気槽：０．１ｍｇ／Ｌ以下、無酸素槽：０．３ｍｇ／Ｌ以下、好気槽：２．０ｍｇ／Ｌ以下、膜分離槽：１．０ｍｇ／Ｌ以下とすることが好ましい。各生物処理槽における水処理を十分に行うという観点から、各槽における処理水の滞留時間について、嫌気槽滞留時間は、例えば１時間〜３時間、好ましくは１．５時間〜２時間とすることができ、無酸素槽滞留時間は、例えば２時間〜９時間、好ましくは３時間〜７時間とすることができ、好気槽滞留時間は、例えば２時間〜６時間、好ましくは３時間〜４．５時間とすることができる。また、十分な固液分離を行いかつ溶存酸素量が低い返送汚泥を得るという観点から、処理水の膜分離槽滞留時間は、例えば２時間以下、好ましくは１時間以下とすることができる。
図２は、本実施の形態の排水処理装置及び処理方法の別の一態様を示す系統図である。図２の処理装置は、好気槽４を、第１好気槽４ａ（曝気配管１５ａを備える）及び第２好気槽４ｂ（曝気配管１５ｂを備える）の２槽構成としたほかは、図１の装置と同様の構成を有する。無酸素槽３からの処理水は、第１好気槽４ａ、第２好気槽４ｂ、次いで膜分離槽５に順次通水して処理を行う。
図２に示すような、好気槽４を２槽以上設けた構成においては、２槽それぞれについて曝気量や処理水の滞留時間を個別に調整することが可能になる。従って、例えば、膜分離槽５により近い好気槽（例えば好気槽４ｂ）における曝気量や滞留時間を減少させることにより、その後膜分離槽５に流入する汚泥中の余剰溶存酸素量を容易に削減することができる。また、好気槽４における余剰曝気量を削減することもできるため、経済的な水処理を行うことができる。好気槽４を２槽以上設けた構成において、各槽の容積や各槽における曝気量、溶存酸素量等は、適宜設定することができる。例えば、図２のように、２槽の好気槽４ａ及び４ｂを設けた態様において、その後膜分離槽５に流入する汚泥中の溶存酸素量を削減し、かつ好気槽４における水処理を効率よく行うという観点から、例えば、第１好気槽４ａに対する第２好気槽４ｂの容積比を、第１好気槽：第２好気槽＝１：１〜３とすることができる。同様の観点から、それぞれの槽における溶存酸素量は、好ましくは、第１好気槽４ａ中において２〜４ｍｇ／Ｌ、第２好気槽４ｂ中において１〜２ｍｇ／Ｌとすることができる。
本実施の形態の排水処理装置及び処理方法を用いることで、高度に排水中のＢＯＤ除去、脱窒及び脱リンを行うことができる。例えば、一態様において、ＢＯＤが１０ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは５ｍｇ／Ｌ未満、全リン含有量が０．５ｍｇ／Ｌ未満、好ましくは０．３ｍｇ／Ｌ以下、例えば０．１ｍｇ／Ｌ以下、及び／又は全窒素含有量が１５ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは１２ｍｇ／Ｌ未満、より好ましくは１１ｍｇ／Ｌ未満の水質の、処理水を得ることができる。
以下に実施例及び比較例を挙げて、本実施の形態をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は以下の実施例のみに限定されるものではない。
〔実施例１〕
下記水質の原水を、図１に示す装置によって処理し、得られた処理水の水質を表１に示した。
（原水水質）
ＢＯＤ ：２００ｍｇ／Ｌ
Ｔ−Ｐ ：７ｍｇ／Ｌ
Ｔ−Ｎ ：５０ｍｇ／Ｌ
ＮＨ３−Ｎ ：４０ｍｇ／Ｌ
下記水質の原水を、図１に示す装置によって処理し、得られた処理水の水質を表１に示した。
（原水水質）
ＢＯＤ ：２００ｍｇ／Ｌ
Ｔ−Ｐ ：７ｍｇ／Ｌ
Ｔ−Ｎ ：５０ｍｇ／Ｌ
ＮＨ３−Ｎ ：４０ｍｇ／Ｌ
各成分の分析には、以下の分析方法を用いた。
ＢＯＤ ：ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ２１及び３２．３
Ｔ−Ｐ ：ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４６．３．３
Ｔ−Ｎ ：ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４５．２
ＮＨ３−Ｎ ：イオンクロマトグラフ法
ＢＯＤ ：ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ２１及び３２．３
Ｔ−Ｐ ：ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４６．３．３
Ｔ−Ｎ ：ＪＩＳ Ｋ ０１０２ ４５．２
ＮＨ３−Ｎ ：イオンクロマトグラフ法
原水流量、各槽の滞留時間、汚泥混合液返送量等の処理条件は以下の通りとした。
（処理条件）
原水流量 ：１．０ｍ３／ｈｒ
嫌気槽滞留時間 ：１．５ｈｒ
無酸素槽滞留時間 ：３．０ｈｒ
好気槽滞留時間 ：３．０ｈｒ
膜分離槽滞留時間 ：１．０ｈｒ
膜分離槽内汚泥混合液の嫌気槽への返送量 ：１．０ｍ３／ｈｒ
膜分離槽内汚泥混合液の無酸素槽への返送量：２．０ｍ３／ｈｒ
余剰汚泥の引き抜き量 ：２．５〜３．２ｋｇ／Ｄ
好気槽における曝気量 ：０．６〜０．７ｍ３／ｍｉｎ
返送汚泥中溶存酸素量 ：０．９５ｍｇ／Ｌ
嫌気槽中溶存酸素量 ：０．０９ｍｇ／Ｌ
無酸素槽中溶存酸素量 ：０．２５ｍｇ／Ｌ
好気槽中溶存酸素量 ：１．３５ｍｇ／Ｌ
嫌気槽中活性汚泥濃度 ：６０００ｍｇ／Ｌ
無酸素槽中活性汚泥濃度 ：９０００ｍｇ／Ｌ
好気槽中活性汚泥濃度 ：９０００ｍｇ／Ｌ
膜分離槽中活性汚泥濃度 ：１２０００ｍｇ／Ｌ
分離膜（中空糸膜）への曝気量 ：７ｍ３／ｈｒ／本×２本＝１４ｍ３／ｈ ｒ
なお、分離膜には、中空糸ＭＦ膜モジュール（旭化成ケミカルズ（株）マイクローザＭＵＮＣ−６４０Ａ×２本、ろ過面積：１７．５ｍ２／本×２本＝３５ｍ２）を用いた。
（処理条件）
原水流量 ：１．０ｍ３／ｈｒ
嫌気槽滞留時間 ：１．５ｈｒ
無酸素槽滞留時間 ：３．０ｈｒ
好気槽滞留時間 ：３．０ｈｒ
膜分離槽滞留時間 ：１．０ｈｒ
膜分離槽内汚泥混合液の嫌気槽への返送量 ：１．０ｍ３／ｈｒ
膜分離槽内汚泥混合液の無酸素槽への返送量：２．０ｍ３／ｈｒ
余剰汚泥の引き抜き量 ：２．５〜３．２ｋｇ／Ｄ
好気槽における曝気量 ：０．６〜０．７ｍ３／ｍｉｎ
返送汚泥中溶存酸素量 ：０．９５ｍｇ／Ｌ
嫌気槽中溶存酸素量 ：０．０９ｍｇ／Ｌ
無酸素槽中溶存酸素量 ：０．２５ｍｇ／Ｌ
好気槽中溶存酸素量 ：１．３５ｍｇ／Ｌ
嫌気槽中活性汚泥濃度 ：６０００ｍｇ／Ｌ
無酸素槽中活性汚泥濃度 ：９０００ｍｇ／Ｌ
好気槽中活性汚泥濃度 ：９０００ｍｇ／Ｌ
膜分離槽中活性汚泥濃度 ：１２０００ｍｇ／Ｌ
分離膜（中空糸膜）への曝気量 ：７ｍ３／ｈｒ／本×２本＝１４ｍ３／ｈ ｒ
なお、分離膜には、中空糸ＭＦ膜モジュール（旭化成ケミカルズ（株）マイクローザＭＵＮＣ−６４０Ａ×２本、ろ過面積：１７．５ｍ２／本×２本＝３５ｍ２）を用いた。
〔実施例２〕
図２に示す、好気槽４（４ａ及び４ｂ）を２槽設けた装置を用いたほかは、実施例１と同様にして原水を処理し、得られた処理水の水質を表１に示した。なお、第１好気槽４ａの滞留時間は１．５ｈｒ、第２好気槽４ｂの滞留時間は１．５時間、返送汚泥中溶存酸素量：０．７０ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中溶存酸素量：０．０６ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中溶存酸素量：０．２０ｍｇ／Ｌ、第１好気槽中溶存酸素量：１．９２ｍｇ／Ｌ、第２好気槽中溶存酸素量：０．７８ｍｇ／Ｌ、そのほかの処理条件は実施例１と同様であった。
図２に示す、好気槽４（４ａ及び４ｂ）を２槽設けた装置を用いたほかは、実施例１と同様にして原水を処理し、得られた処理水の水質を表１に示した。なお、第１好気槽４ａの滞留時間は１．５ｈｒ、第２好気槽４ｂの滞留時間は１．５時間、返送汚泥中溶存酸素量：０．７０ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中溶存酸素量：０．０６ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中溶存酸素量：０．２０ｍｇ／Ｌ、第１好気槽中溶存酸素量：１．９２ｍｇ／Ｌ、第２好気槽中溶存酸素量：０．７８ｍｇ／Ｌ、そのほかの処理条件は実施例１と同様であった。
〔比較例１〕
実施例１において、分離膜を平膜ＭＦ（０．８ｍ２／枚×４４枚＝総ろ過面積：３５ｍ２）とし、分離膜への曝気量を、総膜曝気量：３２ｍ３／ｈｒとした以外は同様にして原水を処理し、得られた処理水の水質を表１に示した。返送汚泥中溶存酸素量：２．０ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中溶存酸素量：０．３５ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中溶存酸素量：０．５０ｍｇ／Ｌ、好気槽中溶存酸素量：３．００ｍｇ／Ｌ、そのほかの処理条件は実施例１と同様であった。
実施例１において、分離膜を平膜ＭＦ（０．８ｍ２／枚×４４枚＝総ろ過面積：３５ｍ２）とし、分離膜への曝気量を、総膜曝気量：３２ｍ３／ｈｒとした以外は同様にして原水を処理し、得られた処理水の水質を表１に示した。返送汚泥中溶存酸素量：２．０ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中溶存酸素量：０．３５ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中溶存酸素量：０．５０ｍｇ／Ｌ、好気槽中溶存酸素量：３．００ｍｇ／Ｌ、そのほかの処理条件は実施例１と同様であった。
〔比較例２〕
図３に示すように、分離膜６が浸漬された好気槽４の後段に滞留時間１ｈｒの滞留槽１６（攪拌機１２ｃを備える）を設けて、この滞留槽１６より嫌気槽２及び無酸素槽３へ汚泥返送を行った以外は実施例１と同様にして原水を処理し、得られた処理水の水質を表１に示した。返送汚泥中溶存酸素量：１．５ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中溶存酸素量：０．３０ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中溶存酸素量：０．４５ｍｇ／Ｌ、好気槽（膜分離槽）中溶存酸素量：５．００ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中活性汚泥濃度：４３５０ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中活性汚泥濃度：６５２５ｍｇ／Ｌ、好気槽（膜分離槽）中活性汚泥濃度：８７００ｍｇ／Ｌ、滞留槽中活性汚泥濃度：８７００ｍｇ／Ｌ、そのほかの処理条件は実施例１と同様であった。
図３に示すように、分離膜６が浸漬された好気槽４の後段に滞留時間１ｈｒの滞留槽１６（攪拌機１２ｃを備える）を設けて、この滞留槽１６より嫌気槽２及び無酸素槽３へ汚泥返送を行った以外は実施例１と同様にして原水を処理し、得られた処理水の水質を表１に示した。返送汚泥中溶存酸素量：１．５ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中溶存酸素量：０．３０ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中溶存酸素量：０．４５ｍｇ／Ｌ、好気槽（膜分離槽）中溶存酸素量：５．００ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中活性汚泥濃度：４３５０ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中活性汚泥濃度：６５２５ｍｇ／Ｌ、好気槽（膜分離槽）中活性汚泥濃度：８７００ｍｇ／Ｌ、滞留槽中活性汚泥濃度：８７００ｍｇ／Ｌ、そのほかの処理条件は実施例１と同様であった。
〔比較例３〕
図４に示すように、分離膜６が浸漬された好気槽４の汚泥混合液を原水の４倍量を無酸素槽３へ返送し、無酸素槽３の汚泥混合液を原水の４倍量を嫌気槽２に返送する以外は実施例１と同様にして処理を行い、得られた結果を表１に示した。返送汚泥中溶存酸素量：２．０ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中溶存酸素量：０．２０ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中溶存酸素量：０．５０ｍｇ／Ｌ、好気槽（膜分離槽）中溶存酸素量：２．０ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中活性汚泥濃度：４８７０ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中活性汚泥濃度：７３００ｍｇ／Ｌ、好気槽（膜分離槽）中活性汚泥濃度：９７５０ｍｇ／Ｌ、そのほかの処理条件は実施例１と同様であった。
図４に示すように、分離膜６が浸漬された好気槽４の汚泥混合液を原水の４倍量を無酸素槽３へ返送し、無酸素槽３の汚泥混合液を原水の４倍量を嫌気槽２に返送する以外は実施例１と同様にして処理を行い、得られた結果を表１に示した。返送汚泥中溶存酸素量：２．０ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中溶存酸素量：０．２０ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中溶存酸素量：０．５０ｍｇ／Ｌ、好気槽（膜分離槽）中溶存酸素量：２．０ｍｇ／Ｌ、嫌気槽中活性汚泥濃度：４８７０ｍｇ／Ｌ、無酸素槽中活性汚泥濃度：７３００ｍｇ／Ｌ、好気槽（膜分離槽）中活性汚泥濃度：９７５０ｍｇ／Ｌ、そのほかの処理条件は実施例１と同様であった。
表１より明らかなように、平膜を用いた比較例１ではリンが十分に除去された処理水が得られていない。分離膜の分離効率を上げるためには、常に膜表面を曝気によってスクラビングする必要があるが、スクラビング効果は平膜よりも中空糸膜の方が高く、平膜よりも中空糸膜の方が、少ない総膜曝気量で高分離効率が得られる。従って、平膜においては、中空糸膜と比較して、溶存酸素量の高い汚泥混合液が嫌気槽へ返送されるために、嫌気槽におけるリンの放出が不十分となるため、リンが十分に除去された処理水が得られないと考えられる。また、同様に比較例２では、攪拌機の台数が増えかつ、リンの処理性が低下している。また、比較例３では、汚泥返送用のポンプ台数が増えかつ、窒素の処理性が低下する。これに対して、膜分離槽を好気槽と分けかつ、必要膜曝気量が少ない中空糸膜モジュールを用いた実施例１では、設備的負荷が低くかつ、良好な処理水が得られることが明らかになった。特に好気槽を２槽設けた実施例２では、リン除去性が特に高いことが明らかになった。
本発明は、ろ過による固液分離方式と活性汚泥による生物処理とを利用し、排水中の有機物に加えて窒素やリンを高度に処理する排水処理の分野で好適に利用できる。
１ 原水配管
２ 嫌気槽
３ 無酸素槽
４ａ〜ｂ 好気槽
５ 膜分離槽
６ 分離膜
７ 処理水配管
８ 循環ポンプ
９ 循環配管
１０ 分配箱
１１ 余剰汚泥配管
１２ａ〜ｃ 攪拌機
１３ 散気管
１４ 曝気ブロワ
１５ａ〜ｃ 曝気配管
１６ 滞留槽
２ 嫌気槽
３ 無酸素槽
４ａ〜ｂ 好気槽
５ 膜分離槽
６ 分離膜
７ 処理水配管
８ 循環ポンプ
９ 循環配管
１０ 分配箱
１１ 余剰汚泥配管
１２ａ〜ｃ 攪拌機
１３ 散気管
１４ 曝気ブロワ
１５ａ〜ｃ 曝気配管
１６ 滞留槽
Claims (5)
- 嫌気槽、無酸素槽、好気槽及び中空糸膜分離槽をそれぞれ分離して含む排水処理装置であって、中空糸膜分離槽から直接嫌気槽及び無酸素槽に返送汚泥を循環する、循環配管を有し、処理水は嫌気槽、無酸素槽、好気槽及び中空糸膜分離槽の順に処理される排水処理装置。
- 前記好気槽が２槽以上の槽から構成され、膜分離槽に連結した好気槽における溶存酸素量が他の好気槽における溶存酸素量よりも低い、請求項１に記載の排水処理装置。
- 嫌気槽、無酸素槽、好気槽及び中空糸膜分離槽をそれぞれ独立して含む排水処理装置を用いた排水処理方法であって、処理水は嫌気槽、無酸素槽、好気槽及び中空糸膜分離槽の順に処理され、中空糸膜分離槽から直接嫌気槽及び無酸素槽に返送汚泥が循環する、排水処理方法。
- 前記好気槽における溶存酸素量よりも前記中空糸膜分離槽における溶存酸素量が低い、請求項３に記載の排水処理方法。
- 前記返送汚泥中の溶存酸素量が、１．０ｍｇ／Ｌ以下である、請求項３又は４に記載の排水処理方法。
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