JP3570030B2 - 浸漬型膜分離装置の洗浄方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は浸漬型膜分離装置の洗浄方法に係り、特に、好気性生物処理反応槽又は、これに連結された槽内に浸漬設置された膜分離装置の膜を安全かつ効率的に洗浄する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、合併浄化槽、その他の各種生活系排水処理設備において、排水処理設備のコンパクト化と高度な処理水質を安定して得ることを目的として、活性汚泥処理装置や接触曝気処理装置の曝気槽内に中空糸形状のMF(精密濾過)膜やUF(限外濾過)膜モジュールを浸漬した膜分離機付き好気性生物処理装置が開発されている。
【0003】
このように曝気槽内に中空糸膜モジュールを浸漬することにより、沈澱槽が不要になるとともに、生物処理反応槽内の生物濃度を高めることができることから、原水の水量変動や水質変動に対しても安定した高度な処理を継続的に行うことが可能となる上に、処理水中に汚泥や原水のSSが流出することも皆無となって、運転管理が容易となる。
【0004】
しかしながら、曝気槽に浸漬した膜モジュールには、膜の表面に原水中の蛋白質や脂質等の種々の汚染物質が付着し、経時により膜の透過性能を大幅に低減させる。そのため、汚染物質の付着により、膜の透過性能が低下した場合には、膜の洗浄を行って透過性能を回復させることが必要となる。
【0005】
従来、この膜の洗浄手段としては、塩酸やカセイソーダ、又は次亜塩素酸ソーダを含有した洗浄水中に曝気槽から取り出した膜を浸漬するか、或いは、膜を曝気槽に浸漬したままの状態で膜の透過液側(二次側)からこれらの洗浄水を注入して、膜の表面に付着した各種の汚染物質を除去する(特開平3−77629号公報,同4−131182号公報)薬品洗浄法が一般的である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の薬品洗浄方法のうち、膜を曝気槽から取り出す方法では、膜の取り出し、洗浄後の膜の浸漬作業を要し、効率的ではない。曝気槽に浸漬したままの状態で膜を洗浄する方法であれば、この膜の取り出し、洗浄後の膜の浸漬作業が不要となり、効率的な洗浄を行えるが、塩酸やカセイソーダ、次亜塩素酸ソーダ等の薬品を用いる従来の洗浄方法では、次のような問題があった。
【0007】
即ち、膜表面の汚染物質が未分解の蛋白質や脂質が主体である場合には、このような薬品洗浄では十分な洗浄効果を得ることができず、温度を高めた高濃度なカセイソーダや次亜塩素酸ソーダを多量に、かつ頻繁に使用したり、カセイソーダや次亜塩素酸ソーダを用いた後、更に塩酸を使用して洗浄を行うなど、洗浄操作が煩雑であった。しかも、このような洗浄法では洗浄用の薬品が使用時に危険性を伴うものであるため、洗浄作業は高度な技術を持った専門の作業員が十分な管理の元に行う必要があるといった問題もあった。
【0008】
一方で、今後、蛋白質や脂質を高濃度に含有する生活系排水を、よりコンパクトな装置で高度に処理することが必要となり、そのために、膜モジュールを浸漬した曝気槽の採用は、益々増加することが予測されることから、浸漬膜をより効果的に洗浄することができ、しかも安全性の高い洗浄方法を確立することが望まれている。
【0009】
本発明は上記従来の問題点を解決し、好気性生物処理反応槽又は、これに連結された槽内に浸漬設置された膜分離装置を高い安全性にて効率的に洗浄する浸漬型膜分離装置の洗浄方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の浸漬型膜分離装置の洗浄方法は、好気性生物処理反応槽内又は、該生物処理反応槽と連結された槽内に浸漬設置された膜分離装置を洗浄する方法において、蛋白質分解酵素を含む洗浄水及び/又は脂質分解酵素を含む洗浄水を膜の透過液流出側から注入して洗浄を行った後、過酸化水素を含む洗浄水を膜の透過液流出側から注入することを特徴とする。
【0011】
蛋白質や脂質を高濃度に含んだ生活系排水を、中空糸膜モジュールを組み入れた好気性生物処理装置で処理した場合、汚染物質の付着により透過性能が低下した膜を洗浄するに当っては、膜の表面や内部に付着した未分解の蛋白質や脂質からなる汚染物質を効率的に低分子化させるとともに、膜の表面や内部から低分子化した汚染物質を排除することが必要となる。
【0012】
本発明においては、膜面に付着した蛋白質や脂質からなる汚染物質を低分子化させる手段として、蛋白質分解酵素や脂質分解酵素を含んだ洗浄水を用い、この酵素含有洗浄水を膜透過液側(二次側)から膜内に流入させ、洗浄水中の酵素が膜の原水側(一次側)に透過する際に、膜内や膜表面に付着している汚染物質を低分子化させることにより、安全かつ効率的な洗浄を行う。
【0013】
更に、このような酵素による洗浄を行った後、過酸化水素を含有する洗浄水を膜の透過液側(二次側)から注入し、酵素により低分子化された汚染物質を分解し、また、過酸化水素の分解で発生する酸素気泡により低分子化した汚染物質を膜面から剥離排除させることにより、より一層高い洗浄効果を得ることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【0015】
図1は、本発明の浸漬型膜分離装置の洗浄方法の一実施例を示す系統図であって、中空糸膜浸漬型活性汚泥処理装置の中空糸膜モジュールの洗浄に本発明方法を適用した例を示すものである。
【0016】
図中、1は曝気槽であり、曝気管2を備え、中部には中空糸膜分離装置3が浸漬されている。4は減圧ポンプ、5,6,7は、各々、蛋白質分解酵素含有洗浄水、脂質分解酵素含有洗浄水、過酸化水素含有洗浄水の貯槽である。5A,6A,7Aはポンプ、11〜15の各符号は配管を示す。
【0017】
まず、本実施例装置の構成及び運転条件等について説明する。
【0018】
本実施例において、原水は、厨房排水に代表される生活系排水であり、炭水化物以外に蛋白質や脂質を含むものである。基本的には原水は原水調整槽に貯留した後、この活性汚泥処理装置に導入するが、原水量が少ない場合は原水調整槽を省き、直接導入することも可能である。
【0019】
曝気槽1は、負荷量5Kg−BOD/m3 ・day以上の高負荷量運転も可能であるが、原水変動に伴う処理水質の変動を防止する観点から、また発生汚泥量を低減させる面からも2Kg−BOD/m3 ・day以下で運転することが好ましい。
【0020】
この曝気槽1に浸漬された膜分離装置3は、中空糸膜状のMF膜又はUF膜を用いたものであり、この膜分離装置3からは通水量に見合った膜透過液を排出させる。この透過液の排出手段としては、図示の如く、減圧ポンプ4又は真空ポンプを用いて中空糸膜内部を減圧にして透過液を吸引する方法と、槽全体を加圧状態とし、その槽内の圧力を利用して透過液を流出させる方法とがあるが、構造面や運転操作面からは中空糸膜内部を減圧にして透過液を吸引する方法が適当である。この際、連続的に透過液を吸引する方式とせずに、10分〜30分間の一定時間吸引後、数分間の一定時間吸引休止を行う間欠吸引方式を採用することにより、膜表面への汚染物質の付着量を低減することができる。
【0021】
本実施例の装置において、配管11より曝気槽1に導入された原水は、曝気管2からの曝気空気で好気的に生物処理され、その後、中空糸膜分離装置3で処理される。中空糸膜の透過液は、減圧ポンプ4による吸引で、配管12より系外へ排出される。
【0022】
装置の運転により膜面に汚染物質が付着して膜の透過液量が低減した場合には、原水の導入及び減圧ポンプ4を停止し、本発明方法に従って酵素を含んだ洗浄水を透過液側(二次側)から圧入して膜表面の汚染物質を低分子化ないし溶解させて膜の洗浄を行う。
【0023】
本発明において、酵素洗浄に用いる蛋白質分解酵素としては、ズブチリシンやプロテアーゼ−N等が、脂質分解酵素としてはリパーゼ−Pやリポザイム等が使用可能である。特に、洗浄する膜分離装置の原水が、活性汚泥処理が行われている一般的な家庭の厨房排水を主体とする場合には、蛋白質分解酵素としてプロテアーゼ−N(天野製薬(株)製)を0.5〜10重量%、特に2重量%含む洗浄水を用い、更に、脂質分解酵素としてリパーゼ−P(天野製薬(株)製)を0.5〜10重量%、特に5重量%含む洗浄水を用いることが適当である。洗浄水量は膜の汚染状況によるが、洗浄圧力として1〜3Kg/cm2 に加圧した洗浄水を膜面積1m2 当たり1〜5L(リットル)用い、最低30分間は膜内に洗浄水が滞留するような条件で洗浄を行うことが好ましい。
【0024】
本発明の実施に当り、特に注意すべき点は、蛋白質分解酵素と脂質分解酵素とを併用する際、両酵素を混合しない点である。即ち、両酵素を混合すると、脂質分解酵素が蛋白質分解酵素により不活性化される可能性があるため、蛋白質分解酵素と脂質分解酵素とを併用する場合には、必ず、蛋白質分解酵素を含む洗浄水で洗浄した後、脂質分解酵素を含む洗浄水で洗浄する。或いは、脂質分解酵素を含む洗浄水で洗浄した後、蛋白質分解酵素を含む洗浄水で洗浄する。
【0025】
なお、洗浄後の洗浄排液中には、十分に多くの活性を持った酵素が含まれているため、洗浄排液に残留している酵素の活性を、曝気槽内液中の蛋白質や脂質の酵素分解に利用することも可能である。その際、曝気槽が曝気状態で曝気槽内の活性汚泥の活性が高いと、洗浄排液中の残留酵素は活性汚泥により分解されてしまうため、残留酵素の酵素活性を有効に活用するためには、曝気を一次停止して、槽内を緩やかな撹拌状態に置くことが好ましい。曝気を停止することで、活性汚泥の活性は一時的に低下し酵素の分解が防止される。
【0026】
本発明においては、これらの手段で酵素洗浄した後、2〜3重量%の過酸化水素を含有する洗浄水を、膜の透過液側(二次側)から注入し、酵素により低分子化された汚染物質を分解すると共に、過酸化水素の分解時に発生する酸素気泡により膜面から剥離排除する。
【0027】
なお、この過酸化水素による洗浄時には、曝気を行うか、又は曝気槽内の撹拌を十分に行い、過酸化水素を含んだ洗浄排液を槽内に速やかに拡散・希釈させる。即ち、洗浄排液中に残留している過酸化水素は、活性汚泥への酸素供給源として有効に使用されるが、過酸化水素濃度が高濃度の時は活性汚泥の活性が阻害される。そのため、この過酸化水素による洗浄に当っては、洗浄排液が曝気槽内混合液で希釈された後の過酸化水素濃度が2000mg/L以下になるように、注入量や注入速度を調整すると共に、十分な混合、撹拌を行う必要がある。
【0028】
図1に示す装置において、具体的な洗浄操作は次の通りである。
【0029】
即ち、まず、原水の導入を停止すると共に、曝気及び減圧ポンプ4を停止した後、ポンプ5Aを作動させて貯槽5内の蛋白質分解酵素含有洗浄水を配管13を経て膜分離装置3の透過液側より所定の流量で所定時間注入する。
【0030】
その後ポンプ5Aを停止すると共に、ポンプ6Aを作動させて、貯槽6内の脂質分解酵素含有洗浄水を配管14を経て膜分離装置3の透過液側より、所定の流量で所定時間注入する。
【0031】
このようにして蛋白質分解酵素による洗浄及び脂質分解酵素による洗浄を行った後は、過酸化水素による洗浄を行う。
【0032】
即ち、ポンプ6Aを停止すると共に、ポンプ7Aを作動させて、貯槽7内の過酸化水素含有洗浄水を配管15を経て膜分離装置3の透過液側より、所定の流量で所定時間注入する。
【0033】
この際、前述の如く、洗浄排液中の残留過酸化水素を速やかに槽内に拡散・希釈させるために、曝気を再開するなどして十分な撹拌を行う。
【0034】
過酸化水素による洗浄後は、ポンプ7Aを停止して、原水の導入を行うと共に、減圧ポンプ4を作動させて処理を再開する。
【0035】
なお、図示の装置は、曝気槽内に中空糸膜分離装置を設置したものであるが、本発明は、生物反応槽と連結している別な槽内に膜分離装置を浸漬設置し、生物反応槽と膜設置槽との間でポンプやエアーリフトポンプ等の手段で槽内液を移送する方式を採用した装置の洗浄にも適用可能である。
【0036】
また、洗浄する膜の形態としても、中空糸膜に限らず、例えば平膜、チューブラー膜等の他の形態の膜であっても良い。
【0037】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【0038】
実施例1,比較例1,2
食堂の厨房から排出されるSS:300〜2200mg/L、BOD:500〜3300mg/L、N−ヘキサン可溶性物質(脂質由来):70〜1200mg/L、有機体窒素(蛋白質由来):30〜550mg/Lの排水を原水とする図1に示すような装置において、本発明による洗浄効果を調べた。
【0039】
曝気槽容量は1000Lで、この曝気槽内に、中空糸UF膜として、有効表面積4m2 の三菱レイヨン(株)製「ステラポア−L(分画特性0.1μm、膜素材ポリエチレン)」を3組浸漬した(中空糸膜の全有効表面積は12m2 )。装置への原水通水量は600L/day、曝気槽容量当たりの負荷量は0.3〜2.0Kg−BOD/m3 ・dayとした。
【0040】
曝気槽内の汚泥濃度は10000mg/Lに調整し、曝気槽内水温は24〜28℃とした。曝気は曝気槽底部から行い、曝気槽内液のDO濃度を3mg/L以上に保持した。処理水は中空糸UF膜の透過液流出側から減圧ポンプを用いて、減圧下(圧力−0.05〜−0.1Kg/cm2 )、各中空糸UF膜当り、200L/day(3組で600L/day)で引き抜いた。この透過液の引き抜きは、20分間吸引、2分間休止の間欠方式とした。
【0041】
以上の条件で連続運転を1ケ月間行い、膜透過液(処理水)水質としては、BOD:20mg/L以下、N−ヘキサン可溶性物質:5mg/L以下の高水質を安定に得た。
【0042】
連続運転1ケ月後に3組の中空糸UF膜を下記の方法で別々に洗浄した。洗浄前後の最大透過液量を水温25℃の水道水を用いて測定し、結果を表1に示した。
【0043】
実施例1:蛋白質分解酵素としてプロテアーゼ−Nを水道水に2重量%溶解した蛋白質分解酵素含有洗浄水と、脂質分解酵素としてリパーゼ−Pを水道水に5重量%溶解した脂質分解酵素含有洗浄水とを用い、先に蛋白質含有洗浄水を1L/hrの水量で中空糸UF膜の透過液流出側から30分間通水した。次に、同様な方法で脂質分解酵素含有洗浄水を同条件で30分間通水した。最後に過酸化水素を3重量%含んだ水道水を30分間通水した。
【0044】
比較例1:4重量%カセイソーダ水溶液(温度70℃)を、2L/hrの水量で膜の透過液流出側から30分間通水し、その後、5重量%塩酸水溶液を2L/hrの水量で同様に30分通水し、最後に透過液のpHが中性になるまで、水道水を透過液流出側から通水した。
【0045】
比較例2:カセイソーダ水溶液の代りに4重量%の次亜塩素酸ソーダ水溶液(温度70℃)を用いたこと以外は比較例1と同様にして洗浄を行った。
【0046】
【表1】
【0047】
表1より、蛋白質分解酵素及び脂質分解酵素と過酸化水素による本発明の洗浄方法によれば、カセイソーダと塩酸、又は、次亜塩素酸ソーダと塩酸を用いる従来の洗浄方法に比べて、1.5〜1.8倍の最大透過液量を得ることができ、洗浄効率が大幅に改善されることが明らかである。
【0048】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の浸漬型膜分離装置の洗浄方法によれば、
▲1▼ 膜の洗浄を効率的に行うことができるため、洗浄頻度を低減できる。
▲2▼ 酵素による洗浄で、取り扱い上危険な薬品を必要としないため、洗浄作業が容易で、専門の作業員による高度な管理も不要となる。
▲3▼ 洗浄排液を生物処理反応槽内に排出することが可能となるため、洗浄排液処理が不要となる。
▲4▼ 洗浄排液中に残留している酵素を生物処理反応槽内液中の蛋白質や脂質の酵素分解に、また、過酸化水素を活性汚泥の酸素供給源として、それぞれ有効に活用できる。
といった効果が奏され、好気性生物処理反応槽又は、これに連結された槽内に浸漬設置された膜分離装置を高い安全性にて効率的に洗浄することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例方法を示す系統図である。
【符号の説明】
1 曝気槽
2 曝気管
3 中空糸膜分離装置
4 減圧ポンプ
5 蛋白質分解酵素含有洗浄水貯槽
6 脂質分解酵素含有洗浄水貯槽
7 過酸化水素含有洗浄水貯槽
Claims (1)
- 好気性生物処理反応槽内又は、該生物処理反応槽と連結された槽内に浸漬設置された膜分離装置を洗浄する方法において、蛋白質分解酵素を含む洗浄水及び/又は脂質分解酵素を含む洗浄水を膜の透過液流出側から注入して洗浄を行った後、過酸化水素を含む洗浄水を膜の透過液流出側から注入することを特徴とする浸漬型膜分離装置の洗浄方法。
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JP21171295A JP3570030B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 浸漬型膜分離装置の洗浄方法 |
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JP21171295A Expired - Fee Related JP3570030B2 (ja) | 1995-08-21 | 1995-08-21 | 浸漬型膜分離装置の洗浄方法 |
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