JP3889254B2 - 有機性廃水の生物処理液の固液分離方法及び装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維性SSやBOD含有有機性廃水(有機性汚水)処理に関するもので、特に紙パルプ工場廃水である白水の処理・回収に用いることができる有機性廃水の生物処理液の固液分離方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、繊維性SS、BOD等含有の有機性廃水(以下「原水」ともいう)、例えば、製紙パルプ工場の白水を処理する方法の1つとして、予め、凝集沈殿処理を行い、繊維性SSや有機性COD等を除去した処理水に対し、砂ろ過を用いて、凝集処理で除去できなかった微細なSSを除去し、その処理水を再生回収する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記白水処理の場合、凝集沈殿処理を行っても、白水中の溶解性BODを除去することができず、後段の砂ろ過でもBOD除去機能が無いことから、処理水のBOD残留により、良好な再生水が得られない。また、白水中繊維性SSが細かい場合、凝集沈殿処理を行っても、凝集処理後の繊維性SSフロックの沈降性は必ずしもよくないことから、凝集汚泥を十分沈降させ、良好な処理水を得るためには、それに見合う十分な沈降面積及び滞留時間を有する沈殿池が必要であり、処理装置の大型化と設置容積の増大要因となっている。さらに処理水中に微細SSの残留があるため、後段の砂ろ過装置が頻繁に閉塞し、逆洗頻度の上昇、水回収率の低下要因となっている。
【0004】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、小型の装置で、低いランニングコストで、安定した清澄なろ過水を、高速度でろ過膜の閉塞も少なく得ることのできる生物処理汚水の固液分離方法及び装置を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題を解決すべく鋭意調査及び研究を行い、調査結果としてろ過助剤を使用してろ過を行う場合の2方法のうちの一つのボディ・フィード法は、原液中に含まれる固形物の圧縮性が大きく、しかも、ろ過困難である場合に用いられ、原液中に少量の助剤を混入しろ過を行う方法である。例えばMg(OH)2,Zn(OH)2,Fe(OH)3,Al(OH)3などの水酸化物、清酒・醤油のオリ、糖液、河川水、下水中のバクテリヤおよび有機ワニスなどの不純物はすべて圧縮性が大きく、ろ材面に堆積してろ材の目を塞ぐとともに、ろ滓自身目がつまったものになり、液の通路を塞ぎろ過量減衰を速くする原因となる。このような場合、ボディ・フィード法を行うと、ろ材面に堆積されるろ滓は不純物と多孔質のろ過助剤とが混合したものになるから、このろ滓は圧縮性が小さくなり、ろ過抵抗が低く流速の減衰が少なく、かつ長時間ろ過を行い得ることを知見した。
【0006】
そして、これらの知見に基づいて、パルプ工場廃水である白水の生物処理汚水のダイナミックろ過層の形成に、該処理汚水中の繊維性SSが高速ろ過を行うためのボディ・フィード法のろ過助剤に相当し、安定したダイナミックろ過層の形成に大きく寄与していることを研究成果として知見した。
【0007】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、次の構成からなるものである。
(1)繊維性SS及びBODを含有する有機性廃水を曝気槽に導入して生物処理を行った後、その生物処理液を通水性ろ過体を浸漬したろ過分離槽の上部に流入させ、前記処理液に無機凝集剤を添加して凝集させ、凝集混合液を前記通水性ろ過体によりろ過して通水性ろ過体表面に凝集汚泥のダイナミックろ過層を形成させ、前記通水性ろ過体より水頭圧でろ過水を得るとともに、ろ過後の汚泥濃縮液をろ過分離槽下部より曝気槽に返送することを特徴とする有機性廃水の生物処理液の固液分離方法。
【0008】
(2)下部に曝気用散気管が設けられ、有機性廃水が供給されて曝気により生物処理をする曝気槽と、頂部に水頭圧で処理水槽へろ過水を供給するろ過水集水管及び底部に前記曝気槽へ内部から排泥された汚泥を返送する排泥管が付設され、表面にダイナミックろ過層が形成されるろ過モジュールと前記ろ過モジュールが槽内に浸漬して配設されるろ過分離槽と、前記ろ過分離槽上部に設けられた前記曝気槽からの生物処理水の供給管と無機凝集剤の供給管と、前記ろ過分離槽下部に設けられた空洗用散気管と、前記ろ過分離槽底部に付設された前記曝気槽へ返送汚泥を返送する返送汚泥抜き取り管及び前記ろ過分離槽底部に付設された濃縮汚泥の抜き取り管及び前記ろ過水を貯留し、処理水排出管とろ過モジュールへ接続する逆洗水配管が付設されている処理水槽を有することを特徴とする有機性廃水の生物処理液の固液分離装置。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明によれば、繊維性SS及びBODを含有する有機性廃水(有機性汚水)に対し、曝気槽において生物処理を行えば、排水中のBODが除去できる。BOD残留のない処理液に対し、無機凝集剤を添加して凝集した混合液をろ過分離槽に導入すれば、ろ過分離槽内の浸漬通液性ろ過体表面に繊維性SSを含む凝集汚泥のダイナミックろ過層が形成でき、このダイナミックろ過層によって、高速度で流入汚水中の繊維性SSがほぼ完全にろ過分離でき、清澄なろ過水を得ることができる。
なお、ダイナミックろ過は、通常不織布、金網などの孔径が50〜200μm程度の目の粗いろ過面の表面に生物汚泥層からなる層厚の薄いろ過面(ダイナミックろ過層)を形成させ、低いろ過圧でろ過水を得るろ過方法をいう。
【0010】
流入原水中の繊維性SSが、凝集処理により凝集性の高い汚泥フロックを形成し、ろ過体表面に形成された汚泥のダイナミックろ過層が、低い水頭圧で被処理液中のSSをろ過分離することができる。該ダイナミックろ過層が、主として凝集した繊維性SSで形成されていることから、透水性が高いうえに、除去対象である繊維性SSはほぼ完全に該ダイナミックろ過層に分離除去される。本発明においては、ろ過圧として水頭圧で行うことが好ましい。
さらに曝気槽における生物処理で、流入原水中の溶解性BODが分解除去されていることから、ろ過分離槽では、通液性ろ過体表面に生物スライムの発生がなく、安定したろ過水を得ることができる。
通水性ろ過体としては、不織布、織布、ろ布、金属網等のいずれを用いても同様な効果が得られる。また、ろ過体形状としては、平面型、円筒型、中空型のいずれを用いることも可能であり、複数個を束ねてろ過体モジュールとして用いることも可能である。
【0011】
ろ過分離槽への生物処理水の流入は、同槽上部とした結果、生物処理水への凝集剤添加による凝集反応で生成した凝集汚泥混合液がろ過モジュールを上から下方にゆっくりと流下することになり、その凝集汚泥混合液をろ過モジュールによりろ過してろ過水を得る際には、そのろ過により濃縮した汚泥がろ過分離槽下部に沈降する状態が形成される。このようにしてろ過分離槽下部に濃縮汚泥が溜まってくるので、ろ過分離槽下部より高濃度の濃縮汚泥を曝気槽に返送すれば、曝気槽内のMLSS濃度を高く維持でき、安定した生物処理が得られる。また、ろ過分離槽下部より濃縮汚泥の一部を定常的に排出すれば、ろ過分離槽内部の汚泥濃度が高くなることがなく、通液性ろ過体表面に常時安定した汚泥のダイナミックろ過層を形成することができる。
【0012】
この処理においては、通液性ろ過体表面に汚泥のダイナミックろ過層が形成されるまでに、ろ過モジュール内に汚泥の侵入が生じる。このため、モジュール内部に汚泥堆積を無くするために定期的にモジュール外部に排泥を行うことが必要となる。この排泥方法としては、ろ過モジュール下部より内部に貫通する排泥管を設け、そこから汚泥を槽外に排出するようにする。この場合、排出汚泥を曝気槽に導入するようにするのが好ましい。なお、排出動力としては水頭圧による自然流下が好ましく、水頭圧はろ過時水頭圧と同程度であることが好ましい。
【0013】
以下に、本発明を実施態様の一例を示す図面を用いて詳細に説明する。
図1は、紙パルプ工場の白水再生処理に対する本発明による処理法の一例のフローシートである。
図1に示す如く、原水1を曝気槽2に流入させ、曝気ブロワ3から曝気用散気管4を通じて曝気し、生物処理によるBOD除去を行う。生物処理後の処理液をろ過分離槽5の上部から流入する。曝気槽2からの処理液に対し、無機凝集剤7である塩化第2鉄(FeCl3)を添加して凝集処理を行う。凝集処理後の汚泥混合液を通水性ろ過体からなるろ過モジュール6より水頭圧差でろ過し、ろ過水12は集水管10、ろ過水弁11を経て得られる。ろ過水12は一旦処理水槽17に流入し、その一部を逆洗水として用い、大部分は処理水18として放流する。
【0014】
ろ過体表面に汚泥ろ過層が過剰に成長し、ろ過水量が低下した時、ろ過モジュール6の洗浄を行う。洗浄方法としては、一旦ろ過水弁11を閉じ、ろ過停止してから、ろ過モジュール6下部の空気用散気管9を通じて空洗ブロワ8より曝気して、ろ過体表面の汚泥ろ過層を剥離する。空洗後に、水逆洗ポンプ15によりろ過水を逆洗水配管20を経てろ過水集水管10からろ過モジュール6内部に導入する水逆洗操作で、ろ過体表面付着汚泥の剥離を行った。
【0015】
なお、付着汚泥の剥離を行ったろ過モジュール6を用いて生物処理水のろ過を再開したときには、汚泥のダイナミックろ過層が形成するまでは、ろ過モジュール6内部に汚泥の侵入が起こる。モジュール6内部侵入汚泥を外部に排出するために、水逆洗時に排泥弁13を開放することにより、導入された逆洗排水の一部を、内部侵入汚泥とともに排出汚泥14として排出することが可能である。水逆洗終了後もさらに排泥弁13を数分間開放して、排出汚泥14の排除を行う。排出汚泥14はその大部分を返送汚泥として曝気槽2に送るようにする。
【0016】
ろ過分離槽5のろ過モジュール6よりろ過水12を得た後、ろ過分離槽5下部に沈降した濃縮汚泥19の一部を返送汚泥16として曝気槽2に返送すれば、曝気槽2内MLSSを所定濃度に維持することができる。また、濃縮汚泥19の一部を余剰汚泥として排出して、濃縮・脱水等の処理を行う。
【0017】
【実施例】
以下に、本発明を実施例により詳細に説明する。ただし、本発明は、この実施例のみに限定されるものではない。
【0018】
実施例1
第1図に示すフローにより紙パルプ工場の白水再生処理を行った。
第1表にこの実施例での曝気槽の処理条件を示す。第2表にろ過分離槽の処理条件を示す。
【0019】
【表1】
【0020】
第1表に示すように、曝気槽への原水流入量が10m3/dであり、ろ過分離槽からの返送汚泥量は3.0m3/dとした。曝気槽MLSSは約2500mg/リットルで、BOD負荷は0.25kg/kg/dである。
第2表に示すろ過分離槽の処理条件から分かるように、本実施例では、通水性ろ過体として、有効面積0.4m2 の平面型織布ろ過体5枚を、ろ過体モジュール6としてろ過分離槽5に設置した。ろ過時の平均水頭圧を約10cmとした。ろ過水量が約10m3/dである。
【0021】
ろ過体に対する洗浄はろ過を一旦停止し、ろ過モジュール6に対する空洗及び水逆洗を行う。空洗は風量135リットル/minで3分間行った。水逆洗は空洗後に水量55リットル/minで約1分間行った。水逆洗時は排泥弁13を開放して、内部侵入汚泥を逆洗水の一部とともに10cmの水頭圧により排出した。水逆洗終了後もさらに排泥弁13を約1〜3分間開放して、モジュール6内部の残留汚泥混合液を排出した。
【0022】
【表2】
【0023】
第2表の処理条件で約2ヶ月連続処理時のろ過フラックスは、ほぼ4〜5m/dであり、安定した処理が得られた。
第3表に約2ヶ月連続処理した時の原水及び処理水の水質の平均値を示す。
【0024】
【表3】
【0025】
第3表に示すように、原水のpHが8.2、濁度860度、SS520mg/リットルであるのに対し、ろ過後の処理水では、pH7.0、濁度5.0度以下、SS5mg/リットル以下となり、清澄なろ過水であると認められた。また、溶解性COD及びBODについては、原水でそれぞれ105mg/リットルと100mg/リットルであるのに対し、処理水では、それぞれ11mg/リットルと5mg/リットル以下となり、生物処理との併用により良好な水質が得られた。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、繊維性SS及びBODを含有する有機性廃水に対し、曝気槽において生物処理を行うことにより、廃水中のBODが除去できる。BOD残留のない処理液に対し、無機凝集剤添加で凝集した混合液をろ過分離槽に導入することにより、ろ過分離槽内の浸漬ろ過体表面に、繊維性SSを含む凝集汚泥のダイナミックろ過層が形成でき、ダイナミックろ過層によって流入廃水中の繊維性SSがほぼ完全にろ過分離でき、清澄なろ過水を得ることができる。
【0027】
流入原水中の繊維性SSが、凝集処理により凝集性の高い汚泥フロックを形成し、ろ過体表面に形成された汚泥のダイナミックろ過層が、低い水頭圧で非処理液中のSSをろ過分離することができる。該ダイナミックろ過層が、主に凝集した繊維性SSで形成されていることから、透水性が高いうえに、除去対象である繊維性SSがほぼ完全に該ダイナミックろ過層により阻止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の有機性廃水生物処理液の固液分離を実施する装置の概略説明図である。
【符号の説明】
1 流入原水
2 曝気槽
3 曝気ブロワ
4 曝気用散気管
5 ろ過分離槽
6 ろ過モジュール
7 無機凝集剤
8 空洗用ブロワ
9 空洗用散気管
10 ろ過水集水管
11 ろ過水弁
12 ろ過水
13 排泥弁
14 排出汚泥
15 水逆洗ポンプ
16 返送汚泥
17 処理水槽
18 処理水
19 濃縮汚泥
20 逆洗水配管
Claims (2)
- 繊維性SS及びBODを含有する有機性廃水を曝気槽に導入して生物処理を行った後、その生物処理液を通水性ろ過体を浸漬したろ過分離槽の上部に流入させ、前記処理液に無機凝集剤を添加して凝集させ、凝集混合液を前記通水性ろ過体によりろ過して通水性ろ過体表面に凝集汚泥のダイナミックろ過層を形成させ、前記通水性ろ過体より水頭圧でろ過水を得るとともに、ろ過後の汚泥濃縮液をろ過分離槽下部より曝気槽に返送することを特徴とする有機性廃水の生物処理液の固液分離方法。
- 下部に曝気用散気管が設けられ、有機性廃水が供給されて曝気により生物処理をする曝気槽と、頂部に水頭圧で処理水槽へろ過水を供給するろ過水集水管及び底部に前記曝気槽へ内部から排泥された汚泥を返送する排泥管が付設され、表面にダイナミックろ過層が形成されるろ過モジュールと前記ろ過モジュールが槽内に浸漬して配設されるろ過分離槽と、前記ろ過分離槽上部に設けられた前記曝気槽からの生物処理水の供給管と無機凝集剤の供給管と、前記ろ過分離槽下部に設けられた空洗用散気管と、前記ろ過分離槽底部に付設された前記曝気槽へ返送汚泥を返送する返送汚泥抜き取り管及び前記ろ過分離槽底部に付設された濃縮汚泥の抜き取り管及び前記ろ過水を貯留し、処理水排出管とろ過モジュールへ接続する逆洗水配管が付設されている処理水槽を有することを特徴とする有機性廃水の生物処理液の固液分離装置。
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