JP4920990B2 - 分離膜の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、生物処理槽の槽内水を循環ろ過する槽外設置型の分離膜の洗浄方法に関するものである。

下水、返流水、工場排水、ゴミ浸出水、屎尿、農業廃水、畜産排水、養殖排水などの処理には、微生物の働きを利用して有機質を分解させたり、硝化、脱窒を行わせたりする生物処理槽が広く用いられている。生物処理槽の槽内水は最終沈殿池に導かれて重力沈降により固液分離を行わせ、汚泥分と上澄水とに分離するのが普通であった。しかし重力沈降には長い滞留時間を要するために広い面積が必要となる。そのため敷地面積に制約のある都市部の下水処理場等においては、固液分離手段として分離膜を採用する傾向にある。

分離膜には槽内設置型のものと槽外設置型のものとがあるが、いずれの場合にも膜面に付着する汚泥の洗浄が必要となる。特に生物処理槽の槽内水は多量のＳＳ(suspended solid)を含有することが多いので、適切に膜面洗浄を行わないと急速に閉塞に至り、運転不能となる。

槽内設置型の分離膜については、特許文献１に示されるように槽内に固体粒子を投入し、気泡により循環流を形成して固体粒子と分離膜の表面とを接触させ、膜面に付着している汚泥を擦り取ることにより、連続的に膜面洗浄を行う方法が知られている。しかし槽外設置型の分離膜については、このような気泡による循環流を利用することができないので、通常の分離膜と同様の水逆洗と薬品洗浄とが行われる。

一般に槽外設置型の分離膜は、生物処理槽と循環経路で接続され、槽内水をクロスフロー方式でろ過している。このため分離膜の一次側は循環経路で生物処理槽と接続されており、二次側から逆洗圧を加えて堆積物を一次側に剥離させることにより生じた汚泥は、循環経路を介して生物処理槽に返送されるか、あるいは、逆洗圧を加える前に循環経路を閉とし、剥離後膜一次側に残存する汚泥とともに逆洗排水として逆洗排水経路を介して生物処理槽に返送される。これは生物処理槽のＭＬＳＳ(mixed liquor suspended solid)を一定に保つためにも必要な操作であり、仮に剥離された汚泥を含む逆洗排水の返送を行わないと、ＭＬＳＳの低下により、生物処理槽の生物処理能力が損なわれる。

従来は分離膜の薬品洗浄を行う場合にも、上記した水逆洗を行う場合と同様に、剥離された汚泥を生物処理槽に返送していた。ところが生物処理槽の槽内水を循環ろ過する槽外設置型の分離膜においては、浄水ろ過に用いられる一般の分離膜とは異なり、多量の汚泥が膜面に堆積する。このために通常の方法で薬液を分離膜に含浸させて膜面の汚泥を溶解させるためには多量の薬液が必要となり、従って多量の薬液を含んだ逆洗水が逆洗排水経路または循環経路から生物処理槽に返送される。その結果、生物処理槽内の微生物が流入する薬液によりダメージを受け、生物活性を回復するために時間を要し、またその間は膜ろ過性能や生物処理槽の処理能力が低下するなどの問題が生じるおそれがあった。
特開平９−１３６０２１号公報

本発明は、生物処理槽の槽内水を循環ろ過する槽外設置型の分離膜を、多量の薬液を使用することなく、また生物処理槽内の微生物にダメージを与えることなく洗浄することができる分離膜の洗浄方法を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、生物処理槽と循環経路で接続され、槽内水を循環ろ過する槽外設置型の分離膜の洗浄方法であって、通常の水逆洗の場合には膜面から剥離された汚泥を含む逆洗排水の一部または全部を逆洗排水経路または循環経路を介して生物処理槽に返送し、薬品洗浄の場合にはまず水逆洗により膜面から汚泥を剥離させて膜モジュール外に排泥し、続いて薬品洗浄を行うことを特徴とするものである。
好ましい実施形態においては、生物処理槽は活性汚泥処理を行う曝気槽である。また分離膜は、高分子膜またはセラミック膜とすることができる。なお、膜モジュールとは膜が内部に装入された容器を意味する。

本発明の分離膜の洗浄方法によれば、通常の水逆洗の場合には膜面から剥離された汚泥を含む逆洗排水の一部または全部を逆洗排水経路または循環経路を介して生物処理槽に返送するため、生物処理槽のＭＬＳＳを低下させることがない。また薬品洗浄の場合には、まず水逆洗により膜面汚泥を剥離させて膜モジュール外に排泥し、続いて薬品洗浄を行う。このように薬品洗浄に先立ち膜面から汚泥を剥離させて膜モジュール外に排泥するため、膜面に残留している堆積物量が減少し、薬液の必要量が減少する。

しかも続いて行われる薬品洗浄の工程においては、薬液を含んだ逆洗水及び汚泥を生物処理槽に返送することなくできる限り系外に排泥することができる。ここでいう系外とは、生物処理槽と膜ろ過装置以外を示す。また、特に、排泥先は沈砂池や最初沈殿池としても良い。なぜならば、沈砂池や最初沈殿池の被処理対象水には排泥中の薬液を消費する物質が存在し、かつ、沈砂池や最初沈殿池の被処理対象水が生物処理槽に流入するまでには十分な滞留時間があるため、生物処理槽の微生物に悪影響を及ぼすことはないためである。従って従来のように多量の薬液を含んだ逆洗水及び汚泥が生物処理槽に流入し、微生物にダメージを与えることが少なくなる。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１において、１は下水などの排水を処理する生物処理槽である。生物処理法としては活性汚泥法のほか、硝化液循環法、ＡＯ法（嫌気-好気法）、Ａ_２Ｏ法（嫌気-無酸素-好気法）、硝化＋内生脱窒法などを挙げることができるが、この実施形態では生物処理槽１は活性汚泥法のための曝気槽であり、図示を略した適宜の装置により槽内水の曝気が行われている。

２は生物処理槽１の槽内水を循環ろ過する分離膜である。本発明では分離膜２の材質は特に限定されるものではないが、高分子膜またはセラミック膜を用いることが好ましい。分離膜２の形状は、モノリス膜、チューブラー膜、ハニカム膜など各種の形状を採ることができ、内圧式であっても外圧式であってもよい。膜の種類はＭＦ膜またはＵＦ膜とすることが好ましい。生物処理槽１の槽内水は循環ポンプ３により分離膜２に打込まれ、クロスフローろ過が行われる。膜ろ過水は処理水槽４に送られ、分離膜２を通過した槽内水は循環経路５を介して生物処理槽１に返送される。膜ろ過を効率的に行う上では、図１に示すように分離膜２と処理水槽４との間にろ過ポンプ１７を設けることが好ましいが、このろ過ポンプ１７は省略することもできる。

この分離膜２はＳＳの多い生物処理槽１の槽内水をろ過するので、膜面に多量の汚泥が堆積する。そこで膜差圧が上昇した際には、水逆洗と薬品洗浄とを行い、膜面を洗浄する。水逆洗は従来と同様、逆洗ポンプ１０により処理水槽４内の処理水を分離膜２の二次側に打込み、膜面に堆積した汚泥を一次側に剥離させる方法で行われる。このときに剥離された汚泥は、膜一次側に残存する汚泥とともに逆洗排水として、逆洗排水経路または循環経路５を介して生物処理槽１に返送される。このため、生物処理槽１のＭＬＳＳの低下が防止される。なお、逆洗ポンプ１０の代わりに、処理水を加圧水槽に貯め、圧力液として分離膜２の二次側に打込んでもよい。

また水逆洗の際に、循環経路５のバルブ１１を閉じて循環を閉鎖し、逆洗排水槽１３に繋がる逆洗排水経路１４に設けられた逆洗排水弁１２を開き、剥離された汚泥を、膜一次側に残存する汚泥とともに逆洗排水として逆洗排水槽１３に排出してもよい。この場合には、逆洗排水槽１３内の逆洗排水はポンプ１５により生物処理槽１に返送され、生物処理槽１のＭＬＳＳの低下が防止される。逆洗排水槽１３は必須ではなく、逆洗排水をポンプ１０や水位差により生物処理槽１に直接返送することも可能である。逆洗排水槽１３内の逆洗排水の一部は、排泥ライン１６から系外に排出することができる。

上記した水逆洗工程においては、生物処理槽１のＭＬＳＳをモニタリングし、その計測値が上昇傾向であれば、生物処理槽１への汚泥返送の割合を減らして系外排出量を増やし、下降傾向であれば生物処理槽１への汚泥返送の割合を上げて系外排出量を少なくする制御を行えばなお好ましい。このように、剥離された汚泥と膜一次側に残存する汚泥とを含む逆洗排水の全部または一部が生物処理槽１に返送され、残部は系外に排出される。

次に薬品洗浄を行う場合には、先ず逆洗ポンプ１０により処理水槽４内の処理水を分離膜２の二次側に打込み、水逆洗を行う。この水逆洗の方法は前記した通りである。これにより膜面から汚泥を剥離させ、循環経路あるいは逆洗排水槽１３および排泥ライン１６から膜モジュール外に排泥する。この操作により、膜面に堆積している汚泥量を減少させる。この操作に続いて薬品洗浄を行う。薬品洗浄は、循環ポンプ３を停止しバルブ１１を閉として循環経路５を閉じてから、バルブ１２を開とし、薬液槽８において次亜塩素酸ナトリウムなどの薬品が添加された処理水を、薬品洗浄ポンプ９により分離膜２の二次側から打込み、バルブ１２を閉として膜面を薬液に浸漬して汚泥を溶解させたのち、圧力を加えて剥離させる方法で行われる。なお、薬品洗浄ポンプ９の代わりに、処理水を用いた薬液を加圧水槽に貯め、圧力薬液として分離膜２の二次側に打込んでもよい。

なお、上記のような膜面を薬液に浸漬して汚泥を溶解させる工程において、図１に示すように分離膜２の一次側に設置した気体供給手段７から空気その他の気体を供給し、分離膜２の一次側を気液混相流とすることが好ましい。気体による撹拌効果で膜面からの汚泥の剥離が促進されるからである。

洗浄工程の終了後、排泥バルブ１２を閉じ、バルブ１１を開いて通常のろ過運転を開始する。本発明では薬液を含む剥離物は排泥ライン１６から系外に排泥することができるため、生物処理槽１の微生物がダメージを受けることがなく、また薬品洗浄に先立って水逆洗を行い、膜面から汚泥を剥離させて膜モジュール外に排泥するので、薬品の使用量も減少する。

図１に示した装置を用い、活性汚泥処理を行う曝気槽の槽内水を分離膜によりクロスフローろ過した。使用した分離膜は出願人会社製のセラミック製モノリス膜（膜細孔径０.１μｍ）である。循環水量を１．０ｍ/ｓ、膜ろ過流束を２.０ｍ/ｄとし、逆洗時の空気供給量を０．１１ｍ／ｓ、逆洗圧力を５００ｋＰａ、逆洗使用水量を単位膜面積あたり３Ｌ/ｍ²とした。

水逆洗と薬品洗浄をともに４５分の周期で実施したところ、従来法では生物処理槽１の微生物がダメージを受け、薬品洗浄直後の膜ろ過性能が２．０ｍ／ｄから１．２ｍ／ｄにまで低下した。しかし薬品洗浄に先立って水逆洗により膜面から汚泥を剥離させて膜モジュール外に排泥し、続いて薬品洗浄を行う本発明の方法によれば、生物処理槽１の微生物がダメージを受けることがないため、薬品洗浄直後の処理能力は２．０ｍ／ｄに維持されたままであった。

本発明の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１ 生物処理槽
２ 分離膜
３ 循環ポンプ
４ 処理水槽
５ 循環経路
７ 気体供給手段
８ 薬液槽
９ 薬品洗浄ポンプ
１０ 逆洗ポンプ
１１ バルブ
１２ 逆洗排水弁
１３ 逆洗排水槽
１４ 逆洗排水経路
１５ ポンプ
１６ 排泥ライン
１７ ろ過ポンプ

Claims (3)

1. 生物処理槽と循環経路で接続され、槽内水を循環ろ過する槽外設置型の分離膜の洗浄方法であって、通常の水逆洗の場合には、膜面から剥離された汚泥を含む逆洗排水の全部または一部を、逆洗排水経路または循環経路を介して生物処理槽に返送し、薬品洗浄の場合には、まず水逆洗により膜面から汚泥を剥離させて膜モジュール外に排泥し、続いて薬品洗浄を行うことを特徴とする分離膜の洗浄方法。
2. 生物処理槽が活性汚泥処理を行う曝気槽であることを特徴とする請求項１記載の分離膜の洗浄方法。
3. 分離膜が高分子膜またはセラミック膜であることを特徴とする請求項１記載の分離膜の洗浄方法。

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