JP5324117B2 - 散気装置及び散気装置を備えた膜濃縮装置を有する水処理施設 - Google Patents
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Description
この汚泥濃縮装置の分離膜として、例えばセラミック膜や有機中空糸膜、有機平膜などの膜を複数備えた膜モジュールを膜濃縮装置内に浸漬して原水のろ過を行っている。この膜モジュールは、長期間汚泥濃縮処理を行うと膜面に汚泥(ケーキ)が付着し、汚泥濃縮の効率が低下する。そのため、汚泥濃縮装置に散気管を設け、上記膜面を洗浄する散気処理を行う必要がある。
また、洗浄時にこの洗浄ポンプなどを操作するのは手間が掛かり、メンテナンスの負担が大きいという問題もある。
この散気装置は、膜モジュールを支持するための箱形を形成する散気ケース58を有し、この散気ケース58の一方の側面に上方から底面に向かって散気管52が略垂直に延在しており、さらに底面で屈曲し、底面に沿って反対の側面まで略水平に延在している。散気ケース58の底面に位置する散気管52部分には複数の孔が設けられている。また、散気ケース58の底面においてフラッシング管53が散気管52と接続して、他方の側面に沿って底面から上方に向かって略垂直に延在している。
散気管52及びフラッシング管53内における気液混相流の液相と気相のバランスは被処理液の流入量によって変化する。
散気管52への被処理液の流入量が増加すると圧力が増加し、この圧力が作用している状態で、散気管52内に流入した被処理液をフラッシング管53及び空気出口側ヘッダー管57を通じて排出口55から排出すると、散気管52及びフラッシング管53内の圧力が低下して、フラッシング管53内の水面が下がる。
また、散気管52及びフラッシング管53内の圧力が低下すると、散気管52への被処理液の流入量が増加して、上述した加圧と減圧が繰り返され、フラッシング管53内の水面が上下し、散気管52内を断続的に洗浄する。
図10Aに示すように、3本のフラッシング管53から空気出口側ヘッダー管57に流入する汚泥等は、開放された排出口55から管外へ排出される。
図示のような、3本の散気管を空気出口側ヘッダー管57に接続した状態においては、各フラッシング管53から空気出口側ヘッダー管57に流入する汚泥等は管内に水面を形成し、図中左から右へ流れ、図中右端側では散気管から流入した汚泥がより多く搬送される。そのため、例えば図中左端のフラッシング管53の位置の水位aと図中右端のフラッシング管53の位置の水位bは均一にはならず、水位が一定にならない。
この各フラッシング管53の位置における水位差は、散気装置を構成する散気管の本数が増えるに従って大きくなり、水位の差が大きくなると各フラッシング管53の内部を流れる汚泥等にかかる水圧(圧力)の差も大きくなる。
従って、フラッシング管53の接続位置近傍にどの程度の量の汚泥が存在するかの状態によって、どの程度の量の汚泥がフラッシング管53内に逆流するかが影響される。即ち、フラッシング管53の接続位置近傍に多量の汚泥が存在していて、フラッシング管53内に汚泥の逆流が続くような場合であれば、水位の低下は大きく妨げられることになるが、フラッシング管53の接続位置近傍に存在する汚泥の量が少なく、汚泥の逆流開始後まもなくフラッシング管53への流入が空気などの気体になれば、水位低下に対する影響は小さくなる。
ここで、前述のようにフラッシング管53とヘッダー管57の各接続部の近傍に存在するフラッシング管53に逆流しうる汚泥等の液体の量は、ヘッダー管57内の上流側か下流側によって異なるため、各フラッシング管53における洗浄時の水面の下降速度は異なってしまう。このことが各散気管の洗浄効果に差を生じる原因となる。
請求項2の発明は、被処理液を貯留するための槽内に浸漬した分離膜の膜面を洗浄するため前記槽内に散気するための散気管と、前記散気管内に気体を供給する給気手段と、前記散気管に接続されたフラッシング管と、該フラッシング管に接続されたヘッダー管と、ヘッダー管を開閉する開閉手段と、を有し、前記開閉手段を開放したときに、前記散気管中に逆流する被処理液及び給気手段で供給される気体で前記散気管に付着した汚泥を、前記フラッシング管の送出口を通じてヘッダー管から排出する散気管清浄機能を備えた散気装置であって、前記フラッシング管は、前記ヘッダー管の側部でヘッダー管に接続しており、前記フラッシング管の前記送出口が、前記開閉手段を開放して散気管清浄を行う場合の前記ヘッダー管内を流れる前記汚泥を含む前記被処理液の液面よりも高い位置に設けられていることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は2に記載された散気装置において、前記ヘッダー管が前記被処理液及び汚泥を排出するための排水口と、前記気体を排出するための排気口を備えたことを特徴とする。
請求項4の発明は、水道原水を貯留する着水井と、前記着水井から流入する被処理液内の濁質を凝集してフロックとして沈殿させて汚泥とするための凝集沈殿池と、前記汚泥を分離膜にて濃縮する膜濃縮装置と、を有する水処理施設であって、前記膜濃縮装置が請求項1ないし3のいずれかに記載された散気装置を備えたことを特徴とする。
図1は本発明の実施形態に係る水処理施設のブロック図である。
水処理施設は従来と同様に、着水井1、凝集沈殿池2、膜濃縮装置3、前濃縮槽4から構成されている。
凝集沈殿池2の上澄み液は上澄み液送出管6を通じて、後段の処理工程(ろ過池31)へ送出され、その後浄水池32へ送出される。
一方、凝集沈殿池2において凝集沈殿した汚泥は、凝集沈殿池2の底部から給泥管5を通じて前濃縮槽4に送出し、重力沈降や浮上分離を行って前濃縮し、前濃縮した原汚泥を膜濃縮装置3へ送出する。膜濃縮装置3には、前濃縮した原汚泥を膜分離するための膜モジュール7が浸漬されており、さらに、膜濃縮装置3の下部には、膜濃縮装置3にて濃縮された汚泥を引き抜くための濃縮汚泥引抜管8が設けられている。この濃縮汚泥引抜管8から引き抜かれた汚泥は、貯留槽33へ送出される。
膜濃縮装置3にて固液分離されたろ液は、ろ液送出管9を通じて着水井1へ返送されるか、後段の処理工程(ろ過池31)又は浄水池32へ送出される。
膜濃縮装置3の内部には、複数の膜モジュール7が被処理液11内に浸漬されており、例えばセラミック膜、有機中空糸膜、有機平膜などがこの膜モジュール7に用いられる。
散気装置12は膜濃縮装置3内に散気を行うための散気管13と、散気管13内の汚泥を空気出口側ヘッダー管18に送出するためのフラッシング管14と、図示しないブロアで構成されており、散気管13は膜モジュール7の下方に配設されている。ブロアから空気を供給するための供給口15、及び散気管13内の汚泥や空気を排出するための排出口16は、それぞれ水面上に位置している。
上記散気管13、フラッシング管14、空気入口側ヘッダー管17及び空気出口側ヘッダー管18は例えば合成樹脂や金属からなる管状管であり、散気管13の下面には空気流出用の複数の孔19が設けられている。
図3は、第一の実施形態に係る散気装置における複数のフラッシング管を接続した空気出口側ヘッダー管18の概略図であり、図3Aは空気出口側ヘッダー管18の側断面図であり、図3Bは空気出口側ヘッダー管18の断面図である。
本実施形態に係る散気装置では、空気出口側ヘッダー管18と接続している各フラッシング管14の先端(送出口14a)は、各フラッシング管14が接続される空気出口側ヘッダー管18内に液面を形成した場合の液面(水面)よりも高く、また主に固体粒子を含んだ液体が管壁に付着して管の中心部分に気体が流れるスラグ流を形成している場合には、その管壁に付着した液体の層の厚さよりも大きくなるように形成されている。ここで、汚泥などの液体の量が同じであれば、スラグ流を形成しているときの管壁に付着した液体の層の厚さよりも、液面を形成しているときの深さ(ヘッダー管18の底部から液面までの距離)の方が大きいと考えられる。
フラッシング管14と上記ヘッダー管18との接続部をこのように構成することにより、空気出口側ヘッダー管18内で各フラッシング管14間とヘッダー管18の接続部近傍での汚泥の量に差が生じても、各フラッシング水量は影響されず、且つ、空気出口側ヘッダー管18内に排出された汚泥等(汚泥を含む被処理液)が各フラッシング管14に逆流することが防止できる。
なお、空気出口側ヘッダー管18とフラッシング管14との接続は、容易に外れることがなく、かつ空気出口側ヘッダー管18内に流れる汚泥等が接続部から洩れなければどのような接続方法でもよい。
第一の実施形態に係る散気装置では、空気出口側ヘッダー管18に接続されているフラッシング管14の数が多くなると、空気出口側ヘッダー管18内に排出される汚泥等の量が多くなるため、それに伴って空気出口側ヘッダー管18の口径も大きくする必要がある。
その場合、排水バルブ20は空気出口側ヘッダー管18の口径と同じサイズであるため、空気出口側ヘッダー管18の口径が大きくなればなるほど排水バルブ20も大型化し、コストが掛かるという問題がある。
そこで、第二の実施形態に係る散気装置は、この問題を解決するためになされたものであって、空気出口側ヘッダー管18の口径に関わらず、排水バルブの口径を決定でき、よりコストを抑えることを可能にするものである。
図4Aに示すように、第二の実施形態に係る散気装置における空気出口側ヘッダー管18は、左右両端が蓋21,22で閉鎖されており、その代わりに上面及び下面に排気管23及び排水管25が設けられている。
排気管23は空気出口側ヘッダー管18内の空気を排気するためのものであり、排気弁24によって開閉される。排水管25は空気出口側ヘッダー管18内の汚泥等を排出するためのものであり、排水弁26によって開閉される。
この構成であれば、第一の実施形態同様、各フラッシング管14から空気出口側ヘッダー管18内に汚泥等が流れるとき、各フラッシング管14の送出口14aが気相に開放され、一度空気出口側ヘッダー管18内に排出した汚泥等が逆流することも防止できる。
なお、このフラッシング管14の接続位置を第一の実施形態に適用してもよいし、第一の実施形態におけるフラッシング管14の接続位置を第二の実施形態に適用してもよい。
また、第二の実施形態に係る散気装置及び膜処理装置によれば、汚泥等を排出する排出口の排水バルブの大きさを空気出口側ヘッダー管18の口径に合わせる必要がないため、小型の排水バルブを使用でき、コストを抑えることができる。
なお、以上で説明した散気装置は、活性汚泥処理装置においても適用可能であり、そのときは原汚泥が活性汚泥となる。
以下に、本発明の一実施例を説明する。
図5は本実施例に係る散気装置における複数本のフラッシング管を接続した空気出口側ヘッダー管の概略側面図である。
なお、以下説明する図5ないし図7に示す数値の単位は全てミリメートル(以下、mm)である。
本実施例に係る空気出口側ヘッダー管18は、全長が2010mmで、200mmの管径を有しており、左右両端が蓋21,22によって閉鎖され、蓋22から管の長手方向に280mm離れた位置の上面に排気管23と下面に排水管25が接続され、それぞれに排気弁24と排水弁26が設けられている。
この排水管25は図中紙面手前方向に屈曲して延在している。
図示のように、空気出口側ヘッダー管18の上面に管径50mmの排気管23と、下面に管径65mmの排水管25が接続されており、それぞれに排気弁24と排水弁26が設けられている。
また、排水管25が図中左方向に屈曲しており、その端部から空気出口側ヘッダー管18内の汚泥等が管外に排出される。
図7はフラッシング管14が空気出口側ヘッダー管18の下側から空気出口側ヘッダー管18内に延在して接続されている部分を示しており、既に説明したようにフラッシング管14は空気出口側ヘッダー管18内に120mm延在して接続されている。
このフラッシング管14の管径は40mmで、空気出口側ヘッダー管18内の汚泥等の水深は93mmとなっている。
本実施例の仕様を表1に記す。
Claims (4)
- 被処理液を貯留するための槽内に浸漬した分離膜の膜面を洗浄するため前記槽内に散気するための散気管と、前記散気管内に気体を供給する給気手段と、前記散気管に接続されたフラッシング管と、該フラッシング管に接続されたヘッダー管と、ヘッダー管を開閉する開閉手段と、を有し、前記開閉手段を開放したときに、前記散気管中に逆流する被処理液及び給気手段で供給される気体で前記散気管に付着した汚泥を、前記フラッシング管の送出口を通じてヘッダー管から排出する散気管清浄機能を備えた散気装置であって、
前記フラッシング管は、前記ヘッダー管の下側からヘッダー管内に起立して延在しており、前記フラッシング管の前記送出口が、前記開閉手段を開放して散気管清浄を行う場合の前記ヘッダー管内を流れる前記汚泥を含む前記被処理液の液面よりも高い位置に設けられていることを特徴とする散気装置。 - 被処理液を貯留するための槽内に浸漬した分離膜の膜面を洗浄するため前記槽内に散気するための散気管と、前記散気管内に気体を供給する給気手段と、前記散気管に接続されたフラッシング管と、該フラッシング管に接続されたヘッダー管と、ヘッダー管を開閉する開閉手段と、を有し、前記開閉手段を開放したときに、前記散気管中に逆流する被処理液及び給気手段で供給される気体で前記散気管に付着した汚泥を、前記フラッシング管の送出口を通じてヘッダー管から排出する散気管清浄機能を備えた散気装置であって、
前記フラッシング管は、前記ヘッダー管の側部でヘッダー管に接続しており、前記フラッシング管の前記送出口が、前記開閉手段を開放して散気管清浄を行う場合の前記ヘッダー管内を流れる前記汚泥を含む前記被処理液の液面よりも高い位置に設けられていることを特徴とする散気装置。 - 請求項1又は2に記載された散気装置において、
前記ヘッダー管が前記被処理液及び汚泥を排出するための排水口と、前記気体を排出するための排気口を備えたことを特徴とする散気装置。 - 水道原水を貯留する着水井と、前記着水井から流入する被処理液内の濁質を凝集してフロックとして沈殿させて汚泥とするための凝集沈殿池と、前記汚泥を分離膜にて濃縮する膜濃縮装置と、を有する水処理施設であって、
前記膜濃縮装置が請求項1ないし3のいずれかに記載された散気装置を備えたことを特徴とする水処理施設。
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