JPH06285496A - 有機性排水の中空糸膜分離生物処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 膜への汚泥の付着、固着圧密化を防止し、常
に膜表面を清浄に保てる新技術を確立し、膜を取り出し
て行う清掃作業を不要にできる画期的技術を提供するこ
と。 【構成】 有機性排水を沈降により固液分離せしめた
後、中空糸膜を浸漬した曝気槽内に供給して生物処理な
らびに膜分離しつつ、該曝気槽内の液を前記沈降分離工
程に還流すると共に、前記曝気槽内に生物付着粒状固体
を共存させ、曝気によって該粒状固体を懸濁流動状態に
置き、前記中空糸膜を通して処理水を取り出すことを特
徴とする中空糸膜分離生物処理方法およびその装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、下水など各種有機性汚
水を微生物と中空糸膜分離によって高度に浄化する方法
および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より活性汚泥の曝気槽内に中空糸膜
の膜分離モジュールを浸漬し、浮遊微生物（活性汚泥フ
ロック）によってＢＯＤを除去しつつ、膜によって微生
物その他のＳＳを完全にろ過分離し、清澄処理水を得る
技術が公知である。しかし本発明者が、この従来技術に
よる下水など有機性汚水の処理を行ったところ、中空糸
膜の表面または膜の束の間に活性汚泥が強く付着し、付
着した汚泥が脱水されるため、ケーキ状となってますま
す強固にこびりつくという重大な欠点があることが認め
られた。この現象は、活性汚泥のＭＬＳＳ濃度が増加す
るほど顕著になることもわかった。こうなってしまうと
膜のろ過抵抗が急増し、運転不能になる。しかし曝気槽
内に浸漬したまま膜をクリーニングすることは不可能で
あり、膜モジュールを外に取り出して、高圧スプレー水
を噴射しながら、膜に付着した汚泥を除去しなければな
らない。この作業は極めて面倒な作業であり、膜モジュ
ールが多数ある場合などは数日がかりの大作業となる。
実際上、このようなことは不可能である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、従来技術
により曝気槽内の有機性汚水中に含まれるＢＯＤなどを
生物処理により除去しつつ、分離膜によって浮遊活性汚
泥などをろ過分離し、清澄処理水を得る処理を実施し、
問題点の生じる原因を詳しく検討した結果から次の知見
を得た。 １）曝気槽内の浮遊活性汚泥濃度が高濃度になるほど、
膜への汚泥の付着、圧密化が起き易い。 ２）曝気槽内の浮遊活性汚泥濃度が数百ミリグラム／リ
ットル以下ならば分離膜への汚泥の付着は著しく少なく
なる。 本発明は前記従来装置の重大欠点を完全に解決し、膜の
取り出し、清掃作業を不要にできる画期的技術を提供す
るものである。具体的には、膜への汚泥の付着、固着圧
密化を防止し、常に膜表面を清浄に保てる新技術を確立
し、メンテナンス作業の不要化を図るものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記新知見に
次の新たな着想を統合して完成されたものである。すな
わち、（１）有機性排水を沈殿槽に導いて、汚泥などを
沈降により固液分離せしめた後、中空糸膜を浸漬した曝
気槽内に供給して、生物処理ならびに膜分離しつつ、該
曝気槽内の液を前記沈降分離工程に還流すると共に、前
記曝気槽内に生物付着粒状固体を共存させ、曝気によっ
て該粒状固体を懸濁流動状態に置き、前記中空糸膜を通
して処理水を取り出すことを特徴とする中空糸膜分離生
物処理方法。および、（２）有機性排水の沈澱槽と曝気
槽を有し、該沈澱槽処理水を前記曝気槽に導く配管、お
よび前記曝気槽内の水を前記沈澱槽に返送する配管を有
すると共に、前記曝気槽には曝気手段の他曝気槽内の水
をろ過する中空糸膜固液分離装置を配備し、さらに生物
付着粒状固体を前記曝気槽内水中に浮遊共存させたこと
を特徴とする中空糸膜分離生物処理装置である。

【０００５】中空糸膜を装填した膜分離モジュールを浸
漬させた曝気槽内に、流動し易い微生物固定化担体粒子
を懸濁流動させて処理を行い、槽内の微生物濃度を高く
維持しつつ、曝気槽内液を前段の沈殿槽に循環させるこ
とによって、浮遊微生物を沈降分離し、浮遊状の微生物
（担体に付着していない微生物）濃度を数百ミリグラム
／リットル以下に維持でき、しかも微生物固定化担体粒
子が中空糸膜の表面と接触する時に、膜の表面をクリー
ニングするという重要な効果が得られた。この結果、膜
に活性汚泥が付着圧密化することがなくなり、膜を槽外
に取り出して清掃するという作業が要らなくなることが
判明した。

【０００６】微生物固定化担体粒子としては、軽く、流
動し易いもの、微生物固定化能力が大きいこと、膜と接
触するときの膜の清掃作用が大きいものが好適であり、
これらの条件を満足する粒状物としては、プラスチック
担体や、軽量のゼオライトなど鉱物、軽量骨材などの無
機多孔性担体や、紐（繊維）状物の短束状物または塊状
物など、あるいはゲル包括微生物担体その他種々公知の
担体が使えるが、特に目の大きな立体網目構造の粒状ろ
材が好適な担体粒状物である。

【０００７】上記立体的網目状粒状体ろ材は、表面から
内部にかけて連続した穴を持つように形成され、公知の
発泡法等により製造できる。また、粒状体の素材として
は、上記性質を有するものであるならば特に制限され
ず、有機高分子、無機化合物等公知のものを使用できる
が、中でも素材自体に適度な弾性と強度とを有する素材
が好ましく、特にウレタン樹脂等が好ましい。例えば、
ポリウレタンフォーム等の弾性多孔性粒状物を、ウレタ
ン樹脂等のプラスチックスを連続気泡を造る発泡法で発
泡して作製して、そのまま使用するか所望の形状、サイ
ズに切断して使用する。

【０００８】その形状は角形、球状、その他種々の形状
がとれるが、角形が好ましい。 特に形状が角状で、粒
径が１０×１０×１０ｍｍ位のサイコロ状あるいは１０
×２０×２０ｍｍの直方体、１０×３０×３０ｍｍの直
方体などが好適である。 粒状物の粒径があまり小粒径
であると、分離膜表面の清掃力が小さくなり、あまり大
粒径であると微生物の固定化量が少なくなり、粒状物内
部が腐敗し易いので好ましくない。その素材の比重は、
通常０．９〜１．２程度が好ましい。また空隙率は、９
０％以上が好ましい。気孔径、即ち、孔径は、０．１〜
６ｍｍ、好ましくは２〜４ｍｍの範囲から選択すること
が望ましい。また、１ｃｍ長さ当たりの孔の数は、５〜
２０個が好ましい。

【０００９】曝気槽内に投入する量としては、ポリウレ
タンフォーム製の粒径１０×２０×２０ｍｍの直方体粒
状物を使用する場合、曝気槽１ｍ³ あたり２０〜３０Ｖ
／Ｖ％が適当であり、あまりぎっしりと投入しすぎると
担体が流動し難くなり、本発明の目的を達成できない。
また、少なすぎると微生物濃度を高く保てない。本発明
によって処理を続けると、微生物が繁殖し、その一部は
微生物固定化担体に保持され、一部は浮遊微生物となっ
て曝気槽内を浮遊するがこの浮遊微生物は前段の沈殿槽
に供給されて沈降分離される。従って、処理を長時間続
けても、曝気槽内の浮遊微生物濃度が増加しないので、
中空糸膜への汚泥固着トラブルが発生しない。

【００１０】

【実施例】次に本発明の代表的実施例を図１に基づいて
説明する。

【００１１】（実施例１）以下に本発明の脱リン材の製
造方法を詳しく説明する。１は本発明の曝気槽であり、
曝気槽１内には、比重が水にほぼ等しい図２に示すウレ
タンフォーム角状粒状物Ａが投入されており、これら粒
状物Ａからなる微生物担体にはＢＯＤを資化するＢＯＤ
資化菌などの微生物が保持されている。空気源である空
気ブロワー７から散気管６を経て曝気槽１内に吐出され
る散気空気によって槽１内の被処理水は攪乱されてい
る。上記微生物を保持しているウレタンフォーム角状粒
状物Ａは、上記散気空気が引き起こす乱流によって懸濁
流動している。また、曝気槽１内には中空糸膜を装填し
た膜モジュール２が浸漬されており、曝気槽１内で生物
学的に処理された処理水はポンプ４によって吸引されて
膜モジュール２を通り、膜モジュール２に装填した膜に
よってろ過されて処理水流出管３を通り、ＳＳゼロの清
澄処理水５となって、系外に流出して行く。

【００１２】図１にＢで示したものは、ポリウレタンフ
ォーム角状粒状物Ａからなる担体に付着していない曝気
槽１内の被処理水中に浮遊している浮遊微生物である。
これら浮遊微生物Ｂは還流ポンプ１０によって被処理水
と共に還流管９を通って沈殿槽１１に還流される。また
この沈殿槽１１には外部から下水など原水が原水流入管
８を通って流入する。上記還流ポンプ１０によって曝気
槽１内の被処理水は浮遊微生物Ｂを伴って沈殿槽１１に
還流するが、その際生物処理水中に懸濁流動している粒
状物Ａが流出しないように目の大きいネット１４が排出
管９の入口に張設してある。このネットは多孔板やスリ
ットなど通水性のものであれば何でも良い。また図１に
おいて、１２は沈殿槽１１の底部に沈殿した沈殿汚泥で
あり、１３は沈殿汚泥１２を排出する排泥管である。

【００１３】下水などの原水を本発明の方法で処理を行
った結果、ポリウレタンフォーム角状粒状物Ａには１５
０００〜２００００ｍｇ／リットルもの高濃度の微生物
が保持され、浮遊微生物を数百ミリグラム／リットルの
濃度と低く見積もっても、極めて高度に原水が浄化され
ることが認められる。本発明の生物処理装置は１年間連
続運転しても、汚泥が中空糸モジュール２に装填した膜
の表面に固着したり、汚泥が中空糸の束に食い込んでろ
過抵抗を急上昇させたりするトラブルは発生しなかっ
た。また、本発明の曝気槽１での生物処理工程では原水
中に毛髪、ビニール片などの夾雑物が含まれていると、
これらが粒状物Ａや中空糸モジュール２に絡みつきトラ
ブルとなるが、本発明では、予め沈殿槽１１で夾雑物を
除去できるのでこのようなトラブルを防止できる。

【００１４】（比較例１）比較例として、生物処理槽１
中にポリウレタンフォーム角状粒状物Ａからなる微生物
担体を投入せず、また曝気槽内の被処理水を還流させる
ことなく、曝気槽内の浮遊微生物の濃度を１８０００ｍ
ｇ／リットルに維持して原水の生物学的処理を行ったと
ころ、中空糸膜の表面に汚泥が固着して、ほぼ１５〜２
０日に１回の頻度で中空糸膜のろ過抵抗が急上昇し、そ
の度に中空糸モジュール２を取り外し人手で中空糸膜の
糸を一本一本ほぐしながら中空糸膜に付着・固着した汚
泥を洗浄しなければならなかった。

【００１５】

【発明の効果】本発明の生物処理装置とそれを使用した
生物処理方法の実施により、以下に示す極めて大きな効
果が得られる。 中空糸膜の表面などに微生物汚泥が固着することがな
いので、中空糸モジュールのろ過抵抗を低く保つことが
でき、中空糸膜を取り外して洗浄する必要がない。従っ
て、著しく生物処理装置のメンテナンスが容易である。 微生物濃度を高めても中空糸膜への微生物汚泥が固着
を防ぐことができるので、生物反応速度を大きくでき、
生物処理装置をコンパクト化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生物処理装置の１例を示す模式図。

【図２】本発明の生物処理に使用する粒状微生物担体の
１例を示す斜視図。

【符号の説明】

１ 曝気槽 ２ 中空糸膜モジュール ３ 処理水流出管 ４ ポンプ ５ 処理水 ６ 散気管 ７ 空気源（ブロワー） ８ 原水供給管 ９ 被処理水還流管 １０ 還流ポンプ １１ 沈殿槽 １２ 沈殿汚泥 １３ 排泥管 １４ ネット Ａ ウレタンフォーム角状粒状物 Ｂ 浮遊微生物

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機性排水を沈降により固液分離せしめ
   た後、中空糸膜を浸漬した曝気槽内に供給して生物処理
   ならびに膜分離しつつ、該曝気槽内の液を前記沈降分離
   工程に還流すると共に、前記曝気槽内に生物付着粒状固
   体を共存させ、曝気によって該粒状固体を懸濁流動状態
   に置き、前記中空糸膜を通して処理水を取り出すことを
   特徴とする中空糸膜分離生物処理方法。
2. 【請求項２】 有機性排水の沈澱槽と曝気槽を有し、該
   沈澱槽処理水を前記曝気槽に導く配管、および前記曝気
   槽内の水を前記沈澱槽に返送する配管を有すると共に、
   前記曝気槽には曝気手段の他曝気槽内の水をろ過する中
   空糸膜固液分離装置を配備し、さらに生物付着粒状固体
   を前記曝気槽内水中に浮遊共存させたことを特徴とする
   中空糸膜分離生物処理装置。