JPH0938472A

JPH0938472A - 廃液処理方法および廃液処理システム

Info

Publication number: JPH0938472A
Application number: JP19378595A
Authority: JP
Inventors: Wataru Fujii; 渉藤井; Minoru Okada; 実岡田; Shigeru Tanabe; 茂田辺; Tsutomu Tsunoda; 務角田
Original assignee: DIA FLOC KK; Dia Furotsuku Kk; Mitsubishi Rayon Co Ltd; Nitto Chemical Industry Co Ltd; Mitsubishi Rayon Engineering Co Ltd
Current assignee: DIA FLOC KK; Dia Furotsuku Kk; Mitsubishi Rayon Co Ltd; Nitto Chemical Industry Co Ltd; Mitsubishi Rayon Engineering Co Ltd
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】活性汚泥法における廃水の処理後において、
最終沈殿槽よりの処理水中の懸濁物質を除去する高度な
廃水処理を行い、さらには高い透過流速を長時間保つこ
とのできる処理方法および処理システム。【解決手段】廃液を曝気槽および最終沈殿槽にて処理
した処理水を膜分離槽内で分離膜モジュールを備えた膜
分離装置で濾過処理する。沈殿槽や曝気槽による処理で
は除去しきれなかった微細な懸濁物質を短時間で除去分
離することができ、最終的により高度に処理の施された
処理水を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、し尿、下水などの
廃水を河川等に放流する前に行う、又は再利用するため
の廃水処理に関するもので、特に廃液の処理性能を高め
たものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、し尿や下水などの都市廃水、
工場などからの有機性廃水などは、その中に含有される
種々の懸濁物質（ＳＳ）を取り除く処理が施されてから
河川等に放流される。近年特に環境問題が注目されるに
至って、このような放流水にはより高度な処理が要求さ
れるようになっている。また、生活用水の需要増大や異
常気象による渇水などにより、ダム等の水源開発が行わ
れているにもかかわらず、安定した水の供給の確保は困
難になりつつある。このような状況下、下水道の年間処
理量は約８０億ｍ³を超えている。そこで、下水の水資
源としての再利用が検討されるに至っている。中でも、
修景・親水用水、雑用水、消融雪用水、ヒートポンプを
利用した冷暖房システムの熱源、工業用水、農業用水な
どとしての用途が考えられている。特に、修景・親水用
水としては現実に利用され始めている。このような下水
などの廃水を再利用するために、従来以上に高い処理能
力を有する廃水処理システムの構築が希求されている。

【０００３】従来の都市廃水や有機性廃水の一般的な処
理は、図８に示すようなシステムにより行われている。
まず、処理しようとする廃水原水は、初期沈殿槽にて比
較的大きな懸濁物質が沈殿分離される。次に、曝気槽に
て、活性汚泥により廃水中のＢＯＤ、ＣＯＤ等の水溶性
成分が分解される。その後、最終沈殿槽にて、活性汚泥
のフロックが沈殿分離された後の分離水が放流水として
河川等に放流される。なお、最終沈殿槽で沈殿分離され
た汚泥は汚泥濃縮槽に集められて濃縮された後に脱水機
にて水分を除去して処分される。

【０００４】このような処理方法で得られる放流水は再
利用水としての適性は十分ではく、さらにより高度な処
理が必要なときは、図９に示すように、最終沈殿槽で処
理した後、さらに凝集剤を添加する凝集沈殿槽や砂濾過
にて微細フロックを除去した後に放流される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな処理方法であっても廃液処理法としては必ずしも十
分とはいえなかった。また、特に廃水が下水の場合、含
有する懸濁物質の量は一定ではなく、廃水の水質変動、
水量変動、水温変動などがあり、このような変動を起こ
す廃水に対しては凝集剤の添加量を調整させながら懸濁
物質を除去することは困難で凝集沈殿槽の凝集状態が不
安定となりやすい。凝集沈殿槽の凝集状態が不安定とな
ると、強度の弱い微細フロックが凝集沈殿槽から流出す
ることがあり、フロックが微細な為その後に行う砂濾過
でも廃水よりフロックを完全に除去されきれないことが
ある。また、砂濾過槽を設けることは広大な用地をも必
要としてしまう。また、曝気槽において分離膜を用いて
懸濁物質を分離除去する手段が検討されているが、容易
に目詰りを起こし、膜の透過流束が短時間で低下してし
まうなどの不具合がある。

【０００６】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、廃水の活性汚泥法における沈殿処理後におい
て、さらに放流水中の懸濁物質を除去する高度な廃水処
理を行うことを目的とし、さらには高い透過流束を長時
間保つことのできる処理方法および処理システムを提供
することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の廃液処理方法
は、曝気槽及び最終沈殿槽にて処理した処理水を膜分離
槽内で分離膜モジュールを備えた膜分離装置で濾過処理
することを特徴とするものである。

【０００８】本発明を実施するに際してはさらに膜分離
槽内に凝集剤を添加することにより放流水中のＳＳ分を
通常の河川水なみに低減することができる。

【０００９】本発明を実施するに際して用いる凝集剤と
しては、カチオン系、アニオン系、ノニオン系または両
性の高分子凝集剤のいずれか、あるいはこれらの適切な
組合わせのものを用いることができる。

【００１０】凝集剤の添加法としては、特に金属系フロ
ック改質剤と両性高分子凝集剤とを組合わせて用いるこ
とにより、得られるフロックの強度が高いものとするこ
とができ、廃水の膜分離工程での濾過効率を高めること
ができる。

【００１１】本発明の廃液処理システムは、曝気槽と最
終沈殿槽にて処理した該処理水を膜分離装置で処理する
手段を有し、該膜分離装置は、廃液の流入させる膜分離
槽と該膜分離槽内に配置された分離膜モジュールを備え
ていることを特徴とするものである。

【００１２】また、この廃液処理システムにおいて用い
る膜分離装置としては、複数の中空糸で構成された中空
糸膜からなる分離膜と該分離膜の両端に設けられた管状
支持体とを有し、中空糸内に入った濾液が管状支持体内
に形成された内部路を通過し得る分離膜モジュールと、
前記分離膜の膜面が鉛直方向に沿うように内部に配置さ
れると共に、廃液を最終沈殿処理した処理水を貯溜する
膜分離槽と、前記管状支持体の内部路と連通した吸引ポ
ンプとを備えているものを適用できる。

【００１３】また、本発明の廃液処理システムにおける
膜分離装置としては、複数本の中空糸からなる分離膜
と、該分離膜をそのほぼ中央部で折り返してその間に挟
み込まれた板状のスペーサと、該スペーサの一端部に設
けられた管状支持体とを有し、該管状支持体の内部に形
成された内部路内に前記中空糸の両端開口部が位置し、
中空糸内に入った濾液が内部路内を通過し得る分離膜モ
ジュールを前記スペーサの平面方向が鉛直方向に沿うよ
うに最終沈殿処理した処理水を貯溜する貯槽内に配設し
た膜分離槽と、前記管状支持体の内部路と連通した吸引
ポンプとを備えているものも適用できる。

【００１４】また、本発明の廃液処理システムにおいて
用いられる他の型の前記膜分離装置として、内部空間を
有し、外部と前記内部空間を連通する孔が表面に複数形
成された扁平状のスペーサと、該スペーサを覆う多孔質
状の平膜状分離膜と、前記スペーサの一端に設けられた
管状支持体とを有し、前記スペーサの内部空間内に入っ
た濾液が管状支持体の内部に形成された内部路内を通過
し得る分離膜モジュールと、スペーサの平面方向が鉛直
方向に沿うように最終沈殿処理した処理水を貯溜する貯
槽内に分離膜モジュールを配設した膜分離槽と、管状支
持体の内部路と連通した吸引ポンプとを備えているもの
がある。

【００１５】さらに、膜分離槽内の分離膜の下方に、気
体を発散する散気装置を配置することにより、分離膜面
の洗浄を抑制することができ、効率をさらに向上するこ
とができる。

【００１６】本発明では、膜分離槽で処理水中の懸濁物
質のみが分離膜の表面に捕えられ処理水と懸濁物質とが
吸引濾過、分離され、懸濁物質の除去された処理水（濾
液）は、管状支持体の内部路を経由して放流される。本
発明においては、膜分離装置による処理を沈殿槽や曝気
槽での処理後に行うことが重要である。曝気槽や最終沈
殿槽による処理の済んだ処理水に対して膜分離装置を適
用することにより、分離膜の目詰りが起きにくいばかり
でなく、従来の最終沈殿槽よりの放流水では除去しきれ
なかった微細な懸濁物質を除去分離することができ、最
終的により高度に処理の施された処理水を得ることがで
きるようになる。特に、膜分離によるので懸濁物質の量
の変化などによる負荷変動に対応でき、懸濁物質の流出
などを防ぐことができる。

【００１７】また、分離膜の膜面が鉛直方向に沿うよう
に分離膜モジュールを配置したことにより、エアースク
ラビング処理による洗浄において、気泡が全ての分離膜
の膜面全体に対しほぼ均一に作用し、かつ円滑に膜分離
槽の上方に通り抜け易くなる。

【００１８】また、吸引濾過による膜分離を行うと、膜
分離槽中の汚泥濃度は高まり、ひいては膜の透過流束が
低下する傾向があるが、膜分離槽内に凝集剤を添加する
と、処理水中の微細フロックは比較的大きく且つ強度の
高いフロックを形成し、分離膜の表面上に緻密なケーキ
層は形成されず、分離膜からの剥離性が高まる。したが
って、汚泥濃度が高く又廃液の粘度が高くても低い膜間
差圧で高い透過流束を維持することができるようにな
る。

【００１９】また、凝集剤として金属系フロック改質剤
と両性高分子凝集剤とを併用する方法を用いるのがよ
い。金属系フロック改質剤の添加により、有機汚泥中の
粘質物質層および溶解成分が金属系フロック改質剤との
反応により荷電中和し、親水コロイドを疎水化し、粒子
径は小さいが粘着性の小さい強固な核を形成するように
汚泥が改質される。これに、両性系高分子凝集剤を添加
することにより、両性系高分子凝集剤は液相中でイオン
解離して正負両荷電を有すると共に、ポリマーどうし又
は金属イオンを介在して架橋化し、架橋化したポリマー
は汚泥粒子の核と反応して粗大なフロックが生成され
る。

【００２０】図４に示す如き分離膜モジュールを用いる
と、膜分離槽内の廃液は中空糸分離膜で固液分離されて
懸濁物質が除去され、中空糸内に取入れられた濾液は中
空糸内を通り、その端部から管状支持体の内部路内に入
り、内部路を通過して放流される。この分離膜モジュー
ルであると、ラッセル編により１枚の面状中空糸分離膜
に対して１つの管状支持体を用いればよく、コストの削
減や小型化などを促進できる。また、折り返した面状中
空糸分離膜間にスペーサを配置したことにより、分離膜
どうしの付着がなく、分離膜が束ねられてしまうことな
どによる濾過性能の低下をきたすことがない。

【００２１】図５に示す分離膜モジュールを用いると、
膜分離槽内の廃液は平膜状の分離膜にて固液分離して懸
濁物質が除去され、平膜状の分離膜を透過した濾液はス
ペーサに形成された孔を通ってスペーサの内部空間内に
取入れられ、内部空間を介して管状支持体の内部路内に
入り、内部路を通過して放流される。この廃液処理シス
テムであると、１枚の平膜状分離膜に対して１つの管状
支持体を用いればよく、コストの削減や小型化などを促
進できる。また、折り返した分離膜間にスペーサを配置
したことにより、平膜状の分離膜どうしの付着がなく、
濾過性能の低下をきたすことがない。

【００２２】本発明の廃液処理システムにおいて、所謂
エアースクラビング処理による分離膜の膜洗浄を適宜行
うと、分離能力の低下を防止できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の形態例を以下に説明する
が、本発明がそれらに限定解釈されるものでないことは
勿論のことである。

【００２４】〔形態例１〕本形態例の廃液処理方法で
は、図１に示すように、まず、処理する廃液原水を初期
沈殿槽に導入する。この初期沈殿槽では、比較的大きな
懸濁物質が沈殿分離される。そして、処理水は曝気槽
に、沈殿物は汚泥濃縮槽に移送される。曝気槽で、活性
汚泥により廃水中のＢＯＤ、ＣＯＤ等の水溶性成分が分
解された後、最終沈殿槽にて、活性汚泥のフロックが沈
殿分離される。そして、処理水は膜分離装置に、沈殿物
は汚泥濃縮槽に移送される。そしてさらに、膜分離装置
にて処理された処理水（濾液）は河川または再利用する
場合はその為の貯蓄槽に放流され、分離された汚泥は汚
泥濃縮槽に移送される。汚泥濃縮槽に集められた汚泥は
濃縮された後に脱水機にて水分を除去して処分される。

【００２５】膜分離装置としては、図２に示す構成のも
のを用いた。図２に示す膜分離装置１０は、廃液を貯溜
する膜分離槽１２と、この膜分離槽１２内に配置される
分離膜モジュール１４と、分離膜モジュール１４と接続
された吸引ポンプ１６とを有して概略構成される。分離
膜モジュール１４は図３に示す如き構造を有しており、
複数本の中空糸で構成される中空糸膜からなる分離膜１
８と、中空糸分離膜１８の両開口端に設けられた管状支
持体２０とを有して概略構成される。中空糸には種々の
多孔質かつ管状の中空糸が使用でき、例えば、セルロー
ス系、ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系、Ｐ
ＭＭＡ系、ポリスルフォン系等の各種材料からなるもの
が使用できる。中でも、ポリエチレンやポリプロピレン
等の伸度の高い材質のものが好ましい。また、特に限定
されるものではないが、中空糸の外径は２０〜２０００
μm、孔径は０.０１〜１μm、空孔率は２０〜９０％、
中空糸膜の膜厚は５〜３００μmのものが好ましい。

【００２６】また、分離膜は、表面に親水基を有する所
謂恒久親水化膜であることが望ましい。分離膜の表面が
疎水性であると、被処理水中の有機物と分離膜表面の間
に疎水性相互作用がはたらき、膜面への有機物吸着が発
生し、これが膜面閉塞につながり、濾過寿命が短くなり
易いからである。しかも、吸着に起因する目詰りは膜面
洗浄によっても濾過性能の回復は一般に難しい。しかし
ながら、恒久親水化膜を用いることにより有機物と分離
膜表面の疎水性相互作用を抑制することができ、有機物
の吸着を抑えることができる。さらに、疎水性膜では後
述するエアースクラビング処理を行った場合に、気泡に
よって膜面が乾燥状態となることがあり、これによって
さらに疎水性が強まり、フラックスの低下を招くことが
あるが、恒久親水化膜では乾燥してもフラックスの低下
は生じにくい。

【００２７】管状支持体２０は内部に内部路２４の形成
された筒状のもので、その一端は閉止され、他端は吸引
ポンプ１６と配管２２によって接続されている。尚、こ
の図３に示した管状支持体２０は円筒状のものである
が、これに限られるものではなく、例えば、外形が四角
柱状のものであってもよい。さらに、この管状支持体２
０の側壁２６にはその長さ方向に沿ったスリット２８が
形成されている。このスリット２８には分離膜１８の端
部が挿入されつつ、充填される密封材で閉塞され、分離
膜１８は強固に支持固定される。即ち、分離膜モジュー
ル１４としては、分離膜１８の両端部が２本の管状支持
体２０によってそれぞれ支持される。この場合、分離膜
１８の端部とは中空糸の繊維方向両端部であり、各中空
糸の両端部は管状支持体２０の内部路２４内に位置する
ようになる。

【００２８】スリット２８の幅は３０mm以下が好まし
く、１０mm以下であるとより好ましい。スリット２８の
幅を狭くすることによって、分離膜１８を構成する各中
空糸をより整然と１列に揃え易くなるからである。中空
糸が揃わず中空糸膜が乱れて形成されると、汚泥等の付
着により複数の中空糸が束になって固着一体化し、分離
膜としての表面積を有効に活用できず、分離性能が低下
してしまう。スリットの長さは特に限定されるものでな
いが、あまり短いと分離膜の膜面積を大きくすることが
できず、分離性能を高めることができない。また、あま
り長いと製造が困難となる。１００〜２０００mmが適当
とされる。

【００２９】密封材は、分離膜１８の各中空糸をその端
部の開口状態を保ったまま、集束してスリット２８に固
定するとともに、管状支持体２０の内部路２４を外部か
ら液密に仕切るもので、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、ポリウレタン等を液状にしたものをスリット
２８に充填、硬化させることにより形成される。また、
１つのスリットに対して２列以上に分離膜を挿入、固定
すれば、または１つの管状支持体に対して２つ以上のス
リットを形成し、それぞれに分離膜を挿入、固定すれ
ば、１つの分離膜モジュール１４当たり複数の分離膜１
８を形成することが可能となる。分離膜１８の数は多い
方が全体としての膜面積を増やすことができ、処理性能
を高めることが可能である。しかしながら、分離膜を３
枚以上設けると、後述する分離膜の洗浄時に、内側に位
置した分離膜の洗浄効果を高めることができないので、
分離膜は２枚が適当である。

【００３０】このような構成の分離膜モジュール１４は
１つの膜分離槽１２内に複数個配置することが可能であ
る。分離膜モジュール１４を複数個配置することによっ
て、全体としての膜面積を増加させることができ、処理
性能を向上させることができる。また、分離槽のコンパ
クト化や、後述する分離膜の洗浄効率を考慮すると、隣
接する分離膜モジュール１４相互の間隔は狭い方が好ま
しい。しかしながら、あまり間隔を狭め過ぎると、汚泥
による閉塞が起こりやすくなり、また、各分離膜モジュ
ール間を気泡が通り難くなるおそれもある。このため、
各分離膜モジュールの間隔は、分離膜モジュールに占め
る分離膜の膜面積の大きさ、分離膜モジュールの数、管
状支持体の太さ、エアースクラビングや逆洗等の条件を
考慮して選択することが必要であり、その間隔は５〜１
００mmの範囲が好ましく、５〜７０mmの範囲がより好ま
しい。

【００３１】各管状支持体２０の内部路２４は吸引ポン
プ１６と配管２２にて接続されている。従って、吸引ポ
ンプ１６を作動させることにより、内部路２４内に入り
込んだ透過液は強制的に移送され、系外に放流される。

【００３２】膜分離槽１２内であって分離膜１８の下方
には、気体を発散する散気装置３０を配置することが好
ましい。散気装置３０は、多数の細孔の形成された中空
体で、圧空ポンプ３２と接続されている。この圧空ポン
プ３２を作動させることにより、散気装置３０からは気
泡が発散される。この散気装置３０を利用することによ
り、エアースクラビング処理を行うことができる。すな
わち、散気装置３０から発散し上昇する気泡により、中
空糸膜が揺動し、この揺動により中空糸同しが擦れあっ
たり又は中空糸と水の相対的流動により、中空糸の表面
に付着した汚泥が取り除かれるようになる。

【００３３】また、上記散気装置３０によるエアースク
ラビング処理を考慮すると、分離膜１８の膜面が鉛直方
向に沿うように、分離膜モジュール１４を配置すること
が望ましい。膜面が鉛直方向に沿うように配置すること
で、その下方から上昇する気泡が全ての分離膜１８の膜
面全体に対し均一に作用し、かつ円滑に膜分離槽１２の
上方に通り抜け易くなるからである。これに対して、分
離膜１８が水平に寝た状態に分離膜モジュールを配置す
ると、発散した気泡は最下部に配置された分離膜に当た
った後は、その分離膜に沿って水平方向外方に向かって
散ってしまい、上部に配置された分離膜に対して有効に
エアースクラビング処理を施すことができなくなってし
まう。

【００３４】このような膜分離装置１０を最終沈殿槽の
下流に設けた本形態例の廃液処理システムにおいては、
最終沈殿槽で処理された後の処理水は、まず膜分離槽１
２内に流入され、溜められる。そして、吸引ポンプ１６
を作動させる。すると、膜分離槽１２内の処理水は分離
膜１８で吸引濾過され、処理水中の懸濁物質のみが分離
膜１８の表面に捕えられ処理水と懸濁物質とが分離され
る。こうして懸濁物質の除去された処理水（濾液）は、
吸引ポンプ１６により分離膜１８を構成する各中空糸中
を通り、その端部に設けられている管状支持体２０の内
部路２４及び配管２２を経由して放流される。膜分離槽
１２内では分離された懸濁物質の濃度が次第に増加する
ので、これを汚泥として除去する。また、適宜上記エア
ースクラビング処理による分離膜の洗浄を行えば、分離
能力の低下を防止することができる。

【００３５】また、分離膜の洗浄は、エアースクラビン
グ処理ばかりでなく、逆洗処理などによっても行うこと
ができる。即ち、吸引ポンプ１６を圧送ポンプとしても
用いることにより、清浄水を管状支持体２０の内部路２
４を経由して中空糸内を通らせて分離膜の表面から放出
させることにより分離膜１８の表面に付着した懸濁物質
を除去することができる。または、スポンジボールなど
の粒状物を膜分離槽内に散布して、これを分離膜と接触
させたり、超音波振動を付加して分離膜を振動させるな
どの方法も適用できる。また、分離膜の表面の洗浄は、
薬品洗浄によっても行える。薬品洗浄は費用が嵩むもの
であるが、エアースクラビング処理や逆洗処理などを併
用することによって使用する薬品量の低減を図ることが
できる。エアースクラビングや逆洗などによる洗浄は、
吸引による濾過処理と後述する凝集剤の添加を停止した
状態で行う。尚、廃液の性状などにより、逆洗を行わな
くて済む場合には、処理水の濾過処理中に、エアースク
ラビング処理による洗浄を行うこともできる。

【００３６】本形態例の廃液処理システム及び方法によ
れば、処理水中の懸濁物質（ＳＳ）を高度に分離、除去
することができる。特に、懸濁物質の量の変化などによ
る負荷変動に対しても柔軟に対処でき懸濁物質の流出な
どを防ぐことができる。したがって、河川等の浄化や、
懸濁物質のほとんど含有されていない水を安定供給でき
ることから廃液の再利用の促進に寄与できる。また、本
形態例の膜分離装置は、曝気槽及び最終沈殿槽にて処理
した後の処理水に対して適用される。これらの前処理を
行う前に、またはそれらの前処理において行うと、比較
的大きな懸濁物質が廃液中に含有されていることから、
目詰りが起こりやすくなってしまうからである。対し
て、曝気槽及び最終沈殿槽による前処理の済んだ処理水
に対して膜分離装置を適用することにより、目詰りが起
きにくいばかりでなく、それら前処理では除去しきれな
かった微細な懸濁物質を除去分離することができ、最終
的により高度に処理の施された処理水を得ることができ
るようになる。また、膜分離装置は沈殿槽や砂濾過槽に
比べてはるかに小さくすることができるので、狭い所に
設けたり、用地の有効利用に貢献できる。

【００３７】最終沈殿槽からの処理水中には活性汚泥の
微細フロックが含まれているおそれがある。このような
活性汚泥を含む微細フロックは、分離膜の膜表面への付
着、分離膜どうし間への付着を起こし、分離膜としての
透過流束を低下させ易い。その為、上記エアースクラビ
ング処理や逆洗処理などの膜面洗浄を高頻度で繰返し行
う必要が生じる場合がある。このような場合、膜分離槽
内に凝集剤を添加することが有効である。膜分離槽内に
凝集剤を添加すると、処理水中の微細フロックは比較的
大きく且つ強度の高いフロックを形成するようになり、
分離膜の表面上に緻密なケーキ層は形成されず、分離膜
からの剥離性が高まる。したがって、分離膜の高い透過
流束を維持することができるようになる。即ち、吸引濾
過による膜分離を行うほど、膜分離槽中の汚泥濃度は高
まり、ひいては膜の透過流束が低下する傾向があるが、
凝集剤の添加を行うことにより、汚泥濃度が高く又廃液
の粘度が高くても低い膜間差圧で高い透過流束を維持で
きるようになるのである。

【００３８】凝集剤は、微細フロックを適度の大きさの
フロックにするものであれば特に限定されるものではな
いが、カチオン系、アニオン系、ノニオン系または両性
の高分子凝集剤が使用できる。なかでもカチオン系の合
成高分子凝集剤が適している。高分子凝集剤のみ添加す
る場合、高分子凝集剤の使用量は廃水の性状にもよる
が、廃水中の懸濁物質（ＳＳ）１００重量部に対して
０.０５〜１重量部となる量が好ましく、０.１〜０.８
重量部が特に好ましい。０.０５重量部未満ではフロッ
クの形成が不十分となる。また、１重量部より多いと、
フロックが再分散したり、フロックの分離膜への付着性
が増すおそれがあるので好ましくない。

【００３９】また、鉄系やアルミ系等の金属系フロック
改質剤を添加した後に、主として両性系高分子凝集剤を
添加する方法はより好ましい。ここで、金属系フロック
改質剤としては、硫酸バンド、塩化第二鉄、硫酸第一
鉄、ポリ硫酸鉄等が用いられるが、なかでも鉄系の無機
凝集剤が好ましい。

【００４０】両性系高分子凝集剤は、１つの分子中にカ
チオン性基およびアニオン性基を有する高分子凝集剤で
ある。カチオン性基としては、第３級アミン、その中和
塩、４級塩等、アニオン性基としては、カルボキシル
基、スルホン基またはこれらの塩等が挙げられる。特に
カルボキシル基を有する両性系高分子凝集剤が好まし
い。また、これらのイオン性成分の他にノニオン性成分
が含まれていてもよい。より具体的には、アニオン性の
モノマー単位として、アクリル酸、メタクリル酸若しく
はこれらのアルカリ金属塩等が挙げられる。カチオン性
のモノマー単位としては、ジメチルアミノエチル（メ
タ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アク
リレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルア
ミド、ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミ
ド、アリルジメチルアミン若しくはこれらの中和塩、４
級塩などが挙げられる。ノニオン性のモノマー単位とし
ては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メ
タ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル（メタ）アクリ
ルアミド等が挙げられる。

【００４１】このように、金属系フロック改質剤の添加
後に凝集剤を添加する手段としては、金属系フロック改
質剤を最終沈殿槽から膜分離装置に廃液を移送する途中
において添加し、凝集剤を膜分離槽内に添加する手段を
採ればよい。金属系フロック改質剤と両性系高分子凝集
剤を添加する場合、廃水中の懸濁物質（ＳＳ）１００重
量部に対して金属系フロック改質剤を０.５〜１０重量
部、両性系高分子凝集剤を０.０５〜１重量部とするこ
とが好ましく、また、それぞれ１〜８重量部、０.１〜
０.８重量部とするとより好ましい。これらの添加量を
超えると、フロックが再分散したり、フロックの分離膜
への付着性が増すおそれがあるので好ましくない。

【００４２】このような金属系フロック改質剤と凝集剤
を添加する方法であると、まず、金属系フロック改質剤
を添加することにより、有機汚泥中の粘質物質層および
溶解成分が金属系フロック改質剤と反応することにより
荷電中和し、親水コロイドを疎水化する。そして、これ
により粒子径は小さいが粘着性の小さい強固な核を形成
するように汚泥が改質される。その後、両性系高分子凝
集剤を添加すると、両性系高分子凝集剤は液相中でイオ
ン解離して正負両荷電を有すると共に、ポリマーどうし
又は金属イオンを介在して架橋化する。そして、架橋化
したポリマーは上記汚泥粒子の核と反応して粗大なフロ
ックが生成される。尚、生成したフロックは攪拌等によ
って、より疎水化、収縮した強固なフロックとなる。ま
た、液相中に残留金属イオンやポリマーはほとんどな
く、粘性のない濾水性、剥離性の良好な状態となる。し
たがって、難脱水性汚泥であっても凝集処理を行い易く
なる。

【００４３】このように、膜分離槽内に凝集剤を添加す
ることにより、分離膜を用いた吸引濾過における圧損の
経時的な上昇を著しく抑制し、圧損の小さい濾過条件で
長時間透過流束を高く保つことが可能となる。したがっ
て、安定して懸濁物質（ＳＳ）の分離、除去を行えると
共に、使用する分離膜の膜面積の削減を図ることもでき
る。さらに、分離膜の負担を軽減し、分離膜の寿命を延
ばすこともできる。またさらに、分離膜に付着したフロ
ックが剥離しやすくなるので膜表面の洗浄頻度を低減す
ることができ、特に薬品洗浄処理を削減することができ
る。尚、上記例においては、吸引濾過を行った例を示し
たが、加圧濾過を適用することもできる。

【００４４】〔形態例２〕この廃液処理システムは、分
離膜モジュールとして図４に示す如き構成のものを用い
る以外、形態例１の廃液処理システムと同様とした。図
４に示すように、複数の中空糸からなる分離膜３４と、
板状のスペーサ３６と、内部路の形成された管状支持体
３８を有して構成した分離膜モジュールを用いた。スペ
ーサ３６は分離膜３４によって覆われるもので、シート
状の中空糸状分離膜を折り返し、その間にスペーサ３６
を挟み込むようにし、分離膜は、その両側周縁部４０，
４０をヒートシールや接着剤などを利用することにより
接着し、袋状のものとする。また、その袋の開口部に該
当する箇所の端部を管状支持体３８にて固定すると共
に、分離膜を構成する各中空糸の端部が管状支持体３８
の内部路２４内に位置するようにする。

【００４５】この構成の分離膜モジュールであると、管
状支持体３８の内部路２４と連通した吸引ポンプを作動
させることにより、膜分離槽内に導かれた廃液は中空糸
状分離膜３４で固液分離されて懸濁物質が除去され、中
空糸内に取入れられた濾液は中空糸内を通り、その端部
から管状支持体３８の内部路２４内に入り、内部路２４
を通過して吸引ポンプを介して放流される。

【００４６】この分離膜モジュールであると、１枚の分
離膜に対して１つの管状支持体を用いればよく、コスト
の削減や小型化などを促進できる。また、折り返した分
離膜間にスペーサを配置したことにより、分離膜どうし
の付着がなく、分離膜が束ねられてしまうことなどによ
る濾過性能の低下をきたすことがない。

【００４７】〔形態例３〕この廃液処理システムは、分
離膜モジュールとして図５に示した如きものを使用する
以外は形態例１の廃液処理システムと同様とした。図５
に示すように、扁平状のスペーサ４２と、これを覆う分
離膜４４と、スペーサ４２の一端に設けられる管状支持
体３８とから構成される。形態例３のスペーサは、その
内部に内部空間が形成された箱状のもので、かつスペー
サ４２を構成する６面の内、１つの面には開口部４６が
形成され、他の面の表面には、複数の孔が形成され、そ
の孔は外部と内部空間とを連通している。開口部４６
は、管状支持体３８の内部路２４と接続している。分離
膜４４はスペーサ４２を覆うように設けられ、懸濁物質
を透過させることのない多孔質状のものであれば種々の
ものを適用することができる。

【００４８】この構成の分離膜モジュールを備えた膜分
離装置であると、管状支持体３８の内部路２４と連通し
た吸引ポンプを作動させることにより、膜分離槽内の廃
液は分離膜４４にて固液分離して懸濁物質が除去され、
分離膜４４を透過した濾液はスペーサ４２に形成された
孔を通ってスペーサ４２の内部空間内に取入れられ、内
部空間内を通り、その開口部４６から管状支持体３８の
内部路２４内に入り、内部路２４を通過して吸引ポンプ
を介して放流される。

【００４９】この分離膜モジュールであると、１枚の分
離膜４４に対して１つの管状支持体３８を用いればよ
く、コストの削減や小型化などを促進できる。また、折
り返した分離膜間にスペーサ４２を配置したことによ
り、分離膜どうしの付着がなく、分離膜が束ねられてし
まうことなどによる濾過性能の低下をきたすことがな
い。しかも、分離膜として中空糸膜以外のものを適用す
ることができ、分離膜の選択の幅を広げられる。

【００５０】〔試験例１〕容量が２.８ｍ³の膜分離槽内
に膜面積が４ｍ²の図３に示した分離膜モジュールを膜
面が鉛直方向に沿うように２６本平行に並べて膜分離装
置を構成した。膜分離装置の運転条件は濾過時間５０
分、分離膜の洗浄２分、停止８分の間欠吸引運転とし
た。洗浄は、膜処理水逆洗１０秒（３７l/回）と分離膜
の下方に設けた散気装置から気泡を供給するエアースク
ラビング処理を２分（１２m³／hr）行なうものとした。
膜分離槽内へ最終沈殿槽からの処理水を２６（l/min）
で供給すると共に、分離膜モジュールの透過流束も２６
（l/min）になるように吸引濾過して膜透過水を得た。
また、膜分離槽流入配管中へ懸濁物質１００重量部に対
して０.１重量部のカチオン系高分子凝集剤を加えた。
このときの水質の経時変化を測定した。その結果を図６
に示す。尚、図６において、−□−□−は膜分離処理後
の処理水中に含有された懸濁物質（ＳＳ）量（mg/l）を
示し、−○−○−は膜分離装置で処理する前の最終沈殿
槽からの処理水の懸濁物質（ＳＳ）量を示すものであ
る。また、比較例として、本形態例の膜分離装置でな
く、従来例として上述した凝集沈殿および砂濾過により
処理した処理水も測定し、これを−●−●−で示した。
図６から、比較例の凝集沈殿および砂濾過により処理し
たものであると、懸濁物質の量は低減しているものの、
処理しきれていない懸濁物質の流出が生じてしまってい
ることがわかる。これに対して、膜分離装置にて処理し
たものであると、数日にわたって完全に懸濁物質の分離
処理がなされていることがわかる。

【００５１】〔試験例２〕上記試験例１の条件におい
て、凝集剤を添加したものと凝集剤を添加しなかった場
合について、差圧の経時変化を測定した。測定結果を図
７に示す。尚、図７中、−○−○−は凝集剤を添加した
例、−●−●−は凝集剤を添加しなかった例の測定結果
を示す。図７から、凝集剤を添加しなかったものである
と、処理日数を経過するにつれて分離膜の表面の汚泥の
付着量が増え、差圧が増加しているが、凝集剤を添加し
たものであると、差圧は約０.２kgf／cm²で安定し、増
加し続けないことがわかる。

【００５２】

【発明の効果】本発明では、沈殿槽や曝気槽による処理
では除去しきれなかった微細な懸濁物質を短時間で除去
分離することができ、最終的により高度に処理の施され
た処理水を得ることができる。特に、懸濁物質の量の変
化などによる負荷変動に対応でき懸濁物質の流出などを
防ぐことができる。したがって、河川等の浄化や、懸濁
物質のほとんど含有されていない水を安定供給できるこ
とから廃液の再利用の促進に寄与できる。また、膜分離
装置は沈殿槽や砂濾過槽に比べてはるかに小さくするこ
とができるので、狭い所に設けたり、用地の有効利用に
貢献できる。

【００５３】また、分離膜の膜面が鉛直方向に沿うよう
に分離膜モジュールを配置したものであると、エアース
クラビング処理による洗浄を分離膜の膜面全体に対し均
一に行える。

【００５４】膜分離槽内に凝集剤を添加したものである
と、分離膜を用いた吸引濾過における圧損の経時的な上
昇を著しく抑制し、圧損の小さい濾過条件で長時間透過
流束を高く保つことが可能となる。したがって、安定し
て懸濁物質（ＳＳ）の分離、除去を行えると共に、使用
する分離膜の膜面積の削減を図ることもできる。さら
に、分離膜の負担を軽減し、分離膜の寿命を延ばすこと
もできる。またさらに、分離膜に付着したフロックが剥
離し易くなるので膜表面の洗浄頻度を低減することがで
き、特に薬品洗浄処理を削減することができる。

【００５５】廃液処理システムにおいて、適宜エアース
クラビング処理による分離膜の洗浄を行うことができ、
分離能力の低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本形態例の廃液処理システムを示す流れ図であ
る。

【図２】形態例１の膜分離装置を示す構成図である。

【図３】形態例１の分離膜モジュールを示す斜視図であ
る。

【図４】形態例２の分離膜モジュールを示す図で、図４
（ａ）は正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ側断
面図である。

【図５】形態例３の分離膜モジュールを示す図で、図５
（ａ）は正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のｂ−ｂ側断
面図である。

【図６】廃液処理日数に対する懸濁物質量の測定結果を
示すグラフである。

【図７】廃液処理日数に対する差圧の測定結果を示すグ
ラフである。

【図８】従来例の廃液処理システムを示す流れ図であ
る。

【図９】従来例の廃液処理システムを示す流れ図であ
る。

【符号の説明】

１０膜分離装置１２膜分離槽１４分離膜モジュール１６吸引ポンプ１８分離膜２０管状支持体２４内部路２８スリット３０散気装置３４分離膜３６スペーサ３８管状支持体４２スペーサ４４分離膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤井渉神奈川県横浜市鶴見区大黒町10番１号日東化学工業株式会社中央研究所内 (72)発明者岡田実東京都江東区木場二丁目８番３号三菱レイヨン・エンジニアリング株式会社内 (72)発明者田辺茂富山県富山市海岸通り３番地ダイヤフロック株式会社技術開発センター内 (72)発明者角田務東京都中央区京橋二丁目３番19号三菱レイヨン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】曝気槽および最終沈殿槽にて処理した処
理水を分離膜モジュールを備えた膜分離装置で濾過処理
することを特徴とする廃液処理方法。
【請求項２】膜分離装置に凝集剤を添加することを特
徴とする請求項１記載の廃液処理方法。
【請求項３】凝集剤として、金属系フロック改質剤と
両性高分子凝集剤の組合わせを用いることを特徴とする
請求項２記載の廃液処理方法。
【請求項４】曝気槽および最終沈殿槽にて処理した廃
液を膜分離装置で処理する手段を有し、該膜分離装置
は、廃液を流入させる膜分離槽と該膜分離槽内に配置さ
れた分離膜モジュールを備えていることを特徴とする廃
液処理システム。
【請求項５】請求項４記載の廃液処理システムにおい
て、前記膜分離装置は、複数本の中空糸で構成された中空糸膜からなる分離膜と
該分離膜の両端に設けられた管状支持体とを有し、中空
糸内に入った濾液が管状支持体内に形成された内部路を
通過し得る分離膜モジュールと、前記分離膜の膜面が鉛直方向に沿うように内部に配置さ
れると共に、廃液を貯溜する膜分離槽と、前記管状支持体の内部路と連通した吸引ポンプとを備え
ていることを特徴とする廃液処理システム。
【請求項６】膜分離槽内であって分離膜の下方に、気
体を発散する散気装置が配置されていることを特徴とす
る請求項４または５記載の廃液処理システム。