JP2006289370A - 固液分離方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高くて均一なろ過フラックスと低くて均一なろ過水濁度が確保、維持できる活性汚泥処理水の固液分離方法及びその装置を提供する。
【解決手段】被処理水を活性汚泥処理生物反応槽に導入し、生物反応槽の汚泥混合液を複数のろ過モジュールを浸漬設置するろ過分離槽に導入し、水頭圧でろ過モジュールからろ過水を得て、ろ過後の汚泥混合液を生物反応槽に返送する処理法において、ろ過分離槽内ろ過モジュール間に仕切り壁を設置し、各ろ過モジュール下部に散気管を設け、ろ過時は仕切り壁を介した両側のろ過モジュールからろ過水を得ながら、ろ過モジュール下部散気管への通気は仕切り壁を介した一方に対して行った後、他方に行い、切り換えて交互に行い、ろ過モジュールの洗浄時は、ろ過を停止し、ろ過モジュールの空気洗浄は所定時間毎に仕切り壁を介した両方のろ過モジュールに対して交互に実施する固液分離方法、装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、活性汚泥処理の固液分離に関するもので、下水、有機性工業廃水や生活排水等の活性汚泥処理における固液分離方法及び装置に関するものである。

従来、活性汚泥による水処理では、処理水を得るためには活性汚泥の固液分離を行わなければならない。通常では、活性汚泥混合液を沈殿池に導入させ、重力沈降によって、汚泥を沈降させ、上澄み液を処理水として沈殿池から流出させる方法が用いられる。この場合、活性汚泥を沈降させるためには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。また、活性汚泥がバルキング等、沈降性の悪化した場合、沈殿池より汚泥が流出し、処理水の悪化を招く。

一方、沈殿池に代わって膜分離による活性汚泥の固液分離を行う手法は以前から用いられている。この場合、固液分離用膜として、一般的に精密ろ過膜や限外ろ過膜が用いられる。
ろ過分離手段としてポンプによる吸引や加圧が必要であり、通常数十ｋＰａ〜数百ｋＰａの圧力で行うため、ポンプによる動力が大きく、ランニングコストの増大となっている。また、膜分離でＳＳの全くない清澄な処理水が得られる一方、透過フラックスが低く、膜汚染を防止するため、定期的に薬洗する必要がある。

最近、沈殿池に代わる活性汚泥の固液分離法として、生物反応槽に不織布等のろ布からなるろ過体を複数浸漬させ、ダイナミックろ過層によるろ過において、間欠的にろ過体下部にガスを供給して洗浄する処理法が開示されている。さらに、曝気槽とは別に、ろ過体同士の間に仕切り壁を設けた複数ろ過体を浸漬する固液分離槽に、曝気槽汚泥を導入して仕切り壁を挟んだ両側のろ過体を、定期的にろ過及び散気を交互に行う処理方法が開示されている。

間欠的にろ過体下部にガスを供給して洗浄する処理法では、生物反応槽に浸漬するろ過体表面の流れは仕切り壁を挟んだ生物反応槽散気管からの曝気により形成されており、各ろ過体の表面流れは不均一である。いずれのろ過体においても下降流となっている。一方、ろ過体洗浄用の通気管はろ過体下部にあり、ガス供給による洗浄時、ろ過体表面の流れは上向流となり、下降流の汚泥流れの影響で、高い上昇速度或いは均一な上昇速度が得られないことがある。この場合、汚泥付着層の剥離効果が低下し、高いろ過フラックスの維持が困難となる。

曝気槽とは別に、ろ過体同士の間に仕切り壁を設けた複数ろ過体を浸漬する固液分離槽に、曝気槽汚泥を導入して仕切り壁を挟んだ両側のろ過体を、定期的にろ過及び散気を交互に行う処理方法では、固液分離槽内のろ過体の半分が常時ろ過操作を停止していることから、有効なろ過水量を得ることができず、ろ過体の有効利用ができないという問題点がある。また、ろ過体表面の汚泥流れは、仕切り壁を挟んだ反対側通気管散気による循環流−すなわち、通気管散気中のろ過体では上昇流、ろ過中のろ過体では下降流となっているため、ろ過中のろ過体で均一な流速が得られず、洗浄までの連続ろ過時間が長いと、流速の遅いろ過体表面に汚泥付着層が過度に成長し、汚泥流路の抵抗を増加させ、流れの停滞を起こすことがある。このことはろ過フラックスの低下を招く要因となる。
本発明は、従来の欠点を解消し、固液分離槽内のろ過体の有効に使用され、かつ高いろ過フラックスが得られる固液分離方法及び装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記の課題を解決するために、下記の構成からなるものである。
（１）被処理水を生物反応槽に導入して活性汚泥処理を行い、該生物反応槽から排出される汚泥混合液を、複数のろ過体からなるろ過モジュールを浸漬設置したろ過分離槽に導入し、水頭圧により該ろ過モジュールからろ過水を得るとともに、該ろ過分離層内の汚泥混合液を該生物反応槽に返送する固形分離方法において、
該ろ過分離槽内の隣接するろ過モジュールＡとろ過モジュールＢの間に仕切り壁を設置して、該仕切壁の上下で液が連通できるようにし、ろ過モジュールＡの下方に散気管Ａ、ろ過モジュールＢの下部に散気管Bを設け、ろ過時は、ろ過モジュールＡ、ろ過モジュールＢともにろ過を行いながら、散気管Ａへの通気と散気管Ｂへの通気を交互に行うことにより、通気を行う側のろ過モジュールに対して汚泥混合液は上昇流、通気を行わない側のろ過モジュールに対して汚泥混合液は下降流を形成し、空洗時は、ろ過モジュールＡ、ろ過モジュールＢともにろ過を停止して、散気管Ａへの通気と散気管Bへの通気を交互に行うことにより、通気を行う側のろ過モジュールに対して汚泥混合液は上昇流、通気を行わない側のろ過モジュールに対して汚泥混合液は下降流を形成し、ろ過時の散気量は空洗時の散気量より少量とし、ろ過を所定時間行った後に空洗を短時間行ってろ過と空洗を繰り返すようにしたことを特徴とする固液分離方法。

（２）前記散気管Ａもしくは散気管Ｂへの通気を、ろ過時は間欠的或いは連続的に行い、空洗時は連続して行うことを特徴とする前記（１）記載の固液分離方法。
（３）ろ過時における前記散気管Ａもしくは散気管Ｂへの通気において、ろ過水濁度が所定値以上となった時には通気量を減少或いは通気を停止し、ろ過水濁度が所定値以下となった時には通気量を増加或いは通気を再開することを特徴とする前記（１）又は（２）記載の固液分離方法。
（４）前記散気管Ａもしくは散気管Ｂへの通気量は、ろ過時で１．０ｍ^３／ｍ^２流路／ｍｉｎ以下、空洗時で２．５ｍ^３／ｍ^２流路／ｍｉｎ以上としたことを特徴とするぜんき（１）〜（３）のいずれかに記載の固液分離方法。

（５）槽内に上下で液が連通できるようにした仕切り壁を配し、該仕切り壁の両側に複数のろ過体からなる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を配し、該各ろ過モジュールの下方にそれぞれ散気管を配し、該ろ過モジュールに付設された、空洗時に全体のろ過を停止するろ過水排出配管と、該各散気管にそれぞれ付設された通気用の空気供給管と、該空気供給管に設けられ、ろ過時には一方の散気管と他方の散気管への通気を交互に行い、空洗時にはろ過時よりも多い通気量で一方の散気管と他方の散気管への通気を交互に行う、通気先を切り換えるための通気弁と、生物反応槽からの汚泥混合液を導入するための汚泥混合液供給管と、槽内の汚泥混合液を該生物反応槽に返送するための汚泥混合液返送管とを設けたろ過分離槽を有することを特徴とする固液分離装置。

本発明によれば、生物反応槽から汚泥混合液をろ過分離槽に供給して、ろ過モジュールによるダイナミックろ過において、ろ過分離槽内に浸漬設置する複数のろ過モジュールに対し、隣接同士のろ過モジュール間に仕切り壁を設け、ろ過モジュール下部にそれぞれ、散気管を設置し、空洗時仕切り壁を挟んだろ過モジュール同士のいずれかの散気管に対して通気すれば、通気側モジュール流路の気液混合汚泥流れは比較的均等な上向流となり、反対側のモジュール流路は下降流の汚泥流れを形成できる。これを交互に行えば、モジュール流路に対し、確実に流速の速い同一方向の流れを形成できる。このため、ろ過モジュール表面に過成長した汚泥ケーキ層を確実に剥離することができ、高い洗浄効果が得られる。

同様にろ過時において、空洗時より少ない散気量で仕切り壁を挟んだ両モジュールの一方に対し、散気管からの通気によりろ過モジュール流路内の汚泥混合液を確実に流動化するとともに、ろ過体表面汚泥層の成長を抑制でき、高いろ過フラックスを維持できる。また、仕切り壁反対側のろ過モジュール流路において、確実に下降流となる汚泥流れが形成でき、流動停滞に伴う汚泥ケーキ層過成長に起因する汚泥プリッジを解消することができる。ろ過時の通気はろ過モジュールに対して交互に行うことにより、いずれのろ過モジュールも常時高いろ過フラックスが得られる。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。
本発明によれば、生物反応槽から汚泥混合液をろ過分離槽に供給して、ろ過モジュールによるダイナミックろ過において、ろ過分離槽内に浸漬設置する複数のろ過モジュールに対し、隣接同士のろ過モジュール間に仕切り壁を設け、この仕切り壁をその上端が液面より下にあるようにし、且つ下端が槽底より上にあるようにして、仕切り壁の上下で液が連通することができるようし、ろ過モジュール下部にそれぞれ、散気管を設置することで、空洗時仕切り壁を挟んだろ過モジュール同士のいずれかの散気管に対して通気すれば、通気側ろ過モジュール流路の気液混合汚泥流れは比較的均等な上向流となり、反対側ろ過モジュール流路は下降流の汚泥流れを形成できる。これを交互に行えば、ろ過モジュール流路に対し、確実に流速の速い同一方向の流れを形成できる。このため、ろ過モジュール表面に過成長した汚泥ケーキ層を確実に剥離することができ、高い洗浄効果が得られる。

同様に、ろ過時は空洗時より少ない散気量で仕切り壁を挟んだ両ろ過モジュールの一方に対し、散気管からの通気を行うことによりろ過モジュール流路内の汚泥混合液を確実に流動させるとともに、ろ過体表面汚泥層の成長を抑制でき、高いろ過フラックスを維持することができる。また、仕切り壁反対側のろ過モジュール流路において、確実に下降流となる汚泥流れが形成でき、流動停滞に伴う汚泥ケーキ層過成長に起因する汚泥ブリッジを解消できる。ろ過時の通気はろ過モジュールに対して交互に行うことにより、いずれのモジュールも同時にろ過を行なうことができ、かつ常時高いろ過フラックスが得られる。

ろ過進行時の散気管として、空洗用散気管を兼用してもよいが、汚泥性状、濃度に対応し、汚泥流れを確実に同一方向とし、各流路に均一な流れを形成するために別途通気管を設けても良い。ろ過進行時の通気管としては孔径の小さい多孔管、孔径が好ましくは１ｍｍ〜３ｍｍ程度の多孔管、デフューザー等のいずれを用いてもよい。
なお、通気を受けるろ過モジュールでは、汚泥濃度及び性状により、ろ過水濁度の上昇が予想される。また、水頭圧の変化によりろ過水フラックスの低下もある。このため、通気量の大きさ及び散気管への通気の切替えの頻度はろ過水量及びろ過水濁度に応じて適宜に調整し、間欠的に行うことも可能である。

ろ過モジュールは複数のろ過体から構成される。ろ過体形状としては平面型が中心であるが、円筒型、中空型を用いることも可能である。ろ過モジュール当たりのろ過体枚数は通常２〜１００枚程度であるが、ろ過モジュール流路内の汚泥流れを比較的均等にし、各ろ過体に対し均一な洗浄効果を得るためには、５〜２０枚を１個のろ過モジュールとするのが好ましい。

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。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。

実施例１
図１に飲料廃水に対する本発明による処理の一例をフローシートで示す。
図１に示す如く、流入原水１が生物反応槽２に流入し、活性汚泥処理を行う。活性汚泥処理後の汚泥混合液は、汚泥供給ポンプ３よりろ過分離槽４の底部に送られる。ろ過分離槽４には、ろ過モジュールＡの７とろ過モジュールＢの８が、仕切り壁１８を挟んで設置されている。ろ過モジュールＡ及びろ過モジュールＢの下部には、それぞれ散気管Ａの９と散気管Ｂの１０が配置されている。散気管Ａ、Ｂへの通気は、ブロワー１１よりそれぞれ通気弁Ａの５、Ｂの６を通じて行われる。なお、散気時は通気弁Ａ及びＢのいずれか一方のみ開放して行う。散気管ＡとＢ間の通気切り替えは、通気弁Ａ、Ｂの切り替えにより行い、その間通気ブロワー１１は連続運転となる。

ろ過は、両ろ過モジュールを用いて同時に行われる。ろ過モジュールからのろ過水１４は処理水槽１２に流入し、処理水１７として排出される。なお、水逆洗の場合、水逆洗ポンプ１３は処理水槽１２のろ過水１４を用い、ろ過モジュール内部に供給する方式で水逆洗を行う。水逆洗時は、ろ過モジュール底部からモジュール内部侵入汚泥を排出汚泥１６として生物反応槽２に戻す。また、ろ過水１４を得たあとのろ過分離槽４内の汚泥混合液は返送汚泥１５として生物反応槽２に返送される。
第１表に本実施例でのろ過分離槽の処理条件を示す。

本実施例では、ろ過分離槽４に、有効ろ過面積０．７ｍ^２／枚の平面型通水性ろ過体３枚の７、８をろ過体モジュールとして、Ａ、Ｂの２ろ過モジュールを浸漬設置した。Ａ及びＢろ過モジュール間に厚み２０ｍｍの仕切り壁１８を設けた。なお、仕切り壁１８は図に示すように上下が液で連通しているものである。ろ過モジュールの通水性ろ過体として、厚み約０．１ｍｍ、孔径１１４μｍのポリエステル織布を用いた。ろ過時の水頭圧を約１０ｃｍとし、ろ過分離槽４に供給する汚泥混合液の流量は３０ｍ^３／ｄとし、ろ過体表面の汚泥流速を平均０．０１ｍ／ｓとした。

ろ過工程は、１サイクル１２０分として行った。この１サイクル１２０分ろ過において、通気弁Ａ（５）かＢ（６）を通じて通気サイクルは５分ＯＮ、１０分ＯＦＦの間欠通気を行う。通気は通気管Ａ或いはＢの何れかに対して行うため、通気管Ａ及びＢからの通気はそれぞれ５分通気、２５分停止となる。なお、ろ過時の通気量は０．２ｍ^３／ｍ^２／ｍｉｎとした。
通気弁Ａ（５）からの散気時にはろ過モジュールＡに対しては、液は上昇流、ろ過モジュールＢに対しては、液は下降流となり、通気弁Ｂ（６）からの散気時にはろ過モジュールＡ、Ｂに対する液の流れは逆になる。そして、通気管Ａ及びＢからの通気が停止している時でも、通気時に与えられた液に対する駆動力が残っており、汚泥流路の流れ抵抗がほとんどなく、液の各ろ過面に対する流速を維持することができる。

ろ過工程がある時間経過すると、ろ過抵抗が増大するので、外部空洗を行うが、ろ過モジュールに対する外部空洗方法として、ろ過１２０分毎に通気ブロワー１１を起動させ、連続６分間の空洗を行う。その間、通気弁Ａからろ過モジュールＡへの空洗及び通気弁Ｂからろ過モジュールＢへの空洗時間はそれぞれ３分間とした。通気弁Ａの５を開放し、ろ過モジュールＡ下部の散気管Ａの９へ通気する時、通気弁Ｂの６を閉として通気を行うが、その際汚泥混合液はろ過モジュールＡ表面を上向流で通過し、その後汚泥混合液は仕切り壁１８の上端を通じて、ろ過モジュールＢの側に入り、ろ過モジュールＢ表面を下降流で通過する。同様にＢモジュール下部の通気管Ｂの１０へ通気する時、Ａ、Ｂモジュール表面の汚泥流れは逆に下降流と上向流となる。

水逆洗は処理水槽１２のろ過水１４を用い、ろ過モジュール内部に供給して行う。水逆洗量は、ろ過面積あたり４０ｍ／ｄとし、本実施例では１１７リットル／ｍｉｎとし、３０秒間行った。水逆洗と同時に、ろ過モジュール内部より浸入汚泥を排出する排泥操作を行い、水逆洗後さらに１分間排泥を続ける。

図２に実施例における全ろ過モジュールのろ過フラックス経過を示す。実施時のＭＬＳＳは約６０００ｍｇ／リットルである。
処理開始から２ヶ月の運転において、ろ過フラックスがほぼ２〜２．５ｍ／ｄ前後であり、安定した処理が得られた。
図３にろ過水濁度の経過を示す。
約2ヶ月の連続運転において、ろ過水濁度はほぼ１０度以下であり、良好なろ過性能を示し、清澄なろ過水を安定して得られた。

本発明の活性汚泥処理の固液分離を実施する装置の概略説明図である。 本発明の実施例のろ過水フラックスの経時変化を示すグラフである。 本発明の実施例のろ過水濁度の経時変化を示すグラフである。

符号の説明

１ 流入原水
２ 生物反応槽
３ 汚泥供給ポンプ
４ ろ過分離槽
５ 通気弁Ａ
６ 通気弁Ｂ
７ ろ過モジュールＡ
８ ろ過モジュールＢ
９ 散気管Ａ
１０ 散気管Ｂ
１１ 通気ブロワー
１２ 処理水槽
１３ 水逆洗ポンプ
１４ ろ過水
１５ 返送汚泥
１６ 排出汚泥
１７ 処理水
１８ 仕切り壁

Claims (5)

1. 被処理水を生物反応槽に導入して活性汚泥処理を行い、該生物反応槽から排出される汚泥混合液を、複数のろ過体からなるろ過モジュールを浸漬設置したろ過分離槽に導入し、水頭圧により該ろ過モジュールからろ過水を得るとともに、該ろ過分離層内の汚泥混合液を該生物反応槽に返送する固形分離方法において、
   該ろ過分離槽内の隣接するろ過モジュールＡとろ過モジュールＢの間に仕切り壁を設置して、該仕切壁の上下で液が連通できるようにし、ろ過モジュールＡの下方に散気管Ａ、ろ過モジュールＢの下部に散気管Bを設け、ろ過時は、ろ過モジュールＡ、ろ過モジュールＢともにろ過を行いながら、散気管Ａへの通気と散気管Ｂへの通気を交互に行うことにより、通気を行う側のろ過モジュールに対して汚泥混合液は上昇流、通気を行わない側のろ過モジュールに対して汚泥混合液は下降流を形成し、空洗時は、ろ過モジュールＡ、ろ過モジュールＢともにろ過を停止して、散気管Ａへの通気と散気管Bへの通気を交互に行うことにより、通気を行う側のろ過モジュールに対して汚泥混合液は上昇流、通気を行わない側のろ過モジュールに対して汚泥混合液は下降流を形成し、ろ過時の散気量は空洗時の散気量より少量とし、ろ過を所定時間行った後に空洗を短時間行ってろ過と空洗を繰り返すようにしたことを特徴とする固液分離方法。
2. 前記散気管Ａもしくは散気管Ｂへの通気を、ろ過時は間欠的或いは連続的に行い、空洗時は連続して行うことを特徴とする請求項１記載の固液分離方法。
3. ろ過時における前記散気管Ａもしくは散気管Ｂへの通気において、ろ過水濁度が所定値以上となった時には通気量を減少或いは通気を停止し、ろ過水濁度が所定値以下となった時には通気量を増加或いは通気を再開することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の固液分離方法。
4. 前記散気管Ａもしくは散気管Ｂへの通気量は、ろ過時で１．０ｍ^３／ｍ^２流路／ｍｉｎ以下、空洗時で２．５ｍ^３／ｍ^２流路／ｍｉｎ以上としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の固液分離方法。
5. 槽内に上下で液が連通できるようにした仕切り壁を配し、該仕切り壁の両側に複数のろ過体からなる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を配し、該各ろ過モジュールの下方にそれぞれ散気管を配し、該ろ過モジュールに付設された、空洗時に全体のろ過を停止するろ過水排出配管と、該各散気管にそれぞれ付設された通気用の空気供給管と、該空気供給管に設けられ、ろ過時には一方の散気管と他方の散気管への通気を交互に行い、空洗時にはろ過時よりも多い通気量で一方の散気管と他方の散気管への通気を交互に行う、通気先を切り換えるための通気弁と、生物反応槽からの汚泥混合液を導入するための汚泥混合液供給管と、槽内の汚泥混合液を該生物反応槽に返送するための汚泥混合液返送管とを設けたろ過分離槽を有することを特徴とする固液分離装置。

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