膜分離装置
【課題】膜分離装置へのしさの付着状況の監視、及び膜分離装置にしさが付着した場合にその除去、がそれぞれ容易に実施可能な膜分離装置を提供する。また、しさ付着に起因する、クロッギングや膜エレメントの破損を防止する。
【解決手段】内側をろ過液側とする膜エレメントの複数枚を膜エレメント相互間に鉛直方向通路を保持して原液槽内に浸漬配設し、これらの膜エレメント群の下方に散気手段を設け、該散気手段からの噴出エアーにより槽内原液を、上記鉛直方向通路を経て旋回させる膜分離装置において、膜分離装置に着脱可能なスクリーンを具備したことを特徴とする膜分離装置。
【解決手段】内側をろ過液側とする膜エレメントの複数枚を膜エレメント相互間に鉛直方向通路を保持して原液槽内に浸漬配設し、これらの膜エレメント群の下方に散気手段を設け、該散気手段からの噴出エアーにより槽内原液を、上記鉛直方向通路を経て旋回させる膜分離装置において、膜分離装置に着脱可能なスクリーンを具備したことを特徴とする膜分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は膜分離活性汚泥法による廃水処理で用いられる浸漬型の膜分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜分離活性汚泥法による廃水処理用の膜分離装置として、例えば複数の平膜エレメントを適当な間隔で平行に配置した浸漬型膜分離装置が知られている。この種の浸漬型膜分離装置は、一般に、処理槽内の被処理液に複数個を、一定間隔をおいて並列に浸漬状態で配置した状態で使用される。各平膜エレメントは膜透過側に膜透過液の流路を形成しており、この流路内に吸引等で負圧を与えることにより、被処理水中の活性汚泥フロックなどの懸濁物質をろ過膜で捕捉し、ろ過膜を透過して膜透過液流路内に流入した清浄な膜透過液を処理槽の外部へ取り出すように構成されている。また、膜分離装置の下方には散気装置が設けられ、散気装置から供給されるエアーの浮上によって、膜エレメント間に膜面に平行な上昇流を生じさせ、この上昇流がろ過膜面上の付着物を剥離させて膜面の物理洗浄を同時進行させることで、膜のつまりを防止しながら汚泥を安定にろ過することが可能となる。膜分離装置外周囲には下降流が発生し、膜分離装置内平膜エレメント間の上昇流と一体となって旋回流が形成される。
【０００３】
上記のような膜分離装置の運転に際しては、特に、下水や生活排水が含まれる廃水を処理する場合、流入廃水に含まれる髪の毛や繊維クズ、木質等の難生分解性のゴミ（しさ）を除去する目的で、スクリーンや沈殿槽等で構成される前処理設備を設け、その運転、維持管理を適切に行うことが肝要である。しかしながら、前処理設備の能力不足や運転の維持管理が適切に実施されない場合、しさの一部が前処理工程を素通りして、活性汚泥処理工程に流入し、しさがろ過膜で全量保持されて槽内に蓄積し、更に、凝集し塊となって膜分離装置のエレメント群底部に付着し、膜エレメント間の流路を塞ぎ、汚泥の旋回流が弱められ、膜面の物理洗浄力が低下し、膜がつまる、ひどい場合には、膜エレメント間で汚泥が脱水され除去困難に至る（クロッギング）という問題があった。このようなしさが付着した膜分離装置においては、しさが付着していない膜エレメント間の水路にエアーが集中し、過曝気による振動のため膜エレメントが破損するという問題が同時に発生する場合があった。このように、前処理設備の適正な運転管理は、膜分離装置の運転／破損防止の観点から極めて重要な事項であるにも関わらず、これまで、その能力不足、維持管理不足などのため、不幸にも運転管理が適正に実施されなかった場合に備えた確認・保護の機構が具備されている装置は見当たらなかった。
【０００４】
膜エレメント群底部へのしさの付着を原理的に軽減可能な膜分離装置としては、膜エレメント群底部へスクリーンを設置した発明が開示されているが（特許文献１，２）、水流等によるクリーナーで粉砕可能な粗大化固形物の捕捉を目的としており、しさ等の難分解性物質の堆積状況の確認、及び、しさの槽外除去が容易に行える構造ではなかった。また、平膜エレメント群と散気装置との間に平行に配置する複数の棒状部材を配設した膜分離装置が開示されているが（特許文献３）、棒状部材は散気装置から噴出する空気の気泡を微細化するのが目的であり、しさの付着を逐次検出したり、付着したしさを槽外に除去したりするのが容易ではない構造であり、前処理不良の場合に対応可能な確認・保護の機構が具備されている装置とは呼べなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３８１６６号公報
【特許文献２】特開平１１−３０９３４７号公報
【特許文献３】特開２００１−２９９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、膜分離装置へのしさの付着状況の監視、及び膜分離装置にしさが付着した場合にその除去、がそれぞれ容易に実施可能な膜分離装置を提供することにある。そして、しさ付着に起因する、クロッギングや膜エレメントの破損を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成をとる。
（１）内側をろ過液側とする膜エレメントの複数枚を膜エレメント相互間に鉛直方向通路を保持して原液槽内に浸漬配設し、これらの膜エレメント群の下方に散気手段を設け、該散気手段からの噴出エアーにより槽内原液を、上記鉛直方向通路を経て旋回させる膜分離装置において、膜分離装置に着脱可能なスクリーンを具備する。
（２）（１）において、着脱可能なスクリーンを膜分離装置の上部に具備する。
【発明の効果】
【０００８】
容易に膜分離装置へのしさの堆積有無の監視が行えるため、前処理設備の増能強化、維持管理の適正化など対応の迅速化が可能となる。また、しさの除去も容易に実施可能であり、しさ付着に起因する、膜分離装置のクロッギングやエレメント破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る膜分離装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に、本発明の膜分離装置の構成を概念的に示す。
【００１１】
図１に示す膜分離装置は、活性汚泥を収容し生物処理を行うための原液槽１と、その原液槽１内に廃水を供給する廃水供給ポンプ４と、原液槽１内の汚泥を系外に排出するための汚泥引き抜きポンプ１６と、活性汚泥で生物処理された生物処理水を固液分離するための分離膜モジュール２と、汚泥を膜でろ過するためにろ過液側を吸引するための平膜エレメント（分離膜モジュール２内、図示されていない）、チューブ６、集水管１５、透過水配管９、吸引ポンプ３とを備えている。分離膜モジュール２は、原液槽１内の被処理水に浸漬されており、その分離膜モジュール２の下方には、酸素を供給し、好気処理を進行させるとともに、ろ過膜面の洗浄を行うための散気装置５が設けられている。分離膜モジュール２が収容された原液槽１以外の処理槽として、別の生物処理槽、例えば、嫌気槽、無酸素槽、好気処理槽などを独立に設けていても良い。
【００１２】
ここで、分離膜モジュール２に着脱可能なスクリーン１２を設ける。図１には、分離膜モジュール２の上部に着脱可能なスクリーン１２を設けた例を示すが、本発明はこの図の態様に限定されるものではない。図１に示す例では、ガイド部１３が分離膜モジュール２の上部に固定され、スライド式に挿入可能なスクリーン１２が収容されている。そして、スクリーン１２の上部には、スクリーン１２へのしさ付着の点検やしさの除去を容易に行えるよう、スクリーン１２を水上に取り出すためのチェーンやロープ等を接続可能な取付部１４が設けられている。
【００１３】
ここで、着脱可能とは、溶接等で分離し難い状態にあるのではなく、スライド式、あるいは、留め具を用いて分離膜モジュールへの取り付け・取り外しが容易であることを意味する。
【００１４】
本発明のスクリーンの材質は、活性汚泥浸漬下で強度、耐食性を揺するものであれば特に限定されるものではなく、ステンレス等の金属や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成繊維を用いたネット等を例示することが出来る。
【００１５】
スクリーンの目の形状は特に限定されるものではなく、正方形、ひし形などの四角形、円形、だ円形、さらに、棒状の部材を一定の間隔を空けて並行に配設した構造を例示することができる。
【００１６】
スクリーンの目開きも、スクリーンの総面積、形状、配置等に応じて決定すればよいが、小さすぎると旋回流の妨げとなるため、１ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは３ｍｍ以上である。また、目開きが大きすぎるとしさ等の捕捉効率が低下するため、５０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｍｍ以下である。
【００１７】
分離膜モジュール２へのスクリーン１２の設置箇所は、分離膜モジュール２の脚部８間などの底部側方や分離膜モジュール２の上部、あるいは、これらの両方の箇所に設置することが可能である。点検、しさの除去のためにスクリーン１２を原液槽１外に取り出す際の操作性の観点からは、分離膜モジュール２の上部に設けた方が好ましい。
【００１８】
スクリーンの総面積も特に限定されるものではなく、スクリーンの配置方法にも依存するが、小さ過ぎるとしさの捕捉効率が低下することから、分離膜モジュールの内外に生じる旋回流の一定流束が通過する面積である方が好ましく、図１に示すように平膜エレメントを収容した矩形の分離膜モジュール２の場合、スクリーンの総面積は、分離膜モジュール２の水平断面積の１００％以上が好ましく、より好ましくは２００％以上とした方がよい。
【００１９】
図１に例示した平膜エレメントを平行に配列した分離膜モジュール２の場合、スクリーン１２と垂直方向の面は、スクリーンを設けても、開口部でも良く、あるいは、孔の空いていない板を設けてもよい。この場合、水流が制御され、平膜エレメントの膜面と平行な旋回流の形成が促進されてスクリーン１２を効率的に旋回流が通過可能となる利点がある。スクリーン１２と垂直の面で構成されるこれら４面とを一体固定とし、４面一体で着脱可能な構造としてもよい。
【００２０】
相対向するスクリーンまたは板の上面にスクリーンを設けても良い。この場合、落石や工具類の落下から膜エレメントを保護することができる。
【００２１】
本発明における散気手段は、図１に示した散気装置５のように、分離膜モジュール２に下方より均一に空気を噴出することが可能で、この空気のエアリフト作用で汚泥を膜エレメント間の間隙の上方向に流れを発生させ、分離膜モジュール２内外で汚泥の旋回流を形成可能な機能を有する散気装置であれば特に限定される物ではなく、ステンレスや塩ビ等のプラスチック部材からなる配管に散気孔径２〜１０ｍｍの孔を多数設けた粗泡散気管や、ゴムやウレタン等の部材に微小なスリットを設けたメンブレンタイプの微細気泡散気管を、複数、平行に配置した装置などを挙げることができる。散気装置へは、ブロワーからのエアーがエアー供給配管を通して供給される。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、膜分離活性汚泥法による廃水処理で用いられる膜分離装置として利用することができる。特に、下水や生活排水が含まれる廃水を膜分離活性汚泥法で処理する場合の膜分離装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１：原液槽
２：分離膜モジュール
３：吸引ポンプ
４：廃水供給ポンプ
５：散気装置
６：チューブ
７：ブロワー
８：脚部
９：透過水配管
１０：エアー供給配管
１１：廃水供給配管
１２：スクリーン
１３：ガイド部
１４：取付部
１５：集水管
１６：汚泥引き抜きポンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は膜分離活性汚泥法による廃水処理で用いられる浸漬型の膜分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
膜分離活性汚泥法による廃水処理用の膜分離装置として、例えば複数の平膜エレメントを適当な間隔で平行に配置した浸漬型膜分離装置が知られている。この種の浸漬型膜分離装置は、一般に、処理槽内の被処理液に複数個を、一定間隔をおいて並列に浸漬状態で配置した状態で使用される。各平膜エレメントは膜透過側に膜透過液の流路を形成しており、この流路内に吸引等で負圧を与えることにより、被処理水中の活性汚泥フロックなどの懸濁物質をろ過膜で捕捉し、ろ過膜を透過して膜透過液流路内に流入した清浄な膜透過液を処理槽の外部へ取り出すように構成されている。また、膜分離装置の下方には散気装置が設けられ、散気装置から供給されるエアーの浮上によって、膜エレメント間に膜面に平行な上昇流を生じさせ、この上昇流がろ過膜面上の付着物を剥離させて膜面の物理洗浄を同時進行させることで、膜のつまりを防止しながら汚泥を安定にろ過することが可能となる。膜分離装置外周囲には下降流が発生し、膜分離装置内平膜エレメント間の上昇流と一体となって旋回流が形成される。
【０００３】
上記のような膜分離装置の運転に際しては、特に、下水や生活排水が含まれる廃水を処理する場合、流入廃水に含まれる髪の毛や繊維クズ、木質等の難生分解性のゴミ（しさ）を除去する目的で、スクリーンや沈殿槽等で構成される前処理設備を設け、その運転、維持管理を適切に行うことが肝要である。しかしながら、前処理設備の能力不足や運転の維持管理が適切に実施されない場合、しさの一部が前処理工程を素通りして、活性汚泥処理工程に流入し、しさがろ過膜で全量保持されて槽内に蓄積し、更に、凝集し塊となって膜分離装置のエレメント群底部に付着し、膜エレメント間の流路を塞ぎ、汚泥の旋回流が弱められ、膜面の物理洗浄力が低下し、膜がつまる、ひどい場合には、膜エレメント間で汚泥が脱水され除去困難に至る（クロッギング）という問題があった。このようなしさが付着した膜分離装置においては、しさが付着していない膜エレメント間の水路にエアーが集中し、過曝気による振動のため膜エレメントが破損するという問題が同時に発生する場合があった。このように、前処理設備の適正な運転管理は、膜分離装置の運転／破損防止の観点から極めて重要な事項であるにも関わらず、これまで、その能力不足、維持管理不足などのため、不幸にも運転管理が適正に実施されなかった場合に備えた確認・保護の機構が具備されている装置は見当たらなかった。
【０００４】
膜エレメント群底部へのしさの付着を原理的に軽減可能な膜分離装置としては、膜エレメント群底部へスクリーンを設置した発明が開示されているが（特許文献１，２）、水流等によるクリーナーで粉砕可能な粗大化固形物の捕捉を目的としており、しさ等の難分解性物質の堆積状況の確認、及び、しさの槽外除去が容易に行える構造ではなかった。また、平膜エレメント群と散気装置との間に平行に配置する複数の棒状部材を配設した膜分離装置が開示されているが（特許文献３）、棒状部材は散気装置から噴出する空気の気泡を微細化するのが目的であり、しさの付着を逐次検出したり、付着したしさを槽外に除去したりするのが容易ではない構造であり、前処理不良の場合に対応可能な確認・保護の機構が具備されている装置とは呼べなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３８１６６号公報
【特許文献２】特開平１１−３０９３４７号公報
【特許文献３】特開２００１−２９９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、膜分離装置へのしさの付着状況の監視、及び膜分離装置にしさが付着した場合にその除去、がそれぞれ容易に実施可能な膜分離装置を提供することにある。そして、しさ付着に起因する、クロッギングや膜エレメントの破損を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の構成をとる。
（１）内側をろ過液側とする膜エレメントの複数枚を膜エレメント相互間に鉛直方向通路を保持して原液槽内に浸漬配設し、これらの膜エレメント群の下方に散気手段を設け、該散気手段からの噴出エアーにより槽内原液を、上記鉛直方向通路を経て旋回させる膜分離装置において、膜分離装置に着脱可能なスクリーンを具備する。
（２）（１）において、着脱可能なスクリーンを膜分離装置の上部に具備する。
【発明の効果】
【０００８】
容易に膜分離装置へのしさの堆積有無の監視が行えるため、前処理設備の増能強化、維持管理の適正化など対応の迅速化が可能となる。また、しさの除去も容易に実施可能であり、しさ付着に起因する、膜分離装置のクロッギングやエレメント破損を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る膜分離装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に、本発明の膜分離装置の構成を概念的に示す。
【００１１】
図１に示す膜分離装置は、活性汚泥を収容し生物処理を行うための原液槽１と、その原液槽１内に廃水を供給する廃水供給ポンプ４と、原液槽１内の汚泥を系外に排出するための汚泥引き抜きポンプ１６と、活性汚泥で生物処理された生物処理水を固液分離するための分離膜モジュール２と、汚泥を膜でろ過するためにろ過液側を吸引するための平膜エレメント（分離膜モジュール２内、図示されていない）、チューブ６、集水管１５、透過水配管９、吸引ポンプ３とを備えている。分離膜モジュール２は、原液槽１内の被処理水に浸漬されており、その分離膜モジュール２の下方には、酸素を供給し、好気処理を進行させるとともに、ろ過膜面の洗浄を行うための散気装置５が設けられている。分離膜モジュール２が収容された原液槽１以外の処理槽として、別の生物処理槽、例えば、嫌気槽、無酸素槽、好気処理槽などを独立に設けていても良い。
【００１２】
ここで、分離膜モジュール２に着脱可能なスクリーン１２を設ける。図１には、分離膜モジュール２の上部に着脱可能なスクリーン１２を設けた例を示すが、本発明はこの図の態様に限定されるものではない。図１に示す例では、ガイド部１３が分離膜モジュール２の上部に固定され、スライド式に挿入可能なスクリーン１２が収容されている。そして、スクリーン１２の上部には、スクリーン１２へのしさ付着の点検やしさの除去を容易に行えるよう、スクリーン１２を水上に取り出すためのチェーンやロープ等を接続可能な取付部１４が設けられている。
【００１３】
ここで、着脱可能とは、溶接等で分離し難い状態にあるのではなく、スライド式、あるいは、留め具を用いて分離膜モジュールへの取り付け・取り外しが容易であることを意味する。
【００１４】
本発明のスクリーンの材質は、活性汚泥浸漬下で強度、耐食性を揺するものであれば特に限定されるものではなく、ステンレス等の金属や、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの合成繊維を用いたネット等を例示することが出来る。
【００１５】
スクリーンの目の形状は特に限定されるものではなく、正方形、ひし形などの四角形、円形、だ円形、さらに、棒状の部材を一定の間隔を空けて並行に配設した構造を例示することができる。
【００１６】
スクリーンの目開きも、スクリーンの総面積、形状、配置等に応じて決定すればよいが、小さすぎると旋回流の妨げとなるため、１ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは３ｍｍ以上である。また、目開きが大きすぎるとしさ等の捕捉効率が低下するため、５０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは３０ｍｍ以下である。
【００１７】
分離膜モジュール２へのスクリーン１２の設置箇所は、分離膜モジュール２の脚部８間などの底部側方や分離膜モジュール２の上部、あるいは、これらの両方の箇所に設置することが可能である。点検、しさの除去のためにスクリーン１２を原液槽１外に取り出す際の操作性の観点からは、分離膜モジュール２の上部に設けた方が好ましい。
【００１８】
スクリーンの総面積も特に限定されるものではなく、スクリーンの配置方法にも依存するが、小さ過ぎるとしさの捕捉効率が低下することから、分離膜モジュールの内外に生じる旋回流の一定流束が通過する面積である方が好ましく、図１に示すように平膜エレメントを収容した矩形の分離膜モジュール２の場合、スクリーンの総面積は、分離膜モジュール２の水平断面積の１００％以上が好ましく、より好ましくは２００％以上とした方がよい。
【００１９】
図１に例示した平膜エレメントを平行に配列した分離膜モジュール２の場合、スクリーン１２と垂直方向の面は、スクリーンを設けても、開口部でも良く、あるいは、孔の空いていない板を設けてもよい。この場合、水流が制御され、平膜エレメントの膜面と平行な旋回流の形成が促進されてスクリーン１２を効率的に旋回流が通過可能となる利点がある。スクリーン１２と垂直の面で構成されるこれら４面とを一体固定とし、４面一体で着脱可能な構造としてもよい。
【００２０】
相対向するスクリーンまたは板の上面にスクリーンを設けても良い。この場合、落石や工具類の落下から膜エレメントを保護することができる。
【００２１】
本発明における散気手段は、図１に示した散気装置５のように、分離膜モジュール２に下方より均一に空気を噴出することが可能で、この空気のエアリフト作用で汚泥を膜エレメント間の間隙の上方向に流れを発生させ、分離膜モジュール２内外で汚泥の旋回流を形成可能な機能を有する散気装置であれば特に限定される物ではなく、ステンレスや塩ビ等のプラスチック部材からなる配管に散気孔径２〜１０ｍｍの孔を多数設けた粗泡散気管や、ゴムやウレタン等の部材に微小なスリットを設けたメンブレンタイプの微細気泡散気管を、複数、平行に配置した装置などを挙げることができる。散気装置へは、ブロワーからのエアーがエアー供給配管を通して供給される。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、膜分離活性汚泥法による廃水処理で用いられる膜分離装置として利用することができる。特に、下水や生活排水が含まれる廃水を膜分離活性汚泥法で処理する場合の膜分離装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１：原液槽
２：分離膜モジュール
３：吸引ポンプ
４：廃水供給ポンプ
５：散気装置
６：チューブ
７：ブロワー
８：脚部
９：透過水配管
１０：エアー供給配管
１１：廃水供給配管
１２：スクリーン
１３：ガイド部
１４：取付部
１５：集水管
１６：汚泥引き抜きポンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側をろ過液側とする膜エレメントの複数枚を膜エレメント相互間に鉛直方向通路を保持して原液槽内に浸漬配設し、これらの膜エレメント群の下方に散気手段を設け、該散気手段からの噴出エアーにより槽内原液を、上記鉛直方向通路を経て旋回させる膜分離装置において、膜分離装置に着脱可能なスクリーンを具備したことを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
着脱可能なスクリーンが、膜分離装置の上部に具備されていることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
【請求項１】
内側をろ過液側とする膜エレメントの複数枚を膜エレメント相互間に鉛直方向通路を保持して原液槽内に浸漬配設し、これらの膜エレメント群の下方に散気手段を設け、該散気手段からの噴出エアーにより槽内原液を、上記鉛直方向通路を経て旋回させる膜分離装置において、膜分離装置に着脱可能なスクリーンを具備したことを特徴とする膜分離装置。
【請求項２】
着脱可能なスクリーンが、膜分離装置の上部に具備されていることを特徴とする請求項１に記載の膜分離装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−２１４２２３（Ｐ２０１０−２１４２２３Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６０７７８（Ｐ２００９−６０７７８）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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