JPH03245892A - 廃水の処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は廃水の処理方法及び装置に関し、詳しくは、廃
水の処理において逆洗が可能な機構を有する中空糸型限
外濾過膜を利用した廃水の処理方法及び装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、廃水の生物処理を行なう場合、固液分離手段と
して重力沈降式の沈殿池が採用されている。しかし、生
物処理では硝化、脱窒等を行なう菌体の存在が必須であ
るが、この菌体は処理条件（例えば原水の濃度、温度、
ｐＨ等）によって敏感に影響を受け、一定の活性状態、
沈降性を示さないことがある。このため沈殿池から汚泥
が流比し、生物反応槽における菌体濃度（ＭＬＳＳ、Ｖ
ＳＳＩ　を維持できな（なることがある。このため重力
沈降式の沈殿池に代えて限外濾過が導入されようとして
いる。

限外濾過とは、圧力を駆動力とする膜分離法の一種で、
　１０オングストローム以下の大きさの物質を分離する
逆浸透（ＲＯ）と、０．１ＬＬ以上の大きさの物質を分
離する精密濾過（ＭＦ）の中間に位置し５一般に１０オ
ングストロ一ム〜５ｕ程度の大きさの物質を対象として
いる。

一般に、かかる限外濾過膜を用いた膜モジュールは、膜
構造等の違いから平膜型、管型、中空糸型、スパイラル
型の４つの型式に分類されている。

従来、廃水処理の分野においては、限外濾過膜を用いた
膜モジュールについて、特公昭５２−１０１］、３号、
特開昭６３−４４９０７号には、平膜型のモジュールに
ついて開示され、また特開昭６３−３［１２９９３号に
は管型のモジュールについて開示され、さらに特開昭６
１−２００８９２号、同６１−２３０７９５号、特開平
１−１９４９０６号には中空糸型のモジュールについで
開示されている。

［発明が解決しようとする課題１ 特公昭５２＝１０１１３号、特開昭６３−４４９０７号
に記載の技術は、生物処理後の汚泥の固液分離に平膜型
のモジュールを用いた例である。この平膜の場合には膜
特性からしてかなりの高濃度の汚泥の分離が可能である
（化学工業１９８９年１２月号の第５４〜６１頁の［限
外濾過膜の応用開発の動向」１日笠著参照）。しかし膜
の目すまりが生じたときに洗浄がかならずしも十分にで
きない欠点がある。

即ち、これまでの洗浄法は膜間に原液供給側または濃縮
液排出側から洗浄水（薬品を含む）を供給して洗浄する
方法や分解洗浄法が採られていた。しかし、膜間洗浄で
は膜内の例えばスポンジ層内の目詰まりを取り除けず洗
浄効果が不十分であり、また煩雑な分解洗浄を行なって
もスポンジ層内の目詰まりを取り除けず設計水量レベル
を長期にわたって維持することができず、処理持続性が
低いという欠点があった。なお処理水排出側から圧力水
を供給して逆洗することも考えられるが、かかる圧力水
を供給すると膜破損を招き現実には不可能であった。

また特開昭６３−３０２９９３号に記載の管型のモジエ
ールの場合にも膜の特性上逆洗が不可能であるため、平
膜型のモジュールと同様に膜の目すまりが生じたときに
膜洗浄効果が不十分であるという問題があり、また設置
スペースが大きくなるのでプロセス上も好ましくない。

さらに特開昭６１−２００８９２号及び同６１−２３０
７９５号に記載の技術は中空糸型のモジュールを用いた
ものであるが、この中空糸型のモジ１−ルは処理水排出
…りから逆洗水を供給できる構造ではなく、単にエアー
と水で逆流洗浄可能な構造を有しているに過ぎないため
、前述の平膜型のモジュールと同様に洗浄効果が低く処
理持続性が低いという欠点がある。

更に又特開平１−１９４９０６号に記載の技術は、濾過
器の中に中空糸型のモジュールを吊下げて置き中空糸膜
の外表面より膜内部に原液を通水する方法を採用してい
る。しかし中空糸膜の一端が固定されていないため逆洗
用の圧力水供給した時に。

他端の固定部が破断する恐れがあり、膜の固定手段に本
質的に欠陥があり生物処理後の固液分離には採用できな
い欠点がある。

そこで、本発明の目的は、生物処理後の固液分離に洗浄
効果が高くて処理持続性が高く実用性の高い手段を組み
込んだ廃水の処理方法及び装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段１ 本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本
発明を完成するに至ったものである。

即ち、本発明に係る廃水の処理方法は、廃水を生物処理
した後、中空糸型限外濾過器で固液分離処理する廃水の
処理方法において、前記中空糸型限外濾過器が中空糸の
両端開口近傍を固定してなる中空糸膜モジュールを収納
してなり、該膣内側に原液を供給し、該膜外面に処理水
を排出し、逆洗時に洗浄水を処理水排出側より供給する
ことを特徴とする特 また本発明に係る廃水の処理装置は、廃水を生物処理す
る生物反応槽と固液分離処理する中空糸型限外′ａ通過
器を有する廃水の処理装置において、該中空糸型限外濾
過器は内部空洞の濾過器本体と該濾過器本体の内部に収
納された中空糸膜モジュールとを具有し、該濾過器本体
の一方側には原液の供給口、他方側には濃縮液排出口、
外側面には濾液出口が設けられ、該濾過器本体の内部は
２枚の密封部材によって原液の供給口に連通ずる原液供
給部と濃縮液排出口に連通ずる濃縮液排出部と濾液出口
に連通ずる濾液部とに仕切られ、前記中空糸膜の一端は
前記−の密封部材を貫通して開口端を露出し前記原液供
給部に連通させ、他端は前記他の密封部材を貫通して開
口端を露比し前記濃縮液排出部に連通させてなることを
特徴とする。

また本発明者は、中空糸型限外濾過器に供給される廃水
の固形分濃度が高い場合には、生物反応の改良を図った
り、生物反応の前処理の充実化を図ることにより、更に
効果的に本発明の目的を達成できることを見い出した。

更に本発明者は、し尿や豚尿等の廃水を実質的に希釈す
ることなく生物処理した後１本発明の中空糸型限外濾過
器を固液分離手段として用いた場合に良好な結果が得ら
れることを見い出した。

［実施例］ 本発明に係る廃水の処理方法及び処理装置の実施例を図
面に基づき説明する。

第１区は本発明に用いられる中空糸型限外濾過器の一例
を示す概略断面図、第２図は要部斜視図である。

同図において、■は中空糸型限外濾過器であり、内部空
洞の濾過器本体２と該濾過器本体２の内部に収納された
中空糸膜モジュール３とを具有する。

該濾過器本体２の一方側（図面上左側）には原液の供給
口４、他方側（図面」１右側）には濃縮液排出口５が設
けられ、又前記濾過器本体２の外側面、好ましくは原液
の供給口４の近傍には濾液出口６ａが設けられている。

また濃縮液排出口５の近傍にもｉ１！液出ロ６ｂが設け
られ、必要に応していずれか一方を使用することができ
る。

該濾過器本体２の内部は２枚の密封部材（シル部材）７
ａ、７ｂによって原液の供給口４に連通する原液供給部
８と濃縮液排出口５に連通ずる濃縮液排出部９と濾液出
口６ａ、６ｂに連通する濾液部ＩＯとに仕切られている
。

前記中空糸膜モジュール３は複数の中空糸膜３０によっ
て構成されており、該中空糸膜３０の一端（図面上左端
）は前記左側のシール部材７を貫通して開口端３０ａを
露出し前記原液供給部８に連通されている。また中空糸
膜の他端（図面上布′４）は前記右側のシール部材（図
示せず）を貫通して開口端を露出し前記濃縮液排出部９
に連通されている。

中空糸膜としては、材質は特に限定されないが、例えば
強度や耐薬品性等からポリアクリルニトリル製のものが
好ましい、旭化成社製ｒＡにＶ３０１ＧＪ、　　ｒＡＣ
Ｖ−３０５０１等のような逆洗圧に耐えられる膜が挙げ
られる。ポリプロピレン製のようなエアーによって膨張
するものも知られているが、本発明では好ましくない。

本発明における中空糸膜は、滴解性のイオン又は物質を
分離できるが、一般に知られている精密濾過膜は溶解性
のイオン又は物質を分離できないので明確に区別される
。

本発明の中空糸膜３０一端を、シール部材７を貫通して
開口端３０ａを露出させる手段としては、溶融樹脂によ
ってシール部に塗布し固化する方法を採用してもよいが
、これに限定されず、シール部材として中空糸膜を装着
できる穴を複数設けた管板を用い、これに中空糸膜を装
着して固定し、その先端を該管板より突出させる方法を
採用してもよい。

本発明においてはこのように中空糸膜の両端がシール部
材によって完全に固定されている点に一つの特徴がある
。

本発明において、中空糸膜をシール部材７ａ７ｂから露
出させるというのは、シール部材７ａの表面に中空糸膜
の開口端３０ａが出ていればよく、従って開口端が突出
していてもよい。

なお以上の実施例では濾過器本体２を水平方向にした場
合を例示しているが、実際に使用する場合には垂直方向
に設置して用いてもよい。

濾過器本体２の形状は図示に限定されず、又設置数も廃
水の条件等によって複数設けることができる。

また本発明の目的を損なわない範囲で、往来の平膜型等
の限外濾過膜を併用してもよい。

以上の中空糸型限外濾過器の通液方法を説明すると、先
ず原液を原液の供給口４を介し、原液供給部８に供給し
、中空糸膜３０の内側に原液を供給する。この時原液は
所定の圧力に加圧されている。

加圧された原液は中空糸膜で濾過され、処理水は膜外面
から濾液部１０に排出され、濾液出口６から外部に処理
水として排出される。

一方膜を通過しなかった原液は濃縮液となり濃縮液排出
部９に送られ、濃縮液排出口５から外部に排出される。

次いで本発明の特徴である逆洗の方法を説明すると、先
ず濾液である処理水を加圧して、濾液出口６ａ（この時
６ｂは密封されている）から濾液部１０に送り、膜外表
面から内部に向かって供給する。洗浄廃水は濃縮液排出
部９に送られ、濃縮液排出口５から外部に排出される。

本発明においては、かかる洗浄方法を逆洗といい、これ
は膜内部洗浄であり５従来の逆流洗浄（即ち表面洗浄）
とは明確に異なる。

逆流洗浄と言うのは、濃縮液排出口５から処理水を供給
し、原液の供給口３から洗浄廃水を排出し膜表面の洗浄
を行なうことである。このときに濃縮液排出口５からエ
アー等の気体や薬品を処理水と共に供給することも逆流
洗浄に含まれる。

本発明においてはこの逆流洗浄を単独で行なっても効果
が少ないため、この逆流洗浄でない本発明特有の逆洗を
行なうものである。なお本発明の逆洗と共にかかる逆流
洗浄を行なうことは本発明の目的を達成する上では好ま
しく、更に薬品洗浄を組み合わせると処理の持続性が一
段と向上し、薬品洗浄の効果が本発明によって相乗的に
発揮される。

以上の中空糸型限外濾過器は以下のような処理方法に適
用される。

■　生物処理−沈殿池畔本発明の中空糸型限外濾過器 ■　■に前処理の付加 ■　前処理−生物処理（沈殿池なし）−本発明の中空糸
型限外濾過器 上記おいて、生物処理というのは通常の活性汚泥処理や
硝化脱窒処理等を含むものである。また生物処理には特
開昭５９−１６２９１０号、同５９−１６６２９３号、
同５９−１６６２９４号等に記載のような土壌菌処理等
も含まれる。

また沈殿池というのは１重力沈降による固液分離手段と
して通常用いられている処理方法である。この沈殿池か
らの上澄み水の固形分（ＳＳ）濃度が高い場合にも本発
明を適用でき良好な結果を得ることができる。ＳＳａ度
が高い場合には、生物反応の改良を図ったり、生物反応
の前処理の充実化を図ることにより、更に効果的に本発
明の目的を達成できる。

前処理としては、微細気泡を利用した加圧浮上処理が好
ましく、この前処理によって８８分の除去のみならず、
廃水中の有機成分の除去も可能となり生物処理の負荷の
軽減にもなる。

更に本発明において、処理対象は特に限定されないが、
し尿や豚尿等の廃水を実質的に希釈することなく生物処
理した後、本発明の中空糸型限外濾過器を固液分離手段
として用いた場合に良好な結果が得られるのである。

［実験例］ 以下、本発明の実験例によって本発明を更に詳述する。

本発明の比較実験例として以下の理由により平膜型を採
用した。

即ち、従来技術で述べたように廃水処理分野で知られた
限外濾過器には平膜型、前型及び中空糸型がある。どの
タイプの膜を選択するかのポイントは濾過抵抗の上昇を
防ぎ、長期にわたって高い濾過性能を保つこと、即ち本
発明の目的である処理の持続性が高いことである。この
濾過抵抗の上昇を防止する手段を多く持つためには効果
的な洗浄が得られる必要がある。そこで平膜型と管型の
洗浄方法を比較すると、次のようになる。

管型では逆流洗浄（薬液洗浄を含む）しかできず、分解
洗浄（膜枠を解体し膜１枚ごとの洗浄を行なうこと）の
できる平膜型が優れていることがわかる。

そこで、以下に平膜型を比較実験例として以下に本発明
の実験例を示す。

実験例１ 処理プロセス「前処理−生物処理一沈殿池一本発明の中
空糸型限外濾過器（以下必要に応しｒｔ−ＵＦＪという
）」について以下のように実験した。

充水条−件 塩１０劃果 愛知県７社養豚廃水 処理量　　１５　ｍ”／Ｄ 性状　　　表１記載 表１記載 表１ 入口圧力　　２．８　ｋｇ／ｃｍ２ 出口圧力　　０．８　ｋｇ／ｃｍ” 濾過サイクル　３０分濾過　１５秒逆洗温度　　　　２
５℃ 膜内線速　　２ｍ／ｓｅｃ 運転期間　　３．５ケ月 膜面積　　　４．７ｍ２ｘ　３本 設定濾過水量　　５０β／　ｍ２ｈ −見ユ」■の」１転」１果　　　　第３図に示す。

洗浄は、　ＮａＣｌ２０液を使用し、透過水量が設定透
過水量レベルまで下がったときに行なった。

比較実験例１ 実験例１における中空糸を平膜に代え、同様に実験した
６ 処理結果　　　表２記載 表２ 人口圧力 出口圧力 濾過サイクル 温度 膜内線速 運転期間 膜面積 設定濾過水量 ３．５　　ｋｇ／ｃｍ２ ０．５　ｋｇ／ｃｍ” １日１回水による逆流洗浄 ２５℃ ２ｍ／５ｅｃ ３．５ケ月 １６．１ｍ”ｘ　４６枚 ５０ｆｆ／ｍ２ｈ 三１叶え■亙旦逮　　　　第３図に示す。

洗浄は１分解洗浄を採用し、透過水量が設定透過水量レ
ベルまで下がったときに行なった。

実験例２ 処理プロセス「前処理時生物処理−本発明のｔ−ＵＦＪ
について以下のように実験した。

充水条豆　　　静岡県Ｎ社養豚廃水 処理量　　５　ｍ”／Ｄ 性状　　　表３記載 処理結果　　　表３記載 表３ −１５」工ｏｉ転ｉ件　　　実験例１と同じ但し設定濾
過水量を４０１２／　ｍ”ｈに代えた。

−二重」圧９ｊ１耘」１塁　　　　第４図に示す。

比較実験例２ 実験例２における中空糸を平膜に代え、実験した。

肛１凰釆　　　表４記載 同様に 表４ 五欣匠立１転魚准　　　　実験例２と同じ一１肛匹止五
旦逮　　　　第４図に示す。

以上の実験結果を示す第３図及び第４図から、本発明と
比較では濾過性能の回復に明らかな差異があり、平膜は
本発明の中空糸に比べ劣っていることがわかる。

このことは長期間の使用によって膜面積が不足すること
になり、膜を交換するか、膜面積を増加させ必要がある
。また平膜は洗浄頻度もかなり高くなっていることから
、洗浄水の再処理、濾過量の増加を必要とし、このこと
からも膜面積の増加が必要となり、結局平膜は本発明の
中空糸に比ベコスト高となる。

［発明の効果１ 本発明によれば、生物処理後の固液分離に５洗浄効果が
高くて処理持続性が高く実用性の高い手段を組み込んだ
廃水の処理方法及び装置を提供することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる中空糸型限外濾過器の一例
を示す概略断面図、第２図は要部斜視図５第３図及び第
４図は本発明及び比較実験例の結果を示すグラフである
。 １、中空糸型限外濾過器、２：濾過器本体、３：中空糸
膜モジュール、４：原液の供給口、５：濃縮液排出口、 ６ａ、６ｂ：濾液出口、 ７ａ、７ｂ　　密封部材（シール部材）。 ８・原液供給部、　　　　　９．濃縮液排出部。 ｌＯ濾液部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、廃水を生物処理した後、中空糸型限外濾過器で固液
   分離処理する廃水の処理方法において、前記中空糸型限
   外濾過器が中空糸の両端開口近傍を固定してなる中空糸
   膜モジュールを収納してなり、該膜内側に原液を供給し
   、該膜外面に処理水を排出し、逆洗時に洗浄水を処理水
   排出側より供給することを特徴とする廃水の処理方法。 ２、廃水を生物処理する生物反応槽と固液分離処理する
   中空糸型限外濾過器とを有する廃水の処理装置において
   、該中空糸型限外濾過器は内部空洞の濾過器本体と該濾
   過器本体の内部に収納された中空糸膜モジュールとを具
   有し、該濾過器本体の一方側には原液の供給口、他方側
   には濃縮液排出口、外側面には濾液出口が設けられ、該
   濾過器本体の内部は２枚の密封部材によって原液の供給
   口に連通する原液供給部と濃縮液排出口に連通する濃縮
   液排出部と濾液出口に連通する濾液部とに仕切られ、前
   記中空糸膜の一端は前記一の密封部材を貫通して開口端
   を露出し前記原液供給部に連通させ、他端は前記他の密
   封部材を貫通して開口端を露出し前記濃縮液排出部に連
   通させてなることを特徴とする廃水の処理装置。