JPH10128085A - 膜分離装置の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内側を濾過液側とする膜エレメント２を原液中
に浸漬し、散気手段３により原液を旋回させ、膜面を原
液流動で洗浄しつつ膜エレメント２の濾過液側を減圧し
て原液を濾過処理する膜分離法、特に膜分離活性汚泥処
理法において、一定の濾過流束を安定な減圧度で得るこ
と、すなわち、長期の安定運転を可能にする。 【解決手段】原液中に原液流れ異常検出器６を配設し、
原液旋回流の異常の検知により、その旋回流れを正常状
態に回復させる。

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、生活
排水、工場排水等の汚水処理に使用する膜分離装置の運
転方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近来、し尿、下水、家庭排水、工場排水
（以下、汚水と称する）の伝統的な処理方法である重力
分離活性汚泥処理法（曝気槽で微生物分解処理を行い、
この処理汚水を沈殿分離室に導き、活性汚泥を重力分離
により分離し、その分離汚泥の一部を曝気槽に返送する
方法）に代替する方法として、膜分離活性汚泥処理法が
注目されている。

【０００３】この処理法においては、固液分離を膜モジ
ュ−ルによる濾過で行い、濾過液を取出し、余剰汚泥を
直接曝気槽から引き抜いており、曝気槽のMLSS（混合
液浮遊性固形物）を重力分離法に較べて著しく高くでき
るので、曝気槽を重力分離法の場合に較べて相当に縮小
でき、更に沈殿分離室が不要であるので、装置全体を小
型化できる、曝気槽内のMLSS濃度を高く維持できるの
で、重力分離法とは異なり、余剰汚泥処理に際しての脱
水が軽減される、運転エネルギ−の省力化を図ること
ができる、等の利点がある。

【０００４】本出願人においては、膜分離法による汚水
処理装置として、「散気装置を有し、膜面に沿い鉛直方
向通路を有する膜モジュ−ルを前記散気装置の直上に配
設し、該膜装置の膜体濾過側を負圧とするための手段を
設けた散気式曝気槽」を既に提案した（特公平４−７０
９５８号、特許第１８７４８８１号）。この装置の膜モ
ジュ−ルとしては、平型の膜エレメントを相互間に鉛直
方向通路を保持するように積重ねたものが好適である。

【０００５】この散気式曝気槽を使用して汚水を処理す
るには、散気装置からの噴出エアのエアバブリングで槽
内原液を旋回させ、汚水中の有機物を空気との接触下、
好気性微生物により吸着・代謝分解させ、有機物を減少
させると共に好気性微生物を増殖させ、膜エレメントの
膜面に沿う原液流れで膜面での汚泥ゲル層の生成を抑制
しつつ膜エレメントの濾過液側を減圧して膜間差圧を発
生させ、この膜間差圧下で活性汚泥液から水を濾過によ
り分離していく。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この膜分離において
は、経時的に原液中の浮遊汚泥が膜面に付着し、濾過抵
抗が増大していくから、濾過流束Ｉを一定に保持するに
は、膜エレメントの濾過液側減圧度△Ｐ、すなわち膜間
差圧を漸次に増加していかなければならない。而るに、
本発明者の経験によれば、ある時点を境にして上記減圧
度△Ｐの加速度的な増加が必要とされる。

【０００７】そこで、本発明者において、この原因を究
明したところ、散気装置のエア−量不足や不均一により
上記膜エレメント間の間隙（原液処理槽の容積に対する
膜面積率を大とし、膜分離装置の小型化を図るために、
１５ｍｍ以下とされている）や膜モジュ−ルのフレ−ム
等の原液旋回流路の途中に活性汚泥が付着堆積し、これ
が原液旋回流に対する障害になり、原液旋回流が弱めら
れて膜面での原液流れによる汚泥ゲル層の生成抑制効果
が減退され、汚泥ゲル層の生成が加速度的に増加するこ
とが主要な原因の一つであることを知った。

【０００８】本発明の目的は、内側を濾過液側とする膜
エレメントを原液中に浸漬し、散気手段により原液を旋
回させ、膜面を原液流動で洗浄しつつ膜エレメントの濾
過液側を減圧して原液を濾過処理する膜分離法、特に膜
分離活性汚泥処理法において、一定の濾過流束を安定な
減圧度で得ること、すなわち、長期の安定運転を可能に
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る膜分離装置
の運転方法は、内側を濾過液側とする膜エレメントを原
液中に浸漬し、散気手段により原液を旋回させ、膜面を
原液流動で洗浄しつつ膜エレメントの濾過液側を減圧し
て原液を濾過処理する膜分離装置の運転方法において、
原液中に原液流れ異常検出器を配設し、原液旋回流の異
常の検知により、その旋回流れを正常状態に回復させる
ことを特徴とする構成であり、原液流れ異常検出器に
は、圧力センサ−を使用でき、原液旋回流の異常を警報
発信により検知することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態を説明する。図１は本発明において使用する
膜分離装置を示す説明図である。図１において、１は原
液処理槽であり、従来の活性汚泥方式による散気式曝気
槽の曝気槽本体を使用することができる。２，２…は原
液処理槽内に所定の間隔で配設した膜エレメントであ
り、内部に濾過液流路を有している。２０は膜エレメン
ト２の濾過液集水管であり、エレメント内の濾過液流路
に連通され、膜を通過した濾過液が濾過液流路を経てこ
の濾過液集水管に集められる。３，３…は膜エレメント
２，…の下方に設けた散気管であり、膜エレメント２，
２間の間隙に原液をエアバブリングにより効率良く昇流
させ得るように配設してある。このエアバブリングによ
り原液が原液処理槽１内に旋回される。３１は散気管３
に接続した送気配管、３２はブロワである。４は膜エレ
メント２，…の濾過液集水管２０，…に接続した濾過液
取出し配管、４１はこの配管４に挿入した減圧ポンプ、
４２は濾過液貯槽である。５１は原液供給配管、５２は
この配管５１に挿入した液送ポンプである。

【００１１】６は原液の流れ異常検出器原液であり、例
えば、原液旋回流の動圧を検出する圧力センサ−（例え
ば、ストレンゲ−ジタイプの圧力センサ−）を使用でき
る。その他、原液の流れ異常による液面の波動異常、例
えば、周波数や波高さの異常を検知するセンサ−の使用
も可能である。

【００１２】図２の（イ）及び図２の（ロ）〔図２の
（イ）におけるロ−ロ断面図〕は、上記膜エレメント２
の一例を示し、濾過液集水管２１を有する枠体２０内に
濾過液流路材２２（例えば、織布、不織布、ネット等）
を納め、枠体の両面に平膜２３（精密濾過膜、限外濾過
膜等）を接着剤２４で接着してあり、平膜２３には、支
持基材上に膜を張り合わせたもの、膜に織布、不織布等
を埋め込んだもの等を使用できる。図３の（イ）及び図
３の（ロ）〔図３の（イ）におけるロ−ロ断面図〕は、
上記膜エレメントの別例を示し、プレ−ト２０の両面に
濾過液通路溝２０１，…を形成し、プレ−ト２０の一端
面に前記濾過液通路溝２０１，…に連通する濾過液取出
し孔２０２を設け、プレ−ト２０の各面に順次に濾過液
通路用スペ−サ２１及び平膜２３を積層し、平膜２３の
周囲部をプレ−ト各面に接着剤により封止してある。上
記膜エレメント２の寸法は、処理槽の寸法を、従来の散
気型曝気槽の曝気室の寸法にほぼ等しくする場合、通
常、高さ５０ｃｍ〜１５０ｃｍ、巾２０ｃｍ〜１００ｃ
ｍ、厚み３ｍｍ〜１５ｍｍとされる。

【００１３】上記膜エレメント２，…のモジュ−ル構造
には、図４に示すように、複数箇の膜エレメント２，…
を交互間に原液通路用の間隙を介して並設し、この並設
群をフレ−ム２００内に納めたものを使用できる。上記
モジュ−ルは原液処理槽の底面に直接据置くか、同底面
に設置した架台上に載置するか、吊り下げ方式により原
液処理槽内に浸漬する等により配設される。

【００１４】本発明により上記の膜分離装置を運転する
には、汚水（し尿、下水、生活排水、工場排水等）を貯
槽に一旦貯えたうえ、図１において、この汚水を液送ポ
ンプ５２により原液処理槽１に供給し、ブロワ３２の駆
動により散気管３から空気を噴出させて原液を旋回さ
せ、同時に、減圧ポンプ４１の駆動により膜エレメント
２，…の濾過液流路側を減圧して所定の膜間差圧を作用
させ、汚水中の有機物を噴出空気との接触下、好気性微
生物により吸着・代謝分解させると共に好気性微生物を
増殖させつつ、膜エレメント２，…の膜に水を透過さ
せ、これを濾過液取出し配管４を経て濾過液貯槽４２に
取出していく。

【００１５】この場合、エアバブリングによる原液の正
常時の旋回流速（平均流速）は、原液の液質や濃度や処
理速度等によっても異なるが、通常、０．１〜１．０ｍ
／ｓｅｃの範囲内とされる。

【００１６】上記膜エレメント２，２間の相互間隔は、
原液の水質等によっても異なるが、通常、３〜１５ｍｍ
程度とされる。

【００１７】上記において、原液の旋回は散気管からの
エアにより原液が膜エレメント間の間隙を上昇され、そ
の上昇後にモジュ−ル周囲や下方から原液が引き込まれ
ることにより発生する。しかるに、汚水の活性汚泥濃度
は相当に高く、経時的に膜エレメントの間隙やモジュ−
ルのフレ−ムに活性汚泥が付着堆積し、これが原液の旋
回に対して障害物となり、原液の旋回流速が低下し、ま
たは旋回流分布が変動し、この原液旋回流れの異常を放
置すれば、膜面での原液流れが減退し膜面への汚泥付着
が急速に進行し、濾過抵抗が増大し、負荷急増による濾
過流束の激減または膜エレメントの濾過液側減圧度の急
上昇が避けられない。

【００１８】而るに、本発明においては、処理槽内の一
定位置に配設した原液流れ異常検出器によりこの原液旋
回流れの異常を検知して原液流れを正常に回復してい
る。例えば、原液旋回流速が前記正常値以下（通常、
０．１ｍ／ｓｅｃ以下）になったことを検知し、即座に
ブロワ３２の回転速度を増し、原液旋回流速を前記正常
値に回復している。従って、膜面での原液流れを充分に
維持し膜面への汚泥付着をよく抑制しつつ濾過処理を進
め得、濾過抵抗の増大に起因する負荷急増を防止して濾
過流束や膜エレメントの濾過液側減圧度の過激な変動な
く安定に運転できる。

【００１９】本発明に係る膜分離装置の運転方法におい
ては、原液処理槽内の複数箇所に原液流れ異常検出器を
配設しておき、これら複数の検出値の相互比較から原液
旋回流れの異常を検知することもできるる。上記原液流
れ異常検出器には、流速乃至は動圧の異常を検出するも
の外、液面の波動の異常、例えば周波数の異常を検出す
るものの使用も可能である。上記異常検知と同時に正常
回復処置、例えば、ブロワの増速による正常旋回流速の
回復を自動的に行わせることもできる。また、検出値を
コンピュ−タで解析させ、異常判定時に検出と同時に警
報を発信させることもできる。

【００２０】

【実施例】

〔実施例〕膜エレメントには図２に示すものを使用し、
枠体２０の寸法は、縦１０６０ｍｍ、横（巾）６１０ｍ
ｍ、厚み最大１３ｍｍ、最小２ｍｍとし、膜２３には膜
面積０．４５ｍ²のポリオレフィン系精密濾過膜を両面
に使用した。モジュ−ルには、図４に示したものを使用
し、膜エレメント２の枚数は１０枚とし、膜エレメント
相互間の最小間隔を４ｍｍとした。膜分離装置には図１
に示したものを使用した。原液にはMLSS濃度１０，００
０〜１５，０００ｍｇ／リットルの活性汚泥溶液を使用
し、所定位置にストレンゲ−ジタイプの圧力計を配設
し、その位置での汚水旋回流速をほぼ０．５ｍ／secと
するように散気流量を設定し、減圧ポンプを８分運転−
２分停止の繰返しで間歇運転し、濾過流束をほぼ０．５
ｍ³／ｍ²・dayとするように減圧度を調整した。運転開
始５ケ月経過後、上記汚水旋回流速が０．１ｍ／secに
低下したので、散気流量を増加して初期のほぼ０．５ｍ
／secの旋回流速に回復させた。運転開始８ケ月に至る
までの減圧度は、０．１〜０．２ｋｇ／ｃｍ²であり、
安定していた。

【００２１】〔比較例〕実施例に対し、汚水旋回流速の
回復操作を行わなかった以外、実施例に同じとした。運
転開始８ケ月経過後、減圧度がほぼ０．６ｋｇ／ｃｍ²
となり、運転続行が不可能となった。

【００２２】

【発明の効果】本発明に係る膜分離装置の運転方法によ
れば、汚水の処理、特に膜分離活性汚泥法において、膜
分離装置を膜汚染をよく抑制しつつ負荷の増加を充分に
抑えて安定に運転でき、長期間にわたり安定運転が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明において使用する膜分離装置の一例を示
す説明図である。

【図２】図１の膜分離装置における膜エレメントの一例
を示す説明図である。

【図３】図１の膜分離装置における膜エレメントの別例
を示す説明図である。

【図４】図１の膜分離装置における膜モジュ−ルの一例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 原液処理槽 ２ 膜エレメント ３ 散気管 ６ 原液流れ異常検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内側を濾過液側とする膜エレメントを原液
   中に浸漬し、散気手段により原液を旋回させ、膜面を原
   液流動で洗浄しつつ膜エレメントの濾過液側を減圧して
   原液を濾過処理する膜分離装置の運転方法において、原
   液中に原液流れ異常検出器を配設し、原液旋回流の異常
   の検知により、その旋回流れを正常状態に回復させるこ
   とを特徴とする膜分離装置の運転方法。
2. 【請求項２】原液流れ異常検出器として圧力センサ−を
   使用する請求項１記載の膜分離装置の運転方法。
3. 【請求項３】原液旋回流の異常を警報発信により検知す
   る請求項１記載の膜分離装置の運転方法。