JPH11221562A

JPH11221562A - 分離膜による水処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH11221562A
Application number: JP10039771A
Authority: JP
Inventors: Minoru Kunihiro; 実國弘; Satoshi Ogura; 智小倉
Original assignee: NIPPON NOGYO SHURAKU HAISUI KYOKAI
Current assignee: NIPPON NOGYO SHURAKU HAISUI KYOKAI
Priority date: 1998-02-06
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 1999-08-17

Abstract

(57)【要約】【課題】不純物を含有する水の膜分離処理において、
膜透過水量の経時的減少量を抑制し、生物学的な処理性
能の増強を図ることができる水処理方法及び装置を提供
する。【解決手段】膜モジュール３で構成される膜分離装置
を用いて、不純物を含有する水９を浄化処理する水処理
方法において、前記膜モジュールの膜表面を、有機性の
充填物４と連続的に接触させて常時洗浄させながら、水
を浄化処理することとしたものであり、前記膜表面と充
填物との連続的接触は、充填物を曝気５又はポンプによ
る水流で攪拌流動化して行うことができ、前記充填物
は、径が膜モジュールの設置間隔以下であり、充填率を
０．５〜３０％とすることができ、また、前記不純物を
含有する水は、有機性排水を活性汚泥処理して得られる
処理水とすることができ、その場合、膜モジュールは、
平膜モジュールとするのが良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分離膜による水処
理に係り、特に、膜モジュールで構成される膜分離装置
を用いて水を処理する際に、膜表面を洗浄しながら行う
ことができる水処理方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、生物学的な排水の処理方法と
しては、図３に示す排水処理装置を用いる活性汚泥法
が、一般的に用いられてきた。この方法は、排水９を一
旦調整槽１に溜め、液性の調整や均一化をした後、その
一定量を曝気槽２に供給し、排水中に含まれている有機
性物質を、送風機６により送り込まれる空気により、活
発に活動している好気性細菌によって酸化分解し、汚泥
状反応生成物質を含む混合液、すなわち活性汚泥を形成
する。このようにして、形成された混合溶液は、沈殿分
離槽１４に送液され、沈殿分離槽内で一定時間滞留・沈
降され、処理水１１を得ると共に、濃縮された固形物
は、脱水装置１７に送られ、脱水ケーキ１８として処分
されるか、あるいは濃縮物としてそのまま処分される。

【０００３】このような活性汚泥処理法の中で、沈殿分
離槽での沈殿分離性能は、処理性能を左右する重要な因
子となっており、処理の安定化、設置面積の軽減化を目
指し、図４のような、膜モジュールで構成される膜分離
装置を用いた固液分離法が提案されている。この方法で
は、生物反応装置２中にＵＦ（限外ろ過）又はＭＦ（精
密ろ過）膜モジュール３から構成される膜分離装置を浸
漬し、膜モジュールの二次側を減圧ポンプ１３で吸引
し、もしくは水頭圧差を利用して、膜透過水を得るもの
で、膜分離活性汚泥法と呼ばれる方法の一形態である。
この方法によれば、沈殿分離槽が不要となるため、活性
汚泥の沈殿分離性の良否が、水処理性能に影響を与える
ことが無くなり、同時に設備のコンパクト化がはかれ
る。

【０００４】また、付加設備としては、図５のように、
前記の活性汚泥法における沈殿分離槽の上澄水あるい
は、放流水１１を、ＵＦ（限外ろ過）又はＭＦ（精密ろ
過）膜モジュール３を備えた膜分離槽１２に送水し、膜
モジュール３の二次側を減圧ポンプ１３による吸引ある
いは水位差による水頭圧にてろ過分離を行い、活性汚泥
法における残留浮遊性物質を除去する。この方法によれ
ば、膜面の細孔部の口径により、水中に含まれる大腸菌
等の微生物の除去が可能となり、膜分離水を再利用水と
して利用する際に、利用者に対して病原菌等による伝染
病発生防止に効果が期待できる。しかし、活性汚泥法を
採用して、有機性物質などの可溶解性物質の生物化学的
処理を行うと、生物反応装置内の混合溶液中に、高分子
成分が生成するため、固液分離あるいは再処理として膜
分離法を適用しようとすると、生成する高分子物質等が
膜面に付着・堆積し、透過水量が時間とともに減少し、
膜の寿命も短くなる。そのため、膜分離活性汚泥法等の
膜分離において、膜透過水量の経時的現象を効果的に抑
制し、維持管理性を向上させる技術の開発が強く求めら
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消し、不純物を含有する水の膜分離処理
において、膜透過水量の経時的減少量を抑制し、さらに
は、生物学的な処理性能の増強を図ることができる水処
理方法及び装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、膜モジュールで構成される膜分離装置
を用いて、不純物を含有する水を浄化処理する水処理方
法において、前記膜モジュールの膜表面を、有機性の充
填物と連続的に接触させて常時洗浄させながら、水を浄
化処理することとしたものである。前記水処理方法にお
いて、膜表面と充填物との連続的接触は、充填物を曝気
又はポンプによる水流で攪拌流動化させて行うのが良
く、前記不純物を含有する水としては、有機性排水を活
性汚泥処理して得られる処理水を用いることができ、ま
た、前記充填物は、径が膜モジュールの設置間隔以下で
あり、充填率を０．５〜３０％（容量）とするのが良
く、膜モジュールは、平膜モジュールを用いることがで
き、充填物は、ポリウレタン系樹脂製であるのが良い。
また、本発明では、不純物を含有する水を浄化処理する
膜モジュールで構成される膜分離装置を内設した水処理
槽を有する水処理装置において、前記水処理槽には、有
機性の充填物が充填されると共に、該充填物を膜モジュ
ールの膜表面と連続的に接触させるための攪拌流動化手
段を有することとしたものである。前記水処理装置にお
いて、攪拌流動化手段が、水処理槽下部に設置した散気
装置によるか、又は被処理水を流入するポンプによるの
が良い。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、膜モジュールで構成さ
れる膜分離装置を内設した生物反応装置を用いて、不純
物を含む水、特に有機性物質を含む排水を処理する際
に、生物反応槽内に有機性の充填物を投入し、更に該混
合溶液を流動化せしめ、混合溶液中の充填物により連続
的に膜表面を洗浄し、同時に、充填物に付着・生育した
好気性あるいは嫌気性細菌により、含有する有機性物質
を分解する不純物を含む水、特に、有機性物質を含む排
水の処理方法である。次に、本発明を詳細に説明する。
本発明の水処理方法は、不純物を含有する水、特に有機
性物質を含む水ならいずれにも適用できるが、特に、都
市下水や集落排水や浄化槽などの生活排水、及び家畜の
し尿排水、水産加工排水、農産加工排水などの有機性物
質を含む排水の処理に適用でき、さらに詳しくは、前記
の有機性物質を含む排水を生物学的に処理し、生成する
汚泥状反応物質を膜モジュールにより固液分離する、い
わゆる「膜分離活性汚泥法」、及び、前記の有機性物質
を含む排水の生物学的処理後あるいは希薄な有機性物質
の処理としての「膜分離装置」等に適用でき、膜面の汚
染を防止し膜透過水量を維持する事により維持管理性の
向上を図り、さらに水中の生物相維持を容易にし、水処
理性能の向上を図ることができる。

【０００８】本発明で使用できる充填物としては、曝気
による水流あるいはポンプ等による水流により、容易に
循環し、かつ膜面に対し裂傷や摩耗させることが少な
く、さらに自ら変化することがない充填物なら有機性の
いずれのものも使用できるが、特に、ポリビニルアルコ
ール系樹脂、ポリエチレングリコール系樹脂、ポリアク
リルアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂等の高分子充填
物やスポンジ状充填物等が好適に使用でき、浮遊性微生
物及び充填物に付着繁殖する微生物による水質浄化と、
充填物による分離膜の洗浄と、分離膜による固液分離を
同時に達成することができる。また、充填物の形状は円
柱状を始め、形状的な優劣はなく、効果的に膜面に接触
する必要から、膜モジュールの設置間隔を通過できる大
きさとし、充填率は、膜モジュールを内装した槽容量に
対し、容積比で０．５％程度より効果が現れ、最大値は
充填物の流動性の面から３０％以下が望ましい。活性汚
泥法における沈殿分離槽の上澄水あるいは放流水に、本
発明の膜分離による水処理方法を適用する場合は、平膜
モジュールを用いることにより、洗浄効果を高く維持す
ることが可能で、投入する充填物は、ポリウレタン系樹
脂が強度的・耐久性に優れている。

【０００９】次に、本発明を図面を用いて、さらに詳細
に説明する。図１は、本発明を活性汚泥処理法に適用し
た場合の具体的構成図である。図１において、有機性物
質を含む原排水９（以下排水と記す）は、まず調整槽１
に導かれ必要に応じて調整槽において前処理が施され
る。次に、排水は充填物４が投入された生物反応装置２
に供給され、送風機６から送り込まれる空気等酸素含有
気体５により、活発に活動している好気性細菌によって
酸化分解される。また、生物反応装置２内には、膜モジ
ュール３で構成される膜分離装置が浸漬され、その膜モ
ジュール３の二次側は真空ポンプ等の減圧ポンプ１３に
配管接続されている。この減圧ポンプ１３で膜分離装置
の膜モジュール３の二次側を吸引して減圧することによ
り、処理水が膜透過水１０として得られる。また、膜モ
ジュール３の二次側レベルを下げ、水頭圧により膜透過
水１０を得る方法も取り入れられている。なお、本発明
における膜モジュール３としては、ＵＦ（限外ろ過）
膜、ＭＦ（精密ろ過）膜等が例示される。

【００１０】このように、生物反応装置２の固液分離が
膜モジュール３により行われるため、汚泥の沈降性や汚
泥濃度は、固液分離性能に影響を与えない。さらに前記
生物反応装置２に投入されている充填物４は、送風機６
から送り込まれる空気等酸素含有気体５による混合溶液
の流動により、常に流動しているため、生物反応装置２
に内設された膜分離装置の膜モジュール３の膜表面は常
にこれらの粒子により研磨、洗浄され、該膜表面への有
機性高分子物質の付着・堆積が抑制される。このため、
膜汚染が軽減されて、膜透過水量の経時的減少が抑制さ
れ、膜洗浄頻度の延長につながり、よって、膜分離法を
採用した活性汚泥法における維持管理や、膜洗浄に起因
する運転コストを著しく低減することができる。なお、
以上では好気性処理である活性汚泥法について説明した
ため、混合溶液の流動化装置は有機性物質の酸化分解の
ための酸素含有気体５の送風機６であったが、混合溶液
の流動化が可能であれば流動化の方式は特に制限される
ものではない。また、投入する充填物４の適切な選択に
より、好気性細菌や嫌気性細菌等の有機性物質分解細菌
を付着・繁殖させ、生物反応装置内で高濃度に安定して
維持することが可能であり、生物反応装置の小型化が期
待できる。

【００１１】次に、本発明を活性汚泥処理法の処理水の
再処理として適用した場合について、図５の具体的構成
図を用いて説明する。この場合は、有機性物質を含む排
水９は、前記した従来法の図３に従って、生物反応装置
２にて酸化分解され、沈殿分離槽１４におてい重力によ
る沈殿分離により固形物が除かれた処理水１１が得られ
る。このようにして得られた処理水１１は、膜モジュー
ル３で構成された膜分離装置が、浸漬された膜分離槽１
２において充填物４と混合流動化し、前記図１と同様
に、混合溶液中の充填物４により、連続的に膜表面を研
磨・洗浄しながら、膜透過水１０を得る。膜モジュール
３で構成された膜分離装置を、沈殿分離後の処理水１１
や、希薄な有機物を含む排水を対象として使用した場
合、槽内にて育成する浮遊性物質（活性汚泥）が少な
く、膜表面に接触する固形物がないため、本発明による
充填物の研磨・洗浄効果が明確に現れる。また、分離膜
の適正な選択により、含まれる大腸菌等の細菌類も除去
できる。なお、本発明における膜モジュール３として
は、ＵＦ（限外ろ過）膜、ＭＦ（精密ろ過）膜等が例示
され、平膜モジュールを使用することにより、さらに膜
面の洗浄効果が高めることができる。

【００１２】また、充填物の形状は、洗浄効果に影響を
与えることはないが、強度的及び流動性を考慮して、円
形あるいは柱状が好ましく、材質は、ポリビニルアルコ
ール系樹脂、ポリエチレングリコール系樹脂、ポリアク
リルアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂等の高分子樹脂
系が使用に適しており、特に、ポリウレタン系の樹脂が
強度的・耐久性に優れている。充填物の投入量は、膜モ
ジュールを内装した槽の総容積に対して、容積比で０．
５％以上で効果が現れ始めるが、混合溶液の流動性を確
保する面から、最大で３０％以下が好ましく、膜モジュ
ール同士の間隔に充填物が閉塞し、膜分離槽内での混合
溶液の循環流が阻害される恐れがあるため、充填物の大
きさは、膜モジュール同士の間隔以下を基準とする。な
お、処理水の再処理もしくは希薄な有機性物質を含む排
水の処理に膜分離装置を使用した場合、硝化反応などの
生物化学的反応によるｐＨ変化が予想されるので、ｐＨ
調整設備１６を付属させることが望ましい。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて具体的に説明
する。実施例１図２に示す膜分離装置を用いて、農業集落排水処理施設
（ＪＡＲＵＳＩ型）沈殿分離槽上澄水の処理を行っ
た。沈殿分離槽上澄水１１は、ポンプ７にて膜モジュー
ル３を内設した膜分離槽１２に送水される。膜分離槽１
２の内容量は２．７ｍ³、膜分離水取水量５ｍ³／日、
沈殿分離槽上澄水１１の投入量は２０ｍ³／日で、オー
バーフローにより膜分離槽１２の水位は一定に保たれて
いる。

【００１４】また、膜分離槽１２には、容量比で１０％
（２７０リットル）のポリウレタン系樹脂（比重１．０
２で、３．５φ×４ｍｍ長さ）４を投入し、浸漬した平
膜モジュールタイプのＭＦ（精密ろ過）膜３は、公称細
孔径０．４μｍ、有効膜面積０．４ｍ²のものであり、
６ｍｍ間隔で５０枚設置される。膜分離槽１２内に、送
風機６により空気５を８０リットル／分の流量で供給し
て曝気しながら、混合溶液を充分混合流動化して、水頭
圧（５０ｃｍ）により膜透過水を得た。なお、沈殿分離
槽上澄水１１のＳＳ濃度は１５〜４０ｍｇ／リットル程
度であった。通水の結果を図６に示す。図６において、
担体投入を−●−（ａ）、担体未投入を−◆−（ｂ）で
示す。図６の通り、充填物の投入有無により膜透過水量
の経時変化に大きな変化がみられた。

【００１５】

【発明の効果】以上のように、本発明では、有機性物質
を含む排水の処理に、生物反応装置内の混合溶液に膜モ
ジュールを浸漬し、混合溶液に有機性あるいは無機性の
充填物を添加して、膜モジュールの二次側を減圧しなが
ら生物処理を行う膜分離活性汚泥法、あるいは生物化学
的な排水処理施設の再処理に、有機性の充填物を投入し
て、膜モジュールによるろ過を行う膜分離法において、
従来の方法より膜透過水量の経時的変化を減少させ、維
持管理の手間及び費用を著しく削減することができる。
そのため本発明は、都市下水や集落排水、浄化槽などの
活性排水、及び家畜のし尿排水、水産加工排水、農産加
工排水などの有機性物質を含む排水の処理において、従
来の処理技術より格段に優れた処理性を、低コストにて
実現可能とすることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を活性汚泥処理法に適用した場合の具体
的構成図。

【図２】本発明を活性汚泥処理法の処理水の再処理に用
いた場合の具体的構成図。

【図３】従来の活性汚泥処理法の概略構成図。

【図４】従来の膜分離装置を用いた活性汚泥処理法の概
略構成図。

【図５】従来の二次処理水に膜分離装置を用いた概略構
成図。

【図６】経過日数（日）による透過水量（ｍ³／ｍ²・
日）の変化を示すグラフ。

【符号の説明】

１：調整槽、２：生物反応装置、３：膜モジュール、
４：充填物、５：酸素含有気体、６：送風機、７：膜ろ
過ポンプ、８：膜ろ過水受槽、９：排水、１０：膜ろ過
水、１１：処理水、１２：膜分離槽、１３：吸引ポン
プ、１４：沈殿分離槽、１５：処理水槽、１６：ｐＨ調
整設備、１７：脱水装置、１８：脱水ケーキ、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】膜モジュールで構成される膜分離装置を
用いて、不純物を含有する水を浄化処理する水処理方法
において、前記膜モジュールの膜表面を、有機性の充填
物と連続的に接触させて常時洗浄させながら、水を浄化
処理することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】前記膜表面と充填物との連続的接触は、
充填物を曝気又はポンプによる水流で攪拌流動化させて
行うことを特徴とする請求項１記載の水処理方法。
【請求項３】前記不純物を含有する水は、有機性排水
を活性汚泥処理して得られる処理水であることを特徴と
する請求項１又は２記載の水処理方法。
【請求項４】前記充填物は、径が膜モジュールの設置
間隔以下であり、充填率を０．５〜３０％とすることを
特徴とする請求項１、２又は３記載の水処理方法。
【請求項５】前記膜モジュールは、平膜モジュールで
あることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載
の水処理方法。
【請求項６】前記充填物は、ポリウレタン系樹脂製で
あることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載
の水処理方法。
【請求項７】不純物を含有する水を浄化処理する膜モ
ジュールで構成される膜分離装置を内設した水処理槽を
有する水処理装置において、前記水処理槽には、有機性
の充填物が充填されると共に、該充填物を膜モジュール
の膜表面と連続的に接触させるための攪拌流動化手段を
有することを特徴とする水処理装置。
【請求項８】前記攪拌流動化手段が、水処理槽下部に
設置した散気装置によるか、又は被処理水を流入するポ
ンプによることを特徴とする請求項７記載の水処理装
置。