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技術 活性汚泥用濾過体

出願人 大同均麻生栄治栗田工業株式会社新日鐵住金株式会社日立金属株式会社
発明者 大同均麻生栄治岸根義尚澤田繁樹高橋直哉近藤三雄長谷川哲夫永井睦郎
出願日 1997年7月2日 (23年6ヶ月経過) 出願番号 1997-177202
公開日 1999年1月26日 (21年11ヶ月経過) 公開番号 1999-019492
状態 未査定
技術分野 半透膜を用いた分離 活性汚泥処理
主要キーワード 各単位体 取出ポート 非円形断面形状 ネットスペーサ 洗浄運転後 分離粒径 付着物層 各濾過体
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この項目の情報は公開日時点(1999年1月26日)のものです。
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図面 (7)

課題

活性汚泥をより一層安定かつ効率的に分離できる活性汚泥用濾過体を提供する。

解決手段

筒状の不織布4を有した濾過体1であって、筒軸に直交する断面における長径D1 と短径D2 との比D1 /D2 が1〜1.5の活性汚泥用濾過体。

効果

板状の濾過体に比べて形状安定性がよく、濾過層剥離の問題がなく、均一かつ安定な濾過層を形成できる。内部の洗浄も容易に行える。生物反応槽内に高密度充填することができる。

概要

背景

生物反応により水中の有機物分解処理する活性汚泥などの生物処理装置では、生物汚泥固液分離するために沈殿池等の沈降分離手段を用いることがあるが、生物反応槽後段に沈殿池を設けた従来の生物処理装置では、次のような問題がある。

比重差により汚泥を沈降分離する沈殿処理では汚泥の分離性能限界があり、流入負荷の変動時やバルキング発生時等に処理水質が悪化する。このため、高度な処理水質が要求される場合には沈殿池の後段に更に急速濾過機やストレーナー等の設備が必要である。
最終沈殿池で分離した生物汚泥を生物反応槽に返送する操作も必要とされる。
汚泥返送操作や汚泥濃度管理を行っても、最終沈殿池でスカムが発生したり、汚泥が浮上したりする等のトラブルが発生し、水質が悪化する場合が多い。
沈殿池は、大きな設置スペースを必要とする。

上記の沈降分離の代りに、生物汚泥を限外濾過膜精密濾過膜により膜分離する場合もある。この膜分離処理によれば、沈殿池のような大きなスペースを必要とすることなく、SSが高度に除去された高水質処理水を得ることができる。

しかしながら、限外濾過膜や精密濾過膜による膜分離処理では、消費動力が大きい上に、膜で阻止した物質(この膜汚染物質は、高分子状微生物代謝産物などが主体となっている。)により膜が汚染され、膜孔閉塞濾過性能が低下するため、定期的な薬品洗浄が必須であるという欠点がある。

このような膜分離処理における問題を解決するものとして、濾布を備える濾過体を生物反応槽に浸漬配置し、この濾過体の濾布を通過した濾過水処理水として取り出すことで、生物汚泥を固液分離することが考えられている。

この濾過体による濾過は、実際には、濾過の進行により濾過体の濾布表面に形成された活性汚泥粒子付着物層ダイナミック濾過層。以下、単に「濾過層」と称する場合がある。)によって行われている。即ち、濾過体の濾布は、実質的には活性汚泥粒子を通過させる、金属や高分子繊維の不織布よりなる厚み2mm以下のものであるが、濾過の駆動圧が小さい条件下において、濾布の表面に活性汚泥粒子の付着物層が形成され、この付着物層により活性汚泥粒子の通過を阻止することができるようになる。

概要

活性汚泥をより一層安定かつ効率的に分離できる活性汚泥用濾過体を提供する。

筒状の不織布4を有した濾過体1であって、筒軸に直交する断面における長径D1 と短径D2 との比D1 /D2 が1〜1.5の活性汚泥用濾過体。

板状の濾過体に比べて形状安定性がよく、濾過層剥離の問題がなく、均一かつ安定な濾過層を形成できる。内部の洗浄も容易に行える。生物反応槽内に高密度充填することができる。

目的

本発明は上記(1) 〜 (4)の特性を備え、活性汚泥を安定かつ効率的に分離することができる活性汚泥用濾過体を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
3件

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請求項1

活性汚泥濾過するための筒状の不織布を有した濾過体であって、該筒軸に直交する断面における長径D1 と短径D2 との比D1 /D2 が1〜1.5であることを特徴とする活性汚泥用濾過体。

技術分野

0001

本発明は活性汚泥濾過するための濾過体係り、特に、活性汚泥濾過装置に浸漬配置され、活性汚泥を効率的に分離して生物処理水を得るための活性汚泥用濾過体に関する。

背景技術

0002

生物反応により水中の有機物分解処理する活性汚泥などの生物処理装置では、生物汚泥固液分離するために沈殿池等の沈降分離手段を用いることがあるが、生物反応槽後段に沈殿池を設けた従来の生物処理装置では、次のような問題がある。

0003

比重差により汚泥を沈降分離する沈殿処理では汚泥の分離性能限界があり、流入負荷の変動時やバルキング発生時等に処理水質が悪化する。このため、高度な処理水質が要求される場合には沈殿池の後段に更に急速濾過機やストレーナー等の設備が必要である。
最終沈殿池で分離した生物汚泥を生物反応槽に返送する操作も必要とされる。
汚泥返送操作や汚泥濃度管理を行っても、最終沈殿池でスカムが発生したり、汚泥が浮上したりする等のトラブルが発生し、水質が悪化する場合が多い。
沈殿池は、大きな設置スペースを必要とする。

0004

上記の沈降分離の代りに、生物汚泥を限外濾過膜精密濾過膜により膜分離する場合もある。この膜分離処理によれば、沈殿池のような大きなスペースを必要とすることなく、SSが高度に除去された高水質処理水を得ることができる。

0005

しかしながら、限外濾過膜や精密濾過膜による膜分離処理では、消費動力が大きい上に、膜で阻止した物質(この膜汚染物質は、高分子状微生物代謝産物などが主体となっている。)により膜が汚染され、膜孔閉塞濾過性能が低下するため、定期的な薬品洗浄が必須であるという欠点がある。

0006

このような膜分離処理における問題を解決するものとして、濾布を備える濾過体を生物反応槽に浸漬配置し、この濾過体の濾布を通過した濾過水処理水として取り出すことで、生物汚泥を固液分離することが考えられている。

0007

この濾過体による濾過は、実際には、濾過の進行により濾過体の濾布表面に形成された活性汚泥粒子付着物層ダイナミック濾過層。以下、単に「濾過層」と称する場合がある。)によって行われている。即ち、濾過体の濾布は、実質的には活性汚泥粒子を通過させる、金属や高分子繊維の不織布よりなる厚み2mm以下のものであるが、濾過の駆動圧が小さい条件下において、濾布の表面に活性汚泥粒子の付着物層が形成され、この付着物層により活性汚泥粒子の通過を阻止することができるようになる。

発明が解決しようとする課題

0008

このような濾過体を用いることにより、前述の沈降分離又は膜分離における問題は解消されるが、より安定かつ効率的な濾過を行うためには、濾過体として次のような特性が要求される。

0009

(1)生物反応槽内に浸漬された状態での形状安定性が良く、濾過層剥離の問題がない。
(2) 均一かつ安定な濾過層を形成できる。
(3)濾過体内洗浄する際の洗浄効率が高く、均一な洗浄を行える。
(4) 生物反応槽内に高い密度で浸漬配置することができ、生物反応槽当りの総濾過面積を大きくでき、処理水量を増大することができる。

0010

本発明は上記(1) 〜 (4)の特性を備え、活性汚泥を安定かつ効率的に分離することができる活性汚泥用濾過体を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

本発明の活性汚泥用濾過体は、活性汚泥を濾過するための筒状の不織布を有した濾過体であって、該筒軸に直交する断面における長径D1 と短径D2 との比D1 /D2 が1〜1.5であることを特徴とする。

0012

このように長径D1 と短径D2 との比D1 /D2 が1〜1.5と、長径D1 と短径D2 とがほぼ同等の筒状の濾過体であれば、次のような優れた作用効果を得ることができる。

0013

(a)長径と短径の長さが大きく異なる断面長方形の板状の濾過体(以下単に「板状の濾過体」と称す。)の比べ、濾過体の強度が大きく、形状が安定しその表面に形成されるダイナミック濾過層も安定する。また、このように濾過体の強度が大きいため、濾過体の不織布の支持構造プラスチック材料のように軽量の材料で形成することができる。

0014

(b) 板状の濾過体では、長径方向に沿う面の中央部がたわんだり、振動して、ダイナミック濾過層が形成できなかったり、濾過層が剥離したりして、均一な濾過層を形成しにくい。

0015

これに対して、長径と短径とがほぼ同等の筒状の濾過体、特に断面円形円筒状濾過体では、濾過体の周囲からかかる力が分散して均等になり、濾過体が変形しにくく、またダイナミック濾過層も均一に形成され、層全体で濾過を行うことができる。

0016

(c) 板状の濾過体では、その内部に洗浄水を供給して洗浄する際、内部の水の流れが均一にならず、十分に洗浄できないことがあるが、本発明の筒状の濾過体では、その内部に均一に水を流すことができ、均一かつ効率的な洗浄を行える。

0017

(d)生物反応槽内に高い密度で浸漬配置することができ、しかも、任意の配置が可能であるので、生物反応槽全体として濾過面積を大きくできる。また、一部の濾過体に不具合が発生してもその濾過体だけを交換すればよく、全体を取り替える必要はない。

0018

なお、本発明において筒軸に直交する断面における長径D1 とは、非真円の場合、当該断面における最長の径方向の長さを示す。また、短径D2 とは、当該断面において該長径D1 と直交方向における最長の径方向長さを示す。真円の場合であれば、D1 、D2 ともに円の直径となり、D1 =D2 である。この真円形断面の濾過体も本発明に含まれる。

発明を実施するための最良の形態

0019

以下、図面を参照して本発明の活性汚泥用濾過体の実施の形態について説明する。

0020

図1,2は本発明の活性汚泥用濾過体の実施の形態を示す図であって、各々、(a)図は一部切欠斜視図、(b)図は(a)図のB−B線に沿う模式的な断面図である。

0021

図1の活性汚泥用濾過体1は、中心管2の外周に透水性スペーサ3を介して不織布4を取り付けた円筒形濾過体である。不織布4は中心管2の上下のフランジ部2A、2Bに環状の取付部材5A,5Bで固定されている。中心管2の側面には透孔2Cが設けられている。不織布4を通過した濾過水は、この透孔2Cを通過し、中心管2の通孔2Dを経て、取出ポート2Eから取り出される。

0022

図2に示す活性汚泥用濾過体1Aは、金網等のメッシュ円筒体よりなるバックアップ材7の上端及び下端にそれぞれエンドキャップ6A、6Bを嵌め込み、このバックアップ材7の外周に円筒状の不織布4を嵌め合わせたものである。なお、不織布4の上端及び下端はそれぞれ環状の取付部材5A、5Bにより固定されている。上側のエンドキャップ6Aには濾過体1Aの洗浄水の流入ポート8Aが突設され、エンドキャップ6Bには濾過体1Aの内部から濾過水を取り出すための取出ポート8Bが突設されている。

0023

このような活性汚泥用濾過体1、1Aの中心管2及びエンドキャップ6A,6Bの構成材料としては、濾過部材としての不織布を支持し、活性汚泥濾過装置内に浸漬配置された際の水圧に耐え得る十分な剛性を有するもの、例えば銅等の金属、ABS樹脂ポリエステル等のプラスチック、或いは、酸化アルミニウム等のセラミックスなどが好適である。なお、本発明では、濾過体が筒状であり、板状のものに比べて構造的に強度及び剛性が高いところから、この構成材料として軽量なプラスチックを採用することができる。

0024

不織布としては、銅等の金属又はポリエステル、ポリプロピレン等の高分子材料よりなるものであって、分離粒径30μm以上、好ましくは30〜1000μmの目開きを有し、厚さが2mm以下、特に0.1〜1mmのものが好ましい。このような不織布を用いることにより、目詰りを防止して安定な濾過を行うことができる。

0025

図1に示す活性汚泥用濾過体1のスペーサ3は、不織布4と中心管2との間の濾過水の流路を確保するものであり、ハニカムネットスペーサ等が好適である。

0026

なお、濾過体に使用される不織布4は活性汚泥粒子より目開きが大きいものであるので、微量の濁質や活性汚泥粒子は濾過水中混入する。これらの濁質、活性汚泥粒子は下方に沈降する傾向が強い。従って、これが濾過体内で沈積するのを防止して濾過水と共に排出するために、図2の濾過体1Aにおいては、上側のポート8Aよりも、濾過体下部の取出ポート8Bから濾過水を取り出すのが好ましい。

0027

濾過を継続することにより、濾過体内のうち濾過水の流れの悪い部分に少しずつ濁質や活性汚泥粒子が蓄積され、濾過性能が悪くなる。このため、これらを濾過体内から排除するために、洗浄水を供給して濾過体内を洗浄する。

0028

図1の濾過体1では、洗浄水を取出ポート2Eから供給し、中心管2を経て不織布4を通過させることにより、中心管2やスペーサ3、不織布4あるいはそれら同士の間に付着ないし滞留していた濁質等を不織布4を通して活性汚泥濾過装置の反応液側へ排出する。

0029

また、図2に示す濾過体1Aでは、洗浄水を流入ポート8Aより供給し、取出ポート8Bより排出することで濾過体1A内の濁質等を洗い出す。なお、この濾過体1Aでは、状況に応じて、取出ポート8Bから洗浄水を供給してポート8Aから排出するようにしても良い。この洗浄の間に、洗浄水の一部は、不織布4を通過し、バックアップ材7や不織布4あるいはそれらの間に付着ないし滞留していた濁質等を不織布4を通して活性汚泥濾過装置の反応液側へ排出する。

0030

この洗浄水としては、処理水である濾過水を用いても良く、別途清浄な水を導入して用いても良い。

0031

なお、図1、2においては、不織布が円筒状に支持された濾過体、即ち、その筒軸に直交する断面の長径D1 と短径D2 との比D1 /D2 が1のものを示したが、本発明において、不織布の形状はD1 /D2 =1〜1.5の範囲のものであれば良く、筒軸に直交する断面の形状が五角形六角形等の多角形(この場合、必ずしも正多角形である必要はない。)、楕円形グラウンド形など各種の非円形断面形状のものとすることができる。

0032

なお、D1 /D2 が2を超えると、本発明による前記(a) 〜(d) の改善効果が得られない。D1 /D2 は好ましくは1〜1.5であり、特に好ましくは、D1/D2 =1の円筒形濾過体である。

0033

また、本発明の筒状濾過体は、その筒軸に直交する断面の面積過度に大きいと、本発明による改善効果が得られない場合がある。実用的な大きさは、前記長径D1 及び短径D2 が1〜20cm程度の範囲である。なお、濾過体の長さ(図1、2のL)は長径D1 、短径D2 の10〜100倍程度、一般的には、50〜400cm程度とするのが好ましい。

0034

このような本発明の筒状濾過体は、生物反応槽に適用する場合、多数本を連設して濾過体ユニットとして用いるのが好ましい。

0035

図3(a)、(b)は、この濾過体ユニットの一例を示す平面図及び側面図である。この濾過体ユニットにおいては、6本の濾過体1Aを所定間隔をあけて平行に配列し、各濾過体1Aの流入ポート8Aと取出ポート8Bをそれぞれ上部配管13、下部配管14に接続して1個の単位体11としている。6個の該単位体11を単位体11相互間に所定間隔をあけて平行に配列する。そして、各単位体の上部配管13、下部配管14を洗浄水流集合管17、濾過水取出集合管18に接続し、合計36個の濾過体1Aよりなる濾過体ユニット16とする。

0036

なお、各単位体11における濾過体1Aの数、及び単位体11の配列数は上記以外としても良いことは明らかである。

0037

単位体11を1つの濾過体ユニットとしても良い。

0038

一方の端部にのみ取出ポート2Eを有する濾過体1であれば、図4に示す如く、複数の濾過体1を適当な間隔で平行に並列させ、各濾過体1の下部に設けられた配管20に各取出ポート2Eを連通させることにより濾過体ユニット21とすることができる。

0039

なお、図5の如く、この濾過体1を上下逆に配列して取出ポート2Eを濾過体1の上側に位置させ、この取出ポート2Eを各濾過体1の上方の配管22に連通させることにより濾過体ユニット23としても良い。

0040

図示はしないが、図4、5の濾過体ユニット21又は23を平行に配列し、各濾過体ユニットの配管20又は22を集合管に接続しさらに大型の濾過体ユニットとしても良い。

0041

なお、濾過体をフレームに支持させても良い。

0042

以下に、本発明の活性汚泥用濾過体を用いた活性汚泥濾過装置を示す図6を参照して本発明をより具体的に説明する。

0043

この実施の形態では、複数の濾過体よりなる濾過体ユニット16を生物反応槽41内の仕切壁44の一方の側に浸漬配置した。用いた各濾過体の構成は図2に示す通りである。また、その連結構造は、図3に示す通りである。なお、前記の通り、18は濾過水取出集合管、17は洗浄水流入集合管である。

0044

この生物反応槽41内の仕切壁44の他方の側には生物反応に必要な酸素を供給するための散気管42が設けられている。また、濾過体ユニット16の下方には通気管43が設けられている。44は仕切壁である。

0045

45は生物反応槽41に隣接して設置された処理水(濾過水)槽であり、この処理水槽45内の処理水を給水ポンプ46で汲み上げて給水槽47に貯留し、この水を洗浄水流入集合管17を経て濾過体ユニット16の各濾過体に供給するように構成されている。

0046

V1 ,V2 ,V3 ,V4 はバルブである。

0047

この活性汚泥濾過装置では、濾過運転時生物反応処理時)には、生物反応槽41に原水を供給すると共に、散気管42から空気等の酸素含有ガスを散気して生物処理を行い、生物処理液を濾過体ユニット16で水頭差ΔHによる駆動力で濾過を行い、処理水(濾過水)を濾過水取出集合管18を経て処理水槽45に導入する。即ち、生物反応槽41の水位よりも処理水槽45の水位を低水位とし、この水頭差ΔHを駆動力として濾過を進行させる。

0048

長時間濾過を継続すると、濾過体ユニット16の各濾過体の不織布面に形成された濾過層が圧密化し、濾過抵抗が増大し、濾過水量が低下してくるため、定期的に濾過体のガス洗浄を行う。即ち、バルブV1 を開いて通気管43より曝気を行うことにより、濾過体の不織布表面の濾過層を気液混合流掃流洗浄除去する。なお、このガス洗浄時には、通常、散気管42からの散気は停止する。このようにガス洗浄時に散気を停止するようにすることにより、散気管42と通気管43とで空気供給用ブロワ等を共用することができる。

0049

濾過体ユニット16の各濾過体内の洗浄は、上記ガス洗浄と同時に行っても良く、ガス洗浄とは別に独立して行っても良い。

0050

この洗浄に当っては、原水の供給を停止すると共に、バルブV2 を開として、給水槽47内の水を洗浄水として自然流下で洗浄水流入集合管17を経て濾過体ユニット16内に供給する(なお、この洗浄水の供給は処理水槽45から給水ポンプ46より、直接行っても良い。)。この洗浄水の一部は不織布を通過して生物反応槽41の液側に流出し、その過程で濾過体内の濁質等を排出する。また、洗浄水の残部は濾過水取出集合管18より排出され、その過程で濾過体内の濁質等を処理水槽45側へ排出する。この排出液は、再度処理を要する場合には、バルブV4 を開として給水ポンプ46で原水槽(図示せず)又は生物反応槽41に返送される。

0051

以下に図6に示す洗浄水濾過装置により、合成下水の生物処理を行った場合の運転例を示す。

0052

合成下水は流入BOD量が250〜310mg/Lとなるように生物反応槽41に導入し、生物反応槽41のMLSSは約5000mg/Lに維持し、BOD−SS負荷は約0.1kg/kg・日とした。

0053

また、濾過体ユニット16の各濾過体の各部の仕様は次の通りである。また、この濾過体の長さLは50cm、直径(D1 =D2 )は4cmで、濾過有効面積は濾過体1本当り約0.06m2 であった。

0054

エンドキャップ:塩化ビニル
バックアップ材:SUS304製金網状スペーサ
目開き3.5mm
不織布:ユニチカ製ポリエステル不織布(品番20157 WTD)
目付量15g/m2
分離粒径100μm
厚さ0.11mm
濾過体ユニット16は、このような濾過体36本を連結して構成し、濾過体ユニット16の濾過水(処理水)は、静水位に対して10cmの水頭差を駆動圧として取り出した。

0055

このような活性汚泥濾過装置において、8時間の濾過運転毎に5分の洗浄運転を行った。

0056

洗浄運転時には、通水を停止すると共に散気管42の曝気を停止し、洗浄水流入集合管17から処理水を4L/分で濾過体ユニット16の各濾過体内に導入した。また、通気管43から2m3 /時で曝気を行った。

0057

その結果、240時間の運転継続後においても2m3 /m2 /日の濾過速度を安定して得ることができた。また、洗浄時に濾過体内が洗浄水で満たされるために、各洗浄運転後の濾過運転再開時の濾過水の水質低下が防止され、約5分後には得られる濾過水の濁度は10度以下になり濾過水質は安定した。

0058

240時間の運転後、濾過体を引き上げて観察したところ、濁質等による濾過体内の濾過水流路の閉塞等は認められなかった。また、濾過層は極めて均一かつ安定に形成されていた。

0059

なお、この装置において、濾過体ユニット16の浸漬スペースの面積は0.0576m2 であり、この面積で総濾過有効面積1.7m2 (濾過体1本当りの濾過有効面積×本数)を得ることができ、この総濾過有効面積は、同面積の浸漬スペースに一般的な板状の濾過体を設ける場合に比べて1.2倍も大きいものであった。

発明の効果

0060

以下詳述した通り、本発明の活性汚泥用濾過体は、活性汚泥を安定かつ効率的に分離することができるため、このような活性汚泥用濾過体を活性汚泥濾過装置の生物反応槽に浸漬して用いることにより、生物処理の固液分離を、沈殿池や膜分離手段を必要とすることなく、低動力で安定かつ確実に行うことができ、処理効率の向上と省エネルギー及び省スペース化を図ることができる。

図面の簡単な説明

0061

図1本発明の活性汚泥用濾過体の実施の形態の一例を示す図であって、(a)図は一部切欠斜視図、(b)図は(a)図のB−B線に沿う断面図である。
図2本発明の活性汚泥用濾過体の実施の形態の他の例を示す図であって、(a)図は一部切欠斜視図、(b)図は(a)図のB−B線に沿う断面図である。
図3本発明の活性汚泥用濾過体のユニット化の例を示す図であって、(a)図は平面図、(b)図は側面図である。
図4本発明の活性汚泥用濾過体のユニット化の別の例を示す側面図である。
図5本発明の活性汚泥用濾過体のユニット化の他の例を示す側面図である。
図6本発明の活性汚泥用濾過体を用いた活性汚泥濾過装置を示す断面図である。

--

0062

1,1A濾過体
2中心管
3スペーサ
4 不織布
6A,6Bエンドキャップ
16,21,23濾過体ユニット
17洗浄水流入集合管
18濾過水取出集合管
41生物反応槽
42散気管
43通気管
44仕切壁
45処理水槽
46給水ポンプ
47 給水槽

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