槽外设置型膜分离活性污泥法 技术领域 本发明涉及用于污水、 回水、 工厂排水、 垃圾浸出水、 屎尿、 农业废水、 畜产排水、 养 殖排水等各种有机性排水处理的槽外设置型膜分离活性污泥法， 特别涉及在反洗槽外设置 型的分离膜时产生的反洗排水的处理。
背景技术 作为如上述的有机性排水的处理法， 通常是在生物处理槽内利用微生物对有机物 进行分解处理的活性污泥法。生物处理槽的槽内水被送至最终沉淀池， 通过重力沉降进行 固液分离， 将上层清水作为处理水取出。但是， 就该方法而言， 重力沉降需要长时间因此必 须设置宽的最终沉淀池。 因此， 以难以确保特别宽的占地面积的污水处理场为主， 以分离膜 替换最终沉淀池的膜分离活性污泥法 (membrane bioreactor process) 正在普及开来。
该膜分离活性污泥法， 大致分为 1) 在槽内浸渍分离膜并直接过滤槽内水的槽内 设置型膜分离活性污泥法， 2) 在槽外设置分离膜并通过循环泵使槽内水循环至分离膜的同 时进行过滤的槽外设置型膜分离活性污泥法。 其中， 就槽内设置型膜分离活性污泥法而言， 由于将分离膜浸渍于生物槽内， 因此不能将在膜面捕捉的与膜孔径相近大小的粒子 ( 膜面 闭塞物质 ) 从生物反应槽除去至槽外。因此， 存在难以确保膜过滤性能的稳定性这样的问 题。
另一方面， 就槽外设置型膜分离活性污泥法而言， 在膜面闭塞物质堆积于分离膜 时可通过进行反洗从膜面除去， 但是， 通常该反洗排水通过槽内水的循环路径回流至生物 反应槽进行再处理。有时反洗排水中的膜面闭塞物质形成颗粒状， 回流至生物反应槽时通 过曝气搅拌而解体， 恢复成原来的粒子。
另外， 回流至生物反应槽的膜面闭塞物质的一部分被取入至活性污泥絮凝物中， 但是， 在污泥活性降低的冬季由于取入至活性污泥絮凝物的膜面闭塞物质量减少， 因此生 物反应槽中的膜面闭塞物质量增加。 由于这些原因， 将反洗排水回流至生物反应槽时， 与槽 内设置型膜分离活性污泥法同样地难以确保膜过滤性能的稳定性。
因此， 如专利文献 1 日本特开 2004-249235 号公报所示， 有人提出将设置于槽外的 分离膜的反洗排水排出至外部的方案， 但是， 如果采用该方法， 则存在如下问题， 即， 有可能 使生物反应槽中的 MLSS 浓度过于降低使得生物反应槽的生物活性降低， 而且， 为了处理排 出至外部的反洗排水而需要其他的排水处理设备， 欠缺实用性。
专利文献 1 ： 日本特开 2004-249235 号公报
发明内容 发明要解决的课题
因此， 为了解决上述以往的问题， 本发明的目的在于提供一种槽外设置型膜分离 活性污泥法， 所述方法不过度降低生物反应槽中的 MLSS 浓度， 另外不需要用于反洗排水的 其他的排水处理设备， 而且可确保分离膜的膜过滤性能的稳定性。
解决课题的手段
为了解决上述课题而完成的本发明， 其特征在于， 其为使生物反应槽的槽内水循 环至设置于槽外的分离膜来取出过滤水的槽外设置型膜分离活性污泥法， 将通过反洗分离 膜产生的含有膜面闭塞物质的反洗排水进行臭氧处理， 使膜面闭塞物质微细化， 或者， 成为 容易被活性污泥絮凝物取入的状态后回流至生物反应槽。
在本发明中， 优选通过臭氧处理使膜面闭塞物质微细化至小于分离膜的膜孔径。 另外在本发明中， 臭氧处理中的臭氧供给量优选为每单位反洗排水量 20 ～ 100mgO3/L。
在本发明中， 作为分离膜可使用陶瓷制整体柱式膜， 此时， 优选分离膜具有截面为 圆形或多角形的一次侧流路。
在本发明中， 优选通过将反洗排水进行臭氧处理后回流至生物反应槽， 将生物反 应槽的槽内水的 MLSS 维持在 5000 ～ 20000mg/L， 反洗频度优选为 10 分钟至 3 小时一次左 右。
发明效果
通过本发明， 将反洗排水进行臭氧处理， 使膜面闭塞物质微细化， 因此回流至生物 反应槽的膜面闭塞物质成为不闭塞膜面的微粒子， 不会再次闭塞膜面。 因此， 不象以往那样 生物反应槽中的膜面闭塞物质量增加， 可确保分离膜的膜过滤性能的稳定性。而且反洗排 水可全量回流至生物反应槽， 因此不需要用于反洗排水的其他的排水处理设备， 另外， 由于 没有将反洗排水排出至外部， 因此不会过度降低生物反应槽中的 MLSS 浓度， 维持在 5000 ～ 20000mg/L 的范围并可维持生物反应槽的生物活性。另外， 在生物反应槽中， 在厌氧无氧需 氧法等选定包含生物学的脱磷的处理工序时， 通过将臭氧处理的排水回流至厌氧槽， 可供 给对于生物学的脱磷所必要的有机物， 生物学的脱磷的稳定化也成为可能。 附图说明
图 1 是表示本发明的实施方式的说明图。 符号说明 1 生物反应槽 2 分离膜 3 循环泵 4 处理水槽 5 回流管路 6 反洗泵 7 反洗排水槽 8 臭氧供给装置具体实施方式
以下表示本发明的优选实施方式。
在图 1 中 1 为生物反应槽， 与以往同样地将作为有机性排水的原水， 例如污水通过 需氧性微生物进行活性污泥处理。 2 为设置于生物反应槽 1 的外部的分离膜， 在其一次侧通 过循环泵 3 连续地供给生物反应槽 1 的槽内水， 进行膜过滤。该实施方式中进行交叉流方式的过滤， 将在二次侧透过膜面的膜过滤水作为处理水取出至处理水槽 4， 浓缩水由一次侧 的端部通过返流管路 5 回流至生物反应槽 1。
分离膜 2 的种类为 MF 膜或 UF 膜， 其材质可以是陶瓷、 高分子的任一种。 另外， 膜形 状可以是整体柱式膜、 管状膜、 平膜、 中空系膜的任一种， 加压方式可以是内压式、 外压式的 任一种。整体柱式膜或管状膜时， 优选一次侧的流路的截面为圆形或为四角形以上的多角 形。该实施方式中， 使用日本碍子株式会社制的陶瓷制整体柱式膜作为分离膜 2。该膜为， 在陶瓷多孔体的内部形成多个截面为圆形的流路， 且使各流路的周面成为膜孔径 0.1μm 的膜面的 MF 膜。
使用这样的槽外设置型的分离膜 2 时能容易进行生物反应槽 1 的槽内水的固液分 离， 与以往的最终沉淀池比较可谋求装置整体的小型化。 但是， 由于活性污泥及槽内水中的 固体成分堆积于分离膜 2 的膜面， 因此定期地或者在膜差压上升时停止循环泵 3， 通过反洗 泵 6 将处理水由处理水槽 4 打入分离膜 2 的二次侧， 进行膜面的反洗。该反洗的频度根据 原水的性状而有很大不同， 优选在原水的污浊度高时为 10 分钟一次左右， 低时为 3 小时一 次左右。 反洗频度过高时膜过滤运转时间减少使得工作效率降低， 相反， 反洗频度过低时膜 差压过于上升， 即使进行反洗也难以恢复。
由该反洗产生的反洗排水， 排出至反洗排水槽 7。该反洗排水中， 含有从膜面剥离 的活性污泥及膜面闭塞物质。 以往该反洗排水原样返回至生物反应槽 1， 但在本发明中由臭 氧供给装置 8 向反洗排水中供给臭氧， 进行臭氧处理。
臭氧是具有强氧化力的气体， 具有破坏、 分解有机物的作用。 因此能将反洗排水中 的膜面闭塞物质进行微细化， 可形成比分离膜 2 的膜孔径小的微粒子。用于该目的的臭氧 处理， 与以杀菌或污泥减量为目的的臭氧处理比较， 供给少量的臭氧即可， 运行成本便宜。 具体地说， 臭氧的供给量优选为每单位反洗排水量 20 ～ 100mgO3/L 左右。臭氧的供给量少 于该范围时破坏、 分解有机物的作用不足， 不能充分获得本发明的效果， 臭氧的供给量过剩 时不仅造成制造臭氧的电力成本浪费， 而且需要对剩余臭氧进行分解处理， 使得成本变高。 另外， 在该实施方式中向反洗排水槽 7 直接供给臭氧， 当然也可另外设置臭氧处理机构。
臭氧处理过的反洗排水， 通过回流用泵 9 回流至生物反应槽 1。通过臭氧处理， 使 得与膜孔径相近的膜面闭塞物质成为比膜孔径小的微粒子， 或者通过表面改性而成为容易 被活性污泥絮凝物取入的物质， 因此， 不会因该回流而使由生物反应槽 1 内的与膜孔径相 近的粒子构成的膜面闭塞物质量增加。因此， 通过本发明， 分离膜 2 的膜过滤性能不会急速 降低， 能够在长时间内稳定地过滤。
并且通过本发明， 由于不将反洗排水排出至系统外而回流至生物反应槽 1， 因此生 物反应槽 1 的 MLSS 浓度不降低， 可稳定地维持生物反应槽 1 的生物活性。通过本发明可将 生物反应槽的槽内水的 MLSS 维持在 5000 ～ 20000mg/L。 进而通过本发明， 由于不将反洗排 水排出至系统外而回流至生物反应槽 1， 因此不必为了处理反洗排水而设置另外的处理装 置。下面， 例示本发明的实施例。
实施例 1
使用图 1 表示的处理装置， 进行污水的活性污泥处理。生物反应槽的 MLSS 浓度为 10000mg/L。 分离膜为申请人公司制造的整体柱式型陶瓷膜， 膜孔径为 0.1μm。 使生物反应 槽的槽内水进行循环并进行交叉流过滤， 将膜过滤水作为处理水取出。分离膜每 1 小时停止过滤运转并进行反洗。将含有膜面闭塞物质的反洗排水收集 于反洗排水槽， 吹入臭氧进行臭氧处理。臭氧供给量为每单位反洗排水量 100mgO3/L。臭氧 处理过的反洗排水全量回流至生物反应槽。
将不进行臭氧处理的情况 ( 以往例 ) 和进行臭氧处理的情况 ( 实施例 ) 进行比较 时， 虽然处理水的性状都相同， 但是， 相对于以往例中分离膜的膜过滤通量为 2.0m/ 日， 实 施例为 2.4m/ 日， 可确认出通过臭氧处理大幅度改善了膜过滤性能。另外， 生物反应槽的 MLSS 浓度仍为 10000mg/L， 没有减少。
实施例 2
接着， 将向反洗排水的臭氧供给量减少至实施例 1 的 1/5， 考察对分离膜的膜过滤 通量造成的影响。臭氧供给量为每单位反洗排水量 20mgO3/L。将臭氧处理过的反洗排水全 量回流至生物反应槽。相对于以往例中分离膜的膜过滤通量为 2.0m/ 日， 实施例为 2.4m/ 日， 可确认出通过臭氧处理大幅度改善了膜过滤性能。 如上所述， 确认出通过微量的臭氧可 实现膜过滤性能的改善。