特許 5969593 油分含有排水の処理方法及び処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5969593

(24)【登録日】2016年7月15日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】油分含有排水の処理方法及び処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/12 20060101AFI20160804BHJP

   C02F 3/08 20060101ALI20160804BHJP

   C02F 3/10 20060101ALI20160804BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20160804BHJP

   C02F 3/06 20060101ALI20160804BHJP

   C02F 1/28 20060101ALI20160804BHJP

   C02F 1/40 20060101ALI20160804BHJP

   B01D 17/025 20060101ALI20160804BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/12 S

   C02F3/12 V

   C02F3/12 A

   C02F3/12 K

   C02F3/08 B

   C02F3/10 Z

   C02F1/44 F

   C02F3/06

   C02F3/10 A

   C02F1/28 D

   C02F1/40 B

   B01D17/025 502D

【請求項の数】12

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-506089(P2014-506089)

(86)(22)【出願日】2013年2月20日

(86)【国際出願番号】JP2013054169

(87)【国際公開番号】WO2013140925

(87)【国際公開日】20130926

【審査請求日】2015年10月1日

(31)【優先権主張番号】特願2012-67517(P2012-67517)

(32)【優先日】2012年3月23日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】591030651

【氏名又は名称】水ｉｎｇ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000707

【氏名又は名称】特許業務法人竹内・市澤国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】北川 政美

(72)【発明者】

【氏名】松村 隆司

(72)【発明者】

【氏名】磯崎 裕一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 正英

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２６４７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２２１１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１４６３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６６０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７２７６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／００−３／３４

Ｂ０１Ｄ １７／０２５

Ｃ０２Ｆ １／２８

Ｃ０２Ｆ １／４０

Ｃ０２Ｆ １／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

油分を含有する被処理水の流れが上下迂回流となるように、少なくとも１つ以上の仕切りを設けて区画された、少なくとも第１反応室及び第２反応室を有する活性汚泥が存在する生物反応槽と、
少なくとも第１反応室内に設けた曝気装置及びスカム／オイルスキマーと、
前記上下迂回流を流入させ、前記被処理水を固液分離し、処理液として排出すると共に、活性汚泥を含む混合液を取り出す膜分離槽と、
前記膜分離槽から取り出した活性汚泥を含む混合液を、少なくとも前記第１反応室及び前記第２反応室に分配して返送する返送管と、
を備えたことを特徴とする膜分離活性汚泥装置。

【請求項2】

前記第１反応室内では被処理水の流れが下向流となり、前記第２反応室内では上向流となるように、生物反応槽内での被処理水の流れを上下迂回流とすることを特徴とする請求項１記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項3】

前記膜分離槽から取り出した活性汚泥を含む混合液を各反応室に分配して返送する配分比を、前記被処理水中の油分濃度及び生物阻害物質濃度の測定に基づいて制御する分配制御装置を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項4】

前記第１反応室から取り出した被処理水を貯留する貯留槽と、該貯留層から供給された被処理水の微生物を活性化させる貯留活性化槽と、を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項5】

前記膜分離槽から取り出した活性汚泥を含む混合液を前記貯留活性化槽に供給するための排泥排水管を備えたことを特徴とする請求項４に記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項6】

前記生物反応槽内に、難分解性成分を吸着可能な担体を固定配置する吸着担体固定部を備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項7】

前記第１反応室よりも下流側の反応室内に、担体を固定して設置することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項8】

前前記第１反応室内には、疎水性担体或いは疎水性担体に親水性担体を結合或いは混合してなる担体を使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の膜分離活性汚泥装置。

【請求項9】

活性汚泥が存在する生物反応槽と膜分離槽とを備え、該生物反応槽内において、被処理水の流れが上下迂回流となるように、少なくとも１つ以上の仕切りを設けて少なくとも第１反応室及び第２反応室に区画し、少なくとも第１反応室内に曝気装置及びスカム／オイルスキマーを設けてなる構成を備えた膜分離活性汚泥装置を使用し、
油分を含有する排水を被処理水とし、この被処理水を第１反応室に供給し、該第１反応室内で曝気装置による曝気によって油分及び該油分に付着した汚泥を浮上させて、浮上した成分をスカム／オイルスキマーで回収除去した後、被処理水を下流側の反応室に送って上下迂回流として流動させて膜分離槽内に流入させ、該膜分離槽内では、被処理水を固液分離し、膜を通過した処理液を排出する一方、膜を通過しない活性汚泥を含む混合液を膜分離槽から取り出して、該混合液を少なくとも第１反応室及び第２反応室に分配して返送することを特徴とする油分含有排水の処理方法。

【請求項10】

膜分離槽から活性汚泥を含む混合液を取り出して、該混合液を少なくとも第１反応室及び第２反応室に分配して返送する際、第１反応室に返送する混合液の量よりも第２反応室に返送する混合液の量を多くすることを特徴とする請求項９に記載の油分含有排水の処理方法。

【請求項11】

第１反応室内の活性汚泥を含む混合液、又は、膜分離槽内の活性汚泥を含む混合液を取り出して、曝気装置を備えた貯留槽において、前記混合液を１０分以上の滞留時間で曝気した後、第１反応室に供給することを特徴とする請求項９に記載の油分含有排水の処理方法。

【請求項12】

第１反応室内の曝気装置による曝気風量を停止するか、或いは、第１反応室内の混合液中の汚泥が停滞／浮上する程度の曝気風量に制御するかして、第１反応室に流入した油分の浮上を促進させると共に、油分が付着した活性汚泥の浮上を促進させて、浮上した成分をスカム／オイルスキマーで回収除去することを特徴とする請求項９又は１１に記載の油分含有排水の処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、石油、石炭、天然ガス、シェールガス、コールドベッドメタン(CBM)、オイルサンド、シュールオイルなどの産出及び生産に伴って発生する油分を含有した排水や、各種工場から排出される油分を含有した排水、例えば石油化学工場や自動車製造工場などから排出される油分を含有した排水（これらをまとめて「油分含有排水」と称する）の処理方法及び処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、発展途上国における工業の著しい発展、人口増、都市の発展に伴い、世界的にみると石油、天然ガスなどのエネルギー資源のニーズがますます増加している。また、原子力発電所の事故により、エネルギー資源は当面、石油、石炭、天然ガスに頼らざる得なくなっている。一方、石油、石炭、天然ガスなどを多く産出する地域では、水資源が不足している地域が多いため、これらの産出及び生産に伴って発生する油分含有排水のリサイクルが求められている。特に精油所や石油・石炭化学工場などは、エネルギー資源産出地域の近傍に設置される傾向にあり、生産や運転管理に要する水資源が不足するため、発生した油分含有排水のリサイクル利用をせざる得ない状況になりつつある。このため、経済的でより安定して高度な処理水が得られる水処理技術が求められている。

【0003】

排水処理の水処理技術の一つとして、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）が知られている。膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）は、活性汚泥を利用した生物反応処理によって原水を処理した後、この処理水を分離膜で固液分離することにより処理水を得る方法である。膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）は、固液分離の手法として膜ろ過を採用するため、処理水への濁質分の流出を防ぐことができるばかりか、活性汚泥の高濃度保持が可能であるため、処理時間の短縮化および処理施設のコンパクト化を図ることができる利点を有している。

【0004】

このような膜分離活性汚泥法に関しては、例えば特開２０００−４２５８４号公報（特許文献１）において、生物処理水の水質の向上を目的として、従来、生物処理反応槽を分割して多段式とした多段式生物処理装置が提案されている。
また、特願２００５−３６０６１９号公報（特許文献２）には、多段式生物処理装置において、１段目の生物処理反応槽からの生物処理水を凝集処理し、固液分離手段で分離した分離水を２段目の生物処理反応槽で生物処理する方式が提案されている。

【0005】

さらに特開２００８−２６４７７２号公報（特許文献３）には、上流から下流の方向に、直列に配置された、曝気槽と、２段以上に分割された生物処理槽と、膜分離槽とを備え、前記生物処理槽が担体を有し、前記膜分離槽の汚泥を前記生物処理槽に返送する返送手段を備えた膜分離活性汚泥装置が開示されている。

【0006】

このような膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）を、石油化学や石油精製プラントからの排水のような油分含有排水の処理に利用することも提案されている。

【0007】

例えば特開２０１１−１７７６０７号公報（特許文献４）には、油分含有廃水を活性汚泥処理槽内で生物処理し、活性汚泥処理槽内に設置された分離膜槽によって生物処理した水を膜分離処理する膜分離活性汚泥処理工程、を有する油分含有廃水の処理方法が提案されている。

【0008】

特許３９００７９６号公報（特許文献５）では、油脂など有機性固形物を含む廃水を固液分離槽で予め固形分と上澄液に分離し、固形分は高温で可溶化処理後、上澄液および処理液を生物処理する技術が提案されている。
特開２００７−０２９８２５号公報（特許文献６）では、難分解性の油脂などを含む廃水を電解処理や凝集処理した処理水を活性汚泥処理する技術が提案されている。

【0009】

さらに、特開２００９−２４１０５８号公報（特許文献７）には、膜分離活性汚泥法を石油化学や石油精製プラントのような工場排水へ安全に適用し得る排水処理方法として、活性汚泥槽に流入し、生物処理された排水を、該活性汚泥槽の外に設置された膜モジュールでろ過させるろ過工程と、前記膜モジュールと前記活性汚泥槽とをバルブで縁切りし、前記膜モジュールを膜洗浄薬品により洗浄する薬品洗浄工程と、前記バルブで前記膜モジュールと前記活性汚泥槽とを縁切りした状態で、水で前記膜モジュール内に残留している膜洗浄薬品をフラッシングする水フラッシング工程とを含み、膜洗浄薬品と反応して有害物質または運転生物阻害物質を生成する排水中に含まれる物質と、膜洗浄薬品とを接触させない排水の処理方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０００−４２５８４号公報

【特許文献2】特願２００５−３６０６１９号公報

【特許文献3】特開２００８−２６４７７２号公報

【特許文献4】特開２０１１−１７７６０７号公報

【特許文献5】特許３９００７９６号公報

【特許文献6】特開２００７−０２９８２５号公報

【特許文献7】特開２００９−２４１０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）を使用して油分含有排水を処理する場合、油分が活性汚泥に付着して活性汚泥への酸素の供給を阻害するため活性が低下するばかりか、油分が分離膜に付着すると、膜の分離性能が低下するため、油分含有排水を膜分離活性汚泥処理する場合には、凝集分離処理、加圧浮上分離処理、電解処理などの前処理を行った上で、膜分離活性汚泥処理装置に供するのが一般的である。

【0012】

しかしそれでも、石油化学工場や石油精製プラントなどから排出される油分含有排水は、油分をはじめ、生物阻害物質や難分解性成分などの濃度が大きく変動するため、活性汚泥の生物処理機能が影響を受けて除去性能が不安定になったり、油分の付着によって分離膜が損傷して固液分離が困難になったりするなどの問題が認められた。また、例えば油貯留タンクなどの底に溜まった水や泥を排出する際に、油水分離が不十分であったり、操作ミスなどによって多量の油分が排出される場合があると、前処理では処理できずに、膜分離活性汚泥処理装置に多量の油分が流入して、運転停止に至る場合も想定される。

【0013】

そこで本発明は、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）を利用して油分含有排水を処理する方法及びそのための処理装置に関し、多量の油分が流入しても、生物処理機能の低下を抑えることができると共に、分離膜への影響をも抑えることができ、常に安定した処理能力を発揮することができる、新たな油分含有排水の処理方法及び処理装置を提案せんとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明は、油分を含有する被処理水の流れが上下迂回流となるように、少なくとも１つ以上の仕切りを設けて区画された、少なくとも第１反応室及び第２反応室を有する活性汚泥が存在する生物反応槽と、少なくとも第１反応室内に設けた曝気装置及びスカム／オイルスキマーと、前記上下迂回流を流入させ、前記被処理水を固液分離し、処理液として排出すると共に、活性汚泥を含む混合液を取り出す膜分離槽と、前記膜分離槽から取り出した活性汚泥を含む混合液を、少なくとも前記第１反応室及び前記第２反応室に分配して返送する返送管と、を備えたことを特徴とする膜分離活性汚泥装置を提案する。

【0015】

本発明はまた、活性汚泥が存在する生物反応槽と膜分離槽とを備え、該生物反応槽内において、被処理水の流れが上下迂回流となるように、少なくとも１つ以上の仕切りを設けて少なくとも第１反応室及び第２反応室に区画し、少なくとも第１反応室内に曝気装置及びスカム／オイルスキマーを設けてなる構成を備えた膜分離活性汚泥装置を使用し、油分を含有する排水を被処理水とし、この被処理水を第１反応室に供給し、該第１反応室内で曝気装置による曝気によって油分及び該油分に付着した汚泥を浮上させて、浮上した成分をスカム／オイルスキマーで回収除去した後、被処理水を下流側の反応室に送って上下迂回流として流動させて膜分離槽内に流入させ、該膜分離槽内では、被処理水を固液分離し、膜を通過した処理液を排出する一方、膜を通過しない活性汚泥を含む混合液を膜分離槽から取り出して、該混合液を少なくとも第１反応室及び第２反応室に分配して返送することを特徴とする油分含有排水の処理方法を提案する。

【発明の効果】

【0016】

生物反応槽内に仕切りを設けて第１反応室及び第２反応室、必要に応じてさらに別の反応室に区画することにより、突発的に多量の油分や生物阻害物質が流入してきた場合、排水が最初に流入する第１反応室がその影響を受けとめてバッファー槽として機能するため、第２反応室及びそれ以降の反応室への影響を抑制することができ、安定した操業を行うことができる。
また、生物反応槽内における被処理水の流れを上下迂回流にすることで、例えば被処理水を下向き流とすると、油分や油分が付着した活性汚泥は浮き易いために、分離することができ、浮上した成分をスカム／オイルスキマーで回収して排除することができる。よって、膜分離槽に到達する油分を減少させ、油分による膜の汚染を抑制することができる。
また、活性汚泥を含む混合液を膜分離槽から取り出して、該混合液を第１反応室ばかりではなく、第２反応室にも分配して返送することにより、第２反応室及びそれより下流側の反応室における活性汚泥濃度を高くすることができ、微生物の分解効率を高めることができる。よって、突発的に多量の油分や生物阻害物質が流入して、第１反応室内の活性汚泥が損傷を受けたとしても、第１反応室がその影響を受けとめてバッファー槽として機能するため、第２反応室及びそれより下流側の反応室において安定して処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態の一例に係る排水処理装置の構成例を示した断面図である。

【図2】図１に示した排水処理装置の変形例を示した断面図である。

【図3】同じく図１に示した排水処理装置の変形例を示した断面図である。

【図4】図３の排水処理装置の要部を拡大した要部拡大断面図である。

【図5】図１とは異なる実施形態の一例に係る排水処理装置の構成例を示した図であり、その（１）は上面図、その（２）は断面図である。

【図6】実施例１及び比較例１の結果を示した図である。

【図7】実施例１及び比較例１の結果を示した図である。

【図8】実施例１及び比較例１の結果を示した図である。

【図9】実施例１及び比較例１の結果を示した図である。

【図10】実施例２の結果を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

次に、実施の形態例に基づいて本発明を説明するが、本発明が次に説明する実施形態に限定されるものではない。

【0019】

＜本排水処理装置＞
本実施形態の一例に係る排水処理装置（「本排水処理装置」と称する）は、被処理水の流れ方向である上流から下流方向に流通可能に配設された生物反応槽２と分離膜槽３とを備えた膜分離活性汚泥槽１を有し、当該生物反応槽２内、並びに生物反応槽２と分離膜槽３との境には、被処理水の流れが上下迂回流となるように、少なくとも１つ以上の仕切り４が設けられ、当該生物反応槽２内が第１反応室２Ａ及び第２反応室２Ｂ、必要に応じてさらに別の反応室２Ｃ、２Ｄ・・に区画されている（図１では５つの反応室）。
また、本排水処理装置は、分離膜槽３から活性汚泥を含む混合液を取り出して、該混合液の一部を生物反応槽２の第１反応室及び第２反応室などの反応室に分配して返送する返送管１１と、該混合液の他部を排泥として排出する汚泥排出管１２とを備えている。

【0020】

（被処理水）
生物反応槽２の入り口側、すなわち第１反応室２Ａの入り口側には排水導入管６が接続され、被処理水である油分含有排水が排水導入管６を通じて第１反応室２Ａに流入するようになっている。

【0021】

ここで、被処理水である油分含有排水（「本被処理水」と称する）は、油分を含む排水であればよい。
具体的には、石油、石炭、天然ガス、シェールガス、コールドベッドメタン(CBM)、オイルサンド、シュールオイルなどの産出及び生産に伴って発生する油分含有排水や、各種工場から排出される油分含有排水、例えば石油化学工場や自動車製造工場などから排出される油分含有排水を処理対象、すなわち被処理水とすることができる。
また、石炭化学工場やコークス製造工場などから排出される排水の処理にも適用することができる。

【0022】

本被処理水には、有機物などのように微生物に容易に分解される成分（「易分解成分」と称する）のほか、油分として。水に溶解せず、水中を浮上する油分、例えば重油質などのフリーの油分と、ベンゼンやトルエンなど一部が可溶化している油分が含まれる。このうち、重油質などのフリーの油は活性汚泥により分解しづらい難分解性成分（以下、これらを「難分解性成分」と称する）であり、他方、ベンゼンやトルエンなどの油分は馴到すれば比較的容易に微生物により分解する成分である。
また、重油質などのフリーの油分が活性汚泥粒子の表面に付着すると、酸素の透過を阻止して分解活性を低下させると共に、油分の付着によって比重が軽くなり水中を浮上するようになる。
本被処理水には、さらにフェノール、シアン、クレゾールなどの生物阻害物質（以下、これらを「生物阻害物質」と称する）が含まれる可能性があり、これらは一定量以上多くなると生物阻害作用を発揮するようになる。

【0023】

（生物反応槽）
生物反応槽２は、好気性の多様な微生物集団である活性汚泥が存在する槽であり、その内部には、被処理水の流れが上下迂回流となるように少なくとも１つ以上の仕切り４が設けられており、生物反応槽２の内部は第１反応室２Ａ及び第２反応室２Ｂ、必要に応じてさらに別の反応室２Ｃ、２Ｄ・・に区画されている。また、生物反応槽２と分離膜槽３との境にも仕切り４が設けられている。

【0024】

生物反応槽２の第１反応室２Ａ内に流入した被処理水（排水）は、上下迂回流となって生物反応槽２内を流動し、この流動する過程で、排水中の有機物や分解可能な油分などは活性汚泥によって分解され、分離膜槽３に流入するようになっている。
このように、上下迂回流となるように生物反応槽２内を複数の反応室に区画することにより、生物反応槽２内に大量の油分などが流入しても、その影響を第１反応室２Ａで受け止めることができ、下流側の反応室への影響を軽減することができ、分離膜槽３に油分が到達する量を軽減することができる。
かかる観点から、生物反応槽２内を少なくとも３つ以上の反応室に区画するのが好ましく、分離膜槽３への油分の到達量を軽減する観点からは、５つ以上に区画するのが好ましい。

【0025】

各反応室の大きさは同じでもよいし、異なっていてもよい。ただし、第１反応室２Ａは、大量の油分などが流入してきた場合のバッファー槽としての役割を果たすから、バッファー機能をより高める目的で、第２反応室以降の反応室２Ｂ、２Ｃ・・などの大きさよりも大きくするのが好ましい。

【0026】

仕切り４は、仕切り板、仕切り壁及びその他のいずれの形態であってもよい。
仕切り４は、生物反応槽２の上部と下部に交互に設けられ、生物反応槽２内を被処理水（排水）が交互に上下迂回流となって流動するようになっている。
生物反応槽２の上部に設けられる仕切り４は、その両側端部が生物反応槽２の側壁に固定され、その上端部が水面上に出る一方、下端部は底面との間を開口するように垂直に設置されている。
他方、生物反応槽２の下部に設けられる仕切りは、下端部が生物反応槽２の底面に固定されると共に両側端部が生物反応槽２の側壁に固定され、その上端部は生物反応槽２の天井面との間を開口し、且つ水面下に位置するように垂直に設置されている。

【0027】

第１反応室２Ａ内の被処理水の流れは下向き流であるのが好ましい。下向き流であれば、浮上する成分、すなわち、油分や、油分が付着した活性汚泥、スカムなどは、下向き流中を浮上するため、これら浮上する成分を効率よく分離除去することができる。
よって、第１反応室２Ａを下向き流とするため、生物反応槽２の入り口側から最初の仕切り４は上部に設け、次の仕切り４は下部に設けるように順次上下交互に設けて、交互に上下迂回流とすることができる。
また、第１反応室２Ａは下向き流とするのが好ましいから、排水導入管６は第１反応室２Ａの入り口側壁の中間の高さより少なくとも上側位置、望ましくは水面上に接続するのが好ましい。

【0028】

なお、最も下流側の反応室（図１では、第５反応室２Ｅ）、すなわち分離膜槽３の直前の反応室も、分離膜槽３内に油分が流入するのを防ぐため、下向き流とするのが好ましい。よって、最も下流側に設ける仕切り、すなわち生物反応槽２と分離膜槽３との境に設ける仕切り４は、上部に設けて、その手前の反応室の流れ方向を下向きとするのが好ましい。

【0029】

生物反応槽２の第１反応室２Ａには、スカム／オイルスキマー７と曝気装置８とが設けられており、曝気装置８から送気された空気／酸素によって活性汚泥の微生物は活性化すると共に、第１反応室２Ａに流入した被処理水中の油分やスカム、さらに油分が付着した活性汚泥は浮上してスカム／オイルスキマー７によって回収除去される。

【0030】

スカム／オイルスキマー７は、第１反応室２Ａの上部、すなわち水面付近に設けるのが好ましく、図１に示すように、仕切り７に当接してその手前或いは当接しない程度の近傍手前に、幅方向に渡って配置するのが好ましい。
このスカム／オイルスキマー７は、各反応室に設置してもよい。ただし、下向き流とすることにより浮上する成分を効率よく分離除去することができるから、下向き流となる反応室（図１の第１反応室２Ａ、第３反応室２Ｃ、第５反応室２Ｅ）に第１反応室２Ａと同様に設置するのが好ましい。
このように、第１反応室２Ａ、第３反応室２Ｃ、第５反応室２Ｅなどにスカム／オイルスキマー７を設置することにより、曝気装置８を通して送気された空気／酸素によって浮上した油分や、油分が付着した活性汚泥、スカムなどを、各反応室のスカム／オイルスキマー７で回収除去することができ、分離膜槽３へ油分が流入するのを防ぐことができる。

【0031】

曝気装置８は、活性汚泥に供給する空気／酸素の気泡を発生させる装置であり、第１反応室２Ａばかりではなく、第２反応室２Ｂ及びそれより下流の各反応室２Ｃ、２Ｄ・・の底部にそれぞれ設置するのが好ましい。
各反応室にそれぞれ曝気装置８を設置する場合、図１に示すように、各曝気装置８を空気／酸素を供給する管で連結するのが好ましい。

【0032】

（分離膜槽）
分離膜槽３には、浸漬膜ユニット９と、処理水排水管１０と、返送管１１と、排泥排水管１２と、が配設されている。
生物反応槽２（図１では、第５反応室２Ｅ）から流入した被処理水は、浸漬膜ユニット９により固液分離され、分離膜を通過した処理水は処理水排水管１０を通じて排出され、残渣成分（活性汚泥を含む）を含む混合液、すなわち、分離膜槽３内において浸漬膜ユニット９の手前側（上流側）に存在する混合液は、返送管１１を通じて生物反応槽２に返送すると共に、一部の混合液は排泥排水管１２を通じて適宜のタイミングで排出されるようになっている。

【0033】

浸漬膜ユニット９は、分離膜を集積して面積を大きくしユニット化したものであり、分離膜槽３内に浸漬した状態で設置され、吸引ポンプにより連続的に膜ろ過を行うことができる構成とするのが好ましい。
また、図１に示すように、浸漬膜ユニット９に気泡を供給することができるように、分離膜槽３の底部に曝気装置８を設けるか、或いは、浸漬膜ユニット毎に気泡を供給する散気装置を設置するのが好ましい。

【0034】

浸漬膜ユニット９の分離膜は、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）などを挙げることができるが、これらに限定するものではない。
膜の形状は、平膜、中空糸、チューブラー、モノリスのいずれでもよく、またその材質もＰＶＤＦやＰＥ、ＰＡＮ、ＣＡなどの有機素材でも、またセラミック、金属などの無機素材でもよい。

【0035】

排泥排水管１２は、バルブ等の開閉装置を備えているのが好ましい。

【0036】

浸漬膜ユニット９を洗浄する手段を設けてもよい。
例えば、浸漬膜ユニット９に逆洗ポンプを備えた逆洗配管を接続し、膜ろ過処理水で浸漬膜ユニット９を逆洗可能としてもよい。
また、間欠吸引ろ過方式や間欠吸引吐出方式による洗浄を行うことができるように設計してもよい。
さらにまた、浸漬膜ユニット９を水洗浄や薬剤洗浄を実施することができるように設計してもよい。

【0037】

（返送）
分離膜槽３には、返送管１１が設けられており、該返送管１１によって分離膜槽３内の活性汚泥を含む混合液が取り出されて、少なくとも生物反応槽２の第１反応室２Ａ及び第２反応室２Ｂに分配されて返送されるようになっている。第１反応室２Ａ及び第２反応室２Ｂ、必要に応じてさらに第２反応室２Ｂより下流側の反応室２Ｃ、２Ｄ・・などに分配することも可能である。

【0038】

生物反応槽２内の活性汚泥は、排水と共に上流から下流に流動するため、そのままでは生物反応槽２内の活性汚泥濃度は低下してしまう。そこで、分離膜槽３から混合液を取り出して生物反応槽２の第１反応室２Ａ及び第２反応室２Ｂ、必要に応じてさらに下流側の反応室に分配して返送することにより、生物反応槽２内の活性汚泥濃度を維持することができる。
この際、第１反応室２Ａ及び第２反応室２Ｂ、必要に応じてさらに下流側の反応室に分配して返送することにより、第２反応室２Ｂ以降の活性汚泥濃度を高くすることができる。よって、例えば多量の油分や生物阻害物質の流入により、第１反応室２Ａ内の活性汚泥が損傷を受けたとしても、第２反応室２Ｂ及びそれより下流側の反応室内の活性汚泥で分解処理することができるから、安定して生物反応処理を行うことができる。

【0039】

返送される混合液中には、活性汚泥、活性を失った微生物、活性汚泥によって分解された分解処理物、活性汚泥に分解されなかった排水含有物などが含まれる。

【0040】

なお、汚泥を返送する手段は、特に限定されるものではなく、通常の汚泥ポンプを使用することができる。
また、返送量を制御する流量調整装置を使用して、分離膜槽３から生物反応槽２への返送量を制御することもできる。

【0041】

（自動制御装置）
分離膜槽３内に存在する混合液を第１反応室２Ａ及び第２反応室２Ｂ、必要に応じてさらに下流側の反応室に分配して返送する際、分離膜槽３からの返送量及び各反応室への分配割合（配分比）を、自動制御装置２０を用いて制御することができる。

【0042】

各反応室への配分比の制御に関しては、排水導入管６内を流通する被処理水（排水）中の油分濃度や生物阻害物質濃度を測定する計測器２１を設け、その数値によって調整することができる。例えば、生物阻害物質であるフェノール類が含まれる場合、フェノール濃度と臭気濃度の関係を求め、臭気濃度の値から分配比を制御することができる。

【0043】

また、第１反応室２Ａ内の被処理水の呼吸速度（汚泥重量当りの酸素消費速度）を計測器２２で定期的に計測し、その数値が前の値より著しく変化して低下する時に第１反応室２Ａに返送する混合液の量もしくは割合を変える指示を出すコンピュータやシーケンサーなどの自動制御装置２０を用いて制御することもできる。
具体的には、例えば流入水の有機物濃度は変動するため、呼吸速度の値が前の計測時より２５％以上低下した時に第１反応室２Ａに戻す量を増やすように制御すればよい。その後、次の計測で更に呼吸速度が低下するようであれば、第１反応室２Ａに戻す量を更に増やし、最初の値に戻るようであれば、しばらくその量に一定時間保った後、段階的に返送流量を減らす設定を行うようにすればよい。
これらの設定、計測の時間間隔は自動制御装置２０を用いて任意に設定できる。

【0044】

なお、呼吸速度を求めるには、汚泥濃度計２３と酸素濃度計が必要である。
酸素濃度の測定は、第１反応室２Ａ内の被処理水をサンプル瓶に一定量取り、回分的に酸素濃度の時間変化を読み取ることで行うことができる。また、一定の流量で連続的に通水した配管の前後に酸素濃度計を用いて入口と出口の酸素濃度を測定し、配管の滞留時間で割ることでも、酸素濃度の時間変化を求めることができる。
一方、汚泥濃度は、汚泥濃度計２３を反応槽に浸漬させることで求めることができる。
油分等で計測器が汚れて誤差が起きる可能性がある場合は、返送する混合液の汚泥濃度を測定し、第１反応室２Ａへの返送流量、流入水量の流量計測値から計算で求めることもできる。

【0045】

第２反応室２Ｂにも呼吸速度計測値を設け、その値の変化を用いて第１反応室２Ａに戻す返送量を制御することで、毒物や油分が流入してもより精度の高い返送量制御を実施することができる。

【0046】

（貯留槽・貯留活性化槽）
図１に示すように、膜分離活性汚泥槽１とは別に貯留槽１３及び貯留活性化槽１４を設け、第１反応室２Ａに排水管１５とバルブ１６を設け、バルブ１６を開けることで第一反応室２Ａから排水管１５を通じて排水を排出させ、該排水を貯留槽１３に一旦貯留した後、貯留活性化槽１４に供給して、ここで微生物を活性化させることができる。

【0047】

バルブ１６を開けて、第１反応室２Ａから排水を取り出すことで、第２反応室２Ｂに流れる量を減らすことができ、第１反応室２Ａに流入した油分や生物阻害物質が第２反応室２Ｂ及びその下流に流れる量を減らすことができる。
この際、第１反応室２Ａから取り出した排水を、貯留活性化槽１４に直接送るのではなく、貯留槽１３で一旦貯留することにより、貯留活性化槽１４内に汚染された汚泥などが一気に流入するのを防ぐことができる。

【0048】

貯留活性化槽１４は曝気装置を備えており、槽内に貯留された活性汚泥を活性化させることができ、バルブ１７の開閉によって、貯留活性化槽１４内の貯留液を、給水管１８を通じて第１反応室２Ａに戻すことができるようになっている。
この際、貯留活性化槽１４では、少なくとも１０分以上の滞留時間で曝気を行って微生物を活性化させるのがよい。
上述のように第１反応室２Ａ内の被処理水の呼吸速度を計測器２２などで測定し、呼吸速度が一定の設定値以上に低下した時に、貯留活性化槽１４内の貯留液を、給水管１８を通じて第１反応室２Ａに戻すようにすることができる。このようにすれば、大量の油分や生物阻害成分が流入した場合、貯留活性化槽１４に溜めた活性汚泥を第１反応室２Ａに供給することで、その多くを第１反応室２Ａの供給された活性汚泥に吸着・吸収させ、第１反応室２Ａ以降の生物反応室での活性汚泥による分解阻害を抑えることができる。

【0049】

また、図１に示すように、上記の排泥排水管１２を貯留活性化槽１４に接続して分離膜槽３から取り出した混合液を貯留活性化槽１４に供給し、ここで汚泥を活性化させることができるように構成することもできる。
また、図示はしないが、各反応室に設けたスカム/オイルスキマー７を、通水管を介して貯留活性化槽１４に接続し、スカム/オイルスキマー７で回収した成分を貯留活性化槽１４で活性化させるようにすることもできる。

【0050】

＜本排水処理方法＞
上記構成を備えた本排水処理装置を利用して、次のように油含有排水を処理することができる（この方法を「本排水処理方法」と称する。）。
但し、実施する装置が上記本排水処理装置に限定される意味ではない。

【0051】

本排水処理方法では、油分含有排水を第１反応室２Ａに供給し、第１反応室２Ａ内では、該第１反応室２Ａで曝気装置８による曝気によって油分及び該油分に付着した汚泥を浮上させ、浮上した油分及び該油分に付着した汚泥をスカム／オイルスキマー７によって回収及び排除し、残りの排水を第２反応槽２Ｂに供給し、分離膜槽３において固液分離し、分離された処理液を排出する一方、分離された固形分を含む混合水を分離膜槽３から取り出して、該混合液を少なくとも第１反応室２Ａ及び第２反応室２Ｂに分配して返送するようにして、油分含有排水を処理することができる。

【0052】

このように、生物反応槽２内を複数の反応室に区画することにより、突発的に多量の油分や生物阻害物質が流入してきた場合でも、排水が最初に流入する第１反応室２Ａがバッファー槽として機能するため、第２反応室２Ｂ及びそれ以降の反応室への影響を抑制することができる。
しかも、生物反応槽２内において、被処理水の流れを上下迂回流とすることで、浮上し易い成分を効率良く分離することができ、浮上した成分をスカム／オイルスキマー７で回収除去することができるため、分離膜槽３に流入する油分を減少させ、油分による膜の汚染を抑制することができる。
さらに、分離膜槽３から活性汚泥を含む混合液を取り出して、該混合液を第１反応室２Ａばかりではなく、第２反応室２Ｂ、必要に応じてそれより下流の反応室に分配して返送することにより、第２反応室２Ｂ及びそれより下流の反応室における活性汚泥濃度を高めることができるため、装置全体としての分解効率を高めることができる。

【0053】

なお、第１反応室２Ａに被処理水（油分含有排水）を流入させる前に、この被処理水を前処理、例えば、凝集分離処理、加圧浮上分離処理、電解処理などの前処理を行い、その後第１反応室２Ａに流入させるようにしてもよい。

【0054】

生物反応槽２（図１では、第５反応室２Ｅ）から分離膜槽３内に流入した被処理水は、浸漬膜ユニット９により固液分離して、分離膜を通過した処理水は処理水排水管１０を通じて排出し、分離膜槽３内の残渣成分（活性汚泥を含む）を含む混合液、すなわち、分離膜槽３の浸漬膜ユニット９の手前側（上流側）に存在する混合液は、その一部を返送管１１を通じて生物反応槽２に返送し、残りの混合液は定期的若しくは適宜タイミングで排泥排水管１２を通じて排出させることができる。

【0055】

（返送量の制御）
分離膜槽３内に存在する混合液を生物反応槽２の第１反応室２Ａ及び第２反応室２Ｂ、必要に応じてさらに下流の反応室に分配して返送するに当たっては、例えば第１反応槽２Ａ内の処理液の呼吸速度（汚泥重量当りの酸素消費速度）を定期的に計測する装置を設け、その数値が前の値より低下する時に第１反応槽２Ａに返送する混合液の量及び合を増やすようにすることができる。
すなわち、流入水の有機物濃度は変動するため、呼吸速度の値が前の計測時より２５％以上低下した時に第１反応室２Ａに返送する量を増やすように制御するのが好ましい。
また、その後、次の計測で更に呼吸速度が低下するようであれば、第１反応室２Ａに戻す量を更に増やせばよく、逆に最初の値に戻るようであれば、しばらくその量に保った後、流量を減らす設定を行うようにすればよい。
これらの設定、計測の時間間隔は、制御系を用いて任意に設定できる。

【0056】

第２反応室２Ｂにも呼吸速度計測値を設け、その値の変化を用いて第１反応室２Ａに戻す返送量を制御することで、毒物や油分が流入してもより精度の高い返送量制御を実施することができる。
更に、呼吸速度が一定の設定値以上に低下する時は、貯留活性化槽１４から活性汚泥を含む貯留液を第１反応室２Ａに追加的に送るようにしてもよい。

【0057】

（分配制御）
分離膜槽３内に存在する混合液を生物反応槽２の第１反応室２Ａ及び第２反応室２Ｂ、必要に応じてさらに下流の反応室に分配して返送する際、各反応室への分配は、個々のポンプを用いてもよいが、堰を設け、堰高さを調整することでもよい。また、配管に設けたバルブの開度を調整してもよい。

【0058】

各反応室への分配割合は、任意に設定することができる。
但し、第１反応室２Ａ内のＢＯＤに比べて第２反応室２Ｂ内のＢＯＤは少なくなり、分解しづらい成分の濃度が高まる点などを考慮すると、第１反応室２Ａに返送する混合液の量よりも第２反応室２Ｂに返送する混合液の量を多くするのが好ましい。
具体的には、例えば、反応槽全体の汚泥に対する流入水ＢＯＤの負荷が0.15ｋｇ-ＢＯＤ／kg-VSS/日以下の場合は、第１反応室２Ａへの返送量と第２反応室２Ｂの返送量の比率を１：１〜１：１０の配分比率とするのが好ましく、中でも１：３〜１：１０の配分比率とするのがさらに好ましい。
一方、流入排水中の油分や生物阻害成分が設計値以上に著しく高い濃度で流入した場合は、第１反応室へ返送する混合液量を増やすべく、返送管１１を通じて返送する混合液の量を増やす必要があり、配分比は１：１〜５：１に制御するのが好ましい。

【0059】

この配分比の変更は、例えば、流入水の油分濃度やフェノール濃度と臭気濃度の関係を求め、臭気濃度の値から分配比を制御することもできる。

【0060】

（突発時の対応方法）
大量の油分や生物阻害物質などが第１反応室２Ａ内に流入してきた場合には、第１反応室２Ａの曝気風量を止めるか弱めて、油分が第１反応室２Ａの上部に浮上するのを促進させ、スカム／オイルスキマー７での回収除去を促進させることができる。これによって、第２反応室２Ｂ及びそれより下流側に流入する油分や生物阻害物質の流入量を減らすことができる一方、第２反応室２Ｂに返送する混合液によって有機物等の分解を行うことができるから、安定した処理が行うことができる。

【0061】

また、突発的に大過剰の油分などが第１反応室２Ａ内に流入してきた場合、第１反応室２Ａ内の被処理水（排水）を排水管１５を通じて排出させ、貯留槽１３で一旦貯留した後、貯留活性化槽１４に供給して、ここで汚泥を活性化させ、その後、貯留活性化槽１４内で活性化された活性汚泥を含む貯留液を、給水管１８を通じて第１反応室２Ａに注入することもできる。
第１反応室２Ａから排水を取り出すことで、第２反応室２Ｂに流れる量を減らすことができ、吸着させた油分や生物阻害物質が第２反応室２Ｂ以下に流れる量を減らすことができると共に、油分などを分解して微生物の負担を軽減した上で第１反応室２Ａに戻すことができるから、下流側の反応室への影響を緩和することができる。

【0062】

また、スカム/オイルスキマー７によって回収された回収液を、膜分離活性汚泥槽１とは別に設けたタンク（図示なし）内に貯留すると共に、連続／間欠的な曝気処理を行うことで、吸着したオイルや生物阻害物質を時間をかけて分解してタンクに貯留しておき、例えば油分や生物阻害物質が生物反応槽２内に異常流入したときなどに、第１反応室２Ａ或いは第２反応室２Ｂに戻すことができる。

【0063】

本排水処理方法の被処理水である油分含有排水は、窒素分を多く含むこともあるため、例えば第１反応室２Ａ内での曝気を弱め、分離膜槽３からの混合液を返送することで、脱窒素除去の運転をすることができる。すなわち、酸素が少ない環境を作ることで、微生物にＮＯ₂やＮＯ₃などの窒素酸化物の酸素を取り込ませて窒素ガス（Ｎ_２）として脱窒素することができる。

【0064】

（洗浄方法）
分離膜槽３における浸漬膜ユニット９及びその分離膜は、膜詰りがほとんど発生しないため、膜の洗浄を常時行う必要はない。しかし、適宜、間欠吸引ろ過方式や間欠吸引吐出方式を適用して洗浄することが好ましい。
仮に膜詰りが発生した場合には、インライン洗浄やオフライン洗浄で洗浄するのが好ましい。
分離膜の洗浄方法としては、水洗浄や薬剤洗浄が適用できる。薬剤としては、苛性ソーダや次亜塩素酸ソーダ、塩酸、クエン酸等が適用できる。

【0065】

但し、分離膜の流動性（flux）は徐々に低下するため、数ヶ月毎に分離膜の化学洗浄を行うのが好ましい。その際、分離膜槽３だけは、前段の反応室とバルブやゲートで締め切りできるような構造にすることで、オンサイトで容易に洗浄を行い易くすることができる。すなわち、分離膜槽３への混合液を、弁又はゲートを有する連通部を通して流入させ、該連通部を閉じて膜洗浄を行うようにすることもできる。

【0066】

＜第２の実施形態＞
図２は、図１に示した排水処理装置の変形例を示した図であり、生物反応槽２内に、吸着担体固定部２５を設けた点に特徴がある。

【0067】

吸着担体固定部２５は、難分解性成分を吸着可能な担体を固定して配置したものである。
難分解性成分を吸着可能な担体としては、例えば活性炭、種々のプラスチック担体、スポンジ担体などを挙げることができる。中でも、微生物が付着し易い点などから、繊維状活性炭や粒状活性炭は特に好ましい。難分解性成分を選択的に吸着する担体でなくても、難分解性成分を吸着できる担体であればよく、前記の例に限定されるものではない。
また、担体を固定する手段としては、前記担体を、例えばこれをメッシュの籠に入れることで固定することができる。但し、固定手段は任意である。

【0068】

生物反応槽２内では、入り口側から分離膜槽３に向かって排水が流れ、その過程で易分解成分から微生物によって分解されるため、下流側に行くほど易分解成分の量は減り、相対的に難分解性成分の濃度は高まることになる。そのため、生物反応槽２において、できるだけ下流側の反応室、すなわち分離膜槽３の手前の反応室（図２では、第５反応室２Ｅ）に吸着担体固定部２５を配設すれば、難分解性成分と共に微生物が次第に担体に吸着されて集まるようになり、さらには付着する微生物は周囲に残存する有機物が難分解性成分が主体であるため、難分解成分を選択的に分解できる微生物の存在率が高くなり、難分解性成分を分解することができる。
この際、易分解性成分がほとんどないため、吸着担体付着生物も肥大化することもなく安定に維持できる。
このような理由から、吸着担体固定部２５は、生物反応槽２内のいずれの反応室に設けることも可能であるが、下流側の反応室、中でも分離膜槽３の前段の反応室（図２では、第５反応室２Ｅ）に設けるのが好ましい。

【0069】

＜第３の実施形態＞
図３は、図１に示した排水処理装置の変形例を示した図であり、第１反応室２Ａ内に疎水性担体３０を投入して浮遊させた点、及び、図４に示すように、第１反応室２Ａと第２反応室２Ｂの下部連通部にスクリーン３１を設けた点に特徴がある。

【0070】

第１反応室２Ａ内に排水とともに流入した油分は、疎水性担体３０に吸収、濃縮されると共に、周囲の活性汚泥によって分解もされるため、通常は疎水性担体３０の油分吸着容量よりも十分少ない状態で浮遊する。しかし、突発的に流入水中の油分濃度が増加した場合、これらの疎水性担体３０に吸着されるため、第２反応室２Ｂに流入する油分量を抑えることができる。第１反応室２Ａ内に流入する水中の油分濃度がもとの正常な値に戻ると、吸着された疎水性担体３０の油分は周囲の活性汚泥によって可溶化・分解されるため、疎水性担体３０の油分吸着量が低下することで、油分の吸着容量に余力を持たせることができる。

【0071】

疎水性担体３０としては、油吸着機能を有する素材であれば任意に採用可能である。中でも、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など、油分などの炭化水素化合物に親和性のあるものが最適である。これらの担体は、短繊維を混紡したり、端面を融着させたり、或いはスポンジ状にして集塊物としたものを使用することができ、中でも、炭化水素の吸収量を多くするため密に形成されたものが好ましい。

【0072】

疎水性担体３０の素材は、一般的に微生物付着性が小さいため、担体に付着して増殖する微生物は少ない。その一方、疎水性の担体に親水性の担体を結合或いは混合すれば、担体に微生物を多く付着させることができるようになる。例えば疎水性素材の一部に綿やレーヨン等のＯＨ基を多く持つ親水性素材を混ぜたり、貼り合わせたりすることで、担体に微生物を多く付着させることができるようになる。この場合、疎水性素材に吸着した油分等が担体に付着増殖した微生物によってより効果的に分解させることができる。

【0073】

疎水性担体３０の大きさは、スクリーンから流出しない形状、大きさであればよく、例えば３ｍｍ〜１０ｍｍであるのが好ましい。疎水性担体３０の大きさが細か過ぎると、スクリーンが詰まるなどの問題も発生するため、直径または一辺が２ｍｍ以下であると実用的ではない。
疎水性担体３０の比重は０．９〜１．１であるのが好ましい。中でも、流動性を保つ観点からは０．９５〜１．０３であるのが好ましい。

【0074】

スクリーン３１は、疎水性担体３０が第２反応室２Ｂ内に流入しないように、疎水性担体３０よりも目幅の狭いものであればよい。
なお、流れによって疎水性担体３０がスクリーン３１に押し付けられてスクリーン３１を閉塞するのを防ぐため、スクリーン３１を第１反応室２Ａ側に寄せ、スクリーン３１下部の第２反応室２Ｂ側に散気装置を設けて、第１反応室２Ａ側上部に向かって曝気することで、疎水性担体３０を第１反応室２Ａ上部に流動させ、閉塞を防止させることができる。

【0075】

＜第４の実施形態＞
図５（１）（２）は、図１に示した排水処理装置の変形例を示した図であり、仕切り４によって区画された第１反応室３２Ａ、第２反応室３２Ｂ、さらに下流の反応室３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇ及び分離膜槽３３を一列に配設するのではなく、折り返して２列に配設すると共に、分離膜槽３３と第１反応室３２Ａとの間に分配室３４を設け、分離膜槽３３と分配室３４とを連通するゲート３５を設け、分配室３４と第１反応室３２Ａとを連通するゲート３６を設け、分配室３４と第２反応室３２Ｂとを連通するゲート３７を設けた点に特徴がある。

【0076】

第１反応室３２Ａ内に流入した排水は、上下に迂回して流れながら、第１反応室３２Ａ、第２反応室３２Ｂ、さらに下流の反応室３２Ｃ、３２Ｄ、３２Ｅ、３２Ｆ、３２Ｇから分離膜槽３３内に流入し、分離膜槽３３の浸漬膜ユニット９で固液分離され、清澄なろ液は処理水として排出され、分離残渣を含む分離膜槽３３内の混合液は、分離膜槽３３内の曝気によるエアリフトによってゲート３５を介して分配室３４内に流入し、分配室３４からゲート３６及び３７を介して第１反応室３２Ａ及び第２反応室３２Ｂに分配返送される。

【0077】

この際、分離膜槽３３内の混合液を第１反応室３２Ａ及び第２反応室３２Ｂに返送する量は、分離膜槽３３内の曝気風量とゲート３５の開度の調整によって制御することができる。
また、第１反応室３２Ａ及び第２反応室３２Ｂに返送する配分は、ゲート３６及び３７の開度の調整によって制御することができる。

【0078】

このように、本実施形態の排水処理装置によれば、分離膜槽３３内での曝気を利用して分離膜槽３３内の混合液を、第１反応室３２Ａ及び第２反応室３２Ｂに返送するようにしたことで、返送ポンプを使わなくとも簡単に返送できるため、返送に必要な動力の削減と、装置全体の小型化を図ることができる。
さらには、第１反応室２Ａと第２反応室２Ｂの曝気風量を汚泥が沈降しない程度に落とすことで、硝化脱窒運転を容易に行うこともできる。

【実施例】

【0079】

以下、本発明を下記実施例及び比較例に基づいてさらに詳述する。

【0080】

＜実施例１・比較例１＞
反応槽実容積７Ｌの水槽を２系列作成し、一方の本系列（実施例１）は、当該水槽内に５枚の仕切り板を、槽内の流れが上下迂回流になるように配設し、６つの反応室（第１反応室、第２反応室、・・・第５反応室及び分離膜槽）に区画し、最も下流側の分離膜槽内には浸漬膜ユニットを配置してＭＢＲ処理槽とした。さらに、前記分離膜槽内の混合液を第１反応室及び第２反応室に分配返送するようにした。この際、第１反応室に２０Ｌ／ｄ及び第２反応室に１００Ｌ／ｄの割合で分配するように返送した。

【0081】

他方、対象系列（比較例１）は、当該水槽内に仕切り板を設けず、完全混合槽とすると共に、被処理水の入り口側の反対側に浸漬膜ユニットを配置した。また、対象系列（比較例１）は完全混合槽であるので返送は行わなかった。

【0082】

本系列（実施例１）、対象系列（比較例１）ともに、浸漬膜ユニットとして、長さ１５０ｍｍの中空糸膜（膜面積１７００ｃｍ²）からなる浸漬膜ユニットを配設し、油含有排水にフェノールを一部加えた原水で、回分的に培養して馴致させた汚泥を投入し、流量３５Ｌ／ｄで連続処理を行った。また、末端部でのＭＩＳＳ濃度が７５００〜８８００ｍｇ／Ｌに維持するように、排泥を反応槽末端から２日に一度５００ｍＬ引き抜いた。

【0083】

【表1】

【0084】

Run1では、１日目から１４日目までで表１に示す濃度に調整した原水水質を添加した。
原水には比較的難分解な油分、生物阻害性を持つフェノール類のほか生分解性の良い有機酸やアルコール類も含まれていた。
１４日目の夕方から１８日目まで別途用意した油とフェノールの混合液を追加し、これらの成分の添加濃度をおよそ１．５倍に高めた運転を行った(Run2)。
その後２５日目までは元の濃度にもどして通水し(Run3)、２５日の夕方から２７日にかけ再度、濃度を２．５倍に増やした(Run4)。その後、また元の原水濃度に戻した(Run5)。
なお、 Run4では、あらかじめ溜めておいた本発明系列の汚泥１０Ｌを曝気しながら５Ｌ／ｄの割合で間欠的に第１反応室２Ａに添加し、同時に同量を第１反応室２Ａ表層部および中間部からポンプで混合液を引き抜いた。

【0085】

（結果）
原水、対象系列（比較例１）、本系列（実施例１）における原水、膜ろ過後の処理水のＣＯＤcr、ＢＯＤ、油分、フェノールの水質分析結果を図６〜図９に示す。

【0086】

（考察）
Run1は、両系列ともＢＯＤ汚泥負荷０．１３ｋｇ／（kg-ＭＩＳＳ・日）の低い条件で運転したこともあり、いずれも安定して良好な処理結果を示した。ＣＯＤcrやＢＯＤの水質は、本系列（実施例１）の方が微小ではあるが常に低い傾向があり、押し出し流れによる除去効果が認められた。
油とフェノール濃度を約１．５倍に高めたRun2では、両系列でＢＯＤ処理水質に明らかに差が生じた。
対象系列（比較例１）は、原水濃度を元に戻したRun3でも、ＢＯＤ濃度が元の低い値に戻るのに時間を要した。ＣＯＤcr、油分、フェノールについては若干の差は生じたが大きな差はなかった。本系列（実施例１）では、油分やフェノール濃度を上げた翌日に処理水ＢＯＤが少し増加したことから第一反応室に戻す混合液の割合を１０Ｌ／ｄに増加させた。その結果、処理水ＢＯＤは低下し、第一反応室に戻る返送の割合を増すことで処理効果が上がることが認められた。
このことは呼吸速度の測定結果からも確認できた。第一反応室の呼吸速度は、濃度を上げたRun2の前日は１５ｍｇ−Ｏ₂／(ｇ−ｓｓ・ｈｒ)の値であったが、濃度を上げた翌日は１０ｍｇ−Ｏ₂／(ｇ−ｓｓ・ｈｒ)まで低下していた。そして、第一反応室への返送割合を上げた翌日には１３ｍｇ−Ｏ₂／(ｇ−ｓｓ・ｈｒ)にあがった。
このことから、本系列（実施例１）では、原水の濃度や負荷の増加に対し、第一反応室に戻す返送割合を上げることで安定した処理が行えることが示された。

【0087】

負荷を元に戻したRun3の後、再度、油分とフェノール濃度を約３倍に上げたRun4の実験を行った。
対象系列（比較例１）は、ＢＯＤのみならず、ＣＯＤcr、油分、フェノールの分解除去にも大きな影響がでて処理水濃度が著しく増加した。この影響は３日後に濃度を元に戻したにもかかわらず、処理水水質が元に戻るのに長時間を要した。また膜からの排出量も減る傾向が認められたため、排出用に用いていたチューブポンプの回転数を高めるようにした。
他方、本系列（実施例１）では、濃度の増加と共に第一反応室の曝気を弱め、フリーの油分を浮上させるようにすると共に汚泥貯留していた余剰汚泥をあらかじめ１０分以上曝気して第一反応室に注入した。その結果、前回より流入水の油分やフェノール濃度が高かったにもかかわらず、処理水水質にはほとんど影響が生じなかった。また膜からの排出量も変わらず、Fluxに対する影響は認められなかった。
一方、呼吸速度は濃度を高める前の第一反応室の値は１７ｍｇ−Ｏ₂／(ｇ−ｓｓ・ｈｒ)であったが、濃度を上げた直後は５ｍｇ−Ｏ₂／(ｇ−ｓｓ・ｈｒ)まで低下し、阻害の影響が大きかったことが示された。しかし、第二反応槽の呼吸速度は１０ｍｇ−Ｏ₂／(ｇ−ｓｓ・ｈｒ)〜８ｍｇ−Ｏ₂／(ｇ−ｓｓ・ｈｒ)になったが、大きな影響はなく後段の反応槽の微生物は安定した処理が行えていたことを示した。

【0088】

以上のことから返送を２段に分けた本系列（実施例１）は、油分等の難分解性成分やフェノール等の生物阻害物質が含まれる排水における濃度変動や負荷変動に対しても安定した処理が行えることを確認することができた。

【0089】

＜実施例２＞
次に、実施例１で使用した本発明のＭＢＲ処理槽をもう１系列用意し、当該ＭＢＲ処理槽内に上記馴致汚泥を等量入れると共に、最も下流側の反応室、言い換えれば膜分離槽の手前の反応室内に、径３ｍｍの粒状活性炭を入れた網籠を浸漬させて実施例２とした（「活性炭添加系列」と称する）。
上記本系列（実施例１）と実施例２の活性炭添加系列を使用して、表１の排水を連続処理した。比較結果を図１０に示す。

【0090】

活性炭添加系列(実施例２)は、処理開始時は無添加系（実施例１）に比べて明らかに低い値を示した。これは排水の難分解性成分が活性炭に物理的吸着した結果である。１６日目以降吸着量が飽和に近づき、２０日目には物理的吸着に基づくＣＯＤ除去は飽和したとみられる。しかし、それ以降も、活性炭添加系列(実施例２)の処理水ＣＯＤ値は無添加系に比べて低い値が継続し、明らかに活性炭添加の効果が継続した。このとき顕微鏡観察によって活性炭表面には薄層になって微生物が付着していた。

【0091】

＜実施例３＞
次に、実施例１で使用したＭＢＲ処理槽をさらにもう１系列用意し、その第一反応室内に、ポリエチレンの短繊維からなる１辺４ｍｍのスポンジ状の立方体担体を第一反応室容積の２０％分添加して存在させた、また、第１反応室と第２反応室の連通部に目幅２ｍｍの金網（スクリーン）を設置し、前記担体が第２反応室内に流入しないようにした（実施例３）。
他の系列は、実施例１と同様に何も添加しなかった。
実施例１の系列、実施例３の系列ともに、排水に馴致させた汚泥を等量投入し、実施例１におけるRun1の操作条件で連続運転を開始した。

【0092】

運転開始後２０日目に、実施例１のRun2と同様に油分とフェノールの濃度を２倍にした原水を３日間通水した。但し、両系列とも第一反応室に戻す返送汚泥の割合は変えなかった。このときの処理水質の平均値を表２に示す。

【0093】

【表2】

【0094】

疎水性担体無添加系列（実施例１）は、第一反応室への返送割合を増やさなかったためか、実施例１に比べ油分濃度及びフェノール濃度がともに若干高くなる傾向があった。一方、疎水性担体を入れた系列（実施例３）は、油分濃度も低くＣＯＤ、ＢＯＤ共無添加系列に比べ低く安定していた。
投入した担体を取り出して手で圧迫すると、油がにじみ出てきており、明らかにこの担体が流入した油分を吸着したことで後段の生物処理機能への悪影響を抑制したことが伺えた。油分やフェノール濃度を元の濃度に戻して処理を継続したが1週間後には担体に吸着した油はしみだすことがなくなったことから分解されたものと見られた。
次に、疎水性担体の半分を取り出し、疎水性繊維であるポリプロピレンと親水性繊維であるレーヨンを混紡して綿状にした径５ｍｍ、厚さ３ｍｍの円盤状の担体を投入した。表１に示す排水で更に３週間ほど連続処理した後、前例と同様に３日間油分とフェノール濃度を倍にして処理を行った。結果を表３に示す。

【0095】

【表3】

【0096】

無添加系列（実施例１）は、前回と同様の水質であったが、疎水性と親水性を混ぜた担体を入れた添加系列は前回に比べ、処理水フェノール濃度が明らかに低下し、ＢＯＤ濃度も低い値を得た。前回の疎水性担体のみを入れた場合は、第一反応室の表面に油膜やスカムが浮上するのが認められたが、疎水性と親水性を混ぜた担体を入れた場合は、こうした現象は認められず取り出した担体から染み出す油分量明らかに低かった。担体を取り出して揉み解し、付着している微生物量を重量換算で測定した結果、疎水性担体で２ｍｇ／担体-ｇに対し、疎水性繊維と親水性繊維を混ぜた担体は８ｍｇ／担体-ｇとなり、明らかに微生物の付着量が多かった。この微生物の付着量の違いが処理性能の安定や油分の分解速度を高めたものと推察された。

【符号の説明】

【0097】

１ 膜分離活性汚泥槽
２ 生物反応槽
２Ａ 第１反応室
２Ｂ 第２反応室
３ 分離膜槽
４ 仕切り
６ 排水導入管
７ スカム／オイルスキマー
８ 曝気装置
９ 浸漬膜ユニット
１０ 処理水排水管
１１ 返送管
１２ 排泥排水管
１３ 貯留槽
１４ 貯留活性化槽
１５ 排水管
１６ バルブ
１７ バルブ
１８ 給水管
２０ 自動制御装置
２１ 計測器
２２ 計測器
２３ 汚泥濃度計
２５ 吸着担体固定部
３０ 疎水性担体
３１ スクリーン
３２Ａ 第１反応室
３２Ｂ 第２反応室
３３ 膜分離槽
３４ 分配室
３５、３６，３７ ゲート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】