(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、排水の処理を停止させることなく、ろ過膜のメンテナンスが可能な排水処理装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【0007】
請求項1においては、排水を浸漬型平膜または中空糸膜によって吸引ろ過し、浮遊物質を凝集沈殿させる排水処理装置において、浸漬型平膜または中空糸膜がそれぞれ配置され、排水が供給される複数の膜分離槽を備え、いずれかの浸漬型平膜または中空糸膜の吸引圧が基準値を超えると、その浸漬型平膜または中空糸膜が配置された膜分離槽への排水の供給を停止し、
排水の吸引を停止するとともに、前記膜分離槽に洗浄剤を供給して、前記浸漬型平膜または中空糸膜を内部から洗浄し、吸引圧が基準値未満である浸漬型平膜または中空糸膜が配置された膜分離槽に供給する排水量を増加させるとともに、吸引圧が基準値未満である浸漬型平膜または中空糸膜の吸引圧を上昇させるものである。
【0008】
請求項2においては、排出された排水量が基準量よりも減少すると、前記吸引圧が高い前記浸漬型平膜または前記中空糸膜が配置された前記膜分離槽から順に、排水の供給を停止し、
排水の吸引を停止するとともに、前記膜分離槽に洗浄剤を供給して、前記浸漬型平膜または中空糸膜を内部から洗浄し、排出された排水量が基準量よりも増加すると、吸引圧が低い浸漬型平膜または中空糸膜が配置された膜分離槽から順に排水の供給を開始
するとともに、排水の吸引を開始するものである。
【0009】
請求項3においては、前記膜分離槽のろ過残液が供給される濃縮槽を備え、複数の膜分離槽がそれぞれ濃縮槽に隣り合うように配置されているものである。
【0010】
請求項4においては、排水の供給状態と前記吸引圧とを遠隔監視可能に構成されているものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【0012】
本発明においては、ろ過膜のろ過性能が低下した膜分離槽への排水の供給を停止したことによる排水処理量の低下が抑制される。これにより、排水の処理を停止させることなくろ過膜のメンテナンスが可能になる。
【0013】
本発明においては、ろ過性能が低下したろ過膜の使用頻度が低くなり、メンテナンス可能な機会が増加する。これにより、排水の処理を停止させることなくろ過膜のメンテナンスが可能になる。
【0014】
本発明においては、各膜分離槽が同様の条件下において排水の処理が行われるので、ろ過膜の状態の差異が少なく管理が容易になる。これにより、排水の処理を停止させることなくろ過膜のメンテナンスが可能になる。
【0015】
本発明においては、排水処理装置の状態を容易に監視することができる。これにより、排水の処理を停止させることなくろ過膜のメンテナンスが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【0017】
次に、
図1を用いて本発明の一実施形態である排水処理装置1について説明する。
【0018】
図1に示すように、排水処理装置1は、界面活性剤を含む排水を処理するための装置である。排水処理装置1は、反応槽4、第1膜分離槽7、第2膜分離槽14、濃縮槽22および制御装置30等を具備する。なお、本実施形態において、2槽の膜分離槽を設ける構成としたがこれに限定するものではない。
【0019】
反応槽4は、排水と凝集剤とを混合するものである。反応槽4は、第1膜分離槽7および第2膜分離槽14の上方に配置される。反応槽4は、排水と凝集剤とを混合する撹拌機4aを具備する。反応槽4は配管26aを介して排水が貯留されている排水槽2に接続されている。排水槽2には、排水の水位を検出する排水槽水位センサ2aが設けられている(
図2参照)。配管26aには、排水槽2に貯留された排水を反応槽4に供給する供給ポンプ3が接続されている。また、配管26aには、排水に投入する凝集剤が貯留された凝集剤槽5が接続されている。これにより、反応槽4は、凝集剤が投入された排水が供給されるように構成されている。
【0020】
第1膜分離槽7は、排水から浮遊物質を分離するものである。第1膜分離槽7は、内部に第1ろ過膜ユニット8が配置されている。第1膜分離槽7は、配管26bを介して反応槽4に接続されている。第1膜分離槽7は、上方に配置される反応槽4から重力落下により排水が供給されるように構成されている。配管26bには、排水の流量を制御する第1流量制御弁9が接続されている。第1膜分離槽7の内部には、排水の水位を検出する第1水位センサ7aが設けられている(
図2参照)。第1膜分離槽7は、その下方部分に汚泥を含んだろ過残液を吸引する第1汚泥ポンプ10が設けられている。
【0021】
第1ろ過膜ユニット8は、排水をろ過するものである。第1ろ過膜ユニット8は、複数枚のろ過膜13・13・13・・・が隣接するように構成されている。ろ過膜13は、排水中に浸漬させる浸漬型平膜であり、微細な所定の孔径が多数有する中空糸から構成される精密ろ過膜である。第1ろ過膜ユニット8は、各ろ過膜13が配管26cに接続されている。配管26cには、第1吸引弁11を介して第1吸引ポンプ12が接続されている。これにより、第1ろ過膜ユニット8は、第1吸引ポンプ12の吸引作用により周囲の排水を吸引し、ろ過膜13でろ過するように構成されている。配管26cには、第1吸引ポンプ12の吸引圧を検出する第1吸引圧センサ12aが設けられている(
図2参照)。第1吸引ポンプ12により吸引された排水は、処理水として図示しない処理水槽に排出されるように構成されている。
【0022】
同様に、第2膜分離槽14は、排水から汚泥等を分離するものである。第2膜分離槽14は、内部に第2ろ過膜ユニット15が配置されている。第2膜分離槽14は、配管26bを介して反応槽4に接続されている。第2膜分離槽14は、上方に配置される反応槽4から重力落下により排水が供給されるように構成されている。配管26bには、排水の流量を制御する第2流量制御弁16が接続されている。第2膜分離槽14の内部には、排水の水位を検出する第2水位センサ14aが設けられている(
図2参照)。第2膜分離槽14は、その下方部分に汚泥を含んだろ過残液を吸引する第2汚泥ポンプ17が設けられている。
【0023】
第2ろ過膜ユニット15は、各ろ過膜13が配管26dに接続されている。配管26dには、第2吸引弁18を介して第2吸引ポンプ19が接続されている。これにより、第2ろ過膜ユニット15は、第2吸引ポンプ19の吸引作用により周囲の排水を吸引し、ろ過膜13でろ過するように構成されている。配管26dには、第2吸引ポンプ19の吸引圧を検出する第2吸引圧センサ19aが設けられている(
図2参照)。第2吸引ポンプ19により吸引された排水は、処理水として処理水槽に排出されるように構成されている。
【0024】
ろ過膜ユニット8・15は、ばっ気手段を具備している。ばっ気手段は、ろ過膜ユニット8・15の下方において気泡を発生させるものである。ばっ気手段は、ブロア13aによってろ過膜13の下方から空気を供給するように構成される。これにより、ばっ気手段は、好気性微生物に空気を供給して好気性微生物の活動を活発化させる。また、ろ過膜13の表面の付着物を除去する。
【0025】
ろ過膜ユニット8・15は、配管26eを介して洗浄剤槽6が接続されている。洗浄剤槽6は、ろ過膜13の内部からろ過膜13を洗浄する洗浄剤を貯留するものである。配管26eには、第1洗浄弁20と第2洗浄弁21とが接続されている。これにより、ろ過膜ユニット8・15は、第1洗浄弁20と第2洗浄弁21との開閉によってろ過膜13の内部に洗浄剤槽6からの洗浄剤が供給されるように構成されている。
【0026】
濃縮槽22は、ろ過残液に含まれる汚泥等を沈殿させて濃縮するものである。濃縮槽22は、第1膜分離槽7と第2膜分離槽14とに隣り合うように配置される。具体的には、濃縮槽22は、第1膜分離槽7と第2膜分離槽14との間に配置される。この際、濃縮槽22は、第1膜分離槽7からの距離と第2膜分離槽14からの距離が略同一になるように配置される。すなわち、排水処理装置1は、濃縮槽22を中心として左右対称になるように第1膜分離槽7と第2膜分離槽14とが配置される。
【0027】
濃縮槽22は、配管26fを介して第1膜分離槽7の第1汚泥ポンプ10に接続される。同様に、濃縮槽22は、配管26gを介して第2膜分離槽14の第2汚泥ポンプ17に接続される。配管26fと配管26gとは、濃縮槽22の上方部分に接続される。これにより、濃縮槽22は、その上方から第1汚泥ポンプ10によって吸引された第1膜分離槽7のろ過残液と、第2汚泥ポンプ17によって吸引された第2膜分離槽14のろ過残液とが供給されるように構成されている。配管26fと配管26gとが接続される濃縮槽22の孔部には、濃縮槽22の底部に向かって拡径するように形成されるパイプ部材22aが設けられている。これにより、濃縮槽22は、配管26fと配管26gとから供給される排水がパイプ部材22aの撹拌作用によって混合される。
【0028】
さらに、濃縮槽22は、その上方部分が配管26hを介して第1膜分離槽7に接続される。配管26hには第1返送弁23が設けられる。濃縮槽22の配管26hが接続されている濃縮槽22の内側部分には、仕切り部材22bが設けられている。仕切り部材22bは、上面が開口した箱状に形成され、配管26hが接続されている濃縮槽22の孔部を囲うように配置される。これにより、配管26hには、仕切り部材22bよりも高い水位の排水のみが流れ込む。すなわち、濃縮槽22は、汚泥等が沈殿した排水の上澄み部分だけが第1膜分離槽7に供給されるように構成されている。同様にして、濃縮槽22は、その上方部分が配管26iを介して第2膜分離槽14に接続される。配管26iには第2返送弁24が設けられる。濃縮槽22の配管26iが接続されている濃縮槽22の内側部分には、仕切り部材22bが設けられている。
【0029】
濃縮槽22は、底部がすり鉢状に形成されている。つまり、濃縮槽22は、排水中の汚泥等が沈殿するとすり鉢状に形成された底部の最低部に集積するように構成されている。濃縮槽22は、最低部に濃縮槽排出弁25を介して配管26jが接続されている。配管26jは、図示しない汚泥脱水機に接続される。これにより、濃縮槽22は、底部に集積された汚泥等が配管26jを通じて汚泥脱水機に供給されるように構成されている。
【0030】
図2に示すように、制御装置30は、各種開閉弁や各種ポンプを制御するものである。制御装置30には、各種開閉弁や各種ポンプの制御を行うための種々のプログラムやデータが格納される。制御装置30は、CPU、ROM、RAM、HDD等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのLSI等からなる構成であってもよい。
【0031】
制御装置30は、排水槽水位センサ2aに接続され、排水槽水位センサ2aが検出する排水槽2の水位を取得することが可能である。
【0032】
制御装置30は、供給ポンプ3に接続され、供給ポンプ3の運転を制御することが可能である。
【0033】
制御装置30は、第1流量制御弁9と第2流量制御弁16とに接続され、第1流量制御弁9と第2流量制御弁16との開度を制御することが可能である。
【0034】
制御装置30は、第1水位センサ7aと第2水位センサ14aとに接続され、第1水位センサ7aと第2水位センサ14aとが検出する第1膜分離槽7と第2膜分離槽14との水位L1と水位L2を取得することが可能である。
【0035】
制御装置30は、第1汚泥ポンプ10と第2汚泥ポンプ17とに接続され、第1汚泥ポンプ10と第2汚泥ポンプ17との運転を制御することが可能である。
【0036】
制御装置30は、第1吸引弁11と第2吸引弁18とに接続され、第1吸引弁11と第2吸引弁18との開閉を制御することが可能である。
【0037】
制御装置30は、第1吸引ポンプ12と第2吸引ポンプ19とに接続され、第1吸引ポンプ12と第2吸引ポンプ19との運転を制御することが可能である。
【0038】
制御装置30は、第1吸引圧センサ12aと第2吸引圧センサ19aとに接続され、第1吸引圧センサ12aと第2吸引圧センサ19aとが検出する第1膜分離槽7と第2膜分離槽14との吸引圧P1と吸引圧P2とを取得することが可能である。
【0039】
制御装置30は、第1洗浄弁20と第2洗浄弁21とに接続され、第1洗浄弁20と第2洗浄弁21との開閉を制御することが可能である。
【0040】
制御装置30は、第1返送弁23と第2返送弁24とに接続され、第1返送弁23と第2返送弁24との開閉を制御することが可能である。
【0041】
制御装置30は、濃縮槽排出弁25に接続され、濃縮槽排出弁25の開閉を制御することが可能である。
【0042】
このように構成される排水処理装置1において、制御装置30は、排水槽2の排水を供給ポンプ3の運転を制御して配管26aを通じて反応槽4に供給する。制御装置30は、配管26aの途中部において排水に凝集剤(例えば、ポリ塩化アルミニウム)を投入する。排水と凝集剤とは、配管26aを通過しながら混合される。排水と凝集剤とは、反応槽4に供給されると反応槽4の撹拌機4aによってさらに混合される。
【0043】
制御装置30は、第1流量制御弁9と第2流量制御弁16との開度を制御して配管26bを通じて排水を第1膜分離槽7と第2膜分離槽14とに略均等に供給する。第1膜分離槽7と第2膜分離槽14とに供給された排水は、凝集剤によって汚泥等の浮遊物質が凝集される。
【0044】
制御装置30は、第1水位センサ7aと第2水位センサ14aとが取得する第1膜分離槽7の水位L1と第2膜分離槽14の水位L2とが所定値に到達すると、第1吸引ポンプ12と第2吸引ポンプ19との運転を制御して第1ろ過膜ユニット8と第2ろ過膜ユニット15との吸引を開始する。第1膜分離槽7と第2膜分離槽14とに貯留された排水は、第1ろ過膜ユニット8と第2ろ過膜ユニット15とによって吸引ろ過され図示しない処理水槽に排出される。
【0045】
制御装置30は、供給ポンプ3の始動から所定時間経過後に第1汚泥排出弁と第2汚泥排出弁とを開状態に制御する。そして、制御装置30は、第1汚泥ポンプ10と第2汚泥ポンプ17との運転を制御して第1膜分離槽7と第2膜分離槽14との底部に滞留している汚泥を含んだろ過残液を濃縮槽22に供給する。
【0046】
制御装置30は、第1返送弁23と第2返送弁24とを開状態に制御して汚泥等が沈殿した排水の上澄み部分を第1膜分離槽7と第2膜分離槽14とに返送して再び吸引ろ過する。濃縮槽22に供給されたろ過残液の汚泥等は、濃縮槽22の底部に沈殿する。制御装置30は、所定時間経過後に濃縮槽排出弁25を開状態に制御する。濃縮された汚泥等は、図示しない汚泥脱水機に供給される。
【0047】
このように排水処理装置1は、独立した第1膜分離槽7と第2膜分離槽14を備えることで、第1ろ過膜ユニット8と第2ろ過膜ユニット15をそれぞれ独立して制御することができる。すなわち、排水処理装置1を停止させることなく第1ろ過膜ユニット8または第2ろ過膜ユニット15のメンテナンスを行うことが可能である。
【0048】
以下では、本発明の一実施形態に係る排水処理装置1の排水の給水制御の態様について説明する。
【0049】
制御装置30は、第1吸引圧センサ12aが検出する吸引圧P1もしくは第2吸引圧センサ19aが検出する吸引圧P2が基準圧P0よりも大きくなると、基準圧P0よりも大きい方(以下、単に「一方」と記す)のろ過膜ユニットへの排水の供給を停止する。そして、制御装置30は、そのろ過膜ユニットに洗浄剤を供給してろ過膜13の内部からろ過膜13を洗浄する。さらに、制御装置30は、第1吸引圧センサ12aが検出する吸引圧P1もしくは第2吸引圧センサ19aが検出する吸引圧P2のうち基準圧P0よりも小さい方(以下、単に「他方」と記す)のろ過膜ユニットへの排水の供給を増加させる。
【0050】
次に、
図3と
図4とを用いて、排水処理装置1の洗浄制御の態様について具体的に説明する。
【0051】
図3に示すように、ステップS110において、制御装置30は、排水槽水位センサ2aが検出した排水槽水位Lを取得し、ステップをステップS120に移行させる。
【0052】
ステップS120において、制御装置30は、第1吸引圧センサ12aが検出した吸引圧P1と第2吸引圧センサ19aが検出した吸引圧P2とを取得し、ステップをステップS120に移行させる。
【0053】
ステップS130において、制御装置30は、吸引圧P1が吸引圧P2よりも大きいか否か判定する。その結果、吸引圧P1が吸引圧P2よりも大きいと判定した場合、制御装置30はステップをステップS140に移行させる。一方、吸引圧P1が吸引圧P2よりも大きくないと判定した場合、制御装置30はステップをステップS240に移行させる。
【0054】
ステップS140において、制御装置30は、吸引圧P1が基準圧P0よりも小さいか否か判定する。その結果、吸引圧P1が基準圧P0よりも小さいと判定した場合、制御装置30はステップをステップS150に移行させる。一方、吸引圧P1が基準圧P0よりも小さくないと判定した場合、すなわち、吸引圧P1が基準圧P0以上であると判定した場合、制御装置30はステップをステップS300に移行させる。
【0055】
ステップS150において、制御装置30は、排水槽水位Lが下限水位L0よりも小さいか否か判定する。その結果、排水槽水位Lが下限水位L0よりも小さいと判定した場合、制御装置30はステップをステップS160に移行させる。一方、排水槽水位Lが下限水位L0よりも小さくないと判定した場合、制御装置30は第1流量制御弁9を開弁し、ステップをステップS110に戻す。
【0056】
ステップS160において、制御装置30は、第1流量制御弁9を閉弁し、ステップをステップS110に戻す。
【0057】
ステップS240において、制御装置30は、吸引圧P2が基準圧P0よりも小さいか否か判定する。その結果、吸引圧P2が基準圧P0よりも小さいと判定した場合、制御装置30はステップをステップS250に移行させる。一方、吸引圧P2が基準圧P0よりも小さくないと判定した場合、すなわち、吸引圧P2が基準圧P0以上であると判定した場合、制御装置30はステップをステップS500に移行させる。
【0058】
ステップS250において、制御装置30は、排水槽水位Lが下限水位L0よりも小さいか否か判定する。その結果、排水槽水位Lが下限水位L0よりも小さいと判定した場合、制御装置30はステップをステップS260に移行させる。一方、排水槽水位Lが下限水位L0よりも小さくないと判定した場合、制御装置30は第2流量制御弁16を開弁し、ステップをステップS110に戻す。
【0059】
ステップS260において、制御装置30は、第2流量制御弁16を閉弁し、ステップをステップS110に戻す。
【0060】
第1膜分離槽7を一方の膜分離槽とするステップS300、および第2膜分離槽14を一方の膜分離槽とするステップS500において、制御装置30は、洗浄制御Aを開始し、ステップをステップS310に移行させる(
図4参照)。
【0061】
図4に示すように、ステップS310において、制御装置30は、吸引圧P1または吸引圧P2のうち基準圧P0よりも大きい方(一方)の流量制御弁と一方の返送弁とを閉弁し、ステップをステップS320に移行させる。
【0062】
ステップS320において、制御装置30は、一方の吸引ポンプを停止し、一方の吸引弁を閉弁し、ステップをステップS330に移行させる。
【0063】
ステップS330において、制御装置30は、吸引圧P1または吸引圧P2のうち基準圧P0よりも小さい方(他方)の流量制御弁の開度を増大させて、ステップをステップS340に移行させる。
【0064】
ステップS340において、制御装置30は、他方の吸引ポンプの吸引圧を上昇させるように制御し、ステップをステップS350に移行させる。
【0065】
ステップS350において、制御装置30は、一方の洗浄弁を開弁し、ステップをステップS360に移行させる。
【0066】
ステップS360において、制御装置30は、所定時間経過後、一方の洗浄弁を閉弁し、ステップをステップS370に移行させる。
【0067】
ステップS370において、制御装置30は、一方の流量制御弁と一方の返送弁とを開弁し、ステップをステップS380に移行させる。
【0068】
ステップS380において、制御装置30は、一方の吸引弁を開弁し、一方の吸引ポンプを始動し、ステップをステップS390に移行させる。
【0069】
ステップS390において、制御装置30は、他方の流量制御弁の開度を減少させて、ステップをステップS400に移行させる。
【0070】
ステップS400において、制御装置30は、他方の吸引ポンプの吸引圧を低下させるように制御し、洗浄制御Aを終了してステップをステップS110に戻す(
図3参照)。
【0071】
このように制御することで、排水処理装置1は、洗浄が必要な一方のろ過膜ユニットを検出するとともに、そのろ過膜ユニットを洗浄することが可能である。さらに、排水処理装置1は、洗浄が必要でない他方のろ過膜ユニットへの排水の供給を増加させることで、排水の処理能力を維持しつつ、一方のろ過膜ユニットの洗浄を行うことが可能である。また、排出される排水量が低下した場合、排水処理装置1は、汚れの少ないろ過膜ユニットを用いて排水のろ過を行うことで、複数のろ過膜ユニットの汚れが略均一になるように使用することが可能である。
【0072】
本実施形態に係る制御装置30は、有線または無線の通信回線を通じて排水制御装置30から離間した場所に設置されるサーバー27等に排水処理装置1の状態を送信可能に構成することが可能である。具体的には、制御装置30は、排水の供給量や吸引圧P1・P2をサーバー27等に伝達することができる。このように構成することで、管理者は、排水処理装置1から離間した場所において、容易に排水処理装置1の状態を監視することができる。
【0073】
以上のように、本発明に係る排水処理装置1は、ろ過膜13のろ過性能が低下した膜分離槽への排水の供給を停止したことによる排水処理量の低下が抑制される。また、ろ過性能が低下したろ過膜13の使用頻度が低くなりメンテナンス可能な機会が増加する。また、各膜分離槽が同様の条件下において排水の処理が行われるのでろ過膜13の状態の差異が少なく管理が容易になる。また、排水処理装置1の状態を容易に監視することができる。これにより、排水の処理を停止させることなくろ過膜13のメンテナンスが可能になる。