特許 6243804 膜分離活性汚泥処理装置及び膜分離活性汚泥処理方法

(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】6243804

(24)【登録日】2017年11月17日

(45)【発行日】2017年12月6日

(54)【発明の名称】膜分離活性汚泥処理装置及び膜分離活性汚泥処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 3/12 20060101AFI20171127BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20171127BHJP

   C02F 1/52 20060101ALI20171127BHJP

   C02F 3/34 20060101ALI20171127BHJP

【ＦＩ】

   C02F3/12 S

   C02F1/44 F

   C02F1/52 E

   C02F1/52 K

   C02F3/34 101A

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-126563(P2014-126563)

(22)【出願日】2014年6月19日

(65)【公開番号】特開2016-2541(P2016-2541A)

(43)【公開日】2016年1月12日

【審査請求日】2016年11月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000230571

【氏名又は名称】日本下水道事業団

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】595145050

【氏名又は名称】株式会社日立プラントサービス

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】糸川 浩紀

(72)【発明者】

【氏名】橋本 敏一

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 暁

(72)【発明者】

【氏名】関根 康記

(72)【発明者】

【氏名】花本 陽介

(72)【発明者】

【氏名】小田島 和司

(72)【発明者】

【氏名】高安 良昌

【審査官】 富永 正史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−１１７２７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３４７５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６６１６８４３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特開平０５−１８５０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１１７７８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１９５８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０４９９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２４７３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０２Ｆ ３／００−３／３４

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｃ０２Ｆ １／５２−１／５６

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

活性汚泥による生物反応処理を単槽で行う単槽式の膜分離活性汚泥処理装置であって、
活性汚泥によって被処理水の生物反応処理を行う気密構造の処理槽と、
前記処理槽内に設置され、処理水と前記活性汚泥との固液分離処理を行う膜分離ユニットと、
前記処理槽内に設置され、前記被処理水に気体を散気すると共に前記膜分離ユニットを物理洗浄する散気手段と、
前記散気手段に外気を供給する第１配管と、
前記散気手段に前記処理槽内における気相部の気体を循環供給する第２配管と
を備え、
前記第１配管における流路の開閉及び前記第２配管における流路の開閉が、好気処理及び無酸素処理について所定処理時間比で作動切替を行うタイマ設定と、測定される処理水の水質に応じた自動制御と、によって切り替えられて、前記処理槽における好気処理と無酸素処理とが切替制御される
ことを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置。

【請求項2】

前記処理槽内に設置され、前記被処理水を曝気する曝気手段をさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載の膜分離活性汚泥処理装置。

【請求項3】

活性汚泥による生物反応処理を単槽で行う単槽式の膜分離活性汚泥処理装置であって、
活性汚泥によって被処理水の生物反応処理を行う気密構造の処理槽と、
前記処理槽内に設置され、処理水と前記活性汚泥との固液分離処理を行う膜分離ユニットと、
前記処理槽内に設置され、前記被処理水に気体を散気すると共に前記膜分離ユニットを物理洗浄する散気手段と、
前記散気手段に外気を供給する第１配管と、
前記散気手段に前記処理槽内における気相部の気体を循環供給する第２配管と、
前記処理槽に対して並列に設置され、凝集剤と被処理水よりも比重の大きな粒子との添加によって被処理水中の不純物の凝集分離処理を行う凝集分離装置と、
を備え、
前記第１配管における流路の開閉及び前記第２配管における流路の開閉が切り替えられる
ことを特徴とする膜分離活性汚泥処理装置。

【請求項4】

活性汚泥による生物反応処理を単槽で行う単槽式の膜分離活性汚泥処理方法であって、
活性汚泥によって被処理水の生物反応処理を行う気密構造の処理槽と、
前記処理槽内に設置され、処理水と前記活性汚泥との固液分離処理を行う膜分離ユニットと、
前記処理槽内に設置され、前記被処理水に気体を散気すると共に前記膜分離ユニットを物理洗浄する散気手段と、
前記散気手段に外気を供給する第１配管と、
前記散気手段に前記処理槽内における気相部の気体を循環供給する第２配管と
を備える膜分離活性汚泥処理装置において、
前記第１配管における流路を開放し、前記第２配管における流路を閉鎖する工程と、
前記散気手段に前記第１配管を介して空気を供給し、前記散気手段によって前記処理槽内の被処理水に空気を散気させて、前記被処理水を好気条件の下で生物反応処理する工程と
からなる好気処理、及び、
前記第１配管における流路を閉鎖し、前記第２配管における流路を開放する工程と、
前記散気手段に前記第２配管を介して前記処理槽内における気相部の気体を供給し、前記散気手段によって前記処理槽内の被処理水に前記気体を散気させて、前記被処理水を無酸素条件の下で生物反応処理する工程と
からなる無酸素処理を、好気処理及び無酸素処理について所定処理時間比で作動切替を行うタイマ設定と、測定される処理水の水質に応じた自動制御と、によって切り替えて交互に行いつつ、
前記被処理水の活性汚泥による生物反応処理を行うと共に、前記膜分離ユニットによって前記生物反応処理の処理水と前記活性汚泥との固液分離処理を行う
ことを特徴とする膜分離活性汚泥処理方法。

【請求項5】

請求項４に記載の膜分離活性汚泥処理方法であって、
前記処理槽内に設置され、前記被処理水を曝気する曝気手段をさらに備える前記膜分離活性汚泥処理装置において、
前記第１配管における流路を開放し、前記第２配管における流路を閉鎖する工程と、
前記散気手段に前記第１配管を介して空気を供給し、前記散気手段によって前記処理槽内の被処理水に空気を散気させると共に、前記曝気手段によって前記被処理水を曝気させて、前記被処理水を好気条件の下で生物反応処理する工程と
からなる好気処理、及び、
前記第１配管における流路を閉鎖し、前記第２配管における流路を開放する工程と、
前記散気手段に前記第２配管を介して前記処理槽内における気相部の気体を供給し、前記散気手段によって前記処理槽内の被処理水に前記気体を散気させると共に、前記曝気手段の稼働を停止させて、前記被処理水を無酸素条件の下で生物反応処理する工程と
からなる無酸素処理を、好気処理及び無酸素処理について所定処理時間比で作動切替を行うタイマ設定と、測定される処理水の水質に応じた自動制御と、によって切り替えて交互に行いつつ、
前記被処理水の活性汚泥による生物反応処理を行うと共に、前記膜分離ユニットによって前記生物反応処理の処理水と前記活性汚泥との固液分離処理を行う
ことを特徴とする膜分離活性汚泥処理方法。

【請求項6】

活性汚泥による生物反応処理を単槽で行う単槽式の膜分離活性汚泥処理方法であって、
活性汚泥によって被処理水の生物反応処理を行う気密構造の処理槽と、
前記処理槽内に設置され、処理水と前記活性汚泥との固液分離処理を行う膜分離ユニットと、
前記処理槽内に設置され、前記被処理水に気体を散気すると共に前記膜分離ユニットを物理洗浄する散気手段と、
前記散気手段に外気を供給する第１配管と、
前記散気手段に前記処理槽内における気相部の気体を循環供給する第２配管と、
前記処理槽に対して並列に設置され、凝集剤と被処理水よりも比重の大きな粒子との添加によって被処理水中の不純物の凝集分離処理を行う凝集分離装置と、
を備える膜分離活性汚泥処理装置において、
前記第１配管における流路を開放し、前記第２配管における流路を閉鎖する工程と、
前記散気手段に前記第１配管を介して空気を供給し、前記散気手段によって前記処理槽内の被処理水に空気を散気させて、前記被処理水を好気条件の下で生物反応処理する工程と
からなる好気処理、及び、
前記第１配管における流路を閉鎖し、前記第２配管における流路を開放する工程と、
前記散気手段に前記第２配管を介して前記処理槽内における気相部の気体を供給し、前記散気手段によって前記処理槽内の被処理水に前記気体を散気させて、前記被処理水を無酸素条件の下で生物反応処理する工程と
からなる無酸素処理を交互に行いつつ、
前記被処理水の活性汚泥による生物反応処理を行うと共に、前記膜分離ユニットによって前記生物反応処理の処理水と前記活性汚泥との固液分離処理を行い、
前記膜分離活性汚泥処理装置に導入される原水の水量が計画水量以下のときには、前記原水の全部を前記処理槽に導入して、前記生物反応処理と前記固液分離処理を行い、前記固液分離処理された処理水を前記膜分離活性汚泥処理装置から排水し、
前記原水の水量が計画水量を超えるときには、前記原水の一部を前記処理槽に導入して、前記生物反応処理と前記固液分離処理を行うと共に、前記原水の残部を前記凝集分離装置に導入して、前記凝集分離処理を行い、前記固液分離処理された処理水と前記凝集分離処理された処理水とを再混合して前記膜分離活性汚泥処理装置から排水する
ことを特徴とする膜分離活性汚泥処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、活性汚泥処理と限外濾過膜、精密濾過膜等を用いた膜分離処理とを行う膜分離活性汚泥処理装置及び膜分離活性汚泥処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

膜分離活性汚泥法は、活性汚泥によって被処理水の生物反応処理を行った後、限外濾過膜、精密濾過膜等の分離膜を用いて処理水と活性汚泥とを膜分離処理し、処理水から活性汚泥を分離除去する処理方法である。膜分離活性汚泥法を利用して水処理を行う膜分離活性汚泥処理装置は、従来の活性汚泥処理の沈殿による固液分離処理を膜分離処理に代えることにより、広いスペースを要する沈殿池等の設置が省略化された装置構成を採ることができる。また、分離膜を用いて外力により活性汚泥の分離を行うため、処理にあたって反応槽の活性汚泥濃度を高く設定することが可能な特性を有している。そのため、膜分離活性汚泥処理装置は、小型化を図ることができ、省スペース化に適した水処理装置として普及が進んでいる。

【0003】

膜分離活性汚泥処理装置の形態としては、膜分離ユニットを、活性汚泥によって生物反応処理を行う処理槽とは別の槽に設置したり、処理槽の槽外に設置したりする独立型の形態や、好気槽に設置する好気槽一体型の形態がある。例えば、好気槽一体型の形態では、空気を散気させることによって、処理槽を好気的条件に維持すると共に膜分離ユニットの物理洗浄が行われるように運転される。その一方で、膜分離ユニットを嫌気槽に設置する嫌気槽一体型の形態も提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１には、処理槽の内部に、被処理水を膜分離する膜カートリッジを設け、膜カートリッジの下方に膜面洗浄用気体を噴出する散気手段を設けた水処理装置において、前記処理槽を密閉式に形成し、槽内上部空間に滞留する排ガスを散気手段に循環供給する循環手段を設けて、排ガスを含んだ膜面洗浄用気体が散気手段より噴出する無酸素状態下に被処理水を膜分離するように構成した水処理装置が開示されている。

【0005】

また、特許文献２には、密閉されて無酸素又は貧酸素条件下にある活性汚泥又は微生物膜が混合されている生物処理槽と、該槽内に浸漬した分離膜とを有する生物処理装置において、前記処理槽内の分離膜の下部に無酸素又は貧酸素ガスを吹込む散気装置を設け、該散気装置と前記処理槽に連通して別に設けた無酸素又は貧酸素ガス槽の気相部とを連通した生物処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平９−１４１２９１号公報

【特許文献2】特許第３２３４１３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

膜分離活性汚泥処理装置において、膜分離ユニットを好気槽に設置した好気槽一体型の形態を採用する場合には、活性汚泥による生物反応処理をその好気槽の単槽で行う構成とすることによって、主として有機物を対象とした処理装置を実現することができ、また、処理装置規模の小型化も図ることが可能である。しかしながら、好気槽のみで構成される単槽で好気処理だけを行う構成では、被処理水中に含まれるアンモニア態窒素を基質とした硝化反応によってアルカリ度が消費されるため、低下したｐＨを調整するために高頻度でアルカリ剤の添加が必要になる等の問題がある。処理装置規模の小型化と併せて処理水質の向上も図るためには、好気処理と無酸素処理の両方を行い、窒素除去を行うと共に無酸素処理における脱窒反応によってアルカリ度を補う処理方法が適している。

【0008】

その一方で、膜分離ユニットを嫌気槽に設置した嫌気槽一体型の形態を採用する場合には、別体の処理槽の併設に伴って、処理装置規模が拡大してしまうという問題がある。例えば、特許文献１に開示される水処理装置は、被処理水中に溶解した酸素によってＮＯｘ等が増大しないように、生物処理を終えた生物処理水などを膜分離するものであるが、生物処理にあたっては好気槽等を別途設ける必要がある。また、特許文献２に開示される生物処理装置では、ガスの導入に用いる槽を処理槽に連通して別に設けることを要する。さらに、こうした別体の槽を設置する場合には、膜分離処理によって分離回収した活性汚泥や硝化液を移送する配管系統等が必要となるため、装置の省スペース化が大きく妨げられるものとなる。

【0009】

そこで、本発明は、被処理水の好気処理と無酸素処理とを限られたスペースで実施することができ、処理装置規模の小型化を可能とした膜分離活性汚泥処理装置及び膜分離活性汚泥処理方法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】

【0010】

前記課題を解決するために本発明に係る膜分離活性汚泥処理装置は、活性汚泥による生物反応処理を単槽で行う単槽式の膜分離活性汚泥処理装置であって、活性汚泥によって被処理水の生物反応処理を行う気密構造の処理槽と、前記処理槽内に設置され、処理水と前記活性汚泥との固液分離処理を行う膜分離ユニットと、前記処理槽内に設置され、前記被処理水に気体を散気すると共に前記膜分離ユニットを物理洗浄する散気手段と、前記散気手段に外気を供給する第１配管と、前記散気手段に前記処理槽内における気相部の気体を循環供給する第２配管とを備え、前記第１配管における流路の開閉及び前記第２配管における流路の開閉が切り替えられることを特徴とする。流路の開閉は、好気処理及び無酸素処理について所定処理時間比で作動切替を行うタイマ設定と、測定される処理水の水質に応じた自動制御と、によって切り替えられて、前記処理槽における好気処理と無酸素処理とが切替制御される。また、前記処理槽に対して並列に設置され、凝集剤と被処理水よりも比重の大きな粒子との添加によって被処理水中の不純物の凝集分離処理を行う凝集分離装置をさらに備えることを特徴とする。

【0011】

また、本発明に係る膜分離活性汚泥処理方法は、活性汚泥による生物反応処理を単槽で行う単槽式の膜分離活性汚泥処理方法であって、活性汚泥によって被処理水の生物反応処理を行う気密構造の処理槽と、前記処理槽内に設置され、処理水と前記活性汚泥との固液分離処理を行う膜分離ユニットと、前記処理槽内に設置され、前記被処理水に気体を散気すると共に前記膜分離ユニットを物理洗浄する散気手段と、前記散気手段に外気を供給する第１配管と、前記散気手段に前記処理槽内における気相部の気体を循環供給する第２配管とを備える膜分離活性汚泥処理装置において、前記第１配管における流路を開放し、前記第２配管における流路を閉鎖する工程と、前記散気手段に前記第１配管を介して空気を供給し、前記散気手段によって前記処理槽内の被処理水に空気を散気させて、前記被処理水を好気条件の下で生物反応処理する工程とからなる好気処理、及び、前記第１配管における流路を閉鎖し、前記第２配管における流路を開放する工程と、前記散気手段に前記第２配管を介して前記処理槽内における気相部の気体を供給し、前記散気手段によって前記処理槽内の被処理水に前記気体を散気させて、前記被処理水を無酸素条件の下で生物反応処理する工程とからなる無酸素処理を交互に行いつつ、前記被処理水の活性汚泥による生物反応処理を行うと共に、前記膜分離ユニットによって前記生物反応処理の処理水と前記活性汚泥との固液分離処理を行うことを特徴とする。好気処理と無酸素処理とは、好気処理及び無酸素処理について所定処理時間比で作動切替を行うタイマ設定と、測定される処理水の水質に応じた自動制御と、によって切り替えられる。また、前記処理槽に対して並列に設置され、凝集剤と被処理水よりも比重の大きな粒子との添加によって被処理水中の不純物の凝集分離処理を行う凝集分離装置をさらに備える膜分離活性汚泥処理装置において、膜分離活性汚泥処理装置に導入される原水の水量が計画水量以下のときには、原水の全部を前記処理槽に導入して、固液分離処理された処理水を前記膜分離活性汚泥処理装置から排水し、原水の水量が計画水量を超えるときには、原水の一部を前記処理槽に導入すると共に、原水の残部を前記凝集分離装置に導入し、固液分離処理された処理水と凝集分離処理された処理水とを再混合して前記膜分離活性汚泥処理装置から排水することを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、被処理水の好気処理と無酸素処理とを限られたスペースで実施することができ、処理装置規模の小型化を可能とした膜分離活性汚泥処理装置及び膜分離活性汚泥処理方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る膜分離活性汚泥処理装置の構成の一例を示す図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る膜分離活性汚泥処理方法に係る好気処理における膜分離活性汚泥処理装置の状態を示す図である。（ａ）はバルブの開閉の切替を示す図であり、（ｂ）は散気される気体の流れを示す図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る膜分離活性汚泥処理方法に係る無酸素処理における膜分離活性汚泥処理装置の状態を示す図である。（ａ）はバルブの開閉の切替を示す図であり、（ｂ）は散気される気体の流れを示す図である。

【図4】本発明の実施例１に係る膜分離活性汚泥処理装置の構成の一例を示す図である。

【図5】本発明の実施例１に係る膜分離活性汚泥処理装置における処理水量と流入水量の変動を示す図である。

【図6】本発明の実施例２に係る膜分離活性汚泥処理装置と凝集分離装置の組み合わせの構成の一例を示す図である。

【図7】本発明の実施例２に係る膜分離活性汚泥処理装置と凝集分離装置の組み合わせにおける処理水量と流入水量の変動を示す図である。

【図8】本発明の実施例３に係る膜分離活性汚泥処理装置と凝集分離装置の組み合わせの構成の一例を示す図である。

【図9】本発明の実施例３に係る膜分離活性汚泥処理装置と凝集分離装置の組み合わせにおける処理水量と流入水量の変動を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に本発明の一実施形態に係る膜分離活性汚泥処理装置及び膜分離活性汚泥処理方法について説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複する部分についての説明は省略する。

【0015】

図１は、本発明の一実施形態に係る膜分離活性汚泥処理装置の構成の一例を示す図である。

【0016】

本実施形態に係る膜分離活性汚泥処理装置１は、図１に示すように、主に、処理槽１０と、膜分離ユニット（２０Ａ，２０Ｂ）と、散気手段（２２Ａ，２２Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，２４）と、第１配管１１０と、第２配管１２０とを備えている。この膜分離活性汚泥処理装置１は、活性汚泥による生物反応処理を単槽で行う単槽式の膜分離活性汚泥処理装置となっている。すなわち、活性汚泥によって被処理水の生物反応処理を行う処理槽（処理槽１０）が単一槽だけ備えられ、この処理槽１０の直前段及び直後段には、処理槽１０とは異なる生物反応処理を行う槽は設置されない。単槽とされた処理槽１０では、第１配管１１０における気体の流路の開閉及び第２配管１２０における気体の流路の開閉が切り替えられることによって、好気処理及び無酸素処理が切替実施される構成とされている。

【0017】

処理槽１０は、保持されている活性汚泥によって被処理水の生物反応処理を行う槽となっている。処理槽１０は、内部の空間の気密性が高められた気密構造を有しており、各種配管等を介する場合を除いて、内部と外気との間の気体の移動が著しく制約された構造とされている。処理槽１０の内部には、図１に示すように、未処理の原水が被処理水として導入されて水相部Ｌが形成され、水相部Ｌの上方には気相部Ｇが残される。この気相部Ｇには、活性汚泥の呼吸、硝化反応、有機物酸化分解反応等によって酸素が消費された低酸素空気等が水相部Ｌから移行して滞留している。

【0018】

膜分離ユニット（２０Ａ，２０Ｂ）は、処理槽１０の水相部Ｌに浸漬された状態で設置されている。なお、本実施形態に係る膜分離活性汚泥処理装置１には、２式の膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂが備えられているが、１式或いは３式以上の膜分離ユニットが備えられるようにしてもよい。膜分離ユニット（２０Ａ，２０Ｂ）は、処理水と活性汚泥との膜分離処理（固液分離処理）を行う浸漬型の膜分離装置であって、膜分離処理を行う膜モジュールと被処理水を吸引する不図示の吸引ポンプと各種配管類等によって構成されている。膜モジュールは、限外濾過膜、精密濾過膜等の分離膜を主体とした複数の膜エレメントによって構成されるものであって、平膜状の分離膜を備えた平膜型膜モジュール、中空糸状の分離膜を備えた中空糸型膜モジュール等が適用可能である。

【0019】

平膜型膜モジュールは、例えば、平膜状の分離膜と分離膜を支持する枠体とを有している膜エレメントが、ケーシングの内部に並列状に複数配設された形態を採る。そして、複数の膜エレメント同士の間には膜間流路が形成され、その膜間流路の上部側の末端は、処理水配管１９０に接続される。平膜型膜モジュールは、単段、或いは、それぞれの膜間流路が鉛直方向に連続して連なるように、複数段積層して設置することができる。一方、中空糸型膜モジュールは、例えば、複数の中空糸状の分離膜が集束されて集水部材に固定されてなる膜エレメントが、ケーシングの内部に複数配設された形態を採る。そして、集束された中空糸状の分離膜同士の間には膜間流路が形成され、各分離膜の末端の開口は、集水部材の内部にある集水室を通じて処理水配管１９０に接続される。

【0020】

膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂでは、不図示の吸引ポンプが被処理水を吸引することによって、クロスフロー濾過方式又は全量濾過方式で被処理水と活性汚泥とが膜分離処理される。そして、膜分離処理された活性汚泥は処理槽１０の水相部Ｌに残留して活性汚泥濃度が高い水準に維持される一方で、生物反応処理されると共に活性汚泥が分離処理された処理水は、処理水配管１９０を通じて系外に排水されるようになっている。

【0021】

処理槽１０には、被処理水に気体を散気すると共に膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂを物理洗浄する散気手段が設置されている。散気手段は、散気管２２Ａ，２２Ｂと、送気管１０２Ａ，１０２Ｂと、ブロワ２４とによって構成され、２体の膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂ毎に備えられている。気体の散気を行う散気管２２Ａ，２２Ｂは、各膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂの下方に位置するようにそれぞれ設置されており、送気管１０２Ａ，１０２Ｂを介してブロワ２４とそれぞれ接続されている。すなわち、ブロワ２４が送気する気体は、送気管１０２Ａ，１０２Ｂをそれぞれ通流し、各散気管２２Ａ，２２Ｂから散気されるようになっている。

【0022】

散気管２２Ａ，２２Ｂは、各膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂの下方に設置されているため、散気管２２Ａ，２２Ｂから散気される気体は、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂの膜間流路を上昇し、エアリフト効果による被処理水の上昇流を生じる。そのため、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂの内側を上昇し外側を下降する被処理水の循環流が生じて、被処理水への気体の溶解と被処理水の散気撹拌とが効率的になされることになる。

【0023】

また、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂの膜間流路を上昇する気体は、各膜エレメントの膜面に対してクロスフローの気液二相流を形成する。各膜エレメントは、この気液二相流が及ぼすせん断力によって、活性汚泥代謝物や被処理水中の不純物等に由来する付着物が引き剥がされて膜面が物理洗浄されるようになっている。

【0024】

第１配管１１０は、散気手段（ブロワ２４）に接続されている。第１配管１１０は、膜分離活性汚泥処理装置１の系外と連通しており、系外から散気手段（ブロワ２４）に外気すなわち空気を供給する流路を形成している。そして、この第１配管１１０には、第１配管１１０における流路の開閉を切り替える第１配管バルブＶ１０が備えられている。

【0025】

その一方で、第２配管１２０は、散気手段（ブロワ２４）と循環供気孔１４０との間を接続している。循環供気孔１４０は、処理槽１０の上部側に設けられ、処理槽１０の気相部Ｇと第２配管１２０との間を連通している。そのため、第２配管１２０と循環供気孔１４０とによって、散気手段（ブロワ２４）と処理槽１０の気相部Ｇとの間に気体の流路が形成されている。すなわち、処理槽１０の気相部Ｇの気体は、循環供気孔１４０を通じて処理槽１０の気相部Ｇから散気手段（ブロワ２４）に循環供給されるようになっている。そして、この第２配管１２０には、第２配管１２０における流路の開閉を切り替える第２配管バルブＶ２０が備えられている。

【0026】

また、処理槽１０には、排気孔１５０が設けられている。排気孔１５０は、処理槽１０の上部側に設けられ、処理槽１０の気相部Ｇと処理槽１０の外部とを連通している。そして、この排気孔１５０には、流路の開閉を切り替える排気孔バルブＶ３０が備えられている。

【0027】

処理槽１０には、被処理水を曝気する曝気手段が設置されている。曝気手段は、散気管３２と、送気管１７０と、ブロワ３４とによって構成され、散気管３２は、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂがその上方に配置されていない領域に設置されており、送気管１７０を介してブロワ３４と接続されている。そして、ブロワ３４には、膜分離活性汚泥処理装置１の系外から空気が供給されるようになっている。そのため、ブロワ３４が送気する空気は、送気管１７０を通流し、散気管３２から散気されるようになっている。

【0028】

また、処理槽１０には、溶存酸素濃度計４０が設置されている。溶存酸素濃度計４０によって被処理水の溶存酸素濃度が計測されることで、曝気量を調節することが可能となっている。例えば、処理槽１０において好気条件の下で生物反応処理を行う場合には、散気手段（２２Ａ，２２Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，２４）による空気の散気量（曝気量）が、被処理水の有機物負荷、窒素負荷に対して必要量に達しているか否か把握することができる。そのため、曝気手段（３２，１７０，３４）の稼働と停止或いは曝気出力を、散気手段（２２Ａ，２２Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，２４）による曝気量に合せて制御可能になっている。なお、好気処理において、設定値以上の溶存酸素濃度が、所定時間以上に亘って計測された場合には、溶存酸素濃度を一定に制御するために、曝気手段（３２，１７０，３４）が停止される。

【0029】

このような構成を有する膜分離活性汚泥処理装置１においては、第１配管バルブＶ１０が開放され、第２配管バルブＶ２０が閉鎖されると、散気手段（２２Ａ，２２Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，２４）が、第１配管１１０を介して膜分離活性汚泥処理装置１の系外から供給される空気を散気させることができるようになる。酸素を含む空気が被処理水に散気されることによって、処理槽１０内の雰囲気を好気条件に移行させることができると共に処理槽１０の水相部Ｌを散気撹拌し、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂを物理洗浄させることが可能である。このとき、散気により上昇した気相部Ｇの圧力は、排気バルブＶ３０を開放することによって逃がすことができる。

【0030】

また、第１配管バルブＶ１０が閉鎖され、第２配管バルブＶ２０が開放されると、散気手段（２２Ａ，２２Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，２４）が、第２配管１２０を介して処理槽１０の気相部Ｇから循環供給される気体を散気させることができるようになる。処理槽１０の気相部Ｇの気体が被処理水に散気されることによって、処理槽１０内の雰囲気を無酸素条件に移行させることができると共に処理槽１０の水相部Ｌを散気撹拌し、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂを物理洗浄させることが可能である。このとき、排気バルブＶ３０を閉鎖させることで、循環供給される気体を低酸素濃度に維持させることができる。

【0031】

そのため、膜分離活性汚泥処理装置１によれば、被処理水の好気処理と無酸素処理とを処理槽１０のみで実施することができ、且つ、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂの物理洗浄を好気処理時と無酸素処理時の両方において継続させることができる。そのため、単槽式の生物反応処理及び膜分離処理を連続的に行うことができ、処理装置規模を小型化することも可能な膜分離活性汚泥処理装置となる。

【0032】

次に、本実施形態に係る膜分離活性汚泥処理方法について説明する。

【0033】

本実施形態に係る膜分離活性汚泥処理方法は、被処理水の活性汚泥による生物反応処理と、生物反応処理の処理水と活性汚泥との膜分離処理とを連続的に行うことを可能とした処理方法である。この膜分離活性汚泥処理方法は、前記の膜分離活性汚泥処理装置１のように処理槽１０と、膜分離ユニット（２０Ａ，２０Ｂ）と、散気手段（２２Ａ，２２Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，２４）と、第１配管１１０と、第２配管１２０とを備える処理装置において好適に行うことができる。

【0034】

本実施形態に係る膜分離活性汚泥処理方法では、活性汚泥による生物反応処理を単槽で行う単槽式の無酸素好気活性汚泥処理を行うことによって、被処理水に含まれている有機物、その他の有機態窒素、無機態窒素等の処理を行うものとしている。単槽における無酸素好気活性汚泥処理は、被処理水を好気条件の下で生物反応処理する好気処理と、被処理水を無酸素条件の下で生物反応処理する無酸素処理とを交互に繰り返し行うものである。

【0035】

図２は、本発明の一実施形態に係る膜分離活性汚泥処理方法に係る好気処理における膜分離活性汚泥処理装置の状態を示す図である。（ａ）はバルブの開閉の切替を示す図であり、（ｂ）は散気される気体の流れを示す図である。

【0036】

好気処理は、空気流路開放工程と、好気生物反応処理工程とからなる。好気処理では、主として、被処理水に含まれているアンモニア態窒素（ＮＨ_４−Ｎ）を硝酸態窒素（ＮＯ_３−Ｎ）にまで酸化する硝化反応と、各種有機物を好気的に分解する好気分解反応とが行われる。なお、図２では、生物反応処理される被処理水の流れ及び膜分離処理された処理水の流れについては図示を省略しているが、膜分離活性汚泥処理装置１への被処理水の導入と膜分離活性汚泥処理装置１からの処理水の排水とは連続的になされるようになっている。

【0037】

空気流路開放工程では、図２（ａ）に示すように、散気手段（ブロワ２４）に空気を供給する第１配管１１０における流路を開放（第１配管バルブＶ１０：開）する一方で、散気手段（ブロワ２４）に処理槽１０内における気相部Ｇの気体を循環供給する第２配管１２０における流路を閉鎖（第２配管バルブＶ２０：閉）する。また、処理槽１０の排気孔１５０を開放（排気孔バルブＶ３０：開）し、処理槽１０の気相部Ｇが系外と連通した状態にする。これによって、気密構造の処理槽１０における気相部Ｇは開放空間となり、系外から供給される空気の散気を適宜行うことが可能になる。

【0038】

好気生物反応処理工程では、図２（ｂ）に示すように、散気手段（ブロワ２４）に第１配管１１０を介して空気を供給し、散気手段（散気管２２Ａ，２２Ｂ）によって処理槽１０内の被処理水に空気を散気させて、被処理水を好気条件の下で生物反応処理する。これによって、被処理水の好気分解反応と硝化反応とが進行すると共に、散気される空気によって膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂの物理洗浄がなされる。また、この工程では、曝気手段（３２，１７０，３４）による曝気を行うことも可能である。散気管２２Ａ，２２Ｂからの散気のみでは不足する酸素量を曝気によって補うことで、好気分解反応や硝化反応に必要な溶存酸素濃度を維持することができる。なお、散気された空気は、活性汚泥によって酸素が消費され、気相部Ｇに移行した後に、排気孔１５０から排気される。

【0039】

図３は、本発明の一実施形態に係る膜分離活性汚泥処理方法に係る無酸素処理における膜分離活性汚泥処理装置の状態を示す図である。（ａ）はバルブの開閉の切替を示す図であり、（ｂ）は散気される気体の流れを示す図である。

【0040】

無酸素処理は、循環流路開放工程と、無酸素生物反応処理工程とからなる。無酸素処理では、主として、被処理水に含まれている硝酸態窒素（ＮＯ_３−Ｎ）を窒素ガス（Ｎ_２）にまで還元される脱窒反応が行われる。なお、図３では、生物反応処理される被処理水の流れ及び膜分離処理された処理水の流れについては図示を省略しているが、膜分離活性汚泥処理装置１への被処理水の導入と膜分離活性汚泥処理装置１からの処理水の排水とは連続的になされるようになっている。

【0041】

循環流路開放工程では、図３（ａ）に示すように、散気手段（ブロワ２４）に空気を供給する第１配管１１０における流路を閉鎖（第１配管バルブＶ１０：閉）する一方で、散気手段（ブロワ２４）に処理槽内における気相部Ｇの気体を循環供給する第２配管１２０における流路を開放（第２配管バルブＶ２０：開）する。また、処理槽１０の排気孔１５０を閉鎖（排気孔バルブＶ３０：閉）し、処理槽１０の気相部Ｇが系外から遮断された状態にする。これによって、気密構造の処理槽１０における気相部Ｇは閉鎖空間となり、空気の混入による酸素濃度の上昇が防止される。

【0042】

無酸素生物反応処理工程では、図３（ｂ）に示すように、散気手段（ブロワ２４）に第２配管１２０を介して処理槽１０内における気相部Ｇの気体を供給し、散気手段（散気管２２Ａ，２２Ｂ）によって処理槽１０内の被処理水に処理槽１０内における気相部Ｇの気体を散気させて、被処理水を無酸素条件の下で生物反応処理する。これによって、被処理水の脱窒反応が進行すると共に、散気される気体によって膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂの物理洗浄がなされる。また、散気された気体は、循環供気孔１４０、第２配管１２０、散気手段（２２Ａ，２２Ｂ，１０２Ａ，１０２Ｂ，２４）を順次経て、処理槽１０内に循環供給される。循環供給される気体の酸素濃度は活性汚泥に酸素が消費されることによって次第に低下していくため、処理槽１０内の雰囲気は、散気を所定時間継続することによって、好気処理における好気条件から無酸素条件に移行することになる。なお、この工程では、曝気手段（３２，１７０，３４）は稼働されない。

【0043】

これら好気処理と無酸素処理との切替制御は、タイマ制御や処理水質自動測定によって実現することが可能である。例えば、硝化速度や、脱窒速度や、原水の窒素成分（全窒素、アンモニア態窒素、硝酸態窒素、亜硝酸態窒素）濃度、全リン濃度、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＭＬＳＳ（濃度）、ＳＳ（濃度）、濁度及び水温に基いて好気処理及び無酸素処理の処理時間比を設計し、散気手段（ブロワ２４）、第１配管バルブＶ１０、第２配管バルブＶ２０、排気孔バルブＶ３０等について、所定処理時間比で作動切替させるタイマ設定を行うことによって、好気処理と無酸素処理とを交互に繰り返す連続処理を行うことができる。また、例えば、処理水の水質（全窒素、アンモニア性窒素、硝酸態窒素、ＢＯＤ、ＣＯＤ等）を自動的に測定し、目標処理水質に応じて、好気処理と無酸素処理を交互に繰り返す自動制御を行うことも可能である。

【0044】

このような膜分離活性汚泥処理方法によれば、好気処理と無酸素処理とを交互に繰り返すことによって、好気分解反応による有機物除去と一連の硝化反応及び脱窒反応による窒素除去とを連続的に行うことができる。連続処理の間には、硝化反応において消費されるアルカリ度が脱窒反応によって補われるため、ｐＨを調整するためのアルカリの添加を低減したり省略化したりすることができるという利点がある。単槽式の活性汚泥処理方法としては、従来、オキシデーションディッチ法、間欠曝気式活性汚泥法等が知られている。一般に、オキシデーションディッチ法では、装置規模の小型化と安定した無酸素状態の形成とがトレードオフの関係となる傾向があり、間欠曝気式活性汚泥法では、曝気の停止によって無酸素状態に移行させるのに時間がかかるため、負荷変動に応じて無酸素好気比率を調整するのが困難である。これに対して、本実施形態に係る膜分離活性汚泥処理方法では、単槽式の限られたスペースで好気処理と無酸素処理とを実施することができ、無酸素処理においても、処理槽１０の気相部Ｇに存在する低酸素濃度の気体を循環散気することによって、速やかに無酸素状態を移行させたり、膜分離ユニットを連続稼働させたりすることを可能としている。そのため、処理装置規模の小型化に適した水処理方法となっている。

【0045】

以上の本実施形態に係る膜分離活性汚泥処理装置及び膜分離活性汚泥処理方法は、好気処理と無酸素処理とを交互に行いつつ、被処理水の活性汚泥による生物反応処理を行うと共に、処理水と活性汚泥との膜分離処理を行うものである。これによって、無酸素好気処理と高い活性汚泥濃度とに基いた高度の水処理を限られたスペースで実現することができる。そのため、被処理水の凝集分離処理を行う凝集分離装置を処理槽に対して並列に配置した場合にも、省スペース化された小型の膜分離活性汚泥処理装置を構築することが可能である。すなわち、被処理水の一部を、凝集分離装置に分配導入し、凝集分離処理を終えた後に、膜分離活性汚泥処理装置１において活性汚泥処理された処理水に再混合させる処理が可能になる。凝集分離処理は、ピークカット処理に用いるのである。このような膜分離活性汚泥処理装置は、高品質な処理水が得られる膜分離活性汚泥法と簡易処理である凝集沈殿法から得られる処理水とを混合した混合処理水にて、下水道施行令等の放流水質基準等を満足するシステムである。

【実施例】

【0046】

以下、本発明の実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0047】

［実施例１］
図４は、本発明の実施例１に係る膜分離活性汚泥処理装置の構成の一例を示す図である。

【0048】

図４に示すように、実施例１においては、処理槽１０と、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂと、散気手段２２Ａ，２２Ｂ，２４と、第１配管１１０と、第２配管１２０とを備えた膜分離活性汚泥処理装置１が、処理槽１０の前段に流量調整槽５０を備える構成で適用されている。

【0049】

流量調整槽５０は、処理槽１０に導入される被処理水の流量が一定量以下になるように流量調整を行う槽となっている。流量調整槽５０には、生活排水、工場排水、事業場排水、雨水等を起源とする汚水が原水として導入され、流量調整槽５０に滞留している原水は、原水ポンプ５４ａによって所定流量で処理槽１０に移送されるようになっている。なお、流量調整槽５０は、一般に、１日あたりの負荷変動が大きいことが見込まれる下水処理においても、膜分離活性汚泥処理装置１を定量運転することが可能な槽容量とされている。

【0050】

図５は、本発明の実施例１に係る膜分離活性汚泥処理装置における処理水量と流入水量の変動を示す図である。

【0051】

図５における、縦軸は、水量（ｍ^３）であり、横軸は、時間（時）である。また、太線は、膜分離活性汚泥処理装置１に導入される原水の水量（流入水量）、網掛された領域は、処理槽１０において処理される処理水量をそれぞれ示している。

【0052】

図５に示すように、膜分離活性汚泥処理装置１に導入される原水の水量（流入水量）は、１日（２４時間）あたりにおいて、生活汚水や工場排水等の発生量の時間変動や、降雨による雨水の流入等の影響によって大きく変動することがある。これに対して、処理槽１０の運転条件としては、分離膜における膜差圧を一定として処理水質の確保と膜負荷の低減を図るために定量処理とすることが好ましい。そこで、実施例１では、導入される原水を流量調整槽５０で流量調整して、負荷水量の全部を処理槽１０によって定量処理している。

【0053】

膜分離活性汚泥処理装置１では、負荷水量を４００ｍ^３／日とすると、例えば、槽容量が１００ｍ^３の流量調整槽５０で負荷水量の６時間分を流量調整することによって大凡の平準化が可能であり、図５に網掛された領域で示されるように、処理槽１０によって１６．７ｍ^３／時の定量処理を行うことができる。このようにして膜分離活性汚泥処理装置１を定量運転させると、好気処理及び無酸素処理の処理時間比を固定した場合にも一定以上の処理水質を確保することができ、好気処理と無酸素処理との切替制御を簡易化できる利点がある。また、流量調整槽５０は、処理水量に応じた槽容量が確保されている限り、配管系統等は小規模で足りるため、処理装置規模の小型化を妨げ難い形態となる。

【0054】

［実施例２］
図６は、本発明の実施例２に係る膜分離活性汚泥処理装置と凝集分離装置の組み合わせの構成の一例を示す図である。

【0055】

図６に示すように、実施例２においては、処理槽１０と、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂと、散気手段２２Ａ，２２Ｂ，２４と、第１配管１１０と、第２配管１２０とを備えた膜分離活性汚泥処理装置１が、処理槽１０に対して並列に設置された凝集分離装置２をさらに備え、また、実施例１と同様に、処理槽１０の前段に流量調整槽５０を備える構成で適用されている。

【0056】

流量調整槽５０には、生活排水、工場排水、事業場排水、雨水等を起源とする汚水が原水として導入され、流量調整槽５０に滞留している原水は、原水ポンプ５４ａによって所定流量で処理槽１０に移送される一方で、分配ポンプ５４ｂによって所定流量で凝集分離装置２に移送されるようになっている。すなわち、実施例２では、流量調整槽５０において、被処理水としての原水が処理槽１０と凝集分離装置２とに分配されるようになっている。

【0057】

凝集分離装置２は、撹拌槽６０，７０，８０と沈殿槽９０とによって構成されている。凝集分離装置２では、凝集剤と被処理水よりも比重の大きな粒子（凝集核粒子）との添加によって被処理水中の不純物の凝集分離処理が行われる。なお、この凝集分離装置２においては、撹拌槽としては、第１撹拌槽６０、第２撹拌槽７０、第３撹拌槽８０が備えられ、互いに迂流壁で仕切られ、第１撹拌槽６０と第２撹拌槽７０との間は上方、第２撹拌槽７０と第３撹拌槽８０との間は下方で連通した構造を有している。そして、第３撹拌槽８０の上方から引き出された配管が沈殿槽９０に接続されている。

【0058】

第１撹拌槽６０は、被処理水に含まれる浮遊物質と無機凝集剤とを混合する槽となっている。第１撹拌槽６０には、被処理水を撹拌する撹拌手段６２が設置されている。

【0059】

第１撹拌槽６０においては、被処理水に、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、ポリ塩化アルミニウム等のアルミ系凝集剤や、塩化鉄、硫酸鉄等の鉄系凝集剤等の無機凝集剤が添加される。そして、被処理水に含まれる浮遊物質と添加された無機凝集剤とを、撹拌手段６２によって急速撹拌して混合させることによって、無機凝集剤に浮遊物質の表面電荷を中和させ、浮遊物質の微粒子と無機凝集剤とが凝集したフロックが形成される。また、被処理水に含まれているリン（リン酸）を塩として析出凝集させる処理も行われる。

【0060】

第２撹拌槽７０と第３撹拌槽８０は、浮遊物質の微粒子と無機凝集剤とが凝集したフロックと、高分子凝集剤及び凝集核粒子とを混合する槽となっている。第２撹拌槽７０には、被処理水を撹拌する撹拌手段７２と粒子供給手段７４とが設置されている。また、第３撹拌槽８０には、被処理水を撹拌する撹拌手段８２が設置されている。

【0061】

第２撹拌槽７０においては、被処理水に、アニオン性高分子凝集剤、カチオン性高分子凝集剤、両性高分子凝集剤等の高分子凝集剤が添加される。高分子凝集剤としては、例えば、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸エステル、アルギン酸、キチン・キトサン等の有機系凝集剤等が用いられる。また、粒子供給手段７４によって、被処理水に、被処理水よりも比重が大きく、好ましくは被処理水に含まれる浮遊物質や浮遊物質の微粒子と無機凝集剤とが凝集したフロック等よりも比重が大きい粒子（凝集核粒子）が添加される。凝集核粒子としては、例えば、直径が０．１ｍｍ程度の珪砂等が用いられる。そして、浮遊物質の微粒子と無機凝集剤とが凝集した比較的軽いフロックと高分子凝集剤及び凝集核粒子とを、撹拌手段７２によって緩速撹拌して混合させる。そして、第３撹拌槽８０においては、軽いフロックを高分子凝集剤でより安定且つ大型に成長させるとともに、それらを凝集核粒子に捕捉結合させることによって、より重いフロックを形成させる。重いフロックを形成させることによって、沈降による被処理水からの分離が促進されるようになっている。

【0062】

沈殿槽９０は、被処理水中に形成されたフロックを沈降分離する槽となっている。沈殿槽９０は、上部側には、集水トラフが形成されている。そして、集水トラフよりも底部側に第３撹拌槽８０から引き出された配管が接続されている。また、底部近傍には、汚泥掻寄手段９２が設置され、底部中央には、汚泥引抜配管２４０が接続されている。なお、沈殿槽９０の上部には、複数の傾斜板又は傾斜管を互いに隙間を空けて重層的に配置していてもよい。

【0063】

沈殿槽９０においては、被処理水中に形成されたフロックが、底部に沈降して、汚泥引抜配管２４０から引き抜かれる。なお、汚泥引抜配管２４０から引き抜かれたフロックは、粒子供給手段７４に返送され、粒子供給手段７４において遠心分離処理されるようになっている。返送されたフロックに含まれている凝集核粒子は、遠心分離処理によって回収されて再利用される一方で、分離された余の汚泥は、廃棄されるようになっている。これに対して、フロックが除去された被処理水の上澄みは、集水トラフにおいて集水され処理水配管２６０を通じて処理水タンク１００に排水される。他方、処理槽１０の膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂにおいて、膜分離処理された処理水は、処理水配管１９０を通じて処理水タンク１００に排水され、凝集分離装置２において凝集分離処理された処理水と合流する。そして、処理水は、処理水ポンプ１０４によって系外に排水される。

【0064】

この実施例２において備えられている凝集分離装置２は、凝集剤と被処理水よりも比重の大きな粒子との添加によって被処理水中の不純物を生物反応処理に依らず処理することを可能としている。そのため、高速処理が可能であり、処理装置規模が小型化に適したものとなっていると共に、流入水量や水質変動に依らず良好な処理が行える水処理装置となっている。

【0065】

図７は、本発明の実施例２に係る膜分離活性汚泥処理装置と凝集分離装置の組み合わせにおける処理水量と流入水量の変動を示す図である。

【0066】

図７における、縦軸は、水量（ｍ^３）であり、横軸は、時間（時）である。また、太線は、膜分離活性汚泥処理装置１に導入される原水の水量（流入水量）、網掛された領域は、処理槽１０において処理される処理水量、斜線の領域は、凝集分離装置２において処理される処理水量をそれぞれ示している。

【0067】

図７に示されるように、実施例２では、流量調整槽５０で流量調整することによって、実施例１と同様に負荷水量が平準化されている。そして、処理槽１０において膜分離処理を行う間に、原水の一部を凝集分離装置２に分配させることによって、図７に網掛された領域で示されるように、凝集分離処理を利用したピークカット処理が行われるようになっている。このような凝集分離装置２への原水の分配は、分配ポンプ５４ｂの稼働と停止或いは吐出出力を制御することによって実現することができる。なお、膜分離活性汚泥処理装置１に原水を導入する原水ポンプ５４ａは、通常、処理槽１０への流入水量が、処理槽１０について設計される計画水量以下の範囲の水量となるように定流量で稼働され、図７に網掛された領域で示されるように、処理槽１０は定量運転される。

【0068】

処理槽１０と凝集分離装置２への原水の分配は、膜分離活性汚泥処理装置１に導入される原水の水量に応じて制御することができる。原水の水量（流入水量；Ｌ）は、不図示の水量計測手段によって、所定時間間隔で継続的に計測され、流入水量の計測値が制御装置等に送信される。水量計測手段は、例えば、流量調整槽５０や原水を受けるその他の水槽の水位を計測する水位計、流量調整槽５０に導入される原水の流量を計測する流量計等によって構成されるものである。また、制御装置は、分配ポンプ５４ｂの稼働と停止或いは吐出出力を制御する機能を有するものである。制御装置は、分配ポンプ５４ｂの制御入力量を演算し、吐出出力を制御する制御信号を分配ポンプ５４ｂに出力することによって、分配ポンプ５４ｂが所定水量の原水を凝集分離装置２に分配するように制御させる。

【0069】

膜分離活性汚泥処理装置１の運転にあたっては、制御装置には、処理槽１０において処理しようとする計画水量（Ｑ）の目標値が入力される。そして、膜分離活性汚泥処理装置１に原水が導入されて運転が開始されると、制御装置は、水量計測手段によって計測された流入水量（Ｌ）が、計画水量（Ｑ）以下であるか否かを判定する。なお、流入水量（Ｌ）は、制御装置において所定時間分の計測値を累積して負荷量として判定することができる。すなわち、計画水量（Ｑ）については、例えば、時間あたりの負荷量や、日あたりの負荷量等に換算した任意の処理水量を目標値として設定すればよい。なお、図７においては、処理槽１０の処理能力を３００ｍ^３／日と設計し、実施例１におけるよりも少ない処理水量（１２．５ｍ^３／時）が計画水量（Ｑ）として設定された例を示している。

【0070】

制御装置は、膜分離活性汚泥処理装置１に導入される原水の水量（流入水量；Ｌ）が計画水量（Ｑ）以下のときには、分配ポンプ５４ｂを停止した状態とする。すなわち、分配ポンプ５４ｂを稼働させることなく、流量調整槽５０に滞留している原水の全部を処理槽１０に導入する。そして、処理槽１０において生物反応処理されると共に膜分離処理された処理水が、膜分離活性汚泥処理装置１から処理水タンク１００に排水される。このような処理を行うことによって、流入水量の変動が処理槽１０の処理能力を超えない範囲にある場合には、処理槽１０において原水の全部について生物反応処理及び膜分離処理が行われるようにすることができる。

【0071】

その一方で、制御装置は、膜分離活性汚泥処理装置１に導入される原水の水量（流入水量；Ｌ）が計画水量（Ｑ）を超えるときには、分配ポンプ５４ｂを所定吐出出力で稼働させる。すなわち、原水ポンプ５４ａによって、流量調整槽５０に滞留している原水の一部を処理槽１０に導入すると共に、分配ポンプ５４ｂによって、流量調整槽５０に滞留している原水の残部を凝集分離装置２に導入する。そして、処理槽１０において生物反応処理されると共に膜分離処理された処理水と、凝集分離装置２において凝集分離処理された処理水とが、処理水タンク１００において再混合された後に系外に排水される。このような処理を行うことによって、流入水量の変動が処理槽１０の処理能力を超える範囲に及ぶ場合には、原水の一部を凝集分離装置２に分配させてピークカット処理が行われるようにし、生物反応処理された処理水と凝集分離処理された処理水とを再混合した後に処理水として排水処理することができる。また、別の方法として、流量調整槽５０又はそれに相当する水槽の水位を監視し、分配ポンプ５４ｂを、原水ポンプ５４ａの稼働の下で水位が維持されるように直接的に水位制御する方法を用いることも可能である。通常水位の範囲では、処理槽１０に原水を移送する原水ポンプ５４ａを運転し、所定水位になると凝集分離装置２に原水を分配する分配ポンプ５４ｂも運転する方法である。

【0072】

処理槽１０と凝集分離装置２への原水の分配は、さらに、膜分離活性汚泥処理装置１における生物反応処理及び凝集分離処理によって適合させようとする処理水質に応じて制御することもできる。処理水質は、このような運転を行う間に継続的に監視される。すなわち、処理水配管１９０を通じて排水される処理槽１０の処理水や、処理水配管２６０を通じて排水される凝集分離装置２の処理水や、処理槽１０と凝集分離装置２とからそれぞれ排水され処理水タンク１００において再混合された処理水について継続的に水質指標の計測が行われる。水質指標としては、生物化学的酸素要求量（ＢＯＤ）、窒素成分濃度（全窒素濃度、アンモニア態窒素濃度等）等が挙げられる。そして、処理水における水質指標の計測値（Ｖｍ）は、例えば、処理水配管１９０、処理水配管２６０、処理水タンク１００等で採水する不図示のＢＯＤ計測手段、窒素濃度計測手段等によって、所定時間間隔で継続的に計測され、その計測値が制御装置等に送信される。

【0073】

制御装置には、所定の水質指標についての、膜分離活性汚泥処理装置１によって適合させようとする水質基準値があらかじめ入力される。水質基準値は、例えば、法令や膜分離活性汚泥処理装置１の用途に応じて規定される目標濃度であり、例えば、ＢＯＤについて１５ｍｇ／Ｌ以下、全窒素濃度について２５ｍｇ／Ｌ以下といった値が設定される。そして、膜分離活性汚泥処理装置１の運転を継続する間に、制御装置は、ＢＯＤ計測手段、窒素濃度計測手段等によって計測された水質指標の計測値（Ｖｍ）が水質基準値（Ｖｒ）以下であるか否かを判定する。なお、水質指標の計測値（Ｖｍ）は、制御装置において所定時間分を累積し、負荷量として判定することができる。すなわち、水質基準値（Ｖｒ）については、例えば、日あたりの目標値等を設定すればよい。

【0074】

制御装置は、再混合された処理水における水質指標の計測値（Ｖｍ）が当該水質指標についての水質基準値（Ｖｒ）以下のときには、分配ポンプ５４ｂを所定吐出出力で稼働させる。すなわち、原水ポンプ５４ａによって、流量調整槽５０に滞留している原水の一部を処理槽１０に導入すると共に、分配ポンプ５４ｂによって、流量調整槽５０に滞留している原水の残部を凝集分離装置２に導入する。そして、処理槽１０において生物反応処理されると共に膜分離処理された処理水と、凝集分離装置２において凝集分離処理された処理水とが、処理水タンク１００において再混合された後に系外に排水される。このような処理を行うことによって、有機物負荷や窒素負荷が低く、再混合された処理水の処理水質を確保することが可能な場合には、原水の一部を凝集分離装置２に分配させる運転を継続することができる。そして、再混合された処理水の処理水質を確保しつつ、凝集分離装置２によるピークカット処理によって、処理槽１０を安定的に定量運転し、好気処理と無酸素処理との切替制御を簡易化させることが可能になる。

【0075】

その一方で、制御装置は、再混合された処理水における水質指標の計測値（Ｖｍ）が当該水質指標についての水質基準値（Ｖｒ）を超えるときには、分配ポンプ５４ｂを停止した状態とする。すなわち、分配ポンプ５４ｂを稼働させることなく、流量調整槽５０に滞留している原水の全部を処理槽１０に導入する。そして、処理槽１０において生物反応処理されると共に膜分離処理された処理水が、膜分離活性汚泥処理装置１から処理水タンク１００に排水される。このような処理を行うことによって、有機物負荷や窒素負荷が増大し、再混合された処理水の処理水質を確保することが困難になる場合には、原水の一部を凝集分離装置２に分配させる運転を中止することができる。そして、原水の全部を処理槽１０で生物反応処理させることによって、処理水の生物化学的酸素要求量や窒素成分濃度等を低下させることが可能になる。

【0076】

［実施例３］
図８は、本発明の実施例３に係る膜分離活性汚泥処理装置と凝集分離装置の組み合わせの構成の一例を示す図である。

【0077】

図８に示すように、実施例３においては、処理槽１０と、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂと、散気手段２２Ａ，２２Ｂ，２４と、第１配管１１０と、第２配管１２０とを備えた膜分離活性汚泥処理装置１が、処理槽１０に対して並列に配置された凝集分離装置２をさらに備える一方で、処理槽１０の前段に流量調整槽を備えない構成で適用されている。なお、実施例３では、流量調整槽に代えて、処理槽１０の前段に原水を処理槽１０と凝集分離装置２とに分配するための原水受けタンク５１が備えられている。

【0078】

原水受けタンク５１は、流量調整を行う機能を実質的に有さず、槽容量は流量調整槽５０よりも小さい槽となっている。原水受けタンク５１には、生活排水、工場排水、事業場排水、雨水等を起源とする汚水が原水として導入され、原水受けタンク５１に導入された原水は、原水ポンプ５４ａによって処理槽１０に移送される。このとき、処理槽１０に移送される原水の流量は、例えば、平均負荷水量等に基いて設計された計画水量（時間あたり）以下の範囲で行われるように管理される。そして、流入水量が増大した場合には、計画水量を超える原水は、分配ポンプ５４ｂによって凝集分離装置２に移送され、ピークカット処理が行われる。

【0079】

図９は、本発明の実施例３に係る膜分離活性汚泥処理装置と凝集分離装置の組み合わせにおける処理水量と流入水量の変動を示す図である。

【0080】

図９における、縦軸は、水量（ｍ^３）であり、横軸は、時間（時）である。また、太線は、膜分離活性汚泥処理装置１に導入される原水の水量（流入水量）、網掛された領域は、処理槽１０において処理される処理水量、斜線の領域は、凝集分離装置２において処理される処理水量をそれぞれ示している。

【0081】

図９においては、処理槽１０の処理能力を３００ｍ^３／日と設計し、処理水量（１２．５ｍ^３／時）が計画水量として設定された例を示している。図９に示すように、実施例３では、原水を流量調整することなく、設計された計画水量以下の範囲で流入水量の全てを処理槽１０に導入して処理する一方で、設計された計画水量を超える流入があるときに限り、処理槽１０の処理能力を超えた残部を凝集分離装置２に分配して処理している。こうした処理は、流量調整されていない状態の原水の流入水量に応じて、前記の処理槽１０と凝集分離装置２への原水の分配の制御と共に、原水ポンプ５４ａの稼働と停止或いは吐出出力を制御することによって行うことが可能である。

【0082】

このように膜分離活性汚泥処理装置１では、流入水量が設計された計画水量を下回るときには、膜分離ユニット２０Ａ，２０Ｂを低圧運転又は間欠運転させることによって処理水量を抑制し、流入水量が計画水量を上回るときには、流入する原水の残部を凝集分離装置２に分配してピークカット処理させることができる。このような運転においても、好気処理及び無酸素処理の処理時間比は維持可能であり、また、槽容量が大きい流量調整槽を設置する必要が無くなるため、省スペース化され、処理装置規模の小型化を図ることが可能になる。

【符号の説明】

【0083】

１ 膜分離活性汚泥処理装置
２ 凝集分離装置
１０ 処理槽
２０Ａ，２０Ｂ 膜分離ユニット
２２Ａ，２２Ｂ 散気管（散気手段）
２４ ブロワ（散気手段）
３２ 散気管（曝気手段）
３４ ブロワ（曝気手段）
４０ 溶存酸素濃度計
５０ 流量調整槽
５１ 原水受けタンク
５４ａ 原水ポンプ
５４ｂ 分配ポンプ
６０ 第１撹拌槽
６２ 撹拌手段
７０ 第２撹拌槽
７２ 撹拌手段
７４ 粒子供給手段
８０ 第３撹拌槽
８２ 撹拌手段
９０ 沈殿槽
９２ 汚泥掻寄手段
１００ 処理水タンク
１０２Ａ，１０２Ｂ 送気管（散気手段）
１０４ 処理水ポンプ
１１０ 第１配管
１２０ 第２配管
１４０ 循環供気孔
１５０ 排気孔
１７０ 送気管（曝気手段）
１９０ 処理水配管
２４０ 汚泥引抜配管
２６０ 処理水配管
Ｖ１０ 第１配管バルブ
Ｖ２０ 第２配管バルブ
Ｖ３０ 排気孔バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】