水處理方法

專利名稱：水處理方法
技術領域：
本發明涉及一種對工業廢水和生活廢水中所含的有機物及其殘骸、或含有微生物
和細菌類的原水進行生物化學性處理，用膜將水和污泥分離的水處理方法。
背景技術：
根據以往的活性污泥處理方法，用微小孔濾網去除了較大的固形物的廢水(原水)被導入原水調整槽。在該原水調整槽中，利用液面計測定液面，間歇性驅動第一送液泵將槽內的液面高度調整到規定的范圍內。由第一送液泵輸送的原水被導入厭氧槽后，使從厭氧槽溢出的原水流入相鄰的曝氣槽。在該曝氣槽中浸漬配置有膜過濾單元。由該膜過濾單元膜分離成活性污泥和處理水，然后利用吸引泵將過濾后的處理水送到處理水槽中。另一方面，剩余污泥被儲存在污泥儲存槽中。另外，曝氣槽內部的一部分污泥由第二送液泵送回到所述厭氧槽內進行循環。 所述膜過濾單元，例如像日本特開2000-51672號公報(專利文獻1)所揭示的那樣，具有中空纖維膜組件和配置在該中空纖維膜組件下方的放氣發生裝置，該中空纖維膜組件通過隔開所需間隔排列多片板狀的中空纖維膜單體而構成，該中空纖維膜單體將多個多孔性中空纖維平行排列在同一平面上。所述中空纖維膜組件，其由多片中空纖維膜單體構成的整體形狀呈大致長方體。放氣發生裝置是，平行地配設多根在例如由金屬、樹脂等構成的管子上設有孔或狹槽的放氣管，使各放氣管的一端與曝氣送風機連接。曝氣送風機送出的空氣通過放氣發生裝置變成氣泡而放出到污泥中。在對生活廢水、工廠廢水等污水進行處理時，在存在需氧性生物的情況下，通過使曝氣槽的污泥中的有機物與放氣裝置所產生的空氣接觸，使所述有機物吸附于所述需氧性微生物而使所述有機物代謝分解，進行生物學上的污泥處理。 所述中空纖維膜組件和放氣發生裝置由上下開口的矩形筒狀的遮蔽板圍住。該遮蔽板成為一壁部，用于利用放氣發生裝置所產生的氣泡上升生成氣液混合流、并將其流動從上升流引導為下降流。利用放氣發生裝置放出的氣泡而產生的氣液混合流不斜向飛散，而是直線上升高效地與中空纖維膜組件接觸。此時，利用氣液混合流對于中空纖維膜組件的膜面的均勻分散，使中空纖維膜振動來均勻地清洗各中空纖維膜單體。另外，當產生該氣液混合流時，空氣中的氧溶解，有效地進行上述生物學性處理，并且利用中空纖維膜的過濾功能將污泥分離為固形物和水。所述膜過濾單元連接著集水配管的一端，集水配管的另一端連接著吸引泵，通過該集水配管，經膜過濾單元過濾的處理水(過濾水)被吸引泵吸引而被送到處理水槽中。 作為膜組件，除了將多孔性中空纖維作為構成部件的板狀的中空纖維膜單體外，也可是具有設有多個微小孔的過濾膜的結構，例如，可應用平膜型、管膜型、袋膜型等各種公知的分離膜。使用中空纖維膜單體的中空纖維膜組件因過濾面積大而廣泛使用。另外，作為其材質，可例舉纖維素、聚烯烴、聚砜、PVDF(聚偏二氟乙烯，(日文水'J匕'二 'J 7 >7口 ， <卜'))、PTFE(聚四氟乙烯，(日文水'J四7 7化二乎k > ))、陶瓷等。
形成為上述多孔性中空纖維的微小孔的平均孔徑一般對于稱為超濾膜的膜來說平均孔徑為0. 001 0. 1 ii m， 一般對于稱為精密濾膜來說平均孔徑為0. 1 1 ii m。例如，當用于活性污泥的固體液體分離時，最好是0. 5 m以下的孔徑，當需要除菌以進行凈水過濾時，最好是0. 1 m以下的孔徑。 膜分離活性污泥處理裝置，在厭氧槽和曝氣槽(需氧槽、硝化槽)中對原水中的活性污泥進行生物學性凈化。氮的去除是通過使污泥在厭氧槽與曝氣槽之間循環、反復進行所謂硝化反應和脫氮反應來完成的。換算成BOD的有機物，主要利用配置在曝氣槽4內的膜過濾單元的放氣管放出的空氣而被需氧性地分解氧化。 另外，磷的去除，通過利用污泥中微生物(磷積蓄細菌)的作用而作為聚磷酸進入微生物的體內來進行。該微生物在需氧狀態下吸收磷，在厭氧狀態下放出積蓄在體內的磷。磷積蓄細菌若反復暴露于厭氧狀態和需氧狀態的話，則在需氧狀態吸收比厭氧狀態下放出的磷含量多的磷。 來自生物的排泄物和尸體等的一部分氮化合物作為肥料而被吸收成為植物或細菌。并且，這樣的一部分氮化合物在多氧的需氧條件下因獨立營養氨氧化菌和獨立亞硝酸氧化菌而被氧化成亞硝酸、硝酸。另一方面，在無氧的無氧條件下，稱為脫氮菌的微生物代替氧而由硝酸生成亞硝酸，進一步還原為一氧化二氮、氮氣。該氧化還原反應稱為上述硝化脫氮反應。 當用中空纖維膜組件進行過濾時，利用膜的微小孔去除水中的懸濁物、細菌類等，能夠獲得優質的過濾水。但是，長時間連續進行過濾運行的話，懸濁物等會堵住微小孔，過濾的水量下降，引起過濾壓力上升，必須頻繁地更換中空纖維膜組件。 為防止這種中空纖維膜組件的過早的過濾孔堵塞，例如利用由上述曝氣用放氣發生裝置所放出的較大氣泡而生成的氣液混合流，使中空纖維、中空纖維膜單體發生振動，對附著在膜面上的堵塞物進行剝離清洗、即所謂空氣洗滌清洗，進一步進行從中空纖維膜的中空部內部將過濾水逆向通到膜外的逆清洗，恢復過濾膜的過濾性能。 近年來，工業廢水處理和污泥處理廠等的一天處理量達數萬噸，以以往那樣的僅使用1個或2個左右的膜分離活性污泥處理裝置的技術無論如何處理不完，因此強烈需要開發對工業廢水和污泥進行有效處理的技術。為應對這種需求，例如像美國專利第5944997號說明書(專利文獻2)所揭示的那樣，開發了如下一種技術將曝氣槽做大，并將多個膜過濾單元浸漬并排放置在單一的曝氣槽中，使活性污泥單向流動，同時進行大量的廢水處理。使用了上述中空纖維膜組件的多個膜過濾單元隔開所需間隔而排成一列地浸漬在曝氣槽內，各膜過濾單元通過從一根集水管(過濾水吸引管路)上分支的分支管路與該集水管連接。由這些多個中空纖維膜組件過濾后的處理水集中在集水管中，一并由吸引泵集水。
專利文獻1 :日本特開2000-51672號公報
專利文獻2 :美國專利第5944997號說明書 當將20個膜過濾單元排成一列地放置在曝氣槽內時，曝氣槽的長度比一般的游泳池長。例如，將膜過濾單元的進深尺寸做成1552. 5mm，如上述專利文獻2所揭示的那樣，當在曝氣槽內以所述進深尺寸的1/2的間隔并排放置20個膜過濾單元時，上述吸引管的總長就達到46575mm以上。 另一方面，根據通常的活性污泥處理裝置，使原水從與曝氣槽處理方向的一端部相鄰的厭氧槽溢出而流入曝氣槽，將處理完的一部分剩余污泥從曝氣槽通過外部配管而送回到所述厭氧槽內，使活性污泥循環。原水流入側的污泥由于未進行處理，故活性污泥濃度小，而在曝氣槽的污泥回收側端部由于進行污泥處理，故活性污泥濃度逐漸變高，形成所謂的濃度梯度。膜過濾單元數越多，此時的污泥回收側端部的污泥濃度就越大。該污泥濃度較高的區域其污泥處理所用的氧(溶氧)的需要量也增加。在該污泥濃度較高的區域，因需氧性菌類的增殖，僅靠通常的放氣發生裝置所放出的空氣量，氧氣量往往不足。也就是說，在如上所述那樣配置有多個膜過濾單元的情況下，下游側的膜過濾單元周邊的污泥中的溶氧量明顯不足。 此外，從上述各膜過濾單元的放氣發生裝置放出的空氣，除了有助于活性污泥生物學性處理外，還有助于利用氣液混合流的空氣洗滌的膜清洗。該氣液混合流，利用從放氣發生裝置放出的較大氣泡的上升流而產生，給予膜組件較強的振動和沖擊并使附著在膜面上的固形物剝離，使過濾能力恢復，并在膜間上升而流出到單元外，此后成為下降流，再與從放氣發生裝置放出的氣泡一體化而反復上升，將曝氣槽內的污泥均勻攪拌。另外，從該放氣發生裝置放出的空氣中的氧氣并不能全部溶解于污泥中而生成溶氧。其結果，尤其在污泥濃度較高的污泥回收側的膜過濾單元內部，溶氧量容易不足，不能進行充分的污泥處理。
因此，以往，除了上述放氣發生裝置以外，另外在曝氣槽的膜過濾單元間的空隙區域配置產生溶解度高的微小氣泡的輔助放氣發生裝置，增加溶氧量。但是，如前所述，在膜過濾單元周邊產生在膜單元內部上升之后在其外部下降的回旋流。該回旋流起到對污泥進行攪拌而使槽內污泥分布均勻的作用。另一方面，所述輔助放氣發生裝置往往如前所述被配置在膜過濾單元側部的槽底部。因此，因從輔助放氣發生裝置放出的微小氣泡所產生的上升流與所述回旋流的下降流動相干涉，打亂回旋流的流動，有可能產生不發生流動的停滯區域，除了因上述處理方向的污泥濃度差導致的溶氧量的過分不足以外，還由于輔助放氣發生裝置的設置，溶氧量也因區域不同而產生過分不足，結果不能進行均等而有效的污泥處理。

發明內容
發明要解決的課題 本發明的主要目的在于，提供一種膜分離活性污泥處理方法，消除隨著污泥處理量的大量化而產生的溶氧量不足的問題，同時維持由從放氣發生裝置放出的氣泡所產生的氣液混合回旋流。其它目的可從以下陳述的具體說明理解。
用于解決課題的手段 利用本發明第一形態的主要構成的水處理方法來有效地消除上述問題，該水處理方法對導入曝氣槽內的原水與活性污泥一起進行曝氣，用膜將生物學性處理后的原水與活性污泥分離，該水處理方法的特征包含將四個以上的膜過濾單元隔開所需間隔浸漬配置在所述曝氣槽中；從所述各膜過濾單元的膜組件將過濾水吸出并排出；使所述各膜過濾單元的放氣發生裝置產生空氣氣泡；以及使所述各膜組件的過濾水的吸出量按從原水流入側至污泥排出側的順序逐漸增加。 本發明的較佳的第二形態具有如下的水處理方法，對導入曝氣槽內的原水與活性污泥一起進行曝氣，用膜將生物學性處理后的原水與活性污泥分離，該水處理方法的特征包含將四個以上的膜過濾單元隔開所需間隔浸漬配置在所述曝氣槽中；從所述各膜過濾單元的膜組件將過濾水吸出并排出；使所述各膜過濾單元的放氣發生裝置產生空氣氣泡；以及使從所述各放氣發生裝置產生的氣泡的發生量按從原水流入側至污泥排出側的順序逐漸增加。 另外，本發明中的第三形態具有如下的水處理方法，具有無氧槽或厭氧槽、與曝氣槽，將膜過濾單元浸漬在所述曝氣槽中，利用活性污泥從厭氧槽側對原水依次進行生物學性處理，用膜將處理后的原水與活性污泥分離，該水處理方法的特征包含將四個以上的膜過濾單元隔開所需間隔浸漬配置在所述曝氣槽中；從所述各膜過濾單元的膜組件將過濾水吸出并排出；使所述各膜過濾單元的放氣發生裝置產生空氣氣泡；以及使污泥從配置在所述曝氣槽的最靠近污泥排出側的膜過濾單元下方的槽底部返回到所述無氧槽或厭氧槽的原水流入部，使污泥在無氧槽或厭氧槽與曝氣槽之間循環。 此外，本發明中的第四形態具有如下的水處理方法，對導入曝氣槽內的原水與活性污泥一起進行曝氣，用膜將生物學性處理后的原水與活性污泥分離，該水處理方法的特征包含將四個以上的膜過濾單元隔開所需間隔浸漬配置在所述曝氣槽中；從所述各膜過濾單元的膜組件將過濾水吸出并排出；使所述各膜過濾單元的放氣發生裝置產生空氣氣泡；以及使原水分流到所述曝氣槽的上游部及中游部各自多個不同的部位。
對于上述第三和第四形態，還可包含使從所述各膜組件中過濾水的吸出量及/或各放氣發生裝置產生的氣泡發生量按從原水流入側至污泥排出側的順序逐漸增加。
發明的效果 采用上述第一形態，當將四個以上的膜過濾單元隔開所需間隔排成一列地浸漬配置在所述曝氣槽內時，各膜過濾單元的每個膜組件例如通過分支管路利用單一的過濾水吸引管路將過濾水吸出。通常由各膜組件過濾的過濾水的量是一定的。采用本發明，對于膜過濾單元的過濾水吸出量隨著從曝氣槽內的原水流入側向污泥排出側而逐漸增大。該吸出量的大小通過例如在各分支管路配置流量調節閥并依次對該閥的開度進行調節而得到調整，或者也可通過依次增大分支管路的內徑而得到調整。 這樣，通過從污泥處理方向的上游側向下游側依次加大從膜過濾單元吸出的過濾水吸出量，從而在污泥處理量少且污泥固形物也少的上游側的區域，因附著在膜組件上的固形物的量也少，故即使減少過濾水的吸引量也可順利地進行上游側的污泥處理。另一方面，由于在處理方向的下游側區域污泥處理量增加，故附著在膜組件上的固形物的量也變多。因此，像以往那樣使所有的膜過濾單元的過濾水的吸出量在一定的情況下，越配置在下游側，膜過濾單元的過濾水吸出力就越下降。因此，不能確保所需的吸出量。于是，對于該第一形態，通過依次加大從污泥處理方向的上游側向下游側的膜過濾單元的過濾水吸出量，從而可有效排出過濾水。此外，過濾水的吸出量較大，回收的污泥的濃度提高，故剩余污泥的固形物變多，體積變小，處理性也提高，可節約用于干燥的熱能。 對于上述第二形態，也從所述各膜過濾單元的膜組件將過濾水吸出并排出，并由所述各膜過濾單元的放氣發生裝置產生空氣氣泡。采用該第二形態，按從原水流入側至污泥排出側的順序，使所述各放氣發生裝置所產生的氣泡發生量依次增大。該氣泡發生量的調整與所述過濾水的吸出量調整相同，通過對各分支管路的閥開度進行調節等來進行。
原水流入側的污泥處理量與污泥排出側相比較少。因此，附著在原水流入側的膜過濾單元的膜組件上的固形物的量也少，因此，即使減少放氣發生裝置所產生的氣泡量，也
能發揮充分的洗滌效果。另一方面，對于配置在污泥排出側的膜過濾單元，由于不斷進行著
污泥處理，故附著在膜組件上的固形物的量也增加。通過使配置在污泥排出側的膜過濾單
元的放氣發生裝置所產生的氣泡量比原水流入側的多，從而對污泥濃度高且固形物也大量
產生的污泥進行攪拌，此外，不僅能利用強力的氣液混合流將附著在膜面上的固形物可靠
地剝離，而且還能確保增殖細菌的污泥處理所需的溶氧量，進行充分的污泥處理。 在本發明的第三形態中，使一部分剩余污泥從曝氣槽的回收側端部的槽底部返回
到厭氧槽的原水導入側端部的槽底部而進行循環。如此，由于將溶氧量極少的污泥送回到
厭氧槽內，故可有效地進行由脫氮菌進行的脫氮反應。此時，返回到厭氧槽內的剩余污泥以
外的剩余污泥，在利用上述構成返回的同時，或有選擇地被送到污泥儲存槽內。此時送到污
泥儲存槽內的剩余污泥，如上所述其活性污泥濃度極高且水分少，故容易處理，之后的處理
也可成為有效的處理。 此外，在本發明的第四形態中，當使來自厭氧槽的原水流入曝氣槽的不同的多個 部位時，如上所述，可減小污泥濃度差較大的上游部和中游部之間的濃度梯度，結合上述構 成，生物污泥處理和空氣洗滌的清洗就更有效。 對于上述第三和第四形態，與上述第一和第二形態相同，可按原水流入側至污泥 排出側的順序，使各膜組件的過濾水的吸出量及/或各放氣發生裝置所產生的氣泡的發生 量依次增加，除了前述的作用效果外，還可發揮前面已敘述的作用效果。


圖1是表示用于實施本發明實施方式的處理方法的較佳的水處理裝置的一例子 的概略圖。 圖2是將通常的膜過濾單元整體結構予以局部剖視表示的斜視圖。 圖3是示意表示纖維膜組件的構成部件即膜單體構成例子的斜視圖。 圖4是膜過濾單元的構成部件之一即放氣發生裝置的斜視圖。 圖5是表示本發明第一實施方式的曝氣處理的一例子的工序說明圖。 圖6是表示本發明第二實施方式的曝氣處理的一例子的工序說明圖。 圖7是表示第二實施方式變形例的工序說明圖。 圖8是表示本發明第三實施方式的水處理方法的一例子的工序說明圖。 圖9是表示第三實施方式變形例的工序說明圖。 圖10是表示本發明第四實施方式的水處理方法的一例子的工序說明圖。(符號說明) 1 微小孔濾網 2 原水調整槽 3 無氧槽 4曝氣槽 5 膜過濾單元 6循環液的取出部位 7 污泥儲存槽
8 處理水槽 9纖維膜組件 10 )]莫單亍本 10a 中空纖維 11膜板 11a 澆注件 12 過濾水取出管 12a 過濾水取出口 12b L形接頭 13 下框 14 縱桿 15放氣發生裝置 16空氣導入管(分支管路) 17 放氣管 18 空氣主管 19 流量調節閥 20上部壁件 21 集水總管 21a 集水口 21b L形接頭 21c 吸水口 22 吸出管路 22'排出側配管路 22a分支管路 23流量調節閥 24下部壁件 24a 支柱 25 三通雙向切換閥 26 回收管路 PI 第一送液泵 P2 第二送液泵 Pv 吸出泵 PVl Pv3 第一 第三吸出泵 Pr循環用泵 Pc 污泥回收用泵 B 曝氣送風機
具體實施例方式
下面，根據附圖來具體說明本發明的較佳實施方式。
圖1表示用于實施本發明水處理方法的典型的處理裝置的大致結構。
根據該水處理裝置，利用微小孔濾網1去除了較大固態物后的廢水(原水)被導 入原水調整槽2內。這里，利用未圖示的液面計測器來測定液面，使第一送液泵Pl進行間歇 動作以將槽內的液面高度調整成規定的范圍內。由第一送液泵P1輸送的原水在被導入無 氧槽3后，使從無氧槽3溢出的原水流入到相鄰的曝氣槽4內。多個膜過濾單元5浸漬配 置在該曝氣槽4中。利用該膜過濾單元5而被膜分離成活性污泥和處理水后的處理水由吸 引泵Pv輸送到處理水槽8內。另一方面，經曝氣槽4進行曝氣處理而增殖的由微生物等構 成的污泥固態物(懸濁物)因自重而沉到槽底部，其剩余污泥儲藏在污泥儲藏槽7中。另 外，曝氣槽4內部的一部分污泥由第二送液泵P2回送到上述無氧槽3內進行循環。
采用該水處理裝置，原水在無氧槽3和曝氣槽(需氧槽)4中利用活性污泥得到生 物學性凈化。氮的去除，通過使污泥在無氧槽3和曝氣槽4之間循環即所謂硝化脫氮反應 來進行。換算為BOD(生物化學性氧氣需求量)的有機物，主要利用配置在曝氣槽4內的曝 氣裝置即膜過濾單元5的放氣發生裝置15所放出的空氣而被需氧地氧化而分解。另外，磷 的去除，通過利用污泥中微生物(磷積蓄細菌)的作用而作為聚磷酸進入微生物的體內來 進行。 該微生物在需氧狀態下吸收磷，在厭氧狀態下放出積蓄在體內的磷。磷積蓄細菌 若反復暴露成厭氧狀態和需氧狀態的話，則以需氧狀態吸收比厭氧狀態下放出的磷含量多 的磷。來自生物的排泄物和尸體等的一部分氮化合物作為肥料而被吸收成為成植物或細 菌。并且，這樣的一部分氮化合物在多氧的需氧條件下因獨立營養氨氧化菌和獨立亞硝酸 氧化菌而被氧化成亞硝酸、硝酸。另一方面，在無氧的厭氧條件下，稱為脫氮菌的微生物代 替氧而由硝酸生成亞硝酸，進一步還原為一氧化二氮、氮氣。 無氧槽3與曝氣槽4之間的污泥循環，用泵從哪個槽進行輸送不一定要進行限定， 但通常用第二送液泵P2從曝氣槽輸送到無氧槽3內，然后利用溢流從無氧槽3流入到曝氣 槽4中。此時，污泥從曝氣槽4取出的取出口設在曝氣槽4的污泥回收側端部的槽底部，無 氧槽3的污泥導入口設在來自無氧槽3上游側的原水調整槽2的原水導入端部的槽底部。 通過如此設定，可將來自曝氣槽4的循環液從導入到無氧槽3的導入口附近的D0 (溶氧濃 度)設為0. 2mg/L以下，將循環液從曝氣槽4取出的取出口附近的D0設為0. 5mg/L以下， 由此抑制溶氧流入到無氧槽3內，充分維持無氧槽3內的厭氧度，由此促進磷的釋放。
在無氧槽3內若基本上不存在溶氧、硝酸離子和亞硝酸離子的話，有機物被厭氧 地分解，此時積蓄在細菌內的聚磷酸作為磷酸而被放出到菌體外。在本實施方式中，最好將 循環污泥從曝氣槽4回送到無氧槽3內的部位的D0設為0. 2mg/L以下，若是0. lmg/L以 下，則磷的去除性更穩定，若進一步設為0. 05mg/L以下，則更加穩定，因此是較佳的。D0的 測定，可用采用隔膜電極法的通常的DO計來測定。 為了將從曝氣槽4取出循環液(污泥)部位的D0設為0.5mg/L以下，最好把將污 泥從曝氣槽4取出到無氧槽3的部位做成污泥的滯留部。所謂污泥滯留部，是指難以受到 曝氣所引起的污泥流動影響的部位。例如，當在膜過濾單元5與曝氣槽4底部之間設有空 間時，存在于膜過濾單元5之下部分的污泥就不能被良好地攪拌，故成為滯留部。
因此，如圖1所示，通過從膜過濾單元5位置之下取出污泥，從而可將從曝氣槽4 取出循環液(污泥)的部位6的D0設為0. 5mg/L以下。當在曝氣槽4內并排配置多個膜過濾單元5時，取出循環液(污泥)的部位設為曝氣裝置的下方。另外，從膜過濾單元5至 取出污泥的部位的距離最好是向下方離開20cm以上，更好的是離開30cm以上。
曝氣槽4內污泥的流動是，主要在膜過濾單元5的區域中，隨著放氣發生裝置的氣 體放出孔所放出的氣泡的上升污泥也上升，在未曝氣的部分污泥下降，由此整體被攪拌。此
時，若將曝氣槽4內污泥的氧利用速度og維持得較高，則未曝氣的部分急速消耗氧，因此
容易在曝氣槽4中形成溶氧變低的部位。這里，所謂曝氣槽4內污泥的氧利用速度og，
是指從曝氣槽4的被曝氣部分取得的污泥的氧利用速度，測定方法可根據下水道試驗方法 (1997年社團法人日本下水道協會)來求得。 圖2表示通常膜過濾單元5的典型例子。如該圖所示，膜過濾單元5包括使沿纖 維長度方向配置成垂直狀態的多片中空纖維膜單體10并列并對其進行支撐固定的中空纖 維膜組件9 ;以及隔開所需間隔配置在該中空纖維膜組件9下方的放氣發生裝置15。所述 中空纖維膜單體10如下構成利用澆注件lla使平行并排有多個多孔性中空纖維膜10a的 中空纖維膜板11的上端開口端部連通支撐于過濾水取出管12，并且將中空纖維膜板11的 下端封閉并同樣利用澆注件lla固定支撐于下框13，通過一對縱桿14支撐所述過濾水取出 管12和下框13的各兩端。多片膜單體10以其板面為鉛錘狀態地被并排支撐收容在上下 端面開口的矩形筒狀的上部壁件20的大致整個容積內。這里，上述中空纖維膜單體10 — 般如圖3所示，其多根多孔性中空纖維10a以相同間隙并排配置在同一平面上。
對于本實施方式，所述中空纖維膜10a使用了沿中心部在長度方向做成中空的 PVDF(聚偏二氟乙烯(日文水'」7 7化e二y^))的多孔質中空纖維，其濾孔的孔徑是 0.4iim。另外，每一片的有效膜面積是25m2。每一膜過濾單元5使用20片上述板狀的膜單 體IO，該膜單體10的大小是，進深為30mm、寬度為1250mm、從過濾水取出管12的上表面至 下框13下表面的長度為2000mm。也包含放氣發生裝置15的一個膜過濾單元5的大小是，進 深為1552. 5mm，寬度為1447mm，高度為3043. 5mm。上述過濾水取出管12的長度為1280mm， 其材質為ABS樹脂，縱桿14的材質使用SUS304。 但是，多孔性中空纖維膜10a、過濾水取出管12及縱桿14等的材質、膜單體10的 大小、一個膜過濾單元5的大小和每一單元的膜單體10的片數等，可根據用途進行各種變 化。例如，以膜單體10的片數來說，按照處理量可任意設定為20片、40片、60片……，或對 于多孔性中空纖維膜10a的材質，可使用纖維素系、聚烯烴系、聚砜系、聚乙烯醇系、聚甲烯 酸甲酯、聚氟乙烯等以往公知的材質。 在各膜單體10的上述過濾水取出管12 —端，形成有由各多孔性中空纖維膜10a 過濾后的高水質過濾水(處理水)的取出口 12a。對于本實施例，與圖2所示的膜過濾單元 5相同，在各取出口 12a分別利用密封材料液密地安裝有L形接頭12b。另外，如圖3所示， 沿上述上部壁件20上端的形成有所述取出口 12a的一側的端緣，橫設有集水總管21。該 集水總管21，在與多個所述取出口 12a對應的位置分別形成有集水口 21a，各集水口 21a上 利用密封材料液密地安裝有與上述取出口 12a相同的L形接頭21b。所述過濾水取出管12 的處理水取出口 12a和所述集水總管21的集水口 21a，通過將各自所安裝的L形接頭12b、 21b互相連接而連結成可通水。集水總管21的一端部形成有通過濾水吸出管路22而與吸 引泵Pv連接的吸水口 21c。如圖1所示，每個集水總管21所形成的吸水口 21c和所述過濾 水吸出管路22，通過流量調節閥23互相連接，該開閉閥23安裝在從該過濾水吸出管路22分別分支的分支管路22a內。 另一方面，如圖4所示，所述放氣發生裝置15由與所述上部壁件20下端結合的同 樣上下開口的矩形筒體構成，收容固定在下部壁件24的底部上，而下部壁件24具有從四個 角落下端向下方延伸的四根支柱24a。所述放氣發生裝置15具有空氣導入管16，該空氣 導入管16沿所述下部壁件24的正面側內壁面在寬度方向上水平延伸設置，并如圖1所示 通過空氣主管18而與配置在外部的曝氣送風機B連接；以及多根放氣管17，其隔開規定間 隔沿該空氣導入管16的長度方向配置，一端固定，且另一端沿背面側的內壁面水平固定設 置。放氣管17的與所述空氣導入管16的連接側的端部，與該空氣導入管16的內部連通， 放氣管17的另一端被封住。 根據圖示例，該放氣管17的主體由帶有狹槽的橡膠管構成，在水平配置的下表面 形成有沿長度方向與內外連通的未圖示的狹槽。所述放氣發生裝置15最好從上述中空膜 單體10的下端向下方隔開45cm的間隔配置，且最好使所述支柱24a從下部壁件24向下方 突出并顯露在外部，以使污泥順利流動。此時，為了把從曝氣槽4取出循環液(污泥)的部 位的D0設為0. 5mg/L以下，最好按上述那樣，將膜過濾單元5至取出污泥的部位的距離設 為向下方離開20cm以上，離開30cm以上則更好。另外，本實施例的放氣發生裝置15與多 個膜過濾單元5中的每一個相對應地配置，具有與所述曝氣送風機B直接連接的空氣主管 18，借助從該空氣主管18分支的分支管路即空氣導入管16而與各放氣發生裝置15連接， 以使同樣從曝氣送風機B送出的空氣分流到各個放氣發生裝置15。 本發明是以如下為前提的將具有已例示的上述結構的四個以上的膜過濾單元5 浸漬并排放置在同一曝氣槽4中，使污泥在無氧槽3與曝氣槽4之間循環，并大量地進行上 述生物學性活性污泥處理。因此，如上所述，膜過濾單元5之間分別通過流量調節閥23而 與同一過濾水吸出管路22連接。但是，當長期連續進行這種污泥處理時，由于膜過濾單元 5的過濾膜表面發生孔堵塞，因此會發生過濾流量下降、或膜間差壓上升的情況。
為抑制這種膜間差壓上升，利用配置在中空纖維膜單體10下方的所述放氣發生 裝置15噴出的空氣與污泥液的混合流體進行生物學性處理的同時，進行所謂的空氣洗滌， 使各中空纖維10a振動而使附著在表面上的懸濁物剝離脫落，進行物理性清洗。然而該空 氣洗滌，在進行空氣洗滌的同時，使過濾水經過中空纖維10a的中空部主動地從外部的吸 出泵Pv吸出并分離為污泥和過濾水，因此如果長期進行處理，懸濁物仍然附著在膜表面 上，發生孔堵塞，過濾流量顯著下降。其結果，要暫停污泥處理，定期進行大規模清洗。
然而，如上所述，當將膜過濾單元的進深尺寸設為1552. 5mm、以所述進深尺寸的 1/2的間隔將25個膜過濾單元并排設置在曝氣槽內時，所述過濾水吸出管路22、空氣主管 18的整個長度也達到58219mm以上。 在通過這種長管路的期間，吸出源或吹送源附近的對過濾水吸出管路22和各膜 過濾單元5的中空纖維膜組件9進行連接的分支管路22a、或從曝氣送風機B經過空氣主管 18而對空氣進行輸送的各導入管路(分支管路)16，與配置在處理方向的上游側端部的分 支管路22a、16，因管路阻力的影響，過濾水的吸出量、空氣放出量產生差異。另一方面，由于 在處理方向的上游側端部與下游側端部活性污泥處理不斷進展，因此，當并排設置25個膜 過濾單元5時，曝氣槽4的活性污泥濃度也在上游側端部和下游側端部產生特別大的差異。 該活性污泥濃度越高，溶氧的需要量越大。
然而，基于配管阻力的過濾水的吸出量或空氣放出量的上述下降量與溶氧的需要 量無直接關系，雖然配管阻力低，相應的從放氣發生裝置15向最接近于曝氣送風機B的膜 過濾單元5放出的空氣量多于另外放氣發生裝置15所放出的空氣量，但由于污泥濃度高， 因此附著在膜表面上的固形物的量也多，不僅過早發生孔堵塞，而且不能供給與存在于此 的污泥濃度相當的溶氧量。另一方面，從處理剩余污泥這一點看，集中于污泥儲存槽7內的 剩余污泥的濃度最好盡可能高。該污泥儲存槽7的污泥在干燥后進行焚燒處理。因此，污 泥中所含的水分少的話，體積就小，不僅容易處理，而且還使干燥時間縮短，有利于節能。然 而，雖然由于配管阻力的關系，從最接近于吸出源的膜過濾單元5吸出的過濾水的吸出量 也比從另外膜過濾單元5吸出的過濾水的吸出量多，但是，以通常的過濾水的吸出量達不 到上述那樣的較佳的污泥濃度。 因此本發明如圖5箭頭所示，為了將曝氣槽4內的污泥濃度處理成從上游側端部 至下游側端部依次主動地提高污泥濃度、并形成具有適于進行最后廢棄處理的濃度的污 泥，從處理方向的上游側至下游側使從膜過濾單元5吸出的過濾水的吸出量依次增加。具 體來說，按上游側至下游側的順序在與過濾水吸出管路22連接的分支管路22a上配置流量 調節閥23，并按上游側至下游側的順序加大調節閥23的開度。與此同時，按離開曝氣送風 機B的順序，對配置在與曝氣送風機B的空氣主管18連接的各空氣導入管路16上的流量 調節閥19的開度進行調節，使從最接近于曝氣送風機B的放氣發生裝置15放出的空氣放 出量最多。 采用這種結構，可將向污泥最少且附著在其膜面上的固形物最少的原水流入側端 部的膜過濾單元5的空氣供給量抑制為生物學性污泥處理所需且可有效進行空氣洗滌清 洗的需要量，并且，使空氣向污泥濃度最高且固形物的附著量最多的剩余污泥回收側端部 的膜過濾單元5的供給量最多，加強該區域的氣液混合回旋流的力度而強力進行洗滌清 洗，并且增加污泥的攪拌功能，確保生物學性污泥處理所需的足夠的溶氧量。另外，由于儲 存在污泥儲存槽7內的剩余污泥的濃度增加，因此，不僅其體積變小而容易處理，而且使干 燥時所用的熱能的量減少而達到節能的效果。 圖6表示本發明第二實施方式。根據該實施方式，以四個為一組、三組共計12個 膜過濾單元5并列設置在曝氣槽4中。此各膜過濾單元5的結構與圖2所示結構基本上相 同。但是，每組膜過濾單元5上連接有第一 第三過濾水吸出泵PVl Pv3，各過濾水吸出泵 PVl Pv3的排出側配管路22'合流并向未圖示的處理水槽延伸。并且，從原水流入側的第 一過濾水吸出泵Pv工至第三過濾水吸出泵P^依次增加其過濾水的吸出量。另外，在各膜過 濾單元5的未圖示的中空纖維膜組件下方配置有同樣未圖示的放氣發生裝置，也與上述第 一實施方式的吸出量相同，使原水流入側的第一組放氣發生裝置、第二組放氣發生裝置和 第三組放氣發生裝置所放出的空氣量依次增多。在本實施方式中，對于四個為一組的膜過 濾單元5的每一組，從原水流入側至污泥回收側使過濾水的吸出量和空氣放出量增加。其 作用效果與上述第一實施方式相同。 圖7表示上述第二實施方式的變形例。對于該變形例，也在曝氣槽4中并排設置 三組、每組包括四個的膜過濾單元，只是在無氧槽3與曝氣槽4之間進行循環的污泥的輸送 方向與第二實施方式相反。而且，與上述第二實施方式的不同點是，使原水流入到污泥從曝 氣槽4流入無氧槽3的部位；但對于本實施方式，與上述第一實施方式的相同點是，從曝氣槽4的污泥濃度較高區域的槽底部將污泥向無氧槽3的原水流入部位的槽底部輸送。
圖8表示本發明第三實施方式。該第三實施方式是，在剩余污泥的循環管路中途， 通過三通雙向切換閥25使剩余污泥的回收管路26面對污泥儲存槽7。污泥循環路的污 泥取出口與上述的污泥循環管路的污泥取出口相同，設在第三組膜過濾單元5的下方槽底 部。通過對三通雙向切換閥25進行切換，從剩余污泥取出口取出的剩余污泥就由共用的液 泵28返回到無氧槽3內，或被送到污泥儲存槽內。此時，從第一組至第三組依次使從膜過 濾單元5吸出的過濾水的吸出量、及從放氣發生裝置15放出的空氣量增加。在圖9所示的 所述第三實施方式的變形例中，去掉污泥循環管路和污泥回收管路26，分別設置循環用泵 Pr和污泥回收用泵Pc，在任意時期可單獨地輸送循環污泥和回收用污泥。
圖IO表示本發明另外的第四實施方式。在本實施方式中，將從無氧槽3流入曝氣 槽4的流入路分散配置在第一組 第三組的各四個膜過濾單元5的處理方向上游側，并且， 將從曝氣槽4將污泥送回到無氧槽3的污泥取出口分別設在第一組 第三組的各四個膜過 濾單元5的下方槽底部。此外，在與各污泥取出口連接的各污泥輸送管路的途中配置有第 一 第三循環用泵Prl Pr3，并使其合流而將污泥送到無氧槽3的原水流入側端部的槽底 部。對于本實施方式，也與上述實施方式相同，對于四個為一組的膜過濾單元5的每一組， 從原水流入側至污泥回收側使過濾水的吸出量和空氣放出量增加。 這樣一來，通過使原水流入曝氣槽4的膜過濾單元5的每一組，并在各組設置循環 用污泥的取出口，從而能夠減小從處理方向的上游側至下游側增加的濃度梯度，盡可能使 濃度分布均勻，由此，由于從原水流入側至污泥回收側使過濾水的吸出量及/或空氣放出 量增加，因而能夠減輕各膜過濾單元5的負擔，能夠耐于長期使用。
權利要求
一種水處理方法，對導入曝氣槽內的原水與活性污泥一起進行曝氣，用膜將生物學性處理后的原水與活性污泥分離，其特征在于，包含將四個以上的膜過濾單元隔開所需間隔浸漬配置在所述曝氣槽中；從所述各膜過濾單元的膜組件將過濾水吸出并排出；使所述各膜過濾單元的放氣發生裝置產生空氣氣泡；以及使所述各膜組件的過濾水的吸出量按從原水流入側至污泥排出側的順序逐漸增加。
2. —種水處理方法，對導入曝氣槽內的原水與活性污泥一起進行曝氣，用膜將生物學性處理后的原水與活性污泥分離，其特征在于，包含將四個以上的膜過濾單元隔開所需間隔浸漬配置在所述曝氣槽中；從所述各膜過濾單元的膜組件將過濾水吸出并排出；使所述各膜過濾單元的放氣發生裝置產生空氣氣泡；以及使從所述各放氣發生裝置產生的氣泡的發生量按從原水流入側至污泥排出側的順序逐漸增加。
3. —種水處理方法，具有無氧槽或厭氧槽、以及曝氣槽，將膜過濾單元浸漬在所述曝氣槽中，利用活性污泥從厭氧槽側對原水依次進行生物學性處理，用膜將處理后的原水與活性污泥分離，該水處理方法的特征在于，包含將四個以上的膜過濾單元隔開所需間隔浸漬配置在所述曝氣槽中；從所述各膜過濾單元的膜組件將過濾水吸出并排出；使所述各膜過濾單元的放氣發生裝置產生空氣氣泡；以及使污泥從配置在所述曝氣槽的最靠近污泥排出側的膜過濾單元下方的槽底部返回到所述無氧槽或厭氧槽的原水流入部，使污泥在無氧槽或厭氧槽與曝氣槽之間循環。
4. 一種水處理方法，對導入曝氣槽內的原水與活性污泥一起進行曝氣，用膜將生物學性處理后的原水與活性污泥分離，其特征在于，包含將四個以上的膜過濾單元隔開所需間隔浸漬配置在所述曝氣槽中；從所述各膜過濾單元的膜組件將過濾水吸出并排出；使所述各膜過濾單元的放氣發生裝置產生空氣氣泡；以及使原水分流到所述曝氣槽的上游部及中游部各自多個不同的部位。
5. 如權利要求3或4所述的水處理方法，其特征在于，還包含使所述各膜組件的過濾水的吸出量、及/或從各放氣發生裝置產生的氣泡的發生量，按從原水流入側至污泥排出側的順序逐漸增加。
全文摘要
一種水處理方法，將四個以上的膜過濾單元(5)隔開所需間隔排成一列地浸漬配置在曝氣槽(4)中。從原水流入側至污泥排出側使膜過濾單元(5)的過濾水吸出量及/或對于該膜過濾單元(5)的空氣放出量依次增加。由此，能應對附著在污泥回收側的膜過濾單元(5)的膜面上的固形物的附著量，而可靠地將該固形物從膜面剝離，并且能夠提高污泥濃度最高的回收側的端部的污泥濃度，容易進行回收后的污泥廢棄處理，并實現廢棄時的干燥能耗的降低。此外，過濾水的排出也變得更加有效。本發明消除了因污泥處理量大而增加膜過濾單元數所帶來的弊端，提供一種可維持所需量污泥處理的生物學性水處理方法。
文檔編號C02F3/20GK101765564SQ200780053779
公開日2010年6月30日 申請日期2007年5月14日 優先權日2007年5月14日
發明者中原禎仁, 藤井涉 申請人:三菱麗陽工程株式會社