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JP7735787B2 - Wastewater treatment device and wastewater treatment method - Google Patents
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JP7735787B2 - Wastewater treatment device and wastewater treatment method - Google Patents

Wastewater treatment device and wastewater treatment method

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Description

本発明は、廃水処理装置及び廃水処理方法に関する。 The present invention relates to a wastewater treatment device and a wastewater treatment method.

工業廃水や生活廃水は、廃水中に含まれる有機物等を取り除く処理が施されてから、工業用水として再利用されるか、もしくは河川等に放流される。工業廃水等の処理方法としては、一般的に、被処理水を曝気して好気的な微生物に有機物等を分解させる活性汚泥処理法等が挙げられる。このような、活性汚泥処理法等に代表される生物学的水処理方法では、好気性微生物や、硝酸性窒素を除去するための脱窒細菌等が利用されている。 Industrial wastewater and domestic wastewater are treated to remove organic matter and other substances from the wastewater before being reused as industrial water or discharged into rivers, etc. Typical methods for treating industrial wastewater include activated sludge treatment, in which the water to be treated is aerated and aerobic microorganisms are used to decompose the organic matter and other substances. Biological water treatment methods such as activated sludge treatment utilize aerobic microorganisms and denitrifying bacteria to remove nitrate nitrogen.

従来の活性汚泥処理法では、好気性微生物を利用する硝化槽と、嫌気性微生物である脱窒細菌を利用する脱窒槽とを設け、硝化槽において曝気により酸素を供給することが行われていた。しかし、この処理方法は、硝化槽と脱窒槽を別々に設置するため設備が大型になる問題がある。また、曝気による酸素供給では、気泡サイズを小さくし、気泡の表面積を大きくして接触効率を高めたり、被処理水中の滞留時間を長くしたりしても、酸素利用効率には限界があり、ランニングコストが高い。 Conventional activated sludge treatment methods involve the installation of a nitrification tank that uses aerobic microorganisms and a denitrification tank that uses anaerobic denitrifying bacteria, with oxygen being supplied to the nitrification tank through aeration. However, this treatment method has the problem of requiring large-scale equipment because the nitrification and denitrification tanks are installed separately. Furthermore, when supplying oxygen through aeration, even if the bubble size is reduced, the bubble surface area is increased to improve contact efficiency, and the retention time in the water being treated is extended, there is a limit to the oxygen utilization efficiency, resulting in high running costs.

そこで、廃水中の微生物等に由来する微生物層(バイオフィルム)を中空糸膜の表面に形成させ、中空糸膜の内面側から酸素を供給するバイオリアクター、いわゆるメンブレンエアレーション型バイオフィルムリアクター(MABR)による廃水処理が提案されている(特許文献1)。MABRによる廃水処理では、微生物層の膜厚方向に酸素勾配が形成され、微生物層の内層側において好気処理(BOD酸化、アンモニアの硝酸化)が進行するとともに、微生物層の外層側において硝酸の嫌気処理(BOD酸化、脱窒処理)が進行する。このように、好気処理と嫌気処理を同一の処理槽で行えるため、従来の処理法に比べて設備をコンパクト化できる。また、中空糸膜の内面側から酸素を供給するため、曝気に比べて酸素利用効率が高く、ランニングコストを低減できる。 In response to this, wastewater treatment using a bioreactor known as a membrane aeration biofilm reactor (MABR) has been proposed (Patent Document 1). This bioreactor forms a microbial layer (biofilm) derived from microorganisms in wastewater on the surface of a hollow fiber membrane and supplies oxygen from the inner surface of the hollow fiber membrane. In MABR wastewater treatment, an oxygen gradient is formed across the membrane thickness of the microbial layer, and aerobic treatment (BOD oxidation, nitrification of ammonia) occurs on the inner side of the microbial layer, while anaerobic treatment of nitrate (BOD oxidation, denitrification) occurs on the outer side of the microbial layer. Because aerobic and anaerobic treatment can be performed in the same treatment tank, the equipment can be made more compact than with conventional treatment methods. Furthermore, because oxygen is supplied from the inner surface of the hollow fiber membrane, oxygen utilization efficiency is higher than with aeration, resulting in reduced running costs.

特開2021-079335号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-079335

特許文献1のようなMABRによる廃水処理における処理能力向上には、処理槽内の廃水を効率良く処理できることが重要である。
本発明は、MABRによる廃水処理能力を改善できる廃水処理装置及び廃水処理方法を提供することを目的とする。
In order to improve the treatment capacity of wastewater treatment using MABR as in Patent Document 1, it is important to be able to treat the wastewater in the treatment tank efficiently.
An object of the present invention is to provide a wastewater treatment apparatus and a wastewater treatment method that can improve the wastewater treatment capacity of MABR.

本発明は、以下の態様を含む。
[1]中空糸膜の表面に形成された廃水中の微生物に由来する微生物層を利用する廃水処理装置であって、
廃水が処理される処理槽と、中空糸膜を含む中空糸膜モジュールと、散気装置と、を備え、
前記中空糸膜モジュール及び前記散気装置は前記処理槽内の廃水中に浸漬され、
前記散気装置は、その少なくとも一部が上方から見て前記中空糸膜モジュールと重ならない位置に配置されている、廃水処理装置。
[2]前記散気装置が、前記中空糸膜モジュールよりも低い位置に配置されている、[1]に記載の廃水処理装置。
[3]複数の前記中空糸膜モジュールを備え、上方から見て任意の2つの前記中空糸膜モジュールの間に前記散気装置が配置されている、[1]又は[2]に記載の廃水処理装置。
[4][1]~[3]のいずれかに記載の廃水処理装置を用い、少なくとも1つの前記散気装置を常時運転して廃水処理する、廃水処理方法。
[5]前記散気装置を複数備える廃水処理装置を用い、任意の2つの散気装置に異なる流量で気体を供給して廃水処理することを含む、[4]に記載の廃水処理方法。
[6]前記散気装置に供給する気体の流量Bが前記中空糸膜モジュールに供給する気体の流量Aよりも大きい、[4]又は[5]に記載の廃水処理方法。
[7]前記中空糸膜モジュールに供給する気体の流量Aに対する前記散気装置に供給する気体の流量Bの比(B/A)が1~20である、[4]~[6]のいずれかに記載の廃水処理方法。
The present invention includes the following aspects.
[1] A wastewater treatment device that utilizes a microbial layer derived from microorganisms in wastewater formed on the surface of a hollow fiber membrane,
The system comprises a treatment tank in which wastewater is treated, a hollow fiber membrane module including hollow fiber membranes, and an aeration device,
the hollow fiber membrane module and the aeration device are immersed in the wastewater in the treatment tank,
The wastewater treatment device, wherein the air diffuser is disposed at a position where at least a part of the air diffuser does not overlap with the hollow fiber membrane module when viewed from above.
[2] The wastewater treatment device according to [1], wherein the air diffuser is disposed at a position lower than the hollow fiber membrane module.
[3] The wastewater treatment device according to [1] or [2], comprising a plurality of the hollow fiber membrane modules, and wherein the air diffuser is disposed between any two of the hollow fiber membrane modules when viewed from above.
[4] A wastewater treatment method using the wastewater treatment device according to any one of [1] to [3], wherein at least one of the aeration devices is constantly operated to treat wastewater.
[5] The wastewater treatment method according to [4], which includes using a wastewater treatment apparatus equipped with a plurality of the aeration devices and supplying gases at different flow rates to any two of the aeration devices to treat the wastewater.
[6] The wastewater treatment method according to [4] or [5], wherein a flow rate B of the gas supplied to the air diffuser is greater than a flow rate A of the gas supplied to the hollow fiber membrane module.
[7] The wastewater treatment method according to any one of [4] to [6], wherein the ratio (B/A) of the flow rate B of the gas supplied to the air diffuser to the flow rate A of the gas supplied to the hollow fiber membrane module is 1 to 20.

本発明によれば、MABRによる廃水処理能力を改善できる廃水処理装置及び廃水処理方法を提供することができる。 The present invention provides a wastewater treatment device and a wastewater treatment method that can improve the wastewater treatment capacity using MABR.

本発明に係る廃水処理装置の一実施形態を模式的に示した概略図である。1 is a schematic diagram showing an embodiment of a wastewater treatment device according to the present invention. 本発明に係る廃水処理装置の他の実施形態を模式的に示した概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the wastewater treatment device according to the present invention. 本発明に係る廃水処理装置の他の実施形態を模式的に示した概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing another embodiment of the wastewater treatment device according to the present invention. 図3の廃水処理装置における2つの散気装置に異なる流量で気体を供給する様子を模式的に示した概略図である。4 is a schematic diagram showing a state in which gases are supplied at different flow rates to two air diffusers in the wastewater treatment device of FIG. 3. [0023]FIG.

本明細書において、数値範囲を示す際に「~」を用いた場合、「~」の前後に記載された数値を下限値および上限値として含む。 In this specification, when "~" is used to indicate a range of values, the values before and after "~" are included as the lower and upper limits.

[廃水処理装置]
本発明の廃水処理装置は、中空糸膜の表面に形成された廃水中の微生物に由来する微生物層を利用する廃水処理装置、すなわちMABRによる廃水処理に用いる廃水処理装置である。本発明の廃水処理装置は、廃水が処理される処理槽と、中空糸膜を含む中空糸膜モジュールと、散気装置と、を備える。1つの処理槽に配置される中空糸膜モジュールは、1個でもよく、複数個であってもよい。1つの処理槽に配置される散気装置は、1個でもよく、複数個であってもよい。
[Wastewater treatment device]
The wastewater treatment device of the present invention is a wastewater treatment device that utilizes a microbial layer derived from microorganisms in wastewater formed on the surface of a hollow fiber membrane, i.e., a wastewater treatment device used for wastewater treatment by MABR. The wastewater treatment device of the present invention includes a treatment tank in which wastewater is treated, a hollow fiber membrane module including hollow fiber membranes, and an aeration device. One or more hollow fiber membrane modules may be disposed in one treatment tank. One or more aeration devices may be disposed in one treatment tank.

以下、本発明の廃水処理装置の一例について説明する。
なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
An example of the wastewater treatment device of the present invention will be described below.
It should be noted that the dimensions of the figures illustrated in the following description are merely examples, and the present invention is not necessarily limited to them, and can be implemented with appropriate modifications within the scope that does not change the gist of the present invention.

図1に示す本実施形態の廃水処理装置100は、処理槽110と、中空糸膜モジュール10と、散気装置130と、を備えている。中空糸膜モジュール10及び散気装置130は処理槽110内の廃水W中に浸漬される。 The wastewater treatment device 100 of this embodiment shown in Figure 1 includes a treatment tank 110, a hollow fiber membrane module 10, and an aeration device 130. The hollow fiber membrane module 10 and the aeration device 130 are immersed in the wastewater W in the treatment tank 110.

(処理槽)
処理槽110は、被処理水である廃水Wを収容するものである。処理槽110としては、例えば、金属製の大型容器状とされた処理槽等、従来から当該分野で用いられているものを何ら制限無く採用できる。また、図1においては詳細な図示を省略しているが、処理槽110には、被処理水である廃水を内部に収容するための廃水導入管と、処理が完了した処理水を槽外に排出するための排出管が接続され得る。
(Treatment tank)
The treatment tank 110 contains wastewater W, which is the water to be treated. Any conventional treatment tank used in this field, such as a large metal container, can be used as the treatment tank 110 without any restrictions. Although not shown in detail in FIG. 1 , the treatment tank 110 can be connected to a wastewater inlet pipe for containing the wastewater W, which is the water to be treated, and a discharge pipe for discharging the treated water out of the tank after treatment.

(中空糸膜モジュール)
中空糸膜モジュール10は、ハウジング12(上部ハウジング12A及び下部ハウジング12B)と、複数の中空糸膜1がシート状に束ねられた中空糸膜シート状物11とから概略構成されている。中空糸膜1としては、前述した本発明の中空糸膜を用いる。
この例の中空糸膜モジュール10は、処理槽110内において、中空糸膜1の長手方向が鉛直方向となるように、かつ廃水Wに浸漬するように配置されている。これにより、中空糸膜1の内部に凝縮水(酸素、空気等に含まれる水分や廃水中の水分が膜の中で水として凝縮したもの)が蓄積されにくくなり、廃水処理能力をより良好に維持できる。
(Hollow fiber membrane module)
The hollow fiber membrane module 10 is generally composed of a housing 12 (an upper housing 12A and a lower housing 12B) and a hollow fiber membrane sheet 11 in which a plurality of hollow fiber membranes 1 are bundled together in a sheet form. The hollow fiber membranes 1 are the hollow fiber membranes of the present invention described above.
The hollow fiber membrane module 10 in this example is arranged in the treatment tank 110 so that the longitudinal direction of the hollow fiber membranes 1 is vertical and so that they are immersed in the wastewater W. This makes it difficult for condensed water (water contained in oxygen, air, etc., and water in the wastewater that has condensed as water inside the membrane) to accumulate inside the hollow fiber membranes 1, and the wastewater treatment capacity can be maintained better.

上部ハウジング12Aは、中空糸膜シート状物11の上側に配置された略中空状の部材である。上部ハウジング12Aには中空糸膜シート状物11の上端部が挿入され、当該上端部が各中空糸膜1の端面が開口した状態で上部ハウジング12Aに固定されている。下部ハウジング12Bは、中空糸膜シート状物11の下側に配置された略中空状の部材である。下部ハウジング12Bには中空糸膜シート状物11の下端部が挿入され、当該下端部が各中空糸膜1の端面が開口した状態で下部ハウジング12Bに固定されている。これにより、上部ハウジング12Aと下部ハウジング12Bの間の中空糸膜シート状物11はシート状に保持される。 The upper housing 12A is a generally hollow member located above the hollow fiber membrane sheet 11. The upper end of the hollow fiber membrane sheet 11 is inserted into the upper housing 12A, and this upper end is fixed to the upper housing 12A with the end faces of each hollow fiber membrane 1 open. The lower housing 12B is a generally hollow member located below the hollow fiber membrane sheet 11. The lower end of the hollow fiber membrane sheet 11 is inserted into the lower housing 12B, and this lower end is fixed to the lower housing 12B with the end faces of each hollow fiber membrane 1 open. This maintains the hollow fiber membrane sheet 11 in a sheet form between the upper and lower housings 12A and 12B.

中空糸膜モジュール10では、上部ハウジング12Aと下部ハウジング12Bの両端部同士をそれぞれ接続する一対の支柱が設けられることが好ましい。一対の支柱を設けて上部ハウジング12Aと下部ハウジング12Bとの間隔を一定に保持することで、中空糸膜シート状物11の面形態を維持して平型の中空糸膜モジュール10を構成できる。
中空糸膜モジュール10は、平型には限定されず、例えば、円筒形や角筒形等に構成することも可能である。
In the hollow fiber membrane module 10, a pair of support columns are preferably provided to connect both ends of the upper housing 12A and the lower housing 12B. By providing a pair of support columns to maintain a constant distance between the upper housing 12A and the lower housing 12B, the surface shape of the hollow fiber membrane sheet 11 can be maintained, and a flat hollow fiber membrane module 10 can be constructed.
The hollow fiber membrane module 10 is not limited to a flat type, and can be configured, for example, in a cylindrical or rectangular tubular shape.

上部ハウジング12Aには気体供給ライン120が接続され、図示略のブロワから酸素や空気等が上部ハウジング12Aの内部に供給されるように構成されている。上部ハウジング12Aを介して各々の中空糸膜1の中空部内に送り込まれた酸素や空気等は、各中空糸膜1の内面側から表面側へと透過する。 A gas supply line 120 is connected to the upper housing 12A, and oxygen, air, etc. are supplied to the interior of the upper housing 12A from a blower (not shown). The oxygen, air, etc. sent into the hollow portion of each hollow fiber membrane 1 via the upper housing 12A permeates from the inner surface to the surface of each hollow fiber membrane 1.

中空糸膜1は、MABRによる廃水処理に用いる中空糸膜であり、中空部に酸素を供給することで、内面側から表面に向けて酸素を透過させることが可能に構成されている。廃水処理中、中空糸膜1の表面には廃水W中の微生物に由来する微生物層が形成される。 Hollow fiber membrane 1 is a hollow fiber membrane used for wastewater treatment using MABR, and is configured so that oxygen can be supplied to the hollow portion and permeate from the inner surface to the surface. During wastewater treatment, a microbial layer derived from microorganisms in the wastewater W forms on the surface of hollow fiber membrane 1.

中空糸膜1の形状としては、特に限定されず、例えば略円筒状を例示できる。ただし、「略円筒状」とは、長手方向に垂直な任意の断面の形状が、例えば、真円形、卵形、長円形、楕円形等のオーバル形である立体形状であることを意味する。 The shape of the hollow fiber membrane 1 is not particularly limited, and can be, for example, approximately cylindrical. However, "approximately cylindrical" means that the shape of any cross section perpendicular to the longitudinal direction is a three-dimensional shape, such as a perfect circle, egg, oval, ellipse, or other oval shape.

中空糸膜1は、単層膜であってもよく、複層膜であってもよい。
単層膜からなる中空糸膜としては、非多孔質層からなる中空糸膜を例示できる。
複層膜からなる中空糸膜としては、例えば2層の多孔質層の間に非多孔質層が配置された3層構造の中空糸膜を例示できる。2層の多孔質層はそれぞれ複数の細孔を有する膜から構成されており、非多孔質層を介して同心状に配置される。細孔とは、少なくとも内面側から表面までの連通孔を意味する。2層の多孔質層と非多孔質層との界面においては、多孔質層からなる領域と、非多孔質層からなる領域とが、互いに若干入り込んでいても構わない。
The hollow fiber membrane 1 may be a single-layer membrane or a multi-layer membrane.
An example of a hollow fiber membrane made of a single layer is a hollow fiber membrane made of a non-porous layer.
An example of a hollow fiber membrane made of a multilayer membrane is a three-layer hollow fiber membrane in which a non-porous layer is disposed between two porous layers. Each of the two porous layers is composed of a membrane having a plurality of pores, and is disposed concentrically via the non-porous layer. The pores refer to holes that communicate at least from the inner surface to the surface. At the interface between the two porous and non-porous layers, the region made of the porous layer and the region made of the non-porous layer may interpenetrate slightly.

2層の多孔質層の合計厚さは、10μm以上が好ましく、15μm以上がより好ましく、20μm以上がさらに好ましい。多孔質層の合計厚さが前記下限値以上であれば、中空糸膜の機械的強度を確保しやすい。多孔質層の合計厚さは、100μm以下が好ましく、90μm以下がより好ましく、80μm以下がさらに好ましい。多孔質層の合計厚さが前記上限値以下であれば、中空糸膜をモジュール化する際の膜の充填量が小さくなることを抑制できる。多孔質層の合計厚さの下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば10~100μmが好ましい。
なお、多孔質層の膜厚は、中空糸膜の任意の5箇所で長手方向に垂直な断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、この画像を解析して測定した多孔質層の膜厚の平均値を求めたものである。
The total thickness of the two porous layers is preferably 10 μm or more, more preferably 15 μm or more, and even more preferably 20 μm or more. If the total thickness of the porous layers is equal to or greater than the lower limit, the mechanical strength of the hollow fiber membrane is easily ensured. The total thickness of the porous layers is preferably 100 μm or less, more preferably 90 μm or less, and even more preferably 80 μm or less. If the total thickness of the porous layers is equal to or less than the upper limit, a reduction in the membrane packing amount when modularizing the hollow fiber membranes can be suppressed. The lower and upper limits of the total thickness of the porous layers can be arbitrarily combined, and for example, 10 to 100 μm is preferred.
The thickness of the porous layer was determined by observing a cross section perpendicular to the longitudinal direction at any five points of the hollow fiber membrane using a scanning electron microscope (SEM), analyzing the image, and calculating the average thickness of the porous layer.

多孔質層に形成される複数の細孔の平均細孔径は、0.01μm以上が好ましく、0.03μm以上がより好ましく、0.05μm以上がさらに好ましい。平均細孔径が前記下限値以上であれば、酸素透過に対して影響のある抵抗とはなりにくい。多孔質層に形成される複数の細孔の平均細孔径は、5μm以下が好ましく、4μm以下がより好ましく、3μm以下がさらに好ましい。平均細孔径が前記上限値以下であれば、十分な膜強度が得られやすい。平均細孔径の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば0.01~5μmが好ましい。
なお、平均細孔径は、SEMを用いて多孔質層の表面部分を観察し、30個の細孔を無作為に選び、各細孔の最長径を測定し、平均して求めた値である。
The average pore diameter of the plurality of pores formed in the porous layer is preferably 0.01 μm or more, more preferably 0.03 μm or more, and even more preferably 0.05 μm or more. If the average pore diameter is equal to or greater than the lower limit, it is unlikely to act as a resistance that affects oxygen permeation. The average pore diameter of the plurality of pores formed in the porous layer is preferably 5 μm or less, more preferably 4 μm or less, and even more preferably 3 μm or less. If the average pore diameter is equal to or less than the upper limit, sufficient membrane strength is likely to be obtained. The lower and upper limits of the average pore diameter can be arbitrarily combined, and for example, 0.01 to 5 μm is preferred.
The average pore diameter is a value obtained by observing the surface of the porous layer using an SEM, randomly selecting 30 pores, measuring the longest diameter of each pore, and averaging the results.

多孔質層を構成する材料としては、酸素透過性をより高める点から、ポリオレフィン樹脂、ポリウレタン樹脂及びフッ素樹脂から選ばれる1種以上を含むことが好ましい。2層の多孔質層は、同じ材料からなるものでもよく、異なる材料からなるものでもよい。特に、2層の多孔質層がいずれもポリオレフィン樹脂を含む材料からなることが好ましい。 In order to further enhance oxygen permeability, the material constituting the porous layer preferably contains one or more materials selected from polyolefin resin, polyurethane resin, and fluororesin. The two porous layers may be made of the same material or different materials. In particular, it is preferable that both porous layers are made of a material containing polyolefin resin.

多孔質層は、例えば、溶融延伸法により形成される。溶融延伸法は、まず、多孔質層の材料となる樹脂を融点以上の流動状態に加熱し、これを筒状に吐出する。次いで、吐出された流動状態にある樹脂を冷却することで非流動状態にし、形状を固定する。その後、形状が固定された樹脂に対して最適条件で延伸加工を施すことで、多孔質構造が形成される。 The porous layer is formed, for example, by the melt-stretching method. In this method, the resin that will become the material for the porous layer is first heated to a fluid state above its melting point and then extruded into a cylindrical shape. The extruded fluid resin is then cooled to a non-fluid state, fixing the shape. The fixed-shape resin is then stretched under optimal conditions to form the porous structure.

非多孔質層の厚さは、0.3μm以上が好ましく、0.5μm以上がより好ましく、1μm以上がさらに好ましい。非多孔質層の厚さが前記下限値以上であれば、製造時に欠陥が発生しにくく、安定的に生産しやすい。非多孔質層の厚さは、10μm以下が好ましく、8μm以下がより好ましく、6μm以下がさらに好ましい。非多孔質層の厚さが前記上限値以下であれば、酸素透過性の低下を抑制しやすい。非多孔質層の厚さの下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば0.01~5μmが好ましい。
なお、非多孔質層の厚さは、中空糸膜の任意の5箇所で長手方向に垂直な断面を走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、この画像を解析して測定した非多孔質層の膜厚の平均値を求めたものである。
The thickness of the non-porous layer is preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, and even more preferably 1 μm or more. If the thickness of the non-porous layer is equal to or greater than the lower limit, defects are less likely to occur during production, and stable production is easier. The thickness of the non-porous layer is preferably 10 μm or less, more preferably 8 μm or less, and even more preferably 6 μm or less. If the thickness of the non-porous layer is equal to or less than the upper limit, a decrease in oxygen permeability is more easily suppressed. The lower and upper limits of the thickness of the non-porous layer can be arbitrarily combined, and for example, 0.01 to 5 μm is preferable.
The thickness of the non-porous layer was determined by observing a cross section perpendicular to the longitudinal direction of any five points of the hollow fiber membrane with a scanning electron microscope (SEM) and analyzing the images to determine the average thickness of the non-porous layer.

非多孔質層を構成する材料は、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂が好ましく、ポリオレフィン樹脂がより好ましく、ポリエチレン樹脂がさらに好ましく、低密度ポリエチレンが特に好ましい。非多孔質層が上記の樹脂の1つ以上を含む材料からなることで、十分な酸素透過性を確保しながら、中空糸膜全体の機械的強度を高めることが可能になる。非多孔質層を構成する材料は、1種でもよく、2種以上でもよい。 The material constituting the non-porous layer is preferably polystyrene resin or polyolefin resin, more preferably polyolefin resin, even more preferably polyethylene resin, and particularly preferably low-density polyethylene. By using a material containing one or more of the above resins for the non-porous layer, it is possible to increase the mechanical strength of the entire hollow fiber membrane while ensuring sufficient oxygen permeability. The material constituting the non-porous layer may be one type or two or more types.

中空糸膜1の外径は、1mm以下が好ましく、0.8mm以下がより好ましい。中空糸膜1の外径が前記上限値以下であれば、膜モジュール化する際に中空糸膜の充填量が小さくなることを抑制できる。中空糸膜1の外径は、0.05mm以上が好ましく、0.1mm以上がより好ましい。中空糸膜1の外径が前記下限値以上であれば、中空部の内径を十分に確保できるため、中空部を流れる酸素の流量が圧力損失等によって低下する影響を軽減できる。中空糸膜1の外径の下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば0.2~1mmが好ましい。
なお、中空糸膜の外径は、中空糸膜の長手方向に対して垂直な任意の面で切断したとき、その切断面の外縁に内接する最小の円の直径を意味し、任意の3箇所以上、10箇所以下で測定した平均値として求める。
The outer diameter of the hollow fiber membrane 1 is preferably 1 mm or less, more preferably 0.8 mm or less. If the outer diameter of the hollow fiber membrane 1 is equal to or less than the above upper limit, it is possible to prevent the filling amount of the hollow fiber membrane from becoming small when the membrane is assembled into a membrane module. The outer diameter of the hollow fiber membrane 1 is preferably 0.05 mm or more, more preferably 0.1 mm or more. If the outer diameter of the hollow fiber membrane 1 is equal to or greater than the above lower limit, it is possible to ensure a sufficient inner diameter of the hollow portion, thereby mitigating the effect of a decrease in the flow rate of oxygen flowing through the hollow portion due to pressure loss, etc. The lower and upper limits of the outer diameter of the hollow fiber membrane 1 can be arbitrarily combined, and for example, 0.2 to 1 mm is preferred.
The outer diameter of the hollow fiber membrane means the diameter of the smallest circle inscribed on the outer edge of the cut surface when the hollow fiber membrane is cut along any plane perpendicular to the longitudinal direction of the hollow fiber membrane, and is calculated as the average value of measurements taken at any 3 to 10 locations.

中空糸膜の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を利用することができる。例えば非多孔質層からなる単層膜である中空糸膜は、複合ノズル口金を用い、押出速度と巻取速度を適宜調節しつつ樹脂を溶融紡糸し、未延伸状態で冷却固化することにより、得ることができる。紡糸によって得た中空糸膜には、定長熱処理(アニール処理)を行ってもよい。定長熱処理は、ポリエチレンを用いた場合には、105~130℃で、8~16時間行うことが好ましい。 There are no particular limitations on the method for producing hollow fiber membranes, and known methods can be used. For example, hollow fiber membranes, which are single-layer membranes consisting of a non-porous layer, can be obtained by melt-spinning a resin using a composite nozzle die while appropriately adjusting the extrusion speed and winding speed, and then cooling and solidifying the unstretched membrane. The hollow fiber membrane obtained by spinning may be subjected to a fixed-length heat treatment (annealing treatment). When polyethylene is used, the fixed-length heat treatment is preferably performed at 105 to 130°C for 8 to 16 hours.

多孔質層を含む複層膜からなる中空糸膜を製造する場合には、定長熱処理後に、多孔質層を形成する材料のビカット軟化点以下の延伸温度で延伸する。延伸としては、1段延伸でもよく、冷延伸に引き続いて熱延伸を行う2段延伸、又は、冷延伸に引き続いて熱延伸を2段以上の多段に分割して行う多段延伸を行ってもよい。冷延伸の温度は、0℃から、ビカット軟化点-20(℃)よりも低い温度までの範囲内が好ましい。
延伸倍率は、適宜設定でき、例えば2~5倍とすることができる。
When producing a hollow fiber membrane consisting of a multilayer membrane including a porous layer, after the fixed-length heat treatment, the membrane is stretched at a stretching temperature below the Vicat softening point of the material forming the porous layer. The stretching may be a one-stage stretching, a two-stage stretching in which cold stretching is followed by hot stretching, or a multi-stage stretching in which cold stretching is followed by hot stretching in two or more stages. The cold stretching temperature is preferably within a range from 0°C to a temperature lower than the Vicat softening point -20 (°C).
The stretching ratio can be appropriately set, for example, to 2 to 5 times.

(散気装置)
散気装置130は、気体を廃水W中に噴出させる装置である。散気装置130にはブロア131が接続されており、ブロア131から供給される気体が散気装置130から散気される。
散気装置130は、その少なくとも一部が上方から見て中空糸膜モジュール10と重ならない位置に配置される。図1に示す例の散気装置130は、上方から見て散気装置130のすべてが中空糸膜モジュール10と重ならないように廃水W中に配置されている。
(Diffuser)
The air diffuser 130 is a device that sprays gas into the wastewater W. A blower 131 is connected to the air diffuser 130, and the gas supplied from the blower 131 is diffused from the air diffuser 130.
The air diffuser 130 is disposed at a position where at least a portion of it does not overlap with the hollow fiber membrane module 10 when viewed from above. The air diffuser 130 in the example shown in Fig. 1 is disposed in the wastewater W so that the entire air diffuser 130 does not overlap with the hollow fiber membrane module 10 when viewed from above.

廃水W中において、上方から見て散気装置130の少なくとも一部が中空糸膜モジュール10と重なっていないことで、散気装置130から散気される気体によって散気装置130上で廃水Wの上昇流が高効率に発生する。そして、上昇した廃水Wの流れが水面付近で中空糸膜モジュール10側へと流れて下降流が生じることにより、結果として処理槽110中の廃水Wが循環する。そのため、廃水導入管から処理槽110に導入された廃水Wがショートパスし、処理が不充分な状態で排出管から槽外に排出されることを抑制することができる。
処理槽110中の廃水Wを循環させやすい点では、この例のように、上方から見て散気装置130のすべてが中空糸膜モジュール10と重ならないように、廃水W中に散気装置130が配置されていることが好ましい。
When viewed from above, at least a portion of the aeration device 130 does not overlap with the hollow fiber membrane module 10 in the wastewater W, and therefore, an upward flow of the wastewater W is generated highly efficiently above the aeration device 130 by the gas diffused from the aeration device 130. The flow of the rising wastewater W then flows toward the hollow fiber membrane module 10 near the water surface, generating a downward flow, resulting in the circulation of the wastewater W in the treatment tank 110. This makes it possible to prevent the wastewater W introduced into the treatment tank 110 from the wastewater inlet pipe from short-passing and being discharged from the tank from the discharge pipe in an insufficiently treated state.
In order to facilitate the circulation of the wastewater W in the treatment tank 110, it is preferable to arrange the aeration device 130 in the wastewater W so that the entire aeration device 130 does not overlap with the hollow fiber membrane module 10 when viewed from above, as in this example.

図1に示す例では、散気装置130は、中空糸膜モジュール10よりも低い位置に配置されている。これにより、散気装置130上で発生する廃水Wの上昇流によって処理槽110中の廃水Wを循環させることが容易になる。なお、処理槽110中の廃水Wを充分に循環させることができる範囲内であれば、散気装置130が中空糸膜モジュール10の下端よりも高い位置に配置されていてもよい。 In the example shown in Figure 1, the aeration device 130 is positioned lower than the hollow fiber membrane module 10. This makes it easier to circulate the wastewater W in the treatment tank 110 by the upward flow of the wastewater W generated above the aeration device 130. Note that the aeration device 130 may be positioned higher than the lower end of the hollow fiber membrane module 10, as long as it is within a range that allows sufficient circulation of the wastewater W in the treatment tank 110.

散気装置130としては、特に限定されず、例えば、単管式散気装置、サイフォン式散気装置等の公知の散気装置を使用することができる。
サイフォン式散気装置としては、例えば、国際公開第2018/155250号、特開2018-202372号公報、特開2019-76857号公報、又は特開2016-47532号公報に記載されたサイフォン式散気装置を例示できる。
The air diffuser 130 is not particularly limited, and for example, a known air diffuser such as a single-pipe type air diffuser or a siphon type air diffuser can be used.
Examples of siphon type air diffusers include the siphon type air diffusers described in WO 2018/155250, JP 2018-202372 A, JP 2019-76857 A, and JP 2016-47532 A.

[廃水処理方法]
本発明の廃水処理方法は、本発明の廃水処理装置を用い、少なくとも1つの散気装置を常時運転して廃水処理する方法である。
ただし、「少なくとも1つの散気装置を常時運転する」とは、廃水処理の開始から終了までの期間において必ず1つ以上の散気装置が運転状態にあることを意味し、特定の散気装置を廃水処理の開始から終了まで運転することには限定されない。例えば、複数の散気装置を備える廃水処理装置を用いる場合、廃水処理の開始から終了までの期間において必ずどれか1つ以上の散気装置が運転状態にあれば、すべての散気装置が処理中に運転を停止している期間を有している態様も含まれ得る。
[Wastewater treatment method]
The wastewater treatment method of the present invention is a method of treating wastewater by using the wastewater treatment device of the present invention and operating at least one air diffuser at all times.
However, "operating at least one aeration device at all times" means that one or more aeration devices are always in operation from the start to the end of wastewater treatment, and is not limited to operating a specific aeration device from the start to the end of wastewater treatment. For example, when using a wastewater treatment device equipped with multiple aeration devices, as long as one or more aeration devices are always in operation from the start to the end of wastewater treatment, this may also include a situation in which all of the aeration devices are stopped during treatment.

以下、本発明の廃水処理方法の一例として、前記した廃水処理装置100を用いる廃水処理方法について説明する。 Below, as an example of the wastewater treatment method of the present invention, a wastewater treatment method using the wastewater treatment device 100 described above will be described.

本実施形態の廃水処理方法では、まず、処理槽110内に被処理水となる廃水Wを導入する。この際、処理槽110内に配置された中空糸膜モジュール10及び散気装置130が廃水W中に浸漬されるように、処理槽110内を廃水Wで満たす。
次いで、図示略のブロワから気体供給ライン120を介して中空糸膜モジュール10に酸素又は空気を供給することにより、中空糸膜1の中空部から表面へと酸素又は空気を透過させる。本実施形態では、このような廃水処理の初期段階において、廃水W中に存在する微生物や菌等が各中空糸膜1の表面に付着し、微生物又は菌に由来する微生物層が形成される。
In the wastewater treatment method of this embodiment, first, wastewater W, which is the water to be treated, is introduced into the treatment tank 110. At this time, the treatment tank 110 is filled with the wastewater W so that the hollow fiber membrane module 10 and the air diffuser 130 arranged in the treatment tank 110 are immersed in the wastewater W.
Next, oxygen or air is supplied to the hollow fiber membrane module 10 from a blower (not shown) via a gas supply line 120, thereby causing the oxygen or air to permeate from the hollow portions to the surfaces of the hollow fiber membranes 1. In this embodiment, in such an early stage of wastewater treatment, microorganisms, bacteria, etc. present in the wastewater W adhere to the surface of each hollow fiber membrane 1, forming a microbial layer derived from the microorganisms or bacteria.

別の廃水処理場等で既に使用している活性汚泥を種として微生物又は菌を増殖処理し、所定濃度としたものに中空糸膜モジュールを浸漬させることで、予め中空糸膜1の表面に微生物又は菌に由来する微生物層を形成させておいてもよい。活性汚泥は、廃水の種類によって様々な成分構成及び割合が存在するが、廃水中に含まれるBOD(有機物)成分や栄養分(窒素、りん等)を食物とし、増殖を行ったものを用いることができる。 Activated sludge already in use at another wastewater treatment plant, etc., can be used as a seed to grow microorganisms or bacteria, and the hollow fiber membrane module can be immersed in the resulting solution at a predetermined concentration, thereby forming a microbial layer derived from microorganisms or bacteria on the surface of the hollow fiber membrane 1 in advance. Activated sludge has a variety of component compositions and ratios depending on the type of wastewater, but activated sludge can be used that has grown using the BOD (organic matter) components and nutrients (nitrogen, phosphorus, etc.) contained in the wastewater as food.

中空糸膜モジュール10への酸素又は空気の供給を継続することにより、各中空糸膜1の中空部から表面側へと透過した酸素は微生物層内で溶解拡散し、微生物層の膜厚方向において酸素勾配(濃度)が形成される。そして、微生物層の内層側が酸素に富んだ好気状態となる一方、外層側は酸素が減少した嫌気状態となる。これにより、微生物層には、内層側に好気処理領域が形成され、外層側に嫌気処理領域が形成された状態となる。
好気処理領域では、好気処理(BOD酸化)によって廃水中に含まれるアンモニアの酸化が進行し、硝酸化される。嫌気処理領域では、好気処理領域で生じた硝酸が嫌気処理(BOD酸化)によって窒素として処理され、脱窒される。このように、好気処理及び嫌気処理の両方が処理槽110内においてワンプロセスで行われる。
By continuing to supply oxygen or air to the hollow fiber membrane module 10, oxygen that permeates from the hollow portion of each hollow fiber membrane 1 to the surface side dissolves and diffuses within the microbial layer, forming an oxygen gradient (concentration) in the membrane thickness direction of the microbial layer. The inner layer of the microbial layer then becomes an oxygen-rich aerobic state, while the outer layer becomes an oxygen-reduced anaerobic state. As a result, an aerobic treatment region is formed on the inner layer side of the microbial layer, and an anaerobic treatment region is formed on the outer layer side.
In the aerobic treatment area, ammonia contained in the wastewater is oxidized to nitrate through aerobic treatment (BOD oxidation). In the anaerobic treatment area, the nitrate produced in the aerobic treatment area is converted to nitrogen through anaerobic treatment (BOD oxidation) and denitrified. In this way, both aerobic treatment and anaerobic treatment are carried out in a single process within the treatment tank 110.

中空糸膜モジュール10の各中空糸膜1には大気中の空気を供給してもよいが、純酸素を供給することが好ましい。純度の高い酸素を供給することで、微生物層に溶解拡散される酸素濃度が十分なものとなりやすく、廃水処理能力が向上する。ランニングコストを低減できる点では大気を用いることが好ましい。中空糸膜モジュール10には、例えば処理する廃水の特性に合わせて、分離又は濃縮によって大気中の空気の成分構成比を変更した気体を供給してもよい。
各中空糸膜1に供給する気体(酸素又は空気)の圧力は、特に限定されないが、過供給によって部材の損傷を抑制しやすい点から、200kPa以下が好ましい。実使用に十分な廃水処理効果が得られる点では、各中空糸膜1に供給する気体の圧力は、例えば5kPa以上とすればよい。
Although atmospheric air may be supplied to each hollow fiber membrane 1 of the hollow fiber membrane module 10, it is preferable to supply pure oxygen. Supplying highly pure oxygen tends to ensure a sufficient concentration of oxygen dissolved and diffused in the microbial layer, improving wastewater treatment capacity. Using atmospheric air is preferable in terms of reducing running costs. The hollow fiber membrane module 10 may also be supplied with a gas whose component ratio has been changed from that of atmospheric air by separation or concentration, for example, to suit the characteristics of the wastewater to be treated.
The pressure of the gas (oxygen or air) supplied to each hollow fiber membrane 1 is not particularly limited, but is preferably 200 kPa or less in order to easily prevent damage to components due to oversupply. In order to obtain a wastewater treatment effect sufficient for practical use, the pressure of the gas supplied to each hollow fiber membrane 1 may be, for example, 5 kPa or more.

微生物層の膜厚は特に限定されず、例えば所定以上の厚み、又は所定の処理時間に達したところで空気によるバブリング洗浄等の操作を行い、最適な好気処理及び嫌気処理を行うことが可能な膜厚に調整すればよい。 There are no particular restrictions on the thickness of the microbial layer; for example, once it reaches a certain thickness or a certain treatment time, operations such as air bubbling cleaning can be performed to adjust the thickness to a level that allows optimal aerobic and anaerobic treatment.

また、図1に示すように、廃水処理中は、散気装置130から散気することにより、散気装置130上で廃水Wに上昇流を発生させ、処理槽110中の廃水Wを循環させる。これにより、処理槽110に導入された廃水Wがショートパスしにくくなるため、MABRによる廃水処理能力が向上する。 Also, as shown in Figure 1, during wastewater treatment, air is diffused from the air diffuser 130, generating an upward flow in the wastewater W above the air diffuser 130 and circulating the wastewater W in the treatment tank 110. This makes it less likely for the wastewater W introduced into the treatment tank 110 to short-pass, improving the wastewater treatment capacity of the MABR.

散気装置130から散気する気体は、廃水Wを循環させることができるものであれば特に限定されず、例えば、空気、窒素、空気の窒素濃度を高めた気体(高窒素濃度気体)を例示できる。なかでも、中空糸膜の表面に形成された微生物層の外装側の嫌気処理領域がより嫌気的になりやすい点から、窒素又は高窒素濃度気体が好ましい。 The gas diffused from the air diffuser 130 is not particularly limited as long as it can circulate the wastewater W. Examples include air, nitrogen, and air with a higher nitrogen concentration (high-nitrogen gas). Of these, nitrogen or high-nitrogen gas is preferred, as it makes it easier for the anaerobic treatment region on the exterior side of the microbial layer formed on the surface of the hollow fiber membrane to become anaerobic.

廃水Wを充分に循環させつつ、中空糸膜表面の微生物層を利用して高効率に廃水処理を行うことが容易な点から、散気装置130に供給する気体の流量Bは、中空糸膜モジュール10に供給する気体の流量Aよりも大きいことが好ましい。 It is preferable that the flow rate B of the gas supplied to the air diffuser 130 be greater than the flow rate A of the gas supplied to the hollow fiber membrane module 10, as this facilitates highly efficient wastewater treatment by utilizing the microbial layer on the surface of the hollow fiber membrane while sufficiently circulating the wastewater W.

中空糸膜モジュール10に供給する気体の流量Aに対する散気装置130に供給する気体の流量Bの比(B/A)は、1以上が好ましく、2以上がより好ましく、3以上がさらに好ましい。B/Aが前記下限値以上であれば、廃水Wが充分に循環されて撹拌されやすくなるため、廃水Wのショートパスを抑制しやすい。B/Aは、20以下が好ましく、15以下がより好ましく、12以下がさらに好ましい。B/Aが前記上限値以下であれば、中空糸膜表面の微生物層への酸素供給効率が高くなり、好気処理と嫌気処理の効率が高まる。B/Aの下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば1~20が好ましい。 The ratio (B/A) of the flow rate B of the gas supplied to the aeration device 130 to the flow rate A of the gas supplied to the hollow fiber membrane module 10 is preferably 1 or greater, more preferably 2 or greater, and even more preferably 3 or greater. If B/A is equal to or greater than the lower limit, the wastewater W is sufficiently circulated and easily stirred, making it easier to prevent short-passing of the wastewater W. B/A is preferably 20 or less, more preferably 15 or less, and even more preferably 12 or less. If B/A is equal to or less than the upper limit, the efficiency of oxygen supply to the microbial layer on the hollow fiber membrane surface is increased, improving the efficiency of aerobic and anaerobic treatment. The lower and upper limits of B/A can be arbitrarily combined; for example, a range of 1 to 20 is preferred.

中空糸膜モジュール10に供給する気体の流量Aは、20L/min以上が好ましく、25L/min以上がより好ましく、30L/min以上がさらに好ましい。流量Aが前記下限値以上であれば、中空糸膜表面の微生物層への酸素供給効率が高くなり、好気処理と嫌気処理の効率が高まる。流量Aは、500L/min以下が好ましく、300L/min以下がより好ましく、200L/min以下がさらに好ましい。流量Aが前記上限値以下であれば、中空糸膜表面の微生物層への酸素供給が過剰になりにくく、微生物層の外層側での嫌気処理の効率が向上する。流量Aの下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば20~500L/minが好ましい。 The flow rate A of the gas supplied to the hollow fiber membrane module 10 is preferably 20 L/min or more, more preferably 25 L/min or more, and even more preferably 30 L/min or more. If the flow rate A is above the lower limit, the efficiency of oxygen supply to the microbial layer on the surface of the hollow fiber membrane is increased, improving the efficiency of aerobic treatment and anaerobic treatment. The flow rate A is preferably 500 L/min or less, more preferably 300 L/min or less, and even more preferably 200 L/min or less. If the flow rate A is below the upper limit, excessive oxygen supply to the microbial layer on the surface of the hollow fiber membrane is unlikely, improving the efficiency of anaerobic treatment on the outer layer side of the microbial layer. The lower and upper limits of the flow rate A can be combined in any way; for example, a range of 20 to 500 L/min is preferred.

散気装置130に供給する気体の流量Bは、20L/min以上が好ましく、50L/min以上がより好ましく、100L/min以上がさらに好ましい。流量Bが前記下限値以上であれば、廃水Wが充分に循環されて撹拌されやすくなるため、廃水Wのショートパスを抑制しやすい。流量Bは、1000L/min以下が好ましく、800L/min以下がより好ましく、500L/min以下がさらに好ましい。流量Bが前記上限値以下であれば、廃水Wの撹拌効率が高まる。流量Bの下限と上限は任意に組み合わせることができ、例えば20~1000L/minが好ましい。 The flow rate B of the gas supplied to the air diffuser 130 is preferably 20 L/min or more, more preferably 50 L/min or more, and even more preferably 100 L/min or more. If the flow rate B is above the lower limit, the wastewater W is sufficiently circulated and easily stirred, making it easier to prevent short-passing of the wastewater W. The flow rate B is preferably 1000 L/min or less, more preferably 800 L/min or less, and even more preferably 500 L/min or less. If the flow rate B is below the upper limit, the stirring efficiency of the wastewater W is improved. The lower and upper limits of the flow rate B can be combined arbitrarily, and for example, 20 to 1000 L/min is preferable.

生物処理を行った後は、例えば、中空糸膜モジュール10の下方に配置された散気装置(図示略)等を用いたバブリング処理により、中空糸膜1から微生物層を剥離させる。その後、図示略の分離膜等による固液分離法を用いることで、微生物層の剥離分を含むスラッジを回収し、廃水処理を完了する。 After biological treatment, the microbial layer is detached from the hollow fiber membranes 1, for example, by bubbling using an air diffuser (not shown) located below the hollow fiber membrane module 10. Then, using a solid-liquid separation method such as a separation membrane (not shown), sludge containing the detached microbial layer is recovered, completing the wastewater treatment process.

以上説明したように、本発明では、上方から見て少なくとも一部が中空糸膜モジュールと重ならないように配置された散気装置を用い、廃水を循環させて撹拌しながら処理を行うため、廃水のショートパスを抑制することができる。そのため、処理が不充分な廃水が処理槽から排出されにくく、廃水処理能力が高くなる。また、処理中の廃水を撹拌するのにブロアからの気体を用いた散気を利用すると、エネルギーコストも削減できる。
また、本発明では、中空糸膜の表面に微生物層を形成させ、中空糸膜の内面側から表面側へと酸素を透過させて微生物層に供給することにより、微生物層において好気処理及び嫌気処理の両方をワンプロセスで実施できる。そのため、曝気による酸素供給に比べて酸素利用効率が高いうえ、装置をコンパクト化できる。
As explained above, the present invention uses an aeration device arranged so that at least a portion of it does not overlap with the hollow fiber membrane module when viewed from above, and circulates and agitates the wastewater while treating it, thereby suppressing short-pass wastewater. This reduces the likelihood of insufficiently treated wastewater being discharged from the treatment tank, increasing wastewater treatment capacity. Furthermore, using aeration using gas from a blower to agitate the wastewater during treatment can also reduce energy costs.
Furthermore, in the present invention, a microbial layer is formed on the surface of the hollow fiber membrane, and oxygen is supplied to the microbial layer by passing it from the inner side to the outer side of the hollow fiber membrane, thereby enabling both aerobic and anaerobic treatment in the microbial layer to be carried out in a single process. This results in higher oxygen utilization efficiency than oxygen supply by aeration, and also allows the device to be made more compact.

なお、本発明は、前記した実施形態には限定されない。
例えば、本発明は、図2に例示した廃水処理装置100A、及び廃水処理装置100Aを用いた廃水処理方法であってもよい。図2における図1と同じ部分には同符号を付して説明を省略する。
廃水処理装置100Aは、2つの中空糸膜モジュール10A,10Bを備えている以外は、廃水処理装置100と同様の態様である。
The present invention is not limited to the above-described embodiment.
For example, the present invention may be directed to a wastewater treatment device 100A and a wastewater treatment method using the wastewater treatment device 100A illustrated in Fig. 2. The same parts in Fig. 2 as those in Fig. 1 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
The wastewater treatment device 100A is similar to the wastewater treatment device 100 except that it includes two hollow fiber membrane modules 10A and 10B.

廃水処理装置100Aでは、2つの中空糸膜モジュール10Aと中空糸膜モジュール10Bの間に散気装置130が配置されている。このように、廃水処理装置が複数の中空糸膜モジュールを備えている場合、任意の2つの中空糸膜モジュールの間に散気装置を配置することが好ましい。これにより、散気装置による散気によって処理槽中の廃水を充分に撹拌しやすくなるため、廃水処理能力が向上する。
廃水処理装置が複数の中空糸膜モジュールを備えている場合、すべての隣り合う中空糸膜モジュールの間にそれぞれ散気装置が配置されていることが好ましい。
In the wastewater treatment device 100A, an air diffuser 130 is disposed between two hollow fiber membrane modules 10A and 10B. In this way, when a wastewater treatment device is equipped with multiple hollow fiber membrane modules, it is preferable to dispose an air diffuser between any two hollow fiber membrane modules. This makes it easier to sufficiently agitate the wastewater in the treatment tank through aeration by the air diffuser, thereby improving the wastewater treatment capacity.
When the wastewater treatment device is equipped with a plurality of hollow fiber membrane modules, it is preferable that an air diffuser is disposed between each pair of adjacent hollow fiber membrane modules.

廃水処理装置100Aでは、中空糸膜モジュール10Aと中空糸膜モジュール10Bに供給する気体の流量の合計を流量Aとして、比(B/A)を前記した範囲内に制御することが好ましい。 In the wastewater treatment device 100A, the total flow rate of the gas supplied to the hollow fiber membrane module 10A and the hollow fiber membrane module 10B is defined as flow rate A, and it is preferable to control the ratio (B/A) within the above-mentioned range.

また、本発明は、図3に例示した廃水処理装置100B、及び廃水処理装置100Bを用いた廃水処理方法であってもよい。図3における図1と同じ部分には同符号を付して説明を省略する。
廃水処理装置100Bは、2つの散気装置130A,130Bを備えている以外は、廃水処理装置100と同様の態様である。
The present invention may also be applied to a wastewater treatment device 100B and a wastewater treatment method using the wastewater treatment device 100B illustrated in Fig. 3. The same parts in Fig. 3 as those in Fig. 1 are designated by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
The wastewater treatment device 100B has the same configuration as the wastewater treatment device 100, except that it is provided with two air diffusers 130A and 130B.

廃水処理装置100Bでは、中空糸膜モジュール10の両側にそれぞれ散気装置130Aと散気装置130Bが配置されている。これにより、散気装置による廃水の撹拌効率がさらに高くなるため、廃水処理能力が向上する。
散気装置130Aに供給する気体の流量B1と散気装置130Bに供給する気体の流量B2とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
In the wastewater treatment device 100B, an air diffuser 130A and an air diffuser 130B are disposed on both sides of the hollow fiber membrane module 10. This further increases the efficiency of agitating the wastewater by the air diffusers, thereby improving the wastewater treatment capacity.
The flow rate B1 of the gas supplied to the air diffuser 130A and the flow rate B2 of the gas supplied to the air diffuser 130B may be the same or different.

廃水処理装置100Bにおいて流量B1と流量B2を同じにすると、図3に示すように、中空糸膜モジュール10における横方向の中央辺りで各々の上昇流が合流して下降流が生じる。一方、例えば流量B2が流量B1よりも大きいと、図4に示すように、中空糸膜モジュール10における横方向の散気装置130A寄りで各々の上昇流が合流して下降流が生じる。流量B1が流量B2よりも大きいとその逆になる。このように、流量B1と流量B2が異なる状態での処理が含まれると、廃水Wの流動経路が乱れることによって廃水Wの撹拌効率がさらに高くなる。
この理由から、散気装置を複数備える廃水処理装置を用いる場合、本発明の廃水処理方法は、任意の2つの散気装置に異なる流量で気体を供給して廃水処理することを含むことが好ましい。
When the flow rates B1 and B2 are the same in the wastewater treatment device 100B, the ascending flows join together near the horizontal center of the hollow fiber membrane module 10, generating a downward flow, as shown in Fig. 3. On the other hand, when the flow rate B2 is greater than the flow rate B1, the ascending flows join together near the horizontal air diffuser 130A in the hollow fiber membrane module 10, generating a downward flow, as shown in Fig. 4. The opposite occurs when the flow rate B1 is greater than the flow rate B2. In this way, when treatment is performed under conditions where the flow rates B1 and B2 are different, the flow path of the wastewater W is disturbed, further increasing the stirring efficiency of the wastewater W.
For this reason, when a wastewater treatment apparatus equipped with a plurality of aeration devices is used, the wastewater treatment method of the present invention preferably includes treating the wastewater by supplying gas at different flow rates to any two aeration devices.

廃水処理装置100Bでは、流量B1と流量B2の合計を流量Bとして、比(B/A)を前記した範囲内に制御することが好ましい。 In the wastewater treatment device 100B, it is preferable to control the ratio (B/A) within the above-mentioned range, with the sum of the flow rates B1 and B2 being the flow rate B.

また、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。 Furthermore, within the scope of the spirit of the present invention, the components in the above-described embodiments may be replaced with well-known components, and the above-described modifications may be combined as appropriate.

1…中空糸膜、10,10A,10B…中空糸膜モジュール、11…中空糸膜シート状物、12…ハウジング、12A…上部ハウジング、12B…下部ハウジング、100…廃水処理装置、110…処理槽、120…気体供給ライン、130,130A,130B…散気装置、W…廃水。 1...hollow fiber membrane, 10, 10A, 10B...hollow fiber membrane module, 11...hollow fiber membrane sheet, 12...housing, 12A...upper housing, 12B...lower housing, 100...wastewater treatment device, 110...treatment tank, 120...gas supply line, 130, 130A, 130B...aeration device, W...wastewater.

Claims (5)

中空糸膜の表面に形成された廃水中の微生物に由来する微生物層を利用する廃水処理装置を用いる廃水処理方法であって、
前記廃水処理装置は、廃水が処理される処理槽と、中空糸膜を含む中空糸膜モジュールと、複数の散気装置と、を備え、
前記中空糸膜モジュール及び前記複数の散気装置は前記処理槽内の廃水中に浸漬され、
前記複数の散気装置は、その少なくとも一部が上方から見て前記中空糸膜モジュールと重ならない位置に配置され
少なくとも1つの前記散気装置を常時運転して廃水処理することと、任意の2つの散気装置に異なる流量で気体を供給して廃水処理することと、を含む、廃水処理方法
A wastewater treatment method using a wastewater treatment device that utilizes a microbial layer derived from microorganisms in wastewater formed on the surface of a hollow fiber membrane, comprising:
The wastewater treatment device includes a treatment tank in which wastewater is treated, a hollow fiber membrane module including hollow fiber membranes, and a plurality of air diffusers;
the hollow fiber membrane module and the plurality of aeration devices are immersed in the wastewater in the treatment tank;
the plurality of air diffusers are arranged at positions where at least a portion of them does not overlap the hollow fiber membrane module when viewed from above ,
A wastewater treatment method comprising: treating wastewater by constantly operating at least one of the aeration devices; and treating wastewater by supplying gases at different flow rates to any two of the aeration devices .
少なくとも1つの前記散気装置が、前記中空糸膜モジュールよりも低い位置に配置されている、請求項1に記載の廃水処理方法 The wastewater treatment method according to claim 1 , wherein at least one of the air diffusers is disposed at a position lower than the hollow fiber membrane module. 前記廃水処理装置は、複数の前記中空糸膜モジュールを備え、上方から見て任意の2つの前記中空糸膜モジュールの間に少なくとも1つの前記散気装置が配置されている、請求項1又は2に記載の廃水処理方法 3. The wastewater treatment method according to claim 1, wherein the wastewater treatment device comprises a plurality of the hollow fiber membrane modules, and at least one of the air diffusers is disposed between any two of the hollow fiber membrane modules when viewed from above. 少なくとも1つの前記散気装置に供給する気体の流量Bが前記中空糸膜モジュールに供給する気体の流量Aよりも大きい、請求項1~3のいずれか一項に記載の廃水処理方法。 The wastewater treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein a flow rate B of the gas supplied to at least one of the air diffusers is greater than a flow rate A of the gas supplied to the hollow fiber membrane module. 前記中空糸膜モジュールに供給する気体の流量Aに対する少なくとも1つの前記散気装置に供給する気体の流量Bの比(B/A)が1~20である、請求項のいずれか一項に記載の廃水処理方法。 The wastewater treatment method according to any one of claims 1 to 4 , wherein a ratio (B/A) of a flow rate B of the gas supplied to at least one of the air diffusers to a flow rate A of the gas supplied to the hollow fiber membrane module is 1 to 20.
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