TW200815296A - Membrane separation method, immersion type membrane separation device and membrane separation process - Google Patents

Description

200815296 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 的微生 分離處 道等的 之廢水 理方法 膜等分 分離處 的被處 Liquor 積，且 ，故處 得澄清 內部的 用於氧 部須具 較，因 處理時 散氣管 本發明係關於使用膜而固液分離含有活性污泥 物含有液之膜分離方法、浸漬型膜分離裝置、及膜 理法。具體而言，關於使經活性污泥處理後之下水 污水實施膜分離，亦即關於使用膜分離活性污泥法 處理方法。 【先前技術】 現今，普遍開發膜分離活性污泥法作爲廢水處 。該膜分離活性污泥法係使用精密過濾膜或超過濾 離膜取代一般的活性污泥法的最終沉澱池而實施膜 理之處理方法，其優點係可維持高的生物反應槽內 理水之生物量（一般表示爲 MLSS( = Mixed Suspended Solids，混合液懸浮物質））又可縮小設置面 因不藉由重力沉澱而利用膜過濾分離污泥與處理水 理水中無SS(= Suspended Sol ids，懸浮物質）流出，可 的處理水等優點。其中，膜分離裝置浸漬於曝氣槽 浸漬型方式的膜分離活性污泥法係因曝氣能量可兼 供應和膜面洗淨用，與膜分離裝置設置於曝氣槽外 有循環泵的外部循環方式之膜分離活性污泥法相比 必須動力少又省空間，且價格低廉而快速地普及。 以浸漬型方式的膜分離活性污泥法實施膜分離 ，一般爲了洗淨分離膜表面，而於分離膜下方設置 使產生粗大氣泡（曝氣），使由氣泡而產生的氣液混合上向 200815296 流（upward flow)作用於膜表面而實施膜面洗淨。因作用於 膜面的氣泡愈大，對膜面的堆積污泥之剪切力愈高，故可 提高分離膜表面的洗淨效率。因此’分離膜的洗淨用時’ 必須使用粗大氣泡。 另一方面，爲要供應氧給生物處理被處理液的活性污 泥，亦需要由設置於槽內的散氣管產生之氣泡。然而，適 用於洗淨分離膜表面之粗大氣泡係由於水中的表面積大， 故會有氧溶解於水中之效率降低之問題，爲要供應活性污 泥所需的氧量係必須增多散氣量，而降低了散氣效率。 爲要提高散氣效率，而硏究一面維持因粗大氣泡的分 離膜表面之洗淨效率，且一面盡量減少爲要供應生物處理 所需氧之散氣量，提議同時產生微氣泡和粗大氣泡之散氣 方法，或產生微氣泡後使氣泡粗大化之散氣方法。例如， 提議於分離膜（膜設備）的下方設置粗大氣泡散氣裝置和微 氣泡散氣裝置二者，同時產生粗大氣泡和微氣泡之處理裝 置（參考專利文獻1)。又，提議於分離膜（膜設備）的下方設 置上下2段的散氣裝置，由下段的散氣裝置產生微氣泡， 由上段的散氣裝置產生粗大氣泡之處理裝置（參考專利文 獻2)。又，提議於分離膜（膜設備）的更下方位置設置微氣 泡散氣裝置，於其上方分離膜的正下方的位置設置氣泡合 一裝置使氣泡粗大化之處理裝置（參考專利文獻3)。又，提 議使複數片的平膜排列並由其下方產生微氣泡的外部循環 式之分離活性污泥法（參考專利文獻4)。 然而，專利文獻1及專利文獻2的技術係因倂用粗& 200815296 氣泡和微氣泡，故粗大氣泡用、微氣泡用二者的散氣管乃 爲必要，專利文獻3的技術係因使微氣泡粗大化的氣泡合 一裝置的設備或從提高散氣效率的膜至微氣泡的距離必須 充分長，故容易使裝置成本提高，又，因同時使用粗大氣 泡而無法充分地提高散氣效率等，不利於工業使用。又， 專利文獻4的技術係因外部循環故需高流量的污泥送液泵 ，因必須產生微氣泡的空氣升液器之上向流以上的流速， 微氣泡停留在污泥內的時間短，無法充分提高氧供應效率 ，而提高整體的裝置成本及運轉成本，不利於工業使用。 另一方面，膜分離活性污泥法，與於沉澱槽實施固液 分離的活性污泥法相比較，因可在保持在生物處理槽的活 性污泥量增加之低污泥負荷狀態下運轉，故可降低與廢水 處理同時產生的剩餘污泥發生量（參考非專利文獻1、2)。 又，此時可利用下列式1說明。 △ X=aS — bX.........式 1 其中，ΛΧ:剩餘污泥發生量（kg/day) S :去除 BOD 量（kg/day) X :曝氣槽中的活性污泥量（kg) a :去除B〇D量的污泥轉換率（kg/kg) b :依據內生呼吸的自氧化率（1/day) 由上述式1，增長污泥滯留時間，實施更增加保持於 生物處理槽的活性污泥量之運轉時，則更降低剩餘污泥發 生量。然而，污泥滯留時間愈長，因黏度上升引起的膜阻 塞或氧供應不足之風險增加’不實施曝氣量過剩的運轉則 200815296 不易達成。實用設施係控制污泥滯留時間，定期地抽出剩 餘污泥，使污泥濃度維持爲8〜1 2g/L的管理濃度之範圍而 運轉。然而，仍產生大量的產業廢棄物亦即剩餘污泥，因 此，從降低環境負荷或廢水處理費用之觀點，期望更降低 剩餘污泥發生量之技術。 然而如前述般，即使微氣泡有助於增加氧供應量，惟 因分離膜的膜面洗淨效果小，使產生自散氣管的微氣泡直 接作用於膜面的方法，即使爲膜分離活性污泥法中標準的 污泥濃度，亦不易充分地洗淨膜面，若爲高污泥濃度則更 加不易洗淨。 又，因一般難以長條化微氣泡散氣管，若爲大型的膜 分離裝置時，由1根的氣體供應管於二側設置複數個分枝 管，配置微氣泡散氣管等之方法（參考專利文獻5)。然而， 該配置方法的微氣泡散氣管被應用於膜分離裝置用散氣管 時（參考第1 3圖），於微氣泡無法散氣的中央氣體供應管和 分枝管的上部，無法饋入膜表面洗淨用的氣泡，因此膜表 面的洗淨效果不足，而降低膜的過濾機能。 [專利文獻1]特開2002-224685號公報 [專利文獻2]特開200 1 -2 1 2587號公報 [專利文獻3]特開2003 -5 3368號公報 [專利文獻4 ]特開平8 - 3 2 3 1 6 5號公報 [專利文獻5]特開2005-8 1 203號公報 [非專利文獻1]化學工學，第64卷8號（2000),390〜3 92,山本 和夫 200815296 [非專利文獻2]情報技術中心，「污泥減量化系統之比較和 污泥對策降低成本」講習會（2004.6.25)教材 【發明内容；Γ 解決發明之課題 本發明的目的係於包括處理下水道或工廠廢水等污水 的膜分離活性污泥法之膜分離方法中，不阻礙分離膜表面 的洗淨效果、亦即不降低_膜過濾流通量，並提高氧供應效 率。又，其目的之一係同時提高槽內的微生物濃度和生物 反應效率之同時，提供一種於膜分離活性污泥法時可降低 剩餘污泥發生量之符合經濟的膜分離方法。又，另一目的 係提供一種有效地供應微氣泡於膜面，且具有充分的膜表 面洗淨效果之浸漬型膜分離裝置。 解決課題之方法 爲解決上述課題，本發明的膜分離方法係特定如下。 將含有活性污泥的微生物含有液儲存於微生物含有液 收容槽內，藉由設置於該微生物含有液收容槽內的浸漬型 膜分離裝置實施膜分離處理之膜分離方法，上述浸漬型膜 分離裝置係至少具備膜表面粗糙度爲〇. 1 # m以下的分離膜 和於該分離膜下方產生微氣泡的微氣泡散氣管，使產生自 上述微氣泡散氣管的微氣泡作用於上述分離膜表面，邊洗 淨分離膜表面，邊使微生物含有液實施膜分離處理之膜分 離方法。 又’本發明的浸漬型膜分離裝置係特定如下。 該浸漬型膜分離裝置之特徵係浸漬設置於儲存被處理 •10· 200815296 液的槽內之浸漬型膜分離裝置，其中微氣泡散氣管的配置 方式如下：將複數片的以膜表面粗糙度爲0.1 // m以下的平 膜作爲分離膜配置而成之分離膜元件配置成與膜面平行， 並於分離膜元件的下方配置產生微氣泡之微氣泡散氣管， 且散氣孔係存在於由鄰接的分離膜元件之膜間所形成空間 之垂直下方。 發明的效果 依據本發明，僅藉著使由微氣泡散氣管噴出的微氣泡 而成的氣液混合流作用而實施膜表面洗淨，可不降低流通 量且安定地持續實施活性污泥等微生物含有液之膜固液分 離。亦即，本發明不需如先前技術般，爲要提升膜洗淨而 設置粗大氣泡散氣管，又設置氣泡合一裝置，藉著送液泵 以增加液體流速。且因可提升氧供應效率，故於裝置設置 、運轉二方面均符合經濟效益，裝置組成簡易且易於維修 〇 又’本發明係即使於高微生物濃度的運轉下，僅藉由 微氣泡的膜面洗淨即可實施一定程度以上的高流通量之過 濾運轉。因此，藉由將該技術使用於高污泥濃度的運轉而 處理廢水，可以小型的設備有效地降低剩餘污泥發生量。 特別是可藉由省空間且不需與分解污泥相關的臭氧氧化等 其他附加設備而抑制剩餘污泥發生量。依據本發明，於高 污泥濃度下實施抑制剩餘污泥發生量（促進無機化）之運轉 時，雖因曝氣動力比於一般低污泥濃度運轉時更大而增加 電力費’惟剩餘污泥發生量大幅降低，因其處理費用的減 -11- 200815296 少效果更甚於電力費的增加，故可減少廢水處理時的運轉 成本。特別是含水率85 %前後的剩餘污泥處理費用超過1 萬日圓/頓之地區，成本降低效果更加顯著。 又，本發明提供改良微氣泡散氣管的結構之技術或針 對膜兀件的微氣泡散氣管的配置之改良技術，藉由該技術 有效地於膜面供應微氣泡，易於具有充分的膜表面洗淨效 果，且可減輕設置於槽內的散氣管內之污染。藉此完成可 安定地運轉之浸漬型膜分離裝置。 【實施方式】 實施發明之最佳型態 本發明係關於使用含有活性污泥的微生物含有液分離 膜而實施固液分離之膜分離方法、浸漬型膜分離裝置及膜 分離處理法。例如使下水道等的污水於生物處理槽內實施 活性污泥處理，藉由使含有活性污泥的處理混合液於上述 生物處理槽內，以浸漬型膜分離裝置實施膜分離處理的膜 分離活性污泥法處理廢水之方法。實施該膜分離活性污泥 處理的廢水處理方法中，爲要不阻礙分離膜表面的洗淨效 率和對活性污泥的氧供應機能而提高散氣效率，使用特定 的分離膜，且產生從散氣裝.置而出的微氣泡，藉由該微氣 泡而洗淨分離膜表面。亦即，爲提高廢水處理時的散氣效 率，綜合地探討使用於膜洗淨的散氣和分離膜的表面性狀 之結果，發現若使用表面性狀在特定範圍內之分離膜，即 使微氣泡的作用亦具有充分地膜面洗淨效率，而創造本發 明。 -12- 200815296 第1圖所示係適用本發明法的依據膜分離活 水處理裝置之一例。以下所述係使用第1圖的廢 置’依據本發明法處理有機性污水等廢水之方法 可依據本發明的廢水處理法處理之廢水（污7」 業廢水或生活廢水等。本發明法係特別有效於針 學工廠或食品工廠等富含有機物的產業廢水之處: 第1圖所示的廢水處理裝置中，設置儲存含 泥的微生物含有液且爲要實施藉由活性污泥的生 曝氣槽（微生物含有液收容槽）2、爲要將原水（被處 水）饋入曝氣槽2之原水供應泵3及原水供應管1 生物處理的活性污泥混合液實施固液分離之膜 4、吸引以膜分離裝置而固液分離的膜透過水之空 抽出曝氣槽內的剩餘污泥之污泥抽出泵6。 膜分離裝置4係由膜組件4 1和設置於其下方 置8而構成。膜分離裝置4係浸漬於曝氣槽2內 散氣裝置8係以空氣管路（氣體供應管路）81而連 供應裝置7。亦即，藉由空氣供應裝置7將空氣 裝置8，藉由使微氣泡由散氣裝置8散氣至活性 實施活性污泥的好氧處理，同時亦實施膜面的洗 曝氣槽2的大小和材質等無特別的限制，可 污泥、可使膜分離裝置4浸漬於原水和活性污泥 (微生物含有液）即可，例如宜使用混凝土槽、纖 膠槽等。又，曝氣槽的內部可爲分割成複數個槽 可將膜分離裝置4浸漬於分割爲複數個槽之中 性法之廢 水處理裝 〇 [C )例如產 對排自化 理。 有活性污 物處理之 理液的廢 、使經過 分離裝置 ί吸栗5、 的散氣裝 的液中， 通於空氣 饋入散氣 污泥中， 淨。 儲存活性 的混合液 維強化塑 結構，亦 的部分槽 -13- 200815296 內。其他，亦可於曝氣槽的前段另外設置厭氧槽、無氧槽、 好氧槽等，以進行有機物之外的氮、磷等營養鹽之去除程 序。 原水供應泵3係可將原水（廢水）運送至曝氣槽2內之 泵即可，無特別的限制，例如可使用漩渦泵、漫射泵、漩 渦斜流泵、斜流泵、活塞泵、柱塞泵、隔膜泵、齒輪泵、 螺旋泵、葉片泵、階式泵、噴射泵等。 空吸泵5係吸引膜透過水管路42內的膜透過水之泵， 藉由該泵的吸引力而供應以膜分離裝置4實施膜過濾固液 分離所需之驅動力而產生水流。該空吸泵5的形狀等無特 別的限制，.一般使用於減壓狀態至300kPa以下運轉之泵。 又，亦可以自然水位差爲驅動力實施膜過濾而取代空吸泵 5。此時，膜過濾流束（每單位膜面積的膜過濾流通量）係決 定水處理方法的效率性之極重要項目。膜過濾流束愈高， 可以膜面積小的膜分離裝置處理一定流量的廢水，影響於 降低水處理裝置的設置面積、降低膜表面所需的曝氣能量 等。然而，因愈提高膜過濾流束，則愈增加膜過濾阻力， 故不易於安定地運轉。依據本發明法，即使於較高的膜過 濾流束，亦即0 · 5 m/曰以上，亦可安定地運轉。 '又，於膜透過水管路設置可固定時間地切換膜過濾的 運轉/停止之膜分離蓮轉停止控制裝置43。其控制裝置無特 別的限制，例如如第1圖般，供應空吸泵· 5的固液分離所 需的驅動力時而設置的控制裝置4 3，其內設有計時器，依 據預先記錄的程式，藉由定期切換空吸泵的運轉/停止的繼 -14- 200815296 電器開關之控制裝置。又，以自然水位差爲驅動力時，於 膜過濾水的管路途中設置電磁閥，藉由該電磁閥的開關， 和上述相同的控制之控制裝置。 本發明法係藉由上述膜分離運轉/停止控制裝置43，邊 以一定的循環重複膜過濾的運轉和停止，邊進行膜過濾。 膜分離的停止時間所佔的比例係定義如式2般。本發明 中，該膜分離的停止時間所佔的比例宜爲1〜1 5 %。 (膜分離的停止時間所佔比例） =(停止時間）/((運轉時間）+ (停止時間）） ••式2 先前方法係使膜分離的停止時間的比例縮短爲1 5%以 下而進行膜過濾運轉，膜污染物不易充分地由膜表面剝 離。然而，使用表面粗糙度爲0.1/zm以下的分離膜，特別 是表面粗縫度爲0.1//m以下且平均孔徑爲〇.2//m以下的 分離膜，實施以微氣泡洗淨膜面之本發明法時，即使膜分 離的停止時間之比例爲15%以下，亦可充分地剝離膜表面 的膜污染物質，相反地提升膜過濾安全性。又，使膜分離 持續時間（上述中，1循環的運轉時間）爲20分以下時，因 明顯地提高膜過濾安定性故更適當。 污泥抽出泵6係爲要使曝氣槽內的MLSS濃度維持一 定而定期地抽出污泥之泵。該泵無特別的限制，可運送高 黏性的污泥即可。膜分離活性污泥法中，一般的MLS S濃 度爲3〜2 0g/L左右，惟爲要維持更安定的膜過濾流束，MLSS 濃度宜爲5〜15g/L左右。一般，藉由提高MLSS濃度而增加 單位體積的有機物去除速度，可實施高效率的水處理，惟 -15- 200815296 膜過濾係隨著MLSS濃度的提高而增加膜過濾阻力’不易 於安定地實施膜過濾。依據本發明’即使於較高濃度即 10g/L以上的MLSS濃度，亦可安定地運轉。 又，本發明係如後述般，因使用具有膜表面粗糙度爲 0. 1 // m以下即平滑的膜表面之平膜形狀分離膜，單獨微氣 泡散氣管即可充分地膜面洗淨，即使於實際膜過濾運轉所 需的一定流通量條件下，亦可安定地運轉。且即使於MLSS 濃度爲1 5 g/L以上的高污泥濃度時，亦可安定地實施膜過 濾。具體而言，水溫25°C的條件下，MLSS濃度10g/L時約 爲1.0m/d的膜過濾流束，15g/L時約爲0.7m/d的膜過濾流 束，20g/L時約爲〇.4m/d的膜過濾流束，30g/L時約爲0.2m/d 的膜過濾流束，各可於1個月以上膜間差壓1 OkPa以內運 轉。 降低剩餘污泥發生量的效果之程度係依據廢水的種類 和活性污泥、運轉條件等差異而異，因此不易槪括地論述， 使BOD濃度爲200〜l，500ppm的廢水於BOD體積負荷 0.5〜2.0kg — B〇D/m3/日，MLSS濃度爲15g/L的狀態下，實 施依據本發明法的處理時具有高效果。 若污泥濃度低時，因污泥的自行分解速度和內生呼吸 之有機物分解效果不佳，故宜提高污泥濃度，MLSS濃度宜 爲15g/L以上，尤宜20g/L以上。然而，若污泥濃度過高， 則黏性變高使曝氣槽內的活性污泥液之混合不佳、污泥的 性狀惡化等’而增加運轉的風險，故即使MLSS濃度高， 亦宜爲40g/L·以下。宜管理MLSS濃度爲15~40g/L範圍內 -16- 200815296

的何者係宜因應體積負荷和減少污泥的需求而決定，無特 別的限制’使BOD污泥負荷爲〇.lkg/MLSS/曰之MLSS濃度 即可。又’欲減少污泥時，可爲0.05kg/MLSS/日之MLSS 濃度即可’欲更減少污泥時，可爲〇.〇2kg/MLSS /日之MLSS 濃度即可。 因污泥的抽出等理由，於運轉時期中的部分時期，污 泥濃度可爲1 5 g/L以下。然而，爲要抑制剩餘污泥發生量， 長期運轉於1 5 g / L以上者，可抑制一定時間內的剩餘污泥 發生量，例如宜維持在年間5 0 %以上，尤宜7 0 %以上，M L S S 濃度爲15g/L以上。 空氣供應裝置7係運送壓縮空氣之裝置，通常使用鼓 風機、壓縮機等。運送的空氣係由散氣裝置8送至槽內的 微氣泡，藉由該微氣泡而洗淨膜分離裝置的分離膜表面， 同時將生物處理（好氧處理）所需的氧饋入液中。此時，曝 氣風量愈大，愈易於洗淨分離膜表面，惟曝氣風量爲高標 準時，因相對於曝氣風量的增加，洗淨效果的增加較少， 故右曝氣風量過大，則降低曝氣效率。又，若曝氣風量過 大，則降低每單位曝氣風量的氧溶解效率，使能量效率變 差。另一方面，若曝氣風量過小，不僅無法充分地洗淨分 離膜表面，且單位設置面積的曝氣效率變小，不符經濟效 益。曝氣風量係曝氣空氣流路每單位面積的曝氣風量，較 宜爲 0.13〜0.5L/分/cm2，尤宜 0.18〜0.4L/分/cm2，最宜爲 0.18〜0.25L /分/ cm2。 膜分離裝置4係由上方的膜組件4 1和下方的散氣裝置 -17- 200815296 8而構成。宜使用金屬或樹脂等材料形成框體，以載 述膜組件4 1和散氣裝置8。 膜組件41係具有設置可使槽內含有活性污泥的 物含有液實施固液分離的分離膜的結構之組件。爲此 離膜的形狀可爲平膜或中空系膜等，本發明則宜爲平 膜組件形狀無特別的限制，惟爲要提升過濾膜（分離丨 操作性和物理耐久性，較宜爲例如第3圖（槪略斜面 示，使用一種配置以樹脂和金屬等形成的框架4 5的內 面，夾著透過水流路材料的平板狀分離膜（平膜）46， 合固定平膜的周圍的結構之平膜元件44，使複數〜多 該平膜元件44配置成與膜面平行之組件。平膜組件的 不受限於上述。具備平膜元件的膜組件4 1係因與膜面 的流速的剪斷力之污垢去除效果佳，故適用於本發明 中使用的平膜（分離膜）係如後述般，必須具有膜表面 度爲0.1/zm以下之平滑表面。 又，較宜爲如第3圖所示，使複數片〜多數片的平 件44隔著一定的間隔垂直且與膜面平行而配置之膜 結構。第3圖係表示相鄰的2片分離膜元件44之槪略 圖’相鄰分離膜元件44的膜面之間空著規定的間隔， 液的上昇流特別是氣泡和槽內液的混合流使該膜間空 上升。爲要使分離膜的膜面洗淨能無阻礙且良好地進 宜使來自該膜面空間B的垂直下方的含微氣泡之氣液 流向上流動。 爲要增加膜組件的單位體積之過濾面積’宜縮小 持上 微生 ，分 膜。 摸）的 圖）所 外二 且黏 數個 結構 平行 。其 粗糙 膜元 組件 斜面 槽內 間B 行， 混合 分離 -18- 200815296 膜元件44的膜面間隔，配置更多的分離膜元件，惟若膜面 間隔過度狹窄，則分離膜元件的膜面無法充分與空氣作用 而膜面洗淨不完全，相反地降低膜過濾性能。爲要有效地 實施膜過濾，膜面間的間隔宜爲卜15mm，尤宜5〜10mm。 散氣裝置8係可產生微氣泡之散氣管即可’無特別的 限制，例如可使用空氣吐出部位的材質爲金屬、陶瓷、多 孔性橡膠、薄膜之散氣裝置，可使用一般使用爲氧溶解效 率高之散氣裝置。又，散氣裝置8的壓力損失若過高，則 增加消費電力，因不利於省能源性、經濟性’故宜爲低壓 力損失者。 使用於本發明的微氣泡，較宜爲藉由散氣自孔徑爲 1〜500 /z m的散氣孔而產生之微氣泡。設置散氣孔的部位係 由金屬管等非伸縮性材質構成時，散氣孔的孔徑係直接側 定其孔徑所得之値。此時，散氣孔爲圓形時，其圓直徑即 爲孔徑，惟若非圓形時，由照片算出孔的有效面積，換算 成圓時的直徑即爲孔徑。亦即孔的有效面積爲A時，孔徑 可由2χ(Α/ττ )1/2而算得。又，存在複數個孔徑相異的孔時， 以各個孔徑的平均値爲散氣孔的孔徑。又，在由橡膠製的 多孔質膜般伸縮性材料而成之部位設置散氣孔時，可於其 散氣管內施加規定的壓力，使散氣孔呈開啓狀態而照相攝 影，由照片測定其孔徑。 又，微氣泡宜爲直徑2mm以下。該氣泡徑係採用於清 水環境下實施曝氣，照相攝影膜面相當位置的氣泡，由其 照片評估氣泡徑的平均値之方法。該類直徑2mm以下的微 -19- 200815296 氣泡係由上述孔徑爲1〜500 // m的散氣孔散氣而形成’然 而，亦可將散氣管產生粗大氣泡後使氣泡分散而微細化之 氣泡微細化裝置設置於散氣裝置8和膜組件4 1的中間’藉 此形成微氣泡。 又，微氣泡散氣裝置宜爲散氣面乃由形成多數藉著伸 縮而開關的散氣孔所形成之彈性薄片所構成的，且散氣管 係具有藉由其散氣孔的開關而釋放微氣泡的結構。藉由伸 縮而開關的散氣孔例如微隙缝。具體而言，理想的散氣裝 置係設置形成微隙缝的彈性薄片以覆蓋圓筒狀支持管的外 周，將空氣饋入上述圓筒狀支持管和彈性薄片之間時，彈 性薄片膨脹且形成於彈性薄片的微隙縫開啓而產生微氣泡 的結構。該類散氣裝置例如美鈴工業（股）販售的橡膠製圓 筒型散氣管。 說明上述微氣泡散氣管的結構和動作。第2圖係微氣 泡散氣管的長方向中心軸α之切面圖。微氣泡散氣管係於 中心部位具有支持管20，設置彈性薄片1 9以覆蓋支持管 20的整體外圍，彈性薄片1 9的軸方向二端部位係藉由環狀 固定工具21而固定。複數個散氣隙縫（圖無表示）係形成於 彈性薄片19。該散氣隙縫的長方向之長度爲〇.1〜i〇mm，尤 宜長度0.5〜5mm之隙縫。 支持管2 0的一端係與分枝管部位1 6連接，於連接端 附近設置連通孔22。供應自分枝管16的空氣係通過連通孔 22後，進入支持管20和彈性薄片1 9之間，使彈性薄片丄9 膨脹。藉由彈性薄片1 9的膨脹而開啓散氣隙縫，使饋入的 -20- 200815296 空氣成爲微氣泡，噴至曝氣槽2內的液體中。停止供應空 氣時’因彈性薄片膜1 9收縮而關閉散氣孔，不釋放微氣泡 時’槽內的微生物含有液不會自散氣孔流入散氣管內，可 預防膜過濾運轉的過程中因微生物含有液中的污泥導致散 氣孔的阻塞或散氣管內的污染。 分枝管16及支持管20的材質係具有不因散氣的振動 等負荷而破損之剛性材質即可，無特別的限制。例如宜使 用不銹鋼等金屬類、丙烯腈丁二烯苯乙烯樹脂（A B S樹脂）、 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等樹脂、纖維強化樹脂（FRP)等 複合材料、其他材質等。 彈性薄片1 9的材質無特別的限制，宜適當地選擇使用 乙烯丙烯二烯橡膠（EPDM)、矽橡膠、胺甲酸酯橡膠等合成 橡膠、或其他彈性材料。其中，較宜爲乙烯丙烯二烯橡膠 乃因其耐藥品性優異。 又，在膜組件內的分離膜元件44的膜間空間B內，爲 使微氣泡自下方上昇並使微氣泡在膜面作用，宜設置散氣 裝置8使膜間空間B的垂直下方不遍滿散氣孔。藉此使微 氣泡均勻地作用於分離膜元件44的膜面，可有效率地洗淨 分離膜表面，可得高膜過濾流束。 本發明中具體的散氣管之配置方法係如下述之方法。 第4圖係於槽內設置膜分離裝置，實施膜分離時的一 實施型態之槪略斜面圖。於分離膜組件4 1的垂直下方設置 複數個微氣泡散氣管8a、8b。該複數個微氣泡散氣管8a、 8b係分別隔著分枝管部位16L、16R連接於空氣供應管 -21- 200815296 15L、15R。該氣體供應管15L、15R係以與分離膜 直下方部位相隔成對相的方式配置。亦即，分枝 從第4圖中左側的氣體供應管15R分枝，分枝管 右側的氣體供應管15L分枝，於分枝管16R、16L 連接長度相異的散氣管8a、8b。如此，藉由使微 管的長方向軸配置於與分離膜元件 44的膜面 向，可使散氣孔無阻礙地配置於分離膜組件的垂 位。 又，該微氣泡散氣管8a、8b的長度愈長，愈 方向均一量地散氣。因此，當分離膜組件乃設置 離膜元件之大型組件時，不易製作具備由組件一 端的長度且可於長方向均一量地散氣之微氣泡散 發明宜具備即使配置於大型分離膜組件的垂直下 可無阻礙且均一地產生微氣泡之微係結構散氣管 圖〜第6圖所示，複數個氣體散氣管係以與分離膜 直下方部位相隔成對向的方向配置，且連接於這 應管的微氣泡散氣管係以延伸於與分離膜元件的 叉的方向之方式配置的結構。亦即，如第4圖所 氣泡散氣管係以長方向中心軸α幾乎並列於同一 方式來配列。宜使相鄰的微氣泡散氣管的長度相 前端部位彼此相異的方式來配置。其中「彼此相 例如微氣泡散氣管係從眼前側沿著箭頭的方向A 泡散氣管8b、短微氣泡散氣管8a、長微氣泡散_ 順序，通過分·枝管部位1 6R而配置於右側的氣 組件的垂 旨16R係 16L係從 的各前端 氣泡散氣 交叉之方 直下方部 不易在長 多數的分 端到另一 热菅。本 方時，仍 係如第4 組件的垂 些氣體供 膜面成交 示般，微 直線上之 異，且使 異」係指 依長微氣 ，管8b之 體供應管 -22- 200815296 15R，且沿著箭頭的方向A依短微氣泡散氣管8a、 泡散氣管8b、短微氣泡散氣管8a之順序，通過分枝 1 6L而配置於左側的氣體供應管1 5L，使先端位置彼 形成不整齊之配置方法。 又，第4圖的實施樣態係由包含長方向長度相 種類微氣泡散氣管8a、8b各3根合計6根散氣管所 散氣裝置，惟散氣管的長方向長度的種類及根數不 此，可因應曝氣槽2的體積、分離膜組件41的尺寸 膜元件44的片數、管路等的自由度而適當地選擇。 2及第3的微氣泡散氣管的實施樣態（第5圖、第6 I 同。 第4圖中實施膜過濾運轉時，藉由開關閥1 4的 自鼓風機7饋入的空氣係流入空氣供應幹管8 1，流 供應管15R、15L，更通過分枝管16R、16L將空氣 氣泡散氣管8a、8b。空氣自微氣泡散氣管8a、8b表 散氣孔而噴出，於曝氣槽（處理槽）2內發生微氣泡。 出的微氣泡之空氣升液作用而發生的氣液混合上昇 氣泡係作爲掃流而作用於分離膜的膜面，可抑制膜 易附著、堆積於膜面之塊結層。 其次，第5圖（散氣管部位之上方圖）所示係微 氣管的其他實施樣態。其中，相鄰的微氣泡散氣管 方向長度係每隔2根而相異。如此，不需相鄰的微 氣管8的長方向長度均相異而呈不整齊狀，亦可隔 而相異使呈不整齊狀。 長微氣 管部位 此相異 異的2 構成之 受限於 、分離 後述第 II )亦相 開啓， 入氣體 饋入微 面的微 藉由噴 流或微 過濾時 氣泡散 8的長 氣泡散 複數根 -23- 200815296 又，第6圖（散氣管部位的（a)上方圖、（b)側面圖）所示 係微氣泡散氣管的其他實施樣態。連接於左側的氣體供應 管5L的分枝管部位6L且延長的微氣泡散氣管之前端部 位，和連接於右側的氣體供應管5R的分枝管部位6R且延 長的微氣泡散氣管之前端部位係部分相疊。亦即，連接於 右側的分枝管部位6R且延長的微氣泡散氣管係位於其長 方向中心軸α爲水平的平面C上，連接於左側的分枝管部 位6L且延長的微氣泡散氣管係配置於其長方向中心軸α 爲比水平面C更下方之水平面D上。此時，宜錯開上側的 微氣泡散氣管的長方向中心軸和下側的微氣泡散氣管的長 方向中心軸，以免阻礙由下方的微氣泡散氣管釋出的微氣 泡之上昇流。如此，微氣泡散氣管8的長方向中心軸α不 需在同一平面上，亦可一部分的微氣泡散氣'管8之前端部 位乃上下重疊。 第7圖所不係一設置和第4圖相同的微氣泡散氣管之 膜分離裝置的具體設備。第7圖（a)、（b)、（c)分別爲膜分離 裝置的正面圖、側面圖、A-A切面圖。該圖係省略氣體供 應管及其上流側。 第7圖的裝置係於分離膜組件4 1內設置一平行排列的 1 〇〇片分離膜元件。於分離膜組件4 1的垂直下方設置由右 側的氣體供應管（圖無顯示）的分枝管部位1 6 R向水平方向 延伸的微氣泡散氣管和由左側的氣體供應管（圖無顯示）的 分枝管部位1 6L向水平方向延伸的微氣泡散氣管。這些微 氣泡散氣管係以長方向中心軸幾乎於相同水平面的大略直 -24 - 200815296 線上排列成4列的方式配置，以使得對向的多數微氣泡散 氣管的前端彼此爲位置鄰近。更以其前端部位爲彼此相異 之方式配置。藉由作成該微氣泡散氣管結構’可於分離膜 組件41內的各元件的膜面均勻地散出微氣泡。 第8圖所示係一設置和第6圖相同的微氣泡散氣管之 膜分離裝置的具體設備。第8圖（a)、（b)、（c)分別爲膜分離 裝置的正面圖、側面圖、A-A切面圖。該圖係省略氣體供 應管及其上流側。 第8圖的裝置中，分離膜組件4 1的結構係與上述第7 圖所示者相同，設置於分離膜組件4 1的下方的散氣管結構 係與第7圖所示者相異。於分離膜組件4 1的垂直下方設置 由右側的氣體供應管（圖無顯示）的分枝管部位16R向水平 方向延伸的微氣泡散氣管和由左側的氣體供應管（圖無顯 示）的分枝管部位1 6L向水平方向延伸的微氣泡散氣管。這 些微氣泡散氣管係以長方向中心軸於上下2水平面且長方 向中心軸錯開的方式配置，其前端部位係部分重疊。藉由 作成該微氣泡散氣管結構，可於分離膜組件4 1內的各元件 的膜面均勻地散出微氣泡。 一般而言，使用粗大氣泡於分離膜的膜面洗淨用時， 如前述般，雖提高附著在膜表面的污泥之洗淨去除效果， 惟因氣泡和水的接觸面積變小，故降低氧氣溶解於液中的 效率，且降低散氣效率。然而，本發明因在膜分離裝置4 中使用膜表面粗糙度爲0.1//m以下，尤宜膜表面粗糙度爲 〇·1 # m以下且膜表面平均孔徑爲〇.2 /z m以下之表面性狀 -25- 200815296 的特定分離膜，即使使用低洗淨效果的微氣泡’亦可具有 充分的膜面洗淨效果，可安定地運轉於膜分離活性污泥法 所需的一般通氣量之條件下。 本發明中，使用於膜分離裝置4的分離膜係平膜，乃 一分離膜其係具有藉由在被過濾側施加壓力或由透過側吸 引而捕集被過濾液中一定顆粒徑以上物質之機能，依據其 捕集顆粒徑的差異，分類爲動態過濾膜、精密過濾膜及超 過濾膜，較宜爲精密過濾膜。 使用爲分離膜的平膜之膜表面部位係如第9圖所示。 膜分離活性污泥法中，使活性污泥於膜表層部位9實施固 液分離，分離的水係作爲透過水（處理水）而透過膜內。使 用於本發明的分離膜係膜表面的表面粗糙度爲0.1/zm以 下，較宜爲膜表面粗糙度以下且膜表面的平均孔徑 0.2 μ m以下，尤宜膜表面的表面粗糙度〇 . 〇 1〜〇 . 〇 7 // m，且 膜表面的平均孔徑爲0.01〜〇.l/zm。 膜表面的表面粗糙度係指相對於分離膜與被過濾液接 觸的膜表面，於垂直方向的高度之平均値，第9圖的模式 圖係以符號10代表高度而表示之圖。該膜表面的表面粗糙 度係可利用下述的裝置、方法而測定。測定裝置係使用原 子力顯微鏡裝置（Digital Instruments公司製 Nanoscope Ilia)，使用SiN懸臂（Digital Instruments公司製）作爲探 針’掃描模式爲接觸模式，掃描範圍爲1 〇 // m X 2 5 // m，掃 描解相度係以5 1 2x5 1 2測定各點的Z軸（相對於膜表面的垂 直方向）之高度（Zi)而取得數値。測定前，使膜試驗品於常 -26- 200815296 溫浸漬於乙醇1 5分鐘後，於逆浸透膜過濾水中浸漬、洗淨 24小時後，實施風乾前處理。之後，使測定數値的基底線 實施水平化處理，以依據下述式3計算而得的平方平均粗 糙度RMS(/z m)作爲膜表層部位的表面粗糙度。 Π5 Z Σ(Ζι-Ζ)2 RMS=-\」- ^ N ......式 3 膜表面的平均孔徑係指分離膜表面的細孔徑之平均 φ 値，第9圖的模式圖係以符號1 1代表寬度而表示之圖。爲 要測定該膜表面的平均孔徑，例如使用掃描型電子顯微鏡 以10,000倍率照相攝影膜表面，測定任意10個以上宜爲 20個以上的細孔之直徑，再算其數平均値而求得。細孔爲 非圓狀時，利用影像處理裝置等，求具有與含細孔的面積 相等面積之圓（等價圓），以等價圓直徑作爲細孔的直徑之 方法而求得。若細孔徑的標準偏差σ過大，因過濾孔徑性 能差的孔之比例高，故標準偏差σ宜爲0.1 // m以下。 ® 又，使用於本發明的多孔性膜係從高透水性和運轉安 全性的觀點，宜使用水透過性優異之膜。使用前的多孔性 膜的純水透過係數可作爲透過性的指標。多孔性膜的純水 透過係數係使用逆浸透膜的25 °C精製水，於壓頭高度lm 測定透水量而算出之値，較宜爲2xl(T9m3/ m2/s/pa以上，尤 宜40xl(T9m3/ m2/s/pa以上，於該範圍內可得實質充分的透 過水量。 使用具有這類表面性狀的平膜狀分離膜之膜分離裝置 時’藉由使微氣泡作用於膜面可良好地洗淨膜面之理由乃 -27- 200815296 如以下所述。 膜表面粗糙度愈小的分離膜，膜表面 剝離係數比率有增大之趨勢（參考第1 4圖 透過物質剝離係數係指表示附著於分離膜 的非膜透過物質從分離膜剝離的容易度之 對於標準膜的剝離係數的比率來表示該試 値，即非膜透過物質剝離係數比率。亦即 率愈高，附著於分離膜的非膜透過物質 離，不易在膜表面形成非膜透過物質的薄 性能。又，標準膜係指米莉波爾公司製的 器VVLP02500(親水性PVDF製，孔徑0.10a 又，平均孔徑愈小的分離膜，則過濾 小（參考第1 5圖）。過濾阻力係數比率係以 過濾阻力係數之比率，來表示附著於膜表 質每單位物質量的阻力發生量之過濾阻 即，過濾阻力係數比率愈小，即使非膜透 離膜表面，亦不易出現膜過濾阻力，而提 產生自散氣管而作用於膜表面的氣泡 非粗大氣泡時，因氣液混合上方流激發的 變小。然而，膜表面粗糙度爲0.1/zm以下 膜透過物質剝離係數比率高，自膜表面附 膜透過物質容易自分離膜表面剝離，不易 膜透過物質的薄層，因此，即使以微氣泡 有充分的膜過濾性能。 的非膜透過物質 )。膜表面的非膜 表面的被過濾液 剝離係數，以相 驗膜的剝離係數 ，該剝離係數比 易於自分離膜剝 層，提高膜過濾 杜拉波爾膜過濾 【m) 〇 阻力係數比率愈 相對於標準膜的 面的非膜透過物 力係數的値。亦 過物質附著於分 高透水性。 係採用微氣泡而 膜表面洗淨應力 的分離膜係因非 著於分離膜的非 在膜表面形成非 洗淨膜面，亦具 -28- 200815296 第1 4圖、第1 5圖所示上述事項係使用膜表面粗糙度 及平均孔徑相異的4種市售分離膜，實施下述的實驗、解 析之結果明顯可知。 首先，於30°C以上的溫度使表2所示的4種分離膜（分 離膜A〜D)浸漬於2 〇 %乙醇水溶液2小時以上，之後，取出 並放入膜過濾試驗裝置。該膜過濾試驗裝置係使用如第1 6 圖（膜過濾試驗裝置的槪略圖）所示之裝置。該膜過濾試驗 裝置係利用氮氣而加壓收容純水之純水容器4 1 0內，或加 壓攪拌式管401(米莉波爾（股）製，Amicon 8050)內。其加壓 壓力係利用壓力計4 1 1而測定。藉著氮氣的加壓，以設置 於膜固定支持器406的分離膜402來過濾被過濾液。又， 膜過濾時，以磁攪拌器403使攪拌子404旋轉，可攪拌攪 拌式管401內的被過濾液。又，可將透過分離膜402的膜 透過液放入電子秤408上的燒杯407內，利用電子秤408 測定膜透過液之量，將測定値存入電腦409。又，藉由閥 4 1 2、閥4 1 3、閥4 1 4的開關，以調節膜過濾試驗裝置的各 部位之加壓。 使用上述的膜過濾試驗裝置，利用氮氣405加壓純水 容器4 1 0內的純水，邊將純水饋入攪拌式管40 1內，邊使 純水實施膜過濾。使表示測得的時間和膜透過液量的關係 之數値進行下述處理。首先，使用任一過濾時間的膜透過 液量的微分係數’算出任一過濾時間的膜過濾流束。其次， 由上述任一過濾時間的膜過濾流束，使用膜過濾壓力，依 據下式算出任一過濾時間的膜過濾阻力。 -29- 200815296 膜過濾阻力係由下述計算式算出。

AP μ-J 式 4 其中，R係膜過濾阻力（Ι/m)，△ P係膜間壓差（Pa)，# 係透過水的黏度（Pa-s)，J係膜過濾流束（m/s)。其中，从係 依據下式由溫度換算而得。 // xlO3 二 F· exp[(l + BT)/(CT + DT2)]…式 5 其中，F = 0.0 1 257 1 87、B = — 0.005 806436、C = 0.00 1 1 309 1 1、D = — 0.000 005 723952，T 係絕對溫度[K]。亦 即，以攝氏溫度爲σ [°C ]，Τ= σ + 273.1 5。 由上述算出的結果作成每單位膜面積的總過濾液量和 膜過濾阻力之關係，以膜過濾阻力爲固定之膜過濾阻力作 爲膜過濾阻力初期値。 其次，爲求過濾阻力係數，使用第1 6圖的膜過濾試驗 裝置，使用分離膜使活性污泥液（取自處理農業集落廢水的 膜分離式活性污泥裝置之活性污泥液）實施膜過濾。 該膜過濾係使膜過濾試驗裝置中的純水容器4 1 0位於 外面，連接第1 6圖的虛線所示的連接管4 1 5，使被過濾液 及氮氣直接進入攪拌式管401內。使評估對象的分離膜設 置於膜固定支持器406,將被過濾液饋入攪拌式管401內的 同時，利用氮氣實施加壓。此時，不實施磁氣攪拌器403 的攪拌而實施膜過濾。藉著由膜過濾而得時間和膜過濾 '液 量的關係之數値計算’和上述相同地作成每單位膜面積的 總過濾液量和膜過濾阻力之關係。其中作成的每單位膜面 -30- 200815296 積的總過濾液量和膜過濾阻力之關係中，因包 位，故該直線的傾斜度爲Κο。又，測定被過濾、液 物物質量（乾燥重量），其値爲X(mg/L)，過濾阻力 以下式求得。 ko a =— X …式6 依據上述的方法，分別測定標準膜和評估膜 力係數，由下式而算出過濾阻力係數比率a r。 • a 〜 …式7 係評估膜的過濾阻力係數，以5係標準膜 力係數。 其次，爲求得非膜透過物質剝離係數，實施 濾阻力係數場合時相同的膜過濾試驗。然而，該 驗係邊攪拌邊實施膜過濾。此時，實施膜過濾的 暫時地終止膜過濾。由膜過濾而得時間和膜過濾 ® 係之數値，和上述相同地作成每單位膜面積的總 和膜過濾阻力之關係。 依據下述膜過濾阻力預測方法，使上述每單 的總過濾液量和膜過濾阻力之關係重現。該膜過 測方法係使用下列數式。

AP J(t) =- ••式8 "•m

Xm(t +1) = Xm{t) + (X(t) · J(t) - / · (r ~ Λ · ΔΡ) · {ηΧπι{ί)) · Xm{t)) · At 含直線部 中的固形 係數α係 的過濾阻 的過濾阻 和上述過 膜過濾試 過程中， 液量的關 過濾液量 位膜面積 濾阻力預 ••式9 •31- 200815296 R(t) - Rm-l· a · Xm{t) ••式 l 0 Χ(0)Ύ(0) = Χ(ί)Ύ(ί)^Χηι(ί)^Α ••式 l i = F ⑼-⑴汾 ·•式1 2 其中’ J (t)係於時間t的膜過濾流束（m / s)，R (t)係於時 間t的膜過濾阻力（1/m)，Xm(t)係於時間的附著在單位膜面 積的固形成份物質量（g/m2)，X⑴係於時間t的被過濾液中 之固形成份物質量（g/m3)，r係非膜透過物質剝離係數 (1/m/s)，r係膜洗淨力（一），λ係摩擦係數（1/Pa)，.7?係密 度的倒數（m3/g)，△ t係時間t的刻度寬度（s)，Rm係膜過濾 阻力初期値（1/m)，V⑴係於時間t的被過濾液之體積（m3)， A係有效膜面積（m2)。又，r = 1，？？ = 1 X 1 (Γ 6，過濾阻力 係數α係採用上述決定的α，Rm係使用上述決定的純水膜 過濾阻力。 藉由邊更新時間，邊重覆上述式8-1 2的計算，算得於 各時間的膜過濾流量和膜過濾阻力之値，而求得每單位膜 面積的總過濾液量和膜過濾阻力的關係之預測値。算出附 予各樣非膜透過物質剝離係數和摩擦係數時的每單位膜面 積的總過濾液量和膜過濾阻力的關係之預測値，在分離膜 的非膜透過物質剝離係數及摩擦係數係採用與上述實測値 的差異最小之非膜透過物質剝離係數和摩擦係數。其中， 相對於各時間實測値的預測値之差異，宜依據下式。 -32- 200815296 Ε ηΣ(

Rmsr，i- Real· RmsrJ Ν~~ …式1 3 Ε係預測値的差異（-），RmSu係於：點的膜過濾阻力之 實測値（1/m)，Rm,係於i點的膜過濾阻力之計算値（l/m)， N係點的總數（一）。 一 依據上述而行，算出標準膜和評估膜的非膜透過物質 剝離係數，依據下式算出非膜透過物質剝離係數比率r r。

γ z=：ll!L 、 …式14 其中，r m係評估膜的非膜透過物質剝離係數，r s係 標準膜的非膜透過物質剝離係數。 本發明中特定的具有平滑表面性狀之平膜狀分離膜係 可依據以下說明的製造方法而製造。 例如，於不織布形成的基材上，塗布含有聚偏二氟乙 烯系樹脂及開孔劑等的製膜原液，隨即，在含有非溶劑的 凝固液中凝固而形成多孔質分離機能層，藉此可製造使用 於本發明的分離膜。 此時’亦可將基材浸漬於製膜原液而形成多孔質分離 機能層，以取代在基材表面上塗布製膜原液。於基材上塗 布製膜原液時，可塗布於基材的單面，亦可塗布於二面。 亦可於基材之外，只形成多孔質分離機能層後與基材層積。 使製膜原液凝固時，只使形成於基材上的多孔質分離 機能層與凝固液接觸，使多孔質分離機能層與基材一同浸 漬於凝固液。只使多孔質分離機能層與凝固液接觸之方 -33- 200815296 法，例如使形成於基材上的多孔質分離機能層位於下方而 與凝固浴表面接觸之方法、或使基材接觸於玻璃板、金屬 板等平滑板上，使凝固浴不轉回基材側而貼附，使具有多 孔質分離機能層的基材與板浸漬於凝固浴之方法等。後者 的方法可將基材貼附於板之後再形成製膜原液的被膜，亦 可使原液的被膜形成於基材後再貼附於板。 製膜原液係除上述聚偏二氯乙烯系樹脂之外，可依需 求添加溶解開孔劑或上述物質之溶劑等。 於製膜原液中添加具有促進多孔質形成的作用之開孔 劑時，其開孔劑係可藉由凝固液而萃取者即可，較宜爲對 凝固液具高溶解性者。例如可使用聚乙二醇、聚丙二醇等 聚環氧烷基烷類、聚乙烯醇、聚乙烯丁縮醛、聚丙烯酸等 水溶液高分子或縮水甘油。 又，其開孔劑係可使用含有聚環氧烷基烷結構、脂肪 酸酯結構、或羥基之界面活性劑。藉由使用這類的界面活 性劑更易於具有預期的細孔結構。 聚環氧烷基烷結構例如 【化學式1】 —(CH2CH2〇)n — -(CH2CH2(CH3)0)n--(CH2CH2CH2〇)n--(CH2CH2CH2CH2〇)n- 等。特別是由親水性的觀點，尤宜—（CH2CH2〇)n -，亦即 聚環氧乙烷結構。 -34- 200815296 脂肪酸酯結構例如含有長鏈脂肪族基的脂肪酸。長鏈 脂肪族基可爲任一直鏈狀、分枝狀，脂肪酸例如硬脂酸、 油酸、月桂酸、棕櫚酸等。又，來自油酸的脂肪酸酯例如 牛酯、棕櫚油、椰子油等。 含羥基的界面活性劑例如乙二醇、丙二醇、1，3 ·丙二 醇、1,4-丁二醇、縮水甘油、山梨糖醇、葡萄糖、蔗糖等。 製造該分離膜時，使用爲開孔劑的界面活性劑，較宜 爲含有2個以上的選自聚環氧烷基烷結構、脂肪酸酯結 構、羥基。 其中，尤宜含有全部聚環氧烷基烷結構、脂肪酸酯結 構及羥基之界面活性劑，例如聚環氧乙烷山梨糖醇酐脂肪 酸酯例如單硬脂酸聚環氧乙烷山梨糖醇酐、聚環氧乙烷椰 子油脂肪酸山梨糖醇酐、單油酸聚環氧乙烷山梨糖醇酐、 單月桂酸聚環氧乙烷山梨糖醇酐、單棕櫚酸聚環氧乙烷山 梨糖醇酐、聚環氧乙烷脂肪酸酯例如單硬脂酸聚乙二醇、 單油酸聚乙二醇、單月桂酸聚乙二醇等。這類界面活性劑 不僅無機微顆粒的分散性佳，即使殘留於多孔質層且乾 燥，亦不降低其透水性、抑制性等優點故特別適用。 又，於製膜原液中’使用爲要溶解聚偏二氟乙烯系樹 脂、其他的有機樹脂及開孔劑等之溶劑時，其溶劑可使用 例如N-甲基吡咯烷酮（NMP)、N，N-二甲基乙醯胺（DMAC)、 1^，1二甲基甲醯胺（〇“？）、二甲基亞颯（〇^8〇）、丙酮、甲 基乙酮等。其中尤宜使用對聚偏二氟乙烯系樹脂具高溶解 性的 NMP、DMAc、DMF、DMSO。 -35- 200815296 製膜原液中亦可添加其他非溶劑。非溶劑係不溶解聚 偏二氟乙烯系樹脂和其他有機樹脂者，其作用係控制聚偏 二氟乙烯系樹脂及其他有機樹脂的凝固速度，且控制細孔 的尺寸。非溶劑係可使用水、甲醇、乙醇等醇類。其中， 考量廢水處理的方便性和價格，較宜爲水、甲醇。亦可將 之混合。 製膜原液的組成宜爲聚偏二氟乙烯系樹脂爲5重量 %〜30重量％，開孔劑爲〇.1重量％〜15重量％，溶劑爲45重 量％〜94.8重量％，非溶劑爲0.1重量％〜10重量％之範圍。 其中，因聚偏二氟乙烯系樹脂若極端少量則多孔質層的強 度降低，若過多量則透水性降低，故尤宜8重量％〜20重量 %的範圍。開孔劑若過少量則透水性降低，若過多量則多孔 質層的強度降低。又，若極端多量則過剩地殘留於聚偏二 氟乙烯系樹脂中，且於使用中溶出，使透過水的水質惡化 且使透水性發生變化。因此，更理想的開孔劑之範圍係〇 · 5 重量％〜1 0重量％。又，溶劑若過少量則原液易於凝膠化， 若過多量則多孔質層的強度降低，故尤宜60重量％〜90重 量％之範圍。又，非溶劑若多量則原液易於凝膠化，若極端 少量則不易控制細孔和空洞的尺寸。因此，尤宜0.5重量 %〜5重量％。 含有非溶劑的凝固浴係可使用由非溶劑形成之液體， 或含有非溶劑和溶劑之混合溶液。製膜原液中亦含有非溶 劑時，凝固浴中的非溶劑之比例宜至少爲凝固浴的80重量 %。若過少則聚偏二氟乙烯系樹脂的凝固速度過慢，表面粗 -36 - 200815296 糙度變大，細孔徑過大。特別是爲要使分離機能層的表面 粗糙度爲0 · 1 // m以下，宜使用水作爲非溶劑，水的比例宜 爲85重量％〜100重量％之範圍。 另一方面，製膜原液中不含非溶劑時，比製膜原液中 含有非溶劑時，宜使凝固浴中非溶劑的含量比上述更少， 例如宜爲60重量％〜99重量％。非溶劑若多量，則聚偏二氟 乙烯系樹脂的凝固速度過快，多孔質層的表面緊密而使透 水性過低。 藉由調整凝固浴中的非溶劑含量，可控制多孔質層表 面的表面粗糙度或細孔徑和空洞的尺寸。又，凝固浴的溫 度若高則凝固速度過快，相反地，若低則凝固速度過慢， 因此，一般宜選自15 °C〜80 °C之範圍。由宜20 °C〜60 °C之範 圍。 依據該分離膜之製法，製得的分離膜係於多孔質基材 的表面形成由聚偏二氟乙烯系樹脂而成的多孔質樹脂層之 分離膜，於多孔質樹脂層的外表面側形成一具有膜過濾所 需的平均孔徑（0.01〜0.2/z m)同時具有平滑表面（表面粗糙 度爲0.1 μ m以下）之分離機能層，於更內側則形成具有空 洞之層。亦即，於多孔質樹脂層內存在在靠近多孔質基材 的內側具有空洞之層，於外表面存在含有規定孔徑的平滑 表面之分離機能層。 【實施例】 以下，使用實施例更具體地說明本發明的廢水處理方 法。又，本發明不受限於實施例記載的型態。 -37- 200815296 (實施例1) 於表1所示總合的條件下，利用第1 0圖所示 置的水處理方法，實施生活廢水的處理。如第1 0 原水（生活廢水）係通過原水供應管1及原水供應I 與導入脫氮槽1 2的活性污泥混合。之後，將該活 合液導入曝氣槽2。生物處理工程係爲要去除氮 硝化工程（好氧）和脫氮工程（無氧）而處理。於後階 槽2 (好氧槽）實施氨性氮（ΝΗ4-Ν)之硝化，利用污 1 3使硝化液由膜分離活性污泥槽循環至前階段 1 2，於脫氮槽去除氮。 於曝氣槽2內，由空氣供應裝置7所送風之 過散氣裝置8而實施曝氣。藉由該曝氣使活性污 好氧狀態，以實施硝化反應和BOD氧化。更藉由 氣，可洗淨附著、堆積在膜分離裝置4的膜面上 又，爲維持曝氣槽2和脫氮槽12內的MLSS濃度 利用污泥抽出泵6抽出污泥。 依據膜分離裝置4的膜過濾係藉由以空吸泵 過水側而實施。又’爲要預防污泥附著於分離膜的 使用內設有計時器且依據預先記錄的程式’定期 吸泵的運轉/停止之繼電器開關（膜分離運轉停止 43)，以重覆8分鐘運轉和2分鐘停止之間歇運轉 膜過濾，使膜過濾流束固定爲1 ·0 m /d a y (平均流$ 轉。 本實施例中，散氣裝置係使用產生粗大氣泡 的處理裝 圖所示， I 3，首先 性污泥混 氣，藉由 段的曝氣 泥循環泵 的脫氮槽 空氣係通 泥維持於 該空氣曝 之污泥。 ，定期地 5吸引透 膜表面， 地切換空 控制裝置 方式實施 i量）而運 之散氣裝 -38- 200815296 置（散氣孔徑6mm)及產生微氣泡之散氣裝置（微細縫長度 2mm)，分別實施評估。分離膜係使用聚偏二氟乙嫌製的表 面平均孔徑 〇.〇8/z m、表面粗糙度 0.062 # m之平膜（膜面 積：1.4m2x20片）（東麗（股）製、使用於MBR用膜元件 TSP50 1 50的平膜），又對照者係使用氯化聚乙烯製的表面平 均孔徑0.4 // m、表面粗糙度0.18 /z m之平膜（膜面積：0.8m2 x5片）（久保田膜（股）製的使用於膜卡德麗金H3-510的平 膜）。將使用各分離膜的分離裝置之2種類（表2的分離膜 A、B)放入相同的曝氣槽內運轉。

-39- 200815296 (表1) 做法 原水種類 生活廢水. 原水水質 (平均値） BOD(生物學氧需求量）：200mg/L TN(總氮）:45mg/L TP(總磷）：8mg/L 處理水量 18m3/day 生物處理槽體積 脫氮槽：2.25m3 膜分離活性污泥槽：2.25m3計4.5m3 水理學的滯留時間 (HRT) 6小時脫氮槽：3小時 膜分離活性污泥槽：3小時 活性污泥條件 膜分離活性污泥槽MLSS : 8,000mg/L〜15,000mg/L 膜分離活性污泥槽溶存氧(DO) : 0.5〜2.Omg/L 污泥循環量 被處理水量的3倍54m3/day 被處理液水溫 13〇C-28〇C 散氣裝置 微細氣 」^用 美鈴工業(股)製橡膠製圓筒型散氣管 MT-70-600S(25A)x3 根 粗大氣 」|用 於φ25ιϊπη的氯乙嫌管路以等間距開Φ6γπγπ孔之 散氣管 散氣量 20L/min-ELx25EL= 500L/min(相當於 〇.47L/min/cm2) ~---

(表2)

膜表^§度 膜g料 膜壁檎 ;UUT十叼膜面積 (實施例 0.062 β m

1.4m3 0.8m3

分離膜D O.lO^m 0.417/zm PVDF 平膜 20片 件片數 (實施例1〜3) -40- 200815296 第11圖係表示使用微氣泡用的散氣裝置時之探討結 果（表示膜差壓的經時變化圖），第1 2圖係表示使用粗大氣 泡用的散氣裝置時之探討結果（表示膜差壓的經時變化 圖）。其中，使用膜差壓的變化作爲運轉性能之指標。若發 生膜結垢則膜差壓上昇，表示無法安定地運轉。 使用微氣泡用的散氣裝置之情況下（第11圖）運轉90 曰時，本發明中特定範圍內的分離膜A之上升爲+6 kPa，可 連續安定的運轉。然而，本發明的特定範圍外之泛用的分 離膜B ’運轉約2 0日時膜差壓大幅上升，因不易安定運轉 而實施藥品洗淨。之後，每隔1 3〜1 8日亦須實施藥品洗淨， 不易連續安定的運轉。 如此，以微細氣泡來洗淨分離膜面時，若爲本發明中 特定之表面平滑且表面孔淨小的分離膜，則可充分地洗淨 膜表面，即使不以藥品洗淨亦可長期連續運轉。然而，若 爲具有本發明的特疋之外的表面性狀之分離膜時，如先前 技術所述般，微氣泡的膜表面洗淨效果不佳。 另一方面，使用粗大氣泡用的散氣裝置時（第1 2圖）， 分離膜A及分離膜B在運轉90日時，分離膜A的膜差壓 爲+3kPa，分離膜B則爲+7kPa，可安定地運轉。如此，以 粗大氣泡來洗淨分離膜面時，即使使用本發明的特定之外 的泛用分離膜，仍可充分地洗淨膜表面，不需藥品洗淨亦 可長期連續運轉。 如此，使下水道等污水（廢水）實施膜分離活性污泥處 理之廢水處理方法中，分離膜係使用本發明的特定表面性 -41- 200815296 狀的分離膜時，於工業運轉可採用使微氣泡散氣以微氣泡 洗淨膜表面之實施條件。 (實施例2) 1.模型場實際廢水測試 使化學工廠實際廢水以流通量〇.4m/d(運轉8分鐘、停 止2分鐘的間歇運轉），體積負荷〇.8〜1.2kg B〇D/m3/曰的條 件，於體積2.3 m3、水深2.3m的槽內浸漬著平膜組件（收納 20片1.5mxO. 5m的平膜元件）中實施膜過濾處理。散氣管係 以使圓筒外圍設有以一定間隔設置長度2mm的微隙縫的橡 膠薄片之微氣泡發生散氣管（散氣管A)(山洛伊特彎曲空氣 T系列，45 cm，2條）和散氣孔徑4mm的粗大氣泡散氣管（散氣 管B)(不銹鋼製，長度45 cm，每條孔數·· 10個，4條）於同一平 面上且於膜組件下面20cm部位之方式配置，使各自獨立並 可控制風量，因應目的而作成可控制使用的散氣管、風量 之系統，然而，主要於200L/min(=0.24L/min/cm2)只使用 散氣管A。 以鹼性蘇打控制槽內的被處理液的pH於7附近。水溫 則控制在20 °C左右。分離膜係使用平均細孔徑0.08 // m、 表面粗糙度0.062 // m的PVDF製平膜（分離膜A)(使用於東 麗股份公司製MBR用膜元件TSP50 1 50之膜）。其試驗結果 如表3的1〜3例。 MLSS濃度8g/L時，污泥發生量爲〇.6kg MLSS/kg BOD，惟 MLSS 濃度 17g/L 時係 0.25kg MLSS/kg B〇D，且污 泥發生量減少約60%。其次，污泥濃度17g/L時，暫時地 -42- 200815296 以相同風量將散氣管僅由散氣管A切換至散氣管B時，D〇 由2ppm急速地降低至幾近〇ρριη。再一次將散氣管僅由散 氣管B切換至散氣管A時，稍延遲後，DO則回復至2ppm 左右。 2.實驗合成廢水測試 使用30L的實驗用膜分離活性污泥裝置，使B〇D濃度 l，000ppm的食品工廠模擬廢水於水滯留時間！日之條件下 實施膜過濾處理。分離膜係使用可收容6片使平膜熔敷於 框架二面的膜元件（有效膜面積12cm正方x2)之膜組件。一 般運轉係使用分離膜A(參考表2)。散氣管係使散氣管A(於 圓筒外圍設有以一定間隔設置長度2mm的微隙縫的橡膠薄 片之微氣泡發生散氣管（山洛伊特彎曲空氣T系列））加工成 實驗檢測用尺寸，以風量20L/min設置於平膜組件下方約 15cm部位並實施曝氣。溫度維持於20〜25 °C。於流通量爲 〇.4m/d (運轉8分鐘、停止2分鐘的間歇運轉）之條件下實施 膜過濾處理，使流入的模擬廢水和同量的膜透過液排出， 爲要控制液面，以泵將剩餘的送回30L的實驗用膜分離活 性污泥裝置。於MLSS濃度約8g/L的濃度下，放入污泥開 始運轉。之後的試驗結果如表3所示。 MLSS濃度達到約I2g/L時的污泥發生量爲0.41kg MLSS/kg BOD(例5)，惟MLSS濃度爲25g/L時的污泥發生 量爲 0.17kg MLSS/kg B〇D(例 4)，減少 58%。 其次，定期地排出污泥，使MLSS濃度維持於25g/L 而運轉。6片的元件中有3片新的作爲使用分離膜A之膜 -43- 200815296 元件，剩餘的作爲使用分離膜B(參考表2)之膜元件，使這 些膜元件交互地收容配置於組件而運轉時，分離膜B於運 轉25日時，差壓達20kPa以上（例6)。其間，分離膜則在 差壓爲3kPa以下安定地遷移。 (表3) 分離膜 散氣管 MLSS (g/L) 結果 例1 分離膜A 散氣管A (微細氣泡） 17 於膜間差壓3kPa以下良好地處理。剩餘 污泥發生量0.25kgMLSS/kgB〇D。 例2 分離膜A 散氣管A (微細氣泡） 8 於膜間差壓3kPa以下良好地處理。剩餘 污泥發生量0.6kgMLSS/kgB〇D。 例3 分離膜A 散氣管B (粗大氣泡） 17 於DO不足時不易處理。 例4 分離膜A 散氣管A (微細氣泡） 25 於膜間差壓3kPa以下良好地處理。剩餘 污泥發生量0.17kgMLSS/kgB〇D。 例5 分離膜A 散氣管A (微細氣泡） 12 於膜間差壓3kPa以下良好地處理。剩餘 污泥發生量0.41kgMLSS/kgB〇D。 例6 分離膜B 散氣管A 《微細氣泡） 25 於運轉第25日膜間差壓上昇至20kPa以 上。 (實施例3) 使用實施例1中所使用之廢水處理裝置（參考第10 圖），於和表1同樣條件下運轉。然而，本實施例中，使用 微氣泡散氣裝置而非使用粗大氣泡散氣裝置。 本試驗中，算出每1小時的平均膜過濾壓力，以其上 升速度爲膜過濾壓力上升速度。該膜過濾上升速度爲小値 -44- 200815296 者乃爲安定運轉之條件。表4係表示各過濾條件之膜過濾 壓力上升速度。 比較使用膜表面粗糙度爲0.062 /zm的分離膜A時相同 平均膜過濾流束之膜過濾壓力上升速度。平均膜過濾流速 爲 0.5m/日時（No. 2、7)，藉由使停止時間所佔比例爲10% 以下，而降低膜過濾壓力上升速度。又，平均膜過濾流速 爲0.6m/日時（No.l、3、5)，藉由使停止時間所佔比例爲10% 以下，而降低膜過濾壓力上升速度。 特別是連續運轉時間爲20分鐘以下（No. 1〜3)時，其效 果顯著。 相對於此，使用膜表面粗糙度爲0.1 80 // m的分離膜B 時（Νο·6、8、10、1 1)，停止時間所佔比例爲20%時較10% 時膜過濾壓力上昇更小。 -45- 200815296 (表4) 實施 例 分離 膜 連續運轉 時間(分) 停止時 間(分） 停止時間所 佔比例(%) 平均膜過濾 流束(m/日） 平均污泥濃度 (g/L) 膜過濾壓力 上升速度 _曰） Νο·1 A 9 1 10 0.6 9.0 0.12 Νο.2 A 9 1 10 0.5 10.8 0.00 Νο·3 A 9.5 0·5 5 0.6 9.0 0.05 Νο.4 A 28 2 6.7 0.5 10.8 0.17 比較 例 分離 膜 連續運 轉時間 (分） 停止時 間(分） 停止時間所 佔比例(％) 平均膜過濾 流束(m/日） 污泥濃度(g/L) 膜過濾壓力 上升速度 (kPa/曰） No.5 A 8 2 20 0.6 9.0 0.45 No.6 B 8 2 20 0.6 10.8 1.16 No.7 A 8 2 20 0.5 10.8 0.10 No.8 B 8 2 20 0.5 10.8 0.56 No.9 A 8 2 20 0.4 8.9 0.00 No.10 B 9 1 10 0.5 9.5 0.89 No.11 B 9 1 10 0.6 9.5 1.54 (實施例4) 首先’以下述方法於表5所示的條件下製作製膜時凝 固浴組成相異的5種類的分離膜（分離膜F~J)。 分別使用聚偏二氟乙烯（PVDF)樹脂，作爲開孔劑分子 量約20,000的聚乙二醇（PEG)，作爲溶劑的N，N-二甲基乙 醯胺（DM Ac)，作爲非溶劑的純水，這些成分皆於90 °C的溫 度下充分地攪拌，調製含有下列組成的製膜原液。 PVDF : 1 3.0 重量 ％ -46- 200815296 PEG : 5.5 重量 ％ DMAc : 78.0 重量 ％ 純水：3.5重量％ 其次，使上述製膜原液冷卻至25 °C後，塗布於密度爲 0.48g/cm3、厚度爲220 // m的聚酯纖維製不織布（基材）上， 塗布後隨即浸漬於25 °C的凝固浴中5分鐘，再於80°C的熱 水中浸漬3次，洗出DMAc及PEG而製造分離膜。其中分 離膜F、G、Η、I的凝固浴組成係只由純水、或純水和DM Ac 所構成，個別的純水重量比爲100%、85%、75%、50%。又， 分離膜J的凝固浴組成爲純水25%、甲醇75%。 這些分離膜係由基材中含浸樹脂之複合層（基材層）和 其上的多孔質樹脂層所構成。使用掃描型電子顯微鏡觀察 多孔質樹脂層的外表面，計測細孔徑。其觀察相片係如第 17a圖、第17b圖、第17c圖、第17d圖、第17e圖所示。 分離膜F〜J的平均孔徑分別爲0,067、0.104、0.169、1.19、 1.58/zm。又，以掃描型電子顯微鏡觀察垂直於分離膜的表 面的方向之切面時，短徑約3 0 // m的空洞分布於多孔質樹 脂層的內側。又，以前述使用原子力顯微鏡之方法測定分 離機能層側的表面粗糙度。分離膜F〜：[的膜表面粗糙度分 別爲 0.062、0.094、0.15、0.37、0.63/zm(參考表 5)。又， 分離膜F〜]的多孔質樹脂層的厚度約ho# m，複合層的厚 度幾乎與多孔質基材的厚度相等大約220 // m。 其次，製得的分離層係測定平均粒徑〇. 9 # m的微顆粒 的排除率及透水性。透水量的測定係使用逆浸透膜而得的 -47- 200815296 251的精製水，於落差高度1公尺的條件下測定。其結果 如表5所示。 降低膜製造工程中凝固浴中的純水比率後’則膜表面 粗糙度和平均孔徑變大，透水性變高’惟相反地微顆粒排 除率變差。分離膜I、J的微顆粒排除率分別爲5 4 %和24 %， 使用爲使活性污泥般微生物含有液實施固液分離之分離膜 時，因透過液中混入多數的固形分（微生物），故不適用於 微生物含有液的膜分離用。 使分離膜F、G、Η熔敷於框架二面而製作平膜元件， 將製得的膜元件設置於使用在實施例2的實驗合成廢水測 試之裝置，於相同運轉條件下運轉。然而，以運轉9分鐘、 停止1分鐘之間歇過濾方式實施膜過濾，平均膜過瀘流束 爲0.6m/d。此時的污泥濃度爲10g/L。測定該運轉的膜過濾 壓力上升速度之結果，如表5所示。亦即，分離膜F、G係 分別於0.12、0.1 5kPa/d可安定地運轉，然而，分離膜Η的 膜過濾上升速度較高係0.98kPa/d。由結果可知，表面粗糙 度小且表面平滑的分離膜F、〗，可利用微氣泡洗淨膜面， 惟表面粗糙度粗的分離膜Η則無法利用微氣泡充分的洗淨 膜面。 -48- 200815296 (表5) 分離膜F 分離膜G 分離膜Η 分離膜I 分離膜J 製膜原液組成 (重量比） PVDF ： 13.0% PEG ： 5.5% DMAc ： 78.0% 純水：3·5% 凝固液組成 (重量比） 純水：100% 純水:85% DMAc:15% 純水:75% DMAc:25% 純水:50% DMAc:50% 純水:25% 甲醇:75% 平均孔徑 (β m) 0.067 0.104 0.169 1.19 1.58 表面粗糙度 (β m) 0.062 0.094 0.15 0.37 0.63 微顆粒排除率 (平均孔徑0.9 // m) 98% 91% 80% 54% 24% 透水性 (xlO'9m/s/Pa) 37 45 51 67 78 膜過濾壓力上升速 度(kPa/d) 0.12 0.15 0.98 — —

【應用於產業之可能性】 本發明法係利用膜分離活性污泥法來處理下水道等的 污水（廢水），可適用於使水清淨化之廢水處理。 【圖式簡單說明】 第1圖係表示依據可使用本發明法的膜分離活性污泥 法的廢水處理裝置之一例之裝置槪略圖。 第2圖係表示使用於本發明的微氣泡散氣管的長方向 中心軸之縱切面圖。 第3圖係表示本發明中分離膜組件內的2片鄰接的分 -49- 200815296 離膜元件之槪略斜面圖。 第4圖係表示使用於本發明的膜分離裝置之一實施型 態之槪略斜面圖。 第5圖係表示使用於本發明的微氣泡散氣管的其他實 施型態之一的俯瞰圖。 第6圖係表示使用於本發明的微氣泡散氣管的其他實 施型態之一的俯瞰圖及側面圖。 第7圖係表示膜分離裝置的具體實施型態之正面圖、 側面圖及A - A切面圖。 第8圖係表示膜分離裝置的具體的其他實施型態之正 面圖、側面圖及A-A切面圖。 第9圖係表示模式表示爲要說明分離膜的表面性狀的 分離膜表面部分之膜切面槪略圖。 第1 0圖係表示實施例中採用的膜分離活性污泥法的 廢水處理裝置之裝置槪略圖。 第1 1圖係表示實施例中使微氣泡作用時的膜差壓之 經時變化圖。 第1 2圖係表示使粗大氣泡作用時的膜差壓之經時變 化圖。 第1 3圖係表示先前的膜分離裝置之一實施型態之槪 略斜面圖。 第14圖係表示膜表面粗糙度（RMS)和非膜透過物質剝 離係數比率的關係之圖。 第1 5圖係表示平均孔徑和過濾阻力比率的關係之圖。 -50- 200815296 第1 6圖係表示膜過濾試驗裝置之槪略圖。 第1 7a圖係表示分離膜F的分離機能層外表面之掃描 顯微鏡觀察相片。 第17b圖係表示分離膜G的分離機能層外表面之掃描 顯微鏡觀察相片。 第17c圖係表示分離膜Η的分離機能層外表面之掃描 顯微鏡觀察相片。 第17d圖係表示分離膜I的分離機能層外表面之掃描 顯微鏡觀察相片。 第1 7e圖係表示分離膜〗的分離機能層外表面之掃描 顯微鏡觀察相片。 【主要元件符號說明】 1 原水（廢水）供應管 2 曝氣槽（微生物含有液收容槽） 3 原水供應泵 4 膜分離裝置 5 空吸泵 6 污泥抽出泵 7 空氣供應裝置 8 散氣裝置（微氣泡散氣管） 9 膜表層部位（膜表面） 10 與表面粗糙度相當之高度 11 與平均孔徑相當之寬度 12 脫氮槽 -51- 200815296 13 污 14 開 15 空 16 分 19 彈 20 支 21 固 22 連 41 膜 42 膜 43 膜 44 平 45 框 46 平 81 空 401 攪 402 分 403 磁 404 攪 405 氮 406 膜 407 燒 408 電 409 電

泥循環泵 關閥 氣供應管 枝管部位 性薄片 持管 定具 通孔 組件 透過水管路 分離運轉停止控制裝置 膜元件（分離膜元件） 架 板狀分離膜（平膜） 氣管路（氣體供應管路） 拌式管 離膜 攪拌器 拌子 · 氣 固定支持器 杯 子秤 腦 -52- 200815296 410 純水容器 4 11 壓力計 412、 413、 414 閥

-53-

Claims (1)

1. 200815296 十、申請專利範圍： 1 · 一種膜分離方法，其特徵係將含有活性污泥的 有液儲存於微生物含有液收容槽內，藉由設置 物含有液收容槽內的浸漬型膜分離裝置實施膜 之膜分離方法，上述浸漬型膜分離裝置係至少 面粗糙度爲0.1 # m以下的分離膜以及於分離膜 微氣泡的微氣泡散氣管，使產生自上述微氣泡 微氣泡作用於上述分離膜的表面，邊洗淨分離 邊將微生物含有液實施膜分離處理。 2.如申請專利範圍第1項之膜分離方法，其中形 微氣泡散氣管的散氣面之散氣孔的孔徑爲1.0 μ it 3 ·如申請專利範圍第1項之膜分離方法，其中作 分離膜的表面之微氣泡係直徑2mm以下之微氣 4. 如申請專利範圍第1項之膜分離方法，其中在 泡散氣管的散氣面係由形成複數藉著伸縮而開 孔所形成之彈性薄片所構成的，且散氣管係具 氣孔的開關而釋放微氣泡的結構。 5. 如申請專利範圍第4項之膜分離方法，其中藉 開關的散氣孔係藉由伸縮使微隙缝開關之散氣; 6. 如申請專利範圍第5項之膜分離方法，其中微 管係至少具有筒狀的支持管和形成微隙缝的彈 該彈性薄片係設置成覆蓋上述支持管的外圍般 彈性薄片和上述支持管之間饋入氣體時，藉由 彈性薄片的微隙缝，而由散氣孔釋放微氣泡。 微生物含 於該微生 分離處理 具備膜表 下方產生 散氣管的 膜表面， 成於上述 〜500 // mo 用於上述 泡。 上述微氣 關的散氣 有藉由散 由伸縮而 ° 氣泡散氣 性薄片， ，於上述 開啓上述 -54- 200815296 7. 如申請專利範圍第1項之膜分離方法，其中上述分離膜 係在由不織布而成的基材層上形成聚偏二氟乙烯製的多 孔質分離機能層而成之平膜，且於該多孔質分離機能層 的平均孔徑爲0.2 /z m以下。 8. 如申請專利範圍第1項之膜分離方法，其中上述膜分離 處理係以重複膜分離一定時間後停止一定時間方式的間 歇運轉而實施，使在該間歇運轉中的膜分離停止時間所 佔之比例爲1〜1 5 %，上述膜分離的持續時間爲20分鐘以 下，且微生物含有液收容槽內的上述微生物含有液之乾 燥重量爲10g/L以上，及/或上述分離膜的平均膜過濾流 束爲0.5 m / d以上。 9. 如申請專利範圍第1項之膜分離方法，其中微生物含有 液的乾燥重量爲15g/l以上。 10·如申請專利範圍第1項之膜分離方法，其中微氣泡的每 卓位流路面積之曝氣風量爲0 · 1 3〜0.5 L /分/ c m2。 11.一種浸漬型膜分雛裝置，其特徵係浸漬設置於儲存被處 理液的槽內之浸漬型膜分離裝置，其中微氣泡散氣管的 配置方式如下：將複數片的以膜表面粗糙度爲0.1/zm以 下的平膜作爲分離膜配置而成之分離膜元件配置成與膜 面平行，並於分離膜元件的下方配置產生微氣泡之微氣 泡散氣管，且散氣孔係存在於由鄰接的分離膜元件之膜 間所形成空間之垂直下方。 12·如申請專利範圍第11項之浸漬型膜分離裝置，其中微 氣泡散氣管的散氣孔之孔徑爲1 m〜500 // m。 -55- 200815296 1 3 .如申請專利範圍第1 1項之浸漬型膜分離裝置，其中在 上述微氣泡散氣管的散氣面係由形成複數藉著伸縮而開 關的微隙缝所形成之彈性薄片所構成的，且散氣管係具 有藉由散氣孔的開關而釋放微氣泡的結構。 14.如申請專利範圍第13項之浸漬型膜分離裝置，其中微 氣泡散氣管係至少具有筒狀的支持管和形成微隙缝的彈 性薄片，該彈性薄片係設置成覆蓋上述支持管的外圍 般，於上述彈性薄片和上述支持管之間饋入氣體時，藉 由開啓上述彈性薄片的微隙缝，而由散氣孔釋放微氣泡 的結構之微氣泡散氣管。 1 5 .如申請專利範圍第1 1項之浸漬型膜分離裝置，其係以 微氣泡散氣管的長方向軸與上述分離膜元件的膜面交叉 的方式來配置微氣泡散氣管。 16. 如申請專利範圍第15項之浸漬型膜分離裝置，其中爲 要將氣體饋入微氣泡散氣管的複數個氣體供應管係以與 分離膜元件的垂直下方部位相隔成對向的方向配置，上 述微氣泡散氣管係由各個對向的氣體供應管以分枝方式 而連接，且該微氣泡散氣管的長方向軸係延長而與上述 分離膜元件的膜面成交叉。 17. 如申請專利範圍第16項之浸漬型膜分離裝置，其中連 設於各個對向的氣體供應管的複數個微氣泡散氣管之長 方向係在分離膜元件的垂直下方部位於大略直線上以並 列的方式來配列，以使得對向的複數微氣泡散氣管的前 端彼此爲位置鄰近，且以排列的複數個微氣泡散氣管列 -56- 200815296 的微氣泡散氣管之前端位置爲不一致的方式，來組合使 用長度相異的微氣泡散氣管。 1 8 ·如申請專利範圍第1 6項之浸漬型膜分離裝置，其中連 設於各個對向的氣體供應管的複數個微氣泡散氣管係延 長於與分離膜組件的垂直下方部位大略水平之方向，且 對向的微氣泡散氣管之前端部位係部份重疊。 1 9 .如申請專利範圍第1 1項之浸漬型膜分離裝置，其中分 離膜係在由不織布而成的基材層上形成聚偏二氟乙烯製 的多孔質分離機能層而成之平膜，且於該多孔質分離機 能層的平均孔徑爲0.2 /z m以下。 20. —種膜分離處理法，其特徵係將如申請專利範圍第1 1 項之膜分離裝置設置於微生物含有液收容槽內，使收容 槽內的微生物含有液實施膜分離處理而取得膜透過水之 膜分離處理法，其係一邊從微氣泡散氣管產生由含氧氣 體而成的微氣泡且一邊進行膜分離處理。

   -57-