本发明涉及膜分离式活性污泥处理方法和膜分离式活性污泥处理系统。本申请要求2015年10月1日提交的日本专利申请no.2015-195665的优先权，该日本专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
背景技术：
工业废水、动物污物、污水等污水净化处理通常采用活性污泥工艺，该工艺处理效率高。特别地，引人注目的工艺是膜分离式活性污泥工艺(mbr工艺)，其不使用现有的沉淀法，而是使用微滤膜(mf膜)或超滤膜(uf膜)进行已处理水与污泥的分离。采用该膜分离式活性污泥工艺的净化处理系统的实例包括：包括曝气槽和膜分离槽作为单独槽的系统以及将过滤膜浸入反应器的单槽系统。
曝气槽是使用大量生长的微生物捕集并消耗污水中主要是有机物质的污染物质从而净化污水的槽。具有污水净化能力的这种微生物絮凝物被称为活性污泥。曝气是指将空气供给至水从而供给氧气。一些微生物需要氧气才能生存，并且在活性污泥工艺中，通过从曝气槽的底部用鼓风机向曝气槽供气，或者在曝气槽中搅拌表面来进行曝气。
在曝气槽内将净化水(已处理水)和活性污泥彼此分离的过滤膜由于活性污泥附着在过滤膜的表面而不可避免地发生堵塞(垢塞)。因此，已经提出通过从过滤膜下方供给气泡并用气泡擦拭过滤膜的表面来去除附着于过滤膜表面的活性污泥(例如，参见日本未审查专利申请公报no.2010-253355)。
为了减少过滤膜的堵塞，需要将通过过滤膜的已处理水的每单位面积的通量调节到一定值以下。因此，上述公报公开了一种装置结构，其中废水(原水)可以暂时储存在调节槽中并以恒定的流量供应到活性污泥槽中。当废水流入量超过一定量时，根据现有技术的膜分离式活性污泥处理系统将过量的废水存储在调节槽中。然后，在废水流入量低于一定量的情况下，根据现有技术的膜分离式活性污泥处理系统将储存在调节槽中的废水与流入活性污泥槽的废水一起供给活性污泥槽。因此，每单位时间在活性污泥槽中处理的废水量的变化减少。
由于每单位时间在活性污泥槽中处理的废水量的变化减小，根据现有技术的膜分离式活性污泥处理系统可以被设计为具有比最大废水流入量低的最大过滤性能。因此，可以减少要安装的过滤组件中包含的过滤膜的总体积，并且可以相应地降低根据现有技术的膜分离式活性污泥处理系统的运转能耗。
引文清单
专利文献
专利文献1：日本未审查专利申请公报no.2010-253355
技术实现要素：
为解决上述问题，根据本发明一方面的膜分离式活性污泥处理方法包括对废水进行生物处理的步骤和对在生物处理步骤中处理过的水进行膜分离的步骤。膜分离步骤使用多个过滤组件和多个清洁组件，所述多个过滤组件包括彼此相邻排列并且沿一个方向取向的多个中空纤维膜和固定所述多个中空纤维膜的两端的一对保持构件，并且所述多个清洁组件从所述过滤组件下方供应气泡。所述过滤组件抽吸的已处理水量和所述清洁组件供应的气泡量响应于所述生物处理步骤中的废水流入量的变化而变化。
另外，为了解决上述问题，根据本发明另一方面的膜分离式活性污泥处理系统包括构造成对废水进行生物处理的槽和构造成对已经在生物处理槽中处理过的水进行膜分离的装置。膜分离装置包括多个过滤组件和多个清洁组件，所述多个过滤组件包括彼此相邻排列并且沿一个方向取向的多个中空纤维膜和固定所述多个中空纤维膜的两端的一对保持构件，并且所述多个清洁组件从所述过滤组件下方供应气泡。所述过滤组件抽吸的已处理水量和所述清洁组件供应的气泡量响应于进入所述生物处理槽中的废水流入量的变化而变化。
附图说明
图1是表示本发明实施例的膜分离式活性污泥处理系统的构造的示意图。
图2是示出具备图1所示的膜分离式活性污泥处理系统所包括的膜分离装置的过滤组件的过滤块的概略透视图。
图3是包含在图1所示的膜分离式活性污泥处理系统中的控制装置的控制流程的流程图。
具体实施例
[本发明要解决的问题]
在上述公报中公开的根据现有技术的膜分离式活性污泥处理系统中，为了能够稳定地处理废水，需要具有足以吸收废水流入量的变动的容量的调节槽。但是，例如，在仅白天运转的工厂等中，废水流入量大幅变化，设置具有足够容量的调节槽会导致设备成本的大幅增加。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种膜分离式活性污泥处理方法和膜分离式活性污泥处理系统，通过该系统能够降低运转能耗，可以在不使用调节槽的情况下适应废水流入量的变化。
[本公开的有益效果]
根据本发明一个方面的膜分离式活性污泥处理系统和根据本发明另一方面的膜分离式活性污泥处理系统可以降低运转能耗，并且可以在不使用调节槽的情况下适应废水流入量的变化。
[本发明的实施例的描述]
根据本发明的一个方面的膜分离式活性污泥处理方法包括对废水进行生物处理的步骤以及对在生物处理步骤中处理过的水进行膜分离的步骤。所述膜分离步骤使用多个过滤组件和多个清洁组件，所述多个过滤组件包括彼此相邻排列并且沿一个方向取向的多个中空纤维膜和固定所述多个中空纤维膜的两端的一对保持构件，所述多个清洁组件从所述过滤组件下方供应气泡。所述过滤组件抽吸的已处理水量和所述清洁组件供应的气泡量响应于所述生物处理步骤中的废水流入量的变化而变化。
在该膜分离式活性污泥处理方法中，通过响应于生物处理步骤中废水流入量的变化而改变过滤组件抽吸的已处理水量，调整已处理水的流出量使得通过中空纤维膜的未处理水的通量不会超过发生中空纤维膜堵塞的流量。因此，该膜分离式活性污泥处理方法不需要任何调节槽。另外，在该膜分离式活性污泥处理方法中，过滤组件抽吸的已处理水量和清洁组件供应的气泡量响应于生物处理步骤中废水流入量的变化而变化。因此，可以使抽吸已处理水和供给气泡所需的能量最小化。因此，根据该膜分离式活性污泥处理方法，可以降低运转能耗，并且可以在不使用调节槽的情况下适应废水流入量的变化。
清洁组件供应的气泡量优选地是变化的，使得清洁组件供应的气泡量的变化率大于过滤组件的抽吸量的变化率。本发明的发明人已经发现，例如，当过滤组件的抽吸量减半时，即使供应到过滤组件的气泡量减少到不到一半，也可以保持清洁过滤组件所需的清洁性能。因此，通过将清洁组件供应的气泡量的变化率设定为大于过滤组件的抽吸量的变化率，可以在维持清洁过滤组件所需的清洁性能的同时降低运转能耗。这里，“变化率”是由(v1-v0)/v0给出的值，其中v0是供给的气泡量或抽吸量，v1是单位时间，例如1分钟之后供给的气泡量或抽吸量。
清理组件供给的小时平均气泡量与清理组件在处理日均废水流入量时供给的标准气泡量的比率优选在0.1至4的范围内。当清洁组件供应的小时平均气泡量的比率在上述范围内时，可以在维持清洁性能的同时进一步降低运转能耗。在此，“小时平均”是将1小时的累计值除以单位时间而得到的值，“日均”是在计算上述小时平均之前和之后12小时的时间段内小时平均的平均值。另外，“在处理日均废水流入量时供应的标准气泡量”是当生物处理步骤中的废水流入量等于日均流入量时通过清洁组件供应的气泡量，例如，可以是当生物处理步骤中的废水流入量等于计算日均的时间段内的日均流入量时清洁组件供给的平均气泡量。
生物处理步骤中的小时平均废水流入量相对于日均废水流入量的比率优选地在0.2到2的范围内。当小时平均废水流入量的比率处于上述范围内时，可以抑制活性污泥的减少，并且可以进一步降低运转能耗。
优选地，多个过滤组件和多个清洁组件连续地运转。当多个过滤组件和多个清洁组件连续运转时，与进行间歇运转相比，可以进一步降低运转能耗。
根据本发明的另一方面的膜分离式活性污泥处理系统包括构造成对废水进行生物处理的槽以及构造成对在生物处理槽中处理过的水进行膜分离的装置。所述膜分离装置包括多个过滤组件和多个清洁组件，所述多个过滤组件包括彼此相邻排列并且沿一个方向取向的多个中空纤维膜和固定所述多个中空纤维膜的两端的一对保持构件，所述多个清洁组件从所述过滤组件下方供应气泡。所述过滤组件抽吸的已处理水量和所述清洁组件供应的气泡量响应于进入所述生物处理槽中的废水流入量的变化而变化。
在该膜分离式活性污泥处理系统中，通过响应于生物处理槽中废水流入量的变化而改变过滤组件抽吸的已处理水量，调整已处理水的流出量使得通过中空纤维膜的未处理水的通量不会超过发生中空纤维膜堵塞的流量。因此，该膜分离式活性污泥处理系统不需要任何调节槽。另外，在该膜分离式活性污泥处理系统中，过滤组件抽吸的已处理水量和清洁组件供应的气泡量响应于生物处理槽中废水流入量的变化而变化。因此，可以使抽吸已处理水和供给气泡所需的能量最小化。因此，根据该膜分离式活性污泥处理系统，可以降低运转能耗，并且可以在不使用调节槽的情况下适应废水流入量的变化。
优选地，不提供用于调节流入生物处理槽的废水流入量的槽。当没有设置用于调节流入生物处理槽的废水流入量的槽时，可以降低设备成本。
[本发明的实施例的详细描述]
现在将参考附图详细描述根据本发明实施例的膜分离式活性污泥处理系统。
[膜分离式活性污泥处理系统]
图1所示的膜分离式活性污泥处理系统包括对废水进行生物处理的生物处理槽1和对生物处理槽1中处理的水进行膜分离的膜分离装置2。
膜分离式活性污泥处理系统没有用于调节进入生物处理槽1的废水流入量的调节槽，因此，该膜分离式活性污泥处理系统节省了安装空间和设备成本。
[生物处理槽]
生物处理槽1是容纳未处理水的水槽，未处理水是流入生物处理槽1的新废水与正在处理的废水的混合物。废水从废水源直接流入生物处理槽1。
流入生物处理槽1的小时平均废水流入量相对于日均废水流入量的比率的下限值优选为0.2，更优选为0.3，进一步优选为0.5。小时平均废水流入量的该比率的上限优选为2，更优选为1.6，进一步优选为1.5。当小时平均废水流入量的该比率低于该下限时，存在作为微生物菌落的活性污泥的能源不足并且活性污泥量由于微生物死亡而不能维持并将减少的风险。当小时平均废水流入量的该比率高于该上限时，存在不能充分降低运转能耗的风险。在大中城市，小时平均废水流入量与日均废水流入量的比率的最大值约为1.3至1.8(“污水处理设施规划、设计指南和插图”第1部分，2009年，日本污水工程协会，第40页)。因此，当小时平均废水流入量的该比率低于或等于该上限时，可以降低运转能耗，并且膜分离式活性污泥处理系统可适用于大中城市的废水处理。
生物处理槽1内的未处理水包含活性污泥(好氧微生物)。活性污泥对未处理水中的有机物质进行氧化分解或吸收分离。
生物处理槽1包括分隔部3，从而被分割为生物处理部6和分离部7，生物处理部6包括活性污泥以高浓度附着的支撑部4和向支撑部4的下部供给空气的曝气装置5，膜分离装置2设置在分离部7中。生物处理部6和分离部7彼此连通。如后所述，已处理水通过膜分离装置2从分离部7排出，这使未处理水从生物处理部6流入分离部7。
(支撑部)
支撑部4在结构上没有特别的限制，只要该结构能够维持活性污泥的多个絮凝物的附着性即可。例如，支撑部4可以是具有多个孔的多孔膜。支撑部4的材质也没有特别限制，例如从强度、耐化学性和容易形成孔的观点出发，该材质优选是聚四氟乙烯(ptfe)。顺便提及，可以使用絮凝剂来使活性污泥附着到支撑部4上。
支撑部4可以被固定在生物处理槽1内，或者可以被设置为通过流动而摇动或移动。支撑部4优选地设置为使得从曝气装置5供给的气泡能够有效地向被支撑的活性污泥供给氧气。
顺便提及，可以利用活性污泥添加槽和活性污泥添加管(未示出)将活性污泥适当地供应到生物处理槽1或支撑部4。膜分离装置2可以包括用于例如拍摄图像以观察生物处理槽1内的活性污泥量的装置，并且当活性污泥量达到下限值以下时自动地供给活性污泥。
膜分离装置2设置为使得当生物处理槽1内的活性污泥量成为上限值以上时，能够通过生物处理槽1的底部，或者优选地通过分离部7的底部去除活性污泥。膜分离装置2可具有自动执行该活性污泥去除的装置。
(曝气装置)
曝气装置5向生物处理槽1内的未处理水中的活性污泥，特别是支撑部4所支撑的活性污泥供给含氧空气。换句话说，曝气装置5供给氧气，从而促进活性污泥引起的有机物质的量的减少。
[膜分离装置]
膜分离装置2包括：多个过滤组件8，其能够过滤未处理水；多个排出机构9，其与过滤组件8连接并且将已经通过过滤组件8过滤的已处理水(使过滤组件8动作)抽吸并排出；多个清洁组件10，其从过滤组件8的下方提供气泡；以及控制装置11，其控制排出机构9和清洁组件10。
由于膜分离式活性污泥处理系统的膜分离装置2包括控制装置11，如下面详细描述的，由每个过滤组件8抽吸的已处理水量和由清洁组件10供应的气泡量可以根据流入生物处理槽1的废水流入量的变化而变化。因此，根据该膜分离式活性污泥处理系统，可以在不使用调节槽的情况下适应废水流入量的变化。
<过滤组件>
如图2所示，过滤组件8包括：多个中空纤维膜12，这些中空纤维膜12彼此相邻地布置并且沿着上下方向取向；上保持构件13，其固定多个中空纤维膜12的上端；以及下保持构件14，其与上保持构件13一起形成一对并固定多个中空纤维膜12的下端。
在膜分离装置2中，多个过滤组件8具有上保持构件13和下保持构件14形成为棒状的构造，多个中空纤维膜12被布置为在上保持构件13和下保持构件14的轴向(长度方向)上彼此相邻地排列，从而形成帘状形状。在排列为形成帘状形状的中空纤维膜12的束中，气泡能够相对容易地到达束的中央部分(在厚度方向上)。这能够实现稍后描述的清洁组件10的高清洁效率。
在膜分离装置2中，多个过滤组件8以规则的间隔彼此平行地排列。换句话说，在多个过滤组件8中，上保持构件13被保持为使得它们的纵轴线以规则的间隔彼此平行地排列，并且下保持构件14被保持为使得它们的纵轴线以规则的间隔彼此平行地排列。
在各个过滤组件8中，优选地将形成一对的上保持构件13和下保持构件14保持为使得该对之间的距离(直线距离)比中空纤维膜12的平均有效长度短，从而使得多个中空纤维膜12具有松弛。更具体地，中空纤维膜12的平均有效长度优选大于有效区域的两端之间的平均直线距离(上保持构件13的中空纤维膜12保持部分的下表面的中心与下保持构件14的中空纤维膜12保持部分的上表面的中心之间的直线距离)。顺便提及，“平均有效长度”是中空纤维膜的未被保持构件保持的部分的平均长度(沿着中心轴线)。
因此，中空纤维膜12具有松弛，有助于气泡进入中空纤维膜12的束中。另外，中空纤维膜12摆动并由此产生的振动可以提高清洁效果。
(中空纤维膜)
中空纤维膜12是使水透过而防止未处理水中含有的杂质通过并且形成为具有筒状形状的多孔膜。
中空纤维膜12可以由热塑性树脂作为主要成分形成。热塑性树脂的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、乙烯-乙烯醇共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚苯乙烯、聚砜、聚乙烯醇、聚苯醚、聚苯硫醚、醋酸纤维素、聚丙烯腈和聚四氟乙烯(ptfe)。其中，优选的是具有多孔性并且在例如机械强度、耐化学性、耐热性、耐气候性、阻燃性方面优异的ptfe，更优选的是单轴或双轴拉伸的ptfe。顺便提及，用于形成中空纤维膜12的材料可以适当地包含例如其它聚合物和诸如润滑剂等添加剂。
(上保持构件)
上保持构件13均具有与上保持构件13所保持的多个中空纤维膜12的管腔连通的内部空间。上保持构件13具有排水嘴13a，该排水嘴13a用于从内部空间排出已经通过中空纤维膜12进行过滤处理的水。
(下保持构件)
下保持构件14保持中空纤维膜12的下端。下保持构件14可以具有与上保持构件13相同的内部空间，或者可以保持中空纤维膜12的下端以阻塞中空纤维膜12的开口。
顺便提及，过滤组件8可以包括将上保持构件13和下保持构件14联接在一起以便于处理(例如，运输、安装和更换)的联接构件。联接构件的实例包括由金属形成的支撑杆和由树脂形成的壳体(外筒)。
<排出机构>
排出机构9构成从多个过滤组件8抽吸已处理水的抽吸系统。换言之，如图2所示，将膜分离装置2内的多个过滤组件8分割成多个过滤块，并且为每个过滤块布置有抽吸已处理水的排出机构9。
具体而言，多个排出机构9分别包括集水管15和抽吸泵16。集水管15与多个过滤组件8的排水嘴13a连接，并且收集中空纤维膜12对未处理水的过滤所提供的已处理水。抽吸泵16通过集水管15抽吸已处理水。
在膜分离式活性污泥处理系统中，多个过滤组件8设置为多个过滤块，每个过滤块包括共享抽吸系统的过滤组件8，并且控制装置11控制为各个过滤块设置的抽吸泵16。因此，在膜分离式活性污泥处理系统中，控制装置11所控制的排出机构9的数量，即过滤块的数量，小于过滤组件8的数量。因此，用于适应废水流入量变化的控制可以得到简化。
<清洁组件>
如图1和2所示，清洁组件10设置在多个过滤组件8下方。清洁组件10优选地布置成对应于相应的过滤块。当清洁组件10布置成对应于各个过滤块时，控制装置11可以将每个清洁组件10和对应一个排出机构9一起作为一组控制。更具体地，控制装置11可以使用用于控制每个抽吸泵16的信息来确定由相应一个清洁组件10供应的气泡量。因此，由控制装置11执行的清洁组件10的控制可以得到简化。
清洁组件10是至少被构造成喷出气泡的组件。例如，如图1和图2所示，清洁组件10可以包括供应空气的空气供应器17以及设置在过滤组件8下方的多个空气集管18；并且在每个空气集管18中可以形成多个气泡喷射口19。
(空气供应器)
空气供应器17的实例包括鼓风机和压缩机。
(空气集管)
空气集管18可以由例如管构成。更具体地说，如图2所示，空气集管18优选地包括一个或多个管18a，它们与过滤组件8一一对应地设置并在平面图(planview)中沿中空纤维膜12的存在区域延伸。气泡喷射口19可以在每个管18a中形成为一列。
(气泡喷射口)
气泡喷射口19优选在中空纤维膜12的存在区域的纵向方向上形成为一列。当气泡喷射口19在存在区域的纵向方向上排成一列时，通过气泡喷射口19释放的气泡沿着中空纤维膜12的帘状束上升，擦洗中空纤维膜12，从而有效地去除附着在中空纤维膜12的外周面上的悬浮物等。
<控制装置>
控制装置11根据流入生物处理槽1的废水流入量的变化，改变过滤组件8抽吸的已处理水量和清洁组件10供给的气泡量。更具体而言，控制装置11基于来自检测流入生物处理槽1的废水流入量的传感器20的输入信号，控制过滤组件8抽吸的已处理水量和清洁组件10供给的气泡量。
控制装置11可以是例如个人计算机或可编程逻辑控制器。传感器20例如可以是检测流入生物处理槽1的废水流入量的流量计。适用于测量废水流入量的流量计的实例是堰流量计(weirmeter)。
优选地控制由过滤组件8(抽吸泵16)抽吸的已处理水量，使得由传感器20检测出的废水流入量与来自过滤组件8的已处理水的总流出量之差接近0。换句话说，控制装置11优选地进行控制以响应于废水流入量的增加或减少而增加或减少抽吸泵16(过滤块)的抽吸量。而且，优选地响应于抽吸泵16的抽吸量的增加或减少而增加或减少清洁组件10供应的气泡量。换句话说，控制装置11优选地响应于过滤组件8(抽吸泵16)的抽吸量控制清洁组件10供应的气泡量。
用于增加或减少抽吸泵16的抽吸量和清洁组件10供应的气泡量的控制方法不受特别限制。例如，可以使用已知的pid控制。
图3示出了使用pid控制的控制装置11的控制流程。首先，控制装置11计算由传感器20检测到的废水流入量yd和来自过滤组件8的已处理水的总流出量y之间的差值e。该处理是通过以恒定的时间间隔检查传感器20的检测值来执行的。pid控制以使e接近0的方式进行操作。具体而言，控制量u是将如下量相加而获得的：在比例控制p中将差值e与比例增益kp相乘而得到的比例元素、在积分控制i中将差值e的累积值与积分增益ki相乘而得到的积分元素、以及在微分控制d中将前一循环中的差值e与当前循环中的差值e之间的差乘以微分增益kd而得到的微分元素。比例元素是一个基本元素，其随着差值e的增加而增加并且导致差值接近0。积分元素是一个元素，当差值e累积时，该元素增加，并且防止总流出量y偏离废水流入量yd。微分元素是一个元素，当当前循环中的差值e与前一循环中的差值大大不同时，即当废水流入量yd快速变化时，该元素增加，并且能够快速响应这种快速变化。控制装置11基于控制量u来增减抽吸泵16的抽吸量。因此，来自过滤组件8的已处理水的总流出量y接近作为目标值的废水流入量yd。
可以通过使用函数h来确定用于清洁组件10供应的气泡量的控制量v，该函数h的自变量是用于抽吸泵16的抽吸量的控制量u。因此，控制装置11可以响应于过滤组件8(抽吸泵16)的抽吸量y来控制清洁组件10供应的气泡量z。
控制装置11优选地改变清洁组件10供应的气泡量，使得清洁组件10供应的气泡量的变化率大于过滤组件8的抽吸量的变化率。本发明的发明人已经发现，例如当过滤组件8的抽吸量减半时，即使当供给到过滤组件8的气泡量减少到不到一半时，也能够保持清洁过滤组件8所需的清洁性能。一个可以想象的原因如下。也就是说，当过滤组件8的抽吸量减半时，通过过滤组件8中包含的中空纤维膜12的未处理水的通量也减半。另外，流速降低导致施加到活性污泥等上的抽吸力降低，因此附着在中空纤维膜12上的活性污泥量在抽吸量上变得小于变化前的量的一半。因此，可以预料，即使当供应到过滤组件8的气泡量减少到小于变化前的量的一半时，也可以保持清洁过滤组件8所需的清洁性能。因此，通过将清洁组件10供应的气泡量的变化率设定为大于过滤组件8的抽吸量的变化率，可以在维持清洁过滤组件10所需的清洁性能的同时降低运转能耗。用于将清洁组件10供应的气泡量的变化率设定为大于过滤组件8的抽吸量的变化率的方法不受特别限制。例如，kq×un(n是奇数，kq是常数)可以用作图3中的函数h。
清洁组件10供应的气泡量的变化率与过滤组件8的抽吸量的变化率的比率的下限优选为1.05，更优选为1.1，还更优选为1.2。清洁组件10供给的气泡量的变化率的上述比率的上限优选为1.4，更优选为1.35，进一步优选为1.3。当清洁组件10供应的气泡量的变化率的比率低于该下限时，存在不能充分降低运转能耗的风险。当清洁组件10供应的气泡量的变化率的比率高于该上限时，存在清洁组件10供应的气泡的清洁性能不足的风险。
清洁组件10供应的小时平均气泡量与清洁组件10在处理日均废水流入量时供应的标准气泡量的比率的下限优选为0.1，更优选为0.2，还更优选为0.3。清洁组件10供应的小时平均气泡量的该比率的上限优选为4，更优选为3.5，并且还更优选为3。当清洁组件10供应的小时平均气泡量的该比率低于该下限时，存在清洁组件10的清洁性能不足的风险。当清洁组件10供应的小时平均气泡量的该比率高于该上限时，存在不能充分降低运转能耗的风险。
控制装置11优选地进行控制，使得多个过滤组件8和多个清洁组件10连续地运转。当进行连续运转时，不存在过滤组件8停止的时期。因此，过滤组件8的平均抽吸量比进行间歇运转的情况小。另外，在过滤组件8的抽吸量小的情况下，即使在比连续运转时的平均抽吸量与间歇运转时的平均抽吸量之间的比率大或相等的比率下，当清洁组件10向过滤组件8供给的气泡量减小时，也能够维持清洁过滤组件8所需的清洁性能。因此，过滤组件8和清洁组件10的总运转能耗低于间歇运转。
控制装置11优选地控制多个过滤组件8，使得通过每个过滤组件8吸取基本上相同的已处理水量。当过滤组件8被控制为使得通过每个过滤组件8吸取基本上相同的已处理水量时，可以进一步降低膜分离活性污泥处理的总运转能耗。即使当控制装置11控制抽吸泵16使得抽吸泵16的输出相同时，由于例如依赖于过滤组件8的位置，过滤组件8的抽吸量也可能不同。在这种情况下，控制装置11也可以根据通过检测抽吸泵16的抽吸量的传感器等得到的信息来控制过滤组件8，使得在维持已处理水的总流出量的同时减少抽吸泵16的抽吸量之间的差异。
[膜分离式活性污泥处理方法]
现在将描述通过使用膜分离式活性污泥处理系统进行的根据本发明实施例的膜分离式活性污泥处理方法。
膜分离式活性污泥处理方法包括对废水进行生物处理的步骤和对在生物处理步骤中处理过的水进行膜分离的步骤。
<生物处理步骤>
在生物处理步骤中，主要在生物处理槽1的生物处理部6中，来自废水的未处理水中所含的有机物质被活性污泥氧化分解或吸收分离。
<膜分离步骤>
在膜分离步骤中，通过使用膜分离装置2的过滤组件8和排出机构9过滤未处理水来获得已处理水。
在膜分离步骤中，过滤组件8抽吸的已处理水量和清洁组件10供应的气泡量响应于生物处理步骤中废水流入量的变化而变化。
[优点]
在该膜分离式活性污泥处理系统中，通过响应于进入生物处理槽1的废水流入量的变化改变过滤组件8抽吸的已处理水量(生物处理步骤)，调节已处理水的流出量使得通过中空纤维膜12的未处理水的通量不超过中空纤维膜12发生堵塞时的流量。因此，该膜分离式活性污泥处理系统不需要任何调节槽。另外，在该膜分离式活性污泥处理系统中，过滤组件8抽吸的已处理水量和清洁组件10供给的气泡量随进入生物处理槽1的废水流入量的变化而变化。因此，可以使抽吸已处理水和供给气泡所需的能量最小化。因此，根据该膜分离式活性污泥处理系统，可以降低运转能耗，并且可以在不使用调节槽的情况下适应废水流入量的变化。
[其他实施例]
应该理解的是，这里公开的实施例是一个例子，在所有方面都不是限制性的。本发明的范围不受上述实施例的构造限制，而是由权利要求限定，并且旨在包括权利要求的范围的等同物以及在权利要求的范围内的所有修改。
在上述实施例中，膜分离式活性污泥处理系统的生物处理槽具有分隔部，对从生物处理部流入分离部的未处理水进行处理。但是，分隔部不是必需元素，可以省略。当省略分隔部时，在膜分离式活性污泥处理系统进行的膜分离活性污泥处理中，在生物处理槽中对未处理水并行地进行生物处理和膜分离。
该膜分离式活性污泥处理系统可以包括对未处理水进行生物处理的生物处理槽和设置有过滤组件并且过滤未处理水的过滤槽。未处理水可以从生物处理槽供应到过滤槽，污泥可以从过滤槽返回到生物处理槽。
该膜分离式活性污泥处理系统可以包括用于每个过滤组件的排出机构，并且可以通过单独控制过滤组件来改变每个过滤组件抽吸的已处理水量。
该膜分离式活性污泥处理系统的每个清洁组件可以包括例如储存从压缩机等供应的压缩空气的槽作为空气供应器。当储存压缩空气的槽用作空气供应器时，即使空气供应器被多个清洁组件使用，空气供应器的能量效率也不容易降低。
在该膜分离式活性污泥处理系统和膜分离式活性污泥处理方法中，可以通过使用例如检测生物处理槽中的液位的液位指示器来检测废水流入量。更具体而言，在操作中能够基于液面指示器检测到的进入生物处理槽的未处理水量的变化量和通过过滤组件的未处理水的流出量来计算流入生物处理槽的废水流入量。当使用液位指示器时，可以控制过滤组件抽吸的已处理水量，以便间接地响应于废水流入量而变化，而不是数值计算废水流入量。在这样的控制方法的一个例子中，通过以恒定的时间间隔使用液面指示器来确定生物处理槽内的液面，并且控制抽吸泵使得抽吸量被设定为与液位对应的预先确定的量。
该膜分离式活性污泥处理系统可以包括用于调节废水流入量的调节槽。例如在使用容量相对较小的调节槽的情况下，能够降低废水的峰值流入量，并且还能够减少要布置的过滤组件的数量。
参考符号列表
1生物处理槽
2膜分离装置
3分隔部
4支撑部
5曝气装置
6生物处理部
7分离部
8过滤组件
9排出机构
10清洁组件
11控制装置
12中空纤维膜
13上保持构件
13a排水嘴
14下保持构件
15集水管
16抽吸泵
17空气供应器
18空气集管
18a管
19气泡喷射口
20传感器