(57)【要約】【課題】本発明の課題は、下水処理に係る処理をできる限り集約し、下水処理場における処理を効率化することができる下水処理システム及び下水処理方法を提供することである。【解決手段】上記課題を解決するために、第一の下水処理場と、第一の下水処理場の下流に設けられ、第一の下水処理場から排出された処理対象物が導入される第二の下水処理場とを備える下水処理システム及び下水処理方法を提供する。  これによれば、第一の下水処理場における処理を経た処理対象物を、さらに下流側の第二の下水処理場に導入することで、下水処理に係る工程を効果的に集約することが可能となる。特に、本来、第一の下水処理場において行うべき処理工程の一部を、第二の下水処理場で実施することが可能となるため、第一の下水処理場では処理設備の大型化や付帯設備の増設の必要がなく、下水処理に掛かるコストを大幅に削減することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の下水処理場と、
前記第一の下水処理場の下流に設けられ、前記第一の下水処理場から排出された処理対象物が導入される第二の下水処理場とを備えることを特徴とする、下水処理システム。
【請求項２】
前記第二の下水処理場は、余剰汚泥を処理する汚泥処理設備を有することを特徴とする、請求項１に記載の下水処理システム。
【請求項３】
前記第一の下水処理場は、下水を河川放流可能なレベルまで処理できる機能を有し、
前記第二の下水処理場は、導入された前記処理対象物を河川放流可能なレベルまで処理できる機能を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の下水処理システム。
【請求項４】
前記第一の下水処理場と前記第二の下水処理場は、配管により接続され、
前記処理対象物は、前記配管により移送されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の下水処理システム。
【請求項５】
前記処理対象物は、余剰汚泥を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の下水処理システム。
【請求項６】
下水を第一の下水処理場に導入する工程と、
前記第一の下水処理場の下流に設けられた第二の下水処理場に対し、前記第一の下水処理場から排出された処理対象物を導入する工程とを備えることを特徴とする、下水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理システム及び下水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、家庭や工場などから排出される汚水と雨水を併せたものは、下水と呼ばれている。この下水は、下水道（下水管渠）を介して集められて、下水処理場に導入される。そして、下水処理場に導入された下水は、下水処理場にて処理を行った後、最終的に河川に放流されている。
【０００３】
例えば、非特許文献１には、下水処理場の一般的な設備として、最初沈殿池、反応槽（曝気槽）、最終沈殿池、消毒設備（塩素注入）が記載されている。このような設備によって、下水は浄化処理されて河川放流される。また、非特許文献１には、最初沈殿池及び最終沈殿池で沈殿した汚泥を汚泥槽に回収した後、汚泥処理設備によって廃棄可能な状態にすることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】栗田工業株式会社著、「よくわかる水処理技術」２００６年６月２０日発行、ｐ．１６−１７、ｐ．１３８−１５３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に記載されるように、下水処理場では、処理の過程で汚泥が発生する。このとき発生する汚泥のうち、処理過程において余剰となる汚泥（以下、「余剰汚泥」という。）は、産業廃棄物として処理する必要がある。非特許文献１には、この余剰汚泥を処理する汚泥処理設備として、汚泥濃縮設備や脱水設備などが挙げられているが、これらの汚泥処理設備を全ての下水処理場に設置することは、設備投資、ランニングコストなどのコスト増や、維持管理の負担増となるため、好ましくない。
また、人口減少が進行する現状の社会情勢において、処理する下水量は減少傾向にある。このため、既設の下水処理場ごとで下水処理を行うと、処理する下水量に対して下水処理設備の規模が過剰となり、処理における費用対効果に係る問題が生じることになる。さらに、人口減少に伴い、設備の維持管理に係る人手不足が懸念されている。
これらの問題を解決するため、下水処理場における処理を効率化することが求められている。
【０００６】
本発明の課題は、下水処理に係る処理をできる限り集約し、下水処理場における処理を効率化することができる下水処理システム及び下水処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、第一の下水処理場と第二の下水処理場を備え、第一の下水処理場から排出された処理対象物を第二の下水処理場へと導入して処理することで、効率的に集約した下水処理を行うことが可能となることを見出して、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の下水処理システム及び下水処理方法である。
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の下水処理システムは、第一の下水処理場と、第一の下水処理場の下流に設けられ、第一の下水処理場から排出された処理対象物が導入される第二の下水処理場とを備えるという特徴を有する。
【０００９】
本発明の下水処理システムは、第一の下水処理場における処理を経た処理対象物を、さらに下流側の第二の下水処理場に導入することで、下水処理に係る工程を効果的に集約することが可能となる。特に、本来、第一の下水処理場において行うべき処理工程の一部を、第二の下水処理場で実施することが可能となるため、第一の下水処理場では処理設備の大型化や付帯設備の増設の必要がなく、下水処理に掛かるコストを大幅に削減することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の下水処理システムの一実施態様としては、第二の下水処理場は、余剰汚泥を処理する汚泥処理設備を有するという特徴を有する。
この特徴によれば、第二の下水処理場では、下水処理に伴い発生する余剰汚泥の処理が可能となる。これにより、下水処理において水処理以外にも必要とされる処理工程も含めた処理を実施することができ、下水処理に係る工程をより効果的に集約することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の下水処理システムの一実施態様としては、第一の下水処理場は、下水を河川放流可能なレベルまで処理できる機能を有し、第二の下水処理場は、導入された処理対象物を河川放流可能なレベルまで処理できる機能を有するという特徴を有する。
この特徴によれば、下水処理を効果的に集約するとともに、それぞれの下水処理場において、下水を河川放流可能とするまでの処理に必要な機能を備えることで、下水処理場ごとに処理を完結する工程と下水処理場間で集約する工程とを、処理状況や処理対象物の種類等に応じて区別して実施することが可能となる。これにより、処理状況等に応じて下水処理の分散と集約を効果的に行うことができ、下水処理全体の効率を向上させることが可能となる。
【００１２】
また、本発明の下水処理システムの一実施態様としては、第一の下水処理場と第二の下水処理場は、配管により接続され、処理対象物は、配管により移送されるという特徴を有する。
この特徴によれば、第一の下水処理場と第二の下水処理場の間を配管で接続することで、処理対象物の搬送のために車両等の移送手段を設ける必要がなくなるため、移送手段に掛かるコスト（車両購入費、人件費等）の削減が可能となる。また、処理対象物が配管内を移動する過程で、処理対象物の処理が一部進行するという効果も奏する。
【００１３】
また、本発明の下水処理システムの一実施態様としては、処理対象物は、余剰汚泥を含むという特徴を有する。
この特徴によれば、第一の下水処理場で発生した余剰汚泥を、第二の下水処理場に導入して処理することができ、第一の下水処理場には余剰汚泥の処理に係る汚泥処理設備を備える必要がなくなる。これにより、第一の下水処理場における設備投資及びランニングコストなどのコストを大幅に削減することが可能となる。
【００１４】
また、上記課題を解決するための本発明の下水処理方法としては、下水を第一の下水処理場に導入する工程と、第一の下水処理場の下流に設けられた第二の下水処理場に対し、第一の下水処理場から排出された処理対象物を導入する工程とを備えるという特徴を有する。
本発明の下水処理方法は、下水を第一の下水処理場に導入し、第一の下水処理場における処理を経た処理対象物を、さらに下流側の第二の下水処理場に導入することで、下水処理に係る工程を効果的に集約することが可能となる。特に、第一の下水処理場における処理工程の一部を、第二の下水処理場で実施することが可能となるため、第一の下水処理場では処理設備の大型化や付帯設備の増設の必要がなく、下水処理に掛かるコストを大幅に削減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、下水処理に係る処理をできる限り集約し、下水処理場における処理を効率化することができる下水処理システム及び下水処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施態様における下水処理システムの概略説明図である。
【図２】本発明の第１の実施態様における下水処理場の概略説明図である。
【図３】本発明の第１の実施態様の下水処理システムにおける処理対象物の導入に係るフロー図である。
【図４】本発明の第２の実施態様における下水処理システムの概略説明図である。
【図５】本発明の第２の実施態様における下水処理システムの別態様を示す概略説明図である。
【図６】本発明の第３の実施態様における下水処理システムの概略説明図である。
【図７】本発明の第３の実施態様における下水処理システムの別態様を示す概略説明図（フロー図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る下水処理システム及び下水処理方法の実施態様を詳細に説明する。本発明における下水処理方法は、本発明における下水処理システムの構成及び作動の説明に置き換えるものとする。
なお、実施態様に記載する下水処理システム及び下水処理方法については、本発明に係る下水処理システム及び下水処理方法を説明するために例示したにすぎず、これに限定されるものではない。
【００１８】
本発明の下水処理システムにおける下水処理場としては、下水を処理する汚水処理施設であれば特に限定されない。具体的な下水処理場の例としては、例えば、下水道法（平成２８年４月１日施行）第２条第２号及び第６号で定められる法令上の下水道における汚水処理施設（終末処理場）のほか、農業集落排水施設、合併処理浄化槽、コミュニティ・プラントなどの汚水処理施設などが挙げられる。なお、以下の実施態様においては、下水処理場として法令（下水道法）に基づく汚水処理施設について説明するが、これに限定されるものではない。
【００１９】
本発明の下水処理システムに導入される下水は、上述した下水処理場で処理する対象となるものであれば特に限定されない。具体的な下水の例としては、例えば、一般家庭から排出される生活排水や、農林漁業や工場等の産業活動に伴って排出される産業排水のような汚水のほか、雨水などが挙げられる。
【００２０】
〔第１の実施態様〕
図１は、本発明の第１の実施態様における下水処理システムを示す概略説明図である。
本実施態様に係る下水処理システム１００Ａは、図１に示すように、複数の下水処理場１０を備え、第一の下水処理場１０Ａの下流側に、第二の下水処理場１０Ｂが配置されている。また、下水処理システム１００Ａは、第一の下水処理場１０Ａと第二の下水処理場１０Ｂの間を接続する配管２０を備えるものである。
【００２１】
図１に示すように、本実施態様の下水処理システム１００Ａにおいて、第一の下水処理場１０Ａ及び第二の下水処理場１０Ｂには、各下水処理場が設置された区域に整備された下水道（下水管渠）を介し、それぞれ下水Ｗ（下水ＷＡ、下水ＷＢ）が導入される。そして、各下水処理場に導入された下水ＷＡ、ＷＢは、それぞれの下水処理場で処理されて、処理水Ｗ１Ａ、Ｗ１Ｂとして河川放流される。
また、図１に示すように、本実施態様の下水処理システム１００Ａにおいては、第一の下水処理場１０Ａで下水ＷＡを処理する過程で発生した処理対象物Ｓを、配管２０により第二の下水処理場１０Ｂに移送する。移送された処理対象物Ｓは、第二の下水処理場１０Ｂにて、系外に排出可能となる状態まで処理される。
【００２２】
一般に、法令上の下水道に下水を流す場合には、下水道法第１２条の２に基づき、政令又は区市町村の各自治体が定める下水道条例に基づく水質規制が適用される。ここで、下水道法や下水道法施行令等の政令、又は自治体の条例に基づき設定された下水道に放流可能な水質基準を、以下、下水排除基準という。
本実施態様における下水Ｗとしては、下水排除基準に適合するものであれば、特に限定されない。例えば、一般家庭や工場などから排出される汚水のほか、雨水などが挙げられる。
【００２３】
本実施態様の下水処理場１０は特に限定されないが、少なくとも下水を河川放流可能なレベルに処理する水処理プロセスを実施することが可能な下水処理設備１１を備えることが好ましい。特に、第二の下水処理場１０Ｂは、水処理プロセスに加え、余剰汚泥の処理に係る汚泥処理プロセスを実施することが可能な下水処理設備１１を備えることが好ましい。このとき、第一の下水処理場１０Ａでは、下水ＷＡに対する水処理プロセスを実施し、水処理プロセスを行う過程で排出される処理対象物Ｓを第二の下水処理場１０Ｂに導入する。一方、第二の下水処理場１０Ｂでは、下水ＷＢ及び処理対象物Ｓに対する水処理プロセスに加えて、汚泥処理プロセスを実施するものとする。これにより、下水処理に係る処理工程の一部を、第一の下水処理場１０Ａから第二の下水処理場１０Ｂに集約することが可能となる。なお、第二の下水処理場１０Ｂには、汚泥処理プロセスを実施する下水処理設備１１として汚泥の消化設備を備え、さらに消化ガス発電プロセスを実施可能な下水処理設備１１を備えることが好ましい。これにより、余剰汚泥を嫌気性消化により処理し、消化ガスとしてエネルギー回収を行うことが可能となる。
【００２４】
図２は、本実施態様における下水処理場１０の一例を示すものである。
図２に示すように、下水処理場１０の下水処理設備１１としては、例えば、水処理プロセスに用いる下水処理設備として、最初沈殿池１１ａ、反応槽１１ｂ、最終沈殿池１１ｃ、消毒設備１１ｄなどが挙げられる。また、汚泥処理プロセスに用いる下水処理設備として、濃縮設備１１ｅ、消化設備１１ｆ、脱水設備１１ｇ、焼却設備１１ｈなどが挙げられる。さらに、消化ガス発電プロセスに用いる下水処理設備として、脱硫装置１１ｉ、ガスホルダ１１ｊ、発電設備１１ｋなどが挙げられる。
【００２５】
一般に、下水処理場１０に下水道（下水管渠）を介して流入した下水Ｗは、最初沈殿池１１ａ、反応槽１１ｂ、最終沈殿池１１ｃ、消毒設備１１ｄを経て、処理水Ｗ１として河川などに放流される。また、最初沈殿池１１ａ及び最終沈殿池１１ｃで排出した汚泥は、濃縮設備１１ｅに送られて濃縮処理（固液分離処理）を行った後、消化設備１１ｆで嫌気性消化を行い、消化ガスの回収を行う。消化処理後の汚泥は脱水設備１１ｇにより脱水処理され、焼却設備１１ｈで焼却処分される。また、回収した消化ガスは脱硫装置１１ｉを介しガスホルダ１１ｊに一時貯留され、発電設備１１ｋにて電気と熱のエネルギーを回収することができる。
なお、回収したエネルギーのうち、電気エネルギーは下水処理場１０内の水処理プロセスや汚泥処理プロセス等における各種設備で使用し、熱エネルギーは消化設備１１ｆの加温に使用することができる。また、回収したエネルギーを下水処理場１０外で利用するものであってもよい。
【００２６】
本実施態様の第一の下水処理場１０Ａの下水処理設備１１Ａは、例えば、水処理プロセスを実施するものとして、図２に示す下水処理設備１１ａ〜１１ｄを備えるものとすることが挙げられる。これにより、第一の下水処理場１０Ａに導入された下水ＷＡは、処理水Ｗ１Ａとして河川放流することが可能となる。
また、第一の下水処理場１０Ａは、水処理プロセス以外の下水処理設備を備えるものとしてもよいが、本実施態様の下水処理システム１００Ａとしては、第一の下水処理場１０Ａにおいて水処理プロセス以外の処理が必要なものについては、処理対象物Ｓとして配管２０を介して第二の下水処理場１０Ｂに移送し、処理を行うものとすることが好ましい。これにより、第一の下水処理場１０Ａに必要な下水処理設備１１Ａを最小限に抑えることができ、施設整備及び維持管理に係る建設費、人件費等のコストを低減させることが可能となる。
【００２７】
また、第一の下水処理場１０Ａから排出され、第二の下水処理場１０Ｂへ移送される処理対象物Ｓは、第一の下水処理場１０Ａ内の下水処理設備１１Ａにおける処理工程を１つ以上実施されたものであれば特に限定されない。処理対象物Ｓの具体的な例としては、例えば、第一の下水処理場１０Ａの最初沈殿池１１ａ及び最終沈殿池１１ｃで排出される余剰汚泥や、最初沈殿池１１ａから消毒設備１１ｄにおける処理工程で発生する被処理水Ｗ０などが挙げられる。なお、ここで、被処理水Ｗ０とは、河川放流可能なレベル未満の処理状態にあるものを指している。
本実施態様の処理対象物Ｓとしては、特に、第一の下水処理場１０Ａの最初沈殿池１１ａ及び最終沈殿池１１ｃで排出される余剰汚泥を含むものを、固液分離や脱水等の処理を行わずに、そのまま配管２０内を移送させることが好ましい。なお、余剰汚泥を含む処理対象物Ｓを配管２０で移送することに係る詳細については後述する。
【００２８】
一方、本実施態様の第二の下水処理場１０Ｂの下水処理設備１１Ｂは、例えば、水処理プロセスを実施する下水処理設備１１ａ〜１１ｄに加えて、図２に示す汚泥処理プロセス及び消化ガス発電プロセスを実施する下水処理設備１１ｅ〜１１ｋを備えるものとすることが挙げられる。これにより、第二の下水処理場１０Ｂに導入された下水ＷＢは、処理水Ｗ１Ｂとして河川放流することが可能となる。また、第一の下水処理場１０Ａから導入された処理対象物Ｓ及び下水ＷＢを水処理プロセスにより処理することで発生する汚泥は、汚泥処理プロセス及び消化ガス発電プロセスによって、汚泥を系外に排出可能な状態とするとともに、汚泥の消化処理により発生した消化ガスを電気エネルギーとして回収、利用することが可能となる。
【００２９】
本実施態様の下水処理場１０は、新設の下水処理場であってもよく、既設の下水処理場を利用するものであってもよい。なお、設備投資などのコスト面を鑑みると、既設の下水処理場を利用することがより好ましい。
また、下水処理場１０を新設する場合、第一の下水処理場１０Ａは、少なくとも下水ＷＡを河川放流可能なレベルに処理する機能を有するものであればよく、余剰汚泥の処理に係る汚泥処理設備である固液分離設備や脱水設備を備える必要はない。これにより、下水処理場を新設する際、設備の建設コストの大幅削減ができることに加え、従来よりも下水処理場の敷地面積を小さくすることが可能となるため、下水処理場の新設に係る課題解決がより容易となる。一方、第二の下水処理場１０Ｂは、下水ＷＢ及び処理対象物Ｓに含まれる汚水部分を河川放流可能なレベルに処理する機能を有し、かつ下水ＷＢ及び処理対象物Ｓの処理工程で発生する余剰汚泥の処理に係る汚泥処理設備を備えるものとし、第二の下水処理場１０Ｂにおいて、下水処理に係る全ての工程が完了するように設計することが好ましい。これにより、異なる流域で発生する下水ＷＡ及び下水ＷＢの下水処理に係る工程を効果的に集約することが可能となる。
【００３０】
本実施態様の配管２０は、第一の下水処理場１０Ａから発生した処理対象物Ｓを、第二の下水処理場１０Ｂまで移送するためのものである。
配管２０の材質及び形状は、処理対象物Ｓを移送することができるものであればよく、特に限定されない。例えば、下水管渠として一般的に用いられている材質及び形状とすることが挙げられる。具体的な例としては、鋼管（金属管）、塩ビ管と呼ばれるものなどが挙げられる。
【００３１】
また、第一の下水処理場１０Ａに対する配管２０の接続箇所は特に限定されない。例えば、第一の下水処理場１０Ａにおける下水処理設備１１に直接接続するものや、第一の下水処理場１０Ａにおける下水処理設備１１から排出される処理対象物Ｓを一時貯留する槽と接続するものなどが挙げられる。一方、第二の下水処理場１０Ｂに対する配管２０の接続箇所としては、例えば、第二の下水処理場１０Ｂにおいて、最初の下水処理工程を行う下水処理設備１１（図２における最初沈殿池１１ａ）に処理対象物Ｓを導入するように配管２０を接続することが挙げられる。これにより、処理対象物Ｓと下水ＷＢとを同じ処理工程で処理し、下水処理の集約を実施することが可能となる。特に、第一の下水処理場１０Ａに導入される下水量が少ない場合において、処理を集約することで、処理に係る効率の向上及びコスト削減が可能となる。また、処理対象物Ｓが主として余剰汚泥である場合、例えば、第二の下水処理場１０Ｂにおける汚泥処理プロセスを行う下水処理設備１１（図２における濃縮設備１１ｅや消化設備１１ｆ）に処理対象物Ｓを導入するように配管２０を接続することが挙げられる。これにより、汚泥処理プロセスに係る処理工程について、効果的に集約することが可能となるとともに、汚泥処理に係る効率の向上及びコスト削減が可能となる。
【００３２】
また、配管２０の他の例としては、既設の下水道（下水管渠）を一部利用するものが挙げられる。このとき、配管２０としては、例えば、第一の下水処理場１０Ａから排出される処理対象物Ｓを、第二の下水処理場１０Ｂが設置された区域の下水道に導入するまでのラインとして設けるものが挙げられる。これにより、第一の下水処理場１０Ａと第二の下水処理場１０Ｂの間を直接接続する配管２０を新たに配設する必要がなくなるため、新たに配設する配管２０の総距離が短くなる分、大幅なコスト削減が可能となる。
なお、配管２０として、既設の下水道（下水管渠）を利用する際には、処理対象物Ｓが下水排除基準を満たす必要がある。下水排除基準は、自治体ごとに異なるものである。したがって、例えば、自治体ごとに処理対象物Ｓが下水排除基準を満たすか否かを判断し、本実施態様における下水処理システムにおける配管２０の構成を決定することが挙げられる。また、下水排除基準の改正と併せて、本実施態様における下水処理システムにおける配管２０の構成を決定するものとしてもよい。
【００３３】
配管２０内に処理対象物Ｓを導入する際、処理対象物Ｓが余剰汚泥などの固形分を含むものである場合、配管２０内に固形分が堆積する可能性がある。配管２０内に固形分が堆積すると、配管２０の閉塞や腐食の進行により処理対象物Ｓの移送が困難になるという問題が生じる。したがって、配管２０内部に水流の加速あるいは乱流を生じさせるための構造物を設けることが好ましい。これにより、配管２０内における固形分の堆積を抑制することが可能となり、処理対象物Ｓを安定して移送することが可能となる。
このような配管２０内の構造物としては、配管２０内における固形分の堆積を抑制することが可能となる程度の水流の加速あるいは乱流を起こすことが可能となるものであればよく、特に限定されない。配管２０内の構造物の一例としては、例えば、配管２０内の下部側に、ランダムあるいは所定間隔ごとに、三角錐、三角柱のような突起物を設けることや、配管２０内部に螺旋状の構造物の配置あるいは切り込みを入れること等が挙げられる。
【００３４】
図３は、本実施態様の下水処理システムにおける処理対象物の導入に係るフロー図を示す。なお、図３においては、図２で示した下水処理場１０における下水処理設備１１の構成を一部省略して示している。
【００３５】
図３に示した本実施態様の下水処理システム１００Ａにおいては、第一の下水処理場１０Ａは、下水処理設備１１Ａとして、水処理プロセスを実施する下水処理設備１１ａＡ〜１１ｄＡを備え、第二の下水処理場１０Ｂは、下水処理設備１１Ｂとして、水処理プロセス、汚泥処理プロセス及び消化ガス発電プロセスを実施する下水処理設備１１ａＢ〜１１ｋＢを備えている。
そして、下水処理場１０Ａ及び１０Ｂには、それぞれの下水処理場が設置されている区域で発生した下水ＷＡ及びＷＢが導入され、下水処理設備１１ａＡ〜１１ｄＡ及び下水処理設備１１ａＢ〜１１ｄＢにより、処理水Ｗ１Ａ及びＷ１Ｂとして河川放流される。
【００３６】
また、図３に示すように、配管２０は、第一の下水処理場１０Ａの一部の下水処理設備１１Ａ（図３中の最初沈殿池１１ａＡ及び最終沈殿池１１ｃＡ）から排出される処理対象物Ｓを集約し、第二の下水処理場１０Ｂの下水処理設備１１Ｂ（図３中の最初沈殿池１１ａＢ）に導入するように接続されている。
第一の下水処理場１０Ａと第二の下水処理場１０Ｂの間を接続する配管２０の上流側開口部２１（下水処理設備１１Ａからの処理対象物Ｓの排出口に相当）に、ネットやフィルターなどの篩機能を有するものを設け、配管２０の内径より大きい夾雑物を除去することとしてもよい。また、配管２０の下流側開口部２２（下水処理設備１１Ｂへの処理対象物Ｓの導入口に相当）に、ネットやフィルターなど篩機能を有するものや、回転刃などを設け、配管２０内で凝集などによってサイズが大きくなった処理対象物Ｓ中の固形分を再分散させるものとしてもよい。
【００３７】
第一の下水処理場１０Ａ（図３中の最初沈殿池１１ａＡ及び最終沈殿池１１ｃＡ）から排出される処理対象物Ｓは、余剰汚泥と被処理水Ｗ０とを含んでいる。この処理対象物Ｓを、固液分離処理や脱水処理の工程を行わず、そのまま配管２０を介して、第二の下水処理場１０Ｂへと移送する。仮に、配管２０ではなく、処理対象物Ｓを運搬するための車両等の運搬手段を用いた場合、処理対象物Ｓの運搬効率を鑑みると、処理対象物Ｓの固液分離処理や脱水処理が必要となる。この場合、第一の下水処理場１０Ａには、固液分離設備や脱水設備を備えなくてはならない。一方、本実施態様のように、配管２０を介して処理対象物Ｓの移送を行う場合、固液分離設備や脱水設備を備える必要がなく、これらの設備に係るコストを大幅に削減することが可能となる。
【００３８】
配管２０を介して、第二の下水処理場１０Ｂの下水処理設備１１Ｂ（図３中の最初沈殿池１１ａＢ）に導入された処理対象物Ｓは、下水ＷＢと混合され、被処理水Ｗ０部分は下水処理設備１１ａＢ〜１１ｄＢにより処理水Ｗ１Ｂとして河川放流される。
一方、最初沈殿池１１ａＢ及び最終沈殿池１１ｃＢで発生した汚泥は、汚泥処理プロセス及び消化ガス発電プロセスを実施する下水処理設備１１ｅＢ〜１１ｋＢに導入される。
第二の下水処理場１０Ｂの濃縮設備消化設備１１ｆＢにおける処理により発生する消化ガスは、脱硫装置１１ｉ、ガスホルダ１１ｊを経て（図３中省略）、発電設備１１ｋＢにおいて、電気エネルギーや熱エネルギーに変換され、水処理プロセスや汚泥処理プロセスにおける下水処理設備１１Ｂ、又は下水処理場１０Ａ等で利用される。
なお、図３には示していないが、消化ガスの一部を、焼却設備１１ｈＢの燃料とするものであってもよい。また、発電設備１１ｋＢからの電気エネルギー及び熱エネルギーは、下水処理場１０外で利用されるものであってもよい。
【００３９】
図３に示すように、処理対象物Ｓとして、余剰汚泥と被処理水Ｗ０を配管２０で移送することにより、配管２０内では被処理水Ｗ０の水処理プロセスが進行すると考えられる。すなわち、被処理水Ｗ０に残存する有機物に対し、共存する余剰汚泥による嫌気反応が進行しながら、配管２０内を移送していくものとなる。これにより、第一の下水処理場１０Ａから排出される処理対象物Ｓを、第二の下水処理場１０Ｂに移送しても、第二の下水処理場１０Ｂの下水処理に対して過剰な負荷をかけないという効果も奏する。
【００４０】
また、第一の下水処理場１０Ａから排出される処理対象物Ｓとして、余剰汚泥を含むものとすることにより、第一の下水処理場１０Ａでは余剰汚泥の処理設備が不要となるため、第一の下水処理場１０Ａにおける設備投資やランニングコストなどの大幅なコスト減が可能となる。さらに、第二の下水処理場１０Ｂの汚泥処理プロセスにおいては、本来の処理対象である下水ＷＢ由来以上の汚泥量を処理するものとなる。一般に、汚泥処理プロセスにおける消化処理は、一定量以上の汚泥を一度に処理するほうが好ましい。これにより、消化ガスの発生量が多くなり、消化ガスの回収効率が上がるため、消化ガスのエネルギー利用に係る効果を高めることができる。
【００４１】
また、処理対象物Ｓとしては、図３に示した下水処理設備１１Ａ（最初沈殿池１１ａＡ及び最終沈殿池１１ｃＡ）以外から排出されるものであってもよい。例えば、第一の下水処理場１０Ａが設置された区域における水の使用量が減少し、第一の下水処理場１０Ａに導入される下水ＷＡの総量が少ない場合や、下水ＷＡの水質が比較的良い場合など、下水ＷＡに対して反応槽１１ｂＡによる処理自体が不要、あるいは反応槽１１ｂＡにおいて高い処理効率が必要とされないと判断されたときに、最初沈殿池１１ａＡで発生する汚泥及び被処理水Ｗ０、並びに反応槽１１ｂＡ内の被処理水Ｗ０をそのまま処理対象物Ｓとして、第二の下水処理場１０Ｂに移送するものとしてもよい。これにより、少量あるいは高い処理効率を必要としない下水ＷＡを、第一の下水処理場１０Ａではほとんど処理を行わずに、下流側の第二の下水処理場１０Ｂに移送し、下水ＷＢと下水ＷＡを集約して下水処理を行うことで、下水処理の効率化を図ることが可能となる。また、第一の下水処理場１０Ａの稼働を最小限とすることで、維持管理に係るコストを削減することが可能となる。
【００４２】
図３では、配管２０を介して、第一の下水処理場１０Ａと第二の下水処理場１０Ｂを直接接続しているが、これに限定されるものではない。
例えば、下水ＷＢを導入する既設の下水道（下水管渠）と配管２０とを接続するものとし、第一の下水処理場１０Ａから新たに配設する配管２０の総延長を短縮するものとしてもよい。これにより、設備投資に掛かるコストを大幅に削減することが可能となる。
【００４３】
また、図３では、第二の下水処理場１０Ｂの下水処理設備１１Ｂのうち、最初沈殿池１１ａＢに処理対象物Ｓを導入しているが、これに限定されるものではない。
処理対象物Ｓのその他の導入箇所としては、例えば、第二の下水処理場１０Ｂの消化設備１１ｆＢ内の消化槽や、濃縮設備１１ｅＢの濃縮槽に直接導入するものが挙げられる。さらに、第二の下水処理場１０Ｂの消化設備１１ｆＢと濃縮設備１１ｅＢを接続するライン上に導入するものが挙げられる。なお、配管２０と第二の下水処理場１０Ｂとの接続について、処理対象物Ｓの導入箇所が可変となるようにすることで、処理対象物Ｓ中の固形分の比率に応じて導入箇所を変更するものとしてもよい。
【００４４】
以上のように、本実施態様における下水処理システム及び下水処理方法は、第一の下水処理場及び第二の下水処理場のそれぞれで、下水処理における水処理プロセスを実施するとともに、第一の下水処理場における処理を経た処理対象物を、下流側の第二の下水処理場に導入して処理を行うようにすることで、下水処理に係る工程を効果的に集約することが可能となる。特に、本来、第一の下水処理場において行うべき処理工程の一部を、第二の下水処理場で実施することが可能となるため、第一の下水処理場では処理設備の大型化や付帯設備の増設の必要がなく、下水処理に掛かるコストを大幅に削減することが可能となる。
【００４５】
〔第２の実施態様〕
図４は、本発明の第２の実施態様における下水処理システムを示す概略説明図である。また、図５は、本発明の第２の実施態様における下水処理システムの別態様を示す概略説明図である。
第２の実施態様に係る下水処理システム１００Ｂは、配管２０内に処理対象物Ｓが堆積することを抑制するための堆積抑制手段２３を設けるものである。なお、第１の実施態様の構成と同じものについては、説明を省略する。
【００４６】
堆積抑制手段２３は、配管２０内で、処理対象物Ｓ中の固形分（余剰汚泥等）が堆積することを抑制するためのものであり、これにより、配管２０の閉塞、腐食を抑制するものである。
堆積抑制手段２３としては、配管２０内で処理対象物Ｓが堆積することを抑制することができるものであれば特に限定されない。例えば、撹拌機構や押し出し機構を備えるものを配管２０内に配置することが挙げられる。
【００４７】
このような堆積抑制手段２３の具体的な例としては、例えば、撹拌機や空気曝気装置等の撹拌機構を備えるものや、圧縮した液体又は気体を供給する圧縮流体供給装置等の押し出し機構を備えるもの等が挙げられる。これにより、配管２０内の水流の加速あるいは乱流を起こすことが可能となり、処理対象物Ｓが配管２０内に堆積することを抑制することが可能となる。
ここで、堆積抑制手段２３として、撹拌機や空気曝気装置を用いた場合、配管２０内における処理対象物Ｓ中に空気を含ませることが可能となり、配管２０内を好気状態とすることができる。本実施態様においては、配管２０内に、処理対象物Ｓとして汚泥と被処理水Ｗ０が共存することで嫌気反応が進行することが考えられるが、このとき、臭気ガスが発生することがある。したがって、堆積抑制手段２３として撹拌機構を備えるものを用いることで、処理対象物Ｓが配管２０内に堆積することを抑制するとともに、配管２０内を好気状態とし、臭気ガスの発生を抑制することが好ましい。
【００４８】
また、堆積抑制手段２３の他の例としては、移動機構（車輪、プロペラ等）が付いた本体を有する小型の移動式ロボットが挙げられる。このような小型の移動式ロボットとしては、いわゆるドローンや、配管内の検査ロボットとして知られているヘビ型ロボット等が挙げられる。この小型の移動式ロボットが配管２０内の底部側を水流に沿って移動することで、配管２０内に堆積した処理対象物Ｓが巻き上がるとともに、下流側の方向、すなわち第二の下水処理場１０Ｂの方向に処理対象物Ｓが押し出される。
【００４９】
堆積抑制手段２３として、小型の移動式ロボットを用いる場合、ロボット本体に各種センサ（ｐＨ、ＯＲＰ、ＢＯＤ、ＳＳ等の測定・検出が可能なセンサ）を設け、配管２０内の水質や汚泥の蓄積に係る情報を得るものとすることが好ましい。これにより、処理対象物Ｓが配管２０内に堆積することを抑制するとともに、配管２０内の状況を把握することが可能となる。また、小型の移動式ロボットに各種センサを集約して搭載することで、コスト削減が可能となるという効果も奏する。
【００５０】
また、堆積抑制手段２３として、小型の移動式ロボットを用いる場合、ロボットへの電源供給手段として配管２０内に電源ケーブルを設けるものとしてもよい。なお、電源ケーブルへの電気エネルギーの供給は、消化ガス発電プロセスにおける発電設備１１ｋによるものとしてもよい。さらに、電源ケーブルにロボット本体を吊り下げ可能とし、電源ケーブルをロボットの姿勢を維持（固定）するための支持体として用いるものとしてもよい。
【００５１】
本実施態様における堆積抑制手段２３を配管２０内に設ける位置及び個数は、特に限定されない。堆積抑制手段２３の設け方としては、例えば、配管２０の総延長に対して、等間隔で設けるものとすることや、配管２０の配設状態や第一の下水処理場１０Ａからの距離等によって十分な水流が得られない配管２０内の箇所を選択して設けるものとしてもよい。
【００５２】
図５は、本実施態様における下水処理システム１００Ｂの別の態様を示すものである。
図５に示すように、第一の下水処理場１０Ａと第二の下水処理場１０Ｂが河川を挟んで対岸にある場合、河川の下を通るように配管２０を配設することが考えられる。このとき、図５に示すように、マンホール２４及び函渠２５を備えた、いわゆる伏せ越し構造とした場合、マンホール２４部分に汚泥が堆積しやすくなる。したがって、マンホール２４部分に堆積抑制手段２３を設けることが好ましい。このとき、堆積抑制手段２３としては、撹拌機や空気曝気装置などのように、装置自体の移動を伴わないものとすることが好ましい。これにより、メンテナンス作業を容易にすることができる。
【００５３】
本実施態様により、第一の下水処理場１０Ａと第二の下水処理場１０Ｂの間を接続する配管２０内に処理対象物Ｓが堆積することを抑制し、処理対象物Ｓを安定して移送することが可能となる。これにより、下水処理に係る工程を効果的かつ安定して集約することが可能になるとともに、効率的な処理を行うことが可能となる。
【００５４】
〔第３の実施態様〕
図６は、本発明の第３の実施態様における下水処理システムを示す概略説明図である。また、図７は、本発明の第３の実施態様における下水処理システムにおける制御部の別の態様を示す概略説明図（フロー図）である
第３の実施態様に係る下水処理システム１００Ｃは、図６及び図７に示すように、第１の実施態様に係る下水処理システム１００Ａにおいて、配管２０内の処理対象物Ｓの量を調整するための制御部３０を設けるものである。
【００５５】
本実施態様における下水処理システム１００Ｃは、配管２０内に固形分（余剰汚泥等）を含む処理対象物Ｓを導入する場合、処理対象物Ｓが配管２０内で堆積することを抑制するために、制御部３０により、配管２０内に導入する処理対象物Ｓの量、あるいは配管２０内を移送する処理対象物Ｓの量を適切に調整するものである。
【００５６】
制御部３０は、配管２０内の処理対象物Ｓの量を調整することができるものであればよく、特に限定されない。制御部３０による制御の具体的な例としては、例えば、第一の下水処理場１０Ａから排出する処理対象物Ｓの排出量や排出のタイミングを制御することが挙げられる。これにより、配管２０内に処理対象物Ｓが多量に導入されて、配管２０の閉塞などが生じることを抑制することができる。また、制御部３０の他の例としては、処理対象物Ｓ以外に処理水Ｗ１Ａを配管２０内に導入するように制御することが挙げられる。これにより、配管２０内の水量や流速が十分ではないために、処理対象物Ｓ中の固形分が堆積することを抑制することができる。
以下、それぞれの制御例に基づき、制御部３０の構成について詳細に説明する。
【００５７】
まず、制御部３０による制御として、第一の下水処理場１０Ａから排出する処理対象物Ｓの排出量や排出のタイミングを制御する場合について、図６を用いて説明する。
このとき、制御部３０の構成としては、図６に示すように、第一の下水処理場１０Ａの下水処理設備１１Ａ内又は配管２０の上流側開口部２１近傍に、処理対象物Ｓの排出量及び排出のタイミングを調整するための流量制御機構３１を設けることが挙げられる。流量制御機構３１としては、例えば、流量調節弁や開閉堰などが挙げられる。
【００５８】
また、制御部３０として、流量制御機構３１の開度を調整する判断基準となるパラメータを収集・解析する情報解析部３２を設けることが好ましい。
情報解析部３２で収集・解析するパラメータとしては、第一の下水処理場１０Ａで発生した処理対象物Ｓの量のほか、第二の下水処理場１０Ｂの下水処理設備１１Ｂにおける汚泥の蓄積量や降雨予測などが挙げられる。これにより、第一の下水処理場１０Ａから配管２０内に排出される処理対象物Ｓが、配管２０内で堆積しないように調整するとともに、第二の下水処理場１０Ｂにおける処理許容量を超えることがないように処理対象物Ｓを配管２０内に導入することが可能となる。なお、パラメータの収集手段については、特に限定されない。例えば、第一の下水処理場１０Ａにおける処理対象物Ｓの発生量や第二の下水処理場１０Ｂにおける汚泥の蓄積量については、第一の下水処理場１０Ａ及び第二の下水処理場１０Ｂに設けたセンサの検出結果や作業員による確認結果を、情報端末などを用いて収集することが挙げられる。
また、配管２０として、既設の下水道（下水管渠）を利用する場合、下水道を共有する他の施設からの下水排出量や、下水の水質から予測される汚泥発生量などをパラメータとすることが好ましい。これにより、処理対象物Ｓと、他の施設からの下水とが合わさることで、配管２０内での固形分の堆積による閉塞や、第二の下水処理場１０Ｂにおける処理許容量の超過が起こらないように、処理対象物Ｓを配管２０内に導入することが可能となる。
【００５９】
次に、制御部３０による制御として、処理対象物Ｓ以外に処理水Ｗ１Ａを配管２０内に導入するように制御する場合について、図７を用いて説明する。
このとき、制御部３０の構成としては、処理水Ｗ１Ａを配管２０に対して導入するためのライン３３を設け、さらにライン３３上に流量制御機構３４を設けることが挙げられる。流量制御機構３４としては、上述した流量制御機構３１と同様に、例えば、流量調節弁や開閉堰などが挙げられる。
【００６０】
また、制御部３０として、流量制御機構３４の開度を調整する判断基準となるパラメータを収集・解析する情報解析部３５を設けることが好ましい。
情報解析部３５で収集・解析するパラメータとしては、第一の下水処理場１０Ａで発生した処理対象物Ｓの量のほか、第二の下水処理場１０Ｂの下水処理設備１１Ｂに導入される処理対象物Ｓの流量などが挙げられる。これにより、第一の下水処理場１０Ａから配管２０内に排出される処理対象物Ｓが、水量及び流速の不足により配管２０内で堆積しないように調整することが可能となる。また、処理水Ｗ１Ａを用いて、配管２０内の水量及び流速を増加させるため、第二の下水処理場１０Ｂにおける下水処理に対して過剰な負荷をかけないようにすることが可能となる。なお、パラメータの収集手段については、特に限定されない。例えば、第一の下水処理場１０Ａにおける処理対象物Ｓの発生量や第二の下水処理場１０Ｂに導入される処理対象物Ｓの流量については、第一の下水処理場１０Ａ及び第二の下水処理場１０Ｂに設けたセンサの検出結果や作業員による確認結果を、情報端末などを用いて収集することが挙げられる。
【００６１】
また、本実施態様における制御部３０としては、図６及び図７に示した構成を全て含むものとしてもよい。このとき、情報解析部３２及び情報解析部３５に係る機能は１つにまとめるものとしてもよい。これにより、配管２０内への処理対象物Ｓの過剰導入や、処理対象物Ｓの水量及び流速不足に起因して、配管２０に処理対象物Ｓが堆積することを抑制することが可能となる。
【００６２】
制御部３０は、パラメータ収集・解析及び流量制御機構の駆動に係る一連の工程を全てプログラムにより自動化するものであってもよく、作業員による手動制御を含むものであってもよい。なお、作業員の負荷低減及び人手不足解消の観点から、制御部３０はできる限り自動化することが好ましい。
【００６３】
本実施態様により、配管２０内における処理対象物Ｓの量を適切に制御することができ、配管２０内における閉塞、腐食などを抑制し、処理対象物Ｓを安定して移送することが可能となる。これにより、下水処理に係る工程を効果的かつ安定して集約することが可能になるとともに、効率的な処理を行うことが可能となる。
【００６４】
なお、上述した実施態様は、下水処理システム及び下水処理方法の一例を示すものである。本発明に係る下水処理システム及び下水処理方法は、上述した実施態様に限られるものではなく、請求項に記載した要旨を変更しない範囲で、上述した実施態様に係る下水処理システム及び下水処理方法を変形してもよい。
【００６５】
例えば、本実施態様における下水処理システムは、第一の下水処理場１０Ａと第二の下水処理場１０Ｂが配管２０により１対１で接続されているものに限定されず、３以上の下水処理場１０を配管２０で接続するものとしてもよい。
より具体的な例としては、水処理プロセスを実施する下水処理設備１１ａ〜１１ｄを備えた下水処理場（第一の下水処理場１０Ａに相当）を複数備え、それぞれの下水処理場から排出される処理対象物Ｓを、水処理プロセス、汚泥処理プロセス及び消化ガス発電プロセスを実施する下水処理設備１１ａ〜１１ｋを備えた下水処理場（第二の下水処理場１０Ｂに相当）に全て導入するものとしてもよい。これによって、より広域における下水処理の効果的な集約が可能となる。
また、他の具体的な例としては、水処理プロセスを実施する下水処理設備１１ａ〜１１ｄを備えた下水処理場（第一の下水処理場１０Ａに相当）を複数備え、これらの下水処理場同士を配管２０で連結するものとし、この下水処理場間で処理対象物Ｓの移送、集約を行うものとしてもよい。また、それぞれの下水処理場で発生する処理対象物Ｓの量や物性に応じて、処理対象物Ｓを移送する量や移送する場所を制御するものとしてもよい。これにより、効率的に処理対象物Ｓを集約するとともに、配管２０内で嫌気反応が進行する条件下においては、下水処理の効率を向上させることも可能となる。さらに、集約した処理対象物Ｓは、水処理プロセス、汚泥処理プロセス及び消化ガス発電プロセスを実施する下水処理設備１１ａ〜１１ｋを備えた下水処理場（第二の下水処理場１０Ｂに相当）に導入するものとしてもよい。これによって、集約した処理対象物Ｓに対する下水処理を効果的に行うことが可能となる。
【００６６】
また、本実施態様において、第一の下水処理場１０Ａから排出される処理対象物Ｓを、第二の下水処理場１０Ｂに導入する手段として、既設の下水道（下水管渠）を一部利用する場合、第一の下水処理場１０Ａから第二の下水処理場１０Ｂが設置された区域の下水道まで配管を設けること以外の手段を用いてもよい。
例えば、第一の下水処理場１０Ａから排出される処理対象物Ｓを、車両等の運搬手段を用いて第二の下水処理場１０Ｂの区域における下水道まで搬送するものとしてもよい。これにより、第一の下水処理場１０Ａと第二の下水処理場１０Ｂの間を配管により接続することが地理的条件等により困難な区域においても、本実施態様における下水処理システム及び下水処理方法を適用することが可能となる。
なお、このとき、第一の下水処理場１０Ａから排出される処理対象物Ｓについては、固液分離処理や脱水処理を実施するものとしてもよく、そのまま搬送するものとしてもよい。例えば、第一の下水処理場１０Ａに導入される下水ＷＡが少量である場合は、固液分離処理や脱水処理を行うことなく、車両等によってそのまま搬送するものとしてもよい。また、処理対象物Ｓに対して固液分離処理や脱水処理を実施して搬送するかどうかは、車両等による搬送に係るコストと、固液分離設備や脱水設備を整備、維持するコストとを比較して、決定するものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明の下水処理システム及び下水処理方法は、所定の区域内に複数の下水処理場を備える下水処理において好適に利用されるものである。
特に、汚泥処理施設を持たない下水処理場と汚泥処理施設を備える下水処理場とを効果的に集約した下水処理として好適に利用されるものである。
【符号の説明】
【００６８】
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ  下水処理システム、１０，１０Ａ，１０Ｂ  下水処理場、１１，１１Ａ，１１Ｂ  下水処理設備、１１ａ，１１ａＡ，１１ａＢ  最初沈殿池、１１ｂ，１１ｂＡ，１１ｂＢ  反応槽、１１ｃ，１１ｃＡ，１１ｃＢ  最終沈殿池、１１ｄ，１１ｄＡ、１１ｄＢ  消毒設備、１１ｅ，１１ｅＢ  濃縮設備、１１ｆ，１１ｆＢ  消化設備、１１ｇ，１１ｇＢ  脱水設備、１１ｈ，１１ｈＢ  焼却設備、１１ｉ  脱硫装置、１１ｊ  ガスホルダ、１１ｋ，１１ｋＢ  発電設備、２０  配管、２１  上流側開口部、２２  下流側開口部、２３  堆積抑制手段、２４  マンホール、２５  函渠、３０  制御部、３１，３４  流量制御機構、３２，３５  情報解析部、３３  ライン、Ｓ  処理対象物、Ｗ，ＷＡ，ＷＢ  下水、Ｗ０  被処理水、Ｗ１，Ｗ１Ａ，Ｗ１Ｂ  処理水
【図１】
2020192509.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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