(57)【要約】【課題】生物処理において余剰汚泥の含水率を低減して減容化し、余剰汚泥の排出処分に要する費用を低減できる有機性排水処理設備の運転方法および有機性排水処理設備を提供する。【解決手段】有機性排水が流入する第１の生物処理槽１と、膜分離装置７を設置した第２の生物処理槽２を有する有機性排水処理施設の運転方法であって、第１の生物処理槽１の槽内液を第２の生物処理槽２へ供給し、第２の生物処理槽２の槽内液を第１の生物処理槽１へ循環し、第２の生物処理槽２の槽内液を膜分離装置７で膜分離して処理水を得、第２の生物処理槽２の槽内液を排出する膜分離工程と、第２の生物処理槽２の槽内液を第１の生物処理槽１へ循環せず、第２の生物処理槽２の槽内液を膜分離装置７で膜分離して処理水を得、第２の生物処理槽２の槽内液を排出しない膜濃縮工程を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水が流入する第１の生物処理槽と、膜分離装置を設置した第２の生物処理槽を有する有機性排水処理施設の運転方法であって、
第１の生物処理槽の槽内液を第２の生物処理槽へ供給し、第２の生物処理槽の槽内液を第１の生物処理槽へ循環し、第２の生物処理槽の槽内液を膜分離装置で膜分離して処理水を得、第２の生物処理槽の槽内液を排出する膜分離工程と、
第２の生物処理槽の槽内液を第１の生物処理槽へ循環せず、第２の生物処理槽の槽内液を膜分離装置で膜分離して処理水を得、第２の生物処理槽の槽内液を排出しない膜濃縮工程を有することを特徴とする有機性排水処理施設の運転方法。
【請求項２】
第１の生物処理水槽は、第２の生物処理水槽の槽内滞留時間に対して槽内滞留時間が３から５０倍の槽容量を有することを特徴とする請求項１に記載の有機性排水処理設備の運転方法。
【請求項３】
第１の生物処理槽には周回流が流れていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の有機性排水処理設備の運転方法。
【請求項４】
膜濃縮工程では、膜分離工程における膜分離装置の透過流束よりも低減した透過流束で運転することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の有機性排水処置設備の運転方法。
【請求項５】
第１の生物処理槽が無酸素槽であり、第２の生物処理槽が好気槽であることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の有機性排水処理設備の運転方法。
【請求項６】
有機性排水が流入する第１の生物処理槽と、膜分離装置を設置した第２の生物処理槽と、第１の生物処理槽の槽内液を第２の生物処理槽へ供給する給送路と、第２の生物処理槽の槽内液を第１の生物処理槽へ返送する返送路と、膜分離装置に接続した処理水路と、第２の生物処理槽から汚泥を排出する汚泥排出路と、複数の運転モードを有する制御装置を備え、
制御装置は、給送路により第１の生物処理槽の槽内液を第２の生物処理槽へ供給し、返送路により第２の生物処理槽から第１の生物処理槽へ槽内液を循環し、膜分離装置で膜分離した処理水を処理水路により系外へ取り出す膜分離運転モードと、
返送路による第２の生物処理槽から第１の生物処理槽への槽内液の循環を停止し、汚泥排出路による第２の生物処理槽からの余剰汚泥の排出を停止する状態で、処理水路による処理水の系外への取り出しを継続して第２の生物処理槽内の余剰汚泥を膜分離装置で濃縮する膜濃縮運転モードを有することを特徴とする有機性排水処理設備。
【請求項７】
第１の生物処理槽は、第２の生物処理槽の槽内滞留時間に対して槽内滞留時間が３から５０倍の槽容量を有することを特徴とする請求項６に記載の有機性排水処理設備。
【請求項８】
第１の生物処理槽は、周回流路を有し、周回流路の途中に周回流路を巡る周回流を発生させる周回流発生手段を有することを特徴とする請求項６または請求項７に記載の有機性排水処理設備。
【請求項９】
膜濃縮運転モードにおいて膜分離装置は、膜分離運転モードにおける膜分離装置の透過流束よりも低減した透過流束で運転することを特徴とする請求項６から８の何れか１項に記載の有機性排水処理設備。
【請求項１０】
第１の生物処理槽が無酸素槽であり、第２の生物処理槽が好気槽であることを特徴とする請求項６から９の何れか１項に記載の有機性排水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機性排水処理設備の運転方法および有機性排水処理設備に関し、有機性排水を処理する設備において生じる余剰汚泥を処分する技術にかかる。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機性排水の処理方法の一つにオキシデーションディッチ法がある。これは、例えば、有機性排水が２．５ｍ以下の浅い水路を巡回する形状の水槽において有機性排水を長時間にわたって貯留し、水面を撹拌することで有機性排水を好気条件下において処理するものである。水槽は、処理施設への流入水量に対して広い設置面積が必要なため、小規模な施設で採用されている。
【０００３】
また、有機性排水の処理方法には、膜分離装置を利用した膜分離活性汚泥処理方法があり、例えば、特許文献１に記載するものがある。
【０００４】
これは、前段の脱窒槽において被処理水と後段の硝化槽から循環返送する混合液とを無酸素状態で攪拌混合する。そして、硝化槽に浸漬した膜分離装置によって混合液を吸引濾過して処理水を得るものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０７−６８２９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機性排水処理では、経時的に微生物が増加するので、過剰な微生物を余剰汚泥として引き抜いて処分する必要がある。生物処理槽の余剰汚泥をそのまま排出処分する場合には、容量が多すぎて運搬にかかる処理コストが高くなる。
【０００７】
余剰汚泥の容量を少なくするために、汚泥処理設備（脱水設備）で含水率を８３％程度にまで下げた状態の余剰汚泥を排出処分することが一般的である。しかし、処理能力が数百ｍ３／日程度の極小規模の排水処理施設で、汚泥処理設備を設置すると、発生する余剰汚泥量に対する建設費の割合が高くなり、非効率な設備投資となる。
【０００８】
このため、オキシデーションディッチを行う小規模な処理施設では、脱水設備を使用せずに、重力沈殿濃縮を行う濃縮工程を実施して余剰汚泥をある程度に減容して搬出することが一般的である。しかし、重力沈殿濃縮しても余剰汚泥は含水率９９％程度にしか濃縮できず、結果として排出処分するためのバキューム搬出費用がかさむ。また、濃縮工程、貯留工程で汚泥の腐敗や臭気が発生する問題がある。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するものであり、生物処理において余剰汚泥の含水率を低減して減容化し、余剰汚泥の排出処分に要する費用を低減できる有機性排水処理設備の運転方法および有機性排水処理設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の有機性排水処理設備の運転方法は、有機性排水が流入する第１の生物処理槽と、膜分離装置を設置した第２の生物処理槽を有する有機性排水処理施設の運転方法であって、第１の生物処理槽の槽内液を第２の生物処理槽へ供給し、第２の生物処理槽の槽内液を第１の生物処理槽へ循環し、第２の生物処理槽の槽内液を膜分離装置で膜分離して処理水を得、第２の生物処理槽の槽内液を排出する膜分離工程と、
第２の生物処理槽の槽内液を第１の生物処理槽へ循環せず、第２の生物処理槽の槽内液を膜分離装置で膜分離して処理水を得、第２の生物処理槽の槽内液を排出しない膜濃縮工程を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の有機性排水処理設備の運転方法において、第１の生物処理水槽は、第２の生物処理水槽の槽内滞留時間に対して槽内滞留時間が３から５０倍の槽容量を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の有機性排水処理設備の運転方法において、第１の生物処理槽には周回流が流れていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の有機性排水処理設備の運転方法において、膜濃縮工程では、膜分離工程における膜分離装置の透過流束よりも低減した透過流束で運転することを特徴とする。
【００１４】
本発明の有機性排水処理設備の運転方法において、第１の生物処理槽が無酸素槽であり、第２の生物処理槽が好気槽であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の有機性排水処理設備は、有機性排水が流入する第１の生物処理槽と、膜分離装置を設置した第２の生物処理槽と、第１の生物処理槽の槽内液を第２の生物処理槽へ供給する給送路と、第２の生物処理槽の槽内液を第１の生物処理槽へ返送する返送路と、膜分離装置に接続した処理水路と、第２の生物処理槽から汚泥を排出する汚泥排出路と、複数の運転モードを有する制御装置を備え、制御装置は、給送路により第１の生物処理槽の槽内液を第２の生物処理槽へ供給し、返送路により第２の生物処理槽から第１の生物処理槽へ槽内液を循環し、膜分離装置で膜分離した処理水を処理水路により系外へ取り出す膜分離運転モードと、返送路による第２の生物処理槽から第１の生物処理槽への槽内液の循環を停止し、汚泥排出路による第２の生物処理槽からの余剰汚泥の排出を停止する状態で、処理水路による処理水の系外への取り出しを継続して第２の生物処理槽内の余剰汚泥を膜分離装置で濃縮する膜濃縮運転モードを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の有機性排水処理設備において、第１の生物処理槽は、第２の生物処理槽の槽内滞留時間に対して槽内滞留時間が３から５０倍の槽容量を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の有機性排水処理設備において、第１の生物処理槽は、周回流路を有し、周回流路の途中に周回流路を巡る周回流を発生させる周回流発生手段を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の有機性排水処理設備において、膜濃縮運転モードにおいて膜分離装置は、膜分離運転モードにおける膜分離装置の透過流束よりも低減した透過流束で運転することを特徴とする。
【００１９】
本発明の有機性排水処理設備において、第１の生物処理槽が無酸素槽であり、第２の生物処理槽が好気槽であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
以上の本発明によれば、濃縮専用の膜分離装置を追加することなく、膜分離運転モード（膜分離工程）において生物処理を行って系内に流入する有機性排水を処理し、膜濃縮運転モード（膜濃縮工程）において第２の生物処理槽の活性汚泥および第１の生物処理槽から流入する活性汚泥を濃縮して含水率を低減し、第２の生物処理槽から排出する余剰汚泥を減容化できる。このため、余剰汚泥の排出処分に要する費用を低減できる。
【００２１】
第１の生物処理槽の槽容量を第２の生物処理槽に対して３から５０倍の槽内滞留時間を有する大容量とすることで、第１の生物処理槽内に多量の活性汚泥を滞留させることができる。また、系内に新たに流入する有機性排水が第１の生物処理槽の汚泥濃度に与える影響が小さくなるので、流量調整槽を設けて第１の生物処理槽に流入する有機性排水の流入量を制限せずとも、膜分離運転モード（膜分離工程）、膜濃縮運転モード（膜濃縮工程）のいずれにおいても第１の生物処理槽の汚泥濃度が安定し、一定の汚泥濃度の活性汚泥を多量に貯留できる。
【００２２】
このため、膜濃縮運転モードにおいて第１の生物処理槽から第２の生物処理槽に多くの活性汚泥を供給でき、活性汚泥をより高い濃度に濃縮できる。
【００２３】
また、膜分離装置のろ過速度（透過流束）を低減した状態で膜濃縮運転モードを長く行うことで、膜分離装置の曝気強度を上げずとも、ろ過膜の目詰まりを回避しつつ活性汚泥の濃縮ができる。
【００２４】
第１の生物処理槽が、周回流路を有し、周回流路の途中に周回流路を巡る周回流を発生させる周回流発生手段を有することで、第１の生物処理槽の槽内液の均質化、汚泥濃度の均一化ができる。
【００２５】
第１の生物処理槽が無酸素槽で、第２の生物処理槽が好気槽である場合には、大容量の無酸素槽に多量の活性汚泥を貯留することで、膜濃縮運転モードにおいて好気槽から無酸素槽への活性汚泥の循環が止まる状態でも、長い時間にわたって無酸素槽の汚泥濃度を維持できるので、膜濃縮運転モードを長く行うことができ、高い濃度の濃縮汚泥を多量に造れる。また、膜濃縮運転モードにおける時間的な制約が減少することで、膜分離装置のろ過速度（透過流束）を低減した状態で膜濃縮運転モードを長く行うことができ、膜分離装置の曝気強度を上げずとも、ろ過膜の目詰まりを回避しつつ活性汚泥の濃縮ができる。
【００２６】
無酸素槽が、周回流路を有し、周回流路の途中に周回流路を巡る周回流を発生させる周回流発生手段、および好気槽との循環手段を有することで、無酸素槽の槽内液の均質化、汚泥濃度の均一化ができ、腐敗を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態における有機性排水処理設備を示す模式図
【図２】本発明の他の実施の形態における有機性排水処理設備を示す模式図
【図３】従来のオキシデーションディッチを転用する手順を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１において、本実施の形態の有機性排水処理設備は、第１の生物処理槽をなす無酸素槽（兼流量調整槽）１と第２の生物処理槽をなす好気槽２からなる。本発明において第１の生物処理槽は無酸素槽１に限るものではなく、第２の生物処理槽は好気槽２に限るものではない。
【００２９】
無酸素槽１は、十分な流量調整機能を有する排水処理施設であり、ここでは、既存のオキシデーションディッチを無酸素槽１に転用して使用する。転用の方法は後述する。
【００３０】
無酸素槽１は、周回流路３を有し、周回流路の途中に周回流路３を巡る循環流４を発生させる循環流発生手段５を有している。循環流発生手段５は、攪拌装置やポンプ装置等で構成される。周回流路３には、新たに有機性排水が流入する排水流入路６が接続している。また、無酸素槽１は、好気槽２の槽内滞留時間に対して槽内滞留時間が３から５０倍、好ましくは５から３０倍、より好ましくは１０から２５倍の槽容量を有する。
【００３１】
好気槽２は、膜分離装置７、ＭＬＳＳ濃度計（図示省略）を備えている。膜分離装置７は槽外に設置するものでもよいが、ここでは槽内に浸漬した浸漬型膜分離装置からなる。好気槽２は、無酸素槽１の槽内液を好気槽２へ供給する給送路８と、好気槽２の槽内液を無酸素槽１へ返送する返送路９で無酸素槽１に接続している。給送路８はポンプ１０を有し、返送路９はバルブ１１を有している。
【００３２】
膜分離装置７には、平膜、チューブ膜等の種々のろ過膜を使用でき、ろ過膜を透過した処理水を取り出す処理水路１２が接続しており、処理水路１２は吸引ポンプ１３を有している。膜分離装置７のケーシング１４の下方には散気装置（図示省略）を配置しており、散気装置には空気を供給するブロワ１５が接続している。また、好気槽２には、余剰汚泥を排出する汚泥排出路１６が接続している。汚泥排出路１６は汚泥ポンプ１７を有し、汚泥処理設備１８に接続している。本実施の形態では、汚泥排出路１６が汚泥処理設備１８に接続しているが、汚泥排出路１６から取り出す余剰汚泥はバキューム車等により排出処理することも可能である。
【００３３】
以下、上記した構成における作用を説明する。無酸素槽１では、排水流入路６から新たな有機性排水が周回流路３に流入し、周回流路３の流路内の槽内液が周回流発生手段５により生じる周回流４に乗って周回し、ポンプ１０と給送路８、返送路９により好気槽２と無酸素槽１を循環する。このため、無酸素槽１の槽内液の均質化、汚泥濃度の均一化ができ、腐敗を抑制できる。
（膜分離運転モード）
膜分離運転モード（膜分離工程）では、給送路８のポンプ１０により無酸素槽１の槽内液を好気槽２へ供給し、返送路９を通して好気槽２から無酸素槽１へ硝化液を循環させ、生物学的な硝化脱窒処理を行って系内に流入する有機性排水を処理する。無酸素槽１は好気槽２に対して５から３０倍の槽内滞留時間を有する大容量であるので、好気槽２の槽内液を、返送路９を通して無酸素槽１へ送ることで、無酸素槽１には多量の活性汚泥が滞留する。
【００３４】
また、膜分離装置７ではブロワ１５から送る空気をケーシング１４の内部に散気しつつ、吸引ポンプ１３により膜分離装置７に駆動圧を与え、膜分離した処理水を処理水路１２により系外へ取り出す。
【００３５】
そして、計画的に設定したタイミングにおいて、膜濃縮運転モードに移行する。
（膜濃縮運転モード）
膜濃縮運転モード（膜濃縮工程）では、バルブ１１を閉じて好気槽２から無酸素槽１への硝化液の循環を生じさせない状態で、好気槽２に設置したレベルスイッチもしくは水位計（図示省略）によりポンプ１０を制御し、膜分離装置７が水面上に露出しないように無酸素槽１の槽内液を好気槽２に供給する。
【００３６】
そして、汚泥排出路１６による好気槽２からの余剰汚泥の排出を停止する状態で、処理水路１２による処理水の系外への取り出しを継続して好気槽２内の余剰汚泥を膜分離装置７で濃縮する。このとき、膜分離装置７は、膜分離運転モードにおける膜分離装置７の透過流束よりも低減した透過流束で運転する。好気槽２のＭＬＳＳ計で計測する槽内液のＭＬＳＳ濃度が、ここでは設定濃度の３００００ｍｇ／ｌ程度に高まった後に、好気槽２の濃縮された余剰汚泥を、汚泥排出路１６を通して汚泥ポンプ１７で引き抜く。
【００３７】
本実施の形態では、引き抜いた余剰汚泥を、直接に汚泥処理設備１８に送るので、汚泥処理設備１８において汚泥脱水機が稼働する時間に対応させて膜濃縮運転モードで運転して余剰汚泥を引き抜く。あるいは、別途の施設において処理する場合には、濃縮した余剰汚泥はバキューム搬出する。
【００３８】
なお、槽内液のＭＬＳＳ濃度が何かのトラブル等によって設定濃度を超えて異常な濃度になった場合は、膜濃縮運転モードを停止し、バルブ１１を開にして返送路９による好気槽２から無酸素槽１への硝化液の循環を再開し、好気槽２での汚泥濃度を減少させてろ過膜の目詰まりを防止する。ＭＬＳＳ濃度計を設けずに、膜濃縮運転モードにおいて膜ろ過した流量から好気槽２のＭＬＳＳ濃度を予測して制御することも可能である。
【００３９】
また、余剰汚泥の引き抜き予定時刻を制御システムに入力して自動的に膜濃縮運転モードに切り替わるように構成することも可能である。
【００４０】
この膜濃縮運転モードを行うことで、余剰汚泥を引き抜く操作の一回当たりにおける余剰汚泥の固形物量を増加させることができる。このため、従来のように、余剰汚泥を重力濃縮等の貯留工程を経ることなく汚泥処理設備１８に送ることができ、汚泥の腐敗を回避できる。
【００４１】
このため、膜濃縮運転モードにおいて好気槽２および無酸素槽１から流入する活性汚泥を濃縮して含水率を低減し、好気槽２から排出する余剰汚泥を減容化して、余剰汚泥の排出処分に要する費用を低減できる。
【００４２】
また、無酸素槽１が好気槽２に対して３から５０倍の２４時間以上の槽内滞留時間を有する大容量であるので、無酸素槽１の槽内に多量の活性汚泥が滞留する。また、無酸素槽１が大容量であることで、系内に新たに流入する有機性排水が無酸素槽１の汚泥濃度に与える影響が小さくなるので、通常の５時間程度の槽内滞留時間を有する流量調整槽を設けて無酸素槽１に流入する有機性排水の流入量を調整せずとも、十分な流量調整バッファを確保でき、膜分離運転モード、膜濃縮運転モードのいずれにおいても無酸素槽１の汚泥濃度が安定し、一定の汚泥濃度の活性汚泥を多量に貯留できる。
【００４３】
このため、膜濃縮運転モードにおいて無酸素槽１から好気槽２に多くの活性汚泥を供給でき、活性汚泥をより高い濃度に濃縮できる。
【００４４】
また、大容量の無酸素槽１に多量の活性汚泥を貯留することで、膜濃縮運転モードにおいて好気槽２から無酸素槽１への活性汚泥の循環が止まる状態でも、長い時間にわたって無酸素槽１の汚泥濃度を維持できるので、膜濃縮運転モードを長く行うことができ、高い濃度の濃縮汚泥を多量に造れる。また、膜濃縮運転モードにおける時間的な制約が減少することで、膜分離装置７のろ過速度（透過流束）を低減した状態で膜濃縮運転モードを長く行うことができ、膜分離装置７の散気装置による散気の曝気強度を上げずとも、ろ過膜の目詰まりを回避しつつ活性汚泥の濃縮ができる。
【００４５】
本実施の形態によれば、別途に膜濃縮設備を設置する場合に比較して、通常の水処理施設のみで膜濃縮を実施できるので、設備工事費を抑制できる。
【００４６】
本実施の形態では、無酸素槽１を大容量とすることで、別途に流量調整槽を設けていない。しかし、図２に示すように、流量調整槽５１を無酸素槽５２の前段に組み合わせ、無酸素槽５２の後段に大容量の好気槽５３を配置し、好気槽５３の後段に小容量の膜分離槽５４を配置する構成とし、好気槽５３に散気装置５５を配置し、散気装置５５に空気を供給するブロア５６を接続し、返送路９に循環ポンプ５７を設ける構成においても本発明は実施できる。この場合、膜分離槽５４の小容量化によって濃縮効率が向上する。
【００４７】
図３に示すように、既存のオキシデーションディッチ６１と最終沈殿池６２を有する設備６３を、本発明に転用する場合には、改築中はオキシデーションディッチ６１の運転を継続する。そして、設備６３の傍らに膜分離装置７を備えた好気槽２および膜分離装置７に付随する補機ユニット６４を配置する。改築後は、オキシデーションディッチ６１を無酸素槽１に転用して使用し、最終沈殿池６２を薬洗設備６５に使用する
本実施の形態の有機性排水処理設備を運転する場合には、以下のような運用が可能である。
１．制御システムは、有機性排水処理設備の運転状況から濃縮汚泥を引き抜くべき
タイミングを管理者にメール等で通知する。
２．通知を見た管理者は、濃縮汚泥の引き抜き作業の予定時間を制御システムに入力する。
３．制御システムは、管理者が入力した予定時間と現在の排水処理の状況から膜分離運転モードから膜濃縮運転モードへの切り替えの予定開始時刻を逆算する。
４．制御システムは、予定開始時刻で自動的に膜濃縮運転モードを実施する。
５．システム不具合等が発生して膜濃縮運転モードを停止する場合には、管理者に連絡する。
【００４８】
よって、管理者が常駐していないような施設においても、管理者が操作や計算を行わずとも濃縮汚泥の引き抜き作業をスムーズに実施できる。
【符号の説明】
【００４９】
１    無酸素槽
２    好気槽
３    周回流路
４    循環流
５    循環流発生手段
６    排水流入路
７    膜分離装置
８    給送路
９    返送路
１０    ポンプ
１１    バルブ
１２    処理水路
１３    吸引ポンプ
１４    ケーシング
１５    ブロワ
１６    汚泥排出路
【図１】
2020179340.tif 000003
【図２】
2020179340.tif 000004
【図３】
2020179340.tif 000005