(57)【要約】【課題】繊維を活用して沈殿効率を高められ、処理水が清澄となる水処理装置の提供。【解決手段】曝気槽２１と、曝気槽２１の下流の後沈槽２２と、を有し、曝気槽２１に繊維１１を添加して、後沈槽２２で処理水２から分離した汚泥３の一部を曝気槽２１に返送する水処理装置；脱水汚泥の製造装置；水処理方法；および脱水汚泥の製造方法。【選択図】図１
2020075240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝気槽と、
前記曝気槽の下流の後沈槽と、を有し、
前記曝気槽に繊維を添加して、前記後沈槽で処理水から分離した汚泥の一部を前記曝気槽に返送する、水処理装置。
【請求項２】
前記曝気槽が繊維の添加口を有し、
前記水処理装置が前記後沈槽から前記曝気槽への返送汚泥配管を有する、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記繊維が、製紙工場で発生する繊維系廃棄物由来の繊維もしくはパルプ、または、天然繊維である、請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記曝気槽が、製紙工場内の排水を流入させる配管を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
前記水処理装置が下水処理場に設置され、
製紙工場由来の繊維を前記下水処理場で離解させる離解装置をさらに有し、
離解された離解物を前記曝気槽に添加する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の水処理装置と、
返送汚泥の一部の余剰汚泥および前記曝気槽に導入されなかった生汚泥を混合する汚泥混合槽と、
脱水機と、
を有する、脱水汚泥の製造装置。
【請求項７】
繊維を曝気槽またはその上流に添加する工程と、
前記曝気槽の下流の後沈槽で処理水から汚泥を分離する工程と、
前記汚泥の少なくとも一部を返送汚泥として前記曝気槽に導入する工程とを含む、水処理方法。
【請求項８】
被処理水を曝気槽に導入する工程を含み、
前記汚泥を分離する工程が汚泥を沈殿させる沈殿工程である、請求項７に記載の水処理方法。
【請求項９】
前記繊維の添加量が、１０〜１０００ｍｇ／Ｌである、請求項７または８に記載の水処理方法。
【請求項１０】
前記繊維が製紙工場で発生する繊維系廃棄物由来の繊維もしくはパルプ、または、天然繊維である、請求項７〜９のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項１１】
繊維含有汚泥および生汚泥を混合して混合汚泥を得る工程と、
前記混合汚泥を脱水する工程を含む、脱水汚泥の製造方法。
【請求項１２】
請求項７〜１０のいずれか一項に記載の水処理方法を含み、
前記繊維含有汚泥が前記返送汚泥として前記曝気槽で用いなかった余剰汚泥であり、
前記生汚泥が前記被処理水またはこの被処理水由来の沈殿物である、請求項１１に記載の脱水汚泥の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理装置、脱水汚泥の製造装置、水処理方法および脱水汚泥の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な排水処理方法である活性汚泥法において、排水中の汚濁物質を微生物に分解除去させる曝気槽の下流に設置した後沈槽（終沈）における汚泥と処理水との分離性が処理水質の鍵となる。すなわち、沈殿する汚泥の密度を高く、さらに処理水中に分散する懸濁物質が少なく、処理水が清澄となる状態を維持することが重要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０６９１４５号公報
【特許文献２】特開２００１−１７９２７１号公報
【特許文献３】特開２００４−３３７７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
後沈槽の状態を良好に維持するため、微生物を単離培養した微生物製剤や複合微生物剤を添加する方法等が取られるが、これらの薬剤は高価である上、微生物反応であるがために即効性に欠ける問題があった。
なお、汚泥に凝集剤と繊維を添加して凝集する方法が特許文献１に記載されていた。しかし、パルプ繊維などの繊維そのものを、曝気槽に添加した例はなかった。汚泥等を曝気槽に添加して活用する方法が特許文献２および３に記載されていたが、繊維を活用して沈殿効率を高めることは記載されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、複数の活性汚泥装置を比較する中で、一般に曝気槽の処理性能への悪影響から流入が忌まれる懸濁物質のうち、繊維状物質が後沈槽の汚泥沈降性や処理水の清澄性に好影響を及ぼすことを見出した。さらに、繊維状物質として製紙工場で発生する繊維状粕を利用できることを見出し、これら繊維状物質を利用した活性汚泥処理システムを発明するに至った。
本発明および本発明の好ましい構成は、以下のとおりである。
【０００６】
［１］  曝気槽と、
曝気槽の下流の後沈槽と、を有し、
曝気槽に繊維を添加して、後沈槽で処理水から分離した汚泥の一部を曝気槽に返送する、水処理装置。
［２］  曝気槽が繊維の添加口を有し、
水処理装置が後沈槽から曝気槽への返送汚泥配管を有する、［１］に記載の水処理装置。
［３］  繊維が、製紙工場で発生する繊維系廃棄物由来の繊維もしくはパルプ、または、天然繊維である、［１］または［２］に記載の水処理装置。
［４］  曝気槽が、製紙工場内の排水を流入させる配管を有する、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の水処理装置。
［５］  水処理装置が下水処理場に設置され、
製紙工場由来の繊維を下水処理場で離解させる離解装置をさらに有し、
離解された離解物を曝気槽に添加する、［１］〜［３］のいずれか一項に記載の水処理装置。
［６］  ［１］〜［５］のいずれか一項に記載の水処理装置と、
返送汚泥の一部の余剰汚泥および曝気槽に導入されなかった生汚泥を混合する汚泥混合槽と、
脱水機と、
を有する、脱水汚泥の製造装置。
［７］  繊維を曝気槽またはその上流に添加する工程と、
曝気槽の下流の後沈槽で処理水から汚泥を分離する工程と、
汚泥の少なくとも一部を返送汚泥として曝気槽に導入する工程とを含む、水処理方法。
［８］  被処理水を曝気槽に導入する工程を含み、
汚泥を分離する工程が汚泥を沈殿させる沈殿工程である、［７］に記載の水処理方法。
［９］  繊維の添加量が、１０〜１０００ｍｇ／Ｌである、［７］または［８］に記載の水処理方法。
［１０］  繊維が製紙工場で発生する繊維系廃棄物由来の繊維もしくはパルプ、または、天然繊維である、［７］〜［９］のいずれか１項に記載の水処理方法。
［１１］  繊維含有汚泥および生汚泥を混合して混合汚泥を得る工程と、
混合汚泥を脱水する工程を含む、脱水汚泥の製造方法。
［１２］  ［７］〜［１０］のいずれか一項に記載の水処理方法を含み、
繊維含有汚泥が返送汚泥として曝気槽で用いなかった余剰汚泥であり、
生汚泥が、被処理水またはこの被処理水由来の沈殿物である、［１１］に記載の脱水汚泥の製造方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、繊維を活用して沈殿効率を高められ、処理水が清澄となる水処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の水処理装置の一例の概略図である。
【図２】図２は、本発明の水処理装置の一例を下水処理場に設置する第一の態様における、水処理システムの処理フローの概略図である。
【図３】図３は、本発明の水処理装置の一例を製紙工場に設置する第二の態様における、水処理システムの処理フローの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下において、本発明について詳細に説明する。以下に記載する構成要件の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１０】
［水処理装置］
本発明の水処理装置は、曝気槽と、曝気槽の下流の後沈槽と、を有し、曝気槽に繊維を添加して、後沈槽で処理水から分離した汚泥の一部を曝気槽に返送する。
本発明の水処理装置の構成によれば、繊維を活用して沈殿効率を高められ、処理水が清澄となる。
本発明では、（特定のパルプなどの）繊維を曝気槽で添加して（またはその上流に添加する場合は、曝気槽の直前の配管などで添加して）、曝気槽の下流に設置した後沈槽で処理水から分離した汚泥の一部を曝気槽に汚泥返送して、沈殿効率を高め、さらに処理水を清澄とすることができる。
【００１１】
曝気槽前で特定のパルプなどの繊維を添加することにより、曝気槽を流下する間に汚泥とよく混合させることができる。汚泥に混合された繊維と、微細な汚泥粒とが絡み合うことで汚泥粒を粗大化させ、厚密で沈降性のよい汚泥とすることができる。さらに水中に拡散したバクテリア等の懸濁物質も厚密化した汚泥が吸収し、処理水は清澄となる。
以下、本発明の水処理装置について説明する。
【００１２】
＜水処理装置の全体構成＞
まず、水処理装置の全体構成を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の水処理装置の一例の概略図である。図１に示した水処理装置５１では、被処理水１を導入する曝気槽２１と、後沈槽２２を有する。
図１に示した水処理装置５１では、曝気槽２１に繊維１１を添加して、後沈槽２２で処理水２から分離した汚泥３の一部を、返送汚泥４として曝気槽２１に返送する。図１に示した水処理装置５１では、返送汚泥４は、後沈槽２２から曝気槽２１への返送汚泥配管（不図示）を通過して、曝気槽２１に返送される。
図１に示した水処理装置５１では、汚泥３のうち返送汚泥４として曝気槽２１で用いなかったものは、余剰汚泥５として系外へ排出することができる。
【００１３】
図２は、本発明の水処理装置の一例を下水処理場に設置する第一の態様における、水処理システムの処理フローの概略図である。
図２の処理フローでは、製紙工場１０１から供給される繊維１１を、下水処理場２０１に設置された水処理装置の曝気槽２１に添加する。図２における水処理装置は、離解装置１３２と、混合装置１３３と、曝気槽２１と、後沈槽２２とを有し、曝気槽２１が繊維の添加口４２を有する。離解装置１３２は、製紙工場１０１から供給される繊維１１が、乾燥繊維（脱水助剤製造装置１３１で製造された脱水助剤など）である場合に、乾燥繊維を離解するために設けられることが好ましい。ただし、製紙工場１０１から供給される繊維１１の形態によっては、離解装置１３２や混合装置１３３を有さない水処理装置を用いてもよい。また、下水処理場が離解装置１３２や混合装置１３３を備える場合は、水処理装置が離解装置１３２や混合装置１３３を有さないでもよい。
【００１４】
図２の処理フローでは、製紙工場１０１は、パルプ製造工程１１１およびその下流の残渣処理装置１２１、抄紙工程１１２およびその下流の残渣処理装置１２１、ならびに、排水処理工程１１３およびその下流の汚泥脱水装置１２２を有し、それぞれの残渣処理装置１２１および汚泥脱水装置１２２からの排水（符号なし）を乾燥繊維とするための脱水助剤製造装置１３１を有する。
【００１５】
図２の処理フローでは、水処理装置は、脱水汚泥の製造装置の一部を構成している。図２における脱水汚泥の製造装置は、水処理装置と、汚泥混合槽３１と、脱水機３２を有する。図２における脱水汚泥の製造装置は、水処理装置からの余剰汚泥５を繊維含有汚泥６として用いて、この繊維含有汚泥６と、被処理水１のうち曝気槽２１に導入されなかった生汚泥７とを汚泥混合槽３１で混合して、混合汚泥８を得られる。混合汚泥８は、脱水機３２で脱水され、脱水汚泥９が製造される。
【００１６】
図３は、本発明の水処理装置の一例を製紙工場に設置する第二の態様における、水処理システムの処理フローの概略図である。
図３の処理フローでは、製紙工場１０１の排水由来の繊維１１を、同じ製紙工場１０１に設置された水処理装置の曝気槽２１に添加する。図３における水処理装置は、曝気槽２１と、後沈槽２２とを有し、曝気槽２１が製紙工場内の排水を流入させる配管４１および繊維の添加口４２を有する。ただし、曝気槽２１が製紙工場内の排水を流入させる配管４１の代わりに（またはこれと分岐する流路を設けて）、排水を乾燥繊維とするための脱水助剤製造装置１３１や離解装置１３２や混合装置１３３を有する水処理装置を用いて、繊維１１を離解物１２として曝気槽２１に添加してもよい。
【００１７】
図３の処理フローでは、製紙工場１０１は、パルプ製造工程１１１、抄紙工程１１２、ならびに、排水処理工程１１３およびその下流の汚泥脱水装置１２２を有する。これらの工程のうち少なくとも１つの工程からの排水（符号なし）を、同じ製紙工場１０１に設置された水処理装置の曝気槽２１に添加することが好ましい。
【００１８】
図３の処理フローでは、水処理装置は、脱水汚泥の製造装置の一部を構成している。図３における脱水汚泥の製造装置は、図２における脱水汚泥の製造装置と同様の構成である。
以下、本発明の水処理装置を構成する、各部分の好ましい態様を説明する。
【００１９】
＜曝気槽＞
本発明では、曝気槽に繊維を添加する。
曝気槽に被処理水を導入することが好ましい。なお、本発明では、被処理水に含まれる微量の繊維を濃縮するものではなく、被処理水とは別に系外からの繊維を曝気槽に添加することが好ましい。
曝気槽では、公知の曝気部材により、酸素を含む気体が曝気槽内に導入されることが好ましい。曝気槽は活性汚泥槽であることが好ましく、曝気槽では活性汚泥法により水処理が行われることが好ましい。曝気槽には、繊維以外の他の担体（活性炭や、炭素繊維など）を添加しないでよい。
水処理装置の沈殿効率の指標として、例えば曝気槽のＳＶＩ（汚泥容量指数；ｓｌｕｄｇｅ  ｖｏｌｕｍｅ  ｉｎｄｅｘ）を用いることができる。曝気槽のＳＶＩは、ＪＩＳ  Ｂ  ９９４４−１９８７に準じて測定することができる。曝気槽のＳＶＩは、４０〜２００ｍＬ／ｇであることが好ましく、５０〜１５０ｍＬ／ｇであることがより好ましく、６０〜１００ｍＬ／ｇであることが特に好ましい。曝気槽のＳＶＩは、脱水機への負荷を減らす観点から上下変動が少ない方が好ましい。
【００２０】
（繊維）
繊維は、パルプ由来の繊維であっても、天然繊維であっても、再生繊維などの化学繊維であってもよい。
繊維は、パルプ由来の繊維であることが好ましく、木材パルプ由来の繊維であることがより好ましい。
また、繊維は製紙工場由来であることが好ましく、製紙工場で発生する繊維系廃棄物由来の繊維もしくはパルプ、または、天然繊維であることがより好ましく、製紙工場で発生する繊維質または繊維質を含む排水由来であることがさらに好ましく、製紙工場からのペーパースラッジであることがコスト面で特に好ましい。例えばスクリーン粕等が挙げられる。
繊維としては、例えば特開２０１４−０６９１４５号公報の［００２３］〜［００２５］に記載のものや、特開２０１６−１１２５４５号公報の［００２３］〜［００２６］に記載のものや、特開２００４−１３６２２０号公報の［００２３］〜［００２６］に記載のものや、他の公知の繊維を用いることができる。なお、本明細書中に記載の文献の内容は、参照して本明細書に組み込まれる。
【００２１】
繊維は、ある一定の長さよりも短い繊維であることが好ましく、例えば繊維長（長軸長）が３０ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下である。繊維の繊維長の下限値は、例えば０．０１ｍｍ以上、好ましくは０．１ｍｍ以上である。
繊維の太さ、すなわち繊維の短軸長は特に制限はない。例えば、公知の木材パルプ由来の繊維の短軸長と同程度であることが好ましい。繊維の短軸長Ｄが、繊維の長軸長Ｌの１／１００００〜１／１０であることが好ましく、１／１００〜１／１０であることがより好ましい。
【００２２】
繊維は、液体への分散物の状態で曝気槽に添加されることが好ましい。
製紙工場の排水に繊維が分散された分散物の状態で曝気槽に添加されることがより好ましい。
また、繊維を乾燥させた乾燥繊維を、離解した後の状態で曝気槽に添加されることもより好ましい。例えば、製紙工場の排水を、脱水助剤製造装置により乾燥させた乾燥繊維（脱水助剤として用いられる）とした後、乾燥繊維を離解装置で離解することができる。
【００２３】
（繊維の添加口）
本発明では、曝気槽が、繊維の添加口を有することが好ましい。繊維の添加口としては、形状に特に制限はない。例えば、製紙工場内の排水を流入させる配管と接続できる形状や、離解装置またはその下流の混合装置からの離解物を含む流路と接続できる形状とすることができる。
繊維の添加口は、返送汚泥配管の一部に接続できる形状とし、返送汚泥配管の一部に接続されていてもよい。
【００２４】
（製紙工場内の排水を流入させる配管）
本発明では、曝気槽が、製紙工場内の排水を流入させる配管を有することが好ましい。製紙工場内の排水を流入させる配管の形状としては特に制限はない。
【００２５】
＜後沈槽＞
後沈槽は曝気槽の下流に設置され、後沈槽で処理水から分離した汚泥の一部を曝気槽に返送する。
後沈槽としては特に制限はなく、通常の沈殿槽を用いることができる。沈殿槽では凝集剤、特に無機凝集剤を添加しないでもよい。
【００２６】
（処理水）
本発明では、後沈槽を通過した、清澄な処理水を得られる。
後沈槽を通過した処理水は、放流または高次処理することができる。
処理水透視度は、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：２０１３に準じて測定することができる。処理水透視度は５ｃｍ以上であることが好ましく、１０ｃｍ以上であることがより好ましく、２０ｃｍ以上であることが特に好ましい。
処理水ＢＯＤは、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：２０１３に準じて測定することができる。処理水ＢＯＤは３０ｍｇ／Ｌ以下であることが好ましく、２０ｍｇ／Ｌ以下であることがより好ましく、１０ｍｇ／Ｌ以下であることが特に好ましい。
【００２７】
＜返送汚泥配管＞
水処理装置が後沈槽から曝気槽への返送汚泥配管を有することが好ましい。返送汚泥配管の形状としては特に制限はない。余剰汚泥と返送汚泥の割合を制御できる弁を備えることが、後沈槽の沈殿効率を高める観点から好ましい。
【００２８】
＜離解装置＞
水処理装置の好ましい一態様として、製紙工場由来の繊維を下水処理場で離解させる離解装置をさらに有する態様を挙げられる。
離解装置としては特に制限はない。例えば、繊維由来の脱水助剤の離解装置として公知の離解装置を用いることができる。
離解装置は、曝気槽の上流に設けられる。なお、離解装置は、被処理水とは別の流路に設けられることが好ましい。
【００２９】
＜混合装置＞
水処理装置は、離解装置を有する場合、離解装置の下流に混合装置をさらに有することが好ましい。
離解された繊維は、混合装置によって液体に均一に分散され、離解物として曝気槽に添加されることが好ましい。
【００３０】
＜その他の装置＞
水処理装置は、その他の装置を備えていてもよい。
水処理装置は、曝気槽の上流に、一次沈殿槽（前沈槽）を備えていることが好ましい。この場合、被処理水のうち、下水や排水を一次沈殿槽で処理した一次処理水を、曝気槽に導入する被処理水として用いることができる。また、一次沈殿槽の沈殿物を、後述の脱水汚泥の製造装置における生汚泥として用いることができる。
【００３１】
＜水処理装置の設置場所・用途＞
本発明の水処理装置の設置場所・用途は、特に制限はない。
本発明では、水処理装置を下水処理場や他の工場に設置する第一の態様、または、水処理装置を製紙工場に設置する第二の態様であることが好ましい。以下、それぞれの態様について、説明する。
【００３２】
（Ｉ）下水処理場や他の工場に設置する第一の態様
水処理装置を下水処理場や他の工場（繊維を供給する当該製紙工場以外の工場）に設置する第一の態様では、製紙工場由来の繊維を下水処理場や他の工場で離解させる離解装置をさらに有し、離解された離解物を曝気槽に添加することが好ましい。他の工場としては特に制限はなく、繊維を供給する当該製紙工場以外の、別の製紙工場であってもよい。特に、水処理装置が下水処理場に設置され、製紙工場由来の繊維を下水処理場で離解させる離解装置をさらに有し、離解された離解物を曝気槽に添加することがより好ましい。
具体的には、水処理方法が、製紙工場由来の繊維を含む排液などを、脱水または乾燥して、下水処理場や他の工場へ運ぶ工程を有することが好ましい。また、必要に応じて、製紙工場由来の繊維に対して、填料や顔料などの不純物を洗浄処理してから、脱水または乾燥の操作をすることが好ましい場合もある。その後、水処理方法が、下水処理場や他の工場で離解させる工程、曝気槽の配管に流入させる工程を有することがより好ましい。
繊維を含む離解物を定常的に曝気槽に添加する制御部を有する構成とすることが、曝気槽内における繊維の時間的なムラを抑制する観点から好ましい。この構成により、常時監視を不要とし、水分低位で安定操業できる。この場合、定常的に添加する繊維を含む離解物の添加量（または繊維添加率）は、あらかじめ設定することができる。すなわち、水処理装置は、曝気槽の下流の指標に基づいて、離解物の添加量を制御するようなフィードバック機構を有さないでもよい。
【００３３】
（ＩＩ）製紙工場に設置する第二の態様
水処理装置を製紙工場に設置する第二の態様では、曝気槽が、製紙工場内の排水（特にスクリーン装置からの排水）を流入させる配管を有することが好ましい。
製紙工場内の排水を定常的に曝気槽に添加する制御部を有する構成とすることが、曝気槽内における繊維の時間的なムラを抑制する観点から好ましい。この構成により、常時監視を不要とし、水分低位で安定操業できる。この場合、定常的に添加する、製紙工場内の排水の添加量（または繊維添加率）は、あらかじめ設定することができる。すなわち、水処理装置は、曝気槽の下流の指標に基づいて、製紙工場内の排水の添加量を制御するようなフィードバック機構を有さないでもよい。
なお、水処理装置は、曝気槽の下流の指標に基づいて、製紙工場内の排水の添加量（または繊維添加率）を制御するようなフィードバック機構を有していてもよい。従来、繊維を脱水助剤として後述の脱水汚泥の製造装置における脱水機の直前に投与することがあった。この従来の方法における、脱水汚泥の水分量を指標とする脱水助剤（繊維）の添加量のフィードバック制御は、脱水助剤（繊維）の添加量が脱水汚泥の水分量に影響を与えるタイミングが早いため、常時監視が必要であった。これに対し、本発明の水処理装置を有する後述の脱水汚泥の製造装置では、曝気槽またはその上流への製紙工場内の排水（繊維）の添加をする場合、脱水汚泥の水分量からのフィードバックに約２日間かかるため、常時監視せずに、製紙工場内の排水の添加量の設定値を間欠的に監視して制御してもよい。
【００３４】
［脱水汚泥の製造装置］
本発明の脱水汚泥の製造装置は、本発明の水処理装置と、返送汚泥の一部の余剰汚泥および曝気槽に導入されなかった生汚泥を混合する汚泥混合槽と、脱水機と、を有する。
本発明によれば、生汚泥と、（特定のパルプなどの）繊維を含む余剰汚泥とを混合して、燃焼効率を高めた脱水汚泥とし（重油コスト減）、且つ水分を効果的に減少することができる。
従来の方法では、脱水汚泥の水分減少が十分にできない理由は、脱水助剤の分散性が悪いためと想定された。
（特定のパルプなどの）繊維をすでに含む汚泥を用いることにより、脱水助剤の分散性を高めることができ（脱水助剤を曝気槽前で添加すれば分散性を高め得る）、水分を効果的に減少することができる。
【００３５】
＜汚泥混合槽＞
汚泥混合槽では、返送汚泥の一部の余剰汚泥および曝気槽に導入されなかった生汚泥を混合する。汚泥混合槽としては、特に制限はない。
【００３６】
＜脱水機＞
脱水機では、余剰汚泥およびの生汚泥の混合汚泥を脱水し、乾燥汚泥を得る。脱水機としては、特に制限はない。例えば、特開２０１４−０６９１４５号公報の［００３０］に記載の脱水機を用いることができる。脱水機は、遠心脱水機が好ましく、ベルトプレス脱水機がさらに好ましく、スクリュープレス脱水機が特に好ましい。
【００３７】
［水処理方法］
本発明の水処理方法は、繊維を曝気槽またはその上流に添加する工程と、曝気槽の下流の後沈槽で処理水から汚泥を分離する工程と、汚泥の少なくとも一部を返送汚泥として曝気槽に導入する工程とを含む。
【００３８】
＜被処理水を曝気槽に導入する工程＞
本発明の水処理方法は、被処理水を曝気槽に導入する工程を含むことが好ましい。
【００３９】
（被処理水）
被処理水としては特に制限はない。被処理水として、下水や排水を用いることができる。排水としては、工場排水や他の産業排水などを挙げることができる。
被処理水は、特に下水を用いる場合、前述の一次沈殿槽を通過した一次処理水を用いることが好ましい。特開２００４−１３６６２０号公報の雨天時下水を生物処理工程（曝気槽）に直接導入する態様よりも、より沈殿効率を高めることができる。
被処理水には、正電荷を有する化合物が含まれていてもよい。正電荷を有する化合物としては、例えば、特開２０１６−１１２５４５号公報の［００２２］に記載の化合物を挙げられる。
【００４０】
＜繊維を曝気槽またはその上流に添加する工程＞
本発明の水処理方法は、繊維を曝気槽またはその上流に添加する工程を含む。繊維を、曝気槽またはその直前に添加することが好ましく、曝気槽に添加することがより好ましい。
【００４１】
（繊維の添加量）
繊維の添加量は、曝気槽に流入する排水１リットルあたりの繊維添加量のｍｇ数から求められる繊維添加率として、１０〜１０００ｍｇ／Ｌであることが好ましく、５０〜４５０ｍｇ／Ｌであることがより好ましい。１００ｍｇ／Ｌ以上がさらに好ましく、１５０ｍｇ／Ｌ以上であることが特に好ましい。一方、３５０ｍｇ／Ｌ以下がさらに好ましく、３００ｍｇ／Ｌ以下であることが特に好ましい。
【００４２】
＜汚泥を分離する工程＞
本発明の水処理方法は、曝気槽の下流の後沈槽で処理水から汚泥を分離する工程を含む。
本発明では、汚泥を分離する工程が汚泥を沈殿させる沈殿工程であることが好ましい。
【００４３】
＜汚泥の少なくとも一部を返送汚泥として曝気槽に導入する工程＞
本発明の水処理方法は、汚泥の少なくとも一部を返送汚泥として曝気槽に導入する工程を含む。後沈槽で分離された汚泥の一部を返送汚泥として曝気槽に導入し、残りの汚泥を余剰汚泥として、後述の脱水汚泥の製造方法に用いることが好ましい。
【００４４】
［脱水汚泥の製造方法］
本発明の脱水汚泥の製造方法は、繊維含有汚泥および生汚泥を混合して混合汚泥を得る工程と、混合汚泥を脱水する工程を含む。
ここで、生汚泥とは、本発明の水処理装置の前段もしくは後段に設置される水処理装置から排出される汚泥、または本発明の水処理装置を含む処理フロー（もしくは工場）の外部に構成される水処理装置（もしくは生産プラント）から排出される汚泥を指し、有機物と無機物を含む汚泥である。本発明の水処理装置の前段もしくは後段に設置される水処理装置、または本発明の水処理装置を含む処理フローの外部に構成される水処理装置の具体例としては、例えば沈砂装置、一次沈殿槽（単純沈殿装置）、凝集沈殿装置、加圧浮上装置、砂ろ過装置、繊維ろ過装置、膜ろ過装置、フェントン処理装置、消化装置等が挙げられる。生汚泥の固形物濃度は、０．５〜１０％であることが好ましく、１．０〜６．０％であることがさらに好ましく、２．０〜４．０％であることが特に好ましい。本発明では、固形分濃度を調整された生汚泥を用いてもよい。生汚泥の固形物濃度を調整するため、重力式濃縮機や機械式濃縮機を用いてもよい。
繊維含有汚泥と生汚泥は、汚泥混合槽や濃縮機等で混合し、脱水機で混合脱水し、脱水汚泥を製造することが好ましい。
脱水汚泥の製造方法は、本発明の水処理方法を含み、繊維含有汚泥が返送汚泥として曝気槽で用いなかった余剰汚泥であり、生汚泥が、被処理水またはこの被処理水由来の沈殿物であることが好ましい。本発明の水処理装置を構成する曝気槽の前段に一次沈殿槽が設けられる場合、生汚泥は、被処理水由来の沈殿物であることがより好ましく、一次沈殿槽の沈殿物であることが特に好ましい。
【実施例】
【００４５】
以下に実施例と比較例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
【００４６】
［例１〜６］
製紙工場のスクリーン排水由来の繊維（ペーパースラッジなど。繊維長０．１〜５ｍｍ程度）を、表１に記載の繊維添加率で曝気槽に添加し、後沈槽で沈殿処理を行い、処理水を得た。沈殿処理で分離された汚泥の一部は返送汚泥として曝気槽に返送した。
返送汚泥として曝気槽で用いなかった残りの余剰汚泥は、曝気槽に導入されなかった生汚泥とともに汚泥混合槽で混合した。得られた混合汚泥を脱水機で脱水して、脱水汚泥を製造した。
【００４７】
［測定方法］
繊維添加率は、曝気槽に流入する排水１リットルあたりの繊維添加量のｍｇ数から求めた。
処理水透視度を、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：２０１３  工場排水試験方法の「９．透視度」に準じた方法で測定した。
ＳＶＩを、ＪＩＳ  Ｂ  ９９４４−１９８７  活性汚泥処理装置の試験方法の「５．１２  汚泥体積指標（ＳＶＩ）」に準じた方法で測定した。
ＳＶ３０を、ＪＩＳ  Ｂ  ９９４４−１９８７  活性汚泥処理装置の試験方法の「５．６  （３）  活性汚泥沈殿率（ＳＶ３０）」に準じた方法で測定した。用語の意味はＪＩＳ  Ｂ  ９９４４：１９８７の「２．  （３）」。
処理水ＢＯＤを、ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２：２０１３  工場排水試験方法の「２１．ＢＯＤ」に準じた方法で測定した。
【００４８】
【表１】
2020075240.tif 000003
【００４９】
比較例である例１では、曝気槽後の後沈槽において、沈殿効率が低かった。理由として、比重の違い（上澄みは水に近いバクテリア、無機系の沈殿物は水より重い凝集体）でバクテリアが流失してしまい、無機系汚泥だけが返送汚泥として循環したためと考えられる。
例２〜６より、曝気槽に繊維を添加することによって、沈殿効率が高まり、処理水が清澄となることがわかった。なお、例６は繊維添加率が高いため、材料コストが高かった。
なお、乾燥汚泥の水分量を公知の方法で測定したところ、例１に比較して、例２〜例６では乾燥汚泥の水分量も減った。
【符号の説明】
【００５０】
１      被処理水
２      処理水
３      汚泥
４      返送汚泥
５      余剰汚泥
６      繊維含有汚泥
７      生汚泥
８      混合汚泥
９      脱水汚泥
１１    繊維
１２    離解物
２１    曝気槽
２２    後沈槽
２３    返送汚泥配管
３１    汚泥混合槽
３２    脱水機
４１    製紙工場内の排水を流入させる配管
４２    繊維の添加口
５１    水処理装置
１０１  製紙工場
１１１  パルプ製造工程
１１２  抄紙工程
１１３  排水処理工程
１２１  残渣処理装置
１２２  汚泥脱水装置
１３１  脱水助剤製造装置
１３２  離解装置
１３３  混合装置
２０１  下水処理場
【図１】
2020075240.tif 000004
【図２】
2020075240.tif 000005
【図３】
2020075240.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月13日(2020.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝気槽と、
前記曝気槽の下流の後沈槽と、を有し、
前記曝気槽に繊維を添加して、前記後沈槽で処理水から分離した汚泥の一部を前記曝気槽に返送する、水処理装置であって、
前記水処理装置が下水処理場に設置され、
製紙工場由来の繊維を前記下水処理場で離解させる離解装置をさらに有し、
離解された離解物を前記曝気槽に添加する、水処理装置。
【請求項２】
前記曝気槽が繊維の添加口を有し、
前記水処理装置が前記後沈槽から前記曝気槽への返送汚泥配管を有する、請求項１に記載の水処理装置。
【請求項３】
前記繊維が、製紙工場で発生する繊維系廃棄物由来の繊維もしくはパルプ、または、天然繊維である、請求項１または２に記載の水処理装置。
【請求項４】
前記曝気槽が、製紙工場内の排水を流入させる配管を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の水処理装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の水処理装置と、
返送汚泥の一部の余剰汚泥および前記曝気槽に導入されなかった生汚泥を混合する汚泥混合槽と、
脱水機と、
を有する、脱水汚泥の製造装置。
【請求項６】
繊維を曝気槽またはその上流に添加する工程と、
前記曝気槽の下流の後沈槽で処理水から汚泥を分離する工程と、
前記汚泥の少なくとも一部を返送汚泥として前記曝気槽に導入する工程とを含む、水処理方法であって、
前記水処理方法が下水処理場で行われ、
製紙工場由来の繊維を前記下水処理場で離解させる離解工程をさらに含み、
離解された離解物を前記曝気槽に添加する、水処理方法。
【請求項７】
被処理水を曝気槽に導入する工程を含み、
前記汚泥を分離する工程が汚泥を沈殿させる沈殿工程である、請求項６に記載の水処理方法。
【請求項８】
前記繊維の添加量が、１０〜１０００ｍｇ／Ｌである、請求項６または７に記載の水処理方法。
【請求項９】
前記繊維が製紙工場で発生する繊維系廃棄物由来の繊維もしくはパルプ、または、天然繊維である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の水処理方法。
【請求項１０】
繊維含有汚泥および生汚泥を混合して混合汚泥を得る工程と、
前記混合汚泥を脱水する工程を含む、脱水汚泥の製造方法であって、
前記脱水汚泥の製造方法が下水処理場で行われ、
製紙工場由来の繊維を前記下水処理場で離解させる離解工程をさらに含み、
離解された離解物を曝気槽に添加して前記繊維含有汚泥を得る、水処理方法。
【請求項１１】
請求項６〜９のいずれか一項に記載の水処理方法を含み、
前記繊維含有汚泥が前記返送汚泥として前記曝気槽で用いなかった余剰汚泥であり、
前記生汚泥が前記被処理水またはこの被処理水由来の沈殿物である、請求項１０に記載の脱水汚泥の製造方法。