(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水中の浮遊性物質を固液分離する第１沈殿池と、
空気供給手段を有し、曝気反応を行なって有機物を分解除去する反応タンクと、
余剰汚泥の一部を沈殿分離する第２沈殿池とを備え、
第１沈殿池に回転式の撹拌装置を設置し、
反応タンクと第１沈殿池との間に、ポンプを有し反応タンク内の下水を第１沈殿池へ戻す戻り管を設置し、
第１沈殿池の流入側に流量計を設置し、この流量計のＰＶ値に基づいて前記撹拌装置の回転速度を制御することを特徴とする下水処理設備。
【請求項２】
下水中の浮遊性物質を固液分離する第１沈殿池と、
空気供給手段を有し、曝気反応を行なって有機物を分解除去する反応タンクと、
余剰汚泥の一部を沈殿分離する第２沈殿池とを備え、
第１沈殿池に回転式の撹拌装置を設置し、
反応タンクと第１沈殿池との間に、ポンプを有し反応タンク内の下水を第１沈殿池へ戻す戻り管を設置し、
第１沈殿池の流入側に流量計を設置し、この流量計のＰＶ値に比例させて前記撹拌装置の回転速度を制御することを特徴とする下水処理設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理場内または場外ポンプ場、もしくは下水管において、下水中のＣＯＤ、Ｎ、Ｐ等の汚泥物質を除去することができる下水処理設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の下水処理設備を図１３と図１４に示す。
【０００３】
図１３は標準活性汚泥法のプロセスを示す図である。図１３において流入下水管１０内の下水１の浮遊性物質（ＳＳ）は、第１沈殿池２内で沈殿分離され、その上澄みが流入管１１を経て反応タンク３内へ供給される。この反応タンク３内で、ブロア８から曝気される空気によって微生物が上澄みの汚泥物質、特に有機物を分解除去する。この際増殖した微生物郡である余剰汚泥の一部は、その後、流入管１２を経て第２沈殿池４へ流入し、第２沈殿池４内で沈殿分離される。余剰汚泥はその後、適時ポンプ８を駆動することにより流出管１６，１７を経て水処理系外へ排出されて、汚泥処理される。また、余剰汚泥の残りはポンプ７を駆動することにより流出管１５を経て反応タンク３の流入側へ返送される。
【０００４】
なお、第１沈殿池２内の汚泥は、ポンプ６により流出管１４を経て外方へ排出され、また第２沈殿池４内の上澄液は流出管１３を経て２次処理水５として放出される。
【０００５】
図１４は砂ろ過とオゾン処理による下水の高度処理プロセスを示している。流入管２４内の２次処理水５中のＳＳは砂ろ過器２０で除去され、流入管２５を経てオゾン反応器２２に送られる。次に２次処理水５はオゾン発生器２１からのオゾンガスが曝気するオゾン反応槽２２内でオゾン処理され、このようにして水質を良好にした高度処理水２３が得られる。
【０００６】
高度処理水２３は流出管２６を経て放出される。なお、オゾン発生器２１内のオゾンガスは流入管２７を経てオゾン反応槽２２内へ流入し、排気管２８から排オゾン２９として排気される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１３に示す活性汚泥法のプロセスにおいては、
（１）第１沈殿池への流入下水１中の汚泥物質の濃度が高くなったり（濃度負荷の上昇）、
（２）第１沈殿池への流入下水１の流量が増加したり（流量負荷の上昇）、
（３）冬季において水温が低下したり、
（４）第１沈殿池への流入下水１中へ阻害物質が混入したり、
（５）プロセスの運転管理が不十分であったり、
（６）反応タンク３内の微生物の活性が低下する等の原因で、
２次処理水５中の水質、特にＣＯＤやＢＯＤ等の有機物除去特性が悪化するという問題が発生している。
【０００８】
さらに、反応タンク３では、ＢＯＤは除去できても、ＣＯＤの一部特に難分解性ＣＯＤ成分は除去できず、２次処理水５中のＣＯＤが悪化するという問題がある。
【０００９】
また、従来の他のプロセス、例えば、ＮやＰを除去する表１のようなプロセスにおいても、上記（１）〜（６）等の原因により、好気部の硝化活性もしくは嫌気部の脱窒活性が低下したり、Ｐ蓄積細菌等、Ｐを除去する微生物郡の活性が低下したりすることで、処理水中の水質、特にＮやＰ等の富栄養塩類除去特性が悪化するという問題が発生した。
【００１０】
【表１】
0003697334.tif 000002
さらに、図１３および図１４において２次処理水５中の水質、特にＳＳ、色度、臭気等を除去する場合には、図１４のように、砂ろ過２０とオゾン反応槽２２との組み合わせでオゾン処理して、上記水質を良好にした高度処理水２３が得られる。しかしながら、このような２次処理水のオゾン処理方法では、２次処理水５中の残存するＣＯＤ、特に難分解性ＣＯＤは除去することはできなかった。
【００１１】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、下水中のＣＯＤ、Ｎ、Ｐ等の汚泥物を効果的に除去することができる下水処理設備を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、下水中の浮遊性物質を固液分離する第１沈殿池と、空気供給手段を有し、曝気反応を行なって有機物を分解除去する反応タンクと、余剰汚泥の一部を沈殿分離する第２沈殿池とを備え、第１沈殿池に回転式の撹拌装置を設置し、反応タンクと第１沈殿池との間に、ポンプを有し反応タンク内の下水を第１沈殿池へ戻す戻り管を設置し、第１沈殿池の流入側に流量計を設置し、この流量計のＰＶ値に基づいて前記撹拌装置の回転速度を制御することを特徴とする下水処理設備である。
【００１５】
本発明の特徴によれば、第１沈殿池に撹拌装置を設けたことにより、第１沈殿池内で下水を嫌気処理することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１９】
まず本発明の基本原理について以下説明する。
【００２０】
（１）第１沈殿池の沈殿機能を停止させて、第１沈殿池を反応タンクとして機能させれば、
（ａ）反応タンクの容積が増加することによる負荷の低減、（ｂ）既存の反応タンクを硝化槽あるいは無酸素槽−硝化槽に使用できることによる硝化反応、脱窒反応、Ｐ除去反応の効率化が可能となる。
【００２１】
（２）第１沈殿池あるいは下水処理場内・場外ポンプ井あるいは下水管をオゾン反応タンクとして機能させれば、下水中の難分解性ＣＯＤ成分を易分解性ＣＯＤ成分に変換し、その後、従来の反応タンクで易分解性ＣＯＤ成分を処理できるので、従来に比べて下水中のＣＯＤが低減することが可能となる。
【００２２】
次に図１により具体的構成について述べる。図１に示すように、下水処理設備は下水管２０から流入する下水１中の浮遊物質を固液分離する第１沈殿池３１と、第１沈殿池３１に流入管１１を介して接続されるとともに曝気反応を行なって有機物を分解除去する反応タンク３と、反応タンク３に流入管１２を介して接続されるとともに余剰汚泥の一部を沈殿分離する第２沈殿池４とを備えている。
【００２３】
第１沈殿池３１には散気管３２が設けられ、この散気管３２はブロア３４に空気管３３を介して接続されている。また第１沈殿池３１には、流出管１４を介してポンプ６が接続されている。
【００２４】
さらに反応タンク３には散気管１８ａが設けられ、この散気管１８ａはブロア９に空気管１８を介して接続されている。また第２沈殿池４には、流出管１６，１７を介してポンプ８が接続され、さらに流出管１６にはポンプ７を有する流出管１５が接続されている。
【００２５】
図１において、下水管２０内の下水中の汚泥物質であるＣＯＤ、ＢＯＤは、第１沈殿池３１内で散気管３２からの空気により好気処理されて、下水の上澄み液は次の反応タンク３へ供給される。上澄み液は、次に反応タンク３内で散気管１８ａからの空気により好気的に処理され、第２沈殿池４へ流入して高度処理水３５として流出管１３から放流される。
【００２６】
この間、第１沈殿池３１内の汚泥はポンプ６によって排出され、第２沈殿池４内の余剰汚泥の一部はポンプ８により系外へ排出され、余剰汚泥の残りはポンプ７により反応タンク３に戻される。
【００２７】
本実施例の形態によれば、散気管３２により第１沈殿池３１内の下水１中の汚泥物質、特にＣＯＤを効率的に除去することができる。
【００２８】
なお、図１において第２沈殿池４の底部から第１沈殿池３１の上流側にポンプと配管からなる返送汚泥手段を設置することにより、第２沈殿池４に余剰汚泥を返送してもよい。この返送汚泥手段は、既存の流出管１５から第１の沈殿池３１へ分岐した管によって構成してもよく、またポンプの代わりにエアリフト管を用いてもよい。
第２の実施の形態
次に図２により本発明の第２の実施の形態について説明する。図２に示す第２の実施の形態は第１沈殿池３１に散気管３２を設ける代わりに撹拌モータ３７で回転する撹拌機３６を設けたものであり、他は図１に示す第２の実施の形態と略同一である。
【００２９】
図２において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３０】
図２に示すように、第１沈殿池３１において流入する下水１中の汚泥物質であるＢＯＤ、ＣＯＤは、この第１沈殿池３１内で、撹拌モータ３７により駆動する撹拌翼３６によって撹拌され、このようにして汚泥物質が嫌気処理される。嫌気処理された水は反応タンク３に供給され、ここで散気管１８ａからの空気により好気処理される。その後、上澄み液は第２沈殿池４へ流入し、高度処理水３５として第２沈殿池４から流出管１３を経て放流される。
【００３１】
本実施の形態によれば、撹拌機３６の動作のみで第１沈殿池３１内を撹拌して第１沈殿池３１を嫌気状態に維持でき、容易に嫌気処理することができる。
【００３２】
なお撹拌翼３６を用いることなく、第１沈殿池３１内の底部に水中ポンプを設置して、水中ポンプの駆動により、第１沈殿池３１内を撹拌してもよい。
第３の実施の形態
次に図３により本発明の第３の実施の形態について説明する。図３に示す第３の実施の形態は反応タンク３と第１沈殿池３１との間にポンプ３８を有する戻り管３９を設けたものであり、他は図２に示す第２実施の形態と略同一である。図３において、図２に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３３】
図３において、反応タンク３内で下水１中のＣＯＤが好気除去されると同時に、下水１中のＮが硝化される。硝化液は、ポンプ３８を駆動することによって、戻り管３９を介して第１沈殿池３１内の上流に返送循環される。返送された硝化液は、第１沈殿池３１内の脱窒細菌により、下水１中の有機物を水素供与体として脱窒反応し、窒素ガスまで変換される。
【００３４】
反応タンク３および第１沈殿池３１による硝化・脱窒反応により下水１中のＮが除去され、その水は第２沈殿池４を経て高度処理水３５として放流される。
【００３５】
本実施の形態によれば、返送手段として、第１沈殿池３１と反応タンク３との間に、ポンプ３８を有する戻り管３９を配設したことにより、反応タンク３で十分硝化反応が進んだ硝化液を第１沈殿池３１へ返送することができる。また、ポンプ３８という平易な運転であるので、返送が容易となる。
【００３６】
なお戻り管３９の設置場所は反応タンク３の下流側に設けることが好ましいが、反応タンク３のいずれの箇所に接続してもよい。また、戻り管３９を流出管１２から分岐してもよく、かつ第１沈殿池４からも分岐してもよい。また、ポンプ３８の代わりにエアリフト方式の循環返送を採用してもよい。
第４の実施の形態
次に図４により本発明の第４の実施の形態について説明する。
【００３７】
図４に示す第４の実施の形態は反応タンク４０の内部に仕切板４１を配設し、この仕切板４１の前段に撹拌モータ４２を有する追加撹拌翼４３を設け、また、仕切板４１の後段部分の底部に散気管４４を設け、この散気管４４を空気管４５を介してブロア４６に連結したものである。他は図２に示す第２の実施の形態と略同一である。図４において、図２に示す第２の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３８】
図４において、第１沈殿池３１は嫌気槽として機能する。また、反応タンク４０の前段部分は無酸素槽として、反応タンク４０の後段部分は好気槽として機能する。このように第１沈殿池３１と反応タンク４０により嫌気無酸素好気法（Ａ2 Ｏ法）を達成することができ、下水１中の有機物のみならず、ＮとＰが同時に除去される。また、反応タンク４０の後段で十分硝化反応が進んだ硝化液は、ポンプ３８を有する戻り管３９によって反応タンク４０の前段に戻される。
【００３９】
本実施の形態によれば、返送手段としてポンプ３８を用い、撹拌手段として撹拌モータ４２を用いたので、簡易な運転操作で、各々返送手段および撹拌手段を動作することが可能となる。
【００４０】
なお、返送手段および撹拌手段は図４に示すものに限定されることはなく、また仕切板４１は必ずしも設置しなくてもよい。
第５の実施の形態
次に図５により、本発明の第５の実施の形態について説明する。
【００４１】
図５に示す第５の実施の形態は、第１沈殿池３１の底部に、散気管５０を設け、この散気管５０に流入管５１を介してオゾン発生器５２を接続したものである。また、第１沈殿池３１の最上部には流出管５３が接続されている。その他は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図５において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４２】
図５において第１沈殿池３１内の下水１中の難分解性ＣＯＤ成分は、オゾン発生器５２からのオゾンによって第１沈殿池３１内でオゾン処理されて易分解性ＣＯＤ成分に変換される。易分解性ＣＯＤ成分はＢＯＤ成分と等しいので、このＢＯＤ増加分は次ステップの反応タンク３内で好気処理される。このように、第１沈殿池３１内に流入する下水１中の難分解性ＣＯＤ成分が除去されるので、第１沈殿池３１内の下水１中のＣＯＤが高効率で除去される。
【００４３】
本実施の形態によれば、オゾン発生器５２で発生したオゾンを第１沈殿池３１内に供給して難分解性ＣＯＤ成分を易分解性ＣＯＤ成分とするので、ＣＯＤを高効率に除去することができる。
【００４４】
なお、図５では、オゾン発生器５２のオゾンガスを第１沈殿池３１のみに供給したが、オゾンガスを反応タンク３や第２沈殿池４あるいはそれ以外の次ステップのラインに供給してもよい。
第６の実施の形態
次に図６により本発明の第６の実施の形態について説明する。
【００４５】
図６に示すように、下水処理設備はポンプ５５が設置された場内ポンプ井５４を備え、場内ポンプ井５４内にはさらに散気管５６が設置されている。また散気管５６は空気管５８を介してブロア５７に接続されている。
【００４６】
場内ポンプ井５４に流入する下水５３中の汚泥物質は、ブロア５７から供給される空気によって好気処理され、浄化された水は第１沈殿池３１へ流入する下水１として水処理系へ供給される。
【００４７】
本実施の形態によれば、場内ポンプ井５４内にブロア５７に接続された散気管５６を配設したので、場内ポンプ井５４内部の曝気が容易である。
【００４８】
なお、図６のように新たにブロア５７を配設することなく、他のブロアから配管を取り回すことも可能である。また、場内ポンプ井５４のみならず、場外ポンプ井や下水管を直接、曝気してもよい。
第７の実施の形態
次に図７により本発明の第７の実施の形態について説明する。
【００４９】
図７に示すように、下水処理設備はポンプ５５が設置された場内ポンプ井５４を備え、場内ポンプ井５４内には散気管５６が設置されている。また散気管５６はオゾン管６１を介してオゾン発生器６０に接続されている。
【００５０】
図７において場内ポンプ井５４内に流入する下水５３中の汚泥物質、特に難分解性成分は、このポンプ井５４でオゾン発生器６０から送られるオゾンによってオゾン処理されて、易分解性ＣＯＤ成分に変換される。
【００５１】
本実施の形態によれば、場内ポンプ井５４内にオゾン発生器６０に接続された散気管５６を配設したので、場内ポンプ井５４内部のオゾン曝気が容易である。
【００５２】
なお、図７のように新たにオゾン発生器６０を配設しなくても、他のオゾン発生器から配管を取り回すことも可能である。また、場内ポンプ井５４のみならず、場外ポンプ井や下水管を直接、オゾン曝気することも可能である。
第８の実施の形態
次に図８により本発明の第８の実施の形態について説明する。
【００５３】
図８に示すように、下水処理設備は散気管１８ａが設置された反応タンク３を備え、散気管１８ａには空気管１８を介してブロア９が接続されている。また反応タンク３への流入管１１に流量計７０が取付けられており、流量計７０は比率一定制御回路７１および風量一定制御回路７２を介してブロア９に伝送路７３，７４，７５により接続されている。
【００５４】
図８において、比率一定制御回路７１と風量一定制御回路７２により流量計７０のＰＶ値に比例させて、ブロア９の風量を調節することができる。
【００５５】
本実施の形態によれば、流量計７０を反応タンク３の流入直前に配したので、反応タンク３に直接影響を及ぼす流量を正確に計測でき、制御の安定性を向上させることができる。
【００５６】
なお、流量計７０の設置場所は流入管１１に限定されることなく、その流入管１１よりも前段に配置してもよい。
第９の実施の形態
次に図９により本発明の第９の実施の形態について説明する。
【００５７】
図９に示す第９の実施の形態は、反応タンク３内のＤＯ計８０を設置するとともに、このＤＯ計８０をＤＯ一定制御回路８１および風量一定制御回路７２を介してブロア９に伝送路８２，８３，７５により接続したものである。他は図８に示す第８の実施の形態と略同一である。
【００５８】
図９において、反応タンク３内の流出口直前にＤＯ計８０を設置するとともにＤＯ計８０のＰＶ値が目標値ＳＶ値になるように、ＤＯ一定制御回路８１中のＰＩ調節機能を用いて、風量のＭＶ値の制御を行なう。
【００５９】
本実施の形態によれば、ＤＯ計８０を反応タンク３の流出直前に配したので、反応タンク３の流れ方向の影響を受けないで、反応タンク３のＤＯ値を正確に計測でき、制御の安定性が向上する。
【００６０】
なお、ＤＯ計８０の設置場所は反応タンク３の流出直前に限定されない。反応タンク３の液絡部に設置してもよく、また制御方式としては、ＰＩに限定されず、Ｐ動作のみやＰＩＤ動作も使用できる。
第１０の実施の形態
次に図１０により本発明の第１０の実施の形態について説明する。
【００６１】
図１０に示すように、下水処理設備に撹拌モータ３７によって駆動する撹拌槽３６が設置された第１沈殿池３１を備え、第１沈殿池３１の流入側に流量計８５が設置されている。流量計８５は比率一定制御回路８６および速度一定制御回路８７を介して伝送路８８，８９，９０により撹拌モータ３７に接続されている。
【００６２】
図１０において流量計８５のＰＶ値に比例して、比率一定制御回路８６および速度一定制御回路８７により撹拌モータ３７の回転速度を制御することができる。この場合、流量計８５を第１沈殿池３１の流入側に設けたので、第１沈殿池３１に直接影響を及ぼす流量を正確に計測でき、制御の安定性が向上する。また、速度一定制御回路８７を用いているので、第１沈殿池３１の撹拌状態のきめの細かい制御ができる。
【００６３】
なお、流量計８５の設置場所は第１沈殿池３１の流入側に限定されない。それよりもさらに前段に配設することも可能である。また、制御方式も速度一定制御回路だけでなく、撹拌モータ３７のＯＮ−ＯＦＦ制御も使用できる。
第１１の実施の形態
次に図１１により本発明の第１１の実施の形態について説明する。
【００６４】
図１１に示すように、下水処理設備は第１沈殿池３１と、ブロア９に空気管１８を介して接続された散気管１８ａを有する反応タンク３とを備え、反応タンク３と第１沈殿池３１との間にポンプ３８を有する戻り管３９が配設されている。第１沈殿池３１の流入側に流量計８５が設置され、流量計８５は比率一定制御回路９１および流量一定制御回路９２を介して伝送路９３，９４，９５によるポンプ３８に接続されている。
【００６５】
図１１において流量計８５のＰＶ値に比例して比率一定制御回路９１および流量一定制御回路９２によりポンプ３８の流量を制御することができる。この場合、流量計８５を第１沈殿池３１の流入側に配したので、第１沈殿池３１に直接影響を及ぼす流量を正確に計測でき、制御の安定性が向上する。
【００６６】
なお、流量計８５の設置場所は第１沈殿池３１の流入側に限定されない。それよりもさらに前段に配設してもよい。
第１２の実施の形態
次に図１２により本発明の第１２の実施の形態について説明する。
【００６７】
図１２に示すように、下水処理設備は散気管５６が設置された場内ポンプ井５４を備え、散気管５６にはオゾン管６１を介してオゾン発生器６０が接続されている。また、場内ポンプ井５４の流入側には流量計１００が設置されており、この流量計１００は比率一定制御回路１０１およびオゾン注入量一定制御回路１０２を介して伝送路１０３，１０４，１０５によりオゾン発生器６０に接続されている。
【００６８】
図１２に示すように、流量計１００のＰＶ値に比例して、比率一定制御回路１０１およびオゾン注入量一定制御回路１０２によりオゾン発生器６０の注入量を制御することができる。
【００６９】
本実施の形態によれば、流量計１００を場内ポンプ井５４の流入側に配設したので、場内ポンプ井５４に直接影響を及ぼす流量を正確に計測でき、制御の安定性が向上する。
【００７０】
なお、流量計１００の設置場所は場内ポンプ井５４の流入直前に限定されない。それよりさらに前段の下水管に配設してもよい。
【００７１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、下水中の汚泥物質を効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による下水処理装置の第１の実施の形態を示す構成図。
【図２】本発明による下水処理装置の第２の実施の形態を示す構成図。
【図３】本発明による下水処理装置の第３の実施の形態を示す構成図。
【図４】本発明による下水処理装置の第４の実施の形態を示す構成図。
【図５】本発明による下水処理装置の第５の実施の形態を示す構成図。
【図６】本発明による下水処理装置の第６の実施の形態を示す構成図。
【図７】本発明による下水処理装置の第７の実施の形態を示す構成図。
【図８】本発明による下水処理装置の第８の実施の形態を示す構成図。
【図９】本発明による下水処理装置の第９の実施の形態を示す構成図。
【図１０】本発明による下水処理装置の第１０の実施の形態を示す構成図。
【図１１】本発明による下水処理装置の第１１の実施の形態を示す構成図。
【図１２】本発明による下水処理装置の第１２の実施の形態を示す構成図。
【図１３】従来の下水処理装置を示す構成図。
【図１４】従来の下水処理装置を示す構成図。
【符号の説明】
１  流入下水
３，４０  反応タンク
４  第２沈殿池
９，４６，５７  ブロア
３１  第１沈殿池
３６，４３  撹拌翼
３７，４２  撹拌モータ
３８  ポンプ
５２  オゾン発生器
５４  場内ポンプ井
７０，８５，１００  流量計
７１，８６，９１，１０１  比率一定制御回路
７２  風量一定制御回路
８０  ＤＯ計
８１  ＤＯ一定制御回路
８７  速度一定制御回路
９２  流量一定制御回路
１０２  オゾン注入量一定制御回路
【図１】
0003697334.tif 000003
【図２】
0003697334.tif 000004
【図３】
0003697334.tif 000005
【図４】
0003697334.tif 000006
【図５】
0003697334.tif 000007
【図６】
0003697334.tif 000008
【図７】
0003697334.tif 000009
【図８】
0003697334.tif 000010
【図９】
0003697334.tif 000011
【図１０】
0003697334.tif 000012
【図１１】
0003697334.tif 000013
【図１２】
0003697334.tif 000014
【図１３】
0003697334.tif 000015
【図１４】
0003697334.tif 000016