(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理槽の上部にプラスチック製の空隙率９０％以上の接触材を充填し、下部に流動担体を充填するとともに、前記接触材充填部と流動担体充填部との間に散気手段を設け、前記流動担体充填部の下方に被処理水の流入部を、前記接触材充填部の上方に処理水の流出部を、それぞれ設け、前記接触材充填部を、２枚の仕切板により接触材充填室、処理水循環室及び処理水流出室の３室に区画し、前記２枚の仕切板のうち、接触材充填室と処理水循環室とを区画する第１の仕切板は、その上下に処理水が通過可能な空間を形成すべく、処理水中に没して設けられており、処理水循環室と処理水流出室とを区画する第２の仕切板は、その下部にのみ処理水が通過可能な空間を形成すべく、上端を水面上に突出させて設けられていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記被処理水にメタノール等の炭素源を添加する経路を備えていることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水処理装置に関し、詳しくは、生物膜付着担体を用いた流動床によって下排水の処理を行う排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流動担体を使用した流動床による排水処理法は、生物の保持量が多く、高い撹拌力が得られることから、処理効率が良好で、コンパクトな装置で十分な排水処理を行うことが可能である。このため、従来から多くの研究が成されているが、産業排水処理における小規模施設での実用化例はあるものの、公共の下水処理等の比較的大規模での実用例はほとんど無い。
【０００３】
図４は、流動床を用いた従来の排水処理装置の一例を示すものである。この排水処理装置は、下排水の処理において、硝化処理までを行った処理水（ＮＯ2 −Ｎ，ＮＯ3 −Ｎ等の酸化態窒素を含む硝化液）を流動床を用いて脱窒処理するためのものであって、流動床からなる脱窒槽１と酸化処理を行う接触曝気槽２とを有している。脱窒槽１の内部には、生物ろ床となる流動担体（接触材，ろ材等）３ａが充填されており、この流動担体充填部３の下方に被処理水の流入部４が、上方に処理水の流出部５がそれぞれ設けられている。また、流入部４には、被処理水にメタノール等の炭素源を添加する経路６が設けられており、脱窒槽１の上部は、流動担体３が処理水と共に流出するのを防止するため、水面積が大きくなるように形成されている。
【０００４】
前記接触曝気槽２は、接触材７ａを充填した接触材充填部７の下方に散気装置８を設けたもので、槽上部に脱窒槽１からの処理水の流入部９と曝気処理水の流出部１０とが設けられている。
【０００５】
上記構成の排水処理装置は、流入部４の被処理水に経路６からメタノール等の炭素源を添加して脱窒槽１に導入し、ここで脱窒処理を行って窒素を除去した後、余剰の炭素源を接触曝気槽２で酸化処理することにより除去している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、炭素源を添加して脱窒処理を行う場合、経路６からの炭素源の添加量は、タイマーあるいはｐＨ，ＯＲＰ等のセンサーにより制御することもできるが、被処理水の流入変動に対して完全に制御することは困難であり、また、炭素源を過剰に添加した方が脱窒速度が上昇することから、通常は、炭素源をある程度過剰に添加するようにしている。したがって、この場合には、過剰に添加した炭素源の余剰分を酸化して除去する手段を設ける必要があり、従来は、上述のように、脱窒槽１とは別に接触曝気槽２を設けるようにしていた。このため、装置の設置面積が大きくなるとともに、配管等も複雑になるという問題があった。
【０００７】
そこで本発明は、単一の処理槽で効率のよい脱窒処理と酸化処理とを行うことができ、装置のコンパクト化を図ることができる排水処理装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、処理槽の上部にプラスチック製の空隙率９０％以上の接触材を充填し、下部に流動担体を充填するとともに、前記接触材充填部と流動担体充填部との間に散気手段を設け、前記流動担体充填部の下方に被処理水の流入部を、前記接触材充填部の上方に処理水の流出部を、それぞれ設け、前記接触材充填部を、２枚の仕切板により接触材充填室、処理水循環室及び処理水流出室の３室に区画し、前記２枚の仕切板のうち、接触材充填室と処理水循環室とを区画する第１の仕切板は、その上下に処理水が通過可能な空間を形成すべく、処理水中に没して設けられており、処理水循環室と処理水流出室とを区画する第２の仕切板は、その下部にのみ処理水が通過可能な空間を形成すべく、上端を水面上に突出させて設けることによって、前記接触材充填部に過剰に流動化した流動担体を洗浄する洗浄機能を設けたことを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明は、前記被処理水にメタノール等の炭素源を添加する経路を備えていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、排水処理装置の参考例を示す断面図である。この排水処理装置は、処理槽１１の上部に形成した大径部に、空隙率の大きなプラスチック製接触材１２ａを充填した接触材充填部１２を設け、処理槽１１の下部に、流動担体１３ａを充填した流動担体充填部１３を設けるとともに、前記接触材充填部１２と流動担体充填部１３との間に散気手段１４を設け、流動担体充填部１３の下方に被処理水の流入部１５を、前記接触材充填部１２の上方に処理水の流出部１６をそれぞれ設けたものである。さらに、脱窒処理を効率よく行うため、前記流入部１５には、処理槽１１内に流入する被処理水にメタノール等の炭素源を添加する炭素源添加経路１７が設けられている。
【００１１】
被処理水（原水）は、炭素源添加経路１７から添加されるメタノール等の炭素源と混合した状態で流入部１５から処理槽１１の底部に流入し、流動担体充填部１３及び接触材充填部１２を上向流で流れる。被処理水は、嫌気状態で運転されている流動担体充填部１３を通過する際に脱窒処理が行われ、散気手段１４からの散気により好気状態で運転されている接触材充填部１２を通過する際に余剰の炭素源の酸化処理が行われる。
【００１２】
このように、流動床法により下排水の生物処理を行う排水処理装置において、処理槽１１の下部に主として脱窒処理を行うための流動担体１３ａを充填し、上部には炭素源の酸化処理を行うための空隙率の大きなプラスチック製接触材１２ａを充填するとともに、プラスチック製接触材１２ａの下部に散気手段１４を設けたことにより、一つの処理槽１１で脱窒処理と余剰の炭素源の酸化処理とを行うことができるので、装置の設置面積を小さくすることができ、装置全体としてのコンパクト化を図ることができる。
【００１３】
なお、本参考例及び図２の形態例で用いるプラスチック製の空隙率の大きな接触材１２ａとは、ポリエチレン，ポリプロピレン，硬質塩化ビニル等を所定形状、例えば波状、ボール状，網状，ループ状，パイプ状等に形成し、９０％以上の空隙率を有するものであって、一般に知られている排水処理用接触材を使用することができる。また、流動担体１３ａとしては、アンスラサイト，ケイ砂，活性炭，軽量骨材等からなる直径０．４〜１ｍｍ程度のものを用いることができる。
【００１４】
さらに、本参考例において、図に想像線で示すように、接触材充填部１２を通過した槽上部の処理水の一部を流動担体充填部１３の下部に循環させる循環経路１８を設け、この循環経路１８を用いて処理水の一部を循環させることにより、処理効率をさらに高めることができる。
【００１５】
図２は、本発明の排水処理装置の一形態例を示す断面図である。この排水処理装置は、処理槽２１の上部の接触材充填部に、過剰に流動化した流動担体を洗浄するための洗浄機能を設けたものである。水面積を大きくするために大きく形成されている処理槽２１の上部には、該処理槽２１の上部を、接触材充填室２２，処理水循環室２３及び処理水流出室２４の３室に区画する２枚の仕切板２５，２６が設けられている。接触材充填室２２と処理水循環室２３とを区画する第１の仕切板２５は、処理水中に没するように設けられており、その上下に処理水が通過可能な空間が形成されている。また、処理水循環室２３と処理水流出室２４とを区画する第２の仕切板２６は、上端を水面上に突出させるように設けられており、その下部にのみ処理水が通過可能な空間が形成されている。
【００１６】
前記接触材充填室２２には、前記同様のプラスチック製接触材１２ａが充填されるとともに、該プラスチック製接触材１２ａの下方に散気手段１４が設けられており、処理水は、散気手段１４からの散気による上昇力でプラスチック製接触材１２ａ部分を上昇し、ここで余剰の炭素源の酸化処理が行われるとともに、処理槽下部の流動担体充填部１３からこの接触材充填室２２にまで上昇してきた過剰に流動化した流動担体１３ｂは、散気による撹拌力によって洗浄処理される。
【００１７】
接触材充填室２２を上昇した処理水及び流動担体１３ｂは、仕切板２５の上部空間を通過して処理水循環室２３内に流入し、該処理水循環室２３内を下降する。この処理水循環室２３を下降した処理水の一部は、流動担体１３ｂと共に仕切板２５の下部空間を通過して接触材充填室２２方向に流れ、処理水及び洗浄処理が不十分な流動担体１３ｂは再び接触材充填室２２を上昇し、十分に洗浄処理された流動担体１３ｂは、下方の流動担体充填部１３へ下降していく。
【００１８】
また、処理水循環室２３を下降した処理水の残部は、仕切板２６の下部空間を通過し、水面積を比較的大きくした処理水流出室２４を上昇し、ここで流動担体１３ｂの沈降分離が行われて上部の流出部１６から流出する。
【００１９】
このように、処理槽上部の接触材充填部に、生物膜の肥大化により流動化し過ぎた流動担体の洗浄を散気による撹拌で行う機能を付加することにより、流動担体に付着する生物膜の量を適正に制御することができ、流動担体充填部１３を最適な状態に管理することができる。
【００２０】
なお、洗浄機能は、上記散気による撹拌だけでなく、処理水等を注入して強く撹拌するようにしてもよい。また、仕切板の形状は任意であり、例えばドラフトチューブ形式に形成することもできる。
【００２１】
図３は、本発明の排水処理装置を用いた排水処理設備の一例を示すものであって、前記図２に示した構造を有する処理槽２１を脱窒槽として用い、ＢＯＤ，ＳＳの処理に加えて窒素の処理も行うようにしている。
【００２２】
流入下水（原水）は、スクリーン３１を通って原水槽３２に流入した後、ポンプ３３により配管３４を介して最初沈殿池３５に流入し、沈殿処理されてから硝化促進型のエアレーションタンク３６に流入する。このエアレーションタンク３６内には、硝化菌を包括固定化した担体が投入されており、底部の散気装置３７からの散気により原水中の窒素の硝化が行われる。担体分離スクリーン３８を介してエアレーションタンク３６から流出した処理水（硝化液）は、最終沈殿池３９に送られて汚泥の分離が行われる。この最終沈殿池３９で発生した汚泥は、一部が返送汚泥としてエアレーションタンク３６に循環し、残部が余剰汚泥として汚泥貯留槽４０に送られ、最初沈殿池３５の沈殿物と一緒に処理される。
【００２３】
前記最終沈殿池３９から流出した硝化液は、中継槽４１を介して前記処理槽（脱窒槽）２１に流入する。この処理槽２１では、流入水が十分に硝化処理されたものであるから、炭素源添加経路１７からメタノール等の炭素源が流入水に添加され、槽下部の流動担体充填部１３では主に脱窒反応が行われ、槽上部の接触材充填室２２では、散気手段１４からの散気により余剰の炭素源を酸化して除去する反応が行われる。
【００２４】
処理槽２１で窒素の除去及び余剰の炭素源の除去が行われた処理水は、仕上げ処理を行うろ過槽４２に送られ、ＳＳ成分の除去等が行われた後、処理水槽４３を経て河川等に放流される。また、ろ過槽４２の洗浄排水は、経路４４により原水槽３２に戻されて再処理される。
【００２５】
このように、下水の二次処理に、硝化菌を包括固定化した担体を投入した硝化促進型のエアレーションタンク３６を用い、その処理水（硝化液）を処理槽（脱窒槽）２１で脱窒処理する流れは、窒素規制の対応を迫られている既設の下水処理場において、非常に有望な改善策となり得る。なお、仕上げ処理としてのろ過槽４２は、省略することもできる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理装置は、上部にプラスチック製の空隙率の大きな接触材を充填し、下部に流動担体を充填するとともに、前記接触材充填部と流動担体充填部との間に散気手段を設けて上向流で下排水の処理を行うので、単一の処理槽で十分な脱窒処理と余剰炭素源の酸化除去処理とを行うことができ、装置の簡略化やコンパクト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  排水処理装置の参考例を示す断面図である。
【図２】  本発明の排水処理装置の一形態例を示す断面図である。
【図３】  本発明の排水処理装置を用いた排水処理設備の一例を示す系統図である。
【図４】  従来の流動床法による排水処理装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１…処理槽、１２…接触材充填部、１２ａ…空隙率の大きなプラスチック製接触材、１３…流動担体充填部、１３ａ，１３ｂ…流動担体、１４…散気手段、１５…流入部、１６…流出部、１７…炭素源添加経路、１８…循環経路、２１…処理槽、２２…接触材充填室、２３…処理水循環室、２４…処理水流出室、２５，２６…仕切板、３２…原水槽、３５…最初沈殿池、３６…エアレーションタンク、３９…最終沈殿池、４０…汚泥貯留槽、４１…中継槽、４２…ろ過槽、４３…処理水槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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