(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体を下水処理設備の生物反応槽に投入して生物反応による水処理を行い、処理後の排水を前記生物担体の混入した余剰汚泥とともに汚泥減圧濃縮装置に供給し汚泥を浮上分離させて濃縮し、脱離液側に沈降分離した生物担体を前記生物反応槽へ返送して循環回収した後、脱離液を処理水として排液し、ついで、浮上濃縮した余剰汚泥を排泥することを特徴とする汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理方法。
【請求項２】
粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体を下水処理設備の生物反応槽に投入して生物反応による水処理を行い、処理後の排水を沈殿池に導入し、汚泥を沈降させて処理水を得るとともに、生物担体の混入した余剰汚泥を汚泥減圧濃縮装置に供給して、汚泥を浮上濃縮させるとともに生物担体を脱離液側に沈降分離し、生物担体を含む脱離液を前記生物反応槽へ返送して生物担体を循環回収し、ついで、浮上濃縮した余剰汚泥を排泥することを特徴とする汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理方法。
【請求項３】
生物担体として、下水汚泥に代表される有機性廃棄物を炭化炉で炭化するとともに原料自身に含まれる水蒸気を利用することにより賦活して製造した活性炭化物を用いる請求項１又は２記載の汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理方法。
【請求項４】
汚泥減圧濃縮装置での操作を繰り返して行う請求項１、２又は３記載の汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理方法。
【請求項５】
粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体の投入手段を備え、供給された排水を活性汚泥による生物処理で浄化する生物反応槽と、
生物反応槽からの排水を生物担体の混入した余剰汚泥とともに供給して、汚泥を浮上濃縮させるとともに生物担体を脱離液側に沈降分離し、脱離液の一部を処理水として排液し、浮上濃縮した余剰汚泥を排泥する汚泥減圧濃縮装置と、
汚泥減圧濃縮装置で脱離液側に沈降分離した生物担体を前記生物反応槽に返送する返送手段と、
を包含してなることを特徴とする汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理装置。
【請求項６】
粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体の投入手段を備え、供給された排水を活性汚泥による生物処理で浄化する生物反応槽と、
生物反応槽からの排水を導入し、生物担体の混入した余剰汚泥を沈降させて処理水を得る沈殿池と、
生物担体の混入した余剰汚泥を供給して、汚泥を浮上濃縮させるとともに生物担体を脱離液側に沈降分離し、浮上濃縮した余剰汚泥を排泥する汚泥減圧濃縮装置と、
汚泥減圧濃縮装置からの生物担体を含む脱離液を前記生物反応槽に返送する返送手段と、
を包含してなることを特徴とする汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理装置。
【請求項７】
生物反応槽に投入される生物担体が、下水汚泥に代表される有機性廃棄物を炭化炉で炭化するとともに原料自身に含まれる水蒸気を利用することにより賦活して製造した活性炭化物である請求項５又は６記載の汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水処理設備における汚泥処理工程間の汚泥搬送ラインに汚泥減圧濃縮装置を組み込んで水処理の効率化を実現する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
下水処理設備の生物反応槽に、多孔性物質（例えば、活性炭、後述する活性炭化物など）のような生物担体となり得る粉末又は粒子を投入すれば、生物分解反応の促進、吸着によるＣＯＤの低減、さらには汚泥の沈降性向上などが期待できる。例えば、特開２００１−４７０９７号公報には、最初沈殿池で汚泥を分離した下水を、汚泥の乾燥・炭化・賦活処理で製造した活性炭化物とともに生物反応槽に導入して活性汚泥による生物処理及び活性炭化物による吸着処理を行い、生物反応槽で処理した下水を最終沈殿池に導入して活性炭化物の混入した汚泥を沈殿させて分離することにより処理水を得て、分離した活性炭化物の混入した汚泥は脱水するという水処理方法が開示されている。
【０００３】
また、例えば、小規模処理場では１つの槽を生物反応槽と最終沈殿池としてバッチ運転している設備があるが、このような設備では汚泥の沈降性が悪くなると水処理設備そのものの能力が大きく低下してしまうことになる。この問題を解決するために、従来は凝集剤を添加するなどの方法が採られている。
また、大規模処理場では最終沈殿池から出る余剰汚泥の濃度が薄く、汚泥処理の次工程（脱水処理など）に負担がかかっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、下水処理設備の生物反応槽に、多孔性物質のような生物担体となり得る粉末又は粒子を投入すれば、汚泥の沈降性向上が期待できる。しかし、この場合、汚泥とともに高価な多孔性物質自身（例えば、活性炭、活性炭化物など）も沈降し、多孔性物質が汚泥と一緒に系外に排出されてしまうという問題点がある。そこで、汚泥中の多孔性物質のみを回収し、生物担体としてリサイクルすることができれば、この問題は解決し、水処理の効率化が図れることになる。
【０００５】
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、本発明の目的は、下水処理設備の生物反応槽に活性炭化物のような生物担体を添加する方法及び装置において、汚泥とともに排出された生物担体を汚泥減圧濃縮装置を用いて分離回収し生物反応槽へ返送することにより、活性炭化物等の生物担体の循環、再利用を行ってランニングコストを低減するとともに、汚泥処理の次工程（脱水処理など）の負担を軽減することができる水処理方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理方法は、粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体を下水処理設備の生物反応槽に投入して生物反応による水処理を行い、処理後の排水を前記生物担体の混入した余剰汚泥とともに汚泥減圧濃縮装置に供給し汚泥を浮上分離させて濃縮し、脱離液側に沈降分離した生物担体を前記生物反応槽へ返送して循環回収した後、脱離液を処理水として排液し、ついで、浮上濃縮した余剰汚泥を排泥するように構成されている（図１参照）。
【０００７】
また、本発明の方法は、粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体を下水処理設備の生物反応槽に投入して生物反応による水処理を行い、処理後の排水を沈殿池に導入し、汚泥を沈降させて処理水を得るとともに、生物担体の混入した余剰汚泥を汚泥減圧濃縮装置に供給して、汚泥を浮上濃縮させるとともに生物担体を脱離液側に沈降分離し、生物担体を含む脱離液を前記生物反応槽へ返送して生物担体を循環回収し、ついで、浮上濃縮した余剰汚泥を排泥することを特徴としている（図２参照）。
【０００８】
上記の方法において、生物担体としては、下水汚泥などの有機性廃棄物を炭化炉で炭化するとともに原料自身に含まれる水蒸気を利用することにより賦活して製造した活性炭化物を用いることができる。また、生物担体としては、一例として、活性炭、多孔質セラミック、ゼオライト、珪砂、焼却灰など水処理生物が付着しやすい表面形状を有する材料が使用可能である。
また、本発明の方法においては、一般的に、汚泥減圧濃縮装置での操作は繰り返して行われる。
【０００９】
本発明の汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理装置は、粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体の投入手段を備え、供給された排水を活性汚泥による生物処理で浄化する生物反応槽と、生物反応槽からの排水を生物担体の混入した余剰汚泥とともに供給して、汚泥を浮上濃縮させるとともに生物担体を脱離液側に沈降分離し、脱離液の一部を処理水として排液し、浮上濃縮した余剰汚泥を排泥する汚泥減圧濃縮装置と、汚泥減圧濃縮装置で脱離液側に沈降分離した生物担体を前記生物反応槽に返送する返送手段とを包含してなることを特徴としている（図１参照）。
【００１０】
また、本発明の装置は、粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体の投入手段を備え、供給された排水を活性汚泥による生物処理で浄化する生物反応槽と、生物反応槽からの排水を導入し、生物担体の混入した余剰汚泥を沈降させて処理水を得る沈殿池と、生物担体の混入した余剰汚泥を供給して、汚泥を浮上濃縮させるとともに生物担体を脱離液側に沈降分離し、浮上濃縮した余剰汚泥を排泥する汚泥減圧濃縮装置と、汚泥減圧濃縮装置からの生物担体を含む脱離液を前記生物反応槽に返送する返送手段とを包含してなることを特徴としている（図２参照）。
【００１１】
本発明の装置において、生物反応槽に投入する生物担体としては、上記の活性炭化物を使用することができるが、他の生物担体も使用しても差し支えない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。図１は、本発明の実施の第１形態による汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理方法を実施する装置を示している。図示していないが、下水処理設備において、排水は最初沈殿池で生汚泥等の固形分が沈降分離された後、図１に示すように、生物反応槽１０に供給される。生物反応槽１０には、粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体、例えば、下水汚泥などの有機性廃棄物を炭化炉で炭化するとともに原料自身に含まれる水蒸気を利用することにより賦活して製造した活性炭化物が投入される。生物反応槽１０では、活性汚泥により排水中のＣＯＤ等が生物処理され分解されるが、多孔性の活性炭化物を添加することにより、活性炭化物の表面に水処理生物が棲みついて生物分解反応が促進される。また、活性炭化物の吸着効果によりＣＯＤが低減する。さらには、活性炭化物の生物活性化効果により窒素の除去（硝化、脱窒）などの高度処理が可能となる。
【００１３】
生物反応槽１０で処理した後の排水は、活性炭化物の混入した余剰汚泥として汚泥減圧濃縮装置１２に供給される。汚泥減圧濃縮装置１２は、有機性汚泥を浮上濃縮する一方で、活性炭化物のような無機性固形物は減圧槽内で脱離液側に沈降分離する。汚泥減圧濃縮装置１２は、例えば、汚泥ポンプ（図示略）と減圧槽で構成されており、本装置で汚泥を濃縮する操作は以下のような手順である。なお、図１では、模式的に、濃縮汚泥、処理水を容器側部から抜き出すように図示しているが、実際の汚泥減圧濃縮装置は、下記のように、ポンプの吐出側を切り替えて全て容器下部から排出する構成である。
【００１４】
▲１▼  容器内に水又は脱離液を供給して容器内ガスを排気させる。
▲２▼  容器を密閉状態にした後、下部よりポンプにより液を排液して槽内を減圧する。
▲３▼  ポンプを停止して、活性炭化物の混入した汚泥を減圧容器内に給泥しながら発泡脱気させる。
▲４▼  汚泥界面が適当な位置まで達したら、給泥を停止して静置する。
▲５▼  減圧下での静置により汚泥が発泡ガスにより浮上分離するとともに、活性炭化物が脱離液側に沈降分離したら、ポンプを運転する。
▲６▼  最初は、容器内下部に沈降した活性炭化物を脱離液とともに排液し、生物反応槽へ返送する。
▲７▼  活性炭化物を含む脱離液を排液した段階で、ポンプの吐出側を切り替えて、残りの脱離液を処理水として排液する。
▲８▼  その後、浮上汚泥を排泥する段階で、さらにポンプの吐出側を切り替える。
▲９▼  浮上汚泥を排泥していき汚泥界面が下限に達したら、水か脱離液を供給して脱気ガスを排気する。
１０  ▲１▼から▲９▼の工程を繰り返す。
【００１５】
上記のように、汚泥減圧濃縮装置１２において脱離液側に沈降分離した活性炭化物１４は、活性炭化物に付着した汚泥や微生物とともに、返送ライン１６を通って生物反応槽１０へ返送される。このように、汚泥減圧濃縮装置により活性炭化物を回収できる。また、減圧処理による生物組織の破壊作用で、活性炭化物に付着した微生物の自己消化が促進され、生物反応槽自体の自己消化率が上がるので、水処理の効率化と併せて汚泥の減量化が期待できる。
汚泥減圧濃縮装置１２において浮上濃縮された余剰汚泥１８は、図示していないが次の工程（脱水、消化など）に送られる。汚泥減圧濃縮装置により余剰汚泥を濃縮できるため、汚泥の発生量を減らすことができ、次工程の負荷が軽減される。さらに、汚泥濃度の向上及び余剰汚泥側に一部混入した活性炭化物の効果により、汚泥の脱水性が改善される。
【００１６】
なお、図示していないが、本実施の形態においては、汚泥減圧濃縮装置１２から排泥した余剰汚泥１８を脱水機で脱水し、得られた汚泥脱水ケーキを炭化炉で炭化するとともに原料自身に含まれる水蒸気を利用することにより賦活して活性炭化物を製造し、この活性炭化物を生物反応槽１０に投入する構成としてもよい。もちろん、系外で製造した活性炭化物を投入してもよい。また、活性炭化物に限らず、粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体、例えば、活性炭、多孔質セラミック、ゼオライト、珪砂、焼却灰など水処理生物が付着しやすい表面形状を有する材料が使用可能である。
【００１７】
図２は、本発明の実施の第２形態による汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理方法を実施する装置を示している。図示していないが、下水処理設備において、排水は最初沈殿池で生汚泥等の固形分が沈降分離された後、図２に示すように、生物反応槽１０に供給される。生物反応槽１０には、粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体、例えば、下水汚泥などの有機性廃棄物を炭化炉で炭化するとともに原料自身に含まれる水蒸気を利用することにより賦活して製造した活性炭化物が投入される。生物反応槽１０では、活性汚泥により排水中のＣＯＤ等が生物処理され分解されるが、多孔性の活性炭化物を添加することにより、活性炭化物の表面に水処理生物が棲みついて生物分解反応が促進される。また、活性炭化物の吸着効果によりＣＯＤが低減する。さらには、活性炭化物の生物活性化効果により窒素の除去（硝化、脱窒）などの高度処理が可能となる。
【００１８】
生物反応槽１０で処理した後の排水は、最終沈殿池２０に導入される。最終沈殿池２０では、活性炭化物の混入した余剰汚泥が沈降分離され、処理水が得られる。活性炭化物を添加した効果により最終沈殿池での汚泥の沈降性が促進される。そして、最終沈殿池で汚泥の沈降性が改善されることから、処理水質が改善される。
活性炭化物の混入した余剰汚泥は汚泥減圧濃縮装置１２に供給される。汚泥減圧濃縮装置１２は、有機性汚泥を浮上濃縮する一方で、活性炭化物のような無機性固形物は減圧槽内で脱離液側に沈降分離する。汚泥減圧濃縮装置１２は、例えば、汚泥ポンプ（図示略）と減圧槽で構成されており、本装置で汚泥を濃縮する操作は以下のような手順である。なお、図２では、模式的に、濃縮汚泥を容器側部から抜き出すように図示しているが、実際の汚泥減圧濃縮装置は、下記のように、ポンプの吐出側を切り替えて全て容器下部から排出する構成である。
【００１９】
▲１▼  容器内に水又は脱離液を供給して容器内ガスを排気させる。
▲２▼  容器を密閉状態にした後、下部よりポンプにより液を排液して槽内を減圧する。
▲３▼  ポンプを停止して、活性炭化物の混入した汚泥を減圧容器内に給泥しながら発泡脱気させる。
▲４▼  汚泥界面が適当な位置まで達したら、給泥を停止して静置する。
▲５▼  減圧下での静置により汚泥が発泡ガスにより浮上分離するとともに、活性炭化物が脱離液側に沈降分離したら、ポンプを運転する。
▲６▼  最初は、容器内下部の活性炭化物を含む脱離液を排液し、生物反応槽へ返送する。
▲７▼  その後、浮上汚泥を排泥する段階で、ポンプの吐出側を切り替える。
▲８▼  浮上汚泥を排泥していき汚泥界面が下限に達したら、水か脱離液を供給して脱気ガスを排気する。
▲９▼  ▲１▼から▲８▼の工程を繰り返す。
【００２０】
上記のように、汚泥減圧濃縮装置１２において脱離液側に沈降分離した活性炭化物１４は、活性炭化物に付着した汚泥や微生物とともに、返送ライン１６を通って生物反応槽１０へ返送される。なお、沈降分離した活性炭化物１４と浮上濃縮された余剰汚泥１８との間の脱離液も生物反応槽１０に循環される。また、最終沈殿池２０からの活性炭化物の混入した余剰汚泥を、一部そのまま返送汚泥として生物反応槽１０に循環させる。このように、汚泥減圧濃縮装置により活性炭化物を回収できる。また、減圧処理による生物組織の破壊作用で、活性炭化物に付着した微生物の自己消化が促進され、生物反応槽自体の自己消化率が上がるので、水処理の効率化と併せて汚泥の減量化が期待できる。
汚泥減圧濃縮装置１２において浮上濃縮された余剰汚泥１８は、図示していないが次の工程（脱水、消化など）に送られる。汚泥減圧濃縮装置により余剰汚泥を濃縮できるため、汚泥の発生量を減らすことができ、次工程の負荷が軽減される。さらに、汚泥濃度の向上及び余剰汚泥側に一部混入した活性炭化物の効果により、汚泥の脱水性が改善される。
【００２１】
なお、図示していないが、本実施の形態においては、汚泥減圧濃縮装置１２から排泥した余剰汚泥１８を脱水機で脱水し、得られた汚泥脱水ケーキを炭化炉で炭化するとともに原料自身に含まれる水蒸気を利用することにより賦活して活性炭化物を製造し、この活性炭化物を生物反応槽１０に投入する構成としてもよい。もちろん、系外で製造した活性炭化物を投入してもよい。また、活性炭化物に限らず、粉状又は粒状で比表面積が大きく沈降性の良好な生物担体、例えば、活性炭、多孔質セラミック、ゼオライト、珪砂、焼却灰など水処理生物が付着しやすい表面形状を有する材料が使用可能である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は上記のように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
（１）  下水処理設備の生物反応槽に活性炭化物のような生物担体を添加する方法及び装置において、汚泥減圧濃縮装置を用いれば、汚泥中に混入した活性炭化物等の生物担体を回収循環することができ、ランニングコストを低減することができる。
（２）  汚泥減圧濃縮装置により余剰汚泥を濃縮できるため、汚泥の発生量が減少し、次工程（脱水など）の負荷が軽減される。
（３）  減圧処理による生物組織の破壊作用で、活性炭化物等の生物担体に付着した微生物の自己消化が促進され、生物反応槽自体の自己消化率が上がるので、水処理の効率化と併せて汚泥の減量化が期待できる。
（４）  活性炭化物等の生物担体を添加することにより、生物担体の表面に水処理生物が棲みついて生物分解反応が促進される。また、活性炭化物の吸着効果によりＣＯＤが低減する。さらには、活性炭化物の生物活性化効果により窒素の除去（硝化、脱窒）などの高度処理が可能となる。
（５）  活性炭化物等の生物担体を添加した効果により、最終沈殿池での汚泥の沈降性が促進される。そして、最終沈殿池で汚泥の沈降性が改善されることから、処理水質が改善される。
（６）  上記のような効果が得られることから、汚泥処分費用の大幅な低減、水処理用設備の増設費用の低減、酸素利用効率の上昇による生物反応用の空気動力費の低減、水処理用凝集剤や薬品費用の低減、脱水用凝集剤費用の低減、脱水ケーキ量の大幅な低減による脱水ケーキ処分費用の低減など、多くの経済効果が期待できる。
（７）  上記のような効果が１つの単位操作で同時に得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態による汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理方法を実施する装置を示す概略構成説明図である。
【図２】本発明の実施の第２形態による汚泥減圧濃縮装置を利用した水処理方法を実施する装置を示す概略構成説明図である。
【符号の説明】
１０  生物反応槽
１２  汚泥減圧濃縮装置
１４  活性炭化物
１６  返送ライン
１８  余剰汚泥
２０  最終沈殿池
【図１】
0003665042.tif 000002
【図２】
0003665042.tif 000003