(57)【要約】【課題】凝集剤の投入量を適切に制御する。【解決手段】本実施形態に係る凝集沈殿活性汚泥処理システム１００の曝気槽１において、凝集がなされていない活性汚泥（−荷電）と、高速凝集沈殿槽３から返送ラインＬ１を経て返送される活性汚泥凝集フロック（＋荷電）とが電気化学的に反応することで表面荷電が中和状態になった後、曝気槽１から反応槽２へ送られ、無機凝集剤添加手段４により無機凝集剤が添加されることで、＋荷電を帯びることになり、その結果高速凝集沈殿槽３の下部に沈降する汚泥は＋荷電を示すと考えられ、これらが繰り返されると考えられる。ここで、曝気槽１の活性汚泥の表面荷電が中和状態となるように無機凝集剤を投入する構成とすることにより、凝集沈殿活性汚泥処理システム１００を好適に運転することができる。【選択図】図１
2014091055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥を有し、導入される有機性排水を生物学的処理する生物反応槽と、
前記生物反応槽からの処理水に無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加手段と、
前記無機凝集剤添加手段で前記無機凝集剤を添加した処理水が導入され、汚泥を沈降分離する沈殿槽と、
前記沈殿槽で沈降分離した前記汚泥の一部を前記生物反応槽に返送汚泥として返送する返送ラインと、
を備え、
前記無機凝集剤添加手段は、前記生物反応槽における前記活性汚泥の表面荷電に基づいて前記無機凝集剤の添加量を制御することを特徴とする凝集沈殿活性汚泥処理システム。
【請求項２】
前記無機凝集剤添加手段は、前記生物反応槽における前記活性汚泥の表面荷電を中和状態とするように前記無機凝集剤を添加することを特徴とする請求項１記載の凝集沈殿活性汚泥処理システム。
【請求項３】
前記無機凝集剤添加手段より下流又は前記沈殿槽に設けられて、前記無機凝集剤が添加された処理水に高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加手段を備え、
前記高分子凝集剤添加手段は、前記無機凝集剤添加手段における前記無機凝集剤の添加量に基づいて、前記生物反応槽における前記活性汚泥の表面荷電を中和状態とするように前記高分子凝集剤を添加することを特徴とする請求項１又は２記載の凝集沈殿活性汚泥処理システム。
【請求項４】
活性汚泥を有し、導入される有機性排水を生物学的処理する生物反応槽と、
前記生物反応槽からの処理水に無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加手段と、
前記無機凝集剤添加手段で前記無機凝集剤を添加した処理水が導入され、汚泥を沈降分離する沈殿槽と、
前記沈殿槽で沈降分離した前記汚泥の一部を前記生物反応槽に返送汚泥として返送する返送ラインと、
を備える凝集沈殿活性汚泥処理システムの運転方法であって、
前記生物反応槽における前記活性汚泥の表面荷電に基づいて前記無機凝集剤添加手段からの前記無機凝集剤の添加量を制御することを特徴とする運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凝集沈殿活性汚泥処理システム及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機性排水を曝気槽で活性汚泥処理し、この曝気槽からの処理水を沈殿槽で固液分離し汚泥を沈降させて上澄水を得ると共に、沈降汚泥の一部を、曝気槽での汚泥濃度を所定に維持すべく返送する活性汚泥処理システムが広く知られているが、このシステムでは汚泥沈降性が悪化する場合がある。
【０００３】
そこで、以下の特許文献１に記載のように、有機性排水を生物処理する工程において活性汚泥に無機凝集剤及び高分子凝集剤を添加することで凝集フロックを生成させ、沈殿槽における汚泥沈降性を高める方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１５６３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような所謂凝集沈殿活性汚泥処理システムにあっては、凝集剤の添加量が適正でない場合には、凝集フロックの凝集性が悪くなるために汚泥の沈降性が悪化し、処理水へのＳＳ（Suspended  Solids：懸濁物質）が混入し運転状態が悪くなる可能性がある。
【０００６】
本発明は上記を鑑みてなされたものであり、凝集剤の投入量を適切に制御することができる凝集沈殿活性汚泥処理システム及びその運転方法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】
【０００７】
ここで、本発明者は、鋭意検討し以下の考察により本発明に至った。すなわち、凝集沈殿活性汚泥処理システムのメカニズムは以下のように考えられる。曝気槽（生物反応槽）の活性汚泥が、有機性排水中の有機成分（ＢＯＤ）を分解して増殖し、後段で添加された凝集剤としての無機凝集剤（例えば硫酸バンド等）の金属成分（例えばＡｌ）が、活性汚泥と電気化学的に反応し、具体的には、無機凝集剤の金属成分（＋電荷）と活性汚泥（−電荷）とが電気化学的に反応することでフロック（微細フロック）を生成し、このフロックにさらに凝集剤としての高分子凝集剤が添加されることでフロックを粗大化した凝集汚泥（粗大フロック）が生成し、この凝集汚泥は沈殿槽等で沈降し固液分離される。沈降分離した汚泥の一部は曝気槽の汚泥濃度を維持すべく曝気槽へ返送され、残りの汚泥は余剰汚泥として系外に排出される。添加した無機凝集剤は余剰汚泥含有分だけ系外に排出されるが、新たに無機凝集剤が添加され、汚泥と電気化学的に反応していき、この作用が繰り返されることで、徐々に活性汚泥中の無機凝集剤由来の金属成分が蓄積され金属比率（金属成分濃度）が増加して沈降性が良化していき、やがて金属比率が平衡値に達することで、最も良化し安定した汚泥沈降性となって上澄水へのＳＳの混入が抑制され処理水質が向上されて、その結果、安定運転状態となる。
【０００８】
ここで、沈殿分離された後に返送される金属成分が蓄積された凝集汚泥フロックと混合される曝気槽（生物反応槽）における活性汚泥の表面荷電に基づいて無機凝集剤の添加量を制御することで、安定運転を好適に行うことが確認された。
【０００９】
そこで、本発明に係る凝集沈殿活性汚泥処理システムは、活性汚泥を有し、導入される有機性排水を生物学的処理する生物反応槽と、前記生物反応槽からの処理水に無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加手段と、前記無機凝集剤添加手段で前記無機凝集剤を添加した処理水が導入され、汚泥を沈降分離する沈殿槽と、前記沈殿槽で沈降分離した前記汚泥の一部を前記生物反応槽に返送汚泥として返送する返送ラインと、を備え、前記無機凝集剤添加手段は、前記生物反応槽における前記活性汚泥の表面荷電に基づいて前記無機凝集剤の添加量を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る凝集沈殿活性汚泥処理システムの運転方法は、活性汚泥を有し、導入される有機性排水を生物学的処理する生物反応槽と、前記生物反応槽からの処理水に無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加手段と、前記無機凝集剤添加手段で前記無機凝集剤を添加した処理水が導入され、汚泥を沈降分離する沈殿槽と、前記沈殿槽で沈降分離した前記汚泥の一部を前記生物反応槽に返送汚泥として返送する返送ラインと、を備える凝集沈殿活性汚泥処理システムの運転方法であって、前記生物反応槽における前記活性汚泥の表面荷電に基づいて前記無機凝集剤添加手段からの前記無機凝集剤の添加量を制御することを特徴とする。
【００１１】
また、前記無機凝集剤添加手段は、前記生物反応槽における前記活性汚泥の表面荷電を中和状態とするように前記無機凝集剤を添加する態様とすることができる。
【００１２】
本発明者らは鋭意研究の結果、生物反応槽における活性汚泥の表面荷電と中和状態とするように無機凝集剤を添加することで、活性汚泥と無機凝集剤との電気化学反応が効率的に進んで良好な凝集汚泥が生成し、沈殿槽における沈降性が向上することを見出した。したがって上記構成を有することにより、安定運転を好適に行うことができると共に、無機凝集剤の過剰な添加を抑制することができる。
【００１３】
また、前記無機凝集剤添加手段より下流又は前記沈殿槽に設けられて、前記無機凝集剤が添加された処理水に高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加手段を備え、前記高分子凝集剤添加手段は、前記無機凝集剤添加手段における前記無機凝集剤の添加量に基づいて、前記生物反応槽における前記活性汚泥の表面荷電を中和状態とするように前記高分子凝集剤を添加する構成とすることもできる。
【００１４】
高分子凝集剤を添加することにより、活性汚泥の凝集フロックが粗大化され、沈殿槽における沈殿分離を促進することができる。ここで、高分子凝集剤の添加量についても活性汚泥の表面荷電を中和状態とするように、無機凝集剤の添加量に基づいて制御することにより、高分子凝集剤の添加により活性汚泥の表面荷電の変動を抑制しつつ安定運転を好適に行うことができると共に、無機凝集剤の過剰な添加を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、凝集剤の投入量を適切に制御することができる凝集沈殿活性汚泥処理システム及びその運転方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る凝集沈殿活性汚泥処理システムを示す構成図である。
【図２】運転開始時からの無機凝集剤（硫酸バンド）添加率と曝気槽及び高速凝集沈殿槽における活性汚泥の荷電状態の推移を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施形態に係る凝集沈殿活性汚泥処理方法を採用した凝集沈殿活性汚泥処理システムを示す構成図である。
【００１９】
図１に示すように、凝集沈殿活性汚泥処理システム１００は、有機性排水が導入される曝気槽１、反応槽２、高速凝集沈殿槽３をこの順に接続して備えると共に、高速凝集沈殿槽３と曝気槽１とを接続する汚泥返送ラインＬ１及びこの汚泥返送ラインＬ１から分岐する余剰汚泥排出ラインＬ２を備える。
【００２０】
曝気槽１は、有機性排水を導入し曝気による活性汚泥処理（好気性処理）を行うことで有機成分（ＢＯＤ）を分解するものである。
【００２１】
反応槽２は、曝気槽１からの活性汚泥を含む処理水を余剰汚泥排出ラインＬ２を通して導入すると共に、無機凝集剤添加手段４により無機凝集剤が添加され、これらを例えば撹拌等により混合することで、活性汚泥に対して無機凝集剤の金属成分を電気化学的に反応させてフロックを生成する。
【００２２】
ここでは、無機凝集剤としては、硫酸バンドやＰＡＣ等のＡｌ系が用いられているが、例えばＦｅ系の無機凝集剤を用いても良く、要は、活性汚泥と電気化学的反応する金属成分（ＡｌやＦｅ）を有していれば良い。
【００２３】
高速凝集沈殿槽３は、反応槽２からのフロックを含む処理水をラインＬ４を通して導入すると共に高分子凝集剤が添加され、フロックを粗大化した粗大フロックを生成する。
【００２４】
この高速凝集沈殿槽３は、具体的には、槽３ａ内に直立状態で配設されたミキシングチャンバ３ｂ内に反応槽２からのフロックを含む処理水を導入すると共に、ミキシングチャンバ３ｂ内に高分子凝集剤添加手段５により高分子凝集剤が添加され、この状態で、ミキシングチャンバ３ｂ内に配設された回転ミキサ（高分子凝集剤攪拌翼）３ｃの回転による撹拌を行うことで、高分子凝集剤とフロックとの接触性を高めてフロックを集合させ粗大化した粗大フロックを生成すると共に、このミキシングチャンバ３ｂ内の粗大フロックを含む処理水を、水平且つ放射状に延び回転する分配管３ｄから槽３ａ内に均等に分散供給し、槽３ａ内に均等な上昇流を形成することで、粗大フロックを沈降分離させて槽３ａ内底部に濃縮汚泥層を形成する一方で、この濃縮汚泥層の上に、凝集フロック層、上澄みである清澄層を順に形成する。
【００２５】
汚泥返送ラインＬ１は、高速凝集沈殿槽３の濃縮汚泥層の凝集汚泥である金属成分含有凝集汚泥の一部を返送汚泥として曝気槽１に返送するためのものであり、余剰汚泥排出ラインＬ２は、システムで余剰となる余剰汚泥を系外に排出するためのものである。
【００２６】
このような凝集沈殿活性汚泥処理システム１００によれば、有機性排水が曝気槽１に導入されて活性汚泥処理され、この曝気槽１からの活性汚泥を含む処理水が反応槽２に導入され無機凝集剤が添加されることで、活性汚泥と無機凝集剤の金属成分が電気化学的に反応しフロックである金属成分含有一次凝集汚泥が生成され、この反応槽２からの金属成分含有凝集汚泥を含む処理水が高速凝集沈殿槽３に導入され高分子凝集剤が添加されることで、粗大化した金属成分含有凝集汚泥が生成され、この金属成分含有凝集汚泥が槽３ａ内に均等に分散供給されることで、底部から上部に向かって濃縮汚泥層、凝集フロック層、清澄層が順に形成され、濃縮汚泥層の金属成分含有凝集汚泥の一部は返送汚泥として汚泥返送ラインＬ１を通して曝気槽１に返送され当該曝気槽１の汚泥濃度が維持される一方で、余剰汚泥は余剰汚泥排出ラインＬ２を通して系外に排出される。
【００２７】
ここで、凝集沈殿活性汚泥処理システム１００を運転開始時からの無機凝集剤添加手段４における無機凝集剤（硫酸バンド）添加率と、曝気槽１及び高速凝集沈殿槽３における活性汚泥の荷電状態の推移を調査した結果を図２に示す。この調査を行った際は、日次のジャーテスト（凝集性試験）に基づいて活性汚泥内のフロックの状態を評価した後、その結果に基づいて無機凝集剤の投入量を調整していて、運転開始からの日数が経過するにつれて、硫酸バンドの添加率は減少している。その結果、活性汚泥の沈降性は良好に保たれていた。また、荷電状態を評価した箇所は、図１に示す凝集沈殿活性汚泥処理システム１００におけるＡ１地点及びＡ２地点である。すなわち、無機凝集剤添加手段４よりも上流で凝集が促進される前の曝気槽１内部のＡ１地点（図２では「曝気液」として表示）、及び、高速凝集沈殿槽３の下段であって、汚泥の凝集が進行して分離が行われているＡ２地点（図２では「濃縮汚泥」として表示）である。
【００２８】
図２の結果によれば、Ａ１地点（曝気槽１）では、活性汚泥の表面荷電は調査通じてほぼ０であった。一方、Ａ２地点（沈殿槽３の下部）では、調査期間を通じて汚泥の表面荷電は＋値を示していると共に、無機凝集剤の添加量が減ると共に表面荷電の絶対値は減少していることが確認された。
【００２９】
この結果について、検討してみると、曝気槽１においては、凝集がなされていない活性汚泥（−荷電）と、高速凝集沈殿槽３から返送ラインＬ１を経て返送される活性汚泥凝集フロック（＋荷電）とが電気化学的に反応することで表面荷電が中和状態になった後、曝気槽１から反応槽２へ送られ、無機凝集剤添加手段４により無機凝集剤が添加されることで、＋荷電を帯びることになり、その結果高速凝集沈殿槽３の下部に沈降する汚泥は＋荷電を示すと考えられ、これらが繰り返されると考えられる。
【００３０】
上記の図２は、ジャーテストに基づいて、活性汚泥凝集フロックの沈降性が良好な状況に調整をしていたという条件であるため、図２で示す状況、すなわち、曝気槽１の活性汚泥の表面荷電が中和状態となるように無機凝集剤を投入する構成とすることにより、凝集沈殿活性汚泥処理システム１００を好適に運転することができると考えられる。
【００３１】
また、高分子凝集剤添加手段５により添加される高分子凝集剤によっても活性汚泥凝集フロックの表面荷電は変動することから、高分子凝集剤の添加量についても曝気槽１の活性汚泥の表面荷電を考慮する必要がある。この場合、無機凝集剤の添加量に基づいて高分子凝集剤の添加量を決定することが好ましい。
【００３２】
なお、コロイド状態の粒子の表面荷電を評価する方法としては、コロイド滴定法、ゼータ電位法があるが、いずれの方法であってもよい。また、本実施形態で言う荷電中和状態とは、コロイド滴定値において−０．１〜＋０．１ｍｅｑ／ｇ−ＭＬＳＳのことを言う。
【００３３】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
【００３４】
例えば、上記実施形態においては、特に好ましいとして高速凝集沈殿槽３を用いているが、通常の重力沈降による沈殿槽（沈殿池）を用いることもできる。
【００３５】
また、上記実施形態においては、無機凝集剤の添加後に、さらに高分子凝集剤を添加しフロックを粗大化する凝集沈殿活性汚泥処理システムに対する適用を述べているが、少なくとも金属成分含有の無機凝集剤を添加する凝集沈殿活性汚泥処理システムに対して適用できる。
【００３６】
また、上記実施形態においては高分子凝集剤添加手段が高速凝集沈殿槽３に設けられている例を示しているが、高速凝集沈殿槽３よりも上流で無機凝集剤添加手段４よりも下流となる位置に設けることもできる。
【００３７】
また、上記実施形態においては、生物学的処理する生物反応槽を曝気槽１としているが、例えば硝化・脱窒槽とすることもできる。
【符号の説明】
【００３８】
１…曝気槽（生物反応槽）、２…反応槽、３…高速凝集沈殿槽（沈殿槽）、４…無機凝集剤添加手段、１００…凝集沈殿活性汚泥処理システム、Ｌ１…返送ライン。
【図１】
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【図２】
2014091055.tif 000004