(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスポーザの普及によって汚濁負荷が増大する下水処理場の最初沈殿池を区画して、上面を共通処理水槽とし内部に浮上ろ材が充填された上向流式の高速ろ過槽と、高速ろ過槽の洗浄排水を集合させる予備濃縮槽とを形成し、ディスポーザの普及による汚濁負荷の増大相当分を高速ろ過槽で除去することにより、その後段の汚濁負荷を軽減させることを特徴とするディスポーザ対応型下水処理方法。
【請求項２】
浮上ろ材として、みかけ密度が０．１〜０．４であり、５０％圧縮硬さが０．１ＭＰａ以上のものを使用する請求項１記載のディスポーザ対応型下水処理方法。
【請求項３】
高速ろ過槽の洗浄排水を予備濃縮槽で重力濃縮し、下水汚泥として排出する請求項１記載のディスポーザ対応型下水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスポーザ（厨芥粉砕機）の導入により流入負荷の増加が予想される下水処理場に適用されるディスポーザ対応型下水処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディスポーザは、各家庭において発生する生ごみを水とともに粉砕し下水管に投入する装置である。欧米諸国では多くの家庭に普及しているが、国内では市町村において条例で禁止している例もあり、慎重な取り扱いがなされている。しかし、家庭からの生ごみは保管や収集において衛生上の問題点や寒冷地、高齢化及び過疎化の地域での収集処理作業の困難化等によりディスポーザの見直しが行われ、最近のマンション建設増加に伴って少しずつ普及し始めている。
【０００３】
このようなディスポーザの導入によって下水道へ流入する汚濁負荷は、従来の汚濁負荷に対して、ＢＯＤ：約１．６倍、ＣＯＤ：約１．２倍、ＳＳ：約１．２倍程度の増加が予想される。またこのＳＳの増加分は通常の下水道への汚濁負荷よりも粒度分布が小さく、５０μｍ以下の汚濁負荷が全体の５０％を占めると考えられる。しかし、現在の下水道施設は生ゴミの投入を想定して設計されていないことから、下水処理場への流入水の汚濁負荷増大による処理水質悪化等の下水道施設及び公共水域等環境への影響等が考えられる。
【０００４】
このような問題に対処するため、現在、ディスポーザによって粉砕した生ごみの前処理装置を各建築物毎に設置することにより、下水道へ流入する汚濁負荷の総量が増大しないようにすることが推奨されている。しかしながら、前処理装置の設置はディスポーザの設置費用を高価としており、また、前処理設備の設置義務化は各自治体毎の判断に任されているため、設置義務の無い自治体においては、下水処理施設の処理能力を超過する可能性があり、下水処理施設の新規増設等の対応が必要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決して、ディスポーザの導入によって設計汚濁負荷を超える下水が下水処理場に流入する場合にも、既設の反応槽及びそれ以降の下水処理施設に関しては負荷増大なく既設のまま対応できるディスポーザ対応型下水処理方法を提供するためになされたものである。更に本発明は、既存の最初沈殿池を簡易に改造することにより安価に設置が可能となるディスポーザ対応型下水方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の下水処理方法は、ディスポーザの普及によって汚濁負荷が増大する下水処理場の最初沈殿池を区画して、上面を共通処理水槽とし内部に浮上ろ材が充填された上向流式の高速ろ過槽と、高速ろ過槽の洗浄排水を集合させる予備濃縮槽とを形成し、ディスポーザの普及による汚濁負荷の増大相当分を高速ろ過槽で除去することにより、その後段の汚濁負荷を軽減させることを特徴とするものである。上記の浮上ろ材としては、みかけ密度が０．１〜０．４ｇ／ｃｍ３であり、５０％圧縮硬さが０．１ＭＰａ以上のものを用いることが好ましい。また高速ろ過槽の洗浄排水を予備濃縮槽で重力濃縮し、下水汚泥として排出する。
【０００７】
前述のようにディスポーザの導入による下水道への汚濁負荷のＳＳの増加分は、５０μｍ以下の汚濁負荷が全体の５０％程度を占めると考えられるため、ディスポーザの導入による下水道への汚濁負荷全体は、粒度分布が小粒径側に移行して、汚濁負荷全体が増加すると考えられる。そこで本発明では、高速ろ過槽において比較的大きな粒径である５０〜２５０μｍ以上のＳＳの大部分を除去することにより、処理後の全体の汚濁負荷を従来の汚濁負荷と同程度のものとし、後段の反応槽等への負荷を増加させることなく対応できるようにするものである。
【０００８】
上記のように、本発明では下水処理場の最初沈殿池を区画して上向流式の高速ろ過槽と予備濃縮槽とを形成し、ディスポーザ排水を含む流入下水を高速ろ過槽に分配し、充填された浮上ろ材により高速ろ過させる。これによってディスポーザの普及による汚濁負荷の増大相当分を除去することができるため、高速ろ過槽のろ過水は後段の従来の反応槽によって従来どおり処理することができる。また既設の最初沈殿池を区画して高速ろ過槽などを設置するので、新たな土木設備の構築と設置スペースの確保を必要としない。さらに以下に詳しく説明するように、ほとんどメンテナンスの手数を要することなく運転することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１において、１はマンション等の建築物に設置されたディスポーザであり、各家庭において発生する生ごみはディスポーザ１によって水とともに粉砕され、下水管２に投入される。このディスポーザ排水は既設の下水処理場３に流入し、その汚濁負荷を増大させる。前記したようにディスポーザ導入によるＳＳの増加分は通常の下水道への汚濁負荷よりも粒度分布が小さく、５０μｍ以下の汚濁負荷が全体の５０％を占める。
【００１０】
一般に下水処理場３は最初沈殿池４と反応槽５と最終沈殿池６とを備えたものであるが、本発明では既設の最初沈殿池４を区画して、高速ろ過槽７と高速ろ過槽７の洗浄排水を集合させる予備濃縮槽８とを形成する。
【００１１】
図２は高速ろ過槽７の垂直断面図である。高速ろ過槽７は上部に共通処理水槽９を備え、その下方部分を隔壁１０で複数の槽に分割してある。各槽の中段部分には浮上ろ材の充填層１１が形成されている。高速ろ過槽７は上向流式のろ過槽であり、図３に示されるように各槽ごとに垂直な下水流入部１２を備えている。流入下水はこれらの下水流入部１２から槽下部に供給され、処理水は上方に抜けて共通処理水槽９に入る。処理水はその端部（図面上の右端部）から後段の反応槽に送られる。
【００１２】
また高速ろ過槽７の上部には、前記した各槽の下水流入部１２に流入下水を分配する下水流入水路１３が形成されている。この下水流入水路１３は損失水頭分の水位を確保できるように高い位置に設置され、例えば下水流入水路１３の流入堰高さは共通処理水槽９の液面よりも１ｍ程度以上高くしておく。汚水ポンプによって流入下水はこの下水流入水路１３に揚水され、下水流入水路１３に設けられた複数の流入堰１４を介して各槽の下水流入部１２に流入下水を自然流下により分配する。
【００１３】
本発明で用いられる浮上ろ材２０としては、みかけ密度が０．１〜０．４で、５０％圧縮硬さが０．１ＭＰａ以上の発泡高分子からなるものが好ましい。このような物性を持つ発泡高分子としては、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン等があり、これらの中でも発泡度を制御された独立気泡型の発泡ポリエチレンは耐熱性、耐薬品性、対候性にも優れるものである。
【００１４】
浮上ろ材２０のみかけ密度は、０．１未満であると望ましい圧縮硬さを得ることができず、また逆洗時に浮上ろ材の充填層を膨張させにくくなる。逆に０．４を超えると逆洗時に下方に流出するおそれがある。また５０％圧縮硬さが０．１ＭＰａよりも小さいと、高速ろ過の際にろ材が圧密されてしまい、多量のＳＳを捕捉できなくなる。なお５０％圧縮硬さとは、ろ材を高さが半分になるまで押し潰すに要する圧力を意味する。
【００１５】
また本発明で用いられる浮上ろ材２０としては、サイズが３〜１０ｍｍの凹凸状のものが好ましい。ここで凹凸状とは、立方体や球体のような単純形状ではなく、外表面に何らかの凹凸を備えた異形状を意味するものである。このような凹凸状の浮上ろ材９は、相互間に非直線的な大きい間隙を形成し、多量のＳＳを捕捉できる利点がある。
【００１６】
浮上ろ材２０のサイズは３ｍｍよりも小さいと閉塞し易いために高速ろ過に適さず、１０ｍｍを超えるとＳＳの捕捉率が低下する。異形状の浮上ろ材２０のサイズとは、外径寸法の最大値をいうものとする。なお、上記の浮上ろ材２０のほかに、さらにみかけ密度の小さい球状ろ材を併用充填することも可能である。
【００１７】
このような浮上ろ材２０が充填された高速ろ過槽７は、ろ材の圧密がなく多量のＳＳを捕捉できるため、大量の下水を５０〜３００ｍ／日のろ過速度で高速処理することができる。しかしＳＳの捕捉量が増加するにつれて圧損が増加してろ過能力が低下するため、逆洗の必要が生じる。このため、各槽の底部には洗浄排水弁１５を設け、槽下部の水を洗浄排水管１６を経由して洗浄排水槽１７に排出できるようにしてある。すなわち、いずれかの槽の洗浄排水弁１５を開くと、上部の共通処理水槽９内の処理水がその開けた洗浄排水弁１５を有する槽を通じて下方に逆流し、浮上ろ材２０の充填層１１の逆洗が行なわれる。洗浄排水は洗浄排水槽１７に設けられた排水ポンプ１８により予備濃縮槽８に導かれてＳＳを重力濃縮し、更に公知の汚泥処理を施したうえで下水汚泥として排出処理される。
【００１８】
このように本発明では、ディスポーザ排水を含む下水は下水流入水路１３から各流入堰１４を介して高速ろ過槽７の下水流入部１２に自然流下により分配され、分配された下水は浮上ろ材２０の充填層１１を通過する間にＳＳが捕捉される。前記のような浮上ろ材２０を用いることにより下水中に含まれる粒径が５０〜２５０μｍのＳＳの大部分は除去される。図４に示すようにディスポーザ排水に含まれるＳＳは５０μｍ以下のものが主体であるが、高速ろ過槽７により粒径の大きい部分を除去することによって、処理水の負荷はディスポーザ導入前のレベルとなり、後段の反応槽５や最終沈殿池６の汚濁負荷を軽減させることができる。
【００１９】
なお処理を継続すると、高速ろ過槽７の圧損が次第に増加してくるがその増加には槽によりばらつきが生じるのが普通である。各槽の圧損は、共通処理水槽９の水位と下水流入部１２の水位との差で知ることができるが、共通処理水槽９の水位は各槽共通であるため同一水位であり、各槽の圧損上昇は下水流入部１２の水位の上昇分で把握することができる。図５は例としてこの状態を示すものであり、左端の槽の圧損が高くなり、下水流入部１２の水位が他の槽に比べて著しく上昇している様子を示している。その結果、下水流入水位が下水流入水路１３の水位近くまで上昇するが、事前に決めたろ材圧損あるいは、下水流入部水位に達した時点で自動的に洗浄が開始される。
【００２０】
前記したように逆洗は底部の洗浄排水弁１５を開き、共通処理水槽９内の処理水を下向きに流すことにより行なわれる。前記したようにみかけ密度が０．１〜０．４の浮上ろ材９を使用すれば、逆洗水とともにろ材が流出することはない。逆洗水は洗浄排水槽１７に入り、排水ポンプ１８により予備濃縮槽８に導かれて処理される。このように、逆洗は洗浄排水弁１５を開くだけで自然に行なわれ、洗浄用ポンプを運転するなどの操作を要しない。なお、洗浄中においても下水は継続的に流入すると共に、洗浄される槽以外の槽では高速ろ過処理が継続的に進行するため共通処理槽１３へは常に処理水が供給される。１槽の逆洗に要する時間は２分程度である。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の下水処理方法によれば、ディスポーザの導入によって設計汚濁負荷を超える下水が流入した場合にも、増加負荷分を高速ろ過槽でろ過処理することができ、既設の後段の反応槽等への負荷増大なく対応することができる。また本発明の下水処理装置は、下水処理場の最初沈殿池を区画して設けることができるので、新たな土木構造物の構築，設置スペースの確保を必要としない利点がある。さらに本発明の下水処理装置はほとんどメンテナンスフリーであり、管理が容易でこれに伴う薬剤費，電気代，人件費等の増加はない利点がある。さらに実施形態に示した逆洗方法によれば、共通処理水槽の処理水を利用して、装置全体の運転を停止することなく、各槽の逆洗を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す概念的な平面図である。
【図２】高速ろ過槽の垂直断面図である。
【図３】下水流入水路を示す垂直断面図である。
【図４】ＳＳの粒度分布のグラフである。
【図５】圧損が上昇した槽の垂直断面図である。
【符号の説明】
１  ディスポーザ、２  下水管、３  下水処理場、４  最初沈殿池、５  反応槽、６  最終沈殿池、７  高速ろ過槽、８  予備濃縮槽、９  共通処理水槽、１０  隔壁、１１  浮上ろ材の充填層、１２  下水流入部、１３  下水流入水路、１４  流入堰、１５  洗浄排水弁、１６  洗浄排水管、１７  洗浄排水槽、１８  排水ポンプ、２０  浮上ろ材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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