(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝気槽と膜分離装置とから成る活性汚泥処理装置を有する埋立浸出水の処理装置であって、
前記曝気槽の上流側に、前記曝気槽に導入する埋立浸出水のＳＳ濃度を２０mg／Ｌ以下に低減させるとともに炭酸ソーダ添加用の薬液供給手段を備えた炭酸ソーダ添加アルカリ性凝集法を採用した凝集分離処理装置が配置されていることを特徴とする埋立浸出水の処理装置。
【請求項２】
前記凝集分離処理装置が、凝集沈殿装置または凝集加圧浮上装置である請求項１の埋立浸出水の処理装置。
【請求項３】
前記凝集分離処理装置は、混和槽、凝集槽および凝集沈殿槽を、前記混和槽を上流側にして直列に配置して成る凝集沈殿装置であって、前記混和槽は炭酸ソーダ添加用の薬液供給手段を備え、前記凝集沈殿槽と前記混和槽の間には沈殿汚泥の返送用配管が設けられている請求項１または２の埋立浸出水の処理装置。
【請求項４】
前記活性汚泥処理装置は、前記曝気槽、仕上げ硝化槽、仕上げ脱窒槽、および前記膜分離装置を、前記曝気槽を上流側にして直列に配置して成り、前記仕上げ脱窒槽からの処理水が前記膜分離装置に導入される請求項１〜３のいずれかの埋立浸出水の処理装置。
【請求項５】
埋立浸出水を、凝集分離処理装置で炭酸ソーダの添加工程を有するアルカリ性凝集法で凝集分離処理してＳＳ濃度が２０mg／Ｌ以下の処理水とし、前記処理水を、曝気槽と膜分離装置から成る活性汚泥処理装置に導入することを特徴とする埋立浸出水の処理方法。
【請求項６】
前記凝集分離が凝集沈殿または凝集加圧浮上である請求項５の埋立浸出水の処理方法。
【請求項７】
前記凝集分離処理後の沈殿汚泥を、前記炭酸ソーダの添加工程に返送する請求項５または６の埋立浸出水の処理方法。
【請求項８】
前記凝集分離処理により、前記曝気槽におけるＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比を８０％以上に調整する請求項５〜７のいずれかの埋立浸出水の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は埋立浸出水の処理装置に関し、更に詳しくは、埋立浸出水の活性汚泥処理を高負荷で行うことを可能にする埋立浸出水の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、埋立浸出水の処理に、曝気槽と膜分離装置とから成る活性汚泥処理装置（以下、膜分離型活性汚泥処理装置という）で処理する方式が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した膜分離型活性汚泥処理装置で埋立浸出水を処理すると、低負荷運転が不可避になって処理能力の劣化を引き起こすという問題が発生することが判明した。
具体的には、装置運転を進めるにつれて、曝気槽内における全活性汚泥濃度（ＭＬＳＳ）に対する活性汚泥中の揮発性成分濃度（ＭＬＶＳＳ）の割合（ＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比）が３０％程度にまで減少し、その結果、処理水質および装置の処理能力が劣化した。
【０００４】
このような事態の発生を防ぐためにＭＬＶＳＳ濃度を高めた状態で装置運転を行うと、ＭＬＳＳ濃度が一層高くなって、膜分離性能が悪化し、長期間の実用的な装置運転ができなくなる。
この事態は、埋立浸出水のＳＳ濃度が、ＢＯＤ成分や窒素成分の濃度に比べて非常に高く、しかもそのＳＳ成分のほとんどが無機態のＳＳ成分であるということに起因する。
【０００５】
したがって、この場合、処理水へのＳＳ成分のリークが完全に防止され、当該ＳＳ成分は曝気槽内に経時的に蓄積し、増量していくことになる。
本発明は、埋立処理水を処理して、高度の処理水質が得られるとともに、更に高負荷での運転が可能である埋立浸出水の処理装置と処理方法の提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明にておいては、埋立浸出水を、曝気槽と膜分離装置とから成る活性汚泥処理装置で処理する装置であって、前記曝気槽の上流側に、凝集分離処理装置が配置されていることを特徴とする埋立浸出水の処理装置が提供される。
また、本発明にておいては、埋立浸出水を、凝集分離処理装置で凝集分離処理してＳＳ濃度が２０mg／Ｌ以下の処理水とし、前記処理水を、曝気槽と膜分離装置に導入することを特徴とする埋立浸出水の処理方法が提供される。
【０００７】
本発明の処理装置では、曝気槽の前段に配置された凝集分離処理装置で埋立浸出水のＳＳ成分が予め凝集除去されるので、凝集分離処理装置を経由した後の処理水中のＳＳ濃度は減少しており、曝気槽の運転時には、前記したＳＳ成分の蓄積という問題は解消する。すなわち、曝気槽の運転時に、曝気槽におけるＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比の低下という問題は起こらなくなり、その結果、高度な処理水質と装置の高負荷運転を実現することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面に基づいて本発明の処理装置について詳細に説明する。
図１は、膜分離型活性汚泥処理装置の従来例を示す概念図である。
埋立浸出水ｗ１は、まず、必要に応じて、攪拌手段１ａが付設された中和槽Ｂに送られ、そこで、ｐＨ調整剤の薬液供給手段１ｂから酸やアルカリが添加されて中和される。このときのｐＨ値は６〜８にすることが好ましい。
【０００９】
中和槽Ｂからの流出液は、ついで、曝気手段１ｃと攪拌手段１ｄと薬液供給手段１ｅを備えた曝気槽Ａ１、および前記曝気槽Ａ１の下流側に配置された膜分離装置Ａ２を必須の設備とする膜分離型活性汚泥処理装置Ａに送られる。
なお、図１の従来例では、曝気槽Ａ１の下流側に、曝気手段１ｆを備えた仕上げ硝化槽Ａ３と、攪拌手段１ｇと薬液供給手段１ｈを備えた仕上げ脱窒槽Ａ４とが順次配置され、仕上げ脱窒槽Ａ４の流出液が膜分離装置Ａ２に送られるようになっている。そして、膜分離装置Ａ２で生成する分離汚泥は配管ｐ１を介して曝気槽Ａ１に返送できるようになっている。
【００１０】
曝気槽Ａ１としては、通常の浮遊式活性汚泥槽でもよいし、また、好気処理−嫌気処理を行う間欠曝気槽であってもよい。
一方、膜分離装置Ａ２としては、図１で示したように、曝気槽Ａ１の外に別に配置されたものでもよいし、また、曝気槽の中に膜分離装置を直接浸漬して設けられる浸漬型膜分離装置であってもよい。また、用いる膜の種類としては、精密濾過（ＭＦ）膜、限外濾過（ＵＦ）膜などをあげることができる。
【００１１】
なお、図１で示した仕上げ硝化槽Ａ３では、溶存酸素を所望量にするような曝気が行われ、また仕上げ脱窒槽Ａ４では、ＯＲＰ電位が所定値を示すように、例えばメタノールが薬液供給手段１ｈから添加される。
かくして、図１で示した処理装置の運転を継続すると、前記したように、曝気槽Ａ１におけるＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比が低下して低負荷運転を余儀なくされる。
【００１２】
このような問題に対処すべく、本発明においては、図２で示した処理装置が提供される。
図２で示した処理装置は、図１で示した処理装置の上流側に凝集分離処理装置Ｃを配置したものである。
凝集分離処理装置Ｃは、攪拌手段１ｉと薬液供給手段１ｊを備えた混和槽Ｃ１、攪拌手段１ｋと薬液供給手段１ｌを備えた凝集槽Ｃ２、および凝集沈殿槽Ｃ３を、前記混和槽Ｃ１を上流側にして直列配置して構成されている。そして、凝集沈殿槽Ｃ３の沈殿汚泥は配管ｐ２で混和槽Ｃ１に返送できるようになっている。また、図示しないが、凝集沈殿槽Ｃ３には、沈殿汚泥の抜き出し手段が設けられている。
【００１３】
原水ｗ１中のＳＳ成分の凝集除去手段としては、ＳＳ濃度を２０ｍｇ／Ｌ程度にするものであればどのような手段であってもよく、例えば、凝集沈殿装置や凝集加圧浮上装置であることが好ましい。凝集沈殿や凝集加圧浮上の手段としては、従来からの公知の方法を適用することができ、例えば、酸性凝集法（ｐＨ５）、中性凝集法（ｐＨ６〜７）、アルカリ性凝集法（ｐＨ１０〜１１）などのいずれを採用してもよい。また、原水の性状に対応して適宜に変更してもよい。
【００１４】
この凝集分離処理装置Ｃでは、原水ｗ１中のＳＳ濃度が２０ｍｇ／Ｌ程度に低減するまでＳＳ成分を凝集除去する。この程度の残留ＳＳ濃度であれば、後段の曝気槽における前記したＳＳ成分の蓄積という問題は起こらなくなる。
具体的には、原水ｗ１を混和槽Ｃ１に導入し、ここに、薬液供給手段１ｊから例えば硫酸バンド、塩化第二鉄、ポリ鉄，ＰＡＣなどの凝集剤と、水酸化ソーダ、炭酸ソーダ、硫酸などのｐＨ調整剤とを添加して攪拌手段１ｉで混和する。ついで凝集槽Ｃ２に移送し、ここに、薬液供給手段１ｌからノニオン系またはアニオン系の高分子凝集剤を添加して攪拌手段１ｋで攪拌したのち、凝集沈殿槽Ｃ３に移送して静置する。凝集沈殿槽Ｃ３では、原水中のＳＳ成分が沈降して沈殿汚泥となり、上澄みが処理水ｗ２となる。
【００１５】
この処理過程においては、凝集沈殿槽Ｃ３からの処理水ｗ２のＳＳ濃度が２０ｍｇ／Ｌ以下となるように、凝集剤の種類、その使用量、採用するｐＨ値、処理時間などが適宜に選定される。また、原水の性状などとの関係で変化するが、通常、混和槽Ｃ１および凝集槽Ｃ２における滞留時間を１０〜３０分、凝集沈殿槽Ｃ３の水面積負荷を０．５〜１ｍ３／ｍ２／ｈｒに設定することが好ましい。
【００１６】
なお、凝集法として、カルシウムスケールの生成防止を主目的とする炭酸ソーダ添加アルカリ性凝集法を採用した場合には、凝集沈殿槽Ｃ３の沈殿汚泥の所定量を配管ｐ２を経由して混和槽Ｃ１に返送することが好ましい。
かくして、曝気槽Ａ１で所定時間の生物化学的処理が行われた後の活性汚泥混合液は、ついで、膜分離装置Ａ２に送られ、そこで汚泥と処理水ｗ３とに固液分離される。
【００１７】
なお、装置運転が進むにつれて、膜分離装置Ａ２内には分離汚泥が増量していくので、適当な時間間隔でその分離汚泥は配管ｐ１により曝気槽Ａ１に返送する。更に、本発明の処理装置の場合、曝気槽Ａ１で生成した活性汚泥混合液を膜分離装置Ａ２で膜分離するまでの過程で、所定の凝集剤とｐＨ調整剤を供給することにより、さらにＣＯＤ成分を除去することができる。そのための薬液供給手段１ｍは、曝気槽Ａ１に設けてもよく、膜分離装置Ａ２に設けてもよいが、図１、図２で示したように、膜分離装置Ａ２に設ける方が好適である。
【００１８】
【実施例】
比較例として図１で、実施例として図２で示した処理装置を次のような条件で運転して埋立浸出水（原水）の処理を行った。
曝気槽Ａ１としては、曝気手段１ｃから曝気を行う好気工程と曝気を停止して攪拌手段１ｄによる攪拌のみを行う嫌気工程とをあわせて約６０分のサイクルで反復する間欠曝気槽を用いた。曝気槽Ａ１は有効容積４００Ｌの間欠曝気槽であり、仕上げ硝化槽Ａ３の有効容積は４０Ｌ、仕上げ脱窒槽Ａ３の有効容積は８０Ｌである。また、膜分離装置Ａ２の有効容積は１２０Ｌであり、使用膜は、親水化ポリエチレンから成り、公称孔径が０．１μｍの中空糸ＭＦ膜である。
【００１９】
間欠曝気槽Ａ１には薬液供給手段１ｅから硫酸または苛性ソーダを添加してｐＨ値を７に調整し、好気工程は、ＤＯ値が１．５〜２．５ｍｇ／Ｌとなるように曝気手段１ｃからの曝気量を制御した。そして、好気工程と嫌気工程の処理時間の比率を原水の負荷変動に対応させて５０〜９０％の範囲内で変動させた。
例えば、原水中の総窒素濃度（ＴＮ濃度）が３０〜６０ｍｇ／Ｌである場合には、好気工程の時間比率を８０％とし、ＴＮ濃度が６０〜１２０ｍｇ／Ｌである場合には好気工程の時間比率を５０〜７０％とした。
【００２０】
また、嫌気工程においては、嫌気工程開始後最初の５分間で脱窒素に必要な総窒素負荷量の２．５〜３倍量のメタノールを薬液供給手段１ｅから添加した。
上記した条件で間欠曝気槽を運転して生物化学的処理を行った後、得られた活性汚泥混合液を仕上げ硝化槽Ａ３、仕上げ脱窒槽Ａ４に順次移送し、更に続けて膜分離装置Ａ２に導入した。
【００２１】
仕上げ硝化槽Ａ３では活性汚泥混合液におけるＤＯ値が２ｍｇ／Ｌ以上となるように曝気手段１ｆで曝気を行い、また仕上げ脱窒槽Ａ４では、活性汚泥混合液のＯＲＰ電位が０〜−１００ｍＶの値を示すように薬液供給手段１ｈからメタノールを添加して攪拌手段１ｇで攪拌した。メタノールの量は、原水の負荷変動に対応して０〜８０ｍｇ／Ｌの範囲内で変動させた。
【００２２】
また、膜分離装置Ａ２については、フラックスが０．３ｍ３／ｍ２／ｄａｙとなるように有効圧力３〜４０ｋＰａで８分間の濾過、２分間の休止という間欠運転を行った。なお、ＭＦ膜の下部からは、濾過部空塔断面積１ｍ２当たり７０〜１３０Ｎｍ３／ｈｒの風量で曝気を行い、膜面に活性汚泥が濃縮・付着することを予防して処理を行った。
【００２３】
そして、膜分離装置Ａ２には薬液供給手段１ｍから硫酸を添加して、そこに移送されてきた活性汚泥混合液のｐＨ値が６．０〜６．３になるように調整した。また、膜分離装置Ａ２からは汚泥を前記間欠曝気槽Ａ１に返送した。このときの返送流量は原水流量の２〜４倍量に設定した。
また、間欠曝気槽Ａ１の汚泥滞留時間（ＳＲＴ）が２５〜３５日になるように、汚泥の引き抜き手段を設けて（図示しない）、汚泥の引き抜きを実施した。
【００２４】
なお、この膜分離装置の活性汚泥混合液には、薬液供給手段１ｍから塩化第二鉄を原水に対し１００〜２５０ｍｇ／Ｌ添加して原水中のＣＯＤ成分除去試験も行った。
また、凝集分離処理装置Ｃでは、原水ｗ１に対し、酸性凝集法、中性凝集法、アルカリ性凝集法、および炭酸ソーダ添加アルカリ性凝集法を適用して処理した。いずれの場合も、処理水ｗ２のＳＳ濃度は２０ｍｇ／Ｌ以下にすることが可能であった。
適用した凝集法のうち、前３者においては、混和槽Ｃ１で塩化第二鉄を原水に対し５０〜１５０ｍｇ／Ｌ使用し、凝集槽Ｃ２では高分子凝集剤を原水に対し１〜５ｍｇ／Ｌ使用した。なお、高分子凝集剤は、凝集条件を変えるたびにその種類と使用量を検討し、ＳＳ成分の除去が良好に進むように選定した。
【００２５】
また、炭酸ソーダ添加アルカリ性凝集法を適用したときには、混和槽Ｃ１で炭酸ソーダを原水に対し１５００ｍｇ／Ｌ添加した。また、このときには、凝集沈殿槽Ｃ３から混和槽Ｃ１へ沈殿汚泥を返送して凝集分離処理装置Ｃにおけるカルシウムスケールの生成予防処置を施した。なお、返送汚泥は原水流量に対し０．５〜２倍量とした。
【００２６】
ついで、処理水ｗ２を中和槽Ｂに移送し、そこで、硫酸または苛性ソーダを用いてｐＨ値を７に調整したのち間欠曝気槽Ａ１に導入した。
比較例としては、図１で示したように、凝集分離処理装置を配置することなく、原水ｗ１を、直接、上記した運転条件下にある膜分離型活性汚泥装置Ａに導入し、間欠曝気槽Ａ１におけるＭＬＳＳ濃度、ＭＬＶＳＳ濃度をそれぞれ測定し、また好気工程当たりのＢＯＤ容積負荷とＴＮ容積負荷をそれぞれ求めた。
【００２７】
また、実施例２としては、図２で示したように、凝集分離処理装置Ｃを配置して上記条件で運転を行い、間欠曝気槽Ａ１におけるＭＬＳＳ濃度、ＭＬＶＳＳ濃度をそれぞれ測定し、また好気工程当たりのＢＯＤ容積負荷とＴＮ容積負荷をそれぞれ求めた。
以上の結果を表１に示した。
【００２８】
【表１】
0003578189.tif 000002
比較例，実施例のいずれの場合も、良好な処理水質を得ることができた。ただし、比較例の場合は、通水量を３００Ｌ／ｄａｙ以下に維持することが必要であった。
【００２９】
そこで、比較例において、高負荷条件にするために間欠曝気槽におけるＭＬＶＳＳ濃度を約１００００ｍｇ／Ｌとなるように装置運転を行ったところ、ＭＬＳＳ濃度が約３８０００ｍｇ／Ｌにまで上昇し、膜分離装置ではその活性汚泥混合液の固液分離が著しく困難となり、実用的な装置運転は難しくなった。
そのような高負荷条件の場合には、実施例のように、凝集分離処理装置を前置することが好ましくなる。
【００３０】
表１から明らかなように、比較例の場合は、間欠曝気槽におけるＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比が３０％であり、このときのＭＬＶＳＳ濃度は４０００ｍｇ／Ｌと低い値を示しているが、実施例の場合、間欠曝気槽におけるＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比が８０％の値を示しており、このときのＭＬＶＳＳ濃度を１１０００ｍｇ／Ｌにまであげることができる。これは、実施例では、原水ｗ１に膜分離型活性汚泥処理装置Ａを適用する前段で、当該原水ｗ１中のＳＳ成分を凝集分離処理装置Ｃで凝集除去してその濃度を低減させたためである。
【００３１】
また、実施例の処理装置は、間欠曝気槽のＢＯＤ容積負荷とＴＮ容積負荷がいずれも高く、原水ｗ１を高負荷で処理して高水質水準の処理水ｗ３にすることができ、装置の大幅な小型化が可能になる。
実施例で得られた処理水ｗ３の性状を、原水ｗ１、処理水ｗ２の性状とともに表２に示した。
【００３２】
【表２】
0003578189.tif 000003
【００３３】
表２から明らかなように、凝集分離処理装置Ｃで前処理することにより、原水ｗ１のＳＳ成分は大幅に凝集除去され、得られた処理水ｗ２におけるＳＳ濃度は２０ｍｇ／Ｌ以下に低減する。そして、この処理水ｗ２に膜分離型活性汚泥処理が施された処理水ｗ３は、ＳＳ濃度が低く、ＢＯＤ成分や窒素成分が充分に除去された清浄な処理水になっている。
なお、薬液供給手段１ｍから塩化第二鉄を供給したときの処理水のＣＯＤＭｎは２０〜３０ｍｇ／Ｌとなり、より好ましいことがわかる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の処理装置は、埋立浸出水を高度の処理水質にすることができる。
本発明の処理装置は、凝集分離処理装置で埋立浸出水中のＳＳ成分のうちの主要な成分である無機態のＳＳ成分を凝集除去してから、当該埋立浸出水に対して膜分離型活性汚泥処理装置を用いて処理するので、曝気槽におけるＭＬＶＳＳ／ＭＬＳＳ比は高くなり、ＭＬＶＳＳ濃度を高めた高負荷運転を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】膜分離型活性汚泥処理装置の従来例を示す概略図である。
【図２】本発明の処理装置の１実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
Ａ                                        膜分離型活性汚泥処理装置
Ａ１                                      曝気槽
Ａ２                                      膜分離装置
Ａ３                                      仕上げ硝化槽
Ａ４                                      仕上げ脱膣槽
Ｂ                                        中和槽
Ｃ                                        凝集分離処理装置
Ｃ１                                      混和槽
Ｃ２                                      凝集槽
Ｃ３                                      凝集沈殿槽
１ａ，１ｄ，１ｇ，１ｉ，１ｋ    攪拌手段
１ｂ，１ｅ，１ｈ，１ｊ，１ｌ，１ｍ    薬液供給手段
１ｃ，１ｆ                        曝気手段
【図１】
0003578189.tif 000004
【図２】
0003578189.tif 000005