(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥を有し、導入される原水を生物学的処理する生物反応部と、
前記生物反応部からの処理水に無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加部と、
前記無機凝集剤添加部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部と、
前記沈殿部で沈降分離した前記汚泥の一部を金属水酸化物を含む返送汚泥として、前記生物反応部に返送する返送ラインと、
前記生物反応部よりも下流であって、前記無機凝集剤添加部よりも上流又は前記無機凝集剤添加部にて、前記生物反応部からの前記処理水に第１の高分子凝集剤を添加する第１の高分子凝集剤添加部と、
少なくとも前記無機凝集剤添加部よりも下流にて、前記無機凝集剤を添加した前記処理水に、第２の高分子凝集剤を添加する第２の高分子凝集剤添加部と、を備える凝集沈殿活性汚泥処理システム。
【請求項２】
上流側と下流側に分割する仕切りが設けられた槽を更に備えており、
前記槽の上流側は、前記生物反応部であり、
前記槽の下流側は前記第１の高分子凝集剤添加部である、請求項１に記載の凝集沈殿活性汚泥処理システム。
【請求項３】
活性汚泥を有し、導入される原水を生物学的処理する生物反応部と、
前記生物反応部からの処理水に無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加部と、
前記無機凝集剤添加部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部と、
前記沈殿部で沈降分離した前記汚泥の一部を金属水酸化物を含む返送汚泥として、前記生物反応部に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、
前記生物反応部にて、導入される前記原水を生物学的処理する工程と、
前記生物反応部よりも下流であって、前記無機凝集剤添加部よりも上流又は前記無機凝集剤添加部にて、前記生物反応部からの処理水に第１の高分子凝集剤を添加する工程と、
前記無機凝集剤添加部にて、前記処理水に無機凝集剤を添加する工程と、
少なくとも前記無機凝集剤添加部よりも下流にて、前記無機凝集剤を添加した処理水に、第２の高分子凝集剤を添加する工程と、を備える凝集沈殿活性汚泥処理システムの運転方法。
【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】
従来、有機性排水などの原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ると共に上澄水を得る水処理システムに比して、汚泥沈降性の向上を図る所謂凝集沈殿活性汚泥処理システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２９００８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の凝集沈殿活性汚泥処理システムは、有機性排水を曝気槽に導入して活性汚泥処理し、この曝気槽からの処理水を沈降分離槽（沈殿部）に導入して凝集剤を添加することでフロックを生成すると共に、槽内の液面から底面に向けて清澄層、凝集フロック層、濃縮汚泥層を順に形成するものである。フロックを生成し粗大化させることにより汚泥沈降性を高め、処理水質を向上し、安定運転を可能とするものである。
【０００５】
しかしながら、上述のような凝集沈殿活性汚泥処理システムにあっては、さらなる活性汚泥の凝集性の向上が求められていた。
【０００６】
そこで、本発明は、活性汚泥の凝集性をより向上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】
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、導入される原水を生物学的処理する生物反応部と、生物反応部からの処理水に無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加部と、無機凝集剤添加部で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部と、沈殿部で沈降分離した汚泥の一部を生物反応部に返送汚泥として返送する返送ラインと、生物反応部よりも下流であって、無機凝集剤添加部よりも上流又は無機凝集剤添加部にて、生物反応部からの処理水に第１の高分子凝集剤を添加する第１の高分子凝集剤添加部と、少なくとも無機凝集剤添加部よりも下流にて、無機凝集剤を添加した処理水に、第２の高分子凝集剤を添加する第２の高分子凝集剤添加部と、を備える。
【０００８】
本発明に係る凝集沈殿活性汚泥処理システムによれば、第１の高分子凝集剤と第２の高分子凝集剤とを添加するタイミングが異なる。これにより、返送ラインから生物反応部に返送された汚泥は、金属水酸化物を含有しているため、第１の高分子凝集剤を添加することで予めフロックが形成される。そして、このフロックが形成された処理水に無機凝集剤及び第２の高分子凝集剤が添加されることで、汚泥の粗大化及び沈殿部における汚泥の沈降が容易になる。従って、従来のように無機凝集剤添加後の処理水のみに高分子凝集剤を添加して汚泥を粗大化させるよりも、高分子凝集剤を分けて添加することにより造粒効果が向上し、活性汚泥の凝集性を向上できる。
【０００９】
本発明に係る凝集沈殿活性汚泥処理システムにおいて、上流側と下流側に分割するように仕切りが設けられた槽を更に備えており、槽の上流側は、生物反応部であり、槽の下流側は、第１の高分子凝集剤添加部であってもよい。第１の高分子凝集剤を生物反応部にそのまま添加すると、第１の高分子凝集剤が生物処理されるおそれがある。そのため、上流側と下流側に分割するように仕切りが設けられた槽を用い、上流側を生物反応部とし、下流側を第１の高分子凝集剤添加部とすることで、第１の高分子凝集剤が生物処理されるのを抑制し、フロックの形成が阻害されないようにできる。
【００１０】
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では、活性汚泥を有し、導入される原水を生物学的処理する生物反応部と、生物反応部からの処理水に無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加部と、無機凝集剤添加部で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部と、沈殿部で沈降分離した汚泥の一部を生物反応部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、導入される原水を生物学的処理する工程と、生物反応部よりも下流であって、無機凝集剤添加部よりも上流又は無機凝集剤添加部にて、生物反応部からの処理水に第１の高分子凝集剤を添加する工程と、処理水に無機凝集剤を添加する工程と、少なくとも無機凝集剤添加部よりも下流にて、無機凝集剤を添加した処理水に、第２の高分子凝集剤を添加する工程と、を備える。
【００１１】
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によれば、第１の高分子凝集剤を添加する工程と第２の高分子凝集剤を添加する工程とのタイミングが異なる。これにより、返送ラインから生物反応部に返送された汚泥は、金属水酸化物を含有しているため、第１の高分子凝集剤を添加する工程を経ることで予めフロックが形成される。そして、このフロックが形成された処理水に無機凝集剤及び第２の高分子凝集剤が添加される工程を経ることで、汚泥の粗大化及び沈殿部における汚泥の沈降が容易になる。従って、従来のように無機凝集剤添加後の処理水のみに凝集剤を添加して汚泥を粗大化させるよりも、凝集剤となる高分子凝集剤を分けて添加することにより造粒効果が向上し、活性汚泥の凝集性を向上できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、活性汚泥の凝集性をより向上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できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【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のブロック構成図である。
【図２】変形例に係る曝気槽を示す図である。
【図３】従来の凝集沈殿活性汚泥処理システムのブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明による凝集沈殿活性汚泥処理システムの一実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１５】
図１に示すように、凝集沈殿活性汚泥処理システム１００は、有機性排水などの原水が導入される曝気槽１、無機添加槽２、凝集槽３、沈殿槽４をこの順に接続して備えると共に、沈殿槽４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。また、曝気槽１と無機添加槽２とはラインＬ３にて互いに接続されており、無機添加槽２と凝集槽３とはラインＬ４にて互いに接続されており、凝集槽３と沈殿槽４とはラインＬ５にて互いに接続されている。なお、以下の説明では「上流」、「下流」の語が用いられるが、本実施形態における凝集沈殿活性汚泥処理システム１００では、沈殿槽４が最下流の構成要素に該当するものとし、汚泥返送ラインＬ１及び余剰汚泥排出ラインＬ２は、下流側の構成要素に含まれないものとする。
【００１６】
曝気槽１は、活性汚泥を有する槽で、有機性排水などの原水を導入し曝気による生物学的処理（好気性処理）を行うことで有機成分（ＢＯＤ）を分解する生物反応部として機能する槽である。曝気槽１の底部にはブロワから空気を供給されて、処理水を曝気する曝気装置１１が設けられている。また、沈殿槽４と曝気槽１とを接続する汚泥返送ラインＬ１から、金属成分含有凝集汚泥の一部が返送汚泥として曝気槽１に返送される。曝気槽１にて生物学的処理された活性汚泥を含む処理水は、ラインＬ３に排出される。
【００１７】
ここで、ラインＬ３は、高分子凝集剤供給部１４とラインＬ６を通して接続されている。ラインＬ３を通して、曝気槽１からの処理水に第１の高分子凝集剤が添加される。従って、ラインＬ３とラインＬ６の接続部分は、第１の高分子凝集剤添加部５として機能する。ラインＬ３は曝気槽１と無機添加槽２とを接続するラインであるため、第１の高分子凝集剤添加部５は、少なくとも曝気槽１よりも下流に位置し、無機添加槽２より上流に位置する。第１の高分子凝集剤を添加することで、汚泥返送ラインＬ１から返送された金属成分含有凝集汚泥中の金属水酸化物から、フロックＡが形成される。なお、配管内で第１の高分子凝集剤及び曝気槽１からの汚泥を混合されやすくするため、ラインＬ３にラインミキサなどを備えることが好ましい。
【００１８】
無機添加槽２は、少なくとも曝気槽１よりも下流に位置しており、凝集槽３よりも上流に位置している。無機添加槽２は、ラインＬ３を通して導入された曝気槽１からの活性汚泥を含む処理水に、無機凝集剤を添加する無機凝集剤添加部として機能する槽である。無機添加槽２は、無機凝集剤及び処理水を、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金属成分の水酸化物のフロックＢを生成する。また、無機添加槽２は、処理水のｐＨ調整を行う槽でもある。
【００１９】
無機添加槽２は、無機凝集剤を供給可能な無機凝集剤供給部１２と接続されている。無機凝集剤として、例えば硫酸バンドやＰＡＣ等のＡｌ系の無機凝集剤を用いてもよいし、ポリ鉄（ポリ硫酸第二鉄）や塩化鉄などのＦｅ系の無機凝集剤を用いてもよい。つまり、活性汚泥と電気化学反応し、かつ水酸化物を作る金属成分（ＡｌやＦｅ）とを有していればよい。
【００２０】
なお、無機添加槽２内で活性汚泥と無機凝集剤とが混合される際に、ｐＨの調整が行われることが好ましい。従って、ｐＨ調整のためのアルカリを供給可能なアルカリ供給部１３が、無機添加槽２に接続されている。アルカリ供給部１３は、無機添加槽２内の処理水のｐＨが、活性汚泥と無機凝集剤とを混合するのに適したｐＨとなるようにアルカリの供給を行う。混合に適したｐＨは、例えば５．０〜９．０である。ｐＨが当該下限値より低い場合、生物処理に影響が及ぼされる場合がある。一方、ｐＨが当該上限値より高い場合、凝集性（活性汚泥と無機凝集剤との結合性）を十分に上げることができない場合がある。アルカリ供給部１３が供給するアルカリとして、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）や水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）などを適用してよい。
【００２１】
凝集槽３は、少なくとも無機添加槽２よりも下流に位置しており、沈殿槽４よりも上流に位置している。凝集槽３は、ラインＬ７を通じて高分子凝集剤供給部１４から、活性汚泥、フロックＡ、及びフロックＢを含む処理水に、第２の高分子凝集剤を添加する第２の高分子凝集剤添加部６として機能する槽である。凝集槽３は、第２の高分子凝集剤及び処理水を、例えば撹拌等により混合することで、第２の高分子凝集剤とフロックＡ及びフロックＢとの接触性を高め、フロックＡ及びＢを集合させ粗大化したフロックＣを生成する。なお、凝集槽３にて、ｐＨ調整を行えるように、酸またはアルカリが添加される構成としてもよい。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態において、ラインＬ６とラインＬ７は共通のラインから分岐しているため、第１の高分子凝集剤と第２の高分子凝集剤は同じ物質である。このときの高分子凝集剤として、アニオン性〜カチオン性のポリアクリルアミドなどを用いることができる。第１の高分子凝集剤と第２の高分子凝集剤とを添加するときの比率は、活性汚泥の凝集状況を確認して、任意に比率を変更できる。
【００２３】
沈殿槽４は、凝集槽３からのフロックＣを含む処理水を、ラインＬ５を通して導入され、粗大化したフロックＣを沈降分離させることにより、沈殿槽４内底部に濃縮汚泥層を形成する槽（沈殿部）である。沈殿槽４は、処理水と汚泥とを沈降分離することができる限り、どのような構成を有していてもよい。例えば、沈殿槽４内に配設されたミキサなどにより、粗大化したフロックＣを含む処理水を撹拌することで、金属成分含有凝集汚泥層及び上澄みである清澄層を沈殿槽４内底部から順に形成してもよい。
【００２４】
汚泥返送ラインＬ１は、沈殿槽４の濃縮汚泥層の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。
【００２５】
次に、本実施形態に係る凝集沈殿活性汚泥処理システム１００の運転方法について説明する。
【００２６】
凝集沈殿活性汚泥処理システム１００では、通常運転時において（システムの立ち上げ運転が完了し、沈降分離が安定した安定運転を行っている状態）、有機性排水（原水）が、曝気槽１に導入され活性汚泥処理されると共に、汚泥返送ラインＬ１を通して、濃縮汚泥処理後の金属成分含有凝集汚泥の一部が、曝気槽１に返送される。
【００２７】
そして、この曝気槽１からの活性汚泥を含む処理水が無機添加槽２に導入される前のラインＬ３（第１の高分子凝集剤添加部５）にて、第１の高分子凝集剤が添加され、汚泥返送ラインＬ１から返送された金属成分含有凝集汚泥中の金属水酸化物から、フロックＡが形成される。
【００２８】
その後に、無機添加槽２にて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Ｂが生成される。そして、活性汚泥、フロックＡ、及びフロックＢを含む処理水が凝集槽３（第２の高分子凝集剤添加部６）に導入され、第２の高分子凝集剤が添加されることで、粗大化したフロックＣが生成される。
【００２９】
この粗大化されたフロックＣが沈殿槽４内に供給されることで、沈殿槽４の底部から上部に向かって濃縮汚泥層及び清澄層が形成される。濃縮汚泥層の金属成分含有凝集汚泥の一部は、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。
【００３０】
次に、本実施形態に係る凝集沈殿活性汚泥処理システム１００の作用・効果について説明する。
【００３１】
まず、図３を参照して、従来の凝集沈殿活性汚泥処理システム２００について説明する。図３に示すように、従来の凝集沈殿活性汚泥処理システム２００は、凝集沈殿活性汚泥処理システム１００と同様に、曝気槽１と、無機添加槽２と、凝集槽３と、沈殿槽４と、を備えている。しかしながら、凝集沈殿活性汚泥処理システム１００と異なり、高分子凝集剤供給部１４は、凝集槽３のみに接続されている。従って、従来の凝集沈殿活性汚泥処理システム２００では、無機添加槽２で形成されたフロックが高分子凝集剤にて凝集されるのは、凝集槽３のみであり、さらなる活性汚泥の凝集性の向上が求められていた。
【００３２】
一方、本実施形態に係る凝集沈殿活性汚泥処理システム１００は、図１に示すように、凝集槽３（第２の高分子凝集剤添加部６）において高分子凝集剤を添加するのみならず、ラインＬ３（第１の高分子凝集剤添加部５）においても高分子凝集剤を添加している。これは、汚泥返送ラインＬ１から曝気槽１に返送された汚泥に金属水酸化物が含まれていることに着目したものである。凝集槽３よりも上流側の第１の高分子凝集剤添加部５にて、第１の高分子凝集剤を添加することにより、フロックＡを予め形成する。そして、このフロックＡが形成された処理水に対して、無機添加槽２にて無機凝集剤が添加され、活性汚泥と無機凝集剤の反応により、フロックＢが形成される。その後、凝集槽３にて第２の高分子凝集剤が添加され、フロックＡ及びフロックＢとから粗大化したフロックＣが形成されることにより、沈殿槽４における汚泥の粗大化及び汚泥の沈降が容易になる。
【００３３】
従って、従来のように凝集槽３のみに高分子凝集剤を添加して汚泥を粗大化させるよりも、高分子凝集剤を分散して添加することにより造粒効果が向上し、活性汚泥の凝集性を向上できる。また、高分子凝集剤の添加のタイミングを異ならせることで、凝集性が向上することから、従来よりも高分子凝集剤の添加量を削減することも可能となる。さらに、活性汚泥の凝集性が向上されることで、凝集分離工程での処理性能が安定及び向上し、沈殿槽４を従来よりも小さくすることも可能となる。以上によって、凝集沈殿活性汚泥処理システム１００の活性汚泥の凝集性をより向上した運転が可能となる。
【００３４】
本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、第１の高分子凝集剤添加部５は、曝気槽１よりも下流であって、無機添加槽２よりも上流又は無機添加槽２のどの位置に設けられていてもよい。無機添加槽２に第１の高分子凝集剤が添加される場合、無機添加槽２は、第１の高分子凝集剤添加部５としても機能する。同様に、第２の高分子凝集剤添加部６は、少なくとも無機添加槽２よりも下流に設けられていればよく、凝集槽３だけでなく、ラインＬ４、ラインＬ５、または沈殿槽４に設けられていてもよい。なお、ライン上で高分子凝集剤を添加する場合、添加用に新たな槽を追加してもよい。また、第１の高分子凝集剤添加部５及び第２の高分子凝集剤添加部６は、それぞれ１つでもよいし、複数でもよい。
【００３５】
また、例えば、図２に示すように、曝気槽１に仕切り３０を設け、上流側を曝気部２１とし、下流側を高分子凝集剤を添加する高分子凝集剤添加部２２として分割してもよい。高分子凝集剤添加部２２には、第１の高分子凝集剤が高分子凝集剤供給部１４から供給される。従って、仕切り３０を設けることで、第１の高分子凝集剤が生物処理されるのを抑制することができる。そして、高分子凝集剤添加部２２にて第１の高分子凝集剤と金属成分含有凝集汚泥とを混合することで、フロックＡの形成が阻害されないようにできる。なお、このとき、ラインＬ３又は無機添加槽２でも第１の高分子凝集剤が添加されてもよい。このように、曝気槽１を分割することによって、第１の高分子凝集剤を添加するためだけの新たな槽を追加する必要が無くなり、ラインＬ３上で第１の高分子凝集剤を添加するための接続構造を追加する必要が無くなる。
【００３６】
上述の実施形態では、高分子凝集剤供給部１４と接続する共通のラインから分岐したラインＬ６及びラインＬ７によって、第１の高分子凝集剤及び第２の高分子凝集剤がそれぞれ添加されているが、本発明はこのような構成に限定されるものではない。例えば、第１の高分子凝集剤を供給するラインＬ６と、第２の高分子凝集剤を供給するラインＬ７をそれぞれ独立させ、異なる高分子凝集剤を供給可能な構成にしてもよい。もしくは、高分子凝集剤供給部を供給箇所ごとに設けてもよい。この場合、供給される高分子凝集剤は、供給箇所ごとに異なっていてもよいし、同一の高分子凝集剤が供給されてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１…曝気槽（生物反応部）、２…無機添加槽、３…凝集部、４…沈殿槽（沈殿部）、５…第１の高分子凝集剤添加部、６…第２の高分子凝集剤添加部、１２…無機凝集剤供給部、１３…アルカリ供給部、１４…高分子凝集剤供給部、１００…凝集沈殿活性汚泥処理システム、Ｌ１…汚泥返送ライン。
【図１】
0005992371.tif 000002
【図２】
0005992371.tif 000003
【図３】
0005992371.tif 000004