(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶解性有機物を含む排水を、好気条件下で生物化学的に処理して浄化するための排水処理装置であって、
微生物固定化担体を流動させる担体槽と、
活性汚泥槽と、
沈殿槽と、
前記沈殿槽で沈降させた汚泥を前記活性汚泥槽に返送する返送汚泥ラインと、
前記沈殿槽で分離された上澄水を生物ろ過する砂ろ過装置と、
前記砂ろ過装置の逆洗水を、前記担体槽の上流側に返送する逆洗水ラインと、
を備える排水処理装置。
【請求項２】
前記砂ろ過装置の逆洗水を、前記活性汚泥槽の上流側に返送する逆洗水ラインを備える請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記砂ろ過装置の逆洗水を、前記沈殿槽の上流側に返送する逆洗水ラインを備える請求項１に記載の排水処理装置。
【請求項４】
溶解性有機物を含む排水を、好気条件下で生物化学的に処理して浄化するための排水処理方法であって、
前記排水を、担体槽内で流動させた微生物固定化担体と接触させて一次処理する一次処理工程と、
前記一次処理した排水を、活性汚泥槽内で活性汚泥を接触させて二次処理する二次処理工程と、
前記二次処理した排水を、沈殿槽内で汚泥及び上澄水に分離する固液分離工程と、
分離した前記汚泥を、返送汚泥ラインを介して前記活性汚泥槽に返送する汚泥返送工程と、
分離した前記上澄水を砂ろ過装置で生物ろ過する生物ろ過工程と、
前記砂ろ過装置を逆洗する逆洗工程と、
前記砂ろ過装置の逆洗水を、逆洗水ラインを介して前記担体槽の上流側に返送する逆洗水返送工程と、
を備える排水処理方法。
【請求項５】
前記砂ろ過装置を逆洗する逆洗工程と、
前記砂ろ過装置の逆洗水を、逆洗水ラインを介して前記活性汚泥槽の上流側に返送する逆洗水返送工程と、を備える請求項４に記載の排水処理方法。
【請求項６】
前記砂ろ過装置を逆洗する逆洗工程と、
前記砂ろ過装置の逆洗水を、逆洗水ラインを介して前記沈殿槽の上流側に返送する逆洗水返送工程と、を備える請求項４に記載の排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶解性有機物を含む排水を、好気条件下で生物化学的に処理して浄化する二相式活性汚泥法を用いた排水処理装置及び排水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性排水は、一般に、微生物や原生動物などを用いた生物化学的処理により浄化される。微生物は、排水中の溶解性有機物を資化分解し、増殖する。
【０００３】
排水を生物化学的処理する方法が、特許文献１に記載されている。排水原水を、担体を流動させる曝気槽、活性汚泥槽、及び沈殿槽の順で流し、沈殿槽で汚泥と上澄水とに固液分離し、汚泥の一部を活性汚泥槽へ返送する。詳細には、排水が曝気槽に流れ込むと、微生物が排水中の溶解性有機物を資化分解し、増殖する。増殖した微生物は、活性汚泥槽で原生動物などにより更に生物化学的処理されることで沈降性の高い活性汚泥となり、沈殿槽で処理水と固液分離される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４６６３０６４号公報（請求項１及び段落［０００７］〜［０００８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
微生物の生物活性は、排水中に含まれる溶解性有機物成分、負荷変動や水温などに影響される。そのため、槽内で負荷変動及び水温変動が生じると、曝気槽及び活性汚泥槽における生物処理性が悪化する恐れがある。生物処理性が悪化した場合、曝気槽または活性汚泥槽において処理しきれなかった微細な有機性の浮遊物質及び溶解性有機物が処理水側へと入り込み、その結果処理水の水質を満足させることができなくなる可能性が高くなる。沈殿槽から放流される排水処理装置を置く工場などでそのような事態が生じると、最悪の場合、操業停止に繋がる。そのため、より高度化させた処理水を提供することはもとより、安定的に高品質の処理水を提供する技術が求められている。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、処理水の水質を高度化させるとともに、より安定的に高度化した処理水を提供可能な排水処理装置及び排水処理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】
上記課題を解決するために、本発明は、溶解性有機物を含む排水を、好気条件下で生物化学的に処理して浄化するための排水処理装置であって、微生物固定化担体を流動させる担体槽と、活性汚泥槽と、沈殿槽と、前記沈殿槽で沈降させた汚泥を前記活性汚泥槽に返送する返送汚泥ラインと、前記沈殿槽で分離された上澄水を生物ろ過する砂ろ過装置と、を備える排水処理装置を提供する。
【０００８】
排水は、担体槽及び活性汚泥槽で排水を生物化学的に処理され、沈殿槽で汚泥と上澄水に分離される。砂ろ過装置は、上澄水中に残存する微細な有機性の浮遊物質及び溶解性の有機物質を捕集することができる。詳細には、上澄水中に残存する有機性の浮遊物質が、ろ過砂に吸着し、自己造粒して大型化する。そのため、砂ろ過装置を粒径的に通過する大きさの有機性の浮遊物質であったとしても捕集することができる。また、溶解性有機物はろ過砂に付着した微生物により分解される。砂ろ過装置はろ過膜などと比較して目が粗いため、有機物が吸着したとしても目詰まりし難いという利点もある。
【０００９】
上記発明によれば、砂ろ過装置を備えることで、処理水（砂ろ過装置を経由した上澄水）の水質を高度化させることが可能な排水処理装置となる。また、負荷変動や水温変動により、曝気槽や活性汚泥槽における生物処理性が悪化した場合であっても、処理水の水質を良好に保持できる排水処理装置となる。
【００１０】
上記発明の一態様において、排水処理装置は、前記砂ろ過装置の逆洗水を、前記担体槽の上流側に返送する逆洗水ラインを備えている。
【００１１】
砂ろ過装置には自己造粒して大型化した有機物（微生物など）が付着しているため、砂ろ過装置の逆洗水を担体槽の上流側に返送することで、担体槽に微生物が補充される。これにより、担体槽における生物化学的処理性を安定化させることができる。返送される有機物は大型化されているため、沈殿槽にて沈降し、処理水と固液分離される。よって、逆洗水を返送したとしても上澄水中への残存を防止できるため、処理水の水質を悪化させる心配はない。
【００１２】
上記発明の一態様において、排水処理装置は、前記砂ろ過装置の逆洗水を、前記活性汚泥槽の上流側に返送する逆洗水ラインを備えていても良い。
上記発明の一態様において、排水処理装置は、前記砂ろ過装置の逆洗水を、前記沈殿槽の上流側に返送する逆洗水ラインを備えていても良い。
【００１３】
逆洗水を活性汚泥槽または沈殿槽に返送することで、担体槽に返送した時と同様に処理水の水質を悪化させる心配なく、各槽における生物化学的処理性を安定化させることができる。
【００１４】
また、本発明は、溶解性有機物を含む排水を、好気条件下で生物化学的に処理して浄化するための排水処理方法であって、前記排水を、担体槽内で流動させた微生物固定化担体と接触させて一次処理する一次処理工程と、前記一次処理した排水を、活性汚泥槽内で活性汚泥を接触させて二次処理する二次処理工程と、前記二次処理した排水を、沈殿槽内で汚泥及び上澄水に分離する固液分離工程と、分離した前記汚泥を、返送汚泥ラインを介して前記活性汚泥槽に返送する汚泥返送工程と、分離した前記上澄水を砂ろ過装置で生物ろ過する生物ろ過工程と、を備える排水処理方法を提供する。
【００１５】
排水は、担体槽及び活性汚泥槽で排水を生物化学的に処理され、沈殿槽で汚泥と上澄水に分離される。砂ろ過装置で上澄水をろ過することで、上澄水中に残存する微細な有機性の浮遊物質を捕集し、溶解性の有機物質を生物化学的処理することができる。上澄水中に残存する有機性の浮遊物質は、ろ過砂に吸着し、自己造粒して大型化する。そのため、砂ろ過装置を粒径的に通過する大きさの有機性の浮遊物質であったとしても捕集することができる。また、溶解性有機物はろ過砂に付着した微生物により分解される。砂ろ過装置はろ過膜などと比較して目が粗いため、有機物が吸着したとしても目詰まりし難いという利点もある。
【００１６】
上記発明によれば、砂ろ過工程を備えることで、処理水（砂ろ過装置を経由した上澄水）の水質をより高度化させることが可能となる。また、負荷変動や水温変動により、曝気槽や活性汚泥槽における生物処理性が悪化した場合であっても、処理水の水質を良好に保持できる。
【００１７】
上記発明の一態様において、排水処理方法は、前記砂ろ過装置を逆洗する逆洗工程と、前記砂ろ過装置の逆洗水を、逆洗水ラインを介して前記担体槽の上流側に返送する逆洗水返送工程と、を備える。
【００１８】
砂ろ過装置には自己造粒して大型化した有機物（微生物など）が付着しているため、砂ろ過装置の逆洗水を担体槽の上流側に返送することで、担体槽に微生物などが補充される。これにより、担体槽における生物化学的処理性を安定化させることができる。返送される有機物は大型化されているため、沈殿槽にて沈降し、処理水と固液分離される。よって、逆洗水を返送したとしても上澄水中への残存を防止できるため、処理水の水質を悪化させる心配がない。
【００１９】
上記発明の一態様において、排水処理方法は、前記砂ろ過装置を逆洗する逆洗工程と、前記砂ろ過装置の逆洗水を、逆洗水ラインを介して前記活性汚泥槽の上流側に返送する逆洗水返送工程と、を備えていても良い。
上記発明の一態様において、排水処理方法は、前記砂ろ過装置を逆洗する逆洗工程と、
前記砂ろ過装置の逆洗水を、逆洗水ラインを介して前記沈殿槽の上流側に返送する逆洗水返送工程と、を備えていても良い。
【００２０】
逆洗水を活性汚泥槽または沈殿槽に返送することで、担体槽に返送した時と同様に処理水の水質を悪化させる心配なく、活性汚泥槽の上流側へ返送した場合には、活性汚泥槽における生物化学的処理性を安定化させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、沈殿槽の出口側に砂ろ過装置を設けることで、処理水の水質を高度化させるとともに、より安定的に高度化した処理水を提供することが可能となる。また、砂ろ過装置の逆洗水を、生物化学的処理を行う槽に返送することで、該槽における生物処理性を安定化させ得る。これにより、処理水の処理性信頼を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態に係る排水処理装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る排水処理装置及び排水処理方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１に、本実施形態に係る排水処理装置１の概略図を示す。本実施形態に係る排水処理装置１は、担体槽２、活性汚泥槽３、沈殿槽４、返送汚泥ライン５及び砂ろ過装置６を備えている。担体槽２及び活性汚泥槽３は、槽内に空気（酸素）を供給可能な任意の曝気手段７が接続されている。
【００２４】
担体槽２は、排水を生物化学的に一次処理（捕集・分解）するための槽であり、内部に微生物固定化担体８が充填されている。担体槽２は、１槽または２以上の槽が直列に整列された構成とされる。微生物固定化担体８とは、微生物の住処となる細孔を有する固体である。微生物固定化担体８は、槽内で流動可能であり、曝気手段７から槽内に供給される空気の動きによって流動されるものであると良い。微生物固定化担体８の充填率は、排水処理効率と担体流動性の観点から、槽容積の５％以上５０％以下であることが好ましく、更に１０％以上３０％以下であることがより好ましい。
【００２５】
微生物固定化担体８としては、公知の各種微生物固定化担体を使用することができるが、ゲル状担体、プラスチック担体及び繊維状担体からなる群より選択された少なくとも１種の担体を使用することが好ましい。微生物固定化担体８は、２種類以上の担体を組み合わせて使用しても良い。
【００２６】
微生物固定化担体８の素材としては、ビニルアルコール系樹脂、エーテル系樹脂、アクリル系樹脂、アクリルアミド系樹脂、オレフィン系樹脂、スチレン系樹脂、エステル系樹脂、アクリロニトリル系樹脂、ウレタン系樹脂、多糖類、光硬化性樹脂、及び多孔質無機化合物などが挙げられる。微生物固定化担体８の素材としては、処理性能の高さや流動性の観点から、ポリビニルアルコール架橋ゲル担体が特に好ましい。
【００２７】
活性汚泥槽３は、担体槽２の後段に配置されている。活性汚泥槽３は、１槽または２以上の槽が直列に整列された構成とされる。活性汚泥槽３は、担体槽２で処理された排水を生物化学的に処理し、活性汚泥の沈降性を高めるための槽である。
【００２８】
なお、図１では、担体槽２及び活性汚泥槽３が個別の箱体として記載されているが、担体槽２及び活性汚泥槽３は、１つの箱体の内部を分割した構造とされても良い。
【００２９】
沈殿槽４は、活性汚泥槽３の後段に配置されている。沈殿槽４は、活性汚泥槽３で生物化学的に処理された排水を、汚泥と上澄水とに固液分離させるための槽である。沈殿槽４は、分離された汚泥を槽中央下方にかき寄せるためのモータなどの任意のかき寄せ手段９を備えている。沈殿槽４には分離した汚泥を活性汚泥槽３に、または担体槽２及び活性汚泥槽３に、返送可能な返送汚泥ライン５が接続されている。
【００３０】
砂ろ過装置６は、沈殿槽４の後段に配置されている。砂ろ過装置６は、内部にろ過砂が充填されており、沈殿槽４で生じた上澄水を通過させて処理水とする装置である。また、砂ろ過装置６の上澄水出口側には砂ろ過装置逆洗用の水を供給するための供給口１０が設けられることが好ましい。砂ろ過装置６の上澄水入口側には逆洗水を排出するための排出口１１が設けられることが好ましい。排水口１１には、逆洗水を担体槽２の上流側に返送可能な返送逆洗水ライン１２が取り付けられる。また、返送逆洗水ライン１２は、活性汚泥槽３の上流側または沈殿槽４の上流側に逆洗水を返送可能に取り付けられても良い。
【００３１】
次に、上記排水処理装置１を用いた排水処理方法について説明する。
本実施形態に係る排水処理方法は、溶解性有機物を含む排水の処理に適用される。
本実施形態では、排水を担体槽２、活性汚泥槽３、沈殿槽４及び砂ろ過装置６の順に通水させて浄化する。
【００３２】
担体槽内には好気処理に必要な酸素を適宜供給し、且つ、微生物固定化担体８を流動させる。担体槽２に流入した排水は、担体槽内の微生物により生物処理される。微生物は、溶解性有機物を資化分解することで増殖する。担体槽２におけるＢＯＤ容積負荷は１ｋｇ／ｍ３・日以上とすることが好ましい。
【００３３】
担体槽２を経由した排水は、次に活性汚泥槽３に流入する。活性汚泥槽３に流入した排水中の有機物は、浮遊状態の活性汚泥により資化分解され、活性汚泥は増殖する。
【００３４】
活性汚泥槽３を経由した排水は、次に沈殿槽４に流入し、汚泥と上澄水に固液分離される。分離された汚泥の一部は返送汚泥ライン５を介して活性汚泥槽へと返送され、活性汚泥槽内の活性汚泥量を調整する。
【００３５】
沈殿槽４で分離された上澄水は、砂ろ過装置６へと導かれて生物ろ過されて処理水となる。本実施形態では、砂ろ過装置６に空気供給せず、沈殿槽４で生物化学的処理に必要な酸素は沈殿槽４で分離された上澄水内の溶存酸素を用いる。上澄水を砂ろ過装置６で生物ろ過することにより処理水の水質を高度化させることができる。砂ろ過装置６は、分離膜などと比較して目が粗いため、目詰まりし難いという利点がある。
【００３６】
また、上澄水を砂ろ過装置６で生物ろ過すると、上澄水中に残留する有機性の浮遊物質がろ過砂に吸着し、付着した浮遊物質は自己造粒して大型化する。これにより、粒径的に通過してしまう大きさの微細な浮遊物質や溶解性の有機物などを補足回収することができる。上澄水中に残留する溶解性有機物は、ろ過砂に付着した微生物によって、生物化学的に処理される。よって、処理水の水質を良好に保持可能とし、処理水の処理性信頼を高められる。
【００３７】
負荷変動や水質変動などにより、担体槽２及び活性汚泥槽３での生物処理性が低下した場合、担体槽２及び活性汚泥槽３で処理しきれずに沈殿槽内で有機性の浮遊物質および溶解性有機物などが増加する。この有機性の浮遊物質は微細であるため、沈殿槽４で沈降せずに上澄水に残留したまま処理水となる恐れがある。しかしながら、本実施形態によれば、上澄水に微細な有機性の浮遊物質が残留していた場合であっても、上記理由から砂ろ過装置６で除去することができる。
ろ過砂に吸着し、大型化された有機性の浮遊物質（造粒浮遊物質）には微生物が含まれている。そのため、砂ろ過装置６は、生物ろ過装置としても作用することができる。すなわち、ろ過砂に吸着した微生物が上澄水中に残留する有機性の浮遊物を捕食し、分解することができる。
【００３８】
本実施形態に係る排水処理方法は、砂ろ過装置６を逆洗する工程を備えていても良い。逆洗はバッチで行うが、連続で行っても良い。砂ろ過装置６の逆洗水は、逆洗水返送ライン１２を介して、担体槽２の上流側、活性汚泥槽３の上流側または沈殿槽４の上流側に返送される。逆洗水は、特に担体槽２の上流側に返送されるのが好適である。砂ろ過装置６を逆洗すると、ろ過砂に吸着した造粒浮遊物質が剥がれ落ちる。逆洗水には剥がれ落ちた浮遊物質が含まれており、この浮遊物質には微生物も含まれるため、逆洗水を返送することにより、返送先の槽内に微生物を補充することになる。これにより、生物処理性を安定化させることができる。
造粒浮遊物質は粒径が十分に大きいため、沈殿槽４で沈降し固液分離される。従って、返送した逆洗水に含まれる造粒浮遊物質が処理水の水質を悪化させる要因とはならない。
【実施例】
【００３９】
担体槽は、容量が約５００Ｌ（有効約４００Ｌ）の角型のものとした。担体槽の曝気方式は、散気筒方式とした。担体槽には、ポリビニルアルコール架橋ゲル担体（粒径φ４ｍｍ）を４０ｍ３投入した。担体槽内では、Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ、Ｆｌａｖｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ、Ａｌｃａｌｉｇｅｎｅｓ、Ｂｕｃｉｌｌｕｓなどの分散性細菌が大勢を占めていた。
【００４０】
活性汚泥槽は、容量が約５００Ｌ（有効約４００Ｌ）の角型の槽を２つ直列配置したものとした。活性汚泥槽の曝気方式は、散気筒方式とした。活性汚泥槽内には、分散性細菌、ツリガネムシなどの原生動物、ワムシなどの後生動物が混在していた。
沈殿槽は、水面積が約９０００ｃｍ２の角錐形のものとした。
砂ろ過装置は、寸法１５０ｍｍφ×６００ｍｍＳＨ、ろ過速度１０．２ｍ／ｈｒの圧力式のものとした。
【００４１】
上記仕様の排水処理装置を用いて、溶解性有機物を含む排水を処理水量７２０Ｌ／日で処理すると、処理水の水質は表１に示す値となった。
【表１】
0005881364.tif 000002
SS：浮遊粒子状物質
BOD：生物化学的酸素要求量
CODMn：最小化学的酸素要求量
T-N：総窒素
T-P：総リン
【符号の説明】
【００４２】
１  排水処理装置
２  担体槽
３  活性汚泥槽
４  沈殿槽
５  返送汚泥ライン
６  砂ろ過装置
７  曝気手段
８  微生物固定化担体
９  かき寄せ手段
１０  供給口
１１  排出口
１２  返送逆洗水ライン
【図１】
0005881364.tif 000003