(57)【要約】【課題】  排水中のＢＯＤ、窒素及びリンを効率よく除去することができ、設備の大幅な簡略化も図ることができる排水処理装置を提供する。【解決手段】  長手方向の一端部に原水及び返送汚泥の流入部を、他端部に処理水の流出部を有する生物反応槽１１の幅方向一側部に散気手段を設けて槽内の活性汚泥混合液に旋回流を形成し、散気手段からの散気量を調節することにより、散気手段の旋回方向下流側に好気域を、その旋回方向下流側に無酸素域を、さらにその旋回方向下流側に嫌気域をそれぞれ形成するとともに、生物反応槽の後段に好気処理槽１２と最終沈殿池１３とを設け、最終沈殿池で分離した活性汚泥を生物反応槽に返送する汚泥返送経路１５を設ける。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向の一端部に原水及び返送汚泥の流入部を、他端部に処理水の流出部を有する生物反応槽の幅方向一側部に散気手段を設け、該散気手段からの散気によって前記流入部から前記流出部に向かって槽内を流れる活性汚泥混合液に旋回流を形成し、前記散気手段からの散気量を調節することにより、槽内の活性汚泥含有液に、前記散気手段の旋回方向下流側に好気域を、好気域の旋回方向下流側に無酸素域を、旋回方向における前記無酸素域と前記散気手段との間に嫌気域をそれぞれ形成するとともに、前記生物反応槽から流出した処理水に対して好気処理を行う好気処理槽と、該好気処理槽で好気処理を行った活性汚泥含有液の固液分離を行う固液分離手段と、該固液分離手段で分離した活性汚泥を前記生物反応槽に返送する汚泥返送経路とを備えていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記好気処理槽で好気処理を行った活性汚泥含有液の一部を前記生物反応槽に循環させる硝化液循環経路を備えていることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置に関し、詳しくは、下水等の排水中に含まれる有機物、窒素及びリンを生物学的に除去する排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学的な排水処理を行う方法として、窒素除去に関しては、一般に好気槽と無酸素槽とを組み合わせた循環式硝化脱窒法が知られている。この硝化脱窒法は、好気槽における好気雰囲気中での硝化菌による硝化反応でアンモニア性窒素を硝酸性窒素とし、この硝酸性窒素を無酸素槽に循環させて脱窒菌により窒素ガスに還元することにより、排水中の窒素を除去するようにしている。また、リン蓄積細菌を利用した嫌気好気活性汚泥法（生物学的リン除去法）により排水中のリンを除去することも行われている。リン蓄積細菌は、嫌気槽でリン酸イオンを放出し、好気槽で放出した以上のリン酸イオンを再摂取するため、処理水中のリン濃度を低くすることができる。
【０００３】
しかし、前記循環式硝化脱窒法では、好気槽から無酸素槽に大量の硝化液を循環させるために大きなポンプを設置する必要があり、建設費の高騰を招くとともに、消費電力量が多くなって維持管理費を増大させるという問題もあった。また、リンを除去する場合は、液中の硝酸性窒素の存在がリン放出に悪影響を及ぼすため、嫌気槽における滞留時間を一時間程度以上とし、脱窒により硝酸性窒素が十分に低くなるように運転する必要がある。
【０００４】
一方、好気性処理を行う曝気槽として、中央部に仕切壁を設けた深槽曝気槽の一方側中段部及び底部に散気装置をそれぞれ設けて曝気槽内に旋回流を形成するとともに、中段部及び底部の散気装置からの各空気量（曝気量）を最適範囲に設定し、酸素要求量に対して十分な量の酸素を供給できるようにしたことにより、排水中のＢＯＤの除去と窒素の硝化とを効率よく行えるようにした深槽曝気装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平９−２７６８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載された排水処理装置は、ＢＯＤの除去と窒素の硝化とを効率よく行うことを目的としたものであり、脱窒を行うための無酸素槽や、リンを除去するための曝気槽は、前記曝気槽とは別に設け、これらを配管等で接続するとともに、ポンプ等も設置しなければならない。したがって、設備が大型化したり、複雑化したりすることがあり、前述のようなコスト的な問題が発生する。
【０００６】
そこで本発明は、排水中のＢＯＤ、窒素及びリンを効率よく除去することができ、設備の大幅な簡略化も図ることができる排水処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、長手方向の一端部に原水及び返送汚泥の流入部を、他端部に処理水の流出部を有する生物反応槽の幅方向一側部に散気手段を設け、該散気手段からの散気によって前記流入部から前記流出部に向かって槽内を流れる活性汚泥混合液に旋回流を形成し、前記散気手段からの散気量を調節することにより、槽内の活性汚泥含有液に、前記散気手段の旋回方向下流側に好気域を、好気域の旋回方向下流側に無酸素域を、旋回方向における前記無酸素域と前記散気手段との間に嫌気域をそれぞれ形成するとともに、前記生物反応槽から流出した処理水に対して好気処理を行う好気処理槽と、該好気処理槽で好気処理を行った活性汚泥含有液の固液分離を行う固液分離手段と、該固液分離手段で分離した活性汚泥を前記生物反応槽に返送する汚泥返送経路とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の排水処理装置は、前記好気処理槽で好気処理を行った活性汚泥含有液の一部を前記生物反応槽に循環させる硝化液循環経路を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の排水処理装置によれば、生物反応槽内の旋回流に形成された好気域でＢＯＤの除去及び窒素の硝化を、無酸素域で脱窒を、嫌気域で脱リンを、それぞれ行うことができるので、一つの生物反応槽でＢＯＤの除去、窒素の硝化及び脱窒による窒素の除去、リンの放出及び再摂取を同時に行うことが可能となる。さらに、この生物反応槽の後段に好気処理槽を設けたことにより、生物反応槽処理水中に残存する残存するアンモニア性窒素を略完全に硝化することができるとともに、残存するＢＯＤを酸化して確実に除去することができる。また、リンの再摂取によるリンの除去も行うことができる。
【００１０】
特に、大量の硝化液を循環させる必要がなくなることから、大きなポンプを設置する必要がなくなり、建設費や消費電力量の削減を図ることができる。また、好気処理を行った活性汚泥含有液（硝化液）の一部を生物反応槽に循環させることにより、窒素の除去効率を向上させることができ、閉鎖性水域への処理水の放出も問題なく行うことができる。この場合も、少量の硝化液を循環させるだけで十分な脱窒処理が行えるので、ポンプの設置コストや消費電力量が高騰することはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は本発明の一形態例を示す排水処理装置の概略ブロック図、図２は生物反応槽の断面図、図３は生物反応槽内の旋回流の状態を示す説明図である。
【００１２】
まず、本形態例に示す排水処理装置は、生物反応槽１１と、該生物反応槽１１の後段に連設した好気処理槽１２と、該好気処理槽１２の後段に設けられた固液分離手段である最終沈殿池１３と、生物反応槽１１の前段に設けられた最初沈殿池１４とを備えるとともに、最終沈殿池１３で沈殿分離した活性汚泥を生物反応槽１１に返送する汚泥返送経路１５とを備えている。
【００１３】
生物反応槽１１は、長手方向の一端部に原水流入部１６及び返送汚泥流入部１７を有し、他端部に処理水流出部１８を有するとともに、図２に示すように、その内部の幅方向一側部の底部に散気手段１９を設けている。最初沈殿池１４を経て原水流入部１６から生物反応槽１１に流入した原水は、返送汚泥流入部１７から流入する活性汚泥と混合して活性汚泥含有液となった状態で、前記散気手段１９から噴出して一方の槽壁に沿うように上昇する気泡の上昇力により、図３に示すような螺旋状の旋回流２０を形成しながら処理水流出部１８に向かって流れていく。
【００１４】
前記散気手段１９からの散気量は、原水の流入量及び生物反応槽１１の大きさや形状等の条件に応じて設定されるものであって、図２に示すように、該散気手段１９の旋回方向下流側に好気域２１を、該好気域２１の旋回方向下流側に無酸素域２２を、旋回方向における前記無酸素域２２と前記散気手段１９との間に嫌気域２３をそれぞれ形成できるように設定されている。すなわち、従来の散気手段では、槽内の活性汚泥含有液に十分な量の酸素を供給し、槽全体を好気域としていたが、本形態例では、散気手段１９からの曝気量（酸素供給量）を従来より少なく設定することにより、旋回流を形成しながら、前記好気域２１、無酸素域２２及び嫌気域２３を形成するようにしている。
【００１５】
好気域２１における活性汚泥含有液は、散気手段１９から供給された空気中の酸素によって微生物の働きが活発になり、微生物による有機物の分解及びリンの再摂取が行われるとともに、液中のアンモニア性窒素が酸化されて硝酸性窒素となる。このとき、散気手段１９からの酸素供給量が、必要とされる酸素要求量に比べて低く設定されていることから、有機物の一部及びアンモニア性窒素の一部が酸化分解されずに液中に残存した状態になる。
【００１６】
好気域２１から無酸素域２２に入った活性汚泥含有液は無酸素状態となることから、好気域２１で発生した硝酸を微生物が分解して脱窒が行われる。この微生物による脱窒には、水素供与体として有機物が必要となるが、好気域２１での処理後に液中に残存する有機物によって賄うことが可能である。
【００１７】
無酸素域２２から嫌気域２３に移動した活性汚泥含有液は、無酸素域２２での脱窒によって硝酸性窒素がほとんど存在しない嫌気状態となることにより、微生物が体内に取り込んだリンを放出し、微生物からの脱リンが行われる。そして、再び散気手段１９を経て好気域２１に進んで好気状態になることにより、嫌気域２３で放出した以上のリンを微生物が再摂取することにより、活性汚泥含有液中からリンが除去される。
【００１８】
流入変動にかかわらず、上述の好気域２１、無酸素域２２及び嫌気域２３を維持するため、好気域２１の任意の地点にＤＯ計（溶存酸素濃度計）を設置し、ＤＯ計で測定した溶存酸素濃度が一定値を保つように散気手段１９からの曝気量を制御することができる。また、生物反応槽１１の内部にＯＲＰ計（酸化還元電位計）を設置し、該ＯＲＰ計で測定した酸化還元電位に応じて散気手段１９からの曝気量を制御することにより、好気域２１、無酸素域２２及び嫌気域２３を維持するように形成することもできる。
【００１９】
また、上記制御を行わずに散気手段１９からの曝気量を一定とし、流入負荷が高い時間帯では嫌気域２３が大きくなり、流入負荷が低い時間帯では好気域２１や無酸素域２２が大きくなるような範囲に設定しても、前述のような生物学的脱リン反応を進行させることができる。この場合、流入負荷が高い時間帯では十分な硝化反応が行われないため、窒素除去効果は劣るが、高度な窒素除去が要求されない処理場においては、このような運転方法を採用することによって制御関係の機器を簡略化することができ、設備コストや運転コストの低減が図れる。
【００２０】
前記生物反応槽１１で処理された活性汚泥含有液は、処理水流出部１８から後段の好気処理槽１２に流入して好気処理が行われる。この好気処理槽１２における好気処理は、通常の好気処理槽と同様に、液中に十分な酸素を供給することにより、微生物による有機物の分解及びリンの再摂取が行われるとともに、液中に残存するアンモニア性窒素の酸化（硝化）が行われる。
【００２１】
好気処理槽１２で好気処理された活性汚泥含有液は、次の最終沈殿池１３で固液分離され、分離した上澄み水が処理水として処理水流出経路２４から流出し、沈殿分離した活性汚泥は、汚泥返送経路１５を通って生物反応槽１１の最上流部に返送される。また、一部の活性汚泥は、汚泥抜出経路２５から余剰汚泥として抜き出される。
【００２２】
このように、長手方向の一端部に原水流入部１６及び返送汚泥流入部１７を、他端部に処理水流出部１８をそれぞれ有する生物反応槽１１の幅方向一側部に散気手段１９を設け、該散気手段１９からの散気によって槽内の活性汚泥混合液に螺旋状の旋回流２０を形成するとともに、散気手段１９からの散気量を調節して槽内の活性汚泥含有液に前記好気域２１、無酸素域２２及び嫌気域２３をそれぞれ形成することにより、一つの生物反応槽１１の内部において、窒素を除去する硝化脱窒反応に加えて、リンを除去する生物脱リン反応も発生させることができる。
【００２３】
さらに、生物反応槽１１から流出した処理水を好気処理槽１２で好気処理するようにしているので、前述のような旋回流２０を形成するために散気手段１９からの曝気量が少なくなり、生物反応槽１１内の活性汚泥含有液に供給する酸素量が少なくなって生物反応槽１１での好気処理が不十分であったとしても、好気処理槽１２で微生物による有機物の分解やリンの再摂取、アンモニア性窒素の酸化を十分に行うことができ、最終沈殿池１３から窒素及びリンを十分に除去した処理水を流出させることができる。また、好気処理槽１２で処理水中の溶存酸素を高めることにより、処理水放流先の生態系に悪影響を及ぼすこともなくなる。
【００２４】
前述のように形成した生物反応槽１１と好気処理槽１２とを組み合わせ、最終沈殿池１３で固液分離した活性汚泥を生物反応槽１１のに返送することにより、従来のように大量の硝化液を循環させなくても十分な窒素除去、リン除去を行うことができ、また、余剰汚泥の引き抜きによっても窒素を除去できるので、好気槽１２から生物反応槽１１へ大量の硝化液を循環させる必要性が少なくなることから、消費電力量が多い大型ポンプを省略することができ、設備費や維持管理費の低減を図ることができる。但し、処理水の放流先が閉鎖性水域の場合等で、より高度な処理が望まれるときには、必要に応じて硝化液循環経路２６を設置し、少量の硝化液を好気処理槽１２から生物反応槽１１へ循環させる必要がある。しかし、この場合でも、従来の循環式硝化脱窒法に比べて極めて少量の硝化液を循環させれば済むため、建設費や維持管理費の上昇は僅かで済み、全体として大幅なコストダウンを図れる。
【００２５】
加えて、前述のような旋回流によって槽内の撹拌を行っている既存の排水処理設備においては、処理水量の変更は生じるものの、散気手段からの曝気量を調整するなどの簡単な改造で本発明を実施することが可能であり、既存の設備を大幅に変更することなく、上述のようにして窒素及びリンを高度に除去することが可能となる。
【００２６】
図４及び図５は、それぞれ本発明における生物反応槽１１の他の形態例を示す断面図である。図４に示す形態例は、散気手段１９を槽底部から上下方向中間部に位置させた例を示している。このように散気手段１９を上方に位置させることにより、嫌気域２３の領域を拡げることができ、リン放出において良好な結果を得ることができる。また、図５に示す形態例は、生物反応槽１１の中央部に仕切板２７を設けた例を示している。一般的に、旋回流による槽内の液の混合では、槽中央部の流動が不安定になることが考えられるが、仕切板２７を設けることにより、好気域２１、無酸素域２２及び嫌気域２３の各領域を明確に区画することができ、各処理を安定した状態で行うことが可能となる。
【００２７】
なお、散気手段１９の位置や設置数、仕切板２７の有無等は、処理条件に応じて適宜選択することができ、適当に組み合わせて用いることもできる。また、生物反応槽１１と好気処理槽１２とは、独立した槽としてそれぞれ形成する必要はなく、一つの槽の後半部に多くの散気手段を設置して曝気量を多く設定することにより、処理槽の前半部を生物反応槽１１として、後半部を好気処理槽１２として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一形態例を示す排水処理装置の概略ブロック図である。
【図２】生物反応槽の断面図である。
【図３】生物反応槽内の旋回流の状態を示す説明図である。
【図４】本発明における生物反応槽１１の他の形態例を示す断面図である。
【図５】本発明における生物反応槽１１の更に他の形態例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１…生物反応槽、１２…好気処理槽、１３…最終沈殿池、１４…最初沈殿池、１５…汚泥返送経路、１６…原水流入部、１７…返送汚泥流入部、１８…処理水流出部、１９…散気手段、２０…旋回流、２１…好気域、２２…無酸素域、２３…嫌気域、２４…処理水流出経路、２５…汚泥抜出経路、２６…硝化液循環経路、２７…仕切板
【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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