(57)【要約】【課題】  担体を添加することなく、生物反応槽に返送する活性汚泥に対して好気性消化処理を行うことにより、生物反応槽の容量を小さくすることができ、装置全体の小型化や建設費の削減を図れる排水処理装置を提供する。【解決手段】  本発明の排水処理装置は、原水を活性汚泥と混合して浄化処理を行う生物反応槽１２と、該生物反応槽で処理した活性汚泥含有液を固液分離して分離した処理水を放流する固液分離手段（最終沈殿池１３）と、前記固液分離手段で分離した活性汚泥の少なくとも一部を消化処理する好気性消化手段（曝気槽１４）と、該好気性消化手段で消化処理した消化汚泥を前記生物反応槽に返送する消化汚泥返送経路２４とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を活性汚泥と混合して浄化処理を行う生物反応槽と、該生物反応槽で処理した活性汚泥含有液を固液分離して分離した処理水を放流する固液分離手段とを備えた排水処理装置において、前記固液分離手段で分離した活性汚泥の少なくとも一部を消化処理する好気性消化手段と、該好気性消化手段で消化処理した消化汚泥を前記生物反応槽に返送する消化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】
前記生物反応槽は、前段の無酸素槽と後段の好気槽とを有し、該好気槽から前記無酸素槽に硝化液を循環す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。
【請求項３】
前記生物反応槽は、前段の嫌気槽と、中段の無酸素槽と、後段の好気槽とを有し、該好気槽から前記無酸素槽に硝化液を循環す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。
【請求項４】
前記好気性消化手段で消化処理した消化汚泥の一部を余剰汚泥として抜き出す余剰汚泥抜出経路を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の排水処理装置。
【請求項５】
前記好気性消化手段で消化処理した消化汚泥を固液分離する消化汚泥用固液分離手段と、該消化汚泥用固液分離手段で分離した分離液を前記生物反応槽に返送する分離液返送経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥の少なくとも一部を前記好気性消化手段に循環させる消化汚泥循環経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥を前記生物反応槽に返送する前記消化汚泥返送経路を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の排水処理装置。
【請求項６】
前記好気性消化手段で消化処理した消化汚泥を固液分離する消化汚泥用固液分離手段と、該消化汚泥用固液分離手段で分離した分離液を放流する分離液放流経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥の少なくとも一部を前記好気性消化手段に循環させる消化汚泥循環経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥を前記生物反応槽に返送する前記消化汚泥返送経路を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の排水処理装置。
【請求項７】
前記好気性消化手段で消化処理した消化汚泥を固液分離する消化汚泥用固液分離手段と、該消化汚泥用固液分離手段で分離した分離液中のりんを除去するリン除去手段と、該リン除去手段でリンを除去したリン除去液を前記生物反応槽に返送するリン除去液返送経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥の少なくとも一部を前記好気性消化手段に循環させる消化汚泥循環経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥を前記生物反応槽に返送する前記消化汚泥返送経路を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の排水処理装置。
【請求項８】
前記好気性消化手段で消化処理した消化汚泥を固液分離する消化汚泥用固液分離手段と、該消化汚泥用固液分離手段で分離した分離液中のりんを除去するリン除去手段と、該リン除去手段でリンを除去したリン除去液を放流するリン除去液放流経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥の少なくとも一部を前記好気性消化手段に循環させる消化汚泥循環経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥を前記生物反応槽に返送する前記消化汚泥返送経路を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の排水処理装置。
【請求項９】
前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥の一部を余剰汚泥として抜き出す余剰汚泥抜出経路を備えていることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項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、原水を活性汚泥と混合して浄化処理を行う生物反応槽を備えた排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、閉鎖性水域へ処理水を放流する下水処理場において、窒素やりんを除去する高度処理が必要となってきている。窒素除去に関しては、硝化菌により下水中のアンモニア性窒素を硝酸性窒素に酸化し、その後、脱窒菌により硝酸性窒素を窒素ガスに還元することにより、窒素を除去する方法が一般的な手法であるが、生育速度の遅い硝化菌を系内に保持するためには、十分な固形物滞留時間を設定することが必要である。
【０００３】
この結果、水処理系内の十分な固形物量保持のため、生物反応槽の容量が大きくなり、一般に滞留時間で１４〜１８時間の容量が必要であり、滞留時間が６〜８時間である標準活性汚泥法に比べて建設費が高騰する原因となっている。硝化菌を水処理系内に保持する別の方法としては、担体添加による方法が知られており、滞留時間が比較的短い反応槽においても十分な硝化機能を付加することができる（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−３１９８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、担体を添加する方法は、担体自体が高価であり、コスト縮減に有効でなかったり、担体の流動性の確保、下流域での担体と活性汚泥との分離、下流域から上流域への担体の循環等、これまでの活性汚泥法になかった設備を付加する必要があり、また維持管理も煩雑になっていた。
【０００５】
そこで本発明は、担体を添加することなく、生物反応槽に返送する活性汚泥に対して好気性消化処理を行うことにより、生物反応槽の容量を小さくすることができ、装置全体の小型化や建設費の削減が図れ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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、原水を活性汚泥と混合して浄化処理を行う生物反応槽と、該生物反応槽で処理した活性汚泥含有液を固液分離して分離した処理水を放流する固液分離手段とを備えた排水処理装置において、前記固液分離手段で分離した活性汚泥の少なくとも一部を消化処理する好気性消化手段と、該好気性消化手段で消化処理した消化汚泥を前記生物反応槽に返送する消化汚泥返送経路とを備えていることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明の排水処理装置は、前記生物反応槽が、前段の無酸素槽と後段の好気槽とを有するとともに好気槽から無酸素槽に硝化液を循環する硝化液循環経路を備えていること、あるいは、前段の嫌気槽と中段の無酸素槽と後段の好気槽とを有するとともに好気槽から無酸素槽に硝化液を循環する硝化液循環経路を備えていることを特徴としている。
【０００８】
加えて、本発明の排水処理装置は、前記好気性消化手段で消化処理した消化汚泥を固液分離する消化汚泥用固液分離手段と、該消化汚泥用固液分離手段で分離した分離液を前記生物反応槽に返送する分離液返送経路あるいは分離液を放流する分離液放流経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥の少なくとも一部を前記好気性消化手段に循環させる消化汚泥循環経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥を前記生物反応槽に返送する前記消化汚泥返送経路を備えていることを特徴としている。
【０００９】
さらに、本発明の排水処理装置は、前記好気性消化手段で消化処理した消化汚泥を固液分離する消化汚泥用固液分離手段と、該消化汚泥用固液分離手段で分離した分離液中のりんを除去するリン除去手段と、該リン除去手段でリンを除去したリン除去液を前記生物反応槽に返送するリン除去液返送経路あるいはリン除去液を放流するリン除去液放流経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥の少なくとも一部を前記好気性消化手段に循環させる消化汚泥循環経路と、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥を前記生物反応槽に返送する前記消化汚泥返送経路を備えていることを特徴としている。
【００１０】
また、前記好気性消化手段で消化処理した消化汚泥の一部あるいは、前記消化汚泥用固液分離手段で分離した消化汚泥の一部を余剰汚泥として抜き出す余剰汚泥抜出経路を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の排水処理装置によれば、生物反応槽へ返送する活性汚泥の少なくとも一部に対して好気性消化手段で一定時間の消化処理を行うことにより、生物反応槽の容量が小さい場合でも十分な消化処理を行うことが可能となる。例えば、滞留時間が６〜８時間である標準活性汚泥法の生物反応槽を無酸素槽と好気槽とに分けて硝化液を循環させ、最終沈殿池からの返送汚泥を好気処理してから生物反応槽に戻すだけの改造で十分な硝化反応ができるため、新たに生物反応槽を建設するためのコストが削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明の排水処理装置の第１形態例を示す系統図である。この排水処理装置は、最初沈殿池１１から流入する原水と活性汚泥とを混合させた状態で浄化処理を行う生物反応槽１２と、該生物反応槽１２で処理した活性汚泥含有液を固液分離する固液分離手段である最終沈殿池１３とを備えるとともに、該最終沈殿池１３で沈殿分離した活性汚泥に対して好気性消化処理するための好気性消化手段である曝気槽１４とを備えている。
【００１３】
原水流入経路１５から最初沈殿池１１に流入した原水は、この最初沈殿池１１で初沈汚泥を沈殿させて初沈汚泥経路１６に分離した後、流入経路１７から生物反応槽１２に流入するとともに、汚泥流入経路１８から生物反応槽１２に流入する活性汚泥と混合し、生物反応槽１２内での曝気処理によって所定の浄化処理が行われる。
【００１４】
生物反応槽１２で処理された活性汚泥含有液は、経路１９を通って最終沈殿池１３に流入し、最終沈殿池１３で分離した上澄み水が処理水として放流経路２０から放流されるとともに、沈殿分離した活性汚泥が汚泥抜出経路２１に抜き取られる。汚泥抜出経路２１に抜き取られた活性汚泥は、汚泥返送経路２２と汚泥消化経路２３とに分岐し、汚泥返送経路２２に分岐した活性汚泥は、そのままの状態で前記汚泥流入経路１８を通り、前記生物反応槽１２に流入する。
【００１５】
汚泥消化経路２３に分岐した活性汚泥は、前記曝気槽１４に流入して所定の好気性消化処理が行われる。この曝気槽１４での好気性消化処理は、前記生物反応槽１２における好気的固形物滞留時間（θａ）と曝気槽１４における固形物滞留時間（θｂ）とが以下の式１の関係を満たすようにして、生物反応槽１２の滞留時間や曝気槽１４の容量を決定して行われる。
【００１６】
θａ＋θｂ≧１／μ…式１  (式中、μは硝化細菌の比増殖速度（１／日）である。）
【００１７】
例えば、循環式硝化脱窒法においては、生物反応槽の滞留時間が１４〜１８時間必要であったが、固形物滞留時間が２０〜３０日程度以上の曝気槽１４（好気性消化手段）を設ければ、生物反応槽の滞留時間を６〜８時間に短縮できる。
【００１８】
曝気槽１４で好気性消化処理を施された活性汚泥（以下、消化汚泥という）は、消化汚泥返送経路２４から前記汚泥流入経路１８を通って前記生物反応槽１２に流入する。このように、最終沈殿池１３で分離した活性汚泥の少なくとも一部を曝気槽１４で消化処理した後、生物反応槽１２に返送することにより、生物反応槽１２の容量が小さい場合でも十分な消化処理を行うことが可能となり、処理水のＢＯＤを十分に低くすることができる。また、活性汚泥の一部は、曝気槽１４から汚泥抜出経路２５を通り、余剰汚泥として外部に抜き取られる。
【００１９】
図２は本発明の排水処理装置の第２形態例を示す系統図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例で示した排水処理装置における構成要素と同一の構成要素には、それぞれ同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２０】
本形態例に示す生物反応槽３１は、循環式硝化脱窒法によって窒素除去を行うものであって、前段の無酸素槽３２と後段の好気槽３３とを有するとともに、該好気槽３３から前記無酸素槽３２に硝化液を循環する硝化液循環経路３４を備えている。このような窒素除去を行う生物反応槽３１と曝気槽１４とを組み合わせることにより、好気槽３３及び曝気槽１４において、アンモニア性窒素を硝酸性窒素とする硝化菌による硝化反応を効果的に行うことができ、この硝酸性窒素を無酸素槽３２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って処理水中の窒素濃度を十分に低くすることができる。
【００２１】
図３は本発明の排水処理装置の第３形態例を示す系統図である。本形態例は、前記曝気槽１４から生物反応槽１２へ消化汚泥を返送する経路の途中に消化汚泥用の固液分離手段４１を設けている。すなわち、曝気槽１４で消化処理された活性汚泥は、消化汚泥返送経路２４ａを通って固液分離手段４１に流入し、該固液分離手段４１で分離した上澄み水（分離液）が消化汚泥分離液経路２４ｂを通って生物反応槽１２に返送されるとともに、固液分離手段４１で分離して消化汚泥抜出経路４２に抜き出された消化汚泥は、その一部が消化汚泥返送経路２４ｃにより生物反応槽１２に返送され、さらに一部が消化汚泥循環経路４３を通って曝気槽１４に循環し、残部が余剰汚泥として汚泥抜出経路２５から抜き出される。
【００２２】
このように、消化汚泥用の固液分離手段４１により消化汚泥を固液分離し、分離した消化汚泥の一部を曝気槽１４に循環させることにより、曝気槽１４内の汚泥濃度を高めることができ、曝気槽１４の処理効率を向上させて曝気槽１４の小型化を図ることができる。また、固液分離手段４１で消化汚泥を無酸素状態にできるので、第２形態例に示したように、生物反応槽３１の前段に無酸素槽３２を設けた生物反応槽３１との組み合わせに適している。
【００２３】
図４は本発明の排水処理装置の第４形態例を示す系統図である。本形態例は、前記第３形態例と同様に、曝気槽１４の後段に固液分離手段４１を設け、該固液分離手段４１で分離して消化汚泥抜出経路４２に抜き出した消化汚泥を、生物反応槽１２に返送する消化汚泥返送経路２４ｃと、曝気槽１４に循環する消化汚泥循環経路４３と、余剰汚泥として抜き出す汚泥抜出経路２５に振り分けるとともに、固液分離手段４１で分離した分離液を分離液放流経路４４を通して処理水と一緒に放流するようにしている。
【００２４】
このように、消化汚泥用の固液分離手段４１で分離した分離液（上澄み水）を放流することにより、生物反応槽１２に返送される消化汚泥量を少なくすることができるので、生物反応槽１２を更に小さくすることができる。なお、他の構成は第３形態例と同様であるから詳細な説明は省略する。
【００２５】
図５は本発明の排水処理装置の第５形態例を示す系統図である。本形態例は、前記第３形態例における消化汚泥用の固液分離手段４１の後段にリン除去手段５１を設けた例を示している。固液分離手段４１で分離した分離液は消化汚泥分離液経路２４ｂを通ってリン除去手段５１に流入し、このリン除去手段５１でリンの除去あるいは回収処理が行われる。リン除去手段５１でリンを除去したリン除去液は、リン除去液返送経路５２を通って生物反応槽１２に返送される。
【００２６】
このように、消化汚泥用の固液分離手段４１の後段にリン除去手段５１を設けることにより、液中からのリンを効率よく除去あるいは回収することができる。なお、リン除去手段の型式は任意であり、周知のリン除去手段あるいはリン回収手段を使用することができる。
【００２７】
図６は本発明の排水処理装置の第６形態例を示す系統図である。本形態例は、前記第５形態例と同様に、消化汚泥用の固液分離手段４１の後段にリン除去手段５１を設け、該リン除去手段５１でリンを除去したリン除去液をリン除去液放流経路５３を通して処理水と一緒に放流するようにしている。
【００２８】
本形態例においても、生物反応槽１２に返送されるリン除去液が少なくなるので、前記第４形態例と同様に、生物反応槽１２を更に小さくすることができる。なお、他の構成は第５形態例と同様であるから詳細な説明は省略する。
【００２９】
図７は本発明の排水処理装置の第７形態例を示す系統図である。本形態例は、窒素及びリンを除去する構成を有するものであって、前記第５形態例と同様に、消化汚泥用の固液分離手段４１の後段にリン除去手段５１を設けるとともに、生物反応槽６１として、流入側から順に、嫌気槽６２、無酸素槽６３及び好気槽６４を配置し、かつ、好気槽６４から無酸素槽６３に硝化液を循環する硝化液循環経路６５を備えた生物反応槽を使用している。
【００３０】
このように、生物反応槽６１の前段に嫌気槽６２を設けることにより、リン蓄積細菌が嫌気槽６２でリン酸イオンを放出し、好気槽６４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とともに、リン除去手段５１でリンを回収する際のリンの回収効率も高めることができる。さらに、好気槽６４の硝化反応で生成した硝酸性窒素を無酸素槽６３に循環させて窒素に還元することによって処理水中の窒素濃度を十分に低くすることができる。なお、他の構成は第５形態例と同様であるから詳細な説明は省略する。
【００３１】
なお、好気性消化手段である曝気槽における汚泥処理量は、固液分離手段である最終沈殿池で分離した活性汚泥の全量であってもよく。負荷に応じて処理量を調整するようにしてもよい。さらに、生物反応槽、最初沈殿池及び最終沈殿池を含む各固液分離手段、曝気槽を含む好気性消化手段、リンの回収を含むリン除去手段の各構成や構造は任意であり、原水の流入負荷等の条件に応じて適宜最適なものを選択して用いることができる。例えば、好気性消化手段としては、各形態例で示した曝気式の他に、散水ろ床や回転円板を適用した方式、また、スプレー塔や気泡塔等のような気液接触方式を採用できる。さらに、他の処理手段との組み合わせも適宜行うことができ、汚泥抜出経路は最終沈殿池から余剰汚泥を抜き取るように設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の排水処理装置の第１形態例を示す系統図である。
【図２】本発明の排水処理装置の第２形態例を示す系統図である。
【図３】本発明の排水処理装置の第３形態例を示す系統図である。
【図４】本発明の排水処理装置の第４形態例を示す系統図である。
【図５】本発明の排水処理装置の第５形態例を示す系統図である。
【図６】本発明の排水処理装置の第６形態例を示す系統図である。
【図７】本発明の排水処理装置の第７形態例を示す系統図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１…最初沈殿池、１２…生物反応槽、１３…最終沈殿池、１４…曝気槽、１５…原水流入経路、１６…初沈汚泥経路、１７…流入経路、１８…汚泥流入経路、１９…経路、２０…放流経路、２１…汚泥抜出経路、２２…汚泥返送経路、２３…汚泥消化経路、２４，２４ａ，２４ｃ…消化汚泥返送経路、２４ｂ…消化汚泥分離液経路、２５…汚泥抜出経路、３１…生物反応槽、３２…無酸素槽、３３…好気槽、３４…硝化液循環経路、４１…消化汚泥用の固液分離手段、４２…消化汚泥抜出経路、４３…消化汚泥循環経路、４４…分離液放流経路、５１…リン除去手段、５２…リン除去液返送経路、５３…リン除去液放流経路、６１…生物反応槽、６２…嫌気槽、６３…無酸素槽、６４…好気槽、６５…硝化液循環経路
【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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【図６】
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【図７】
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