(57)【要約】【課題】  曝気ブロワを使用しなくても活性汚泥に酸素を十分に供給することができ、曝気槽における電力消費量の削減を図ることができる排水処理装置を提供する。【解決手段】  活性汚泥により下排水の浄化処理を行う排水処理装置であって、活性汚泥と処理水とを分離する固液分離手段である沈殿槽１１と、沈殿槽１１から抜き出した活性汚泥に酸素を吸収させる充填塔２１と、沈殿槽１１で分離した活性汚泥を充填塔２１に移送する汚泥移送経路３１と、充填塔２１で酸素を吸収した活性汚泥を沈殿槽１１に返送する汚泥返送経路３２と、沈殿槽１１の活性汚泥混合液中に原水を注入する原水経路１５と、沈殿槽１１で分離した処理水を抜き出す処理水経路１３と、汚泥移送経路３１に設けられた汚泥循環ポンプ３３とを備えている。【選択図】  図１
2006068657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥により下排水の浄化処理を行う排水処理装置において、前記活性汚泥と処理水とを分離する固液分離手段と、該固液分離手段から抜き出した活性汚泥に酸素を吸収させる充填塔と、固液分離手段で分離した活性汚泥を前記充填塔に移送する汚泥移送経路と、充填塔で酸素を吸収した活性汚泥を固液分離手段に返送する汚泥返送経路と、固液分離手段の活性汚泥混合液中に原水を注入する原水経路と、固液分離手段で分離した処理水を抜き出す処理水経路と、前記固液分離手段と前記充填塔とに活性汚泥を循環させる汚泥循環ポンプ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】
前記充填塔は、塔上部に前記活性汚泥の流入部と通気口とを備え、塔下部に活性汚泥の流出部と通気口と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】
前記充填塔と並列又は直列に、生物分解性固形物を含む夾雑物を保持した生物分解槽を設け、前記汚泥移送経路又は前記汚泥返送経路の活性汚泥を前記生物分解槽に投入する経路と、生物分解槽から抜き出した活性汚泥を前記固液分離手段又は充填塔に戻す経路とを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記固液分離手段の活性汚泥混合液中に凝集剤を添加する経路を備えていることを特徴とする請求項１乃至３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、活性汚泥を用いた活性汚泥法により下排水の浄化処理を行う排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
活性汚泥法による排水処理は、曝気ブロワを備えた曝気槽内に排水を流入させ、曝気ブロワで曝気槽内の活性汚泥と排水とを混合しながら活性汚泥に酸素を供給し、排水中に含まれる有機物を活性汚泥で分解することにより排水の浄化処理を行う（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平８−５２４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述のような曝気槽を備えた排水処理装置では、排水処理装置全体の中で最も電力を消費しているのが前記曝気ブロワであり、地球温暖化防止のための電力消費量の削減が要望されているなかで、曝気槽における酸素溶解効率の向上等によって電力消費量の削減を図る方法が模索されている。しかし、酸素溶解効率の向上による曝気ブロワの電力消費量削減には限度があり、より有効な方法が望まれていた。
【０００４】
そこで本発明は、曝気ブロワを使用しなくても活性汚泥に酸素を十分に供給することができ、曝気槽における電力消費量の削減を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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、活性汚泥により下排水の浄化処理を行う排水処理装置において、前記活性汚泥と処理水とを分離する固液分離手段と、該固液分離手段から抜き出した活性汚泥に酸素を吸収させる充填塔と、固液分離手段で分離した活性汚泥を前記充填塔に移送する汚泥移送経路と、充填塔で酸素を吸収した活性汚泥を固液分離手段に返送する汚泥返送経路と、固液分離手段の活性汚泥混合液中に原水を注入する原水経路と、固液分離手段で分離した処理水を抜き出す処理水経路と、前記固液分離手段と前記充填塔とに活性汚泥を循環させる汚泥循環ポンプとを備えていることを特徴としている。
【０００６】
さらに、本発明の排水処理装置は、上記構成において、前記充填塔は、塔上部に前記活性汚泥の流入部と通気口とを備え、塔下部に活性汚泥の流出部と通気口とを備えていることを特徴としている。また、前記充填塔と並列又は直列に、生物分解性固形物を含む夾雑物を保持した生物分解槽を設け、前記汚泥移送経路又は前記汚泥返送経路の活性汚泥を前記生物分解槽に投入する経路と、生物分解槽から抜き出した活性汚泥を前記固液分離手段又は充填塔に戻す経路とを備えていることを特徴としている。さらに、前記固液分離手段の活性汚泥混合液中に凝集剤を添加する経路を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の排水処理装置によれば、曝気ブロワの電力消費量に比べて電力消費量が少ない汚泥循環ポンプを用いるようにしたので、排水処理装置における電力消費量を削減することができる。また、充填塔の上下に通気口をそれぞれ設けておけば、流下する活性汚泥に空気を同伴させて塔内に空気を流通させることができ、また、充填塔内外の温度差によって塔内外に空気の対流が生じ、これによって充填塔内に空気の流れを発生させることができるので、送風機等を設置しなくても活性汚泥への酸素の供給を行うことができる。さらに、汚泥循環ポンプで移送する活性汚泥の一部を生物分解槽に送ることにより、生物分解性固形物を分解して夾雑物の減量化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。本形態例は、本発明の基本構成を示すもので、固液分離手段である沈殿槽１１と、気液接触手段である充填塔２１とで排水処理装置を構成している。沈殿槽１１は、活性汚泥混合液中の活性汚泥と処理水とを重力沈降によって分離するものであり、槽上部周縁には、堰１２を介して処理水を抜き出すための処理水経路１３が設けられ、槽上部中央には整流筒１４が設けられている。また、槽下部には槽内の活性汚泥混合液中に原水を注入する原水経路１５が設けられ、槽底部には沈降分離した活性汚泥を抜き出す活性汚泥抜出部１６が設けられている。
【０００９】
前記充填塔２１は、塔内部に気液接触用の充填物２２を充填したものであって、塔上部には活性汚泥流入部２３と上部通気口２４とが設けられ、塔下部には活性汚泥流出部２５と下部通気口２６とが設けられている。前記充填物２２には、活性汚泥の流量や性状に応じて各種の形状、構造、材料の充填物を選択して用いることができるが、通常は、ラシヒリング等の不規則充填物を用いればよく、必要に応じて複数種類の充填物を組み合わせて用いることができる。
【００１０】
沈殿槽１１と充填塔２１との間には、沈殿槽１１の活性汚泥抜出部１６に抜き出した活性汚泥を充填塔２１の活性汚泥流入部２３に移送する汚泥移送経路３１と、充填塔２１で酸素を吸収した活性汚泥を沈殿槽１１に返送する汚泥返送経路３２とが設けられている。また、活性汚泥抜出部１６には、活性汚泥を移送するための汚泥循環ポンプ３３が設けられており、その下流側からは、余剰汚泥を抜き取るための余剰汚泥経路３４が分岐している。
【００１１】
沈砂池等で粗大固形物や夾雑物を除かれた原水は、原水経路１５を通って沈殿槽１１内の活性汚泥混合液中に注入される。原水中の有機物は、活性汚泥の吸収・代謝作用により分解されて水の浄化作用が行われるとともに、沈殿槽１１の下部区間１１ａでは、原水中の有機物を水素供与体とした脱窒反応が進行する。浄化された水（処理水）は、沈殿槽１１内を上昇して処理水経路１３から流出し、活性汚泥は沈殿槽１１の底部に沈降する。
【００１２】
沈殿槽１１から活性汚泥抜出部１６に抜き出された活性汚泥は、汚泥循環ポンプ３３により汚泥移送経路３１を通って活性汚泥流入部２３から充填塔２１の上部に移送される。このとき、活性汚泥の一部が余剰汚泥として余剰汚泥経路３４から抜き取られ、脱水処理等の処理が施される。なお、充填塔２１への活性汚泥の供給は、連続して行ってもよく、溶存酸素濃度等に応じて間欠的に行うようにしてもよい。
【００１３】
充填塔２１の上部に流入した活性汚泥は、充填物２２中を流下する間に空気と直接接触し、活性汚泥中の好気性微生物や通性嫌気性微生物等の活性に必要な酸素を空気中から吸収する。充填塔２１内の空気流れは、使用する充填物２２や活性汚泥の流量、流速等の条件によって異なるが、充填物２２を流下する活性汚泥の流れに空気を同伴させて上部通気口２４から下部通気口２６に向かう空気の流れを形成することができる。また、充填塔２１の内外の温度差（活性汚泥の温度（水温）と大気温との差）により、上部通気口２４及び下部通気口２６を通して塔内外に空気の対流が生じるので、この空気の対流によって充填塔内に空気の流れを発生させることができる。
【００１４】
したがって、送風機（ファン、ブロワ）を設置して充填塔２１内に強制的に空気流れを形成してもよいが、活性汚泥の状態等の条件に応じて充填塔２１の径や高さ、充填物２２の形状等を適宜選択することにより、送風機を用いなくても活性汚泥と新鮮な空気とを十分に接触させることができ、活性汚泥に十分に酸素を吸収させることができる。
【００１５】
酸素を吸収した活性汚泥は、塔下部の活性汚泥流出部２５から汚泥返送経路３２に重力によって自然流出し、沈殿槽１１の整流筒１４内に流入する。沈殿槽１１の上部区間１１ｂでは、酸素を吸収した活性汚泥によるアンモニア性窒素の硝化反応が進行する。これにより、下部区間での脱窒反応と併せて原水中の窒素分が除去される。
【００１６】
このように、沈殿槽１１から抜き出した活性汚泥を汚泥循環ポンプ３３によって充填塔２１に送り、該充填塔２１で活性汚泥に酸素を吸収させてから沈殿槽１１に循環させるように形成したことにより、電力を大量に消費する曝気ブロワを省略することができる。汚泥循環ポンプ３３の運転に必要な電力は、曝気ブロワに比べて数分の一乃至十数分の一程度であるから、排水処理装置における電力消費量を大幅に削減することができる。
【００１７】
また、沈殿槽１１内に、脱窒反応が進行する下部区間１１ａと、硝化反応が進行する上部区間１１ｂとを形成することにより、原水中に含まれている窒素分の除去も行うことができる。なお、下部区間１１ａと上部区間１１ｂとの形成は、原水流入量や活性汚泥循環量等の条件に応じて沈殿槽１１の大きさや形状を設定することにより、容易に行うことができる。
【００１８】
さらに、沈殿槽１１内に流入する原水の流入状態を適当に設定することにより、沈殿槽１１内、特に下部区間１１ａに適度な撹拌状態を形成することができるので、曝気操作を省略しても原水と活性汚泥とを十分に混合することができ、別途撹拌機を設ける必要もない。
【００１９】
なお、排水処理装置の設置状況によっては、充填塔２１を沈殿槽１１と同じ高さに設けたり、沈殿槽１１より下方に設けることも可能であり、汚泥循環ポンプ３３は、沈殿槽１１と充填塔２１との位置関係に応じて汚泥移送経路３１及び汚泥返送経路３２の適当な位置に設置すればよい。
【００２０】
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。
【００２１】
本形態例は、沈殿槽１１に凝集剤を添加するための凝集剤添加経路１７を設けたものである。このような経路１７を設けて活性汚泥混合液中に凝集剤を添加することによって汚泥の濃縮性が改善できるとともに、鉄塩等の凝集剤を添加することによって原水中のリン酸イオンを除去できるため、下排水の高度処理が可能となる。
【００２２】
また、凝集剤の添加によって安定した処理水を得ることができるので、無人運転も可能であり維持管理性にも優れたものとなる。なお、凝集剤の添加は、沈殿槽１１に直接添加するものに限らず、活性汚泥が循環する汚泥移送経路３１や汚泥返送経路３２で行ってもよく、充填塔２１で行ってもよい。
【００２３】
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、野菜屑等の生物分解性固形物を含む夾雑物４１を保持した生物分解槽４２を設け、沈殿槽１１から活性汚泥抜出部１６に抜き出した活性汚泥を、ポンプ４３，経路４４を介して生物分解槽４２内に導入し、夾雑物４１と活性汚泥とを接触させることにより、夾雑物４１中の生物分解性固形物をバクテリア等の微生物の働きで分解して最終的に無機化し、夾雑物４１を減量化するようにしている。生物分解槽４２の底部に流下した活性汚泥は、経路４５を通して沈殿槽１１に返送する。また、生物分解槽４２には、活性汚泥に酸素を供給するための通気口４６が上下に設けられている。
【００２４】
生物分解槽４２内での夾雑物４１の保持は適当な方法で行うことができ、例えば、通水性を有する籠４７内に夾雑物４１を投入して籠４７の上方から活性汚泥を散布するように形成できる。生物分解槽４２内での所定の減量化を行った夾雑物４１は、水道水や処理水を用いて洗浄し、水切りした後、生物分解槽４２から籠４７に入れた状態で取り出し、埋立等の処分を行えばよい。このように、生物分解槽４２内で活性汚泥と夾雑物４１とを接触させることにより、下水処理場に流入してくる夾雑物中に含まれる野菜屑等の生物分解性固形物を分解除去することができ、夾雑物４１の減量化が図れるとともに、夾雑物を貯留中に発生していた従来の臭気問題も解決できる。したがって、維持管理性も向上させることができる。
【００２５】
なお、生物分解槽４２への活性汚泥の供給は、連続、間欠的のいずれでもよく、充填塔２１と交互に活性汚泥を供給するようにしてもよい。また、余剰汚泥の引き抜きは、ポンプ４３の下流側から分岐した経路４８で行うこともでき、第１形態例で示した余剰汚泥経路３４で行ってもよい。さらに、生物分解槽４２は充填塔２１直列に配置することも可能であり、いずれが上流側に位置していてもよい、また、第２形態例に示したように、活性汚泥に凝集剤を添加することもできる。
【００２６】
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１形態例で示した沈殿槽１１の下流側に、金属塩を添加する経路５１と撹拌機５２とを備えた混合槽５３を配置し、さらに、混合槽５３の下流側に第２沈殿槽５４を配置したものである。沈殿槽１１から混合槽５３に流入した処理水に、経路５１から鉄塩、カルシウム塩、アルミニウム塩等の金属塩を添加して撹拌機５２で撹拌混合することにより、添加した金属塩と処理水中のリン酸イオンとが反応して不溶性のリン化合物を生成するので、このリン化合物を第２沈殿槽５４で凝集沈殿させて経路５５から抜き出すことにより、原水中に含まれていたリン酸イオンを容易に除去することができる。これにより、第２沈殿槽５４の経路５６から原水中の有機物、窒素分、リン酸イオンを除去した処理水が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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。
【符号の説明】
【００２８】
１１…沈殿槽、１２…堰、１３…処理水経路、１４…整流筒、１５…原水経路、１６…活性汚泥抜出部、１７…凝集剤添加経路、２１…充填塔、２２…充填物、２３…活性汚泥流入部、２４…上部通気口、２５…活性汚泥流出部、２６…下部通気口、３１…汚泥移送経路、３２…汚泥返送経路、３３…汚泥循環ポンプ、３４…余剰汚泥経路、４１…夾雑物、４２…生物分解槽、４６…通気口ポンプ、４７…籠、５３…混合槽、５４…第２沈殿槽
【図１】
2006068657.tif 000003
【図２】
2006068657.tif 000004
【図３】
2006068657.tif 000005
【図４】
2006068657.tif 000006