(57)【要約】【課題】汚泥処理装置を小型かつ低ランニングコスト化、省メンテナンス化することを目的とする。【解決手段】排水を生物処理する槽を２槽以上の多段に構成した生物処理槽と該生物処理槽で処理された排水を分離する固液分離装置とメッシュ状に織られた布袋を備え、前記の固液分離装置により分離された汚泥を前記のメッシュ状に織られた布袋に充填する移送手段を有し、該布袋において汚泥の脱水、乾燥を行うことを特徴とする排水処理システム。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水を生物処理する槽を２槽以上の多段に構成した生物処理槽と該生物処理槽で処理された排水を分離する固液分離装置とメッシュ状に織られた布袋を備え、前記の固液分離装置により分離された汚泥を前記のメッシュ状に織られた布袋に充填する移送手段を有し、該布袋において汚泥の脱水、乾燥を行うことを特徴とする排水処理システム。
【請求項２】
前記生物処理槽の少なくとも１槽が固定担体あるいは流動担体を使用した接触酸化槽であることを特徴とする、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項３】
前記固液分離装置が加圧浮上装置であることを特徴とする、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項４】
前記固液分離装置が砂ろ過装置であることを特徴とする、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項５】
前記固液分離装置がドラム型スクリーン装置であることを特徴とする、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項６】
前記固液分離装置がディスク型スクリーン装置であることを特徴とする、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項７】
前記のメッシュ状に織られた布袋が少なくとも２個配置され、分離された汚泥を該布袋に交互に移送可能な移送手段を備え、充填、脱水、乾燥、廃棄のサイクルが回せることを特徴とする、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項８】
必要な電源供給として、太陽光発電システム、または、風力発電システムを備えた、請求項１に記載の排水処理システム。
【請求項９】
蓄電発電システムを備え、前記発電システムから発電される余剰電気を蓄電し、発電システムから発電される電気が不足する際には、該蓄電システムから排水処理システムに必要な電気を補給することを特徴とする請求項８に記載の排水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物槽を使用した排水処理と、生物処理により生じる汚泥の処理方法及び処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場や事業場等での有機物排水処理は活性汚泥等の微生物による酸化分解処理によりなされている。一般的な排水処理システムは、主として生物槽により水を浄化する水処理系と余剰汚泥を分離処分する汚泥処理系により構成される。この水処理系工程においては、微生物（細菌、原生動物など）は水中の有機物を生物活動に必要なエネルギー源として消費し、主に二酸化炭素と水に分解するが、一部は微生物の増殖にも利用される。すなわち、基本的に水中の有機物は分解されて処理系外へ放出されるが、一部は微生物の増殖分として系内に保持される。
【０００３】
排水処理では、通常、このような過剰に増殖した微生物を余剰汚泥として系外へ引き抜き、生物槽内を運転に適正な濃度に維持するわけであるが、引き抜かれた余剰汚泥は、汚泥処理系工程において、濃縮、脱水した後、産業廃棄物として埋め立て処分や焼却処理されている。
従来の排水処理システムは、水処理系と汚泥処理系を組み合わせるため、設備構成が複雑であり、生物槽の濃度管理や、多量の余剰汚泥を頻繁に処理することが必要であるため、運転管理が煩雑であるという課題があり、多くの対策技術が提案されている。
【０００４】
簡単に運転できる生物処理法としては、水中に直接微生物を培養する浮遊型活性汚泥法（生物浮遊法）ではなく、担体を用い生物をその表面に固定する固定型活性汚泥法（生物固定法）は、生物槽の濃度管理の必要性がないため、近年、ますます広く使用されるようになってきており、その担体についても、特許文献１に記載の様な様々な形態のものが発明されている。
【０００５】
余剰汚泥の発生量を減少させる方法としては、前述した生物固定法が、生物浮遊法に対して、余剰汚泥の発生量が少ないことが知られている。特に生物固定担体を備えた生物処理槽を複数多段に連結し多段生物槽を構成し、排水を押し出し流れとすることにより、食物連鎖効果を発現せしめ、更に余剰汚泥の発生量を抑制できることが公知となっている。
【０００６】
他には、特許文献２に記載のように、発生した余剰汚泥を微生物の自己消化現象により、減容させ、余剰汚泥の処理労力を低減させようとするものの多く発明されている。
発生した余剰汚泥を簡単に脱水・乾燥・廃棄する方法としては、特許文献３に記載の様に、汚泥に凝集剤を添加ししてフロックを形成し、メッシュ袋体に充填し、吊上げることにより水分のみを袋体外に滴落させて固液分離を行う方法などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５２７８号公報
【特許文献２】特開２００８−１８３０４号公報
【特許文献３】特開２００７−４４６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１のような従来のような固定型生物法においても、余剰汚泥は発生するため、設備構成としては、フィルタプレス、ベルトプレス、スクリュプレスといった汚泥処理系が必要であり、設備構成が複雑であるため、運転管理性、メンテナンス性において大きな課題があった。
【０００９】
同様に、上記特許文献２のような汚泥減容効果を高めた排水処理システムにおいても、薬品管理が煩雑であり、上記特許文献１と同様に複雑な汚泥処理系が必要であり、設備構成が複雑であるため、運転管理性、メンテナンス性において大きな課題があった。
【００１０】
上記特許文献３のようなメッシュ袋体を活用した汚泥処理方法は、水分を含んだ汚泥は重量があるため、多量の汚泥を充填し吊上げた場合、袋体が破裂してしまうため、袋体自体の重点容量に限界があり、結果として、汚泥廃棄頻度が頻繁になるため、小規模の排水処理システムにしか適応できないという欠点があった。
【００１１】
そこで本発明は、このような従来の排水処理システムの課題を解決するものであり、汚泥処理装置を小型かつ低ランニングコスト化、省メンテナンス化することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、本願発明は、以下の排水処理システムを提供する。
１．  排水を生物処理する槽を２槽以上の多段に構成した生物処理槽と該生物処理槽で処理された排水を分離する固液分離装置とメッシュ状に織られた布袋を備え、前記の固液分離装置により分離された汚泥を前記のメッシュ状に織られた布袋に充填する移送手段を有し、該布袋において汚泥の脱水、乾燥を行うことを特徴とする排水処理システム。
２．  前記生物処理槽の少なくとも１槽が固定担体あるいは流動担体を使用した接触酸化槽であることを特徴とする、上記１に記載の排水処理システム。
３．  前記固液分離装置が加圧浮上装置であることを特徴とする、上記１に記載の排水処理システム。
４．  前記固液分離装置が砂ろ過装置であることを特徴とする、上記１に記載の排水処理システム。
５．  前記固液分離装置がドラム型スクリーン装置であることを特徴とする、上記１に記載の排水処理システム。
６．  前記固液分離装置がディスク型スクリーン装置であることを特徴とする、上記１に記載の排水処理システム。
７．  前記のメッシュ状に織られた布袋が少なくとも２個配置され、分離された汚泥を該布袋に交互に充填、脱水、乾燥、廃棄のサイクルが回せることを特徴とする、上記１に記載の排水処理システム。
８．  必要な電源供給として、太陽光発電システム、または、風力発電システムを備えた、上記１に記載の排水処理システム。
９．  蓄電発電システムを備え、前記発電システムから発電される余剰電気を蓄電し、発電システムから発電される電気が不足する際には、該蓄電システムから排水処理システムに必要な電気を補給することを特徴とする上記８に記載の排水処理システム。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、２槽以上の生物処理槽を備えた多段生物処理プロセスにより余剰汚泥量を最小限に抑制すると共に、余剰汚泥量が少ないが為に、大規模システムに使用できなかった袋体を使用した汚泥処理を組み合わせ、極めてシンプルな設備構成の排水処理システムを提供することが出来る。更に生物処理及び余剰汚泥の自然濾過乾燥を組み合わせたことによる消費電力が少ないシステムであるため、太陽光など自然エネルギーと組み合わせることにより、スマートプラントを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の排水処理システムの模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の排水処理システムの実施態様例を図面を用いて説明する。
図１は本発明の排水処理システムの模式図である。生物処理槽、固液分離槽、メッシュ状織物の袋体を主たる構成要素とし、２槽以上の生物処理槽を備えた多段式の生物処理槽により汚水を微生物により分解消化し、汚泥発生量を極小化する。生物処理後の排水を固液分離装置の分離槽に貯留することで、余剰汚泥を沈殿分離すると共に、上澄みについては処理水として系外に放出する。
【００１６】
固液分離装置により分離された汚泥を一端汚泥槽に分離したのち、メッシュ状に織られた布袋に充填する。これにより、汚泥水の自重によりメッシュ間から水分が除去、脱水、乾燥を行うことが可能となる。
【００１７】
本システムに適用可能な排水は、生物により分解が可能な有機物を含んだ排水であり、生活排水、食品工場排水、化学工場排水、製薬工場排水など多岐にわたる。また、有機物を消化する微生物等に対して有毒物を含む排水であっても、これを前処理により、該有毒物を事前に除去することにより、本システムで処理が可能となる。
【００１８】
本システムで処理する生活排水や工場排水などの有機系の排水の原水中に含まれる固形物をスクリーンにより除去した後、原水調整槽に一時貯留する。かかる原水調整槽で排水の水素イオン濃度を、酸性またはアルカリ性の中和剤を加えることにより、ＰＨ６〜８程度の中性域に調整した後、生物処理槽に導入する。排水中に多量の固形物を含まれるときは、加圧浮上装置などの物理・化学的原理を応用した分離装置により、前処理を行い、該固形物を事前に取り除くことが一般的である。
【００１９】
かかる生物処理槽は、内部に散気管および送気用の空気配管を備え、生物槽内に空気を送ることができる構造となっている。該散気管は好気性の微生物に酸素を供給することを目的としており、できるだけ水への溶存率を高めることが求められているが、同時に散気管の表面に微生物の繁殖による閉塞が起こらないことに配慮することも重要な要件となっている。散気管のタイプ゜には酸素の溶存効率を優先させた微細散気管や微生物による耐閉塞性を優先させた粗気散気管など様々なタイプが使用可能である。
【００２０】
２槽以上の多段に構成した生物処理槽のうち、少なくとも１槽は、固定担体あるいは流動担体を使用した接触酸化槽であることを特徴とする。かかる生物処理槽は、コンクリート、プラスティック、金属性などの仕切り壁によって区切られた空間を備え、一つの槽内に仕切り壁を入れることにより、２槽、３槽と多段に構成する。槽から槽への排水の流れは、常に一方向であり、仕切り壁の上側をオーバーフローするか、仕切り壁の下側で槽間を連通することで流れることになる。
【００２１】
具体的には、流動担体を使用したＭＢＢＲ（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｂｅｄ  Ｂｉｏ  Ｒｅａｃｔｏｒ）、回転円盤を利用したＲＢＣ（Ｒｏｔａｔｉｎｇ  Ｂｉｏ  Ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）や、Ａｑｕａｒｉａｓ社の多段生物処理槽であるＭＳＡＢＰ（登録商標）を用いることができる。
【００２２】
担体を使用した生物槽は、バクテリアが担体表面に固着するため槽外に流出することなく、槽内に固定されるので汚泥齢が高くなる。汚泥齢が高くなることにより、難分解性有機物への分解能力が上がるというメリットがある。また、担体表面に形成される微生物膜は、表面は好気菌で構成されるが、微生物膜の奥側は酸素濃度が低くなるため、通性嫌気菌が住み着くようになり、微生物膜の多様化が進むことになる。通性嫌気菌と好気菌は相互に捕食しあうと考えられており、結果として、微生物膜内でも汚泥が減容するというメリットが発現する。
【００２３】
生物処理槽を２槽以上の多段に構成することにより、生物の優先種が前段から後段の槽に向かってバクテリア、原生生物、後生生物と変化し、多種多様な微生物により排水中の有機物は分解され浄化される。食物連鎖を構成することで余剰汚泥が効率よく自己消化され、汚泥の減容化を図ることが出来る。多段式生物処理装置（ＭＳＡＢＰ：登録商標）の場合には、散気管、生物担持体を含む曝気槽を８〜１２段に多段化することで生物処理槽内に食物連鎖を再現し、生物処理を効率的に実施することができる。
【００２４】
その他、生物浮遊型活性汚泥槽、生物固定型活性汚泥槽を併用することも可能である。
生物槽の後続には、生物槽から流出する微量の微生物膜と処理水を分離するための固液分離装置が設置される。固液分離装置には、スクリーン、砂ろ過装置、凝集沈殿装置、加圧浮上装置など種々の方式が適応可能である。該固液分離装置から分離された微生物膜は、メッシュ状に織られた布袋に送られ、更に水分を除去される。
【００２５】
加圧浮上装置は、一般的に高分子凝集剤が使用され、微細な生物や固形物を凝集しフロック形成することで、水から分離できるので、処理水として高い水質が要求される場合に用いられる。処理水の要求水質が緩和されている場合は、高分子凝集剤を使用しないドラム型スクリーンやディスク型スクリーンが選択される。
【００２６】
微生物膜は壊れやすく水分とコロイド状に混ざりやすいため、水分との分離が難しい場合がある。そのような場合は、メッシュ状に織られた布袋に充てんする前に高分子凝集剤を添加し、微生物膜をフロック化させることが一般的である。該高分子凝集剤には、アニオン系、ノニオン系、カチオン系、両極性など種々のタイプが存在するが、排水や汚泥の性状に応じて適切なものを選択する。
【００２７】
メッシュ状に織られた布袋とは、３次元構造を有する透水性織物であるＧｅｏｔｅｘｔｉｌｅで構成されている。メッシュは、通常、０．１〜１ｍｍの目開きを有しており、汚泥を投入することにより、水分のみが排出され、汚泥はメッシュの表面にスラッジケーキを構成するために、極めて高度な濾過を行うことができる。素材は合成繊維でできており、ポリプロピレンやポリエステル繊維などが使用されている。
具体的にはＴｅｎｃａｔｅ社のＧｅｏｔｕｂｅ（登録商標）、ＵＳ  Ｆａｂｒｉｃ社のＥｃｏ  ｔｕｂｅ（登録商標）などがある。
【００２８】
かかる布袋は少なくとも２個配置され、固液分離槽で分離された微生物残渣や余剰汚泥等を汚泥槽に引き抜き、ポンプ手段等の移送手段により分離された汚泥を該布袋の一方に充填する。布袋内に汚泥が充満した場合には、他方の布袋に切り替えて汚泥移送を行い、その間、脱水、乾燥、廃棄を行う。これを交互に行うことで、充填、脱水、乾燥、廃棄のサイクルを連続して回すことができる。
【００２９】
布袋で脱水された排水はそのまま放出するのではなく、原水調整槽に戻し、再度生物処理を行う。微生物のフロックは有機粘性物質で出来ており、また、微生物の体内には大量の有機物が含まれているため、Ｇｅｏｔｉｘｔｉｌｅ製の布袋で濾過された水分は比較的汚濁度が高い排水となっている。従って、布袋で脱水された排水はそのまま系外に放流するのではなく、原水調整槽に戻し、再度生物処理を行う。
【００３０】
本システムに必要な電源供給として、太陽光発電システム、または、風力発電システムを備える。更に蓄電発電システムを備え、前記発電システムから発電される余剰電気を蓄電し、発電システムから発電される電気が不足する際には、該蓄電システムから排水処理システムに必要な電気を補給することをができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
食品工場の排水は、生物による分解性が高い有機物を大量に含んでいるため、排水処理に伴って大量の余剰汚泥を発生させるため、排水処理設備の運営および余剰汚泥処理が非常に煩雑であった。また、同業界は小規模の工場が多く、従来型の排水処理システムを設置するスペースが確保できないという問題があった。本発明は、上述の課題を解決する発明であり、主として食品工場などに好適である。
【図１】
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