(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄化槽で曝気処理した上澄み液にポリ硫酸第二鉄を加えるステップと、ポリ硫酸第二鉄が加えられた液を導入して攪拌反応させる第１の反応ステップと、該第１の反応ステップで処理された液に有機凝集剤を加えるステップと、有機凝集剤が加えられた液を導入して攪拌反応させる第２の反応ステップと、前記第２の反応ステップで反応処理されて固体と液体成分に分離させたスラリーを固液分離するステップとからなるものであって、
前記固液分離するステップは第１の沈殿槽において第１段の固液分離するステップと第２の沈殿槽において第２段の固液分離するステップとを踏むものであり、前記第１の沈殿槽の底部に設置された固形分を排出する排出口の上方には水平方向に第１の遮蔽板が設置され、該第１の遮蔽板を上下に挟むように配置されるようにした水平板状の低速攪拌翼によって固体を液体に混合させないで流動化させることを特徴とする浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離方法。
【請求項２】
浄化槽で曝気処理した上澄み液にポリ硫酸第二鉄を加える手段と、ポリ硫酸第二鉄が加えられた液を導入して攪拌反応させる第１の反応タンクと、該第１の反応タンクで処理された液を第２の反応タンクへ移送する途上で有機凝集剤を加える手段と、前記第２の反応タンクで反応処理されて固体と液体成分に分離させたスラリーを固液分離する手段とからなるものであって、
前記固液分離手段は第１の沈殿槽と第２の沈殿槽とを備え、該第１の沈殿槽の上部には上澄み液排出口と底部には固形分を排出する排出口が設置され、該排出口の上方には水平方向に第１の遮蔽板が設置され、該第１の遮蔽板を上下に挟むように配置されるようにした水平板状の低速攪拌翼によって固体を液体に混合させないで流動化させることを特徴とする浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離システム。
【請求項３】
前記第１の沈殿槽は、スラリー流入口の近傍には流入されるスラリーが当たる位置に第２の遮蔽板が設置され、前記上澄み液排出口の下方には第３の遮蔽板が設置されるようにした請求項２に記載の浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離システム。
【請求項４】
前記第１の沈殿槽の上澄み液が移送される第２の沈殿槽を備え、該第２の沈殿槽は複数の室に仕切られ、最終室の上部には処理液の排出口が、底部には固形分を排出する排出口が設置されるようにした請求項２または３に記載の浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浄化槽で処理された浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離方法とそれを実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
畜舎から出される畜産処理水（以下原水という）は、原水槽に貯留して、そこからポンプにより固液分離装置に供給して糞等の固形分と液分に分離してそれぞれを処理する方法が採られている。従来の活性汚泥法による汚水処理装置に採用されている振動篩方式及び傾斜スクリーン方式の固液分離システムは、ホッパー状の汚水受けの傾斜開口部に傾斜状の網目スクリーンを配置してなり、傾斜スクリーンの上部に糞尿を含む原水をポンプにより供給して、網目スクリーンに沿って落下させることにより、液分はスクリーンの網目より落下しホッパー状の汚水受けから濾液槽に一旦ためてから、曝気槽等の次処理工程に送られる。一方、固形分はスクリーンに沿って流れてスクリーンの下端部から固形分収納ピッチに落下して堆積される。曝気槽では、エアレータにより曝気が行なわれて汚水中の汚泥物が活性汚泥微生物により分解される。曝気槽には一般には固定式のエアレータが設けられ、このエアレータにより微細な気泡を尿汚水に吹き込むことにより槽内を一定流速で攪拌して槽内の溶存酸素濃度を一定にし、活性汚泥微生物を培養して汚水処理をする。
【０００３】
また、従来の処理設備に於いては処理水を公共排水路に放流する前に脱色処理を施している。色抜き前の処理液は褐色に懸濁しており、その懸濁物は微小な繊維状物質を含んでおりこれがフィルターを目詰まりさせたりし、後の処理にも厄介な問題を残す元凶でもある。従来の脱色処理はオゾンを吹き込んだり大量の活性炭を用いたり、浸透膜を通したりといった作業を伴うもので、十分な透明度を得るためには相当量のオゾンや活性炭と処理時間を要するものである。本出願人は先に特許文献１を提示した。この発明は浄化槽で処理した濾液にポリ硫酸第二鉄と有機凝集剤を加えて攪拌して反応をさせて着色物質を固形成分として分離させる先の畜産処理水の脱色処理だけでなく、畜産汚物処理工程における当初の糞等の固液分離にも兼用できるシステムを提供することを目的としたもので、この浄化槽処理水の脱色処理機能を備えた固液分離システムは、図４に示すように浄化槽で曝気処理した濾液にポリ硫酸第二鉄を加える手段と、ポリ硫酸第二鉄が加えられた液を導入して攪拌反応させる第１の反応タンクと、該第１の反応タンクで処理された液を第２の反応タンクへ移送する途上で有機凝集剤を加える手段と、前記第２の反応タンクで反応処理されて固体と液体成分に分離させたスラリーを傾斜配置されて連続駆動されるスクリーンコンベアの上流側の低い位置に供給する手段と、連続的にコンベヤで搬送中のスラリーを圧搾処理して固液分離する手段とを備えるようにしたものである。この発明は一連のコンパクトなシステム構成によってポリ硫酸第二鉄による凝集、有機凝集剤による凝集と二段反応処理によって濾液中に含まれる色素成分の固化を効果的に行うことが出来、それを固液分離したもののうち固形分は発酵工程へ、液体はそのまま公共排水へ放流できるだけでなく、二次用水として再利用可能な水を得ることが出来る効果を奏するのであるが、凝集反応させた後、固液分離させるためのスクリーンコンベアが必須の構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８１０４０号公報  「浄化槽処理水の脱色処理機能を備えた固液分離システム」平成１８年１０月１９日公開
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、先に提示した浄化槽処理水の脱色処理機能を備えた固液分離システムがスクリーンコンベアを備えることで設備の大型化とコスト面の増大を招いているという現状に鑑み、より簡便な固液分離手法を採用した浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離システムを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離方法は、浄化槽で曝気処理した上澄み液にポリ硫酸第二鉄を加えるステップと、ポリ硫酸第二鉄が加えられた液を導入して攪拌反応させる第１の反応ステップと、該第１の反応ステップで処理された液に有機凝集剤を加えるステップと、有機凝集剤が加えられた液を導入して攪拌反応させる第２の反応ステップと、前記第２の反応ステップで反応処理されて固体と液体成分に分離させたスラリーを固液分離するステップとからなるものであって、前記固液分離するステップは第１の沈殿槽において第１段の固液分離するステップと第２の沈殿槽において第２段の固液分離するステップとを踏むものであり、前記第１の沈殿槽の底部に設置された固形分を排出する排出口前記第１の沈殿槽の底部に設置された固形分を排出する排出口の上方には水平方向に第１の遮蔽板が設置され、該第１の遮蔽板を上下に挟むように配置されるようにした水平板状の低速攪拌翼によって固体を液体に混合させないで流動化させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離システムは、浄化槽で曝気処理した上澄み液にポリ硫酸第二鉄を加える手段と、ポリ硫酸第二鉄が加えられた液を導入して攪拌反応させる第１の反応タンクと、該第１の反応タンクで処理された液を第２の反応タンクへ移送する途上で有機凝集剤を加える手段と、前記第２の反応タンクで反応処理されて固体と液体成分に分離させたスラリーを固液分離する手段とからなるものであって、前記固液分離手段は第１の沈殿槽を備え、該第１の沈殿槽の上部には上澄み液排出口と底部には固形分を排出する排出口が設置され、該排出口の上方には水平方向に第１の遮蔽板が設置され、該第１の遮蔽板を上下に挟むように配置されるようにした水平板状の低速攪拌翼によって固体を液体に混合させないで流動化させることを特徴とする。
前記第１の沈殿槽は、スラリー流入口の近傍には流入されるスラリーが当たる位置に第２の遮蔽板が設置され、前記上澄み液排出口の下方には第３の遮蔽板が設置される形態を採用した。
前記第１の沈殿槽の上澄み液が移送される第２の沈殿槽を備え、該第２の沈殿槽は複数の室に仕切られ、最終室の上部には処理液の排出口が、底部には沈殿物を排出する排出口が設置される形態を採用した。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離方法とそれを実施する装置は、固液分離手段としてスクリーンコンベアを用いず、単純な沈殿槽を採用したので処理システムとして大型化が避けられ、設備投資の額も低く抑えることができる。また、固液分離は第１段での粗い分離と第２段での密なる分離工程を組み合わせたことにより、褐色に懸濁している浄化槽処理水が透明となるような効果的な脱色効果と固形分の分離が可能となった。また、第１沈殿槽の底部に設置された沈殿物を排出する排出口の近傍では低速攪拌翼によって固体を流動化させる手法を採用したので、第１段の固液分離における固形分を排出口から配管にスムーズに流出させることができる。
【０００９】
本発明の浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離装置は、排出口の上方に水平方向に第１の遮蔽板が設置され、前記低速攪拌翼は該第１の遮蔽板を上下に挟むように配置される形態を採用したことにより、固形分の排出口から配管への流出がスムーズなだけでなく、せっかく沈殿させた固形分を攪拌翼の回転により液中に拡散させてしまうことを効果的に防止できる。
また、第１の沈殿槽には、スラリー流入口の近傍には流入されるスラリーが当たる位置に第２の遮蔽板が設置され、前記上澄み液排出口の下方には第３の遮蔽板が設置される形態を採用したので、流入されたスラリーが直接第２の沈殿槽へ流れ込むことを防止し、沈殿槽での固液分離を効果的におこなうことができる。
更に、第２の沈殿槽は複数の室に仕切られ、最終室の上部には処理液の排出口が、底部には固形分を排出する排出口が設置される形態を採用したので、第１の沈殿槽での上澄み液は仕切りを迂回しつつゆっくりと流れ、その過程で密なる固液分離が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の装置の１実施形態の全体構成を斜視図で示したものである。
【図２】本発明の装置の１実施形態を立面図と平面図で示したものである。
【図３】本発明の第１の沈殿槽の詳細図と槽内におけるスラリーの流れの状況を説明する図である。
【図４】先に提示したの浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１と図２に示す本発明の実施形態は長方形の槽を第１の反応槽１と第２の反応槽２そして第１の沈殿槽３と第２の沈殿槽４と順次配置されるように横並びに区切った構造としたものである。図２に示した実施形態では第１の反応槽１と第２の反応槽２より第１の沈殿槽３と第２の沈殿槽４を一段低く設置してある。この構造は狭い用地を有効に利用できるメリットがある。バッキ処理された浄化槽の処理液は供給配管５を経て供給され、流量調整タンク６を介して第１の反応槽１へ供給されるが、流量調整タンク６からの供給路７に薬品投入口８が２つ設けられており、ここから流量に応じた量のポリ硫酸第二鉄が混入されるが、ポリ硫酸第二鉄は強酸性物質であるのでｐＨ調整剤としてアルカリ性の物質が用いられ、そのｐＨ調整剤が共に流入される。第１の反応槽１には第２反応槽２へ供給される第１反応槽での反応処理液と供給されたこの混合液が直接混合されないように導入路９が設置され、該混合液は第１の反応槽１の下層部へ流入される。第１の反応槽１では浄化槽の処理液とポリ硫酸第二鉄とｐＨ調整剤の反応を行わせるため、回転翼１０と該回転翼の外側に複数本の断面Ｌ字状のアングル柱１１が配設された攪拌機構が設けられている。この回転翼１０はモータ１２にて回転力が付与されるが、この実施形態では上下方向に４枚の直線形状の翼が配置された回転翼を１４４ｒｐｍで駆動される。攪拌により無機系凝集剤であるポリ硫酸第二鉄と浄化槽の処理液中に含まれている微細な繊維状の固形分が凝集されフロック形態にされる。
【００１２】
固形分が凝集されフロック形態にされた第１反応槽１での処理液が槽の上層部から第２反応槽２の下層部へ供給路１３が第２反応槽２内に設けられている。この供給路１３には第２反応を起こさせる有機系の凝集剤を投入する薬品投入口１４が設けられている。第２の反応槽２では第１反応槽１での処理液と有機系凝集剤の反応を行わせるため、回転翼１５からなる攪拌機構が設けられている。この回転翼１５はモータ１６にて回転力が付与されるが、この実施形態では上下方向に４枚の直線形状の翼が配置された回転翼を４８ｒｐｍで駆動される。この回転翼１５とモータ１６は回転翼１０とモータ１２と同じものが使用されているが、1/10と1/30の減速機構を介することで使い分けられている。この攪拌により有機系凝集剤と第１反応槽１での処理液とが反応し、固形分が凝集されフロック形態にされる。ここで用いる有機系凝集剤にはアクリルアミドを重合することによって製造されるノニオン系高分子凝集剤や、アクリルアミドとアクリル酸を共重合させたアニオン系高分子凝集剤が用いられる。アルギン酸ナトリウムを主成分とするカチオン系高分子凝集剤を用いても脱色効果において同様の作用効果を奏するが、処理水を公共排水路に流す場合魚毒性の問題が生じ好ましくない。この第２反応によって処理液に含まれた不純物の相当分が凝集されフロック形態とされて固液分離したスラリーが生成される。そしてこのスラリーは攪拌機構によりフロック形態とされた固形分が底部に沈殿することなく一様に槽内で拡散状態となっている。
なお、以上で説明した固液分離したスラリーが生成されるまでの反応は先に提案した特許文献１の技術における反応と大きく異なるところはない。
【００１３】
本発明の特徴点は凝集されフロック形態とされて固液分離したスラリーから、高度に純水化された排水を分離して得る処理手法にある。その処理手法が第１の沈殿槽３でなされた第１段の沈殿処理の上澄み液を更に第２の沈殿槽４で第２段の沈殿処理を施す沈殿処理法である。第１の沈殿槽３には第２の反応槽２との隔壁が低く形成されこの隔壁上端部がスラリー流入口１７となっており、この流入口１７から固液分離したスラリーが第１の沈殿槽３に供給される。図２に示した形態ではスラリーが隔壁を越えてオーバーフローさせやすいように第２の反応槽２と第１の沈殿槽３は段差を設けるように設置している。第１の沈殿槽３には底部に沈殿した固形分を排出するための排出口１８が設けられ、固形分排出用の配管が電動バルブ１９を介在させ設置されている。また、槽内には図３に示されるように前記排出口１８の上方で該排出口１８を水平方向に広く覆うように第１の遮蔽板２０が設置されると共に、該第１の遮蔽板を上下に挟むように回転翼２１が配置された攪拌機構が設置されるようにした。この攪拌機構を例えば５分間隔毎に３０秒程の所定時間だけ電磁バルブ１９の開閉に同期させて間欠的に９ｒｐｍ程度の低回転でモータ２２により駆動させる。ただし、モータ２２は電磁弁１９が開けられる５秒ほど前に回転開始し、閉められる時に停止される。この攪拌は槽内の下層領域に堆積した固形分に流動性を持たせ、前記排出口１８から固形分が排出用の配管からスムーズに流出させる機能を果たすためのもので、折角沈殿させ堆積させた固形分を上層の分離液と再度混合させるようなことがあってはならない。そこで、低速回転の攪拌とすると共に、排出口１８に上方で広く覆う第１の遮蔽板２０が固液混合を防止しつつ前記排出口１８からの固形分をスムーズに流動排出させる流導機能を果たしている。
【００１４】
また、この第１の沈殿槽３には図３に示したように、スラリー流入口１７の近傍には流入されるスラリーがぶつかる位置に第２の遮蔽板２３が若干の傾斜角をもって設置され、流入されたスラリーが直接第２の沈殿槽４に流れ込むことを防止している。この第２の遮蔽板２３はスラリー流入口１７と同様側壁間全幅にわたって上層部に設けられる。また、第１の沈殿槽３の上澄み液を第２の沈殿槽４に移送するための上澄み液排出口２５が両沈殿槽間の隔壁の上端を側壁から所定幅（この実施形態では中間位置）で低くして形成され、その排出口２５の下方には第３の遮蔽板２４が設置され、分離が不十分な状態の中間層の液やスラリー流入口１７から流入されたスラリーの固形分が対流で混入してしまうのを防止する機能を果たす。この第３の遮蔽板２４も隔壁全幅にわたって上層部に設けられるのが効果的である。図３にはこの第２の遮蔽板２３と第３の遮蔽板２４の機能を説明するため、流入されるスラリーの液体分の流れを破線で、固形分の流れを一点鎖線で模式的に示している。この第１の沈殿槽３での固液分離によりスラリー中の固形分の９割以上が取り除かれ、第１段での粗い分離がなされる。
【００１５】
次に、第２段での密なる分離工程となる第２の沈殿槽４について説明する。第１の沈殿槽３の上澄み液は上澄み液排出口２５を介して第２の沈殿槽４に移送されてくる。この第２の沈殿槽４には仕切壁２６が設置され、前記上澄み液排出口２５から遠い位置の上層部に処理液の排出口２７が配置される。ここに示した実施形態では前記両沈殿槽間の隔壁の上端を側壁から所定幅で低くして形成された上澄み液排出口２５の幅と一致させて側壁に平行な仕切壁２６が上層部から中層部にかけて配設されている。この仕切壁２６の存在によって中層部以上では仕切壁２６の上澄み液排出口２５側の領域と、仕切壁２６の反対側の領域とこの両領域を連通する領域の３室に区分される。但し、下層部は全領域が連通された状態となっている。そして、底部には固形分を排出する排出口２８が設置されるようにされている。この排出口２８は前記第１の沈殿槽３の排出口１８と配管で接続され、前記電動バルブ１９が開かれる際に第１沈殿槽３の固形分と共に固形分排出用の配管から排出される。なお、第１沈殿槽の固形分が逆流して第２の沈殿槽４内に流れ込むのを防ぐため、逆止弁３０を配管に介在させるのが推奨である。この排出口２８の上方には第１の遮蔽板２０と同様の第４の遮蔽板２９が設置される。この第４の遮蔽板２９は中間層からの吸い込みを防止しつつ前記排出口２８からの固形分をスムーズに流動排出させる流導機能を果たす。本発明は前記第１の沈殿槽３での第１段の沈殿分離で取り除くことが出来なかった微小粉状の固形成分をこの第２の沈殿槽４における静的沈殿によって固形分を沈殿させ分離させる粗密分離を組み合わせたことにより、固液分離したスラリーから、高度に純水化された排水を分離して得ることが出来たものである。
【００１６】
本発明の浄化槽処理水の脱色機能を備えた固液分離方法によって、どれだけ高度に純水化されたのかを示す計量証明データ（計量証明事業登録を受けた株式会社江東微生物研究所による。）を表１に示す。試料１は試作設備Ａでの処理前液（浄化槽処理液）、試料２は試作設備Ａでの処理後の液であり、試料３は試作設備Ｂでの処理前液（浄化槽処理液）、試料４は試作設備Ｂでの処理後の液である。
【表１】
0005775690.tif 000002
ここで、ＢＯＤとは生化学的酸素要求量であり生物の住み難さを示す値、ＣＯＤは化学的酸素要求量であり水の汚染度を示す値、そしてＳＳは固形物・浮遊物質量を示す値である。まず、施設Ａにおけるデータでは透明度を計量しており、処理前液（浄化槽処理液）では６度であったものが処理後の液では５０度以上となり格段の透明度変化となっていることが示されている。すなわち、褐色の色をしていた水が透明の水となったことが分かる。ＢＯＤについては41g/mlであったものが1.1mg/lと1/40に、ＣＯＤについては120mg/lであったものが40mg/lと1/3に下がっており、ＳＳについては処理前液は80mg/lであったものが、処理後には５mg/lに減少している。窒素含有量については処理前液は210mg/lであったものが処理後にも210mg/mあり、これについては減少していないが、燐含有量については処理前液は19mg/lであったものが処理後には0.07mg/lに激減している。また、大腸菌の量については１cc当たり80個存在していたものが５個未満と減少している。
【００１７】
以上の事実から、本発明の処理方法は窒素含有量の減少には繋がらないが、ＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳの値を下げ、大腸菌や燐成分の減少させ、その結果透明度が画期的によくなるという効果を奏することが分かる。施設Ｂにおけるデータも同様の効果を証明している。
これらについて、環境省の示す一律排水基準は生活環境項目において、以下の通りとなっている。
【表２】
0005775690.tif 000003
この基準値から分かるように、畜産処理水の排水において最も問題とされるＢＯＤ、ＣＯＤ、ＳＳ、ｐＨ値及び褐色の脱色において全て基準を大きくクリア出来ている。その他、窒素含有量において問題を残しているが燐含有量や大腸菌の数でも十分にクリアされていることが分かる。
【００１８】
本発明において、固形分排出用の配管から排出される固形分については含水量が多く、従来のスクリーンコンベアから排出される固形分のように、堆肥原料となる汚泥として使用するには不向きである。そこで、本発明の手法で排出される固形分の処理については原水槽（畜産舎から出る糞尿を集積するタンク）に還元してしまうか、暗渠槽による水分分離で汚泥とするなどの処理が推奨である。
【００１９】
本発明の処理方法では、ｐＨ調整材として従来から使用してきた苛性ソーダに代えて消石灰を溶解させた液を使用したところ、第１沈殿槽における第１段の固液分離するステップにおいて凝集した固形分の沈殿が早くなり、分離効率がよくなることが分かった。その原因は正確には解明できていないが、消石灰の粒子がフロック形態となった固形物に吸着し分離効果を高めているものと解される。苛性ソーダの場合、処理能力が１時間当たり８〜９ｔが限度であったものが、１５ｔまで処理能力を高めることができた。
【符号の説明】
【００２０】
１  第１の反応槽                          ２  第２の反応槽
３  第１の沈殿槽                          ４  第２の沈殿槽
５  供給配管                              ６  流量調整タンク
７  供給路                                ８，１４  薬品投入口
９  導入路                              １０，１５，２１  回転翼
１１  アングル柱                          １２，１６，２２  モータ
１３  供給路                              １７  スラリー流入口
１８  排出口                              １９  電動バルブ
２０  第１の遮蔽板                        ２３  第２の遮蔽板
２４  第３の遮蔽板                        ２５  上澄み液排出口
２６  仕切壁                              ２７  処理液の排出口
２８  固形分排出口                        ２９  第４の遮蔽板
３０  逆止弁
【図１】
0005775690.tif 000004
【図２】
0005775690.tif 000005
【図３】
0005775690.tif 000006
【図４】
0005775690.tif 000007