(57)【要約】【課題】処理コストを下げて、容易にリンの回収が可能な下水処理装置を提供する。【解決手段】下水処理装置２０は、最初沈殿池２１と最初沈殿池２１を経た処理水を浄化するエアレーションタンク２３とを含む。エアレーションタンク２３は、底部にブロワ２４を配置した散気水域と、エアの開口がなく、水面付近から底部付近まで揺動可能なファイバー状の微生物保持材２２を配置した微生物水域とを含む。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿池と前記沈殿池を経た処理水を浄化するエアレーションタンクとを含む下水処理装置であって、
前記エアレーションタンクに、底部にエアの開口を配置した散気水域と、エアの開口がなく、水面付近から底部付近まで揺動可能なファイバー状の微生物保持材を配置した微生物水域とを設けたことを特徴とする、下水処理装置。
【請求項２】
前記微生物保持材は、柔軟性を有するファイバー状である、請求項１に記載の下水処理装置。
【請求項３】
前記散気水域と前記微生物水域とは、水面付近と底面付近とを除いて、両水域を仕切る分離板で分離されている、請求項１または２に記載の下水処理装置。
【請求項４】
前記散気水域と前記微生物水域とを組み合わせた処理領域が形成され、
前記エアレーションタンクには、前記処理領域が複数設けられる、請求項１から３のいずれかに記載の下水処理装置。
【請求項５】
前記沈殿池には、水面付近から底部付近まで前記微生物保持材が設けられる、請求項１から４のいずれかに記載の下水処理装置。
【請求項６】
前記沈殿池と前記エアレーションタンクとの間に曝気槽を設けて、前記曝気槽に、底部にエアの開口を配置した散気水域と、エアの開口が無く、水面付近から底部付近まで揺動可能なファイバー状の微生物保持材を配置した微生物水域とを設ける、請求項１から４のいずれかに記載の下水処理装置。
【請求項７】
汚水を処理するエアレーションタンクを含む汚水処理装置においてリンを回収するリンの回収方法であって、
前記エアレーションタンクの内部に設けられた微生物保持材によって汚水を処理したのち、その処理水からリンを回収することを特徴とする、リンの回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、下水処理装置およびリンの回収方法に関し、特に、容易にリンが回収できる、下水処理装置およびリンの回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、下水処理測定装置およびリン回収方法が、たとえば、特開２００３−７１４９５号公報（特許文献１）に開示されている。同公報によれば、リンを含有する生活排水等の有機性下水を活性汚泥で処理し、発生した汚泥を水処理系から除去して、下水と汚泥とを処理していた。
【特許文献１】特開２００３−７１４９５号公報（要約）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のリンの回収は上記のように行われていた。活性汚泥法によって処理が行われるため、汚泥の濃縮や、発生汚泥の貯留等が必要で、これらの汚泥の処理コストが高くつくという問題があった。
【０００４】
この発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、処理コストを下げて、容易にリンの回収が可能な下水処理装置およびリン回収方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係る下水処理装置は、沈殿池と沈殿池を経た処理水を浄化するエアレーションタンクとを含む。下水処理装置は、エアレーションタンクに、底部にエアの開口を配置した散気水域と、エアの開口がなく、水面付近から底部付近まで揺動可能なファイバー状の微生物保持材を配置した微生物水域をと設けたことを特徴とする。
【０００６】
好ましくは、微生物保持材は、柔軟性を有するファイバー状である。
【０００７】
さらに好ましくは、散気水域と微生物水域とは、水面付近と底面付近とを除いて、両水域を仕切る分離板が設けられる。
【０００８】
この発明の一つの実施の形態においては、散気水域と微生物水域とを組み合わせた処理領域が形成され、エアレーションタンクには、処理領域が複数設けられる。
【０００９】
また、沈殿池に水面付近から底部付近まで微生物保持材が設けられてもよい。
【００１０】
なお、沈殿池とエアレーションタンクとの間に曝気槽を設けて、曝気槽に、底部にエアの開口を配置した散気水域と、エアの開口が無く、水面付近から底部付近まで揺動可能なファイバー状の微生物保持材を配置した微生物水域とを設けてもよい。
【００１１】
この発明の他の局面においては、下水を処理するエアレーションタンクを含む下水処理装置においてリンを回収するリンの回収方法は、エアレーションタンクの内部に設けられた微生物保持材によって下水を処理したのち、その処理水からリンを回収することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
エアレーションタンクに、底部にエアの開口を配置した散気水域と、水面付近から底部付近まで揺動可能なファイバー状の微生物保持材を配置した微生物水域とを設けたため、下水は、微生物保持材によって効率的に処理され、汚泥の巡回が不要になる。その結果、下水の処理コストを低減できる。
【００１３】
すなわち、従来の活性汚泥法では、汚泥の処理にコストがかかるとともに、エアレーションタンクをはじめとして、大規模な施設を必要とするが、この発明によれば、汚泥の発生が極力抑えられ、汚泥の処理コストが大幅に低減できるとともに、施設の面積も大幅に小さくすることが可能になる。
【００１４】
また、微生物保持材によって処理された後の処理水にはリンが高濃度に含まれているため、この処理水から効率的にリンの回収が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、この発明の原理について説明する。発明者は、下水処理場から得たサンプルを用いて、微生物保持材を用いた場合と、微生物保持材を用いない場合とで、どのように下水の成分が変化するのかを知るための実験を行った。ここで、サンプルは、下水処理場において、一般家庭から排出される下水から大きなごみ等を除いた下水を最初に処理する最初沈殿池、すなわち、エアレーションタンクに入る前の下水を採取した。
【００１６】
図１、図３および図４は、この下水処理で用いた実験装置を示す図である。対照実験を行うため、微生物保持材を有しない水槽１０（図１（Ａ））と、微生物保持材を有する水槽１１（図１（Ｂ））とを準備した。図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）において、矢印Ｃで示す部分の矢視図である。図１を参照して、水槽１０および１１は、透明のアクリル板で囲まれた直方体状である。水槽１０，１１の内部には、散気部１２と、分離板１３と、水槽１０，１１内において水流を改善するための傾斜したコーナー部１６が設けられている。散気部１２へ空気を供給するために供給パイプ１４が設けられている。この供給パイプは図示のないブロワに接続されている。なお、水槽１１の内部には、微生物保持材１５が設けられているが、水槽１０には設けられていない。
【００１７】
分離板１３は、散気部１２によってエアを供給する領域とエアを供給しない領域を分けるために設けられている。また、分離板１３は、水面から下方であって、かつ、水槽の下部との間に空間を維持できる位置に設けられる。すなわち、両領域間で下水の循環を妨げないように設けられている。
【００１８】
また、図１（Ｃ）に示すように、散気部１２は、水槽１０，１１の一方側の底部に設けられた矩形状のパイプであって、上部にエアの吹き出し用の複数の開口１２ａが設けられている。
【００１９】
なお、ここで微生物保持材１５とは、特開２００１−１９１０９０号公報などで公知の排水処理用の接触材で、その表面に保持された微生物の働きによって汚泥を処理する。微生物保持材１５は、垂直方向に伸びた芯材と、前記芯材から揺動可能に水平方向に伸びた辺材とを含む、柔軟性を有するファイバー状である。また、辺材の先端は固定されていないので、処理水の流れ等によって辺材の先端部に揺らぎが与えられる。すなわち、芯材と辺材とが水中で揺動することにより、付着汚泥が先端部から徐々に剥離し、そのため芯材と辺材とは安定した付着汚泥量を維持できる。
【００２０】
実際の実験装置の斜視図を図２に示す。図２（Ａ）は図１（Ａ）に対応し、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）に対応する、それぞれの対応する部分には同じ参照符号を付している。
【００２１】
図１および図２に示した水槽１０，１１において、散気部１２からエアが供給されると、エアは泡となって上昇し、泡の力で図３において矢印で示すように水流が生じる。この水流にのって下水中の汚泥１７が移動するときに、微生物保持材１５に付着する。その状態を図４に示す。
【００２２】
図１から図４に示すように、サンプルを水槽１０，１１内に供給し、散気部１２から空気を供給することにより下水がどのように変化するのかを、ＳＳ（浮遊物質）、ＣＯＤ、ＢＯＤ、の変化を調査した。得られた結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
図５から図７は、表１に示したデータのうち、ＳＳ、ＣＯＤ、および、ＢＯＤの変化を示すグラフである。図において「○」印は、微生物保持材を用いない場合であり、「◇」印は、微生物保持材を用いた場合である。なお、図中では、微生物保持材を「ＢＦ」と表記している。
【００２５】
図５から図７を参照して、いずれの場合においても、日ごとに下水中の含有量は減少し、特に、微生物保持材１５がある場合は、大きく減少することがわかる。
【００２６】
たとえば、ＳＳについては、一日で、微生物保持材１５がないと３１．２％（＝（１６５７−１１３０）／１６５１）しか低下しないのが、微生物保持材１５があると、６１．１％（＝（１６５７−６４０）／１６５７）も低下する。同様に、ＣＯＤについても、微生物保持材１５がないと３８．３％しか低下しないのが、微生物保持材１５があると、１日で７４％低下し、２日目で９４％低下している。ＢＯＤにおいても、１日経つと７４％、２日目で９４％低下したことがわかる。
【００２７】
また、実験３日後、４日後の微生物保持材１５有りの水槽１１では、水槽１１内の水の透明度は黄色がかった透明な水となった。
【００２８】
以上から、発明者は、従来のように、最終沈殿池のような下水処理における下流側から上流側へ汚泥を巡回することなく、流入した下水をそのまま微生物保持材１５で処理することが可能であることを発見した。そして、発明者は、この知見に基づいて、これを現実の下水処理場に適用することを考えた。
【００２９】
図８は、この発明に係る構成を、実際の下水処理装置に適応した場合の下水処理装置の全体構成の一実施の形態を示す模式図である。図８を参照して、下水処理装置２０は、下水が流入され、異物の除去等の前処理が行われる最初沈殿池２１と、最初沈殿池２１からの上澄み液を受けるエアレーションタンク２３と、エアレーションタンク２３によって処理された処理水を受ける最終沈殿池２５とを含み、最終沈殿池２５の上澄み液が放流される。なお、最終沈殿池２５の異物は、管２６を経て排出される。
【００３０】
図８に示すように、この実施の形態によれば、従来のように、最終沈殿池２５からの汚泥の一部をエアレーションタンク２３に巡回する必要がなくなるため、下水処理場の配管等の設備が単純になり、コストも大幅に削減できる。
【００３１】
エアレーションタンク２３には、複数の微生物保持材２２が三次元的に設けられている。この微生物保持材２２は、下水に対して、上記した実験における微生物保持材１５と同様の作用を行うことによって、処理水中の汚物を微生物によって分解し、汚泥の発生量を削減する。
【００３２】
エアレーションタンク２３に設けられた微生物保持材２２が有効に作用するように、エアレーションタンク２３には、エアレーションタンク２３を曝気するためのブロワ３２が設けられている。
【００３３】
図９は、エアレーションタンク２３内の、微生物保持材２２とブロワ３３とを示す図である。図９に示すように、エアレーションタンク２３内は、平面的に見るとエアを供給する領域とエアを供給しない領域とに分割されている。エアを供給する領域には、エアレーションタンク２３の底部にブロワ２４が設けられ、エアを供給しない領域には微生物保持材２２が設けられている。
【００３４】
すなわち、エアレーションタンク２３に、底部にエアを供給する開口を配置した散気水域と、エアの開口がなく、水面付近から底部付近まで揺動可能なファイバー状の微生物保持材２２を配置した微生物水域とを設けた。散気水域と微生物水域との間には、水面付近と底面付近とを除いて、両水域を仕切る分離板として作用する円筒状のガイドパイプ３５が設けられている。この構成によって、発泡された空気が水面近くへ送られ、汚物が有効に攪拌され、その周囲に設けられた微生物保持材２２ａ，２２ｂ，２２ｃ等に付着する。エアレーションタンク２３内部には、このような、散気水域と微生物水域とを組み合わせた処理領域が複数設けられている。
【００３５】
また、このように分離板を設け、かつ、水面付近を底面付近に水流口を設けることで、散気水域を微生物水域との間で循環水流が容易に形成される。
【００３６】
このように構成された下水処理装置においては、最初沈殿池２１は、下水中から重量物を沈殿させる処理を行う。したがって、エアレーションタンク２３には、エアによる上昇水流で底部から水面近くまで上昇しないような重い不純物が除去された処理水が流入する。そのため、エアレーションタンク２３内に沈殿物が少なくなり、エアレーションタンク２３内の汚泥は上昇と下降とを繰り返し、微生物保持材２２に容易に付着する。
【００３７】
また、エアを供給しない領域に微生物保持材２２を設けたため、汚泥は、激しい水流にさらされることなく微生物保持材２２に保持される。また、ファイバー状の構造体のため、エアレーションタンク２３内に三次元的に配置しても、それ自体が占める容積は小さく、汚泥が付着して、微生物保持材２２を構成する芯材や辺材が見かけ上太くなっても、エアレーションタンク２３内の水流を妨げない。また、柔軟性を有するため、水流によって微生物保持材２２が容易に移動し、過剰に付着した汚泥を揺り落とされ、微生物を効率的に活動させることができる。
【００３８】
微生物保持材は、水面付近から底面付近まで配置することにより、効率よく汚泥を付着することが可能になる上、水流で揺動することによって汚泥の付着が過剰にならないので、微生物の活動も活発になる。
【００３９】
なお、微生物保持材２２は、合成樹脂製であるのが好ましい。
【００４０】
このように構成されたエアレーションタンク２３においては、汚泥がタンク内で微生物によって処理されてしまうため、従来のように、汚泥を取り出して処理する必要がない。たとえ、汚泥が残留したとしても、年１回程度の排出処理で十分である。また、定期的な汚泥の循環も不要である。さらに、富栄養化の原因となる「リン」も処理水に高濃度に含まれるため、この処理水を用いればリンを容易に回収できる。
【００４１】
次に、散気水域と微生物水域とからなる処理領域を直列に複数設けた場合について説明する。図１０は、処理領域を直列に複数連続して設けた場合の、エアレーションタンク２３ａの構成を示す図である。図１０（Ａ）は、エアレーションタンク２３ａの長手方向に交わる方向の断面図であり、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）において、Ｂ−Ｂで示す部分の断面図である。図１０（Ａ）、（Ｂ）を参照して、散気水域（ブロワ２４のある水域）と微生物水域（微生物保持材２２のある水域）とが、円筒状の分離板２８ａ，２８ｂで分離された処理領域が複数、直列に連続して設けられている。なお、この場合、連続する散気水域のエアの供給量をその前の散気水域の供給量の７０％以下とするのが好ましい。
【００４２】
また、処理領域を小さく区切ると、循環水流がスムーズになり、微生物の活動が活発になり、好ましい。
【００４３】
なお、図８に示したエアレーションタンク２４も基本的に同様の構成を有している。
【００４４】
上記実施の形態においては、散気水域に、円筒状のガイドパイプを設けた場合を例に上げて説明したが、これに限らず、底部に１個のエア開口部もしくは、特殊発泡器を配置し、上部水域を円筒状に囲ったものでもよいし、底部に散気管の開口を複数並べ、上部水域を分離板で囲ったものでもよい。また、分離板の形状は任意でよい。
【００４５】
このように、分離板を設け、かつ、水面付近を底面付近に水流口を設けることで、散気水域を微生物水域との間で循環水流が容易に形成される。
【００４６】
上記実施の形態においては、散気水域と微生物水域とを分離するのに分離板を設けたが、これを設けることなく、エアで処理水を攪拌し、かつ、底部の汚泥を水流で巻き上げ、微生物保持材に汚泥を付着させる循環水流が形成される構成であればよい。
【００４７】
上記実施の形態においては、エアレーションタンクに微生物保持材を設けた例について説明したが、これに限らず、最初沈殿池や、最初沈殿池とエアレーションタンクとの間に曝気槽を設け、その中に微生物保持材を設けるようにしてもよい。このようにすれば、既設の下水処理装置への設置も可能になる。
【００４８】
なお、この場合も、沈殿池や曝気槽に設ける微生物保持材およびブロワは、エアレーションタンクに設けたものと同様の構成としてもよい。
【００４９】
また、上記実施の形態においては、下水処理について説明したが、これに限らず、汚水についても同様に処理が可能である。
【００５０】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
この発明に係る下水処理装置は、発生汚泥を上流側へ戻す必要がないため、構成が簡素化され、コストダウンが可能な下水処理装置として有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】この発明の基となった、下水処理の実験装置を示す図である。
【図２】実際の実験装置の構成を示す斜視図である。
【図３】下水処理の実験装置を示す図である。
【図４】下水処理の実験装置を示す図である。
【図５】実験結果を示すグラフである。
【図６】実験結果を示すグラフである。
【図７】実験結果を示すグラフである。
【図８】この発明に係る構成を有する下水処理装置を示す図である。
【図９】エアレーションタンクの具体的構成を示す図である。
【図１０】エアレーションタンクの他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０，１１  水槽、１２  散気部、１４  パイプ、１５，２２  微生物保持材、２０  下水処理装置、２１  最初沈殿池、２３  エアレーションタンク、２４  ブロワ、２５  最終沈殿池。
【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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【図８】
2008183519.tif 000011
【図９】
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【図１０】
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