(57)【要約】【課題】オキシデーションディッチ法のディッチと嫌気処理手段とを組み合わせて原水中の有機物、窒素及びリンの除去を行う排水処理装置及び方法を提供する。【解決手段】無終端水路（ディッチ１１）に好気域１４と無酸素域１５とを形成し、好気域１４の上流側溶存酸素濃度と下流側溶存酸素濃度とに基づいて酸素供給手段（曝気装置１３）及び循環流発生手段（水中プロペラ１２）を制御するディッチ１１と、該ディッチ１１に原水を流入させる原水流入経路１８に設けた嫌気処理手段（嫌気槽１９）と、ディッチ１１で処理した処理液の固液分離を行う固液分離手段（最終沈殿池１７）と、固液分離手段１７で分離した汚泥を嫌気槽１９に返送して原水に混合する返送汚泥経路２１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】
無終端水路に循環流発生手段及び酸素供給手段を備え、該酸素供給手段の下流側の好気域と、該好気域の終端から前記酸素供給手段に至る無酸素域とを形成し、前記好気域における上流側と下流側とに、循環液中の溶存酸素濃度を測定する上流側溶存酸素計及び下流側溶存酸素計をそれぞれ設けるとともに、該上流側溶存酸素計及び下流側溶存酸素計で測定した溶存酸素濃度に基づいて前記酸素供給手段による酸素の供給量及び前記循環流発生手段による循環液の流速をそれぞれ調節する制御手段を設けた排水処理装置において、前記無終端水路に原水を流入させる原水流入経路に設けた嫌気処理手段と、前記無終端水路で処理した処理液の固液分離を行う固液分離手段と、該固液分離手段で分離した汚泥を前記嫌気処理手段に返送して原水に混合する返送汚泥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】
無終端水路に設けた循環流発生手段及び酸素供給手段により、該酸素供給手段の下流側に好気域を、該好気域の終端から前記酸素供給手段との間に無酸素域をそれぞれ形成し、前記好気域における上流側の溶存酸素濃度と下流側の溶存酸素濃度とをそれぞれ測定し、各溶存酸素濃度の測定値に基づいて前記酸素供給手段による酸素の供給量及び前記循環流発生手段による循環液の流速をそれぞれ調節する排水処理方法において、前記無終端水路で処理した処理液を固液分離し、分離した汚泥を前記無終端水路に流入する原水と混合させて嫌気処理を行い、該嫌気処理を行った原水及び汚泥の混合液を前記無終端水路に流入させることを特徴とする排水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置及び方法に関し、詳しくは、オキシデーションディッチを含む排水処理装置で原水中の有機物（ＢＯＤ）、窒素及びリンを除去する排水処理装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生物学的な排水処理を行う方法として、オキシデーションディッチ法が広く知られている。このオキシデーションディッチ法は、無端状に形成したディッチ（無終端水路）内の水を循環させながら一部で曝気することにより、ディッチ内に好気域と無酸素域とを形成し、有機物の分解だけでなく、好気域での硝化反応と無酸素域での脱窒反応とによって窒素分も除去するようにしている。
【０００３】
オキシデーションディッチ法は、大規模処理場に比べて日間変動が大きい小規模処理場に適しているが、日間変動によってディッチ内における負荷が大きく変動するため、負荷に応じてディッチ内の流速や酸素供給量（曝気量）を調節し、前記好気域と無酸素域とのバランスを適正に保つことが重要となる。このため、好気域の適当な位置に溶存酸素計（ＤＯ計）を設置し、このＤＯ計の測定値（ＤＯ値）に基づいて循環液の流速及び酸素の供給量をそれぞれ調節することにより、好気域と無酸素域とのバランスを適正に保つようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
一方、下水、排水中のリンを除去する方法として、従来から、嫌気状態で微生物が有機物を摂取する際に体内に蓄積したリンを水中に放出し、嫌気状態で放出した量以上のリンを好気状態で微生物が過剰摂取することを利用し、生物学的に水中からリンを除去することが行われている。この方法とオキシデーションディッチ法とを組み合わせ、ディッチ（曝気槽）の前段に嫌気槽（流量調整槽）を配置し、流入原水と返送汚泥とを嫌気槽で混合して微生物からリンを放出させるようにした方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２００５−５２８０４号公報
【特許文献２】特開平７−２９００８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２に記載されているように、単にオキシデーションディッチに嫌気槽を付加しただけでは、日間変動によるディッチ内の状態変化により、嫌気槽内を所定の嫌気状態に保つことができず、返送汚泥と共に硝酸性窒素が大量に嫌気槽内に流入すると、微生物からのリンの放出が十分に行えなくなって生物学的なリンの除去が阻害されるため、複雑な流量制御を行うなどの対策を講じる必要があり、装置が複雑になってコスト上昇の大きな要因となっていた。さらに、特許文献２では、ディッチで間欠曝気を行って硝化・脱窒効率を高めることが行われているが、間欠曝気を行うと返送汚泥中の硝酸性窒素の濃度が大きく変化し、これが嫌気槽でのリン放出に大きな影響を及ぼしてリンの除去効率を低下させる要因ともなる。
【０００６】
そこで本発明は、上流側の溶存酸素測定値と下流側の溶存酸素測定値とに基づいて循環液の流速及び曝気量を制御するオキシデーションディッチ法の利点を有効利用し、原水中の有機物及び窒素だけでなく、リンも確実に除去することができる排水処理装置及び方法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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、無終端水路に循環流発生手段及び酸素供給手段を備え、該酸素供給手段の下流側の好気域と、該好気域の終端から前記酸素供給手段に至る無酸素域とを形成し、前記好気域における上流側と下流側とに、循環液中の溶存酸素濃度を測定する上流側溶存酸素計及び下流側溶存酸素計をそれぞれ設けるとともに、該上流側溶存酸素計及び下流側溶存酸素計で測定した溶存酸素濃度に基づいて前記酸素供給手段による酸素の供給量及び前記循環流発生手段による循環液の流速をそれぞれ調節する制御手段を設けた排水処理装置において、前記無終端水路に原水を流入させる原水流入経路に設けた嫌気処理手段と、前記無終端水路で処理した処理液の固液分離を行う固液分離手段と、該固液分離手段で分離した汚泥を前記嫌気処理手段に返送して原水に混合する返送汚泥経路とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の排水処理方法は、無終端水路に設けた循環流発生手段及び酸素供給手段により、該酸素供給手段の下流側に好気域を、該好気域の終端から前記酸素供給手段との間に無酸素域をそれぞれ形成し、前記好気域における上流側の溶存酸素濃度と下流側の溶存酸素濃度とをそれぞれ測定し、各溶存酸素濃度の測定値に基づいて前記酸素供給手段による酸素の供給量及び前記循環流発生手段による循環液の流速をそれぞれ調節する排水処理方法において、前記無終端水路で処理した処理液を固液分離し、分離した汚泥を前記無終端水路に流入する原水と混合させて嫌気処理を行い、該嫌気処理を行った原水及び汚泥の混合液を前記無終端水路に流入させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無終端水路（ディッチ）における好気域の上流側及び下流側でそれぞれ測定した各溶存酸素濃度に基づいて酸素の供給量及び循環液の流速をそれぞれ調節することにより、流入水の負荷が大きく変動してもディッチ内が一定の好気・無酸素状態に保たれているので、原水流入経路に嫌気処理手段を設け、この嫌気処理手段で、固液分離手段で分離した汚泥と流入する原水とを混合して嫌気状態を一定時間保持することにより、微生物による有機物の摂取とリンの放出とが確実に行われ、ディッチの好気域における好気性処理で放出量以上のリンを微生物が過剰摂取することにより、生物学的に水中からリンを除去することができる。すなわち、ディッチ内の状態を一定に保つことによって嫌気処理手段における嫌気状態も一定に保つことができるので、原水中のリンを確実に除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の排水処理装置の一形態例を示す説明図、図２は間欠曝気を行ったときの返送汚泥中の硝酸性窒素濃度及びアンモニア性窒素濃度の変動状態の一例を示す図、図３は循環液の流速及び酸素の供給量をそれぞれ調節したときの返送汚泥中の硝酸性窒素濃度及びアンモニア性窒素濃度の変動状態の一例を示す図である。
【００１１】
この排水処理装置は、無終端水路からなるディッチ１１に循環流発生手段である水中プロペラ１２と酸素供給手段である曝気装置１３とを設け、ディッチ１１内に矢印で示す方向の循環流を形成することにより、曝気装置１３から所定の距離までの間に好気域１４を、この好気域１４の終端から曝気装置１３までの間に無酸素域１５をそれぞれ所定のバランスで形成している。
【００１２】
好気域１４の終端部には、出口流路１６を介して最終沈殿池１７が設けられ、無酸素域１５の上流部分には原水流入経路１８が設けられるとともに、該原水流入経路１８の途中には嫌気処理手段である嫌気槽１９が設けられている。さらに、最終沈殿池１７には、分離した上澄み水が流出する処理水流出経路２０と、沈降分離した汚泥を返送する返送汚泥経路２１と、汚泥の一部を余剰汚泥として抜き取る汚泥抜出経路２２とが設けられている。前記嫌気槽１９は、該嫌気槽１９に流入した原水と返送汚泥経路２１から返送された汚泥とを混合して嫌気状態に所定時間保持する。
【００１３】
また、前記好気域１４には、上流側と下流側とに循環液中の溶存酸素濃度を測定する上流側溶存酸素計（第１ＤＯ計）２３と下流側溶存酸素計（第２ＤＯ計）２４とがそれぞれ設けられるとともに、第１ＤＯ計２３及び第２ＤＯ計２４で測定した溶存酸素濃度に基づいて前記曝気装置１３による酸素の供給量及び前記水中プロペラ１２による循環液の流速をそれぞれ調節するための制御手段２５が設けられている。
【００１４】
原水流入経路１８から嫌気槽１９に流入した原水は、最終沈殿池１７から返送汚泥経路２１を通って返送された汚泥と混合し、嫌気槽１９で嫌気状態に保持される。この嫌気状態において、汚泥中の微生物は、原水中の有機物を摂取するとともに体内からリンを放出する。所定時間嫌気状態に保持された後、放出されたリンを含む汚泥と原水との混合液は、ディッチ１１の無酸素域１５の上流部分に流入して循環液に合流し、無酸素域１５で無酸素状態に保持されることにより硝酸性窒素の脱窒が行われ、循環液中から窒素が除去される。
【００１５】
循環液は、水中プロペラ１２を経て曝気装置１３を通過する際に、ブロワから圧送されて循環液中に噴出した空気と接触することにより、液中に酸素を取り込んで好気性状態となり、好気域１４を流れながら有機物の分解やアンモニア性窒素の硝化が行われるとともに、微生物によるリンの過剰摂取が行われ、循環液中から有機物及びリンが除去され、アンモニア性窒素の硝化が行われる。
【００１６】
好気域１４の終端部を流れる循環液の一部は、出口流路１６を通って最終沈殿池１７に抜き出され、最終沈殿池１７で混合液の固液分離が行われる。最終沈殿池１７で分離した上澄み液は、処理水流出経路２０から流出し、沈殿した汚泥の一部は汚泥抜出経路２２から余剰汚泥として抜き取られ、残りの汚泥は、返送汚泥経路２１を通って前記嫌気槽１９に返送される。また、最終沈殿池１７に抜き出されなかった循環液は、溶存酸素の減少によって無酸素状態となり、無酸素域１５の上流部分で嫌気槽１９からの前記混合液と合流し、ディッチ１１内を循環する。
【００１７】
一方、前記制御手段２５では、第１ＤＯ計２３及び第２ＤＯ計２４で測定した各溶存酸素濃度に基づいて前記曝気装置１３と前記水中プロペラ１２とを制御し、流入負荷が変動してもディッチ１１内の好気域１４と無酸素域１５とのバランスを一定に保持する。
【００１８】
例えば、流入原水の負荷の変動により、第１ＤＯ計２３で測定した溶存酸素濃度（以下、上流側測定値という）が適正範囲で、第２ＤＯ計２４で測定した溶存酸素濃度（以下、下流側測定値という）が適正範囲を超えた場合は、水中プロペラ１２を減速して循環液の流速を低下させることにより、下流側測定値が適正範囲に入るようにする。また、下流側測定値が適正範囲を下回った場合は、水中プロペラ１２を増速して循環液の流速を上昇させることにより、下流側測定値が適正範囲に入るようにする。
【００１９】
一方、上流側測定値が適正範囲を超えた場合は、酸素過剰状態であるから、曝気装置１３による曝気量を減少させて上流側測定値が適正範囲に入るようにした後、下流側測定値が適正範囲に入るように、前述のように水中プロペラ１２を増速又は減速して循環液の流速を調節する。
【００２０】
逆に、上流側測定値が適正範囲を下回った場合は、酸素不足状態であるから、曝気装置１３による曝気量を増大させて上流側測定値が適正範囲に入るようにした後、下流側測定値が適正範囲に入るように、前述のように水中プロペラ１２を増速又は減速して循環液の流速を調節する。
【００２１】
このようにして循環流発生手段である水中プロペラ１２や、酸素供給手段である曝気装置１３を制御することにより、ディッチ１１内の好気域１４及び無酸素域１５のバランスを一定に保持することができ、安定した処理を行うことができる。
【００２２】
そして、ディッチ１１内での処理が安定することにより、ディッチ１１から最終沈殿池１７に抜き出される混合液の状態も安定し、混合液中に含まれる窒素分の濃度も安定する。
【００２３】
例えば、図２は、前記制御を行わずに曝気装置１３を間欠運転したときの返送汚泥中の硝酸性窒素濃度（Ａ）及びアンモニア性窒素濃度（Ｂ）の変動状態の一例を示すもので、曝気時にはディッチ１１内が好気状態になることから、最終沈殿池１７に抜き出されて分離した汚泥中の硝酸性窒素濃度（Ａ）が上昇し、その上昇分に応じてアンモニア性窒素濃度（Ｂ）が低下する。また、曝気停止時には、硝酸性窒素濃度（Ａ）が低下してアンモニア性窒素濃度（Ｂ）が上昇する。さらに、両窒素濃度の変化は、流入負荷に大きく影響されるため、最終沈殿池１７から嫌気槽１９に返送される返送汚泥中に硝酸性窒素が高濃度になることがあり、微生物からのリンの放出が阻害されてリンの除去を十分に行えなくなる。
【００２４】
一方、前述のように、上流側測定値と下流側測定値とに基づいて流速及び曝気量を制御した場合は、図３に示すように、流入負荷が変動しても返送汚泥中の硝酸性窒素濃度（Ａ）は略一定の低濃度状態となり、アンモニア性窒素濃度（Ｂ）も、好気域１４が安定して形成されることから流入負荷に関係なく略一定の状態となる。したがって、嫌気槽１９に返送される汚泥中の硝酸性窒素濃度が低濃度で安定した状態になることから、嫌気槽１９における微生物からのリンの放出も安定して行えることになる。
【００２５】
また、ディッチ１１内を高負荷状態として運転することにより、低負荷時に比べて汚泥の自己分解を抑えることができるので、汚泥抜出経路２２から抜き出す汚泥中のリン濃度を高めることができ、処理水中のリン濃度を更に低下させることが可能となる。
【００２６】
さらに、嫌気槽１９で放出されたリンは、ディッチ１１内が好気状態あるいは無酸素状態のときに汚泥中に摂取され、特に好気状態ではリンの摂取速度が早いので、曝気装置１３を間欠運転したときの曝気運転中に水中プロペラ１２や曝気装置１３を適宜制御してディッチ１１内の全体を好気状態にすることにより、汚泥によるリンの摂取を促進させてリンの除去効率を向上させることができる。
【００２７】
このように、従来のオキシデーションディッチ法に嫌気槽のような嫌気処理手段を単に組み合わせた場合に比べて、上流側測定値と下流側測定値とに基づいて流速及び曝気量を制御するオキシデーションディッチ法に嫌気槽のような嫌気処理手段を組み合わせることにより、リンを安定して除去できるとともに、リンの除去効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の排水処理装置の一形態例を示す説明図である。
【図２】間欠曝気を行ったときの返送汚泥中の硝酸性窒素濃度及びアンモニア性窒素濃度の変動状態の一例を示す図である。
【図３】循環液の流速及び酸素の供給量をそれぞれ調節したときの返送汚泥中の硝酸性窒素濃度及びアンモニア性窒素濃度の変動状態の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１…ディッチ、１２…水中プロペラ、１３…曝気装置、１４…好気域、１５…無酸素域、１６…出口流路、１７…最終沈殿池、１８…原水流入経路、１９…嫌気槽、２０…処理水流出経路、２１…返送汚泥経路、２２…汚泥抜出経路、２３…上流側溶存酸素計（第１ＤＯ計）、２４…下流側溶存酸素計（第２ＤＯ計）、２５…制御手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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