(57)【要約】【課題】サテライト処理場の汚水処理装置の省スペース化を図ることを目的としている。【解決手段】サテライト処理場の汚水処理装置１０は、下水道幹線１８を流れる汚泥物質を含む汚水の表層の被処理水を取水する取水手段１２と、この取水手段１２で取水した被処理水を上向流で流入させる処理槽２０内に、被処理水より比重の小さなろ材を充填して形成されたろ材層２４で固液分離を行う高速ろ過手段１４と、高速ろ過手段１４の流出水を嫌気槽３０に導入して嫌気処理し、この嫌気槽３０からの流出水を好気槽３２に導入して好気処理するとともに、好気槽３２内に設けられた膜分離部３６で固液分離を行う膜分離活性汚泥手段１６と、を備えている。【選択図】図１
2008000705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水道幹線の上流側に分岐したサテライト処理場を設け、前記下水道幹線の汚水の表層の一部を取水した被処理水の膜分離による汚水処理手段を備え、前記汚水処理手段の処理水を近隣の市街地へ供給することを特徴とするサテライト処理場の汚水処理装置。
【請求項２】
前記汚水処理手段は、
前記被処理水を処理槽内に形成したろ材層に加圧して流入させて固液分離を行う高速ろ過手段と、
前記高速ろ過手段の排出口に直結し、前記高速ろ過手段からの流出水を嫌気槽に導入して嫌気処理し、前記嫌気槽からの流出水を好気槽に導入して好気処理するとともに、前記好気槽の内部に設けられた膜分離部で固液分離を行う膜分離活性汚泥手段と、
を組み合わせたことを特徴とする請求項１記載のサテライト処理場の汚水処理装置。
【請求項３】
前記高速ろ過手段の被処理水の導入側には、前記導入側と前記下水道幹線との間の配管にフロートを備えた吸込み口を取り付け、前記下水道幹線を流れる汚水の表層の被処理水を取水する取水手段を備えていることを特徴とする請求項２記載のサテライト処理場の汚水処理装置。
【請求項４】
前記膜分離活性汚泥手段は、処理水の排出側に逆浸透膜またはナノろ過膜を取り付けていることを特徴とする請求項２または３に記載のサテライト処理場の汚水処理装置。
【請求項５】
前記膜分離活性汚泥手段は、処理槽内に活性炭を添加してあることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか記載のサテライト処理場の汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に下水道幹線の上流側の下水道幹線から汚水の一部を採取し、汚水処理を行い下水道の上流側の市街地へ下水道の再利用水を供給するサテライト処理場の汚水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図６はサテライト処理場の説明図である。図示のように下水道は、上流側から下流側に汚水を送水する下水道幹線１と、下水道幹線１の上流側に分岐して接続する複数の分岐管２と、下水道幹線１の下流側の末端に終末処理場３とを備えている。下水道は上流側の複数の分岐管２から流れてくる汚水を下水道幹線１で集水し、下流側の末端の終末処理場３において汚水を処理し下水道の再利用水を生成している。再利用水は、主に工業用処理水、雑用水、ビオトープ、河川水の確保、防火用水、緊急時生活用水などに利用されている。このような再利用水は下流側の処理場から上流側の市街地へ送水することは困難であり、終末処理場の近隣で多く利用されている。近年、下水道幹線の上流側の市街地に衛星的にサテライト処理場４を設けて、下水道の汚水処理を行い、処理場の近隣の市街地でも再利用水を利用できるようにしている。これにより、従来終末処理場の近隣で多く利用されていた再利用水を、下水道の上流側となる市街地でも有効的に活用することができる。
【０００３】
ここで一般的な終末汚水処理場の処理工程について説明する。終末汚水処理場は、沈砂池および最初沈殿池による重力沈降を利用した固液分離設備である。図７に示すように下水道幹線から処理場まで流れてきた汚水は、まず沈砂池５に導入される。沈砂池５では流速を遅くして汚水中に含まれる大きな塵や砂を沈降させて汚水と分離させている。分離した汚水はポンプにより隣接する最初沈殿池６に導入される。最初沈殿池６では、前記沈砂池５よりもさらに遅い速度で沈砂池５で沈まなかった小さな塵を沈降させて汚水と分離させている。そして生物反応タンク７により汚水の活性汚泥反応が行われた後、最終沈殿池８で重力沈降を利用した固液分離を行う。その後、消毒設備９で減菌した後に河川や海域に放流される。（従来の膜分離活性汚泥装置は例えば特許文献１、２に開示されている。）
【特許文献１】特許３２５７９４４号公報
【特許文献２】特許３２５７９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記サテライト処理場は、広大な設置スペースを確保することが困難な市街地に配置するため省設置面積型であることが望ましく、活性汚泥濃度を高濃度に保つことで生物反応時間を短縮でき、かつ、生物反応槽中に膜分離装置を設置して固液分離を行うことで最終沈殿池ならびに消毒施設を省略できる膜分離活性汚泥法は、サテライト処理場に適しているといえる。
【０００５】
一方、活性汚泥は、供給する原水性状により汚泥粘度が異なる傾向を示すことがわかっており、最初沈殿池の流入水と流出水を供給した場合を比較すると、バッキ槽内の活性汚泥浮遊物質の濃度：ＭＬＳＳ（Mｉｘｅｄ  Ｌｉｑｕｏｒ  Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｌｉｄ）が１２ｇ／ｌを超えた場合において、最初沈殿池の流入水を供給した場合に、粘度が高くなることがわかっている。粘度の上昇は微生物の代謝産物に由来する糖タンパク量が増加することが原因であるといわれているが、その増加機構は明らかになっていない。しかしながら、粘度が上昇すると活性汚泥のろ過性は低下し、薬品を用いた化学洗浄の頻度が多くなるため、維持管理性を考慮すると膜分離活性汚泥法への供給水は最初沈殿池の流出水と同等若しくは類似した水質であることが望ましい。
【０００６】
ところで最初沈殿池は重力沈降を利用した固液分離設備であるため、例えば合流式下水道における固液分離速度は最大で５０ｍ／日までと制限され、広大な敷地面積が必要となる。敷地面積を縮小する手法としては、最初沈殿池の流入水中に有機系高分子凝集剤や無機系凝集剤を添加して粒子同士を結合させて沈殿速度の早い粒子を形成し、固液分離速度を速くする手法も考えられるが、薬品使用による維持管理コストの増加を考慮する必要が生じる。
【０００７】
そこで本発明は従来技術の問題点を解決するため、サテライト処理場の汚水処理装置の省スペース化を図ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のサテライト処理場の汚水処理装置は、下水道幹線の上流側に分岐したサテライト処理場を設け、前記下水道幹線の汚水の表層の一部を取水した被処理水の膜分離による汚水処理手段を備え、前記汚水処理手段の処理水を近隣の市街地へ供給することを特徴としている。
【０００９】
この場合において、前記汚水処理手段は、前記被処理水を処理槽内に形成したろ材層に加圧して流入させて固液分離を行う高速ろ過手段と、前記高速ろ過手段の排出口に直結し、前記高速ろ過手段からの流出水を嫌気槽に導入して嫌気処理し、前記嫌気槽からの流出水を好気槽に導入して好気処理するとともに、前記好気槽の内部に設けられた膜分離部で固液分離を行う膜分離活性汚泥手段と、を組み合わせたことを特徴としている。
【００１０】
この場合において、前記高速ろ過手段の被処理水の導入側には、前記導入側と前記下水道幹線との間の配管にフロートを備えた吸込み口を取り付け、前記下水道幹線を流れる汚水の表層の被処理水を取水する取水手段を備えているとよい。前記膜分離活性汚泥手段は、処理水の排出側に逆浸透膜またはナノろ過膜を取り付けているとよい。また前記膜分離活性汚泥手段は、処理槽内に活性炭を添加してあるとよい。
【発明の効果】
【００１１】
上記のごとくなっている本発明は、下水道幹線の上流側にサテライト処理場を設け、下水道幹線の汚水の表層の一部を取水した被処理水を高速ろ過手段と膜分離活性汚泥手段を直結し組み合わせて汚水処理を行っている。このため従来利用されている最初沈殿池の代替として高速ろ過設備を採用することで、サテライト処理場の敷地面積を大幅に削減することが可能となる。よって市街地の設置スペースの小さな場所であってもサテライト処理場を設置することができる。また高速ろ過手段は設置面積の省スペース化を実現できるとともに、高速ろ過手段の流出水を後段の膜分離活性汚泥手段に供給することで汚泥粘度の上昇を抑制できるため、安定した膜分離活性汚泥手段の稼動が可能となり、汚水処理の処理コストを低減することができる。
【００１２】
本発明の被処理水の取水手段は、汚水の表層の一部を取水するようにしている。このため汚水に含まれる汚泥物質の取水を軽減し、汚水処理装置の浄化処理の負担を軽減するこができる。
【００１３】
本発明の膜分離活性汚泥手段の後段には、逆浸透膜またはナノろ過膜を取り付けている。逆浸透膜は水に含まれる無機分子を除去することができ、飲料水に近い清浄度が得られる。またナノろ過膜は、被処理水の色度成分を除去し透明の処理水が得られる。よって逆浸透膜またはナノろ過膜を任意に選択することにより用途に応じた再利用水を得ることができる。
【００１４】
本発明の膜分離活性汚泥手段には活性炭を添加している。このため活性汚泥反応とともに、被処理水の脱臭、水質浄化、吸着等の効果が得られる。また膜分離部により活性炭と処理水を容易に分離することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のサテライト処理場の汚水処理装置の実施形態を添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。図１は実施形態に係るサテライト処理場の汚水処理装置の構成概略を示す図である。図２は実施形態に係るサテライト処理場の汚水処理装置の説明図である。
【００１６】
サテライト処理場の汚水処理装置１０を設置するサテライト処理場は、下水道幹線１８の上流側であって複数の市街地に設置している。またサテライト処理場は、下水道幹線１８と市街地との間に形成し下水道幹線１８の汚水の一部を取水するようにしている。図示のようにサテライト処理場に設置する汚水処理装置１０は、被処理水の取水手段１２と、汚水処理手段となる高速ろ過手段１４と、膜分離活性汚泥手段１６とを基本構成としている。
【００１７】
汚水処理装置１０は、図２に示すように下水道幹線１８から取水した汚水を導入している。取水手段１２は、下水道幹線１８と高速ろ過手段１４の導入口間を接続する配管１３の途中にポンプ１５を取り付け、配管１３の端部にホース１３ａを備えた構成である。また下水道幹線１８側のホース１３ａの吸込み口１７はフロート１９などの浮体を介して下水道幹線１８を流れる汚染物質を含む汚水上を浮上させ表層付近に取り付けている。そして配管端部が汚水上を浮遊しながら配管端部の吸込み口１７からポンプ１５の吸引によって表層水を取水している。
【００１８】
高速ろ過手段１４は、処理槽２０内の下方に汚水の導入口２２を備えている。また処理槽２０内の上方には水平方向にろ材層２４を形成し、上端部に処理水の排出口２６を取り付けている。ろ材層２４は、被処理水より比重の小さなろ材、例えば比重が１以下であり吸水性のないポリプロピレンを用いたろ材をろ材よりも小さな目開きを有するスクリーンで保護することにより、外部への流出を防止している。処理槽２０の下方には引抜管２１を取り付け、処理槽２０内の下方に堆積した汚泥または洗浄排水を外部に排出するようにしている。なおこの洗浄排水は下水道幹線１８に取り付けた取水手段１２よりも下流側に接続させて、下水道に戻すように構成することもできる。
【００１９】
膜分離活性汚泥手段１６は、嫌気槽３０と、好気槽３２を備えている。嫌気槽３０および好気槽３２は複数の仕切板３３を介して隣接配置してある。また嫌気槽３０および好気槽３２は循環経路３４を設けて活性汚泥を循環させている。嫌気槽３０の導入口は、高速ろ過手段１４の排出口２６と配管２３を介して直結させている。嫌気槽３０の槽内には高速ろ過手段１４からの被処理水を導入させている。嫌気槽３０内では被処理水を活性汚泥処理している。
【００２０】
また好気槽３２は嫌気槽３０からの活性汚泥処理水を導入して好気処理するとともに、槽内に設けられた膜分離部３６で固液分離を行っている。膜分離部３６は、ケーシング内に複数のろ過膜を並列配置し、ケーシング上部に接続する配管３７から吸引ポンプや、水頭差を利用した重力ろ過により膜透過水（処理水）を外部に排出するようにしている。また膜分離部３６の下方の好気槽３２には散気手段３８を取り付けてある。散気手段３８は好気槽３２の底面から所定の位置に離間して配置してある。
【００２１】
好気槽３２の下方には、余剰汚泥の引抜管４０を形成してあり、好気槽３２の余剰汚泥を外部に排出するようにしている。また前記同様にこの余剰汚泥は下水道幹線１８に取り付けた取水手段１２よりも下流側に接続させて、下水道に戻すように構成することもできる。
【００２２】
上記構成によるサテライト処理場の汚水処理装置１０は以下のように作用する。下水道幹線１８の上流側であって、下水道再処理水の需要がある市街地には複数のサテライト処理場を設けている。サテライト処理場は、被処理水の取水手段１２が下水道幹線１８に接続している。被処理水の取水手段１２は、配管１３の吸込み口１７をフロート１９を介して下水道幹線１８を流れる汚水上に浮かべてあり、配管途中に設けたポンプの吸引により汚染物質を含む汚水の表層の被処理水のみを取水する。下水道幹線１８は、降雨量などにより排水量が異なる。そこで下水道幹線側の配管端部にフロート１９を設けることにより、下水道の底面に堆積している汚泥物質を吸引することなく、汚水の表層部分の被処理水を取水することができる。これにより、下水道幹線の汚水中に含まれる汚泥物質の取水を軽減し汚水処理装置１０の浄化処理の負担を軽減することができる。
【００２３】
取水手段１２により下水道幹線１８の汚水の一部を取水した被処理水は、配管１３を介して高速ろ過手段１４の導入口２２から処理槽２０内部に導入される。処理槽２０に導入された被処理水は、処理槽２０の上方に形成した排出口２６に向かって流れる。被処理水は、ろ材層２４のろ材間を通過するときに被処理水中の大きな汚泥物質が取り除かれる。高速ろ過手段１４を通過した処理水は、従来の最初沈殿池を通過した処理水と同程度の清浄度を保持している。また高速ろ過手段１４は従来の沈砂池および最初沈殿池を備えた処理場に比べ設置スペースを大幅に縮小することができる。
【００２４】
本発明の汚水処理装置１０は、高速ろ過手段１４と膜分離活性汚泥手段１６とを直結し組み合わせた構成であり、高速ろ過手段１４を通過した被処理水は、排出口２６から直結する膜分離活性汚泥手段１６の導入口へ導入される。膜分離活性汚泥手段１６の嫌気槽３０に導入された被処理水は、所定の濃度に調整された活性汚泥によって生物反応が行われる。そして隣接する好気槽３２に活性汚泥処理水が導入され、処理槽内部に設けた膜分離部３６から吸引される。膜分離膜３６は複数のろ過膜を並列配置してあり、ろ過膜によって処理水と活性汚泥とを分離し、ろ過膜を通過した処理水は再利用水として外部に放出される。なお高速ろ過手段と膜分離活性汚泥手段は一体構造とし、高速ろ過手段の処理槽と、膜分離活性汚泥手段の嫌気槽と、好気槽とを並べて配置し、省スペース化を図るようにしてもよい。
【００２５】
図３は実施形態に係る汚水処理装置の第１変形例の説明図である。図示のように汚水処理装置の第１変形例は、膜分離活性汚泥手段１６による処理水の流出経路に逆浸透膜（ＲＯ膜）またはナノろ過膜（ＮＦ膜）を取り付けている。逆浸透膜（ＲＯ膜）は、被処理水を通過させることにより、水に含まれる無機分子を除去することができ、飲料水に近い清浄度が得られる。またナノろ過膜（ＮＦ膜）は、処理水を通過させることにより被処理水中に含まれる色度成分を除去し透明の処理水とすることができる。このように膜分離活性汚泥手段１６により処理された処理水は、逆浸透膜またはナノろ過膜を任意に選択することにより、用途に応じた再利用水を得ることができる。
【００２６】
図４は実施形態に係る汚水処理装置の第２変形例の説明図である。図示のように汚水処理装置の第２変形例は、膜分離活性汚泥手段１６の嫌気槽３０および好気槽３２に活性炭４２を添加している。活性炭４２は多孔質であるとともに吸着性があり、脱臭、水質浄化、吸着等の効果が知られている。これにより、膜分離活性汚泥手段１６による活性汚泥処理反応とともに被処理水の脱色を行うことができる。なお添加された活性炭４２は、膜分離部３６によって処理水と容易に分離することができる。
【００２７】
図５は実施形態に係る取水手段の変形例を示す図である。同図（１）に示すように配管１３の端部を下水道幹線１８の汚水の流れに対し垂直方向であって、底面から所定の間隔を開けて取り付け、配管１３の側面に開口部１３ｂを複数並べて形成してある。そして配管１３の直径よりも大径となる外筒４４を配管１３の端部に取り付ける。外筒４４は比重を１よりも小さい材質を用いているため、汚水上に浮上し、外筒４４の下端部から露出した開口部１３ｂから汚水を取水できる。また同図（２）に示すように配管１３の端部には、可動配管４６を矢印ａに示す方向に回動可能なジョイントを介して取り付けている。可動配管４６は、比重を１よりも小さい材質を用いるか、あるいはフロート１９を開口に取り付けることにより、汚水上に浮上しやすくなり、汚水の表層水を取水することができる。
【００２８】
以上説明したようにこのようなサテライト処理場の汚水処理装置によれば、サテライト処理場における膜分離活性汚泥設備の安定運転のために、最初沈殿池の代替として高速ろ過設備を採用し、高速ろ過手段と膜分離活性汚泥手段を組み合わせることにより、サテライト処理場の敷地面積を大幅に削減することができる。本発明によれば例えば高速ろ過手段の固液分離速度を４００ｍ／日とした場合、必要面積は従来の最初沈殿池を採用した処理場の場合の１／８以下となる。また高速ろ過手段の流出水を膜分離活性汚泥手段に供給することで汚泥粘度の上昇を抑制するため、安定した膜分離活性汚泥装置の稼動が可能となり、汚水の処理コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】サテライト処理場の汚水処理装置の構成概略を示す図である。
【図２】サテライト処理場の汚水処理装置の説明図である。
【図３】汚水処理装置の第１変形例の説明図である。
【図４】汚水処理装置の第２変形例の説明図である。
【図５】実施形態に係る取水手段の変形例の説明図である。
【図６】サテライト処理場の説明図である。
【図７】従来の処理場の処理工程の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１………下水道幹線、２………分岐管、３………終末処理場、４………サテライト処理場、５………沈砂池、６………最初沈殿池、７………生物反応タンク、８………最終沈殿池、９………消毒設備、１０………汚水処理装置、１２………取水手段、１３………配管、１４………高速ろ過手段、１５………ポンプ、１６………膜分離活性汚泥手段、１７………吸込み口、１８………下水道幹線、１９………フロート、２０………処理槽、２１………引抜管、２２………導入口、２３………配管、２４………ろ材層、２６………排出口、３０………嫌気槽、３２………好気槽、３３………仕切板、３４………循環経路、３６………膜分離部、３７………配管、３８………散気手段、４０………引抜管、４２………活性炭、４４………外筒、４６………可動配管。
【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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