(57)【要約】【課題】余剰汚泥ゼロを維持する活性汚泥装置と活性汚泥法。１価の金属を凝集剤とする凝集分離器を開発することにより、１）１価の金属による活性汚泥の凝集固体が曝気槽で解体して生物処理能力を継続維持出来ること、２）凝集固体が解体するには、凝集結合力が３価の１／７２９の１価の金属を凝集剤とする高性能の凝集装置を開発すること、３）余剰汚泥ゼロを継続維持するには、ばっ気槽汚泥総量を１日に流入するＢＯＤ総量Ｋｇ／日の１６〜１８倍に維持できること。【解決手段】余剰汚泥ゼロを維持するには、上記の３条件を同時に満足出来ることが要求される。１）２）３）の条件を満たすには、１価の金属の電位の異なる２液を凝集剤とし、衝突性能の高い凝集装置を開発する事が求められた。【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥処理施設の最終ばっ気槽（５−３）の出口に、被処理液中の１価の金属を凝集剤として、凝集沈澱した活性汚泥７と処理水４とに、分離する凝集分離器２を備えた活性汚泥装置と活性汚泥法。
【請求項２】
１価の金属を凝集剤として活性汚泥を凝集分離する凝集分離器２の反応管を横（縦）に設置した反応管の管軸は、地下水（水道水）の吐出管の管軸と合一した２重管として配置し、活性汚泥処理液または０．１ミクロン以上の微細粒子含有液は外側の管に、該活性汚泥処理液または０．１ミクロン以上の微細粒子含有液と、電位の異なる活性汚泥処理液または活性汚泥処理液以外のすべての液として、該活性汚泥処理液に地下水を添加した混合液を２重管の中心の管に送液して、地下水添加の混合液の吐出口は、凝集分離器の反応管内に開口し、２液を層流接触させて、電位の異なる２液の界面で、巨大な凝集フロックを形成させ、凝集フロックは凝集管の管底に堆積移動させて、凝集分離する活性汚装置と活性汚泥法。
【請求項３】
請求項２の凝集分離器は直管の２重管を横、または縦に設置しても、スパイラル管の２重管を縦に設置しても、各２重管の各中心軸を合一して配置する凝集分離性能の変わらない凝集分離器を備えた活性汚泥装置。
【請求項４】
２重管の外管に地下水を添加した活性汚泥液（微細粒子を含む汚濁液）、内管に活性汚泥液（微細粒子を含む汚濁液）をそれぞれ供給して、電位の異なる２液を層流接触させて凝集分離する凝集分離器を備えた活性汚泥装置。
【請求項５】
４項の微細粒子凝集装置内で形成した凝集フロック１量に対し、１０〜６０倍量の汚濁液とを接触衝突することにより、巨大な凝集フロックを形成する凝集分離器を備えた活性汚泥装置。
【請求項６】
０．１〜５００ミクロン微細粒子の１５００ｐｐｍ以上の汚濁２液において、電位の異なる２液を、管軸が合一した２重管の外管が、内管より長い２重管の内外に、それぞれに供給し、内管の吐出口が外管内に開口する凝集分離器を備えた活性汚泥装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、活性汚泥施設の沈澱槽が、凝集機能を有しないため、広い水面積を要するので、沈澱槽に代わり水面積規模が１／（２０〜１００）の凝集機能の高い凝集分離器に代替することに関する。
【０００２】
【従来の技術】
微細粒子の活性汚泥を、薬剤を使用せずに処理水と分離するには、巨大な水面積を必要とする沈澱槽以外に、安く分離する手段が無かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の投棄を目的とする余剰汚泥（活性汚泥）は、凝集分離に３価の金属を使用しているが、活性汚泥法の循環システムに３価の凝集剤を使用すると、ばっ気槽、沈澱槽内に３価の金属と、活性汚泥との結合力の強い凝集固体が、槽内に堆積し、蓄積することになるから、３価の金属は使用出来ない。
曝気槽→沈殿槽→曝気槽への循環系において、活性汚泥が曝気槽内で解体して汚濁物質を吸着し、生物分解した後、沈澱槽内で活性汚泥は、数時間以上要して、フロックを形成して沈澱し、沈澱汚泥は返送ポンプで曝気槽内に送られて、循環システムが完了している。
【０００４】
本発明の活性汚泥を凝集する凝集剤は、ばっ気槽内でフロックが強固な凝集固体を作らないで、解体の容易な１価の金属を凝集剤として使用する必要がある。
１価のＮａ＋，Ｋ＋等の金属の凝集力は、３価金属（鉄．アルミ）の１／７２９と小さいが、沈澱槽内の静置ゾーンにおいて、沈降分離が可能な大いさのフロックを、形成させることが出来るので、１価金属の凝集固体は静置沈澱槽内で分離ができて、結合力が小さく、しかも、ばっ気槽内では、活性汚泥の渦巻流で容易に解体するから、理想的な活性汚泥沈澱用の凝集剤であり、１価金属で凝集分離できる凝集装置を必要とした。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためには、１）凝集装置は活性汚泥液中に溶解している１価の金属を凝集剤として利用すること、２）１価の金属の凝集力は３価の金属の１／７２９と低いが、凝集固体は曝気槽内の渦流で解体出来ること、３）１価の金属でも、凝集分離できる凝集性能の高い凝集分離器を、開発することが必要になった。
【０００６】
凝集管の管軸は、地下水（水道水）の吐出管の中心軸と、合一した２重管として配置する。活性汚泥汚濁液は外側の管に、地下水（水道水）または活性汚泥汚濁液に、地下水（または水道水）を添加した活性汚泥汚濁液（外側の活性汚泥汚濁液と電位の異なる活性汚泥汚濁液）を、中心の管に、それぞれ送液する。地下水の吐出口は、凝集管内に開口し、活性汚泥汚濁液中に地下水（水道水）を供給することになる。電位の異なる２液を、層流の速度で供給すると、接触して下流に流れ、２液の層流接触界面における電位の差に対応して、それぞれの微細粒子間に、激しい衝突により、瞬時に凝集フロックを形成する。凝集フロックは、凝集管底を堆積移送中のフロック群との衝突により、更に巨大フロックへと成長凝集する。
【０００７】
凝集装置を最終曝気槽の出口に設置して、凝集分離器をへて処理水は放流し、凝集分離器の底の巨大フロックを分離する凝集分離装置。
凝集分離器の器底の返送汚泥ポンプから返送する活性汚泥は、曝気槽に送られ、巨大フロックの凝集力は弱いから、槽内で容易に解体出来る理想の凝集装置である。
【０００８】
上記のように、構成された活性汚泥に適した凝集分離器の凝集分離性能は、凝集機能をもたない沈澱槽の数倍以上の１５〜１６Ｋｇ／ｍ３の高濃度活性汚泥を、曝気槽内に返送汚泥として供給維持できる。その結果沈澱槽からの微細粒子の流出をほぼ完全にに抑え、曝気槽余剰汚泥の発生をゼロに維持できるから、凝集剤を使用せずに、瞬時に、微細粒子の活性汚泥を薬剤を使用しないで、凝集する本発明の凝集分離器の開発により、１）余剰汚泥を発生させない高濃度活性汚泥法と、２）ａ）巨大な沈澱槽を必要としない活性汚泥の凝集分離装置、２）ｂ）凝集薬剤を必要としない、活性汚泥の凝集分離装置とが、同時に開発されたことになる。
活性汚泥装置が開発されて約１００年をへて、人間が活性汚泥装置を管理する方法から微生物に管理を任せ、そのうえ余剰汚泥が発生しない活性汚泥（凝集分離）装置になった。
【０００９】
活性汚泥法の曝気槽数は槽水面下で連通する２槽以上、望ましは３槽以上とし、曝気槽の最終槽出口に沈澱槽を代へて本発明の凝集管分離器を設ければ、活性汚泥装置の汚泥濃度が向上し、余剰汚泥を発生していた活性汚泥装置が余剰汚泥を発生しない活性汚泥装置に変貌します。
【００１０】
従来活性汚泥装置に沈澱槽が必ず必要であったその理由は、増殖した汚泥を沈澱、濾過工程に必要とする強固なフロックを形成する３価の鉄、アルミが凝集分離に適していたからと考える。鉄、アルミの凝集剤で凝集した活性汚泥は、沈澱槽から曝気槽に返送したとしても、活性汚泥が鉄、アルミと強固に凝固したブロックはばっ気槽内で解体せず、活性汚泥としての機能を失ってしまっているから鉄、アルミを凝集剤には使用出来ない。
曝気槽内で返送汚泥が解体するには、１価の金属による凝集装置の開発が必要になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
発明の実施形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
活性汚泥の凝集剤は、排水中に溶解する１価の金属Ｎａ＋，Ｋ＋‥等を、本発明の凝集装置２の凝集剤に使用する。活性汚泥のフロックは、曝気槽５に返送されて曝気槽内でフロックは、解体して曝気槽に供給された汚濁液１と曝気槽内で接触し、滞留時間内に汚濁液中の汚濁物を生物処理分解する。曝気槽の最終槽出口に到達した活性汚泥汚濁液６は、活性汚泥７と、処理水４とに分離する凝集管分離器３を経て、処理水は放流される。活性汚泥７は、凝集管分離器３の器底の返送汚泥ポンプ８により、曝気槽の第１槽に返送され、活性汚泥法の循環システムを構築することができた。
【００１２】
図１において、従来活性汚泥は凝集能力は極めて低いために、巨大な沈澱槽が必要であったが、活性汚泥曝気槽５から処理水４と活性汚泥７とに分離するにあたり、活性汚泥を凝集機能の高い凝集管分離器３に代えて、高汚泥濃度の活性汚泥を曝気槽に返送しようとするものである。
凝集分離器の凝集機能は、被処理液６中の１価の金属により、凝集機能を発揮させるため、被処理液の微細粒子Ａと水道水９（地下水、固形物の無い液）または、被処理液（汚濁物の少ない）に水道水（地下水）を添加した液、または、被処理液に電位の異なる液汚濁液を、添加した液の微細粒子Ｂとを、凝集管内で電位の異なるＡ，Ｂの２液を層流接触させて、ＡとＢの微細粒子間の電位の差により衝突させてＡＢフロックを形成させる凝集分離器３である。
【００１３】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されたような効果を奏する。
【００１４】
本発明の凝集汚泥分離器３を曝気槽最終槽の排出口に接続することにより、従来の巨大な沈澱槽は不要になる。
凝集分離器により、増殖した微細粒子は１００％凝集分離するから、曝気槽の汚泥濃度が余剰汚泥を発生しなくなるまで、ばっ気槽内に堆積貯蔵する。その堆積汚泥量は、流入ＢＯＤ総量Ｋｇ／日の１６〜２０倍量Ｋｇになるまで増殖するが、以後は、完全に増殖はストップし、処理水質は流入負荷が減れば、ばっ気槽内に堆積している汚泥量は、負荷の減量に対応して減少する。
【００１５】
該凝集汚泥分離器３は、従来の沈澱槽の１／（５０〜２００）の容積ですべての微細粒子を１００％凝集するから、ＢＯＤ負荷量Ｋｇ／日の変動に注意を払う必要が無く、微生物が水質管理していることを知ることができる。
【００１６】
活性汚泥法が開発されて１００年を経過してはじめて、微生物を凝集剤を使用せずに、１００％凝集分離する本凝集汚泥分離器を開発したことにより、沈澱槽は不要になり、微生物がＢＯＤ負荷量Ｋｇ／日に対応して、曝気槽内汚泥量を管理しているのであって、当然余剰汚泥を発生しなくするのも、微生物であることを教わった。
【図面の簡単な説明】
【図１】活性汚泥施設に凝集汚泥分離器を設置した図である。
【符号の説明】
１  被処理液
２  凝集装置
３  凝集汚泥分離器
４  処理水
５  活性汚泥曝気槽
６  活性汚泥処理液
７  活性汚泥
８  返送汚泥ポンプ
９  水道水
【図１】
2004306001.tif 000002