(57)【要約】【課題】  磁気分離方法を適用した生物処理装置において、磁性粉を系内に留めたままで余剰汚泥を系外に引き抜くことができる生物処理装置を提供する。【解決手段】  磁性粉含有活性汚泥によって水処理を行う生物反応槽１２と、生物反応槽から流出する活性汚泥懸濁液中の活性汚泥の一部を分離する磁気分離手段１３と、磁気分離手段で分離した活性汚泥を生物反応槽に返送する経路１７と、磁気分離手段から流出した活性汚泥懸濁液中の活性汚泥を分離する固液分離手段１４と、固液分離手段で分離した処理水を抜き出す経路２２と、固液分離手段で分離した活性汚泥を生物反応槽に返送する経路１８と、系内から抜き出した磁性粉含有活性汚泥の活性汚泥と磁性粉とを分離する液体サイクロン１５と、液体サイクロンで分離した活性汚泥を系外に導出する経路２４と、分離した磁性粉を回収して系内に返送する経路２５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】
磁性粉を添加した磁性粉含有活性汚泥によって生物処理を行う生物反応槽と、該生物反応槽から流出する活性汚泥懸濁液中に含まれる磁性粉含有活性汚泥の一部を磁力によって液中から分離する磁気分離手段とを有する生物処理装置において、前記磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液から磁性粉を分離回収する磁性粉回収手段と、該磁性粉回収手段で分離回収した磁性粉を前記生物反応槽に返送する磁性粉返送経路と、磁性粉回収手段で磁性粉を分離した後の残汚泥を排出する汚泥排出経路とを備えていることを特徴とする生物処理装置。
【請求項２】
前記磁性粉回収手段は、液体サイクロンであることを特徴とする請求項１記載の生物処理装置。
【請求項３】
前記磁性粉回収手段は、前記磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液に対して可溶化・減容化処理を行う可溶化・減容化手段と、該可溶化・減容化手段で可溶化・減容化処理を行っている磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液、あるいは、該可溶化・減容化手段で可溶化・減容化処理を行った後の磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液から磁性粉を分離回収する液体サイクロンとを備えていることを特徴とする請求項１記載の生物処理装置。
【請求項４】
前記磁性粉回収手段は、前記磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液に対して可溶化・減容化処理を行う可溶化・減容化手段と、該可溶化・減容化手段で可溶化・減容化処理を行っている磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液、あるいは、該可溶化・減容化手段で可溶化・減容化処理を行った後の磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液から磁性粉を分離回収する磁気分離手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載の生物処理装置。
【請求項５】
前記可溶化・減容化手段は、前記磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液に対して超音波を照射する超音波処理装置であることを特徴とする請求項３又は４記載の生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置や汚泥処理装置等の生物処理装置に関し、詳しくは、排水や下水、あるいは余剰汚泥等の処理を、磁性粉を添加した活性汚泥によって行う生物処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や有機排水の処理法として、従来から活性汚泥法が広く行われている。この方法は、基本的に、下水等に含まれる有機物を曝気槽等の処理槽で活性汚泥により分解した後、最終沈殿池で活性汚泥を重力により沈降分離し、ここで分離した活性汚泥を処理槽に返送するという型式となっている。このような活性汚泥法において、近年は、処理水と活性汚泥とを分離する手段として、活性汚泥に磁性粉を添加することによって活性汚泥に着磁性を付与するとともに、この活性汚泥を永久磁石に磁着させて処理水から分離する磁気分離方法・装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特公昭６３−５９７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、磁気分離方法を適用した生物処理装置で、系内で発生した余剰汚泥をそのまま引き抜いて処理すると、活性汚泥に添加した磁性粉が余剰汚泥と共に系外に抜き取られてしまうため、頻繁に磁性粉を添加しなければならず、運転コストの上昇を招くことになる。
【０００４】
そこで本発明は、磁性粉を系内に留めたままで余剰汚泥を系外に引き抜くことができる生物処理装置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】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の生物処理装置は、磁性粉を添加した磁性粉含有活性汚泥によって生物処理を行う生物反応槽と、該生物反応槽から流出する活性汚泥懸濁液中に含まれる磁性粉含有活性汚泥の一部を磁力によって液中から分離する磁気分離手段とを有する生物処理装置において、前記磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液から磁性粉を分離回収する磁性粉回収手段と、該磁性粉回収手段で分離回収した磁性粉を前記生物反応槽に返送する磁性粉返送経路と、磁性粉回収手段で磁性粉を分離した後の残汚泥を排出する汚泥排出経路とを備えていることを特徴とし、特に、前記磁性粉回収手段が液体サイクロンであることを特徴としている。
【０００６】
さらに、本発明の生物処理装置は、前記磁性粉回収手段が、前記磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液に対して可溶化・減容化処理を行う可溶化・減容化手段と、該可溶化・減容化手段で可溶化・減容化処理を行っている磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液、あるいは、該可溶化・減容化手段で可溶化・減容化処理を行った後の磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液から磁性粉を分離回収する液体サイクロンあるいは磁気分離手段とを備えていることを特徴とし、前記可溶化・減容化手段が、前記磁性粉含有活性汚泥又は活性汚泥懸濁液に対して超音波を照射する超音波処理装置であることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の生物処理装置によれば、磁性粉含有活性汚泥や活性汚泥懸濁液から磁性粉回収手段によって磁性粉を分離回収して生物反応槽に循環させ、残りの残汚泥のみを排出するため、系内の磁性粉の消費を抑えることができ、磁気分離方法を適用した生物処理装置における運転コストの削減が図れる。
【０００８】
特に、液体サイクロンや磁気分離手段で磁性粉含有活性汚泥等から磁性粉を分離する前に、磁性粉含有活性汚泥等に可溶化・減容化処理、具体的には超音波の照射等を行うことにより、磁性粉含有活性汚泥等と磁性粉との分離を、より効果的に行うことができる。
【０００９】
さらに、本発明によれば、磁性粉を分離回収した後の残汚泥を主体的に排出できるため、特に、生物処理が困難な無機物を余剰汚泥と共に排出する必要があるシステムにおいて、磁性粉の流出を効果的に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明に係る生物処理装置の一形態例を示す排水処理装置の系統図、図２は磁気分離手段の一例を示す断面図である。本形態例に示す排水処理装置は、流入排水や流入下水（原水）中の懸濁成分等を分離除去するための無薬注方式の加圧浮上分離装置１１と、磁性粉を添加した活性汚泥（磁性粉含有活性汚泥）によって水処理を行う生物反応槽１２と、該生物反応槽１２から流出する活性汚泥懸濁液中に含まれる活性汚泥の一部を磁力によって液中から分離する磁気分離手段１３と、該磁気分離手段１３から流出した活性汚泥懸濁液中の活性汚泥の残部を液中から分離する固液分離手段としての最終沈殿池１４と、生物反応槽１２から抜き出した磁性粉含有活性汚泥の活性汚泥と磁性粉とを分離して磁性粉を回収する磁性粉回収手段としての液体サイクロン１５とを備えている。
【００１１】
前記磁気分離手段１３及び前記最終沈殿池１４には、磁気分離した活性汚泥及び沈降分離した活性汚泥を汚泥受槽１６に抜き取って生物反応槽１２に返送するための磁気分離汚泥返送経路１７及び沈降分離汚泥返送経路１８がそれぞれ設けられている。また、汚泥受槽１６と生物反応槽１２との間の汚泥返送経路１９には、活性汚泥の可溶化・減容化（滅菌）処理を行う返送汚泥用の可溶化・減容化手段２０と、この可溶化・減容化手段２０をバイパスするバイパス経路２１とが設けられている。また、最終沈殿池１４には、活性汚泥を分離した処理水を抜き出す処理水流出経路２２が設けられている。
【００１２】
液体サイクロン１５は、生物反応槽１２内の活性汚泥懸濁液の一部をポンプを介して液体サイクロン１５に向けて抜き出す懸濁液抜出経路２３と、液体サイクロン１５で磁性粉から分離した活性汚泥（残汚泥）を余剰汚泥として系外に排出する上部排出口２４と、余剰汚泥から分離した磁性粉を生物反応槽１２に返送循環させる下部排出口２５とが設けられるとともに、前記懸濁液抜出経路２３には、液体サイクロン１５に流入する活性汚泥に対して可溶化処理、減容化処理を行う可溶化・減容化手段２６が設けられている。
【００１３】
なお、本形態例では、液体サイクロン１５及び可溶化・減容化手段２６が磁性粉回収手段に相当するが、活性汚泥の性状や運転条件によっては、液体サイクロン１５のみで足りる場合もある。また、本形態例では、活性汚泥に対して可溶化処理・減容化処理を施した後に液体サイクロン１５によって磁性粉の回収を行っている。しかし、この例に限定されず、例えば、可溶化・減容化手段２６と液体サイクロン１５とを一体に設け、可溶化・減容化処理過程にある活性汚泥に対し、この処理を施しながら液体サイクロンによって磁性粉の分離回収を行うものとすることもできる。
【００１４】
前記加圧浮上分離装置１１は、原水流入経路３１から流入する原水と、加圧水経路３２から供給される加圧空気溶解水とを混合させて槽内に導入し、加圧空気溶解水から発生する微細気泡により原水中の浮遊物や懸濁成分、発泡成分を浮上させて分離するものであって、原水中の浮遊物や懸濁成分は、加圧空気溶解水から発生する微細気泡に付着して見掛けの比重が小さくなり、加圧浮上分離装置１１の槽上部に浮上汚泥（フロス）として浮上し、同時に原水中の発泡成分は、前記微細気泡により発泡して槽上部に浮上する。
【００１５】
槽上部に浮上したフロスや泡は、掻取機等により掻取られて浮上物回収経路３３に抜き取られる。また、加圧浮上分離装置１１の底部に沈殿した固形物（初沈汚泥）は、沈殿物回収経路３４に抜き取られる。このような加圧浮上分離装置１１は、通常の沈殿処理に比べて懸濁成分の除去率が高く、粗大な浮遊物や糸状浮遊物である髪の毛等の他、発泡成分、油分、スカム等も、短時間の処理で略完全に除去することができるという利点を有している。さらに、無薬注方式の加圧浮上分離装置１１を用いることにより、薬品を使用せずに発泡成分や浮遊物を分離除去することができるので、生物処理に悪影響を与えることもない。
【００１６】
さらに、加圧浮上分離装置１１で分離したフロスや固形物は、前記浮上物回収経路３３及び前記沈殿物回収経路３４からメタン発酵手段３５に導入してメタン発酵処理を行い、続いて、初沈汚泥用の可溶化・減容化処理手段３６に導入して可溶化処理及び減容化処理を施した後、初沈汚泥経路３７により生物反応槽１２に導入するようにしている。
【００１７】
このように、加圧浮上分離装置１１で分離したフロスや固形物に対してメタン発酵手段３５でメタン発酵処理を行うことにより、発酵性のよい初沈汚泥を原料とすることができるので、メタン発酵の効率を向上できるとともに、メタン発酵後の余剰汚泥量も減量できる。さらに、この余剰汚泥に対して可溶化・減容化処理手段３６でオゾン処理やアルカリ処理、超音波処理等の可溶化及び減容化処理を施してから生物反応槽１２に投入することにより、加圧浮上分離装置１１からの余剰汚泥の発生も無くすことができる。
【００１８】
前記生物反応槽１２で水処理を行う活性汚泥には、前記磁気分離手段１３で活性汚泥を磁気分離可能な状態とするため、あらかじめ磁性粉が添加混合されており、活性汚泥に磁性粉を吸着保持させた状態にしておく必要がある。使用する磁性粉には、適当なものを選定できるが、１０μｍ以上の大きさの磁性粉は活性汚泥に対して重すぎるため、重力によって活性汚泥から分離してしまうことが多いので、これよりも小さなものが好ましく、通常は０．０５〜２μｍの範囲のものが最適である。超微粒子状の磁性粉を使用することも可能であるが、磁性粉のコストが上昇するので好ましくない。
【００１９】
また、磁性粉の保磁力は、０〜２００Ｏｅが適当であり、保磁力が大き過ぎる磁性粉は、自身の磁力によって凝集し、活性汚泥から分離して沈降してしまう欠点がある。さらに、長期の使用を考慮すると、常温の水中で溶解したり、変質したりすることがほとんどない酸化物系の磁性粉を使用することが好ましく、特に、コスト等を考慮すると、粒径が０．１〜１．０μｍ、例えば０．４μｍ程度の四三酸化鉄粉が最適である。
【００２０】
磁性粉の濃度（添加量）は、低すぎると活性汚泥を分離するために超電導磁石のような強力な磁石が必要となり、逆に濃度が高すぎると磁性粉のコストが上昇することになるので、活性汚泥のＭＬＶＳＳが１に対して０．０１から１０の濃度範囲になるようにすることが好ましく、通常は、活性汚泥のＭＬＶＳＳと同程度の濃度となるように設定すればよい。
【００２１】
このような磁性粉は、生物反応槽１２等の適当な位置で活性汚泥懸濁液中に投入されると、直ちに活性汚泥に吸着保持された状態となり、磁石に引き寄せられる磁性粉含有活性汚泥となる。この磁性粉含有活性汚泥は、そのほとんどあるいは全量が返送汚泥と共に循環するので、活性汚泥懸濁液への磁性粉の添加混合は、通常は、磁気分離を開始する前に１回だけ行えばよいが、水処理施設の状況に応じて適宜追加することもできる。また、磁性粉を添加する際には、系内を循環する活性汚泥の全体に満遍なく磁性粉が吸着するように、活性汚泥を循環させながら適当な量の磁性粉を適当な間隔で添加することが好ましい。
【００２２】
生物反応槽１２は、仕切板４１によって流入側の嫌気処理槽４２と流出側の好気処理槽４３とに区画されており、嫌気処理槽４２内には撹拌機４４が、好気処理槽４３には散気管４５がそれぞれ設けられている。嫌気処理槽４２は、加圧浮上分離装置１１から浮上分離水流入経路３８を通って流入する浮上分離水中に残存する発泡成分を活性汚泥（微生物フロック）に吸着させたり、活性汚泥によって分解させたりすることにより、発泡成分が下流側の好気処理槽４３に流入して発泡することを防止する。好気処理槽４３では、散気管４５からの曝気により、通常の活性汚泥法による好気性処理（曝気処理）が行われて原水の浄化処理が行われる。
【００２３】
好気処理槽４３で浄化処理された曝気処理水と活性汚泥とは、磁気分離手段１３のみで分離することも可能ではあるが、本形態例では、磁気分離手段１３と最終沈殿池１４との二段階で分離処理を行うようにしている。したがって、磁気分離手段１３では、活性汚泥懸濁液中の磁性粉含有活性汚泥の全量を磁気分離する必要はなく、磁性粉含有活性汚泥の濃度と最終沈殿池１４の負荷とに応じて、液中に存在する磁性粉含有活性汚泥の半分以上、すなわち、５０〜９９．５％を分離できるようにしておけばよい。
【００２４】
磁性粉含有活性汚泥を懸濁液中から分離するための磁気分離手段１３には、様々な方式のものを利用することができる。例えば、図２の断面図に示すように、活性汚泥懸濁液の流入部５１及び流出部５２を有する磁気分離槽５３と、外周面に磁石を配置した回転ドラム５４と、回転ドラム５４に付着した磁性粉含有活性汚泥５５を掻き落とすスクレーパー５６と、スクレーパー５６で掻き落とした磁性粉含有活性汚泥５５を回収する汚泥回収トラフ５７とを備えた磁気分離装置を使用することができる。なお、前記回転ドラム５４には、図示しない駆動用のモーター等が接続され、前記汚泥回収トラフには、前記磁気分離汚泥返送経路１７が接続され、必要に応じて汚泥送出用のポンプが設置される。
【００２５】
前記回転ドラム５４に設けられる磁石は、超電導磁石や電磁石等の特殊な磁石を採用することもできるが、磁性粉含有活性汚泥の全てを懸濁液から分離する必要がないため、一般的で、安価に入手が可能な永久磁石、例えばフェライト磁石を用いることができる。ドラム周面における磁極の配列は、２〜２０ｍｍの着磁間隔でＮ極とＳ極とを交互に配列した状態とすることが好ましい。この着磁間隔が狭くなると磁性粉含有活性汚泥の飽和付着量が減少し、着磁間隔が広くなると磁性粉含有活性汚泥の付着力が弱くなる。回転ドラム５４の大きさ（直径及び長さ）や磁気分離処理時の回転数は任意であり、処理量に応じて選定することが可能で、設置スペースや製造コスト、運転コスト等を考慮して設定すればよい。
【００２６】
磁力により懸濁液から分離した磁性粉含有活性汚泥の回収は、磁石の構造や形状に応じて任意の方法で行うことができ、板状、円盤状、棒状等の様々な形状の磁石と、これらの磁石の形状等に合わせた汚泥回収手段とを組み合わせることができるが、前記回転ドラム５４とスクレーパー５６との組み合わせにより、磁気分離した磁性粉含有活性汚泥５５を連続状態で容易に回収することができる。また、回転ドラム形状の磁石を使用することにより、装置構成も単純化でき、磁気分離装置の製作コストが削減できるだけでなく、保守点検も容易に行うことができる。
【００２７】
活性汚泥を構成する微生物の中で、磁性粉を保持しやすいフロック形成菌は、そのほとんどが磁気分離手段１３で分離するが、単独では磁性粉を保持できない糸状菌や分散性の微生物は、その多くが磁気分離手段１３を通過して最終沈殿池１４で沈降分離することになる。したがって、磁気分離手段１３と最終沈殿池１４とを組み合わせることにより、より確実に活性汚泥を処理水から分離することができる。
【００２８】
一方、磁気分離手段１３で分離回収したフロック形成菌のみを生物反応槽１２に返送することにより、生物反応槽１２内の活性汚泥をフロック形成菌を主としたものとすることができるので、バルキングの発生を防止することができるが、この場合は、最終沈殿池１４から余剰汚泥が発生することになる。この余剰汚泥の発生を防止するため、前記汚泥受槽１６から生物反応槽１２に返送される返送汚泥の一部又は全量を、系内の活性汚泥濃度に応じて前記可溶化・減容化手段２０に導入し、オゾン、塩素、過酸化水素、超音波等を用いて活性汚泥の可溶化処理、減容化処理を行うようにする。
【００２９】
これにより、系内の活性汚泥濃度を適当な範囲に維持できるとともに、バルキングの原因菌となる糸状菌等を駆除することができ、最終沈殿池１４から余剰汚泥が発生することもなくなる。なお、可溶化・減容化手段２０を沈降分離汚泥返送経路１８に設置し、最終沈殿池１４で分離した沈降分離汚泥に対してのみ活性汚泥の可溶化処理、減容化処理を行うようにしてもよい。
【００３０】
そして、原水の性状等により、前記可溶化・減容化手段２０での通常の可溶化処理、減容化処理を行っても系内の活性汚泥濃度が高まる傾向にある場合は、前記液体サイクロン１５により、相対的に比重が小さな活性汚泥と相対的に比重が大きな磁性粉とを分離し、分離した活性汚泥（残汚泥）を余剰汚泥として系外に排出するとともに、分離した磁性粉を系内に返送して循環させる。このように、液体サイクロン１５で活性汚泥と磁性粉とを分離することにより、余剰汚泥のみを上部排出口２４から系外に排出し、磁性粉を下部排出口２５から系内に戻して循環させることができるので、活性汚泥濃度が高くなって余剰汚泥を排出する必要があるときでも、磁性粉を系内に留めておくことができ、磁性粉の損失を最小限に抑えることができる。
【００３１】
このとき、液体サイクロン１５の前段に可溶化・減容化手段２６を設けておき、液体サイクロン１５に導入する活性汚泥懸濁液に対して超音波を照射したりすることにより、液体サイクロン３６での活性汚泥と磁性粉との分離を効果的に行うことができる。さらに、液体サイクロン３６自体あるいはその流入配管に超音波発信器を設けておき、液体サイクロン３６内あるいは流入直前の活性汚泥懸濁液に対して超音波を照射することにより、液体サイクロン１５での活性汚泥と磁性粉との分離をより効果的に行うことができる。
【００３２】
なお、可溶化・減容化手段２６は、超音波を照射する超音波処理装置に限定されず、その他、オゾン処理装置、熱処理装置、アルカリ処理装置、破砕機やボールミル等の機械的処理装置等を用いることが可能である。
【００３３】
前記液体サイクロン１５には、一般に液体用として用いられているものを使用可能であり、処理能力は、系内の活性汚泥濃度の変動の程度に応じて設定すればよく、サイクロン本体の構造や形状及び懸濁液抜出経路２３から流入する磁性粉含有活性汚泥の流速を適宜選択することにより、所望量の余剰汚泥を磁性粉から分離して系外に排出することができる。また、液体サイクロン１５では、活性汚泥と磁性粉とを完全に分離する必要はなく、分離しなかった磁性粉含有活性汚泥は、下部排出口２５から系内に返送すればよい。さらに、液体サイクロン１５の設置位置も任意であり、懸濁液抜出位置と磁性粉返送位置とが異なる位置であってもよい。
【００３４】
このように形成した排水処理装置に流入する原水は、加圧浮上分離装置１１を経て生物反応槽１２の嫌気処理槽４２に流入し、汚泥返送経路１９から循環する返送汚泥（磁性粉含有活性汚泥）及び初沈汚泥経路３７からの初沈汚泥と混合した状態となる。原水中の有機物等は、嫌気処理槽４２及び好気処理槽３３で活性汚泥により処理されることにより浄化される。曝気処理後の活性汚泥懸濁液は、生物反応槽１２から流出して磁気分離手段１３に流入し、懸濁液中の磁性粉含有活性汚泥の一部が磁気分離される。
【００３５】
磁気分離手段１３における活性汚泥の分離量は、生物反応槽１２における活性汚泥の増殖分と自己酸化とのバランス、及び、最終沈殿池１４の負荷に応じて設定されるものであるが、通常は、最終沈殿池１４に流入する活性汚泥懸濁液中の活性汚泥濃度が３０００ｍｇ／Ｌ以下、好ましくは２０００ｍｇ／Ｌ以下、特に、１５００ｍｇ／Ｌ以下になるように設定することが好ましい。
【００３６】
一般的に、下水処理場の好気処理槽４３に流入する下水のＢＯＤ濃度は、１００〜２００ｍｇ／Ｌ程度である。この負荷条件における好気処理槽４３では、活性汚泥濃度が５０００〜１００００ｍｇ／Ｌの範囲となったときに、活性汚泥の増殖分と自己酸化とがバランスして余剰汚泥がほとんど発生しない状態となる。したがって、磁気分離手段１３によって活性汚泥の８０％を分離することにより、最終沈殿池１４に流入する活性汚泥濃度を１０００〜２０００ｍｇ／Ｌとすることができる。この活性汚泥濃度範囲ならば、最終沈殿池１４において十分な沈降分離を行うことが可能となる。
【００３７】
このとき、磁気分離手段１３及び最終沈殿池１４で分離した活性汚泥の全量を生物反応槽１２に返送しても、通常の条件の場合は、活性汚泥自身の増殖分と自己酸化とのバランスによって活性汚泥濃度の上昇が自動的に停止するので、活性汚泥濃度の維持管理を不要なものとすることができる。また、平衡状態にある活性汚泥濃度は、負荷変動に伴って自然に変動するが、最大負荷のときでも最終沈殿池１４の許容汚泥濃度を超えないように磁気分離手段１３での活性汚泥分離量を設定しておくことにより、負荷変動に関係なく水処理を継続することができる。
【００３８】
さらに、磁気分離手段１３で活性汚泥の大部分を分離することにより、生物反応槽１２における活性汚泥濃度がある程度高くなっても最終沈殿池１４が許容汚泥濃度以上になることを防止できるので、外部からの余剰汚泥を生物反応槽１２に投入して自己酸化させるマイナスエミッションも可能である。一方、原水の条件が変化して活性汚泥濃度が設定値よりも増加したときには、前記液体サイクロン１５を作動させて余剰汚泥を系外に排出することにより、系内の活性汚泥濃度を安定した運転ができる範囲内に維持することができる。
【００３９】
また、雨水の流入によって最終沈殿池１４に流入する水量が増加するような場合でも、磁性粉を捕捉した活性汚泥は、通常の活性汚泥よりも比重が大きく沈降性が良好なため、さらに、前述のようにフロック形成菌を優先的に増殖させることができるため、最終沈殿池１４で十分な沈降分離を行うことができる。例えば、磁気分離手段１３の能力を、雨水による流量増加時でも最終沈殿池１４に流入するＭＬＶＳＳ濃度が１０００ｍｇ／Ｌ程度になるように設定しておけば、通常３〜４時間程度に設定されている最終沈殿池１４の滞留時間が半分程度になっても、沈降分離への悪影響をほとんどなくすことができる。
【００４０】
加えて、磁気分離手段１３は、磁性粉含有活性汚泥の全量を分離する必要がないため、極めて短時間で所要量の活性汚泥を分離することができ、例えば、磁性粉含有活性汚泥の分離除去率が９９．５％の場合でも、数秒から数十秒で磁気分離処理ができるから、最終沈殿池１３の容積の１／１００〜１／１００００程度の容積で処理可能となる。したがって、既存の水処理施設における生物反応槽１２と最終沈殿池１４との間だけでなく、図１に想像線で示すように、好気処理槽４３の流出部や最終沈殿池１４の流入部にも、小規模な改造で磁気分離手段１３を設置することが可能であるから、新設の水処理施設への適用だけでなく、既存の水処理施設への適用も容易である。
【００４１】
また、本形態例では、磁気分離手段後段の固液分離手段として、活性汚泥を重力により沈降分離する最終沈殿池１４を例示したが、この固液分離手段として膜分離を採用した場合でも、膜の目詰まりを抑制し、洗浄操作の間隔を従来より広くとることが可能となるので、膜の長寿命化等が図れ、膜分離におけるコストを削減することができる。
【００４２】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は、上述の形態のみに限定されるものではない。例えば、磁性粉回収手段として、可溶化・減容化手段と磁気分離手段とを組み合わせた構成を採用することもできる。この場合、可溶化・減容化手段で可溶化・減容化処理した後の活性汚泥から磁気分離手段によって磁性粉と残汚泥とを分離し、磁性粉のみを回収する。また、可溶化・減容化手段と磁気分離手段とを一体に設け、可溶化・減容化処理を行っている過程の活性汚泥に対し、この処理を施しながら磁気分離手段によって磁性粉の分離回収を行うものとすることもできる。
【００４３】
さらに、磁性粉回収の対象となる活性汚泥は、生物反応槽１２内の活性汚泥懸濁液中のものに限定されるものではなく、例えば、磁気分離手段１３や最終沈殿池１４で分離した活性汚泥から磁性粉を回収するものとすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明の生物処理装置は、前述の排水処理装置に限らず、余剰汚泥の処理、あるいは、汚泥の嫌気的処理に磁気分離方法を適用した生物処理装置において、余剰汚泥を抜き取る必要がある場合に適用可能である。特に、本発明の生物処理装置によれば、磁性粉が余剰汚泥と共に排出されることがないので、原水の条件が大きく変化する排水処理装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一形態例を示す生物処理装置の系統図である。
【図２】磁気分離手段の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１１…加圧浮上分離装置、１２…生物反応槽、１３…磁気分離手段、１４…最終沈殿池、１５…液体サイクロン、１６…汚泥受槽、１７…磁気分離汚泥返送経路、１８…沈降分離汚泥返送経路、１９…汚泥返送経路、２０…可溶化・減容化手段、２１…バイパス経路、２２…処理水流出経路、２３…懸濁液抜出経路、２４…上部排出口、２５…下部排出口、２６…可溶化・減容化手段、３１…原水流入経路、３２…加圧水経路、３３…浮上物回収経路、３４…沈殿物回収経路、３５…メタン発酵手段、３６…可溶化・減容化処理手段、３７…初沈汚泥経路、３８…浮上分離水流入経路、４１…仕切板、４２…嫌気処理槽、４３…好気処理槽、４４…撹拌機、４５…散気管、５１…流入部、５２…流出部、５３…磁気分離槽、５４…回転ドラム、５５…磁性粉含有活性汚泥、５６…スクレーパー、５７…汚泥回収トラフ
【図１】
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【図２】
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