(57)【要約】【課題】既設処理場の内部において設備を改造することによって、降雨時にも流入下水の十分な処理が行えるようにできる既設下水処理場の改造方法を提供する。【解決手段】既設の合流式下水処理場における最初沈殿池１の総面積を、建設時と現在との標準水面積負荷の差を利用して減少させる。それにより生じたスペースに、新たに浮上ろ材９を備えた上向流式の高速ろ過池５を設置する。高速ろ過池５は大量の流入水を処理できる。高速ろ過池５の洗浄排水は最初沈殿池１に導かれる。この改造により、従来と同等もしくは同等以上の降雨時流入水を、従来よりも高度に処理することが可能となる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設の合流式下水処理場における最初沈殿池の総面積を、建設時と現在との標準水面積負荷の差を利用して減少させ、それにより生じたスペースに高速に雨天時下水を処理できる装置を設置し、降雨時流入水を最初沈殿池と高速ろ過池とに分配可能とすることを特徴とする既設下水処理場の改造方法。
【請求項２】
高速に雨天時下水を処理できる装置を、浮上ろ材を備えた上向流式の高速ろ過池とした請求項１記載の既設下水処理場の改造方法。
【請求項３】
高速ろ過池の洗浄排水を最初沈殿池に送水する流路を設ける請求項１記載の既設下水処理場の改造方法。
【請求項４】
高速ろ過池の洗浄排水を、最初沈殿池に送水する前に貯留する洗浄排水槽を設ける請求項３記載の既設下水処理場の改造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設の合流式下水処理場の改造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既設の下水処理場は、図１に示すように最初沈殿池１と生物反応槽２と最終沈殿池３とを直列に配置した処理ラインを、複数ライン備えたものが普通である。下水処理場への流入水は着水井４から各処理ラインの最初沈殿池１に分配され、生物反応槽２と最終沈殿池３を経由する間に処理され、処理水は河川等に放流される。通常、各処理ラインの処理能力は生物反応槽２の能力によって決定され、下水処理場全体の処理能力は各処理ラインの生物反応槽２の能力の総和となる。
【０００３】
ところで、下水処理場全体の処理能力は日最大処理水量Ｑｓｄを前提として設計されている。日最大処理水量Ｑｓｄとは、晴天の日にその下水処理場の処理対象区域から１日に流入する下水水量の最大値を意味する。このため晴天時には、全流入水量を全て処理することができる。
【０００４】
しかし時間的に見れば、朝夕の人間活動等に合わせて流入水量は時間の経過とともに大幅に変化するため、下水処理場の処理能力は時間最大処理水量Ｑｓｈで表される。この時間最大処理水量Ｑｓｈの値は（瞬間値に相当する値であるから）日最大処理水量Ｑｓｄより大きく、例えばＱｓｈの１．５倍程度である。ただし時間最大処理水量Ｑｓｈも日最大処理水量Ｑｓｄと同様に〔ｍ３/日〕で表す。
【０００５】
一般に合流式下水処理場では、降雨時には時間最大処理水量Ｑｓｈの３倍までは受け入れが可能であり、Ｑｓｈまでの流入水は晴天時と同様に処理される。しかしＱｓｈを超過し３Ｑｓｈまでの流入水は、図１に破線で示したように最初沈殿池１で簡易的に沈殿処理を行ったうえ、生物反応槽２での処理を行うことなく簡易放流水として河川等に放流されている。このため雨水による希釈効果があるとはいえ、降雨量の多いときにはＳＳ，ＢＯＤ，Ｎ等の汚濁負荷がそのまま公共水域に放流される可能性がある。
【０００６】
特許文献１には、このような問題を解決するために本発明者等が行った発明が記載されている。この発明は、最初沈殿池１を改良して沈殿部とろ過部とを形成し、そのろ過部に浮上ろ材を充填して雨天時に上向流ろ過を行わせるようにしたものである。しかしこのように沈殿部とろ過部とを同一池内に設置した場合のろ過部の水面積負荷は、特許文献１の請求項３に記載のように１００〜２００m/日であり、多量の雨水を処理することはできない。またろ過部を逆洗したい場合には沈殿部の運転を停止しなければならず、降雨開始時にＳＳの多い雨水が流入してろ過部の圧損が急速に増加したような場合には、対処できない可能性があった。
【０００７】
なお、合流式下水処理場の規模を拡大して処理能力を高めれば、降雨時にも十分な処理ができることはいうまでもない。しかし、合流式下水処理場は比較的初期に下水処理場が建設された都市部に多く、現在ではほとんどの場合に敷地面積に余裕がない。このため、処理能力を高めるために新たな敷地を確保することは困難であり、既設処理場の内部で対応せざるを得ないのが実情である。
【特許文献１】特開２００１−２１９１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、新たな敷地を必要とせず、既設処理場の内部において設備を改造することによって、降雨時にも十分な処理が行えるようにし、公共水域の汚濁を防止することができる既設下水処理場の改造方法を提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は上記の課題を解決するために検討を重ねた結果、既設の合流式下水処理場における最初沈殿池の標準水面積負荷は、建設時期が古いために２５〜４０ｍ/日であるものが大部分であるが、その後の技術改良によって現在の標準水面積負荷は５０ｍ/日にまで上昇していることに着目した。従ってこの差を利用して最初沈殿池の面積を減少させ、それにより生じたスペースを浮上ろ材を備えた上向流式の高速ろ過池とすることができる。
【００１０】
このようにして完成された本発明は、既設の合流式下水処理場における最初沈殿池の総面積を、建設時と現在との標準水面積負荷の差を利用して減少させ、それにより生じたスペースに高速に雨天時下水を処理できる高速雨水処理装置を設置し、降雨時流入水を最初沈殿池と高速雨水処理装置とに分配可能とすることを特徴とするものである。この高速雨水処理装置として、浮上ろ材を備えた上向流式の高速ろ過池とすることが好ましい。なお、高速ろ過池の洗浄排水を、最初沈殿池に送水する流路を設けることが好ましく、また高速ろ過池の洗浄排水を最初沈殿池に送水する前に貯留する洗浄排水槽を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の既設下水処理場の改造方法によれば、最初沈殿池の総面積を建設時と現在との標準水面積負荷の差を利用して減少させ、それにより生じたスペースに浮上ろ材を備えた上向流式の高速ろ過池を設置するため、既設処理場の内部において設備を改造するだけでよく、新たな敷地を必要としない。また３Ｑｓｈに相当する水量の降雨時流入水を従来よりも高度に処理することが可能となり、降雨時にも公共水域の汚濁を防止することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図２は、図１に示した既設合流式下水処理場の改造後の状態を示す平面図である。図１のように、既設合流式下水処理場では４つの処理ラインが設けられており、それぞれに最初沈殿池１が配置されていた。しかしこの既設合流式下水処理場の建設時における最初沈殿池１の標準水面積負荷は例えば３５ｍ/日であるが、現在では水処理技術の進歩によって標準水面積負荷は５０ｍ/日にまで上昇している。従って４つの最初沈殿池１を、３つにまで減少させることができる。
【００１３】
具体的には、各最初沈殿池１の面積を２００ｍ２と仮定すると、従来は４×２００ｍ２×３５ｍ/日＝２８０００ｍ３/日の水量が処理できたこととなり、これが既設合流式下水処理場の日最大処理水量Ｑｓｄに対応する。しかし標準水面積負荷を現在の基準により５０ｍ/日とすれば、図２のように最初沈殿池１を３つにしても３×２００ｍ２×５０ｍ/日＝３００００ｍ３/日の水量が処理できることとなる。この場合には、水面積負荷を４７ｍ/日として運転すれば、ちょうど２８０００ｍ３/日の水量が処理できる。これに対応する時間最大処理水量Ｑｓｈは１．５倍の４２０００ｍ３/日となる。各最初沈殿池１を通過した流入水は、４つの生物反応槽２に分配されて従来通り処理される。
【００１４】
なお、既設合流式下水処理場の時間最大処理水量Ｑｓｈは日最大処理水量Ｑｓｄの１．５倍であり、全体で２８０００ｍ３/日×１．５＝４２０００ｍ３/日である。また既設合流式下水処理場の降雨時における受け入れ水量は、時間最大処理水量Ｑｓｈの３倍の１２６０００ｍ３/日である。ただしそのうち８４０００ｍ３/日分は、簡易処理のみで放流されていたこととなる。
【００１５】
さて上記のように最初沈殿池１の総面積を、建設時と現在との標準水面積負荷の差を利用して減少させた結果、２００ｍ２のスペースができる。このスペースに、高速に雨天時下水を処理できる装置として、浮上ろ材を備えた上向流式の高速ろ過池５を設置する。この高速ろ過池５は着水井４への流入水量がＱｓdを越えた場合にのみ用いられるもので、着水井４と図２に破線で示す流路６により連結され、降雨時流入水を最初沈殿池１と高速ろ過池５とに分配できるようにしておく。
【００１６】
高速に雨天時下水を処理できる装置である高速ろ過池５の構造は図３に示すとおりであり、隔壁により区画された複数のろ過槽７と、洗浄排水槽８とからなる。各ろ過槽７の内部には浮上ろ材９が充填されており、その上面には流出防止スクリーン１０が設けられている。流入水は流入水路１１から各ろ過槽７の下部に導入され、図４に示すように浮上ろ材９の充填層を上向流として通過する間にＳＳが浮上ろ材９に捕捉されてろ過される。
【００１７】
この高速ろ過池５の特長は、浮上ろ材９としてみかけ比重が０．１〜０．４で、サイズが４〜１０ｍｍの凹凸状担体を用いることにより、１０００ｍ/日までの高速ろ過が可能なことである。ろ過水は上部の共通ろ過水槽１２に入り、高速ろ過処理水として図２のように河川等に放流される。この高速ろ過は従来の最初沈殿池１を利用した簡易処理とは異なり、ＳＳを高度に除去できる能力を持つ。
【００１８】
しかしろ過の進行に連れて浮上ろ材９のＳＳ捕捉量が次第に増加し、そのままでは閉塞に至る。そこで各ろ過槽７の逆洗を順次行う必要がある。逆洗は図５に示すように流入水路１１を必要に応じて閉鎖し、槽底部の逆洗弁１３を開く方法で行われる。この結果、重力により上部の共通ろ過水槽１２内のろ過水が浮上ろ材９の充填層を下向きに流れ、逆洗が行われる。洗浄排水はパイプ１４を通じて洗浄排水槽８に流入する。洗浄排水はポンプ１５によりくみ出され、図２に示す流路１６を通じて最初沈殿池１に導かれる。各ろ過槽７の逆洗を順次行うことにより、高速ろ過池５の運転を継続したままで浮上ろ材９の閉塞が防止できる。
【００１９】
この例では、最初沈殿池１の総面積の削減により生じた２００ｍ２のスペースのうち、１００ｍ２に高速ろ過池５を設置する。前記したように高速ろ過池５のろ過速度を１０００ｍ/日とすれば、１００ｍ２×１０００ｍ/日=１０００００ｍ３/日の降雨時流入水を高速ろ過することができる。またこれと同時に、３つの最初沈殿池１を経由する通常の処理ラインでも２８０００ｍ３/日の降雨時流入水の処理ができるため、改造後は全体で１２８０００ｍ３/日の降雨時流入水の処理が可能となる。これは改造前の降雨時における受け入れ水量である１２６０００ｍ３/日（時間最大処理水量Ｑｓｈの３倍）とほぼ同等であり、Ｑｓｈの３倍の水量を従来の簡易処理よりも高度に処理することができる。
【００２０】
また、高速ろ過池５のろ過水の回収率〔（流入水量−洗浄排水量）/流入水量〕は９０％とすることが可能であり、９０％と仮定すると洗浄排水量は１００００ｍ３/日となる。前記したようにこの洗浄排水は流路１６を通じて３つの最初沈殿池１に導かれるため、３つの最初沈殿池１の総処理水量は２８０００ｍ３/日＋１００００ｍ３/日＝３８０００ｍ３/日となるが、この値は改造後の時間最大処理水量3Ｑｓｈである４２０００ｍ３/日以下であるから、反応槽への流入水量として問題なく処理可能である。
【００２１】
なお、反応槽への流入負荷に関しても表１に示すように、改造前の初沈における降雨時沈殿時間が３０分であったのに対し、改造後は７５分となるため十分な沈殿を行うことができ、生物反応槽２への流入負荷を抑えることが可能となる。また、必要に応じて洗浄排水を一時貯留する洗浄排水槽８を設けておけば最初沈殿池１に送水する量を調整でき、雨天時における最初沈殿池１の降雨時沈殿時間を１００分にまで長くとることができるようになるため、さらに生物反応槽２への流入負荷を抑えることが可能となる。あるいは十分大きな洗浄排水槽８を設けることが可能な場合には降雨時に洗浄排水を最初沈殿池に導くことがなくなるため、「段落００１４」で示した着水井４への流入水量がＱｓｈ（４２０００ｍ３/日）を越えるまでは最初沈殿池に流入させ、Ｑｓｈ超過分（１０００００ｍ３/日）を高速ろ過池に分配するようにすることが可能となり、降雨時の処理場全体の処理水量は全体で１４２０００ｍ３/日処理することが可能になる。以上の説明を整理すると、表１のとおりである。
【００２２】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】改造前の既設下水処理場の平面図である。
【図２】改造後の下水処理場の平面図である。
【図３】高速ろ過池の縦断面図である。
【図４】ろ過状態の説明図である。
【図５】逆洗状態の説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  最初沈殿池
２  生物反応槽
３  最終沈殿池
４  着水井
５  高速ろ過池
６  流路
７  ろ過槽
８  洗浄排水槽
９  浮上ろ材
１０  流出防止スクリーン
１１  流入水路
１２  共通ろ過水槽
１３  逆洗弁
１４  パイプ
１５  ポンプ
１６  流路
【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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