(57)【要約】【課題】  脱リン手段への活性汚泥の流入を抑制してリンの除去効果を高めるとともに、嫌気槽の汚泥濃度を高くしてリンの吐き出しに必要な比較的強い嫌気状態に維持することができる排水処理装置を提供する。【解決手段】  リンを含む排水を磁性粉含有活性汚泥で嫌気処理する嫌気槽１２と、嫌気槽１２から抜き出した嫌気処理液からリンを除去する脱リン手段１７とを備え、磁性粉含有活性汚泥と嫌気処理液とを分離する磁気分離手段１６を嫌気槽に設けるとともに、分離した嫌気処理液を脱リン手段に供給する経路３５と、分離した磁性粉含有活性汚泥を後段の処理槽に供給する経路３８と、脱リン手段で脱リン処理を行った脱リン液を嫌気槽後段の処理槽に返送する経路３６と、後段の処理槽から流出する活性汚泥懸濁液から磁性粉含有活性汚泥を分離する分離手段１８と、分離手段で分離した磁性粉含有活性汚泥を嫌気槽に返送する経路２４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】
リンを含む排水を、磁性粉を添加した磁性粉含有活性汚泥により嫌気処理を行う嫌気槽と、該嫌気槽から抜き出した嫌気処理液からリンを除去する脱リン手段とを備えた生物学的脱リン法を採用した排水処理装置であって、前記嫌気槽に、磁力によって活性汚泥懸濁液中の前記磁性粉含有活性汚泥と嫌気処理液とを分離する磁気分離手段を設けるとともに、分離した嫌気処理液を前記脱リン手段に供給する経路と、分離した磁性粉含有活性汚泥を嫌気槽後段の処理槽に供給する経路と、脱リン手段で脱リン処理を行った後の脱リン液を嫌気槽後段の前記処理槽に返送する経路と、該後段の処理槽から流出する活性汚泥懸濁液から磁性粉含有活性汚泥を分離する分離手段と、該分離手段で分離した磁性粉含有活性汚泥を前記嫌気槽に返送する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】
前記脱リン手段は、前記嫌気処理液にマグネシウム化合物を添加して嫌気処理液中のアンモニア及びリンをリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として除去することを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記脱リン手段は、前記嫌気処理液中のリン酸イオンを、種結晶の表面にリン酸ヒドロキシアパタイトとして晶析させて除去することを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記嫌気槽後段の処理槽が好気槽であることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項５】
前記嫌気槽後段の処理槽が無酸素槽と、該無酸素槽の後段に連設した好気槽とを有し、該好気槽内の活性汚泥懸濁液を前記無酸素槽に循環させる経路を有していることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
【請求項６】
前記好気槽から流出する活性汚泥懸濁液中に含まれる前記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第２磁気分離手段と、該第２磁気分離手段で分離した磁性粉活性汚泥を前記嫌気槽に返送する経路と、該第２磁気分離手段から流出した活性汚泥懸濁液中の磁性粉活性汚泥の残部を液中から分離する固液分離手段と、該固液分離手段で分離した処理水を抜き出す経路と、該固液分離手段で分離した磁性粉活性汚泥を前記嫌気槽に返送する経路とを備えていることを特徴とする請求項４又は５記載の排水処理装置。
【請求項７】
前記第２磁気分離手段で分離した活性汚泥及び前記固液分離手段で分離した活性汚泥に可溶化処理、減容化処理を施す可溶化・減容化手段を備えていることを特徴とする請求項６記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置に関し、詳しくは、生物学的脱リン法を採用した排水処理装置におけるリンの除去を効率よく行うとともに、原水中のリン及びアンモニアを有用なリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として効果的に回収することができる排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水や有機排水中に含まれるＢＯＤの除去だけでなく、窒素及びリンを除去する排水処理装置として、嫌気槽の後段に、該嫌気槽内から引き抜いた活性汚泥の固液分離を行う固液分離手段を設けるとともに、該固液分離手段の分離液にマグネシウム化合物を添加して分離液中のアンモニア及びリンをリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として除去する脱リン手段を設けた装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２９６３９９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、嫌気槽の活性汚泥は、好気槽の活性汚泥に比べて微細なものであるため、通常の重力沈降では効果的な固液分離を行うことが困難であった。また、リンの除去を効率よく行うためには、嫌気槽において十分なリンの吐き出しが行われる必要があるが、下水のような低濃度排水の場合には、リンの吐き出しに必要な嫌気状態を維持することが困難なことがあった。
【０００４】
そこで本発明は、脱リン手段への活性汚泥の流入を抑制することによって脱リン手段でのリンの除去効果を高めることができるとともに、嫌気槽における汚泥濃度を高く維持することができ、嫌気槽内をリンの吐き出しに必要な比較的強い嫌気状態に維持することができる排水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、本発明の排水処理装置は、リンを含む排水を、磁性粉を添加した磁性粉含有活性汚泥により嫌気処理を行う嫌気槽と、該嫌気槽から抜き出した嫌気処理液からリンを除去する脱リン手段とを備えた生物学的脱リン法を採用した排水処理装置であって、前記嫌気槽に、磁力によって活性汚泥懸濁液中の前記磁性粉含有活性汚泥と嫌気処理液とを分離する磁気分離手段を設けるとともに、分離した嫌気処理液を前記脱リン手段に供給する経路と、分離した磁性粉含有活性汚泥を嫌気槽後段の処理槽に供給する経路と、脱リン手段で脱リン処理を行った後の脱リン液を嫌気槽後段の前記処理槽に返送する経路と、該後段の処理槽から流出する活性汚泥懸濁液から磁性粉含有活性汚泥を分離する分離手段と、該分離手段で分離した磁性粉含有活性汚泥を前記嫌気槽に返送する経路とを備えていることを特徴としている。
【０００６】
また、前記脱リン手段が、前記嫌気処理液にマグネシウム化合物を添加して嫌気処理液中のアンモニア及びリンをリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物として除去すること、あるいは、前記嫌気処理液中のリン酸イオンを、種結晶の表面にリン酸ヒドロキシアパタイトとして晶析させて除去することを特徴とし、前記嫌気槽後段の処理槽が好気槽であること、あるいは、前記嫌気槽後段の処理槽が無酸素槽と、該無酸素槽の後段に連設した好気槽とを有し、該好気槽内の活性汚泥懸濁液を前記無酸素槽に循環させる経路を有していることを特徴としている。
【０００７】
さらに、嫌気槽後段の処理槽である前記好気槽から流出する活性汚泥懸濁液中に含まれる前記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第２磁気分離手段と、該第２磁気分離手段で分離した磁性粉活性汚泥を前記嫌気槽に返送する経路と、該第２磁気分離手段から流出した活性汚泥懸濁液中の磁性粉活性汚泥の残部を液中から分離する固液分離手段と、該固液分離手段で分離した処理水を抜き出す経路と、該固液分離手段で分離した磁性粉活性汚泥を前記嫌気槽に返送する経路とを備えていることを特徴とし、加えて、前記第２磁気分離手段で分離した活性汚泥及び前記固液分離手段で分離した活性汚泥に可溶化処理、減容化処理を施す可溶化・減容化手段を備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の排水処理装置によれば、嫌気槽の活性汚泥懸濁液中の活性汚泥を磁力によって強制的に分離するので、リン除去手段に対して活性汚泥濃度の低い嫌気処理液を供給することができ、リン除去手段における脱リン効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は本発明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、排水や下水（原水）中の懸濁成分や発泡成分を分離除去するための加圧浮上分離装置１１と、磁性粉を添加した磁性粉含有活性汚泥（以下、単に活性汚泥ということがある。）によって水処理を行う嫌気槽１２，無酸素槽１３及び好気槽１４を有する生物反応槽１５と、前記嫌気槽１２の水面部に設けられた第１磁気分離手段１６と、該第１磁気分離手段１６で分離した嫌気処理液に対して脱リン処理を行う脱リン手段１７と、前記好気槽１４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第２磁気分離手段１８と、該第２磁気分離手段１８から流出した活性汚泥懸濁液中の磁性粉含有活性汚泥の残部及び磁性粉を含有しない活性汚泥を重力によって沈降分離する固液分離手段としての最終沈殿池１９とを備えている。
【００１０】
前記第２磁気分離手段１８及び前記最終沈殿池１９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２１に抜き取って生物反応槽１５に返送するための磁気分離汚泥返送経路２２及び沈降分離汚泥返送経路２３がそれぞれ設けられている。また、汚泥受槽２１と生物反応槽１５との間の汚泥返送経路２４には、活性汚泥の可溶化及び減容化（滅菌）処理を行う可溶化・減容化手段２５と、返送汚泥のｐＨ調整を行うためのアルカリを添加するアルカリ添加槽２６とが設けられている。また、最終沈殿池１９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２７が設けられ、可溶化・減容化手段２５には、該可溶化・減容化手段２５及びアルカリ添加槽２６をバイパスするバイパス経路２８が設けられている。
【００１１】
前記嫌気槽１２及び無酸素槽１３内には、撹拌機３１，３２がそれぞれ設けられ、好気槽１４内には、散気管３３が設けられている。また、無酸素槽１３と好気槽１４との間には、好気槽１３内の活性汚泥懸濁液（硝化液）を無酸素槽１３に循環させる硝化液循環経路３４が設けられている。脱リン手段１７には、第１磁気分離手段１６で分離した嫌気処理液が供給される嫌気処理液流入経路３５と、脱リン処理を終えた脱リン処理液を無酸素槽１３に返送循環する脱リン処理液返送経路３６と、脱リン処理によって回収したリン化合物を抜き出すリン化合物抜出経路３７とが設けられている。また、第１磁気分離手段１６には、分離した磁性粉含有活性汚泥を後段の無酸素槽１３に送る活性汚泥経路３８が設けられている。
【００１２】
前記生物反応槽１５で水処理を行う活性汚泥には、前記磁気分離手段１６，１８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、磁性粉を活性汚泥に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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
このような磁性粉は、生物反応槽１５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。
【００１６】
好気槽１４で処理された曝気処理水と活性汚泥とは、第２磁気分離手段１８のみで分離することも可能であるが、本形態例では、第２磁気分離手段１８と最終沈殿池１９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、第２磁気分離手段１８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１９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。また、第１磁気分離手段１６においても、完全に磁性粉含有活性汚泥を完全に分離できることが好ましいが、僅かの磁性粉含有活性汚泥が脱リン手段１７に流入しても差し支えないため、液中に存在する磁性粉含有活性汚泥の大部分を分離できるようにしておけばよい。
【００１７】
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１６，１８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に示すように、活性汚泥懸濁液の流入部４１及び流出部４２を有する磁気分離槽４３と、外周面に磁石を配置した回転ドラム４４と、回転ドラム４４に付着した磁性粉含有活性汚泥４５を掻き落とすスクレーパー４６と、スクレーパー４６で掻き落とした磁性粉含有活性汚泥４５を回収する汚泥回収トラフ４７とを備えた磁気分離装置を使用することができる。
【００１８】
前記流出部４２は、第１磁気分離手段１６では嫌気処理液流入経路３５に接続し、第２磁気分離手段１８では後段の最終沈殿池１９に接続している。また、前記汚泥回収トラフ４７は、第１磁気分離手段１６では活性汚泥経路３８に接続し、第２磁気分離手段１８では磁気分離汚泥返送経路２２に接続した状態となる。なお、各経路には、必要に応じて送出用ポンプが設置され、前記回転ドラム４４には、図示しない駆動用のモーター等が接続されている。
【００１９】
前記回転ドラム４４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４４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。
【００２０】
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４４とスクレーパー４６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４５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。
【００２１】
ここで、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、そのほとんどが第２磁気分離手段１８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、その多くが第２磁気分離手段１８を通過して最終沈殿池１９で沈降分離することになる。したがって、第２磁気分離手段１８と最終沈殿池１９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。
【００２２】
一方、磁気分離手段１８で分離回収したフロック形成菌のみを生物反応槽１５に返送することにより、生物反応槽１５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１９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２１から生物反応槽１５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２５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。
【００２３】
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１９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２５を沈降分離汚泥返送経路２３に設置し、最終沈殿池１９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。
【００２４】
前記加圧浮上分離装置１１は、原水流入経路５１から流入する原水と、加圧水経路５２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、同時に原水中の界面活性剤等の発泡成分は、前記微細気泡により発泡して槽上部に浮上する。
【００２５】
槽上部に浮上したフロスや泡は、掻取機５３等により掻取られて浮上物回収経路５４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５５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。
【００２６】
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５４及び前記沈殿物回収経路５５からメタン発酵手段５６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５７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５８により生物反応槽１５に導入するようにしている。
【００２７】
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５６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５７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量化処理を施してから生物反応槽１５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も可能であるが、本形態例では、初沈汚泥の一部は、脱水機５９に分岐して脱水され、コンポスト等の有効利用が図られ、あるいは、処分される。
【００２８】
前記加圧浮上分離装置１１の前段には、流入原水の前処理設備として、粗大固形物を除去するスクリーン６１及び原水の均一化を図るための撹拌機６２を有する原水槽６３と、原水にｐＨ調整剤及び凝集剤を添加するための薬剤槽６４，６５を有する調整槽６６とが設けられている。なお、ｐＨ調整剤及び凝集剤には、一般的なものを使用することができ、原水の性状に応じて適当なものを選択することができ、省略することもできる。また、加圧浮上分離装置１１には、分離水出口側から浮上分離水の一部を抜き取る加圧経路６７と、該加圧経路６７に抜き取られてポンプで加圧された水とコンプレッサーで加圧された空気と混合して前記加圧空気溶解水を発生させる空気溶解槽６８とが設けられ、該空気溶解槽６８で発生した加圧空気溶解水が前記加圧水経路５２を通って流入経路５１の原水に合流するように形成されている。
【００２９】
さらに、このような加圧浮上分離装置１１と嫌気槽１２とを組み合わせることにより、加圧浮上分離装置１１で原水中の発泡成分の大部分を除去することができ、嫌気槽１２では、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って除去することができるので、発泡成分が下流側の好気槽１４に流入することがほとんどなくなり、好気槽１４での発泡によって第２磁気分離手段１８の磁気分離効果が損なわれることを防止できる。
【００３０】
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１５の嫌気槽１２に流入し、汚泥返送経路２４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５８からの初沈汚泥と混合した状態となる。この嫌気槽１２での嫌気処理により、活性汚泥中のリン蓄積細菌が好気槽１４で摂取したリンを嫌気槽１２内に吐き出し、嫌気槽１２内の活性汚泥懸濁液中のリン濃度が増加する。この活性汚泥懸濁液は、第１磁気分離手段１６で磁性粉含有活性汚泥から分離し、高濃度にリンを含む嫌気処理液として脱リン手段１７に導入され、所定の脱リン操作が行われる。
【００３１】
脱リン手段１７には、適当な脱リン方法を適用することが可能であり、ＭＡＰ法や晶析法を採用することができる。例えば、ＭＡＰ法は、嫌気処理液中に含まれるアンモニウムイオンと、活性汚泥から放出されたリン酸イオンと、必要量が添加されるマグネシウム化合物からのマグネシウムイオンとを、所定のｐＨで反応させることによって結晶状態のリン酸マグネシウムアンモニウム六水和物（ＭＡＰ：ストラバイト：ＭｇＮＨ４ＰＯ４・６Ｈ２Ｏ）を生成させ、これを分離回収するものである。回収したＭＡＰは、例えば緩効性肥料として使用することができ、さらに、カリウム塩を混合して造粒等の加工を施すことにより、植物の三大栄養素を含む肥料として有効にリサイクルすることができる。また、晶析法では、嫌気処理液中に含まれるリン酸イオンをケイ酸カルシウム水和物等の種結晶にリン酸ヒドロキシアパタイト（ＨＡＰ：Ｃａ１０（ＯＨ）２（ＰＯ４）６）として晶析させることにより、リンを回収するものであり、これは、そのまま肥料として使用できる。脱リン手段１７でリンが除去された脱リン液は、無酸素槽１３に戻されて再処理される。
【００３２】
また、原水中の有機物等は、嫌気槽１２、無酸素槽１３及び好気槽１４で活性汚泥により順次処理されることによって浄化され、好気槽１４で活性汚泥がリンを摂取することにより原水中のリンが除去される。また、好気槽１４から無酸素槽１３に硝化液を循環させることにより、原水中の窒素も無酸素槽１３で除去される。好気槽１４で曝気処理後の活性汚泥懸濁液は、第２磁気分離手段１８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。
【００３３】
第２磁気分離手段１８における活性汚泥の分離量は、生物反応槽１５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１９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１９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。
【００３４】
一般的に、下水処理場に流入する下水のＢＯＤ濃度は、１００〜２００ｍｇ／Ｌ程度である。この負荷条件における好気槽１４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、第２磁気分離手段１８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１９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１９において十分な沈降分離を行うことが可能となる。
【００３５】
このとき、第２磁気分離手段１８及び最終沈殿池１９で分離した活性汚泥の全量を生物反応槽１５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。このとき、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１９の許容汚泥濃度を超えないように第２磁気分離手段１８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活性汚泥濃度が高い状態で水処理を継続することができる。
【００３６】
このようにして活性汚泥濃度を十分に高い状態に維持することにより、好気槽１４におけるリンの摂取及び嫌気槽１２におけるリンの吐き出しを高効率で行うことができ、特に、活性汚泥濃度を高くできることにより、下水のような低濃度排水を処理する場合でも、嫌気槽１２におけるリンの吐き出しに必要な比較的強い嫌気状態を維持し易くなり、効果的な脱リン処理を行うことができる。
【００３７】
さらに、第２磁気分離手段１８で活性汚泥の大部分を分離することにより、生物反応槽１５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１９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１５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。また、雨水の流入によって最終沈殿池１９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１９で十分な沈降分離を行うことができる。例えば、第２磁気分離手段１８の能力を、雨水による流量増加時でも最終沈殿池１９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１９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。
【００３８】
加えて、第２磁気分離手段１８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１８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、第２磁気分離手段１８は、既存の水処理施設における生物反応槽１５と最終沈殿池１９との間に挿入するようにしてもよく、好気槽１４の流出部や最終沈殿池１９の流入部にも小規模な改造で設置可能であるから、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。同様に、第１磁気分離手段１６も任意の位置に設置することが可能である。
【００３９】
また、本形態例では、第２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１９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。さらに、排水処理において窒素を除去する必要がない場合は、無酸素槽１３を省略することができる。この場合は、脱リン手段１７からの脱リン液は、好気槽１４に送るようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の排水処理装置は、リンを含有する排水中からリンを有用物として回収する用途に好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一形態例を示す排水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】
【００４２】
１１…加圧浮上分離装置、１２…嫌気槽、１３…無酸素槽、１４…好気槽、１５…生物反応槽、１６…第１磁気分離手段、１７…脱リン手段、１８…第２磁気分離手段、１９…最終沈殿池、２１…汚泥受槽、２２…磁気分離汚泥返送経路、２３…沈降分離汚泥返送経路、２４…汚泥返送経路、２５…可溶化・減容化手段、２６…アルカリ添加槽、２７…処理水流出経路、２８…バイパス経路、３１，３２…撹拌機、３３…散気管、３４…硝化液循環経路、３５…嫌気処理液流入経路、３６…脱リン処理液返送経路、３７…リン化合物抜出経路、３８…活性汚泥経路、４１…流入部、４２…流出部、４３…磁気分離槽、４４…回転ドラム、４５…磁性粉含有活性汚泥、４６…スクレーパー、４７…汚泥回収トラフ、５１…原水流入経路、５２…加圧水経路、５３…掻取機、５４…浮上物回収経路、５５…沈殿物回収経路、５６…メタン発酵手段、５７…可溶化・減容化処理手段、５８…初沈汚泥経路、５９…脱水機、６１…スクリーン、６２…撹拌機、６３…原水槽、６４，６５…薬剤槽、６６…調整槽、６７…加圧経路、６８…空気溶解槽
【図１】
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【図２】
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