(57)【要約】【課題】本発明は微生物を利用した汚水処理装置について公知の膜分離装置、即ち処理水の分離採水に際して重力分離の沈殿法を用いることなく膜濾過を行うとともに、低コスト、省スペースで、高性能な汚水処理装置を提供する。【解決手段】汚水処理装置が有する各処理設備をコンクリート製などの重量物ではなく金属材料若しくは強化プラスチック製としてトラック輸送可能の寸法にまで分割し、処理設備をユニット化すると共に、各処理設備はボルト結合あるいは嵌挿接合によって組み立て作業を容易にして、それらを適宜組み合わせ装置化することによって所求の規模、能力の汚水処理装置を適切な場所に随時設置することを可能としたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも汚水の夾雑物を取り除くスクリーン設備と油分を除去する油脂分離装置とを有する汚水前処理設備と、前記汚水前処理設備から生物処理槽に移送された汚水を膜濾過分離器により膜濾過するための生物処理設備と、を設けた汚水処理装置において、前記各処理設備を車輌積載可能な寸法に構成すると共に分離結合可能に構成したことを特徴とする可搬型汚水浄化装置。
【請求項２】
生物処理設備と汚水前処理設備を密閉及び耐圧可能に設けたことを特徴とする請求項１記載の可搬型汚水浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の可搬型汚水浄化装置に、前記各処理設備と分離結合可能に構成した嫌気槽を設けたことを特徴とする可搬型汚水浄化装置。
【請求項４】
前記各処理設備を直列若しくは並列に連結可能に設けることにより、各処理設備の大きさを調節可能としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載した可搬型汚水浄化装置。
【請求項５】
前記各処理設備の活性汚泥濃度を一定に保つために、前記各処理設備と連結され汚泥が配送される汚泥貯留槽を設け、その汚泥貯留槽に膜濾過分離器を内蔵させることにより、汚泥の沈殿及び濃縮を前記汚泥貯留槽内で同時に行うことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載した可搬型汚水浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水処理場、農村集落排水処理等の終末処理及び工業排水の浄化に関するものであり、特に、低コストで高性能の簡易汚水処理装置の開発を目的としたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から生活汚水処理装置として大規模下水処理場をはじめとして農村集落排水処理施設などが設置されているが、最近では生活レベルの向上や科学の発達に伴い、農薬や科学毒薬の混入も懸念されることから、汚水処理水といえども、水の富栄養化防止や農産物の安全化を考慮するときには処理水の水質の向上を望む必要もあり、汚水処理方式の変遷も余儀なくされている。
【０００３】
さらに下水処理施設は経年老朽化の状態にあって、施設の更新や機能の強化が必要となり、施設改修の傾向は新規の処理施設の建設よりも増加の様相にある。併し下水処理施設等は改修工事を行うとしても、施設の性格上、運転を停止することは不可能であり、また機能強化の改修を行うにしても現行施設の運転を代替できる処理施設が必要となる。そして代替運転の仮設装置といえどもその機能は水質汚濁防止法、浄化槽等の関係法令の定める事柄を遵守できるものであることは勿論、処理機能の性能保証も満足できるものでなくてはならず、加えて現有の汚水処理施設が災害、事故等により破壊した場合にも対応できるものとして考慮しておく必要がある。
【０００４】
活性汚泥法による処理システムは汚水の前処理沈殿操作の後、曝気操作を行って好気性微生物を増殖し、その力で有機物を分解処理してから汚泥を沈殿槽で沈降分離して処理水を得ていたものであるから、非常に大きな敷地面積を必要としている。又、浄化槽の如く接触濾材を用いた微生物処理方式においても処理水は最終沈殿槽における沈降分離操作によって得ているので、何れの場合でも微細フロックの流出は避けられず、BOD値を増加させる原因となっていた。
【０００５】
しかし、現在水処理操作に際して微細孔の膜を使用する膜処理技術が向上し、汚水処理技術についてのそれらを用いた装置が開発利用化されるに至っている。公知の膜濾過装置には合成樹脂を材料とした有機膜とセラミックからなる無機膜とが用いられる。有機膜は材質及び各種の機能、構造からなる特徴ある製品が提供され、無機膜はその材質の性格上、物理的にも化学的にも優れた特性を有している。
【０００６】
そこで、仮設処理場として採用可能であり、かつ高性能な処理能力を有する可搬式汚水処理装置として、例えば特許文献１には、生物反応槽、膜分離器、逆洗浄が同一ベース上に設置されて構成される汚水処理装置が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３５１２４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献１の発明によれば膜分離器本体が生物反応槽との間で汚泥を循環させる循環経路を構成しており、この循環回路に汚泥を循環させながら、この汚泥を膜エレメントの一次側から二次側に向けて濾過することにより処理水を得るように構成されているため、膜表面に付着した汚泥を除去するために逆洗を行う必要があった。また同一ベース上に構築されている場合には地形に適合した形状に処理施設を変更することは不可能である。
【０００９】
そこで、本発明は微生物を利用した汚水処理装置について公知の膜分離装置、即ち処理水の分離採水に際して重力分離の沈殿法を用いることなく膜濾過を行うことによって分離障害を排除し、装置規模の縮小化と維持管理の容易性を特長とした機能を有する装置を使用し、これを内装する処理槽をコンクリート製などの重量物ではなく金属材料若しくは強化プラスチック製としてトラック輸送可能の寸法にまで分割し、処理設備をユニット化すると共に、各処理設備はボルト結合あるいは嵌挿接合によって組み立て作業を容易にして、それらを適宜組み合わせ装置化することによって所求の規模、能力の汚水処理装置を適切な場所に随時設置することを可能としたものである。
【００１０】
処理設備は製作の段階から予め規格化した角槽、円筒タンク、横置型円筒槽に分離組み立て様式とすることによって各槽の接合、密閉を容易なものとする。したがって目的地に搬入後、地形に合わせて配列接合することにより、異型な状態においても処理機能を果たすことが可能である。
【００１１】
従来、既存の汚水処理施設は立地上優位の地形を占有しており、かつ外周も整地されているので処理施設の改修に際しては代替仮設装置を据え付けるべき有利なスペースは得られない場合が多く、また、完成施設なので大型車による大型装置の搬入が困難な事情もあって、通常的な代替処理施設の設置は物理的にも経済的にも問題があり、本発明はこれの解決から始まり更に時代の変遷に対応できる処理性能の向上及び災害時の臨時処理施設の転用をも可能としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）少なくとも汚水の夾雑物を取り除くスクリーン設備と油分を除去する油脂分離装置とを有する汚水前処理設備と、前記汚水前処理設備から生物処理槽に移送された汚水を膜濾過分離器により膜濾過するための生物処理設備と、を設けた汚水処理装置において、前記各処理設備を車輌積載可能な寸法に構成すると共に分離結合可能に構成したことを特徴とする可搬型汚水浄化装置を提供することにより、前記課題を解決する。
【００１３】
（２）生物処理設備と、汚水前処理設備と、を密閉及び耐圧可能に設けることを特徴とする（１）記載の可搬型汚水浄化装置を提供することにより、前記課題を解決する。
【００１４】
（３）（１）又は（２）に記載の可搬型汚水浄化装置に、前記各処理設備と分離結合可能に構成した嫌気槽を設けたことを特徴とする可搬型汚水浄化装置を提供することにより、前記課題を解決する。
【００１５】
（４）前記各処理設備を直列若しくは並列に連結可能に設けることにより、各処理設備の大きさを調節可能としたことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載した可搬型汚水浄化装置を提供することにより、前記課題を解決する。
【００１６】
（５）前記各処理設備の活性汚泥濃度を一定に保つために、前記各処理設備と連結され汚泥が配送される汚泥貯留槽を設け、その汚泥貯留槽に膜濾過分離器を内蔵させることにより、汚泥の沈殿及び濃縮を前記汚泥貯留槽内で同時に行うことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載した可搬型汚水浄化装置を提供することにより、前記課題を解決する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の可搬型汚水浄化装置は車輌積載が可能な寸法とした処理設備をユニット化しているので、所求の場所に任意の規模の汚水浄化装置を設置することができ、環境負荷の低減、経費の削減、さらには工期の短縮を図れる。
【００１８】
本発明を用いて既設の汚水浄化装置の改修を行う場合、場内の適宜の場所に代替処理装置を設置して汚水処理の代替運転が可能となる。そして、処理槽を密閉することにより、汚水飛沫の飛散や悪臭の防止ができるので市民生活に悪影響を及ぼさない。
【００１９】
処理装置は処理設備の配列接続により必要規模の装置が組み立てられるので必要最小限の土地が確保できれば汚水処理機能を有する施設とすることができるため、スペース効率の高い処理設備が提供できる。特に、処理方式として処理効率の高い膜分離活性汚泥方式を採用しているので、狭いスペースで高い処理能力を発揮することができる。このように狭い敷地で高度な処理施設を実現できることから、都市災害時の簡易汚水処理装置として転用することができる。
【００２０】
本発明処理装置は完成した下水処理場とは異なり、簡便的な簡易装置であるので生物処理施設に内装する膜分離装置や接触濾材の交換設置、さらには酸素曝気装置等の付属設備の使用が自由なので汚水処理操作において新規の処理技術の採用が可能となるので処理実験装置としても利用することができる。
【００２１】
本発明で採用する膜分離活性汚泥方式は、設計方法と維持管理のノウハウがあれば、メンテナンスも従来に比べて簡便で、かつ高度な処理水が安定して得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係る最良の実施の形態について図面を用い詳細に説明する。図１は可搬型汚水浄化装置のフローイメージ図である。まず汚水が濾過されるまでのフローについて説明すると、汚水前処理設備１に流れ込んだ汚水は大きなゴミ等が除かれた後、ブロワ６によって曝気されている生物処理設備２に移送される。生物処理設備２の内部に設けられた膜濾過分離器２２により濾過された水は、ポンプ５によって排出される。膜処理では色、臭い、味などに関与する溶解性の物質を完全に除去できないので、最終的な段階で薬品処理や高度処理を加えたり、消毒を行うことも適宜可能である。
【００２３】
次に各処理設備を詳細に説明する。汚水前処理設備１は、汚水の夾雑物を取り除くスクリーン設備や曝気沈砂設備、油分を除去する油脂分離装置、膜濾過性能向上のための凝集剤注入設備、あるいは鉄・マンガン等の酸化などのための塩素剤やオゾンの注入設備等を組み合わせることによって、生物処理の負担低減や機器の故障回避を図るための設備である。これは、膜濾過に用いられる膜が有機膜だった場合に夾雑物や土砂により膜の表面が損傷したり閉塞したりするトラブルを防止する必要があるためである。
【００２４】
汚水前処理設備１には合わせて、流量水量の平均化及び均質化を図るため流量調整槽を設置する。また、生物処理槽への移送量を計量・調整するため、汚水計量槽を具備していることが望ましい。尚、処理する汚水の成分、膜の種類・材質や特性、膜濾過方式の特長に応じて最適な前処理設備が選定されることが好ましく、公知技術で採用される前処理設備を適宜採用可能である。又、生物処理設備２への移送はポンプ等の公知のものを利用して行う。
【００２５】
生物処理設備２は生物処理槽２１と、膜濾過分離器２２と、空気管２５と、汚水管２６と、からなる。図２は生物処理設備２の破断図である。汚水前処理設備にて大きなゴミ等が除かれた汚水は汚水管２６を通して生物処理槽２１に移送される。ブロワ６から送風された空気は空気管２５を通って生物処理槽２１下部から放出されることにより、生物処理設備２内では曝気がなされている。
【００２６】
膜濾過分離器２２は膜モジュール２３と集水管２４とからなり、ポンプ５を作動させて生じた圧力差によって膜モジュール２３の内部に浸透した膜濾過水は集水管２４を通ってポンプ５で揚水される。活性汚泥方式に採用できる膜モジュールは中空糸タイプと平膜タイプ等があり、本発明においては平膜タイプを採用している。膜の孔径は例えば０．４μｍとすることにより、大腸菌（約１μｍ）も通過することができない。尚、必要により凝集剤を加えることも可能である。
【００２７】
膜はポリエチレン、４フッ化エチレン、ポリプロピレン、酢酸セルロース、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等に代表される素材の有機膜、あるいは酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、ステンレス、ガラス等に代表される無機膜いずれも使用できるが、本発明では有機膜を使用することにより、自由な孔径とすることとしている。
【００２８】
汚水中の有機物がそのまま素通りすると、すぐ詰まるため、活性汚泥による生物分解が欠かせない。そのため生物処理設備２では曝気しながら膜濾過が行われているのである。活性汚泥自体が膜表面に付着しないように、ブロワ６から生物処理槽２１に送風された空気によって曝気がされており、その水流を利用して、膜表面を常に洗い流しながら、処理水を吸引する。したがってブロワ６と吸引ポンプ５は常に連動し、曝気していない時に吸引ポンプ５が作動しないようにインターロックを設けることが望ましい。
【００２９】
尚、図３に示すようにポンプ５とブロワ６は制御盤７によって運転が統率されている。膜濾過は操作が簡便なため、装置全体を自動化する点で有利である。
【００３０】
汚泥貯留槽３は、曝気する生物処理設備２の汚泥濃度を一定に保つため、定期的に活性汚泥の引き抜きを行い、その引き抜き汚泥を濃縮・貯留する設備である。従来法では引き抜き汚泥濃度が薄いため、汚泥濃縮槽で濃縮して容積を減じてから貯留する方法が取られていたが、本発明の膜分離活性汚泥方式では引き抜き汚泥濃度が濃いため、汚泥濃縮槽３を省略することもできる。
【００３１】
本発明の最大の特徴として、汚水処理装置が有する各処理設備をコンクリート製などの重量物ではなく金属材料若しくは強化プラスチック製等の強固な材料を用いトラック輸送可能の寸法にまで分割し、処理設備をユニット化すると共に、各処理設備はボルト結合あるいは嵌挿接合等の結合手段によって組み立て作業を容易にして、それらを適宜組み合わせ装置化することによって所求の規模、能力の汚水処理装置を適切な場所に随時設置することを可能としていることである。
【００３２】
各処理設備を繋ぐ手段として配管が利用されることとなるが、処理設備がユニット化されていることから必要な配管は少なくてすみ、汚水処理装置の大きさもコンパクトになる。
【００３３】
汚水前処理設備１、生物処理設備２、汚泥貯留槽３の各処理設備は車輌で輸送可能なよう、ユニット化されているが、例えば図４及び図５のように、処理設備を角形に構成することができる。そしてそれら各処理設備を垂直方向に直列に積層し、処理槽の深さを調整することができる。図４は同種の処理設備を２段重ねた場合の斜視図、図５は３段重ねた場合の斜視図である。このように処理設備の深さの調整が可能となることによって、深槽曝気効果による溶存酸素の増加をはかり、微生物の増殖による汚水処理能力の向上を可能にせしめる効果がある。無論、水平方向に直列に繋いだ場合は、処理設備の長さを変更することができ、例えば膜モジュールの数量を変更することができる。このように処理設備の大きさを適宜変更できるようになる。
【００３４】
汚水前処理設備、生物処理設備２、汚泥貯留槽３の異種の各処理設備を直列又は並列に繋いでもよいが、その場合は各処理設備の分離を明確にすると共に、内容量の重量に耐えられるようにユニットを強化して設計する必要がある。
【００３５】
尚、各処理設備の形状は角型に限られることはなく、図６に示すように各処理槽を円筒タンクに構成してもよく、さらには図７や８のように横置型円筒槽に構成しても良い。尚、図６は円筒タンクで各処理設備を構成し、２段重ねした場合の斜視図である。そして図７は横置型円筒槽の構成図であり、図８は図７の処理設備を直列に繋いだ場合の斜視図である。このように各種形状に処理設備を成形することによって、様々な地形や所求敷地に対し、必要な処理能力を有する処理設備を導入することができる。
【００３６】
次に上記の実施の形態を用いて生活雑排水処理を行う場合の仕様の一例について説明する。本発明によれば、処理対象人員９００人程度までは平膜モジュールを１５０枚収納した膜濾過分離器２２を２台有する生物処理設備２を２基設置することで対応でき、９００人〜１８００人程度では上記のユニットを４基とする２系列設置で対応することが可能である。
【００３７】
基本設計水量を２７０ｍ３／日とし（一人３００Ｌ／日として９００人分）流入水のＢＯＤを２００ｍｇ／Ｌ、ＳＳを２００ｍｇ／Ｌ、処理水のＢＯＤを１０ｍｇ／Ｌ、ＳＳを５ｍｇ／Ｌとして設計する。汚水前処理設備１として自動微細目スクリーンを一基設置し、副水路に５ｍｍスクリーンを設け、さらに計量槽を設ける。スクリーンと計量槽は、一体型ボックスに収容し、可搬性を持たせる。汚水前処理設備１の必要処理能力は基本設計水量に合わせて計画する。
【００３８】
膜濾過分離器２２は現地での組み立ても可能な鋼板製の生物処理槽２１に収容し、取り付けフランジにより、現地配管と接続する。１系列の処理能力は計画水量に適合させ、この場合は２７０ｍ３／日以上とする。膜モジュール２３は一つの膜濾過分離器あたり１５０枚の平膜を有し、一つの生物処理槽２１には２個の膜濾過分離器２２を収容し、一系統全体としてその膜濾過分離器２２を４個設置することになる。生物処理設備２の活性汚泥濃度調整のために不定期に汚泥を引き抜いて汚泥貯留槽３へ移送することができる。
【００３９】
ブロワ６は膜面洗浄に必要なブロー用空気とＢＯＤ酸化に必要な酸素を供給する。間欠曝気する機能を制御盤７に持たせ、負荷の大小に対応する。全体として２槽の生物処理設備２を設けるので、生物処理設備２毎に曝気ブロワ６は設置される。必要な空気量は１８０ｍ３／時・槽  以上とすることができる。
【００４０】
濾過水の排出ポンプ５は自吸式ポンプにより、既設の消毒槽へ移送される。流量調整は流量計と定流量バルブで行う。ブロワ６同様、生物処理設備２毎に設置される。処理能力として１３５ｍ３／日・槽以上とすることができる。
【実施例１】
【００４１】
１系列あたり２槽の生物処理設備２を設けたものを、処理装置全体として２系列設けた場合の実施例について説明する。図９は当該実施例のフロー図である。生物処理設備２を２系列設けたことにより、内部に設ける膜モジュール２２の数を増やすことができ、汚水の処理能力が向上するので、それに伴い汚水前処理設備１も適合したものにしなければならない。しかし汚水前処理設備１を大きくすると、車輌積載可能な寸法に構成することができなくなる。そこで汚水前処理設備についても複数設けることとし、生物処理設備２の処理能力に対応させることとした。尚、ポンプ５やブロワ６も汚水前処理設備１の数と同数にして設けることが望ましい。
【００４２】
生物処理設備２は図５乃至図８で開示した形状のものをいずれも採用可能である。図７に示す形状のものを使用する場合は、それら処理設備を並列に繋いでもよいし、図８に示すように直列に繋いでもよい。
【実施例２】
【００４３】
本発明に嫌気槽４を設けた実施例について図１０を用いて説明する。図１０は実施例２に係る発明のフロー図である。好気処理を行う場合は有機物質のみの分解になるが、窒素や燐を分解するためには嫌気処理も必要である。したがって図１０に示すように生物処理設備２の前に嫌気槽４を設けることにより、生物処理槽の窒素負担を軽減できる。
【００４４】
この場合、嫌気槽の汚泥濃度が一定量以上になった場合は汚泥貯留槽３に汚水を移送して、生物処理設備２に移送する汚水の汚泥濃度を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る最良の実施の形態のフロー図
【図２】本発明に係る生物処理設備の破断図
【図３】制御部の斜視図
【図４】ユニット化した処理設備の斜視図（角槽）
【図５】ユニット化した処理設備の斜視図（角槽）
【図６】ユニット化した処理設備の斜視図（円筒タンク）
【図７】ユニット化した処理設備の斜視図（横置型円筒槽）
【図８】ユニット化した処理設備の斜視図（横置型円筒槽）
【図９】実施例１に係るフロー図
【図１０】実施例２に係るフロー図
【符号の説明】
【００４６】
１  汚水前処理装置
２  生物処理装置
２１  生物処理槽
２２  膜濾過分離器
２３  膜モジュール
２４  集水管
３  汚泥貯留槽
４  嫌気槽
５  ポンプ
６  ブロワ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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