(57)【要約】      （修正有）【課題】  建設コスト及びランニングコストの小さい排水処理装置を提供するとともに、運転管理が容易な排水処理装置を提供すること。【解決手段】    微生物固定化ゲル担体を用いる排水処理装置において、浸漬膜濾過方式による汚泥分離設備と沈殿槽方式による汚泥分離設備の両者を併設した排水処理装置であって、原水供給ポンプ１および散気装置４を有するゲル槽３において脱窒及び／又は硝化処理後、分離筒５を介してゲル担体を有する全酸化槽８および散気装置１０により酸化処理し、膜設備９によりゲル担体を分離後沈殿槽１２により汚泥を分離する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物固定化ゲル担体を用いる排水処理装置において、浸漬膜濾過方式による汚泥分離設備と沈殿槽方式による汚泥分離設備の両者を併設することを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
該微生物固定化ゲル担体がポリビニルアルコール系含水ゲルである請求項１記載の排水処理装置。
【請求項３】
該ポリビニルアルコール系含水ゲルがアセタール化ポリビニルアルコール系含水ゲルである請求項２記載の排水処理装置。
【請求項４】
該浸漬膜を構成する樹脂がポリビニリデンフルオライドである請求項１〜３いずれかに記載の記載の排水処理装置。
【請求項５】
該浸漬膜の孔径が０．１μｍより大きい請求項１〜４いずれかに記載の排水処理装置。
【請求項６】
該排水処理装置を構成する最終曝気槽からの流出水と最終曝気槽内に設置する浸漬膜からの濾過水の両者が沈殿槽へ流入するように構成した請求項１〜５いずれかに記載の排水処理装置。
【請求項７】
該浸漬膜を分割して最終曝気槽内に設置し、それぞれの浸漬膜からの濾過水が個別に沈殿槽へ流入するように構成した請求項６記載の排水処理装置。  
【請求項８】
該最終曝気槽が全酸化槽である請求項６又は７記載の排水処理装置。    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は微生物固定化ゲル担体方式の排水処理装置に関する。さらに詳しくは、微生物固定化ゲル担体を用いる排水処理装置において、浸漬膜濾過方式による汚泥分離設備と沈殿槽方式による汚泥分離設備の両者を併設した排水処理装置に関する。本発明の浸漬膜濾過方式による汚泥分離設備と沈殿槽方式による汚泥分離設備の両者を併設した排水処理装置によれば設備建設コストやランニングコストを低減できるだけでなく運転管理が容易となる。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭雑排水、都市下水、各種産業排水などの有機性排水は活性汚泥法により処理されていたが、昨今は排水処理装置をコンパクト化するために微生物固定化ゲル担体（以下、微生物固定化ゲル担体をゲル担体、それを用いて排水処理する方式をゲル担体方式と略記する）を用いる方法や装置が多く提案されている。ゲル担体方式の特徴はＢＯＤ処理能力が大きいこと、及び全酸化槽において汚泥減容が効率よく実現されることであり、通常、汚泥分離は沈殿槽により行われている。
【０００３】
ゲル担体方式においては、汚泥を自己酸化させるための完全酸化槽（全酸化槽）で汚泥粒形が増大し汚泥分離が容易になる特徴を有するが、沈殿槽方式による汚泥分離設備は概ね処理流量によって沈殿槽の大きさが決定されているので、汚泥粒形を大きくすることができるというゲル担体方式の特徴が十分に生かされていない。
【０００４】
最近は膜による汚泥分離方式が採用されることも多々提案されているが（例えば特許文献１）、膜を用いた汚泥分離方式は、その濾過水が中水として再使用可能になるという利点も有り、この方式は将来的に伸びることが期待される。しかしながら、一般の活性汚泥法では汚泥粒形が小さいため膜の孔を小さくする必要が有り、その結果透水性が悪くなるので膜設備が大きくなり、さらに膜の価格が高いということに加え、膜からの汚泥のリークや膜の目詰まりによる運転トラブルが多発するという問題も発生しており、今後の改善が必要となっている。
【特許文献１】特開平１１−４２４９７号公報
【０００５】
このような問題に対する対策として、一般の活性汚泥法では、膜の設置量に大幅な余裕を持たせるなど膜の設置量に大幅な余裕を持たせて運転することが行われている。膜設備は従来曝気槽の外部に設置され汚泥循環方式で開発が進められてきたが、これは膜コストが高いことに加え、さらに循環ポンプ運転に要する電力が大きく、コストの点から大型設備では膜を利用する排水処理装置は必ずしも工業的に有利ではないことが次第に明確になってきた。
【０００６】
最近では、曝気槽の内部に膜を設置する浸漬膜による汚泥分離方法が簡素であり電気使用量も小さくなるという面が着目され開発が進められているが、浸漬膜方式では従来膜に比べ一段と高価な膜を使用する必要があることからコスト面で不利であり、膜コストの改善やシステムの開発が急務となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、膜コストの改善という面からではなく、システム面から建設コスト及びランニングコストの小さい排水処理装置を提供することにあり、併せて運転管理が容易な排水処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
排水処理設備を設置する場合、一般的には過大な投資を避けるため、沈殿槽方式又は膜方式のどちらか有利な方を採用するのが通常であるが、本発明者は、ゲル担体方式の利点を生かすためには、むしろ両者を併用する方が有利という逆転の発想から汚泥分離について検討を重ねた結果、浸漬膜方式と沈殿槽方式との両者の併設方式によればゲル担体方式の特徴を生かすことができ、上記課題を達成することができることを見出し本発明に至った。すなわち、本発明は、ゲル担体を用いる排水処理装置において、浸漬膜濾過方式による汚泥分離設備と沈殿槽方式による汚泥分離設備の両者を併設することを特徴とする排水処理装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、浸漬膜濾過方式による汚泥分離設備と沈殿槽方式による汚泥分離設備の両者を併設した排水処理装置を提供することができる。本発明の排水処理装置によれば工業的に有利に排水処理を実施することができ、設備建設コストやランニングコストを低減化できるとともに、運転管理を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の排水処理設備は、一般の活性汚泥設備にも適用可能ではあるが、とくに設備のコンパクト化が可能なゲル担体方式を採用する場合に大きな効果を発揮する。ゲル槽などの曝気槽に投入するゲル担体としては、菌を付着させた場合、ＢＯＤ除去能力、硝化能力及び脱窒能力の点で高分子含水ゲルが好ましい。含水ゲルを使用する場合、含水ゲルが処理槽で流動することにより膜表面に接触し、膜の表面をクリ−ニングする効果が大きい。なかでも、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系含水ゲルは、担体表面及び内部に網目構造を有しているため微生物が生息しやすく、かつ有機化合物の捕捉性に優れており、しかも機械的強度にも優れているので、好ましい。
【００１１】
ＰＶＡの平均重合度及び／又はケン化度は高い方がＰＶＡの濃度を低下することができるので、ゲルの含水率を上げることができ、したがって、微生物の生息性がよくなり好ましい。かかる点から、ＰＶＡの平均重合度は１０００以上のものが好ましく、とくに１５００以上のものがさらに好ましい。また、ＰＶＡのケン化度は９５モル％以上のものが好ましく、とくに９８モル％以上のものがさらに好ましい。  
【００１２】
ＰＶＡの溶出や劣化を防止するために、ＰＶＡをアセタ−ル化するのが望ましい。アセタ−ル化度は、あまり低いと耐水性が低くなり、またあまり高いと疎水化されて微生物の生息が悪くなるので、１０〜６０モル％が好ましく、２０〜５５モル％がさらに好ましい。ＰＶＡ系含水ゲルの具体例としては株式会社クラレ製の商品名クラゲールを挙げることができる。      
【００１３】
本発明の排水処理装置に用いられる浸漬膜としては耐久性があればよく、例えばポリスルホン系、ポリアクリロニトリル系、ポリオレフィン系、セルロース系、ポリアミド系、ポリエステル系、ＰＶＡ系、ポリ（メタ）アクリル酸エステル系、ポリイミド系、ポリビニリデン系などの樹脂を挙げることができる。これらの膜は、中空糸、平膜などいずれの形状のものも使用可能であるが、中空糸形状のものが取扱性、コンパクト性などの点で好ましく、例えば内径２００〜２５００μｍ程度のものが好ましく使用される。なかでもポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）が好ましい。
【００１４】
設置される浸漬膜の処理能力には通常かなり大きな余裕を持たせている。例えば、設置台数の半分ずつを定期的に取替えるという設計思想で最大２倍の能力余裕をもたせる場合もある。しかしながら、本発明の排水処理装置においては、膜設備の後に沈殿槽を設けるので、原則として膜設備の能力に余裕を持たす必要はなく、大きなコスト削減が図れる。
【００１５】
一般に膜設備はリークが皆無ということはなく、その運転管理は厳重を要する。すなわち汚泥がリークしても規制値をオーバーすることは許されないので、常に監視し汚泥のリークが発生した場合はその対応を取らなければならない。すなわちリーク発生時は即座に膜設備の切り替えをする又は排水負荷を減少させたり、排水を一次棚上げしたりする必要が有るが、本発明のように後に沈殿槽がある場合は多少の汚泥リークは許容されるので運転管理上の精神的負担が軽減される。
【００１６】
ゲル担体を使った排水処理装置が全酸化槽を有する場合、汚泥粒形を大きくすることができるという特徴があるので、膜の孔径を好ましくは０．１μｍ以上まで大きくすることができる。換言すれば孔径を大きくすることで透水性を上げることができる。また、膜設備の台数を減少させることが可能であり、膜設備の設置コストを一段と削減することができる。
【００１７】
本発明において、曝気槽がゲル槽と全酸化槽から構成される場合について具体的に説明するが、この場合は全酸化槽が最終曝気槽となる。本発明の排水処理装置において、最終曝気槽からの流出水と最終曝気槽内に設置する浸漬膜からの濾過水の両者が沈殿槽に流入するように構成するのが好ましい。また、最終曝気槽に浸漬膜を設置する場合、分割して設置し、それぞれの浸漬膜からの濾過水が個別に沈殿槽へ流入できるように各膜設備にバルブを設けて開閉できるように構成するのが好ましい。本発明の排水処理装置において、最終曝気槽は全酸化槽とするのが好ましい。
【００１８】
本発明の排水処理装置における沈殿槽の役割は、原則として膜からの汚泥リーク分の処理、又は膜のメンテナンス時の補助であるので、処理水量や負荷の大きな変動に対応できるような余裕を持つ必要はなく、しかも沈殿槽での発生汚泥量は微小であるので、沈殿槽の汚泥滞留部分や汚泥引き抜き部分の設備は小さなものにすることができる。
【００１９】
ゲル担体を使用した排水処理装置は、曝気槽部分が一般的な活性汚泥設備よりかなり小さな設備となり建設費用が少なくなるので、汚泥分離部分に高価な浸漬膜設備を採用しても、総建設費では従来の活性汚泥設備の建設費より小さくすることができる。排水処理設備において沈殿槽設備工事は最も高価な部分であるが、膜を併用することにより沈殿槽の高さを低くすることができる、すなわち沈殿槽設備を小さくすることができるので、装置全体として一般の活性汚泥設備よりははるかに小さく、かつ安価にすることができる。
【００２０】
本発明のゲル担体方式に２つの汚泥分離方法を組み合わせてなる排水処理装置は、ＢＯＤ除去、脱窒処理、高度処理、汚泥削減などいずれかの目的に限られるものではなく、ゲル担体を採用する排水処理いずれの目的にも採用が可能である。以下、本発明の排水処理装置を図及び実施例によって具体的に説明する。
【００２１】
図１は本発明の排水処理装置の一例を示すフロー概略図である。図１は、曝気槽がゲル槽と全酸化槽からなり、最終曝気槽が全酸化槽であり、これらと沈殿槽から構成された排水処理装置の例について具体的に説明する。１は原水を供給するための原水供給ポンプであり、原水供給ライン２からゲル槽へ原水が供給される。供給された原水はゲル槽３へ導入される。ゲル槽において、４は曝気するための散気装置、５は処理水を濾過するための金網などで作製された分離筒であり、６は散気のためのブロワーである。なお、図において、Ｆ、Ｔ、Ｐは各々必要に応じて設けられた流量計、温度計、圧力計であり、また各設備において適宜バルブが表示されているがこれらは必要に応じて適宜設けられるものであり本質的部分ではないので説明は省略する。
【００２２】
ゲル槽は脱窒及び／又は硝化を行うための槽であり、図１は、ゲル槽が例えば硝化槽など曝気槽としたＢＯＤ処理の例であり、ゲル槽にはゲル担体が槽の１０容量％程度投入される。ゲル担体は散気装置により流動され、排水は好気条件下に処理される。分離筒により濾過された処理水はゲル処理ライン７を通り全酸化槽８に導入される。ゲル槽の前に嫌気性処理を行うための嫌気濾過装置又は最初沈殿槽を設けると排水中の浮遊物などが除かれるのでさらに効果的である。
【００２３】
全酸化槽には膜設備９が浸漬され、同じく投入されたゲル担体が散気装置１０により流動され排水は完全に酸化される。膜設備は吸引ポンプ１１により吸引され、膜濾過された処理水は吸引ポンプの吐出側から沈殿槽１２の内筒１３に導入される。また、全酸化槽で処理された処理水は全酸化処理ライン１４から沈殿槽１２の内筒１３に導入される。全酸化処理ラインには汚泥の引き抜きを少なくするために必要に応じて凝集剤を添加してもよい。
【００２４】
沈殿槽内筒に導入された処理済みの排水は汚泥を沈降させながら内筒下部より上昇し上澄水１５として系外に排出される。汚泥は汚泥返送・循環ポンプ１６により汚泥返送ライン１７を通り全酸化槽へ返送・循環される。上澄水はそのまま放流してもよいが適宜滅菌処理などをして回収水として利用してもよい。
【００２５】
実施例１
容量１．２５ｍ3のゲル曝気槽、容量２．５ｍ3の全酸化槽及び２５ｍ２の膜面積を有する膜設備２基を浸漬した容量１．２５ｍ3の沈殿槽からなる排水処理装置を新規に設置し、ＢＯＤ１００ｐｐｍを含む原水を２５ｍ3／日で処理したところ、処理水のＢＯＤは２０ｐｐｍで安定しており、発生汚泥量は殆ど認められなかった。
【００２６】
実施例２
ＢＯＤ処理能力が不足し、汚泥転換率が１００％（処理ＢＯＤ量とほぼ同じ量の汚泥が発生）の５００ｍ3の曝気槽と６００ｍ3とから構成された標準活性汚泥設備に新たに容量２００ｍ3のゲル曝気槽を増設し、既設曝気槽を全酸化槽に転用し該全酸化槽に２５ｍ２の膜面積を有する膜設備４基を浸漬することによって本発明の排水処理装置を構成し、ＢＯＤ１０００ｐｐｍを含む原水を４００ｍ3／日で処理したところ、処理水のＢＯＤは３０ｐｐｍで安定しており、発生汚泥量は乾燥重量で１５０ｋｇ／日であった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の排水処理装置をＢＯＤ処理に用いた場合のフロー概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  原水供給ポンプ
２  原水供給ライン
３  ゲル槽
４  散気装置
５  分離筒
６  ブロワー
７  ゲル処理ライン
８  全酸化槽
９  膜設備
１０  散気装置
１１  吸引ポンプ
１２  沈殿槽
１３  内筒
１４  全酸化処理ライン
１５  上澄水
１６  汚泥返送・循環ポンプ
１７  汚泥返送ライン
【図１】
2007185598.tif 000003