(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気槽及び好気槽を用いた嫌気好気循環法により、ＢＯＤ及びＳＳの除去と窒素の除去とを行う排水処理装置において、前記嫌気槽と好気槽との間に、固液分離処理を行う加圧浮上分離装置を設け、前記嫌気槽及び好気槽は、比重調整剤を含むプラスチック製担体であって、生物膜が付着し易い微細な凹凸を表面に有する大きさが２〜２０ｍｍの前記プラスチック製担体を用いた流動床でそれぞれ形成されるとともに、槽底部に流入部を、槽上部に目詰まりを抑えながら処理水及び汚泥を排出できる担体分離用のウェッジワイヤースクリーンをそれぞれ設置したことを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記加圧浮上分離装置は、無薬注加圧浮上分離装置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３】
前記加圧浮上分離装置は、リンの除去を行うための凝集剤を添加する凝集加圧浮上分離装置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４】
前記嫌気槽に原水を流入する原水槽と、前記好気槽での処理水をろ過処理するろ過槽とを設け、該ろ過槽の洗浄排水を前記原水槽に戻す配管を設けた請求項１乃至３のいずれか１項に記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水処理装置に関し、詳しくは、ＢＯＤ及びＳＳの除去に加えて嫌気好気循環法により窒素の除去を行う排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
流動床による排水処理法は、生物の保持量が多く、高い撹拌力が得られることから、処理効率が良好で、コンパクトな装置で十分な排水処理を行うことが可能である。このため、従来から多くの研究が成されているが、産業排水処理における小規模施設での実用化例はあるものの、公共の下水処理等の比較的大規模での実用例はほとんど無い。
【０００３】
近年、流動床は、高い硝化能力及び脱窒能力が得られることから、流動床を用いた窒素除去システムに関する研究が行われている。しかし、流動床自体では、原則として固液分離は行われないことから、他の固液分離装置を組合わせる必要があるが、従来は、この固液分離装置として、通常の重力式の沈殿池やろ過装置をそのまま用いていたため、流動床の性能を十分に発揮させることができなかった。
【０００４】
図２は、流動床を用いてＢＯＤ及びＳＳの除去とともに窒素の除去を行う従来の排水処理設備の一例を示すものである。この排水処理設備は、原水槽１に流入した流入下水（原水）の固液分離を最初沈殿池２で行った後、嫌気性流動床３と好気性流動床４とで嫌気好気循環法により窒素除去を行い、最後にろ過槽５でろ過処理を行ってから処理水槽６を介して放流するように形成されている。また、最初沈殿池２の沈殿物は、汚泥貯留槽７に抜き取られて処理される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来は、流動床を用いた場合でも、固液分離装置として一般的な重力式の沈殿池を用いているため、沈殿池の設置に大きな面積が必要となり、設備全体のコンパクト化を十分に図ることができなかった。すなわち、流動床は、通水速度を６００〜８００ｍ／日と高速化することができるが、重力式の沈殿池の通水速度は、一般に２０〜１００ｍ／日であり、流動床の処理量に対して大きな面積の沈殿池を設置しなければならなかった。
【０００６】
また、好気性流動床４には、嫌気性流動床３からの懸濁成分がそのまま流入するため、好気性流動床４のＢＯＤ，ＳＳ負荷が高くなり、処理効率、特に、硝化反応効率が低下することがあった。
【０００７】
さらに、ろ過槽５においては、好気性流動床４におけるＢＯＤ，ＳＳ負荷が高いことから、好気性流動床４から流出する懸濁成分の量が多くなり、安定して長時間のろ過運転を継続することが困難であった。
【０００８】
そこで本発明は、固液分離処理を確実にかつ効率よく行うことができ、流動床の長所を十分に発揮させて設備全体のコンパクト化を図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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、嫌気槽及び好気槽を用いた嫌気好気循環法により、ＢＯＤ及びＳＳの除去と窒素の除去とを行う排水処理装置において、前記嫌気槽と好気槽との間に、固液分離処理を行う加圧浮上分離装置を設け、前記嫌気槽及び好気槽は、比重調整剤を含むプラスチック製担体であって、生物膜が付着し易い微細な凹凸を表面に有する大きさが２〜２０ｍｍの前記プラスチック製担体用いた流動床でそれぞれ形成されるとともに、槽底部に流入部を、槽上部に目詰まりを抑えながら処理水及び汚泥を排出できる担体分離用のウェッジワイヤースクリーンをそれぞれ設置したことを特徴としている。また、本発明では、前記加圧浮上分離装置が無薬注加圧浮上分離装置であること、あるいは、リンの除去を行うための凝集剤を添加する凝集加圧浮上分離装置であることを特徴としている。さらに、前記嫌気槽に原水を流入する原水槽と、前記好気槽での処理水をろ過処理するろ過槽とを設け、該ろ過槽の洗浄排水を前記原水槽に戻す配管を設けたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の排水処理装置を用いた排水処理設備の一例を示すものであって、嫌気性流動床１１と好気性流動床１２との間に、無薬注加圧浮上分離装置１３を設けた設備構成を有している。
【００１１】
流入下水（原水）は、スクリーン１４を通って原水槽１５に流入した後、ポンプ１６により嫌気性流動床１１の底部に送られ、嫌気性流動床１１内を上昇しながら生物膜付着担体１７に付着している微生物により嫌気的浄化処理、主に脱窒反応が行われる。
【００１２】
前記生物膜付着担体１７としては、ポリプロピレンやポリエチレン等に、比重調整用のシリカやカルシウム等の無機物，金属粉を添加したプラスチック製担体を用いる。このようなプラスチック製担体は、前記シリカ等の添加量を調節することによって比重を任意に調整することが可能であり、生物膜付着担体１７の比重や大きさを、嫌気性流動床１１の形状，構成や処理条件に応じて最適な範囲に設定することができる。
【００１３】
さらに、比重や表面積等に応じて生物膜付着担体１７の大きさを比較的大きく、例えば２〜２０ｍｍにすることにより、処理水との分離性や洗浄性を向上させることができる。したがって、嫌気性流動床１１の流入原水量に対応した比重及び大きさの生物膜付着担体１７を用いることが可能となるため、生物の保持量や撹拌力を最適な状態に設定することができ、処理効率を大幅に向上させることができる。なお、生物膜付着担体１７の形状は、球形，パイプ状等、成形可能な形状ならば任意であるが、その表面は、生物膜が付着し易い微細な凹凸を有するものが好ましい。さらに、微生物の生息に適した５０〜３００μｍ程度の空孔を有するものが特に好ましい。
【００１４】
前記嫌気性流動床１１で処理された処理水（流動床処理水）は、床上部に設けられたウェッジワイヤースクリーン１８で上記生物膜付着担体１７と分離して配管１９から加圧浮上分離装置１３に送られる。前記ウェッジワイヤースクリーン１８は、例えば、リング状に形成した多数のウェッジ形ワイヤーを、複数本のサポートロッドにより所定間隔で保持するとともに、両端を閉塞してドラム状に形成し、その一端に処理水流出用の前記配管１９を接続したものであって、前記ウェッジ形ワイヤーの間隔を適当に設定することにより、目詰まりを抑えながら処理水及び汚泥を効率よく排出できるとともに、生物膜付着担体１７の流出を確実に防止することができる。したがって、生物膜付着担体１７の分離にウェッジワイヤースクリーン１８を用いることにより、従来の流動床のように、上部の水面積を大きくしたり、散気に伴うガスの分離手段を設ける必要がなくなり、嫌気性流動床１１の簡略化やコンパクト化を図ることができる。
【００１５】
前記加圧浮上分離装置１３は、配管１９から供給される流動床処理水に配管２０から供給される加圧空気溶解水を混合し、この加圧空気溶解水から発生する微細気泡に前記流動床処理水中の懸濁成分を付着させて見掛けの比重を小さくすることにより浮上させるもので、浮上した浮上汚泥（フロス）は、掻取機２１により掻取られて経路２２から汚泥貯留槽２３に送られ、底部に沈殿した汚泥は、経路２４から汚泥貯留槽２３に送られる。このときの汚泥濃度は３〜５％であり、従来の汚泥濃縮槽における重力濃縮に比較して高濃度である。
【００１６】
上記加圧浮上分離装置１３で処理された水の一部は、出口側で配管２５に抜取られてポンプ２６で加圧され、コンプレッサー２７から供給される圧縮空気と混合槽２８で混合した後、加圧空気溶解水として前記配管２０から流動床処理水に供給混合される。
【００１７】
上記加圧浮上分離装置１３で固液分離処理が行われた処理水（加圧浮上処理水）は、配管２９から前記好気性流動床１２の底部に送られ、圧縮機３０から供給される空気と共に好気性流動床１２内を上昇し、生物膜付着担体３１に付着している微生物により好気的浄化処理、主に硝化反応が行われる。この好気性流動床１２においても、生物膜付着担体３１として前記嫌気性流動床１１の生物膜付着担体１７と同様のプラスチック製担体を用いることにより、処理効率等を向上させることができる。
【００１８】
上記好気性流動床１２で処理された処理水は、床上部に設けられた前記同様のウェッジワイヤースクリーン３２で生物膜付着担体３１を分離して配管３３に抜き出される。配管３３に抜き出された処理水の一部、流入原水に対して１００〜３００％程度は、硝化液循環配管３４，ポンプ３５により前記嫌気性流動床１１に硝化液として循環する。
【００１９】
また、流入原水量に対応した処理水の残部は、配管３６からろ過槽３７の底部に流入し、主にＳＳ成分の除去による仕上げ処理が行われ、ろ過処理された水は、処理水槽３８を経て河川等に放流される。このろ過槽３７には、ろ材を洗浄するための洗浄手段として、槽下部に、引抜き配管３９，空洗配管４０，水洗配管４１が設けられており、洗浄排水は、配管４２により前記原水槽１５に戻される。このように、ろ過槽３７の洗浄排水を原水槽１５に戻して原水と混合し、再度処理することにより、汚泥の発生箇所を加圧浮上分離装置１３に一本化することができるだけでなく、発生汚泥の高濃度化を図ることができるので、汚泥発生量がランニングコストに大きく影響する比較的小規模な下排水処理施設では、そのランニングコストを大幅に低減させることができる。
【００２０】
このように、嫌気性流動床１１と好気性流動床１２との間に無薬注加圧浮上分離装置１３を設けることにより、嫌気性流動床１１から流出する流動床処理水中の懸濁成分のほとんどを分離除去することができるので、好気性流動床１２のＢＯＤ，ＳＳ負荷を低くすることができ、硝化反応効率を向上させることができる。さらに、ろ過槽３７においても、好気性流動床１２におけるＢＯＤ，ＳＳ負荷が低くなり、好気性流動床１２から流出する懸濁成分の量が少なくなるので、安定したろ過運転を長時間にわたって継続することができる。
【００２１】
さらに、加圧浮上分離装置１３は、高速処理が行えるため、通常の重力沈殿処理に比べて装置の設置面積を小さくすることができ、設備のコンパクト化を図ることができる。しかも、加圧浮上分離装置１３は、通常の重力沈殿処理に比べて懸濁成分の除去率が高いため、要求される処理水質によってはろ過槽３７を設置しなくてもよく、加圧浮上分離装置１３のみで十分な固液分離処理を行うことが可能である。また、浮上分離処理では、髪の毛、油分、スカム等の浮上し易い成分を略完全に除去することができるため、ろ過槽３７での閉塞やスカムの発生も少なくなる。
【００２２】
したがって、流動床１１，１２と加圧浮上分離装置１３とを組合わせることにより、排水処理設備の処理効率を大幅に向上させることができ、設備の小形化を図ることができる。さらに、ろ過槽３７を加えることにより、処理水質を大幅に向上させることができる。なお、図示は省略するが、両流動床１１，１２に担体の洗浄設備を設けて生物付着量を制御することもできる。また、ろ過槽３７を上向流とせずに下向流にしてもよく、ろ過槽３７のろ材構成を多層式とすることも可能であり、ろ材の種類もアンスラサイト、ケイ砂、その他のプラスチック製ろ材等を使用することができ、特に限定されるものではない。
【００２３】
さらに、同様の構成において、前記加圧浮上分離装置１３を、リンを除去するための凝集剤を添加する経路を設けた凝集加圧浮上分離装置にすることもできる。添加する凝集剤としては、水中のリン酸イオンと反応して難水溶性のリン酸塩を生成するものが用いられ、例えば、硫酸アルミニウム，ポリ塩化アルミニウム，塩化第二鉄，硫酸第一鉄等を用いることができる。この凝集剤の添加により生成したリン酸塩等は、他のＳＳ成分と同様に加圧浮上分離装置１３で浮上分離することができ、掻取機２１によりフロスとして排出することができる。このように、凝集加圧浮上分離装置を用いることにより、ＢＯＤ及びＳＳの除去に加えて窒素及びリンの除去も行うことが可能となる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理装置は、処理効率に優れた流動床と懸濁成分の除去率が高い加圧浮上分離装置とを組合わせたので、処理能力を損なうことなく設備の小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の排水処理装置を用いた排水処理設備の一例を示す系統図である。
【図２】  従来の排水処理設備の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
１１…嫌気性流動床、１２…好気性流動床、１３…加圧浮上分離装置、１５…原水槽、１７…生物膜付着担体、１８…ウェッジワイヤースクリーン、２１…掻取機、２３…汚泥貯留槽、２８…混合槽、３１…生物膜付着担体、３２…ウェッジワイヤースクリーン、３７…ろ過槽、３８…処理水槽
【図１】
0003947588.tif 000002
【図２】
0003947588.tif 000003