(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水に炭素源を添加して上向流により嫌気性条件下で生物学的な窒素除去を行うための水処理装置の運転方法であって、水需要が少ないときには、炭素源の添加を停止して、下向流により好気性条件下で処理を行うことを特徴とする水処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水処理装置の運転方法に関し、特に、水需要の変動が極めて大きい農業用水の供給等を目的とした水処理装置であって、嫌気性条件下で炭素源を添加して生物学的に高度な窒素除去を行うことを主目的として設置された水処理装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
近年、大都市等を中心に、水需要の増加と、ここ数年の渇水とにより、下水処理水の再利用の必要性が高まっている。例えば、下水処理場の二次処理水を、農業用水や公園のせせらぎ用水等として再利用するようにしているが、二次処理水を農業用水として再利用する際には、二次処理水中に含まれている窒素を除去する必要がある。
【０００３】
二次処理水中の窒素を高度に除去するためには、通常、原水にメタノール等の炭素源を添加して嫌気性条件下で生物学的に処理する方法が行われている。しかし、この方法は、原水１リットル当たり数十ｍｇのメタノールを必要とするため、ランニングコストが比較的高いという問題がある。したがって、農業用水の供給を目的とした水処理装置では、水需要が無い期間に通常の運転を行うことは経済的ではないため、装置の運転を停止することが考えられるが、運転を完全に停止させると、リアクター内の生物量が大幅に減少してしまうため、運転を再開する際に馴致運転等の期間が必要となり、安定した処理性を得るまでの調整に多大な手間がかかることになる。
【０００４】
そこで本発明は、上述のような条件下で使用される水処理装置を低コストで安定した状態で運転することができる水処理装置の運転方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の水処理装置の運転方法は、原水に炭素源を添加して上向流により嫌気性条件下で生物学的な窒素除去を行うための水処理装置の運転方法であって、水需要が少ないときには、炭素源の添加を停止して、下向流により好気性条件下で処理を行うことを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１乃至図３は、本発明方法を固定床タイプの水処理装置に適用した一形態例を示す系統図であって、図１は通常運転時の状態を、図２は水需要が少ない時の運転状態を、図３は水需要が少ないときの他の運転状態を、それぞれ示している。
【０００７】
まず、図１に示すように、この水処理装置は、リアクター１の下部に支持床２を介してろ材３を充填し、上部に接触材４を配置したものであって、支持床２の下部には原水流入経路５が、接触材４の上部には処理水流出経路６がそれぞれ設けられるとともに、ろ材３と接触材４との間には散気装置７が設けられ、さらに、原水流入経路５には、窒素除去を行うためのメタノール等の炭素源を添加する炭素源添加経路８が設けられている。また、リアクター１の底部には、必要に応じて補助散気装置９を設けることができる。
【０００８】
通常の運転状態では、原水流入経路５からリアクター１に原水（二次処理水）を上向流で導入しながら、炭素源添加経路８から所定量の炭素源、例えばメタノールを添加するとともに、散気装置７から散気を行う。これにより、嫌気性条件となっているろ材３の部分で高度の生物学的窒素除去が行われ、好気性条件となっている接触材４の部分で余剰の炭素源が除去される。したがって、処理水流出経路６からは、全窒素（Ｔ−Ｎ）が大幅に低減された処理水が流出し、農業用水等として再利用される。
【０００９】
一方、農業用水の需要が無いときには、図２に示すように、炭素源添加経路８からの炭素源の添加を停止させて運転を行う。この運転状態では、下部のろ材３は、通常のろ過材として機能し、上部の接触材４では、通常の好気性処理槽と同様の処理が行われる。すなわち、この状態では、好気性仕上げ処理（例えば有機物の分解やアンモニア性窒素の硝化）と、リアクター内の生物の保持と、ろ過処理とが行われる。なお、このときの処理水は、トイレの水洗水等の適宜な用途に再利用してもよく、河川に放流してもよい。さらに、補助散気装置９から散気を行うことにより、リアクター１の全体で好気性処理を行うことができ、逆に、原水中に十分な量の酸素が含まれている場合は、散気を行わなくても好気性処理を行うことができる。
【００１０】
上述のような運転を行うことにより、水量が少ないときでもリアクター内の生物量を所定量以上に保つことができるので、図１に示す通常の運転状態を再開する場合は、炭素源添加経路８からの炭素源の添加を開始するだけでよく、短時間で所定の窒素除去機能を発揮することができ、安定した処理性が容易に得られる。
【００１１】
また、水需要が少ないときの運転は、図３に示す下向流で行うこともできる。すなわち、リアクター１の上部に設けた補助流入経路１０から原水をリアクター内に導入し、下部に設けた補助流出経路１１から処理水を抜き出すようにしてもよい。この場合も、中間の散気装置７あるいは底部の補助散気装置９から散気を行うことにより、リアクター内を好気性条件とすることができ、前記同様の仕上げ処理，生物保持及びろ過処理を行うことができるとともに、ろ過効果を向上させることができる。
【００１２】
なお、補助流入経路１０及び補助流出経路１１は、原水流入経路５及び処理水流出経路６から適当な位置で分岐させればよく、簡単な弁の開閉操作で運転を切換えることができる。
【００１７】
図４は、嫌気性ろ床３０の後段に、仕上げ処理を行う好気性ろ床４０を設けた例を示す系統図である。嫌気性ろ床３０は、前記図１に示したリアクター１と同様に、支持床３１に支持されたろ材３２と、接触材３３と、炭素源添加経路３４を備えた原水流入経路３５と、処理水流出経路３６と、散気装置３７とにより形成されている。また、好気性ろ床４０は、嫌気性ろ床３０で処理された嫌気処理水が流入する嫌気処理水流入経路４１と、好気処理水が流出する好気処理水流出経路４２と、接触材４３と、支持床４４に支持されたろ材４５と、散気装置４６とにより形成されている。
【００１８】
通常の運転状態では、原水流入経路３５から嫌気性ろ床３０に原水（二次処理水）を上向流で導入しながら、炭素源添加経路３４から所定量の炭素源を添加するとともに、散気装置３７から散気を行う。これにより、前記同様に、ろ材３２の部分で窒素除去が行われ、接触材３３の部分で余剰の炭素源が除去される。
【００１９】
この嫌気性ろ床３０の処理水は、処理水流出経路３６から嫌気処理水流入経路４１を経て好気性ろ床４０に流入し、散気装置４６からの散気により好気性条件となっている接触材４３及びろ材４５の部分で好気性仕上げ処理が行われ、好気処理水流出経路４２から流出する。
【００２０】
また、原水の性状により上記運転方法で窒素の除去が十分に行えない場合は、図４に想像線で示すように、嫌気性ろ床３０の上部に設けた補助流入経路３８から炭素源を含む原水を下向流で流して下部の補助流出経路３９から好気性ろ床４０に導くようにするとともに、散気装置３７を停止する。これにより、嫌気性ろ床３０の全体で窒素除去が行われることになり窒素除去能力を向上させることができる。このとき、好気性ろ床４０では、残留炭素源の除去と仕上げ処理とが行われる。
【００２１】
水需要の少ないときの運転方法は、前記同様に、炭素源の添加を停止して嫌気性ろ床３０を好気性ろ床として運転し、好気性水処理，ろ過処理及び生物の保持を行うようにすればよい。
【００２２】
なお、固定床及び流動床に用いるろ材には、従来から用いられているアンスラサイト，ケイ砂，軽量骨材，粒状活性炭，プラスチック製ろ材等の適宜な粒径のものを用いることができ、接触材としても、通常のプラスチック製接触材等を使用することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の水処理装置の運転方法によれば、水需要が全く無くなる期間がある農業用水のような水を供給するための水処理装置を、低コストで安定した状態で運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 固定床タイプの通常運転時の状態を示す系統図である。
【図２】 同じく水需要が少ないときの運転状態を示す系統図である。
【図３】 同じく水需要が少ないときの他の運転状態を示す系統図である。
【図４】 嫌気性ろ床と好気性ろ床とを設けた形態例を示す系統図である。
【符号の説明】
１…リアクター、２…支持床、３…ろ材、４…接触材、５…原水流入経路、６…処理水流出経路、７…散気装置、８…炭素源添加経路、９…補助散気装置、１０…補助流入経路、１１…補助流出経路、３０…嫌気性ろ床、３１…支持床、３２…ろ材、３３…接触材、３４…炭素源添加経路、３５…原水流入経路、３６…処理水流出経路、３７…散気装置、３８…補助流入経路、３９…補助流出経路、４０…好気性ろ床、４１…嫌気処理水流入経路、４２…好気処理水流出経路、４３…接触材、４４…支持床、４５…ろ材、４６…散気装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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