(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水処理場から発生する余剰汚泥、初沈汚泥を含む汚泥を濃縮工程、消化工程、脱水工程を含む汚泥処理工程で処理し、該工程より排出される返流水を処理する方法において、該返流水に凝集剤を添加して、該凝集剤を添加した返流水を、フロック形成槽を有し、濃縮槽下部に濃縮部を付帯させた濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置を用いて凝集処理し、返流水中のＳＳ、りんを除去後、該処理水から生物膜ろ過処理により、残存するＢＯＤ、窒素を除去することを特徴とする下水返流水の処理方法。
【請求項２】
前記下水処理場から発生する汚泥は、複数の下水処理場で発生する汚泥を一ヵ所に集めた汚泥であることを特徴とする請求項１記載の下水返流水の処理方法。
【請求項３】
前記生物膜ろ過処理は、浮上性ろ材を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の下水返流水の処理方法。
【請求項４】
前記生物膜ろ過処理は、脱窒及び硝化処理であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の下水返流水の処理方法。
【請求項５】
下水処理場から発生する余剰汚泥、初沈汚泥を含む汚泥を濃縮工程、消化工程、脱水工程を含む汚泥処理工程で処理し、該工程より排出される返流水を処理する装置において、該返流水中のＳＳ、リンを除去するための、該返流水に凝集剤を添加する添加手段と、凝集剤を添加した返流水を凝集させるフロック形成槽と、下部に凝集物を濃縮する濃縮部とを付帯させた濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置とを有し、該処理水から残存するＢＯＤ、窒素を除去する生物膜ろ過装置を具備することを特徴とする下水返流水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下水返流水の処理方法に係り、特に、下水処理場から発生する余剰汚泥、初沈汚泥等の汚泥を、濃縮、消化、脱水等の汚泥処理工程により処理して排出される下水返流水の処理方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、下水処理においては、有機汚濁物の処理のほかに窒素、りんの高度処理の必要性が高まっている。この中で、下水処理場から発生する余剰汚泥、初沈汚泥等の汚泥を、濃縮、消化、脱水等の汚泥処理工程により処理して排出される返流水は、流入下水に付加され、有機物汚濁負荷、窒素負荷及びりん負荷を増加させるため、処理水水質の悪化の原因となる。特に、複数の下水処理場から発生する余剰汚泥、初沈汚泥、消化汚泥等の汚泥を移送し、一ヵ所の汚泥処理基地に移送後汚泥処理を行う汚泥の集約処理においては、濃縮、脱水等の汚泥処理工程より排出される返流水を、近在の下水処理場に直接戻し処理する場合は、有機物負荷量、窒素負荷量及びりん負荷量の極端な増加を生じるため、流入下水と混合する前に返流水処理を行う必要がある。
【０００３】
このため、以下のような技術が出てきている。その大半は、返流水を活性汚泥処理する技術であり、この技術は処理能力（硝化速度、脱窒速度等）が低いため、反応槽は大規模化する傾向にあり、敷地の制約のある汚泥集約処理の場合は特に問題となっている。
その改善策として、（１）汚泥返流水に凝集剤を添加して凝集沈殿処理し、次いで、（２）その処理水を脱窒、硝化処理する技術（特開平７−２５６２９５号公報参照）が提案されている。この技術においても、生物処理の前段の凝集沈殿処理でＳＳ、ＢＯＤ、りんの処理を行い、後段の生物処理の負荷を軽減しているが、前段の凝集沈殿では凝集汚泥の沈降濃縮性が良くないため、コンパクトな処理設備にならず、後段の生物処理においても、基本的には活性汚泥処理を行うため、コンパクトな返流水処理を行う解決策には至っていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来の問題点を解決して、コンパクトな処理設備で、返流水に含まれるＢＯＤ、窒素、りん等を効率的に除去することができる下水返流水の処理方法と装置を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、下水処理場から発生する余剰汚泥、初沈汚泥を含む汚泥を濃縮工程、消化工程、脱水工程を含む汚泥処理工程で処理し、該工程より排出される返流水を処理する方法において、該返流水に凝集剤を添加して、該凝集剤を添加した返流水を、フロック形成槽を有し、濃縮槽下部に濃縮部を付帯させた濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置を用いて凝集処理し、返流水中のＳＳ、りんを除去後、該処理水から生物膜ろ過処理により、残存するＢＯＤ、窒素を除去することを特徴とする下水返流水の処理方法としたものである。
前記処理方法において、下水処理場から発生する汚泥は、複数の下水処理場で発生する汚泥を一ヵ所に集めた汚泥であっても良く、前記汚泥処理工程より排出される返流水が、汚泥の濃縮、消化、脱水、蒸発乾燥、汚泥油化、焼却工程より排出される返流水であっても良い。
【０００６】
また、前記生物膜ろ過処理は、浮上性ろ材を用いることができ、該生物膜ろ過処理が、脱窒及び硝化処理であるのが良い。
また、本発明では、下水処理場から発生する余剰汚泥、初沈汚泥を含む汚泥を濃縮工程、消化工程、脱水工程を含む汚泥処理工程で処理し、該工程より排出される返流水を処理する装置において、該返流水中のＳＳ、リンを除去するための、該返流水に凝集剤を添加する添加手段と、凝集剤を添加した返流水を凝集させるフロック形成槽と、下部に凝集物を濃縮する濃縮部とを付帯させた濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置とを有し、該処理水から残存するＢＯＤ、窒素を除去する生物膜ろ過装置を具備することを特徴とする下水返流水の処理装置としたものである。
前記複数の下水処理場から発生する汚泥は、余剰汚泥、初沈汚泥、消化汚泥等の汚泥を送泥することにより一ヵ所の汚泥処理基地に移送し、該汚泥を濃縮、消化、脱水、蒸発乾燥、汚泥油化、焼却工程より排出される返流水に凝集剤を添加し、濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置を用いて返流水中のＳＳ、りんを処理し、その後、生物膜ろ過処理によりＢＯＤ、窒素等を処理することにより行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の処理方法を用いて下水処理場の返流水処理を行う工程図である。図１において、流入下水１１は最初沈殿池、曝気槽２、最終沈殿池３を通って処理され、放流水１２として排出される。その際、最初沈殿池１からは初沈汚泥１３が、また、最終沈殿池３からは余剰汚泥１５が排出されるので、これらの排泥汚泥を濃縮工程４、消化処理工程２′、脱水工程５及び焼却工程６にて汚泥処理を行うと、各工程より濃縮分離水１７、脱水ろ液１８、消化脱離液１８′及び洗煙排水１９′等の返流水１９が発生する。この中で、洗煙排水１９′以外の返流水１９はＢＯＤ、ＳＳ、窒素及びりんを多く含んでいるため返流水処理の対象となる。その他処理場の汚泥処理方式により嫌気性消化の脱離液、汚泥油化、蒸発缶凝縮水等ＢＯＤ、ＳＳ、窒素及びりんを多く含んでいる返流水はすべて処理対象となる。
【０００８】
返流水１９は濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置７にてＳＳ、りんを除去する。図２（ａ）〜（ｃ）に濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置７の概略構成図を示す。これらのタイプ（ａ）〜（ｃ）のいずれでも使用できるが、タイプ（ｃ）のものが最とも好ましい。これらの処理装置７は、槽下部に濃縮部２６を付帯するため排泥汚泥２〜４％まで濃縮するため、直接脱水工程に戻すことができる。２５はフロック形成槽であり、返流水１９に凝集剤を添加してここでまず凝集される。凝集処理に用いる無機凝集剤は、硫酸バンド、ＰＡＣ等のアルミニウム塩、あるいは塩化第二鉄、ポリ鉄等の鉄塩の何でも良い。また高分子凝集剤としては、アニオン系高分子凝集剤、ノニオン系高分子凝集剤どちらを使用しても良い。
【０００９】
凝集処理された処理水２８は、上向流生物膜ろ過８、９により硝化、脱窒処理される。充填ろ材は浮上性のろ材を使用し、粒径は３〜１０ｍｍ、好ましくは４〜６ｍｍのものが良い。生物膜ろ過法では、一般的には比表面積の大きい小粒径のものを使用するが、本発明では、返流水処理では不活性なＳＳ分を系内になるべく捕捉せず、有用な菌体を増殖させること、及びろ過形式を表層ろ過から体積ろ過に近付け、ＳＳ捕捉量を高くとれるようにして、逆洗頻度を少なくすること、等の理由で粒径の大きなろ材を使用する。
硝化槽９の処理水の一部２０は、脱窒槽８に戻される。返流水１９のＢＯＤ／Ｎ比は大半３以上であるため、生物膜流入原水２８（高速造粒沈殿処理水）は、充分脱窒可能であるが、ＢＯＤ／Ｎ＜３の場合は、脱窒槽８にメタノール、イソプロパノール等を添加して脱窒処理を行う。
生物膜処理された処理水２１は、処理水質に応じて最初沈殿池１あるいは直接曝気槽２に返流する。
【００１０】
図３は、複数の下水処理場Ａ、Ｂ、Ｃ１０から発生する余剰汚泥、初沈汚泥、消化汚泥等の汚泥１６を、配管を利用して送泥するにより一ヵ所の汚泥処理基地に移送し、該汚泥１６を濃縮４、脱水５、６より排出される返流水１９に凝集剤を添加し、濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置７を用いて返流水中のＳＳ、りんを処理し、その後、生物膜ろ過処理８、９によりＢＯＤ、窒素等を処理する例である。
返流水処理した処理水は、近隣に下水処理場がある場合は下水処理場に戻す。近隣に下水処理場が無い場合は、生物膜処理の後段に後処理設備２２を設け、直接放流２３する。後処理設備は放流水基準に応じた処理を行う。
汚泥集約処理に本発明を適用する場合は、処理場返水２１の場合と直接放流２３の場合とで要求される水質が異なるため、生物膜処理のフローも異なってくる。図４に両ケースに対応した生物膜処理フローを示す。処理場返水２１の場合はＴ−Ｎ除去率は高くなくても済むため、（ａ）のように一段の窒素処理でよい。一方、直接放流２３の場合はＴ−Ｎ除去率を高くしなければならないため、（ｂ）のような二段の窒素処理となる。
【００１１】
このように、本発明では、凝集処理に濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置を使用するため、汚泥の沈降濃縮性に優れている。このため、凝集沈殿では、排泥汚泥を濃縮工程に戻してから脱水処理を行っていたのに対し、本発明では、排泥汚泥濃度が高くとれるため、直接脱水が可能となった。
また、本発明では、生物処理に生物膜処理を適用したため、高い硝化速度、脱窒速度が得られ、活性汚泥処理に比べコンパクトな処理設備となった。さらに、返流水のような窒素濃度が高い場合、活性汚泥処理では硝化液循環量を絞ると処理水にＮＯｘ−Ｎが残存し、沈殿池で脱窒による汚泥浮上が生じ、曝気槽での汚泥維持が困難になる。これに対し、本発明では沈殿池を用いない生物膜ろ過処理を適用したため、硝化槽から脱窒槽への硝化液の循環量を任意に調節でき、処理水質に応じた運転が可能となった。特に、汚泥集約処理における処理場返水の場合、及び直接放流の場合、どちらのケースについても設備の大幅な改造を行わなくて、対応ができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明を実施例により、具体的に説明する。
実施例１
下水処理場の濃縮分離水と脱水ろ液の混合返流水について、本発明の方法（濃縮槽付き高速造粒沈殿処理＋浮上性ろ材を用いた生物膜処理）Ａと従来法（凝集沈殿処理＋担体添加循環式活性汚泥処理）Ｂの比較実験を行った。
表１に返流水水質を示す。
【００１３】
【表１】
0004007639.tif 000002
【００１４】
また、本発明方法Ａ、従来法Ｂの実験結果を表２に示す。
【表２】
0004007639.tif 000003
注１）凝集処理における無機凝集剤、硫酸バンド、高分子凝集剤アニオンポリマーを使用。
注２）生物処理の水温は２０℃
【００１５】
表２において、従来法Ｂの凝集沈殿と本発明方法Ａの濃縮槽付き高速造粒沈殿では、処理水質についてはほとんど差がないが、分離速度は凝集沈殿で４０ｍ／ｄ、濃縮槽付き高速造粒沈殿１００ｍ／ｄ、排泥汚泥濃度は凝集沈殿で１％、濃縮槽付き高速造粒沈殿３％が得られ、従来法Ｂと本法Ａとでは大きな差が見られた。
一方、生物処理では、従来法Ｂでは硝化速度０．２ｋｇ／ｍ3 ・ｄ、脱窒速度０．４ｋｇ／ｍ3 ・ｄに対し、本法Ａでは硝化速度０．８ｋｇ／ｍ3 ・ｄ、脱窒速度１．６ｋｇ／ｍ3 ・ｄが得られ、本法Ａは従来法Ｂの４倍もの硝化速度、脱窒速度が得られた。
【００１６】
【発明の効果】
上記のように、下水返流水処理に濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置と浮上性ろ材を用いた生物膜処理を組み合わせることで、従来法（凝集沈殿＋循環式活性汚泥法）で処理するより高速な処理が可能となった。特に、敷地面積に制約がある汚泥集約処理の返流水処理では、コンパクトな返流水処理施設を提供することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の下水返流水の処理方法を行う全体工程図。
【図２】本発明で用いる濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置の概略構成図。
【図３】複数の下水処理場の汚泥を集約した処理に本発明の処理方法を用いる全体工程図。
【図４】本発明の処理方法に適用できる種々の生物膜処理の工程図。
【符号の説明】
１：最初沈殿池、２：曝気槽、２′：消化処理工程、３：最終沈殿池、４：濃縮工程、５：脱水工程、６：焼却工程、７：濃縮槽付き高速造粒沈殿処理装置、８：生物膜脱窒処理、９：生物膜硝化処理、１０：下水処理場、１１：流入下水、１２：放流水、１３：初沈汚泥、１４：返送汚泥、１５：余剰汚泥、１６：混合生汚泥、１７：濃縮分離水、１８：脱水ろ液、１８′：消化脱離液、１９：返流水、１９′：洗煙排水、２０：循環水、２１：生物処理返流水、２２：後処理、２３：放流水、２５：フロック形成槽、２６：濃縮部、２７：排泥、２８：流出水、２９：水素供与体、ａ：集約処理の汚泥処理プラント、ｂ：生物処理
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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