(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入する廃水中の有機物とリンの除去を行う廃水処理装置において、
嫌気槽と好気槽を有し生物学的な処理を行う生物反応装置と、
前記生物反応装置の前段に設けられ、前記廃水をろ材層で強制ろ過させることにより前記廃水中の濁質成分の除去率を高めた高速ろ過装置と、
前記ろ材層を前記流入する廃水で逆洗するろ材逆洗系路と、
前記ろ材層を逆洗して発生する逆洗排泥を滞留させる逆洗排泥槽と、
前記逆洗排泥槽内の逆洗排泥を攪拌する攪拌手段と、
前記逆洗排泥槽で攪拌・滞留を行った逆洗排泥を前記嫌気槽に投入する送液ポンプと、  前記嫌気槽に設けられたリン濃度測定手段の測定結果に基づいて前記送液ポンプのＯＮ−ＯＦＦを行う手段と、
を備えたことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
流入する廃水中の有機物とリンと窒素の除去を行う廃水処理装置において、
嫌気槽、無酸素槽及び好気槽を有し生物学的な処理を行う生物反応装置と、
前記生物反応装置の前段に設けられ、前記廃水をろ材層で強制ろ過させることにより前記廃水中の濁質成分の除去率を高めた高速ろ過装置と、
前記ろ材層を前記流入する廃水で逆洗するろ材逆洗系路と、
前記ろ材層を逆洗して発生する逆洗排泥を滞留させる逆洗排泥槽と、
前記逆洗排泥槽内の逆洗排泥を攪拌する攪拌手段と、
前記逆洗排泥槽で攪拌・滞留を行った逆洗排泥のうちの上澄み液を前記嫌気槽に投入する送液ポンプと、
前記逆洗排泥槽で攪拌・滞留を行った逆洗排泥のうちの沈降汚泥を前記無酸素槽に投入する送泥ポンプと、
前記嫌気槽に設けられたリン濃度測定手段の測定結果に基づいて前記送液ポンプのＯＮ−ＯＦＦを行う手段と、
前記無酸素槽に設けられたＮＯ３−Ｎ濃度測定手段の測定結果に基づいて前記送泥ポンプのＯＮ−ＯＦＦを行う手段と、
を備えたことを特徴とする廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃水処理装置に係り、特に、廃水中の有機物とリンの同時除去、或いは廃水中の有機物とリンと窒素の同時除去を行う廃水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃水中からの有機物とリンの除去を、ろ過による固液分離と活性汚泥を用いた生物学的処理の組み合わせにより行う場合、廃水中の濁質成分をろ過装置でろ過した後、ろ過水を生物反応装置の嫌気槽に流入させる。嫌気槽では、ろ過水と活性汚泥が混合してリン蓄積菌がリンを放出する。この際に、リン蓄積菌はろ過水中の有機物をリンを放出のための栄養源として利用する。尚、リン蓄積菌のリン放出にとって有効とされている有機物成分は、主に有機酸（溶存態有機物）であるといわれており、有機物を酸発酵することにより生成される。
【０００３】
続いて、嫌気槽から流出した汚泥混合液は好気槽において、リン蓄積菌は廃水中のリンを前記放出した以上に過剰摂取すると共に、残存する有機物成分の酸化分解が行われる。これにより、廃水中からの有機物とリンとが同時除去される。
【０００４】
ところで、ろ過装置として、廃水をろ材層で強制ろ過させることにより廃水中の濁質成分の除去率を高めた高速ろ過装置を用いた場合には、沈殿池のように濁質成分を自然沈降させて固液分離する場合に比べて、ろ過速度が速く、且つ濁質成分の除去率を著しく高めることができる。これにより、生物反応装置における有機物の酸化分解の負荷を小さくすることができると共に、雨天時に廃水水量が増加して生物反応装置へ受け入れ可能な水量を超えた場合には、廃水の一部を高速ろ過装置でろ過しただけで生物反応装置を経由せずに放流できるという長所がある。更には、ろ過装置の敷地面積を小さくできるので、都会等のように大きな敷地面積を確保できない場所にも設置できるという長所もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高速ろ過装置は、上記した色々な長所がある反面、雨天時の水量増加等により廃水中の有機物濃度が小さくなる方向に変動した場合には、濁質成分の除去率が高いことにより、嫌気槽でのリン蓄積菌の栄養源として利用される有機物が十分に補給されないという問題がある。更には、高速ろ過装置はろ過速度が早く高速ろ過装置内での滞留時間が短いために、高速ろ過装置内で有機酸が生成されにくいという問題もある。
【０００６】
また、廃水中の有機物とリンと窒素を同時除去するための廃水処理装置の場合にも、脱窒処理において脱窒菌が有機物を栄養源とすることから、高速ろ過装置で廃水中の有機物が減少した場合には同様の問題が生じる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高速ろ過装置のメリットを生かしながら、廃水中の有機物、リン、或いは廃水中の有機物、リン、窒素を効率良く除去することのできる廃水処理装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は前記目的を達成するために、流入する廃水中の有機物とリンの除去を行う廃水処理装置において、嫌気槽と好気槽を有し生物学的な処理を行う生物反応装置と、前記生物反応装置の前段に設けられ、前記廃水をろ材層で強制ろ過させることにより前記廃水中の濁質成分の除去率を高めた高速ろ過装置と、前記ろ材層を前記流入する廃水で逆洗するろ材逆洗系路と、前記ろ材層を逆洗して発生する逆洗排泥を滞留させる逆洗排泥槽と、前記逆洗排泥槽内の逆洗排泥を攪拌する攪拌手段と、前記逆洗排泥槽で攪拌・滞留を行った逆洗排泥を前記嫌気槽に投入する送液ポンプと、前記嫌気槽に設けられたリン濃度測定手段の測定結果に基づいて前記送液ポンプのＯＮ−ＯＦＦを行う手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項１によれば、高速ろ過装置のろ材層の逆洗により発生する逆洗排泥に含まれる有機物を、生物反応装置の嫌気槽でのリン蓄積菌のリン放出のための栄養源として利用するに際して、高速ろ過装置のろ材層を逆洗する逆洗水として流入廃水を用いると共に、逆洗排泥を逆洗排泥槽で攪拌しながら滞留させて有機酸生成量を高めた逆洗汚泥を嫌気槽に投入するようにした。これにより、高速ろ過装置から生物反応装置に有機物含有量の低いろ過水が供給される場合でも、嫌気槽でのリン蓄積菌のリン放出を安定して行うことができるので、高速ろ過装置のメリットを生かしながら、有機物とリンの除去を効果的に行うことができる。
【００１０】
また、本発明の請求項２は前記目的を達成するために、流入する廃水中の有機物とリンと窒素の除去を行う廃水処理装置において、嫌気槽、無酸素槽及び好気槽を有し生物学的な処理を行う生物反応装置と、前記生物反応装置の前段に設けられ、前記廃水をろ材層で強制ろ過させることにより前記廃水中の濁質成分の除去率を高めた高速ろ過装置と、前記ろ材層を前記流入する廃水で逆洗するろ材逆洗系路と、前記ろ材層を逆洗して発生する逆洗排泥を滞留させる逆洗排泥槽と、前記逆洗排泥槽内の逆洗排泥を攪拌する攪拌手段と、前記逆洗排泥槽で攪拌・滞留を行った逆洗排泥のうちの上澄み液を前記嫌気槽に投入する送液ポンプと、前記逆洗排泥槽で攪拌・滞留を行った逆洗排泥のうちの沈降汚泥を前記無酸素槽に投入する送泥ポンプと、前記嫌気槽に設けられたリン濃度測定手段の測定結果に基づいて前記送液ポンプをＯＮ−ＯＦＦさせる手段と、前記無酸素槽に設けられたＮＯ３−Ｎ濃度測定手段の測定結果に基づいて前記送泥ポンプのＯＮ−ＯＦＦを行う手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２は、廃水中の有機物、リン、窒素を除去するように構成したもので、逆洗排泥槽で滞留・攪拌させた逆洗排泥のうち、生成された有機酸（溶存態有機物）を多く含む上澄み液を嫌気槽に供給し、逆洗排泥のうちの沈殿汚泥（固形有機物）を無酸素槽に供給するようにしたものである。これにより、高速ろ過装置から生物反応装置に有機物含有量の低いろ過水が供給される場合でも、嫌気槽でのリン蓄積菌のリン放出を安定して行うことができるだけでなく、無酸素槽での脱窒反応を促進させることができるので、高速ろ過装置のメリットを生かしながら、有機物とリンと窒素の除去を効果的に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明の廃水処理装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１３】
図１は、本発明の廃水処理装置の構成を示したものであり、廃水中の有機物、リン、窒素を除去する例で説明する。
【００１４】
図１に示すように、廃水処理装置１０は、主として、高速ろ過装置１２と生物反応装置１４と固液分離槽１６と逆洗排泥槽１８とで構成される。
【００１５】
高速ろ過装置１２は、ろ過槽２０内の中段に多数のろ材から成るろ材層２２を設け、原水管２４からろ過槽２０内に流入させた廃水を上向流（図１の例）又は下向流でろ材層２２を通過させることにより強制ろ過し、これにより廃水中の濁質成分を濁質とろ材との間、或いは濁質相互間のふるい分け作用により捕捉するものである。これにより、ろ過速度を向上させることができると共に濁質成分の除去率を著しく高めることができる。
【００１６】
また、ろ過槽２０の底部全体には、エアノズル２１が設けられエア配管２３を介してブロア２５に接続される。そして、高速ろ過装置１２のろ材層２２の逆洗運転を行う場合には、原水の供給を停止し、エアノズル２１から洗浄エアをろ材層２２に向けて噴出してろ材を攪拌しながら、ろ材層２２に付着した濁質成分を逆洗する。また、ろ材層２２を逆洗してろ過槽２０の底部に溜まった逆洗排泥は、送泥管３０を介して逆洗排泥槽１８に送られる。また、原水管２４には、凝集剤添加装置３２のバルブ付き添加管３４が接続される。
【００１７】
生物反応装置１４は、嫌気槽３６、無酸素槽３８、好気槽４０の順に配設された３槽から構成され、廃水中の有機物、リン、窒素を活性汚泥により生物学的に除去する。高速ろ過装置１２でろ過されたろ過水は、ろ過水配管４２を介して嫌気槽３６に送られる。ろ過水配管４２には、ろ過しただけで放流するためのバルブ付き放流管４４が分岐される。また、好気槽４０から排出された処理水の一部は、硝化循環管４６を介して無酸素槽３８の入口に循環されると共に、残りの処理水は固液分離槽１６に送られて固液分離される。固液分離槽１６で固液分離された上澄み液は処理水管４８から系外に排出される。一方、固液分離槽１６の底部に沈降した活性汚泥は返送汚泥管５０を介して嫌気槽３６の入口に戻されると共に、余剰汚泥は引抜管５２を介して系外に引き抜かれる。
【００１８】
逆洗排泥槽１８内には、攪拌機５６が設けられ、逆洗排泥槽１８の上部と嫌気槽３６とが分離水管５８を介して接続されると共に、逆洗排泥槽１８の底部と無酸素槽３８とが沈降排泥管６０を介して接続される。
【００１９】
また、嫌気槽３６には、嫌気槽３６内のリン濃度を測定する自動リン測定計６２が設けられ、測定されたリン濃度に基づいて分離水管５８に設けられた送液ポンプ６４のＯＮ−ＯＦＦが行われる。また、無酸素槽３８には、無酸素槽３８内のＮＯ3 - Ｎ濃度を測定する自動ＮＯ3 - Ｎ測定計６６が設けられ、測定されたＮＯ3 - Ｎに基づいて沈降排泥管６０に設けられた送泥ポンプ６８のＯＮ−ＯＦＦが行われる。尚、自動リン測定計６２及び自動ＮＯ3 - Ｎ測定計６６は、取水口６２Ａ、６６Ａからろ過器６２Ｂ、６６Ｂを介して取水する。
【００２０】
次に、上記の如く構成された廃水処理装置１０の作用について説明する。
【００２１】
原水管２４から高速ろ過装置１２に流入する廃水は、ろ過槽２０内を上向流となって流れ、ろ材層２２により廃水中の濁質成分が除去される。この場合、ろ過槽２０に流入する廃水中に、凝集剤添加装置３２から必要に応じて凝集剤を添加する。例えば、合流式下水道の場合には、雨天時に雨水が下水管渠に流入し、原水管２４から高速ろ過装置１２に流入する流入量が晴天時の２〜３倍に増加するので、このような場合に凝集剤を添加することにより、濁質成分の除去能力を高め、処理水量を凝集剤を添加しない場合の２〜３倍に高めることができる。但し、生物反応装置１４で処理可能な廃水量には限界があるので、雨天時のように流入水量が大幅に増加する場合には、晴天時の流入水量の１．５倍までの水量を生物反応装置１４に送水し、それを超えるろ過水は放流管４４から簡易放流水としてそのまま系外に放流する。
【００２２】
次に、高速ろ過装置１２でろ過されたろ過水は、生物反応装置１４の嫌気槽３６に流入する。嫌気槽３６では嫌気性状態下において、活性汚泥に含まれるリン蓄積菌が有機物を栄養源として取り込むと共に、菌体内に蓄積したリンを吐き出す。
【００２３】
次に、嫌気槽３６内の廃水と活性汚泥の混合液は、無酸素槽３８、好気槽４０の順に流れると共に、好気槽４０から排出された処理水の一部が硝化循環管４６を介して無酸素槽３８に循環される。無酸素槽３８では無酸素状態（硝酸態窒素のような酸化態窒素は存在する）の下で、活性汚泥に含まれる脱窒菌が有機物を栄養源として廃水中の硝酸態窒素或いは亜硝酸態窒素を脱窒反応により窒素ガス化して除去すると共に、リン蓄積菌は嫌気槽３６で吐き出したリンの一部分を摂取する。一方、好気槽４０では好気状態下において、活性汚泥に含まれる硝化菌が廃水中のアンモニア態窒素を硝酸態窒素或いは亜硝酸態窒素に酸化すると共に、リン蓄積菌が廃水中のリンを前記吐き出した以上に過剰摂取する。この場合、好気槽４０には活性汚泥の他に、硝化菌を包括固定したペレットを投入すると硝化効率を高めることができる。また、好気槽では、残存する有機物成分の酸化分解が行われる。これにより、廃水中の有機物、リン、窒素が除去される。
【００２４】
高速ろ過装置１２は、ろ過を継続していると、ろ材層２２に濁質成分が付着してろ過効率が低下するので、ろ材層２２を定期的に逆洗する必要がある。逆洗の操作は、原水管２４からの原水の供給を停止し、エアノズル２１から洗浄エアをろ材層２２に向けて噴出することでろ材を攪拌してろ材層２２を逆洗する。逆洗により発生する逆洗排泥は、送泥管３０を介して逆洗排泥槽１８に送られる。この場合、生物反応装置１４に対して高速ろ過装置１２を複数台並列に配設して、高速ろ過装置１２のろ過運転と逆洗運転とを切り換えると共に、それぞれの高速ろ過装置１２に逆洗排泥槽１８を設けることにより逆洗排泥槽１８での滞留・攪拌時間を十分にとれるようにするとよい。
【００２５】
ところで、上記した廃水中の有機物、リン、窒素の除去過程において、生物反応装置１４の前段に、廃水中の濁質成分の除去効率の高い高速ろ過装置１２を配設した場合には、除去される濁質成分中に有機物が含有されるので、生物反応装置１４の嫌気槽３６や無酸素槽３８におけるリン蓄積菌や脱窒菌の栄養源として利用される有機物が十分に補給されない場合ある。これにより、嫌気槽３６でのリン放出が安定しなくなったり、無酸素槽３８での脱窒反応が低下したりするという問題がある。即ち、雨天時のように高速ろ過装置１２に流入する廃水に凝集剤を添加した場合には、ろ過による濁質成分の除去率は添加しない場合（晴天時）に比べて良くなることから、生物反応装置１４へ流入するろ過水中の有機物含有量が低下する。このような降雨による流入量の増加時や、嫌気槽３６において一時的にリン放出量の低下がある場合には、逆洗排泥槽１８で攪拌しながら一定時間滞留させた逆洗排泥のうちの上澄み液を嫌気槽３６に供給すると共に、逆洗排泥のうちの沈殿汚泥を無酸素槽３８に供給する。即ち、逆洗排泥槽１８では、流入廃水中の活性度の高い微生物と逆洗排泥とを攪拌により接触させながら一定時間滞留させる。図２は、逆洗排泥槽１８における滞留時間と有機酸（ＶＦＡ）の生成量を、攪拌の有り無しで比較したものであるが、この結果から分かるように、逆洗排泥を逆洗排泥槽１８内で単に滞留させるよりも攪拌をしながら滞留させることにより、有機酸の生成量を顕著に高めることができる。また、逆洗排泥槽１８で生成された有機酸は低分子化して溶存性が大きくなるので、逆洗排泥槽１８の上澄み水側に多く存在する。従って、上澄み水を嫌気槽３６に送ることにより、リン蓄積菌の栄養源としてより適切な有機物を供給することができる。また、ろ過水中の有機物含有量が少ない場合には、通常、流入廃水の有機物・窒素比率（ＢＯＤ／Ｎ）が低く、無酸素槽３８における脱窒反応に必要な有機物量が不足するので、逆洗排泥槽１８の底部に沈降する沈降汚泥を無酸素槽３８に供給する。脱窒反応に必要な有機物は固形有機物も有効であり、有機酸にこだわることはない。これにより、逆洗により発生した逆洗排泥を嫌気槽３６と無酸素槽３８の栄養源としてより適切な形に変えて有効利用することができる。
【００２６】
但し、逆洗排泥槽１８からの有機物の供給量を、嫌気槽３６のリン蓄積菌や無酸素槽３８の脱窒菌が必要とする以上に供給すると、処理水中の有機物残存量が多くなるという弊害がある。従って、嫌気槽３６に槽内のリン濃度を自動測定する自動リン測定計６２を設けると共に、無酸素槽３８に槽内のＮＯ3 - Ｎを自動測定する自動ＮＯ3 - Ｎ測定計６６を設け、それぞれの測定計６２、６６の測定値に応じて逆洗排泥槽１８からの分離水や沈降汚泥の供給タイミングを制御すると良い。これにより、嫌気槽３６と無酸素槽３８に適量の有機物を供給することができる。また、別の方法としては、雨天時のように、流入水量が増加することでろ過水中の有機物が低下することを利用して、原水管２４に流入水量を測定する流量計を設け、逆洗排泥槽１８からの分離水や沈降汚泥の供給タイミングを流入水量に応じて制御してもよい。
【００２７】
図３は、廃水中の有機物とリンを除去する場合の構成で、生物反応装置１４から無酸素槽３８を除いた嫌気槽３６と好気槽４０とで構成すると共に、窒素除去に関係するラインを除去したものであり、その他の構成は図２と同様である。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の廃水処理装置によれば、ろ過速度が速く、且つ濁質成分の除去率を著しく高めることができるという高速ろ過装置のメリットを生かしながら、廃水中の有機物とリン、或いは廃水中の有機物とリンと窒素を効率良く且つ安定的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の廃水処理装置であり、廃水中の有機物とリンと窒素を除去する場合の構成図
【図２】逆洗排泥滞留槽での攪拌・滞留時間と有機酸の生成量の関係を示した説明図
【図３】本発明の廃水処理装置であり、廃水中の有機物とリンを除去する場合の構成図
【符号の説明】
１０…廃水処理装置、１２…高速ろ過装置、１４…生物反応装置、１６…固液分離槽、１８…逆洗排泥槽、２０…ろ過槽、２１…エアノズル、２２…ろ材層、２４…原水管、３０…送泥管、３２…凝集剤添加装置、３６…嫌気槽、３８…無酸素槽、４０…好気槽、４６…硝化循環管、５０…返送汚泥管、５６…攪拌機、５８…分離水管、６０…沈降排泥管、６２…自動リン測定計、６４…送液ポンプ、６６…自動ＮＯ3 - Ｎ測定計
【図１】
0004092848.tif 000002
【図２】
0004092848.tif 000003
【図３】
0004092848.tif 000004