(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排水の嫌気好気処理を行う排水処理装置であって、処理槽の下部に設けた絶対嫌気状態で生物処理を行う第一ろ床部と、該第一ろ床部の上部に設けた無酸素状態で生物処理を行う第二ろ床部と、該第二ろ床部の上部に設けた好気状態で生物処理を行う第三ろ床部と、前記第一ろ床部の下方に設けた原水流入部と、処理槽の底部に設けた汚泥濃縮部及び沈殿汚泥抜取部と、前記第三ろ床部の上方に設けた処理水排出部と、前記第三ろ床部の下方に設けた散気手段と、前記第三ろ床部の上方の処理水の一部を抜き出して前記第二ろ床部の下方に流入させる硝化液循環経路とを備え、前記汚泥濃縮部には、沈殿した汚泥を前記沈殿汚泥抜取部に掻き寄せるためのピケットフェンス付の汚泥掻寄機を設けるとともに、前記第一ろ床部には、該第一ろ床部内に充填した生物担体を撹拌するスクリューリボン型の撹拌羽根を設け、前記汚泥掻寄機及び前記撹拌羽根は、処理槽上部に設置したモーターにより駆動される回転軸に取り付けられていることを特徴とする排水処理装置。
【請求項２】
前記第三ろ床部に比重が異なる２種類の生物担体を使用し、下部の流動床と上部の固定床とを形成したことを特徴とする請求項１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、嫌気性処理と好気性処理とを組み合わせた生物ろ床法による排水処理装置であって、特に、良好な処理水質を得るとともに汚泥発生量の低減も図れる排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、排水処理の一手段として、嫌気性処理と好気性処理とを組み合わせた生物ろ床法による嫌気好気処理が広く行われている。この嫌気好気処理は、好気性生物処理における比較的短時間で良好な処理水質が得られるという特性と、嫌気性生物処理における汚泥発生量が少ないという特性とを組み合わせたものであって、良好な処理水質が得られるとともに汚泥発生量が比較的少なく、動力費も少ないという利点を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の嫌気好気処理を行う排水処理装置は、嫌気性生物処理を行う嫌気性ろ床では、閉塞を防止するために大きなサイズの接触材を使用する必要があり、必ずしも効果的な生物保持ができず、さらに、沈殿汚泥の効果的な引き抜きもできないという問題もあった。また、好気性生物処理を行う好気性ろ床では、一般に直径３〜５ｍｍ程度のアンスラサイト等のろ材を使用していることから、１日に１回程度の洗浄を必要とするという問題があった。さらに、脱窒処理を行うために好気性処理を行った処理水を硝化液として嫌気性処理ゾーンに循環させると、硝化液中の溶存酸素や硝酸等の結合酸素が嫌気性処理ゾーンに流入することになり、嫌気性処理ゾーンの嫌気度合いが低下して汚泥の嫌気的分解が阻害され、汚泥発生量が増加してしまう場合がある。
【０００４】
しかも、硝化液循環による窒素除去を主目的とした嫌気好気処理は１〜１２時間という比較的短時間で行われるが、汚泥発生量の削減を目的とした嫌気処理は１〜２日という比較的長時間で行われるため、従来の各１槽ずつの装置構成で窒素除去と汚泥発生量削減とを同時に満足させることは困難であり、汚泥発生量を削減するためには、汚泥の嫌気的分解を絶対嫌気状態で行う嫌気処理槽を増設するようにしていた。
【０００５】
そこで本発明は、汚泥発生量が少なく、かつ、良好な処理水質が得られるとともに、脱窒処理も問題なく行うことができ、しかも、装置全体の小型化も図れる排水処理装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【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、排水の嫌気好気処理を行う排水処理装置であって、処理槽の下部に設けた絶対嫌気状態で生物処理を行う第一ろ床部と、該第一ろ床部の上部に設けた無酸素状態で生物処理を行う第二ろ床部と、該第二ろ床部の上部に設けた好気状態で生物処理を行う第三ろ床部と、前記第一ろ床部の下方に設けた原水流入部と、処理槽の底部に設けた汚泥濃縮部及び沈殿汚泥抜取部と、前記第三ろ床部の上方に設けた処理水排出部と、前記第三ろ床部の下方に設けた散気手段と、前記第三ろ床部の上方の処理水の一部を抜き出して前記第二ろ床部の下方に流入させる硝化液循環経路とを備え、前記汚泥濃縮部には、沈殿した汚泥を前記沈殿汚泥抜取部に掻き寄せるためのピケットフェンス付の汚泥掻寄機を設けるとともに、前記第一ろ床部には、該第一ろ床部内に充填した生物担体を撹拌するスクリューリボン型の撹拌羽根を設け、前記汚泥掻寄機及び前記撹拌羽根は、処理槽上部に設置したモーターにより駆動される回転軸に取り付けられていることを特徴としている。
【０００７】
さらに、本発明の排水処理装置は、前記第三ろ床部に比重が異なる２種類の生物担体を使用し、下部の流動床と上部の固定床とを形成したことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の排水処理装置の一形態例を示す系統図である。この排水処理装置は、一つの処理槽１０に、底部側から順に、汚泥を濃縮沈殿させるための汚泥濃縮部１１，絶対嫌気状態で生物処理を行う第一ろ床部１２，無酸素状態で生物処理を行う第二ろ床部１３，好気状態で生物処理を行う第三ろ床部１４を適当な仕切材を介して形成したものであって、第一ろ床部１２の下方には原水流入部１５、処理槽底部には沈殿汚泥抜取部１６、第三ろ床部１４の上方には処理水排出部１７及び硝化液循環経路１８の流出部がそれぞれ設けられるとともに、第二ろ床部１３の下方には硝化液循環経路１８の流入部が設けられている。
【０００９】
さらに、前記汚泥濃縮部１１には、沈殿した汚泥を沈殿汚泥抜取部１６に掻き寄せるための汚泥掻寄手段として、ピケットフェンス付の汚泥掻寄機１９が設けられ、第一ろ床部１２には、該第一ろ床部内に充填した生物担体を撹拌する撹拌手段としてスクリューリボン型の撹拌羽根２０が設けられている。この汚泥掻寄機１９と撹拌羽根２０とは、槽上部に設置したモーター２１により駆動される回転軸２２に取り付けられ、ゆっくりとした速度、例えば毎分１〜１０回転程度の速度で、連続的あるいは間欠的、特に、３０分から２時間に１回程度、回転するように形成されている。
【００１０】
また、前記第一ろ床部１２及び第二ろ床部１３には、従来のものに比べて小さなサイズで、かつ、比重を１より僅かに大きく調整した生物担体、例えば、直径２０ｍｍ程度、長さ２０ｍｍ程度、肉厚１ｍｍ程度の中空円筒状の発泡ポリプロピレン製で、比表面積が約５００ｍ２／ｍ３であって、比重を約１．０５に調整した生物担体を充填している。このような生物担体を使用することにより、生物を効率よく保持でき、嫌気性処理を効果的に行うことができる状態で、生物担体を下部仕切材上に沈殿させた固定床とすることができる。
【００１１】
一方、前記第三ろ床部１４は、比重が異なる２種類の生物担体を充填し、例えば、直径１０ｍｍ程度、長さ１０ｍｍ程度、肉厚１ｍｍ程度の前記同様の中空円筒状の発泡ポリプロピレン製で、アンスラサイト等のろ材に比べてサイズが大きく、かつ、空隙率も大きく、比表面積が約８００ｍ２／ｍ３であって、比重を略１．０、例えば約０．９８に調整した生物担体と、比重を約０．９３に調整した生物担体とを充填し、比重が０．９８の生物担体からなる下部の流動床２３と、比重が約０．９３の生物担体からなる上部の固定床２４とを形成するようにしている。
【００１２】
固定床２４に上述のようなサイズの生物担体を使用することにより、ろ過機能を併せ持たせることができるので、第三ろ床部１４において好気的な生物処理とろ過処理とを同時に行うことができる。また、第三ろ床１４の下方には散気装置２５が設けられており、第三ろ床１４に散気空気を供給して十分な好気性状態を得るとともに、流動床２３の生物担体を流動化させている。
【００１３】
さらに、好気処理水の一部である硝化液を導入する硝化液循環経路１８を前記第二ろ床部１３の下方に設け、一般的な脱窒処理のように硝化液を原水中や嫌気処理槽に循環させるのではなく、第一ろ床部１２より上方に硝化液を循環流入させることにより、硝化液の循環流入によって第一ろ床部１２での嫌気度合いが低下し、嫌気処理効率が低下することを回避できる。同時に、第一ろ床部１２における原水の滞留時間も長くして汚泥の嫌気的分解効果を向上させることができる。
【００１４】
また、第二ろ床部１３の下方で第一ろ床部１２の上方には、第二ろ床部１３及び第三ろ床部１４の空洗用空気を供給する曝気装置２６と、洗浄排水を排出するための洗浄排水流出部２７が設けられている。第二ろ床部１３及び第三ろ床部１４に充填する生物担体として、前述のように、従来のろ材と比較してサイズが大きく、空隙率も大きな生物担体を使用することにより、目詰まりの発生が抑制されるので、生物担体の洗浄頻度を少なくできるとともに、洗浄操作も容易となり、通常は、１〜７日に１回程度の空洗及び排水を行うだけで十分なものとなる。このときの洗浄排水量は、第一ろ床部１２を含めた全体を洗浄する場合に比べて数分の一に低減することができるので、洗浄時間を短縮できるとともに、動力費の削減も図れる。
【００１５】
前記原水流入部１５には、流入原水を整流して汚泥の沈殿を促進するための整流筒２８が設けられており、原水流入部１５から流入した原水は、この整流筒２８によって処理槽底部に向けて緩やかに流入した後、上向流となって処理槽１０内を上昇する。また、処理槽底部に沈殿した汚泥を前記汚泥掻寄機１９で撹拌することにより、沈殿汚泥抜取部１６から汚泥を抜き取る際の水道の形成を防止できるとともに、汚泥の嫌気的分解で発生するメタンや炭酸ガス等のガス成分を速やかに汚泥中から排除することができる。
【００１６】
さらに、前記撹拌羽根２０によって第一ろ床部１２の生物担体を適当に撹拌することにより、第一ろ床部１２で閉塞が発生することを防止でき、第一ろ床部１２を洗浄する必要がなくなる。また、第一ろ床部１２における水理学的滞留時間を２４時間程度にして従来の嫌気性ろ床と同程度にすることにより、効果的な汚泥分解処理を行うことができる。
【００１７】
一方、第二ろ床部１３及び第三ろ床部１４を第一ろ床部１２に比べて小さくすることにより、第二ろ床部１３及び第三ろ床部１４での処理時間を１〜１２時間にして効果的な窒素除去を行えるとともに、第二ろ床部１３及び第三ろ床部１４の洗浄設備を簡易にでき、しかも、処理槽全体の小型化が図れる。
【００１８】
このような処理槽１０を有する排水処理設備において、下水等の原水は、沈砂地５１で沈砂処理及びスクリーン処理されて流量調整槽５２に流入し、ポンプ５３によりある程度の流量調整が行われて原水流入部１５から整流筒２８を通って処理槽１０の汚泥濃縮部１１に流入する。原水中の汚泥は、一部が汚泥濃縮部１１で沈殿分離され、残部が原水とともに槽内を上昇して第一ろ床部１２に流入し、第一ろ床部１２での絶対嫌気状態における嫌気性生物処理によって嫌気的に分解される。
【００１９】
第一ろ床部１２を出た原水は、硝化液循環経路１８から循環流入する硝化液と混合して第二ろ床部１３に流入し、ここでの無酸素状態における生物処理によって主として脱窒処理が行われる。脱窒処理後の原水は、第二ろ床部１３から出て散気装置２５からの散気空気と共に上部の第三ろ床部１４に流入し、この第三ろ床部１４で好気状態における生物処理によって主として硝化処理が行われるとともにろ過処理が行われる。
【００２０】
さらに、第三ろ床部１４の好気性生物処理により、第一ろ床部１２での汚泥の分解によって発生したアンモニアや硫化水素、硫化物等を酸化して悪臭や腐食性ガスの発生を抑えることもできるので、脱臭設備や防食対策の簡素化を図ることができる。
【００２１】
このようにして処理された処理水は、第三ろ床部１４の上方から処理水排出部１７を通って滅菌槽５４に流出し、最終的に固形塩素剤等により滅菌処理されてから河川等に放流される。また、第三ろ床部１４上方の処理水の一部は、ポンプ５５により硝化液循環経路１８に引き抜かれて硝化液として循環する。
【００２２】
さらに、汚泥濃縮部１１で沈殿した汚泥は、ポンプ５６によって沈殿汚泥抜取部１６から定期的に引き抜かれ、汚泥貯留槽５７に一端貯留された後、バキューム車による搬出や脱水処理が行われる。汚泥の引き抜きに際しては、汚泥掻寄機１９によって沈殿汚泥を掻き寄せることにより、汚泥を高濃度で引き抜くことが可能となる。
【００２３】
第三ろ床部１４に充填した生物担体の洗浄操作は、各ポンプ５３，５５，５６を停止し、処理水排出部１７の弁５８を閉じるとともに、散気装置２５のコンプレッサー５９を停止した状態で、曝気装置２６のブロワ６０を運転して生物担体を曝気撹拌する空洗操作と、空洗操作終了後に洗浄排水流出部２７の弁６１を開いて洗浄排水を流量調整槽５２に戻す排水操作とによって行われ、洗浄排水は流量調整槽５２で原水に混合し、処理槽１０で再び処理される。
【００２４】
このように、生物担体の洗浄操作を空洗と排水とで行い、逆洗を不要としたことにより、洗浄排水量を大幅に減少できるとともに、逆洗ポンプや洗浄用水槽等が不要となり、洗浄設備の簡素化を図れる。
【００２５】
なお、前記硝化液の一部を汚泥濃縮部１１や第一ろ床部１２に適当量流入させることにより、これらのゾーンにおけるｐＨの低下やＯＲＰの低下を防止できるとともに、ＯＰＲを−１００〜−２００ｍＶ程度に維持することによって硫化水素発生量の低減も図れる。また、流入原水にポリ鉄等の鉄系凝集剤を添加することにより、汚泥の嫌気的分解や硝化反応を阻害することなく、リン凝集によるリンの除去を行うことができる。さらに、本形態例では、好気性生物処理を行う第三ろ床部１４を下部の流動床２３と上部の固定床２４とで形成したが、第三ろ床部全体を固定床や流動床としてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理装置によれば、汚泥の発生量を少なくしながら良好な処理水質を得ることができる。また、汚泥濃縮部、第一ろ床部、第二ろ床部及び第三ろ床部を一つの処理槽にまとめているので、装置全体の小型化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の排水処理装置の一形態例を示す系統図である。
【符号の説明】
１０…処理槽、１１…汚泥濃縮部、１２…第一ろ床部、１３…第二ろ床部、１４…第三ろ床部、１５…原水流入部、１６…沈殿汚泥抜取部、１７…処理水排出部、１８…硝化液循環経路、１９…汚泥掻寄機、２０…撹拌羽根、２１…モーター、２２…回転軸、２３…流動床、２４…固定床、２５…散気装置、２６…曝気装置、２７…洗浄排水流出部、２８…整流筒、５１…沈砂地、５２…流量調整槽、５４…滅菌槽、５７…汚泥貯留槽
【図１】
0004034074.tif 000002