(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜分離装置と散気装置を内装して被処理水の活性汚泥処理を行う膜分離槽を設け、少なくとも一部が地上に露出する状態で配設される第一ケーシングと、被処理水の原水の流入を受け入れて被処理水を生物処理する第二ケーシングとを備え、前記第二ケーシングから前記第一ケーシングに被処理水を移送自在に形成するとともに、前記第一ケーシングには、前記膜分離槽内の汚泥を、前記膜分離槽外に排出する汚泥引抜部を設けてある浄化槽であって、
前記汚泥引抜部を、前記膜分離槽の被処理水収容高さに対する前記汚泥引抜部の配設高さの比が、前記膜分離槽内の予め定めた活性汚泥濃度の管理上限濃度に対する管理下限濃度の比と等しくなる高さ位置近傍に配設してあり、前記汚泥引抜部を開閉操作自在な開閉弁が設けてある浄化槽。
【請求項２】
前記汚泥引抜部は、前記膜分離槽の被処理水収容高さの（５０００／２００００）〜（１００００／１５０００）倍となる高さ位置に設けてある請求項１に記載の浄化槽。
【請求項３】
前記汚泥引抜部から排出される汚泥を受けて貯留する汚泥貯留槽を設けてある請求項１〜２のいずれかに記載の浄化槽。
【請求項４】
前記汚泥引抜部から排出される汚泥を、前記第二ケーシングに誘導する汚泥返送路を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の浄化槽。
【請求項５】
前記汚泥貯留槽を前記第一ケーシングに一体に設けてある請求項３〜４のいずれかに記載の浄化槽。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の浄化槽を使用して、前記膜分離槽内の被処理水の活性汚泥濃度が管理上限濃度になると、前記開閉弁を開いて前記汚泥引抜部の設置高さより上方側に位置する被処理水を前記汚泥引抜部からすべて排出した後、前記開閉弁を閉じて膜分離槽内に水を充填して希釈することで前記第一ケーシングでの活性汚泥濃度の調整を行う活性汚泥濃度調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜分離装置と散気装置を内装して被処理水の活性汚泥処理を行う膜分離槽を設け、少なくとも一部が地上に露出する状態で配設される第一ケーシングと、被処理水の原水の流入を受け入れて被処理水を生物処理する第二ケーシングとを備え、前記第二ケーシングから前記第一ケーシングに被処理水を移送自在に形成するとともに、前記第一ケーシングには、前記膜分離槽内の汚泥を、前記膜分離槽外に排出する汚泥引抜部を設けてある浄化槽に関すると共に、前記第一ケーシングでの活性汚泥濃度の調整を行う活性汚泥濃度調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性汚泥処理された被処理水を濾過する膜分離装置を内装してある膜分離槽を設け、少なくとも一部が地上に露出する状態で配設される第一ケーシングと、前記膜分離槽以外の槽を設けた第二ケーシングとを備え、前記第二ケーシングから前記第一ケーシングに被処理水を移送自在に形成するとともに、前記第一ケーシングには、前記膜分離槽内の汚泥を、前記膜分離槽外に排出する汚泥引抜部を設けてある浄化槽によれば、活性汚泥処理された被処理水を濾過する膜分離装置を内装してある膜分離槽を設けてあるから、活性汚泥処理されて、十分ＢＯＤの低下した被処理水を効率よく固液分離し、汚水を高度に浄化することが可能な構成とすることができる。
この膜分離槽を、少なくとも一部が地上に露出する状態で配設される第一ケーシングに収容してあれば、前記膜分離槽の主要な部分を、地上配置することが出来るので、前記膜分離装置の濾過面や、濾過された被処理水の移送配管等のメンテナンスを容易に出来る配置が可能になる。また、前記第一ケーシングを地上配置する場合、前記第一ケーシングを地下埋設するときに発生するような位置的な制約を受けにくく、高機能な浄化槽を配設したり、従来の浄化槽の機能向上を果たしたりすることが容易に出来る。また、地上部における被処理水の濾過により高度に浄化された処理水が得られれば、得られた処理水を、たとえば中水として再利用を図る場合に、処理水を地下から汲み上げる等の必要が無く容易に利用できる形態とすることが出来る。
一方、前記膜分離槽以外の槽を設けた第二ケーシングを備えてあれば、通常地下に設けられる汚水配管等からの被処理水原水の流入を受けて、順次沈殿分離等の前処理を、既設の配管系を用いて行えるとともに、既設の従来の地下埋設状態に配置される浄化槽を、その第二ケーシングとして用いることもできる。このような場合、膜分離槽を地上に新設するだけで、既設の浄化槽を高機能化することができるので、膜分離槽の設置場所等の制約を受けにくく、新たに大きな浄化槽を設置するための設置場所が確保できないなどの従来の不都合を招来しにくいという利点がある。
そして、前記第一、第二ケーシングを、前記第二ケーシングから前記第一ケーシングに被処理水を移送自在に形成すると、前記第二ケーシングで沈殿分離等の前処理をされた被処理水を前記第一ケーシング内の膜分離槽で活性汚泥処理することができるようになるので、前記膜分離槽内に負荷が大きく好気処理されにくい固形分等が流入しにくい状態で、活性汚泥処理が進行することになるので、前記膜分離槽の水処理能力をより高く維持できる。
【０００３】
活性汚泥処理された被処理水を濾過する膜分離装置を内装してある膜分離槽により、被処理水を生物処理しつつ浄化された処理水を得るには、前記膜分離槽内に収容される活性汚泥濃度を所定濃度域に維持し、その活性汚泥による生物処理の効率を良好に維持することが好ましいとされている。
そのため、一般に上述のような浄化槽においては、前記膜分離槽内で増加した余剰汚泥を引き抜き、希釈することにより、前記所定濃度を維持すべく、吸引ホースなどを用いてマンホールから汚泥を引き抜く作業が行われている。
しかし、このような作業は、重労働であるとともに、煩雑で時間を要するという問題がある。
そこで、従来、上述の作業負荷を低減するために、前記第一ケーシングが地上配置され、その底部に汚泥引抜部を設けたものが知られている（特開平１１−１６９８７２号公報参照）。
このような構成は、前記膜分離槽の活性汚泥は、重力により自然に膜分離槽外に引き抜かれる構成と出来るため、作業者の労力を軽減するのに有効に利用され得るものである。
【０００４】
また一方、半地下に設けられた膜分離槽を備えた第一ケーシングの地上部分に前記汚泥引抜部を設け、メンテナンスの際に容易に活性汚泥を槽外に排出することができる構成が知られている（特開平９−９４５９０号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの構成によっても、濃度管理のためにどの程度の汚泥引き抜きを行えばよいかは、マンホール等汚泥を投入すべき上方側に設けられる開口部から、前記膜分離槽内の被処理水量を確認しながら前記汚泥引抜部からの汚泥排出量を調整せねばならないために、制御することが困難であり、その作業には熟練を要するなどの問題点があった。
また、通常膜分離装置のメンテナンスのために汚泥を引き抜く場合は、前記膜分離装置が被処理水の水面から情報に露出していれば作業が出来るので、必要最小限の汚泥引き抜きで、膜分離装置を水面から露出させることしか考えられておらず、やはり、汚泥濃度の調整のためには、どれだけの汚泥を引き抜けばよいか等、管理濃度の調整は従前の吸引ホース等を用いる方法に頼らざるを得ない。
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記実状に鑑み、上述の従来の浄化槽の利点を生かしつつ、膜分離槽内の濃度管理が容易に行える浄化槽を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明の浄化槽の特徴構成は、
膜分離装置と散気装置を内装して被処理水の活性汚泥処理を行う膜分離槽を設け、少なくとも一部が地上に露出する状態で配設される第一ケーシングと、被処理水の原水の流入を受け入れて被処理水を生物処理する第二ケーシングとを備え、前記第二ケーシングから前記第一ケーシングに被処理水を移送自在に形成するとともに、前記第一ケーシングには、前記膜分離槽内の汚泥を、前記膜分離槽外に排出する汚泥引抜部を設け、前記汚泥引抜部を、前記膜分離槽の被処理水収容高さに対する前記汚泥引抜部の配設高さの比が、前記膜分離槽内の予め定めた活性汚泥濃度の管理上限濃度に対する管理下限濃度の比と等しくなる高さ位置近傍に配設してあり、前記汚泥引抜部を開閉操作自在な開閉弁が設けてある点にある。
より具体的には、前記汚泥引抜部は、前記膜分離槽の被処理水収容高さの（５０００／２００００）〜（１００００／１５０００）倍となる高さ位置に設けてあってもよく、前記汚泥引抜部から排出される汚泥を受けて貯留する汚泥貯留槽を設けてあってもよく、
さらに、前記汚泥引抜部から排出される汚泥を、前記第二ケーシングに誘導する汚泥返送路を設けてある、もしくは、前記汚泥貯留槽を前記第一ケーシングに一体に設けて構成することが望ましい。
また、本発明の活性汚泥濃度調整方法の特徴手段は、請求項１〜５のいずれかに記載の浄化槽を使用して、前記膜分離槽内の被処理水の活性汚泥濃度が管理上限濃度になると、前記開閉弁を開いて前記汚泥引抜部の設置高さより上方側に位置する被処理水を前記汚泥引抜部からすべて排出した後、前記開閉弁を閉じて膜分離槽内に水を充填して希釈することで前記第一ケーシングでの活性汚泥濃度の調整を行う点にある。
【０００８】
〔作用効果〕
つまり、先述の従来の構成において、前記第一ケーシングに、前記膜分離槽内の汚泥を、前記膜分離槽外に排出する汚泥引抜部を設けてあれば、被処理水の生物処理に伴い、増殖した余剰の活性汚泥は、前記膜分離槽外へ排出し、より活性汚泥処理の効率化を図るメンテナンスが出来る。ここで、前記汚泥引抜部の配設高さを、前記膜分離槽内の活性汚泥濃度の管理下限濃度と、管理上限濃度との比に基づく高さ位置に設定してあれば、前記メンテナンスの際に、前記汚泥引抜部の設置高さより上方側に位置する前記膜分離槽内の被処理水をすべて排出し、その後、前記膜分離槽内に水を充填すれば、汚泥管理上限濃度程度の汚泥は、汚泥管理濃度下限程度に希釈されるように、前記汚泥引抜部の設置高さより下方側に位置する前記膜分離槽内の被処理水が必ず前記膜分離槽内に残存する状態を実現することが出来る。
【０００９】
通常の四角柱状の膜分離槽を想定すると、たとえば、活性汚泥の管理上限濃度が、１５０００〜２００００ｐｐｍであり、管理下限濃度が５０００〜７０００ｐｐｍであるような場合、前記汚泥引抜部を前記膜分離槽の被処理水収容高さの１／３の高さ位置に設けてあれば、前記汚泥引抜部から被処理水を排出すると、活性汚泥を含む被処理水の２／３を重力の作用で容易に槽外へ排出できることになる。この被処理水の排出された空間に、新規に水を充填すると、前記活性汚泥濃度は当初の１／３になる。つまり、管理上限濃度付近であった活性汚泥が管理下限濃度にまで希釈されることになる。
なお、前記管理上限濃度は、微生物の密度が高くなるにつれ育成条件が悪化するため、２００００ｐｐｍ以下程度に、前記管理下限濃度は、微生物のＢＯＤ処理能力の必要最低限度から５０００ｐｐｍ以上に管理されるべきところであって、あまり浄化槽ごとに個別に設定されるものではないが、その使用用途、環境によって、その許容範囲が異なっている場合が多い。このような場合、管理上限濃度、下限濃度の許容範囲をふまえて比をとれば、その比に基づいて被処理水を希釈処理する事により、前記膜分離槽内の被処理水の活性汚泥濃度を所定の範囲内に維持出来ることが分かる。
【００１０】
つまり、前記膜分離槽における前記汚泥引抜部高さよりも下方に収容可能な被処理水量と、定常的に前記膜分離槽内に収容する被処理水量との比が、活性汚泥濃度の管理下限濃度と、管理上限濃度との比になる高さ位置に前記汚泥引抜部を設けてあれば、前記膜分離槽の形状、内部構造によらず、被処理水の排出、希釈の手順を踏むだけの簡単な操作で、確実に前記膜分離槽内の活性汚泥濃度を好適な範囲に維持することが出来る設定となる。
【００１１】
また、排出された余剰汚泥は、嫌気処理することにより、再び、通常のＢＯＤ同様に生物処理させることもでき、単に貯留しておいて、し尿処理場への搬出、乾燥減容化、焼却処理等の通常の汚泥処理に供することもできる。
【００１２】
前記第二ケーシングに、被処理水の原水の流入を受ける沈殿分離槽と、前記沈殿分離槽からの被処理水を一時貯留して流量を調整する流量調整層とを設けてあれば、前記第二ケーシングに流入した被処理水原水は、生物処理されずに沈殿させられる固形分と、嫌気分解により可溶化し、ＢＯＤ源となる流体分とに分離され、固体分の少ない形で前記膜分離槽に供給されるようになるからこのましく、しかも、このような構成を採用すると、前記沈殿分離槽では、余剰汚泥を生物処理、沈殿貯留可能となる。
【００１３】
尚、前記汚泥引抜部から排出される汚泥を受けて貯留する汚泥貯留槽を設けてあっても、前記余剰汚泥を定期的に処理する機会があるまで一時貯留することのできる機能を発揮させることが出来る。
【００１４】
さらに、前記汚泥引抜部から排出される余剰汚泥を、前記第二ケーシングに誘導する汚泥返送路を設けてあると、上述の引き抜き汚泥が前記第二ケーシング内で再処理されることになって、好ましく、特に、前記第二ケーシング内に余剰汚泥を嫌気処理可能な槽が備えられていれば、上述のように、余剰汚泥の嫌気分解が良好に行えるので、さらに好ましいものといえる。
また、上述の汚泥貯留槽を設ける場合には、前記第一、第二ケーシングとは別途設けることもできるし、前記第一、第二ケーシングに一体に設けて構成することもできる。しかしながら、前記第一、第二ケーシングとは別途設ける場合には、その配設位置に制約を受けやすく、さらに、第二ケーシングに一体に設けるとしても、埋設されるケーシングの容積を増やす必要があったり、内部の区画を変更したりする必要がある場合が多く、設定の自由度が低いことから第一ケーシングに一体に設けることが好ましい。このような場合、地上置きされる前記第一ケーシングの半地下あるいは地下に重設することにより、設置スペースの節約が出来るとともに、構造的にも、前記汚泥引抜部と前記汚泥貯留槽との配管接続や、メンテナンス時の作業手順等について簡単な構成を採用できるので有利である。
【００１５】
つまり、上述の構成によれば、膜分離槽の汚泥引き抜き作業性を向上させつつ、さらに、汚泥が引き抜かれた後の前記膜分離槽内の汚泥濃度管理を容易に行える浄化槽を提供することが出来た。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の浄化槽は図１に示すように、地上配置される第一ケーシングＸ１と、地下埋設される第二ケーシングＸ２とを備え、前記第二ケーシングＸ２から前記第一ケーシングＸ１に被処理水を移送自在に形成してある。
【００１７】
前記第一ケーシングＸ１には、前記膜分離装置Ｍ０を内装して後述の第二ケーシングからの被処理水の流入を受け、その被処理水の活性汚泥処理を行う膜分離槽Ｍを形成してあり、前記膜分離装置Ｍ０により固液分離された処理水を消毒槽Ｑを介して外部に放流可能に構成してある。
【００１８】
前記膜分離装置Ｍ０は、多数の平板状の濾過膜板を直立状態で平行に並設してあり、前記膜分離装置Ｍ０は、濾過膜板の多数を整列して保持する濾過膜板保持枠を設け、下部に前記濾過膜板保持枠を支持する脚部を設け、前記脚部間にその濾過膜板に気泡を供給して、その膜面に汚泥等の付着しすぎるのを防止し、かつ、前記膜分離槽Ｍ内に循環流を形成しながら被処理水に酸素を供給する散気装置Ｄ１を内装して構成してある。また、前記膜分離装置Ｍ０のそれぞれの濾過膜板には取水管Ｍ１を連設するとともに、前記取水管Ｍ１からの濾過水を合流させて膜分離槽Ｍ外へ導く集水管Ｍ２を接続してあり、前記膜分離槽Ｍの水面よりも下方、かつ、前記膜分離装置Ｍ０の上端部よりも上方から、前記膜分離槽Ｍ外へ搬送する搬送路を形成するとともに、前記搬送路には、搬送路内を一旦大気解放する大気開放部Ｍ３を設け、前記膜分離槽Ｍの水位を、前記膜分離装置Ｍ０の上端部以下にまで異常に低下させたり、被処理水の搬送が途中で途切れたりするのを防止する構成にしてある。また、前記第一ケーシングＸ２には、汚泥引抜部Ｍ５を設けてある。また、この汚泥引抜部Ｍ５から引き抜かれた被処理水及び活性汚泥を前記第二ケーシングＸ２内に導く汚泥返送路Ａが設けてある。
【００１９】
尚、ここでは、前記膜分離槽Ｍ内における活性汚泥管理濃度の上限値は１５０００〜２００００ｐｐｍであり、下限値は、７５００〜１００００ｐｐｍ程度とし、比較的高い活性汚泥濃度を維持すべき構成が想定され、これら上限値、下限値の比が約２：１であることから、前記膜分離槽Ｍ内の活性汚泥濃度の管理下限濃度と、管理上限濃度との比に基づく高さ位置に、前記汚泥引抜部Ｍ５を配設する。つまり、膜分離槽Ｍの高さ：汚泥引抜部Ｍ５の高さを２：１に設定すべく、前記第一ケーシングＸ１の１／２高さ近傍に、汚泥引抜部Ｍ５を設けて、内部に収容した被処理水をほぼ半量排出させられる構成にしてある。
このような構成を利用した汚泥濃度管理方法としては、定期的に浄化槽をメンテナンスする際に、活性汚泥濃度が１５０００〜２００００ｐｐｍに達していることが判明した場合に、前記汚泥引抜部Ｍ５を解放する。すると、前記膜分離槽Ｍ内における前記汚泥引抜部Ｍ５の高さよりも高位置の被処理水は、全量容易に引き抜くことができ、活性汚泥量がほぼ半量になる。この後、汚泥引抜部Ｍ５を閉じ、水道水等を用いて前記膜分離槽Ｍを満たせば、前記膜分離槽Ｍ内の活性汚泥濃度は、初期の１／２の７５００〜１００００ｐｐｍとなり、簡単に前記膜分離槽Ｍの活性汚泥濃度を容易に適正値に保つことが出来る。
尚、汚泥引抜部Ｍ５の設置高さ位置は、上述のものに限られるわけではなく、通常、上述の汚泥濃度管理方法を採用する場合には、活性汚泥濃度の管理上限値がほぼ２００００ｐｐｍ、下限値が５０００〜７５００となるので、許容範囲に約５０００ｐｐｍ程度の余裕をとって考えると汚泥引き抜き後約２倍から３倍に希釈すればよいことになるので、膜分離槽Ｍ高さの１／２〜１／３の高さ位置に汚泥引抜部を設けることが好ましいことになる。（通常膜分離槽のみのメンテナンスを想定した場合、汚泥の引き抜き作業を軽作業で行うべく、汚泥の引き抜き量を最小限におさえるために、前記汚泥引き抜き部はなるべく上部側に設けられるのに対して十分下方位置となる。）ただし、膜分離槽内の構造、形状によっては、引き抜かれる被処理水の体積が高さに比例しない場合があるので、その点は考慮されるべきである。
【００２０】
前記第二ケーシングＸ２は、被処理水の原水を受ける沈殿分離槽Ｎ、前記沈殿分離槽Ｎからの被処理水をオーバーフローで受けて、前記沈殿分離槽からの被処理水を一時貯留して流量を調整する流量調整層Ｅとをこの順に被処理水を移流自在に備えている。また、流量調整層Ｅの下流側には、流量調整槽Ｅで発生した固形分を沈殿させるための沈殿槽Ｔ及び消毒槽Ｑ２を設けてある。この沈殿槽Ｔには、水中ポンプＰを設けて、被処理水を膜分離槽Ｍに移送自在に配管してある。
尚、前記第二ケーシングＸ２としては、既設の浄化槽をそのまま適用することが出来、これに加えて前記第一ケーシングＸ１の膜分離槽Ｍによる活性汚泥処理機能を加えればよい。この際、既設の浄化槽に接触ばっ気槽等、散気装置及び濾床を内装した好気処理槽が設けられている場合には、その散気装置や濾床を取り外して流量調整層Ｅを形成することが出来る。この際、前記流量調整槽ＥではＭＬＳＳ濃度が下がり過ぎず、適度に調整されて前記膜分離槽Ｍに移送させられる事になり、膜分離槽Ｍの活性汚泥処理効率が好適に維持されるとともに、散気に必要な駆動装置に対する運転コスト等の軽減も果たせるので好ましい。また、水中ポンプＰは、前記流量調整槽Ｅに設けることもできる。
【００２１】
前記沈殿分離槽Ｎは、前記被処理水の原水と、前記第一ケーシングＸ１からの活性汚泥の返送を受け、ＢＯＤ源を嫌気的に消化するとともに、被処理水を一時貯留する役割を果たす。また、前記流量調整槽Ｅや沈殿槽Ｔは、被処理水を一時貯留するとともに、前記膜分離槽に対して被処理水が定常的に流れるようにする流量調整機能を発揮する。
【００２２】
〔別実施の形態〕
以下に別実施形態を説明する。
先の実施の形態によれば汚泥引抜部Ｍ５から引き抜かれた余剰汚泥は第二ケーシングＸ２に設けられた嫌気処理槽（上述の例では沈殿分離槽Ｎ）に返送する構成を採用したが、余剰汚泥のみを一時貯留しておく汚泥貯留槽Ｎ２を設けて構成しても良い。この汚泥貯留槽Ｎ２は、前記第一、第二ケーシングＸ１，Ｘ２と別体あるいは一体に設けることもできるが、図２に示すように、前記第一ケーシングＸ１に一体に設け、その汚泥貯留槽Ｎ２を前記第一ケーシングＸ１の設置位置の地下に埋設あるいは半埋設することが出来る。
尚、図２においては、沈殿分離槽Ｎ１および沈殿槽Ｔからなる第二ケーシングＸ２を備えた、旧来から用いられている、いわゆる単独浄化槽に対して追加機能として膜分離槽Ｍによる活性汚泥処理機能を加えた形態をとっており、さらに、膜分離槽Ｍにおける汚泥引抜部Ｍ５は、１／３高さに設けられ、初期運転時に比較的低濃度の活性汚泥でも始動できるものを例にとっている。また、旧来からの浄化槽の消毒槽Ｑ２及び排出口Ｚは特に機能させる必要がないので封止してある。
【００２３】
前記第二ケーシングに設けられる水処理槽としては、沈殿分離槽以外に、嫌気濾床槽等の他の槽を採用してもよく、前記膜分離槽Ｍの前処理槽としての機能を有効に果たすものが好ましい。
【００２４】
また、膜分離装置Ｍ０で固液分離された後の消毒槽Ｑを経た処理水は、中水として再利用をはかることが出来、道路、家屋の屋根等への散水、農業用水等に用いることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の浄化槽の概略図
【図２】  別実施の形態における本発明の浄化槽の概略図
【符号の説明】
Ｍ０  膜分離装置
Ｍ    膜分離槽
Ｘ１  第一ケーシング
Ｘ２  第二ケーシング
Ｍ５  汚泥引抜部
【図１】
0004084532.tif 000002
【図２】
0004084532.tif 000003