(57)【要約】【課題】導入コストが低く、高効率で脱色を行うことによりランニングコストも低く抑えることが可能な廃水処理装置および廃水処理方法の提供。【解決手段】第２曝気槽２の後段に補助凝集槽１０、第１沈殿槽３、活性炭吸着槽４、凝集槽５、第２沈殿槽６を順に備えるとともに、第２沈殿槽６から補助凝集槽１０へ汚泥を返送するエアリフト６ａを備え、活性炭吸着槽４および第２沈殿槽６での活性炭吸着処理および凝集処理を終えた汚泥には、吸着能力が残った活性炭が含まれているので、この吸着能力が残った活性炭を含む汚泥を補助凝集槽１０へ返送することにより、活性炭の吸着能力を余すところなく利用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曝気槽の後段に補助凝集槽、一次沈殿槽、活性炭吸着槽、凝集槽、二次沈殿槽を順に備えるとともに、前記二次沈殿槽から前記補助凝集槽へ汚泥を返送する二次汚泥返送手段を備えたことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
前記二次沈殿槽の後段にオゾン酸化槽を備えた請求項１記載の廃水処理装置。
【請求項３】
前記一次沈殿槽から前記補助凝集槽へ汚泥を返送する一次汚泥返送手段を備えた請求項１または２に記載の廃水処理装置。
【請求項４】
前記補助凝集槽は、前記曝気槽の上部に設けられたものである請求項１から３のいずれかに記載の廃水処理装置。
【請求項５】
曝気槽の後段に備えられた補助凝集槽、一次沈殿槽、活性炭吸着槽、凝集槽、二次沈殿槽を順に流すとともに、前記二次沈殿槽から前記補助凝集槽へ汚泥を返送することを特徴とする廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、畜産廃水や工場廃水などの脱色が必要な有機性廃水を処理するための廃水処理装置および廃水処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
畜産廃水は色度が高く、従来の活性汚泥法だけでは十分な脱色ができない。そこで、従来、畜産廃水のように脱色が必要な有機性廃水の場合には、オゾン酸化、過酸化水素酸化、紫外線酸化や活性炭吸着などを組み合わせて脱色を行う（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−３６６１４号公報
【特許文献２】特開２００２−２３９５６７号公報
【特許文献３】特開平９−７５９９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの処理設備は非常に高額であり、これらの設備を導入することは中小の畜産農家にとって現実的ではない。また、オゾン酸化や活性炭吸着では大量のオゾンや活性炭が必要であるため、導入コストだけでなくランニングコストも高い。
【０００５】
そこで、本発明においては、導入コストが低く、高効率で脱色を行うことによりランニングコストも低く抑えることが可能な廃水処理装置および廃水処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の廃水処理装置は、曝気槽の後段に補助凝集槽、一次沈殿槽、活性炭吸着槽、凝集槽、二次沈殿槽を順に備えるとともに、二次沈殿槽から補助凝集槽へ汚泥を返送する二次汚泥返送手段を備えたことを特徴とする。また、本発明の廃水処理方法は、曝気槽の後段に備えられた補助凝集槽、一次沈殿槽、活性炭吸着槽、凝集槽、二次沈殿槽を順に流すとともに、二次沈殿槽から補助凝集槽へ汚泥を返送することを特徴とする。
【０００７】
これらの発明によれば、活性炭吸着処理および凝集処理を終えた汚泥には、吸着能力が残った活性炭が含まれているので、この吸着能力が残った活性炭を含む汚泥を補助凝集槽へ返送することにより、活性炭の吸着能力や残凝集性を余すところなく利用することが可能となる。また、曝気槽による曝気処理後の水を活性炭による吸着処理および凝集処理することで、より効率良くフロック（凝集物）が形成されるようになるので、一次沈殿槽でのフロックの沈降性が良くなる。
【０００８】
ここで、本発明の廃水処理装置が二次沈殿槽の後段にオゾン酸化槽を備えたものであれば、上述の活性炭による吸着によって脱色が十分に進んでいることに加えて、ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）やＴ−Ｎ（トータル窒素（窒素含有量））等が吸着により低減しているので、オゾン酸化処理に必要なオゾン量が減り、少ないオゾンで十分に酸化処理を行い、脱色および殺菌を行うことが可能となる。
【０００９】
また、本発明の廃水処理装置は、一次沈殿槽から補助凝集槽へ汚泥を返送する一次汚泥返送手段を備えたものであることが望ましい。これにより、前述のように二次沈殿槽から補助凝集槽へ返送された汚泥に含まれる活性炭の吸着能力がなくなるまですべて利用することが可能となる。
【００１０】
また、補助凝集槽は、曝気槽の上部に設けられたものであることが望ましい。曝気槽の上部に補助凝集槽を設けることで、補助凝集槽を別に建設するコスト、ポンプ等のイニシャルコスト、ランニングコストやスペースを削減できる。
【発明の効果】
【００１１】
（１）曝気槽の後段に備えられた補助凝集槽、一次沈殿槽、活性炭吸着槽、凝集槽、二次沈殿槽を順に流すとともに、二次沈殿槽から補助凝集槽へ汚泥を返送する構成により、活性炭の吸着能力や残凝集性を余すところなく利用することが可能となり、活性炭および凝集剤の使用量を減らすことが可能となる。これにより、ランニングコストが下がるとともに、活性炭および凝集剤の使用量が減ることで活性炭吸着槽および凝集槽が小さくなり、装置の導入コストも小さくなる。また、曝気槽による曝気処理後の水を活性炭による吸着処理および凝集処理することで、より効率良くフロック（凝集物）が形成されるようになるので、一次沈殿槽でのフロックの沈降性が良くなり、効率良く汚泥を回収することが可能となる。
【００１２】
（２）二次沈殿槽の後段にオゾン酸化槽を備えたことにより、上述の活性炭による吸着によって脱色が十分に進んでいることに加えて、ＢＯＤ、ＣＯＤやＴ−Ｎ等が吸着により低減しているので、オゾン酸化処理に必要なオゾン量が減り、少ないオゾンで十分に酸化処理を行い、脱色および殺菌を行うことが可能となる。これにより、オゾンの使用量が減り、ランニングコストが下がるとともに、オゾン酸化槽が小さくなり、装置の導入コストも小さくなる。
【００１３】
（３）一次沈殿槽から補助凝集槽へ汚泥を返送する一次汚泥返送手段を備えたことにより、前述のように二次沈殿槽から補助凝集槽へ返送された汚泥に含まれる活性炭の吸着能力がなくなるまですべて利用することが可能となり、活性炭および凝集剤のそれぞれの能力を１００％利用することが可能となる。
【００１４】
（４）補助凝集槽が曝気槽の上部に設けられたものであることにより、補助凝集槽を別に建設するコスト、ポンプ等のイニシャルコスト、ランニングコストやスペースを削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明の実施の形態における廃水処理装置の主要部を示す概略構成図である。
図１において、本発明の実施の形態における廃水処理装置は、生物学的処理を行う第１曝気槽１および第２曝気槽２と、生物学的処理後の水と汚泥とを分離する一次沈殿槽としての第１沈殿槽３と、活性炭による吸着処理を行う活性炭吸着槽４と、凝集剤による凝集処理を行う凝集槽５と、凝集後の水と汚泥とを分離する二次沈殿槽としての第２沈殿槽６と、砂によるろ過処理を行う砂ろ過槽７と、オゾンによる脱色および殺菌処理を行うオゾン酸化槽８と、処理後の水の放流前の調整を行う放流槽９とを備える。なお、図示しないが、第１曝気槽１の前段には、廃水を導入して濃度や流入量等の調整を行う調整槽や、排水中の窒素を除去する脱窒槽などを備えている。
【００１６】
第１曝気槽１、第２曝気槽２および活性炭吸着槽４には、それぞれブロア（図示せず。）から供給される空気を散気する散気管１ａ，２ａ，４ａが設けられている。また、最終曝気槽である第２曝気槽２の上部には、補助凝集槽１０が設けられている。補助凝集槽１０は隔壁１０ａによって２室に分けられており、それぞれの室には攪拌機１０ｂ，１０ｃが設けられている。補助凝集槽１０の前段の室には、第２曝気槽２の上部の上澄みの水が流れ込むようになっている。補助凝集槽１０の水はセンタウェル１０ｄを通じて、第１沈殿槽３内へ流れ込むようになっている。
【００１７】
第１沈殿槽３には一次汚泥返送手段としてのエアリフト３ａが設けられており、エアによって浮上させた第１沈殿槽３内の汚泥は、補助凝集槽１０へ返送されるようになっている。また、第１沈殿槽３から引き抜かれた汚泥は汚泥濃縮槽１１で濃縮されて、プレス機１２によって圧縮される。また、第１沈殿槽３から引き抜かれた汚泥の一部は第２曝気槽２内へ返送されるようになっている。
【００１８】
活性炭吸着槽４には、タンク２０から活性炭の粉体が供給される。凝集槽５は隔壁５ａによって２室に分けられており、前段の室にはタンク２１からＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）などの無機凝集剤が供給され、後段の室にはタンク２２から高分子凝集剤がそれぞれ供給される。また、それぞれの室には攪拌機５ｂ，５ｃが設けられている。また、タンク２１の無機凝集剤は、補助凝集槽１０にも供給される。凝集槽５の水はセンタウェル５ｄを通じて、第２沈殿槽６内へ流れ込むようになっている。第２沈殿槽６には二次汚泥返送手段としてのエアリフト６ａが設けられており、エアによって浮上させた第２沈殿槽６内の汚泥は、補助凝集槽１０へ返送されるようになっている。
【００１９】
オゾン酸化槽８は、オゾン酸化槽８内の水を循環してオゾンと反応させるオゾン反応装置１３と、オゾン反応装置１３にオゾンを供給するオゾン発生装置１４とを備える。オゾン反応装置１３は、オゾン酸化槽８内の水を取り込んでオゾンを溶解させて酸化処理し、オゾン酸化槽８へ戻すものである。なお、オゾン反応装置１３としては、例えば、特許第２９７３３０５号、特許第３１８１５２３号、特許第３３５４８８８号や特許第３７７６０９１号などを用いることができる。
【００２０】
上記構成の廃水処理装置では、調整槽や脱窒槽などを経て第１曝気槽１および第２曝気槽２により曝気処理された廃水が第１沈殿槽３により水と汚泥とに分離され、第１沈殿槽３の下方に溜まった汚泥は引き抜かれて汚泥濃縮槽１１で濃縮され、プレス機１２によって圧縮される。また、引き抜かれた汚泥の一部は第２曝気槽２へ返送される。
【００２１】
一方、第１沈殿槽３の上澄み分は活性炭吸着槽４で活性炭による吸着処理が行われ、凝集槽５で無機凝集剤および高分子凝集剤による凝集処理が行われる。次に、この処理水はセンタウェル５ｄから第２沈殿槽６へ流入し、その上澄み分は砂ろ過槽７で砂によるろ過処理が行われた後、オゾン酸化槽８で脱色および殺菌処理が行われる。その後、この処理水は放流槽９で放流前の調整が行われ、放流される。
【００２２】
また、第２沈殿槽６では、下方に溜まった汚泥がエアリフト６ａによって取り出され、補助凝集槽１０へと返送される。この返送汚泥には、吸着能力が残った活性炭が含まれている。また、第１沈殿槽３においても、下方に溜まった汚泥の一部はエアリフト３ａによって取り出され、補助凝集槽１０へと返送される。
【００２３】
補助凝集槽１０では、前述のように調整槽や脱窒槽などを経て第１曝気槽１および第２曝気槽２により曝気処理された廃水が流入するので、タンク２１から供給される無機凝集剤と攪拌機１０ｂにより攪拌され、凝集処理が行われる。次に、この水は後段の槽へ流入し、第１沈殿槽３および第２沈殿槽６から返送された汚泥と攪拌機１０ｃにより攪拌され、この返送汚泥に含まれる活性炭による吸着処理が行われる。
【００２４】
このように、本実施形態における廃水処理装置では、活性炭吸着槽４および凝集槽５において活性炭吸着処理および凝集処理を終えた汚泥に吸着能力が残った活性炭が含まれているので、この吸着能力が残った活性炭を含む汚泥を補助凝集槽１０へ返送することにより、活性炭の吸着能力を余すところなく利用することが可能である。これにより、本実施形態における廃水処理装置では、活性炭および凝集剤の使用量が少なくて済むので、ランニングコストが低く、活性炭吸着槽４および凝集槽５も小さくて済むので、装置の導入コストも低い。
【００２５】
また、本実施形態における廃水処理装置では、第１曝気槽１および第２曝気槽２による曝気処理後の水を補助凝集槽１０において活性炭による吸着処理および凝集処理することで、より効率良くフロックが形成されるようになるので、第１沈殿槽３でのフロックの沈降性が良く、汚泥濃縮槽１１およびプレス機１２により効率良く汚泥を回収することが可能である。
【００２６】
また、本実施形態における廃水処理装置の第２沈殿槽６の後段のオゾン酸化槽８では、既に上述のように活性炭による吸着によって脱色が十分に進んでいるので、少ないオゾンで十分に酸化処理を行い、脱色および殺菌を行うことが可能である。これにより、オゾンの使用量も少なくて済み、ランニングコストが下がるとともに、オゾン酸化槽８も小さくなり、装置の導入コストも小さい。
【００２７】
また、本実施形態における廃水処理装置では、第２沈殿槽６から補助凝集槽１０へ汚泥を返送するエアリフト６ａだけでなく、第１沈殿槽３から補助凝集槽１０へ汚泥を返送するエアリフト３ａを備えているので、前述のように第２沈殿槽６から補助凝集槽１０へ返送された汚泥に含まれる活性炭の吸着能力がなくなるまですべて利用することが可能となっており、活性炭および凝集剤のそれぞれの能力を１００％利用することが可能である。
【００２８】
また、本実施形態における廃水処理装置は、既存の廃水処理設備への増設に適している。図２は既存設備に対して増設した廃水処理装置の構成を示すブロック図である。図２に示すように、既存設備に対して増設する場合、既存設備の放流槽３０の処理水を補助凝集槽１０へ導入する。その他の構成については図１で説明したものと同様である。このように、本実施形態における廃水処理装置は、既存設備に対して増設するだけで低コストで廃水の脱色を行うことが可能である。
【実施例】
【００２９】
上記実施形態における廃水処理装置による脱色効果および活性炭およびオゾンの使用量削減効果について確認した。まず、補助凝集槽１０がない場合、１ｍ3当たり０．８ｋｇの活性炭（粉体）を使用した場合、処理前の色度６００度の水の色度は８０度まで下がった。一方、補助凝集槽１０へ第１沈殿槽３および第２沈殿槽６から汚泥の返送を行った場合、同じ色度８０度を得るのに必要な活性炭は１ｍ3当たり０．４ｋｇであった。
【００３０】
さらに、第１沈殿槽３の引き抜き汚泥を第２曝気槽２へ返送した場合、１ｍ3当たり０．４ｋｇの活性炭で色度１５度が得られた。なお、この場合、同じ色度８０度を得るのに必要な活性炭は、１ｍ3当たり０．３ｋｇであった。また、この色度１５度の処理水をオゾン酸化槽８で処理して完全無色とする場合の必要オゾン量は１ｍ3当たり３０ｍｇであり、通常の約１／６の量であった。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、畜産廃水や工場廃水などの脱色が必要な有機性廃水を処理するための廃水処理装置および廃水処理方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態における廃水処理装置の主要部を示す概略構成図である。
【図２】既存設備に対して増設した廃水処理装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  第１曝気槽
１ａ  散気管
２  第２曝気槽
２ａ  散気管
３  第１沈殿槽
３ａ  エアリフト
４  活性炭吸着槽
４ａ  散気管
５  凝集槽
５ａ  隔壁
５ｂ，５ｃ  攪拌機
５ｄ  センタウェル
６  第２沈殿槽
６ａ  エアリフト
７  砂ろ過槽
８  オゾン酸化槽
９  放流槽
１０  補助凝集槽
１０ａ  隔壁
１０ｂ，１０ｃ  攪拌機
１０ｄ  センタウェル
１１  汚泥濃縮槽
１２  プレス機
１３  オゾン反応装置
１４  オゾン発生装置
２０，２１，２２  タンク
３０  放流槽
【図１】
2009274008.tif 000003
【図２】
2009274008.tif 000004