(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嫌気性ろ床部を有する処理槽と、前記嫌気性ろ床部よりも上部から抜出した水を加圧するポンプと、該ポンプにて加圧された水にコンプレッサーから供給される圧縮空気を混合する混合槽と、該混合槽からの混気加圧水を、原水と混合させて前記処理槽に流入する配管と、前記処理槽の上部に浮上する汚泥を外部に排出する汚泥排出手段を設けたことを特徴とする排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嫌気性ろ床を有する排水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、比較的小規模な下排水処理施設においても、富栄養化防止の上から、窒素，リンの除去を求められる場合が多くなってきている。従来から、小規模な下排水処理施設においては、維持管理が容易なことから、ろ床タイプの生物処理装置が多く用いられており、窒素，リンの除去が求められる場合には、嫌気性ろ床と好気性ろ床とを組合わせた嫌気・好気ろ床法が多く用いられている。
【０００３】
図６は、上記嫌気・好気ろ床法による従来の排水処理装置を示すもので、嫌気性ろ床１の後段に好気性ろ床２を配置している。流入下水（排水）は、沈砂池設備のみ、あるいは、沈砂池設備と最初沈殿池と組合わせた前処理設備から原水槽３に流入した後、水中ポンプで嫌気性ろ床１に送水される。この嫌気性ろ床１で嫌気処理された水は、好気性ろ床２に送られて好気処理され、処理水槽４に送られる。処理水槽４の水の一部は、循環水（硝化液）として嫌気性ろ床１に戻され、流入水に相当する量の水は、滅菌槽５に送られて滅菌処理された後、河川等に放流される。
【０００４】
また、嫌気性ろ床１内の汚泥は、その底部から定期的に抜出され、汚泥濃縮槽６で濃縮された後、汚泥貯留槽７に送られて濃縮汚泥の状態で搬出処理される。さらに、前記好気性ろ床２には、散気用のコンプレッサー２ａや逆洗用のポンプ２ｂ等が設けられており、逆洗時の洗浄排水は、配管８により原水槽３に戻されて再処理される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような嫌気・好気ろ床法による従来の排水処理装置では、前処理装置が沈砂池設備のみ、あるいは、沈砂池設備と最初沈殿池だけであるため、嫌気性ろ床への流入水の汚濁物質濃度（ＢＯＤ，ＳＳ，Ｔ−Ｎ，Ｔ−Ｐ等）が高く、良好な嫌気性処理を行うためには、大きな容量を必要としていた。さらに、嫌気性ろ床への流入水の汚濁物質濃度が高いと、発生する汚泥量も多くなるが、通常、嫌気性ろ床は、特別な洗浄を行うことはなく、定期的に手動で汚泥の引抜きを行う程度であるから、十分な管理が行われず、処理性が悪化することがあった。加えて、嫌気性ろ床内の汚泥は、沈殿あるいは接触材に付着した形で保持されているが、非常に不安定な状態であるため、流量変動の影響を受けやすく、流入水量が多いときには、汚泥がリークして好気性ろ床内に流入することもあった。
【０００６】
また、従来の嫌気性ろ床は、目詰まりしたろ床の洗浄を行うための空洗設備がまれに設けられることはあったが、この空洗設備は、装置の通常の運転中に散気を行うことはなく、あくまでもろ床を洗浄するためだけのものであった。さらに、従来の嫌気性ろ床では、ろ床内の撹拌混合がほとんど行われていなかったため、処理効率が高いとはいえず、また、ろ床の目詰まりも発生し易かった。このろ床の目詰まりを防止するためには、処理効率を犠牲にして目詰まりし難いろ材を充填しなければならなず、更に処理効率を低下させる原因となっていた。さらに、ろ床内の嫌気度合の調整が行われていないため、必要以上に嫌気度合が大きくなり、例えば酸化還元電位が、−３００〜−４００ｍＶに達することも珍しくなく、悪臭や腐食性ガスが発生して作業環境が悪化したり施設に損傷を与えたりすることがあり、硝化阻害等、後段の好気性ろ床にも悪影響を及ぼすこともあった。
【０００７】
一方、好気性ろ床においては、十分な硝化反応を行うためにＢＯＤ容積負荷を小さくする必要があり、また、ろ過機構も合わせ持っているため、ＳＳ負荷もできるだけ少ないことが望ましいが、前述のように、嫌気性ろ床からの汚泥のリーク等があると、好気性ろ床の処理性も大きく影響を受けることになる。
【０００８】
さらに、余剰汚泥は、最初沈殿池あるいは嫌気性ろ床から直接引抜かれるか、汚泥濃縮槽を介して引抜かれて処理されるが、小規模な下排水処理施設では、濃縮汚泥の形で搬出処理されることが多いため、汚泥発生量がランニングコストに大きく影響してくる。この汚泥発生量を減らすためには、嫌気性ろ床での汚泥滞留時間を非常に長く取り、嫌気的な分解を十分に行うか、汚泥の濃度をできるだけ高濃度にして容量を減らすかする必要があるが、従来は、これらの点でも十分ではない。
【０００９】
そこで本発明は、嫌気性ろ床における悪臭や腐食性ガスの発生も防止できるとともに、硝化阻害も防止でき、嫌気性ろ床の処理効率の向上だけでなく、好気性ろ床の効率向上も図れ、設備のコンパクト化も図ることができる排水処理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【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、嫌気性ろ床部を有する処理槽と、前記嫌気性ろ床部よりも上部から抜出した水を加圧するポンプと、該ポンプにて加圧された水にコンプレッサーから供給される圧縮空気を混合する混合槽と、該混合槽からの混気加圧水を、原水と混合させて前記処理槽に流入する配管と、前記処理槽の上部に浮上する汚泥を外部に排出する汚泥排出手段を設けたことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照してさらに詳細に説明する。なお、前記従来例と同一要素のものには同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の排水処理装置を組込んだ排水処理設備の一例を示すものである。この排水処理設備は、上部に浮上分離部１１を、下部に嫌気性ろ床部１２をそれぞれ配置した浮上処理一体型嫌気性ろ床からなる排水処理装置（以下、嫌気処理槽という）１０で嫌気処理を行った後、下流側の好気処理槽１３で好気処理を行うものであって、嫌気処理槽１０の上流側には、従来と同様の原水槽３が設置され、好気処理槽１３の下流側には、同じく処理水槽４及び滅菌槽５が設置されている。
【００１３】
上記嫌気処理槽１０には、槽上部から配管１４に抜出した水を加圧するポンプ１５と、加圧された水にコンプレッサー１６から供給される圧縮空気を混合する混合槽１７と、混合槽１７からの混気加圧水を、流入配管１８の流入水に注入する混合配管１９とが設けられている。また、槽上部には、浮上した汚泥を掻取って排出するための掻取機２０が設けられ、槽底部には、沈殿物を抜取る経路２１が設けられており、掻取機２０及び経路２１から排出される汚泥は、それぞれ汚泥貯留槽２２に送られる。
【００１４】
すなわち、嫌気処理槽１０は、嫌気性ろ床部１２を有する処理槽の下部に流入する原水に混気加圧水を混合して処理槽内に導入するとともに、掻取機２０を設けて水面近くに浮上してくる汚泥を排出するようにしたものである。
【００１５】
前記好気性ろ床部１３は、上方の接触材２３と下方のろ材２４とからなる２床式の好気性ろ床であって、ろ材２４内には散気装置２５が設けられ、ろ材２４の上部には配管２６を介して流入配管１８に循環する循環水（硝化液）を抜取るとともに、逆洗時の逆洗水を配管８を介して原水槽３に戻すための取水装置２７が設けられている。
【００１６】
原水槽３から配管１８により嫌気処理槽１０に送られる原水は、配管２６からの循環水と合流した後、配管１９から供給される混気加圧水と混合してから嫌気処理槽１０内に流入する。この原水は、嫌気性ろ床部１２で嫌気処理が行われるとともに、混気加圧水から発生する気泡、特に、浮上の場合には微細気泡が原水中の懸濁成分に付着して懸濁成分の見掛けの比重が小さくなり、嫌気処理槽１０の上部の浮上分離部１１に浮上汚泥（フロス）として分離される。この浮上汚泥は、掻取機２０により掻取られて経路２８から汚泥貯留槽２２に送られる。このときの汚泥濃度は３〜５％であり、従来の汚泥濃縮槽における重力濃縮に比較して高濃度である。
【００１７】
嫌気処理槽１０で処理された水は、一部が配管１４に抜取られ、混気加圧水となって循環し、大部分は、次の好気処理槽１３に流入し、接触材２３及びろ材２４で好気処理された後、従来と同様に、処理水槽４及び滅菌槽５を経て河川等に放流される。
【００１８】
このように嫌気処理槽１０に混気加圧水を導入して無薬注加圧浮上処理を行うことにより、髪の毛、油分、スカム等の浮上し易い成分を短時間で略完全に除去することができるとともに、嫌気処理槽１０内を適度に撹拌することができるので、効率的な脱窒処理が可能になり、ろ床の目詰まりも少なくなるので、嫌気性ろ床部１２のろ材として処理効率に優れたろ材を選定することができ、脱窒処理の効率を更に向上させることができる。
【００１９】
また、嫌気処理槽１０内のＤＯ値やＯＲＰ値を測定し、この測定値に基づいて混気加圧水における空気の混合量等を適当に調節することにより、すなわち、混気加圧水中の溶存酸素量を調節することにより、嫌気処理槽１０内のＯＲＰ値を０ｍＶ以下、好ましくは−５０〜−１５０ｍＶの範囲に、ＤＯ値を０〜０．５ｍｇ／ｌの範囲内に維持することができるので、必要以上に強い嫌気状態になることがなく、悪臭や腐食性ガスの発生もなくなり、作業環境の改善や施設の保護も図れる。
【００２０】
さらに、嫌気処理槽１０において安定した効率のよい処理が可能となり、嫌気処理槽１０から好気処理槽１３への汚泥のリークもほとんどなくなるので、また、通常の沈殿処理に比べて懸濁成分の除去率が高いため、後段の好気処理槽１３への悪影響もなくなり、そ負荷を大幅に軽減することができることから、硝化阻害や接触材２３の閉塞によるろ過抵抗（ろ抗）の急激な上昇が防止できるので、好気処理槽１３での処理性も向上し、装置全体としての排水処理効率も向上する。
【００２１】
加えて、好気処理槽１３から発生する汚泥についても、取水装置２７から配管２９を介して原水槽３に戻し、再び嫌気処理槽１０で処理することにより、汚泥発生箇所の一本化と高濃度化とを図ることができる。したがって、汚泥発生量がランニングコストに大きく影響する比較的小規模な下排水処理施設では、そのランニングコストを大幅に低減させることができる。さらに、浮上分離部１１の浮上処理は、ＳＳ濃度が２０００〜３０００ｍｇ／ｌ以下であれば、処理水質は原水濃度の影響を受けないので、安定した処理が可能となる。
【００２２】
なお、嫌気処理槽や好気処理槽は、横断面が矩形，円形等の様々な形状で製作することができる。また、好気性ろ床部は、ろ材のみの１床式としてもよく、硝化液や汚泥の抜取り位置も適宜に設定することができる。
【００２３】
図２乃至図５は、嫌気処理槽に他の形態例を示すものである。なお、以下の各形態例の説明においては、各形態例における主要部分のみを示し、前記図１に示した形態例と同一要素のものには同一符号を付して、あるいはその図示を省略して、これらの詳細な説明を省略する。
【００２４】
まず、図２に示す第２形態例の嫌気処理槽３１は、ドラフトチューブを兼ねる筒状のセンターウェル３２を、嫌気性ろ床部１２を上下に貫通するように槽中間部に配置し、混気加圧水を混合した配管１８からの原水（硝化液も含む）をセンターウェル３２の内部に流入させるようにしたものである。また、槽下部には、底部に沈殿する汚泥を掻寄せる汚泥掻寄機３３が設けられている。
【００２５】
このように嫌気処理槽３１を形成することにより、流入した原水から発生する微細気泡でセンターウェル３２の内側に上昇流を、外側に下降流を形成することができ、嫌気処理槽１０内の撹拌を効率よく行えるので、処理効率を更に向上させることができる。
【００２６】
また、嫌気処理槽３１で発生した汚泥は、槽上部の浮上分離部１１に設けた掻取機２０と、槽底部の汚泥掻寄機３３とから、それぞれ経路２８，２１に抜取られる。
【００２７】
図３に示す第３形態例の嫌気処理槽４１は、槽内部に上下が開いた仕切壁４２を配置し、該仕切壁４２の一側に嫌気性ろ床部１２を配置するとともに、この嫌気性ろ床部１２側に混気加圧水を混合した配管１８からの原水を流入させるようにしたものである。
【００２８】
これにより、仕切壁４２の一側の嫌気性ろ床部１２に上昇流を、仕切壁４２の反対側に下降流を形成することができ、処理効率の向上が図れる。
【００２９】
図４に示す第４形態例及び図５に示す第５形態例は、嫌気処理槽５１，５２内に配管１８から流入する原水の流入部の例を示すもので、第４形態例では、嫌気処理槽５１内の嫌気性ろ床部１２の下方に流入管５３を設けるとともに、該流入管５３に複数の流出口５４を設けたものである。また、第５形態例は、嫌気処理槽５２内の嫌気性ろ床部１２の内部に流入管５５を設けるとともに、該流入管５５に複数の流出口５６を設けたものである。
【００３０】
このように、嫌気処理槽への原水の流入部は、槽の形状等に応じて適宜な配置を選択でき、原水を分散させて流入させるようにすることもできる。また、流入管５３，５４を配管１８から複数本分岐させるようにしてもよい。
【００３１】
【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、嫌気処理槽における脱窒処理の効率を向上できるとともに、ろ床の目詰まりも防止できる。また、混気加圧水中に溶存している酸素により嫌気処理槽内が必要以上に強い嫌気状態になることを防止できるので、悪臭や腐食性ガスの発生もなくなる。さらに、短時間で安定した排水処理を行えるとともに、余剰汚泥を高濃度で効率よく回収することができ、設備のコンパクト化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の排水処理装置を組込んだ排水処理設備の一例を示す系統図である。
【図２】  本発明の排水処理装置の第２形態例を示す系統図である。
【図３】  同じく第３形態例を示す要部の系統図である。
【図４】  同じく第４形態例を示す概略図である。
【図５】  同じく第５形態例を示す概略図である。
【図６】  従来の排水処理設備の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
１０，３１，４１，５１，５２…嫌気処理槽、１１…浮上分離部、１２…嫌気性ろ床部、１３…好気処理槽、１５…ポンプ、１６…コンプレッサー、１７…混合槽、２０…掻取機、２２…汚泥貯留槽、３２…センターウェル、３３…汚泥掻寄機、４２…仕切壁、５３，５５…流入管、５４，５６…流出口
【図１】
0003785212.tif 000002
【図２】
0003785212.tif 000003
【図３】
0003785212.tif 000004
【図４】
0003785212.tif 000005
【図５】
0003785212.tif 000006
【図６】
0003785212.tif 000007