(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固液分離と嫌気・好気処理により下水等の廃水から有機物及びリンを除去する廃水処理装置であって、
前記下水等の廃水から濁質成分を分離する固液分離手段と、
該固液分離手段によって分離した濁質成分を貯留する貯留手段と、
嫌気槽及び好気槽を有し、前記固液分離手段によって濁質成分を分離した液体を生物処理する生物処理手段と、
前記貯留手段に貯留した濁質成分の一部を前記嫌気槽に移送する移送手段と、
を備えた廃水処理装置において、
前記嫌気槽の内部に微生物を保持する保持手段を設けたことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
前記保持手段で保持された微生物の一部を、前記固液分離手段、又は前記貯留手段に供給する供給手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の廃水処理装置。
【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、特に廃水から濁質成分を分離する固液分離装置と、生物処理を行う生物処理装置とを組み合わせた廃水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の廃水処理装置を図７に示す。同図に示すように、濁質成分やリン等を含む廃水は、まず、最初沈殿池１に流入し、該最初沈殿池１において廃水中の濁質成分が沈殿する。沈殿した固形物（生汚泥）は、濃縮槽２へ送られ、ここで重力濃縮を受ける。そして、濃縮した生汚泥の一部が必要に応じて嫌気槽３へ投入され、残りが系外へ排出される。
【０００３】
一方、最初沈殿池１内の処理水は、嫌気槽３へ送水され、該嫌気槽３において活性汚泥と混合され、活性汚泥中のリン蓄積菌によってリン酸が放出される。嫌気槽３内の汚泥懸濁液は好気槽４に送水され、該好気槽４の内部で、リン蓄積菌によってリン酸が過剰摂取されるとともに、残存する有機物成分の酸化分解が行われる。好気槽４内の汚泥懸濁液は最終沈殿池５に送水され、該最終沈殿池５で固液分離され、分離された上澄み液が放流水として系外へ排出される。そして、リン成分を含む汚泥の一部が余剰汚泥として系外へ排出される。
【０００４】
上述した生物学的リン除去方法は、流入廃水の水質によって、リン成分の除去性能が変化する。例えば、雨天時のように流入する濁質成分が減少する場合や、流入廃水中の有機物含有量がリン含有量に対して十分でない場合には、嫌気槽３でリン放出に必要な有機物量が最初沈殿池１の処理水中に残存しないため、或いは、流入水量が増加することで嫌気槽３の汚泥濃度が低下して嫌気度が低下するため、 リン成分の除去性能が低下する。そこで、管路６を介して濃縮槽２内の生汚泥の一部を嫌気槽３に移送することにより有機物を補充し、リン成分の除去性能の低下を防止している。
【０００５】
ところで、嫌気槽３においてリン蓄積菌がリン酸放出するのに有効とされている有機物成分は、主に有機酸であることが知られている。この有機酸は、流入排水中の有機物を嫌気的に発酵させる微生物（以下、有機酸生成菌）の働きによって発生する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、活性汚泥中に存在する有機酸生成菌は、嫌気環境を必要とするが、浮遊汚泥として嫌気槽３内と好気槽４内とを循環するため、常に好気環境のストレスを受け、有機酸生成能力が低下している。また、 嫌気槽３内の有機酸生成菌は、雨天時などの流量増加時には浮遊汚泥とともに濃度が低下してしまう可能性がある。さらに、有機酸生成が起こると予想される最初沈殿池１の下部や濃縮槽２の内部には、有機酸生成菌の存在量が少なく、生成速度が遅いという問題がある。このため、従来の廃水処理装置は、有機酸生成量が少なく、嫌気槽３内におけるリン酸放出量が少ないので、結果的にリン成分の除去性能が低いという欠点があった。
【０００７】
さらに、従来の廃水処理装置は、有機酸発酵が十分でない生汚泥を濃縮槽２から嫌気槽３へ再投入した際に、好気槽４の曝気量を増加しなくてはならないという欠点があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みて成されたもので、リン成分の除去性能を向上させ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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、固液分離と嫌気・好気処理により下水等の廃水から有機物及びリンを除去する廃水処理装置であって、前記下水等の廃水から濁質成分を分離する固液分離手段と、該固液分離手段によって分離した濁質成分を貯留する貯留手段と、嫌気槽及び好気槽を有し、前記固液分離手段によって濁質成分を分離した液体を生物処理する生物処理手段と、前記貯留手段に貯留した濁質成分の一部を前記嫌気槽に移送する移送手段と、を備えた廃水処理装置において、前記嫌気槽の内部に微生物を保持する保持手段を設けたことを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、保持手段で嫌気槽内の微生物を保持したので、嫌気性微生物による有機酸生成能力が向上し、有機酸の生成量が増加する。これに伴ってリン蓄積菌によるリン酸放出量が増加するので、廃水処理装置のリン成分の除去性能を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明によれば、有機酸生成能力が向上した微生物の一部を、植種源として貯留手段や固液分離手段に投入することにより、貯留手段や固液分離手段における有機酸生成速度を向上させることができ、リン成分の除去性能を向上させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る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は本実施の形態の廃水処理装置１０を示す概略構成図である。同図に示すように、廃水処理装置１０は主として、最初沈殿池（固液分離手段に相当）１２、濃縮槽（貯留手段に相当）１４、生物反応槽（生物処理手段に相当）１６、及び最終沈殿池２２によって構成される。
【００１４】
最初沈殿池１２には流入管２６が連通され、該流入管２６からリンを含んだ廃水が送水される。廃水は、最初沈殿池１２において固液分離され、廃水中の濁質成分が沈殿する。沈殿した固形物（生汚泥）は、移送管２８を通って濃縮槽１４に移送され、該濃縮槽１４において重力濃縮される。濃縮された生汚泥の一部は、必要に応じて、生物反応槽１６の嫌気槽１８に投入される。例えば、雨天時のように流入する濁質成分が減少する場合や、流入廃水中の有機物含有量がリン含有量に対して十分でない場合に、濃縮槽１４内の液や生汚泥を汚泥供給管３０を介して補助的に嫌気槽３内へ投入される。これにより、有機物が補充され、リン成分の除去性能の低下が防止される。なお、濃縮槽１４で濃縮した生汚泥の残りは、汚泥排出管３２を介して系外に排出される。
【００１５】
一方、最初沈殿池１２を越流した廃水は、送液管３４を介して生物反応槽１６の嫌気槽１８に送液され、活性汚泥と混合される。前記活性汚泥と廃水との混合液は、嫌気槽１８の内部において、活性汚泥中のリン蓄積菌が有機物を栄養源としてリン酸を放出し、好気槽２０の内部においてリン蓄積菌が前記リン酸を過剰摂取する。さらに、好気槽２０の内部では、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、リンが除去される。
【００１６】
好気槽２０内の汚泥懸濁液は、送液管３６を介して最終沈殿池２２に送液される。最終沈殿池２２では、処理水と該処理水に同伴した活性汚泥の固液分離がなされ、上澄みは放流水として排水管３８から系外へ排水される。また、最終沈殿池２２の底部に沈降した活性汚泥の一部は、返送汚泥として返送管４０を介して嫌気槽１８に返送され、余剰汚泥は排出管４２から系外へ排出される。これにより、余剰汚泥中に含まれたリン成分が系外に排出される。
【００１７】
ところで、嫌気槽１８の内部には、図２や図３に示す、微生物の保持手段２４が設けられている。図２に示す保持手段２４Ａ、２４Ａは、廃水とともに流動する流動床型であり、中空円筒状に形成された発泡ポリプロピレン製の担体によって構成される。この担体の表面には、有機酸生成菌を含む微生物が付着し、生物膜が形成される。また、図３に示す保持手段２４Ｂは、接触ろ材を用いた固定床型であり、棒状や板状の構造物によって構成される。この構造物の表面には、有機酸生成菌を含む微生物が薄く付着し、生物膜が形成される。このように保持手段２４に微生物が付着して生物膜を形成すると、この微生物は嫌気槽１８内に保持されるので、嫌気性の有機酸生成菌による有機酸生成能力が向上する。
【００１８】
また、前記嫌気槽１８は、図１に示したように、供給管４４を介して流入管２６及び濃縮槽１４に連通され、該供給管４４には、バルブ４６が配設されている。このバルブ４６を開くと、嫌気槽１８内の活性汚泥懸濁液の一部が流入管２６及び濃縮槽１４に供給され、有機酸生成能力の高い微生物（又は微生物が剥離した汚泥）が最初沈殿池１２及び濃縮槽１４に供給される。
【００１９】
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。
【００２０】
廃水処理装置１０は、嫌気槽１８の内部に保持手段２４が設けられ、該保持手段２４に微生物が付着して生物膜が形成されている。したがって、嫌気槽１８の内部には、有機酸生成能力の高い微生物が存在している。この微生物の一部は、供給管４４を介して最初沈殿池１２や濃縮槽１４に供給される。最初沈殿池１２や濃縮槽１４の内部では、この微生物を植種源として有機酸が生成されるので、従来装置よりも、有機酸の生成速度が増加する。
【００２１】
図４は、濃縮槽１４における生汚泥の滞留時間と、有機酸生成量との関係を示している。同図に示す従来例は、嫌気槽１８の活性汚泥懸濁液を最初沈殿池１２や濃縮槽１４に供給しない場合である。
【００２２】
従来例は、嫌気槽１８の活性汚泥懸濁液を最初沈殿池１２や濃縮槽１４に供給しないので、最初沈殿池１２や濃縮槽１４の内部には、流入廃水に混入する微生物しか存在せず、有機酸生成菌の存在量が少ない。したがって、有機酸の生成速度が比較的遅く、濃縮槽１４内の滞留時間を増加しても有機酸の生成量はあまり増加しない。これに対し、本実施の形態の廃水処理装置１０は、嫌気槽１８の活性汚泥懸濁液を最初沈殿池１２や濃縮槽１４に供給したので、最初沈殿池１２や濃縮槽１４には、有機酸生成能力の高い微生物が存在する。したがって、最初沈殿池１２や濃縮槽１４では、この微生物を植種源として有機酸を生成するので、有機酸の生成速度が従来例よりも速く、濃縮槽１４内の滞留時間に伴って有機酸の生成量が大幅に増加する。これにより、有機酸が十分に発酵された生汚泥を嫌気槽１８に供給することができる。
【００２３】
また、有機酸へ変化しきらない未発酵有機物も、嫌気槽１８に流入した際に、保持手段２４に付着した微生物によって有機酸に変化する。さらに、有機酸へ変化しにくい有機物も付着微生物に吸着することによって長い時間にわたり徐々に利用可能な形態へと変化する。
【００２４】
このように廃水処理装置１０は、嫌気槽１８の内部に保持手段２４を設けたので、嫌気性微生物による有機酸生成能力が向上し、有機酸の生成量が増加する。さらに、有機酸生成能力の向上した嫌気槽１８内の懸濁液の一部を、最初沈殿池１２や濃縮槽１４に供給したので、最初沈殿池１２や濃縮槽１４において有機酸の生成速度が向上し、有機酸の生成量が大幅に増加する。これにより、嫌気槽１８の内部における有機酸の濃度が上昇する。
【００２５】
嫌気槽１８の内部のリン蓄積菌は、有機酸を有効な成分としてリン酸を放出するので、有機酸の濃度が増加したことにより、リン酸の放出量も大幅に増加する。
【００２６】
図５は、流入廃水の有機物濃度と、嫌気槽１８におけるリン酸放出量との関係を示している。同図において、従来例は、嫌気槽１８に保持手段２４がない場合である。
【００２７】
同図に示すように、本実施例は、従来例よりも大幅にリン酸放出量が増加している。特に、従来例では、流入廃水の有機物濃度の低下に伴ってリン酸放出量も大幅に低下するのに対し、本実施例では、流入廃水の有機物濃度が低い場合にも多量のリン酸を放出している。
【００２８】
このように廃水処理装置１０は、嫌気槽１８内におけるリン酸の放出量が増加するので、好気槽２０内におけるリン酸の吸収量が増加し、リン成分の除去能力が向上する。また、流入廃水中の有機物濃度が低い場合にも多量のリン酸が放出されるので、流入廃水中の有機物濃度によってリン成分の除去能力が低下しない。この結果、 雨天時等の流入廃水の有機物濃度の低下に伴う嫌気槽でのリン放出能低下とそれに伴うリン除去性能の低下を防ぐことができる。また、 晴天時においても、溶存態の有機物成分が少ない流入廃水を処理するシステムにおいて、処理の安定性を確保するために本方法を恒常的に用いることが有効である。さらに、流入有機物の有機酸化が従来より進行する結果、リン蓄積菌の優占化が進み、 汚泥中リン含有率とそれに伴うリン除去率が上昇する効果がある。
【００２９】
図６は、高速ろ過と、嫌気−無酸素−好気法とを組み合わせたシステムに、本発明を適用した例を示している。
【００３０】
同図に示すように、廃水はまず、ろ過槽５０に流入され、該ろ過槽５０のろ層５２によって固液分離される。そして、ろ過された処理水は、必要に応じて（例えば、雨天時には）、一部が簡易放流水として系外に排出され、残りが嫌気槽１８に送液される。また、ろ過槽５０で分離された排泥は、濃縮槽５４に移送され、該濃縮槽５４で濃縮される。濃縮された汚泥の一部は、必要に応じて、嫌気槽１８に投入され、残りは系外に排出される。
【００３１】
嫌気槽１８の内部には、微生物の保持手段２４が設けられ、該保持手段２４に微生物が付着して生物膜が形成される。これにより、嫌気性微生物による有機酸生成能力が向上する。したがって、嫌気槽１８の内部において、リン蓄積菌が多量のリン酸を放出する。
【００３２】
嫌気槽１８内の懸濁液は、無酸素槽５８に送水され、該無酸素槽５８と好気槽２０とを循環する。このとき、リン蓄積菌は、無酸素槽５８及び好気槽２０の内部において、嫌気槽１８で吐き出した量以上のリン酸を過剰に摂取する。
【００３３】
好気槽２０内の懸濁液の一部は、最終沈殿池２２に送液され、上澄み液が放流水として外部に放出される。また、最終沈殿池２２の底部に沈降した活性汚泥の一部が返送汚泥として返送管４０を通り、嫌気槽１８に返送され、余剰汚泥が排出管４２から系外へ排出される。
【００３４】
また、前述した嫌気槽１８内の懸濁液の一部は、必要に応じてバルブ６２を開くことによって、供給管６０を介して濃縮槽５４に供給される。これにより、有機酸生成能力の高い微生物が濃縮槽５４内に供給されるので、有機酸の生成量が増加する。したがって、嫌気槽１８においてリン酸の放出量が増加し、好気槽２０においてリン蓄積菌がリン酸を吸収する吸収量が増加する。これにより、リン成分の除去能力を向上させることができる。
【００３５】
上述した実施例において、高速ろ過を行うろ過槽５０では、固液分離の処理速度が高く、有機酸生成する効果がほとんど望めない。したがって、嫌気槽１８内の懸濁液を供給管６０のみに適宜供給し、流入管２６に供給しない。このようにしても、流入有機物の大部分が効果的に有機酸へと転換されるので、無酸素槽５８での硝酸呼吸（脱窒反応）をリン蓄積菌自身に行わせることが可能になると考えられる。リン蓄積菌が嫌気槽１８でリン放出と同時に体内へ蓄積した有機酸の代謝物を硝酸呼吸で消費することで脱窒が成り立てば、脱窒と脱リンそれぞれに有機物が必要なのではなく、共通に利用されると考えられるため、有機物・窒素・リン同時除去活性汚泥法における十分な窒素・リン除去性能を確保するのに必要な有機物量を低減することが可能である。
【００３６】
なお、微生物の保持手段２４は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、微生物が生物膜を形成して嫌気槽１８内に保持されるのであればよい。
【００３７】
また、本発明は、嫌気槽でリン酸を放出してリン成分を除去する廃水処理装置であれば適用することができ、図１や図６の生物処理方法に限定されるものではない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る廃水処理装置によれば、保持手段で微生物を嫌気槽内に保持することによって有機酸生成能力を向上させたので、リン成分の除去性能を向上させることができるとともに、流入廃水の水質によって性能が変動することを防止し、安定した廃水処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る廃水処理装置の実施の形態を示す概略構造図
【図２】微生物の保持手段の一例を示す説明図
【図３】微生物の保持手段の一例を示す説明図
【図４】図１の廃水処理装置の作用を示す図
【図５】図１の廃水処理装置の作用を示す図
【図６】図１と異なる構成の廃水処理装置を示す概略構造図
【図７】従来装置を示す概略構造図
【符号の説明】
１０…廃水処理装置、１２…最初沈殿池、１４…濃縮槽、１６…生物反応槽、１８…嫌気槽、２０…好気槽、２２…最終沈殿池、４４…供給管
【図１】
0003861573.tif 000002
【図２】
0003861573.tif 000003
【図３】
0003861573.tif 000004
【図４】
0003861573.tif 000005
【図５】
0003861573.tif 000006
【図６】
0003861573.tif 000007
【図７】
0003861573.tif 000008