(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物処理水に凝集剤を添加して凝集処理する凝集工程と、
凝集処理された水をスラッジブランケット型固液分離槽に導入し、処理水と汚泥とに分離する固液分離工程と、
固液分離された汚泥を凝集工程に返送する汚泥返送工程と、
返送される汚泥を曝気する曝気工程と
を備えてなり、この返送汚泥量は、単位時間当りの返送汚泥中の懸濁物量をＳＡとし、前記固液分離工程に流入する単位時間当りの懸濁物量をＳＢとしたとき、スラッジブランケット型固液分離槽内の汚泥が腐敗して処理水中にＳＳが流出しないように、ＳＡが（ＳＢ−ＳＡ）の５〜３０倍となる量であることを特徴とする生物処理水の高度処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生物処理水の高度処理方法に係り、特に生物処理水を凝集処理した後、スラッジブランケット型固液分離槽で固液分離する高度処理方法において、スラッジブランケット型固液分離槽における汚泥の腐敗等に起因するガス発生を防止することにより、スラッジブランケット層を安定化させ、ＳＳの流出を防止して高水質の処理水を安定に得る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、活性汚泥法、浮遊担体法又は固定床法などによる生物処理水の高度処理方法として、脱リン、脱色、減ＣＯＤ、減ＳＳ等を目的としてアルミニウム塩又は鉄塩等の無機凝集剤と高分子凝集剤を生物処理水に添加して凝集処理し、凝集処理水をスラッジブランケット型固液分離槽で固液分離する方法が知られている。
【０００３】
スラッジブランケット型固液分離槽は、槽下部に設けたディストリビュータを回転させながら、このディストリビュータから原水（凝集処理水）を槽内に均一に分配して導入し、槽内の汚泥を膨張させて汚泥ゾーン（スラッジブランケット）を形成するように構成されたものであり、槽内に導入された原水がスラッジブランケット層を上向流で通過する過程で原水中の濁質がスラッジブランケット層に効率的に捕捉されて除去されることで、清澄な処理水を得ることができる。
【０００４】
このようなスラッジブランケット型固液分離槽では、一般的な固液分離槽に比べて３〜１０倍の水負荷面積で高速処理を行うことができる。例えば、通常の沈殿池の処理水量１ｍ3／ｍ2・ｈｒに対して、スラッジブランケット型固液分離槽であれば３ｍ3／ｍ2・ｈｒ以上の処理水量で処理を行える。このため、処理効率の向上と共に、固液分離槽の設置面積を通常の固液分離槽の１／３〜１／１０として省スペース化を図ることができるという優れた利点を有し、生物処理水の高度処理のみならず、重金属含有廃水やフッ素含有廃水等の処理等にも適用されている。
【０００５】
従来、スラッジブランケット型固液分離槽を用いた処理では、固液分離効率の向上等の目的で、前段工程への分離汚泥の返送が行われており、例えば、特公平１−３８５２３号公報に記載される方法では、原水と共にスラッジブランケット型固液分離槽のセンタートラフに分離汚泥が導入されている。また、特開平１０−４７９号公報に記載される方法では、汚泥混合槽を経て前段の中和反応槽に分離汚泥が返送されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
スラッジブランケット型固液分離槽において、良好なスラッジブランケットを形成するためには、固液分離槽の底部にある程度汚泥が蓄積されることが必要であり、その量は一般に流入汚泥（発生汚泥）の２〜３日分に相当する。従って、通常、汚泥界面高さは一定にして運転が行われるため、汚泥は２〜３日間固液分離槽内で滞留することとなる。
【０００７】
しかし、スラッジブランケット型固液分離槽では、大部分の汚泥は、２〜３日で排出されて汚泥処理工程や前段工程へ送給されるものの、固液分離槽底部の集泥レーキで上下の汚泥が混合されるために、排泥の流れはピストンフロー（プラグフロー）とはならず、滞留時間が４〜８日となる汚泥部分の発生は避けられない。
【０００８】
このように、汚泥の滞留時間が長いと、生物処理水の固液分離においては次のような問題が生じ、処理水ＳＳが悪化する傾向があった。
【０００９】
即ち、生物処理水には、生物処理工程で分離し得なかった活性汚泥が５〜２０ｍｇ／Ｌ程度ＳＳとして含まれ、これがスラッジブランケット型固液分離槽で分離されるのであるが、分離された汚泥が嫌気（無酸素）状態で３〜５日間滞留すると腐敗が起こり、メタンガスや炭酸ガスが発生する。同時に汚泥周辺の水の滞留時間も一部長くなるため、生物処理水中に残留している有機物、アンモニアなどがスラッジブランケット型固液分離槽内で微生物の作用で分解されることによってもガスが発生する。発生したガスは、汚泥に付着してスラッジブランケット層を膨張ないし浮上させ、汚泥がＳＳとなって槽外へ流出するようになる。また、このガスがある程度貯まると、スラッジブランケット層の特定の箇所から浮上して抜け、スラッジブランケット層に水の通り道を形成し、ここからＳＳを含む原水が短絡して処理水として槽外へ流出するようになる。
【００１０】
前述の如く、スラッジブランケット型固液分離槽では、滞留時間が４〜８日となる汚泥部分があるため、生物処理水の凝集処理水を原水とするスラッジブランケット型固液分離槽では、常時ガス発生を伴う汚泥部分が存在することとなり、この結果、処理水ＳＳが通常の固液分離槽による処理水に比べて劣るものとなっていた。
【００１１】
本発明は上記従来の問題点を解決し、生物処理水を凝集処理した後、スラッジブランケット型固液分離槽で固液分離する高度処理方法において、スラッジブランケット型固液分離槽における汚泥の腐敗等に起因するガス発生を防止することにより、スラッジブランケット層を安定化させ、ＳＳの流出を防止して高水質の処理水を安定に得ることができる生物処理水の高度処理方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の生物処理水の高度処理方法は、生物処理水に凝集剤を添加して凝集処理する凝集工程と、凝集処理された水をスラッジブランケット型固液分離槽に導入し、処理水と汚泥とに分離する固液分離工程と、固液分離された汚泥を凝集工程に返送する汚泥返送工程と、返送される汚泥を曝気する曝気工程とを備えてなり、この返送汚泥量は、単位時間当りの返送汚泥中の懸濁物量をＳＡとし、前記固液分離工程に流入する単位時間当りの懸濁物量をＳＢとしたとき、スラッジブランケット型固液分離槽内の汚泥が腐敗して処理水中にＳＳが流出しないように、ＳＡが（ＳＢ−ＳＡ）の５〜３０倍となる量であることを特徴とする。
【００１３】
本発明では、スラッジブランケット型固液分離槽で分離された若干嫌気状態の汚泥を曝気して好気状態とした後返送するため、スラッジブランケット型固液分離槽内での汚泥の腐敗が防止され、汚泥の腐敗によるガス発生が抑制される。また、曝気することで前段工程における返送汚泥の生物活性が復活し、残存有機物等の残存不純物の分解能、吸着能も高められる。これにより、水質が向上すると共に、残存不純物からのスラッジブランケット型固液分離槽内でのガス発生も防止される。
【００１４】
このように、スラッジブランケット型固液分離槽におけるガス発生が防止されるため、発生ガスに起因するＳＳの流出が防止され、高水質の処理水を得ることができる。
【００１５】
なお、汚泥を前段工程へ返送することにより、スラッジブランケット型固液分離槽内の汚泥の滞留時間を短縮できると共に、汚泥中に含まれる未反応の無機凝集剤の再利用が可能となり、生物処理水中のリン、色度、ＳＳ等が変動しても処理水水質を安定化できるという効果も奏される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の生物処理水の高度処理方法の実施の形態を示す系統図であり、図１において、１は中継槽、２は反応槽、３は凝集槽、４はスラッジブランケット型固液分離槽であり、原水（凝集処理水）流入用の回転式ディストリビュータ４Ａと集泥レーキ４Ｂを備える。５は汚泥返送ポンプである。
【００１８】
生物処理工程から移送された生物処理水（原水）は、水質の均一化のための原水槽としての中継槽１に導入される。本実施の形態では、後段のスラッジブランケット型固液分離槽４からの返送汚泥は、この中継槽１に返送されており、中継槽１では、返送汚泥の好気化とＳＳの沈殿防止、槽内液の均一化のために空気曝気による撹拌が行われている。
【００１９】
中継槽１の液は次いで反応槽２に送給される。
【００２０】
反応槽２では、流入ＳＳやコロイド物質の凝集のために、無機凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、硫酸アルミニウム等のアルミニウム塩や、ポリ硫酸鉄、塩化鉄等の鉄塩等が添加されると共に、酸（硫酸等）又はアルカリ（水酸化ナトリウム等）で適正ｐＨにｐＨ調整される。この反応槽２における無機凝集剤の添加量は、５０〜２００ｍｇ／Ｌ程度とするのが好ましく、また、調整ｐＨ値は６〜７．５とするのが好ましい。
【００２１】
反応槽２の液は次いで凝集槽３に送給される。
【００２２】
凝集槽３では、高分子凝集剤（ポリマー）が添加され、凝集処理が行われる。
このポリマーとしては、ポリアクリルアミド等のノニオン性ポリマー、ポリアクリルアミドの加水分解物等のアニオン性ポリマー、アミノアクリル四級化物等のカチオン性ポリマーなどを使用することができ、その添加量は０．５〜２ｍｇ／Ｌ程度とするのが好ましい。
【００２３】
なお、ポリマーとしてカチオン性ポリマーを用いた場合には、無機凝集剤の使用を省略することができ、この場合には、反応槽２を省くことができる。
【００２４】
凝集槽３の凝集処理水は、次いでスラッジブランケット型固液分離槽４に導入されて固液分離され、処理水は系外へ排出される。また、分離汚泥はスラッジブランケット型固液分離槽４の底部から抜き出され、一部が返送汚泥として中継槽１に返送され、残部は系外に排出される。
【００２５】
本発明において、この返送汚泥量は、単位時間当りの返送汚泥中のＳＳ量ＳAとし、スラッジブランケット型固液分離槽４に流入する単位時間当りのＳＳ量をＳBとしたとき、ＳA＝（ＳB−ＳA）×５〜３０となる量とする。例えば、（ＳB−ＳA）が１ｋｇ−ＳＳ／ｈｒであれば、返送汚泥量ＳAは５〜３０ｋｇ−ＳＳ／ｈｒとする。
【００２６】
なお、以下において（ＳB−ＳA）に対するＳAの割合を「返送倍率」と称し、（ＳB−ＳA）を「新規ＳＳ量」と称す場合がある。この新規ＳＳ量は、単位時間当りに流入する生物処理水（原水）中のＳＳ量と、凝集剤の添加により非ＳＳ成分が新たに槽２，３において凝集して発生する単位時間当りのＳＳ量との合計量である。
【００２７】
この返送倍率が５倍未満では、汚泥を返送することによる水質の安定化効果が得られず、３０倍を超えるとポリマーの注入率が増えると同時にポンプ容量も大きくなる。返送倍率５〜３０倍で汚泥を返送することにより、スラッジブランケット型固液分離槽４内の汚泥の滞留時間を１／５〜１／３０に短縮することができる。例えば、汚泥返送をしなかった場合６日間の滞留時間であったものが０．２〜１．２日に短縮され、汚泥の長期間滞留による腐敗が防止される。
【００２８】
なお、スラッジブランケット型固液分離槽４で分離された汚泥は、１０〜３０ｋｇ／ｍ3の濃度に濃縮されているため、例えば、新規ＳＳ量（ＳB−ＳA）３０ｇ／ｍ3、流入原水量１００ｍ3／ｈｒで処理を行っている系で、返送倍率１０倍の汚泥を返送する場合の返送汚泥量は１〜３ｍ3／ｈｒで良く、一方で、一般に中継槽１は１〜３時間分の原水が貯留される程度の容量であるため、この汚泥の返送が中継槽１の容量に影響を及ぼすことはない。
【００２９】
図１の実施の形態では、返送汚泥が中継槽１内で１〜３時間曝気を受けることにより、若干嫌気状態の汚泥であっても十分な好気状態となるため、汚泥の腐敗が防止されると共に、生物処理が促進され、処理水水質の向上を図ることができる。
【００３０】
なお、本発明において、スラッジブランケット型固液分離槽４で分離された汚泥は、その所定量が凝集槽３に導入されるまでの任意の箇所で曝気されれば良く、返送汚泥は中継槽１に返送する他、反応槽２に返送し、反応槽２を曝気するようにしても良い。また、汚泥返送ラインに別途曝気槽を設け、この曝気槽で曝気処理した汚泥を中継槽１、反応槽２又は凝集槽３に返送するようにしても良いが、既存の槽を有効利用した上で曝気時間を確保する上では、中継槽１に返送するのが好ましい。
【００３１】
いずれの場合においても、返送される汚泥は、０．５〜２時間程度、０．５〜１ｍ３−空気／ｍ３・ｈｒの曝気条件に晒すことが、汚泥を十分な好気状態とする上で好ましい。
【００３２】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００３３】
実施例１
飲料水製造廃水の生物処理水を原水として、図１に示す方法で高度処理を行った。この生物処理法は標準活性汚泥法であり、処理水量１５０ｍ3／ｈｒ、原水ＣＯＤ２５０〜３５０ｍｇ／Ｌ、曝気槽負荷０．８ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ3・日、滞留時間１０時間、ＭＬＳＳ３０００〜４０００ｍｇ／Ｌで運転されている。固液分離槽は深さ３ｍ、直径２０ｍ、分離速度１２ｍ／日の円型シックナーである。
【００３４】
この生物処理水（原水）の水質は次の通りである。
【００３５】
［生物処理水（原水）水質］
ｐＨ      ：  ７．２〜７．５
ＳＳ      ：  １５〜２０ｍｇ／Ｌ
色度      ：  １５０〜３００度
ＣＯＤ    ：  ２０〜３０ｍｇ／Ｌ
ＰＯ4−Ｐ：  ２．１〜５．５ｍｇ／Ｌ
この原水は、１４０ｍ3／ｈｒの処理量で中継槽１を経て反応槽２、凝集槽３及びスラッジブランケット型固液分離槽４で順次処理した。
【００３６】
中継槽１の滞留時間は２時間で、この中継槽１ではＳＳの沈殿防止と返送汚泥の曝気処理のために、０．５ｍ3−空気／ｍ3・ｈｒで空気を吹き込んだ。
【００３７】
反応槽２では、ＰＡＣ８０ｍｇ／Ｌを添加し、ｐＨ調整剤によりｐＨ６．５に調整した。凝集槽３では、ポリマー（栗田工業（株）製「クリフロックＰＡ３６２」）を０．５ｍｇ／Ｌ添加して凝集処理した。なお、反応槽２の滞留時間は１０分とし、凝集槽３の滞留時間は５分とした。
【００３８】
スラッジブランケット型固液分離槽４は、深さ３ｍ、直径６．５ｍの固液分離槽であり、底部の原水流入用回転式ディストリビュータ４Ａの上部１０〜３０ｃｍの高さ位置にスラッジブランケット層が形成されるような条件で運転を行った。
【００３９】
このスラッジブランケット型固液分離槽４で分離された汚泥の一部は、汚泥返送ポンプ５により中継槽１に返送した。この汚泥返送量は３ｍ3／ｈｒとした。なお、この汚泥濃度は１．２ｋｇ／ｍ3であり、この汚泥返送量は新規ＳＳ量（ＳB−ＳA）の８〜１０倍に相当する。
【００４０】
この処理において、スラッジブランケット型固液分離槽４から得られた処理水の水質は、下記の通りであり、高水質処理水を安定に得ることができた。
【００４１】
［処理水水質］
ｐＨ      ：  ６．５〜６．７
ＳＳ      ：  ３〜４ｍｇ／Ｌ
色度      ：  ２０〜４０度
ＣＯＤ    ：  ８〜１２ｍｇ／Ｌ
ＰＯ4−Ｐ：  ０．３〜０．８ｍｇ／Ｌ
比較例１
実施例１において、スラッジブランケット型固液分離槽４の分離汚泥の返送を行わなかったこと以外は同様にして処理を行ったところ、得られた処理水の水質は下記の通りであり、水質の変動幅が大きかった。
【００４２】
［処理水水質］
ｐＨ      ：  ６．５〜６．７
ＳＳ      ：  ４〜１０ｍｇ／Ｌ
色度      ：  ３０〜１５０度
ＣＯＤ    ：  ８〜１８ｍｇ／Ｌ
ＰＯ4−Ｐ：  ０．８〜２．４ｍｇ／Ｌ
これは、ＰＡＣ添加量が一定であるため、原水の水質変動に十分対応できなかったためである。これに対して、汚泥返送を行った実施例１では、汚泥に含まれる未反応のＰＡＣが有効に作用したため、水質の変動幅が小さい。
【００４３】
なお、この比較例１では、スラッジブランケット型固液分離槽において、数時間間隔で２０〜４０分間程度、直径０．５〜５ｃｍぐらいの気泡群が上昇してくる場合があり、気泡上昇と共にスラッジブランケット層が乱れ、多量のＳＳがリークすることで一時的に処理水ＳＳが１０〜２０ｍｇ／Ｌになる場合があった。
【００４４】
比較例２
実施例１において、スラッジブランケット型固液分離槽４を反応槽２に返送し、返送汚泥の曝気を行わないようにしたこと以外は同様にして処理を行ったところ、得られた処理水の水質は下記の通りであり、返送汚泥内のＰＡＣが再利用されたことにより、水質の変動幅は小さかったが、比較例１と同様、数時間間隔で２０〜４０分間程度、直径０．５〜５ｃｍぐらいの気泡群が上昇し、気泡上昇と共にスラッジブランケット層が乱れ、多量のＳＳがリークすることで一時的に処理水ＳＳが１０〜２０ｍｇ／Ｌになる場合があった。
【００４５】
［処理水水質］
ｐＨ      ：  ６．５〜６．７
ＳＳ      ：  ３〜８ｍｇ／Ｌ
色度      ：  ２０〜６０度
ＣＯＤ    ：  ８〜１５ｍｇ／Ｌ
ＰＯ4−Ｐ：  ０．５〜１．２ｍｇ／Ｌ
【００４６】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の生物処理水の高度処理方法によれば、生物処理水を凝集処理した後、スラッジブランケット型固液分離槽で固液分離する高度処理方法において、スラッジブランケット型固液分離槽における汚泥の腐敗等に起因するガス発生を防止することにより、スラッジブランケット層を安定化させ、ＳＳの流出を防止して高水質の処理水を安定に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生物処理水の高度処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１  中継槽
２  反応槽
３  凝集槽
４  スラッジブランケット型固液分離槽
【図１】
0003855535.tif 000002