JP2004209439A

JP2004209439A - 下水のろ過処理方法

Info

Publication number: JP2004209439A
Application number: JP2003002185A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kano; 裕士加納; Takemichi Chigusa; 健理千種
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】晴天時における三次処理と雨天時における大量の流入下水との処理を同一の装置により行わせるようにした下水のろ過処理方法を提供する。
【解決手段】下水処理場の最終沈澱池の出口に、繊維ろ材を１ｍ以上充填したろ過機１４を設け、晴天時には下水の二次処理水を流してＳＳ及びＢＯＤを除去し、雨天時には目幅１．５ｍｍ以下の夾雑物除去用スクリーン４１をろ過機１４前段に設けて、流入下水の一部を水路１１からスクリーン４１を経由させて、直接ろ過機１４へ導いてＳＳを除去する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流入下水量が下水処理施設の時間最大流入量以下である晴天時と、流入下水量が下水処理施設の時間最大流入量を超える雨天時のいずれにも利用することができる下水のろ過処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
雨水と下水とを合流させて処理する合流式の下水処理場においては、晴天時に流入する下水の汚濁負荷に合わせて設計された処理設備により、雨天時の雨水が混入した大量の下水を処理している。具体的には、晴天時の時間最大下水流入量をＱｓｈとしたとき、通常雨天時には下水流入量が３Ｑｓｈまでの下水を受け入れるが、これを超えた余剰の下水は無処理で河川等に放流している。また、受け入れた３Ｑｓｈの下水についても、最初沈殿池で３Ｑｓｈ程度までは処理するが、この後の曝気槽、最終沈殿池と順に送る処理を二次処理というが、二次処理にはＱｓｈまでしか通さず、残り２Ｑｓｈ程度は最初沈澱池での処理（簡易処理、一次処理という）のみで放流される場合が多い。しかしこのような従来の方法では、雨天時には下水流入量が多いため水面積負荷が増大し、最初沈澱池ではＳＳ沈降不良が生じ、通常時よりも放流水質はわるくなる。
【０００３】
そこで、一次処理により夾雑物の除去を行った下水からさらに、ろ過によりＳＳを除去する方法なども提案されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照。）。ここで提案されているろ過法は、４〜１５ｍｍの軽量骨材と２〜４ｍｍの下水汚泥からなる焼成ろ材の二層のろ材層によるろ過方法および粒径０．４５ｍｍの砂ろ過法である。前者の特徴は、ろ過速度１０００ｍ／日であり高速ろ過が可能で、逆洗までには４．９ｋｇ／ｍ３ろ材の性能であった。また、ＳＳの捕捉粒子径を見ても、２０μｍ以下の粒径がほほんど除去できなかった。後者の特徴は前者に比べ、ＳＳ除去率が高いが、ろ過速度が１００ｍ／日と遅かった。前者に比べろ材の目が細かく、表層ろ過につながるが、表層にＳＳが貯まると、表層を微弱曝気する機構を備え、ろ材当たりのＳＳ捕捉量は２２．８ｋｇ／ｍ３ろ材であった。以上のように、前者はＳＳ捕捉量が小さく、後者はろ過速度が小さいという欠点を有していた。
【０００４】
また、下水処理の最終沈殿池の出口に、固体粒子を充填したろ過機を設け、晴天時には下水の二次処理水を流してＳＳ及びＢＯＤを除去し（三次処理という）、雨天時には最初沈澱池を通さずに、ろ過機にバイパスさせる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【非特許文献１】
「第２４回下水道研究発表会講演集」社団法人日本下水道協会発行、１９８７年３月１０日、ｐ．４１７〜４１９
【非特許文献２】
第２１回下水道研究発表会講演集」社団法人日本下水道協会発行、１９８４年４月１日、ｐ．１７６〜１７８
【特許文献１】
特公平７−３８９２４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
雨天時の２Ｑｓｈを簡易処理により処理水質の向上を目的としたろ過方法では、大量の下水を高速に処理できる能力が要求されるため、上記した砂ろ過法ではろ過速度が小さく適応できなかった。
【０００７】
雨天時下水の粒径分布は、２０μｍ以下が５０％以上、２０〜５３μｍが１０％、５３〜２５０μｍが２０％、２５０μｍ以上が２０％程度であるのに対し、二次処理水の粒径分布は、５μｍ以下の割合が２０％以上、５〜１０μｍが１５％、１０〜２５μｍが２５％、２５〜５０μｍが３０％、５０μｍ以上が１０％であり、粒径分布を異にする。上記した荒い二層ろ過により二次処理水をろ過した場合には、２０μｍ以下が捕捉できないため、除去率が４０％以下になってしまうことがあった。
【０００８】
また、雨天時にろ過機にバイパスさせる方法においては、雨天時のろ過処理と晴天時の高度処理をいずれも同じろ材によって好適に行うのは難しいとされ、実質的にはどちらかを優先しなければならなかった。
【０００９】
本発明は、晴天時における三次処理と雨天時における大量の流入下水との処理を同一の装置により行なわせ、しかも良好なろ過精度を達成することができるろ過方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意研究した結果、雨天時における１Ｑｓｈを超える超過分を二次処理せずに、晴天時の二次処理水のろ過処理用ろ過機に導いて処理を行うろ過方法においては、ろ過等の目詰まりの元になる繊維質をろ過処理前に除去することが必須であるとの知見を得、スクリーンにより繊維質を取り除くことができることを見出し本発明に到達した。
【００１１】
すなわち本発明は、流入下水量が下水処理施設の時間最大流入量以下の場合には、最初沈澱池、曝気槽、最終沈澱池で二次処理し、得られた二次処理水をさらに繊維ろ材を充填したろ過機に流入させて処理し、流入下水量が下水処理施設の時間最大流入量を超えた場合には、下水処理施設の時間最大流入量以下の分については前記二次処理し、超過した分については二次処理せずに目幅１．５ｍｍ以下のスクリーンに通してからろ過機に流入させて処理することを特徴とする下水のろ過処理方法を要旨とするものである。
【００１２】
本発明において用いられるろ過機には繊維ろ材が、好ましくは１〜３ｍの厚さに充填されている。ここで用いられる繊維ろ材としては、大きさ３〜１５ｍｍが好ましく、４〜１０ｍｍがさらに好ましい。３ｍｍ未満ではろ過機下部の支持床の構造が複雑になり、コスト高につながる。また１５ｍｍを超えれば繊維ろ材の強度が不十分になったり、ＳＳの除去率が低下するため好ましくない。また繊維ろ材は空隙率の高い材料が好まれる。
【００１３】
ろ材層は、１〜３ｍの厚さが好ましく、さらに好ましくは１〜２ｍである。あまり層高が高くなると圧力損失が高くなり、ろ過機の全高も高くなる。層高が低いとろ過継続時間が短くなる。したがって、層高は雨天時の流入下水のＳＳ濃度などと、その地域の降雨特性を鑑み、１〜２ｍの範囲で適当な充填高さを決定することが好ましい。
【００１４】
ろ過機の上面は、最終沈澱池の液面よりも１．０ｍ以上は低くしておくと自然流下により二次処理水のろ過ができ好ましい。
【００１５】
また、本発明で用いられるろ過機としては、ろ過機の上部より供給しろ材層を通過させてろ過を行ないろ過機下部より排水する流路と、ろ過機の中程より供給し供給位置より上部に存するろ材層を上向流で通過することによりろ過を行ないろ過機上部より排水すると同時に、供給位置より下側に存するろ材層を下向流で通過することによりろ過を行ないろ過機下部より排水する流路を切替えることができるろ過機を用いることもできる。このようなろ過機として本発明者らが既に出願したものを用いることができる（特願２００２−１０３３０３号）。
【００１６】
本発明で用いられるスクリーンは、目幅１．５ｍｍ以下のものである必要がある。雨天時においては沈砂池を通った下水であっても毛髪、糸くず、繊維くずなど繊維質のものが多く、それらを取り除かなければ、ろ過機のろ材層が繊維質の成分によって閉塞してしまう。繊維質が一旦ろ材層内に入り込むと逆洗によってもなかなか排出されないなどの問題があるため、本発明においてはこのような繊維質を有効に取り除く必要から、目幅１．５ｍｍ以下のスクリーンを設置することが必須となる。
【００１７】
そのようなスクリーンとしては特に限定はされないが、スワール分水槽を利用したクロスフロー式のスクリーンが好適に用いられる。このスクリーンは、内部に特殊形状のスクリーンを有するものである（特表平１０−５０４２２７号公報参照）。目詰まりしにくい特殊形状スクリーンは、流体の流れの方向に対してほぼ閉じた面を向けている偏向板から構成されており、スクリーンを構成している偏向板の背面側には開口部が設けられている。それぞれの開口部はスクリーン内の流体の流れに対してある角度をもって配設され、開口部は所定の寸法を有する。したがって、開口部の寸法より小さいものしか通過できない。偏向板が流れに対して逆らわない方向に配設されているため、繊維質のものが絡みつく可能性が低く、また、スワールによる回転流により、物質は中心軸に寄せられるため、偏向板近辺での閉塞が少なくなるように作用する。特殊スクリーン付きスワールの詳細図を図２に示す。流入管４０から下水が流入し、偏向板４３を有する特殊スクリーン４１によって、流入した下水は偏向板と偏向板の間を通って、流出管４２より抜けるため、偏向板の間隔を決めることで、処理精度を変更することが可能で、これにより繊維分が除去される。
【００１８】
なお、特殊スクリーン付きスワールに使われるスクリーンは目幅１〜１．５ｍｍのものが、適しており、さらに好ましくは１．２〜１．５ｍｍである。１．２ｍｍよりも細かなスクリーンは渦流作用やスクリーン形状から詰まりにくい工夫があるが、詰まりやすくなる。１．５ｍｍ以上のものは細かな繊維質のものが抜けるため好ましくない。
【００１９】
以下、本発明をフロー図により詳細に説明する。
図１において、流入下水１（αＱｓｈ）が時間最大汚水量（Ｑｓｈ）以下である場合（α≦１の場合）は以下の処理となる。流入下水１は沈砂池２によって、比重の重いものを除去し、次いで最初沈澱池５に流入する。最初沈澱池５では重力分離により夾雑物、比較的粒子の大きな粗粒子が分離される。最初沈澱池処理水６は曝気槽７に流入し、空気酸化によってＢＯＤを除去し、活性汚泥との混合液８は最終沈澱池９にて、活性汚泥と処理水２６に分離する。二次処理水２６はろ過機１４へ流路２８、２９を通って移送され、上部から繊維ろ材１８によってろ過され三次処理される。ろ過水は２０を通って消毒後放流される。
【００２０】
一方、流入下水１（αＱｓｈ）が雨天等により時間最大汚水量（Ｑｓｈ）を超える場合（α＞１の場合）は、Ｑｓｈのみ上記α≦１のプロセスで順次二次処理が行われる。α＞１部分については二次処理水の三次処理は行わない。余分のαＱｓｈ−Ｑｓｈの量は、雨天時ポンプ３によって、バイパス流路１１により特殊スクリーン付きスワール１２に導入され、回転力によりゴミを中心部に集めながら、円周に設置した目幅１．２ｍｍの特殊スクリーンにより、１ｍｍ以上の夾雑物を分離する。特殊スクリーン付きスワール１２による処理水１３はろ過機１４に充填されたろ材１８の層内の原水導入管１７より上下に水流を送り出され、ろ材１８によってろ過し、上部のスクリーン１５および下部の支持床１９を通して処理水１６、２０が得られる。処理水１６、２０は消毒を行って放流される。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を具体的に説明する。
実施例１
まず、流入下水１（αＱｓｈ）が時間最大汚水量（Ｑｓｈ）以下である場合（α≦１の場合）は以下の処理となる。流入下水１は沈砂池２、最初沈澱池５、曝気槽７、最終沈澱池９にて、順次処理され、ＳＳ濃度が５〜１０ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤが５〜１５ｍｇ／Ｌの二次処理水となり、ろ過機１４に下向流として流入する。実験として用いたろ過機１４は外径５６０ｍｍのもので、ろ材長１０ｍｍ、ろ材径４〜６ｍｍの円柱状の繊維ろ材を１．２ｍ充填し、運転条件としてＬＶ１０００ｍ／日で通水したところ、ろ過水のＳＳは０．５〜１．５ｍｇ／Ｌとなった。ＳＳ除去率は６０〜８０％であった。ＢＯＤは４〜１１ｍｇ／Ｌとなった。
【００２２】
また雨天時には、雨水が混入した大量の下水のうち、下水処理施設の時間最大処理量を越える分を雨天時ポンプ３により、水路１１を通じて、７００φの特殊スクリーン付きスワール１２に５０ｍ３／ｈｒを導いて、スワールの求心力によって、中心軸方向に浮遊物が引き寄せられる現象と目幅１．２ｍｍの特殊スクリーンによって、粒径１ｍｍ以上の浮遊物の処理を行い、次いでその内、２０ｍ３／ｈｒを水路１３によって５６０φのろ過機１４の導入配管１７を通し、水流を上下に分けろ過処理水を１６、２０から得た。
【００２３】
降雨量５ｍｍの場合、沈砂池２を通った計画水量超過分に当たる下水中に夾雑物（ふるいにおける２ｍｍ以上の浮遊物と定義されている）が初期段階で２００ｍｇ／Ｌ存在し、ＳＳ（２ｍｍ以下１μｍ以上の浮遊物と定義されている）は３００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤ３００ｍｇ／Ｌであった。７００φの１．２ｍｍ目の特殊スクリーン付きスワール１２に５０ｍ３／ｈｒで通してからろ過速度２０００ｍ／日で繊維ろ過機１４により、初期高汚濁時の処理を行った結果、特殊スクリーンにより、粒径１ｍｍ以上の浮遊物を除去し、ＳＳは２２０ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤも２４０ｍｇ／Ｌとなった。その処理水１３をろ過機１４に導入すると、ＳＳは１００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤは１１０ｍｇ／Ｌとなった。圧力損失は２ｋＰａであった。
【００２４】
α＞１になってから３時間後には、沈砂池後の下水４は、夾雑物が８０ｍｇ／Ｌ、ＳＳは１００ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤは６０ｍｇ／Ｌまで低下した。特殊スクリーンにより、粒径１ｍｍ以上の浮遊物はほとんど除去され、ＳＳは９０ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤは５５ｍｇ／Ｌであった。その処理水１３をろ過機１４によって、ＳＳは４０ｍｇ／Ｌ、ＢＯＤは３５ｍｇ／Ｌまで除去され、圧力損失は２．３ｋＰａで、３時間ろ過を継続することができた。
【００２５】
比較例１
実施例１における降雨量５ｍｍの場合、沈砂池２を通った計画水量超過分に当たる下水を、特殊スクリーン付きスワール１２に通過せずにろ過機１４に２０００ｍ／日で流入させた。その結果、ろ過機１４に充填した繊維ろ材１８が繊維物によって、３０分で閉塞し圧力損失は、５ｋＰａとなった。逆洗してもろ材の展開を妨害して、逆洗できなかった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、流入下水量が下水処理施設の時間最大流入量以下である晴天時における下水の三次処理と、流入下水量が下水処理施設の時間最大流入量を越える雨天時における大量の流入下水の一次処理とを特殊スクリーン付きスワール設備を付加することによって、同一の設備を利用して行わせることができ、晴天時における三次処理と雨天時における大量の流入下水との処理を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のろ過方法を示す処理フローの概略図である。
【図２】本発明で用いられる特殊スクリーン付きスワールを示す図である。
【符号の説明】
１流入下水
２沈砂池
３雨天時ホ゜ンフ゜
４初沈流入水
５最初沈澱池
６初沈処理水
７曝気槽
８汚泥混合水
９最終沈澱池
１０放流水
１１バイパス水路
１２特殊スクリーン付きスワール
１３特殊スクリーン処理水
１４繊維ろ過機
１５上部スクリーン
１６上部スクリーン処理水
１７原水導入管
１８繊維ろ材
１９支持床
２０支持床側処理水
２１ろ過機逆洗排泥弁
２２ろ過機排泥管
２３特殊スクリーン付きスワール排泥弁
２４特殊スクリーン付きスワール排泥管
２５逆洗ブロワ
２６二次処理水
２７二次処理水貯槽
２８二次処理水切り替え弁
２９二次処理水供給管
４０流入管
４１特殊スクリーン
４２流出管
４３偏向板

Claims

流入下水量が下水処理施設の時間最大流入量以下の場合には、最初沈澱池、曝気槽、最終沈澱池で二次処理し、得られた二次処理水をさらに繊維ろ材を充填したろ過機に流入させて処理し、流入下水量が下水処理施設の時間最大流入量を超えた場合には、下水処理施設の時間最大流入量以下の分については前記二次処理し、超過した分については二次処理せずに目幅１．５ｍｍ以下のスクリーンに通してからろ過機に流入させて処理することを特徴とする下水のろ過処理方法。