JP2006035136A - 合流式下水道における処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 合流式下水道の雨天時における放流水の汚濁負荷を低減することができ、維持管理が容易な繊維ろ材を用いた処理方法を提供する。
【解決手段】 合流式下水道において、晴天時の流入下水は最初沈殿池で夾雑物やSSを除去した後に反応槽と最終沈殿池に導入して処理し、雨天時に流入する計画汚水量を超過した流入下水を、ろ材を充填したろ過槽に上向流で通水して処理し、最初沈殿池に導入することなく放流し、降雨終了後にろ過槽に滞留した汚濁物質を排出し、該汚濁物質を最初沈殿池の前段に戻し処理を行い、晴天時には前記ろ過槽に滞水させずに待機することを特徴とする合流式下水道における処理方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、雨水と汚水とが合流して遮集される合流式下水道におけるろ過を用いた下水処理方法に関するものである。

雨水と汚水を同一の管渠で遮集する合流式下水道では、雨天時には大量の雨水が下水管渠に流入することになる。合流式下水道の遮集管渠容量は、晴天時時間最大汚水量(計画汚水量Qsh)に遮集雨水量を加えて定めており、この遮集雨水量は、降雨量2mm/時程度としている。雨天時等に遮集管渠容量を超過した水量は、雨水吐き室、ポンプ場などから河川等の公共水域に放流される。

下水処理場では、計画汚水量Qshの３倍程度の合流式下水を遮集して処理場に受け入れ、雨天時には流入下水の1Qsh分を最初沈殿池、生物反応槽及び最終沈殿池で処理され消毒した後、放流される。一方、1Qshを超過した下水は、沈砂池で処理したのち放流、或いは、最初沈殿池で処理した後、消毒して放流する簡易処理が行われている。

さらに、最初沈殿池をろ過槽に置き換えて、晴天時及び雨天時にも合流式下水道からの流入下水を受け入れ、雨天時には、ろ過槽の処理水のうち計画水量分は反応槽及び最終沈殿池で高級処理され、計画水量超過分は反応槽及び最終沈殿池を通すことなく放流する方法がある。従来の最初沈殿池で処理された簡易処理よりも汚濁負荷を減少させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１３６０８８号公報

上記の下水の処理方法によれば、雨天時には計画水量超過分が最初沈殿池で処理した簡易処理水よりも汚濁負荷を減少させることができる。また、晴天時には従来の最初沈殿池での処理よりもSSの少ない水を反応槽に供することができ、反応槽への負荷を低減することができる。一方、窒素処理を行う下水の高度処理施設では、ろ過設備で流入下水のSSを除去することにより、生物反応槽に流入するBOD成分を過剰に除去することとなり、脱窒反応を抑制する可能性がある。

また、雨天時にのみ使用するろ過設備では、降雨終了後、ろ材層に二次処理水などを滞水させて待機する方法が考えられる。ろ過施設へ滞水するために、多量の二次処理水が必要となり、また、ろ材層へ滞水することによりろ材が腐敗し、臭気や害虫が発生するなどの問題もある。

通常、雨天時のろ過設備運転中に損失水頭が上昇するとろ材の洗浄を実施し、ろ過性能を回復させるが、その時に、多量の洗浄排水が発生する。洗浄排水は、最初沈殿池の前段に戻されたり、洗浄排水貯留槽を設けて一時的に貯留しているが、水量負荷がさらに増加しろ過処理性能を悪化させる要因となったり、ろ過槽以外に貯留施設を設ける必要があった。

本発明は、雨天時の雨水が混入した大量の下水が流入する合流式下水道における処理装置であり、ろ過設備を効率的に運転することにより、放流水の汚濁負荷量を低減させることができる合流式下水道における処理方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討の結果、雨天時に計画汚水量を超過した流入下水を、ろ過設備に導入し処理を行い、降雨終了後には、ろ過設備に滞留した水を高級処理すべく排水することにより、この目的が達成されることを見出し、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、合流式下水道において、晴天時の流入下水は最初沈殿池で夾雑物やSSを除去した後に反応槽と最終沈殿池に導入して処理し、雨天時に流入する計画汚水量を超過した流入下水を、ろ材を充填したろ過槽に上向流で通水して処理し、最初沈殿池に導入することなく放流し、降雨終了後にろ過槽に滞留した汚濁物質を排出し、該汚濁物質を最初沈殿池の前段に戻し処理を行い、晴天時には前記ろ過槽に滞水させずに待機することを特徴とする合流式下水道における処理方法を要旨とするものである。

また、別の本発明は、ろ過槽の流入部及び流出部に、ろ材の流出を防止する設備を配設し、ろ過槽の流出部に配設されるろ材流出防止設備が、ろ材充填層上側に配し局所スクリーン形状とし、ろ過抵抗が上昇した場合に、ろ材の一部又は全部が局所スクリーンの上側に移動した状態でろ過が行われ、前記ろ材として、ろ過運転時に浮上し空隙率が80％以上であるろ材を用いることを特徴とする合流式下水道における処理方法を要旨とするものである。

また、別の本発明は、ろ過槽のろ材充填層下部にろ材を撹拌する散気設備を配設し、ろ材を撹拌洗浄しながら雨天時に捕捉した汚濁物質を排出することを特徴とする合流式下水道における処理方法を要旨とするものである。

本発明によれば、合流式下水道において、雨天時に計画汚水量を超過した流入下水を、空隙率が80％以上のろ材を用い、圧力損失の上昇を抑制する機構を有するろ過設備によりにより上向流でろ過を行い、降雨終了時にろ過槽に滞留した汚濁物質を、晴天時に高級処理することにより、放流水の汚濁負荷を軽減することができ、ろ過運転待機時には、ろ過槽内をドライ化することにより維持管理性、臭気等の環境にも配慮した効率的な処理方法が可能となる。

以下、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態を示すフロー図であり、最初沈殿池１、反応槽２及び最終沈殿池３からなる合流式下水処理場には、晴天時には計画汚水量Qsh以下の汚水が流入するが、雨天時には雨水と汚水が大量に流入する。本発明では、計画汚水量を超過した流入下水をろ過槽４に導入して処理を行うものである。また、降雨終了時、流入下水が安定して計画汚水量Qsh以下で流入し始めてから、ろ過槽に滞留した汚濁物質を排出し、この汚濁物質を最初沈殿池の前段に戻し、最初沈殿池、反応槽及び最終沈殿池にて処理を行うものとする。

図２は、本発明の処理方法を実施するための処理装置の一実施形態を示す概略図である。本発明に用いるろ過装置は、ろ過槽４の内部にろ材５が装入されたろ材層６を形成している。このろ材層６の上部及び下部には、ろ材６の流出を防ぎ、また支持するためのスクリーン７，８が設置されている。原水は、ろ過槽４下部から供給され、ろ材層６を上向流で通水し、夾雑物及びSS成分が処理される。ろ過槽４の上部には、処理水を集水して排出する処理水排出設備１０が設けられている。また、ろ過槽４下部に、ろ材洗浄時に使用する空気を供給する散気管９が設けられている。

ろ過終了時には、ろ過槽４下部に配設した散気管９よりろ過槽４に空気を吹き込み、ろ材５を撹拌流動することにより夾雑物及びSS成分を剥離し、ろ材５を流動させながらろ過槽４下部より排水し、ろ過槽４内の水を全量排出させる。

本発明で用いられるろ材５は、空隙率が大きく比表面積が大きな繊維ろ材又はスポンジ状のろ材が好ましいが、それに限定されるものではない。空隙率としては、懸濁物の捕捉性及び圧力損失上昇の抑制の点から高い方が好ましく、また、ろ材の強度からは高すぎない方が好ましい。そのため、空隙率としては８０％以上、さらに好ましくは８５〜９５％である。また、空隙は、ろ材が中空などの大きな空間を有するものよりも、短繊維或いは長繊維、またプラスチックの発砲により格子状に支えられた空間による空隙が好ましい。

ここで、空隙率とは、１つのろ材の体積に占める空間の体積を百分率で表したものをいう。ろ材の真体積、つまり、１つのろ材の重量をろ材を構成している材質の比重で除したものと、ろ材の幾何学的な大きさから求められる体積との比率で計算される。

ろ材の材質としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等の繊維及びシートなどから製造することができる。本発明で用いられるろ材の製造方法は特に限定されるものではなく、例えば繊維製のろ材を製造するには、芯にポリプロピレン、鞘にポリエチレンを配した繊維や、芯にポリエステル、鞘にポリエチレンを配した繊維を用い、棒状繊維集束体を熱処理した後、任意長に切断することにより形成することができる。詳細は例えば、特開２００１−１７８０８号公報により記載されている。

また、シート状、例えばスパンボンド不織布をランダムに折り重なった状態で熱融着させ形状保持したろ材は、折り重なったシート間に適度な空隙を有することができ、高負荷のろ過には好適である。

ろ材６の比重は、比重は、0.8〜1.4の範囲内であれば好ましく、上向流にて通水した場合に浮上するろ材であれば特に限定されるものではないが、比重0.9〜1.2がより好ましい。ろ材比重が小さいと、浮力が大きくなり圧力損失が大きくなり、また、ドライ化し次回のろ過時に親水化せず、ろ材として有効に作用しなくなる。また、ろ材比重が大きすぎると、ろ材が浮上せず処理性能が発揮できないなどの問題がある。

ろ材の形状は、粒状である限り特に限定はされず、断面形状は、円、正方形、長方形など、いかなる形状でも良く、例えば花びら状などもろ材の表面積を広くすることができSSの捕捉に都合がよい。またろ材の長さは、5〜20mmが適当であり、それ以下ではろ過による圧力損失が大きくなり、実用的ではなく、それ以上ではSS除去性能が低くなり、逆洗時に洗浄できないなどの問題点がある。

本発明に用いる処理装置において、ろ材層の下部を全面スクリーンとし、ろ材層の上部に局所スクリーンを配し、ろ材層上下にスクリーンを有する構造となっている。上記のスクリーンとしては、ろ材６の流出を防ぎ、また支持するためのものであり特に限定されないが、例えば、ウエッジワイヤースクリーンやパンチングメタル、Ｔバースクリーンなどがある。通水抵抗が少なく、目詰まりが起こりにくい構造であるウエッジワイヤースクリーンやＴバースクリーンなどが好ましく用いられる。

ここで、局所スクリーンとは、ある一定以上の圧力が加えられた場合にスクリーンの下部に存在するろ材の一部又は全部が上部に移行し得るようなものを指し、具体的にはスクリーンとろ過槽の壁面及びスクリーン同士との間に隙間を設けたものや、壁面をスクリーンで囲ったものが挙げられる。

次に、本発明の処理方法について説明する。晴天時にはろ過槽に滞水せずドライ化された状態にあり、雨天時に計画汚水量Qshを超過した流入下水がろ過槽４に導入される。流入下水は、ろ過槽下部から上向流で通水され、比重の大きなSS成分が沈殿し分離、および、ろ過槽下部スクリーンで一部夾雑物が除去され、ろ過槽への原水の流入に伴いろ材層が浮上し、浮上したろ材層でろ過された後、ろ材層上部に配した局所スクリーンにてろ材と処理水が分離され、処理水排出設備を経て放流される。ろ材に汚濁物を捕捉し、通水抵抗が高くなると、ろ材層の一部が局所スクリーンの上部に移行し、圧力損失の上昇が抑制されるため、ろ過の継続時間を長くすることができる。そのため、ろ過槽は、基本的に、降雨終了まで洗浄することなくろ過を継続でき、計画汚水量Qshを超過している時に、ろ過槽の洗浄排水を最初沈殿池の前段へ返送する必要がないため、より安定した処理が行える。

降雨終了後、流入下水量が計画汚水量Qsh以下になると、ろ過槽への流入が停止する。流入下水量が晴天時の通常状態となった後に、ろ材層下部の散気管より空気を吹き込み、ろ材を撹拌・流動させ、捕捉した汚濁物をろ材から剥離した後、ろ過槽下部のスクリーンによりろ材と分離して引き抜くことで、ろ材の洗浄及びろ過槽のドライ化が行え、薬品の投入などもなく次回の運転に備えることができる。

なお、上記の洗浄排水は、最初沈殿池の前段に返送し、最初沈殿池を経て反応槽、最終沈殿池で処理されため、降雨時にろ材に捕捉した汚濁物も良好に処理することができる。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
実施例１
図２に示した処理装置を用いてろ過を行った。ろ材６として芯部ポリエステル、鞘部ポリエチレンの熱融着繊維（ユニチカ製、タイプ6080）からなる目付23g/m2の部分的に熱圧着処理が施されたスパンボンド不織布を折り畳み熱処理して空隙率９０％、直径8mmφ、長さ8mmLの棒状繊維ろ材に形成したものを用いた。ろ過条件としては、ろ材の充填高さ500mm、ろ過速度を500m/日、ろ過原水としては、雨天時合流式下水道の流入下水を用いた。前回のろ過運転停止から７日間、ろ過槽の水を抜いた状態から通水を開始し、原水の通水によりろ材が均等に浮上し、ろ過１時間で2.9kPa、４時間まで2.9kPaの圧力損失であり、その後、ろ過を５時間継続したが3.4kPa以上の圧力上昇は見られなかった。ろ過５時間目にはろ材層へのSS捕捉量が21kg-SS/m²-ろ材となり、局所スクリーンより上部に１割程度のろ材が存在した。なお、この時の流入下水及びろ過処理水のSS濃度の平均値は、260mg/L及び55mg/Lであり、SS除去率は80％程度であった。

ろ過槽への通水が停止した後、ろ過槽下部に配設した散気管より空気を吹き込み、ろ材を流動・撹拌させ、空気を吹き込みながら、ろ過槽下部より、ろ材に捕捉した汚濁物を含む洗浄水を排出させ、ろ過槽内の水を全量排水させた。得られた洗浄排水は、沈降性が良く約20分で30％以下の汚泥容積となり、最初沈殿池に返送することにより、汚泥の処理が容易であることが確認できた。

ろ過運転終了から約１ヶ月半停止(放置)した後に、ろ過運転を実施した場合においても、上記と同等のろ過性能が得られた。

本発明を実施形態を示す概略フローである。 本発明の処理方法を実施するための処理装置の一実施形態を示す概略図であり、原水を通水し処理水が得られている段階の状態を示す図である。 本発明の処理方法を実施するための処理装置の１実施形態を示す平面概略図である。

符号の説明

１ 最初沈殿池
２ 反応槽
３ 最終沈殿池
４ ろ過槽
５ ろ材
６ ろ材層
７ 下部スクリーン
８ 上部スクリーン
９ 散気装置
１０ 処理水排出設備

Claims (3)

1. 合流式下水道において、晴天時の流入下水は最初沈殿池で夾雑物やSSを除去した後に反応槽と最終沈殿池に導入して処理し、雨天時に流入する計画汚水量を超過した流入下水を、ろ材を充填したろ過槽に上向流で通水して処理し、最初沈殿池に導入することなく放流し、降雨終了後にろ過槽に滞留した汚濁物質を排出し、該汚濁物質を最初沈殿池の前段に戻し処理を行い、晴天時には前記ろ過槽に滞水させずに待機することを特徴とする合流式下水道における処理方法。
2. ろ過槽の流入部及び流出部に、ろ材の流出を防止する設備を配設し、ろ過槽の流出部に配設されるろ材流出防止設備が、ろ材充填層上側に配し局所スクリーン形状とし、ろ過抵抗が上昇した場合に、ろ材の一部又は全部が局所スクリーンの上側に移動した状態でろ過が行われ、前記ろ材として、ろ過運転時に浮上し空隙率が80％以上であるろ材を用いることを特徴とする合流式下水道における処理方法。
3. ろ過槽のろ材充填層下部にろ材を撹拌する散気設備を配設し、ろ材を撹拌洗浄しながら雨天時に捕捉した汚濁物質を排出することを特徴とする合流式下水道における処理方法。