JP2006167545A - 下水処理装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 水熱反応処理排水中から発泡成分あるいは／及び着色成分を除去する。
【解決手段】 下水Ｘを浄化する好気性排水処理設備２と、該好気性排水処理設備２において上記下水Ｘ中から除去された汚泥Ｙを処理する汚泥処理設備３とを備えた下水処理装置であって、上記汚泥Ｙを水熱反応処理して水熱反応処理排水Ｙ４として排出する水熱反応器３１と、上記水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる発泡成分を上記水熱反応処理排水Ｙ４に発泡成分吸着剤Ｚ１を添加することによって除去する発泡成分除去部３６あるいは／及び上記水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる着色成分を上記水熱反応処理排水Ｙ４に着色成分吸着剤Ｚ２を添加することによって除去する着色成分除去部３７とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、下水処理装置及び方法に関するものである。

下水を処理する場合には、一般的に、まず、下水を最初沈殿池等で一旦貯留し、下水中に含まれる汚泥を沈降させる。その後、最初沈殿池の上澄み液を曝気槽において、上澄み液中に含まれる有機成分を微生物に取り込ませることによって上澄み液から有機成分を除去する曝気処理を行う。そして、この曝気処理された曝気液を最終沈殿池等で再び貯留し、曝気液中に含まれる汚泥を沈降させ、この最終沈殿池の上澄み液を処理水として排出している。

従来、最初沈殿池及び最終沈殿池において除去された汚泥は、焼却処理することによって処理されていた。しかしながら、近年の環境意識の高まりから、汚泥の焼却量を減らすあるいは汚泥を焼却処理せずに減容化する方法が求められている。
そして、近年、このような方法として汚泥を水熱反応処理することによって減容化する方法が提案されている。この水熱反応処理は、濃縮した汚泥を例えば２００℃以上の高温高圧水で水熱反応させ、汚泥に含まれる有機成分を可溶化することによって、汚泥の固体容量を大幅に減容化する方法である。そして、最初沈殿池及び最終沈殿池において除去された汚泥を混合及び濃縮した後に水熱反応処理を行うことによって、汚泥の固体量を大幅に減容化することができるため、汚泥の焼却量を大幅に減少させることが可能となる。
特開２００２−０８６０９９号公報 特開２０００−２２５３１３号公報 特開２００１−２０８３６７号公報

しかしながら、汚泥を水熱反応処理することによって得られた水熱反応処理排水中には、発泡成分や着色成分が残存している。一般的に、水熱反応処理排水は、下水中に返流することが考えられているが、例えば、曝気槽の前段に水熱反応処理排水を返流した場合には、曝気槽において発泡成分が発泡し、曝気槽に泡が溜まることとなり曝気処理の処理効率の低下を招くこととなる。また、水熱反応処理排水を曝気槽の後段に返流する場合であっても、処理水中に発泡成分が含まれることになるため、処理水を川等に放流した際に川等に泡が生じることとなり、景観上好ましくない。また、水熱反応処理排水中には、着色成分も残留しているため、処理水が着色されることになり、さらには処理水が放流される川等が着色されることになるため、景観上好ましくない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、水熱反応処理排水中から発泡成分あるいは／及び着色成分を除去することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、下水処理装置に係る第１の手段として、下水を浄化する好気性排水処理設備と、該好気性排水処理設備において上記下水中から除去された汚泥を処理する汚泥処理設備とを備えた下水処理装置であって、上記汚泥を水熱反応処理して水熱反応処理排水として排出する水熱反応器と、上記水熱反応処理排水に含まれる発泡成分を上記水熱反応処理排水に発泡成分吸着剤を添加することによって除去する発泡成分除去部とを備えるという構成を採用する。

下水処理装置に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記発泡成分吸着剤として、粉末活性炭を用いるという構成を採用する。

下水処理装置に係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記発泡成分を吸着した上記発泡成分吸着剤を上記水熱反応処理排水中から固液分離によって除去する発泡成分吸着剤除去部を備えるという構成を採用する。

下水処理装置に係る第４の手段として、下水を浄化する好気性排水処理設備と、該好気性排水処理設備において上記下水中から除去された汚泥を処理する汚泥処理設備とを備えた下水処理装置であって、上記汚泥を水熱反応処理して水熱反応処理排水として排出する水熱反応器と、上記水熱反応処理排水に含まれる着色成分を上記水熱反応処理排水に着色成分吸着剤を添加することによって除去する着色成分除去部とを備えるという構成を採用する。

下水処理装置に係る第５の手段として、上記第４の手段において、上記着色成分吸着剤として、粉末活性炭、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄あるいは塩化鉄を用いるという構成を採用する。

下水処理装置に係る第６の手段として、上記第４または第５の手段において、上記着色成分を吸着した上記着色成分吸着剤を上記水熱反応処理排水中から固液分離によって除去する着色成分吸着剤除去部を備えるという構成を採用する。

下水処理装置に係る第７の手段として、上記第１〜第６いずれかの手段において、上記発泡成分吸着剤除去部あるいは／及び上記着色成分吸着剤除去部として沈殿槽を用いるという構成を採用する。

下水処理装置に係る第８の手段として、上記第１〜第６いずれかの手段において、上記発泡成分吸着剤除去部あるいは／及び上記着色成分吸着剤除去部として加圧浮上装置を用いるという構成を採用する。

下水処理装置に係る第９の手段として、上記第１〜第８いずれかの手段において、上記好気性排水処理設備の前段に嫌気性排水処理設備を備えるという構成を採用する。

次に、下水処理方法に係る第１の手段として、下水を浄化し、かつ、上記下水中から除去された汚泥を処理する下水処理方法であって、上記汚泥を水熱反応処理して水熱反応処理排水として排出し、上記水熱反応処理排水に含まれる発泡成分を上記水熱反応処理排水に発泡成分吸着剤を添加することによって除去するという構成を採用する。

下水処理方法に係る第２の手段として、上記第１の手段において、上記発泡成分吸着剤として、粉末活性炭を用いるという構成を採用する。

下水処理方法に係る第３の手段として、上記第１または第２の手段において、上記発泡成分を吸着した上記発泡成分吸着剤を上記水熱反応処理排水中から固液分離によって除去するという構成を採用する。

下水処理方法に係る第４の手段として、下水を浄化し、かつ、上記下水中から除去された汚泥を処理する下水処理方法であって、上記汚泥を水熱反応処理して水熱反応処理排水として排出し、上記水熱反応処理排水に含まれる着色成分を上記水熱反応処理排水に着色成分吸着剤を添加することによって除去するという構成を採用する。

下水処理方法に係る第５の手段として、上記第４の手段において、上記着色成分吸着剤として、粉末活性炭、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄あるいは塩化鉄を用いるという構成を採用する。

下水処理方法に係る第６の手段として、上記第４または第５の手段において、上記着色成分を吸着した上記着色成分吸着剤を上記水熱反応処理排水中から除去するという構成を採用する。

下水処理方法に係る第７の手段として、上記第１〜第６いずれかの手段において、上記発泡成分吸着剤あるいは／及び上記着色成分吸着剤を上記水熱反応処理排水中から除去する際に、上記発泡成分吸着剤あるいは／及び上記着色成分吸着剤を沈殿によって除去するという構成を採用する。

下水処理方法に係る第８の手段として、上記第１〜第６いずれかの手段において、上記発泡成分吸着剤あるいは／及び上記着色成分吸着剤を上記水熱反応処理排水中から除去する際に、加圧浮上法を用いるという構成を採用する。

本発明の下水処理装置及び方法によれば、水熱反応処理排水に含まれる発泡成分あるいは／及び着色成分が水熱反応処理排水に添加される発泡成分吸着剤あるいは／及び着色成分吸着剤によって除去される。したがって、水熱反応処理排水中から発泡成分あるいは／及び着色成分を除去することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明に係る下水処理装置及び方法の一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態の下水処理装置１の機能構成を示したブロック図である。本実施形態の下水処理装置１は、外部から供給される下水Ｘを浄化すると共に下水Ｘの浄化の際に生成される汚泥を処理するものであり、好気性排水処理設備２と、汚泥処理設備３とを備えて構成されている。

好気性排水処理設備２は、外部から供給される下水Ｘを浄化して処理水Ｘ２として排出すると共に下水Ｘを浄化する際に下水Ｘ中から除去した汚泥Ｙを汚泥処理設備３に供給するものである。

汚泥処理設備３は、水熱反応器３１と、発泡成分除去部３６と、着色成分除去部３７と吸着剤除去部３８（発泡成分吸着剤除去部，着色成分吸着剤除去部）とを備えて構成されている。
水熱反応器３１は、好気性排水処理設備２から供給された汚泥Ｙを２００℃以上の高温高圧水によって水熱反応処理することによって、汚泥Ｙに含まれる有機成分を可溶化して水熱反応処理排水Ｙ４として排出するものである。

下水Ｘから除去される汚泥Ｙには食品廃棄物や微生物細胞を多く含んでいる。これらの食品廃棄物や微生物細胞には、油脂が含まれている。このため、汚泥Ｙが水熱反応器３１によって水熱反応処理されることによって、汚泥Ｙに含まれる食品廃棄物や微生物細胞が破壊され、水熱反応処理排水Ｙ４の表面に油状物質が浮上することになる。この油状物質は、界面活性剤としての機能を有しており、水熱反応処理排水Ｙ４において泡の発生を助長する。すなわち、汚泥Ｙを水熱反応処理することによって得られる水熱反応処理排水Ｙ４には、発泡成分が含まれていることになる。
また、汚泥Ｙが水熱反応器３１によって水熱反応処理される際には、有機化合物骨格から酸素・水素を含む部分の脱離反応によって炭化物質が生成される。また、汚泥Ｙが水熱反応器３１によって水熱反応処理される際には、生成したラジカル分子同士の再結合による分子量の増大によりタール状物質が生成される。そして、これらの炭化物質及びタール状物質は水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる着色成分として機能する。

このような発泡成分及び着色成分が水熱反応処理排水Ｙ４中に含まれている場合には、水熱反応処理排水Ｙ４を微生物による処理を行う場合における微生物の活性を低下させたり、川等の景観を損なう原因となる。そこで、本実施形態の下水処理装置１は、水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる発泡成分を除去する発泡成分除去部３６と、水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる着色成分を除去する着色成分除去部３７とを備える。
発泡成分除去部３６は、水熱反応処理排水Ｙ４中に発泡成分吸着剤Ｚ１を添加することによって水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる発泡成分を除去するものである。具体的には、発泡成分吸着剤Ｚ１として、粉末活性炭、ゼオライトあるいはベントナイト等を用いることができる。そして、このような発泡成分吸着剤Ｚ１を水熱反応処理排水Ｙ４中に添加すると、油状成分が発泡成分吸着剤Ｚ１に吸着されることによって水熱反応処理排水Ｙ４から発泡成分が除去される。なお発泡成分吸着剤Ｚ１としてベントナイトを用いる場合には、発泡成分吸着剤の他にアニオン、カチオン系の高分子凝集剤を水熱反応処理排水Ｙ４に添加する必要がある。
着色成分除去部３７は、水熱反応処理排水Ｙ４中に着色成分吸着剤Ｚ２を添加することによって水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる着色成分を除去するものである。具体的には、着色成分吸着剤Ｚ２として、粉末活性炭、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄あるいは塩化鉄等を用いることができる。そして、このような着色成分吸着剤Ｚ２を水熱反応処理排水Ｙ４中に添加すると、炭化物質及びタール状物質が着色成分吸着剤Ｚ２に吸着されることによって水熱反応処理排水Ｙ４から着色成分が除去される。

吸着剤除去部３８は、発泡成分を吸着した発泡成分吸着剤Ｚ１と着色成分を吸着した着色成分吸着剤Ｚ２とを水熱反応処理排水Ｙ４中から固液分離によって除去するものである。この吸着剤除去部３８としては、遠心分離機、沈殿槽あるいは加圧浮上装置等を用いることができる。遠心分離機は、水熱反応処理排水Ｙ４を回転させることによって発生する遠心力を用いて水熱反応処理排水Ｙ４から固相分である発泡成分吸着剤Ｚ１及び着色成分吸着剤Ｚ２を除去するものである。また、沈殿槽は、固相分である発泡成分吸着剤Ｚ１及び着色成分吸着剤Ｚ２を自重により沈殿させ水熱反応処理排水Ｙ４から除去するものである。また、加圧浮上装置は、加圧した水熱反応処理排水Ｙ４中に空気を溶かし込み、その後水熱反応処理排水Ｙ４を常圧にリリースした際に水熱反応処理排水Ｙ４中に発生する細かい気泡によって固相分である発泡成分吸着剤Ｚ１及び着色成分吸着剤Ｚ２を浮上させて除去するものである。

そして、図１に示すように、吸着剤除去部３８によって発泡成分吸着剤Ｚ１及び着色成分吸着剤Ｚ２が除去された水熱反応処理排水Ｙ４は、下水Ｘに返流されて処理水Ｘ２の一部として下水処理装置１の外部に排出される。
ここで、本実施形態の下水処理装置１においては、発泡成分除去部３６によって、水熱反応処理排水Ｙ４中から発泡成分が除去されている。このため、好気性排水処理設備２で下水Ｘに対して微生物を用いた処理を行う場合であっても、処理能力の低下を招く恐れをなくすことができる。
また、本実施形態の下水処理装置１においては、着色成分除去部３７によって、水熱反応処理排水Ｙ４中から着色成分が除去されている。このため、処理水Ｘ２を着色させることなく排出することが可能となる。
また、本実施形態の下水処理装置１においては、吸着剤除去部３８によって、水熱反応処理排水Ｙ４からが除去されるため、水熱反応処理排水Ｙ４に発泡成分吸着剤Ｚ１及び着色成分吸着剤Ｚ２が含まれない水熱反応処理排水Ｙ４を返流することができる。このため、好気性排水処理設備２における処理能力の低下を招く恐れはない。

（実施例）
次に、表１及び表２を参照して、上記実施形態である下水処理装置１の実施例について説明する。
表１は、吸着剤除去部３８から排出された水熱反応処理排水Ｙ４を攪拌した後、１分間静置した場合における発泡状態及び脱色状態を示したものである。また、表２は、吸着剤除去部３８から排出された水熱反応処理排水Ｙ４を希釈水によって３０倍に希釈したものを攪拌した後、１分間静置した場合における発泡状態及び脱色状態を示したものである。なお、本実施例においては、発泡成分吸着剤Ｚ１としてベントナイト０．２％溶液を用い、着色成分吸着剤Ｚ２としてポリ塩化アルミニウムを用い、吸着剤除去部３８として加圧浮上装置を用い、また発泡成分吸着剤Ｚ１の添加量に適した量の高分子凝集剤５％溶液を用いた。

これらの表１及び表２から分かるように、発泡成分吸着剤Ｚ１を水熱反応処理排水Ｙ４に添加することによって、攪拌後１分間静置した場合には、攪拌によって発生した泡が消えることが確認された。特に、表２に示すように、水熱反応処理排水Ｙ４を下水Ｘに返流した場合と略同様の希釈倍率に薄めた場合には、発泡成分吸着剤Ｚ１の添加量に関わらず攪拌後１分間静置した場合に、泡が消えることが確認された。
また、表１及び表２に示すように、着色成分吸着剤Ｚ２を水熱反応処理排水Ｙ４に添加した場合には、水熱反応処理排水Ｙ４が色薄になることが確認された。

図２は、本実施形態の下水処理装置１の概略構成を示したシステムフロー図である。
この図に示すように、好気性排水処理設備２は、最初沈殿池２１と、曝気槽２２と、最終沈殿池２３とを備えている。
最初沈殿池２１は、外部から配管ａを介して供給される下水Ｘを所定時間貯留することによって、下水Ｘ中に含まれる汚泥Ｙ１を重力沈殿させ除去すると共に、その上澄み液Ｘ１を配管ｂを介して排出するものである。この汚泥Ｙ１は最初沈殿池２１の下部に接続された配管ｃを介して最初沈殿池２１の外部に排出される。

曝気槽２２は、配管ｂを介して最初沈殿池２１と接続されている。この曝気槽２２は、配管ｂを介して最初沈殿池２１から供給される上澄み液Ｘ１を曝気処理するものである。より詳細には、上澄み液Ｘ１に含まれる有機成分を好気性微生物に取り込ませることによって除去するものであり、好気性微生物が良好に繁殖できる環境を形成するために、適度な量の空気を配管ｄを介して上澄み液Ｘ１に対して供給しながら、上澄み液Ｘ１の曝気処理を行う。また、曝気槽２２には、配管ｅが接続されており、この配管ｅを介して曝気処理後の上澄み液Ｘ１が曝気液として排出される。

最終沈殿池２３は、配管ｅを介して曝気槽２２と接続されている。この最終沈殿池２３は、配管ｅを介して供給される曝気液Ｘ１を所定時間貯留することによって、上澄み液Ｘ１中にふくまれる汚泥Ｙ２を重力沈殿させ除去すると共に、その上澄み液を処理水Ｘ２として配管ｆを介して排出するものである。そして、汚泥Ｙ２は、最終沈殿池２３の下部に接続された配管ｇを介して最終沈殿池２３の外部に排出される。なお、曝気槽２２における菌体量低下を防止するために、汚泥Ｙ２の一部は、配管ｇの途中部位に接続された配管ｈを介して曝気槽２２に返流される。

また、好気性排水処理設備２は、汚泥濃縮機２４、水熱反応処理排水脱水機２７及び焼却装置２８を備えている。

汚泥濃縮機２４は、汚泥Ｙ１，Ｙ２を濃縮するものであり、配管ｃ及び配管ｇを介して最初沈殿池２１及び最終沈殿池２３と接続されている。そして、汚泥濃縮機２４は、汚泥Ｙ１，Ｙ２の固体成分比率が、例えば５％となるように汚泥Ｙ１，Ｙ２を濃縮する。なお、汚泥濃縮機２４は、汚泥Ｙ１，Ｙ２を濃縮することによって得られた水分を、配管ｋを介して排出する。なお、汚泥濃縮機２４としては、汚泥Ｙ１，Ｙ２を濃縮できるものであれば使用可能であり、例えばスクリュープレスやスクリューデカンタ等の濃縮機を用いることができる。

水熱反応処理排水脱水機２７は、後に詳説する汚泥処理設備３から排出される水熱反応処理排水Ｙ４を固液分離するものであり、配管ｏを介して汚泥処理設備３と接続されている。この水熱反応処理排水脱水機２７は、上述の吸着剤除去装置３８と兼用されており、汚泥処理設備３の一構成要素でもある。そして、水熱反応処理排水脱水機２７は、水熱反応処理排水Ｙ４を固液分離することによって得られた水分（以下、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５と称する）を再び汚泥処理設備３に配管ｐを介して返流し、水熱反応処理排水Ｙ４を固液分離することによって得られた固体分を水熱反応処理残渣Ｙ６として搬送路ｑを介して排出する。なお、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５は、水熱反応処理排水Ｙ４を固液分離することによって得られるため、水熱反応処理排水Ｙ４の一部分をなすものである。

焼却装置２８は、水熱反応処理排水脱水機２７によって水熱反応処理排水Ｙ４から分離された水熱反応処理残渣Ｙ６を焼却処理するものであり、搬送路ｑを介して水熱反応処理排水脱水機２７と接続されている。

汚泥処理設備３は、下水Ｘを浄化する際に生成される汚泥を処理するものであり、水熱反応器３１と、リン回収装置３２と、高速嫌気処理装置３３と、脱硫装置３４と、脱窒装置３５と、除去部３９とを備えている。

水熱反応器３１は、好気性排水処理設備２の汚泥濃縮機２４と配管ｌを介して接続されており、また、好気性排水処理設備２の水熱反応処理排水脱水機２７と配管ｏを介して接続されている。この水熱反応器３１は、配管ｌを介して汚泥濃縮機２４から供給される汚泥Ｙ１，Ｙ２を２００℃以上の高温高圧水で水熱反応させ、汚泥に含まれる有機成分を可溶化して水熱反応処理排水Ｙ４として排出するものである。

そして、本実施形態の下水処理装置１においては、配管ｏの途中部位に上述の発泡成分除去部３６と着色成分除去部３７との機能を共に有する除去部３９が設置されている。この除去部３９においては、発泡成分吸着剤及び着色成分吸着剤が水熱反応処理排水Ｙ４に添加され、この発泡成分吸着剤及び着色成分吸着剤に吸着されることよって水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる発泡成分及び着色成分が除去される。なお、粉末活性炭は、発泡成分吸着剤の機能と着色成分吸着剤の機能とを併せ持つため、除去部３９においては、粉末活性炭のみを水熱反応処理排水Ｙ４に添加することによって、水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる発泡成分及び着色成分を吸着して除去することができる。

リン回収装置３２は、好気性排水処理設備２の水熱反応処理排水脱水機２７と配管ｐを介して接続されており、配管ｐを介して水熱反応処理排水脱水機２７から水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５が供給されるものである。このリン回収装置３２は、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５に対してマグネシウム塩を添加することによって水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５に含まれるリン成分をＭＡＰ粒子として回収するものである。そして、リン回収装置３２は、リン成分を回収した水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５を配管ｒを介して排出する。

高速嫌気処理装置３３は、配管ｒを介してリン回収装置３２と接続されており、嫌気性微生物によって水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５に含まれる有機成分を除去するものであり、より詳細には、嫌気性微生物によって水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５中に含まれる有機成分を分解することによって、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５中に含まれる有機成分を除去する。そして、高速嫌気処理装置３３は、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５中に含まれる有機成分を嫌気性微生物によって分解することによって得られたバイオガスＧを配管ｓを介して排出する。また、高速嫌気処理装置３３は、有機成分が除去された水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５を配管ｔを介して排出する。

脱硫装置３４は、配管ｓを介して高速嫌気処理装置３３と接続されている。この脱硫装置３４は、配管ｓを介して高速嫌気処理装置３３から供給されるバイオガスＧ中に含まれる硫黄成分を除去して配管ｕを介して排出するものである。なお、脱硫装置３４から配管ｕを介して排出されるバイオガスＧにはメタンガスが８０％以上含まれており、バイオガスＧを例えばコジェネレーション設備等に供給することによって、発電用のガスとして用いることが可能である。

脱窒装置３５は、配管ｔを介して高速嫌気処理装置３３と接続されている。この脱窒装置３５は、配管ｔを介して高速嫌気処理装置３３から供給される水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５中に含まれる窒素成分を除去して、処理済液Ｙ７として配管ｖを介して排出するものである。なお、配管ｖは、配管ａと接続されている。すなわち、処理済液Ｙ７は下水Ｘに配管ｖを介して返流される。

次に、このような構成を有する本実施形態の下水処理装置１の動作（下水処理方法）について説明する。

外部から下水Ｘが配管ａを介して下水処理装置１に供給されると、下水Ｘは、好気性排水処理設備２において浄化される。
具体的には、下水Ｘは配管ａを介して最初沈殿池２１に供給され、最初沈殿池２１において所定時間貯留されることによって、汚泥Ｙ１が除去される。
そして、汚泥Ｙ１が除去された下水Ｘである上澄み液Ｘ１が配管ｂを介して曝気槽２２に供給される。上澄み液Ｘ１は、曝気槽２２において曝気処理されることによって有機成分が除去された後、曝気液Ｘ１として配管ｅを介して最終沈殿池２３に供給される。ここで、曝気液Ｘ１には、曝気槽２２において用いられた好気性微生物が多く含まれている。
曝気液Ｘ１は、最終沈殿池２３において、再び所定時間貯留されることによって、汚泥Ｙ２が除去される。
その後、汚泥Ｙ２が除去された曝気液Ｘ１は、処理水Ｘ２として配管ｆを介して下水処理装置１の外部に排水される。
最初沈殿池２１において下水Ｘから除去された汚泥Ｙ１は、配管ｃを介して汚泥濃縮機２４に供給される。

一方、最終沈殿池２３において曝気液Ｘ１から除去された汚泥Ｙ２は、配管ｇを介して汚泥濃縮機２４に供給される。なお、汚泥Ｙ２の一部は、曝気槽２２における菌体量の低下防止のため配管ｈを介して曝気槽２２に返流される。

そして、汚泥Ｙ１，Ｙ２は、汚泥濃縮機２４によって、固体成分比率が例えば５％となるように濃縮され、その後配管ｌを介して汚泥処理設備３に供給される。なお、汚泥Ｙ１，Ｙ２を濃縮することによって得られる水分は、配管ｋを介して排出され、汚泥処理設備３で使用される希釈水の一部として利用することができる。

汚泥処理設備３に供給された汚泥Ｙ１，Ｙ２は、配管ｌを介して水熱反応器３１に供給される。そして、水熱反応器３１に供給された汚泥Ｙ１，Ｙ２は、水熱反応器３１において水熱反応処理されることによって水熱反応処理排水Ｙ４とされ、配管ｏを介して排出される。具体的には、汚泥Ｙ１，Ｙ２は、２００℃以上の高温高圧水で水熱反応されることによって、有機成分が可溶化される。

配管ｏを介して排出される水熱反応処理排水Ｙ４は、配管ｏの途中部位に設置された除去部３９において、発泡成分吸着剤及び着色成分吸着剤が添加されることによって、発泡成分及び着色成分が除去される。その後、水熱反応処理排水Ｙ４は、配管ｏを介して水熱反応処理排水脱水機２７に供給される。ここで、水熱反応処理排水Ｙ４は、固液分離されるこによって脱水される。そして、水熱反応処理排水Ｙ４が脱水されることによって得られた水分は、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５として配管ｐを介して再び汚泥処理設備３に供給される。また、水熱反応処理排水Ｙ４が脱水されることによって得られた固体分は、水熱反応処理残渣Ｙ６として搬送路ｑを介して焼却装置２８に供給され焼却される。そして、発泡成分及び着色成分を吸着した発泡成分吸着剤及び着色成分吸着剤は、水熱反応処理排水脱水機２７において固体分として水熱反応処理排水Ｙ４から除去される。なお、除去部３９を水熱反応処理排水脱水機２７の後段に配置し、発泡成分吸着剤及び着色成分吸着剤を除去する吸着剤除去部３８を水熱反応処理排水脱水機２７と別に配置することもできるが、本実施形態のように、除去部３９を水熱反応処理排水脱水機２７の前段に配置する方が、吸着剤除去部３８を水熱反応処理排水脱水機２７と兼用することができるため、装置構成を簡素化することが可能となる。

さて、配管ｐを介して再び汚泥処理設備３に供給される水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５は、配管ｐを介してリン回収装置３２に供給される。そして、リン回収装置３２において、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５にマグネシウム塩として水酸化マグネシウムが添加され、これによってＭＡＰ粒子が析出される。そして、このＭＡＰ粒子がリン回収装置３２によって回収されることによって、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５からリン成分が除去される。

リン回収装置３２によってリン成分が除去された水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５は、配管ｒを介して高速嫌気処理装置３３に供給される。なお、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５は、配管ｒを介して高速嫌気処理装置３３に供給される際に、必要に応じて希釈水によって希釈される。
水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５は、高速嫌気処理装置３３において、有機成分が除去される。具体的には、嫌気性微生物によって、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５中に含まれる有機成分を２日程度かけて分解することによって、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５中の有機成分が除去される。ここで、本実施形態の下水処理装置１においては、除去部３９によって水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる発泡成分が除去されているため、発泡成分による嫌気性微生物の活性低下が生じる恐れがない。
そして、高速嫌気処理装置３３によって有機成分が除去された水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５は、配管ｔを介して脱窒装置３５に供給され、脱窒装置３５によって窒素成分が除去された後に、配管ｖを介して下水Ｘに処理済液Ｙ７として返流される。ここで、本実施形態の下水処理装置１においては、除去部３９によって水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる着色成分が除去されているため、着色成分による下水Ｘの着色を防止することができ、処理水Ｘ２が着色されることを防止することができる。また、上述のように、水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる発泡成分が除去されているため、下水Ｘに発泡成分が含まれ、曝気槽２２における好気性微生物の活性が低下する恐れ及び発泡する恐れもない。
なお、水熱反応処理脱水脱離液Ｙ５を嫌気性微生物によって分解した際に生成されるバイオガスＧは、高速嫌気処理装置３３から配管ｓを介して脱硫装置３４に供給され、脱硫装置３４によって硫黄成分が除去された後に、配管ｕを介して排気される。なお、配管ｕを介して排気されるバイオガスＧは、例えばコジェネレーション設備等の発電用のガスとして用いることが可能である。

以上、図面を参照しながら本発明に係る下水処理装置及び方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、本発明の下水処理装置は、図３のブロック図に示すように、好気性排水処理設備２の前段に嫌気性排水処理設備４を備える構成を採用しても良い。このような構成を採用することによって、外部から供給される下水Ｘ及び水熱反応処理排水Ｙ４に含まれる有機物をさらに減少させることができるため、より良好に処理水Ｘ２に残有する有機成分をさらに減少させることが可能となる。

本発明の一実施形態である下水処理装置の機能構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態である下水処理装置の概略構成を示したシステムフロー図である。 本発明の変形例に係わる下水処理装置の機能構成を示したブロック図である。

符号の説明

１……下水処理装置
２……好気性排水処理設備
３……汚泥処理設備
３１……水熱反応器
３２……リン回収装置
３３……高速嫌気処理装置
３６……発泡成分除去部
３７……着色成分除去部
３８……吸着剤除去部（発泡成分吸着剤除去部，着色成分吸着剤除去部）
３９……除去部（発泡成分除去部，着色成分除去部）
Ｘ……下水
Ｘ１……上澄み液
Ｘ２……処理水
Ｙ１……汚泥
Ｙ２……汚泥
Ｙ４……水熱反応処理排水
Ｙ５……水熱反応処理脱水脱離液（水熱反応処理排水）
Ｙ６……水熱反応処理残渣
Ｙ７……処理済液
Ｚ１……発泡成分吸着剤
Ｚ２……着色成分吸着剤

Claims (17)

1. 下水を浄化する好気性排水処理設備と、該好気性排水処理設備において前記下水中から除去された汚泥を処理する汚泥処理設備とを備えた下水処理装置であって、
   前記汚泥を水熱反応処理して水熱反応処理排水として排出する水熱反応器と、
   前記水熱反応処理排水に含まれる発泡成分を前記水熱反応処理排水に発泡成分吸着剤を添加することによって除去する発泡成分除去部と
   を備えることを特徴とする下水処理装置。
2. 前記発泡成分吸着剤として、粉末活性炭を用いることを特徴とする請求項１記載の下水処理装置。
3. 前記発泡成分を吸着した前記発泡成分吸着剤を前記水熱反応処理排水中から固液分離によって除去する発泡成分吸着剤除去部を備えることを特徴とする請求項１または２記載の下水処理装置。
4. 下水を浄化する好気性排水処理設備と、該好気性排水処理設備において前記下水中から除去された汚泥を処理する汚泥処理設備とを備えた下水処理装置であって、
   前記汚泥を水熱反応処理して水熱反応処理排水として排出する水熱反応器と、
   前記水熱反応処理排水に含まれる着色成分を前記水熱反応処理排水に着色成分吸着剤を添加することによって除去する着色成分除去部と
   を備えることを特徴とする下水処理装置。
5. 前記着色成分吸着剤として、粉末活性炭、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄あるいは塩化鉄を用いることを特徴とする請求項４記載の下水処理装置。
6. 前記着色成分を吸着した前記着色成分吸着剤を前記水熱反応処理排水中から除去する着色成分吸着剤除去部を備えることを特徴とする請求項４または５記載の下水処理装置。
7. 前記発泡成分吸着剤除去部あるいは／及び前記着色成分吸着剤除去部として沈殿槽を用いることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の下水処理装置。
8. 前記発泡成分吸着剤除去部あるいは／及び前記着色成分吸着剤除去部として加圧浮上装置を用いることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載の下水処理装置。
9. 前記好気性排水処理設備の前段に嫌気性排水処理設備を備えることを特徴とする請求項１〜８いずれかに記載の下水処理装置。
10. 下水を浄化し、かつ、前記下水中から除去された汚泥を処理する下水処理方法であって、
    前記汚泥を水熱反応処理して水熱反応処理排水として排出し、前記水熱反応処理排水に含まれる発泡成分を前記水熱反応処理排水に発泡成分吸着剤を添加することによって除去することを特徴とする下水処理方法。
11. 前記発泡成分吸着剤として、粉末活性炭を用いることを特徴とする請求項１０記載の下水処理方法。
12. 前記発泡成分を吸着した前記発泡成分吸着剤を前記水熱反応処理排水中から固液分離によって除去することを特徴とする請求項１０または１１記載の下水処理方法。
13. 下水を浄化し、かつ、前記下水中から除去された汚泥を処理する下水処理方法であって、
    前記汚泥を水熱反応処理して水熱反応処理排水として排出し、前記水熱反応処理排水に含まれる着色成分を前記水熱反応処理排水に着色成分吸着剤を添加することによって除去することを特徴とする下水処理方法。
14. 前記着色成分吸着剤として、粉末活性炭、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硫酸鉄あるいは塩化鉄を用いることを特徴とする請求項１３記載の下水処理方法。
15. 前記着色成分を吸着した前記着色成分吸着剤を前記水熱反応処理排水中から除去することを特徴とする請求項１３または１４記載の下水処理方法。
16. 前記発泡成分吸着剤あるいは／及び前記着色成分吸着剤を前記水熱反応処理排水中から除去する際に、前記発泡成分吸着剤あるいは／及び前記着色成分吸着剤を沈殿によって除去することを特徴とする請求項１０〜１５いずれかに記載の下水処理方法。
17. 前記発泡成分吸着剤あるいは／及び前記着色成分吸着剤を前記水熱反応処理排水中から除去する際に、加圧浮上法を用いることを特徴とする請求項１０〜１５いずれかに記載の下水処理方法。
    
    
    
    

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