JP2016034618A - 活性汚泥処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来の膜分離活性汚泥装置よりもコストを低減する。
【解決手段】活性汚泥処理システム１００は、活性汚泥および被処理物が混合された混合液が滞留され、活性汚泥によって被処理物を分解する反応槽１１０と、反応槽１１０に設けられた排出口１１２と、反応槽１１０内に配され、複数の孔が形成された本体部を有し、本体部の外面から内面へ混合液の一部が通過し、通過した濾液を排出口１１２へ導くとともに、外面で混合液中の活性汚泥のフロックを捕捉するフィルタ部１２０と、本体部の外面に気泡を接触させ、外面に付着した付着物を離脱させる散気部１３０と、を備え、本体部に形成された孔の孔径は、活性汚泥のフロックを通過不可能または通過困難とし、フロックより小さい活性汚泥を通過可能または通過容易とする大きさである。
【選択図】図１

Description

本発明は、活性汚泥を用いて排水中の有機物を分解したり、アンモニアを酸化したりする活性汚泥処理システムに関する。

従来、反応槽および沈殿池を含んで構成され、下水や廃水といった排水を活性汚泥で浄化する活性汚泥装置が知られている。なお、活性汚泥は、好気性細菌を主体とする微生物を含む汚泥であり、汚泥の多くは凝集性を有してフロックとなっている。ここでは、フロック状の汚泥のみならず、分散して活性汚泥装置から流出するような汚泥も活性汚泥に含めて説明する。

このような活性汚泥装置において、反応槽は活性汚泥を保持しており、当該反応槽に排水が供給されると、活性汚泥によって排水中の有機物等の被処理物が分解され、排水が浄化されて浄化水となる。反応槽において生成された浄化水は、活性汚泥とともに沈殿池に供給され、沈殿池において、活性汚泥が沈降分離されて、浄化水が放流されることとなる。一方、沈殿池において沈降分離された活性汚泥は、返送用のポンプによって反応槽に返送されて再利用される。

近年、排水中の有機物（被処理物）の高濃度化が進み、活性汚泥装置の処理能力の向上が希求されている。上述した従来の活性汚泥装置において、処理能力の向上を試みる場合、反応槽の容量を大きくする構成、もしくは、反応槽内の活性汚泥の濃度を高める構成の２つが考えられる。しかし、前者の構成の場合、設置場所が制限されるという課題がある。また、後者の構成の場合、沈殿池における活性汚泥の沈降分離は、重力に依存するため、返送する活性汚泥の濃度を所定以上に増加できず、また、返送流量を大きくすると沈殿池への水量負荷が課題となるため、反応槽内の活性汚泥の濃度向上には限界がある。

そこで、孔径が０．１μｍ〜０．４μｍの精密濾過膜を、反応槽内に浸漬し、精密濾過膜によって濾過された液（濾液）をポンプで吸引して排出する膜分離活性汚泥装置が開発されている（例えば、特許文献１）。膜分離活性汚泥装置では、精密濾過膜によって、ほとんどの活性汚泥を反応槽に留めて高濃度化することができるため、従来の活性汚泥装置と比較して、処理能力を向上しつつ、沈殿池を削減することが可能となる。

特許第４２７７３３５号公報

しかし、特許文献１に記載されたような従来の膜分離活性汚泥装置では、精密濾過膜自体のコストが高いといった課題がある。また、孔径が小さいため、目詰まりを起こしやすく、目詰まりを解消するための洗浄を頻繁に行う必要があり、ランニングコストがかかるといった課題があった。

また、従来の膜分離活性汚泥装置では、ほとんどすべての活性汚泥が反応槽に留まることとなり、反応槽内の活性汚泥の濃度を適正に維持するためには、反応槽から適宜、余剰汚泥を引き抜く必要がある。活性汚泥の処理対象である有機物のうち固形有機物は、余剰汚泥とともに排出されてしまうため、余剰汚泥の引き抜きを頻繁に行うと、反応槽における固形有機物の滞留時間が短くなり、固形有機物の分解が十分に行われなくなってしまうという課題もある。

そこで、本発明は、反応槽内に設けられる、活性汚泥を濾過するためのフィルタ部の孔径を工夫することで、従来の膜分離活性汚泥装置よりもコストを低減することができ、また、反応槽における固形有機物の滞留時間を長期化して固形有機物の分解効率を向上させることが可能な活性汚泥処理システムの提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の活性汚泥処理システムは、活性汚泥および被処理物が混合された混合液が滞留され、活性汚泥によって被処理物を分解する反応槽と、反応槽に設けられた排出口と、反応槽内に配され、複数の孔が形成された本体部を有し、本体部の外面から内面へ混合液の一部が通過し、通過した濾液を排出口へ導くとともに、外面で混合液中の活性汚泥のフロックを捕捉するフィルタ部と、本体部の外面に気泡を接触させ、外面に付着した付着物を離脱させる散気部と、を備え、本体部に形成された孔の孔径は、活性汚泥のフロックを通過不可能または通過困難とし、フロックより小さい活性汚泥を通過可能または通過容易とする大きさであることを特徴とする。

また、排出口から排出された濾液を貯留し、沈降分離を行う沈殿池をさらに備え、沈殿池は、沈降分離を行うことによって得られた処理水を排出する処理水出口を有し、沈殿池は、処理水出口が、反応槽の上端より下方となるように配されるとしてもよい。

また、排出口から排出された濾液を貯留する第１貯留槽と、第１貯留槽に貯留された濾液に凝集剤を導入する凝集剤導入部と、第１貯留槽内において濾液と凝集剤とを第１の攪拌速度で攪拌する第１攪拌部とを含んで構成される第１攪拌装置と、第１攪拌装置において生成された、濾液と凝集剤との混合液を貯留する第２貯留槽と、第２貯留槽内において混合液を第１の攪拌速度より低速の第２の攪拌速度で攪拌する第２攪拌部とを含んで構成される第２攪拌装置と、第２攪拌装置によって生成された混合液を貯留し、沈降分離を行う沈殿池と、をさらに備え、第１貯留槽は、濾液と凝集剤との混合液を排出する混合液出口を有し、第１貯留槽は、混合液出口が、反応槽の上端より下方となるように配されるとしてもよい。

上記課題を解決するために、本発明の他の活性汚泥処理システムは、活性汚泥および被処理物が混合された混合液が滞留され、活性汚泥によって被処理物を分解する反応槽と、反応槽内に配され、複数の孔が形成された本体部と、本体部に設けられた開口部とを有し、本体部の外面から内面へ混合液の一部が通過し、通過した濾液を開口部へ導くとともに、外面で混合液中の活性汚泥のフロックを捕捉するフィルタ部と、開口部から濾液を引き抜くポンプと、本体部の外面に気泡を接触させ、外面に付着した付着物を離脱させる散気部と、を備え、本体部に形成された孔の孔径は、活性汚泥のフロックを通過不可能または通過困難とし、フロックより小さい活性汚泥を通過可能または通過容易とする大きさであることを特徴とする。

また、ポンプを通じて排出された濾液からフロックより小さい活性汚泥を濾過して分離する濾過装置をさらに備えるとしてもよい。

また、活性汚泥のフロックを通過不可能または通過困難とし、フロックより小さい活性汚泥を通過可能または通過容易とする大きさは、１０μｍ〜１００μｍのうち、予め設定された大きさであるとしてもよい。

本発明によれば、従来の膜分離活性汚泥装置よりもコストを低減することができ、また、反応槽における固形有機物の滞留時間を長期化して固形有機物の分解効率を向上させることが可能となる。

第１の実施形態にかかる活性汚泥処理システムを説明するための図である。 フィルタ部の具体的な構成を説明するための図である。 フィルタ部と反応槽との接続機構の一例を説明するための図である。 第２の実施形態にかかる活性汚泥処理システムを説明するための図である。 第３の実施形態にかかる活性汚泥処理システムを説明するための図である。 フィルタ部の変形例を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１の実施形態：活性汚泥処理システム１００）
図１は、第１の実施形態にかかる活性汚泥処理システム１００を説明するための図である。本実施形態の図１では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図１中、物質の流れを白抜き矢印で示す。

図１に示すように、活性汚泥処理システム１００は、反応槽１１０と、フィルタ部１２０と、散気部１３０と、沈殿池１４０とを含んで構成される。活性汚泥処理システム１００は、例えば、上水処理装置、下水処理装置、産業排水処理装置といった水処理装置の工程の、有機物の除去が必要な部分に設置することができる。

反応槽１１０は、例えば、水槽で構成され、活性汚泥を保持している。また、反応槽１１０には、排出口１１２が設けられている。

反応槽１１０には、被処理物（有機物）を含む排水が導入され、これにより、活性汚泥および被処理物が混合された混合液が反応槽１１０内に滞留されることとなる。こうして、反応槽１１０において、活性汚泥と被処理物が接触し、活性汚泥によって被処理物が分解されることとなる。

フィルタ部１２０は、反応槽１１０内に配され、混合液を濾過し、濾液を排出口１１２へ導く。図２は、フィルタ部１２０の具体的な構成を説明するための図である。本実施形態の図２では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図２中、物質の流れを白抜き矢印で示す。

図２に示すように、フィルタ部１２０は、複数の孔が形成された本体部１２２を含んで構成される。本実施形態において、本体部１２２は、上端１２２ａが混合液の水面Ｗより下方に位置するように、すなわち、本体部１２２が混合液に浸漬されるように、反応槽１１０内に配される。なお、ここでは、図示を省略するが、本体部１２２（例えば、本体部１２２の内部）には、本体部１２２の形状を維持するための支持材が配されている。

開口部１２４は、本体部１２２に形成された穴であり、フィルタ部１２０は、開口部１２４と排出口１１２とが連通するように、反応槽１１０に接続される。本実施形態において、本体部１２２は、図２中Ｙ方向に延在した筒部１２２ｃを有し、筒部１２２ｃの先端に開口部１２４が形成されている。

図３は、フィルタ部１２０と反応槽１１０との接続機構の一例を説明するための図であり、図２の円ＩＩＩを拡大した図である。図３に示すように、本実施形態では、接続部材１５０によって、フィルタ部１２０と反応槽１１０とが接続される。具体的に説明すると、接続部材１５０は、接続管１５２と、バンド１５４と、ゴム、エラストマ等で構成された２つのＯリング１５６と、ナット１５８と、を含んで構成される。

接続管１５２は、外径が、反応槽１１０の排出口１１２の径より極わずかに小さい管であり、接続管１５２の外周面にはフランジ１５２ａが形成されている。また、接続管１５２の外周面のうち、フランジ１５２ａによって分割された一方の外周面の一部には、ナット１５８と螺合する溝１５２ｂが形成されている。

フィルタ部１２０を反応槽１１０に接続する際には、まず、本体部１２２に形成された筒部１２２ｃに、接続管１５２の他方（溝１５２ｂが形成されていない方）を挿入する。そして、筒部１２２ｃの外周面から、接続管１５２をバンド１５４で巻き回すことで、本体部１２２を接続管１５２に固定する。

続いて、接続管１５２のフランジ１５２ａと溝１５２ｂの間にＯリング１５６を挿着して、接続管１５２の一方（溝１５２ｂが形成されている方）を、反応槽１１０の内側から排出口１１２に貫通させる。そして、反応槽１１０の外側から、接続管１５２にＯリング１５６を挿着して、さらにナット１５８を接続管１５２に螺合させることで、開口部１２４と排出口１１２とが連通されて、フィルタ部１２０が反応槽１１０に接続されることとなる。

したがって、反応槽１１０に滞留された混合液は、すべて、フィルタ部１２０に導かれることとなる。つまり、図２に戻って説明すると、フィルタ部１２０は、本体部１２２の外面（外表面）１２２ｄから内面１２２ｅへ、混合液の一部が通過し、通過した濾液を排出口１１２へ導くとともに、外面１２２ｄで混合液中の活性汚泥のフロックを捕捉する。

本実施形態において、本体部１２２に形成された孔の孔径（目開き）は、活性汚泥のフロックを通過不可能または通過困難とし、フロックより小さい活性汚泥を通過可能または通過容易とする大きさである。

一般的に利用される活性汚泥（ＭＬＳＳ：Mixed Liquor Suspended Solids）の粒径分布を実測した結果を下記の粒径分布表に示す。

活性汚泥の粒径分布を測定したところ、粒径分布表に示すように、２１２μｍを上回る粒径の活性汚泥が全体の約５０％を占め、粒径が１０５μｍ〜２１２μｍの活性汚泥が約３５％を占め、粒径が５３μｍ〜１０５μｍの活性汚泥が約１１％を占め、粒径が１０μｍ〜５３μｍの活性汚泥が約１％を占め、粒径が１０μｍ未満の活性汚泥が約３％を示すことが分かった。

したがって、本体部１２２の孔の孔径を最大でも１００μｍとすることで、少なくとも８５％の活性汚泥のフロックを反応槽１１０内に留めておくことが可能となる。

また、被処理物を含む排水（以下、単に「排水」と称する）を反応槽１１０に導入し続け４種類のフィルタ部１２０で濾過した場合の、反応槽１１０内の活性汚泥の濃度変化についてシミュレーションを行った。具体的に説明すると、下記設定表に示す、ケースＡ、ケースＢについて、下記濾過部表に示す４種類のフィルタ部１２０（本体部１２２の孔の孔径が、２１２μｍ、１０５μｍ、５３μｍ、１０μｍ）で濾過した場合の反応槽１１０内の活性汚泥の増加量ΔＸを、下記式（１）を用いて算出した。
ΔＸ＝（ａＳＱ−ＸＱＰ）／Ｖ …式（１）
式（１）において、ΔＸは反応槽１１０内の活性汚泥の濃度の増加量、ａは導入されたＢＯＤの汚泥転換率（ＢＯＤの分解率、ここでは、０．４）、Ｓは排水のＢＯＤ濃度、Ｑは排水の導入流量、Ｘは反応槽１１０内の活性汚泥の濃度の初期値、Ｐは本体部１２２において活性汚泥が透過する割合、Ｖは反応槽１１０の容積を示す。

ケースＡでは、反応槽１１０の容積Ｖを１００ｍ^３、排水のＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand：有機物に相当）濃度Ｓを２００ｍｇ／Ｌ（一般的な下水に相当）、反応槽１１０への排水の導入流量Ｑを２５０ｍ^３／ｄａｙ、反応槽１１０内の活性汚泥（ＭＬＳＳ）の濃度の初期値Ｘを２５００ｍｇ／Ｌとした。また、ケースＢでは、反応槽１１０の容積Ｖを１００ｍ^３、排水のＢＯＤ濃度Ｓを２０００ｍｇ／Ｌ（一般的な産業排水に相当）、反応槽１１０への排水の導入流量Ｑを２５ｍ^３／ｄａｙ、反応槽１１０内の活性汚泥（ＭＬＳＳ）の濃度の初期値Ｘを５０００ｍｇ／Ｌとした。なお、ケースＡは、ケースＢと比較して、ＢＯＤ濃度Ｓが１／１０倍であるものの、導入流量Ｑが１０倍であるため、ケースＡ、ケースＢともにＢＯＤ容積負荷は、０．５ｋｇ／ｍ^３／ｄａｙとなる。

そうすると、下記シミュレーション結果表に示すように、ケースＡにおいては、本体部１２２の孔の孔径が１０μｍのときのみ活性汚泥が増加することが分かった。また、ケースＢでは、本体部１２２の孔の孔径が１０μｍ、５３μｍ、１０５μｍのときに活性汚泥が増加することが分かった。

以上より、本体部１２２の孔の孔径を少なくとも１０μｍ以上とすることで、また、場合によっては１００μｍまで大きくしても、反応槽１１０内の活性汚泥の濃度を初期値以上に維持できることが分かった。

つまり、反応槽１１０内の活性汚泥の濃度を維持するためには、活性汚泥のフロックを通過不可能または通過困難とし、フロックより小さい活性汚泥を通過可能または通過容易とする孔の大きさは、１０μｍ〜１００μｍのうち、予め設定された大きさとするのがよい。したがって、１０μｍ〜１００μｍのうち、予め設定された大きさの孔径の孔が複数有するように本体部１２２を形成する。

孔径が１０μｍ〜１００μｍのうち予め設定された大きさである孔が複数形成された本体部１２２を備えたフィルタ部１２０を反応槽１１０内に配し、反応槽１１０に滞留された混合液がすべてフィルタ部１２０に導かれる構成により、反応槽１１０内の活性汚泥（フロック）の濃度を予め設定され濃度に維持しつつ、余剰汚泥となる活性汚泥を積極的に流出させることができる。これにより、従来の膜分離活性汚泥装置と比較して、反応槽１１０から余剰汚泥を引き抜く頻度を低減することが可能となる。したがって、反応槽１１０における固形有機物の滞留時間を長期化することができ、反応槽１１０における固形有機物の分解効率を向上させることができる。

また、本実施形態にかかるフィルタ部１２０の本体部１２２は、従来の膜分離活性汚泥装置の精密濾過膜よりも孔径が大きい。したがって、本体部１２２のコストが、精密濾過膜よりも安いため、フィルタ部１２０自体のコストを削減することができる。また、従来の膜分離活性汚泥装置と比較して、目詰まりを起こしにくいため、目詰まりを解消するための洗浄の頻度を低減することができ、ランニングコストを削減することが可能となる。

なお、本体部１２２の孔の孔径は、排水の特性や許容負荷条件に応じて表２〜表４のようなシミュレーションによって設定すればよい。

図１に戻って説明すると、散気部１３０は、ブロワ１３２と、散気管１３４とを含んで構成され、フィルタ部１２０の本体部１２２の外面１２２ｄに気泡を接触させる。散気管１３４は、少なくともフィルタ部１２０に対応する位置に設けられ、散気管１３４には、ブロワ１３２から送出された空気を水中に放出する複数の孔（例えば、孔径が３００μｍ〜１０００μｍ）が形成されている。

散気部１３０が本体部１２２の外面１２２ｄに気泡を接触させる構成により、本体部１２２の外面１２２ｄに付着した付着物（例えば、捕捉された活性汚泥）を本体部１２２から離脱させることができる。これにより、活性汚泥による本体部１２２の目詰まりを抑制することができ、本体部１２２が目詰まりすることで排出口１１２を通じた水の流れが停滞してしまう事態を回避することが可能となる。

なお、本実施形態において、散気管１３４は、活性汚泥による有機物の分解を促進するために、空気（酸素）を混合液中に分散させる機能も有する。

沈殿池１４０は、反応槽１１０の排出口１１２から排出された濾液を貯留し、沈降分離を行う。これにより、濾液に含まれる活性汚泥を沈降分離して、活性汚泥と処理水とに分離することができる。こうして分離された活性汚泥は、余剰汚泥として、後段の処理装置で処理され、処理水は放流されることとなる。

また、本実施形態において、沈殿池１４０には、沈降分離を行うことによって得られた処理水を排出する処理水出口１４２が設けられている。沈殿池１４０は、処理水出口１４２が、反応槽１１０の上端１１０ａよりも下方となるように配される。つまり、沈殿池１４０は、処理水出口１４２の鉛直方向の位置Ｔａが、反応槽１１０の上端１１０ａの鉛直方向の位置Ｔｂよりも下方となるように配される。換言すれば、沈殿池１４０は、貯留した濾液の水位Ｔｃが、反応槽１１０の水位Ｔｄよりも上方に位置することはない。

かかる構成により、重力方向（図１中、Ｚ方向）の濾液の流れにより、ポンプを使わずとも、沈殿池１４０に濾液を導くことができる。したがって、濾液を沈殿池１４０に排出するためのポンプを追加する必要はない。

以上説明したように、本実施形態にかかる活性汚泥処理システム１００によれば、従来の膜分離活性汚泥装置よりもコストを低減することができ、また、反応槽１１０における固形有機物の滞留時間を長期化して固形有機物の分解効率を向上させることが可能となる。

（第２の実施形態：活性汚泥処理システム２００）
上記第１の実施形態では、濾液中の活性汚泥を重力で沈降分離する沈殿池１４０を備えた活性汚泥処理システム１００について説明したが、濾液中の活性汚泥が沈降しにくく、沈殿池１４０のみでは、分離した処理水中の活性汚泥の濃度が放流基準値を満たさない場合もある。そこで、第２の実施形態では、沈殿池１４０よりも活性汚泥の分離能力が高い手段を備えた活性汚泥処理システム２００について説明する。

図４は、第２の実施形態にかかる活性汚泥処理システム２００を説明するための図である。本実施形態の図４では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。また、図４中、物質の流れを白抜き矢印で示す。

図４に示すように、活性汚泥処理システム２００は、反応槽１１０と、フィルタ部１２０と、散気部１３０と、凝集沈殿ユニット２４０とを含んで構成される。なお、上述した活性汚泥処理システム１００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、ここでは、構成の異なる凝集沈殿ユニット２４０について詳述する。

凝集沈殿ユニット２４０は、第１攪拌装置２５０と、第２攪拌装置２６０と、沈殿池２７０とを含んで構成される。

第１攪拌装置２５０は、第１貯留槽２５２と、凝集剤導入部２５４と、第１攪拌部２５６とを含んで構成される。第１貯留槽２５２は、排出口１１２から排出された濾液を貯留する。凝集剤導入部２５４は、例えば、ポンプで構成され、凝集剤供給源から第１貯留槽２５２に凝集剤を導入する。第１攪拌部２５６は、第１貯留槽２５２内において濾液と凝集剤とを第１の攪拌速度で攪拌する。第１攪拌装置２５０を備える構成により、濾液と凝集剤とを実質的に均一に混合することが可能となる。こうして生成された濾液と凝縮剤との混合液は、後述する第２攪拌装置２６０の第２貯留槽２６２に送出されることとなる。

また、本実施形態において、第１貯留槽２５２には、濾液と凝集剤との混合液を第２貯留槽２６２に送出する混合液出口２５２ａが設けられている。第１貯留槽２５２は、混合液出口２５２ａが、反応槽１１０の上端１１０ａよりも下方となるように配される。つまり、第１貯留槽２５２は、混合液出口２５２ａの鉛直方向の位置Ｔｅが、反応槽１１０の上端１１０ａの鉛直方向の位置Ｔｂよりも下方となるように配される。換言すれば、第１貯留槽２５２は、貯留した濾液の水位Ｔｆが、反応槽１１０の水位Ｔｄよりも上方に位置することはない。

かかる構成により、重力方向（図４中、Ｚ方向）の濾液の流れにより、ポンプを使わずとも、第１貯留槽２５２に濾液を導くことができる。したがって、濾液を第１貯留槽２５２に排出するためのポンプを追加する必要はない。

第２攪拌装置２６０は、第２貯留槽２６２と、第２攪拌部２６４とを含んで構成される。第２貯留槽２６２は、第１攪拌装置２５０において生成された、濾液と凝集剤との混合液を貯留する。第２攪拌部２６４は、第２貯留槽２６２内において、混合液を第１の攪拌速度より低速の第２の攪拌速度で攪拌する。第２攪拌装置２６０を備える構成により、凝集剤による、濾液中の活性汚泥の凝集を促進することが可能となる。こうして生成された、凝集された活性汚泥（活性汚泥と凝集剤の凝集体）を含む液は、後述する沈殿池２７０に送出されることとなる。

沈殿池２７０は、第２攪拌装置２６０によって生成された混合液（凝集された活性汚泥を含む液）を貯留し、沈降分離を行う。これにより、混合液に含まれる凝集された活性汚泥を沈降分離して、活性汚泥と処理水とに分離することができる。こうして分離された活性汚泥は、余剰汚泥として、後段の処理装置で処理され、処理水は放流されることとなる。凝集沈殿ユニット２４０を備える構成により、処理水中の活性汚泥の濃度を低減することができる。

（第３の実施形態：活性汚泥処理システム３００）
上記第１の実施形態、第２の実施形態では、沈殿池１４０に貯留した濾液の水位Ｔｃが反応槽１１０の水位Ｔｄより下方となるように、沈殿池１４０や第１貯留槽２５２を配する構成について説明した。しかし、既存の活性汚泥装置では、沈殿池１４０に貯留した濾液の水位Ｔｃが、反応槽１１０の水位Ｔｄより高かったり、あるいは、実質的に等しかったりする場合もある。そこで、第３の実施形態では、反応槽と、濾液から活性汚泥を分離する装置との位置関係に制限されず、既存の活性汚泥装置の反応槽においても、活性汚泥のフロックを留めつつ、フロックより小さい活性汚泥を、濾液から活性汚泥を分離する装置に排出することが可能となる活性汚泥処理システム３００について説明する。

図５は、第３の実施形態にかかる活性汚泥処理システム３００を説明するための図である。図５中、物質の流れを白抜き矢印で示す。

図５に示すように、活性汚泥処理システム３００は、反応槽１１０と、フィルタ部１２０と、散気部１３０と、ポンプ３４０と、濾過装置３５０とを含んで構成される。なお、上述した活性汚泥処理システム１００と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略し、ここでは、構成の異なるポンプ３４０、濾過装置３５０について詳述する。

ポンプ３４０は、開口部１２４から濾液を引き抜く。濾過装置３５０は、例えば、砂濾過器で構成され、ポンプ３４０を通じて排出された濾液から活性汚泥を濾過して分離する。こうして分離された活性汚泥は、余剰汚泥として、後段の処理装置で処理され、濾液から活性汚泥が分離されることで得られた処理水は放流されることとなる。

開口部１２４からポンプ３４０で濾液を引き抜く構成により、反応槽１１０と、濾液から活性汚泥を分離する装置（濾過装置３５０）との位置関係に制限されず、濾液を反応槽１１０から濾過装置３５０へ送出することができる。したがって、既存の活性汚泥装置の反応槽を利用することができる。

なお、本実施形態では、濾液から活性汚泥を分離する装置として、濾過装置３５０を例に挙げて説明したが、濾過装置３５０に代えて、沈殿池１４０や凝集沈殿ユニット２４０を採用してもよい。

（実施例）
孔の目開きが３５μｍの本体部１２２を有するフィルタ部１２０を反応槽１１０に配し、活性汚泥の濃度が３６００ｍｇ／Ｌの混合液を通過させて透過流束を測定した。なお、反応槽１１０の排出口１１２は大気中に開放とし、反応槽１１０内の混合液の水位は排出口１１２より１０ｃｍ高くなるように混合液を導入した。

その結果、透過流束が約１ｍ／ｈとなり、ポンプを利用せずとも濾液を排出口１１２から排出することができることを確認できた。これにより、本実施形態のフィルタ部１２０の透過流束は、膜分離活性汚泥装置の精密濾過膜の透過流束（約０．４ｍ／ｄａｙ）よりも、５０倍大きいことが分かった。したがって、従来の膜分離活性汚泥装置と実質的に同一の処理速度とする場合、本体部１２２の大きさを小さくすることができ、本体部１２２に要するコストを低減することができることが分かった。また、従来の膜分離活性汚泥装置の精密濾過膜と実質的に同じ大きさの本体部１２２を利用することにより、５０倍の速度で混合液を濾過できることが確認された。

（変形例）
図６は、フィルタ部１２０の変形例を説明するための図であり、フィルタ部１２０を上面から見た図を示す。本実施形態の図６では、垂直に交わるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸（鉛直方向）を図示の通り定義している。

図６に示すように、変形例では、図６中Ｘ軸方向に亘って５つのフィルタ部１２０を備える構成について説明するが、フィルタ部１２０の数は、反応槽１１０の大きさや混合液の流速等に応じて任意に決定することができる。

フィルタ部１２０の開口部１２４には、集水管４５０が接続される。集水管４５０は、開口部１２４に接続された流通管４５２と、流通管４５２同士を連通させ、流通管４５２を通じて回収された濾液を受け入れる回収管４５４と、回収管４５４から延伸した延伸管４５６とを含んで構成される。

そして、集水管４５０を構成する管のうち、最も下流側に配される延伸管４５６の下流側端部が排出口１１２に接続されることとなる。

なお、本実施形態において、集水管４５０は、可撓性を有するフレキシブル管で構成される。かかる構成により、水位変動や水流等によってフィルタ部１２０が移動したとしても、フィルタ部１２０と排出口１１２とを安定して接続することが可能となる。

また、変形例のフィルタ部１２０を活性汚泥処理システム３００に適用する場合、延伸管４５６の下流側端部をポンプ３４０に接続すればよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した実施形態において、本体部１２２全体が混合液に浸漬される構成について説明した。しかし、本体部１２２の上端１２２ａが混合液の水面Ｗの上方に配されてもよい。また、本体部１２２の上端１２２ａが混合液の水面Ｗの上方に配される場合、上端１２２ａは、開放されていてもよいし、閉鎖されていてもよい。

また、上述した実施形態において、濾液から活性汚泥を分離する分離装置（沈殿池１４０、凝集沈殿ユニット２４０、濾過装置３５０）を備える活性汚泥処理システム１００、２００、３００について説明した。しかし、濾液中の活性汚泥が少なく、何らの処理を施さずとも放流基準値を満たす場合、濾液から活性汚泥を分離する分離装置（沈殿池１４０、凝集沈殿ユニット２４０、濾過装置３５０）を省略してもよい。

また、沈殿池１４０や第１貯留槽２５２の水位と実質的に等しい水位の反応槽を利用して、上述した第１、第２の実施形態の活性汚泥処理システム１００、２００を構成する場合、既存の反応槽の上端から鉛直上方に延在した延在面を形成し、反応槽から混合液が溢れないようにしつつ反応槽の水位を高めることで、反応槽と、沈殿池１４０や第１貯留槽２５２との水位差を形成してもよい。

本発明は、活性汚泥を用いて排水中の有機物を分解したり、アンモニアを酸化したりする活性汚泥処理システムに利用することができる。

１００、２００、３００ 活性汚泥処理システム
１１０ 反応槽
１１２ 排出口
１２０ フィルタ部
１２２ 本体部
１２４ 開口部
１３０ 散気部
１４０、２７０ 沈殿池
１４２ 処理水出口
２５０ 第１攪拌装置
２５２ 第１貯留槽
２５２ａ 混合液出口
２５４ 凝集剤導入部
２５６ 第１攪拌部
２６０ 第２攪拌装置
２６２ 第２貯留槽
２６４ 第２攪拌部
３４０ ポンプ
３５０ 濾過装置

Claims (6)

1. 活性汚泥および被処理物が混合された混合液が滞留され、該活性汚泥によって該被処理物を分解する反応槽と、
   前記反応槽に設けられた排出口と、
   前記反応槽内に配され、複数の孔が形成された本体部を有し、該本体部の外面から内面へ該混合液の一部が通過し、通過した濾液を前記排出口へ導くとともに、該外面で該混合液中の活性汚泥のフロックを捕捉するフィルタ部と、
   前記本体部の外面に気泡を接触させ、該外面に付着した付着物を離脱させる散気部と、
   を備え、
   前記本体部に形成された孔の孔径は、前記活性汚泥のフロックを通過不可能または通過困難とし、該フロックより小さい活性汚泥を通過可能または通過容易とする大きさであることを特徴とする活性汚泥処理システム。
2. 前記排出口から排出された濾液を貯留し、沈降分離を行う沈殿池をさらに備え、
   前記沈殿池は、前記沈降分離を行うことによって得られた処理水を排出する処理水出口を有し、
   前記沈殿池は、前記処理水出口が、前記反応槽の上端より下方となるように配されることを特徴とする請求項１に記載の活性汚泥処理システム。
3. 前記排出口から排出された濾液を貯留する第１貯留槽と、該第１貯留槽に貯留された濾液に凝集剤を導入する凝集剤導入部と、該第１貯留槽内において該濾液と該凝集剤とを第１の攪拌速度で攪拌する第１攪拌部とを含んで構成される第１攪拌装置と、
   前記第１攪拌装置において生成された、前記濾液と前記凝集剤との混合液を貯留する第２貯留槽と、該第２貯留槽内において該混合液を前記第１の攪拌速度より低速の第２の攪拌速度で攪拌する第２攪拌部とを含んで構成される第２攪拌装置と、
   前記第２攪拌装置によって生成された混合液を貯留し、沈降分離を行う沈殿池と、
   をさらに備え、
   前記第１貯留槽は、前記濾液と前記凝集剤との混合液を排出する混合液出口を有し、
   前記第１貯留槽は、前記混合液出口が、前記反応槽の上端より下方となるように配されることを特徴とする請求項１に記載の活性汚泥処理システム。
4. 活性汚泥および被処理物が混合された混合液が滞留され、該活性汚泥によって該被処理物を分解する反応槽と、
   前記反応槽内に配され、複数の孔が形成された本体部と、該本体部に設けられた開口部とを有し、該本体部の外面から内面へ該混合液の一部が通過し、通過した濾液を該開口部へ導くとともに、該外面で該混合液中の活性汚泥のフロックを捕捉するフィルタ部と、
   前記開口部から濾液を引き抜くポンプと、
   前記本体部の外面に気泡を接触させ、該外面に付着した付着物を離脱させる散気部と、
   を備え、
   前記本体部に形成された孔の孔径は、前記活性汚泥のフロックを通過不可能または通過困難とし、該フロックより小さい活性汚泥を通過可能または通過容易とする大きさであることを特徴とする活性汚泥処理システム。
5. 前記ポンプを通じて排出された濾液から前記フロックより小さい活性汚泥を濾過して分離する濾過装置をさらに備えたことを特徴とする請求項４に記載の活性汚泥処理システム。
6. 前記活性汚泥のフロックを通過不可能または通過困難とし、該フロックより小さい活性汚泥を通過可能または通過容易とする大きさは、１０μｍ〜１００μｍのうち、予め設定された大きさであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の活性汚泥処理システム。

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