JP3835610B2 - 排水処理方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は排水処理方法及び装置に係り、特にリンを含む有機性排水の処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水などのリンを含む有機性排水を生物処理する方法としては、当該排水を嫌気槽−好気槽−沈殿池の順に通して処理する嫌気−好気法（通称、ＡＯ法）が知られている。図４に示すように、被処理水１が流入する嫌気槽２では沈殿池４から返送された活性汚泥が嫌気条件下でリンを放出する。好気槽３では曝気によって好気条件下におかれた活性汚泥が排水中の有機物を栄養源として増殖するとともに排水中のリン及び嫌気槽で放出されたリンを汚泥体内に取り込む。この結果、排水中の有機物とリンが同時に除去される。沈殿池４では活性汚泥が沈殿分離され、上澄水は処理水５として系外に排出される。沈殿した汚泥の大部分は返送汚泥６として嫌気槽２に返送され繰り返し循環される。残部の汚泥は好気槽で増殖した活性汚泥の量にほぼ相当し、余剰汚泥７として後処理工程８に送られる。
【０００３】
しかしながら、上記の嫌気−好気法ではリンを体内に取り込んだ活性汚泥が嫌気条件下におかれるとリンを再放出する不安定な状態にある。沈殿池４では滞留時間の関係で嫌気条件になる場合があり、リンが沈殿池４内で再放出され上澄水側に移行し、処理水５のリン濃度が上昇するという事態がしばしば発生していた。また、沈殿池４から引き抜かれた余剰汚泥７はその後の濃縮や脱水などの後処理工程８で嫌気条件下におかれると同様にリンを再放出し、再放出されたリンは後処理工程の脱離液９に移行する。脱離液９は通常、上流側の被処理水１に合流され、再処理を受ける。この結果、処理設備のリン負荷が増加して処理設備全体のリン除去性能に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００４】
このような問題を改善するために、例えば特許文献１や特許文献２には余剰汚泥を嫌気状態にして余剰汚泥からリンを強制的に液側に放出させ、この液側に移行したリンを物理化学的に除去、回収する方法が記載されている。しかしながら、これらの方法はプロセスが複雑であり、また沈殿池４内でリンが再放出され処理水５のリン濃度が上昇するという上述した問題を解決できない。
【０００５】
一方、例えば特許文献３や特許文献４には好気槽３などの生物処理槽内に凝集剤を添加し、被処理水中のリンを安定な固形物として凝集させる方法が記載されている。これらの方法によれば汚泥からリンが再放出するという問題は発生しない。しかしながら、循環する汚泥６中に凝集剤に起因する金属成分が高濃度に蓄積し、この金属成分が活性汚泥の生物処理活性を低下させるという問題があった。
【０００６】
また、処理水５に凝集剤を添加して処理水中のリンを安定な固形物として凝集分離することも考えられる。しかしながら、この方法は凝集剤を多量に必要とするので実用的でない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３１７４９２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９２１８５号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６９８６６号公報
【特許文献４】
特開２００２−３０７０９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の背景のもとで創案されたものであり、本発明の目的は生物処理の活性を高く維持しつつ、少量の凝集剤によってリンを効果的かつ安定に除去することが可能な排水処理方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る排水処理方法は、リンを含む有機性排水を活性汚泥が保持された好気槽に導入して生物処理する一次処理工程と、この一次処理工程を経た一次処理水に前記一次処理工程で発生した余剰汚泥を混和するとともに凝集剤を添加して前記一次処理水中に残存するリンを凝集分離処理する二次処理工程とを含み、前記一次処理水中のリン濃度に応じて、当該一次処理水の一部のみを二次処理工程で処理することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は上記の構成において、前記一次処理工程では前記好気槽での汚泥濃度が所定値となるように好気槽内の汚泥混合水を一定量引き抜き、この汚泥混合水中の汚泥を前記一次処理水と混和する余剰汚泥とすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る排水処理装置は、リンを含む有機性排水を活性汚泥の存在下で曝気する好気槽と、この好気槽の流出液を一次処理水と汚泥とに分離する沈殿池と、この沈殿池で分離された汚泥を前記好気槽に返送する汚泥返送手段と、前記好気槽の汚泥混合水を引き抜く余剰汚泥引抜手段と、前記沈殿池から排出される一次処理水中のリン濃度に応じて流量が制御された当該一次処理水の一部と前記余剰汚泥引抜手段で引き抜いた汚泥混合水とを混和するとともに凝集剤が添加される混和槽と、この混和槽で生成した凝集物を分離する固液分離手段とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、一次処理工程を経た一次処理水に一次処理工程で発生した余剰汚泥を混和するとともに凝集剤を添加して、一次処理水中に残存するリンを凝集分離処理するようにした。混和した余剰汚泥は懸濁物質として凝集フロック形成上の核となり、また沈殿分離の場合には共沈作用によって微細フロックの沈降を促進させる。このため、少量の凝集剤を添加するだけで効率のよい凝集分離処理が行われ、一次処理水からリンが除去される。また、分離された余剰汚泥には凝集フロック及び未反応の凝集剤が含まれている。このため、後処理工程で嫌気状態におかれた余剰汚泥からリンが再放出しても、これらのリンは凝集フロック及び未反応の凝集剤に取り込まれ、脱離液側に移行することはない。また、一次処理工程では凝集剤に起因する金属成分が混入しないので、生物処理の活性を高く維持することができる。また、一次処理水中のリン濃度に応じて、当該一次処理水の一部のみを二次処理工程で処理するようにしたので、一次処理水の全量を二次処理工程で処理する場合に比べて、設備費や凝集剤の消費量を大幅に削減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る排水処理方法及び装置の第１実施形態を示す処理系統図である。一次処理工程は被処理水２０を嫌気槽２２、好気槽２４、沈殿池２６の順に通すことによって実行される。嫌気槽２２には被処理水２０と沈殿池２６から返送された活性汚泥２８とが流入し、混合される。嫌気槽２２は嫌気状態に維持されており、流入した活性汚泥がリンを放出する。好気槽２４はブロワ３０からの曝気によって好気状態に維持されている。この好気槽２４では活性汚泥が被処理水中の有機物を栄養源として増殖するとともに被処理水中のリン及び嫌気槽２２で放出されたリンを汚泥体内に取り込む。この結果、被処理水中の有機物とリンが同時に除去される。沈殿池２６では活性汚泥が沈殿分離され、上澄水は一次処理水３２として排出管４２から排出される。沈殿した汚泥の全量が返送汚泥２８として嫌気槽２２に返送され繰り返し循環される。
【００１４】
好気槽２４で活性汚泥が増殖する結果、一次処理工程を循環する活性汚泥の濃度が次第に高くなる。したがって、好気槽２４には汚泥濃度計３４が設置され槽内の汚泥濃度を検出している。また、好気槽２４には余剰汚泥を引き抜くための汚泥引抜管３８が接続され、汚泥引抜管３８には汚泥引抜ポンプ４０が設けられている。汚泥濃度計３４の検出値は第１コントローラ３６に送られる。第１コントローラ３６では汚泥濃度計３４の検出値が所定の好ましい値となるように、汚泥引抜管３８から引き抜く汚泥混合水の流量を演算し、汚泥引抜ポンプ４０の流量を制御する。その結果、汚泥引抜管３８から引き抜かれた汚泥混合水中の汚泥が余剰汚泥として一次処理工程から排出され、一次処理工程では循環する活性汚泥の濃度が所定の好ましい値に維持される。
【００１５】
前記したように好気槽２４では活性汚泥によるリンの取り込み作用によって被処理水２０中のリンが除去される。このため、沈殿池２６の上澄水である一次処理水３２中のリン濃度は通常は放流基準値以下であることが多い。しかしながら、流入する被処理水２０のリン負荷が一時的に増加した時やその他の諸々の要因によって一次処理水３２中のリン濃度が目標値を上回る場合がある。また、沈殿池２６では流入した汚泥混合水が沈殿処理のためにかなり長い時間、滞留し、池内が嫌気状態になる場合がある。すると、活性汚泥に取り込まれていたリンが再放出され、一次処理水３２のリン濃度が上昇するケースもしばしば発生する。
【００１６】
このような場合に二次処理工程が実施される。この二次処理工程は一次処理水３２の少なくとも一部を凝集分離処理することによって実施される。すなわち、一次処理水３２の排出管４２には抜出しポンプ４４を備えた管路４６が分岐しており、一次処理水３２の一部が混和槽４８に供給される。なお、一次処理水３２の残部は排出管４２から直接に系外に排出される。混和槽４８には前記した汚泥引抜管３８からの汚泥混合水も供給され、一次処理水と汚泥混合水が混和される。また、混和槽４８には凝集剤タンク５０内の凝集剤が注入ポンプ５２を備えた管路５４から添加される。用いる凝集剤としてはポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどのアルミニウム系凝集剤のほか、塩化第二鉄などの鉄系凝集剤、有機高分子凝集剤でもよく、またこれらの組み合わせでもよい。その結果、混和槽４８では凝集剤の凝集作用によって凝集フロックが形成される。この凝集フロックの形成の際に一次処理水に残存していたリンが取り込まれる。なお、一次処理水と混和した汚泥混合水中の余剰汚泥は懸濁物質として凝集フロック形成上の核となり、凝集作用を促進させる。凝集処理を受けた一次処理水は次段の沈殿槽５６に送られる。沈殿槽５６では凝集フロックが余剰汚泥とともに沈殿分離される。この沈殿分離の際に懸濁した汚泥が共沈作用によって微細フロックの沈降を促進させる。リンが除去された上澄水は二次処理水として管路５８から排出される。管路５８からの二次処理水は、前記した排出管４２を流れる一次処理水３２の残部と合流した後、管路６０から系外に排出される。
【００１７】
管路６０には排出される処理水中のリン濃度を検出するリン濃度計６２が設けられ、リン濃度計６２の検出値は第２コントローラ６４に送信される。第２コントローラ６４ではリン濃度計６２の検出値が目標値以下となるように、二次処理工程を必要とする一次処理水の流量を演算する。この演算結果に基づき第２コントローラ６４では抜出しポンプ４４を制御するとともに、当該流量に比例した量の凝集剤を混和槽４８に添加するべく注入ポンプ５２を制御する。
【００１８】
沈殿槽５６で沈殿分離された凝集フロックを含む汚泥は管路６６から抜出され、必要な後処理工程を受ける。この余剰汚泥には凝集フロック及び未反応の凝集剤が含まれている。このため、後処理工程で嫌気状態におかれた余剰汚泥からリンが再放出しても、これらのリンは凝集フロック及び未反応の凝集剤に取り込まれ、脱離液側に移行することはない。なお、抜出した汚泥の一部を必要に応じて管路６８を介して混和槽４８に循環させることが好ましい。すなわち、抜出した汚泥中に凝集力を持つ未反応の凝集剤が多く含まれている場合がある。このような場合に当該汚泥を混和槽４８に循環させると、凝集剤を無駄なく利用できる。また、混和槽４８や沈殿槽５６での汚泥濃度を上げることで、汚泥による凝集促進作用や共沈作用を高めることができる。この汚泥の循環量は経験的に求められるが、混和槽４８に供給する汚泥の総量を一定に保持するとよい。したがって、前記汚泥引抜管３８から混和槽４８に供給される汚泥混合水が少ない時には、汚泥の循環量を多くするように循環ポンプ７０を第１コントローラ３６で制御することが好ましい。
【００１９】
図２は本実施形態に係る二次処理工程でのリンの物質収支図である。同図において、一次処理水の総流量Ｑ1、リン濃度をＣ1とする。汚泥引抜管３８から引抜かれて混和槽４８に供給される汚泥混合水の流量をＱ2とする。一次処理水の内、管路４６から混和槽４８に供給されて二次処理工程を受ける一次処理水の比率をＲとする。二次処理工程を経て沈殿槽５６から排出される二次処理水のリン濃度をＣ2とする。二次処理工程を受けない一次処理水と二次処理水が合流後の目標リン濃度をＣtとする。すると合流点Ｘにおけるリンのマスバランスから同図に示したように比率Ｒを求める式（１）が定まる。この式（１）を用いて、例えば一次処理水の総流量Ｑ1を１００量、リン濃度Ｃ1を２.０ｍｇ／Ｌ、汚泥混合水の流量Ｑ2を１０量、二次処理水のリン濃度Ｃ2を０.１ｍｇ／Ｌ、合流後の目標リン濃度Ｃtを１.０ｍｇ／Ｌとして比率Ｒを求めると、比率Ｒは約０.４８となる。すなわち、一次処理水の総量の約半分だけを二次処理工程で処理すれば合流後の処理水の目標リン濃度Ｃtをクリアすることができる。このため、一次処理水の全量を二次処理工程で処理する場合と比較して、設備費や凝集剤の消費量を大幅に削減することができる。
【００２０】
上述のとおり、本実施形態の排水処理方法及び装置によれば、一次処理工程を経た一次処理水の一部に一次処理工程で発生した余剰汚泥に相当する分の汚泥混合水を混和するとともに凝集剤を添加して、一次処理水中に残存するリンを凝集分離処理するようにした。このため、少量の凝集剤を添加するだけで効率のよい凝集分離処理が行われ、一次処理水からリンが除去される。また、分離された余剰汚泥には凝集フロック及び未反応の凝集剤が含まれている。このため、後処理工程で嫌気状態におかれた余剰汚泥からリンが再放出しても、これらのリンは凝集フロック及び未反応の凝集剤に取り込まれ、脱離液側に移行することはない。また、一次処理工程では凝集剤に起因する金属成分が混入しないので、生物処理の活性を高く維持することができる。
【００２１】
なお、前記本実施形態では第１コントローラ３６や第２コントローラ６４によって汚泥混合水の流量や二次処理工程を必要とする一次処理水の流量などを自動制御するように説明した。しかしながら、本発明はこのような方法に限定されない。例えば好気槽２４内の汚泥濃度や管路６０から排出される処理水のリン濃度を１日に１回の頻度で検査員がマニュアルで検出する。この検出結果に基づき汚泥混合水の流量や二次処理工程を必要とする一次処理水の流量などをマニュアルで調節するようにしてもよい。
【００２２】
図３は本発明に係る排水処理方法及び装置の第２実施形態を示す処理系統図である。図３において図１と同一の符号を付した要素は上述の第１実施形態で説明した要素と同一の機能を有しており、説明を省略する。この第２実施形態は第１処理工程が当業者の間で活性汚泥循環変法（又はＡ２Ｏ法）と通称されている構成となっている。すなわち、嫌気槽２２と好気槽２４との間に無酸素槽２３が設けられ、好気槽２４内の汚泥混合水（硝化液）が管路２５から無酸素槽２３に循環するようにされている。この構成では被処理水に含まれる窒素成分を栄養源として活性汚泥中に硝化菌と脱窒菌が繁殖し、有機物、リン以外に被処理水から窒素成分も効率的に除去される。
【００２３】
また、この第２実施形態では前記汚泥混合水に代えて沈殿池２６で沈殿分離した余剰汚泥が管路２７から混和槽４８に供給される。また、一次処理水３２の排出管４２にはリン濃度計６２が配置され、このリン濃度計６２の検出値が第３コントローラ６３に送信される。第３コントローラ６３ではリン濃度計６２の検出結果に基づき二次処理工程を必要とする一次処理水の流量を演算し、抜出しポンプ４４を制御するとともに、当該流量に比例した量の凝集剤を混和槽４８に添加するべく注入ポンプ５２を制御する。また、混和槽４８の次段には第１実施形態の沈殿槽５６に代わる固液分離手段として膜分離槽５７が設けられている。この膜分離器５７で分離された凝集フロックを含む汚泥は管路６７から抜出され、一部が管路６９を介して混和槽４８に循環され、残部が余剰汚泥として必要な後処理工程を受ける。膜分離槽５７の膜５７Ａを透過した二次処理水は第１実施形態と同様に管路５８から排出される。
【００２４】
この第２実施形態でも、上述の第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、本発明は上記各実施形態に限定されず、例えば第１処理工程は嫌気槽や無酸素槽を省略した単一の好気槽を備えたものでもよい。また、第２処理工程に係る凝集分離処理手段としては、混和槽と次段の固液分離手段の組み合わせにかぎらず、混和と固液分離の機能が同一槽内で併行して達成される構造の手段としてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、一次処理工程を経た一次処理水に一次処理工程で発生した余剰汚泥を混和するとともに凝集剤を添加して、一次処理水中に残存するリンを凝集分離処理するようにした。このため、混和した余剰汚泥は懸濁物質として凝集フロック形成上の核となり、少量の凝集剤を添加するだけで効率のよい凝集分離処理が行われ、一次処理水からリンが除去される。また、分離された余剰汚泥には凝集フロック及び未反応の凝集剤が含まれている。このため、後処理工程で嫌気状態におかれた余剰汚泥からリンが再放出しても、これらのリンは凝集フロック及び未反応の凝集剤に取り込まれ、脱離液側に移行することはない。また、一次処理工程では凝集剤に起因する金属成分が混入しないので、生物処理の活性を高く維持することができる。また、一次処理水中のリン濃度に応じて、当該一次処理水の一部のみを二次処理工程で処理するようにしたので、一次処理水の全量を二次処理工程で処理する場合に比べて、設備費や凝集剤の消費量を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る排水処理方法及び装置の第１実施形態を示す処理系統図である。
【図２】 第１実施形態に係る二次処理工程でのリンの物質収支図である。
【図３】 本発明に係る排水処理方法及び装置の第２実施形態を示す処理系統図である。
【図４】 従来技術に係る嫌気−好気法の処理系統図である。
【符号の説明】
２０………被処理水、２２………嫌気槽、２４………好気槽、２６………沈殿池、３２………一次処理水、３４………汚泥濃度計、３６………第１コントローラ、３８………汚泥引抜管、４０………汚泥引抜ポンプ、４２………排出管、４４………抜出しポンプ、４８………混和槽、５０………凝集剤タンク、５２………注入ポンプ、５６………沈殿槽、６２………リン濃度計、６４………第２コントローラ。
【発明の属する技術分野】
本発明は排水処理方法及び装置に係り、特にリンを含む有機性排水の処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下水などのリンを含む有機性排水を生物処理する方法としては、当該排水を嫌気槽−好気槽−沈殿池の順に通して処理する嫌気−好気法（通称、ＡＯ法）が知られている。図４に示すように、被処理水１が流入する嫌気槽２では沈殿池４から返送された活性汚泥が嫌気条件下でリンを放出する。好気槽３では曝気によって好気条件下におかれた活性汚泥が排水中の有機物を栄養源として増殖するとともに排水中のリン及び嫌気槽で放出されたリンを汚泥体内に取り込む。この結果、排水中の有機物とリンが同時に除去される。沈殿池４では活性汚泥が沈殿分離され、上澄水は処理水５として系外に排出される。沈殿した汚泥の大部分は返送汚泥６として嫌気槽２に返送され繰り返し循環される。残部の汚泥は好気槽で増殖した活性汚泥の量にほぼ相当し、余剰汚泥７として後処理工程８に送られる。
【０００３】
しかしながら、上記の嫌気−好気法ではリンを体内に取り込んだ活性汚泥が嫌気条件下におかれるとリンを再放出する不安定な状態にある。沈殿池４では滞留時間の関係で嫌気条件になる場合があり、リンが沈殿池４内で再放出され上澄水側に移行し、処理水５のリン濃度が上昇するという事態がしばしば発生していた。また、沈殿池４から引き抜かれた余剰汚泥７はその後の濃縮や脱水などの後処理工程８で嫌気条件下におかれると同様にリンを再放出し、再放出されたリンは後処理工程の脱離液９に移行する。脱離液９は通常、上流側の被処理水１に合流され、再処理を受ける。この結果、処理設備のリン負荷が増加して処理設備全体のリン除去性能に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００４】
このような問題を改善するために、例えば特許文献１や特許文献２には余剰汚泥を嫌気状態にして余剰汚泥からリンを強制的に液側に放出させ、この液側に移行したリンを物理化学的に除去、回収する方法が記載されている。しかしながら、これらの方法はプロセスが複雑であり、また沈殿池４内でリンが再放出され処理水５のリン濃度が上昇するという上述した問題を解決できない。
【０００５】
一方、例えば特許文献３や特許文献４には好気槽３などの生物処理槽内に凝集剤を添加し、被処理水中のリンを安定な固形物として凝集させる方法が記載されている。これらの方法によれば汚泥からリンが再放出するという問題は発生しない。しかしながら、循環する汚泥６中に凝集剤に起因する金属成分が高濃度に蓄積し、この金属成分が活性汚泥の生物処理活性を低下させるという問題があった。
【０００６】
また、処理水５に凝集剤を添加して処理水中のリンを安定な固形物として凝集分離することも考えられる。しかしながら、この方法は凝集剤を多量に必要とするので実用的でない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３１７４９２号公報
【特許文献２】
特開２００２−１９２１８５号公報
【特許文献３】
特開平１１−１６９８６６号公報
【特許文献４】
特開２００２−３０７０９４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来技術の背景のもとで創案されたものであり、本発明の目的は生物処理の活性を高く維持しつつ、少量の凝集剤によってリンを効果的かつ安定に除去することが可能な排水処理方法及び装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る排水処理方法は、リンを含む有機性排水を活性汚泥が保持された好気槽に導入して生物処理する一次処理工程と、この一次処理工程を経た一次処理水に前記一次処理工程で発生した余剰汚泥を混和するとともに凝集剤を添加して前記一次処理水中に残存するリンを凝集分離処理する二次処理工程とを含み、前記一次処理水中のリン濃度に応じて、当該一次処理水の一部のみを二次処理工程で処理することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は上記の構成において、前記一次処理工程では前記好気槽での汚泥濃度が所定値となるように好気槽内の汚泥混合水を一定量引き抜き、この汚泥混合水中の汚泥を前記一次処理水と混和する余剰汚泥とすることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る排水処理装置は、リンを含む有機性排水を活性汚泥の存在下で曝気する好気槽と、この好気槽の流出液を一次処理水と汚泥とに分離する沈殿池と、この沈殿池で分離された汚泥を前記好気槽に返送する汚泥返送手段と、前記好気槽の汚泥混合水を引き抜く余剰汚泥引抜手段と、前記沈殿池から排出される一次処理水中のリン濃度に応じて流量が制御された当該一次処理水の一部と前記余剰汚泥引抜手段で引き抜いた汚泥混合水とを混和するとともに凝集剤が添加される混和槽と、この混和槽で生成した凝集物を分離する固液分離手段とを具備したことを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明によれば、一次処理工程を経た一次処理水に一次処理工程で発生した余剰汚泥を混和するとともに凝集剤を添加して、一次処理水中に残存するリンを凝集分離処理するようにした。混和した余剰汚泥は懸濁物質として凝集フロック形成上の核となり、また沈殿分離の場合には共沈作用によって微細フロックの沈降を促進させる。このため、少量の凝集剤を添加するだけで効率のよい凝集分離処理が行われ、一次処理水からリンが除去される。また、分離された余剰汚泥には凝集フロック及び未反応の凝集剤が含まれている。このため、後処理工程で嫌気状態におかれた余剰汚泥からリンが再放出しても、これらのリンは凝集フロック及び未反応の凝集剤に取り込まれ、脱離液側に移行することはない。また、一次処理工程では凝集剤に起因する金属成分が混入しないので、生物処理の活性を高く維持することができる。また、一次処理水中のリン濃度に応じて、当該一次処理水の一部のみを二次処理工程で処理するようにしたので、一次処理水の全量を二次処理工程で処理する場合に比べて、設備費や凝集剤の消費量を大幅に削減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る排水処理方法及び装置の第１実施形態を示す処理系統図である。一次処理工程は被処理水２０を嫌気槽２２、好気槽２４、沈殿池２６の順に通すことによって実行される。嫌気槽２２には被処理水２０と沈殿池２６から返送された活性汚泥２８とが流入し、混合される。嫌気槽２２は嫌気状態に維持されており、流入した活性汚泥がリンを放出する。好気槽２４はブロワ３０からの曝気によって好気状態に維持されている。この好気槽２４では活性汚泥が被処理水中の有機物を栄養源として増殖するとともに被処理水中のリン及び嫌気槽２２で放出されたリンを汚泥体内に取り込む。この結果、被処理水中の有機物とリンが同時に除去される。沈殿池２６では活性汚泥が沈殿分離され、上澄水は一次処理水３２として排出管４２から排出される。沈殿した汚泥の全量が返送汚泥２８として嫌気槽２２に返送され繰り返し循環される。
【００１４】
好気槽２４で活性汚泥が増殖する結果、一次処理工程を循環する活性汚泥の濃度が次第に高くなる。したがって、好気槽２４には汚泥濃度計３４が設置され槽内の汚泥濃度を検出している。また、好気槽２４には余剰汚泥を引き抜くための汚泥引抜管３８が接続され、汚泥引抜管３８には汚泥引抜ポンプ４０が設けられている。汚泥濃度計３４の検出値は第１コントローラ３６に送られる。第１コントローラ３６では汚泥濃度計３４の検出値が所定の好ましい値となるように、汚泥引抜管３８から引き抜く汚泥混合水の流量を演算し、汚泥引抜ポンプ４０の流量を制御する。その結果、汚泥引抜管３８から引き抜かれた汚泥混合水中の汚泥が余剰汚泥として一次処理工程から排出され、一次処理工程では循環する活性汚泥の濃度が所定の好ましい値に維持される。
【００１５】
前記したように好気槽２４では活性汚泥によるリンの取り込み作用によって被処理水２０中のリンが除去される。このため、沈殿池２６の上澄水である一次処理水３２中のリン濃度は通常は放流基準値以下であることが多い。しかしながら、流入する被処理水２０のリン負荷が一時的に増加した時やその他の諸々の要因によって一次処理水３２中のリン濃度が目標値を上回る場合がある。また、沈殿池２６では流入した汚泥混合水が沈殿処理のためにかなり長い時間、滞留し、池内が嫌気状態になる場合がある。すると、活性汚泥に取り込まれていたリンが再放出され、一次処理水３２のリン濃度が上昇するケースもしばしば発生する。
【００１６】
このような場合に二次処理工程が実施される。この二次処理工程は一次処理水３２の少なくとも一部を凝集分離処理することによって実施される。すなわち、一次処理水３２の排出管４２には抜出しポンプ４４を備えた管路４６が分岐しており、一次処理水３２の一部が混和槽４８に供給される。なお、一次処理水３２の残部は排出管４２から直接に系外に排出される。混和槽４８には前記した汚泥引抜管３８からの汚泥混合水も供給され、一次処理水と汚泥混合水が混和される。また、混和槽４８には凝集剤タンク５０内の凝集剤が注入ポンプ５２を備えた管路５４から添加される。用いる凝集剤としてはポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウムなどのアルミニウム系凝集剤のほか、塩化第二鉄などの鉄系凝集剤、有機高分子凝集剤でもよく、またこれらの組み合わせでもよい。その結果、混和槽４８では凝集剤の凝集作用によって凝集フロックが形成される。この凝集フロックの形成の際に一次処理水に残存していたリンが取り込まれる。なお、一次処理水と混和した汚泥混合水中の余剰汚泥は懸濁物質として凝集フロック形成上の核となり、凝集作用を促進させる。凝集処理を受けた一次処理水は次段の沈殿槽５６に送られる。沈殿槽５６では凝集フロックが余剰汚泥とともに沈殿分離される。この沈殿分離の際に懸濁した汚泥が共沈作用によって微細フロックの沈降を促進させる。リンが除去された上澄水は二次処理水として管路５８から排出される。管路５８からの二次処理水は、前記した排出管４２を流れる一次処理水３２の残部と合流した後、管路６０から系外に排出される。
【００１７】
管路６０には排出される処理水中のリン濃度を検出するリン濃度計６２が設けられ、リン濃度計６２の検出値は第２コントローラ６４に送信される。第２コントローラ６４ではリン濃度計６２の検出値が目標値以下となるように、二次処理工程を必要とする一次処理水の流量を演算する。この演算結果に基づき第２コントローラ６４では抜出しポンプ４４を制御するとともに、当該流量に比例した量の凝集剤を混和槽４８に添加するべく注入ポンプ５２を制御する。
【００１８】
沈殿槽５６で沈殿分離された凝集フロックを含む汚泥は管路６６から抜出され、必要な後処理工程を受ける。この余剰汚泥には凝集フロック及び未反応の凝集剤が含まれている。このため、後処理工程で嫌気状態におかれた余剰汚泥からリンが再放出しても、これらのリンは凝集フロック及び未反応の凝集剤に取り込まれ、脱離液側に移行することはない。なお、抜出した汚泥の一部を必要に応じて管路６８を介して混和槽４８に循環させることが好ましい。すなわち、抜出した汚泥中に凝集力を持つ未反応の凝集剤が多く含まれている場合がある。このような場合に当該汚泥を混和槽４８に循環させると、凝集剤を無駄なく利用できる。また、混和槽４８や沈殿槽５６での汚泥濃度を上げることで、汚泥による凝集促進作用や共沈作用を高めることができる。この汚泥の循環量は経験的に求められるが、混和槽４８に供給する汚泥の総量を一定に保持するとよい。したがって、前記汚泥引抜管３８から混和槽４８に供給される汚泥混合水が少ない時には、汚泥の循環量を多くするように循環ポンプ７０を第１コントローラ３６で制御することが好ましい。
【００１９】
図２は本実施形態に係る二次処理工程でのリンの物質収支図である。同図において、一次処理水の総流量Ｑ1、リン濃度をＣ1とする。汚泥引抜管３８から引抜かれて混和槽４８に供給される汚泥混合水の流量をＱ2とする。一次処理水の内、管路４６から混和槽４８に供給されて二次処理工程を受ける一次処理水の比率をＲとする。二次処理工程を経て沈殿槽５６から排出される二次処理水のリン濃度をＣ2とする。二次処理工程を受けない一次処理水と二次処理水が合流後の目標リン濃度をＣtとする。すると合流点Ｘにおけるリンのマスバランスから同図に示したように比率Ｒを求める式（１）が定まる。この式（１）を用いて、例えば一次処理水の総流量Ｑ1を１００量、リン濃度Ｃ1を２.０ｍｇ／Ｌ、汚泥混合水の流量Ｑ2を１０量、二次処理水のリン濃度Ｃ2を０.１ｍｇ／Ｌ、合流後の目標リン濃度Ｃtを１.０ｍｇ／Ｌとして比率Ｒを求めると、比率Ｒは約０.４８となる。すなわち、一次処理水の総量の約半分だけを二次処理工程で処理すれば合流後の処理水の目標リン濃度Ｃtをクリアすることができる。このため、一次処理水の全量を二次処理工程で処理する場合と比較して、設備費や凝集剤の消費量を大幅に削減することができる。
【００２０】
上述のとおり、本実施形態の排水処理方法及び装置によれば、一次処理工程を経た一次処理水の一部に一次処理工程で発生した余剰汚泥に相当する分の汚泥混合水を混和するとともに凝集剤を添加して、一次処理水中に残存するリンを凝集分離処理するようにした。このため、少量の凝集剤を添加するだけで効率のよい凝集分離処理が行われ、一次処理水からリンが除去される。また、分離された余剰汚泥には凝集フロック及び未反応の凝集剤が含まれている。このため、後処理工程で嫌気状態におかれた余剰汚泥からリンが再放出しても、これらのリンは凝集フロック及び未反応の凝集剤に取り込まれ、脱離液側に移行することはない。また、一次処理工程では凝集剤に起因する金属成分が混入しないので、生物処理の活性を高く維持することができる。
【００２１】
なお、前記本実施形態では第１コントローラ３６や第２コントローラ６４によって汚泥混合水の流量や二次処理工程を必要とする一次処理水の流量などを自動制御するように説明した。しかしながら、本発明はこのような方法に限定されない。例えば好気槽２４内の汚泥濃度や管路６０から排出される処理水のリン濃度を１日に１回の頻度で検査員がマニュアルで検出する。この検出結果に基づき汚泥混合水の流量や二次処理工程を必要とする一次処理水の流量などをマニュアルで調節するようにしてもよい。
【００２２】
図３は本発明に係る排水処理方法及び装置の第２実施形態を示す処理系統図である。図３において図１と同一の符号を付した要素は上述の第１実施形態で説明した要素と同一の機能を有しており、説明を省略する。この第２実施形態は第１処理工程が当業者の間で活性汚泥循環変法（又はＡ２Ｏ法）と通称されている構成となっている。すなわち、嫌気槽２２と好気槽２４との間に無酸素槽２３が設けられ、好気槽２４内の汚泥混合水（硝化液）が管路２５から無酸素槽２３に循環するようにされている。この構成では被処理水に含まれる窒素成分を栄養源として活性汚泥中に硝化菌と脱窒菌が繁殖し、有機物、リン以外に被処理水から窒素成分も効率的に除去される。
【００２３】
また、この第２実施形態では前記汚泥混合水に代えて沈殿池２６で沈殿分離した余剰汚泥が管路２７から混和槽４８に供給される。また、一次処理水３２の排出管４２にはリン濃度計６２が配置され、このリン濃度計６２の検出値が第３コントローラ６３に送信される。第３コントローラ６３ではリン濃度計６２の検出結果に基づき二次処理工程を必要とする一次処理水の流量を演算し、抜出しポンプ４４を制御するとともに、当該流量に比例した量の凝集剤を混和槽４８に添加するべく注入ポンプ５２を制御する。また、混和槽４８の次段には第１実施形態の沈殿槽５６に代わる固液分離手段として膜分離槽５７が設けられている。この膜分離器５７で分離された凝集フロックを含む汚泥は管路６７から抜出され、一部が管路６９を介して混和槽４８に循環され、残部が余剰汚泥として必要な後処理工程を受ける。膜分離槽５７の膜５７Ａを透過した二次処理水は第１実施形態と同様に管路５８から排出される。
【００２４】
この第２実施形態でも、上述の第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、本発明は上記各実施形態に限定されず、例えば第１処理工程は嫌気槽や無酸素槽を省略した単一の好気槽を備えたものでもよい。また、第２処理工程に係る凝集分離処理手段としては、混和槽と次段の固液分離手段の組み合わせにかぎらず、混和と固液分離の機能が同一槽内で併行して達成される構造の手段としてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、一次処理工程を経た一次処理水に一次処理工程で発生した余剰汚泥を混和するとともに凝集剤を添加して、一次処理水中に残存するリンを凝集分離処理するようにした。このため、混和した余剰汚泥は懸濁物質として凝集フロック形成上の核となり、少量の凝集剤を添加するだけで効率のよい凝集分離処理が行われ、一次処理水からリンが除去される。また、分離された余剰汚泥には凝集フロック及び未反応の凝集剤が含まれている。このため、後処理工程で嫌気状態におかれた余剰汚泥からリンが再放出しても、これらのリンは凝集フロック及び未反応の凝集剤に取り込まれ、脱離液側に移行することはない。また、一次処理工程では凝集剤に起因する金属成分が混入しないので、生物処理の活性を高く維持することができる。また、一次処理水中のリン濃度に応じて、当該一次処理水の一部のみを二次処理工程で処理するようにしたので、一次処理水の全量を二次処理工程で処理する場合に比べて、設備費や凝集剤の消費量を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る排水処理方法及び装置の第１実施形態を示す処理系統図である。
【図２】 第１実施形態に係る二次処理工程でのリンの物質収支図である。
【図３】 本発明に係る排水処理方法及び装置の第２実施形態を示す処理系統図である。
【図４】 従来技術に係る嫌気−好気法の処理系統図である。
【符号の説明】
２０………被処理水、２２………嫌気槽、２４………好気槽、２６………沈殿池、３２………一次処理水、３４………汚泥濃度計、３６………第１コントローラ、３８………汚泥引抜管、４０………汚泥引抜ポンプ、４２………排出管、４４………抜出しポンプ、４８………混和槽、５０………凝集剤タンク、５２………注入ポンプ、５６………沈殿槽、６２………リン濃度計、６４………第２コントローラ。
Claims (3)
- リンを含む有機性排水を活性汚泥が保持された好気槽に導入して生物処理する一次処理工程と、この一次処理工程を経た一次処理水に前記一次処理工程で発生した余剰汚泥を混和するとともに凝集剤を添加して前記一次処理水中に残存するリンを凝集分離処理する二次処理工程とを含み、前記一次処理水中のリン濃度に応じて、当該一次処理水の一部のみを二次処理工程で処理することを特徴とする排水処理方法。
- 前記一次処理工程では前記好気槽での汚泥濃度が所定値となるように好気槽内の汚泥混合水を一定量引き抜き、この汚泥混合水中の汚泥を前記一次処理水と混和する余剰汚泥とすることを特徴とする請求項１に記載の排水処理方法。
- リンを含む有機性排水を活性汚泥の存在下で曝気する好気槽と、この好気槽の流出液を一次処理水と汚泥とに分離する沈殿池と、この沈殿池で分離された汚泥を前記好気槽に返送する汚泥返送手段と、前記好気槽の汚泥混合水を引き抜く余剰汚泥引抜手段と、前記沈殿池から排出される一次処理水中のリン濃度に応じて流量が制御された当該一次処理水の一部と前記余剰汚泥引抜手段で引き抜いた汚泥混合水とを混和するとともに凝集剤が添加される混和槽と、この混和槽で生成した凝集物を分離する固液分離手段とを具備したことを特徴とする排水処理装置。
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