JP4408435B2 - 廃水処理装置および廃水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、廃水処理装置および廃水処理方法に関する。

従来、下水等の有機性被処理水を活性汚泥処理槽で生物処理する技術が種々提案されている。このような技術においては、汚水を管路により処理施設に移送し、処理施設においては、管路により移送された汚水を最初沈殿池で固液分離した後、汚泥を滞留させた活性汚泥処理槽にて曝気をして活性汚泥処理を行い、活性汚泥処理した処理物をさらに固液分離して、処理水と余剰汚泥とに分離する（非特許文献１）。
「下水道ハンドブック」、株式会社建設産業調査会、１９９７年２月１５日、ｐ．３８８、図１０．２．１

上記のような下水処理等における活性汚泥処理法では、活性汚泥処理槽内のＭＬＳＳ（MixedLiquor Suspeded Solids：混合液懸濁物質）濃度は、一般的に１５００〜２０００ｍｇ／Ｌの範囲で運転されている。しかし、ＭＬＳＳ濃度が低過ぎると処理が安定せず余剰汚泥の減容化が図れないため、より高いＭＬＳＳ濃度で汚泥処理を行うことが考えられる。ところが、上記の技術においては、活性汚泥処理槽内を高いＭＬＳＳ濃度に保つことが困難である。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、活性汚泥処理槽のＭＬＳＳ濃度を高く保ちつつ活性汚泥処理を行うことができる廃水処理装置および廃水処理方法を提供することにある。

本発明は、被処理水を活性汚泥処理する活性汚泥処理槽と、活性汚泥処理槽の処理物中に含まれる汚泥を浮上濃縮して分離する常圧浮上装置と、常圧浮上装置により汚泥を分離された分離液をさらに固液分離する最終沈澱池と、常圧浮上装置により濃縮された汚泥を活性汚泥処理槽に戻すべく返送する濃縮汚泥返送ラインと、最終沈澱池により分離液を固液分離して得られた汚泥を、常圧浮上装置に戻すべく返送する第１汚泥返送ラインと、を備えた廃水処理装置である。

この構成によれば、常圧浮上装置が活性汚泥処理槽の処理物中に含まれる汚泥を濃縮して分離し、濃縮汚泥返送ラインが常圧浮上装置により濃縮された汚泥を活性汚泥処理槽に戻すべく返送するため、活性汚泥処理槽のＭＬＳＳ濃度を高くして活性汚泥処理を行うことができる。また、最終沈澱池が常圧浮上装置により汚泥を分離された分離液をさらに固液分離するため、処理水を一層清澄にして排出することができる。

また、最終沈澱池により固液分離され濃縮された汚泥を、第１汚泥返送ラインが常圧浮上装置に返送するため、当該濃縮された汚泥がさらに常圧浮上装置で濃縮されることになり、活性汚泥処理槽のＭＬＳＳ濃度を一層高くして活性汚泥処理を行うことができる。

また、最終沈澱池により分離液を固液分離して得られた汚泥を、活性汚泥処理槽に戻すべく返送する第２汚泥返送ラインを備えていても良い。この構成によれば、最終沈澱池により固液分離され濃縮された汚泥を、第２汚泥返送ラインが活性汚泥処理槽に直接返送するため、最終沈澱池から返送される汚泥の濃度が十分高い場合、活性汚泥処理槽のＭＬＳＳ濃度を高くして活性汚泥処理を行うことができる。

あるいは、最終沈澱池により分離液を固液分離して得られた汚泥を、常圧浮上装置に戻すべく返送する第１汚泥返送ラインと、活性汚泥処理槽に戻すべく返送する第２汚泥返送ラインとを備え、第１汚泥返送ラインと第２汚泥返送ラインとで返送する汚泥の割合が変更自在とされていることが好適である。

この構成によれば、第１汚泥返送ラインと第２汚泥返送ラインとで返送する汚泥の割合を変更自在とされているため、活性汚泥処理槽のＭＬＳＳ濃度も所望に変更自在とできる。

また本発明の別の態様は、被処理水を活性汚泥処理槽で活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、活性汚泥処理工程の処理物中に含まれる汚泥を常圧浮上装置で浮上濃縮して分離する汚泥濃縮工程と、汚泥濃縮工程により汚泥を分離された分離液をさらに最終沈澱池で固液分離する固液分離工程と、汚泥濃縮工程により濃縮された汚泥を活性汚泥処理工程に戻すべく濃縮汚泥返送ラインにより返送する濃縮汚泥返送工程と、を含み、最終沈澱池により分離液を固液分離して得られた汚泥を、常圧浮上装置に戻すべく第１汚泥返送ラインにより返送することを特徴とする廃水処理方法である。

本発明の廃水処理装置および廃水処理方法によれば、活性汚泥処理槽のＭＬＳＳ濃度を高くして活性汚泥処理を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態に係る廃水処理装置および廃水処理方法について添付図面を参照して説明する。なお、同一の構成要素は同一の符号で示し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る廃水処理装置の構成を示す図である。本実施形態の排水処理装置１０により処理される廃水は、例えば、下水、農業集落排水、漁業集落排水、民間企業排水、団地排水等の有機性排水である。

図１に示すように、本実施形態の廃水処理装置１０は、被処理水を移送する汚水流入管路Ｌ０と、被処理水を固液分離する最初沈殿池５０と、最初沈殿池５０から被処理水供給ラインＬ１を介して供給された被処理水を活性汚泥処理する活性汚泥処理槽１２と、活性汚泥処理槽１２から処理物移送ラインＬ２を介して供給された処理物に含まれる汚泥を濃縮する常圧浮上装置（汚泥濃縮装置）３０と、常圧浮上装置３０から分離液移送ラインＬ６を介して供給され、汚泥を分離された分離液をさらに固液分離する最終沈澱池（固液分離槽）２４とを備えている。また廃水処理装置１０は、常圧浮上装置３０により濃縮された汚泥を活性汚泥処理槽１２に戻すべく返送する濃縮汚泥返送ラインＬ７を備える。さらに廃水処理装置１０は、最終沈澱池２４により処理物を固液分離して得られた汚泥を、常圧浮上装置３０に戻すべく返送する分離固形分移送ラインＬ４、第１汚泥返送ポンプ２８および第１汚泥返送ラインＬ５を備える。なお、分離固形分移送ラインＬ４により移送された汚泥の内、第１汚泥返送ラインＬ５により返送された汚泥を除いた残部は、汚泥処理施設４０に送られる。汚泥処理施設４０では、汚泥を脱水処理した後、焼却処理を行う。汚泥の脱水処理により脱水された水は、返流水再送ラインＬ８によって、汚水流入管路Ｌ０に返送される。

最初沈殿池５０は、被処理水を固液分離するもので、回転駆動されるスクレーパ５２を有している。このスクレーパ５２は、槽の底部にたまった固形物を中央に集めるもので、この固形物は固形物排出ラインＬ９により排出される。また、最初沈殿池５０は、固形物を分離された被処理水の上澄み液を、被処理水供給ラインＬ１を介して活性汚泥処理槽１２に供給する。

活性汚泥処理槽１２は、送風機１４、流量計１６および攪拌機１８を有し、これらにより槽内の汚泥を曝気し攪拌することができる。また活性汚泥処理槽１２は、ＤＯ計（溶存酸素計）２０とＯＲＰ計２２（酸化還元電位検出計）とを有し、これらにより槽内の溶存酸素量と酸化還元電位を測定して、送風機１４および攪拌機１８を制御し、槽内の溶存酸素量を所定値とする。活性汚泥処理槽１２は、濃縮汚泥返送ラインＬ７から送られる濃縮汚泥のため、ＭＬＳＳ濃度が１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌと高濃度になる。

常圧浮上装置３０は、浮上濃縮法により、活性汚泥処理槽１２からの汚泥を濃縮するものである。混合器３２は、処理物移送ラインＬ２により移送された処理物を気泡と混合し、常圧浮上装置３０に送る。常圧浮上装置３０は、槽の底部から処理物が噴出し、気泡の付着した汚泥を槽の水面に浮上させる。掻寄器３４は、水面に浮上させた汚泥を掻き集めて、濃縮汚泥移送ラインＬ７によって、被処理水供給ラインＬ１から活性汚泥処理槽１２に返送する。この常圧浮上装置３０は、活性汚泥処理槽１２からの汚泥を２倍以上に濃縮し、ＭＬＳＳ濃度を２００００〜３００００ｍｇ／Ｌとする。一方、常圧浮上装置３０は、槽内で浮上せず、分離液下部に残存するＳＳ（Suspeded Solids：懸濁物質）を、分離液移送ラインＬ６によって最終沈殿池２４に送る。

最終沈澱池２４は、汚泥を除去され少量のＳＳが残存する分離液を汚泥と処理水とに固液分離するもので、最初沈殿池５０と同様に、回転駆動されるスクレーパ２６を有している。このスクレーパ２６は、槽の底部にたまった汚泥を中央に集めて排出するもので、この汚泥は分離固形分移送ラインＬ４により移送される。一方、最終沈澱池２４は、分離された処理水を、処理水排出ラインＬ３を介して排出する。第１汚泥返送ラインＬ５および第１汚泥返送ポンプ２８は、分離固形分移送ラインＬ４により移送された汚泥の一部を、常圧浮上装置３０に返送する。

以下、本実施形態の廃水処理装置１０の作用について説明する。汚水流入管路Ｌ０により移送された被処理水は、最初沈殿池５０で固液分離されて活性汚泥処理槽１２で活性汚泥処理される。活性汚泥処理された処理物は、常圧浮上装置３０で濃縮されて濃縮汚泥返送ラインＬ７を介して活性汚泥処理槽１２に返送される。常圧浮上装置３０で濃縮された汚泥を分離された分離液は、最終沈殿池２４でさらに固液分離され、固液分離された上澄み液は処理水として処理水排出ラインＬ３により排出される。固液分離された汚泥の一部は、第１汚泥返送ラインＬ５により常圧浮上装置３０に返送される。

本実施形態においては、特に、活性汚泥処理された処理物が常圧浮上装置３０で濃縮され、活性汚泥処理槽１２に返送される。下水処理等における活性汚泥法では、活性汚泥処理槽内におけるＭＬＳＳ濃度は、一般に１５００〜２０００ｍｇ／Ｌの範囲で運転されている。一方、窒素、りんの除去を目的とした高度処理では、２０００〜３０００ｍｇ／Ｌ、オキシデーションデッチでは３０００〜４０００ｍｇ／ＬのＭＬＳＳ濃度が設計標準となっている。ＭＬＳＳ濃度が低すぎると処理が安定せず汚泥の減容化が図れない。一方、ＭＬＳＳ濃度が高すぎると必要な酸素量が増え、不経済となると考えられている。

しかし、近年、ＭＬＳＳ濃度を高くした活性汚泥法が提案されている。例えば、汚泥減容プロセス、し尿処理プロセス等においてはＭＬＳＳ濃度を６０００〜１５０００ｍｇ／Ｌの高い値で運転することが提案され、特殊なケースとしては２００００ｍｇ／Ｌで運転することも提案されている。

しかしながら、このような高ＭＬＳＳ濃度の処理においては、固液分離、特に汚泥の濃縮方法が問題となる。汚泥を高ＭＬＳＳ濃度に濃縮するためには、遠心分離法、膜分離法等が採用される場合が多い。しかし、遠心分離法はランニングコストが高く、膜分離法はイニシャルコストが高いといったデメリットが生じる場合がある。

そこで本実施形態では、従来、最終沈殿池からの余剰汚泥を処理・処分するために用いられていた浮上濃縮法を用いて汚泥を濃縮する。本実施形態では、活性汚泥処理槽１２と常圧浮上装置３０と最終沈殿池２４とを直列に設置し、活性汚泥処理槽１２からの汚泥の濃縮を常圧浮上装置３０によって行い、常圧浮上装置３０の下部分離液の清澄化は最終沈殿池２４において重力沈降によって行うものとした。浮上濃縮法には加圧濃縮法と常圧濃縮法とがあるが、本実施形態では加圧ポンプの稼動等で電気使用量がかさむ加圧浮上法ではなく、常圧浮上法を採用する。

従来の装置においては、活性汚泥処理槽１２に返送される汚泥の年間を通してのＭＬＳＳ濃度は３０００〜６０００ｍｇ／Ｌの範囲と考えられる。本実施形態では、活性汚泥処理槽１２に返送する汚泥のＭＬＳＳ濃度を２００００〜３００００ｍｇ／Ｌとすることにより、活性汚泥処理槽１２におけるＭＬＳＳ濃度を１００００〜１５０００ｍｇ／Ｌと高くすることができる。これにより汚泥処理の安定化が図られ、余剰汚泥の減容化効率の向上が図られる。また、廃水処理施設において冬期に反応が遅くなる消化・脱窒反応が、活性汚泥処理槽１２のＭＬＳＳ濃度が高濃度であるため、良好に進行する。さらに、常圧浮上装置３０および最終沈殿池２４を直列で設置するため、高濃度の濃縮汚泥が得られるとともに、濃縮汚泥を分離された後の分離液を供給される最終沈殿池２４では一層清澄な上澄み液を処理水として排出できる。

以下、本発明の第２実施形態について説明する。図２は、本発明の第２実施形態に係る廃水処理装置の構成を示す図である。図２に示すように、本実施形態においては、廃水処理装置１０は、第１汚泥移送ラインＬ５にさらに第２汚泥移送ラインＬ１０が付加され、第２汚泥移送ラインＬ１０は、活性汚泥処理槽１２に汚泥を返送する。第１汚泥移送ラインＬ５と第２汚泥移送ラインＬ１０との間には、流量調整弁３６が設けられている。本実施形態においては、流量調製弁３６を調節することにより、第１汚泥返送ラインＬ５により常圧浮上装置３０に返送する汚泥と、第２汚泥返送ラインＬ１０により活性汚泥処理槽１２に返送する汚泥との割合を変更自在とされている。本実施形態においては、例えば、分離固形分移送ラインＬ４により最終沈殿池２４から引き抜かれた汚泥の濃度が十分に高い場合には、返送汚泥として常圧浮上装置３０に返送する汚泥よりも活性汚泥処理槽１２に返送する汚泥の割合を増やすことができる。このようにして、本実施形態では、活性汚泥処理槽１２におけるＭＬＳＳ濃度を自在に制御することができる。

尚、本発明の廃水処理装置および廃水処理方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明の第１実施形態に係る廃水処理装置の構成を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る廃水処理装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０…廃水処理装置、１２…活性汚泥処理槽、１４…送風機、１６…流量計、１８…攪拌機、２０…ＤＯ計、２２…ＯＲＰ計、２４…最終沈澱池（固液分離槽）、２６…スクレーパ、２８…汚泥返送ポンプ、３０…常圧浮上装置（汚泥濃縮装置）、３２…混合器、３４…掻寄器、３６…流量調節弁、４０…汚泥処理施設、５０…最初沈殿池、５２…スクレーパ、Ｌ０…汚水流入管路、Ｌ１…被処理水供給ライン、Ｌ２…処理物移送ライン、Ｌ３…処理水排出ライン、Ｌ４…分離固形分移送ライン、Ｌ５…第１汚泥返送ライン、Ｌ６…分離液移送ライン、Ｌ７…濃縮汚泥返送ライン、Ｌ８…返流水返送ライン、Ｌ９…固形物排出ライン、Ｌ１０…第２汚泥返送ライン。

Claims (4)

1. 被処理水を活性汚泥処理する活性汚泥処理槽と、
   前記活性汚泥処理槽の処理物中に含まれる汚泥を浮上濃縮して分離する常圧浮上装置と、
   前記常圧浮上装置により汚泥を分離された分離液をさらに固液分離する最終沈澱池と、
   前記常圧浮上装置により濃縮された汚泥を前記活性汚泥処理槽に戻すべく返送する濃縮汚泥返送ラインと、
   前記最終沈澱池により分離液を固液分離して得られた汚泥を、前記常圧浮上装置に戻すべく返送する第１汚泥返送ラインと、
   を備えた廃水処理装置。
2. 前記最終沈澱池により分離液を固液分離して得られた汚泥を、前記活性汚泥処理槽に戻すべく返送する第２汚泥返送ラインを備える、請求項１に記載の廃水処理装置。
3. 前記最終沈澱池により分離液を固液分離して得られた汚泥を、前記常圧浮上装置に戻すべく返送する第１汚泥返送ラインと、前記活性汚泥処理槽に戻すべく返送する第２汚泥返送ラインとを備え、前記第１汚泥返送ラインと前記第２汚泥返送ラインとで返送する汚泥の割合が変更自在とされている、請求項１に記載の廃水処理装置。
4. 被処理水を活性汚泥処理槽で活性汚泥処理する活性汚泥処理工程と、
   前記活性汚泥処理工程の処理物中に含まれる汚泥を常圧浮上装置で浮上濃縮して分離する汚泥濃縮工程と、
   前記汚泥濃縮工程により汚泥を分離された分離液をさらに最終沈澱池で固液分離する固液分離工程と、
   前記汚泥濃縮工程により濃縮された汚泥を前記活性汚泥処理工程に戻すべく濃縮汚泥返送ラインにより返送する濃縮汚泥返送工程と、を含み、
   前記最終沈澱池により分離液を固液分離して得られた汚泥を、前記常圧浮上装置に戻すべく第１汚泥返送ラインにより返送することを特徴とする廃水処理方法。

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