JP4859192B2 - 下水の高度処理方法及びシステム - Google Patents
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Description
しかしながら、活性汚泥循環偏法ではT−N(全窒素)除去率が60〜70%と十分高くないこと、既存施設として圧倒的に数の多い標準活性汚泥法を改造して実施しようとした場合、HRT(水理学的滞留時間)を長くする必要があるため水槽容量の増加など大きな施設拡張が必要となること、などの問題点があった。
特許文献1(特開平9−225492号公報)には、膜モジュールを用いた廃水処理方法が開示されている。これは、好気槽内に膜モジュールを浸漬せず、該好気槽の後段に膜モジュールを備えた固液分離を設けた構成となっている。
さらに、特許文献3(特開平11−277095号公報)にも同様に浸漬膜を用いた有機性排液の生物処理方法が開示されており、曝気槽と膜分離装置との間の循環液を一部引き抜き、浸漬型膜分離装置内に導入する構成となっている。このとき、浸漬型膜分離装置からの液をオゾン処理槽との間で循環させて、オゾン処理槽にて汚泥改質することにより好気槽での分解性を高くしている。
さらに、近年の都市水循環の激変と、一過性の上下水道システム建設に起因する河川基底流量や地下水量、水辺空間など都市内水資源量の減少も重大な問題としてクローズアップされつつあり、下水処理水の再生利用など循環型水利用システムの構築も志向されている。特に、下水処理水の河川維持用水としての利用が重要であるが、河川下流部にある下水処理場からの上流への大量送水にはエネルギーが必要で、また水質に対しても不安があり、これらが制限となって進展しない。
下水を第1嫌気槽にて嫌気性生物処理し、嫌気性処理液を好気槽にて好気性生物処理し、該好気槽からの好気性処理液の一部を引き抜いて前記第1嫌気槽に循環させるようにした下水の高度処理方法において、
前記第1嫌気槽への下水流量に対する前記好気性処理液の循環比(循環流量/下水流量)を5以上にするとともに、
前記好気槽から流出した好気性処理液を第2嫌気槽に導入して嫌気性生物処理した後、該第2嫌気槽からの嫌気性処理液を、曝気下に浸漬膜が液中配置された膜分離槽に導入して膜分離し、分離汚泥の少なくとも一部を返送汚泥として第1嫌気槽に返送するとともに、
前記膜分離槽にて得られた分離汚泥を脱水した後、化学酸化処理装置にて脱水分離液に含有する難生物分解物質を除去し、該除去後の処理水を前記第1嫌気槽へ返送することを特徴とする。
これは、従来広く用いられていた標準活性汚泥法等の既存の生物処理設備に本構成を適用することができるため、水槽容量を増加しなくても高い窒素除去性能が得られ、施設を拡張する必要がなくイニシャルコストの低減が可能となる。
本発明は、下水処理場の敷地内または近隣に木質バイオマス発電システムが設置された場合に好適に用いられ、熱分解装置から得られる熱分解残渣を何れかの生物処理水槽に注入することで、この残渣に内分泌攪乱化学物質や変異原性前駆物質等の難生物分解物質を吸着させ、分解を促進させることで生物分解機能を向上させることができる。また、熱分解残渣に汚泥が吸着するため、膜分離槽における固液分離性を向上させることができる。さらに、発電システムで生成した電力を下水処理水再生利用のための送水エネルギー等に利用することが好ましい。
前記好気槽から好気性処理液を一部引き抜いて前記第1嫌気槽に循環させる循環ラインと、前記膜分離槽からの分離汚泥の少なくとも一部を前記第1嫌気槽に返送する汚泥返送ラインとを備え、
前記循環ラインは、前記第1嫌気槽への下水流量に対する前記好気性処理液の循環比(循環流量/下水流量)が5以上に設定され、
更に前記膜分離槽からの分離汚泥を脱水する脱水装置と、脱水分離液に含有される難生物分解物質を化学酸化処理により分解除去する化学酸化処理装置と、を備え、該化学酸化処理装置からの処理液を前記第1嫌気槽へ返送する処理液返送ラインを設けたことを特徴とする。
このとき、ユニット化された既存の生物処理設備内が隔壁により4領域に分割され、該4領域が上流側から順に前記第1嫌気槽、前記好気槽、前記第2嫌気槽、前記膜分離槽であることが好適である。
さらにまた、前記第1嫌気槽、前記好気槽、前記第2嫌気槽、前記膜分離槽のうち少なくとも何れか一の槽に、木質バイオマスを熱分解して得られた熱分解残渣を投入する手段を備えたことを特徴とする。
さらに、環境に有害な内分泌攪乱化学物質や変異原性前駆物質のうち生物処理で分解されなかった難生物分解物質の環境への排出を抑制することが可能である。
特に本発明は、前記膜分離槽にて得られた分離汚泥を脱水した後、化学酸化処理装置にて脱水分離液に含有する難生物分解物質を除去し、該除去後の処理水を前記第1嫌気槽へ返送することにより、膜分離槽で阻止された環境に有害な内分泌攪乱化学物質や変異原性前駆物質のうち生物処理で分解されなかった難生物分解物質が脱水汚泥に混ざって環境へ流出することを防止できる。
図1乃至図4は、実施例1乃至実施例4に係る下水の高度処理システムの全体構成を夫々示す図である。本実施例は下水中に含有される窒素を主として除去する方法及びシステムであり、窒素の高除去率を達成可能な構成となっている。
好気槽3は、好気性条件下で好気性微生物の酸化作用により主として有機性窒素、アンモニア性窒素を亜硝酸性窒素或いは硝酸性窒素まで酸化分解する硝化工程を行う装置である。槽内には空気若しくは酸素を供給する曝気手段4を備えている。
膜分離槽7は、浸漬膜9が槽内の液中に浸漬配置され、該浸漬膜9の下方には曝気手段8が備えられている。該膜分離槽7は、浸漬膜9の透過側をポンプで吸引或いはサイホンなどのように水位差を利用して処理水12を得る。曝気手段8は膜分離にかける前に汚泥を好気化し、膜ファウリング物質の生成を抑制して膜分離機能を安定化させるためのものである。浸漬膜9は現在下水処理で実用されているもの(孔径0.1〜0.4μmのMF)でよいが、もちろんUFでも適用可能である。
ここで、好気槽3から第1嫌気槽1への循環比(循環流量/下水流量)を高くすることは従来制限されていたが、下水のような希薄な液でもMLSS濃度が8000〜12000(mg/L)では第1嫌気槽1における好気槽3からのDO(溶存酸素)持込の影響や脱窒速度の低下もない。このような影響さえなければ循環比を高くすることにより高いT−N除去率となることは知られていたが、下水では長い間循環比2以下で実施されてきた。
さらに、循環比5を5以上とすることにより第1嫌気槽1、好気槽3までで80%以上のT−Nを除去すれば、第2嫌気槽6で有機炭素源を全く注入することなくトータルとして90%以上のT−N除去率を達成することができる。
EN=R/(1+R)
EN=Qr+Qc/Qin
ここで、EN:窒素除去率、R:循環比、Qc:循環流量(m3/d)、Qr:汚泥返送量(m3/d)、Qin:下水流量(m3/d)である。
ここから、一例として循環液11の循環流量Qrを5Qとすると、第1嫌気槽1における窒素除去率が83%となり、残留窒素が17%となる。
このように、既存の設備を利用することにより、イニシャルコストの低減が可能となるとともに、設備を拡張することなく窒素除去率を向上させることができる。
本実施例2では、実施例1と同様に処理過程において上流側から第1嫌気槽1、好気槽3、第2嫌気槽5、膜分離槽7が直列に配置された構成となっている。また、好気槽3から好気性処理液を一部引き抜いた循環液11は第1嫌気槽1に返送され、下水10とともに第1嫌気槽1に導入される。膜分離槽7にて分離された分離汚泥13の少なくとも一部は返送汚泥15として同様に第1嫌気槽1に導入される。このとき、好気槽3から第1嫌気槽1への循環比を5以上に設定する。
脱水装置20は、分離汚泥13を脱水分離液16と汚泥脱水ケーキ17に固液分離する装置で、例えば遠心分離装置やベルトプレス、スクリュープレス等が挙げられる。
化学酸化処理装置21は、生物処理により分解困難な難生物分解物質を化学酸化する装置である。ここで難生物分解物質とは、例えば内分泌攪乱化学物質や変異原性前駆物質をいう。内分泌攪乱化学物質は環境ホルモンとも呼ばれ、動物の生体内に取り込まれた場合に、本来、その生体内で営まれている正常ホルモンの作用に影響を与える外因性の物質として疑われる化学物質である。変異原性前駆物質は、体細胞の遺伝子或いは染色体に突然変異誘引作用をもつ変異原生の前駆体物質をいう。
尚、化学酸化処理装置21は、これらの手段に限定されるものではなく、難生物分解物質を分解除去可能な化学的手段であれば何れでも良いが、濁水に対しても好適に利用可能な手段とすることが重要である。
膜分離槽7で得られた処理水12は一時的に下水処理水貯槽25に貯留された後、下水処理水送水設備34に供給され、下水処理水45として電力44を利用したポンプにより下水処理水需要先へ送水される。
尚、本実施例4は、上記した実施例1の構成以外にも実施例2若しくは3に適用することもできる。
3 好気槽
5 第2嫌気槽
7 膜分離槽
9 浸漬膜
10 下水
11 循環液
14 余剰汚泥
15 返送汚泥
16 脱水分離液
17 脱水汚泥
20 脱水装置
21 化学酸化処理装置
22 嫌気性消化装置
25 消化分離液
26 消化汚泥
27 脱水分離液
31 熱分解装置
40 木質バイオマス
41 熱分解残渣
44 電力
45 送水用下水処理水
Claims (6)
- 下水を第1嫌気槽にて嫌気性生物処理し、嫌気性処理液を好気槽にて好気性生物処理し、該好気槽からの好気性処理液の一部を引き抜いて前記第1嫌気槽に循環させるようにした下水の高度処理方法において、
前記第1嫌気槽への下水流量に対する前記好気性処理液の循環比(循環流量/下水流量)を5以上にするとともに、
前記好気槽から流出した好気性処理液を第2嫌気槽に導入して嫌気性生物処理した後、該第2嫌気槽からの嫌気性処理液を、曝気下に浸漬膜が液中配置された膜分離槽に導入して膜分離し、分離汚泥の少なくとも一部を返送汚泥として第1嫌気槽に返送するとともに、
前記膜分離槽にて得られた分離汚泥を脱水した後、化学酸化処理装置にて脱水分離液に含有する難生物分解物質を除去し、該除去後の処理水を前記第1嫌気槽へ返送することを特徴とする水の高度処理方法。 - ユニット化された既存の生物処理設備内を隔壁により4領域に分割し、該4領域が上流側から順に前記第1嫌気槽、前記好気槽、前記第2嫌気槽、前記膜分離槽を形成し、下水が各領域を順次通過することにより窒素除去が行われることを特徴とする請求項1記載の下水の高度処理方法。
- 前記第1嫌気槽、前記好気槽、前記第2嫌気槽、前記膜分離槽のうち少なくとも何れか一の槽に、木質バイオマスを熱分解して得られた熱分解残渣を投入することを特徴とする請求項1記載の下水の高度処理方法。
- 下水を嫌気性生物処理する第1嫌気槽と、該第1嫌気槽からの嫌気性処理液を好気性生物処理する好気槽と、好気性処理液を嫌気性生物処理する第2嫌気槽と、曝気下に浸漬膜が液中配置され、前記第2嫌気槽からの嫌気性処理液を膜分離して透過液と分離汚泥を得る膜分離槽と、
前記好気槽から好気性処理液を一部引き抜いて前記第1嫌気槽に循環させる循環ラインと、前記膜分離槽からの分離汚泥の少なくとも一部を前記第1嫌気槽に返送する汚泥返送ラインとを備え、
前記循環ラインは、前記第1嫌気槽への下水流量に対する前記好気性処理液の循環比(循環流量/下水流量)が5以上に設定され、
更に前記膜分離槽からの分離汚泥を脱水する脱水装置と、脱水分離液に含有される難生物分解物質を化学酸化処理により分解除去する化学酸化処理装置と、を備え、該化学酸化処理装置からの処理液を前記第1嫌気槽へ返送する処理液返送ラインを設けたことを特徴とする下水の高度処理システム。 - ユニット化された既存の生物処理設備内が隔壁により4領域に分割され、該4領域が上流側から順に前記第1嫌気槽、前記好気槽、前記第2嫌気槽、前記膜分離槽であることを特徴とする請求項4記載の下水の高度処理システム。
- 前記第1嫌気槽、前記好気槽、前記第2嫌気槽、前記膜分離槽のうち少なくとも何れか一の槽に、木質バイオマスを熱分解して得られた熱分解残渣を投入する手段を備えたことを特徴とする請求項4記載の下水の高度処理システム。
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