JP5749731B2 - 汚水処理装置 - Google Patents

Description

本出願は2009年12月1日に出願された、中国特許出願200910249722.X、本出願は2010年1月15日に出願された、中国特許出願201010000737.5、及び本出願は2010年11月3日に出願された、中国特許出願201010531226.6に基づく。本明細書中に中国特許出願200910249722.X、中国特許出願201010000737.5、及び中国特許出願201010531226.6の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照して取り込むものとする。

本発明は、汚水処理装置に関し、汚水フィードを処理して第一出水を生成する第一級装置と、この第一出水を処理して第二出水を生成する第二級装置とを備えるものである。第二級装置は、第一出水と凝集剤とを混合し、凝集剤を含有した第一出水を生成する混合装置と絮凝澄み装置とを有する。

中国都市汚水処理標準は、三級に分けられる。即ち、一級処理、二級処理および三級処理である。一級処理は、沈澱、浮遊選別および、ろ過等の物理的方法により汚水中の懸浮状固体物質を除去する、または凝集、酸性化および中和等の化学的方法により、汚水中に含まれる強酸、強アルカリおよび高濃度の有毒物質を初級浄化する。これにより、一級処理は、二級処理に適当な水質条件を提供する。

二級処理は、一級処理の基礎上で、通常には生物化学作用を利用し、汚水に対してさらの処理を行う。三級処理は、深度処理とも言う。二級処理の基礎上で、三級処理は、汚水水質に基づき、相応の処理方法、例えば凝集沈澱、活性カーボンろ過、逆滲透、離子交換と電透析等を採用する。

汚水生物処理は、二級処理に属し、沈澱しない懸浮物と溶解性生分解有機物とを除去することが主な目的である。この汚水生物処理としては、例えば、活性汚泥法、ＡＢプロセス、Ａ/Ｏ法（嫌気-好気法；A/O process）、Ａ²/Ｏ法（嫌気-無酸素-好気法；Anaerobic Anoxic Oxic process）、ＳＢＲ法（Sequencing Batch Reactor Process；回分式活性汚泥法）、酸化溝法（oxidation ditch process）、生物ダム法および土地処理法等がある。

汚水生化処理過程には、温度は、微生物に対する影響が非常に広く、汚水処理中の極めて大きい部分の微生物は、最適当な生長の温度範囲が20-30℃である。温度の変化は、気候と係わり、温度に対するコントロールは、通常には経済的と工程的に全てより困難である。

汚水は、二級処理を経た後、依然としてリン、窒素と生物分解しにくい有機物、ミネラル物質、病原体等を含有し、汚染を解消ために、さらに浄化処理（即ち、三級処理）する必要である。汚水三級処理は、廃水排出が環境に対する汚染を減少するにもかかわらず、水資源を節約するものの、汚水三級処理場の基礎建設費用と運転費用は、全てより高く、凡そ同じ規模の二級処理場の２〜３倍となる。従って、その発展と普及応用が制限された。なお、運転費用とは、設備を運転するのに必要な、電力費、燃料費、消耗品の購入費、人件費その他の費用を意味する。

従来の汚水処理プロセスは、生物分解転化作用と固液分離とのみにより、汚水を浄化する同時に汚染物を汚泥中に多く集中し、一級処理ステップで生成された初沈汚泥、二級処理ステップで生成された余剰活性汚泥及び三級処理で生成された化学汚泥を含む。これらの汚泥は、大量の有機物と病原体を含有し、かつ、腐敗のため極めて臭いやすく、二次汚染をもたらしやすいから、汚泥は、通常には一定の減小体積、減小重量（減量）と安定化无害化処理井を経て適切に処置を行う。よく知られる汚泥減量方法は、消化法（嫌気消化と好気消化とを含む）、汚泥熱処理法例えば湿式酸化法、汚泥濃縮法例えば重力濃縮法と気体浮遊濃縮法、汚泥脱水法例えば机械脱水と化学凝集法、汚泥ドライ法例えば自然ドライ法とオーブン法である。しかし、これらの汚泥減量方法は、完全に汚泥排出の問題を解決することができない。

絮凝澄み装置（澄み装置、澄み器、澄み槽、絮凝沈澱槽、凝集槽等とも言う）は、絮凝反応（凝集反応とも言う）と沈澱の二つ過程が一つの構築物にまとめて完成し、充分に成熟絮凝体を利用して雑質顆粒とそれに接触と絮凝して水から分離させる。よく知られる絮凝澄み装置には、机械攪拌澄み器は、近道水流が存在することと水体が攪拌器と伴う全体同心円運動現象が産生する可能から、薬剤の均一混合を実現しにくい。懸浮澄み器は、一種のスラッジ懸浮型澄み器で、汚水量、水温等因子に対してより敏感し、処理効果があまり安定ではなく、産水率がより低い。水力循環澄み器は、水流を利用して噴水器の作用下で混合を行うこととスラッジ循環還流を実現したが、従来の水力循環澄み器は、水質、水温変化に対する適応性がより悪く、運転が不安定で、特にスラッジ還流をコントロールしにくく、ヘッド損失とエネルギー消耗がより高い。

従って、依然として新しい汚水処理装置が需要し、特にだんだん高める汚水処理の需要に満たせるために、汚水三級処理を実現できる汚水処理装置が需要する。

本発明の第１の観点に係る汚水処理装置は、汚水フィードを処理して第一出水を生成する第一級装置と、この第一出水を処理して第二出水を生成する第二級装置とを備える汚水処理装置であって、上記第二級装置は、上記第一出水と凝集剤を混合して凝集剤を含有した第一出水を生成する混合装置と、絮凝澄み装置とを有し、上記絮凝澄み装置は、上記凝集剤を含有した第一出水を導入するとともに、絮凝反応により泥水混合液を生成する絮凝反応室と、上記絮凝反応室において生成された上記泥水混合液を導入するとともに、分離して第二出水の第一部分と第一スラッジとを生成する第一分離室と、上記第一スラッジの第一部分を導入するとともに、分離して第二出水の第二部分と第二スラッジとを生成する第二分離室と、を有するものである。

一般的な凝集剤には、金属塩類と高分子類との二種類がある。前者の金属塩類には、例えば、硫酸アルミニウム、塩化鉄および硫酸第一鉄がある。また、後者の高分子類には、例えば、ポリ塩化アルミニウムとポリアクリルアミド等がある。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記澄み槽は、前記第一分離室と前記第二分離室との間に配設され、上記第一スラッジの第一部分を上記第二分離室に導入する第一スラッジ排出路と、上記第一分離室と上記絮凝反応室との間に配設され、上記第一スラッジの第二部分を上記絮凝反応室に導入する第一スラッジ還流路と、を更に有し、上記第一分離室においては、上記第一スラッジ排出路の入口位置を上記第一スラッジ還流路の入口位置より高くすることもできる。

また、第一分離室で第一スラッジ排出路の入口位置は、第一分離室中の最低泥水界面で確定される。

「泥水界面」とは、泥水混合液が沈降過程には人為的に規定した浄水層とスラッジ層との間の界面を指す。例えば、泥水界面処は、臨界濁度値を有し、浄水層の濁度が臨界濁度値以下で、スラッジ層の濁度が臨界濁度値より高い。本発明には、該臨界濁度値は、NTU-散乱濁度単位で表示すると100より小さく、好ましくは１０より小さく、さらに好ましくは5より小さい。最低泥水界面とは、運転過程には第一スラッジが第二分離室に導入されてもたらした第一分離室中の泥水界面が低下させてなる最低位置を指す。最低泥水界面は、設計時に第一分離室で泥水分離を行う能力に基づいて確定され、ある状況下でさらに絮凝反応室で絮凝反応を行う能力及び他の因子をも考慮して確定される。典型的に、最低泥水界面は、第一分離室の底部に設定できる。

また、前記第一スラッジ還流路の入口位置は、好ましくは第一スラッジ還流路の入口位置より高い。例えば、第一分離室の底部が、第二分離室の頂上部である斜面を兼ねる時、第一スラッジ排出路の入口位置は、第一スラッジ還流路の入口位置より高いように斜面上に設置する又は伸びて第一分離室内部に進入する。このように、基本的に全部の第一スラッジ排出路の入口位置以上の第一スラッジ（ひいては部分の第二出水の第一部分を含む）が全て第二分離室に進入する際、第一分離室の最低泥水界面にもなる時、絮凝反応室に還流進入される第一スラッジの第二部分が依然として充分に絮凝反応の完成を保証するとともに、第二出水の第二部分と第二スラッジを生成するように第二分離室が設置によって充分の泥水分離能力を提供する。

また、その中に、第一分離室で、第一スラッジ排出路の入口の位置、特に垂直方向上の位置は、装置を調節することにより限定された最低泥水界面を調節できる。例えば、第一スラッジ排出路の入口がスリットである時、部分のスリットをオープン−オフすることにより第一スラッジ排出路の入口の位置、特に垂直方向上の位置を高める又は低下できる。また、例えば、第一スラッジ排出路の入口が伸びれる又は曲がれる管道の端口である時、管道の伸びれる又は曲がれることにより第一スラッジ排出路の入口の位置、特に垂直方向上の位置を高める又は低下できる。

このように、絮凝澄み装置は、第二出水（即ち、浄水）の産量を増加するだけではなく、総産水量に対する第一分離室の分離能力の制限を避け、充分に絮凝反応器の能力を利用し、絮凝澄み装置が水質、温度等条件変化に対する適応能力を改善し、各種状況下で安定に運転し、従来の水利循環澄み槽の欠陥を克服し、大型水処理装置に適用できる。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第二分離室は、上記第二出水の第二部分を該第二分離室から排出する第二出水の第二部分用排出路を、更に有し、上記第二分離室において、上記第二出水の第二部分用排出路の入口と、上記第一スラッジ排出路の出口とを、それぞれ、前記第一スラッジの第一部分に含まれる固体懸浮物を沈降させ、該固体懸浮物を含まない前記第二出水の第二部分を生成可能な位置に配設し、好ましくは前記第二出水の第二部分用排出路の入口と前記第一スラッジ排出路の出口とを平面上および/または立面上に交差させて配設し、および/または、前記第二出水の第二部分用排出路の入口と前記第一スラッジ排出路の出口との間にセパレータを配設することもできる。

前記第一スラッジ入口と前記第二出水の第二部分用排出路の入口を設置することにより相互の間の流体流動の距離を長くするとともに、第一スラッジの第一部分が第二分離室に進入時に第二出水の第二部分と第二スラッジに対する摂動（perturbation）を減少することで、泥水分離効果を確保し、第二出水の第二部分の水質を高め、第二スラッジの含水率を減少する。

また、前記第一スラッジ排出路の出口は適当に第二分離室の頂上部に設置し、その中には、第二分離室の頂上部が、好ましくは第一分離室の底部で、さらに好ましくは前記第一スラッジ排出路の出口が下へ延伸して第二分離室の内部に進入する。例えば、円形又は正方形の第二分離室頂上部に一つの第一スラッジ排出路出口と一つの第二出水の第二部分用排出路入口を設置する時、相互の間の距離が最大になるようにこれらを相対に設置する。円形又は正方形の第二分離室頂上部に二つの第一スラッジ排出路出口と二つの第二出水の第二部分用排出路入口を設置する時、それらを相互に間隔し且均一に第二分離室頂上部に設置し、例えば二つの第二出水の第二部分用排出路入口を相対の二つ辺縁に設置し、二つの第一スラッジ排出路出口を他の二本を相対する辺縁上に設置する。ある状況下で、第一スラッジ排出路出口も適当に離れた辺縁の位置に設置できる。第一スラッジ排出路出口が下へ延伸して第二分離室内部に進入する時、それが第二分離室内の任意位置、ひいては第二分離室の中部又は底部に設置でき、第二分離室中の泥水分離を影響しなくてよい。ある状況下で、第一スラッジ排出路出口と第二出水の第二部分用排出路入口との間にセパレータを配設し、等速流体が第一スラッジ排出路出口から第二出水の第二部分用排出路入口へ流れる流動距離を増加させて泥水分離効果を強化する。

また、上記第一スラッジ還流路は、上記絮凝反応室内の上記泥水混合液を上記第一分離室に導進入する通路であり、好ましくは上記絮凝反応室内の上記泥水混合液を、上記第一スラッジ還流路のみを用いて上記第一分離室に導入することもできる。

このように、第一スラッジの第二部分が絮凝反応室に戻す通路と絮凝反応室の泥水混合液が第一分離室に進入する通路と同じく、従って第一スラッジの第二部分と泥水混合液の逆流で接触することをもたらし、懸浮顆粒の間の衝撃と吸着を増強し、さらに絮凝澄み効果を改善した。

また、上記第一スラッジの第一部分を、重力作用により上記第二分離室内に導入できるように、上記第一分離室と上記第二分離室とを配設し、好ましくは上記第一分離室が上記第二分離室の上方に位置するとともに、上記第一分離室と上記第二分離室とが外壁を共有することもできる。このように、用地を節約し、充分に空間を利用することで、設備投資を減少できる。

また、上記第二分離室の体積を、上記第一分離室の体積以上の体積とすることもできる。好ましくは約第一分離室の体積以上である。

絮凝澄み装置の一実施形態によれば、前記第一分離室を設置することにより第一スラッジの第二部分を絮凝反応室に戻すことができる。

またにおいて、上記絮凝反応室は、第一絮凝反応室と第二絮凝反応室とを、更に有し、上記第一絮凝反応室に、凝集剤を含む原水と第二絮凝反応室混合液の第一部分とを導入するとともに、絮凝反応を行って第一絮凝反応室混合液を生成し、上記第二絮凝反応室に、上記第一絮凝反応室混合液と上記第一スラッジの第二部分とを導入するとともに、上記絮凝反応を行って第二絮凝反応室混合液を生成し、上記第二絮凝反応室混合液の第二部分を泥水混合液として、上記第一分離室に導入することもできる。

また、上記第一絮凝反応室は噴水器により構成され、前記噴水器は、凝集剤を含む原水と上記第二絮凝反応室混合液の第一部分とを導入するとともに、混合するノズルと、スロート管と、上記絮凝反応を行う反応室と、を備えることもできる。

また、上記噴水器は、ノズルとスロート管との間距を調節することで、上記第二絮凝反応室混合液の第一部分の流量を制御する第一制御手段を、更に備えることもできる。

また、上記第一絮凝反応室は旋回流発生器により構成され、上記旋回流発生器は、上記凝集剤を含む原水を導入するとともに、旋回流を生成する接線方向入口と、上記第二絮凝反応室混合液の第一部分を導入する開口と、上記絮凝反応を行う反応室と、を有し、上記接線方向入口により導入された凝集剤を含む原水と上記開口により導入された上記第二絮凝反応室混合液の第一部分とを混合するとともに、上記旋回流発生器により上記絮凝反応を行うこともできる。また、上記旋回流発生器は、上記開口の大きさを調節することで上記第二絮凝反応室混合液の第一部分の流量を制御する第二制御手段を、更に有することもできる。

本発明の一実施形態によれば、旋回流発生器の底部に少なくとも一以上の開口を有し、この開口の少なくとも１以上がスラッジ流量を調節する設備、例えば流量調節弁又は該開口サイズを調節できる折り板を有する。開口が複数存在する場合には、例えば、これらの開口の少なくとも１以上をオフすることでスラッジ流量を便利に調節することができる。また、前記接線方向入口と前記開口は、第二絮凝反応室下部のスラッジ溜まりが最少になるように第二絮凝反応室の底部の近くに設置される。

本発明に係る汚水処理装置の一実施形態によれば、所前記第一スラッジの第二部分を第二絮凝反応室に戻し、好ましくは第二絮凝反応室の下部に戻すことができる。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第一絮凝反応室および/または上記第二絮凝反応室内に、グリッドおよび/またはフィラーを配設することができる。これにより、旋回、特にマイクロ旋回の産生を増強させる。前記グリッドの例は、グリル又は多層小孔ビジョンネットを備える。前記フィラーの例は、旋回発生器、例えばCN201046927A中のマイクロ旋回発生器とCN200966942中の多面体型ネット籠絮凝反応モジュラを備える。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第一絮凝反応室および/または上記第二絮凝反応室内に、分流翼を配設することもできる。例えば螺旋型分流翼を設置し、旋回の産生、特にマイクロ旋回の産生を増強させる。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、第一分離室を設置することにより第二絮凝反応室の中に位置することもできる。例えば、第二分離室を設置することにより第一絮凝反応室を環状回る又は囲む。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、第二分離室経を設置することにより上記第一分離室と上記第二絮凝反応室の下方に位置し、好ましくは上記第二分離室の頂上部を上記第二絮凝区および上記第一分離室の底部とすることもできる。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第一絮凝反応室と上記第二絮凝反応室は、それぞれ独立的に円形又は多辺形の横断面、例えば、三辺形、四辺形、五辺形、六辺形、七辺形および八辺形のいずれかの横断面を有し、好ましくは第一絮凝反応室が円形横断面を有するとともに、第二絮凝反応室が円形又は正四辺形の横断面を有する。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第一分離室および/または上記第二分離室内に、斜管区および/または斜板区を配設することもできる。斜管又は斜板は、微細顆粒物に対する沈澱を強化し、よりよく澄み槽の沈澱効果と澄み効率を保証し、より高い水力負荷を有する。

本発明に係る汚水処理装置の一実施形態によれば、第一分離室上部に第二出水の第一部分を排出する手段、例えば、オーバフロー槽等を配設することができる。また、第二分離室上部に第二出水の第二部分を排出する手段、例えば、排水管等を配設することができる。

本発明に係る汚水処理装置の一実施形態によれば、絮凝澄み装置の上方は、開放的又は閉鎖的で、好ましくは旋回流澄み器の上方を閉鎖又は旋回流澄み器を閉鎖の建築中に置かれることで、環境の影響、特に周辺環境の光照しを減少することと汚染物が引き出す藻類の成長を妨げる。例えば、絮凝澄み装置は、周辺環境に由来する光線と汚染物が引き出す藻類の成長を抑制する遮蔽設備をさらに備える。

従来の澄み装置と比較すると、前記絮凝澄み装置は、泥水分離効果を効果的に高め、浄水産量を増加し、プロセス水消耗を減少する。第一出水と凝集剤の混合物が、接線方向方式を用いて旋回流発生器に進入する時、ヘッド損失が小さく、混合が均一で速い利点を有する。また、第一分離室は、第二分離室と絮凝反応室を離れ、絮凝反応室中の泥水混合液が第二分離室で泥水分離の摂動を避け、泥水分離の効率と効果を改善した。その同時、本発明の絮凝澄み装置は、第一スラッジ出口の位置により第一分離室中の泥水界面をコントロールでき、従って操作とコントロールを簡略し、顕著的に設備投資と運転費用を節約できる。

混合が速く、反応時間が短く、流速が高く、ヘッド損失が小さいから、前記絮凝澄み装置を使用することが大幅に絮凝反応効率を高め、絮凝時間を短縮し、薬剤消耗を低下し、沈澱分離効率と汚泥固体含有率を高め、それで基礎建設投資を節約し、運転が平穏で、衝撃負荷を耐え、浄水水質を高め、水製造コストを低下すること等の利点を有する。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第一級装置は、硝化内生脱窒法（Wuhrmann process）、Ａ/Ｏ法、バーデンホ法（Bardenpho process）、ホレドックス法(Phoredox process)、Ａ²/Ｏ法、逆Ａ²/Ｏ法（好気-無酸素-嫌気法；Oxic Anoxic Anaerobic process）、ＵＣＴ法（The University of Cape Town process）、ＭＵＣＴ法（The Modified University Cape Town process）、ＶＩＰ法（Virginia Initiative Plant process）、OWASAプロセス、ＪＨＢプロセス、ＴＮＣＵ法（the Taiwan National Central University Process）、Dephanoxプロセス、ＢＣＦＳプロセス、ＭＳＢＲ法（Modified Sequencing Batch Reactor；改良型回分式活性汚泥法）、ＳＢＲ法、ＡＢプロセス、酸化溝法、生物膜法および移動床法のいずれかの処理方法、また又はこれらをの組合せた処理方法を用い、汚水フィードに対して汚水生物処理を行うこともできる。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、前記第一級装置は、予備処理段と処理段と、を備え、前記予備処理段は、上記第一曝気槽と上記第一沈澱槽と、を有し、前記第一曝気槽の第一端において、汚水フィードと、前記第一沈澱槽において生成された第一汚泥と、前記処理段において生成された第二汚泥と、第二級装置において生成された第二スラッジとを混合し、前記第一混合液を生成し、前記第一曝気槽の第二端において、前記第一混合液を曝気して前記第二混合液を生成し、前記第一沈澱槽において、前記第一曝気槽において生成された第二混合液を分離し、上清液と第一汚泥を生成し、前記第一汚
泥の少なくとも一部を、前記第一曝気槽の第一段に還流返還し、泥齢を50日より多く、好ましくは100日より多く、さらに好ましくは300日より多く、さらに好ましくは1000日より多く、さらに好ましくは2000日より多く、さらに好ましくは5000日より多くし、前記処理段において、前記第一沈澱槽において生成された上清液に対して汚水生物処理を行い、第一出水と第二汚泥とを生成することもできる。

「泥齢」とは、活性汚泥の平均滞留時間を意味するものであり、一般的にＳＲＴにより表示される。ＳＲＴは下記数式１を用いて求められる。

（数式１）
（曝気槽有効容積×曝気槽中混合液の汚泥濃度）/（単位時間内に排出汚泥の体積×排出汚泥の汚泥濃度）

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第一曝気槽における曝気時間は、0.1〜4時間であり、好ましくは0.5〜2時間であり、さらに好ましくは0.5〜1.5時間であるとともに、上記第一沈澱槽における沈澱時間は、0.8〜6時間であり、好ましくは1〜4時間であり、さらに好ましくは1〜3時間である。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、前記第一曝気槽における曝気時間と前記第一沈澱槽における沈澱時間との比は、1:0.5〜1:6であり、好ましくは1:1〜1:3であり、さらに好ましくは1:1.5〜1:2であり、最好ましくは1:2である。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記処理段は、硝化内生脱窒法、Ａ/Ｏ法、バーデンホ法、ホレドックス法、Ａ²/Ｏ法、逆Ａ²/Ｏ法、ＵＣＴ法、ＭＵＣＴ法、ＶＩＰ法、OWASAプロセス、ＪＨＢプロセス、ＴＮＣＵ法、Dephanoxプロセス、ＢＣＦＳプロセス、ＭＳＢＲ法、ＳＢＲ法、ＡＢプロセス、酸化溝法、生物膜法および移動床法のいずれかの処理方法、またはこれらを組合せた処理方法を用い、上清液に対して汚水生物処理を行うこともできる。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記処理段は第二曝気槽と第二沈澱槽と、を備え、上記第二曝気槽において、上記第一沈澱槽において生成された上清液を曝気し、第三混合液を生成し、上記第二沈澱槽において、上記第二曝気槽において生成された第三混合液を沈澱分離し、第一出水と第二汚泥とを生成することもできる。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記処理段は、生物選択区を更に備え、上記生物選択区において、上記第一沈澱槽において生成された上清液と、上記第二曝気槽において生成された第三混合液および/または上記第二沈澱槽において生成された第二汚泥を混合し、上記上清液と第三混合液および/または第二汚泥との混合物を第二曝気槽に導入することもできる。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記上清液と上記第三混合液および/または上記第二汚泥との混合物が、上記生物選択区内に滞留する滞留時間は、0.1〜2時間であり、好ましくは0.2〜1時間であり、さらに好ましくは0.3〜0.6時間である。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第二級装置の少なくとも一部を、上記第一級装置の内部に挿入することもできる。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第二級装置の少なくとも一部を囲むように上記第一級装置を配設することもできる。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第一級装置の水平投影が第一の多辺形に呈し、上記第二級装置の投影が第二の多辺形に呈し、上記第一の多辺形と上記第二の多辺形とは、少なくとも一辺を共有する。また、上記第一の多辺形と上記第二の多辺形によって四辺形を構成し、好ましくは長方形である。

上記本発明の第１の観点に係る汚水処理装置において、上記第一級装置の汚水フィード入口処の水面が、上記第一級装置全体の最高点に位置し、上記第一級装置の第一出水出口処の水面が、上記第一級装置全体の最低点に位置するように第一級装置を設置し、上記汚水フィードは、重力作用により、上記汚水フィード入口処から上記第一出水出口処に流れる。

上記した本発明の第一汚泥生物処理装置によれば、長期間継続して運転を行う場合に、第一汚泥の全部を第一曝気槽に還流させるとともに、第二汚泥の全部も第一曝気槽に還流させることができる。これにより、基本的に汚泥の排出を無くすことができる。

また、本発明の汚水処理装置によれば、以下の効果も奏する。すなわち、構造を小型化することができ、敷地面積を小さくすることができ、処理効率を高めることができ、出水水質を良質にすることができ、顕著な経済効益を有する。

本発明の一実施形態に係る汚水処理装置の平面概略図である。 本発明の一実施形態に係る汚水処理装置の立体概略図である。 本発明の一実施形態に係る汚水処理装置に用いられる絮凝澄み装置の概略構成図である。

本発明の一実施形態に係る汚水処理装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の請求範囲が制限されるわけではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る汚水処理装置の平面概略図である。図に示すように、汚水処理装置全体は、一つの平面投影が長方形の構築物である。

汚水フィード（即ち、図１と図２中の汚水である）が第一曝気槽（I）のヘッド端に進入して第一沈澱槽（II）に由来の第一汚泥と、任意に選択できる第二汚泥（第二沈澱槽（IV）に由来する）と混合して第一混合液を生成し、第一混合液が第一曝気槽（I）中で曝気処理した後、第一曝気槽の末端で第二混合液を生成した。第二混合液が第一沈澱槽（II）進入して沈澱処理した後、第一汚泥と上清液を生成し、その中には、第一汚泥を基本的に第一曝気槽（I）のヘッド端に全部戻し、上清液生物を調節槽（III）に進入させる。上清液が生物調節槽（III）中で第二沈澱槽（IV）に由来の第二汚泥の一部と第二曝気槽（V）に由来の第三混合液と混合し、その後第二曝気槽（V）に進入して曝気処理した後、第三混合液を生成した。第三混合液の一部を還流させて生物調節槽（III）に進入する。第三混合液の他の部分を第二沈澱槽に進入して沈澱処理し、第一出水と第二汚泥を生成した。第二汚泥の一部を生物調節槽（III）進入し、第二汚泥の他の部分を基本的に第一曝気槽（I）のヘッド端に全部進入して汚水フィードと混合した。第一出水を凝集剤混合装置（VI）に進入して凝集剤と混合し、その後絮凝澄み槽（VII）に進入して水質をさらに高め、第二出水（即ち、図１と図２中の出水である）とスラッジを生成した。絮凝澄み槽（VII）に由来のスラッジも基本的に第一曝気槽（I）のヘッド端に全部還流返還して汚水フィードと混合した。

第一曝気槽（I）、生物調節槽（III）および第二曝気槽（V）は、全て狭く長い槽型構築物であり、混濁戻しと溝流れを減少するとともに、これらの少なくとも一つが、折り板を設置して流体中の固相と液相との混合を増強した。第一沈澱槽（II）と第二沈澱槽（IV）も狭く長い槽型構築物であり、それらの底部が一つ又は多数のＶ型槽と一つ又は多数の汚泥收集槽を設置して汚泥の沈澱効果を改善した。

図３が、絮凝澄み槽（VII）の一つ実施方式の構造概略図であり、絮凝澄み槽（VII）は、旋回流発生設備（7）と、旋回流発生設備（7）を囲む内筒（14）と、内筒（14）を囲む外筒（11）と、外筒（11）内部に位置する、旋回流発生設備（7）と内筒（14）の下部が含まれた倒立円錐形筒（3）と、を備える。

旋回流発生設備（7）の内部が第一絮凝反応室（A）を限定する。旋回流発生設備（7）の外壁と内筒（14）の内壁と円錐形筒（3）の上表面の一部分が第二絮凝反応室（B）を限定する。内筒（14）の外壁と外筒（11）の内壁と円錐形筒（3）の上表面の一部が第一分離室（C）を限定する。円錐形筒（3）の下表面と外筒（11）の内壁と底部（4）が第二分離室（D）を限定する。

旋回流発生設備（7）の下部で凝集剤を含む第一出水が旋回流発生設備（7）に接線方向で進入させる入口（1）を設置する。旋回流発生設備（7）の底部と下部側壁上で泥水混合液入口（2）と（5）をそれぞれ設置して第二絮凝反応室（B）の泥水混合液を旋回流発生設備（7）進入させる。多数の泥水混合液入口（2）及び/又は（5）（図2に示したように）をそれぞれ設置できる。ある状況下で、泥水混合液入口（2）又は（5）を設置するのみである。旋回流発生設備（7）の底部が底部（4）の一部でもよく、この時に一つ又は多数の泥水混合液入口（5）を設置するのみである。

旋回流発生設備（7）の上縁と内筒（14）の内壁との間に第一絮凝反応室（A）内の泥水混合液を第二絮凝反応室（B）に進入させる通路を有する。内筒（14）の下縁と倒立円錐形筒（3）の上表面との間に第二絮凝反応室（B）の泥水混合液を第一分離室（C）に進入させる通路（9）を有する。倒立円錐形筒(3)を第一分離室（C）底部の部分として、第一分離室（C）中の第一スラッジを第二分離室（D）に進入させる通路（8）を設置する。通路（8）が、第一分離室（C）中の開口を倒立円錐形筒上に設置する、又は第一分離室（C）内部（如図2所示）に延伸進入する。通路（8）が、第二分離室（D）中の開口を倒立円錐形筒（3）上に設置する、又は第二分離室（D）内部（図2に示したように）に延伸進入する。第二分離室（D）の上部で浄水排出管（10）を設置する。ある状況下で、通路（8）は、第二分離室（D）中の開口が下へ第二分離室（D）の中部ひいては底部に延伸進入するとともに、浄水排出管（10）と平面及び/又は立面上で交差に設置することで、相互間の距離を増加する。

第二絮凝反応室（B）内で多層小孔ビジョンネット（12）を設置してもよい。泥水混合液入口（2）及び/又は（5）処には、旋回流発生設備（7）に進入する泥水混合液の量を調節する調節設備、例えば流量調節弁又は該入口の開口サイズを調節できる折り板(示さず) を設置してもよい。第一分離室（C）内で斜管区及び/又は斜板区（13）を設置し、微細顆粒物に対する沈澱を強化し、よりよく澄み槽の沈澱効果と澄み効率を保証する。分離室（C）上部で上清液オーバフロー槽（15）を設置し、浄水を排出する。倒立円錐形筒（3）の筒壁の斜め角度が約30o乃至60o、例えば約45oである。内筒（14）、外筒（11）と倒立円錐形筒（3）は、正四辺形及び/又は円形の横断面をそれぞれ有する。外筒（11）の下部でスラッジ排出管（6）を設置する。

前記の絮凝澄み槽（VII）が第一出水の水質をさらに高める時に用いられ、少なくとも一部の第一出水と凝集剤を攪拌釜内で混合し、その後静態混合器中で余剰の第一出水と混合して凝集剤を含む第一出水を生成し、生成された第一出水（凝集剤を含む）を図３に示した絮凝澄み装置の入口（1）に導入する。前記の凝集剤を含む第一出水と第二絮凝反応室（B）に由来の部分泥水混合液と混合してこの順で第一絮凝反応室（A）と第二絮凝反応室（B）を通じて絮凝反応を行う。第二絮凝反応室（B）中の他の泥水混合液を通路（9）を通じて第一分離室（C）に進入して泥水分離を行い、第一浄水と第一スラッジを生成した。第一浄水をオーバフロー槽（15）から排出する。第一スラッジの第一部分を第二分離室（D）に進入し、第二部分を第二絮凝反応区（B）に還流進入してその中の泥水混合液と混合する。第二分離室（D）に進入される第一スラッジを泥水分離した後、第二浄水と第二スラッジを生成し、その中には、第二浄水を浄水管（10）より排出し、第二スラッジをスラッジ排出管（6）より排出する。
運転過程には、第一出水、第一浄水、第二浄水と第二スラッジの流量を調節することにより、第一分離室（C）中の泥水界面が基本的に通路（8）で第一分離室（C）中の開口の位置（即ち、最低泥水界面）に位置し、このように第一分離室（C）中の泥水界面を登る時、第二分離室（D）に進入された第一スラッジを増加し、浄水を減少するとともに、第一分離室（C）中の泥水界面を下げる時、第二分離室（D）に進入される第一スラッジが減少し、浄水を増加した。第二分離室（D）に進入される浄水と第一スラッジが全て泥水分離させて第二浄水と第二スラッジを生成した。このように、第一出水の水質と温度等の操作条件がどのように変化しても、全て図３に示した絮凝澄み装置を利用して処理を行う。第二分離室（D）で充分の泥水分離を行うから、生成された第二浄水は、産量がより高いことに加え水質もより良い。また、第二分離室中で泥水分離することが充分であるから、第二スラッジを排出して、もたらしたプロセス水消耗もより少なく、即ち、第二スラッジの含水率がより低い。

以上、本実施形態に係る汚水処理装置の具体的な説明を行った。明細書と請求の範囲で述べた方法の各ステップを指す番号は、特別な指示または前後文章から唯一に確定できるものを除いて、各ステップの順序を示す訳ではない。

本文では、具体的な例を応用して本発明の原理及び実施方式に対して解釈を行っているが、以上実施例の説明は、本発明の方法及びその核心思想を理解する助けをしているだけである。当業者は、本発明原理の前提下から脱離せず、本発明に対して若干の改良と修飾を行うことができること、これらの改良と修飾も本発明の請求の範囲内に入ることを明記する。

Claims (29)

1. 汚水フィードを処理して第一出水を生成する第一級装置と、この第一出水を処理して第二出水を生成する第二級装置とを備える汚水処理装置であって、
   前記第二級装置は、
   前記第一出水と凝集剤とを混合して凝集剤を含有した第一出水を生成する混合装置と、
   凝集槽と、を有し、
   前記凝集槽は、
   前記凝集剤を含有した第一出水を導入するとともに、凝集反応により泥水混合液を生成する凝集反応室と、
   前記凝集反応室において生成された前記泥水混合液を導入するとともに、分離して第二出水の第一部分と第一スラッジとを生成する第一分離室と、
   前記第一スラッジの第一部分を導入するとともに、分離して第二出水の第二部分と第二スラッジとを生成する第二分離室と、
   を有し、
   前記凝集槽は、
   前記第一分離室と前記第二分離室との間に配設され、前記第一スラッジの第一部分を前記第二分離室に導入する第一スラッジ排出路と、
   前記第一分離室と前記凝集反応室との間に配設され、前記第一スラッジの第二部分を前記凝集反応室に導入する第一スラッジ還流路と、を更に有し、
   前記第一分離室において、前記第一スラッジ排出路の入口位置を前記第一スラッジ還流路の入口位置より高くする、
   汚水処理装置。
2. 前記第二分離室は、前記第二出水の第二部分を前記第二分離室から排出する第二出水の第二部分用排出路を、更に有し、
   前記第二分離室において、前記第二出水の第二部分用排出路の入口と、前記第一スラッジ排出路の出口とを、それぞれ、前記第一スラッジの第一部分中の固体懸浮物を沈降させ、該固体懸浮物を含まない前記第二出水の第二部分を生成可能な位置に配設し、
   前記第二出水の第二部分用排出路の入口と前記第一スラッジ排出路の出口とを平面上および/または立面上に交差させて配設し、および/または、
   前記第二出水の第二部分用排出路の入口と前記第一スラッジ排出路の出口との間にセパレータを配設する、
   請求項１に記載の汚水処理装置。
3. 前記第一スラッジ還流路は、前記第一スラッジの第二部分を前記凝集反応室に導入することに加えて、前記凝集反応室内の前記泥水混合液を前記第一分離室に導入する通路であり、
   前記凝集反応室内の前記泥水混合液を、前記第一スラッジ還流路のみを用いて前記第一分離室に導入する、
   請求項１又は請求項２に記載の汚水処理装置。
4. 前記第一スラッジの第一部分を、重力作用により前記第二分離室内に導入できるように、前記第一分離室と前記第二分離室とを配設し、
   前記第一分離室を前記第二分離室の上方に配設するとともに、前記第一分離室と前記第二分離室とが外壁を共有する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
5. 前記第二分離室の体積を、前記第一分離室の体積以上の体積とする、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
6. 前記凝集反応室は、第一凝集反応室と第二凝集反応室とを、更に有し、
   前記第一凝集反応室に、凝集剤を含む原水と第二凝集反応室混合液の第一部分とを導入するとともに、凝集反応を行って第一凝集反応室混合液を生成し、
   第二凝集反応室に、前記第一凝集反応室混合液と前記第一スラッジの第二部分とを導入するとともに、前記凝集反応を行って第二凝集反応室混合液を生成し、
   前記第二凝集反応室混合液の第二部分を泥水混合液として、前記第一分離室に導入する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
7. 前記第一凝集反応室は噴水器により構成され、
   前記噴水器は、
   凝集剤を含む原水と前記第二凝集反応室混合液の第一部分とを導入するとともに、混合するノズルと、
   スロート管と、
   前記凝集反応を行う反応室と、を備える、
   請求項６に記載の汚水処理装置。
8. 前記噴水器は、ノズルとスロート管との間の距離を調節することで、前記第二凝集反応室混合液の第一部分の流量を制御する第一制御手段を、更に備える、
   請求項７に記載の汚水処理装置。
9. 前記第一凝集反応室は旋回流発生器により構成され、
   前記旋回流発生器は、
   凝集剤を含む原水を導入するとともに、旋回流を生成する接線方向入口と、
   前記第二凝集反応室混合液の第一部分を導入する開口と、
   前記凝集反応を行う反応室と、を有し、
   前記接線方向入口により導入された前記凝集剤を含む原水と前記開口により導入された前記第二凝集反応室混合液の第一部分とを混合するとともに、前記旋回流発生器により前記凝集反応を行う、
   請求項８に記載の汚水処理装置。
10. 前記旋回流発生器は、前記開口の大きさを調節することで前記第二凝集反応室混合液の第一部分の流量を制御する第二制御手段を、更に有する、
    請求項９に記載の汚水処理装置。
11. 前記第一凝集反応室および/または前記第二凝集反応室内に、グリッドおよび/またはフィラーを配設する、
    請求項６〜１０のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
12. 前記第一凝集反応室および/または前記第二凝集反応室内に、分流翼を配設する、
    請求項６〜１１のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
13. 第一分離室を設置することにより第二凝集反応室の中に位置する、
    請求項６〜１２のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
14. 第二分離室を設置することにより前記第一分離室と前記第二凝集反応室の下方に位置し、
    前記第二分離室の頂上部を前記第二凝集反応室および前記第一分離室の底部とする、
    請求項６〜１３のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
15. 前記第一凝集反応室および前記第二凝集反応室は、それぞれ独立的に円形又は多辺形の横断面、三辺形、四辺形、五辺形、六辺形、七辺形および八辺形のいずれかの横断面を有し、
    前記第一凝集反応室が円形横断面を有するとともに、
    前記第二凝集反応室が円形又は正四辺形の横断面を有する、
    請求項６〜１４のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
16. 前記第一分離室および/または前記第二分離室内に、斜管区および/または斜板区を配設する、
    請求項１〜１５のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
17. 前記第一級装置は、硝化内生脱窒法、Ａ/Ｏ法、バーデンホ法、ホレドックス法、Ａ²/Ｏ法、逆Ａ²/Ｏ法、ＵＣＴ法、ＭＵＣＴ法、ＶＩＰ法、OWASAプロセス、ＪＨＢプロセス、ＴＮＣＵ法、Dephanoxプロセス、ＢＣＦＳプロセス、ＭＳＢＲ法、ＳＢＲ法、ＡＢプロセス、酸化溝法、生物膜法および移動床法のいずれかの処理方法、またはこれらを組合せた処理方法を用い、前記汚水フィードに対して汚水生物処理を行う、
    請求項１〜１６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
18. 前記第一級装置は、予備処理段と処理段と、を備え、
    前記予備処理段は、第一曝気槽と第一沈澱槽とを、備え、
    前記第一曝気槽の第一端において、汚水フィードと、前記第一沈澱槽において生成された第一汚泥と、前記処理段において生成された第二汚泥と、前記第二級装置において生成された第二スラッジとを混合し、前記第一混合液を生成し、
    前記第一曝気槽の第二端において、前記第一混合液を曝気して第二混合液を生成し、
    前記第一沈澱槽において、前記第一曝気槽において生成された前記第二混合液を分離し、上清液と第一汚泥とを生成し、
    前記第一汚泥の少なくとも一部を、前記第一曝気槽の第一段に還流返還し、泥齢を50日より多く、又は100日より多く、又は300日より多く、又は1000日より多く、又は2000日より多く、又は5000日より多くし、
    前記処理段において、前記第一沈澱槽において生成された上清液に対して汚水生物処理を行い、第一出水と第二汚泥とを生成する、
    請求項１〜１６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
19. 前記第一曝気槽における前記曝気時間は、0.1〜4時間であり、又は0.5〜2時間であり、又は0.5〜1.5時間であるとともに、
    前記第一沈澱槽における沈澱時間は、0.8〜6時間であり、又は1〜4時間あり、又は1〜3時間である、
    請求項１８に記載の汚水処理装置。
20. 前記第一曝気槽における曝気時間と前記第一沈澱槽における沈澱時間との比は、1:0.5〜1:6であり、又は1:1〜1:3であり、又は1:1.5〜1:2であり、又は1:2である、
    請求項１８又は請求項１９に記載の汚水処理装置。
21. 前記処理段は、硝化内生脱窒法、Ａ/Ｏ法、バーデンホ法、ホレドックス法、Ａ²/Ｏ法、逆Ａ²/Ｏ法、ＵＣＴ法、ＭＵＣＴ法、ＶＩＰ法、OWASAプロセス、ＪＨＢプロセス、ＴＮＣＵ法、Dephanoxプロセス、ＢＣＦＳプロセス、ＭＳＢＲ法、ＳＢＲ法、ＡＢプロセス、酸化溝法、生物膜法および移動床法の中のいずれかの処理方法、またはこれらを組み合わせた処理方法を用い、上清液に対して汚水生物処理を行う、
    請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
22. 前記処理段は第二曝気槽と第二沈澱槽と、を備え、
    前記第二曝気槽において、前記第一沈澱槽において生成された上清液を曝気し、第三混合液を生成し、
    前記第二沈澱槽において、前記第二曝気槽において生成された第三混合液を沈澱分離し、第一出水と第二汚泥とを生成する、
    請求項１８〜２０のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
23. 前記処理段は、生物選択区を更に備え、
    前記生物選択区において、前記第一沈澱槽において生成された上清液と、前記第二曝気槽において生成された第三混合液および/または前記第二沈澱槽において生成された第二汚泥とを混合し、
    前記上清液と第三混合液および/または第二汚泥との混合物を、前記第二曝気槽に導入する、
    請求項２２に記載の汚水処理装置。
24. 前記上清液と第三混合液および/または第二汚泥との混合物が、前記生物選択区内に滞留する滞留時間は、0.1〜2時間であり、又は0.2〜1時間であり、又は0.3〜0.6時間である、
    請求項２３に記載の汚水処理装置。
25. 前記第二級装置の少なくとも一部を、前記第一級装置の内部に挿入する、
    請求項１〜２４のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
26. 前記第二級装置の少なくとも一部を囲むように前記第一級装置を配設する、
    請求項１〜２５のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
27. 前記第一級装置の水平投影が第一の多辺形に呈し、
    前記第二級装置の投影が第二の多辺形に呈し、
    前記第一の多辺形と前記第二の多辺形とは、少なくとも一辺を共有する、
    請求項１〜２６のいずれか１項に記載の汚水処理装置。
28. 前記第一の多辺形と前記第二の多辺形とによって四辺形を構成し、又は長方形である、
    請求項２７に記載の汚水処理装置。
29. 第一級装置の汚水フィード入口処の水面が、前記第一級装置全体の最高点に位置し、
    第一級装置の第一出水出口処の水面が、前記第一級装置全体の最低点に位置するように第一級装置を設置し、
    前記汚水フィードは、重力作用により、前記汚水フィード入口処から前記第一出水出口処に流れる、
    請求項１〜２８のいずれか１項に記載の汚水処理装置。

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