WO2017169050A1 - 排水処理システム - Google Patents

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WO2017169050A1
WO2017169050A1 PCT/JP2017/002762 JP2017002762W WO2017169050A1 WO 2017169050 A1 WO2017169050 A1 WO 2017169050A1 JP 2017002762 W JP2017002762 W JP 2017002762W WO 2017169050 A1 WO2017169050 A1 WO 2017169050A1
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flocculant
sludge
tank
coagulant
suspended
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PCT/JP2017/002762
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English (en)
French (fr)
Inventor
恭介 高橋
祐一 須田
Original Assignee
住友重機械エンバイロメント株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/52—Treatment of water, waste water, or sewage by flocculation or precipitation of suspended impurities

Definitions

  • One embodiment of the present invention relates to a wastewater treatment system.
  • wastewater treatment systems that remove suspended substances from wastewater are known.
  • the treatment efficiency of biological treatment or the like for wastewater is improved by adding a water-soluble fatty acid salt to the wastewater to a predetermined concentration or higher.
  • some wastewater treatment systems perform solid-liquid separation by forming flocs from suspended substances by adding a coagulant and a flocculant to the wastewater.
  • a substance such as a surfactant that inhibits floc formation
  • the supply amount of the coagulant and the flocculant increases remarkably when the floc is formed.
  • problems such as an increase in the chemical cost of the coagulant and the flocculant, an increase in the amount of sludge generated, and an increase in the disposal cost of sludge arise.
  • One aspect of the present invention is made to solve such a problem, and provides a wastewater treatment system capable of suppressing an increase in the supply amount of a coagulant and a flocculant when a floc is formed. For the purpose.
  • a wastewater treatment system includes a coagulant adding means for adding a coagulant to wastewater, a reaction part into which wastewater to which the coagulant is added flows, and a coagulant supplying means for supplying the coagulant to the reaction part. And sludge supply means for supplying biological treatment sludge to the reaction section.
  • suspended substances in the wastewater are condensed by the coagulant, and the aggregated suspended substances are aggregated by the coagulant to form a floc.
  • the biologically treated sludge acts as a binder for connecting the aggregated suspended solid and the flocculant, the formation of floc is promoted without supplying a large amount of the coagulant and the flocculant. Therefore, an increase in the supply amount of the coagulant and the flocculant can be suppressed when forming the floc.
  • the flocculant supply means may include a first flocculant supply means for supplying the first flocculant to the reaction part and a second flocculant supply means for supplying the second flocculant to the reaction part.
  • a suitable combination of the first flocculant and the second flocculant can be selected according to the type of suspended substance in the waste water.
  • the first flocculant may be negatively charged
  • the second flocculant may be positively charged.
  • the coagulant is positively charged
  • the biologically treated sludge is negatively charged
  • the suspended substance has a positively charged portion and a negatively charged portion.
  • the negatively charged portion of the suspended substance is attracted to the positively charged coagulant to be neutralized by charge. This causes the suspended material to condense. That is, a plurality of suspended substances are attracted to the coagulant so as to surround the coagulant.
  • the positively charged parts of the suspended substance are located on the outer peripheral side of the aggregated suspended substance, and the aggregated suspended substances are retreated from each other by the action of the repulsive force of the positive charge. It will be in the state which is hard to aggregate.
  • the negatively charged first flocculant is then attracted to the positively charged sites of the suspended material.
  • the first flocculant is attracted to the suspended solids.
  • the aggregated suspended solids are in a state where they tend to aggregate because the action of the repulsive force of the positive charges is weakened.
  • the surface area which contributes to aggregation becomes large compared with the state of only the aggregated suspended solid by attracting the first aggregating agent to the aggregated suspended solid. Then, the biologically treated sludge becomes a binder, and the cross-linking reaction by the positively charged second flocculant proceeds by the binder and the floc grows, so that floc formation is further promoted.
  • the first flocculant, the biological treatment sludge, and the second flocculant may be supplied to the reaction unit in this order.
  • the first flocculant, the biological treatment sludge, and the second flocculant can reliably surround the condensed suspended substances in this order.
  • the position where the first flocculant is supplied and the position where the second flocculant is supplied may be separated.
  • the first flocculant, the biological treatment sludge, and the second flocculant can reliably surround the condensed suspended substances in this order.
  • an increase in the supply amount of the coagulant and the flocculant can be suppressed during the formation of the floc.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a wastewater treatment system of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a microscopic state of the floc.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a wastewater treatment system of the present embodiment.
  • a wastewater treatment system 1 is a system that performs solid-liquid separation of wastewater containing a surfactant as a suspended substance, and discharges treated water from which the suspended substance has been removed.
  • the wastewater treatment system 1 is suitably used in wastewater treatment by washing of wastewater from a detergent or soap manufacturing factory, machinery or equipment that uses lubricating oil or the like.
  • the wastewater treatment system 1 includes a pretreatment unit 10, a biological treatment tank 7, and a sedimentation tank 8 in this order from the upstream side to the downstream side.
  • a sludge transport line L2 for transporting treated sludge is provided.
  • the drug transport line L1 includes a coagulant addition line (coagulant addition means) L10, a first coagulant supply line (first coagulant supply means, coagulant supply means) L11, and a second coagulant supply line (second coagulant).
  • the sludge transport line L2 includes an excess sludge discharge line L20, a first sludge return line L21, and a second sludge return line (sludge supply means) L22.
  • the pretreatment unit 10 is a facility for reducing the load of the biological treatment tank 7 by reducing the concentration of suspended solids in the wastewater in advance before the wastewater is introduced into the biological treatment tank 7.
  • the pretreatment unit 10 includes a condensation tank 2 into which drainage is introduced, a reaction unit 11, and a pressurized levitation tank 6 in this order.
  • the reaction unit 11 includes a first flocculation tank 3, a sludge supply tank 4, and a second flocculation tank 5 in this order.
  • the condensation tank 2 is a tank for mixing the drainage and the coagulant.
  • a coagulant addition line L10 is connected to the coagulation tank 2.
  • the coagulant addition line L10 adds the coagulant to the wastewater introduced into the coagulation tank 2.
  • the coagulant is a substance that makes a suspended substance charged and dispersed in waste water insoluble by charge neutralization (that is, a substance that coagulates the suspended substance). In general, the coagulant is positively charged in the waste water.
  • PAC polyaluminum chloride
  • an Al-based inorganic coagulant such as a sulfuric acid band may be used, or an Fe-based inorganic coagulant such as ferrous chloride, ferric chloride, or polyiron sulfate may be used.
  • an organic coagulant that functions as a charge control agent such as a polyacrylate ester-based polymer or a polymethacrylate ester-based polymer may be used.
  • the first flocculation tank 3 is a tank for mixing the waste water from the flocculation tank 2 and the first flocculating agent (flocculating agent).
  • a first flocculant supply line L11 is connected to the first flocculant tank 3.
  • the first flocculant supply line L11 supplies the first flocculant to the first flocculant tank 3.
  • a flocculant is a substance that has a chain-like molecular structure and forms and grows flocs by entanglement of suspended solids insolubilized by the coagulant (that is, a substance that aggregates the suspended solids).
  • a negatively charged anionic polymer is used as the first flocculant.
  • the anionic polymer applicable to the first flocculant include polyacrylic acid amide-based polymers.
  • the sludge supply tank 4 is a tank for mixing the waste water from the first flocculation tank 3 and the biological treatment sludge.
  • a second sludge return line L22 is connected to the sludge supply tank 4.
  • the second sludge return line L22 is a line for supplying biological treatment sludge to the sludge supply tank 4 (details will be described later).
  • the second coagulation tank 5 is a tank for mixing the waste water from the sludge supply tank 4 and the second coagulant (coagulant).
  • a second flocculant supply line L12 is connected to the second flocculent tank 5.
  • the second flocculant supply line L ⁇ b> 12 supplies the second flocculant to the second flocculant tank 5.
  • a positively charged cationic polymer is used as the second flocculant.
  • the cationic polymer applicable to the second flocculant include polyacrylamide-based and polymethacrylate-based polymers.
  • the pressurized levitation tank 6 is a tank for removing flocs from the drainage by solid-liquid separation by the method of pressurized levitation separation.
  • pressurized water stored in a pressurized water tank (not shown) in a pressurized state is mixed with waste water while being reduced to atmospheric pressure.
  • fine bubbles are generated in the drainage and adhere to the floc, and the floc floats on the water surface.
  • the waste water is introduced into the biological treatment tank 7 at the subsequent stage.
  • the biological treatment tank 7 is a tank for performing biological treatment on the wastewater containing suspended solids from the pressurized levitation tank 6 using microorganisms living in the tank. In the biological treatment tank 7, aerobic treatment is performed, and aerobic activated sludge is generated as biological treatment sludge.
  • the biological treatment tank 7 may be provided with a stirring device for stirring the waste water in the tank.
  • the sedimentation tank 8 is a tank for solid-liquid separation and removal of biological treatment sludge from the wastewater from the biological treatment tank 7 where biological treatment has been performed.
  • biological treatment sludge is precipitated.
  • the supernatant water of the sedimentation tank 8 is discharged to the subsequent stage as treated water.
  • the biological treatment sludge precipitated in the settling tank 8 is conveyed from the settling tank 8 by the sludge transfer line L2.
  • the first sludge return line L21 is a line for returning a part of the biological treatment sludge (first return sludge in the figure) from the sedimentation tank 8 to the biological treatment tank 7.
  • the first sludge return line L21 supplies microorganisms to the biological treatment tank 7 by returning the first return sludge from the sedimentation tank 8 to the biological treatment tank 7.
  • the second sludge return line L22 branches from the first sludge return line L21 and returns a part of the biologically treated sludge (second return sludge in the figure) from the sedimentation tank 8 to the sludge supply tank 4.
  • the surplus sludge discharge line L20 is a line for discharging the remaining part of the biological treatment sludge separated into solid and liquid in the sedimentation tank 8 except for the first return sludge and the second return sludge to the outside as surplus sludge.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing a microscopic state of the floc.
  • wastewater containing a surfactant as a suspended substance is introduced into the condensation tank 2.
  • the substance SS indicates a suspended substance.
  • PAC is added as a coagulant to the wastewater introduced into the coagulation tank 2 via the coagulant addition line L10.
  • the coagulant is positively charged and the suspended material has a positively charged site and a negatively charged site.
  • the substance Al 3+ represents a coagulant, the part represented by a minus sign on one end side of the suspended substance represents a negatively charged part, and the other end part represents , Showing a positively charged part.
  • the negatively charged portion of the suspended substance is attracted to the positively charged coagulant and neutralized by charge.
  • the positively charged parts of the suspended substance are located on the outer peripheral side of the aggregated suspended substance, and the aggregated suspended substances are retreated from each other by the action of the repulsive force of the positive charge. It will be in the state which is hard to aggregate.
  • the waste water to which the coagulant is added flows into the reaction unit 11 and is introduced into the first aggregating tank 3.
  • the negatively charged anionic polymer as the first flocculant is supplied to the first flocculant 3 via the first flocculant supply line L11.
  • the substance A represented by a broken line indicates an anionic polymer.
  • the negatively charged first flocculant is attracted to the positively charged portion of the suspended matter.
  • the first flocculant is attracted to the suspended solids.
  • the aggregated suspended solids are in a state where they tend to aggregate because the action of the repulsive force of the positive charges is weakened.
  • the surface area which contributes to aggregation becomes large compared with the state of only the aggregated suspended solid by attracting the first aggregating agent to the aggregated suspended solid.
  • the waste water from the first flocculation tank 3 is introduced into the sludge supply tank 4.
  • the biological treatment sludge conveyed from the settling tank 8 is supplied to the sludge supply tank 4 as the second return sludge through the second sludge return line L22.
  • biological treatment sludge is negatively charged.
  • the substance As indicates biological treatment sludge.
  • the waste water from the sludge supply tank 4 is introduced into the second aggregating tank 5.
  • the positively charged cationic polymer is supplied to the second flocculating tank 5 through the second flocculating agent supply line L12.
  • the substance K represented by the solid line represents a cationic polymer.
  • the biologically treated sludge becomes a binder, and the crosslinking reaction by the positively charged second flocculant proceeds by the binder.
  • the growth of flocs formed from the suspended material is promoted.
  • the floc whose growth has been promoted is removed by solid-liquid separation in the pressure levitation tank 6.
  • the aerobic process is performed by the biological treatment tank 7 with respect to the waste_water
  • suspended substances in the wastewater are condensed by the coagulant, and the aggregated suspended substances are aggregated by the coagulant to form a floc.
  • the biologically treated sludge acts as a binder for connecting the aggregated suspended solid and the flocculant, the formation of floc is promoted without supplying a large amount of the coagulant and the flocculant. Therefore, an increase in the supply amount of the coagulant and the flocculant can be suppressed when forming the floc.
  • the flocculant supply means includes a first flocculant supply line L11 that supplies the first flocculant to the reaction unit 11, and a second flocculant supply line L12 that supplies the second flocculant to the reaction unit 11. .
  • the suitable combination of the 1st flocculant and the 2nd flocculant can be selected according to the kind of suspended substance in drainage.
  • the first flocculant is a negatively charged anionic polymer
  • the second flocculant is a positively charged cationic polymer.
  • the coagulant is positively charged
  • the biologically treated sludge is negatively charged
  • the suspended substance has a positively charged portion and a negatively charged portion.
  • the negatively charged portion of the suspended substance is attracted to the positively charged coagulant and neutralized by charge. This causes the suspended material to condense. That is, a plurality of suspended substances are attracted to the coagulant so as to surround the coagulant.
  • the positively charged parts of the suspended substance are located on the outer peripheral side of the aggregated suspended substance, and the aggregated suspended substances are retreated from each other by the action of the repulsive force of the positive charge. It will be in the state which is hard to aggregate.
  • the negatively charged first flocculant is then attracted to the positively charged sites of the suspended material.
  • the first flocculant is attracted to the suspended solids.
  • the aggregated suspended solids are in a state where they tend to aggregate because the action of the repulsive force of the positive charges is weakened.
  • the surface area which contributes to aggregation becomes large compared with the state of only the aggregated suspended solid by attracting the first aggregating agent to the aggregated suspended solid. Then, the biologically treated sludge becomes a binder, and the cross-linking reaction by the positively charged second flocculant proceeds by the binder and the floc grows, so that floc formation is further promoted.
  • the first flocculant, the biological treatment sludge, and the second flocculant are supplied to the reaction unit 11 in this order. For this reason, the first flocculant, the biological treatment sludge, and the second flocculant can reliably surround the suspended solids in this order.
  • the first flocculating tank 3 which is a position where the first flocculating agent is supplied and the second flocculating tank 5 which is a position where the second flocculant is supplied are separated. For this reason, the first flocculant, the biological treatment sludge, and the second flocculant can reliably surround the suspended solids in this order.
  • the waste water treatment system 1 of the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the pretreatment unit 10 includes the condensation tank 2, but the pretreatment unit 10 may not include the condensation tank 2.
  • a coagulant may be added to the drainage flowing through the pipe via the coagulant addition line L10.
  • the pretreatment unit 10 includes the first flocculation tank 3, but the pretreatment unit 10 may not include the first flocculation tank 3.
  • the first flocculant may be supplied to the piping through which the drainage flows through the first flocculant supply line L11.
  • the pre-processing part 10 has the sludge supply tank 4, the pre-processing part 10 does not need to have the sludge supply tank 4.
  • the biological treatment sludge may be supplied to the piping through which the drainage flows through the second sludge return line L22.
  • the pretreatment unit 10 includes the second flocculation tank 5, but the pretreatment unit 10 may not include the second flocculation tank 5.
  • the second flocculant may be supplied to the piping through which the drainage flows through the second flocculant supply line L12.
  • the 1st aggregation tank 3 and the sludge supply tank 4 are two tanks isolate
  • the second sludge return line L22 branches from the first sludge return line L21 and supplies the second return sludge to the sludge supply tank 4, but the second sludge return line L22 branches halfway. Instead, the second return sludge may be supplied directly to the sludge supply tank 4.
  • the sludge supply means is the second sludge return line L22 for returning the biological treatment sludge from the sedimentation tank 8 to the sludge supply tank 4, but the configuration of the sludge supply means is not limited to this.
  • the sludge supply means may be any means capable of supplying biological treatment sludge to the sludge supply tank 4.
  • the sludge supply means may supply biological treatment sludge generated in another wastewater treatment system or the like to the sludge supply tank 4.
  • an anionic polymer is used as the first flocculant
  • a cationic polymer is used as the second flocculant.
  • the first flocculant and the second flocculant may be selected from, for example, the following combinations depending on the type of suspended substance in the waste water. That is, the first flocculant and the second flocculant include a first flocculant including any one of an anionic polymer, a nonionic polymer, and an amphoteric polymer, and a second flocculant including any one of a cationic polymer, a nonionic polymer, and an amphoteric polymer.
  • a suitable combination may be selected and used.
  • a method of solid-liquid separation for example, coagulation sedimentation separation or Solid-liquid separation using a dehydrator may be performed.
  • separation with a membrane having a pore diameter of the order of ⁇ m separation with a screen having a slit diameter of the order of mm may be performed.
  • a dehydrator such as a centrifugal separator, a belt press, a filter press, or a screw press can be used.

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Abstract

排水中の懸濁物質が凝結剤添加ラインＬ１０による凝結剤によって凝結し、凝結した懸濁物質が第１凝集剤供給ラインＬ１１による第１凝集剤及び第２凝集剤供給ラインＬ１２による第２凝集剤によって凝集してフロックを形成する。このとき、第２汚泥返送ラインＬ２２による生物処理汚泥が、凝結した懸濁物質と第１凝集剤及び第２凝集剤とを繋ぐバインダーとして作用するため、多量の凝結剤、第１凝集剤及び第２凝集剤を供給しなくてもフロックの形成が促進される。

Description

排水処理システム
　本発明の一形態は、排水処理システムに関する。
　従来、排水から懸濁物質を除去する排水処理システムが知られている。例えば特許文献１に記載された排水処理システムでは、排水に水溶性脂肪酸塩を添加して所定濃度以上とすることにより、排水に対する生物処理等の処理効率の向上が図られている。
特開２００１－１７９２８３号公報
　ところで、排水処理システムには、排水に凝結剤及び凝集剤を添加することで懸濁物質からフロックを形成させ、固液分離を行うものがある。このような排水処理システムでは、フロックの形成を阻害する界面活性剤等の物質が懸濁物質に含まれる場合、フロックの形成に際し、凝結剤及び凝集剤の供給量が著しく増加する。この場合、凝結剤及び凝集剤の薬品コストの増大、汚泥の発生量の増加、汚泥の処分コストの増大といった問題が生じる。
　本発明の一形態は、このような課題を解決するために為されたものであり、フロックの形成に際し、凝結剤及び凝集剤の供給量の増加を抑制することができる排水処理システムを提供することを目的とする。
　本発明の一形態の排水処理システムは、排水に凝結剤を添加する凝結剤添加手段と、凝結剤が添加された排水が流入する反応部と、反応部に凝集剤を供給する凝集剤供給手段と、反応部に生物処理汚泥を供給する汚泥供給手段と、を備える。
　このような排水処理システムによれば、排水中の懸濁物質が凝結剤によって凝結し、凝結した懸濁物質が凝集剤によって凝集してフロックを形成する。このとき、生物処理汚泥が、凝結した懸濁物質と凝集剤とを繋ぐバインダーとして作用するため、多量の凝結剤及び凝集剤を供給しなくてもフロックの形成が促進される。よって、フロックの形成に際し、凝結剤及び凝集剤の供給量の増加を抑制することができる。
　ここで、凝集剤供給手段は、反応部に第１凝集剤を供給する第１凝集剤供給手段と、反応部に第２凝集剤を供給する第２凝集剤供給手段と、を有してもよい。この場合、排水中の懸濁物質の種類に応じて、好適な第１凝集剤及び第２凝集剤の組み合わせを選択することができる。
　また、第１凝集剤は、負に帯電しており、第２凝集剤は、正に帯電していてもよい。一般に、凝結剤は正に帯電しており、生物処理汚泥は負に帯電しており、懸濁物質は正に帯電している部位と負に帯電している部位とを有している。このため、上記構成を備える場合、懸濁物質の負に帯電している部位は、正に帯電している凝結剤に引き寄せられて荷電中和される。これにより、懸濁物質は凝結する。すなわち、凝結剤を取り囲むように、複数の懸濁物質が当該凝結剤に引き寄せられる。その結果、凝結した懸濁物質の外周側には懸濁物質の正に帯電している部位が位置することとなり、凝結した懸濁物質同士は、正電荷の反発力の作用によって互いに退け合って凝集し難い状態となる。次いで、負に帯電している第１凝集剤は、懸濁物質の正に帯電している部位に引き寄せられる。これにより、第１凝集剤は、凝結した懸濁物質に引き寄せられる。その結果、凝結した懸濁物質の外周側における正電荷が小さくなるため、凝結した懸濁物質同士は、正電荷の反発力の作用が弱まって凝集し易い状態となる。また、凝結した懸濁物質に第１凝集剤が引き寄せられることによって、凝結した懸濁物質のみの状態と比較して凝集に寄与する表面積が大きくなる。そして、生物処理汚泥がバインダーとなり、正に帯電している第２凝集剤による架橋反応が当該バインダーにより進んでフロックが成長するため、フロックの形成が一層促進される。
　また、反応部には、第１凝集剤、生物処理汚泥、第２凝集剤が、この順に供給されてもよい。この場合、第１凝集剤、生物処理汚泥、第２凝集剤が、凝結した懸濁物質を確実にこの順に取り囲むことができる。
　また、反応部において、第１凝集剤が供給される位置と第２凝集剤が供給される位置とは分離されていてもよい。この場合、第１凝集剤、生物処理汚泥、第２凝集剤が、凝結した懸濁物質を確実にこの順に取り囲むことができる。
　本発明の一形態によれば、フロックの形成に際し、凝結剤及び凝集剤の供給量の増加を抑制することができる。
図１は、本実施形態の排水処理システムを示す構成図である。 図２は、フロックの微視的な状態を模式的に示す図である。
　以下、本発明による排水処理システムの好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。
　図１は、本実施形態の排水処理システムを示す構成図である。図１に示すように、排水処理システム１は、懸濁物質として界面活性剤を含んだ排水の固液分離を行い、排水から懸濁物質が除去された処理水を排出するシステムである。例えば、排水処理システム１は、洗剤又は石鹸の製造工場からの排水、潤滑油等を使用する機械又は設備の洗浄による排水の処理において好適に用いられる。
　排水処理システム１は、前処理部１０、生物処理槽７、沈殿槽８を上流側から下流側にこの順に備えると共に、前処理部１０に薬剤を搬送する薬剤搬送ラインＬ１、沈殿槽８から生物処理汚泥を搬送する汚泥搬送ラインＬ２を備える。薬剤搬送ラインＬ１は、凝結剤添加ライン（凝結剤添加手段）Ｌ１０、第１凝集剤供給ライン（第１凝集剤供給手段、凝集剤供給手段）Ｌ１１、第２凝集剤供給ライン（第２凝集剤供給手段、凝集剤供給手段）Ｌ１２を有する。汚泥搬送ラインＬ２は、余剰汚泥排出ラインＬ２０、第１汚泥返送ラインＬ２１、第２汚泥返送ライン（汚泥供給手段）Ｌ２２を有する。
　前処理部１０は、排水が生物処理槽７に導入される前に当該排水の懸濁物質濃度を予め低下させて、生物処理槽７の負荷を低減させるための設備である。前処理部１０は、排水が導入される凝結槽２、反応部１１、加圧浮上槽６をこの順に有する。反応部１１は、第１凝集槽３、汚泥供給槽４、第２凝集槽５をこの順に含む。
　凝結槽２は、排水と凝結剤とを混合するための槽である。凝結槽２には凝結剤添加ラインＬ１０が接続されている。凝結剤添加ラインＬ１０は、凝結槽２に導入された排水に凝結剤を添加する。凝結剤とは、排水中に帯電し分散している懸濁物質を荷電中和により不溶化する物質（すなわち、懸濁物質を凝結させる物質）である。一般に、凝結剤は排水中において正に帯電している。ここでは、凝結剤としてＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム）が用いられている。なお、凝結剤としては、例えば、硫酸バンド等のＡｌ系無機凝結剤が用いられてもよく、塩化第一鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸鉄等のＦｅ系無機凝結剤が用いられてもよく、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタアクリル酸エステル系のポリマー等の電荷調整剤として機能する有機凝結剤が用いられてもよい。
　第１凝集槽３は、凝結槽２からの排水と第１凝集剤（凝集剤）とを混合するための槽である。第１凝集槽３には第１凝集剤供給ラインＬ１１が接続されている。第１凝集剤供給ラインＬ１１は、第１凝集槽３に第１凝集剤を供給する。凝集剤とは、鎖状の分子構造を有し、凝結剤によって不溶化された懸濁物質を絡め取ることによりフロックを形成・成長させる物質（すなわち、凝結した懸濁物質を凝集させる物質）である。ここでは、第１凝集剤として負に帯電したアニオンポリマーが用いられている。第１凝集剤に適用可能なアニオンポリマーとしては、例えばポリアクリル酸アミド系のポリマー等が挙げられる。
　汚泥供給槽４は、第１凝集槽３からの排水と生物処理汚泥とを混合するための槽である。汚泥供給槽４には第２汚泥返送ラインＬ２２が接続されている。第２汚泥返送ラインＬ２２は、汚泥供給槽４に生物処理汚泥を供給するためのラインである（詳しくは後述）。
　第２凝集槽５は、汚泥供給槽４からの排水と第２凝集剤（凝集剤）とを混合するための槽である。第２凝集槽５には第２凝集剤供給ラインＬ１２が接続されている。第２凝集剤供給ラインＬ１２は、第２凝集槽５に第２凝集剤を供給する。ここでは、第２凝集剤として正に帯電したカチオンポリマーが用いられている。第２凝集剤に適用可能なカチオンポリマーとしては、例えばポリアクリルアミド系、ポリメタアクリル酸エステル系のポリマー等が挙げられる。
　加圧浮上槽６は、加圧浮上分離の手法によって、排水中からフロックを固液分離して除去するための槽である。加圧浮上槽６では、加圧された状態で加圧水タンク（不図示）に貯留された加圧水が、大気圧に減圧されつつ排水に混合される。これにより、微細な泡が排水中に発生してフロックに付着し、当該フロックを水面に浮上させる。このようにして固液分離されたフロックが除去された後、排水は後段の生物処理槽７に導入される。
　生物処理槽７は、槽内に生存する微生物を利用して、加圧浮上槽６からの懸濁物質を含む排水に対して生物処理を行うための槽である。生物処理槽７では、好気性処理が行われ、生物処理汚泥として好気性活性汚泥が生成される。なお、生物処理槽７には、槽内の排水を撹拌するための撹拌装置が設けられていてもよい。
　沈殿槽８は、生物処理が行われた生物処理槽７からの排水中から生物処理汚泥を固液分離して除去するための槽である。沈殿槽８では、生物処理汚泥が沈殿する。沈殿槽８の上澄水は、処理水として後段に排出される。一方、沈殿槽８において沈殿した生物処理汚泥は、汚泥搬送ラインＬ２によって沈殿槽８から搬送される。
　第１汚泥返送ラインＬ２１は、生物処理汚泥の内の一部（図中における第１返送汚泥）を沈殿槽８から生物処理槽７に返送するためのラインである。第１汚泥返送ラインＬ２１は、第１返送汚泥を沈殿槽８から生物処理槽７に返送することによって、生物処理槽７に微生物を供給する。
　第２汚泥返送ラインＬ２２は、第１汚泥返送ラインＬ２１から分岐し、生物処理汚泥の内の一部（図中における第２返送汚泥）を沈殿槽８から汚泥供給槽４に返送する。
　余剰汚泥排出ラインＬ２０は、沈殿槽８で固液分離された生物処理汚泥の内、第１返送汚泥及び第２返送汚泥を除いた残部を余剰汚泥として系外へ排出するためのラインである。
　続いて、排水処理システム１の動作について説明する。図２は、フロックの微視的な状態を模式的に示す図である。図１及び図２に示すように、排水処理システム１では、まず、懸濁物質として界面活性剤を含んだ排水が凝結槽２に導入される。図２中においては、物質ＳＳが懸濁物質を示している。ここで、凝結剤添加ラインＬ１０を介して、凝結槽２に導入された排水に、凝結剤としてＰＡＣが添加される。一般に、凝結剤は正に帯電しており、懸濁物質は正に帯電している部位と負に帯電している部位とを有している。図２中においては、物質Ａｌ３＋が凝結剤を示しており、懸濁物質の一端側にてマイナス符号で表される部位が、負に帯電している部位を示し、その他端側の部位が、正に帯電している部位を示している。
　懸濁物質の負に帯電している部位は、正に帯電している凝結剤に引き寄せられて荷電中和される。これにより、懸濁物質は凝結する。すなわち、凝結剤を取り囲むように、複数の懸濁物質が当該凝結剤に引き寄せられる。その結果、凝結した懸濁物質の外周側には懸濁物質の正に帯電している部位が位置することとなり、凝結した懸濁物質同士は、正電荷の反発力の作用によって互いに退け合って凝集し難い状態となる。
　次いで、凝結剤が添加された排水が反応部１１に流入し、第１凝集槽３に導入される。ここで、第１凝集剤供給ラインＬ１１を介して、第１凝集槽３に、第１凝集剤として負に帯電しているアニオンポリマーが供給される。図２中においては、破線で表される物質Ａがアニオンポリマーを示している。
　負に帯電している第１凝集剤は、懸濁物質の正に帯電している部位に引き寄せられる。これにより、第１凝集剤は、凝結した懸濁物質に引き寄せられる。その結果、凝結した懸濁物質の外周側における正電荷が小さくなるため、凝結した懸濁物質同士は、正電荷の反発力の作用が弱まって凝集し易い状態となる。また、凝結した懸濁物質に第１凝集剤が引き寄せられることによって、凝結した懸濁物質のみの状態と比較して凝集に寄与する表面積が大きくなる。
　次いで、第１凝集槽３からの排水が汚泥供給槽４に導入される。ここで、第２汚泥返送ラインＬ２２を介して、汚泥供給槽４に、沈殿槽８から搬送された生物処理汚泥が第２返送汚泥として供給される。一般に、生物処理汚泥は負に帯電している。図２中においては、物質Ａｓが生物処理汚泥を示している。
　次いで、汚泥供給槽４からの排水が第２凝集槽５に導入される。ここで、第２凝集剤供給ラインＬ１２を介して、第２凝集槽５に、第２凝集剤として正に帯電しているカチオンポリマーが供給される。図２中においては、実線で表される物質Ｋがカチオンポリマーを示している。
　これにより、生物処理汚泥がバインダーとなり、正に帯電している第２凝集剤による架橋反応が当該バインダーにより進む。よって、懸濁物質から形成されるフロックの成長が促進される。
　成長が促進されたフロックは、加圧浮上槽６で固液分離され除去される。そして、加圧浮上槽６からの排水に対して生物処理槽７で好気性処理が行われ、生物処理汚泥を含む生物処理槽７からの排水が沈殿槽８で固液分離される。沈殿槽８で沈殿した生物処理汚泥の内、第１返送汚泥は生物処理槽７に返送され、第２返送汚泥は汚泥供給槽４に返送され前述した図２に示す処理に供される。
　以上説明したように、本実施形態の排水処理システム１によれば、排水中の懸濁物質が凝結剤によって凝結し、凝結した懸濁物質が凝集剤によって凝集してフロックを形成する。このとき、生物処理汚泥が、凝結した懸濁物質と凝集剤とを繋ぐバインダーとして作用するため、多量の凝結剤及び凝集剤を供給しなくてもフロックの形成が促進される。よって、フロックの形成に際し、凝結剤及び凝集剤の供給量の増加を抑制することができる。
　また、凝集剤供給手段は、反応部１１に第１凝集剤を供給する第１凝集剤供給ラインＬ１１と、反応部１１に第２凝集剤を供給する第２凝集剤供給ラインＬ１２と、を有する。このため、排水中の懸濁物質の種類に応じて、好適な第１凝集剤及び第２凝集剤の組み合わせを選択することができる。
　また、第１凝集剤は、負に帯電したアニオンポリマーであり、第２凝集剤は、正に帯電したカチオンポリマーである。一般に、凝結剤は正に帯電しており、生物処理汚泥は負に帯電しており、懸濁物質は正に帯電している部位と負に帯電している部位とを有している。このため、懸濁物質の負に帯電している部位は、正に帯電している凝結剤に引き寄せられて荷電中和される。これにより、懸濁物質は凝結する。すなわち、凝結剤を取り囲むように、複数の懸濁物質が当該凝結剤に引き寄せられる。その結果、凝結した懸濁物質の外周側には懸濁物質の正に帯電している部位が位置することとなり、凝結した懸濁物質同士は、正電荷の反発力の作用によって互いに退け合って凝集し難い状態となる。次いで、負に帯電している第１凝集剤は、懸濁物質の正に帯電している部位に引き寄せられる。これにより、第１凝集剤は、凝結した懸濁物質に引き寄せられる。その結果、凝結した懸濁物質の外周側における正電荷が小さくなるため、凝結した懸濁物質同士は、正電荷の反発力の作用が弱まって凝集し易い状態となる。また、凝結した懸濁物質に第１凝集剤が引き寄せられることによって、凝結した懸濁物質のみの状態と比較して凝集に寄与する表面積が大きくなる。そして、生物処理汚泥がバインダーとなり、正に帯電している第２凝集剤による架橋反応が当該バインダーにより進んでフロックが成長するため、フロックの形成が一層促進される。
　また、反応部１１には、第１凝集剤、生物処理汚泥、第２凝集剤が、この順に供給される。このため、第１凝集剤、生物処理汚泥、第２凝集剤が、凝結した懸濁物質を確実にこの順に取り囲むことができる。
　また、反応部１１において、第１凝集剤が供給される位置である第１凝集槽３と、第２凝集剤が供給される位置である第２凝集槽５とは分離されている。このため、第１凝集剤、生物処理汚泥、第２凝集剤が、凝結した懸濁物質を確実にこの順に取り囲むことができる。
　なお、本発明の排水処理システム１は上記実施形態に限定されない。例えば、上記実施形態では、前処理部１０は凝結槽２を有するが、前処理部１０は凝結槽２を有していなくてもよい。この場合、凝結剤添加ラインＬ１０を介して、配管を流れる排水に凝結剤が添加されてもよい。
　また、上記実施形態では、前処理部１０は第１凝集槽３を有するが、前処理部１０は第１凝集槽３を有していなくてもよい。この場合、第１凝集剤供給ラインＬ１１を介して、排水が流れる配管に第１凝集剤が供給されてもよい。
　また、上記実施形態では、前処理部１０は汚泥供給槽４を有するが、前処理部１０は汚泥供給槽４を有していなくてもよい。この場合、第２汚泥返送ラインＬ２２を介して、排水が流れる配管に生物処理汚泥が供給されてもよい。
　また、上記実施形態では、前処理部１０は第２凝集槽５を有するが、前処理部１０は第２凝集槽５を有していなくてもよい。この場合、第２凝集剤供給ラインＬ１２を介して、排水が流れる配管に第２凝集剤が供給されてもよい。
　また、上記実施形態では、第１凝集槽３と汚泥供給槽４とは分離された二つの槽であるが、第１凝集槽３と汚泥供給槽４とは分離されていない一つの槽であってもよい。
　また、上記実施形態では、第２汚泥返送ラインＬ２２は第１汚泥返送ラインＬ２１から分岐して汚泥供給槽４に第２返送汚泥を供給するとしたが、第２汚泥返送ラインＬ２２は、途中で分岐せずに直接汚泥供給槽４に第２返送汚泥を供給してもよい。
　また、上記実施形態では、汚泥供給手段は、沈殿槽８から汚泥供給槽４に生物処理汚泥を返送する第２汚泥返送ラインＬ２２であるとしたが、汚泥供給手段の構成はこれに限定されない。要は、汚泥供給手段は、汚泥供給槽４に生物処理汚泥を供給することができるものであればよい。例えば、汚泥供給手段は、別の排水処理システム等において生成された生物処理汚泥を汚泥供給槽４に供給するものであってもよい。
　また、上記実施形態では、生物処理槽７において排水に対して好気性処理を行うが、排水に対して嫌気処理を行ってもよい。この場合、嫌気性消化汚泥が生物処理汚泥として生成され、第２返送汚泥として汚泥供給槽４に返送される。
　また、上記実施形態では、第１凝集剤としてアニオンポリマーが用いられ、第２凝集剤としてカチオンポリマーが用いられている。しかし、第１凝集剤及び第２凝集剤は、排水中の懸濁物質の種類に応じて例えば以下の組み合わせから選択されて用いられてもよい。すなわち、第１凝集剤及び第２凝集剤は、アニオンポリマー、ノニオンポリマー、両性ポリマーの何れかを含む第１凝集剤と、カチオンポリマー、ノニオンポリマー、両性ポリマーの何れかを含む第２凝集剤とから好適な組み合わせが選択されて用いられてもよい。
　また、上記実施形態では、前処理部１０において、固液分離の手法として加圧浮上槽６にて加圧浮上分離を行うこととしたが、固液分離の手法としては、例えば凝集沈殿分離又は脱水機を用いた固液分離を行ってもよい。或いは、固液分離の手法としては、孔径がμｍオーダーである膜による分離、スリット径がｍｍオーダーであるスクリーンによる分離等を行ってもよい。脱水機としては、例えば遠心分離、ベルトプレス、フィルタープレス、スクリュープレス等の脱水機を用いることができる。
　１…排水処理システム、１１…反応部、Ｌ１０…凝結剤添加ライン（凝結剤添加手段）、Ｌ１１…第１凝集剤供給ライン（凝集剤供給手段）、Ｌ１２…第２凝集剤供給ライン（凝集剤供給手段）、Ｌ２２…第２汚泥返送ライン（汚泥供給手段）。

Claims (5)

  1. 　排水に凝結剤を添加する凝結剤添加手段と、
    　前記凝結剤が添加された前記排水が流入する反応部と、
    　前記反応部に凝集剤を供給する凝集剤供給手段と、
    　前記反応部に生物処理汚泥を供給する汚泥供給手段と、を備える排水処理システム。
  2. 　前記凝集剤供給手段は、前記反応部に第１凝集剤を供給する第１凝集剤供給手段と、前記反応部に第２凝集剤を供給する第２凝集剤供給手段と、を有する請求項１記載の排水処理システム。
  3. 　前記第１凝集剤は、負に帯電しており、
    　前記第２凝集剤は、正に帯電している、請求項２記載の排水処理システム。
  4. 　前記反応部には、前記第１凝集剤、前記生物処理汚泥、前記第２凝集剤が、この順に供給される、請求項３記載の排水処理システム。
  5. 　前記反応部において、前記第１凝集剤が供給される位置と前記第２凝集剤が供給される位置とは分離されている、請求項２～４の何れか一項記載の排水処理システム。
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