下水処理方法及び下水処理装置
【課題】下水を効率よく処理することができ、汚泥の流出を防止できる下水処理方法及び下水処理装置を提供すること。
【解決手段】生物反応槽１と、最終沈殿池２と、活性汚泥濃縮装置３と、最終沈殿池２に処理液を通水させる配管Ｌ４と、活性汚泥濃縮装置３に処理液を通水させる配管Ｌ５と、最終沈殿池２から生物反応槽１に汚泥を返送する配管Ｌ２と、活性汚泥濃縮装置３から生物反応槽１に活性汚泥濃縮液を返送する配管Ｌ３とを備える下水処理装置を用い、下水の流入水量が設計流入水量以下の場合、その全量を生物反応槽１、最終沈殿池２の順に通水させて処理し、下水の流入水量が設計流入水量を超える場合、生物反応槽１で生物処理した後設計流入水量の処理液を最終沈殿池２で分離処理し、設計流入水量を超過した水量の処理液を第２の配管Ｌ５から活性汚泥濃縮装置３に供給して性汚泥濃縮液を生物反応槽１に返送する。
【解決手段】生物反応槽１と、最終沈殿池２と、活性汚泥濃縮装置３と、最終沈殿池２に処理液を通水させる配管Ｌ４と、活性汚泥濃縮装置３に処理液を通水させる配管Ｌ５と、最終沈殿池２から生物反応槽１に汚泥を返送する配管Ｌ２と、活性汚泥濃縮装置３から生物反応槽１に活性汚泥濃縮液を返送する配管Ｌ３とを備える下水処理装置を用い、下水の流入水量が設計流入水量以下の場合、その全量を生物反応槽１、最終沈殿池２の順に通水させて処理し、下水の流入水量が設計流入水量を超える場合、生物反応槽１で生物処理した後設計流入水量の処理液を最終沈殿池２で分離処理し、設計流入水量を超過した水量の処理液を第２の配管Ｌ５から活性汚泥濃縮装置３に供給して性汚泥濃縮液を生物反応槽１に返送する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水を生物反応を用いて処理する下水処理方法及び下水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な下水処理装置は、例えは、図３に示すように、生物反応槽１と最終沈殿池２とを備えており、生物反応槽１にて、まず、生物反応を利用して主として有機物や、ＢＯＤや、窒素分等を除去し、その後、最終沈殿池２にて、生物反応により生じたフロック等を沈降分離して分離液を河川や海に放流している。このような下水処理装置の処理能力は、主として生物反応槽１での処理能力に基づいて決定しており、通常、晴天時における最大流入水量を基準として設計流入水量を決定し、下水処理が行われている。
【０００３】
しかしながら、汚水と雨水を遮集する合流式下水道の下水処理装置では、雨天時に下水処理装置に流入する下水量が急増し、処理に供せられる下水量が、設計流入水量を超過してしまう。
【０００４】
そこで、雨天時下水の水質は、雨水により希釈化されていることから、そのまま放流してもあまり問題を生じることが少ないという事情により、従来は、雨水時の増水分の下水を、生物反応槽１にて処理することなく、そのまま放流もしくは薬剤などで消毒して放流している。
【０００５】
また、汚水のみを遮集する分流式下水道の下水処理においても、雨天時に浸入水等の影響で、流入下水が設計流入水量を超過する場合があり、その設計流入水量を超えた水量については、そのまま放流もしくは薬剤などで消毒して放流が行われている。
【０００６】
また、下記特許文献１には、合流式下水道において下水流入量が計画最大流入量に対して一定割合の超過量を超えない場合には、流入下水の全量を最初沈殿池、生物反応槽、最終沈殿池で二次処理まで行い、さらに、ろ材を充填したろ過槽に流入させて処理する一方、下水流入量が計画最大流入量に対して一定割合の超過量を超えた場合には、計画最大流入量に対して一定割合の超過量分の流入下水については前記二次処理まで行い放流するとともに、計画最大流入量に対して一定割合の超過量を超えた量の流入下水については最初沈殿池で一次処理した後にろ過槽へ流入させて処理するか、最初沈殿池を通さずにきょう雑物を除去した後にろ過槽へ流入させて処理することが開示されている。
【０００７】
また、下記特許文献２には、雨天時に増量した流入下水の少なくとも一部を導入して分離水と凝集分離汚泥に分離する凝集分離装置と、前記分離水を放流する配管と、前記流入下水の一部を導入して分離水と沈殿汚泥に分離する最初沈殿池と、前記最初沈殿池からの分離水と該凝集分離装置からの凝集沈殿汚泥とを導入して脱リンする嫌気部、脱窒部、又は好気部を有する嫌気好気式生物脱リン設備と、前記脱リン設備からの汚泥を含有する被脱リン水を導入して分離液と沈殿汚泥に分離する最終沈殿池とを有する下水処理装置が開示されている。
【０００８】
また、下記特許文献３には、下水を沈殿処理した後、その上澄水を生物処理部で生物処理し、その処理液を分離液と汚泥とに固液分離し、分離汚泥の一部を生物処理部の入口側に返送する下水処理方法において、該生物処理部として、嫌気処理用の前段生物処理部と、好気処理用の後段生物処理部とが設けられており、該上澄水の流量が所定流量以下のときには、前記上澄水の全量を該前段生物処理部と後段生物処理部とにこの順で流通させ、該上澄水の流量が該所定流量を超えるときには、該上澄水の一部を該前段生物処理部と後段生物処理部とにこの順で流通させ、該上澄水の残部は前段生物処理部を経ることなく後段生物処理部に流入させて処理することが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２１８９９１号公報
【特許文献２】特開２００４−４９９４１号公報
【特許文献３】特開２００５−２６２１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
下水の水質によっては、雨天時の増水によって希釈化されているとはいえ、有機物や、ＢＯＤや、窒素分等が、放流限界値を超過している場合がある。このため、上記特許文献１、２のように、これらを何ら除去することなく河川や海などに放流した場合、放流先である河川や海などの水質に影響が生じるおそれがあった。
【００１０】
一方、上記特許文献３では、設計流入水量を超過する場合であっても、生物反応槽にその全量を投入して生物処理する方法を行っている。しかしながら、生物反応槽に設計流入水量を超えた水量を流入させると、生物反応槽内の汚泥濃度が希釈されて処理能力が低下するので、有機物や、ＢＯＤや、窒素分等が十分低減されないまま放流されるおそれがあった。更には、最終沈殿池に設計流入水量を超える処理液を供給して沈降分離しているので、沈殿池の滞留時間に影響して、汚泥の沈降が不十分となり、分離液に汚泥が流出することがあり、下水処理が破綻するおそれがあった。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、雨天時の増水等によって、処理の対象となる下水の流入量が設計流入水量を超過した場合であっても、下水を効率よく処理することができ、更には、汚泥の流出を防止できる水処理方法及び水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の下水処理方法は、下水を生物反応槽で生物処理し、その処理液を最終沈殿池で分離液と汚泥とに沈降分離する下水処理方法において、前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池で沈降分離し、前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超える場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、設計流入水量の処理液を前記最終沈殿池で沈降分離すると共に、設計流入水量を超過した水量の処理液を、前記最終沈殿槽に導入する前に活性汚泥濃縮装置に供給して分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離し、この活性汚泥濃縮液を前記生物反応槽に返送することを特徴とする。
【００１３】
本発明の下水処理方法によれば、下水を生物反応槽１に供して生物反応処理すると共に、設計流入水量を超過した水量の処理液を活性汚泥濃縮装置に送って濃縮分離し、活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送する構成としているので、生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超過した場合であっても、生物反応槽内の活性汚泥の濃度が低下しにくく、ほぼ一定濃度を維持できるので、生物反応槽における下水の処理効率が損なわれにくい。そして、最終沈殿池には、設計量を超えた処理液は導入されないので、最終沈殿池から排出される分離液には汚泥が流出しにくく、放流先の河川や海などへの影響が小さい。
【００１４】
本発明の下水処理方法のもう一つは、下水を生物反応槽で生物処理し、その処理液を最終沈殿池で分離液と汚泥とに沈降分離する下水処理方法において、前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池で沈降分離し、前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超える場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池に供給し、その後前記最終沈殿池から設計流入水量を超過した水量の処理液を取り出して活性汚泥濃縮装置に供給し、分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離して、この活性汚泥濃縮液を前記生物反応槽に返送すると共に、前記残った処理液を、前記最終沈殿池で沈降分離することを特徴とする。
【００１５】
この態様によれば、下水を生物反応槽に供して生物反応処理すると共に、生物反応槽での超過水量分を含む処理液を一旦最終沈殿池に導入し、その後、最終沈殿池から超過水量分の処理液を取り出して活性汚泥濃縮装置へ送り濃縮分離し、活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送するようにしているので、生物反応槽への下水の流入水量が増えても、生物反応槽内の活性汚泥の濃度が低下しにくく、ほぼ一定濃度を維持できるので、生物反応槽における下水の処理効率が損なわれにくい。また、活性汚泥濃縮装置へ供給される処理液は、最終沈殿池に導入した際に、多少なりとも処理が行われているので、活性汚泥濃縮装置の負荷を低減できる。
【００１６】
また、本発明の下水処理装置は、下水を生物処理する生物反応槽と、生物処理後の処理液を分離液と汚泥に分離処理する最終沈殿池と、生物処理後の処理液を分離液と活性汚泥濃縮液に濃縮分離する活性汚泥濃縮装置と、前記生物反応槽から前記最終沈殿池に処理液を通水させる第１の通水経路と、設計流入水量を超過した水量の処理液を、前記生物反応槽から活性汚泥濃縮装置に通水させる第２の通水経路と、前記最終沈殿池から前記生物反応槽に前記汚泥を返送させる第１の返送経路と、前記活性汚泥濃縮装置から前記生物反応槽に前記活性汚泥濃縮液を返送させる第２の返送経路とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の下水処理装置によれば、流入下水の全量が生物反応槽で処理された後、設計流入水量を超過した水量の処理液は、第２の通水経路から活性汚泥濃縮装置に導入されて濃縮分離されるので、最終沈殿池には設計量を超過する水量の処理液は導入されない。このため、最終沈殿池での処理効率は損なわれにくく、分離液中に汚泥が極めて流出しにくい。また、活性汚泥濃縮装置に導入された処理液は濃縮分離され、活性汚泥濃縮液は生物反応槽に返送されるので、生物反応槽の汚泥濃度は低下しにくく、生物反応槽での処理効率は損なわれにくい。
【００１８】
本発明の下水処理装置のもう一つは、下水を生物処理する生物反応槽と、生物処理後の処理液を分離液と汚泥に分離処理する最終沈殿池と、生物処理後の処理液を分離液と活性汚泥濃縮液に濃縮分離する活性汚泥濃縮装置と、前記生物反応槽から前記最終沈殿池に処理液を通水させる第１の通水経路と、設計流入水量を超過した水量の処理液を前記最終沈殿池から活性汚泥濃縮装置に通水させる第２の通水経路と、前記最終沈殿池から前記生物反応槽に前記汚泥を返送させる第１の返送経路と、前記活性汚泥濃縮装置から前記生物反応槽に前記活性汚泥濃縮液を返送させる第２の返送経路とを備えることを特徴とする。
【００１９】
この態様によれば、流入下水の全量が生物反応槽で処理された後、超過水量分を含む処理液の全量を一旦最終沈殿池に導入し、その後、最終沈殿池から超過水量分の処理液を取り出して活性汚泥濃縮装置へ送り、活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送するようにしているので、生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超過した場合であっても、生物反応槽内の活性汚泥の濃度が低下しにくく、生物反応槽での処理効率が損なわれにくい。また、活性汚泥濃縮装置へ供給される処理液は、最終沈殿池に導入された際に、多少なりとも処理が行われているので、活性汚泥濃縮装置の負荷は低減される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、下水を生物反応槽に供して生物反応処理すると共に、設計流入水量を超過した水量の処理液を活性汚泥濃縮装置に送って濃縮分離し、活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送するようにしているので、生物反応槽への下水の流入量が増えても、生物反応槽内の活性汚泥の濃度が低下しにくく、ほぼ一定濃度を維持できるので、生物反応槽における下水の処理効率が損なわれにくい。そして、最終沈殿池では、設計流入水量以下の処理液を沈降分離するので、最終沈殿池には過剰汚泥が蓄積されにくく、また、最終沈殿池から排出される分離液には汚泥が流出しにくいので、放流先の河川や海などへの影響が小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明について図面を用いて更に詳細に説明する。図１は、本発明の下水処理装置の第１の実施形態の概略構成図である。
【００２２】
この下水処理装置は、生物反応槽１と、最終沈殿池２と、活性汚泥濃縮装置３とで構成されている。
【００２３】
生物反応槽１は、槽内に微生物を含む活性汚泥が滞留し、微生物の作用によって下水を脱窒処理、脱リン処理できる処理槽であれば特に限定はなく、例えば、アンモニア酸化菌や亜硝酸酸化菌などの好気性微生物を含む曝気槽、亜硝酸酸化菌などの好気性微生物と脱窒菌などの嫌気性微生物を含む間欠曝気槽などを用いることができる。
【００２４】
この生物反応槽１には、図示しない最初沈殿池等の下水供給源から伸びた配管Ｌ１と、最終沈殿池２から伸びた配管Ｌ２と、活性汚泥濃縮装置３から伸びた配管Ｌ３とが接続している。
【００２５】
生物反応槽１からは、配管Ｌ４が伸びて、最終沈殿池２に接続している。また、生物反応槽１からは、配管Ｌ５が伸びて活性汚泥濃縮装置３に接続しており、設計流入水量を超過した水量の処理液を、配管Ｌ５から活性汚泥濃縮装置３に導入できるように構成されている。
【００２６】
最終沈殿池２は、導入された処理水を分離液と汚泥とに沈降分離できる処理槽であれば特に限定ない。そして、最終沈殿池２から、配管Ｌ６が伸びて、沈降分離後の分離液を系外に放流できるように構成されている。また、最終沈殿池２からは、配管Ｌ２と、配管Ｌ７とが伸びて、沈降分離後の汚泥を系外に引き抜くことができるように構成されている。
【００２７】
活性汚泥濃縮装置３は、導入された処理液を、分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離できる処理装置であれば特に限定はなく、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、ナノろ過膜（ＮＦ膜）等のろ過膜を備えた、中空糸膜モジュール、平膜型モジュール、スパイラル型モジュール、管型モジュール等の形態の膜モジュールが挙げられる。そして、活性汚泥濃縮装置３からは配管Ｌ８が伸びて、濃縮分離後の分離液を系外に放流できるように構成されている。また、活性汚泥濃縮装置３からは、配管Ｌ３が伸びて、濃縮分離後の活性汚泥濃縮液を系外に引き抜くことができるように構成されている。
【００２８】
次に、この下水処理装置を用いた本発明の下水処理方法について説明する。
【００２９】
生物反応槽１への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合においては、配管Ｌ１から流入された下水が、生物反応槽１にて槽内の微生物の作用によって、脱窒処理、脱リン処理されて、有機物、窒素成分、リン成分が低減ないし除去される。
【００３０】
次いで、生物反応槽１内の流入下水に相当する水量と、生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液が、配管Ｌ４から最終沈殿池２に送られ、ここで沈降分離が行われる。最終沈殿池２では、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、硫酸バンド、ポリ硫酸第二鉄、重合珪酸―鉄塩（ＰＳＩ）、ポリアクリルアミド系高分子、カチオン系高分子、アルギン酸ナトリウム等の凝集剤を注入して、処理液を沈降分離させやすくしてもよい。
【００３１】
そして、最終沈殿池２から汚泥の一部又は全部を配管Ｌ２から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１への返送量が一定量となるように配管Ｌ２から引き抜いて返送し、その残部を配管Ｌ７から引き抜いて余剰汚泥として排出する。また、分離液は、配管Ｌ６から系外に放流する。
【００３２】
一方、生物反応槽１への下水の流入水量が設計流入水量を超過する場合においては、以下のようにして処理が行われる。以下、設計流入水量をＱ、設計流水量を超過する水量をｑ、最終沈殿池２からの汚泥返送量をＳ１、活性汚泥濃縮装置３からの汚泥返送量をＳ２として説明する。
【００３３】
まず、生物反応槽１において、設計流入水量を超過する下水（水量：Ｑ＋ｑ）と最終沈殿池２からの汚泥返送量をＳ１、活性汚泥濃縮装置３からの汚泥返送量をＳ２が導入され、槽内の微生物の作用によって、脱窒処理、脱リン処理されて、有機物、窒素成分、リン成分が低減ないし除去される。
【００３４】
次に、生物反応槽１からは、設計流入水量に相当する水量と、最終沈殿池２から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液（水量：Ｑ＋Ｓ１）が、配管Ｌ４から最終沈殿池２に供給され、設計流入水量を超過した水量と、活性汚泥濃縮装置３から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液（水量：ｑ＋Ｓ２）が、配管Ｌ５から引き抜かれて、活性汚泥濃縮装置３に供給される。
【００３５】
最終沈殿池２では、供給された処理液（水量：Ｑ＋Ｓ１）を、分離液と汚泥とに沈降分離させる。そして、最終沈殿池２から汚泥の一部又は全部を配管Ｌ２から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１の汚泥濃度が低下しないように配管Ｌ２から引き抜いて生物反応槽１に返送し、その残部を配管Ｌ７から引き抜いて余剰汚泥として排出する。また、分離液は、配管Ｌ６から系外に放流する。
【００３６】
活性汚泥濃縮装置３では、供給された処理液（水量：ｑ＋Ｓ２）を、分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離させる。そして、生物反応槽１から汚泥の全部を配管Ｌ３から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１の汚泥濃度が低下しないように配管Ｌ３から引き抜いて生物反応槽１に返送する。また、分離液は、配管Ｌ８から系外に放流する。
【００３７】
この実施形態によれば、下水を生物反応槽１に供して生物反応処理すると共に、設計流入水量を超過した水量の処理液を活性汚泥濃縮装置３に送って分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離して活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送するようにしているので、生物反応槽１への下水の流入水量が設計流水量を超過した場合であっても、生物反応槽１内の活性汚泥濃度が低下しにくく、ほぼ一定濃度を維持できるので、生物反応槽１における下水の処理効率が損なわれにくい。また、最終沈殿池２には、設計量を超えた処理液は導入されないので、最終沈殿池２から排出される分離液には汚泥が流出しにくく、放流先の河川や海などへの影響が小さい。
【００３８】
図２に、本発明の下水処理装置の第２の実施形態の概略構成図を示す。なお、上記第１の実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付してその説明を省略することとする。
【００３９】
この実施形態においては、活性汚泥濃縮装置３が、最終沈殿池２から伸びた配管Ｌ１０と接続している点が、上記第１の実施形態との相違点である。
【００４０】
生物反応槽１への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合においては、上記第１の実施形態と同様に、配管Ｌ１から流入された下水が、生物反応槽１にて槽内の微生物の作用によって処理され、生物反応槽１内の流入下水に相当する水量と、最終沈殿池２から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液が、配管Ｌ４から最終沈殿池２に引き抜かれ、ここで沈降分離が行われる。そして、最終沈殿池２から汚泥の一部又は全部を配管Ｌ２から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１の汚泥濃度が低下しないように配管Ｌ２から引き抜いて生物反応槽１に返送し、その残部を配管Ｌ７から引き抜いて余剰汚泥として排出させる。また、分離液は、配管Ｌ６から系外に放流される。
【００４１】
一方、生物反応槽１への下水の流入水量が設計流入水量を超過する場合においては、まず、生物反応槽１において、設計流入水量を超過する下水（水量：Ｑ＋ｑ）と最終沈殿池２からの汚泥返送量をＳ１、活性汚泥濃縮装置３からの汚泥返送量をＳ２が導入されて、槽内の微生物の作用によって、脱窒処理、脱リン処理されて、有機物、窒素成分、リン成分が低減ないし除去される。
【００４２】
次に、生物反応槽１からは、生物反応槽１内の流入下水に相当する水量と、最終沈殿池２から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量と、活性汚泥濃縮装置３から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液（水量：Ｑ＋ｑ＋Ｓ１＋Ｓ２）が、配管Ｌ４から最終沈殿池２に送られる。
【００４３】
最終沈殿池２では、設計流入水量を超過した水量と、活性汚泥濃縮装置３から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液（水量：ｑ＋Ｓ２）を配管Ｌ１０から引き抜いて活性汚泥濃縮装置３に供給すると共に、その残部の処理液［設計流入水量に相当する水量と、最終沈殿池２から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液（水量：Ｑ＋Ｓ１）］を、分離液と汚泥とに沈降分離させる。そして、最終沈殿池２から汚泥の一部又は全部を配管Ｌ２から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１の汚泥濃度が低下しないように配管Ｌ２から引き抜いて生物反応槽１に返送し、その残部を配管Ｌ７から引き抜いて余剰汚泥として排出する。また、分離液は、配管Ｌ６から系外に放流する。
【００４４】
活性汚泥濃縮装置３では、供給された処理液（水量：ｑ＋Ｓ２）を、分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離させる。そして、生物反応槽１から汚泥の全部を配管Ｌ３から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１の汚泥濃度が低下しないように配管Ｌ３から引き抜いて生物反応槽１に返送する。また、分離液は、配管Ｌ８から系外に放流する。
【００４５】
この実施形態によれば、下水を生物反応槽１に供して生物反応処理すると共に、流入下水に相当する水量の処理液、すなわち生物反応槽での超過水量分を含む処理液を一旦最終沈殿池２に導入し、その後、最終沈殿池２から、設計流入水量を超過した水量の処理液を取り出して活性汚泥濃縮装置３へ送って分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離して活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送するようにしているので、生物反応槽１への下水の流入水量が設計流水量を超過した場合であっても、生物反応槽１内の活性汚泥濃度が低下しにくく、ほぼ一定濃度を維持できるので、生物反応槽１における下水の処理効率が損なわれにくい。また、活性汚泥濃縮装置３へ供給される処理液は、最終沈殿池２に導入した際に、多少なりとも処理が行われているので、活性汚泥濃縮装置３での装置負荷を低減できる。
【００４６】
この実施形態では、生物反応槽１への下水の流入水量が設計流入水量を超過する場合において、下水の流入水量が、生物反応槽の汚泥濃度が薄まると想定できる水量で、かつ、供給水量が反応槽容積の２０％以上のとき、好ましくは設計流入水量の２倍以上の時は、最終沈殿池２に処理液を供給すると同時に、設計流入水量を超過した水量の処理液を配管Ｌ１０から引き抜いて活性汚泥濃縮装置３に供給することが好ましい。
【００４７】
また、下水の流入水量が、生物反応槽の汚泥濃度が薄まらないと想定できる水量で、かつ、供給水量が反応槽容積の２０％以上のとき、好ましくは設計流入水量の２倍未満の時は、最終沈殿池２に汚泥が蓄積していき、汚泥が系外に流出する前に設計流入水量を超過した水量の処理液を配管Ｌ１０から引き抜いて活性汚泥濃縮装置３に供給することが好ましい。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【００４９】
なお、以下の実施例、比較例において、流入下水として、下水処理場の最初沈殿池での処理水を用いた。また、下水処理装置での設計流入水量Ｑを、１．０ｍ３／日として処理を行った。また、生物反応槽１として標準活性汚泥法による処理槽を用いた。また、最終沈殿池２の水面積負荷を２０ｍ／日とした。活性汚泥濃縮装置３として、中空糸膜モジュールを用いた。
【００５０】
（実施例１）
図１に示す下水処理装置を用いて下水処理を行った。配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を１．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への送液量を１．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１０ｍｇ／Ｌであった。なお、最終沈殿池２から返送される返送汚泥濃度は約６０００ｍｇ／Ｌであった。
【００５１】
また、配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を２．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、配管Ｌ３から供給される活性汚泥濃縮装置３からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への処理液の送液量を１．５Ｑ、生物反応槽１から活性汚泥濃縮装置３への処理液の送液量を１．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、このとき最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１２ｍｇ／Ｌで、設計流水量で運転した場合とほぼ同程度であった。なお、最終沈殿池２及び活性汚泥濃縮装置３から返送される返送汚泥濃度は約６０００ｍｇ／Ｌであった。
【００５２】
（実施例２）
図２に示す下水処理装置を用いて下水処理を行った。配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を１．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への送液量を１．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌ、最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１０ｍｇ／Ｌであった。なお、最終沈殿池２から返送される返送汚泥濃度は約６０００ｍｇ／Ｌであった。
【００５３】
また、配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を２．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、配管Ｌ３から供給される活性汚泥濃縮装置３からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への処理液の送液量を３．０Ｑ、最終沈殿池２から活性汚泥濃縮装置３への処理液の送液量を１．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、このとき最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１５ｍｇ／Ｌで、設計流水量で運転した場合とほぼ同程度であった。なお、最終沈殿池２及び活性汚泥濃縮装置３から返送される返送汚泥濃度は約６０００ｍｇ／Ｌであった。また、生物反応槽１から最終沈殿池２に処理液を供給するのとほぼ同時に最終沈殿池２から活性汚泥濃縮装置３に処理液を送液した。
【００５４】
（比較例１）
図３に示す、活性汚泥濃縮装置３を備えていない従来の下水処理装置を用いて下水処理を行った。
配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を１．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への送液量を１．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は、約２０００ｍｇ／Ｌ、最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１０ｍｇ／Ｌであった。なお、最終沈殿池２から返送される返送汚泥濃度は約６０００ｍｇ／Ｌであった。
配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を２．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への送液量を２．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は、入口付近では約１５００ｍｇ／Ｌまで低下した。また、最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１００ｍｇ／Ｌ以上となり、汚泥の流出が確認できた。なお、最終沈殿池２から返送される返送汚泥濃度は約８０００ｍｇ／Ｌであった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の下水処理装置の第１の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明の下水処理装置の第２の実施形態の概略構成図である。
【図３】従来の下水処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：生物反応槽
２：最終沈殿池
３：活性汚泥濃縮装置
Ｌ１〜Ｌ１０：配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水を生物反応を用いて処理する下水処理方法及び下水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な下水処理装置は、例えは、図３に示すように、生物反応槽１と最終沈殿池２とを備えており、生物反応槽１にて、まず、生物反応を利用して主として有機物や、ＢＯＤや、窒素分等を除去し、その後、最終沈殿池２にて、生物反応により生じたフロック等を沈降分離して分離液を河川や海に放流している。このような下水処理装置の処理能力は、主として生物反応槽１での処理能力に基づいて決定しており、通常、晴天時における最大流入水量を基準として設計流入水量を決定し、下水処理が行われている。
【０００３】
しかしながら、汚水と雨水を遮集する合流式下水道の下水処理装置では、雨天時に下水処理装置に流入する下水量が急増し、処理に供せられる下水量が、設計流入水量を超過してしまう。
【０００４】
そこで、雨天時下水の水質は、雨水により希釈化されていることから、そのまま放流してもあまり問題を生じることが少ないという事情により、従来は、雨水時の増水分の下水を、生物反応槽１にて処理することなく、そのまま放流もしくは薬剤などで消毒して放流している。
【０００５】
また、汚水のみを遮集する分流式下水道の下水処理においても、雨天時に浸入水等の影響で、流入下水が設計流入水量を超過する場合があり、その設計流入水量を超えた水量については、そのまま放流もしくは薬剤などで消毒して放流が行われている。
【０００６】
また、下記特許文献１には、合流式下水道において下水流入量が計画最大流入量に対して一定割合の超過量を超えない場合には、流入下水の全量を最初沈殿池、生物反応槽、最終沈殿池で二次処理まで行い、さらに、ろ材を充填したろ過槽に流入させて処理する一方、下水流入量が計画最大流入量に対して一定割合の超過量を超えた場合には、計画最大流入量に対して一定割合の超過量分の流入下水については前記二次処理まで行い放流するとともに、計画最大流入量に対して一定割合の超過量を超えた量の流入下水については最初沈殿池で一次処理した後にろ過槽へ流入させて処理するか、最初沈殿池を通さずにきょう雑物を除去した後にろ過槽へ流入させて処理することが開示されている。
【０００７】
また、下記特許文献２には、雨天時に増量した流入下水の少なくとも一部を導入して分離水と凝集分離汚泥に分離する凝集分離装置と、前記分離水を放流する配管と、前記流入下水の一部を導入して分離水と沈殿汚泥に分離する最初沈殿池と、前記最初沈殿池からの分離水と該凝集分離装置からの凝集沈殿汚泥とを導入して脱リンする嫌気部、脱窒部、又は好気部を有する嫌気好気式生物脱リン設備と、前記脱リン設備からの汚泥を含有する被脱リン水を導入して分離液と沈殿汚泥に分離する最終沈殿池とを有する下水処理装置が開示されている。
【０００８】
また、下記特許文献３には、下水を沈殿処理した後、その上澄水を生物処理部で生物処理し、その処理液を分離液と汚泥とに固液分離し、分離汚泥の一部を生物処理部の入口側に返送する下水処理方法において、該生物処理部として、嫌気処理用の前段生物処理部と、好気処理用の後段生物処理部とが設けられており、該上澄水の流量が所定流量以下のときには、前記上澄水の全量を該前段生物処理部と後段生物処理部とにこの順で流通させ、該上澄水の流量が該所定流量を超えるときには、該上澄水の一部を該前段生物処理部と後段生物処理部とにこの順で流通させ、該上澄水の残部は前段生物処理部を経ることなく後段生物処理部に流入させて処理することが開示されている。
【特許文献１】特開２００５−２１８９９１号公報
【特許文献２】特開２００４−４９９４１号公報
【特許文献３】特開２００５−２６２１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
下水の水質によっては、雨天時の増水によって希釈化されているとはいえ、有機物や、ＢＯＤや、窒素分等が、放流限界値を超過している場合がある。このため、上記特許文献１、２のように、これらを何ら除去することなく河川や海などに放流した場合、放流先である河川や海などの水質に影響が生じるおそれがあった。
【００１０】
一方、上記特許文献３では、設計流入水量を超過する場合であっても、生物反応槽にその全量を投入して生物処理する方法を行っている。しかしながら、生物反応槽に設計流入水量を超えた水量を流入させると、生物反応槽内の汚泥濃度が希釈されて処理能力が低下するので、有機物や、ＢＯＤや、窒素分等が十分低減されないまま放流されるおそれがあった。更には、最終沈殿池に設計流入水量を超える処理液を供給して沈降分離しているので、沈殿池の滞留時間に影響して、汚泥の沈降が不十分となり、分離液に汚泥が流出することがあり、下水処理が破綻するおそれがあった。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、雨天時の増水等によって、処理の対象となる下水の流入量が設計流入水量を超過した場合であっても、下水を効率よく処理することができ、更には、汚泥の流出を防止できる水処理方法及び水処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の下水処理方法は、下水を生物反応槽で生物処理し、その処理液を最終沈殿池で分離液と汚泥とに沈降分離する下水処理方法において、前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池で沈降分離し、前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超える場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、設計流入水量の処理液を前記最終沈殿池で沈降分離すると共に、設計流入水量を超過した水量の処理液を、前記最終沈殿槽に導入する前に活性汚泥濃縮装置に供給して分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離し、この活性汚泥濃縮液を前記生物反応槽に返送することを特徴とする。
【００１３】
本発明の下水処理方法によれば、下水を生物反応槽１に供して生物反応処理すると共に、設計流入水量を超過した水量の処理液を活性汚泥濃縮装置に送って濃縮分離し、活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送する構成としているので、生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超過した場合であっても、生物反応槽内の活性汚泥の濃度が低下しにくく、ほぼ一定濃度を維持できるので、生物反応槽における下水の処理効率が損なわれにくい。そして、最終沈殿池には、設計量を超えた処理液は導入されないので、最終沈殿池から排出される分離液には汚泥が流出しにくく、放流先の河川や海などへの影響が小さい。
【００１４】
本発明の下水処理方法のもう一つは、下水を生物反応槽で生物処理し、その処理液を最終沈殿池で分離液と汚泥とに沈降分離する下水処理方法において、前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池で沈降分離し、前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超える場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池に供給し、その後前記最終沈殿池から設計流入水量を超過した水量の処理液を取り出して活性汚泥濃縮装置に供給し、分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離して、この活性汚泥濃縮液を前記生物反応槽に返送すると共に、前記残った処理液を、前記最終沈殿池で沈降分離することを特徴とする。
【００１５】
この態様によれば、下水を生物反応槽に供して生物反応処理すると共に、生物反応槽での超過水量分を含む処理液を一旦最終沈殿池に導入し、その後、最終沈殿池から超過水量分の処理液を取り出して活性汚泥濃縮装置へ送り濃縮分離し、活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送するようにしているので、生物反応槽への下水の流入水量が増えても、生物反応槽内の活性汚泥の濃度が低下しにくく、ほぼ一定濃度を維持できるので、生物反応槽における下水の処理効率が損なわれにくい。また、活性汚泥濃縮装置へ供給される処理液は、最終沈殿池に導入した際に、多少なりとも処理が行われているので、活性汚泥濃縮装置の負荷を低減できる。
【００１６】
また、本発明の下水処理装置は、下水を生物処理する生物反応槽と、生物処理後の処理液を分離液と汚泥に分離処理する最終沈殿池と、生物処理後の処理液を分離液と活性汚泥濃縮液に濃縮分離する活性汚泥濃縮装置と、前記生物反応槽から前記最終沈殿池に処理液を通水させる第１の通水経路と、設計流入水量を超過した水量の処理液を、前記生物反応槽から活性汚泥濃縮装置に通水させる第２の通水経路と、前記最終沈殿池から前記生物反応槽に前記汚泥を返送させる第１の返送経路と、前記活性汚泥濃縮装置から前記生物反応槽に前記活性汚泥濃縮液を返送させる第２の返送経路とを備えることを特徴とする。
【００１７】
本発明の下水処理装置によれば、流入下水の全量が生物反応槽で処理された後、設計流入水量を超過した水量の処理液は、第２の通水経路から活性汚泥濃縮装置に導入されて濃縮分離されるので、最終沈殿池には設計量を超過する水量の処理液は導入されない。このため、最終沈殿池での処理効率は損なわれにくく、分離液中に汚泥が極めて流出しにくい。また、活性汚泥濃縮装置に導入された処理液は濃縮分離され、活性汚泥濃縮液は生物反応槽に返送されるので、生物反応槽の汚泥濃度は低下しにくく、生物反応槽での処理効率は損なわれにくい。
【００１８】
本発明の下水処理装置のもう一つは、下水を生物処理する生物反応槽と、生物処理後の処理液を分離液と汚泥に分離処理する最終沈殿池と、生物処理後の処理液を分離液と活性汚泥濃縮液に濃縮分離する活性汚泥濃縮装置と、前記生物反応槽から前記最終沈殿池に処理液を通水させる第１の通水経路と、設計流入水量を超過した水量の処理液を前記最終沈殿池から活性汚泥濃縮装置に通水させる第２の通水経路と、前記最終沈殿池から前記生物反応槽に前記汚泥を返送させる第１の返送経路と、前記活性汚泥濃縮装置から前記生物反応槽に前記活性汚泥濃縮液を返送させる第２の返送経路とを備えることを特徴とする。
【００１９】
この態様によれば、流入下水の全量が生物反応槽で処理された後、超過水量分を含む処理液の全量を一旦最終沈殿池に導入し、その後、最終沈殿池から超過水量分の処理液を取り出して活性汚泥濃縮装置へ送り、活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送するようにしているので、生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超過した場合であっても、生物反応槽内の活性汚泥の濃度が低下しにくく、生物反応槽での処理効率が損なわれにくい。また、活性汚泥濃縮装置へ供給される処理液は、最終沈殿池に導入された際に、多少なりとも処理が行われているので、活性汚泥濃縮装置の負荷は低減される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、下水を生物反応槽に供して生物反応処理すると共に、設計流入水量を超過した水量の処理液を活性汚泥濃縮装置に送って濃縮分離し、活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送するようにしているので、生物反応槽への下水の流入量が増えても、生物反応槽内の活性汚泥の濃度が低下しにくく、ほぼ一定濃度を維持できるので、生物反応槽における下水の処理効率が損なわれにくい。そして、最終沈殿池では、設計流入水量以下の処理液を沈降分離するので、最終沈殿池には過剰汚泥が蓄積されにくく、また、最終沈殿池から排出される分離液には汚泥が流出しにくいので、放流先の河川や海などへの影響が小さい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明について図面を用いて更に詳細に説明する。図１は、本発明の下水処理装置の第１の実施形態の概略構成図である。
【００２２】
この下水処理装置は、生物反応槽１と、最終沈殿池２と、活性汚泥濃縮装置３とで構成されている。
【００２３】
生物反応槽１は、槽内に微生物を含む活性汚泥が滞留し、微生物の作用によって下水を脱窒処理、脱リン処理できる処理槽であれば特に限定はなく、例えば、アンモニア酸化菌や亜硝酸酸化菌などの好気性微生物を含む曝気槽、亜硝酸酸化菌などの好気性微生物と脱窒菌などの嫌気性微生物を含む間欠曝気槽などを用いることができる。
【００２４】
この生物反応槽１には、図示しない最初沈殿池等の下水供給源から伸びた配管Ｌ１と、最終沈殿池２から伸びた配管Ｌ２と、活性汚泥濃縮装置３から伸びた配管Ｌ３とが接続している。
【００２５】
生物反応槽１からは、配管Ｌ４が伸びて、最終沈殿池２に接続している。また、生物反応槽１からは、配管Ｌ５が伸びて活性汚泥濃縮装置３に接続しており、設計流入水量を超過した水量の処理液を、配管Ｌ５から活性汚泥濃縮装置３に導入できるように構成されている。
【００２６】
最終沈殿池２は、導入された処理水を分離液と汚泥とに沈降分離できる処理槽であれば特に限定ない。そして、最終沈殿池２から、配管Ｌ６が伸びて、沈降分離後の分離液を系外に放流できるように構成されている。また、最終沈殿池２からは、配管Ｌ２と、配管Ｌ７とが伸びて、沈降分離後の汚泥を系外に引き抜くことができるように構成されている。
【００２７】
活性汚泥濃縮装置３は、導入された処理液を、分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離できる処理装置であれば特に限定はなく、例えば、精密ろ過膜（ＭＦ膜）、限外ろ過膜（ＵＦ膜）、ナノろ過膜（ＮＦ膜）等のろ過膜を備えた、中空糸膜モジュール、平膜型モジュール、スパイラル型モジュール、管型モジュール等の形態の膜モジュールが挙げられる。そして、活性汚泥濃縮装置３からは配管Ｌ８が伸びて、濃縮分離後の分離液を系外に放流できるように構成されている。また、活性汚泥濃縮装置３からは、配管Ｌ３が伸びて、濃縮分離後の活性汚泥濃縮液を系外に引き抜くことができるように構成されている。
【００２８】
次に、この下水処理装置を用いた本発明の下水処理方法について説明する。
【００２９】
生物反応槽１への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合においては、配管Ｌ１から流入された下水が、生物反応槽１にて槽内の微生物の作用によって、脱窒処理、脱リン処理されて、有機物、窒素成分、リン成分が低減ないし除去される。
【００３０】
次いで、生物反応槽１内の流入下水に相当する水量と、生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液が、配管Ｌ４から最終沈殿池２に送られ、ここで沈降分離が行われる。最終沈殿池２では、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）、硫酸バンド、ポリ硫酸第二鉄、重合珪酸―鉄塩（ＰＳＩ）、ポリアクリルアミド系高分子、カチオン系高分子、アルギン酸ナトリウム等の凝集剤を注入して、処理液を沈降分離させやすくしてもよい。
【００３１】
そして、最終沈殿池２から汚泥の一部又は全部を配管Ｌ２から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１への返送量が一定量となるように配管Ｌ２から引き抜いて返送し、その残部を配管Ｌ７から引き抜いて余剰汚泥として排出する。また、分離液は、配管Ｌ６から系外に放流する。
【００３２】
一方、生物反応槽１への下水の流入水量が設計流入水量を超過する場合においては、以下のようにして処理が行われる。以下、設計流入水量をＱ、設計流水量を超過する水量をｑ、最終沈殿池２からの汚泥返送量をＳ１、活性汚泥濃縮装置３からの汚泥返送量をＳ２として説明する。
【００３３】
まず、生物反応槽１において、設計流入水量を超過する下水（水量：Ｑ＋ｑ）と最終沈殿池２からの汚泥返送量をＳ１、活性汚泥濃縮装置３からの汚泥返送量をＳ２が導入され、槽内の微生物の作用によって、脱窒処理、脱リン処理されて、有機物、窒素成分、リン成分が低減ないし除去される。
【００３４】
次に、生物反応槽１からは、設計流入水量に相当する水量と、最終沈殿池２から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液（水量：Ｑ＋Ｓ１）が、配管Ｌ４から最終沈殿池２に供給され、設計流入水量を超過した水量と、活性汚泥濃縮装置３から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液（水量：ｑ＋Ｓ２）が、配管Ｌ５から引き抜かれて、活性汚泥濃縮装置３に供給される。
【００３５】
最終沈殿池２では、供給された処理液（水量：Ｑ＋Ｓ１）を、分離液と汚泥とに沈降分離させる。そして、最終沈殿池２から汚泥の一部又は全部を配管Ｌ２から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１の汚泥濃度が低下しないように配管Ｌ２から引き抜いて生物反応槽１に返送し、その残部を配管Ｌ７から引き抜いて余剰汚泥として排出する。また、分離液は、配管Ｌ６から系外に放流する。
【００３６】
活性汚泥濃縮装置３では、供給された処理液（水量：ｑ＋Ｓ２）を、分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離させる。そして、生物反応槽１から汚泥の全部を配管Ｌ３から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１の汚泥濃度が低下しないように配管Ｌ３から引き抜いて生物反応槽１に返送する。また、分離液は、配管Ｌ８から系外に放流する。
【００３７】
この実施形態によれば、下水を生物反応槽１に供して生物反応処理すると共に、設計流入水量を超過した水量の処理液を活性汚泥濃縮装置３に送って分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離して活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送するようにしているので、生物反応槽１への下水の流入水量が設計流水量を超過した場合であっても、生物反応槽１内の活性汚泥濃度が低下しにくく、ほぼ一定濃度を維持できるので、生物反応槽１における下水の処理効率が損なわれにくい。また、最終沈殿池２には、設計量を超えた処理液は導入されないので、最終沈殿池２から排出される分離液には汚泥が流出しにくく、放流先の河川や海などへの影響が小さい。
【００３８】
図２に、本発明の下水処理装置の第２の実施形態の概略構成図を示す。なお、上記第１の実施形態と実質的に同一部分には、同符号を付してその説明を省略することとする。
【００３９】
この実施形態においては、活性汚泥濃縮装置３が、最終沈殿池２から伸びた配管Ｌ１０と接続している点が、上記第１の実施形態との相違点である。
【００４０】
生物反応槽１への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合においては、上記第１の実施形態と同様に、配管Ｌ１から流入された下水が、生物反応槽１にて槽内の微生物の作用によって処理され、生物反応槽１内の流入下水に相当する水量と、最終沈殿池２から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液が、配管Ｌ４から最終沈殿池２に引き抜かれ、ここで沈降分離が行われる。そして、最終沈殿池２から汚泥の一部又は全部を配管Ｌ２から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１の汚泥濃度が低下しないように配管Ｌ２から引き抜いて生物反応槽１に返送し、その残部を配管Ｌ７から引き抜いて余剰汚泥として排出させる。また、分離液は、配管Ｌ６から系外に放流される。
【００４１】
一方、生物反応槽１への下水の流入水量が設計流入水量を超過する場合においては、まず、生物反応槽１において、設計流入水量を超過する下水（水量：Ｑ＋ｑ）と最終沈殿池２からの汚泥返送量をＳ１、活性汚泥濃縮装置３からの汚泥返送量をＳ２が導入されて、槽内の微生物の作用によって、脱窒処理、脱リン処理されて、有機物、窒素成分、リン成分が低減ないし除去される。
【００４２】
次に、生物反応槽１からは、生物反応槽１内の流入下水に相当する水量と、最終沈殿池２から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量と、活性汚泥濃縮装置３から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液（水量：Ｑ＋ｑ＋Ｓ１＋Ｓ２）が、配管Ｌ４から最終沈殿池２に送られる。
【００４３】
最終沈殿池２では、設計流入水量を超過した水量と、活性汚泥濃縮装置３から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液（水量：ｑ＋Ｓ２）を配管Ｌ１０から引き抜いて活性汚泥濃縮装置３に供給すると共に、その残部の処理液［設計流入水量に相当する水量と、最終沈殿池２から生物反応槽１に返送された汚泥量に相当する水量の処理液（水量：Ｑ＋Ｓ１）］を、分離液と汚泥とに沈降分離させる。そして、最終沈殿池２から汚泥の一部又は全部を配管Ｌ２から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１の汚泥濃度が低下しないように配管Ｌ２から引き抜いて生物反応槽１に返送し、その残部を配管Ｌ７から引き抜いて余剰汚泥として排出する。また、分離液は、配管Ｌ６から系外に放流する。
【００４４】
活性汚泥濃縮装置３では、供給された処理液（水量：ｑ＋Ｓ２）を、分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離させる。そして、生物反応槽１から汚泥の全部を配管Ｌ３から引き抜き、好ましくは、生物反応槽１の汚泥濃度が低下しないように配管Ｌ３から引き抜いて生物反応槽１に返送する。また、分離液は、配管Ｌ８から系外に放流する。
【００４５】
この実施形態によれば、下水を生物反応槽１に供して生物反応処理すると共に、流入下水に相当する水量の処理液、すなわち生物反応槽での超過水量分を含む処理液を一旦最終沈殿池２に導入し、その後、最終沈殿池２から、設計流入水量を超過した水量の処理液を取り出して活性汚泥濃縮装置３へ送って分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離して活性汚泥濃縮液を生物反応槽に返送するようにしているので、生物反応槽１への下水の流入水量が設計流水量を超過した場合であっても、生物反応槽１内の活性汚泥濃度が低下しにくく、ほぼ一定濃度を維持できるので、生物反応槽１における下水の処理効率が損なわれにくい。また、活性汚泥濃縮装置３へ供給される処理液は、最終沈殿池２に導入した際に、多少なりとも処理が行われているので、活性汚泥濃縮装置３での装置負荷を低減できる。
【００４６】
この実施形態では、生物反応槽１への下水の流入水量が設計流入水量を超過する場合において、下水の流入水量が、生物反応槽の汚泥濃度が薄まると想定できる水量で、かつ、供給水量が反応槽容積の２０％以上のとき、好ましくは設計流入水量の２倍以上の時は、最終沈殿池２に処理液を供給すると同時に、設計流入水量を超過した水量の処理液を配管Ｌ１０から引き抜いて活性汚泥濃縮装置３に供給することが好ましい。
【００４７】
また、下水の流入水量が、生物反応槽の汚泥濃度が薄まらないと想定できる水量で、かつ、供給水量が反応槽容積の２０％以上のとき、好ましくは設計流入水量の２倍未満の時は、最終沈殿池２に汚泥が蓄積していき、汚泥が系外に流出する前に設計流入水量を超過した水量の処理液を配管Ｌ１０から引き抜いて活性汚泥濃縮装置３に供給することが好ましい。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【００４９】
なお、以下の実施例、比較例において、流入下水として、下水処理場の最初沈殿池での処理水を用いた。また、下水処理装置での設計流入水量Ｑを、１．０ｍ３／日として処理を行った。また、生物反応槽１として標準活性汚泥法による処理槽を用いた。また、最終沈殿池２の水面積負荷を２０ｍ／日とした。活性汚泥濃縮装置３として、中空糸膜モジュールを用いた。
【００５０】
（実施例１）
図１に示す下水処理装置を用いて下水処理を行った。配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を１．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への送液量を１．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１０ｍｇ／Ｌであった。なお、最終沈殿池２から返送される返送汚泥濃度は約６０００ｍｇ／Ｌであった。
【００５１】
また、配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を２．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、配管Ｌ３から供給される活性汚泥濃縮装置３からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への処理液の送液量を１．５Ｑ、生物反応槽１から活性汚泥濃縮装置３への処理液の送液量を１．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、このとき最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１２ｍｇ／Ｌで、設計流水量で運転した場合とほぼ同程度であった。なお、最終沈殿池２及び活性汚泥濃縮装置３から返送される返送汚泥濃度は約６０００ｍｇ／Ｌであった。
【００５２】
（実施例２）
図２に示す下水処理装置を用いて下水処理を行った。配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を１．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への送液量を１．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌ、最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１０ｍｇ／Ｌであった。なお、最終沈殿池２から返送される返送汚泥濃度は約６０００ｍｇ／Ｌであった。
【００５３】
また、配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を２．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、配管Ｌ３から供給される活性汚泥濃縮装置３からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への処理液の送液量を３．０Ｑ、最終沈殿池２から活性汚泥濃縮装置３への処理液の送液量を１．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は約２０００ｍｇ／Ｌであり、このとき最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１５ｍｇ／Ｌで、設計流水量で運転した場合とほぼ同程度であった。なお、最終沈殿池２及び活性汚泥濃縮装置３から返送される返送汚泥濃度は約６０００ｍｇ／Ｌであった。また、生物反応槽１から最終沈殿池２に処理液を供給するのとほぼ同時に最終沈殿池２から活性汚泥濃縮装置３に処理液を送液した。
【００５４】
（比較例１）
図３に示す、活性汚泥濃縮装置３を備えていない従来の下水処理装置を用いて下水処理を行った。
配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を１．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への送液量を１．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は、約２０００ｍｇ／Ｌ、最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１０ｍｇ／Ｌであった。なお、最終沈殿池２から返送される返送汚泥濃度は約６０００ｍｇ／Ｌであった。
配管Ｌ１から供給される流入下水の水量を２．０Ｑ、配管Ｌ２から供給される最終沈殿池２からの返送汚泥流量を０．５Ｑ、生物反応槽１から最終沈殿池２への送液量を２．５Ｑとして運転したところ、生物反応槽１の活性汚泥濃度は、入口付近では約１５００ｍｇ／Ｌまで低下した。また、最終沈殿池２の配管Ｌ６から排出される分離液の流出汚泥濃度は１００ｍｇ／Ｌ以上となり、汚泥の流出が確認できた。なお、最終沈殿池２から返送される返送汚泥濃度は約８０００ｍｇ／Ｌであった。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の下水処理装置の第１の実施形態の概略構成図である。
【図２】本発明の下水処理装置の第２の実施形態の概略構成図である。
【図３】従来の下水処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００５６】
１：生物反応槽
２：最終沈殿池
３：活性汚泥濃縮装置
Ｌ１〜Ｌ１０：配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水を生物反応槽で生物処理し、その処理液を最終沈殿池で分離液と汚泥とに沈降分離する下水処理方法において、
前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池で沈降分離し、
前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超える場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、設計流入水量の処理液を前記最終沈殿池で沈降分離すると共に、設計流入水量を超過した水量の処理液を、前記最終沈殿槽に導入する前に活性汚泥濃縮装置に供給して分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離し、この活性汚泥濃縮液を前記生物反応槽に返送することを特徴とする下水処理方法。
【請求項２】
下水を生物反応槽で生物処理し、その処理液を最終沈殿池で分離液と汚泥とに沈降分離する下水処理方法において、
前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池で沈降分離し、
前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超える場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池に供給し、その後前記最終沈殿池から設計流入水量を超過した水量の処理液を取り出して活性汚泥濃縮装置に供給して分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離し、この活性汚泥濃縮液を前記生物反応槽に返送すると共に、前記残った処理液を前記最終沈殿池で沈降分離することを特徴とする下水処理方法。
【請求項３】
下水を生物処理する生物反応槽と、
生物処理後の処理液を分離液と汚泥に沈降分離する最終沈殿池と、
生物処理後の処理液を分離液と活性汚泥濃縮液に濃縮分離する活性汚泥濃縮装置と、
前記生物反応槽から前記最終沈殿池に処理液を通水させる第１の通水経路と、
設計流入水量を超過した水量の処理液を、前記生物反応槽から活性汚泥濃縮装置に通水させる第２の通水経路と、
前記最終沈殿池から前記生物反応槽に前記汚泥を返送する第１の返送経路と、
前記活性汚泥濃縮装置から前記生物反応槽に前記活性汚泥濃縮液を返送する第２の返送経路とを備えることを特徴とする下水処理装置。
【請求項４】
下水を生物処理する生物反応槽と、
生物処理後の処理液を分離液と汚泥に沈降分離する最終沈殿池と、
生物処理後の処理液を分離液と活性汚泥濃縮液に濃縮分離する活性汚泥濃縮装置と、
前記生物反応槽から前記最終沈殿池に処理液を通水させる第１の通水経路と、
設計流入水量を超過した水量の処理液を、前記最終沈殿池から活性汚泥濃縮装置に通水させる第２の通水経路と、
前記最終沈殿池から前記生物反応槽に前記汚泥を返送する第１の返送経路と、
前記活性汚泥濃縮装置から前記生物反応槽に前記活性汚泥濃縮液を返送する第２の返送経路とを備えることを特徴とする下水処理装置。
【請求項１】
下水を生物反応槽で生物処理し、その処理液を最終沈殿池で分離液と汚泥とに沈降分離する下水処理方法において、
前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池で沈降分離し、
前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超える場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、設計流入水量の処理液を前記最終沈殿池で沈降分離すると共に、設計流入水量を超過した水量の処理液を、前記最終沈殿槽に導入する前に活性汚泥濃縮装置に供給して分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離し、この活性汚泥濃縮液を前記生物反応槽に返送することを特徴とする下水処理方法。
【請求項２】
下水を生物反応槽で生物処理し、その処理液を最終沈殿池で分離液と汚泥とに沈降分離する下水処理方法において、
前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量以下の場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池で沈降分離し、
前記生物反応槽への下水の流入水量が設計流入水量を超える場合、流入下水の全量を前記生物反応槽で生物処理した後、その処理液の全量を最終沈殿池に供給し、その後前記最終沈殿池から設計流入水量を超過した水量の処理液を取り出して活性汚泥濃縮装置に供給して分離液と活性汚泥濃縮液とに濃縮分離し、この活性汚泥濃縮液を前記生物反応槽に返送すると共に、前記残った処理液を前記最終沈殿池で沈降分離することを特徴とする下水処理方法。
【請求項３】
下水を生物処理する生物反応槽と、
生物処理後の処理液を分離液と汚泥に沈降分離する最終沈殿池と、
生物処理後の処理液を分離液と活性汚泥濃縮液に濃縮分離する活性汚泥濃縮装置と、
前記生物反応槽から前記最終沈殿池に処理液を通水させる第１の通水経路と、
設計流入水量を超過した水量の処理液を、前記生物反応槽から活性汚泥濃縮装置に通水させる第２の通水経路と、
前記最終沈殿池から前記生物反応槽に前記汚泥を返送する第１の返送経路と、
前記活性汚泥濃縮装置から前記生物反応槽に前記活性汚泥濃縮液を返送する第２の返送経路とを備えることを特徴とする下水処理装置。
【請求項４】
下水を生物処理する生物反応槽と、
生物処理後の処理液を分離液と汚泥に沈降分離する最終沈殿池と、
生物処理後の処理液を分離液と活性汚泥濃縮液に濃縮分離する活性汚泥濃縮装置と、
前記生物反応槽から前記最終沈殿池に処理液を通水させる第１の通水経路と、
設計流入水量を超過した水量の処理液を、前記最終沈殿池から活性汚泥濃縮装置に通水させる第２の通水経路と、
前記最終沈殿池から前記生物反応槽に前記汚泥を返送する第１の返送経路と、
前記活性汚泥濃縮装置から前記生物反応槽に前記活性汚泥濃縮液を返送する第２の返送経路とを備えることを特徴とする下水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２３７９５８（Ｐ２００８−２３７９５８Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７８０５８（Ｐ２００７−７８０５８）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（５０７２１４０８３）メタウォーター株式会社 (277)
【出願人】（５０４１３２２７２）国立大学法人京都大学 (1,269)
【Ｆターム（参考）】
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