汚水処理装置
【課題】生物処理装置と膜分離装置とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる汚水処理装置を提供することを目的とする。
【解決手段】下水道幹線に向かって流れる汚水の一部を受け入れて浄化処理する浄化装置３Ａと、浄化装置３Ａで得られた処理水から、有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する生物処理装置７と、生物処理装置７で得られた生物処理水から汚泥を分離除去して再生水を得る膜分離装置９と、を備え、浄化装置３Ａは、汚水から油分を浮上分離する油分浮上分離手段と、汚水中の固形分を沈降分離する固形分沈降分離手段と、固形分沈降分離手段で沈降分離された固形分を滞留させて可溶化する可溶化手段と、を兼用する貯留槽１１を有することを特徴とする。
【解決手段】下水道幹線に向かって流れる汚水の一部を受け入れて浄化処理する浄化装置３Ａと、浄化装置３Ａで得られた処理水から、有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する生物処理装置７と、生物処理装置７で得られた生物処理水から汚泥を分離除去して再生水を得る膜分離装置９と、を備え、浄化装置３Ａは、汚水から油分を浮上分離する油分浮上分離手段と、汚水中の固形分を沈降分離する固形分沈降分離手段と、固形分沈降分離手段で沈降分離された固形分を滞留させて可溶化する可溶化手段と、を兼用する貯留槽１１を有することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集合住宅などから下水道幹線に向けて排出される汚水を受け入れ、汚水中の有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去して再生水を得る汚水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道幹線に連絡する上流側の分岐管から汚水を引き入れ、その汚水を処理して再生水として市街地などに供給するサテライト処理場が知られている。例えば、特許文献１には、サテライト処理場に設置される汚水処理装置の一例が開示されている。この汚水処理装置は、浮上濾材を用いた高速濾過によって汚水の前処理を行った後、嫌気槽と好気槽とを備えた生物処理装置によって有機物等を除去することで再生水を得ている。特に、この装置では、省スペース化を実現するために、好気槽内に膜分離装置を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、再生水の利用用途の広がりに伴って再生水の高品質化が望まれてきており、再生水に含まれる窒素やリン化合物についても問題視されるようになってきた。しかしながら、従来の汚水処理装置では、嫌気槽と好気槽とを備えた生物処理装置を備えているものの、この装置では前処理として高速濾過が行われるので窒素やリン化合物の除去に必要な有機物成分が過度に除去される可能性がある。また、汚水中に溶存する有機物成分の量は、そもそも汚水の性状によって変化し、有機物成分の量が少ないと微生物の働きも抑えられ、脱窒素反応が不十分になる。また、有機物成分の量が少ないと微生物によるリン化合物の捕捉も不十分になり、膜分離装置での実質的なリン化合物の分離が難しくなって高品質の再生水を得ることが難しくなる。一方で、前処理を省略した装置構成とすると、膜分離装置への負荷が過大になり、安定して再生水を得ることが難しくなってしまう。
【０００５】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、生物処理装置と膜分離装置とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる汚水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、下水道幹線に向かって流れる汚水の一部を受け入れて浄化処理する浄化装置と、浄化装置で得られた処理水から、有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する生物処理装置と、生物処理装置で得られた生物処理水から濁質を分離除去して再生水を得る膜分離装置と、を備え、浄化装置は、汚水中の油分を浮上分離する油分浮上分離手段と、汚水中の固形分を沈降分離する固形分沈降分離手段と、固形分沈降分離手段で沈降分離された固形分を滞留させて可溶化する可溶化手段と、を有することを特徴とする汚水処理装置。
【０００７】
本発明によれば、膜分離装置に過負荷を与える油分、及び固形分は、前段の浄化装置において除去される。さらに、浄化装置は、固形分沈降分離手段で沈降分離された固形分を可溶化する可溶化手段を備えており、生物処理装置において窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する上で必要となる有機物成分を固形分の可溶化によって補うことができる。その結果として、生物処理装置と膜分離装置とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる。
【０００８】
また、可溶化手段での汚水の滞留時間は、１時間以上で、且つ２４時間以下であると好ましく、可溶化手段での汚水の滞留時間は、２時間以上で、且つ８時間以下であると更に好ましい。
【０００９】
さらに、浄化装置で得られた処理水中の残存夾雑物を物理的に分離除去し、残存夾雑物を除去した処理水を生物処理装置に供給する固液分離装置を備えると好適である。残存夾雑物を除去することで、膜分離装置に与える負荷が更に低減される。
【００１０】
さらに、浄化装置は、油分浮上分離手段、及び固形分沈降分離手段として機能する汚水の貯留槽を有し、貯留槽は、汚水を受け入れる導入部と、汚水を静置状態に保持して汚水から油分を浮上分離すると共に、汚水から固形分を沈降分離する槽本体と、油分、及び固形分が分離された処理水を槽本体から排出する排出部と、を有すると好適である。この構成によれば、汚水の貯留槽によって油分浮上分離手段、及び固形分沈降分離手段を兼用できるので、省スペース化に有利であり、さらに、比重差によって油分、固形分、及び処理水を簡易に分離できるので装置構成のシンプル化に有利である。
【００１１】
さらに、槽本体は、沈降する固形分が堆積する底部と、底部の周縁に沿って立設されると共に、固形分を保持する側壁とを有し、可溶化手段は、固形分を滞留させる底部、及び側壁によって形成されると好適である。上記構成によれば、汚水から沈降分離された固形分を可溶化のために滞留させる構成を簡単に実現できる。
【００１２】
さらに、貯留槽は、槽本体を区切る仕切壁と、仕切壁を挟んで隣接する貯留室同士を連通する連通孔と、を有すると好適である。貯留槽の槽本体を仕切壁で区切ることにより、汚水中の残存夾雑物の除去を期待でき、特に後段に固液分離装置を配置する場合には、固液分離装置の負荷を低減できる。
【００１３】
さらに、導入部は、仕切壁によって区切られた複数の貯留室のうち、いずれか一つの貯留室に設けられ、排出部は、複数の貯留室のうち、導入部が設けられた貯留室とは別の貯留室に設けられていると好適である。この構成によれば、導入部が設けられた貯留室とは別の貯留室に排出部が設けられているので、排出部が設けられた下流の貯留室では、導入部で導入される汚水の流れに影響され難くなり、従って、下流の貯留室では汚水を静置状態に保持し易くなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生物処理装置と膜分離装置とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る汚水処理装置と下水道幹線との関係を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る汚水処理装置を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る浄化装置を模式的に示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る固液分離装置を模式的に示す断面図である。
【図５】本実施形態に係る生物処理装置を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る浄化装置を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る浄化装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態に係る汚水処理装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明を具現化する態様が広く含まれる。
【００１７】
図１に示されるように、汚水処理装置１Ａは、集合住宅や工場などから下水道幹線に向けて排出される汚水を受け入れ、汚水中の有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去して再生水を得る装置である。なお、汚水の受け入れは、集合住宅や工場などの施設単位で排出される汚水の一部であったり、特定エリア内に存在する複数の施設から排出される合流汚水の一部であったりしてもよい。なお、汚水処理装置１Ａで受け入れる汚水を、排水量（全量）の一部とすることにより、排水量の変動の影響を受けずに、必要設備に合わせてサイズを調整でき、経済性が向上する。
【００１８】
図２に示されるように、第１の実施形態に係る汚水処理装置１Ａは、汚水を受け入れて浄化処理する浄化装置３Ａと、浄化装置３Ａで得られた処理水中の残存夾雑物（例えば、髪の毛など）を物理的に分離除去する固液分離装置５と、固液分離装置５で得られた二次的な処理水から、有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する生物処理装置７と、生物処理装置７で得られた生物処理水から濁質を分離除去して再生水を得る膜分離装置９と、を備えている。
［浄化装置］
【００１９】
最初に、図３を参照して浄化装置３Ａについて説明する。浄化装置３Ａは、油分浮上分離手段、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段を備えている。油分浮上分離手段とは、汚水中の水分Ｗと油脂分Ｆとを比重差を利用して分離する手段であり、固形分沈降分離手段とは、糞塊などの粗大固形分（固形分）Ｓと水分Ｗとの比重差を利用し、汚水から粗大固形分Ｓを沈降分離する手段である。また、可溶化手段は、沈降堆積した粗大固形分Ｓを長時間滞留させることで可溶化する手段である。
【００２０】
本実施形態に係る浄化装置３Ａでは、油分浮上分離手段、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段として機能する汚水の貯留槽１１Ａを備えている。貯留槽１１Ａは、汚水を受け入れる導入管（導入部）１３と、汚水を蓄える槽本体１５Ａと、槽本体１５Ａから処理水（以下、「一次処理水」という）を排出する排出管（排出部）１７とを備えている。
【００２１】
汚水を受け入れる導入管（導入部）１３は、槽本体１５Ａの側壁２５を貫通すると共に、貯留槽１１Ａ内で屈曲し、管流出口１３ｃが貯留槽１１Ａ内の下方を向くように配置されている。管流出口１３ｃは、流入する汚水による油脂分の層（以下、「油層」という）のかき混ぜを防止できる方が好ましいため、予定水位に生じる油層を仮定した場合に、その油層よりも下方に配置する方が好ましい。
【００２２】
処理水を排出する排出管（排出部）１７は、導入管１３に対向して配置されており、槽本体１５Ａの側壁２５を貫通すると共に、槽本体１５Ａ内で屈曲し、管流出口１７ｃが槽本体１５Ａの下方に向くように配置されている。管流出口１７ｃは、油層のかき混ぜを防止できる方が好ましいため、予定水位に生じる油層を仮定した場合に、その油層よりも下方に配置する方が好ましい。
【００２３】
また、排出管１７の管流出口１７ｃは、槽本体１５Ａ内に沈降堆積する粗大固形分Ｓの吸い込みを防止する必要があるため、槽本体１５Ａ内に堆積する粗大固形分Ｓの嵩を想定し、その嵩よりも高い位置となるように配置されている。
【００２４】
汚水は、導入管１３を介して槽本体１５Ａ内に導入され、槽本体１５Ａで静置状態に保持される。その際に、汚水中の油脂分Ｆは浮上分離され、また、粗大固形分Ｓは沈降分離される。
【００２５】
槽本体１５Ａは、汚水から沈降分離された粗大固形分Ｓが堆積する底部２１と、底部２１の周縁に沿って立設されると共に、粗大固形分Ｓを保持する側壁２５とを有する。従って、汚水から沈降分離された粗大固形分Ｓは、底部２１及び側壁２５によって定位置に保持され、所定時間、槽本体１５Ａ内で滞留する。その結果、粗大固形分Ｓ中の有機物成分の一次処理水中への溶出が図られる。
【００２６】
粗大固形分Ｓ中の有機物成分の可溶化には、１時間〜２４時間が必要であり、望ましくは２時間〜８時間が必要である。従って、貯留槽１１Ａを可溶化手段として実現させるためには、粗大固形分Ｓの滞留時間が、１時間以上で、且つ２４時間以下となるように設計し、さらに、望ましくは、滞留時間が、２時間以上で、且つ８時間以下となるように設計する必要がある。
【００２７】
なお、汚水の滞留時間は、設計上、汚水の流入流量、汚水の排出流量、及び貯留槽１１Ａの槽本体１５Ａの容積によって定めることが可能である。例えば、時間流入量１５ｍ３であれば、１５ｍ３〜３６０ｍ３（１〜２４ｈｒ滞留）、望ましくは、３０ｍ３〜１２０ｍ３（２〜８ｈｒ滞留）となる。
【００２８】
なお、滞留時間が長くなると有機物成分の可溶化には有利であるが、一方で、槽本体１５Ａの容積の増大につながるなどして設備が過大になり、処理効率やコストの面で不利になる。また、滞留時間が長くなると底部で可溶化した有機物成分が嫌気化して有機物の分解が進み可溶化効果が損なわれる。従って、貯留槽１１Ａは、粗大固形分Ｓの滞留時間が、上限値で２４時間以下、望ましくは、８時間以下となるように設計される必要がある。
【００２９】
槽本体１５Ａの可溶化手段としての機能により、粗大固形分Ｓ中の有機物成分が溶出された一次処理水は、排出管１７から排出され、移送管を備えた一次処理水排出ライン２７を通って固液分離装置５に供給される。
［固液分離装置］
【００３０】
図２、及び図４に示されるように、固液分離装置５は、一次処理水を受け入れる貯水部２９と、貯水部２９内を上流側領域（一次側領域）２９ａと下流側領域（二次側領域）２９ｂとに区分けするように配置された微細夾雑物分離部３１とを備えている。微細夾雑物分離部３１は、ドラム型スクリーンやバースクリーンなどを適宜に適用できるが、髪の毛などの繊維状の夾雑物の除去を効果的に行うためには、メッシュ状のドラムによって固液分離を図るドラム型スクリーンの方が有利である。
【００３１】
貯水部２９の一次側領域２９ａには一次処理水の導入部３２が設けられ、二次側領域２９ｂには微細夾雑物分離部３１で微細夾雑物が除去された後の二次的な処理水（以下、「二次処理水」という）が排出される排出部３３が設けられている。排出部３３は、後段の生物処理装置７に連絡する移送管を備えた二次処理水移送ライン３０に接続されており、二次処理水移送ライン３０には、管路を自動、または手動にて開閉するバルブ３０ａが設けられている。また、微細夾雑物分離部３１で除去された微細夾雑物は、バケツ３４に受けられて排出される。
［生物処理装置、及び膜分離装置］
【００３２】
図２、及び図５に示されるように、生物処理装置７、及び膜分離装置９は、活性汚泥により、二次処理水中に含まれる有機物を除去すると共に、二次処理水の窒素やリンを高度に処理する装置である。本実施形態に係る生物処理装置７は、上流側から順番に配置された嫌気槽３７、無酸素槽３８及び好気槽３９を備えており、具体的には、嫌気−無酸素−好気法（Ａ２Ｏ法）と称される処理方式を具現化する装置である。また、本実施形態に係る膜分離装置９は、生物処理装置７で得られた活性汚泥を含む生物処理水から汚泥などの濁質を分離除去して再生水を得る装置であり、具体的には、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）と称される処理方式を具現化する装置である。
【００３３】
生物処理装置７は、嫌気槽３７よりも上流側に二次処理水を受け入れる調整槽４０を備えており、調整槽４０内に供給された二次処理水は、ポンプ４１によって嫌気槽３７に供給される。また、生物処理装置７には、好気槽３９から前段の無酸素槽３８に硝化液を送る循環配管４２と、好気槽３９から嫌気槽３７に返送汚泥を送る返送配管４３とが設けられている。また、嫌気槽３７、及び無酸素槽３８内には撹拌翼４４が設置されており、好気槽３９にはブロワ４５から供給された空気を散気する散気管４６が設けられている。
【００３４】
調整槽４０から嫌気槽３７内へ供給された二次処理水は、返送配管４３によって送られてきた返送汚泥と混合される。返送汚泥に含まれるリン蓄積菌は、嫌気槽３７内の処理水（以下、「生物処理水」という）中と好気槽３９からの硝化液中の溶解性有機物を取り込むと同時に菌体内に蓄積したリンを放出する。
【００３５】
次に、嫌気槽３７内の生物処理水は無酸素槽３８に導入される。この無酸素槽３８へは後段の好気槽３９からの硝化液も導入されており、嫌気槽３７から流出した生物処理水と硝化液とが無酸素状態で接触する。嫌気槽３７からの生物処理水中の汚泥に含まれる脱窒菌が生物処理水中の有機物成分を水素供与体として脱窒を行うことにより、硝化液中の硝酸態窒素が窒素ガスに変化し、除去される。
【００３６】
次に、無酸素槽３８内の生物処理水は好気槽３９に導入されて曝気処理され、好気状態下で汚水中の有機物が酸化分解されると共に、汚泥中の硝化細菌により有機態窒素やアンモニア態窒素が硝化される。さらに好気状態下では、生物処理水中のリン化合物は、リン蓄積菌により過剰に摂取され、このリン蓄積菌を含む汚泥を系外へ抜き出すことにより、リンが液中から除去される。
【００３７】
好気槽３９内の生物処理水、つまり、生物処理装置７で得られた生物処理水は膜分離装置９によって汚泥などの濁質が分離除去されて再生水となる。膜分離装置９は、中空糸膜などの膜エレメントを備えた膜モジュール９ａ、膜モジュール９ａに接続されたヘッダ管９ｂ、ヘッダ管９ｂを介して膜モジュール９ａに吸引濾過を行わせるポンプ（図示省略）などを備えている。ヘッダ管９ｂは、再生水を移送する移送管を備えた再生水ライン５１に接続されている。再生水ライン５１は、集合住宅や工場、散水施設、または噴水や公園の池などの人工的な施設に連絡しており、再生水ライン５１によって移送された再生水は、各施設において適宜に利用される。
【００３８】
本実施形態に係る汚水処理装置１Ａによれば、膜分離装置９に過負荷を与える油脂分Ｆ、及び固形分Ｓは、前段の浄化装置３Ａにおいて除去される。さらに、浄化装置３Ａは、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段として機能する貯留槽１１Ａを備えており、生物処理装置７において窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する上で必要となる有機物成分を粗大固形分Ｓの可溶化によって補うことができる。その結果として、生物処理装置７と膜分離装置９とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置９の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる。
【００３９】
なお、参考例として、例えば、貯留槽１１Ａに対応する浄化装置３Ａなどを設けることなく、生物処理装置の前処理工程としてスクリーンなどを設ける態様（「通常態様」と称する）も想定されるが、この通常態様では、糞塊などの有機物がスクリーンで捕捉されてしまうため、汚水処理装置１Ａのごとく、有機物成分を有効利用することはできない。
【００４０】
さらに、本実施形態では、浄化装置３Ａの貯留槽１１Ａによって油分浮上分離手段、及び固形分沈降分離手段を兼用できるので、省スペース化に有利であり、さらに、比重差によって油脂分Ｆ、粗大固形分Ｓ、及び一次処理水を簡易に分離できるので装置構成のシンプル化に有利である。
【００４１】
さらに、汚水処理装置１Ａでは、浄化装置３Ａで得られた一次処理水中の残存夾雑物を固液分離装置５によって物理的に分離除去しているので、後段の膜分離装置９に与える負荷を低減できる。
【００４２】
さらに、本実施形態に係る可溶化手段は、貯留槽１１Ａの槽本体１５Ａの底部２１、及び側壁２５によって形成されるため、沈降堆積された粗大固形分Ｓを可溶化のために滞留させる構成を簡単に実現できる。
（第２実施形態に係る汚水処理装置）
【００４３】
次に、図６を参照して第２実施形態に係る汚水処理装置１Ｂについて説明する。なお、第２実施形態に係る汚水処理装置１Ｂと第１実施形態に係る汚水処理装置１Ａとの実質的な相違点は浄化装置３Ｂのみであるため、以下の説明では、第２実施形態に係る浄化装置３Ｂを中心に説明する。また、浄化装置３Ｂは、第１実施形態に係る浄化装置３Ａと同様の要素、または構造を備えているため、同様の要素や構造には、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【００４４】
浄化装置３Ｂは、油分浮上分離手段、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段として機能する汚水の貯留槽１１Ｂを備えている。貯留槽１１Ｂは、汚水を受け入れる導入管（導入部）１３と、汚水を蓄える槽本体１５Ｂと、槽本体１５Ｂから処理水（以下、「一次処理水」という）を排出する排出管（排出部）１７とを備えている。
【００４５】
槽本体１５Ｂは、仕切壁１９，２０によって上流室１５ａ、中間室１５ｂ、及び下流室１５ｃの三つ（複数）の貯留室に区画されており、槽本体１５の底部２４は、仕切壁１９，２０によって上流室１５ａ、中間室１５ｂ、及び下流室１５ｃそれぞれの底部２４ａ，２４ｂ，２４ｃとして区切られている。また、上流室１５ａと中間室１５ｂとを区画する第１の仕切壁１９には、上流室１５ａと中間室１５ｂとを連通する連通孔２２が形成されている。また、中間室１５ｂと下流室１５ｃとを区画する第２の仕切壁２０には、中間室１５ｂと下流室１５ｃとを連通する連通孔２３が形成されている。連通孔２２，２３は、底部２４よりも上方の位置に形成されている。
【００４６】
汚水を受け入れる導入管（導入部）１３は、上流室１５ａに設けられている。また、処理水を排出する排出管（排出部）１７は、上流室１５ａとは別である下流室１５ｃに設けられている。
【００４７】
汚水は、導入管１３を介して槽本体１５の上流室１５ａに導入され、連通孔２２，２３を抜けながら中間室１５ｂ、及び下流室１５ｃの順番で緩やかに流れ、その過程で静置状態に保持される。その際に、汚水中の油脂分Ｆは上流室１５ａ、中間室１５ｂ、及び下流室１５ｃそれぞれで浮上分離され、また、粗大固形分Ｓも沈降分離される。なお、上流室１５ａ、中間室１５ｂ、及び下流室１５ｃそれぞれで生成される油層、及び沈降分離層は、上流室１５ａで最も厚くなり、下流室１５ｃで最も薄くなる。
【００４８】
槽本体１５Ｂは、汚水から沈降分離された粗大固形分Ｓが堆積する底部２４と、底部２４の周縁に沿って立設されると共に、粗大固形分Ｓを保持する側壁２５とを有する。底部２４と側壁２５とは可溶化手段として機能し、汚水から沈降分離された粗大固形分Ｓは、底部２４及び側壁２５によって保持され、所定時間保持される。
【００４９】
なお、貯留槽１１Ｂを可溶化手段として実現させるためには、粗大固形分Ｓの滞留時間が、１時間以上で、且つ２４時間以下となるように設計し、さらに、望ましくは、滞留時間が、２時間以上で、且つ８時間以下となるように設計する必要がある。
【００５０】
貯留槽１１Ｂの特に槽本体１５Ｂの可溶化手段としての機能により、粗大固形分Ｓ中の有機物成分が溶出された一次処理水は、排出管１７から排出され、移送管を備えた一次処理水排出ライン２７を通って固液分離装置５に供給される。
【００５１】
第２実施形態に係る汚水処理装置１Ｂによれば、第１の実施形態に係る汚水処理装置１Ａと同様の効果、つまり、膜分離装置９に過負荷を与える油脂分Ｆ、及び固形分Ｓは、前段の浄化装置３Ｂにおいて除去される。さらに、浄化装置３Ｂは、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段として機能する貯留槽１１Ｃを備えており、生物処理装置７において窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する上で必要となる有機物成分を粗大固形分Ｓの可溶化によって補うことができる。その結果として、生物処理装置７と膜分離装置９とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置９の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる。
【００５２】
さらに、第２実施形態に係る汚水処理装置１Ｂによれば、貯留槽１１Ｂの槽本体１５Ｂが仕切壁１９，２０で区切られているので、汚水Ｗ中の残存夾雑物の除去を期待でき、後段に配置している固液分離装置５への負荷を低減できる。
【００５３】
さらに、浄化装置３Ｂの導入管１３は、排出管１７が設けられた下流室１５ｃとは別の貯留室である上流室１５ａに設けられているので、下流室１５ｃでは、導入管１３から導入される汚水の流れに影響され難くなり、従って、下流室１５ｃでは汚水を静置状態に保持し易くなる。
（第３実施形態に係る汚水処理装置）
【００５４】
次に、図７を参照して第３実施形態に係る汚水処理装置１Ｃについて説明する。なお、第３実施形態に係る汚水処理装置１Ｃと第１、第２実施形態に係る汚水処理装置１Ａ，１Ｂとの実質的な相違点は浄化装置３Ｃのみであるため、以下の説明では、第３実施形態に係る浄化装置３Ｃを中心に説明する。また、浄化装置３Ｃは、第１、第２実施形態に係る浄化装置３Ａ，３Ｂと同様の要素、または構造を備えているため、同様の要素や構造には、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【００５５】
浄化装置３Ｃは、油分浮上分離手段、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段としての機能を有する汚水の貯留槽１１Ｃを備えている。貯留槽１１Ｃは、汚水を受け入れる導入管（導入部）１３と、汚水を蓄える槽本体１５Ｃと、槽本体１５Ｃから一次処理水を排出する排出管（排出部）１７とを備えている。
【００５６】
槽本体１５Ｃは、仕切壁５５によって上流室１５ａ、及び下流室１５ｃの二つ（複数）の貯留室に区画されており、槽本体１５Ｃの底部５７は、仕切壁５５によって上流室１５ａ、及び下流室１５ｃそれぞれの底部５７ａ，５７ｂとして区切られている。また、上流室１５ａと下流室１５ｃとを区画する仕切壁５５には、上流室１５ａと下流室１５ｃとを連通する連通孔５９が形成されている。
【００５７】
貯留槽１１Ｃの槽本体１５Ｃでは、導入管１３からの汚水が上流室１５ａに導入され、さらに、連通孔５９を抜けながら下流室１５ｃに向けて緩やかに流れ、その過程で静置状態に保持される。その際に、汚水中の油脂分Ｆは上流室１５ａ、及び下流室１５ｃそれぞれで浮上分離され、また、粗大固形分Ｓは沈降分離される。なお、上流室１５ａ、及び下流室１５ｃそれぞれで生成される油層、及び沈降分離層は、上流室１５ａで最も厚くなり、下流室１５ｃで最も薄くなる。
【００５８】
槽本体１５Ｃは、可溶化手段を形成する底部５７、及び側壁２５を備えている。可溶化手段により、粗大固形分Ｓ中の有機物成分が溶出された一次処理水は、排出管１７から排出され、移送管を備えた一次処理水排出ライン２７を通って固液分離装置５に供給される。
【００５９】
本実施形態に係る汚水処理装置１Ｃによれば、第１、または第２の実施形態に係る汚水処理装置１Ａ，１Ｂと同様の効果、つまり、膜分離装置９に過負荷を与える油脂分Ｆ、及び固形分Ｓが、前段の浄化装置３Ｂにおいて除去されるという効果を奏する。さらに、浄化装置３Ｃは、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段として機能する貯留槽１１Ｃを備えており、生物処理装置７において窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する上で必要となる有機物成分を粗大固形分Ｓの可溶化によって補うことができる。その結果として、生物処理装置７と膜分離装置９とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置９の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる。
【００６０】
さらに、第３実施形態に係る汚水処理装置１Ｃによれば、貯留槽１１Ｃの槽本体１５Ｃが仕切壁５５で区切られているので、汚水Ｗ中の残存夾雑物の除去を期待でき、後段に配置している固液分離装置５への負荷を低減できる。
【００６１】
さらに、浄化装置３Ｃの導入管１３は、排出管１７が設けられた下流室１５ｃとは別の貯留室である上流室１５ａに設けられているので、下流室１５ｃでは、導入管１３から導入される汚水の流れに影響され難くなり、従って、下流室１５ｃでは汚水を静置状態に保持し易くなる。
【実施例】
【００６２】
以下に実施例を挙げて、本実施の形態をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は以下の実施例のみに限定されるものではない。
［実施例］
【００６３】
下記水質の原水（汚水）を、上述の第１実施形態に係る汚水処理装置（図２参照）によって処理した。
（原水水質：浄化装置による浄化前）
溶解性ＢＯＤ：１００ｍｇ／Ｌ
Ｔ−Ｐ：４ｍｇ/Ｌ
Ｔ−Ｎ：３７ｍｇ／Ｌ
【００６４】
原水流量、各槽の滞留時間、汚泥混合液返送量等の処理条件は以下の通りとした。
（処理条件）
【００６５】
原水流量 ：１５ｍ３／ｈｒ
浄化装置滞留時間 ：８ｈｒ
嫌気槽滞留時間 ：１．５ｈｒ
無酸素槽滞留時間 ：３ｈｒ
好気槽滞留時間 ：４ｈｒ
汚泥混合液の嫌気槽への返送量 ：１５ｍ３／ｈｒ
汚泥混合液の無酸素槽への返送量 ：３０ｍ３／ｈｒ
嫌気槽中活性汚泥濃度 ：５，０００ｍｇ／Ｌ
無酸素槽中活性汚泥濃度 ：７，５００ｍｇ／Ｌ
好気槽中活性汚泥濃度 ：１０，０００ｍｇ／Ｌ
なお、分離膜には中空糸ＭＦ膜モジュール（旭化成ケミカルズ（株） マイクローザＭＵＮＣ−６２０Ａ）を用いた。
［比較例］
【００６６】
浄化装置を設けない以外は、上述の本実施例と同様の構成として、本実施例と同じ条件で実験を行った。生物処理装置７へ流入する一次処理水は集合住宅・工場から出る原水（汚水）と同じである。浄化装置を有する本実施例と、浄化装置が無い比較例による原水水質、最終処理水質（膜分離装置で得られた再生水）の比較を表１に示した。表１に示されるように、本実施例では浄化装置を経由することで原水（汚水）に対して、生物処理装置７に流入する一次処理水中の溶解性ＢＯＤ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐの濃度がいずれも高くなる。これは浄化装置により糞塊等の固形分からＢＯＤ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐが溶出した為である。それにより、比較例に比べ、本実施例では、ＢＯＤ：Ｔ−Ｎ：Ｔ−Ｐの比率が生物処理を行う適正条件になるように原水水質が調整され、伴って最終処理水のＴ−Ｎ：Ｔ−Ｐの濃度が低下していることが分かる。本汚水処理装置による生物処理性の向上効果が確認できた。
【００６７】
【表１】
【符号の説明】
【００６８】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…汚水処理装置、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…浄化装置、５…固液分離手段、７…生物処理装置、９…膜分離装置、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…貯留槽（油分浮上分離手段、固形分沈降分離手段、可溶化手段）、１３…導入管（浄化装置の導入部）、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ…槽本体、１５ａ…上流室（貯留室）、１５ｃ…下流室（貯留室）、１７…排出管（浄化装置の排出部）、１９，２０，５５…仕切壁、２１，２４，５７…底部（槽本体の底部）、２２，２３，５９…連通孔、２５…側壁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集合住宅などから下水道幹線に向けて排出される汚水を受け入れ、汚水中の有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去して再生水を得る汚水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道幹線に連絡する上流側の分岐管から汚水を引き入れ、その汚水を処理して再生水として市街地などに供給するサテライト処理場が知られている。例えば、特許文献１には、サテライト処理場に設置される汚水処理装置の一例が開示されている。この汚水処理装置は、浮上濾材を用いた高速濾過によって汚水の前処理を行った後、嫌気槽と好気槽とを備えた生物処理装置によって有機物等を除去することで再生水を得ている。特に、この装置では、省スペース化を実現するために、好気槽内に膜分離装置を設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、再生水の利用用途の広がりに伴って再生水の高品質化が望まれてきており、再生水に含まれる窒素やリン化合物についても問題視されるようになってきた。しかしながら、従来の汚水処理装置では、嫌気槽と好気槽とを備えた生物処理装置を備えているものの、この装置では前処理として高速濾過が行われるので窒素やリン化合物の除去に必要な有機物成分が過度に除去される可能性がある。また、汚水中に溶存する有機物成分の量は、そもそも汚水の性状によって変化し、有機物成分の量が少ないと微生物の働きも抑えられ、脱窒素反応が不十分になる。また、有機物成分の量が少ないと微生物によるリン化合物の捕捉も不十分になり、膜分離装置での実質的なリン化合物の分離が難しくなって高品質の再生水を得ることが難しくなる。一方で、前処理を省略した装置構成とすると、膜分離装置への負荷が過大になり、安定して再生水を得ることが難しくなってしまう。
【０００５】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、生物処理装置と膜分離装置とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる汚水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、下水道幹線に向かって流れる汚水の一部を受け入れて浄化処理する浄化装置と、浄化装置で得られた処理水から、有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する生物処理装置と、生物処理装置で得られた生物処理水から濁質を分離除去して再生水を得る膜分離装置と、を備え、浄化装置は、汚水中の油分を浮上分離する油分浮上分離手段と、汚水中の固形分を沈降分離する固形分沈降分離手段と、固形分沈降分離手段で沈降分離された固形分を滞留させて可溶化する可溶化手段と、を有することを特徴とする汚水処理装置。
【０００７】
本発明によれば、膜分離装置に過負荷を与える油分、及び固形分は、前段の浄化装置において除去される。さらに、浄化装置は、固形分沈降分離手段で沈降分離された固形分を可溶化する可溶化手段を備えており、生物処理装置において窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する上で必要となる有機物成分を固形分の可溶化によって補うことができる。その結果として、生物処理装置と膜分離装置とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる。
【０００８】
また、可溶化手段での汚水の滞留時間は、１時間以上で、且つ２４時間以下であると好ましく、可溶化手段での汚水の滞留時間は、２時間以上で、且つ８時間以下であると更に好ましい。
【０００９】
さらに、浄化装置で得られた処理水中の残存夾雑物を物理的に分離除去し、残存夾雑物を除去した処理水を生物処理装置に供給する固液分離装置を備えると好適である。残存夾雑物を除去することで、膜分離装置に与える負荷が更に低減される。
【００１０】
さらに、浄化装置は、油分浮上分離手段、及び固形分沈降分離手段として機能する汚水の貯留槽を有し、貯留槽は、汚水を受け入れる導入部と、汚水を静置状態に保持して汚水から油分を浮上分離すると共に、汚水から固形分を沈降分離する槽本体と、油分、及び固形分が分離された処理水を槽本体から排出する排出部と、を有すると好適である。この構成によれば、汚水の貯留槽によって油分浮上分離手段、及び固形分沈降分離手段を兼用できるので、省スペース化に有利であり、さらに、比重差によって油分、固形分、及び処理水を簡易に分離できるので装置構成のシンプル化に有利である。
【００１１】
さらに、槽本体は、沈降する固形分が堆積する底部と、底部の周縁に沿って立設されると共に、固形分を保持する側壁とを有し、可溶化手段は、固形分を滞留させる底部、及び側壁によって形成されると好適である。上記構成によれば、汚水から沈降分離された固形分を可溶化のために滞留させる構成を簡単に実現できる。
【００１２】
さらに、貯留槽は、槽本体を区切る仕切壁と、仕切壁を挟んで隣接する貯留室同士を連通する連通孔と、を有すると好適である。貯留槽の槽本体を仕切壁で区切ることにより、汚水中の残存夾雑物の除去を期待でき、特に後段に固液分離装置を配置する場合には、固液分離装置の負荷を低減できる。
【００１３】
さらに、導入部は、仕切壁によって区切られた複数の貯留室のうち、いずれか一つの貯留室に設けられ、排出部は、複数の貯留室のうち、導入部が設けられた貯留室とは別の貯留室に設けられていると好適である。この構成によれば、導入部が設けられた貯留室とは別の貯留室に排出部が設けられているので、排出部が設けられた下流の貯留室では、導入部で導入される汚水の流れに影響され難くなり、従って、下流の貯留室では汚水を静置状態に保持し易くなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、生物処理装置と膜分離装置とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る汚水処理装置と下水道幹線との関係を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る汚水処理装置を模式的に示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る浄化装置を模式的に示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る固液分離装置を模式的に示す断面図である。
【図５】本実施形態に係る生物処理装置を模式的に示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る浄化装置を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る浄化装置を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好適な実施形態に係る汚水処理装置について図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明を具現化する態様が広く含まれる。
【００１７】
図１に示されるように、汚水処理装置１Ａは、集合住宅や工場などから下水道幹線に向けて排出される汚水を受け入れ、汚水中の有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去して再生水を得る装置である。なお、汚水の受け入れは、集合住宅や工場などの施設単位で排出される汚水の一部であったり、特定エリア内に存在する複数の施設から排出される合流汚水の一部であったりしてもよい。なお、汚水処理装置１Ａで受け入れる汚水を、排水量（全量）の一部とすることにより、排水量の変動の影響を受けずに、必要設備に合わせてサイズを調整でき、経済性が向上する。
【００１８】
図２に示されるように、第１の実施形態に係る汚水処理装置１Ａは、汚水を受け入れて浄化処理する浄化装置３Ａと、浄化装置３Ａで得られた処理水中の残存夾雑物（例えば、髪の毛など）を物理的に分離除去する固液分離装置５と、固液分離装置５で得られた二次的な処理水から、有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する生物処理装置７と、生物処理装置７で得られた生物処理水から濁質を分離除去して再生水を得る膜分離装置９と、を備えている。
［浄化装置］
【００１９】
最初に、図３を参照して浄化装置３Ａについて説明する。浄化装置３Ａは、油分浮上分離手段、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段を備えている。油分浮上分離手段とは、汚水中の水分Ｗと油脂分Ｆとを比重差を利用して分離する手段であり、固形分沈降分離手段とは、糞塊などの粗大固形分（固形分）Ｓと水分Ｗとの比重差を利用し、汚水から粗大固形分Ｓを沈降分離する手段である。また、可溶化手段は、沈降堆積した粗大固形分Ｓを長時間滞留させることで可溶化する手段である。
【００２０】
本実施形態に係る浄化装置３Ａでは、油分浮上分離手段、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段として機能する汚水の貯留槽１１Ａを備えている。貯留槽１１Ａは、汚水を受け入れる導入管（導入部）１３と、汚水を蓄える槽本体１５Ａと、槽本体１５Ａから処理水（以下、「一次処理水」という）を排出する排出管（排出部）１７とを備えている。
【００２１】
汚水を受け入れる導入管（導入部）１３は、槽本体１５Ａの側壁２５を貫通すると共に、貯留槽１１Ａ内で屈曲し、管流出口１３ｃが貯留槽１１Ａ内の下方を向くように配置されている。管流出口１３ｃは、流入する汚水による油脂分の層（以下、「油層」という）のかき混ぜを防止できる方が好ましいため、予定水位に生じる油層を仮定した場合に、その油層よりも下方に配置する方が好ましい。
【００２２】
処理水を排出する排出管（排出部）１７は、導入管１３に対向して配置されており、槽本体１５Ａの側壁２５を貫通すると共に、槽本体１５Ａ内で屈曲し、管流出口１７ｃが槽本体１５Ａの下方に向くように配置されている。管流出口１７ｃは、油層のかき混ぜを防止できる方が好ましいため、予定水位に生じる油層を仮定した場合に、その油層よりも下方に配置する方が好ましい。
【００２３】
また、排出管１７の管流出口１７ｃは、槽本体１５Ａ内に沈降堆積する粗大固形分Ｓの吸い込みを防止する必要があるため、槽本体１５Ａ内に堆積する粗大固形分Ｓの嵩を想定し、その嵩よりも高い位置となるように配置されている。
【００２４】
汚水は、導入管１３を介して槽本体１５Ａ内に導入され、槽本体１５Ａで静置状態に保持される。その際に、汚水中の油脂分Ｆは浮上分離され、また、粗大固形分Ｓは沈降分離される。
【００２５】
槽本体１５Ａは、汚水から沈降分離された粗大固形分Ｓが堆積する底部２１と、底部２１の周縁に沿って立設されると共に、粗大固形分Ｓを保持する側壁２５とを有する。従って、汚水から沈降分離された粗大固形分Ｓは、底部２１及び側壁２５によって定位置に保持され、所定時間、槽本体１５Ａ内で滞留する。その結果、粗大固形分Ｓ中の有機物成分の一次処理水中への溶出が図られる。
【００２６】
粗大固形分Ｓ中の有機物成分の可溶化には、１時間〜２４時間が必要であり、望ましくは２時間〜８時間が必要である。従って、貯留槽１１Ａを可溶化手段として実現させるためには、粗大固形分Ｓの滞留時間が、１時間以上で、且つ２４時間以下となるように設計し、さらに、望ましくは、滞留時間が、２時間以上で、且つ８時間以下となるように設計する必要がある。
【００２７】
なお、汚水の滞留時間は、設計上、汚水の流入流量、汚水の排出流量、及び貯留槽１１Ａの槽本体１５Ａの容積によって定めることが可能である。例えば、時間流入量１５ｍ３であれば、１５ｍ３〜３６０ｍ３（１〜２４ｈｒ滞留）、望ましくは、３０ｍ３〜１２０ｍ３（２〜８ｈｒ滞留）となる。
【００２８】
なお、滞留時間が長くなると有機物成分の可溶化には有利であるが、一方で、槽本体１５Ａの容積の増大につながるなどして設備が過大になり、処理効率やコストの面で不利になる。また、滞留時間が長くなると底部で可溶化した有機物成分が嫌気化して有機物の分解が進み可溶化効果が損なわれる。従って、貯留槽１１Ａは、粗大固形分Ｓの滞留時間が、上限値で２４時間以下、望ましくは、８時間以下となるように設計される必要がある。
【００２９】
槽本体１５Ａの可溶化手段としての機能により、粗大固形分Ｓ中の有機物成分が溶出された一次処理水は、排出管１７から排出され、移送管を備えた一次処理水排出ライン２７を通って固液分離装置５に供給される。
［固液分離装置］
【００３０】
図２、及び図４に示されるように、固液分離装置５は、一次処理水を受け入れる貯水部２９と、貯水部２９内を上流側領域（一次側領域）２９ａと下流側領域（二次側領域）２９ｂとに区分けするように配置された微細夾雑物分離部３１とを備えている。微細夾雑物分離部３１は、ドラム型スクリーンやバースクリーンなどを適宜に適用できるが、髪の毛などの繊維状の夾雑物の除去を効果的に行うためには、メッシュ状のドラムによって固液分離を図るドラム型スクリーンの方が有利である。
【００３１】
貯水部２９の一次側領域２９ａには一次処理水の導入部３２が設けられ、二次側領域２９ｂには微細夾雑物分離部３１で微細夾雑物が除去された後の二次的な処理水（以下、「二次処理水」という）が排出される排出部３３が設けられている。排出部３３は、後段の生物処理装置７に連絡する移送管を備えた二次処理水移送ライン３０に接続されており、二次処理水移送ライン３０には、管路を自動、または手動にて開閉するバルブ３０ａが設けられている。また、微細夾雑物分離部３１で除去された微細夾雑物は、バケツ３４に受けられて排出される。
［生物処理装置、及び膜分離装置］
【００３２】
図２、及び図５に示されるように、生物処理装置７、及び膜分離装置９は、活性汚泥により、二次処理水中に含まれる有機物を除去すると共に、二次処理水の窒素やリンを高度に処理する装置である。本実施形態に係る生物処理装置７は、上流側から順番に配置された嫌気槽３７、無酸素槽３８及び好気槽３９を備えており、具体的には、嫌気−無酸素−好気法（Ａ２Ｏ法）と称される処理方式を具現化する装置である。また、本実施形態に係る膜分離装置９は、生物処理装置７で得られた活性汚泥を含む生物処理水から汚泥などの濁質を分離除去して再生水を得る装置であり、具体的には、膜分離活性汚泥法（ＭＢＲ）と称される処理方式を具現化する装置である。
【００３３】
生物処理装置７は、嫌気槽３７よりも上流側に二次処理水を受け入れる調整槽４０を備えており、調整槽４０内に供給された二次処理水は、ポンプ４１によって嫌気槽３７に供給される。また、生物処理装置７には、好気槽３９から前段の無酸素槽３８に硝化液を送る循環配管４２と、好気槽３９から嫌気槽３７に返送汚泥を送る返送配管４３とが設けられている。また、嫌気槽３７、及び無酸素槽３８内には撹拌翼４４が設置されており、好気槽３９にはブロワ４５から供給された空気を散気する散気管４６が設けられている。
【００３４】
調整槽４０から嫌気槽３７内へ供給された二次処理水は、返送配管４３によって送られてきた返送汚泥と混合される。返送汚泥に含まれるリン蓄積菌は、嫌気槽３７内の処理水（以下、「生物処理水」という）中と好気槽３９からの硝化液中の溶解性有機物を取り込むと同時に菌体内に蓄積したリンを放出する。
【００３５】
次に、嫌気槽３７内の生物処理水は無酸素槽３８に導入される。この無酸素槽３８へは後段の好気槽３９からの硝化液も導入されており、嫌気槽３７から流出した生物処理水と硝化液とが無酸素状態で接触する。嫌気槽３７からの生物処理水中の汚泥に含まれる脱窒菌が生物処理水中の有機物成分を水素供与体として脱窒を行うことにより、硝化液中の硝酸態窒素が窒素ガスに変化し、除去される。
【００３６】
次に、無酸素槽３８内の生物処理水は好気槽３９に導入されて曝気処理され、好気状態下で汚水中の有機物が酸化分解されると共に、汚泥中の硝化細菌により有機態窒素やアンモニア態窒素が硝化される。さらに好気状態下では、生物処理水中のリン化合物は、リン蓄積菌により過剰に摂取され、このリン蓄積菌を含む汚泥を系外へ抜き出すことにより、リンが液中から除去される。
【００３７】
好気槽３９内の生物処理水、つまり、生物処理装置７で得られた生物処理水は膜分離装置９によって汚泥などの濁質が分離除去されて再生水となる。膜分離装置９は、中空糸膜などの膜エレメントを備えた膜モジュール９ａ、膜モジュール９ａに接続されたヘッダ管９ｂ、ヘッダ管９ｂを介して膜モジュール９ａに吸引濾過を行わせるポンプ（図示省略）などを備えている。ヘッダ管９ｂは、再生水を移送する移送管を備えた再生水ライン５１に接続されている。再生水ライン５１は、集合住宅や工場、散水施設、または噴水や公園の池などの人工的な施設に連絡しており、再生水ライン５１によって移送された再生水は、各施設において適宜に利用される。
【００３８】
本実施形態に係る汚水処理装置１Ａによれば、膜分離装置９に過負荷を与える油脂分Ｆ、及び固形分Ｓは、前段の浄化装置３Ａにおいて除去される。さらに、浄化装置３Ａは、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段として機能する貯留槽１１Ａを備えており、生物処理装置７において窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する上で必要となる有機物成分を粗大固形分Ｓの可溶化によって補うことができる。その結果として、生物処理装置７と膜分離装置９とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置９の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる。
【００３９】
なお、参考例として、例えば、貯留槽１１Ａに対応する浄化装置３Ａなどを設けることなく、生物処理装置の前処理工程としてスクリーンなどを設ける態様（「通常態様」と称する）も想定されるが、この通常態様では、糞塊などの有機物がスクリーンで捕捉されてしまうため、汚水処理装置１Ａのごとく、有機物成分を有効利用することはできない。
【００４０】
さらに、本実施形態では、浄化装置３Ａの貯留槽１１Ａによって油分浮上分離手段、及び固形分沈降分離手段を兼用できるので、省スペース化に有利であり、さらに、比重差によって油脂分Ｆ、粗大固形分Ｓ、及び一次処理水を簡易に分離できるので装置構成のシンプル化に有利である。
【００４１】
さらに、汚水処理装置１Ａでは、浄化装置３Ａで得られた一次処理水中の残存夾雑物を固液分離装置５によって物理的に分離除去しているので、後段の膜分離装置９に与える負荷を低減できる。
【００４２】
さらに、本実施形態に係る可溶化手段は、貯留槽１１Ａの槽本体１５Ａの底部２１、及び側壁２５によって形成されるため、沈降堆積された粗大固形分Ｓを可溶化のために滞留させる構成を簡単に実現できる。
（第２実施形態に係る汚水処理装置）
【００４３】
次に、図６を参照して第２実施形態に係る汚水処理装置１Ｂについて説明する。なお、第２実施形態に係る汚水処理装置１Ｂと第１実施形態に係る汚水処理装置１Ａとの実質的な相違点は浄化装置３Ｂのみであるため、以下の説明では、第２実施形態に係る浄化装置３Ｂを中心に説明する。また、浄化装置３Ｂは、第１実施形態に係る浄化装置３Ａと同様の要素、または構造を備えているため、同様の要素や構造には、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【００４４】
浄化装置３Ｂは、油分浮上分離手段、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段として機能する汚水の貯留槽１１Ｂを備えている。貯留槽１１Ｂは、汚水を受け入れる導入管（導入部）１３と、汚水を蓄える槽本体１５Ｂと、槽本体１５Ｂから処理水（以下、「一次処理水」という）を排出する排出管（排出部）１７とを備えている。
【００４５】
槽本体１５Ｂは、仕切壁１９，２０によって上流室１５ａ、中間室１５ｂ、及び下流室１５ｃの三つ（複数）の貯留室に区画されており、槽本体１５の底部２４は、仕切壁１９，２０によって上流室１５ａ、中間室１５ｂ、及び下流室１５ｃそれぞれの底部２４ａ，２４ｂ，２４ｃとして区切られている。また、上流室１５ａと中間室１５ｂとを区画する第１の仕切壁１９には、上流室１５ａと中間室１５ｂとを連通する連通孔２２が形成されている。また、中間室１５ｂと下流室１５ｃとを区画する第２の仕切壁２０には、中間室１５ｂと下流室１５ｃとを連通する連通孔２３が形成されている。連通孔２２，２３は、底部２４よりも上方の位置に形成されている。
【００４６】
汚水を受け入れる導入管（導入部）１３は、上流室１５ａに設けられている。また、処理水を排出する排出管（排出部）１７は、上流室１５ａとは別である下流室１５ｃに設けられている。
【００４７】
汚水は、導入管１３を介して槽本体１５の上流室１５ａに導入され、連通孔２２，２３を抜けながら中間室１５ｂ、及び下流室１５ｃの順番で緩やかに流れ、その過程で静置状態に保持される。その際に、汚水中の油脂分Ｆは上流室１５ａ、中間室１５ｂ、及び下流室１５ｃそれぞれで浮上分離され、また、粗大固形分Ｓも沈降分離される。なお、上流室１５ａ、中間室１５ｂ、及び下流室１５ｃそれぞれで生成される油層、及び沈降分離層は、上流室１５ａで最も厚くなり、下流室１５ｃで最も薄くなる。
【００４８】
槽本体１５Ｂは、汚水から沈降分離された粗大固形分Ｓが堆積する底部２４と、底部２４の周縁に沿って立設されると共に、粗大固形分Ｓを保持する側壁２５とを有する。底部２４と側壁２５とは可溶化手段として機能し、汚水から沈降分離された粗大固形分Ｓは、底部２４及び側壁２５によって保持され、所定時間保持される。
【００４９】
なお、貯留槽１１Ｂを可溶化手段として実現させるためには、粗大固形分Ｓの滞留時間が、１時間以上で、且つ２４時間以下となるように設計し、さらに、望ましくは、滞留時間が、２時間以上で、且つ８時間以下となるように設計する必要がある。
【００５０】
貯留槽１１Ｂの特に槽本体１５Ｂの可溶化手段としての機能により、粗大固形分Ｓ中の有機物成分が溶出された一次処理水は、排出管１７から排出され、移送管を備えた一次処理水排出ライン２７を通って固液分離装置５に供給される。
【００５１】
第２実施形態に係る汚水処理装置１Ｂによれば、第１の実施形態に係る汚水処理装置１Ａと同様の効果、つまり、膜分離装置９に過負荷を与える油脂分Ｆ、及び固形分Ｓは、前段の浄化装置３Ｂにおいて除去される。さらに、浄化装置３Ｂは、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段として機能する貯留槽１１Ｃを備えており、生物処理装置７において窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する上で必要となる有機物成分を粗大固形分Ｓの可溶化によって補うことができる。その結果として、生物処理装置７と膜分離装置９とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置９の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる。
【００５２】
さらに、第２実施形態に係る汚水処理装置１Ｂによれば、貯留槽１１Ｂの槽本体１５Ｂが仕切壁１９，２０で区切られているので、汚水Ｗ中の残存夾雑物の除去を期待でき、後段に配置している固液分離装置５への負荷を低減できる。
【００５３】
さらに、浄化装置３Ｂの導入管１３は、排出管１７が設けられた下流室１５ｃとは別の貯留室である上流室１５ａに設けられているので、下流室１５ｃでは、導入管１３から導入される汚水の流れに影響され難くなり、従って、下流室１５ｃでは汚水を静置状態に保持し易くなる。
（第３実施形態に係る汚水処理装置）
【００５４】
次に、図７を参照して第３実施形態に係る汚水処理装置１Ｃについて説明する。なお、第３実施形態に係る汚水処理装置１Ｃと第１、第２実施形態に係る汚水処理装置１Ａ，１Ｂとの実質的な相違点は浄化装置３Ｃのみであるため、以下の説明では、第３実施形態に係る浄化装置３Ｃを中心に説明する。また、浄化装置３Ｃは、第１、第２実施形態に係る浄化装置３Ａ，３Ｂと同様の要素、または構造を備えているため、同様の要素や構造には、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
【００５５】
浄化装置３Ｃは、油分浮上分離手段、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段としての機能を有する汚水の貯留槽１１Ｃを備えている。貯留槽１１Ｃは、汚水を受け入れる導入管（導入部）１３と、汚水を蓄える槽本体１５Ｃと、槽本体１５Ｃから一次処理水を排出する排出管（排出部）１７とを備えている。
【００５６】
槽本体１５Ｃは、仕切壁５５によって上流室１５ａ、及び下流室１５ｃの二つ（複数）の貯留室に区画されており、槽本体１５Ｃの底部５７は、仕切壁５５によって上流室１５ａ、及び下流室１５ｃそれぞれの底部５７ａ，５７ｂとして区切られている。また、上流室１５ａと下流室１５ｃとを区画する仕切壁５５には、上流室１５ａと下流室１５ｃとを連通する連通孔５９が形成されている。
【００５７】
貯留槽１１Ｃの槽本体１５Ｃでは、導入管１３からの汚水が上流室１５ａに導入され、さらに、連通孔５９を抜けながら下流室１５ｃに向けて緩やかに流れ、その過程で静置状態に保持される。その際に、汚水中の油脂分Ｆは上流室１５ａ、及び下流室１５ｃそれぞれで浮上分離され、また、粗大固形分Ｓは沈降分離される。なお、上流室１５ａ、及び下流室１５ｃそれぞれで生成される油層、及び沈降分離層は、上流室１５ａで最も厚くなり、下流室１５ｃで最も薄くなる。
【００５８】
槽本体１５Ｃは、可溶化手段を形成する底部５７、及び側壁２５を備えている。可溶化手段により、粗大固形分Ｓ中の有機物成分が溶出された一次処理水は、排出管１７から排出され、移送管を備えた一次処理水排出ライン２７を通って固液分離装置５に供給される。
【００５９】
本実施形態に係る汚水処理装置１Ｃによれば、第１、または第２の実施形態に係る汚水処理装置１Ａ，１Ｂと同様の効果、つまり、膜分離装置９に過負荷を与える油脂分Ｆ、及び固形分Ｓが、前段の浄化装置３Ｂにおいて除去されるという効果を奏する。さらに、浄化装置３Ｃは、固形分沈降分離手段、及び可溶化手段として機能する貯留槽１１Ｃを備えており、生物処理装置７において窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する上で必要となる有機物成分を粗大固形分Ｓの可溶化によって補うことができる。その結果として、生物処理装置７と膜分離装置９とを併用することで有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を効果的に除去すると共に、膜分離装置９の負荷を低減して高品質の再生水を安定的に得ることができる。
【００６０】
さらに、第３実施形態に係る汚水処理装置１Ｃによれば、貯留槽１１Ｃの槽本体１５Ｃが仕切壁５５で区切られているので、汚水Ｗ中の残存夾雑物の除去を期待でき、後段に配置している固液分離装置５への負荷を低減できる。
【００６１】
さらに、浄化装置３Ｃの導入管１３は、排出管１７が設けられた下流室１５ｃとは別の貯留室である上流室１５ａに設けられているので、下流室１５ｃでは、導入管１３から導入される汚水の流れに影響され難くなり、従って、下流室１５ｃでは汚水を静置状態に保持し易くなる。
【実施例】
【００６２】
以下に実施例を挙げて、本実施の形態をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は以下の実施例のみに限定されるものではない。
［実施例］
【００６３】
下記水質の原水（汚水）を、上述の第１実施形態に係る汚水処理装置（図２参照）によって処理した。
（原水水質：浄化装置による浄化前）
溶解性ＢＯＤ：１００ｍｇ／Ｌ
Ｔ−Ｐ：４ｍｇ/Ｌ
Ｔ−Ｎ：３７ｍｇ／Ｌ
【００６４】
原水流量、各槽の滞留時間、汚泥混合液返送量等の処理条件は以下の通りとした。
（処理条件）
【００６５】
原水流量 ：１５ｍ３／ｈｒ
浄化装置滞留時間 ：８ｈｒ
嫌気槽滞留時間 ：１．５ｈｒ
無酸素槽滞留時間 ：３ｈｒ
好気槽滞留時間 ：４ｈｒ
汚泥混合液の嫌気槽への返送量 ：１５ｍ３／ｈｒ
汚泥混合液の無酸素槽への返送量 ：３０ｍ３／ｈｒ
嫌気槽中活性汚泥濃度 ：５，０００ｍｇ／Ｌ
無酸素槽中活性汚泥濃度 ：７，５００ｍｇ／Ｌ
好気槽中活性汚泥濃度 ：１０，０００ｍｇ／Ｌ
なお、分離膜には中空糸ＭＦ膜モジュール（旭化成ケミカルズ（株） マイクローザＭＵＮＣ−６２０Ａ）を用いた。
［比較例］
【００６６】
浄化装置を設けない以外は、上述の本実施例と同様の構成として、本実施例と同じ条件で実験を行った。生物処理装置７へ流入する一次処理水は集合住宅・工場から出る原水（汚水）と同じである。浄化装置を有する本実施例と、浄化装置が無い比較例による原水水質、最終処理水質（膜分離装置で得られた再生水）の比較を表１に示した。表１に示されるように、本実施例では浄化装置を経由することで原水（汚水）に対して、生物処理装置７に流入する一次処理水中の溶解性ＢＯＤ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐの濃度がいずれも高くなる。これは浄化装置により糞塊等の固形分からＢＯＤ、Ｔ−Ｎ、Ｔ−Ｐが溶出した為である。それにより、比較例に比べ、本実施例では、ＢＯＤ：Ｔ−Ｎ：Ｔ−Ｐの比率が生物処理を行う適正条件になるように原水水質が調整され、伴って最終処理水のＴ−Ｎ：Ｔ−Ｐの濃度が低下していることが分かる。本汚水処理装置による生物処理性の向上効果が確認できた。
【００６７】
【表１】
【符号の説明】
【００６８】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…汚水処理装置、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…浄化装置、５…固液分離手段、７…生物処理装置、９…膜分離装置、１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…貯留槽（油分浮上分離手段、固形分沈降分離手段、可溶化手段）、１３…導入管（浄化装置の導入部）、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ…槽本体、１５ａ…上流室（貯留室）、１５ｃ…下流室（貯留室）、１７…排出管（浄化装置の排出部）、１９，２０，５５…仕切壁、２１，２４，５７…底部（槽本体の底部）、２２，２３，５９…連通孔、２５…側壁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下水道幹線に向かって流れる汚水の一部を受け入れて浄化処理する浄化装置と、
前記浄化装置で得られた処理水から、有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する生物処理装置と、
前記生物処理装置で得られた生物処理水から濁質を分離除去して再生水を得る膜分離装置と、を備え、
前記浄化装置は、前記汚水中の油分を浮上分離する油分浮上分離手段と、前記汚水中の固形分を沈降分離する固形分沈降分離手段と、前記固形分沈降分離手段で沈降分離された固形分を滞留させて可溶化する可溶化手段と、を有することを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
前記可溶化手段での前記汚水の滞留時間は、１時間以上で、且つ２４時間以下であることを特徴とする請求項１記載の汚水処理装置。
【請求項３】
前記可溶化手段での前記汚水の滞留時間は、２時間以上で、且つ８時間以下であることを特徴とする請求項１記載の汚水処理装置。
【請求項４】
前記浄化装置で得られた前記処理水中の残存夾雑物を物理的に分離除去し、前記残存夾雑物を除去した処理水を前記生物処理装置に供給する固液分離装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の汚水処理装置。
【請求項５】
前記浄化装置は、前記油分浮上分離手段、及び前記固形分沈降分離手段として機能する前記汚水の貯留槽を有し、
前記貯留槽は、前記汚水を受け入れる導入部と、前記汚水を静置状態に保持して前記汚水から前記油分を浮上分離すると共に、前記汚水から前記固形分を沈降分離する槽本体と、前記油分、及び前記固形分が分離された前記処理水を前記槽本体から排出する排出部と、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の汚水処理装置。
【請求項６】
前記槽本体は、沈降する前記固形分が堆積する底部と、前記底部の周縁に沿って立設されると共に、前記固形分を保持する側壁とを有し、
前記可溶化手段は、前記固形分を滞留させる前記底部、及び前記側壁によって形成されることを特徴とする請求項５記載の汚水処理装置。
【請求項７】
前記貯留槽は、前記槽本体を区切る仕切壁と、前記仕切壁を挟んで隣接する貯留室同士を連通する連通孔と、を有することを特徴とする請求項５または６記載の汚水処理装置。
【請求項８】
前記導入部は、前記仕切壁によって区切られた複数の前記貯留室のうち、いずれか一つの前記貯留室に設けられ、前記排出部は、複数の前記貯留室のうち、前記導入部が設けられた前記貯留室とは別の前記貯留室に設けられていることを特徴とする請求項７記載の汚水処理装置。
【請求項１】
下水道幹線に向かって流れる汚水の一部を受け入れて浄化処理する浄化装置と、
前記浄化装置で得られた処理水から、有機汚濁物、窒素化合物、及びリン化合物を生物学的に除去する生物処理装置と、
前記生物処理装置で得られた生物処理水から濁質を分離除去して再生水を得る膜分離装置と、を備え、
前記浄化装置は、前記汚水中の油分を浮上分離する油分浮上分離手段と、前記汚水中の固形分を沈降分離する固形分沈降分離手段と、前記固形分沈降分離手段で沈降分離された固形分を滞留させて可溶化する可溶化手段と、を有することを特徴とする汚水処理装置。
【請求項２】
前記可溶化手段での前記汚水の滞留時間は、１時間以上で、且つ２４時間以下であることを特徴とする請求項１記載の汚水処理装置。
【請求項３】
前記可溶化手段での前記汚水の滞留時間は、２時間以上で、且つ８時間以下であることを特徴とする請求項１記載の汚水処理装置。
【請求項４】
前記浄化装置で得られた前記処理水中の残存夾雑物を物理的に分離除去し、前記残存夾雑物を除去した処理水を前記生物処理装置に供給する固液分離装置を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の汚水処理装置。
【請求項５】
前記浄化装置は、前記油分浮上分離手段、及び前記固形分沈降分離手段として機能する前記汚水の貯留槽を有し、
前記貯留槽は、前記汚水を受け入れる導入部と、前記汚水を静置状態に保持して前記汚水から前記油分を浮上分離すると共に、前記汚水から前記固形分を沈降分離する槽本体と、前記油分、及び前記固形分が分離された前記処理水を前記槽本体から排出する排出部と、を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の汚水処理装置。
【請求項６】
前記槽本体は、沈降する前記固形分が堆積する底部と、前記底部の周縁に沿って立設されると共に、前記固形分を保持する側壁とを有し、
前記可溶化手段は、前記固形分を滞留させる前記底部、及び前記側壁によって形成されることを特徴とする請求項５記載の汚水処理装置。
【請求項７】
前記貯留槽は、前記槽本体を区切る仕切壁と、前記仕切壁を挟んで隣接する貯留室同士を連通する連通孔と、を有することを特徴とする請求項５または６記載の汚水処理装置。
【請求項８】
前記導入部は、前記仕切壁によって区切られた複数の前記貯留室のうち、いずれか一つの前記貯留室に設けられ、前記排出部は、複数の前記貯留室のうち、前記導入部が設けられた前記貯留室とは別の前記貯留室に設けられていることを特徴とする請求項７記載の汚水処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−６７０（Ｐ２０１３−６７０Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３５１８７（Ｐ２０１１−１３５１８７）
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１７日（２０１１．６．１７）
【出願人】（３０３０４６３１４）旭化成ケミカルズ株式会社 (2,513)
【Ｆターム（参考）】
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