JP2010207751A - 水処理装置および水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 凝集汚泥体を比較的効率良く生成させることを課題とする。
【解決手段】 活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とが備えられてなる担体を複数列有し、槽内において前記付着体に活性汚泥が付着されることによって該活性汚泥が凝集されて凝集汚泥体が生成され該凝集汚泥体により廃水を浄化処理して汚泥含有生物処理水を得る生物処理部を備えてなる水処理装置において、
前記槽内には曝気する曝気手段が備えられ、
該曝気手段による曝気によって一の列の付着体が揺動されて他の少なくとも何れか一の列の支持部に衝突され得るように構成されてなることを特徴とする水処理装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水処理装置および水処理方法に関し、詳しくは、有機物等を含有する廃水を活性汚泥により浄化処理する水処理装置および水処理方法に関する。

従来より、有機物等を含有する廃水を浄化処理する水処理方法としては、この廃水を槽内において活性汚泥により浄化処理する方法が知られている。斯かる水処理方法では、活性汚泥に含まれる微生物により廃水に含まれる有機物を分解させる。従って、この方法における廃水の処理能力は、槽内における活性汚泥の濃度に依存する。この槽内における活性汚泥の濃度を高めるために、従来では、この槽の下流側に沈殿池を設け、この槽から流出した活性汚泥を沈殿池で沈降分離してこの沈降した活性汚泥をこの槽に返送する方法がとられている。
しかるに、斯かる水処理方法では、通常、活性汚泥の沈降速度が小さいため、大規模な沈殿池が必要となってしまうという問題がある。

斯かる観点から、担体に活性汚泥を付着させることによって凝集した活性汚泥（「凝集汚泥体」ともいう。）を形成し、担体に付着した凝集汚泥体により廃水を浄化処理する方法が提案されている。
例えば、活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とが備えられてなる担体を複数列有する水処理装置を用いて、槽内において前記付着体に活性汚泥を付着させることによって該活性汚泥を凝集させて凝集汚泥体を生成させ該凝集汚泥体により廃水を浄化処理する水処理方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

しかるに、斯かる水処理方法では、前記付着体に活性汚泥が付着されてしまうとそれ以上凝集汚泥体が形成されなくなってしまうため、該付着体に付着されなかった活性汚泥が槽内から流出されてしまうという問題がある。

また、活性汚泥の沈降速度を大きくすべく凝集剤により活性汚泥を凝集させて、浮遊する凝集汚泥体を形成し、該浮遊する凝集汚泥体により廃水を浄化処理する方法が提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００１−０２９９７６号公報 特開２００６−０１５２３６号公報

しかしながら、斯かる水処理方法では、槽内に廃水が供給され槽内の水が排出されている状態においては、凝集剤が活性汚泥を凝集する前に槽内に供給された凝集剤がすぐに槽外へ排出されてしまい活性汚泥をあまり凝集させることができないという問題があり、一方で、槽内の水とともに活性汚泥が排出されないように槽への廃水の供給を止めた状態においては、活性汚泥が増殖に必要な有機物が供給されなくなってしまい、結果的に凝集汚泥体をあまり得ることができないという問題がある。

そこで、本発明は、凝集汚泥体を比較的効率良く生成させることを課題とする。

本発明は、活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とが備えられてなる担体を複数列有し、槽内において前記付着体に活性汚泥が付着されることによって該活性汚泥が凝集されて凝集汚泥体が生成され該凝集汚泥体により廃水を浄化処理して汚泥含有生物処理水を得る生物処理部を備えてなる水処理装置において、
前記槽内に曝気する曝気手段が備えられ、
該曝気手段による曝気によって一の列の付着体が揺動されて他の少なくとも何れか一の列の支持部に衝突され得るように構成されてなることを特徴とする水処理装置にある。

斯かる水処理装置によれば、前記曝気手段による曝気によって槽内に水流を発生させて一の列の付着体が揺動されて他の少なくとも何れか一の列の支持部に衝突され得るように構成されてなることにより、この衝突の衝撃によって該付着体から凝集汚泥体が分離されやすくなるため、該付着体に別の活性汚泥が付着されて分離されることによりさらに凝集汚泥体が形成されるので、凝集汚泥体の濃度が高まり得る。また、槽内に担体が多く配され得るため、凝集汚泥体がより多く生成され、凝集汚泥体の濃度がより一層高まり得る。さらに、凝集汚泥体の濃度が高まることにより、凝集汚泥体と槽内に供給される廃水とによって新たな活性汚泥が生成され、その結果、凝集汚泥体の濃度がより一層高まり得る。

尚、本発明に於いて、該凝集汚泥体による廃水の浄化処理とは、生物種（例えば、細菌、原生動物、後生動物等）を有する凝集汚泥体と、有機物等を含有する廃水とを曝気しながら混合して、前記生物種で前記有機物を分解させることである。

また、斯かる水処理装置においては、好ましくは、膜濾過を行う膜ユニットを有し、前記汚泥含有生物処理水から膜濾過によって透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成部を備えてなる。

斯かる水処理装置によれば、前記浄化処理水生成部により廃水をより浄化し得る。

また、本発明は、斯かる水処理装置を用いて廃水を浄化処理することを特徴とする水処理方法にある。

以上のように、本発明によれば、凝集汚泥体を比較的効率良く生成させることができる。

一実施形態に係る水処理装置の概略図。 一実施形態に係る生物処理部の概略図。 他の実施形態に係る水処理装置の概略図。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示すように、本実施形態の水処理装置１は、生物処理槽２１を有し、該生物処理槽２１内で活性汚泥により廃水を浄化処理して汚泥含有生物処理水を生成する生物処理部２を備えてなる。

また、本実施形態の水処理装置１は、必要に応じて、前記生物処理槽２１内に凝集剤を加える凝集剤添加手段３と、膜濾過を行う膜ユニット４１を有し且つ前記汚泥含有生物処理水から膜濾過によって透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成部４とを備えてなる。

本実施形態の水処理装置１は、更に、廃水を貯留する廃水槽５を備え、該廃水槽５から廃水が生物処理槽２１内に移送されるように構成されてなる。

前記廃水は、生物分解することができる有機物等を含有する廃水であれば、特に限定されるものではないが、該廃水としては、例えば、生活廃水や、食品工場、化学工場、電子産業工場、パルプ工場等の工場の廃水等が挙げられる。

前記凝集剤添加手段３は、凝集剤を収容する凝集剤槽３１と、該凝集剤槽３１の凝集剤を生物処理槽２１内に凝集剤ポンプ３２を介して移送する凝集剤移送経路３３とを備えてなる。

前記凝集剤としては、従来公知の凝集剤を用いることができ、例えば、無機系凝集剤、高分子凝集剤等が挙げられる。
前記無機系凝集剤としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、塩化第二鉄、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）等があげられる。
前記高分子凝集剤としては、陽イオン系凝集剤、陰イオン系凝集剤、非イオン系凝集剤が挙げられる。陽イオン系凝集剤としては、水溶性アニリン樹脂、ポリアミジン、ポリチオ尿素、ポリエチレンイミン、第四級アンモニウム塩、ポリビニルピリジン類等が挙げられる。陰イオン系凝集剤としては、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩（ＣＭＣナトリウム塩）、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリルアミドの部分加水分解塩、マレイン酸共重合物等が挙げられる。非イオン系凝集剤としては、ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレン、カセイ化デンプン等が挙げられる。
前記凝集剤としては、負に帯電している活性汚泥の凝集を促進させやすいという観点から、陽イオン性ポリマーのポリアミジンが好適に用いられる。

前記生物処理部２は、図２に示すように、前記生物処理槽２１内に活性汚泥を凝集させる担体２２が２列備えられ、さらに、前記生物処理槽２１内を曝気する生物処理曝気手段２３が備えられてなる。

前記生物処理部２は、前記生物処理槽２１内に加えられた凝集剤と前記担体２２とによって前記生物処理槽２１内の活性汚泥が凝集されて凝集汚泥体が形成され且つ該凝集汚泥体が前記担体２２から分離され、該担体２２から分離された凝集汚泥体により廃水が浄化処理されるように構成されてなる。

前記担体２２は、前記活性汚泥が付着される付着体２２ａと該付着体２２ａを支持する支持部２２ｂとを備えてなる。また、前記担体２２は、前記生物処理曝気手段２３による曝気によって生じる水流で前記付着体２２ａが揺動するように構成されてなる。さらに、前記担体２２は、前記膜ユニット４１と離間するように配されてなる。

前記支持部２２ｂは、糸状に形成されてなる。また、前記支持部２２ｂは、該糸の軸が生物処理槽２１内における水面に対して略垂直となるように設けられてなる。さらに、支持部２２ｂは、生物処理槽２１内に固定されてなる。
前記支持部２２ｂを構成する材料は、該付着体２２ａを支持するものであれば特に限定されるものではないが、該材料としては、例えば、ポリエステル、アクリル樹脂、ポリエチレン、炭素繊維等が挙げられる。

前記付着体２２ａは、糸状に形成されてなる。
前記付着体２２ａを構成する材料は、前記活性汚泥が付着しやすいものであれば特に限定されるものではないが、該材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリエチレン、炭素繊維等が挙げられる。
前記付着体２２ａの直径は、好ましくは、２〜５ｍｍ、より好ましくは、約３ｍｍである。前記付着体２２ａの長さは、好ましくは、７５〜１５０ｍｍ、より好ましくは、約１００ｍｍである。

担体２２は、前記支持部２２ｂの軸方向にわたって該支持部２２ｂに放射線状に前記付着体２２ａが複数設けられて形成されてなる。また、担体２２は、前記支持部に前記付着体が５〜１０ｍｍ間隔で設けられて形成されてなる。

前記付着体２２ａは、該付着体２２ａの軸方向の端部（接合端部）で前記支持部２２ｂにそれぞれ接合され、且つ前記生物処理曝気手段２３による曝気によって生じる水流で該接合端部と反対側の端部（揺動端部）が揺動するように構成されてなる。

本実施形態の水処理装置１は、前記生物処理曝気手段２３による曝気によって一の列２ａの付着体２２ａが揺動されて他の列２ｂの支持部２２ｂに衝突され得るように構成されてなる。
具体的には、本実施形態の水処理装置１は、一の列の支持部２２ｂと他の列の支持部２２ｂと距離Ｌが、該一の列の付着体２２ａの長さｒよりも小さくなるように（Ｌ＜ｒ）構成されてなる。本実施形態の水処理装置１は、好ましくは、０．２ｒ≦Ｌ≦０．９ｒ、より好ましくは、０．３ｒ≦Ｌ≦０．８ｒとなるように構成されてなる。本実施形態の水処理装置１は、０．２ｒ≦Ｌとなるように構成されてなることにより、該付着体２２ａが揺動しやすくなるため、一の列の付着体２２ａが他の列の支持部２２ｂに衝突することによる衝撃が大きくなる。従って、該付着体２２ａに付着される凝集汚泥体が該付着体２２ａから剥離されやすくなり、凝集汚泥体が生成されやすくなるという利点がある。また、Ｌ≦０．９ｒとなるように構成されてなることにより、一の列の付着体２２ａが他の列の支持部２２ｂに衝突しやすくなる（衝突頻度が増す）ため、該付着体２２ａに付着される凝集汚泥体が該付着体２２ａから剥離されやすくなり、凝集汚泥体が生成されやすくなるという利点がある。

前記凝集汚泥体の粒径は、好ましくは、１μｍ〜１０ｍｍであり、より好ましくは、１０μｍ〜１ｍｍであり、さらに好ましくは、５０μｍ〜５００μｍである。
本実施形態の水処理装置１は、凝集汚泥体の粒径が１μｍ以上であることにより、凝集汚泥体が沈降しやすくなり固液分離性が向上されるという利点があり、さらに、固液分離性が向上されることにより濾過膜の目詰まりが生じ難くなるという利点もある。また、凝集汚泥体の粒径が１０ｍｍ以下であることにより、該装置の曝気による十分な攪拌混合が行え、更に、凝集汚泥体による濾過膜間の閉塞が生じるのを抑制することができるという利点がある。

前記生物処理曝気手段２３は、空気Ａを気泡として孔から散気する散気部２３ａを備えてなる。

前記生物処理槽２１は、前記担体２２が配される担体領域２１ａと前記散気部２３ａが配される散気部領域２１ｂとに仕切り板２１ｃで仕切られてなる。該仕切り板２１ｃの上端側と下端側とには、それぞれ上端側開口部２１ｃ１と下端側開口部２１ｃ２とが形成されてなる。

前記生物処理部２は、散気部２３ａの孔から散気される気泡により水流が形成され、散気部領域２１ｂの水が上端側開口部２１ｃ１から担体領域２１ａに移送され、担体領域２１ａの水が下端側開口部２１ｃ２から散気部領域２１ｂに移送されるように構成されてなる。従って、前記生物処理部２は、散気部領域２１ｂが上昇流の領域となり、担体領域２１ａの領域が下降流の領域となるように構成されてなる。

本実施形態の水処理装置１は、活性汚泥を凝集させる際に、廃水が生物処理槽２１に常時移送されるように構成されてなる。また、本実施形態の水処理装置１は、生物処理槽２１の容積（生物処理槽２１内に収容され得る水の容量）に対する廃水中の有機物の移送量が、好ましくは、２．０〜４．０ｋｇＢＯＤ／ｍ³ −容積／ｄとなるように構成されてなる。

前記浄化処理水生成部４は、図１に示すように、凝集汚泥体の重力沈降により、前記汚泥含有生物処理水から凝集汚泥体が前記汚泥含有生物処理水よりも濃縮された汚泥濃縮水と凝集汚泥体の含有率が前記汚泥含有生物処理水よりも少ない上澄水とを生成する重力沈降槽４２を備え、前記膜ユニット４１は、該上澄水を膜濾過することによって浄化処理水としての透過水を得るように構成されてなる。

本実施形態の水処理装置１は、汚泥含有生物処理水が浄化処理水生成部４に、透過水が浄化処理水として浄化処理水槽６に、汚泥濃縮水が汚泥濃縮水槽７及び／又は汚泥含有生物処理水の一部として生物処理部２に移送されるように構成されてなる。

前記膜ユニット４１が有する濾過膜の種類としては、特に限定されるものではないが、例えば、逆浸透膜（ＲＯ膜）、限外濾過膜（ＵＦ膜）、精密濾過膜（ＭＦ膜）等が挙げられる。

前記濾過膜の構造としては、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニールアルコール、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどの素材により形成された直径数ｍｍの中空糸状に形成されたいわゆる中空糸膜などと呼ばれるタイプのものや、薄い板状の膜たる平膜と呼ばれるタイプのものなど従来公知のものを採用することができる。
前記平膜は、膜のクリアランスが通常１０ｍｍ程度であることから、前記濾過膜の構造が平膜である場合には、凝集汚泥体による該隙間の閉塞を抑制するという観点から、前記凝集汚泥体の粒径は、１０ｍｍ以下であることが好ましい。
前記中空糸膜は、糸間の隙間が１ｍｍ程度であることから、前記濾過膜の構造が中空糸膜である場合には、凝集汚泥体による該隙間の閉塞を抑制するという観点から、前記凝集汚泥体の粒径は、１ｍｍ以下であることが好ましい。

前記膜ユニット４１は、前記重力沈降槽４２内の液面下に浸漬膜として設置されてなる。

前記膜ユニット４１は、空気Ａを気泡として送り込むことにより濾過膜を常時あるいは間欠的に曝気して該濾過膜に付着した凝集汚泥体等の汚れを取り除く膜曝気手段（図示せず）を備えてなる。

本実施形態の水処理装置は、上記の如く構成されてなるが、本実施形態の水処理方法では、本実施形態の水処理装置を用いて廃水を浄化処理する。

本実施形態は、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。

即ち、本実施形態は、凝集剤添加手段３から添加される凝集剤と担体２２との併用によって活性汚泥が凝集されることにより、活性汚泥がまず担体２２に吸着し、活性汚泥に存在する生物種（例えば、細菌、原生動物、後生動物等）から排出される糊成分（生物外ポリマー）（例えば、生物種から排出される代謝物等）により活性汚泥どうしが結合して活性汚泥が凝集され、該凝集された活性汚泥が凝集剤によってより一層固まり凝集汚泥体が形成される。そして、該凝集汚泥体に浮遊する活性汚泥が吸着し前記糊成分によって、該凝集汚泥体が更により一層凝集されたものとなる。このようにして凝集されて粒径が大きくなった凝集汚泥体は、生物処理槽２１内において沈降されやすくなって生物処理槽２１から流出され難くなり、該凝集汚泥体と廃水とによって新たな活性汚泥が生成され、この新たな活性汚泥も凝集されて、活性汚泥を用いて廃水を浄化処理する生物処理槽２１内に廃水を供給している状態においても凝集汚泥体が比較的効率良く生成されるという利点がある。

また、本実施形態は、支持部２２ｂが生物処理槽２１内で固定されてなることにより、前記生物処理曝気手段２３による曝気によって生じる水流で付着体２２ａは揺動する一方で支持部２２ｂは揺動しないため、一の列の付着体２２ａが他の列の支持部２２ｂに衝突することによる衝撃が大きくなり、その結果、該付着体２２ａに付着される凝集汚泥体が該付着体２２ａから剥離されやすくなり、凝集汚泥体が生成されやすくなるという利点がある。

さらに、本実施形態は、前記重力沈降槽４２を備え、前記膜ユニット４１が、該上澄水を膜濾過することによって前記浄化処理水を生成するように構成されてなることにより、凝集汚泥体を容易に沈降させることができるため、上澄水を容易に形成することができ、また、該上澄水を膜ユニットで濾過することにより、濾過膜の目詰まりをより一層抑制することができるという利点がある。従って、濾過膜の洗浄頻度や膜洗浄のための曝気量を低減することができるという利点がある。

また、本実施形態は、前記膜ユニット４１が、前記重力沈降槽４２内の液面下に浸漬膜として設置されてなることにより、装置の構造を簡単にし、また、装置を小型化することができるという利点がある。

さらに、本実施形態は、前記担体２２が前記膜ユニット４１と離間するように配されてなることにより、濾過膜を担体で損傷させてしまうことがないという利点がある。

尚、本実施形態は、上記構成により、上記利点を有するものであったが、本発明は、上記構成に限定されず、適宜設計変更可能である。

即ち、本実施形態は、凝集剤添加手段３を備えてなるが、凝集剤を用いずに担体２２のみで活性汚泥を凝集するように構成されてもよい。

また、本実施形態は、担体を２列備えてなるが、担体を３列以上備えてもよく、担体を３列以上備える場合には、前記曝気手段による曝気によって一の列の付着体が揺動されて他の少なくとも何れか一の列の支持部に衝突され得るように構成されてなる。

さらに、本実施形態は、前記付着体２２ａが糸状に形成されてなるが、例えば、前記付着体２２ａが球状に形成され且つ前記曝気手段による曝気によって前記支持部２２ｂが揺動することにより付着体２２ａが揺動するように構成されてもよい。

また、本実施形態は、前記膜ユニット４１が該上澄水を膜濾過することによって透過水を生成するように構成され、更に、透過水が浄化処理水として浄化処理水６に移送されるように構成されてなるが、図３に示すように、前記膜ユニット４１が備えられておらず、前記上澄水が浄化処理水として浄化処理水槽６に移送されるように構成されてもよい。

１：水処理装置、２：生物処理部、３：凝集剤添加手段、４：浄化処理水生成部、５：廃水槽、６：浄化処理水槽、７：汚泥濃縮水槽、２１：生物処理槽、２１ａ：担体領域、２１ｂ：散気部領域、２１ｃ１：上端側開口部、２１ｃ２：下端側開口部、２２：担体、２２ａ：付着体、２２ｂ：支持部、２３：生物処理曝気手段、３１：凝集剤槽、３２：凝集剤ポンプ、３３：凝集剤移送経路、４１：膜ユニット、４２：重力沈降槽、Ａ：空気

Claims (3)

1. 活性汚泥が付着される付着体と該付着体を支持する支持部とが備えられてなる担体を複数列有し、槽内において前記付着体に活性汚泥が付着されることによって該活性汚泥が凝集されて凝集汚泥体が生成され該凝集汚泥体により廃水を浄化処理して汚泥含有生物処理水を得る生物処理部を備えてなる水処理装置において、
   前記槽内には曝気する曝気手段が備えられ、
   該曝気手段による曝気によって一の列の付着体が揺動されて他の少なくとも何れか一の列の支持部に衝突され得るように構成されてなることを特徴とする水処理装置。
2. 膜濾過を行う膜ユニットを有し、前記汚泥含有生物処理水から膜濾過によって透過水たる浄化処理水を得る浄化処理水生成部を備えてなる請求項１記載の水処理装置。
3. 請求項１又は２記載の水処理装置を用いて廃水を浄化処理することを特徴とする水処理方法。

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