JP2018202296A

JP2018202296A - 下水処理システム

Info

Publication number: JP2018202296A
Application number: JP2017108559A
Authority: JP
Inventors: 豊神座; Yutaka Kanza; 宮田　篤; Atsushi Miyata; 篤宮田; 重浩鈴木; Shigehiro Suzuki
Original assignee: Metawater Co Ltd
Current assignee: Metawater Co Ltd
Priority date: 2017-05-31
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-05-31
Also published as: JP6830037B2

Abstract

【課題】最大処理水量が多く、且つ、良好な処理水が得られる下水処理システムを提供する。【解決手段】（１）ろ材が充填された第１のろ材層を有し、下水を第１のろ材層に上向流で通水してろ過するろ過槽を備えるろ過装置と、（２）活性汚泥と、微生物担体と、曝気機構とを有する担体添加活性汚泥槽を備え、ろ過装置で得たろ過水を生物処理する生物処理装置と、（３）生物処理装置で得た生物処理水中の固形分を沈殿させる沈殿部と、ろ材が充填された第２のろ材層を有し、沈殿部を通過した生物処理水を第２のろ材層に上向流で通水してろ過するろ過部と、第２のろ材層を構成するろ材を洗浄する洗浄機構と、洗浄機構でろ材を洗浄した際に生じる洗浄排水を第１のろ材層よりも上流側に返送する返送機構とを備える沈殿池と、を具備する下水処理システム。【選択図】図１

Description

本発明は、下水処理システムに関するものである。

従来、下水処理システムとして、所定のろ材が充填されたろ材充填層を有し、上向流でろ材充填層内に下水を通過させて下水を固形成分とろ過水とに分離する固液分離装置と、固液分離装置の後段に設置され、固液分離装置で得たろ過水を散水ろ床法、流動床法、固定床法または浮遊法等を用いて好気処理する生物処理装置と、生物処理装置の後段に設置され、生物処理装置でろ過水を生物処理して得た処理水中の固形成分の沈殿処理を行う沈殿部および複数の円筒形ろ材を用いて沈殿処理後の処理水のろ過処理を行うろ過部を有する後段固液分離装置とを備える下水処理システムが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

また、後段固液分離装置を備える上記下水処理システムにおいては、後段固液分離装置のろ過部を構成するろ材を洗浄し、ろ材の表面に付着した浮遊物質（Suspended Solids：ＳＳ）等の付着物を除去することにより、ろ過部におけるＳＳ等の捕捉性能の低下を抑制している。そして、ろ材の洗浄により生じた洗浄排水は、例えば後段固液分離装置内の沈殿部へと返送して処理している。

国際公開第２０１２／１６１３３９号国際公開第２０１５／００１７０８号

ここで、一般に、下水処理システムには、処理可能な水量（最大処理水量）を増加させることが求められている。しかし、ろ過部を構成するろ材を洗浄した際に生じる洗浄排水を沈殿部へと返送する上記従来の下水処理システムには、処理水量を増加させた場合には特に、洗浄排水の返送により沈殿部およびろ過部の負荷が増大し、処理水の水質が悪化する虞があるという点において改善の余地があった。

そこで、本発明は、最大処理水量が多く、且つ、良好な処理水が得られる下水処理システムを提供することを目的とする。

この発明は、上記課題を有利に解決することを目的とするものであり、本発明の下水処理システムは、下水をろ過するろ過装置と、前記ろ過装置で得たろ過水を生物処理する生物処理装置と、前記生物処理装置で得た生物処理水を固液分離する沈殿池とを有する下水処理システムであって、前記ろ過装置は、ろ材が充填された第１のろ材層を有し、下水を前記第１のろ材層に上向流で通水してろ過するろ過槽を備え、前記生物処理装置は、活性汚泥と、微生物担体と、曝気機構とを有する担体添加活性汚泥槽を備え、前記沈殿池は、生物処理水中の固形分を沈殿させる沈殿部と、ろ材が充填された第２のろ材層を有し、前記沈殿部を通過した生物処理水を前記第２のろ材層に上向流で通水してろ過するろ過部と、前記第２のろ材層を構成するろ材を洗浄する洗浄機構と、前記洗浄機構で前記第２のろ材層を構成するろ材を洗浄した際に生じる洗浄排水を前記第１のろ材層よりも上流側に返送する返送機構とを備えることを特徴とする。このように、第１のろ材層を有するろ過槽を備えるろ過装置と、担体添加活性汚泥槽を備える生物処理装置と、沈殿部およびろ過部を備える沈殿池とを組み合わせれば、下水処理システム全体としての最大処理水量を増加させることができる。また、第２のろ材層を構成するろ材を洗浄した際に生じる洗浄排水をろ過槽の第１のろ材層よりも上流側に返送する返送機構を設ければ、洗浄排水の返送により沈殿部およびろ過部の負荷が増大するのを抑制し、処理水量を増加させた場合であっても良好な処理水を得ることができる。

ここで、本発明の下水処理システムは、前記沈殿池が、前記沈殿部から沈殿物を引き抜いて前記担体添加活性汚泥槽へと返送する引抜機構を更に備えることが好ましい。沈殿池に引抜機構を設け、沈殿物を担体添加活性汚泥槽へと返送すれば、担体添加活性汚泥槽のＭＬＳＳ濃度が低下するのを抑制して、処理水の水質を更に向上させることができるからである。

また、本発明の下水処理システムは、前記生物処理装置が、前記担体添加活性汚泥槽の前段に、前記ろ過水を嫌気処理する嫌気槽を更に備えることが好ましい。担体添加活性汚泥槽の前段に嫌気槽を設ければ、担体添加活性汚泥槽から流出する汚泥の沈降性を向上させ、沈殿池の沈殿部において生物処理水中に含まれている汚泥を良好に沈殿させることができるからである。

更に、本発明の下水処理システムは、前記担体添加活性汚泥槽は、前記微生物担体の添加率が１１体積％以上２１体積％以下であることが好ましい。微生物担体の添加率（＝（微生物担体の体積／担体添加活性汚泥槽の容積）×１００％）が上記範囲内であれば、処理水の水質を更に向上させることができるからである。

そして、本発明の下水処理システムは、前記ろ過槽の設置面積と、前記担体添加活性汚泥槽の設置面積と、前記沈殿池の設置面積との合計に対し、前記ろ過槽の設置面積の割合が６％以上９％以下であり、前記担体添加活性汚泥槽の設置面積の割合が５５％以上６８％以下であり、前記沈殿池の設置面積の割合が２６％以上３７％以下であることが好ましい。設置面積の割合が上記範囲内であれば、下水処理システム全体として最大処理水量を効率的に増加させることができるからである。

本発明によれば、最大処理水量が多く、且つ、良好な処理水が得られる下水処理システムを提供することができる。

本発明に従う下水処理システムの一例の概略構成を示す説明図である。図１に示す下水処理システムの沈殿池のろ過部の平面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一の構成要素を示すものとする。

図１に、本発明の下水処理システムの一例の概略構成を示す。ここで、図１に示す下水処理システム１００は、合流式下水や分流式下水などの下水の処理に用いられる。そして、下水処理システム１００は、下水をろ過するろ過装置１０と、ろ過装置１０で得たろ過水を生物処理する生物処理装置２０と、生物処理装置２０で得た生物処理水を固液分離する沈殿池５０とを有している。

ろ過装置１０は、ろ過槽内に、ろ材が充填された第１のろ材層１４を有している。そして、ろ過装置１０では、下水が第１のろ材層１４に上向流で通水されてろ過される。
具体的には、ろ過装置１０は、隔壁１１により区画された下水流入路１２およびろ過流路１３を有するろ過槽を備えている。また、ろ過流路１３には、ろ材が充填された第１のろ材層１４が設けられている。そして、ろ過装置１０では、下水流入路１２に流入した下水がろ過槽の下部からろ過流路１３側へと流れ込み、ろ過流路１３内を上向流で流れる下水が第１のろ材層１４でろ過される。

なお、ろ過装置１０の第１のろ材層１４は、特に限定されることなく、例えば、パンチングメタル等のろ材の流出を防止し得るスクリーン（図示せず）の下方に下水よりも比重の小さい（即ち、下水中で浮く）ろ材を複数充填することにより、形成することができる。

また、ろ過装置１０は、任意に、第１のろ材層１４を逆洗するための逆洗機構を有している。具体的には、ろ過装置１０は、ろ過槽の底部に連通する逆洗排水流路１５と、逆洗排水流路１５に設けられた逆洗排水弁１６と、第１のろ材層１４の下方に設けられた曝気機構１７とを有する逆洗機構を備えている。そして、ろ過装置１０では、所定のタイミング（例えば、ろ過差圧が所定の値まで上昇したタイミングおよび／または所定の時間が経過したタイミング）で、第１のろ材層１４を逆洗することができる。具体的には、ろ過装置１０では、任意に下水の流入を停止した後、逆洗排水弁１６を開いてろ過槽内の水を下向流で逆洗排水流路１５から排出すると共に曝気機構１７から空気を曝気することにより、第１のろ材層１４を構成するろ材を下方に展開させつつ曝気により撹拌して、ろ材を洗浄することができる。なお、逆洗排水は、特に限定されることなく、例えば任意の処理装置で処理することができる。

ろ過装置１０の後段に位置する生物処理装置２０は、ろ過装置１０で得られたろ過水を嫌気処理する任意の嫌気槽３０と、嫌気槽３０の後段に設けられた担体添加活性汚泥槽４０とを備えている。

担体添加活性汚泥槽４０の前段に位置する嫌気槽３０は、特に限定されることなく、例えば、撹拌機３１と、嫌気性微生物を担持した複数の担体３２と、嫌気処理水の出口に設けられて担体３２の流出を防止するスクリーン３３とを備えている。そして、嫌気槽３０では、ろ過装置１０で得られたろ過水が、嫌気性微生物により例えば嫌気性消化処理および／または脱窒処理される。
なお、担体３２としては、嫌気性微生物を担持可能な既知の担体を用いることができる。また、担体３２の添加率は、適宜に設計することができる。

担体添加活性汚泥槽４０は、活性汚泥と、微生物担体４１と、曝気機構４２と、生物処理水の出口に設けられて微生物担体４１の流出を防止するスクリーン４３とを備えている。そして、担体添加活性汚泥槽４０では、嫌気槽３０で嫌気処理されたろ過水が担体添加活性汚泥法で好気処理される。

ここで、微生物担体４１としては、好気性微生物を担持可能な既知の担体を用いることができる。また、微生物担体４１の添加率は、特に限定されることなく、例えば１１体積％以上２１体積％以下とすることが好ましい。微生物担体４１の添加率が上記下限値以上であれば、処理水の水質を十分に向上させることができるからである。また、微生物担体４１の添加率が上記上限値以下であれば、微生物担体４１から剥離した生物膜により後段の沈殿池５０で処理水質が悪化するのを抑制することができるからである。

生物処理装置２０の後段に位置する沈殿池５０は、ろ過装置１０で得られたろ過水を生物処理装置２０で生物処理して得られる生物処理水中の固形分を沈殿させる沈殿部５１と、沈殿部５１を通過した生物処理水を第２のろ材層５３に上向流で通水してろ過するろ過部５２とを備えている。また、沈殿池５０は、第２のろ材層５３を構成するろ材を洗浄する洗浄機構と、洗浄機構で第２のろ材層５３を構成するろ材を洗浄した際に生じる洗浄排水を返送する返送機構とを更に備えている。更に、沈殿池５０は、任意に、沈殿部５１から沈殿物を引き抜いて担体添加活性汚泥槽４０へと返送する引抜機構を備えている。また、沈殿池５０は、底部に沈殿した固形分を沈殿部５１に掻き寄せる往復式掻寄機などの掻寄機（図示せず）を下部に備えている。

ここで、ろ過部５２は、隔壁により区画されて互いに並列配置された２つの第２のろ材層５３を有している。なお、ろ過部５２の第２のろ材層５３は、特に限定されることなく、例えば、パンチングメタル等のろ材の流出を防止し得るスクリーン（図示せず）の下方に円筒形ろ材を複数充填することにより、形成することができる。
なお、ろ過部５２で使用する円筒形ろ材としては、例えば、比重が１未満の樹脂製円筒形ろ材などの既知の円筒形ろ材を用いることができる。

また、ろ過部５２の平面図を図２に示すように、ろ過部５２には、ろ過部５２で生物処理水をろ過して得た処理水が流れる処理水流路５９が設けられている。更に、図１および２に示すように、ろ過部５２には、第２のろ材層５３を構成するろ材を洗浄する洗浄機構と、洗浄排水を下水の流れ方向で見て第１のろ材層１４よりも上流側（図示例ではろ過装置１０の下水流入路１２）に返送する返送機構も設けられている。

ここで、洗浄機構は、第２のろ材層５３の下方に設けられた曝気機構（図示せず）と、処理水流路５９に設けられた越流防止ゲート６０と、隔壁により沈殿池５０内に区画形成された洗浄排水槽５４とを備えている。

また、返送機構は、洗浄排水槽５４内に設置されたポンプ５５と、ポンプ５５の吐出水をろ過装置１０の下水流入路１２へと送る返送ライン５６とを備えている。

そして、ろ過部５２において生物処理水のろ過を行う際には、沈殿部５１を通過した生物処理水が第２のろ材層５３に上向流で通水されてろ過される。また、生物処理水を第２のろ材層５３でろ過して得た処理水は、処理水流路５９へと越流し、下水処理システム１００の系外（例えば、消毒施設等）へと流出する。なお、洗浄排水槽５４が満水になっていない場合には、処理水の一部は洗浄排水槽５４にも流入し得る。

一方、ろ過部５２において第２のろ材層５３を構成するろ材の洗浄を行う際には、生物処理装置２０から沈殿池５０への生物処理水の流入を止めることなく、処理水流路５９に設けられた越流防止ゲート６０を閉じた状態で曝気機構により曝気を行うことにより、第２のろ材層５３を構成するろ材を撹拌洗浄する。また、洗浄排水槽５４内に貯留されていた水、および、第２のろ材層５３側から処理水流路５９へと越流した後で洗浄排水槽５４へと流入してくる洗浄排水をポンプ５５および返送ライン５６を介してろ過装置１０の下水流入路１２へと返送する。

また、引抜機構は、沈殿部５１の底部と担体添加活性汚泥槽４０とを接続する引抜ライン５７と、引抜ライン５７に設けられた引抜弁５８および引抜ポンプ（図示せず）とを備えている。そして、引抜機構は、例えば、常時または所定の時間が経過したタイミングで、沈殿部５１から沈殿物を引き抜き、担体添加活性汚泥槽４０へと返送する。

そして、上述した下水処理システム１００では、第１のろ材層１４を有するろ過槽を備えるろ過装置１０と、担体添加活性汚泥槽４０を備える生物処理装置２０と、沈殿部５１およびろ過部５２を備える沈殿池５０とを組み合わせて下水を処理しているので、水質の良好な処理水を得ることができると共に、下水処理システム１００全体としての最大処理水量を増加させることができる。特に、下水処理システム１００では、生物処理装置２０において、散水ろ床法や浮遊法などではなく、担体添加活性汚泥を用いて好気処理を行っているので、最大処理水量を顕著に増加させることができる。
なお、下水処理システム１００において最大処理水量を更に効率的に増加させる観点からは、ろ過槽の設置面積と、担体添加活性汚泥槽４０の設置面積と、沈殿池５０の設置面積との合計に対し、ろ過槽の設置面積の割合が６％以上９％以下となり、担体添加活性汚泥槽４０の設置面積の割合が５５％以上６８％以下となり、沈殿池５０の設置面積の割合が２６％以上３７％以下となるようにすることが好ましい。更に、下水が分流式下水の場合には、ろ過槽の設置面積の割合が６％以上８％以下となり、担体添加活性汚泥槽４０の設置面積の割合が５５％以上６８％以下となり、沈殿池５０の設置面積の割合が２６％以上３７％以下となるようにすることがより好ましく、下水が合流式下水の場合には、ろ過槽の設置面積の割合が８％以上９％以下となり、担体添加活性汚泥槽４０の設置面積の割合が５５％以上６５％以下となり、沈殿池５０の設置面積の割合が２６％以上３７％以下となるようにすることがより好ましい。

また、下水処理システム１００では、第２のろ材層１４を構成するろ材を洗浄した際に生じる洗浄排水を第１のろ材層１４よりも上流側に返送する返送機構を設けているので、洗浄排水を沈殿部５１に返送する場合と比較し、洗浄排水の返送により沈殿部５１およびろ過部５２の負荷が増大するのを抑制することができる。また、洗浄排水および下水を混合し、洗浄排水中に含まれているフロックと下水中に含まれているＳＳ等とを凝集させることで、共沈または第１のろ材層１４におけるろ過効率の向上が可能になる。更に、担体添加活性汚泥槽４０へと流入するＢＯＤ量を適切な量とし、窒素やリンを良好に処理することができる。

更に、下水処理システム１００では、沈殿池５０に引抜機構を設け、沈殿物を担体添加活性汚泥槽４０へと返送しているので、担体添加活性汚泥槽４０のＭＬＳＳ濃度が低下するのを抑制して、処理水の水質を更に向上させることができる。特に、下水処理システム１００では、担体添加活性汚泥槽４０のＭＬＳＳ濃度が低下するのを抑制することができるので、例えば前段のろ過装置１０のろ過槽内や嫌気槽３０内において嫌気条件になることでリンが放出された場合であっても、ＭＬＳＳ濃度が維持された担体添加活性汚泥槽４０において好気処理を行う際にリンを取り込み、リンの流出を抑制することができる。

また、下水処理システム１００では、担体添加活性汚泥槽４０の前段に嫌気槽３０を設けているので、担体添加活性汚泥槽４０から流出する汚泥の沈降性を向上させ、沈殿池５０の沈殿部５１において生物処理水中に含まれている汚泥を良好に沈殿させることができる。

以上、一例を用いて本発明の下水処理システムについて説明したが、本発明の下水処理システムの構成は上述した構成に限定されるものではなく、適宜に変更し得る。

１０ろ過装置
１１隔壁
１２下水流入路
１３ろ過流路
１４第１のろ材層
１５逆洗排水流路
１６逆洗排水弁
１７曝気機構
２０生物処理装置
３０嫌気槽
３１撹拌機
３２担体
３３スクリーン
４０担体添加活性汚泥槽
４１微生物担体
４２曝気機構
４３スクリーン
５０沈殿池
５１沈殿部
５２ろ過部
５３第２のろ材層
５４洗浄排水槽
５５ポンプ
５６返送ライン
５７引抜ライン
５８引抜弁
５９処理水流路
６０越流防止ゲート
１００下水処理システム

Claims

下水をろ過するろ過装置と、前記ろ過装置で得たろ過水を生物処理する生物処理装置と、前記生物処理装置で得た生物処理水を固液分離する沈殿池とを有する下水処理システムであって、
前記ろ過装置は、ろ材が充填された第１のろ材層を有し、下水を前記第１のろ材層に上向流で通水してろ過するろ過槽を備え、
前記生物処理装置は、活性汚泥と、微生物担体と、曝気機構とを有する担体添加活性汚泥槽を備え、
前記沈殿池は、生物処理水中の固形分を沈殿させる沈殿部と、ろ材が充填された第２のろ材層を有し、前記沈殿部を通過した生物処理水を前記第２のろ材層に上向流で通水してろ過するろ過部と、前記第２のろ材層を構成するろ材を洗浄する洗浄機構と、前記洗浄機構で前記第２のろ材層を構成するろ材を洗浄した際に生じる洗浄排水を前記第１のろ材層よりも上流側に返送する返送機構とを備える、下水処理システム。
前記沈殿池が、前記沈殿部から沈殿物を引き抜いて前記担体添加活性汚泥槽へと返送する引抜機構を更に備える、請求項１に記載の下水処理システム。
前記生物処理装置が、前記担体添加活性汚泥槽の前段に、前記ろ過水を嫌気処理する嫌気槽を更に備える、請求項１または２に記載の下水処理システム。
前記担体添加活性汚泥槽は、前記微生物担体の添加率が１１体積％以上２１体積％以下である、請求項１〜３の何れかに記載の下水処理システム。
前記ろ過槽の設置面積と、前記担体添加活性汚泥槽の設置面積と、前記沈殿池の設置面積との合計に対し、前記ろ過槽の設置面積の割合が６％以上９％以下であり、前記担体添加活性汚泥槽の設置面積の割合が５５％以上６８％以下であり、前記沈殿池の設置面積の割合が２６％以上３７％以下である、請求項１〜４の何れかに記載の下水処理システム。