特開 2023-7197 汚水処理装置及び汚水処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023007197

(43)【公開日】2023-01-18

(54)【発明の名称】汚水処理装置及び汚水処理方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/40 20230101AFI20230111BHJP

   C02F 3/12 20230101ALI20230111BHJP

【ＦＩ】

C02F1/40 G

C02F3/12 K

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021110294

(22)【出願日】2021-07-01

(71)【出願人】

【識別番号】509274441

【氏名又は名称】株式会社ネクスコ・エンジニアリング東北

(74)【代理人】

【識別番号】100131026

【弁理士】

【氏名又は名称】藤木 博

(74)【代理人】

【識別番号】100194124

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 まゆみ

(72)【発明者】

【氏名】鎌田 暢祐

(72)【発明者】

【氏名】山崎 孝悦

【テーマコード（参考）】

4D028

4D051

【Ｆターム（参考）】

4D028BC01

4D028BC18

4D028BC24

4D028BD06

4D028BD11

4D028BD16

4D028CA11

4D028CC00

4D051AA04

4D051AB03

4D051DD08

(57)【要約】

【課題】沈殿槽のスカムを自動で沈降させることができる汚水処理装置及び汚水処理方法を提供する。
【解決手段】曝気槽において活性汚泥を利用して汚水を浄化し、沈殿槽において汚泥を沈殿させて上澄水と分離する。沈殿槽において汚泥を沈殿させた上澄水であり、かつ、滅菌処理をする前の処理水を、散水手段により沈殿槽の上から間欠的に散水する。これにより、自動でスカムを沈降させることができ、人力作業による時間と手間を大幅に削減することができる。また、処理水を再利用するので、近年の水処理技術に用いられるカスケード利用の概念を踏襲することになり、水資源の有効活用、及び、水道料金の削減を図ることができる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

活性汚泥を利用して汚水を浄化する汚水処理装置であって、
汚水を活性汚泥と共に収容し、曝気する曝気槽と、
前記曝気槽において曝気処理した汚水を収容し汚泥を沈殿させる沈殿槽と、
前記沈殿槽において汚泥を沈殿させた上澄水であり、かつ、滅菌処理をする前の処理水を収容する処理水槽と、
前記処理水槽の処理水を前記沈殿槽の上から間欠的に散水する散水手段と
を備えたことを特徴とする汚水処理装置。

【請求項2】

前記散水手段は、前記沈殿槽の上に配設され、複数の散水孔が設けられた散水管を有し、前記散水孔は、下に向かい前記処理水が吹き出すように設けられた第１散水孔と、前記散水管を前記処理水が流れる方向に向かい、右斜め下側に向かい前記処理水が吹き出すように設けられた第２散水孔と、前記散水管を前記処理水が流れる方向に向かい、左斜め下側に向かい前記処理水が吹き出すように設けられた第３散水孔とを有す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】

前記沈殿槽の底部に沈殿した汚泥を間欠的に前記曝気槽に戻す汚泥移送手段を備え、
前記汚泥移送手段による汚泥の移送は、前記散水手段による散水を行った後、所定の時間を開けて行うように制御される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の汚水処理装置。

【請求項4】

曝気槽において汚水を活性汚泥により浄化した後、沈殿槽において汚泥を沈殿させ、上澄水と分離する汚水処理方法であって、
前記沈殿槽において汚泥を沈殿させた上澄水であり、かつ、滅菌処理をする前の処理水を、前記沈殿槽の上から間欠的に散水して、スカムを破砕して沈降させることを特徴とする汚水処理方法。

【請求項5】

前記沈殿槽の上から前記処理水を散水した後、所定の時間を開けて、前記沈殿槽の底部に沈殿した汚泥を前記曝気槽に間欠的に移送することを特徴とする請求項４記載の汚水処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、汚水中に含まれる有機性汚濁成分を微生物処理する汚水処理装置及び汚水処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

生活排水等の汚水を処理する方法には、例えば、微生物を利用したものがある。この汚水処理方法では、例えば、汚水を調整槽に一旦貯留した後、曝気槽に送って曝気し、次いで沈殿槽で活性汚泥を沈降分離して上澄水を放流している。この時、汚泥の一部は沈殿槽の底部に堆積せずに、水面にスカムとなって浮上する場合がある。スカムというのは、曝気の影響等により空気を含んだ汚泥が水面に浮上し、水面上で硬化して浮かんだ状態になった汚泥のことである。このスカムが過剰に発生すると透視度低下等の水質への悪影響が懸念される。そのため、大規模の汚水処理装置では、例えば、沈殿槽の上部に、スカム掻寄板でスカムを掻き寄せて回収するスカム回収装置を設置し、スカムの除去を行っている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

一方、スカム回収装置を設置するほどの規模ではない中小規模の汚水処理装置の場合には、沈殿槽の面積が狭く、深さが深いために汚泥が沈みやすくなっており、運転を制御することによりスカムが発生しないように調整している。しかしながら、全くスカムが発生しないように制御することは難しく、定期的に点検し、スカムが発生した場合には、水道水をスカムに向けて放水したり、棒状部材を用いて撹拌したりすることにより、スカムの塊を破砕して沈降させる作業を行う必要があった。この作業は作業員により行うので、時間と手間がかかるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１－１０１８５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、このような問題に基づきなされたものであり、沈殿槽のスカムを自動で沈降させることができる汚水処理装置及び汚水処理方法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】

本発明の汚水処理装置は、活性汚泥を利用して汚水を浄化するものであって、汚水を活性汚泥と共に収容し、曝気する曝気槽と、曝気槽において曝気処理した汚水を収容し汚泥を沈殿させる沈殿槽と、沈殿槽において汚泥を沈殿させた上澄水であり、かつ、滅菌処理をする前の処理水を収容する処理水槽と、処理水槽の処理水を沈殿槽の上から間欠的に散水する散水手段とを備えたものである。

【0007】

本発明の汚水処理方法は、曝気槽において汚水を活性汚泥により浄化した後、沈殿槽において汚泥を沈殿させ、上澄水と分離するものであって、沈殿槽において汚泥を沈殿させた上澄水であり、かつ、滅菌処理をする前の処理水を、沈殿槽の上から間欠的に散水して、スカムを破砕して沈降させるものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、沈殿槽の上から処理水を間欠的に散水するようにしたので、自動でスカムを沈降させることができ、人力作業による時間と手間を大幅に削減することができる。また、処理水を再利用するので、近年の水処理技術に用いられるカスケード利用の概念を踏襲することになり、水資源の有効活用、及び、水道料金の削減を図ることができる。更に、処理水を用いるので散水手段のつまりを抑制することができると共に、滅菌処理前の処理水であるので散水手段における錆の発生及び微生物への影響も抑制することができる。

【0009】

また、散水管に、下に向かい処理水が吹き出す第１散水孔と、右斜め下側に向かい処理水が吹き出す第２散水孔と、左斜め下側に向かい処理水が吹き出す第３散水孔とを設けるようにすれば、より効果的に散水して、スカムを沈降させることができる。

【0010】

更に、散水手段による散水、及び汚泥移送手段による汚泥の移送を、それぞれ間欠的に行い、散水手段により散水を行った後、所定の時間を開けて、汚泥移送手段により汚泥の移送を行うようにすれば、効率的に汚泥の移送を行うことができ、汚水処理を効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施の形態に係る汚水処理装置の構成を表す図である。

【図2】図１に示した散水手段の構成を表すものである。

【図3】図２に示した散水管の構成を表すものである。

【図4】図２に示した散水管の断面構成を表すものである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0013】

図１は、本発明の一実施の形態に係る汚水処理装置１０の概略構成を表す図である。この汚水処理装置１０は、高速道路に設置されたパーキングエリア等、中小規模の施設において好ましく用いることができるものである。

【0014】

汚水処理装置１０は、例えば、汚水Ｍ１中の砂等を沈殿させて取り除く沈砂池１１と、沈砂池１１から流入された汚水Ｍ１を一時的に貯留し、汚水Ｍ１の流量及び水質の変動を調整する調整槽１２と、調整槽１２から流入された汚水Ｍ１を活性汚泥と共に収容し、曝気する曝気槽１３と、曝気槽１３において曝気処理した汚水Ｍ１を収容し、汚泥Ｍ２を沈殿させて汚泥Ｍ２と上澄水である処理水Ｍ３とに分離する沈殿槽１４と、沈殿槽１４の底部に沈殿した汚泥Ｍ２の一部を間欠的に曝気槽１３に戻す汚泥移送手段１５とを備えている。

【0015】

調整槽１２は、例えば、沈砂池１１及び曝気槽１３と図示しない配管により接続されている。調整槽１２には、例えば、図示しない水位センサー及び調整ポンプが配設されており、水位センサーからの信号に応じて調整ポンプにより汚水Ｍ１を曝気槽１３に流入させるようになっている。曝気槽１３は、活性汚泥を利用して汚水Ｍ１を浄化するものであり、汚水Ｍ１の中に空気を送り、微生物により汚水Ｍ１に含まれる有機物を分解するようになっている。曝気槽１３と沈殿槽１４とは、例えば、図示しない配管により接続されている。沈殿槽１４の下部はポッパー状とされていることが好ましい。汚泥移送手段１５は、例えば、沈殿槽１４の底部から曝気槽１３に汚泥Ｍ２を移送するための汚泥移送配管１５Ａを有しており、汚泥移送用ポンプ１５Ｂにより汚泥を移送するように構成されている。汚泥移送用ポンプ１５Ｂは、例えば、タイマー等の汚泥移送制御手段１５Ｃにより駆動が制御されている。

【0016】

汚水処理装置１０は、また、例えば、沈殿槽１４において汚泥Ｍ２を沈殿させた上澄水である処理水Ｍ３を収容する処理水槽１６と、処理水槽１６から流入された処理水Ｍ３を滅菌する滅菌槽１７と、滅菌槽１７において滅菌された処理水Ｍ３を収納する放流槽１８と、沈殿槽１４の底部に沈殿した汚泥のうち一部の余剰汚泥を貯留する貯留槽１９とを備えている。

【0017】

沈殿槽１４と処理水槽１６とは、例えば、図示しない配管により接続されている。なお、沈殿槽１４と処理水槽１６との間には、２つ目の曝気槽である図示しない付着曝気槽、及び、２つ目の沈殿槽である図示しない再沈殿槽が設けられていてもよい。処理水槽１６の中の処理水Ｍ３は、沈殿槽１４において汚泥を沈殿させた上澄水であり、かつ、滅菌処理をする前のものである。処理水槽１６と滅菌槽１７とは、例えば、図示しない配管により接続されている。滅菌槽１７は例えば放流槽１８の上に配置され、滅菌槽１７から溢れ出た滅菌後の処理水Ｍ３が放流槽１８に落下するようになっている。なお、滅菌槽１７と放流槽１８とは配管により接続するようにしてもよい。貯留槽１９と沈殿槽１４とは、例えば、図示しない配管により接続されている。

【0018】

汚水処理装置１０は、更に、例えば、処理水槽１６の処理水Ｍ３を沈殿槽１４の上から間欠的に散水する散水手段２０を備えている。図２は、散水手段２０の構成を表すものである。散水手段２０は、沈殿槽１４の上から間欠的に散水することにより、沈殿槽１４の水面に浮上したスカムを破砕して沈降させるためのものである。散水手段２０は、例えば、処理水槽１６から沈殿槽１４に処理水Ｍ３を案内する処理水配管２１と、処理水配管２１に接続され、沈殿槽１４の上に配設されて沈殿槽１４に処理水Ｍ３を散水する散水管２２とを有している。

【0019】

処理水配管２１及び散水管２２は、例えば、塩化ビニル樹脂製の配管により構成することが好ましい。散水管２２はどのような形に配設されていてもよいが、例えば、上から見た形状が、Ｈ形状となるように配設されていることが好ましい。広い範囲に散水することができるからである。散水管２２の太さは、例えば、呼び径２０ｍｍ以上２５ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましい。

【0020】

図３は、散水管２２の一部を下から見た（すなわち沈殿槽１４の側から見た）構成を表すものである。散水管２２には、複数の散水孔２３が間隔を開けて設けられている。散水孔２３は、下に向かい処理水Ｍ３が吹き出すように設けられた第１散水孔２３Ａと、散水管２２を処理水Ｍ３が流れる方向に向かい、右斜め下側に向かい処理水Ｍ３が吹き出すように設けられた第２散水孔２３Ｂと、散水管２２を処理水Ｍ３が流れる方向に向かい、左斜め下側に向かい処理水Ｍ３が吹き出すように設けられた第３散水孔２３Ｃとを有していることが好ましい。処理水Ｍ３を散水する面積を広くすることができるからである。なお、図３では、処理水Ｍ３の流れる方向の一例を矢印で示している。

【0021】

散水孔２３は、例えば、処理水Ｍ３が流れる方向に沿って間隔を開けて第１散水孔２３Ａを設け、処理水Ｍ３の流れる方向における隣接する２つの第１散水孔２３Ａの間に、第２散水孔２３Ｂ及び第３散水孔２３Ｃをそれぞれ設けるようにすることが好ましい。散水管２２の処理水Ｍ３が流れる方向に対して垂直方向の断面における第２散水孔２３Ｂ及び第３散水孔２３Ｃの位置は、例えば、図４に示したように、散水管２２の中心Ｏを基準として、下側の鉛直線Ｌから３０度以上６０度以下の範囲内とすることが好ましく、３５度以上５５度以下の範囲内とすればより好ましい。広がりを持ってより効果的に散水することができるからである。

【0022】

散水孔２３の大きさは任意に設定することができるが、例えば、直径が３ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内とすることが好ましく、３．５ｍｍ以上４．５ｍｍ以下の範囲内とすればより好ましい。大きさが小さすぎると散水量が少なく散水の効果が小さくなり、大きさが大きすぎると大きな水滴となり、真下に落下することが多くなるので散水の効果が小さくなってしまうからである。

【0023】

処理水配管２１には、例えば、バルブ２４が設けられており、散水量を調整することができるようになっている。また、処理水配管２１には、例えば、処理水Ｍ３を送る散水用ポンプ２５が接続されている。散水用ポンプ２５は、例えば、タイマー等の散水制御手段２６により駆動が制御されており、間欠的に処理水Ｍ３を散水できるように構成されている。散水時間及び散水の間隔は、汚水Ｍ１の処理量や装置の規模により任意に設定することができる。例えば、一例としては、散水時間を１０分から２０分、散水停止時間を２時間から４時間として、散水と停止を順番に繰り返すように制御することが挙げられる。散水時間が短いと十分にスカムを沈降させることができないが、この程度の散水時間で十分にスカムを沈降させることができるからである。また、散水停止時間については、短いと処理水Ｍ３に濁りが見られることがあり、長いとスカムの浮上及び処理水Ｍ３の濁りが見られることがあるからである。

【0024】

また、散水手段２０による処理水Ｍ３の散水、及び、汚泥移送手段１５による汚泥Ｍ２の移送はどちらも間欠的に行うが、汚泥移送手段１５による汚泥Ｍ２の移送は、散水手段２０による散水を行った後、所定の時間を開けて行うように制御することが好ましい。すなわち、散水手段２０により散水を所定時間行い、散水を停止してから所定時間後に、汚泥移送手段１５による汚泥Ｍ２の移送を所定時間行うことが好ましい。スカムが沈降して効率的に汚泥の移送を行うことができるからである。散水手段２０による散水を停止してから汚泥移送手段１５による汚泥Ｍ２の移送を開始するまでの時間は、例えば、１０分から４０分とすることが好ましく、１５分から３０分とすればより好ましい。これらの制御は、例えば、散水制御手段２６及び汚泥移送制御手段１５Ｃを調整することにより行うことができる。なお、散水制御手段２６と汚泥移送制御手段１５Ｃの設定を調整する調整部を設けるようにしてもよい。

【0025】

この汚水処理装置１は、例えば、次のようにして汚水処理を行う。まず、例えば、汚水Ｍ１を、沈砂池１１及び調整槽１２を通して曝気槽１３に流入させ、曝気槽１３において活性汚泥により浄化した後、沈殿槽１４に送る。次いで、例えば、沈殿槽１４では、汚泥Ｍ２を沈殿させて上澄水と分離し、上澄水を処理水Ｍ３として処理水槽１６を通して滅菌槽１７に送り、滅菌して放流槽１８に送り放流する。

【0026】

その際、散水手段２０により、処理水槽１６に収容された処理水Ｍ３、すなわち、沈殿槽１４において汚泥Ｍ２を沈殿させた上澄水であり、かつ、滅菌処理をする前の処理水Ｍ３を、沈殿槽１４の上から間欠的に散水する。これにより、沈殿槽１４の水面に浮上したスカムを破砕して沈降させる。また、沈殿槽１４の底部に沈殿した汚泥Ｍ２の一部は、汚泥移送手段１５により間欠的に曝気槽１３に戻す。この汚泥移送手段１５による汚泥Ｍ２の移送は、散水手段２０による散水を行った後、所定の時間を開けて行うようことが好ましい。

【0027】

なお、本実施の形態の汚水処理装置１０を高速道路のパーキングエリアに設置し、散水手段２０による散水を間欠的に行い、１か月間の検証を行った。その際、散水時間は１０分から２０分とし、散水停止時間は２時間から４時間とした。また、汚泥移送手段１５による汚泥Ｍ２の移送は間欠的に行い、散水手段２０による散水を行った後、散水を停止してから１０分から４０分後に移送を行うようにした。その結果、スカムの浮上が見られず、かつ、処理水Ｍ３の水質も良好であることが確認された。

【0028】

このように本実施の形態によれば、沈殿槽１４の上から処理水を間欠的に散水するようにしたので、自動でスカムを沈降させることができ、人力作業による時間と手間を大幅に削減することができる。また、処理水Ｍ３を再利用するので、近年の水処理技術に用いられるカスケード利用の概念を踏襲することになり、水資源の有効活用、及び、水道料金の削減を図ることができる。更に、処理水Ｍ３を用いるので散水手段２０のつまりを抑制することができると共に、滅菌処理前の処理水Ｍ３であるので散水手段２０における錆の発生及び微生物への影響も抑制することができる。

【0029】

また、散水管２２に、下に向かい処理水が吹き出す第１散水孔２３Ａと、右斜め下側に向かい処理水が吹き出す第２散水孔２３Ｂと、左斜め下側に向かい処理水が吹き出す第３散水孔２３Ｃとを設けるようにすれば、より効果的に散水して、スカムを沈降させることができる。

【0030】

更に、散水手段２０による散水、及び汚泥移送手段１５による汚泥Ｍ２の移送を、それぞれ間欠的に行い、散水手段２０により散水を行った後、所定の時間を開けて、汚泥移送手段１５により汚泥の移送を行うようにすれば、効率的に汚泥の移送を行うことができ、汚水処理を効率的に行うことができる。

【0031】

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、各構成要素について具体的に説明したが、全ての構成要素を備えていなくてもよく、また、他の構成要素を備えていてもよい。

【符号の説明】

【0032】

１０…汚水処理装置、１１…沈砂池、１２…調整槽、１３…曝気槽、１４…沈殿槽、１５…汚泥移送手段、１５Ａ…汚泥移送配管、１５Ｂ…汚泥移送用ポンプ、１５Ｃ…汚泥移送制御手段、１６…処理水槽、１７…滅菌槽、１８…放流槽、１９…貯留槽、２０…散水手段、２１…処理水配管、２２…散水管、２３…散水孔、２３Ａ…第１散水孔、２３Ｂ…第２散水孔、２３Ｃ…第３散水孔、２４…バルブ、２５…散水用ポンプ、２６…散水制御手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】