特許 7590206 排水処理方法及び排水処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-18

(45)【発行日】2024-11-26

(54)【発明の名称】排水処理方法及び排水処理装置

(51)【国際特許分類】

   C02F 9/00 20230101AFI20241119BHJP

   B01D 21/01 20060101ALI20241119BHJP

   C02F 1/56 20230101ALI20241119BHJP

   B01D 24/36 20060101ALI20241119BHJP

   B01D 24/00 20060101ALI20241119BHJP

   C02F 3/12 20230101ALI20241119BHJP

   B01D 21/00 20060101ALI20241119BHJP

   B01D 21/02 20060101ALI20241119BHJP

   B01D 21/24 20060101ALI20241119BHJP

【ＦＩ】

C02F9/00

B01D21/01 107A

C02F1/56 E

C02F1/56 Z

B01D29/08 510A

B01D29/08 540A

B01D29/08 520Z

C02F3/12 A

B01D21/00 C

B01D21/00 D

B01D21/01 B

B01D21/01 C

B01D21/02 N

B01D21/24 R

B01D21/24 S

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021022107

(22)【出願日】2021-02-15

(65)【公開番号】P2022124374

(43)【公開日】2022-08-25

【審査請求日】2023-12-04

(73)【特許権者】

【識別番号】507214083

【氏名又は名称】メタウォーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】デロイトトーマツ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】初山 祥太郎

(72)【発明者】

【氏名】中村 高士

【審査官】長谷部 智寿

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－２３９９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０２３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２１３８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０１３８７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ ９／００

Ｃ０２Ｆ １／５２－ １／５６

Ｃ０２Ｆ ３／１２

Ｂ０１Ｄ ２１／００ー２１／３４

Ｂ０１Ｄ ２４／００－３７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

排水を生物反応処理する前に、前記排水中の固形分を除去するための排水処理方法において、
前記排水に対して浮遊性を有する複数の濾材、及び前記複数の濾材の上方への移動を規制するスクリーンを有し、かつ前記濾材が集積して所定の厚さとなる濾材層に、前記排水を下方から上方に通過させて前記排水を濾過する濾過工程と、
前記濾過工程において前記排水が濾過された濾過水に高分子凝集剤を添加し混合する添加混合工程と、
前記添加混合工程後の前記濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を凝集沈殿させて除去する除去工程と、
を含み、
前記添加混合工程では、前記高分子凝集剤を添加された前記濾過水を高い位置から落とし込み、前記濾過水の落下地点に形成された凹部によって形成される撹拌流を利用して、前記濾過水と前記高分子凝集剤とを混合することを特徴とする排水処理方法。

【請求項2】

前記高分子凝集剤として、カチオン性高分子凝集剤を用いる請求項１に記載の排水処理方法。

【請求項3】

排水に対して浮遊性を有する複数の濾材、及び前記複数の濾材の上方への移動を規制するスクリーンを有し、かつ前記濾材が集積して所定の厚さとなる濾材層に、前記排水を下方から上方に通過させて前記排水を濾過する濾過工程と、
前記濾過工程において前記排水が濾過された濾過水に高分子凝集剤を添加し混合する添加混合工程と、
前記添加混合工程後の前記濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を凝集沈殿させて除去する除去工程と、
前記除去工程で凝集物が除去された前記濾過水を生物反応槽に導入して生物反応処理を行う生物反応処理工程と、
前記生物反応工程で処理された処理水を最終沈殿池に導入して、上清を放流し、かつ、沈殿した汚泥の一部を生物反応槽に戻すと共に、余剰汚泥を取出す最終沈殿工程と、
所定期間間隔で前記濾過層を逆洗して洗浄排水を取出す逆洗工程と、
前記除去工程で得られた凝集物、前記逆洗工程で得られた前記洗浄排水中の固形物、及び前記最終沈殿工程で得られた余剰汚泥を消化槽に導入してメタン発酵を行うメタン発酵工程と、
を含むことを特徴とする排水処理方法。

【請求項4】

排水に対して浮遊性を有する複数の濾材、及び前記複数の濾材の上方への移動を規制するスクリーンを有し、かつ前記濾材が集積して所定の厚さとなる濾材層を有する濾過槽と、
前記排水を前記濾過槽の濾材層に下方から上方に通過させて得られる濾過水に、高分子凝集剤を添加し混合する添加混合部と、
前記高分子凝集剤により凝集した凝集物を沈殿させて除去する沈殿槽と、
を含み、
前記添加混合部は、前記高分子凝集剤を添加された前記濾過水を高い位置から落とし込み、前記濾過水の落下地点に形成された凹部によって形成される撹拌流を利用して、前記濾過水と前記高分子凝集剤とを混合する構造をなしていることを特徴とする排水処理装置。

【請求項5】

前記高分子凝集剤は、カチオン性高分子凝集剤である請求項５に記載の排水処理装置。

【請求項6】

排水に対して浮遊性を有する複数の濾材、及び前記複数の濾材の上方への移動を規制するスクリーンを有し、かつ前記濾材が集積して所定の厚さとなる濾材層、及び所定時間間隔で前記濾過層を逆洗して洗浄排水を取出す逆洗装置を有する濾過槽と、
前記排水を前記濾過槽の濾材層に下方から上方に通過させて得られる濾過水に、高分子凝集剤を添加し混合する添加混合部と、
前記高分子凝集剤により凝集した凝集物を沈殿させて除去する沈殿槽と、
前記沈殿槽で凝集物を除去された前記濾過水を生物反応処理する生物反応槽と、
前記生物反応槽で処理された処理水を導入して、汚泥を沈殿させて上清を放流し、かつ、沈殿した汚泥の一部を生物反応槽に戻すと共に、余剰汚泥を取出す最終沈殿池と、
前記沈殿槽で除去された凝集物、前記逆洗装置により取出された前記洗浄排水中の固形物、及び前記最終沈殿池で得られた余剰汚泥を導入してメタン発酵を行う消化槽と、
を備えていることを特徴とする排水処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば下水、工場排水等の排水を生物反応処理する前に、当該排水中の固形分を除去するための排水処理方法及び排水処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

下水、工場排水等の排水を生物反応処理する際には、排水を最初沈殿池に導入して排水に含まれる沈みやすい汚れを除去することが行われている。しかし、最初沈殿池は広い場所を必要とし、処理時間も長くかかるため、固液分離装置を通して省スペースで効率よく処理することが行われている。このような固液分離装置として、濾過槽に供給された濾過対象水によって上向流を生成し、該濾過対象水内の固形分を分離して濾過水を生成する装置が知られている。例えば下記特許文献１には、スクリーンを有し、当該スクリーンに比重が１．０未満の濾過材を充填して濾過沈殿層を形成する濾過沈殿部を有する固液分離装置が記載されている。

【0003】

また、排水等の懸濁水に高分子凝集剤を添加し、当該懸濁水中の微粒子を浮上分離することにより、懸濁水の濾過効率を高めることも行われている。例えば、特許文献２には、懸濁水に浮上性固体粒子及び有機高分子凝集剤を添加して、懸濁水中の微粒子を該浮上性固体粒子表面に付着させた後、浮上分離し、該浮上分離からの分離水をろ材充填層を有する濾過装置に通す懸濁水の高速固液分離方法が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５９０２５３８号

【文献】特開２００４－７３９８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

排水を生物反応処理する際には、予め上記のような固液分離装置によって、排水に含まれている生物化学的酸素消費量（ＢＯＤ）、懸濁物質（ＳＳ）等を少なくしておくことが望まれる。しかし、特許文献１に記載の固液分離装置において、濾過された後の排水は生物処理がなされる。生物処理の処理負荷の軽減を図るため、当該排水に含まれている生物化学的酸素消費量（ＢＯＤ）、懸濁物質（ＳＳ）等は少ない方が好ましい。

【0006】

また、特許文献２に記載の高速固液分離方法では、排水に含まれている毛髪、紙片、ゴム製品、ビニール樹脂片、オイルボールなどの異物を除去することを目的としているため、排水に含まれている粒径の小さい懸濁物質（ＳＳ）や、有機物、すなわち生物化学的酸素消費量（ＢＯＤ）等を除去することができない問題がある。

【0007】

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、排水を生物反応処理する前に、当該排水中に含まれる、粒径の小さい懸濁物質（ＳＳ）や、有機物、すなわち生物化学的酸素消費量（ＢＯＤ）等をより効果的に減少させることが可能な排水処理方法及び排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】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の排水処理方法は、排水を生物反応処理する前に、前記排水中の固形分を除去するための排水処理方法において、前記排水に対して浮遊性を有する複数の濾材、及び前記複数の濾材の上方への移動を規制するスクリーンを有し、かつ前記濾材が集積して所定の厚さとなる濾材層に、前記排水を下方から上方に通過させて前記排水を濾過する濾過工程と、前記濾過工程において前記排水が濾過された濾過水に高分子凝集剤を添加し混合する添加混合工程と、前記濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を凝集沈殿させて除去する除去工程と、を含むことを特徴とする。

【0009】

上記排水処理方法によれば、濾過水に高分子凝集剤を添加し混合する添加混合工程が行われることにより、濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を凝集沈殿させて除去することができ、浮上濾材を用いた固液分離方法によって除去しきれなかった粒径の小さい懸濁物質や有機物を除去することが可能となる。これによって、生物反応処理における負荷を低減し、余剰汚泥の発生量を低減することができる。

【0010】

上記排水処理方法において、前記添加混合工程では、前記濾過水を高い位置から落とし込むことによって形成される撹拌流を利用して、前記濾過水と前記高分子凝集剤とを混合することが好ましい。

【0011】

添加混合工程を、濾過水を高い位置から落とし込むことによって形成される撹拌流を利用して行うことにより、省エネ効果を得ることができる。

【0012】

上記排水処理方法においては、前記高分子凝集剤として、カチオン性高分子凝集剤を用いることが好ましい。カチオン性高分子凝集剤を用いることにより、濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物をより効果的に凝集沈殿させて除去することができる。

【0013】

本発明の排水処理方法は、排水に対して浮遊性を有する複数の濾材、及び前記複数の濾材の上方への移動を規制するスクリーンを有し、かつ前記濾材が集積して所定の厚さとなる濾材層に、前記排水を下方から上方に通過させて前記排水を濾過する濾過工程と、前記濾過工程において前記排水が濾過された濾過水に高分子凝集剤を添加し混合する添加混合工程と、前記添加混合工程後の前記濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を凝集沈殿させて除去する除去工程と、前記除去工程で凝集物が除去された前記濾過水を生物反応槽に導入して生物反応処理を行う生物反応処理工程と、前記生物反応工程で処理された処理水を最終沈殿池に導入して、上清を放流し、沈殿した汚泥の一部を生物反応槽に戻すと共に、余剰汚泥を取出す最終沈殿工程と、所定期間間隔で前記濾過層を逆洗して洗浄排水を取出す逆洗工程と、前記除去工程で得られた凝集物、前記逆洗工程で得られた前記洗浄排水中の固形物、及び前記最終沈殿工程で得られた余剰汚泥を消化槽に導入してメタン発酵を行うメタン発酵工程と、を含むことを特徴とする。

【0014】

上記排水処理方法によれば、濾過水に高分子凝集剤を添加し混合する添加混合工程が行われることにより、濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を凝集沈殿させて除去することができ、生物反応処理における負荷を低減し、余剰汚泥の発生量を低減することができる。また、除去工程で除去された凝集物は、有機物を豊富に含むので、消化しにくい余剰汚泥の減少とも相まって、メタン発酵を促進させることが可能となる。

【0015】

本発明の排水処理装置は、排水に対して浮遊性を有する複数の濾材、及び前記複数の濾材の上方への移動を規制するスクリーンを有し、かつ前記濾材が集積して所定の厚さとなる濾材層を有する濾過槽と、前記排水を前記濾過槽の濾材層に下方から上方に通過させて得られる濾過水に、高分子凝集剤を添加し混合する添加混合部と、前記高分子凝集剤により凝集した凝集物を沈殿させて除去する沈殿槽と、を含むことを特徴とする。

【0016】

上記排水処理装置によれば、濾過水に高分子凝集剤を添加し混合する添加混合部と、凝集物を沈殿させて除去する沈殿槽とを有することにより、濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を凝集沈殿させて除去することができ、浮上濾材を用いた固液分離方法によって除去しきれなかった粒径の小さい懸濁物質や有機物を除去することが可能となる。これによって、生物反応処理における負荷を低減し、余剰汚泥の発生量を低減することができる。

【0017】

上記排水処理装置において、前記添加混合部は、前記濾過水を高い位置から落とし込むことによって形成される撹拌流を利用して、前記濾過水と前記高分子凝集剤とを混合する構造をなしていることが好ましい。

【0018】

濾過水を高い位置から落とし込むことによって形成される撹拌流を利用して濾過水と高分子凝集剤とを混合することにより、省エネ効果を得ることができる。

【0019】

また、前記高分子凝集剤は、カチオン性高分子凝集剤であることが好ましい。

【0020】

本発明の排水処理装置は、排水に対して浮遊性を有する複数の濾材、及び前記複数の濾材の上方への移動を規制するスクリーンを有し、かつ前記濾材が集積して所定の厚さとなる濾材層、及び所定時間間隔で前記濾過層を逆洗して洗浄排水を取出す逆洗装置を有する濾過槽と、前記排水を前記濾過槽の濾材層に下方から上方に通過させて得られる濾過水に、高分子凝集剤を添加し混合する添加混合部と、前記高分子凝集剤により凝集した凝集物を沈殿させて除去する沈殿槽と、前記沈殿槽で凝集物を除去された排水を生物反応処理する生物反応槽と、前記生物反応工程で処理された処理水を導入して、汚泥を沈殿させて上清を放流し、かつ沈殿した汚泥の一部を生物反応槽に戻すと共に、余剰汚泥を取出す最終沈殿池と、前記沈殿槽で除去された凝集物、前記逆洗装置により取出された前記洗浄排水中の固形物、及び前記最終沈殿池で得られた余剰汚泥を導入してメタン発酵を行う消化槽と、を備えていることを特徴とする。

【0021】

上記排水処理方法によれば、添加混合部と沈殿槽とにより、濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を凝集沈殿させて除去することができ、浮上濾材を用いた固液分離方法によって除去しきれなかった粒径の小さい懸濁物質や有機物を除去することが可能となる。これによって、生物反応処理における負荷を低減し、余剰汚泥の発生量を低減することができる。また、沈殿槽により除去された凝集物は、有機物を豊富に含むので、消化しにくい余剰汚泥の減少とも相まって、メタン発酵を促進させることが可能となる。

【発明の効果】

【0022】

本発明の排水処理方法によれば、生物反応処理における負荷を低減し、余剰汚泥の発生量を低減することができるため、排水処理の負荷の低減を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の排水処理装置の一実施形態を示す構成図である。

【図2】図１の混合部の側断面図である。

【図3】図１の混合部の側断面図である。

【図4】図１の混合部の下流側を示す上面図である。

【図5】試験例２におけるフロックの写真である。

【図6】試験例２におけるフロックの写真である。

【図7】試験例２におけるフロックの写真である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して、本発明に係る濾過装置の一実施形態について説明する。

【0025】

［実施形態］
図１は、本発明の排水処理装置１００の一実施形態を示す構成を示している。尚、図中の矢印は、水及び汚泥の流れを示している。

【0026】

図１に示すように、排水処理装置１００は、処理対象である原水に対して初沈処理を行う初沈部１０と、初沈部１０で処理された処理水に対して生物処理を行う生物処理部２０と、生物処理部２０で処理された処理水に対して最終沈殿を行う最終沈殿池３０と、初沈部１０及び最終沈殿池３０から排出された汚泥を処理する汚泥処理部４０と、を有する。

【0027】

初沈部１０は、処理の対象となる原水が流入する原水槽１１（必須ではない）と、原水が濾過処理される濾過槽１２と、濾過槽１２で濾過された処理水に高分子凝集剤を添加する添加部１３と、高分子凝集剤が添加された処理水を混合する混合部１４と（添加部１３及び混合部１４を併せて添加混合部とも称する）、処理水中の固形物を沈殿させる沈殿槽１５と、濾過槽１２から逆洗時に排出される洗浄水を貯留する洗浄排水槽１６と、洗浄排水槽１６及び沈殿槽１５から排出された汚泥を濃縮する濃縮槽１７を備える。

【0028】

原水槽１１は、処理対象である原水を貯留可能に形成されている。原水槽１１に流入された原水は、濾過槽１２に供給される。原水としては、例えば下水、工場排水等の排水が適用される。

【0029】

濾過槽１２は、原水を濾過する濾材層（図示せず）を有する。濾材層は、水に対して浮遊性を有する複数の濾材と、濾材の上方への移動を規制するスクリーンを有して構成されている。濾過槽１２で濾過された濾過水は、添加部１３及び混合部１４（添加混合部）を経て沈殿槽１５に流入される。また、濾過槽１２で逆洗された際の排水は、洗浄排水槽１６に供給される。洗浄排水槽１６の汚泥は、濃縮槽１７に供給される。

【0030】

図２は、濾過槽１２の断面を示している。図２に示すように、濾過槽１２は、被処理水を流入させる被処理水流入部１２ａと、被処理水に対して浮遊性を有する複数の濾材１２ｄがスクリーン１２ｂによって上方移動を規制されて所定の厚さで集積してなる濾材層１２ｃと、被処理水流入部１２ａから流入した被処理水を、被処理水が濾材層１２ｃを通過した処理水を取出す処理水取出部１２ｅ、濾材層１２ｃよりも下方に配置された曝気手段１２ｈと、濾材層１２ｃよりも下方に設けられた洗浄排水流出部１２ｆと、を有する。

【0031】

濾過槽１２は、例えば、有底の槽状に形成されている。濾過槽１２各々には、上方から下方に向かって形成され、かつ内部を２つに分割する隔壁が設けられている。濾過槽１２各々は、その底部において隔壁によって分割された内部が連通するように形成されている。

【0032】

隔壁で分割された一方には、上方において被処理水流入部１２ａが設けられている。本実施形態においては、被処理水流入部１２ａは、底部に向かって開口径が狭まるように、すり鉢状に形成されている。

【0033】

被処理水流入部１２ａは、被処理水が流入される流入部１２ｉが形成されている。
隔壁で分割された他方には、上方において処理水取出部１２ｅが設けられている。処理水取出部１２ｅ底部の間には、スクリーン１２ｂが配されている。

【0034】

スクリーン１２ｂは、濾材１２ｄの上方への移動を規制することが可能なものであれば特に制限はされず、例えば、濾材１２ｄよりも小さい孔が多数形成されているパンチングメタル等を用いることができる。

【0035】

濾材１２ｄは、被処理水に対して浮遊性を有するものであって、被処理水が通過する際に被処理水中の浮遊する固形分を捕捉可能な形態を有する。濾材１２ｄは、筒状又は板状に形成され、外周に複数の突起、突片等を形成することによって、広い表面積を有するものが好ましい。

【0036】

濾材１２ｄは、被処理水に対して浮遊性を有する材質のものであればよく、例えば発泡樹脂などが採用される。したがって、濾材１２ｄは、スクリーン１２ｂによって上方への移動を規制される。複数の濾材１２ｄは、スクリーン１２ｂの下方において集積され、濾材層１２ｃを形成する。

【0037】

処理水取出部１２ｅは、スクリーン１２ｂが設けられている位置から上方に所定の距離を有して設けられている。スクリーン１２ｂの高さから処理水取出部１２ｅまでの所定の距離は、逆洗時において濾材層１２ｃの濾材１２ｄの汚れを底部の方向に流すために必要な水圧を有するように設定される。

【0038】

被処理水流入部１２ａは、処理水取出部１２ｅよりも高い位置に設けられている。両者の高低差は、被処理水流入部１２ａに流入した被処理水が、濾材層１２ｃを通過できる程度の水圧が得られるようにするとよい。

【0039】

被処理水は、被処理水流入部１２ａから流入されると、濾過槽１２底部から上方に向かって移動する。したがって、被処理水流入部１２ａから流入された被処理水は、濾材層１２ｃで濾過されて処理水となる。処理水は、処理水取出部１２ｅから外部に排出される。

【0040】

洗浄排水流出部１２ｆは、濾過槽１２底部の近傍に設けられている。洗浄排水流出部１２ｆには、洗浄排水弁１２ｇが設けられている。

【0041】

洗浄排水弁１２ｇは、逆洗時における濾過槽１２からの洗浄排水の排出を制御する。洗浄排水弁１２ｇは、コントロールユニット（図示せず）からの信号を受けて開閉が可能である。洗浄排水流出部１２ｆは、洗浄排水槽１６に接続されている。

【0042】

曝気手段１２ｈは、空気を噴出することが可能な噴出孔（図示せず）を先端側に備えた配管、開閉弁（図示せず）及びコンプレッサ（図示せず）を備える。曝気手段１２ｈは、濾材層１２ｃの濾過損失抵抗（濾過損失水頭）が所定値以上になったときに、開閉弁を開にして曝気して濾材１２ｄを流動撹拌させることにより、濾材１２ｄに付着した捕捉されたＳＳを剥離脱落させることができる。

【0043】

また、パルス曝気手段１２ｈは、濾過槽１２を逆洗する際に、開閉弁を断続的に開閉させて、コンプレッサから供給される圧縮空気を噴出孔から断続的に噴出させるパルス曝気を行う。

【0044】

したがって、洗浄排水弁１２ｇが開となると、濾過槽１２内の水が流下して、濾材層１２ｃの逆洗がなされる。濾材層１２ｃの上方から下方に通過した洗浄排水は、洗浄排水流出部１２ｆから流出される。

【0045】

図１に戻って、添加部１３は、濾過槽１２及び沈殿槽１５を接続する流路に設けられている。添加部１３は、高分子凝集剤を濾過水に添加可能に形成されている。添加部１３としては、高分子凝集剤を貯留するタンク（図示せず）及び当該タンクに接続されたポンプ（図示せず）を用いて構成することができる。すなわち、添加部１３は、ポンプによってタンクから添加に必要な高分子凝集剤を取り出して、取り出した高分子凝集剤を流路に供給することが可能である。

【0046】

高分子凝集剤は、カチオンポリマー、アニオンポリマー等が挙げられるが、カチオンポリマーからなる高分子凝集剤が好ましく用いられる。高分子凝集剤は、濾過水中の固形成分を凝集可能であれば、エマルション型、粉体状の高分子凝集剤を予め高濃度に溶解させた溶液等を用いることができる。

【0047】

カチオンポリマーは、例えば、ポリアクリル酸エステル系、ポリメタクリル酸エステル系等を用いることができる。カチオンポリマーは、カチオン性の程度が低、中、高のいずれを用いてもよい。

【0048】

高分子凝集剤にカチオンポリマーのみを用いる場合は、カチオン性が高いものを用いるとよい。また、カチオンポリマーの分子量の程度は、低、中、高のいずれを用いてもよい。カチオン性が同程度のカチオンポリマーの場合、分子量が高いものを用いるとよい。

【0049】

アニオンポリマーは、例えば、ポリアクリルアミド系、ポリアクリル酸ソーダ等を用いることができる。アニオンポリマーは、アニオン性の程度が低、中、高のいずれを用いてもよい。

【0050】

高分子凝集剤は、カチオンポリマー及びアニオンポリマーを併用してもよい。カチオンポリマー及びアニオンポリマーを併用する場合、カチオンポリマー及びアニオンポリマーの混合比は、４：１～１：４とするとよく、１：１～１：４が好ましく、１：１～１：２がより好ましい。

【0051】

高分子凝集剤は、無機系の凝集剤を併用してもよい。このような凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム（Polyaluminiumchloride：ＰＡＣ）、ポリ硫酸第二鉄溶液、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＰＤＡＤＭＡＣ）、ポリアミン（低分子）、ポリアミン（高分子）、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）等を用いることができる。

【0052】

混合部１４は、濾過槽１２及び沈殿槽１５を接続する流路において、添加部１３よりも下流側に設けられている。混合部１４は、添加された高分子凝集剤を混合可能に形成されている。

【0053】

図３は、混合部１４の側断面を示している。尚、図３において示されている破線の矢印は、濾過水の流れる方向を示している。図３にも示すように、混合部１４は、本実施形態において、上流側１４ａ及び下流側１４ｂに段差状に高低差を設けて形成されている。言い換えれば、混合部１４は、上流側１４ａが下流側１４ｂよりも高い位置に形成され、濾過水を上流側１４ａの高い位置から下流側１４ｂに落とし込むことが可能に形成されている。したがって、下流側１４ｂの水面に濾過水が落下することにより、濾過水に攪拌流が生じる。高分子凝集剤は、この攪拌流によって濾過水への溶解が促進される。

【0054】

攪拌流は、濾過水の落下によるものだけでなく、下流側１４ｂの形状によってさらに形成されるようにしてもよい。具体的には、下流側１４ｂ落下によって生じた攪拌流を利用して乱流を生じるようにしてもよい。

【0055】

図３において、混合部１４の下流側１４ｂには、その底部において表面から半球状に窪んで形成された凹部１４ｃが形成されている。凹部１４ｃは、下流側１４ｂの水面に濾過水が落下する位置に応じて設けられている。すなわち、濾過水が上流側１４ａ側から落下すると、凹部１４ｃの球面上に形成された壁面に沿って濾過水の流れる方向が変更される。これにより攪拌流に対して乱流を発生させることができ、高分子凝集剤の攪拌をさらに促進させることが可能となる。

【0056】

また、攪拌流は、下流側１４ｂの底部の形状だけでなく、壁部の形状によってさらに形成されるようにしてもよい。具体的には、濾過水の流れる方向を転換する邪魔板が下流側に設けられていてもよい。

【0057】

図４は、混合部の下流側１４ｂを示している。図４において、下流側１４ｂの壁部には、濾過水の流路が蛇行して形成されるように６つの邪魔板１４ｄが形成されている。このように、下流側１４ｂの濾過水の流路が形成されていることにより、邪魔板１４ｄの近傍で乱流が生じることになり、高分子凝集剤の溶解を促進させることが可能となる。

【0058】

沈殿槽１５は、凝集剤を添加された濾過水を一時滞留させて、重力沈降によって濾過水中の沈殿性有機物を沈殿除去するための設備である。沈殿槽１５の上清は、生物反応部２０に供給される。沈殿槽１５の沈殿物は、汚泥掻寄機（図示せず）によって集められ、汚泥引き抜きポンプによって濃縮槽１７に供給される。濃縮槽１７で濃縮された汚泥は、汚泥処理部４０に供給される。

【0059】

生物処理部２０は、微生物によって汚濁物質を処理する生物反応槽（以下、単に反応槽とする）２１を有する。反応槽２１は、微生物を利用して被処理水中の有機物、窒素、リンを中心とする汚濁物質を処理する設備であり、例えば、曝気槽の他、散水ろ床を用いることができる。反応槽２１で微生物により有機物等が分解された処理水は、最終沈殿池３０に供給される。

【0060】

最終沈殿池３０は、反応槽２１から供給された処理水中に含まれる汚泥を沈殿させて分離する設備である。最終沈殿池３０で処理された処理水は、薬品が注入されることによって消毒された後、河川等に放流される。

【0061】

最終沈殿池３０で沈殿した汚泥は、図示しない汚泥引き抜きポンプによって引き抜かれ、その一部は活性汚泥として反応槽２１に戻され、残りは、余剰汚泥として濃縮槽３１に供給される。濃縮槽３１は、例えばベルト型濾過濃縮機等により余剰汚泥中の水分を減少させて濃縮する設備である。濃縮槽３１で濃縮された余剰汚泥は、汚泥処理部４０に供給される。

【0062】

汚泥処理部４０は、消化槽４１を備えている。濃縮槽１７では、洗浄廃水槽１６に導入された逆洗洗浄排水の汚泥と、沈殿槽１５て凝集沈殿した汚泥とが導入されて、図示しない汚泥掻寄機等によって濃縮される。また、濃縮槽３１では、最終沈殿池で分離された余剰汚泥が導入されて濃縮される。そして、濃縮１７、３１でそれぞれ濃縮された汚泥が、消化槽４１に供給される。

【0063】

消化槽４１は、余剰汚泥内の有機物をメタン発酵により分解して消化汚泥とする設備である。消化槽４１において生成された消化汚泥は、脱水機（図示せず）に供給され含水率を低下させた後、焼却される。また、消化槽４１でメタン発酵により発生したメタンガスは、エネルギー源として利用される。

【0064】

以上のように本発明の排水処理装置１００によれば、添加混合部（添加部１３及び混合部１４）と沈殿槽１５とにより、濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を凝集沈殿させて除去することができ、浮上濾材を用いた固液分離方法によって除去しきれなかった粒径の小さい懸濁物質や有機物を除去することが可能となる。これによって、生物反応処理における負荷を低減し、余剰汚泥の発生量を低減することができる。また、沈殿槽により除去された凝集物は、有機物を豊富に含むので、消化しにくい余剰汚泥の減少とも相まって、メタン発酵を促進させることが可能となる。

【0065】

本発明の排水処理装置１００を用いた排水処理方法について説明する。まず、初沈部１０の濾過槽１２において、排水に対して浮遊性を有する複数の濾材、及び複数の濾材の上方への移動を規制するスクリーンを有し、かつ濾材が集積して所定の厚さとなる濾材層に、排水を下方から上方に通過させて排水を濾過する濾過工程が行われる。

【0066】

次いで、初沈部１０の添加部１３及び混合部１４において、濾過工程において排水が濾過された濾過水に高分子凝集剤を添加し混合する添加混合工程が行われる。

【0067】

初沈部１０の沈殿槽１５においては、濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を含む凝集物を沈殿させることにより濾過水から除去する除去工程が行われる。

【0068】

生物処理部２０では、除去工程で凝集物が除去された排水を反応槽２１に導入して生物反応処理を行う生物反応処理工程が行われる。

【0069】

最終沈殿池３０においては、生物反応工程で処理された処理水が導入され、上清を放流し、かつ沈殿した汚泥の一部を生物反応槽に戻すと共に、余剰汚泥を取出す最終沈殿工程が行われる。

【0070】

一方、初沈部１０においては、所定期間間隔で濾過槽１２の濾材層を逆洗して洗浄排水を取出す逆洗工程が行われる。

【0071】

次いで、除去工程で得られた凝集物、逆洗工程で得られた洗浄排水中の固形物、及び最終沈殿工程で得られた余剰汚泥を消化槽に導入してメタン発酵を行うメタン発酵工程が行われる。

【0072】

本発明の排水処理方法によれば、濾過水に高分子凝集剤を添加し混合する添加混合工程が行われることにより、濾過水に含まれている懸濁物質及び有機物を凝集沈殿させて除去することができ、生物反応処理における負荷を低減し、余剰汚泥の発生量を低減することができる。また、除去工程で除去された凝集物は、有機物を豊富に含むので、消化しにくい余剰汚泥の減少とも相まって、メタン発酵を促進させることが可能となる。

【実施例】

【0073】

［試験例１］（荷電中和試験）
（凝集剤）
表１、２に示す、カチオン性が「低」、「中」、「高」のいずれかであり、かつ分子量が低い低分子及び分子量が高い高分子のカチオンポリマーを用いた。尚、カチオンポリマーは、アクリレートとアクリルアミドの共重合物を用いた。また、表２に示すように、これらのカチオンポリマーのうちの１つと、ポリ鉄（ポリ硫酸第二鉄）と、を併用する凝集剤を用いた。

【0074】

（試験方法）
試料４００ｍＬをビーカーに採取し、表１及び表２に示した量の凝集剤を添加した。添加は、無機凝集剤については、ジャーテスターを用いて１５０ｒｐｍで２１０秒間攪拌を行った。カチオンポリマーについては、ジャーテスターを用いて１５０ｒｐｍで１２０秒間攪拌を行った。凝集条件は表１、２の通りとした。試料中に形成されたフロックサイズを確認し、評価を行った。

【0075】

【表1】

【0076】

【表2】

【0077】

尚、評価は次の通りとした。
評価
・フロックサイズの大きさ
・上澄み水中のSS濃度
・凝集操作後のSS除去率

【0078】

カチオンポリマーであれば、カチオン性が「低」、「中」、「高」のいずれであっても良好なフロックが形成されることが表１、２の条件において確認された。また、ポリ鉄を併用した場合であっても、良好な結果が得られた。

【0079】

［試験例２］（造粒性確認試験）
（凝集剤）
表３及び表４に示す、カチオン性が「低」、「中」、「高」のいずれかであり、かつ分子量が低い低分子及び分子量が高い高分子のカチオンポリマーを用いた。また、表３及び表４に態様で無機凝集剤及びアニオンポリマーを添加した。無機凝集剤は、ＰＡＣ、ポリ鉄、ＤＡＤＭＡＣ、硫酸バンドを用いた。アニオンポリマーは、アクリル酸Ｎａとアクリルアミドの共重合物を用いた。

【0080】

（試験方法）
フロックが形成された混合汚泥を６０秒間静置し、沈降性を確認し、上清の懸濁物質（ＳＳ）を測定した。測定結果を表３及び表４に示す。また、図５～図７に条件Ｎｏ．毎のフロックの状態を示す。このフロックは、フロック形成後の６０秒後に撮影されたものである。

【0081】

【表3】

【0082】

【表4】

【0083】

【表5】

【0084】

【表6】

【0085】

【表7】

【0086】

表３～７に示すように、カチオンポリマー、アニオンポリマーのいずれであっても良好な結果が得られた。また、カチオンポリマーに無機凝集剤を併用した場合、アニオンポリマーに無機凝集剤を併用した場合、カチオンポリマー及びアニオンポリマーに無機凝集剤を併用した場合であっても良好な結果が得られた。

【0087】

特に、カチオンポリマーを単独で用いた場合には、高いカチオン性を有するものが高い懸濁物質（ＳＳ）の除去率を有する傾向が確認された。

【0088】

また、カチオン性が同程度の製品であれば、分子量の高い製品の方が懸濁物質（ＳＳ）の除去率が高くなる傾向が確認された。

【0089】

カチオンポリマーとアニオンポリマーを併用した場合、カチオンポリマーとアニオンポリマーの添加率の比率が１：２のときに高い懸濁物質（ＳＳ）の除去率が得られる傾向が確認された。ただし、カチオンポリマー単独と比較すると凝集フロックがべた付くような様子が確認された。また、カチオンポリマーの代わりに無機凝集剤を多めに添加してアニオンポリマーを添加すると凝集フロックのべた付きが解消することが確認された。

【0090】

無機薬剤の中ではＰＡＣが最も有効と考えられる。

【0091】

分離液中のＢＯＤはカチオンポリマーの添加によって低減する傾向が確認された。カチオンポリマーの添加濃度は、０．５ｍｇ／Ｌ以上で顕著な効果が得られたため、０．５ｍｇ／Ｌ以上とすることが好ましい。なお、ＢＯＤとＳ－ＢＯＤ（溶解性ＢＯＤ）の値にほぼ差がないため、ＢＯＤのほとんどを溶解性成分が占めていると考えられる。

【符号の説明】

【0092】

１００ 排水処理装置
１０ 初沈部
１２ 濾過槽
１３ 添加部
１４ 混合部
１５ 沈殿槽
２０ 生物処理部
２１ 反応槽（生物反応槽）
３０ 最終沈殿池
４０ 汚泥処理部
４１ 消化槽

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】