JP2019171321A - 排水処理システム及び排水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排水処理の負荷を低減し、排水処理能力を向上させる。【解決手段】活性汚泥槽に流入する排水を、排水中の汚濁物質を活性汚泥により分解して生物処理し、生物処理によって浄化された処理水と活性汚泥とに分離する排水処理システムは、分離された活性汚泥を曝気状態で貯留する汚泥貯留槽と、汚泥貯留槽に貯留された活性汚泥及び活性汚泥槽に流入する前の排水が流入し、排水中の汚濁物質を、汚泥貯留槽から流入した活性汚泥に吸着させる汚泥吸着槽と、排水中の汚濁物質を吸着した活性汚泥を排出する排出手段と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、排水処理システム及び排水処理方法に関する。

排水処理方法の一つとして、微生物を含む活性汚泥に、曝気により酸素を与え、排水中の汚濁物質を餌として分解させる活性汚泥法が知られている。汚濁物質（有機物）を処理する曝気槽（活性汚泥槽ともいう）では、流入してくる汚濁物質の量（以下、汚濁負荷ともいう）が増加すると、活性汚泥槽で微生物が有機物を分解するまでの滞留時間が長くなり、曝気による消費エネルギーが増加する。また、汚濁負荷が上がると、微生物の増殖によって不要となる余剰汚泥は増加する。これに対し、余剰汚泥の減容化を図る技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５−２８２６５号公報

余剰汚泥の減容化が図られても、汚濁負荷が下がらなければ、排水処理時間は短縮されず、曝気による消費エネルギーは抑制されない。また、排水処理施設において処理可能な汚濁負荷は、活性汚泥槽の大きさに依存するため、既存の排水処理施設において排水処理能力を向上させることは、困難な可能性がある。新設の排水処理施設においても、汚濁負荷に応じた大きさの活性汚泥槽が設置されるため、施設の縮小化は困難な場合がある。

そこで、本発明は、排水処理の負荷を低減し、排水処理能力を向上させる技術を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、活性汚泥槽において排水の生物処理に使用された活性汚泥を曝気状態で滞留させ、飢餓状態とした活性汚泥を使用して、活性汚泥槽における生物処理前の排水から、有機物の一部を除去することにした。飢餓状態は、活性汚泥が死滅しない程度に曝気をすることにより、餌となる汚濁物質が消費された状態である。

詳細には、本発明は、活性汚泥槽に流入する排水を、排水中の汚濁物質を活性汚泥により分解して生物処理し、生物処理によって浄化された処理水と活性汚泥とに分離する排水処理システムは、分離された活性汚泥を曝気状態で貯留する汚泥貯留槽と、汚泥貯留槽に貯留された活性汚泥及び活性汚泥槽に流入する前の排水が流入し、排水中の汚濁物質を、汚泥貯留槽から流入した活性汚泥に吸着させる汚泥吸着槽と、排水中の汚濁物質を吸着した活性汚泥を排出する排出手段と、を備える。

上記の排水処理システムは、排水中の汚濁物質を活性汚泥槽で生物処理し、活性汚泥槽から分離された活性汚泥を、汚泥貯留槽において曝気状態で貯留する。活性汚泥槽から分離された活性汚泥は、汚泥貯留槽で曝気することにより飢餓状態となる。飢餓状態となった活性汚泥は、汚泥吸着槽に送出され、排水中の汚濁物質を吸着するために利用される。排水処理システムは、活性汚泥槽で生物処理をする前に、汚泥吸着槽において飢餓状態の活性汚泥に、排水中の汚濁物質を吸着させる。汚泥吸着槽において汚濁物質を吸着した活性汚泥は、余剰汚泥として系外に排出され、排水の生物処理系には戻されずに廃棄される
。汚泥吸着槽では、排水中の汚濁物質の約４０％から８０％は、飢餓状態の活性汚泥に吸着され除去される。このため、活性汚泥槽に流入する排水中の汚濁物質の量は低減される。したがって、排水処理システムは、排水中の汚濁物質の処理可能負荷を増加させ、処理水質を向上させることができる。なお、処理可能負荷は、活性汚泥によって処理可能な排水中の汚濁物質の量である。汚濁物質の量は、ＢＯＤ量（Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｏｘｙｇｅｎ ｄｅｍａｎｄ、生物化学的酸素要求量）ともいう。

上記の排水処理システムであれば、既存の排水処理施設において、活性汚泥槽の容積当たり、又は１日当たりの処理可能負荷を増加させることができる。また、新設の排水処理施設においても、活性汚泥槽の容積をより小さくすることが可能となる。

上記の排水処理システムは、飢餓状態である活性汚泥の初期吸着を利用して、排水中の汚濁物質を活性汚泥に吸着させ、余剰汚泥として系外に排出する。初期吸着は、活性汚泥が、排水と接触し、汚濁物質を吸着又は補足することで、排水中から汚濁物質を除去する現象であり、２０から３０分で汚濁物質の７５％以上が減少する（参考文献：日本下水道事業団 ＪＳ技術開発情報メール いまさら訊けない下水道講座 Ｎｏ．２ ＜初期吸着＞）。飢餓状態の活性汚泥は、飢餓状態でない活性汚泥よりも初期吸着能力が高く、より多くの汚濁物質を吸着する。排水処理システムは、汚濁物質を初期吸着の段階で系外に排出することで、活性汚泥槽における曝気量を減らし、消費エネルギーを削減することができる。

なお、活性汚泥が飢餓状態か否かは、活性汚泥の呼吸速度により判断することができる。活性汚泥の呼吸速度は、例えば、汚泥を曝気して溶存酸素濃度を高めた後、曝気を停止して溶存酸素濃度の低下速度を測定することで判断可能である。溶存酸素濃度の低下が速いほど、活性汚泥の酸素消費速度（呼吸速度）も速く、活性汚泥が飢餓状態であると判断できる。上記の排水処理システムの汚泥貯留槽では、活性汚泥は飢餓状態となり、汚泥貯留槽内の有機物濃度も低いため、溶存酸素濃度の低下は遅くなる。即ち、汚泥貯留槽における活性汚泥の呼吸速度は遅くなる。一方、活性汚泥槽では、活性汚泥の酸素消費速度が速く、活性汚泥槽内の有機物濃度が高いため、溶存酸素濃度の低下は速くなる。即ち、活性汚泥槽における活性汚泥の呼吸速度は速くなる。

また、排出手段は、排水中の汚濁物質を吸着した活性汚泥を沈殿させる沈殿槽を含むものであってもよい。このような排出手段であれば、汚泥吸着槽において曝気を止めることなく、汚泥吸着槽で曝気した排水を沈殿槽で沈殿させることができる。したがって、排出手段は、汚濁物質を吸着した汚泥を効率よく系外に排出することができる。

また、汚泥貯留槽は、分離された活性汚泥が飢餓状態となるまでの所定時間、分離された活性汚泥を貯留するものであってもよい。このような排水処理システムは、汚泥吸着槽に送出される活性汚泥を飢餓状態とすることで、汚泥吸着槽において初期吸着により除去される汚濁物質の量を増加させることができる。

また、汚泥貯留槽は、隣接槽との間で活性汚泥が移動可能に複数の槽に仕切られ、複数の槽間の活性汚泥の流れをプラグフローとなるように構成するものであってもよい。このような汚泥貯留槽であれば、プラグフロー（押し出し流れ）方式により活性汚泥を段階的に飢餓状態とすることができる。汚泥貯留槽は、活性汚泥を段階的に飢餓状態とすることで、より飢餓状態が進んだ活性汚泥を汚泥吸着槽に送出することができる。

なお、本発明は、方法の側面から捉えることもできる。例えば、本発明は、活性汚泥槽に流入する排水を、排水中の汚濁物質を活性汚泥により分解して生物処理し、生物処理によって浄化された処理水と活性汚泥とに分離する排水処理方法であって、汚泥貯留槽で、
分離された活性汚泥を曝気状態で貯留する貯留工程と、汚泥貯留槽に貯留された活性汚泥及び活性汚泥槽に流入する前の排水が流入する汚泥吸着槽内で、排水中の汚濁物質を、汚泥貯留槽から流入した活性汚泥に吸着させる吸着工程と、排水中の汚濁物質を吸着した活性汚泥を排出する排出工程と、を含む、排水処理方法であってもよい。

本発明によれば、排水処理の負荷を低減し、排水処理能力を向上させることができる。

図１は、実施形態に係る排水処理システムの構成を例示する図である。 図２は、排水処理システムの第１の変形例を示す図である。 図３は、排水処理システムの第２の変形例を示す図である。 図４は、汚泥貯留槽の第１の変形例を示す図である。 図５は、汚泥貯留槽の第２の変形例を示す図である。 図６は、汚泥貯留槽の複数槽間の仕切りを例示する図である。 図７は、汚泥貯留槽の複数槽間の仕切りを例示する図である。 図８は、比較例に係る排水処理システムの構成を例示する図である。

以下、本願発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本願発明の一態様を例示したものであり、本願発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

図１は、実施形態に係る排水処理システムの構成を例示する図である。排水処理システム１０は、汚泥貯留槽１、汚泥吸着槽２、沈殿槽Ａ３１、沈殿槽Ｂ３２、活性汚泥槽４及び余剰汚泥槽５を備える。また、排水処理システム１０が備える各槽は、経路Ｌ１からＬ７によって接続され、排水又は活性汚泥は、ポンプ等により各槽間を流通可能である。

汚泥貯留槽１は、活性汚泥による生物処理によって浄化された排水から分離された活性汚泥を貯留する。汚泥貯留槽１は、曝気装置１１を備え、汚泥貯留槽１内の活性汚泥を曝気する。曝気装置１１は、汚泥貯留槽１内の活性汚泥が死滅しない程度に曝気をすればよい。活性汚泥が死滅しない程度は、汚泥貯留槽１内にわずかでも酸素が残っていればよく、曝気した酸素が微生物で消費しきれずに残っている状態である。具体的には、例えば、汚泥貯留槽１内の水中で計測した溶存酸素濃度計の表示値が０ｍｇ／Ｌ以外であればよい。汚泥貯留槽１内にわずかでも酸素が残っていれば、嫌気性菌の発生及び増殖は抑制され、好気菌の働きは促進される。

汚泥貯留槽１内に残る汚濁物質は、活性汚泥によって分解されて更に減少する。活性汚泥は、汚泥貯留槽１に数時間（例えば、４時間）から数日間滞留することで、餌となる汚濁物質の減少により飢餓状態となる。飢餓状態となった活性汚泥は、経路Ｌ１を通り、排水が活性汚泥槽４に流入する経路上に設置された汚泥吸着槽２に送出される。

汚泥貯留槽１での滞留時間は、排水処理システム１０の運転状況により異なる。排水処理システム１０において、例えば、ＢＯＤ容積負荷を０．１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３・ｄとして運転した場合、排水中の汚濁物質は２〜３時間程度でほぼ消費されて餌が無い状態となる。ＢＯＤ容積負荷は、汚濁負荷を示す指標の１つであり、活性汚泥槽４の単位容積当たり１日に処理できるＢＯＤ量である。一方、ＢＯＤ容積負荷を１ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ^３・ｄで運転した場合、排水中の汚濁物質は、消費されるまで２日程度かかる場合がある。汚泥貯留槽１での滞留時間、即ち、汚泥が飢餓状態になるまでの時間は、ＢＯＤ容積負荷等の排水処理システム１０の運転状況により変動する。

汚泥貯留槽１の容積は、排水中の汚濁物質が消費されて活性汚泥が飢餓状態となるまでの滞留時間を予め求めることで、汚泥吸着槽２に流入する排水量（排水中の汚濁物質の量）に応じて、当該時間滞留するように設定することができる。また、汚泥吸着槽２に流入する排水は、図示しない流量調整槽に滞留させ、汚泥吸着槽２に流入する排水量は、ポンプ等により略一定となるように調整することができる。

汚泥貯留槽１は、図１の例では２槽に分割されるが、２槽に限られない。汚泥貯留槽１は、１槽であってもよく、３槽以上の分割構造としてもよい。汚泥貯留槽１を複数槽からなる分割構造とした場合、汚泥貯留槽１内の活性汚泥の流れは、プラグフロー（押し出し流れ）により、流入した活性汚泥が汚泥吸着槽２に送出されるようにしてもよい。複数槽間の活性汚泥の流れをプラグフローとすることで、飢餓状態がより進んだ活性汚泥を汚泥吸着槽２に供給することが可能となる。

また、汚泥貯留槽１は、複数槽からなる分割構造とした場合、一部の槽への曝気をしないものであってもよい。活性汚泥は、数時間程度曝気をしなくても死滅しない。このため、汚泥貯留槽１では、活性汚泥が死滅しない程度に曝気がされればよく、分割された槽のうち、滞留時間が数時間以上となる槽において曝気をすることで、汚泥の死滅を防ぐことが可能である。このような汚泥貯留槽１であれば、一部の槽への曝気をしないことから、曝気による消費エネルギーは削減される。

また、汚泥貯留槽１は、複数槽からなる分割構造とした場合、一部の槽に撹拌手段を有するものであってもよい。このような汚泥貯留槽１であれば、活性汚泥の沈降を防ぎ、腐敗や死滅を抑制することができる。

汚泥吸着槽２は、流入する処理対象の排水、及び汚泥貯留槽１から送出される飢餓状態の活性汚泥を滞留させる。汚泥吸着槽２に流入する排水は、図示しない流量調整槽に一旦滞留し、ポンプ等により略一定の流量で汚泥吸着槽２に流入させることができる。汚泥吸着槽２は、曝気装置２１を備え、槽内に滞留する排水及び活性汚泥を曝気する。活性汚泥は、汚泥吸着槽２に曝気状態で所定時間滞留することで、排水中の汚濁物質を吸着する。所定時間は、活性汚泥が汚濁物質を吸着して系外に排出することができればよく、活性汚泥が汚濁物質を生物処理によって分解する時間よりも短い時間であることが好ましい。所定時間は、例えば２０分から６０分である。活性汚泥が生物処理によって汚濁物質を分解する時間を見込まなくてもよいため、汚泥吸着槽２は、縮小化が可能となる。活性汚泥は、汚泥吸着槽２において、排水中の汚濁物質の４０％から８０％を吸着することが想定される。汚泥吸着槽２内で所定時間滞留した排水及び活性汚泥は、経路Ｌ２を通り、沈殿槽Ａ３１に送出される。

沈殿槽Ａ３１は、汚泥吸着槽２から流入する汚濁物質を吸着した活性汚泥が混和した状態の排水から、汚濁物質を吸着した活性汚泥を沈降分離する。汚濁物質を吸着した活性汚泥は、沈殿槽Ａ３１内で沈降し、経路Ｌ３を通り余剰汚泥槽５に送出される。また、活性汚泥と分離され、汚濁物質の一部が除去された排水は、経路Ｌ４を通り、活性汚泥槽４に送出される。

活性汚泥槽４は、沈殿槽Ａ３１から流入する排水を滞留させる。活性汚泥槽４は、曝気装置４１を備え、槽内に滞留する排水及び活性汚泥を曝気する。活性汚泥は、排水中の汚濁物質を生物処理によって分解する。汚泥吸着槽２において、排水中の汚濁物質は既に４０％から８０％程度除去されているため、活性汚泥槽４は、容積を縮小し、曝気量を削減することが可能である。生物処理された排水及び活性汚泥は、経路Ｌ５を通り、沈殿槽Ｂ３２に送出される。

沈殿槽Ｂ３２は、活性汚泥槽４から流入する排水と活性汚泥とを沈降分離する。沈殿槽Ｂ３２内で沈降した活性汚泥の一部は、経路Ｌ６を通り、活性汚泥槽４に返送される。活性汚泥槽４に返送された活性汚泥は、活性汚泥槽４内の汚濁物質を、生物処理によって分解する。活性汚泥槽４に返送されない活性汚泥は、経路Ｌ７を通り、汚泥貯留槽１に送出される。沈殿槽Ｂ３２において活性汚泥と沈降分離された上澄みは、排水処理システム１０による処理水として得られる。

余剰汚泥槽５は、沈殿槽Ａ３１から流入する汚濁物質を吸着した活性汚泥を貯留する。余剰汚泥槽５に流入する活性汚泥は、廃棄対象となる余剰汚泥であり、腐敗を回避する程度に曝気されてもよい。

図２は、排水処理システムの第１の変形例を示す図である。排水処理システム１０Ａは、図１に示す沈殿槽Ｂ３２及び活性汚泥槽４に代えて、浸漬膜活性汚泥槽４Ａを備える。図１の排水処理システム１０と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。

浸漬膜活性汚泥槽４Ａは、処理水と活性汚泥とを、沈殿槽Ｂ３２での沈降分離と異なり、精密ろ過膜（ＭＦ膜）又は限外ろ過膜（ＵＦ膜）等の膜を使って分離する。浸漬膜活性汚泥槽４Ａは、槽内に分離膜４２を備え、曝気装置４１により曝気する。分離膜４２でろ過された処理水は、吸引して得ることができる。また、沈降した活性汚泥の一部は、経路Ｌ７を通り、汚泥貯留槽１に送出される。

図３は、排水処理システムの第２の変形例を示す図である。排水処理システム１０Ｂは、図１に示す活性汚泥槽４に代えて、嫌気−無酸素−好気槽４Ｂを備える。図１の排水処理システム１０と共通する構成については同一の符号を付して説明を省略する。

嫌気−無酸素−好気槽４Ｂは、糸状性細菌の増殖を抑制しリンを除去する嫌気槽４Ｂ１、窒素を除去する無酸素槽４Ｂ２、曝気装置４１により曝気処理をする好気槽４Ｂ３を備える。沈殿槽Ｂ３２から経路Ｌ６を通って嫌気−無酸素−好気槽４Ｂに返送される活性汚泥は、嫌気槽４Ｂ１に流入しリンを除去する。無酸素槽４Ｂ２に移動した活性汚泥は、好気槽４Ｂ３で生じた硝酸を使用して窒素を除去する。好気槽４Ｂ３では、曝気装置４１により曝気することで、活性汚泥は汚濁物質を分解（生物処理）する。また、好気槽４Ｂ３では、排水中のアンモニアの硝化により硝酸が生じる。硝酸を含む活性汚泥の混合液は、経路Ｌ８を通り、無酸素槽４Ｂ２に送水される。混合液中の硝酸は、無酸素槽４Ｂ２で窒素を除去するために使用される。好気槽４Ｂ３で生物処理された排水及び活性汚泥は、経路Ｌ５を通り、沈殿槽Ｂ３２に送出される。

活性汚泥による排水の生物処理は、図１の活性汚泥槽４、図２の浸漬膜活性汚泥槽４Ａ、及び図３に示す嫌気−無酸素−好気槽４Ｂによる方式に限られず、活性汚泥槽４等における汚濁物質の分解により、活性汚泥が発生する方式であればよい。活性汚泥による生物処理の方式は、例えば、長時間曝気法、酸化溝法（オキシデーションディッチ法）、嫌気好気法（ＡＯ法）、循環式嫌気好気法（Ａ２Ｏ法）、膜分離活性汚泥法、接触曝気法等の各種生物処理方法である。

（汚泥貯留槽）
図４は、汚泥貯留槽の第１の変形例を示す図である。図４に例示する汚泥貯留槽１Ａは、３つの分割槽１Ａ１、分割槽１Ａ２及び分割槽１Ａ３に分割されている。沈殿槽Ｂ３２から送出される活性汚泥は、分割槽１Ａ１に流入し、分割槽１Ａ２、分割槽１Ａ３の順に移動し、汚泥吸着槽２に送出される。活性汚泥は、数時間程度曝気しなくても死滅しないため、分割槽１Ａ１及び分割槽１Ａ２では、曝気をしなくてもよい。滞留時間が数時間以
上になる場合、汚泥吸着槽２に活性汚泥を送出する側にある分割槽１Ａ３で、曝気装置１１により曝気することで、活性汚泥の死滅は防ぐことができる。一部の分割槽で曝気をしないことにより、曝気のための消費エネルギーは削減される。

図５は、汚泥貯留槽の第２の変形例を示す図である。図５に例示する汚泥貯留槽１Ｂは、２つの分割槽１Ｂ１及び分割槽１Ｂ２に分割されている。沈殿槽Ｂ３２から送出される活性汚泥は、分割槽１Ｂ１に流入し、分割槽１Ｂ２に移動して、汚泥吸着槽２に送出される。活性汚泥は、数時間程度曝気しなくても死滅しないため、図４の汚泥貯留槽１Ａの場合と同様に、分割槽１Ｂ１では、曝気をしなくてもよい。図５の例では、分割槽１Ｂ１内に設置される撹拌装置１２は、活性汚泥を撹拌することで活性汚泥の沈降を防ぎ、活性汚泥の腐敗又は死滅を抑制する。汚泥吸着槽２に活性汚泥を送出する側にある分割槽１Ｂ２で、曝気装置１１により曝気することで、活性汚泥の死滅は防ぐことができる。

図６は、汚泥貯留槽の複数槽間の仕切りを例示する図である。図６に例示する汚泥貯留槽１Ｃは、仕切りＳ１により、２つの分割槽１Ｃ１及び分割槽１Ｃ２に分割されている。仕切りＳ１は、活性汚泥が流通可能な流通孔Ｓ１ａ及び流通孔Ｓ１ｂを有する。図６の例では、流通孔Ｓ１ａは仕切りＳ１の前方上部に設けられ、流通孔Ｓ１ｂは仕切りＳ１の後方下部に設けられるが、流通孔の位置はこれに限られない。流通孔の数及び位置は、活性汚泥が分割槽１Ｃ１から分割槽１Ｃ２に流入可能な数及び位置であればよい。沈殿槽Ｂ３２から送出される活性汚泥は、分割槽１Ｃ１に流入し、流通孔Ｓ１ａ及び流通孔Ｓ１ｂを通って分割槽１Ｃ２に移動する。分割槽１Ｃ２に移動した活性汚泥は、汚泥吸着槽２に送出される。

図７は、汚泥貯留槽の複数槽間の仕切りを例示する図である。図７に例示する汚泥貯留槽１Ｄは、仕切りＳ２及び仕切りＳ３により、３つの分割槽１Ｄ１、分割槽１Ｄ２及び分割槽１Ｄ３に分割されている。仕切りＳ２は、汚泥貯留槽１Ｄの前方の壁面との間に、スリット状に活性汚泥の流路を設けて配置される。仕切りＳ３は、汚泥貯留槽１Ｄの後方の壁面との間に、スリット状に活性汚泥の流路を設けて配置される。活性汚泥の流路は、複数の仕切りによって汚泥貯留槽１Ｄの前方又は後方に設けられる場合に限られない。活性汚泥の流路は、活性汚泥が分割槽１Ｄ１から分割槽１Ｄ２、分割槽１Ｄ３の順に移動するように設けられればよい。沈殿槽Ｂ３２から送出される活性汚泥は、分割槽１Ｄ１に流入し、仕切りＳ２の前方側に設けられた隙間を通って分割槽１Ｄ２に移動する。分割槽１Ｄ２に移動した活性汚泥は、仕切りＳ３の後方側に設けられた隙間を通って分割槽１Ｄ３に移動する。分割槽１Ｄ３に移動した活性汚泥は、汚泥吸着槽２に送出される。

（排水処理システムの容積削減効果）
本実施形態に係る排水処理システム１０は、汚泥吸着槽２において排水中の汚濁物質の約４０％から８０％を除去することが想定される。このため、活性汚泥槽４の大きさは、汚泥吸着槽２を設けないシステムと比較して小さくすることができる。また、本実施形態の汚泥吸着槽２は、活性汚泥が汚濁物質を吸着して系外に排出することができればよく、活性汚泥が汚濁物質を分解する場合より小さくてもよい。即ち、本実施形態に係る排水処理システム１０は、活性汚泥槽４及び汚泥吸着槽２の縮小化が可能である。そこで、本実施形態に係る排水処理システム１０の容積削減効果を、図８に示す比較例に係る排水処理システムとの対比により説明する。

図８は、比較例に係る排水処理システムの構成を例示する図である。比較例に係る排水処理システム１００は、活性汚泥槽４０、沈殿槽３２０、及び余剰汚泥槽６０を備える。また、排水処理システム１００が備える各槽は、経路Ｌ１０、経路Ｌ２０、経路Ｌ３０によって接続される。

活性汚泥槽４０は、処理対象の排水が流入すると、曝気装置４１０により曝気し、排水中の汚濁物質を生物処理によって分解する。活性汚泥槽４０内で生物処理された排水及び活性汚泥は、経路Ｌ１０を通り、沈殿槽３２０に送出される。沈殿槽３２０は、活性汚泥槽４０から流入する排水から活性汚泥を沈降分離する。沈殿槽３２０内で沈降した活性汚泥の一部は、経路Ｌ２０を通り、活性汚泥槽４０に返送される。活性汚泥槽４０に返送されない余剰の活性汚泥は、経路Ｌ３０を通り、余剰汚泥槽６０に送出される。沈殿槽３２０において活性汚泥と沈降分離された上澄みは、排水処理システム１００による処理水として得られる。余剰汚泥槽６０は、活性汚泥槽４０で不要となって系外に排出される活性汚泥を貯留する。

本実施形態に係る排水処理システム１０及び図８に示す比較例に係る排水処理システム１００が備える各槽の容積を対比するため、各システムにおける各槽の容積の合計を試算する。表１は、試算ための条件を示す。

流入水量は、各排水処理システムにおいて、１日に流入する排水量であり、１００ｍ^３／ｄと仮定される。流入ＢＯＤは、排水１Ｌ中に含まれる汚濁物質の量であり、１０００ｍｇ／Ｌと仮定される。ＢＯＤ容積負荷は、生物処理を実施する槽（活性汚泥槽４又は活性汚泥槽４０）の単位容積当たりの１日に処理できる汚濁物質の量であり、０．５ｋｇ−ＢＯＤ／（ｍ^３・ｄ）とする。汚泥吸着槽の有機物除去率は、本実施形態に係る汚泥吸着槽２において、活性汚泥が有機物（汚濁物質）を吸着により除去する割合であって、６０％と仮定される。汚泥吸着槽の滞留時間は、本実施形態に係る汚泥吸着槽２における排水及び活性汚泥の滞留時間であって、４０分と仮定される。汚泥貯留槽の滞留時間は、本実施形態に係る汚泥貯留槽１における滞留時間であって、１日と仮定される。汚泥転換率は、除去された汚濁物質の量に対する余剰汚泥発生量の割合であり、０．３と仮定される。汚泥含水率は、９９％とする。余剰汚泥槽の滞留時間は、系外に排出される余剰汚泥の余剰汚泥槽（余剰汚泥槽５又は余剰汚泥槽６０）での滞留時間であり、２日と仮定される。

本実施形態に係る排水処理システム１０及び図８に示す比較例に係る排水処理システム
１００がそれぞれ備える各槽の容積及び、容積の合計を表２に示す。

本実施形態に係る排水処理システム１０では、汚泥吸着槽２、沈殿槽Ａ３１、活性汚泥槽４、沈殿槽Ｂ３２、汚泥貯留槽１及び余剰汚泥槽５の容積は、それぞれ２．７ｍ^３、１６．７ｍ^３、８０ｍ^３、１６．７ｍ^３、３ｍ^３、６ｍ^３と試算される。この場合、本実施形態に係る排水処理システム１０が備える各槽の容積の合計は、１２５．１ｍ^３となる。

ここで、排水処理システム１０が備える各槽の試算の詳細について説明する。従来の活性汚泥槽の容積は、２００ｍ^３と想定する。また、排水処理システム１０に対し、１日に流入する排水量（処理対象の排水量）は１００ｍ^３とする。

本実施形態に係る排水処理システム１０では、汚泥吸着槽２において、有機物（汚濁物質）の６０％が除去される。このため、残りの有機物を除去するためには、活性汚泥槽４の大きさは、従来の２００ｍ^３より６０％小さい８０ｍ^３であればよいことが試算される。

次に、汚泥吸着槽２での排水の滞留時間は、２０分から６０分と想定される。平均値をとって、汚泥吸着槽２での滞留時間は４０分とする。この場合、汚泥吸着槽２の大きさは、１日に流入する排水量１００ｍ^３／ｄを４０分で処理する排水量に換算して、１００ｍ^３／ｄ÷２４時間÷６０分×４０分＝２．７ｍ^３と試算される。

また、沈殿槽Ａ３１及び沈殿槽Ｂ３２の容積は、１日に流入する排水量１００ｍ^３／ｄにほぼ比例するように設定することができる。ここでは、滞留時間を４時間と想定し、沈殿槽Ａ３１及び沈殿槽Ｂ３２の容積は、１００ｍ^３／ｄ÷２４時間÷×４時間＝１６．７ｍ^３と試算される。

また、汚泥貯留槽１の容積を試算するため、まず汚泥発生量を求める。１日に流入する排水量を１００ｍ^３／ｄ、入口でのＢＯＤ（流入する排水中の汚濁物質の量）を１０００ｍｇ−ＢＯＤ／Ｌ、出口でのＢＯＤ（処理水中の汚濁物質の量）を２０ｍｇ−ＢＯＤ／Ｌと想定する。この場合、ＢＯＤの除去量は、（１０００−２０）［ｍｇ／Ｌ］／１０００［単位換算］×１００［ｍ^３／ｄ］＝９８ｋｇ−ＢＯＤ／ｄとなる。汚泥転換率を０．３と仮定すると、発生した余剰汚泥量は、９８ｋｇ−ＢＯＤ／ｄ×０．３＝２９．４ｋｇ−
ｄｒｙＳＳ／ｄと算出される。発生した余剰汚泥の汚泥含水率を９９％と仮定すると、汚泥発生量は、２９．４ｋｇ−ｄｒｙＳＳ／ｄ×１００÷（１００−９９）＝２，９４０ｋｇ−ｗｅｔＳＳ／ｄと算出される。汚泥貯留槽１での排水の滞留時間は、２時間から２日と想定されるが、ここでは１日と仮定する。この場合、汚泥貯留槽１の容積は、２，９４０ｋｇ−ｗｅｔＳＳ／ｄ×１ｄ≒３ｍ^３と試算される。

余剰汚泥槽５の滞留時間は、２日と仮定される。余剰汚泥槽５の容積は、汚泥発生量を３ｍ^３／ｄとすると６ｍ^３と試算される。

一方、比較例に係る排水処理システム１００は、汚泥吸着槽２、沈殿槽Ａ３１及び汚泥貯留槽１に対応する槽を有しない。比較例に係る排水処理システム１００では、活性汚泥槽４０、沈殿槽３２０（沈殿槽Ｂ３２に相当）、及び余剰汚泥槽６０の容積は、それぞれ２００ｍ^３、１６．７ｍ^３、６ｍ^３と試算される。比較例に係る排水処理システム１００は、汚泥吸着槽２を備えず、流入する排水中の汚濁物質は、活性汚泥槽４０で生物処理される。このため、活性汚泥槽４０の大きさは、２００ｍ^３と試算される。比較例に係る排水処理システム１００が備える各槽の容積の合計は、２２２．７ｍ^３となる。

本実施形態に係る排水処理システム１０は、沈殿槽Ａ３１及び活性汚泥槽４と比較して容量の小さい汚泥吸着槽２で、排水中の汚濁物質を約４０％から８０％除去することができる。このため、活性汚泥槽４に流入する汚濁負荷の削減か可能となり、活性汚泥槽４の容積は、比較例に係る排水処理システム１００と比較して約６０％縮小される。本実施形態に係る排水処理システム１０は、比較例では使用されない汚泥吸着槽２、沈殿槽Ａ３１及び汚泥貯留槽１を備えるが、システム全体としても、比較例に係る排水処理システム１００と比較して４０％以上の容積が削減可能である。

＜作用効果＞
本実施形態に係る排水処理システム１０は、汚泥吸着槽２において、汚泥貯留槽１から返送される飢餓状態の活性汚泥により、排水中の汚濁物質の約４０％から８０％を除去することができるため、活性汚泥槽４での汚濁負荷を低減することができる。したがって、排水処理システム１０は、排水の処理量を増加させたり、活性汚泥槽４の容積を縮小したりすることが可能である。また、活性汚泥槽４での汚濁負荷が低減されるため、曝気による消費エネルギーも削減される。

１０，１０Ａ，１０Ｂ・・排水処理システム：１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ・・汚泥貯留槽：２・・汚泥吸着槽：３１，３２・・沈殿槽：４・・活性汚泥槽：４Ａ・・浸漬膜活性汚泥槽：４Ｂ・・嫌気−無酸素−好気槽：５・・余剰汚泥槽：１１，２１，４１・・曝気装置、１２・・撹拌装置

Claims (5)

1. 活性汚泥槽に流入する排水を、前記排水中の汚濁物質を活性汚泥により分解して生物処理し、前記生物処理によって浄化された処理水と活性汚泥とに分離する排水処理システムであって、
   前記分離された活性汚泥を曝気状態で貯留する汚泥貯留槽と、
   前記汚泥貯留槽に貯留された活性汚泥及び前記活性汚泥槽に流入する前の前記排水が流入し、前記排水中の汚濁物質を、前記汚泥貯留槽から流入した活性汚泥に吸着させる汚泥吸着槽と、
   前記排水中の汚濁物質を吸着した活性汚泥を排出する排出手段と、を備える、
   排水処理システム。
2. 前記排出手段は、前記排水中の汚濁物質を吸着した活性汚泥を沈殿させる沈殿槽を含む、
   請求項１に記載の排水処理システム。
3. 前記汚泥貯留槽は、前記分離された活性汚泥が飢餓状態となるまでの所定時間、前記分離された活性汚泥を貯留する、
   請求項１または２に記載の排水処理システム。
4. 前記汚泥貯留槽は、隣接槽との間で活性汚泥が移動可能に複数の槽に仕切られ、前記複数の槽間の活性汚泥の流れをプラグフローとなるように構成する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の排水処理システム。
5. 活性汚泥槽に流入する排水を、前記排水中の汚濁物質を活性汚泥により分解して生物処理し、前記生物処理によって浄化された処理水と活性汚泥とに分離する排水処理方法であって、
   汚泥貯留槽で、前記分離された活性汚泥を曝気状態で貯留する貯留工程と、
   前記汚泥貯留槽に貯留された活性汚泥及び前記活性汚泥槽に流入する前の前記排水が流入する汚泥吸着槽内で、前記排水中の汚濁物質を、前記汚泥貯留槽から流入した活性汚泥に吸着させる吸着工程と、
   前記排水中の汚濁物質を吸着した活性汚泥を排出する排出工程と、を含む、
   排水処理方法。

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