JP4709792B2

JP4709792B2 - 排水処理システム

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Publication number: JP4709792B2
Application number: JP2007065242A
Authority: JP
Inventors: 泰彦永森; 伸行足利; 勝也山本; 真理岩下
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2027-03-14
Also published as: JP2008221163A

Description

本発明は、下水やし尿、畜産排水等の有機性排水を活性汚泥により処理した後、膜によって活性汚泥と処理水とを分離する排水処理システムに関する。

膜分離活性汚泥法は、下水やし尿、畜産排水等の有機性排水を活性汚泥により処理した後、膜によって活性汚泥と処理水とを分離する排水処理方法として知られている。

図５は、膜分離活性汚泥法を用いた排水処理システムの一例を示すブロック図である。

この図に示す排水処理システム１０１は、配水路１０２を介して供給される排水（下水やし尿、畜産排水等の有機性排水）を取り込んで、活性汚泥によって処理する排水処理槽１０３と、排水処理槽１０３から排出される排水を膜処理して、清澄な処理水と活性汚泥とに分離して清澄な処理水を次工程に送水する膜分離槽１０４とを備えている。

排水処理槽１０３は、配水路１０２を介して供給される排水を取り込む排水処理タンク１０５と、排水処理タンク１０５内に配置される散気管１０６と、外気を取り込み、散気管１０６から排水中に散気して、活性汚泥中の好気性微生物を活性化させ、活性汚泥処理を促進する排水処理用ブロア１０７とを備えている。

膜分離槽１０４は、排水処理槽１０３で活性汚泥によって処理された排水を取り込む膜分離タンク１０８と、膜分離タンク１０８内に配置され、排水を活性汚泥と処理水とに分離する膜１０９と、膜分離タンク１０８内に配置される散気管１１０と、外気を取り込み、散気管１１０から排水中に散気する膜処理用ブロア１１１と、膜１０９によって分離された処理水（清澄な処理水）を汲み出し、次工程に送水する濾過ポンプ１１２とを備えている。

そして、この排水処理システムでは、配水路１０２を介して供給される排水を排水処理槽１０３に導いて活性汚泥によって処理した後、膜分離槽１０４に導いて、活性汚泥と処理水とに分離し、清澄な処理水を次工程に送水するようにしている。配水路１０２を介して供給される排水を取り込み、排水処理タンク１０５内に貯留しながら、散気管１０６から排水中に散気された空気によって活性化された、活性汚泥中の好気性微生物で、排水を活性汚泥によって処理した後、膜分離槽１０４に供給する。

また、このような排水処理システムでは、有機物除去に加え、窒素などの除去可能であることが望ましい。

図６は、標準活性汚泥法と同様な循環式硝化脱窒法によって、排水を処理する排水処理システムの一例を示すブロック図である。

この図に示す排水処理システム１２１は、配水路１２２を介して供給される排水（下水やし尿、畜産排水等の有機性排水）を取り込んで、無酸素処理する無酸素処理槽１２３と、無酸素処理槽１２３から排出される排水を取り込んで、好気性処理する好気性処理槽１２４と、好気性処理槽１２４から排出される排水を膜処理して、清澄な処理水と活性汚泥とに分離する膜分離槽１２５とを備えており、配水路１２２を介して供給される排水、好気性処理槽１２４にある排水を無酸素処理槽１２３に導きながら、無酸素状態で撹拌して、窒素成分を除去し、好気性処理槽１２４で活性汚泥処理した後、膜分離槽１２５に導いて、活性汚泥と処理水とに分離し、清澄な処理水を次工程に送水する。

無酸素処理槽１２３は、配水路１２２を介して供給される排水などを取り込み、無酸素状態にする無酸素処理タンク１２６と、無酸素処理タンク１２６内の排水を撹拌する攪拌機１２７と、好気性処理槽１２４内にある排水の一部を取り込み、無酸素処理タンク１２６に戻す循環ポンプ１２８とを備えており、配水路１２２を介して供給される排水と、好気性処理槽１２４にある排水の一部とを取り込み、無酸素処理タンク１２６内に貯留しながら、攪拌機１２７で、撹拌して、活性汚泥中に生息する脱窒細菌で、排水中の硝酸性窒素を窒素ガスに転換、除去した後、好気性処理槽１２４に排出する。

好気性処理槽１２４は、無酸素処理槽１２３から供給される排水を取り込む好気性処理タンク１２９と、好気性処理タンク１２９内に配置される散気管１３０と、外気を取り込み、散気管１３０から排水中に散気して活性汚泥中の好気性微生物を活性化させ、活性汚泥処理を促進する好気処理用ブロア１３１とを備えており、無酸素処理槽１２３から供給される排水を取り込み、好気性処理タンク１２９内に貯留しながら、散気管１３０から排水中に散気された空気によって活性化された、活性汚泥中の好気性微生物で、排水を活性汚泥によって処理した後、膜分離槽１２５に供給する。

膜分離槽１２５は、排水処理槽１２４で活性汚泥処理された排水を取り込む膜分離タンク１３３と、膜分離タンク１３３内に配置され、排水を活性汚泥と処理水とに分離する膜１３４と、膜分離タンク１３３内に配置される散気管１３５と、外気を取り込み、散気管１３５から排水中に散気する膜処理用ブロア１３６と、膜１３５によって分離された処理水（清澄な処理水）を汲み出し、次工程に送水する濾過ポンプ１３７とを備えており、排水処理槽１２４で活性汚泥処理された排水を取り込みながら、膜処理をおこなって、活性汚泥と処理水とに分離し、清澄な処理水を次工程に送水する。

ところで、このような膜分離活性汚泥法は、活性汚泥が処理水に混入するのを防止して、清澄な処理水が得られるという利点がある一方、膜分離槽１０１、１２５に配置された膜１０９、１３５の膜面に活性汚泥が付着して生物膜が形成されることから、膜１３５が目詰まりし、必要な膜透過流量（単位膜面積当たりの処理水の１日量）が得られなくなるという問題がある。

膜透過流量の低下の原因の１つとして、活性汚泥の粘度の影響が指摘されている。粘度が高いほど膜透過流量が低下しやい。そして活性汚泥のＭＬＳＳ（活性汚泥混合液の浮遊物質濃度）が高いほど、粘度は高くなる傾向にある。

このため、活性汚泥の引き抜きなどにより、ＭＬＳＳをある濃度以下に調整することで膜透過流量の低下を防止するという方法がある（例えば非特許文献１参照）。

しかし、このような方法では、ＭＬＳＳを高濃度にすることができないため、活性汚泥による排水処理性能が制限されるという問題がある。

そこで、このような問題を解決するため、活性汚泥による排水処理を行う排水処理槽１０３、好気性処理槽１２４で、ＭＬＳＳを高濃度に維持し、膜分離槽１０４、１２５で、低濃度（正確には膜面では低濃度）にする方法がいくつか提案されている。

１つめの方法は、排水処理槽１０３、好気性処理槽１２４に、活性汚泥の生物膜を形成する担体を投入する方法である。担体に高濃度の活性汚泥を付着させ、担体が膜分離槽１０４、１２５に流出しない構造にすることで、排水処理槽１０３、好気性処理槽１２４のＭＬＳＳを高濃度にしつつ、膜分離槽１０４、１２５のＭＬＳＳを低濃度にすることができる（例えば特許文献１参照）。

２つめの方法は、膜分離槽１０４、１２５に沈殿部を設け、重力濃縮による固液分離を行った後に上澄みのみを膜分離する方法である（例えば特許文献２参照）。

３つめの方法は、排水処理槽１０３、好気性処理槽１２４、もしくは膜分離槽１０４、１２５の上流に凝集剤を添加し、活性汚泥を凝集沈殿する方法である（例えば特許文献３参照）。

これら３つの方法は、いずれも排水処理槽１０３、好気性処理槽１２４のＭＬＳＳを高濃度に維持し、膜分離槽１０４、１２５を低濃度にでき、膜透過流量の低減を防止することが可能である。
特開平６−１８２３９６号公報特開２００４−２５５２６７号公報特開平６−１７８９７９号公報特開平７−２２２９９４号公報特開２００１−３１４８９０号公報特開２００４−８９９５６号公報特開２００４−２０２３８７号公報（社）日本下水道協会：第４０回下水道研究発表会講演集，ｐ．６９４−６９６，２００３（社）日本下水道事業団：高度処理施設設計マニュアル（案），１９９４

ところで、このような排水処理システム１０１、１２１で処理される排水には、下水のように１日の間で水量や水質の変動があるものがあり、そのような排水を処理対象とする場合、流入変動に適切に対応できる排水処理方法であるとことが望まれる。

このような要求に対し、上記１つ目の方法である特許文献１のような「担体投入」では、流入変動に対応する仕組みは特に備わっていない。

また、上記２つ目の方法である特許文献２のような「沈殿部設置」では、重力沈降で固液分離を行うため、流速が増すと、沈降性が低下してしまうことから、流速の上限が制限されると考えられる。

また、上記３つめの方法である特許文献３のような「凝集剤添加」では、凝集剤の添加量を制御することで、流入変動に対応することができる。しかし薬品（凝集剤）の費用が継続的に発生するという問題がある。

また、標準活性汚泥法を使用した排水処理システムでは、薬品を使用した凝集剤添加法、晶析脱リン法などの化学的リン除去法でリンを除去することが多い。そして、薬品を使用する場合、薬品の費用が継続的に発生するという問題がある。

なお、活性汚泥法における窒素・リン除去法の原理および基本構成（処理方法）については公知文献が多数あるため（例えば非特許文献２参照）、それについてはここでは詳細な説明は省略する。

また、標準活性汚泥法と異なる方法で、生物学的リン除去を実現する方法がいくつか提案されている（例えば特許文献４〜７参照）。

しかし、膜分離活性汚泥法を使用する排水処理システム１０１、１２１では、標準活性汚泥法と異なり、原理的に沈殿池が不要であるため、沈殿池からの返送汚泥がなく、標準活性汚泥法と同様の方法で嫌気好気法による生物学的リン除去を実現することはできない。

本発明は上記の事情に鑑み、排水処理槽のＭＬＳＳを高濃度、膜分離槽のＭＬＳＳを低濃度に保持して、排水処理性能の向上と膜透過流量の低下防止とを両立させることができる排水処理システムを提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明は、活性汚泥によって有機性排水を処理する排水処理槽と、排水処理槽から排出される排水を膜処理して活性汚泥と処理水とに分離する膜分離槽とを有する排水処理システムにおいて、前記排水処理槽と前記膜分離槽との間に配置され、排水処理槽から排出される排水にマイクロバブルを散気して活性汚泥を浮上させる浮上濃縮処理槽と、浮上濃縮処理槽で浮上された活性汚泥を含む排水を取り込んで貯留すると共に、余分な活性汚泥を外部に排出しつつ脱気して前記排水処理槽に戻す汚泥貯留槽と、前記膜分離槽で排水から分離され沈殿濃縮された活性汚泥を取り込み、前記排水処理槽に戻す第１活性汚泥返送機構と、前記膜分離槽で沈殿濃縮された活性汚泥を取り込み、前記汚泥貯留槽に戻す第２活性汚泥返送機構と、を備えたことを特徴としている。
また、本発明は、活性汚泥によって有機性排水を処理する排水処理槽と、排水処理槽から排出される排水を膜処理して活性汚泥と処理水とに分離する膜分離槽とを有する排水処理システムにおいて、前記排水処理槽と前記膜分離槽との間に配置され、排水処理槽から排出される排水にマイクロバブルを散気して活性汚泥を浮上させる浮上濃縮処理槽と、
浮上濃縮処理槽で浮上された活性汚泥を含む排水を取り込んで貯留すると共に、余分な活性汚泥を外部に排出しつつ脱気して前記排水処理槽に戻す汚泥貯留槽と、前記膜分離槽で排水から分離され沈殿濃縮された活性汚泥を取り込み、前記排水処理槽に戻す第１活性汚泥返送機構と、前記膜分離槽で沈殿濃縮された活性汚泥を取り込み、前記汚泥貯留槽に戻す第２活性汚泥返送機構と、を備え、前記排水処理槽は、処理対象となる排水と汚泥貯留槽から供給される活性汚泥とを取り込んで撹拌する嫌気性処理槽と、嫌気性処理槽から排出される排水を無酸素状態で撹拌する無酸素処理槽と、無酸素処理槽から排出される排水に散気して活性汚泥によって処理するとともに、一部の排水を前記無酸素処理槽に戻す好気性処理槽と、を備えたことを特徴としている。

本発明によれば、排水処理槽のＭＬＳＳを高濃度、膜分離槽のＭＬＳＳを低濃度に保持して、排水処理性能の向上と膜透過流量の低下防止とを両立させることができる。

《第１実施形態》
図１は本発明による排水処理システムの第１実施形態を示すブロック図である。

この図に示す排水処理システム１は、配水路２を介して供給される排水（下水やし尿、畜産排水等の有機性排水）を取り込んで、活性汚泥によって処理する排水処理槽３と、排水処理槽３から排出される排水中の活性汚泥を浮上濃縮する浮上濃縮処理槽４と、浮上濃縮処理槽４から排出される排水を膜処理して、清澄な処理水と活性汚泥とに分離する膜分離槽５と、浮上濃縮処理槽４で浮上濃縮された活性汚泥を貯留して排水処理槽３に戻す汚泥貯留槽６と、膜分離槽５内で膜分離された活性汚泥を排水処理槽３に戻す汚泥返送機構７とを備えている。

排水処理槽３は、配水路２を介して供給される排水、汚泥貯留槽６から供給される活性汚泥、汚泥返送機構７から供給される活性汚泥を取り込む排水処理タンク８と、排水処理タンク８内に配置される散気管９と、外気を取り込み、散気管９から排水中に散気して活性汚泥中の好気性微生物を活性化させ、活性汚泥処理を促進する排水処理用ブロア１０とを備えている。

そして、排水処理槽３では、配水路２を介して供給される排水、汚泥貯留槽６から供給される活性汚泥、汚泥返送機構７から供給される活性汚泥を取り込み、排水処理タンク８内に貯留しながら、散気管９から排水中に散気された空気によって活性化された活性汚泥中の好気性微生物で活性汚泥処理した後、浮上濃縮処理槽４に供給する。

浮上濃縮処理槽４は、排水処理槽３から供給される排水を取り込む浮上濃縮処理タンク１１と、指定された発生速度でマイクロバブル（直径約１０〜５０ミクロンの気泡）を発生して、浮上濃縮処理タンク１１内の排水中に散気し、活性汚泥を浮上濃縮するマイクロバブル発生機１２とを備えている。

そして、浮上濃縮処理槽４では、排水処理槽３から供給される排水を取り込み、浮上濃縮処理タンク１１内に貯留しながら、マイクロバブル発生機１２で生成されたマイクロバブルで、活性汚泥を浮上濃縮し、活性汚泥濃度が低くなった排水を膜分離槽５に供給する。

膜分離槽５は、浮上濃縮処理槽４で活性汚泥濃度が低くされた排水を取り込む膜分離タンク１３と、膜分離タンク１３内に配置され、排水を活性汚泥と処理水とに分離する膜１４と、膜分離タンク１３内に配置される散気管１５と、外気を取り込み、散気管１５から排水中に散気する膜処理用ブロア１６と、膜１４によって分離された処理水（清澄な処理水）を汲み出し、次工程に送水する濾過ポンプ１７とを備えている。

そして、膜分離槽５では、浮上濃縮処理槽４で活性汚泥濃度が低くされた排水を取り込みながら、膜処理を行って、活性汚泥と処理水とに分離し、清澄な処理水を次工程に送水する。

また、汚泥貯留槽６は、浮上濃縮処理槽４で浮上濃縮された活性汚泥を汲み出す送泥ポンプ１８と、送泥ポンプ１８で汲み出された活性汚泥を貯留して脱気し、活性汚泥に付着した気泡を除去する汚泥貯留タンク１９と、汚泥貯留タンク１９内の活性汚泥を撹拌する攪拌機２０と、汚泥貯留タンク１９内の余分な活性汚泥を引き抜いて、外部に排出する余剰汚泥引抜ポンプ２１と、汚泥貯留タンク１９内の活性汚泥を排水処理槽３に戻す汚泥返送ポンプ２２とを備えている。

そして、汚泥貯留槽６では、浮上濃縮処理槽４で浮上濃縮された活性汚泥を汲み出して、貯留しながら、活性汚泥に付着した気泡を除去した後、指定された量だけ、排水処理槽３に戻す。また、貯留している活性汚泥の量が多くなり過ぎたとき、余分な活性汚泥を外部に排出し、貯留汚泥量を調整する。

また、汚泥返送機構７は、膜分離槽５内で膜分離された活性汚泥を汲み出して、排水処理槽３に戻す返送ポンプ２３を備えており、膜分離槽５内で膜分離された活性汚泥を排水処理槽３に戻し、膜分離槽５内に活性汚泥が蓄積しないようにする。

このように第１実施形態では、配水路２を介して供給される排水を排水処理槽３に導いて活性汚泥によって処理した後、浮上濃縮処理槽４で活性汚泥を浮上濃縮し、汚泥貯留槽６を介して、排水処理槽３に戻しながら、浮上濃縮処理槽４で活性汚泥濃度が低くされた排水を膜分離槽５に導いて、活性汚泥と処理水とに分離し、清澄な処理水を次工程に送水するようにしている。このため、排水処理槽３のＭＬＳＳを高濃度、膜分離槽５のＭＬＳＳを低濃度に保持して、排水処理性能と膜透過流量低下防止とを両立させることができる。

また、第１実施形態では、マイクロバブル発生量が可変可能にされたマイクロバブル発生機１２を使用しているので、処理流量に応じて、マイクロバブル発生量を増減することにより、処理流量が増減した場合にも、これに対処することができる。

《第２実施形態》
図２は本発明による排水処理システムの第２実施形態を示すブロック図である。

この図に示す排水処理システム３１は、配水路３２を介して供給される排水（下水やし尿、畜産排水等の有機性排水）を取り込んで、嫌気性処理する嫌気性処理槽３３と、嫌気性処理槽３３から排出される排水を無酸素処理する無酸素処理槽３４と、無酸素処理槽３４から排出される排水を取り込んで、好気性処理する好気性処理槽３５と、好気性処理槽３５から排出される排水中の活性汚泥を浮上濃縮する浮上濃縮処理槽３６と、浮上濃縮処理槽３６から排出される排水を膜処理して、清澄な処理水と活性汚泥とに分離する膜分離槽３７と、浮上濃縮処理槽３６で浮上濃縮された活性汚泥を貯留し、嫌気性処理槽３３に戻す汚泥貯留槽３８と、膜分離槽３７内で膜分離された活性汚泥を無酸素処理槽３４に戻す汚泥返送機構３９とを備えている。そして、この排水処理システム３１では、配水路３２を介して供給される排水、汚泥貯留槽３８から供給される活性汚泥を嫌気性処理槽３３に導いて、嫌気性処理するとともに、嫌気性処理済みの排水と、好気性処理槽３５にある排水とを無酸素処理槽３４に導き、撹拌して、窒素成分を除去し、好気性処理槽３５で活性汚泥によって処理する。また、この動作と並行し、好気性処理槽３５で活性汚泥によって処理した排水を浮上濃縮処理槽３６に導いて、活性汚泥を浮上濃縮し、汚泥貯留槽３８を介して、嫌気性処理槽３３に戻しながら、浮上濃縮処理槽３６で活性汚泥濃度が低くされた排水を膜分離槽３７に導いて、活性汚泥と処理水とに分離し、清澄な処理水を次工程に送水する。

嫌気性処理槽３３は、配水路３２を介して供給される排水、汚泥貯留槽３８から供給される活性汚泥を取り込み、嫌気処理する嫌気性処理タンク４０と、嫌気性処理タンク４０内の排水を撹拌する攪拌機４１とを備えている。そして、嫌気性処理槽３３では、配水路３２を介して供給される排水と、汚泥貯留槽３８から供給される活性汚泥とを取り込み、嫌気処理タンク４０内に貯留しながら、攪拌機４１で撹拌して嫌気性処理した後、無酸素処理槽３４に供給する。

無酸素処理槽３４は、嫌気性処理槽３３から排出される排水を取り込み、無酸素状態にする無酸素処理タンク４２と、無酸素処理タンク４２内の排水を撹拌する攪拌機４３と、好気性処理槽３５内にある排水の一部を取り込み、無酸素処理タンク４２に戻す循環ポンプ４４とを備えている。そして、無酸素処理槽３４では、嫌気性処理槽３３から排出される排水と、好気性処理槽３５にある排水の一部とを取り込み、無酸素処理タンク４２内に貯留すると共に、攪拌機４３で撹拌して、活性汚泥中に生息する脱窒細菌で排水中の硝酸性窒素を窒素ガスに転換、除去した後、好気性処理槽３５に供給する。

好気性処理槽３５は、無酸素処理槽３４から供給される排水を取り込む好気性処理タンク４５と、好気性処理タンク４５内に配置される散気管４６と、外気を取り込み、散気管４６から排水中に散気して、活性汚泥中の好気性微生物を活性化させ、活性汚泥処理を促進する好気処理用ブロア４７とを備えている。そして、無酸素処理槽３４から供給される排水を取り込み、好気性処理タンク４５内に貯留しながら、散気管４６から排水中に散気された空気によって活性化された、活性汚泥中の好気性微生物で活性汚泥によって処理した後、浮上濃縮処理槽３６に供給する。

浮上濃縮処理槽３６は、好気性処理槽３５から供給される排水を取り込む浮上濃縮処理タンク４８と、指定された発生速度でマイクロバブル（直径約１０〜５０ミクロンの気泡）を発生して、浮上濃縮処理タンク４８内の排水中に散気し、活性汚泥を浮上濃縮するマイクロバブル発生機４９とを備えている。そして、浮上濃縮処理槽３６では、好気性処理槽３５から供給される排水を取り込み、浮上濃縮処理タンク４８内に貯留しながら、マイクロバブル発生機４９で生成されたマイクロバブルで活性汚泥を浮上濃縮し、活性汚泥濃度が低くなった排水を膜分離槽３７に供給する。

膜分離槽３７は、浮上濃縮処理槽３６で活性汚泥濃度が低くされた排水を取り込む膜分離タンク５０と、膜分離タンク５０内に配置され、排水を活性汚泥と処理水とに分離する膜５１と、膜分離タンク５０内に配置される散気管５２と、外気を取り込み、散気管５２から排水中に散気する膜処理用ブロア５３と、膜５１によって分離された処理水（清澄な処理水）を汲み出し、次工程に送水する濾過ポンプ５４とを備えている。そして、浮上濃縮処理槽３６から供給された排水を取り込みながら、膜処理を行って活性汚泥と処理水とに分離し、清澄な処理水を次工程に送水する。

また、汚泥貯留槽３８は、浮上濃縮処理槽３６で浮上濃縮された活性汚泥を汲み出す送泥ポンプ５５と、送泥ポンプ５５で汲み出された活性汚泥を貯留して脱気し、活性汚泥に付着した気泡を除去する汚泥貯留タンク５６と、汚泥貯留タンク５６内の活性汚泥を撹拌する攪拌機５７と、汚泥貯留タンク５６内の余分な活性汚泥を引き抜いて、外部に排出する余剰汚泥引抜ポンプ５８と、汚泥貯留タンク５６内の活性汚泥を嫌気性処理槽３３に戻す汚泥返送ポンプ５９とを備えている。そして、浮上濃縮処理槽３６で浮上濃縮された活性汚泥を汲み出して、貯留しながら、活性汚泥に付着した気泡を除去した後、指定された量だけ、嫌気性処理槽３３に戻す。また、貯留している活性汚泥の量が多くなり過ぎたとき、余分な活性汚泥を外部に排出し、貯留汚泥量を調整する。

また、汚泥返送機構３９は、膜分離槽３６内で膜分離された活性汚泥を汲み出して、無酸素処理槽３４に戻す返送ポンプ６０を備えている。そして、膜分離槽３６内で膜分離された活性汚泥を無酸素処理槽３４に戻し、膜分離槽３６内に活性汚泥が蓄積しないようにする。

このように第２実施形態では、配水路３２を介して供給される排水、汚泥貯留槽３８から供給される活性汚泥を嫌気性処理槽３３に導いて、嫌気性処理するとともに、嫌気性処理済みの排水と、好気性処理槽３５にある排水とを無酸素処理槽３４に導き、無酸素状態で撹拌して、窒素成分を除去し、好気性処理槽３５で活性汚泥によって処理した後、浮上濃縮処理槽３６で活性汚泥を浮上濃縮し、汚泥貯留槽３８を介して、嫌気性処理槽３３に戻しながら、浮上濃縮処理槽３６で活性汚泥濃度が低くされた排水を膜分離槽３７に導いて、活性汚泥と処理水とに分離し、清澄な処理水を次工程に送水するようにしているので、排水処理槽のＭＬＳＳを高濃度、膜分離槽のＭＬＳＳを低濃度に保持して、排水処理性能と膜透過流量低下防止とを両立させることができる。

また、第２実施形態では、汚泥貯留槽３８に余剰汚泥引抜ポンプ５８を設けているので、汚泥貯留槽３８の汚泥濃度が高く、脱気が進まないとき、浮上濃縮処理槽３６で濃縮された活性汚泥の一部もしくは全量を汚泥貯留槽３８に投入して、外部に排出することができる。

これによって、脱気不足に起因して、空気が嫌気性処理槽３３へ入るのを防止し、嫌気性処理槽３３、無酸素処理槽３４に酸素が供給されないようにして、嫌気性処理、無酸素処理を安定することができる。

（窒素除去）
また、第２実施形態では、好気性処理槽３５内に存在する硝化細菌の働きによって、排水中の無機性窒素を硝酸に硝化するとともに、好気性処理槽３５内にある、硝酸を含む排水を循環ポンプ４４で無酸素処理槽３４に返送し、無酸素処理槽３４内に存在する脱窒細菌の働きで、排水中の有機物を水素供与対として窒素ガスに脱窒し、排水中から窒素を除去するようにしているので、薬品を用いずに窒素成分を除去することができる。

（リン除去）
また、第２実施形態では、好気性処理槽３５の後に設けた浮上濃縮処理槽３６に、標準活性汚泥法における沈殿池と同様の汚泥濃縮機能を持たせているので、濃縮活性汚泥に付着した気泡を汚泥貯留槽３８で除去した後、嫌気性処理槽３３に返送することにより、嫌気好気法による生物学的リン除去を実現することができる。

具体的には、好気性処理槽３５から排出される排水（活性汚泥と処理水の混合液）を浮上濃縮処理槽３６で硝酸を含む処理水と、硝酸を含まない濃縮された活性汚泥（濃縮汚泥）とに分離し、汚泥貯留槽３８で気泡を除去した、酸素を含まない濃縮汚泥を嫌気性処理槽３３に返送することで、嫌気性処理槽３３を嫌気状態に保持して、活性汚泥からリン酸を放出した後、好気性処理槽３５で放出量以上のリン酸を摂取する。そして、汚泥貯留槽３８の余剰汚泥引抜ポンプ５８を動作して、リン酸を過剰に摂取した活性汚泥を余剰汚泥として系外に排出することで、排水中からリンが除去することができる。

《第３実施形態》
図３は本発明による排水処理システムの第３実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図１の各部と対応する部分には、同じ符号が付してある。

この図に示す排水処理システム７１が図１に示す排水処理システム１と異なる点は、膜分離槽５内で膜分離された活性汚泥を汲み出して、排水処理槽３に戻す返送ポンプ２３しか持たない汚泥返送機構７に代えて、膜分離槽５内で膜分離された活性汚泥を汲み出して、排水処理槽３に戻す返送ポンプ２３と、膜分離槽５内で膜分離された活性汚泥を汲み出して、汚泥貯留槽６に戻す返送ポンプ７２とを持つ汚泥返送機構７３を設け、膜分離槽５内で膜分離された活性汚泥のうち、余分な活性汚泥を汚泥貯留槽６から外部に排出するようにしたことである。

このように、第３実施形態では、膜分離槽５内で膜分離された活性汚泥のうち、余分な活性汚泥を汚泥貯留槽６に導いて、外部に排出するようにしているので、膜分離槽５内に活性汚泥が蓄積されないようにしながら、排水処理槽３の活性汚泥濃度を最適な範囲に保持して、排水処理性能と膜透過流量低下防止とを両立させることができる。

《第４実施形態》
図４は本発明による排水処理システムの第４実施形態を示すブロック図である。なお、この図において、図２の各部と対応する部分には、同じ符号が付してある。

この図に示す排水処理システム８１が図１に示す排水処理システム３１と異なる点は、膜分離槽３７内で膜分離された活性汚泥を汲み出して、無酸素処理槽３４に戻す返送ポンプ６０しか持たない汚泥返送機構３９に代えて、膜分離槽３７内で膜分離された活性汚泥を汲み出して、無酸素処理槽３４に戻す返送ポンプ６０と、膜分離槽３７内で膜分離された活性汚泥を汲み出して、汚泥貯留槽３８に戻す返送ポンプ８２とを持つ汚泥返送機構８３を設け、膜分離槽３７内で膜分離された活性汚泥のうち、余分な活性汚泥を汚泥貯留槽３８から外部に排出するようにしたことである。

このように、第４実施形態では、膜分離槽３７内で膜分離された活性汚泥のうち、余分な活性汚泥を汚泥貯留槽３８に導いて、外部に排出するようにしているので、膜分離槽３７内に活性汚泥が蓄積されないようにしながら、無酸素処理槽３４の活性汚泥濃度を最適な範囲に保持して、排水処理性能と膜透過流量低下防止とを両立させることができる。

本発明による排水処理システムの第１実施形態を示すブロック図である。本発明による排水処理システムの第２実施形態を示すブロック図である。本発明による排水処理システムの第３実施形態を示すブロック図である。本発明による排水処理システムの第４実施形態を示すブロック図である。膜分離活性汚泥法を用いた従来の排水処理システム例を示すブロック図である。標準活性汚泥法と同様な循環式硝化脱窒法によって、排水を処理する従来の排水処理システム例を示すブロック図である。

符号の説明

１、３１、７１、８１：排水処理システム
２、３２：配水路
３：排水処理槽
４：浮上濃縮処理槽
５、３７：膜分離槽
６、３８：汚泥貯留槽
７、３９：汚泥返送機構（第１活性汚泥返送機構）
８：排水処理タンク
９、１５、４６、５２：散気管
１０：排水処理用ブロア
１１、４８：浮上濃縮処理タンク
１２、４９：マイクロバブル発生機
１３、５０：膜分離タンク
１４、５１：膜
１６、５３：膜処理用ブロア
１７、５４：濾過ポンプ
１８、５５：送泥ポンプ
１９、５６：汚泥貯留タンク
２０、５７：攪拌機
２１、５８：余剰汚泥引抜ポンプ
２２、５９：汚泥返送ポンプ
２３、６０、７２、８２：返送ポンプ
３３：嫌気性処理槽
３４：無酸素処理槽
３５：好気性処理槽
３６：浮上濃縮処理槽
４０：嫌気性処理タンク
４１、４３：攪拌機
４２：無酸素処理タンク
４４：循環ポンプ
４５：好気性処理タンク
４７：好気処理用ブロア
７３、８３：汚泥返送機構（第２活性汚泥返送機構）

Claims

活性汚泥によって有機性排水を処理する排水処理槽と、排水処理槽から排出される排水を膜処理して活性汚泥と処理水とに分離する膜分離槽とを有する排水処理システムにおいて、
前記排水処理槽と前記膜分離槽との間に配置され、排水処理槽から排出される排水にマイクロバブルを散気して活性汚泥を浮上させる浮上濃縮処理槽と、
浮上濃縮処理槽で浮上された活性汚泥を含む排水を取り込んで貯留すると共に、余分な活性汚泥を外部に排出しつつ脱気して前記排水処理槽に戻す汚泥貯留槽と、
前記膜分離槽で排水から分離され沈殿濃縮された活性汚泥を取り込み、前記排水処理槽に戻す第１活性汚泥返送機構と、
前記膜分離槽で沈殿濃縮された活性汚泥を取り込み、前記汚泥貯留槽に戻す第２活性汚泥返送機構と、
を備えたことを特徴とする排水処理システム。
活性汚泥によって有機性排水を処理する排水処理槽と、排水処理槽から排出される排水を膜処理して活性汚泥と処理水とに分離する膜分離槽とを有する排水処理システムにおいて、
前記排水処理槽と前記膜分離槽との間に配置され、排水処理槽から排出される排水にマイクロバブルを散気して活性汚泥を浮上させる浮上濃縮処理槽と、
浮上濃縮処理槽で浮上された活性汚泥を含む排水を取り込んで貯留すると共に、余分な活性汚泥を外部に排出しつつ脱気して前記排水処理槽に戻す汚泥貯留槽と、
前記膜分離槽で排水から分離され沈殿濃縮された活性汚泥を取り込み、前記排水処理槽に戻す第１活性汚泥返送機構と、
前記膜分離槽で沈殿濃縮された活性汚泥を取り込み、前記汚泥貯留槽に戻す第２活性汚泥返送機構と、を備え、
前記排水処理槽は、処理対象となる排水と汚泥貯留槽から供給される活性汚泥とを取り込んで撹拌する嫌気性処理槽と、嫌気性処理槽から排出される排水を無酸素状態で撹拌する無酸素処理槽と、無酸素処理槽から排出される排水に散気して活性汚泥によって処理するとともに、一部の排水を前記無酸素処理槽に戻す好気性処理槽と、
を備えたことを特徴とする排水処理システム。