JP7110052B2 - 有機性排水処理装置の運転方法及び有機性排水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、有機性排水処理装置の運転方法及び有機性排水処理装置に関する。

都市部で多く採用されている合流式下水処理設備は、雨水と汚水の双方を共用の下水管渠で搬送する設備であり、原水である汚水が流入する最初沈殿池と、嫌気槽と無酸素槽と好気槽を備えて嫌気無酸素好気法が行なわれる生物処理槽と、生物処理後の処理水から活性汚泥を沈殿分離する最終沈殿池を備えた活性汚泥法（ＵＣＴ法またはＡ２Ｏ法と称される。）による有機性排水処理装置が設けられていた。

従来の有機性排水処理装置では、雨天時に生物処理槽及び最終沈殿池の処理能力を超えた大量の汚水が一時に流入すると、最初沈殿池で固形分を沈殿除去した汚水を、その後の生物処理槽での処理を経ることなく簡易放流するように運転されていた。

特許文献１には、窒素濃度の高い有機性汚水を、浸漬型膜分離装置を設置した反応槽内で生物処理する膜分離活性汚泥法（MBR：Membrane Bio Reactor）を採用した有機性排水処理装置が開示されている。

当該有機性排水処理装置は、従来の最終沈殿池に替えて浸漬型膜分離装置を用いることにより、晴天または雨天の何れであっても処理水の水質の向上を図ることができ、さらに設備の小型化を図ることができる有機性排水処理装置として注目されている。

特許文献２には、最初沈殿池と、反応タンクと、最終沈殿池と、最初沈殿池と反応タンクを接続する第１の流路と、反応タンクと最終沈殿池を接続する第２の流路を含む反応系列を複数備える廃水処理システムであって、複数の反応系列中の一種の反応系列は、反応タンクが担体と膜ユニットと活性汚泥とを有し、ＭＬＳＳ濃度が５００ｍｇ／Ｌ～７０００ｍｇ／Ｌに調整された膜分離槽を備え、第１の流路を介して反応タンクに廃水が供給され、反応タンクの処理能力を超える廃水が第２の流路を介して最終沈殿池に供給される廃水処理システムが開示されている。

特開２００１－６２４８１号公報 特開２０１１－１４７８６８号公報

ところで、膜分離活性汚泥法は膜の単位面積当たりのろ過水量に上限があるため、雨天時などの流量が急増するピークに合わせて全量をろ過可能なように施設設計を行うと過剰な設備投資となり費用対効果が低くなるという問題があった。

このような場合に、図８に示すように、膜分離活性汚泥法を採用した有機性排水処理装置と、上述した従来の有活性汚泥法を採用した機性排水処理装置とを混在させた装置を構成しておき、従来法の機性排水処理装置を稼働させて流入汚水のピーク流量を処理すれば、膜分離活性汚泥法を採用した有機性排水処理装置の施設容量を抑制できるようになるのであるが、以下の問題があった。

即ち、従来の活性汚泥法は膜分離活性汚泥法よりも処理水質が劣るため、平時は膜分離活性汚泥法のみで処理を行う方が望ましいが、雨天時などの特定の期間だけ短時間で従来の活性汚泥法を採用した有機性排水処理装置を立ち上げて処理することはできないため、常に膜分離活性汚泥法を採用した有機性排水処理装置と従来法を採用した有機性排水処理装置を並列で運転することが求められ、各系列への流入汚水の分配量を決める作業が煩雑であった。

また、従来法では一般的に固液分離が沈殿池で行なわれることになるが、良好に固液分離するためにＭＬＳＳ濃度を３０００ｍｇ／Ｌ以下に抑えることが必要であった。そのため、ＭＬＳＳ濃度が８０００～１００００ｍｇ／Ｌと従来法に比して高い膜分離活性汚泥法の好気槽からの汚泥を沈殿池に導いても良好に固液分離することができず、汚泥が処理水側に流出してしまうという問題もあった。

そこで、膜分離活性汚泥法を採用しながらもＭＬＳＳ濃度を下げて沈澱池での固液分離性能を確保するために、特許文献２に記載されたように、担体を添加して処理能力を維持する方法を採用すると、流量が増加した際に担体の沈殿池への流出を防止するスクリーンが担体で閉塞されてしてしまうという問題があった。

本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、有機性排水の流入量や処理負荷の変動にかかわらず、膜分離活性汚泥法を採用した有機性排水処理装置の施設容量を抑制しながら、適切に処理された処理水を放流可能な有機性排水処理装置の運転方法及び有機性排水処理装置を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による有機性排水処理装置の運転方法の第一特徴構成は、兼用槽と膜分離活性汚泥処理槽と沈殿槽とを備える有機性排水処理装置の運転方法であって、有機性排水を前記兼用槽に供給して嫌気処理した後に前記膜分離活性汚泥処理槽にて硝化脱窒処理を行い、前記膜分離活性汚泥処理槽に配置された膜分離装置からの膜透過液を処理水として取り出す第１運転モードと、有機性排水を前記兼用槽に供給して好気処理した後の混合液を前記膜分離活性汚泥処理槽と前記沈殿槽とに供給し、前記膜分離活性汚泥処理槽にて硝化脱窒処理を行い前記膜分離活性汚泥処理槽に配置された前記膜分離装置からの膜透過液を処理水として取り出すとともに、前記沈殿槽からの固液分離液を処理水として取り出す第２運転モードと、を備える点にある。

有機性排水の処理量が定常的な量である場合には、有機性排水処理装置を第１運転モードで運転し、有機性排水の処理量が過剰に増加するような場合には、有機性排水処理装置を第２運転モードで運転することにより、膜分離装置の設置台数を有機性排水のピーク水量に対応させるような過剰投資を回避することができるようになる。

即ち、第１運転モードでの運転時に膜分離活性汚泥処理槽から兼用槽に向けて汚泥を段階的に上流側に返送することにより、好気槽と比較して兼用槽のＭＬＳＳ濃度を大幅に引き下げることができ、第１運転モードで嫌気処理に用いた兼用槽を第２運転モードで好気処理に用いて初期吸着槽として機能させ、初期吸着処理した汚泥の一部を沈殿槽に送ることにより、沈澱池における固液分離性能を確保でき、膜分離装置に過剰な負荷を与えることなく、全体として処理水のＢＯＤ負荷を低減できるようになる。

なお、初期吸着とは、活性汚泥中の好気性微生物が分泌する粘着性のゼラチン物質によって有機排水中の微粒子及び溶解性有機物が活性汚泥の表面に物理吸着される現象、及び物理吸着した有機物が速やかに微生物に取り込まれる生物吸着現象をいい、活性汚泥と有機性排水が接触した後、数十分でＢＯＤが大きく減少する。

同第二の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記第１運転モード及び前記第２運転モードにおいて、前記膜分離活性汚泥処理槽から前記兼用槽へ混合液を返送する点にある。

第１運転モードでは膜分離活性汚泥処理槽から返送された混合液により嫌気処理、つまり脱窒処理が促進され、第２運転モードでは膜分離活性汚泥処理槽から返送された混合液により好気処理、つまり初期吸着処理が促進される。

同第三の特徴構成は、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記第２運転モードにおいて、前記沈殿槽から前記膜分離活性汚泥処理槽へ混合液を返送する点にある。

沈殿槽から膜分離活性汚泥処理槽へ混合液を返送することにより、膜分離活性汚泥処理槽のＭＬＳＳ濃度の低下を回避することができる。

同第四の特徴構成は、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記第２運転モードにおいて、有機性排水を前記兼用槽及び前記膜分離活性汚泥処理槽に分配供給する点にある。

兼用槽で有機性排水が初期吸着される程度によっては、後段の膜分離活性汚泥処理槽でＢＯＤ源が不足して適切な生物処理が困難になる虞がある。そのような場合でも、有機性排水を兼用槽及び膜分離活性汚泥処理槽に分配供給しておけば、膜分離活性汚泥処理槽で適切な生物処理が行なわれるようになる。また、兼用槽の実際のＨＲＴが長くなり、沈殿槽からの固液分離液の処理水の水質が向上するというメリットもある。

同第五の特徴構成は、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記第２運転モードにおいて、前記沈殿槽の汚泥界面の位置または処理水質に応じて、前記膜分離活性汚泥処理槽での処理水の取出し量と前記沈殿槽での処理水の取出し量を増減させる点にある。

例えば、沈殿槽の汚泥界面が上昇して適切な固液分離が困難になるような場合に膜分離活性汚泥処理槽での処理量を増加させることにより、沈殿槽での固液分離を安定させることができ、逆に沈殿槽の汚泥界面が下降して固液分離が適切に行なわれる場合には、膜分離活性汚泥処理槽での処理量を減少させることにより膜分離装置の負荷を軽減できる。沈殿槽の処理水質、例えばＣＯＤ，ＳＳ，Ｔ－Ｎ，Ｔ－Ｐなどに基づいて、処理水質の低下が顕著であると判断できる場合に膜分離活性汚泥処理槽での処理量を増加させることにより、沈殿槽での固液分離を安定させることができ、その逆の場合には膜分離活性汚泥処理槽での処理量を減少させることにより膜分離装置の負荷を軽減できる。

同第六の特徴構成は、上述の第一から第五の何れかの特徴構成に加えて、前記沈殿槽にろ過手段を備え、前記第２運転モードにおいて前記ろ過手段を経たろ過水を処理水として取り出す点にある。

沈殿槽にろ過手段を備えることにより、ＭＬＳＳ濃度が上昇するような場合であってもろ過手段によって汚泥が処理水に流入するような事態の発生を回避することができる。

同第七の特徴構成は、上述の第一から第六の何れかの特徴構成に加えて、前記第１運転モードでは前記膜分離活性汚泥処理槽に凝集剤を添加し、前記第２運転モードでは前記沈殿槽、または沈殿槽流入部に凝集剤を添加する点にある。

第１運転モードでは膜分離活性汚泥処理槽に凝集剤を添加することにより効率的に脱リンすることができ、第２運転モードでは沈殿槽、または沈殿槽流入部に凝集剤を添加することにより処理水に対するＣＯＤや脱リン効果と、汚泥の沈澱分離効果を高めることができる。

同第八の特徴構成は、上述の第一から第七の何れかの特徴構成に加えて、有機性排水の流量、ＣＯＤ負荷、ＮＨ_４－Ｎ負荷、膜間差圧、水温の何れかの指標により前記第１運転モードと前記第２運転モードとの間で運転モードを切り替える点にある。

第１運転モードと第２運転モードの何れで運転すべきかを、有機性排水の流量、ＣＯＤ負荷、ＮＨ_４－Ｎ負荷、膜間差圧、水温の何れかを指標として判断することにより、適切な運転が可能になる。例えば、有機性排水の流量が過剰に上昇する場合、膜間差圧が異常に上昇する場合、水温が低下して処理効率が低下する場合などには第２運転モードでの運転が望まれ、ＣＯＤ負荷、ＮＨ_４－Ｎ負荷が異常に上昇する場合には第１運転モードでの運転が望まれる。

同第九の特徴構成は、上述の第一から第八の何れかの特徴構成に加えて、前記第２運転モードから前記第１運転モードに切り替えた後に前記沈殿槽を洗浄する洗浄処理を行なう点にある。

第２運転モードから第１運転モードに切り替えられると、第２運転モードで稼働していた沈殿槽に汚泥が残留して腐敗を招く虞がある。そのような場合でも、上述の洗浄処理を実行することにより、残留汚泥の腐敗を回避することができる。

本発明による有機性排水処理装置の第一の特徴構成は、好気処理と嫌気処理とを切り替え可能な兼用槽と、硝化脱窒処理を行い処理水を膜透過液として取り出す膜分離活性汚泥処理槽と、沈殿槽と、前記兼用槽へ有機性排水を供給する原水供給経路と、前記兼用槽から前記膜分離活性汚泥処理槽へ混合液を送る第１混合液経路と、前記兼用槽から前記沈殿槽へ混合液を送る第２混合液経路と、を備える点にある。

同第二の特徴構成は、上述の第一の特徴構成に加えて、前記膜分離活性汚泥処理槽から前記兼用槽へ混合液を返送する第３混合液経路を備える点にある。

同第三の特徴構成は、上述の第一または第二の特徴構成に加えて、前記沈殿槽から前記膜分離活性汚泥処理槽へ混合液を返送する第４混合液経路を備える点にある。

同第四の特徴構成は、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記沈殿槽がろ過手段を備える点にある。

同第五の特徴構成は、上述の第一から第四の何れかの特徴構成に加えて、前記膜分離活性汚泥処理槽および前記沈殿槽の何れか一方へ切替可能に凝集剤を添加する凝集剤添加手段を備える点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、有機性排水の流入量や処理負荷の変動にかかわらず、膜分離活性汚泥法を採用した有機性排水処理装置の施設容量を抑制しながら、適切に処理された処理水を放流可能な有機性排水処理装置の運転方法及び有機性排水処理装置を提供することができるようになった。

本発明による有機性排水処理装置の運転方法の説明図であり、（ａ）は第１運転モードの説明図、（ｂ）は第２運転モードの説明図 （ａ），（ｂ）は第２運転モードの別実施形態の説明図 （ａ），（ｂ）は第２運転モードの別実施形態の説明図 （ａ），（ｂ）は第２運転モードの別実施形態の説明図 （ａ），（ｂ）は第２運転モードの別実施形態の説明図 （ａ），（ｂ）は第２運転モードの別実施形態の説明図 循環式ＭＢＲの説明図 従来の有機性排水処理設備の運転方法の説明図

以下、本発明による有機性排水処理装置の運転方法及び有機性排水処理装置を、図面に基づいて説明する。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、有機性排水処理装置１００は、下水などの有機性排水を原水として導入して生物処理により浄化して河川などに放流するための装置であり、最初沈澱池１０と、好気処理と嫌気処理とを切り替え可能な兼用槽２０と、硝化脱窒処理を行い槽内に浸漬配置された膜分離装置６０により処理水を膜透過液として取り出す膜分離活性汚泥処理槽３０と、最終沈澱池７０と、消毒槽９０などを備えて構成されている。

兼用槽２０には撹拌装置及び散気装置が設けられ、当該散気装置の作動時に槽内が好気状態に調整されて好気槽として機能し、当該散気装置の停止時に槽内が嫌気状態に調整され撹拌装置が作動する嫌気槽として機能する。また、最終沈澱池７０が本発明の沈殿槽７０として機能し、当該沈殿槽７０には沈澱効率の向上のために傾斜板７１を備えている。

当該有機性排水処理装置１００には、さらに、兼用槽２０へ有機性排水を供給する原水供給経路１と、兼用槽２０から膜分離活性汚泥処理槽３０へ混合液を送る第１混合液経路２と、兼用槽２０から沈殿槽７０へ混合液を送る第２混合液経路３と、膜分離活性汚泥処理槽３０から兼用槽２０へ混合液を返送する第３混合液経路４と、沈殿槽７０から膜分離活性汚泥処理槽３０へ混合液を返送する第４混合液経路５を備えている。

膜分離活性汚泥処理槽３０は、微生物によりＢＯＤを分解処理する生物処理槽であり、撹拌装置を備えた無酸素槽４０及び散気装置を備えた好気槽５０の２槽を備えて構成され、好気槽５０に膜分離装置６０が浸漬配置されている。好気槽５０から無酸素槽４０へ汚泥を返送する汚泥返送路６が設けられ、好気槽５０でアンモニア性窒素が硝化処理された硝酸性窒素が、汚泥返送路６を介して無酸素槽４０に返送されて脱窒処理が行なわれる。

当該有機性排水処理装置１００は、有機性排水を兼用槽１０に供給して嫌気処理した後に膜分離活性汚泥処理槽３０にて硝化脱窒処理を行い、膜分離活性汚泥処理槽３０に配置された膜分離装置６０からの膜透過液を処理水として取り出す第１運転モード（図１（ａ）参照）と、有機性排水を兼用槽１０に供給して好気処理した後の混合液を膜分離活性汚泥処理槽３０と沈殿槽７０とに供給し、膜分離活性汚泥処理槽３０にて硝化脱窒処理を行い膜分離活性汚泥処理槽３０に配置された膜分離装置６０からの膜透過液を処理水として取り出すとともに、沈殿槽７０からの固液分離液を処理水として取り出す第２運転モード（図１（ｂ）参照）との間で切り替えて運転するように構成されている。

第１運転モードと第２運転モードとの間での運転モードの切替は、有機性排水の流量、ＣＯＤ負荷、ＮＨ_４－Ｎ負荷、膜間差圧、水温の何れかを指標として行なわれる。例えば、有機性排水の流量が過剰に上昇する場合、膜分離装置４０の膜間差圧が異常に上昇する場合、冬場など水温が低下して処理効率が低下する場合などに、第２運転モードで運転され、ＣＯＤ負荷、ＮＨ_４－Ｎ負荷が異常に上昇する場合に第１運転モードで運転されるように構成されている。

図１（ａ）に示す第１運転モードでの運転時には、嫌気槽として機能する兼用槽２０と、無酸素槽４０及び好気槽５０を備えた膜分離活性汚泥処理槽３０とで、Ａ２Ｏ処理が行なわれるＵＣＴ－ＭＢＲが構成される。

例えば、原水供給経路１に備えた最初沈澱池１０で固液分離された流量２Ｑの有機性排水（沈後水）が、兼用槽２０で活性汚泥と混合された混合水となり、嫌気処理された後に、膜分離活性汚泥処理槽３０の無酸素槽４０で脱窒処理され、さらに好気槽５０で好気処理された後に膜分離装置６０により固液分離されて引抜かれ、最大流量２Ｑの透過水として河川などに放流される。

好気槽５０でアンモニア性窒素が硝化処理された混合水が汚泥返送路６を介して流量３Ｑの混合水として無酸素槽４０に返送され、無酸素槽４０で脱窒処理される。さらに無酸素槽４０から兼用槽２０に第３混合液経路４を介して流量１Ｑの混合水が返送され、兼用槽２０でリンが吐き出される結果、流下した好気槽５０で有機性排水に含まれるリンが過剰摂取され、膜透過水のリン濃度が大きく低減される。

汚泥返送路６及び第３混合液経路４を介して好気槽５０から兼用槽２０に汚泥を段階的に返送することにより、好気槽５０と比較して兼用槽２０のＭＬＳＳ濃度を大幅に引き下げることができる。図１（ａ）の例では、好気槽５０のＭＬＳＳ濃度１００００ｍｇ／Ｌに対して無酸素槽４０のＭＬＳＳ濃度７５００ｍｇ／Ｌ、兼用槽２０のＭＬＳＳ濃度３７５０ｍｇ／Ｌとなる。

そして、図１（ｂ）に示す第２運転モードでの運転時には、兼用槽２０に備えた散気装置２１を作動させて、兼用槽２０を好気槽、ここでは初期吸着槽として機能させ、無酸素槽４０及び好気槽５０を備えた膜分離活性汚泥処理槽３０で硝化脱窒処理が行なわれる。

例えば、原水供給経路１に備えた最初沈澱池１０で固液分離された流量３Ｑ（第１運転モード時の有機性排水の流量２Ｑよりも多くなっている）の有機性排水（沈後水）は、兼用槽２０で活性汚泥と混合された混合水となり、初期吸着処理された後にその半分の流量１．５Ｑが第１混合液経路２を介して膜分離活性汚泥処理槽３０へ供給され、残り半分の流量１．５Ｑが第２混合液経路３を介して沈殿槽７０へ供給される。

膜分離活性汚泥処理槽３０では、上流側の無酸素槽４０で脱窒処理され、好気槽５０で好気処理された混合水のうち流量２Ｑが汚泥返送路６を介して無酸素槽４０に返送され、さらに流量２Ｑの混合水が第３混合液経路４を介して無酸素槽４０から兼用槽２０に返送される。

そして、好気槽５０では膜分離装置６０により固液分離された最大流量２Ｑの透過水が河川などに放流される。また、沈殿槽７０で固液分離された流量１Ｑの処理水は消毒槽９０を経て河川などに放流され、流量０．５Ｑの混合水は返送汚泥として第４混合液経路５を介して膜分離活性汚泥処理槽３０に返流される。

膜分離活性汚泥処理槽３０から兼用槽２０に向けた汚泥の循環率を第１運転モード時より下げることにより兼用槽２０のＭＬＳＳ濃度をさらに下げることができ、初期吸着処理した汚泥の一部を沈殿槽７０に送ることにより、沈殿槽７０における固液分離性能を確保できるようになる。

つまり、有機性排水の処理量または処理負荷が定常的な値である場合には、有機性排水処理装置１００を第１運転モードで運転し、有機性排水の処理量または処理負荷が過剰に増加するような場合には、有機性排水処理装置１００を第２運転モードで運転することにより、膜分離装置６０の設置台数を有機性排水のピーク水量に対応させるような過剰投資を回避しつつも膜分離装置６０に過剰な負荷を与えることなく、全体として処理水のＢＯＤやＣＯＤ負荷の低減を達成できるようになる。従って、有機性排水がピーク水量であっても膜分離装置６０の透過水量を抑制できるようになり、膜の薬液洗浄頻度を低減できるようになる。

なお、初期吸着とは、活性汚泥中の好気性微生物が分泌する粘着性のゼラチン物質によって有機排水中の微粒子及び溶解性有機物が活性汚泥の表面に物理吸着される現象、及び、物理吸着した有機物が速やかに微生物に取り込まれる生物吸着現象をいい、活性汚泥と有機性排水が接触した後、数十分でＢＯＤが大きく減少する。

第１運転モード及び第２運転モードにおいて、第３混合液経路４を介して膜分離活性汚泥処理槽３０から兼用槽２０へ混合液を返送するように構成されているので、第１運転モードでは膜分離活性汚泥処理槽３０から返送された混合液により嫌気処理、つまり脱窒及び／または脱リン処理が促進され、第２運転モードでは膜分離活性汚泥処理槽３０から返送された混合液により好気処理、つまり初期吸着処理が促進される。

また、第４混合液経路５を介して沈殿槽７０から膜分離活性汚泥処理槽３０へ混合液を返送するように構成されているので、沈殿槽７０から膜分離活性汚泥処理槽３０へ返送される混合液により、膜分離活性汚泥処理槽３０のＭＬＳＳ濃度の低下が回避される。

以上説明した有機性排水処理装置１００には、さらに凝集剤添加手段８０が設けられ、第１運転モードでは膜分離活性汚泥処理槽３０に凝集剤を添加し、第２運転モードでは沈殿槽７０に凝集剤を添加するように添加対象を切替可能に構成されている。凝集剤添加手段８０として凝集剤が充填された薬品タンクと、薬品タンクから膜分離活性汚泥処理槽３０及び沈殿槽７０に配された供給路と、各供給路に備えたバルブで構成することができる。

・ この段落の修正内容
第１運転モードで膜分離活性汚泥処理槽３０に添加される凝集剤によって溶解性リンを活性汚泥に吸着させて膜ろ過により分離させ、第２運転モードでは沈殿槽に流入する活性汚泥に吸着させて沈殿槽に沈澱分離させることで、何れの場合も処理水に対する脱リン効果を高めることができる。凝集剤としてポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や硫酸アルミニウムなどのアルミ塩、塩化第二鉄などの鉄塩を含む無機系の凝集剤が好適に用いられる。

沈澱槽７０には、沈降汚泥が集積される汚泥集積部に排水栓が設けられるとともに、汚泥集積部に向けて洗浄水を噴出する洗浄ノズルが設けられ、第２運転モードから第１運転モードに切り替えた後に排水栓を開栓した沈殿槽７０に洗浄ノズルから給水して残留汚泥を汚泥集積部から排出する洗浄処理を行ない、第１運転モードから第２運転モードに切り替える前に沈殿槽７０を閉栓するように構成されている。

第２運転モードから第１運転モードに切り替えられると、第２運転モードで稼働していた沈殿槽７０に汚泥が残留して腐敗を招く虞があるが、そのような場合でも、上述の洗浄処理、開閉栓処理を実行することにより、残留汚泥の腐敗を回避することができ、さらには、沈殿槽７０に別途の汚泥掻き寄せ機構を設ける必要が無くなる。

以下に、本発明の別実施形態を説明する。なお、以下では、各処理槽の流量バランス及び各槽のＭＬＳＳ濃度を図中に記し、文章での説明を省略する。
図２に示すように、第２運転モードにおいて、沈後水を兼用槽２０及び膜分離活性汚泥処理槽３０に分配供給するように構成してもよい。兼用槽２０で有機性排水が初期吸着される程度によっては、後段の膜分離活性汚泥処理槽３０の無酸素槽４０でＢＯＤ源が不足して適切な生物処理が困難になる虞がある。そのような場合でも、有機性排水を兼用槽２０及び膜分離活性汚泥処理槽３０の無酸素槽４０に分配供給しておけば、膜分離活性汚泥処理槽３０で適切な生物処理が行なわれるようになる。沈後水の分配比率は一定であってもよいが、膜分離装置６０と沈澱槽７０の分配比率に合わせて調整するように制御することが好ましい。

沈殿池７０の汚泥界面をモニタリングしておき、汚泥界面の上昇により固液分離に障害が出る虞がある場合に、膜分離装置６０による透過水量を引き上げて、沈殿池７０側への配水量を抑制するように運転すれば、沈殿池７０からの汚泥の漏洩を回避でき、処理水質の低下を防止できる。汚泥界面のモニタリングは運転員が目視してもよいし、監視カメラの映像を画像処理して汚泥界面の上昇を自動判定するように構成してもよい。

即ち、第２運転モードにおいて、沈殿槽７０の汚泥界面の位置または処理水質に応じて、膜分離活性汚泥処理槽３０での処理量と沈殿槽７０での処理量を増減させるように構成してもよい。

例えば、沈殿槽７０の汚泥界面が上昇して適切な固液分離が困難になるような場合に膜分離活性汚泥処理槽３０での処理量を増加させることにより、沈殿槽７０での固液分離を安定させることができ、逆に沈殿槽７０の汚泥界面が下降して固液分離が適切に行なわれる場合には、膜分離活性汚泥処理槽３０での処理量を減少させることにより膜分離装置６０の負荷を軽減できる。

沈殿槽７０の処理水質、例えばＣＯＤ，ＳＳ，Ｔ－Ｎ，Ｔ－Ｐなどに基づいて、処理水質の低下が顕著であると判断できる場合に膜分離活性汚泥処理槽３０での処理量を増加させることにより、沈殿槽７０での固液分離を安定させることができ、その逆の場合には膜分離活性汚泥処理槽３０での処理量を減少させることにより膜分離装置６０の負荷を軽減できる。

図３（ａ）には、ＭＢＲの処理能力を最大に活用すべく、圧力計を用いてＭＢＲの差圧を検出し、その値に応じて膜分離装置６０による引抜量を膜詰りが生じない最大値に調整するように運転する例が示されている。

図３（ｂ）には、汚泥界面計及び／または水質計を設置し、それらの検出結果に基づいて、膜分離活性汚泥処理槽３０での処理量と沈殿槽７０での処理量を増減させる例が示されている。

図１（ｂ）では、兼用槽２０を好気槽として機能させ、沈後水を兼用槽２０に供給する第２運転モードの例を説明したが、図４（ａ）に示すように、晴天時での脱窒反応を優先するべく、第２運転モード時に、兼用槽２０を無酸素槽として機能させてもよい。この場合には、無酸素槽４０でのｐＨ調整が不要になる。

図４（ｂ）に示すように、兼用槽２０及び無酸素槽４０の双方に散気装置を備えて全槽を好気槽として機能させ、既存の躯体で可能な処理水量を最大限に増やすようにしてもよい。この場合は、好気槽として機能する無酸素槽４０にアルカリ薬剤を添加して混合液のｐＨ低下を防止するように構成すればよい。

図５（ａ）に示すように、第１運転モードでの運転時に兼用槽２０を用いずに最初沈澱池１０を経た沈後水を直接に無酸素槽４０に供給し、膜分離活性汚泥処理槽３０を無酸素槽４０による嫌気処理と好気槽５０による好気処理のみを行なうＡＯ法で運転し、図２（ｂ）に示すように、第２運転モードでの運転時に兼用槽２０に沈後水を供給するとともに、兼用槽２０を好気槽として機能させ、無酸素槽４０からのオーバーフロー水を兼用槽２０に導いて初期吸着処理を行なった後に沈殿槽７０に移送するように構成してもよい。兼用槽２０は第１運転モードでバイパス槽として機能し、第１運転モードで式吸着処理を行なう好気槽として機能するように切り替えられる。

例えば、第１運転モードでは、流量２Ｑの沈後水が膜分離活性汚泥処理槽３０の無酸素槽４０に投入されて脱窒処理され、好気槽５０で好気処理された後に膜分離装置６０により固液分離されて引抜かれ、最大流量２Ｑの透過水として河川などに放流される。

好気槽５０でアンモニア性窒素が硝化処理された混合水が汚泥返送路６を介して流量３Ｑの混合水として無酸素槽４０に返送され、無酸素槽４０で脱窒処理される。汚泥返送路６を介して好気槽５０から無酸素槽４０に流量３Ｑの混合水を返送することにより、好気槽５０のＭＬＳＳ濃度８０００ｍｇ／Ｌに対して無酸素槽４０のＭＬＳＳ濃度６０００ｍｇ／Ｌとなる。

第２運転モードでは、流量４．２Ｑ（第１運転モード時の有機性排水の流量２Ｑよりも多くなっている）の沈後水が無酸素槽４０に投入され、無酸素槽４０から兼用槽２０にオーバーフローして初期吸着処理された流量２Ｑの汚泥が沈殿槽７０に送られ、沈殿処理の後に流量１．８Ｑの処理水が消毒槽９０に送られ、沈殿槽７０から流量０．２Ｑの汚泥が好気槽５０に返送される。そして、好気槽５０から流量１Ｑの汚泥が無酸素槽４０に返送され、膜分離装置６０から流量２．４Ｑの処理水が引抜かれ、合計流量４．２Ｑの処理水が河川に放流される。このとき、兼用槽２０のＭＬＳＳ濃度１５００ｍｇ／Ｌに対して無酸素槽４０のＭＬＳＳ濃度１５００ｍｇ／Ｌ、好気槽５０のＭＬＳＳ濃度約１２０００ｍｇ／Ｌとなる。

図６（ａ），（ｂ）は、図１（ａ），（ｂ）における膜分離活性汚泥処理槽３０を循環式ＭＢＲに置き換えた例である。図７には、兼用槽２０が嫌気槽として機能する第１運転モードにおける循環式ＭＢＲの構成が示されている。

循環式ＭＢＲとは、有機性排水の流れに沿う上流側に配設された無酸素槽４０と下流側に配設され膜分離装置６０が活性汚泥中に浸漬配置された好気槽５０とを一対の生物処理単位とし、複数の生物処理単位が直列に接続された生物処理槽と、最下流に配設された好気槽５０から最上流に配設された無酸素槽４０へ活性汚泥を返送する汚泥返送経路７を備え、有機性排水と活性汚泥の混合水が循環するように構成されているＭＢＲである。好気槽５０に隣接して形成される無酸素槽４０に有機性排水が供給されるため、無酸素槽４０において高ＢＯＤ濃度下で高い脱窒処理性能が実現できる。

図６（ａ）に示すように、夏季や低負荷時に第１運転モードで運転されることにより、Ｔ－Ｎが約３ｍｇ／Ｌと非常に低い処理水が得られる。図６（ｂ）に示すように、冬季や高負荷時には兼用槽２０が硝化槽として機能し、沈殿槽７０による処理水と膜分離槽６０による処理水を混合することで、一般的に求められる処理水要求水質であるＴ－Ｎ＜１０ｍｇ／Ｌ、Ｔ－Ｐ＜０．５ｍｇ／ＬのＴ－Ｎ、Ｔ－Ｐを満たすことができる。

この例では、沈殿槽７０にろ過手段７２を備え、第２運転モードにおいてろ過手段７２を経たろ過水を処理水として取り出すように構成している。沈殿槽７０のＭＬＳＳ濃度が上昇するような場合であってもろ過手段７２によって汚泥が処理水に流入するような事態の発生を回避することができる。

ろ過手段７２として、発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレンなどを用いて、見かけ比重が１未満の数ｍｍの凹凸を備えた微小チップに形成されたろ材と、当該ろ材が沈殿槽７０から流出しないように保持する網部材などで構成することができる。網部材で保持された微小チップ群により汚泥が捕捉されて沈殿槽７０から処理水のみが取り出されて消毒槽流出する。

Ｔ－Ｐ規制値が緩い場合は、最終沈殿池の浮上ろ材を省略、あるいは傾斜板７１に変更することができる。

上述した実施形態は本発明の一態様であり、該記載により本発明が限定されるものではなく、各部の具体的構成は本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。

１：原水供給経路
２：第１混合液経路
３：第２混合液経路
４：第３混合液経路
５：第４混合液経路
６：汚泥返送路
１０：最初沈澱池
２０：兼用槽
３０：無酸素槽
４０：好気槽
５０：膜分離装置
６０：膜分離活性汚泥処理槽
７０：沈殿槽（最終沈澱池）
７２：ろ過手段
８０：凝集剤添加手段
９０：消毒槽
１００：有機性排水処理装置

Claims (14)

1. 兼用槽と膜分離活性汚泥処理槽と沈殿槽とを備える有機性排水処理装置の運転方法であって、
   有機性排水を前記兼用槽に供給して嫌気処理した後に前記膜分離活性汚泥処理槽にて硝化脱窒処理を行い、前記膜分離活性汚泥処理槽に配置された膜分離装置からの膜透過液を処理水として取り出す第１運転モードと、
   有機性排水を前記兼用槽に供給して好気処理した後の混合液を前記膜分離活性汚泥処理槽と前記沈殿槽とに供給し、前記膜分離活性汚泥処理槽にて硝化脱窒処理を行い前記膜分離活性汚泥処理槽に配置された前記膜分離装置からの膜透過液を処理水として取り出すとともに、前記沈殿槽からの固液分離液を処理水として取り出す第２運転モードと、
   を備えることを特徴とする有機性排水処理装置の運転方法。
2. 前記第１運転モード及び前記第２運転モードにおいて、前記膜分離活性汚泥処理槽から前記兼用槽へ混合液を返送することを特徴とする請求項１に記載の有機性排水処理装置の運転方法。
3. 前記第２運転モードにおいて、前記沈殿槽から前記膜分離活性汚泥処理槽へ混合液を返送することを特徴とする請求項１または２に記載の有機性排水処理装置の運転方法。
4. 前記第２運転モードにおいて、有機性排水を前記兼用槽及び前記膜分離活性汚泥処理槽に分配供給することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の有機性排水処理装置の運転方法。
5. 前記第２運転モードにおいて、前記沈殿槽の汚泥界面の位置または処理水質に応じて、前記膜分離活性汚泥処理槽での処理水の取出し量と前記沈殿槽での処理水の取出し量を増減させることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の有機性排水処理装置の運転方法。
6. 前記沈殿槽にろ過手段を備え、前記第２運転モードにおいて前記ろ過手段を経たろ過水を処理水として取り出すことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の有機性排水処理装置の運転方法。
7. 前記第１運転モードでは前記膜分離活性汚泥処理槽に凝集剤を添加し、前記第２運転モードでは前記沈殿槽、または沈殿槽流入部に凝集剤を添加することを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の有機性排水処理装置の運転方法。
8. 有機性排水の流量、ＣＯＤ負荷、ＮＨ_４－Ｎ負荷、膜間差圧、水温の何れかの指標により前記第１運転モードと前記第２運転モードとの間で運転モードを切り替えることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の有機性排水処理装置の運転方法。
9. 前記第２運転モードから前記第１運転モードに切り替えた後に前記沈殿槽を洗浄する洗浄処理を行なうことを特徴とする請求項１から８の何れかに記載の有機性排水処理装置の運転方法。
10. 好気処理と嫌気処理とを切り替え可能な兼用槽と、硝化脱窒処理を行い処理水を膜透過液として取り出す膜分離活性汚泥処理槽と、沈殿槽と、前記兼用槽へ有機性排水を供給する原水供給経路と、前記兼用槽から前記膜分離活性汚泥処理槽へ混合液を送る第１混合液経路と、前記兼用槽から前記沈殿槽へ混合液を送る第２混合液経路と、を備えることを特徴とする有機性排水処理装置。
11. 前記膜分離活性汚泥処理槽から前記兼用槽へ混合液を返送する第３混合液経路を備えることを特徴とする請求項１０に記載の有機性排水処理装置。
12. 前記沈殿槽から前記膜分離活性汚泥処理槽へ混合液を返送する第４混合液経路を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の有機性排水処理装置。
13. 前記沈殿槽がろ過手段を備えることを特徴とする請求項１０から１２の何れかに記載の有機性排水処理装置。
14. 前記膜分離活性汚泥処理槽および前記沈殿槽の何れか一方へ切替可能に凝集剤を添加する凝集剤添加手段を備えることを特徴とする請求項１０から１３の何れかに記載の有機性排水処理装置。

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