JP2000301184A - 窒素除去装置 - Google Patents
窒素除去装置Info
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Abstract
路で水平方向流速成分を効果的に下向流に変えられる窒
素除去装置を提供する。 【解決手段】 硝化菌固定化担体11を流動状態に保持
する好気槽2の内部に、処理水7の流出部8を囲んで担
体分離スクリーン14を設け、担体分離スクリーン14
の上流側に下向流路19を形成した窒素除去装置におい
て、下向流路19内の少なくとも上部に上下方向の整流
板20を設置することにより、下向流路19への流入部
で、整流板20によって水平方向速度成分を下向方向速
度成分に変換できる。
Description
どの処理に用いる窒素除去装置に関する。
めに脱窒を行う無酸素槽、続いて硝化を行う好気槽へと
流入し、好気槽から流出する処理水は、硝化循環液とし
て無酸素槽へ循環・返送する一部を除いて最終沈殿池へ
流出していく。無酸素槽ではBOD成分や窒素が脱窒反
応により除去され、好気槽ではアンモニア性窒素を含む
ケルダール性窒素が硝酸ないし亜硝酸まで硝化される。
このプロセスにおいては、浮遊活性汚泥により硝化およ
び脱窒を行って窒素を除去することが一般的である。
ものの類似の原理を用いて窒素を除去する方式として、
嫌気・無酸素・好気法、硝化−内生脱窒法、無酸素槽と
好気槽とを複数段に設けた多段式循環法、ステップ流入
式多段硝化脱窒法といったようなものがある。
式硝化脱窒法、嫌気・無酸素・好気法、硝化−内生脱窒
法、多段式循環法、あるいはステップ流入式多段硝化脱
窒法の何れかによって構成する生物学的処理系では、生
物反応槽全体の水理学的滞留時間に、流入汚水量ベース
で12〜16時間も必要とする。そのため、一般に標準
活性汚泥法により生物反応槽全体の滞留時間を6〜8時
間として設計・運転している大中都市部の既設下水処理
場では、新たな用地確保が困難であることから、上述の
構成を採用することが困難であった。
おいても硝化脱窒速度を大幅に高めることを目的とし
て、低水温時において硝化活性の低下する硝化菌を固定
化担体に高濃度に固定化する固定化技術の適用が検討さ
れている。しかし、上述した方式において、微生物を固
定化した担体は一般に流動状態で使用するため、好気槽
から系外へ流出しないように保持する必要がある。ま
た、好気槽内での硝化菌固定化担体は、曝気により形成
される流れに沿って流動する一方で、流入汚水が流入端
から流出端に向かって流れていくため、流入端側よりむ
しろ流出端側において高濃度に存在し易いが、高い硝化
反応効率を得るためには硝化菌固定化担体を好気槽内に
均一に存在させる必要がある。
流側に担体分離スクリーンを設け、担体分離スクリーン
の分離面近傍位置に、下端に開口を有する仕切壁を設け
て、仕切壁より上流側の区画を散気装置を備えた処理領
域となし、この処理領域に上部で連通する仕切壁と担体
分離スクリーンとの間の区画を担体分離スクリーンに沿
った下向流路となすことにより、担体を槽内に保持する
だけでなく、担体分離スクリーンの手前側に担体を堆積
させることなく処理領域に戻すことを提案した。
離して下降させる下向流の洗浄効果を発揮させるために
は、下降流速が大きいことが望ましいが、下向流路内で
も槽内液の流れは必ずしもすべて下向流になっているわ
けではなく、水平方向の流速成分も存在しており、この
ため、水平方向の流速成分をも極力、下向流として、下
降流速を大きくすることが課題となっている。
分離スクリーンに沿って形成した下向流路内の水平方向
流速成分を効果的に下向流に変えられる窒素除去装置を
提供することを目的とするものである。
に、本発明の請求項1記載の窒素除去装置は、硝化菌固
定化担体を流動状態に保持する好気槽の内部に、好気槽
処理水流出部を囲んで担体分離スクリーンを設け、前記
担体分離スクリーンの分離面近傍位置に、下端に開口を
有する上下方向の第1仕切壁を水没して設けて、第1仕
切壁より上流側の区画を散気装置を備えた曝気処理領域
となし、第1仕切壁と担体分離スクリーンとの間の区画
を担体分離スクリーンに沿った下向流路となした窒素除
去装置において、前記下向流路内の少なくとも上部に、
流れを下方に案内する上下方向の整流板を設置したこと
を特徴とする。
記載の構成において、担体分離スクリーンを、好気槽処
理水流出部を囲んで上下方向に設けた第2仕切壁に開口
する水面下の流出口を覆って設けたことを特徴とする。
請求項3記載の窒素除去装置は、請求項1記載の構成に
おいて、担体分離スクリーンの上方と第1仕切壁の上部
の少なくとも一方に、仕切壁を越えた流れを徐々に下方
に案内する斜め方向のハンチを設けたことを特徴とす
る。
記載の構成において、担体分離スクリーンにノズル口が
対向する水洗浄手段を設けたことを特徴とする。上記し
た請求項1記載の構成によれば、被処理水は好気槽内に
流入して槽内の活性汚泥混合液に混合され、好気槽内の
活性汚泥混合液と硝化菌固定化担体とは、処理領域内で
散気装置により空気などの酸素含有気体が供給される状
態においてともに流動し、その間に、被処理水が硝化処
理される。
ンとの間の区画では曝気は行われないのに対して、曝気
処理領域では酸素含有気体の曝気が行われるため、曝気
に伴うエアリフト作用によって、曝気処理領域内の水位
が第1仕切壁と担体分離スクリーンとの間の区画の水位
より高まり、その結果、曝気処理領域内に上部で連通す
る第1仕切壁と担体分離スクリーンとの間の区画である
下向流路内に下向流が生じる。
液と硝化菌固定化担体とは、第1仕切壁の上端を越えて
下向流路内に流入し、担体分離スクリーンの分離面に沿
って下降し、その間に活性汚泥混合液の一部は担体分離
スクリーンを透過して流出部から好気槽の外部へ流出
し、下向流路内の下部に達した活性汚泥混合液と硝化菌
固定化担体とは、第1仕切壁の下部開口を経て曝気処理
領域内に戻る。
x,Vy,Vzの3速度成分(ここで、xは流入端から
流出端に向かう流れ方向、yは流れ方向と直交する水平
方向、zは流れ方向と直交する下向き方向、に相応する
直交座標系のxyz軸方向を意味する)で表わされる
が、下向流路内では、整流板によってVyからVzへの
変換が効果的になされVzの極大化が図られるため、下
降流速が大きくなり、担体掃流としての効果が大きくな
る。
うに担体分離スクリーンの上部に堆積したり分離面に付
着することはほとんどなく曝気処理領域内に戻され、槽
内に確実にかつ均一に保持されるため、硝化効率が高ま
る。また硝化菌固定化担体による分離面の閉塞は防止さ
れ、活性汚泥混合液はスムーズにスクリーンを透過す
る。
の流入部で、仕切壁によって、流れ方向に沿った水平方
向への流れが抑制され、かつ整流板によって、流れ方向
と直交する水平方向への流れが抑制されることで、上述
した水平方向速度成分Vx,Vyから下向方向速度成分
Vzへの変換がより効果的になされるため、分離面に沿
った下降流速はより大きくなる。
の流入部でさらに、ハンチによって、流れ方向に沿った
水平方向への流れが抑制されることで、上述した水平方
向速度成分Vxから下向方向速度成分Vzへの変換が効
果的になされるため、下降流速が大きくなる。請求項4
記載の構成によれば、万が一、分離面に硝化菌固定化担
体が付着した場合も、水洗浄手段のノズル口よりスクリ
ーンに向けて水を噴出することによって剥離できる。
参照しながら説明する。図1〜図3に示した第1実施形
態における窒素除去装置には、無酸素槽1と好気槽2と
が、上端が越流堰をなす仕切壁3と下部が開口した仕切
壁4とを介して配されている。仕切壁3,4から離れた
無酸素槽1の一端は被処理水5の流入部6をなしてお
り、流入部6に対向する好気槽2の一端には処理水7の
流出部8が形成されている。
んだ槽内液9を均一に攪拌混合する機械式攪拌機10が
設けられ、好気槽2の内部には、硝化菌固定化担体11
が投入されるとともに、空気などの酸素含有気体を噴出
して、硝化菌固定化担体11と槽内液12とを均一に攪
拌混合するディフューザタイプの散気装置13が設けら
れている。
ーン14を上部に配した仕切壁15が流出部8を囲んで
水面より上方から底部まで上下方向に設けられ、この仕
切壁15の上流側に、下端に開口16を有する上下方向
の仕切壁17が、担体分離スクリーン14を囲んでコの
字形にかつ水没して設けられていて、それにより、仕切
壁17より上流側の区画が曝気処理領域18とされると
ともに、仕切壁15,17間の区画が担体分離スクリー
ンに沿った下向流路19とされている。
路19内の上部には、複数枚の上下方向の整流板20
が、流れ方向(流入部6から流出部8に向かう方向)に
沿ってその流路奥行幅Dだけ、かつ下向流路19をその
幅方向(流れ方向と直交する水平方向)に沿ってほぼ均
等に分割する間隔Wで設置されている。21は、担体分
離スクリーン14を透過した好気槽処理水7の一部を無
酸素槽1内の流入部6近傍位置に向けて循環返送する循
環水路であり、22は、好気槽2の後段の最終沈殿池
(図示せず)で好気槽処理水7より分離された汚泥を無
酸素槽1に返送する汚泥返送路である。
部6より無酸素槽1内に流入し、攪拌機10により槽内
液9と均一に攪拌混合されて脱窒菌の作用で脱窒処理さ
れ、仕切壁3の近傍の槽内液9が仕切壁3,4の上方お
よび下方を順次通って好気槽2の内部に流入する。この
槽内液9は曝気処理領域18で槽内液12と混合される
とともに、散気装置13からの空気などの酸素含有気体
で曝気されることにより、硝化菌固定化担体11ととも
に流動して均一に攪拌混合され、硝化菌固定化担体5に
担持された硝化菌あるいは曝気処理領域18の槽内液1
2中の硝化菌の作用で硝化処理される。
って、曝気処理領域18内の水位が仕切壁15,17間
の水位より高まり、その結果、曝気処理領域18内に上
部および下部で連通する仕切壁15,17間の区画であ
る下向流路19内に下向流が生じる。このため、曝気処
理領域18内の槽内液12と硝化菌固定化担体11と
は、仕切壁17の上端を越えて下向流路19内に流入
し、担体分離スクリーン14の分離面に沿って下降し、
その間に槽内液12の一部が担体分離スクリーン14を
透過し、下向流路19内の下部に達した槽内液12と硝
化菌固定化担体11とは、仕切壁17の下部の開口16
を経て曝気処理領域18内に戻る。担体分離スクリーン
14を透過した槽内液12の一部は循環水路21を通じ
て無酸素槽1に循環返送され、残りは処理水7として流
出部8より槽外へ流出して最終沈殿池へ送られる。
帯や天候(降雨時と晴天時)によって大きく変動し、水
位が大きく変動することがあっても、担体分離スクリー
ン14が水面上から水面下にわたって設置されているの
で、水位の変動とともに担体分離スクリーン14の水没
面積が変動し、スクリーン単位面積当たりの透過処理水
量が概ね一定になるため、偏流が生じることはなく、硝
化菌固定化担体11の堆積や付着による閉塞は生じにく
い。
路19内に流入した槽内液12は、整流板20によっ
て、流れ方向と直交する水平方向への流れが抑制され、
下向きに案内されることで、水平方向速度成分から下向
方向速度成分への変換が効果的になされるため、下降流
速が大きくなり、担体掃流としての効果が大きくなる。
その結果、硝化菌固定化担体11は、担体分離スクリー
ン14の上部に堆積したり分離面に付着することはほと
んどなく曝気処理領域18内に戻されるため、好気槽2
内に硝化菌固定化担体11が確実にかつ均一に保持され
ることになり、硝化効率が高まる。また硝化菌固定化担
体11の堆積や付着がないために、槽内液12が一様に
スムーズにスクリーンを透過することになり、処理量が
増大する。
0程度、望ましくは1〜3程度になるように設置すれ
ば、下向流路19ないしその流入口付近での水平方向流
速成分が効果的に下向流速成分に変換されるように整流
されるので、下向流の担体分離スクリーンの洗浄効果の
極大化を図ることができる。また、下向流路19の流入
口付近の水平方向流速成分をより効果的に下向方向流速
成分に変換するためには、整流板20を、上述したよう
に上端が水面より上方に位置するように設置するのが望
ましい。整流板20の下端の位置には特に限定はない
が、担体分離スクリーン14の下端ないしそれより下方
まで設置するのが望ましい。
に仕切壁17寄りに傾斜させれば、硝化菌固定化担体1
1がスムーズに曝気処理領域18内に戻るので望まし
い。なお上部に担体分離スクリーン14を配した仕切壁
15に代えて、水面より上方から底部にわたって全体に
担体分離スクリーンを設けてもよい。また、仕切壁15
(または担体分離スクリーン)と流出部8との間の槽内
底部に別途の散気装置を設置することで、浮遊活性汚泥
の堆積を防止するようにしてもよい。
の好気槽流出部を示し、この好気槽流出部は上記した第
1実施形態のものとほぼ同様の構成を有している。ただ
し、流出部8を囲んで水面より上方から底部まで上下方
向に設けられた仕切壁15には、水面下に相応する位置
に流出口23が開口していて、この流出口23を覆って
担体分離スクリーン14が設けられている。そして、仕
切壁15の上端から担体分離スクリーン14の下端に相
応する下向流路19内の上部に、上記したのと同様の複
数枚の整流板20が設置されている。
ってスクリーン単位面積当たりの処理水量が増減し、そ
れがスクリーン閉塞を招く因子となる恐れがあるが、一
方で槽内液12が下向流路19への流入部において、仕
切壁15によって、流れ方向に沿った水平方向への流れ
が抑制され、かつ整流板20によって、流れ方向と直交
する水平方向への流れが抑制されることで、水平方向速
度成分から下向方向速度成分への変換が効果的になさ
れ、下降流速が大きくなって、担体掃流としての効果が
大きくなるため、硝化菌固定化担体が水面近傍に堆積し
たり分離面に付着することはほとんどない。
の好気槽流出部を示し、この好気槽流出部は上記した第
2実施形態のものとほぼ同様の構成を有していて、仕切
壁15の途中に形成した流出口23を覆って担体分離ス
クリーン14が設けられている。ただし、仕切壁15
に、担体分離スクリーン14より上方位置から水面上に
わたる斜め方向の平板状ハンチ24が取り付けられてい
る。そして、ハンチ24の下端から担体分離スクリーン
14の下端に相応する下向流路19内の上部に、上記し
たのと同様の複数枚の整流板20が設置されている。
下向流路19への流入部において、整流板20によっ
て、流れ方向と直交する水平方向への流れが抑制され、
かつハンチ24によって、流れ方向に沿った水平方向へ
の流れが抑制されるとともに下方へ案内されることで、
水平方向速度成分から下向方向速度成分への変換が効果
的になされ、下降流速が大きくなる。平板状ハンチに代
えて、上向きに湾曲した円弧状断面を持つハンチを斜め
方向に設けても同様の効果が得られる。
の好気槽流出部を示し、この好気槽流出部は上記した第
3実施形態のものとほぼ同様の構成を有しているが、仕
切壁17の上部にさらに、上流側に傾斜したハンチ26
が設けられている。このような構成によれば、ハンチ2
4による下向流路への流入口の面積の縮小を解消できる
だけでなく、その流入口部分で、槽内液12をハンチ2
6に沿って斜め下向きに案内することができ、水平方向
速度成分から下向方向速度成分への変換をより効果的に
行えるため、下降流速が大きくなる。
施形態の窒素除去装置では、ハンチ24の下端から担体
分離スクリーン14の下端まで矩形の整流板20を設置
したが、整流板20の位置や形状は変更可能であり、た
とえばハンチ24の下面に沿った斜め向きの端面を持っ
た整流板も設置可能である。図7は第5実施形態におけ
る窒素除去装置の好気槽流出部を示し、この好気槽流出
部は上記した第1実施形態のものとほぼ同様の構成を有
しているが、担体分離スクリーン14を洗浄する洗浄手
段27を備えている。洗浄手段27は給水配管28と複
数のノズル29とを有していて、ノズル口が担体分離ス
クリーン14の透過側に対向するように設けられてい
る。
離スクリーン14に硝化菌固定化担体11が付着した場
合も、ノズル口より担体分離スクリーン14に向けて水
を噴出することによって剥離できる。洗浄手段27はノ
ズル口が担体分離スクリーン14の分離面側に対向する
ように設けてもよい。図8に示した第6実施形態の窒素
除去装置は、上述した第1実施形態のものと同様の構成
を有しているが、好気槽2内に、ディフューザタイプの
散気装置に代えて、水中攪拌式曝気装置30が設けられ
ている。硝化菌固定化担体11は、硝化菌固定化能力に
優れ、かつ耐久性、流動性に優れるものなら何れの素材
の担体でもよいが、望ましくはPVF(ポリビニルフォ
ルマール)を素材とする担体とする。(他の実施形態で
もPVF担体の使用が望ましい。)このような窒素除去
装置によれば、第1実施形態のものと同様の作用効果が
得られるだけでなく、水中攪拌式曝気装置30によって
硝化菌固定化担体11をより効率よく流動させることが
でき、しかも、硝化菌固定化担体11は水中攪拌式曝気
装置30によっても摩耗することなく硝化菌を高濃度に
担持するため、槽内に高濃度の硝化菌を保持でき、硝化
効率は高い。
は、上述した第6実施形態のものと同様の構成を有して
いるが、無酸素槽1および好気槽2は水深5〜10m程
度ないしそれ以上の深層反応槽として構成されている。
そして、無酸素槽1内および好気槽2内の水深5m程度
の位置にそれぞれ、機械式攪拌機10および水中攪拌式
曝気装置30が設置されている。機械式攪拌機10およ
び水中攪拌式曝気装置30の下部には、吸込口(図示せ
ず)を囲むドラフトチューブ31が設けられている。
ブ31の存在によって、機械式攪拌機10および水中攪
拌式曝気装置30によってそれぞれ、攪拌または曝気攪
拌することができ、同様の作用効果が得られる。このと
き水中攪拌式曝気装置30に給気するブロワなどの給気
手段としては、通常水深の反応槽に使用される散気水深
5m程度の水中攪拌式曝気装置用のものを使用できる。
窒素除去装置によれば、硝化菌固定化担体を流動状態に
保持する好気槽の内部に、好気槽処理水流出部を囲んで
担体分離スクリーンを設け、担体分離スクリーンの上流
側に下向流路を形成し、下向流路内の少なくとも上部に
上下方向の整流板を設置したことにより、下向流路への
流入部で、整流板によって水平方向速度成分を下向方向
速度成分へ変換することができ、それによる下降流速の
増大によって、担体掃流としての効果を高めることがで
きる。その結果、好気槽内部の処理領域に硝化菌固定化
担体を確実にかつ均一に保持することができ、硝化効率
を高められるとともに、槽内処理水のスムーズなスクリ
ーン透過を図ることができ、処理水量を増大できる。
体分離スクリーンを仕切壁の途中に水没して設けたこと
により、下向流路への流入部で仕切壁上部によっても水
平方向速度成分を下向方向速度成分へ変換することがで
き、それによる下降流速の増大によって、担体掃流とし
ての効果をより大きくできる。請求項3記載の窒素除去
装置によれば、第1仕切壁を越えた流れを斜め下方に案
内するハンチを設けたことにより、下向流路への流入部
でハンチによっても水平方向速度成分を下向方向速度成
分へ変換することができ、それによる下降流速の増大に
よって、担体掃流としての効果をより大きくできる。
体分離スクリーンにノズル口が対向する水洗浄手段を設
けたことにより、万が一、分離面に硝化菌固定化担体が
付着した場合も剥離できる。
全体構成を示した縦断面図である。
って、担体分離スクリーンを上部に設けた状態を示した
平面図である。
好気槽流出部であって、担体分離スクリーンを水没して
設けた状態を示した縦断面図である。
好気槽流出部であって、担体分離スクリーンの上方にハ
ンチを設けた状態を示した縦断面図である。
好気槽流出部であって、担体分離スクリーンに対向する
仕切壁の上部にハンチを設けた状態を示した縦断面図で
ある。
好気槽流出部であって、担体分離スクリーンの近傍に洗
浄手段を設けた状態を示した縦断面図である。
全体構成を示した縦断面図である。
全体構成を示した縦断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 硝化菌固定化担体を流動状態に保持する
好気槽の内部に、好気槽処理水流出部を囲んで担体分離
スクリーンを設け、前記担体分離スクリーンの分離面近
傍位置に、下端に開口を有する上下方向の第1仕切壁を
水没して設けて、第1仕切壁より上流側の区画を散気装
置を備えた曝気処理領域となし、第1仕切壁と担体分離
スクリーンとの間の区画を担体分離スクリーンに沿った
下向流路となした窒素除去装置において、前記下向流路
内の少なくとも上部に、流れを下方に案内する上下方向
の整流板を設置したことを特徴とする窒素除去装置。 - 【請求項2】 担体分離スクリーンは、好気槽処理水流
出部を囲んで上下方向に設けた第2仕切壁に開口する水
面下の流出口を覆って設けたことを特徴とする請求項1
記載の窒素除去装置。 - 【請求項3】 担体分離スクリーンの上方と第1仕切壁
の上部の少なくとも一方に、仕切壁を越えた流れを斜め
下方に案内するハンチを設けたことを特徴とする請求項
1記載の窒素除去装置。 - 【請求項4】 担体分離スクリーンにノズル口が対向す
る水洗浄手段を設けたことを特徴とする請求項1記載の
窒素除去装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10731799A JP4349679B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 窒素除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10731799A JP4349679B2 (ja) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | 窒素除去装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JP2000301184A true JP2000301184A (ja) | 2000-10-31 |
JP4349679B2 JP4349679B2 (ja) | 2009-10-21 |
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ID=14456014
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
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1999
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