JP2001276879A - 曝気槽用の散気式攪拌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曝気槽内における好気性生物学的処理への曝
気量（空気供給量）を削減し、かつ曝気槽の底部への汚
泥の堆積を防止する曝気槽用の散気式攪拌装置を提供す
る。 【解決手段】 コンプレッサ１０で生成された圧縮空気
は配管１４を介してリザーブタンク１１で一時的に貯蔵
される。ここで貯蔵されていた圧縮空気は配管１５を介
して散気管１２に送られる。この散気管１２は各散気部
１２ａ〜１２ｆに分かれており、それぞれから散気され
る圧縮空気の散気量は電磁弁１６、バルブ１７及び１８
ａ〜１８ｆで適宜調整される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃水を生物学的に
処理する曝気槽に用いられる散気式攪拌装置に関し、特
に酵母を利用した曝気槽用の散気式攪拌装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来の曝気槽では、曝気槽外に設けられ
た送風機から送風された空気を曝気槽内に設けられた曝
気装置で微細な気泡にして散気していた。この散気によ
り曝気槽内の被処理水である廃水と汚泥との混合物（混
合液）を攪拌混合している。また、曝気装置で供給され
た微細な気泡に含まれる酸素の一部は混合液に溶け込
む。混合液中に存在する微生物（好気性の細菌類や酵母
類など）はこの溶解した酸素を利用して廃水中に含まれ
る汚濁物質を酸化分解して処理（好気性生物学的処理）
する。つまり、通常の曝気槽での曝気装置による散気
は、混合液中の微生物が廃水に対して好気性生物学的処
理を行う上で必要な酸素を当該微生物に供給すると共
に、供給した微細な気泡が水面に上昇する流動（例えば
旋回流）で混合液を攪拌混合するという２つの作用を有
している。

【０００３】図６は従来の旋回流式曝気槽の例を示す概
略断面図である。図において１は曝気槽であり、２は曝
気槽１底部内壁寄りに設けられた曝気装置であり、３は
曝気装置２へ気体を送風する送風機であり、４は送風機
３と曝気装置２とを接続する送風管である。

【０００４】次に動作について説明する。図６に示した
旋回流式の曝気槽１では、送風機３から送風されてきた
気体を曝気装置２で微細な気泡にして散気することで曝
気槽１内へ酸素が供給されると共に、曝気装置２を曝気
槽１の底部内壁寄りに配置したことで図中の矢印Ａで示
すような旋回流を生じさせ、これにより曝気槽１内の廃
水と汚泥との混合液が攪拌混合される。

【０００５】通常、内容量４００ｍ³ の曝気槽における
空気量（送風量）の目安は、概ね以下の通りである。 曝気槽内の混合液中の汚泥濃度（ＭＬＳＳ濃度）が１
５００〜２０００ｍｇ／Ｌで、汚泥に対する有機物負荷
（ＢＯＤ−ＳＳ負荷）が０．２〜０．４ｋｇ／ｋｇ・日
で運転している標準的な活性汚泥処理の場合には、送風
量が１０〜１５ｍ ³ ／分である。 ＭＬＳＳ濃度が６０００〜７０００ｍｇ／Ｌで、ＢＯ
Ｄ−ＳＳ負荷が０．１〜０．２ｋｇ／ｋｇ・日で、高Ｍ
ＬＳＳ濃度で運転しているし尿処理の場合には、送風量
が２５〜３５ｍ³ ／分である。 ＭＬＳＳ濃度が１００００ｍｇ／Ｌ以上で、ＢＯＤ−
ＳＳ負荷が１．０ｋｇ／ｋｇ・日以上という高負荷・高
ＭＬＳＳ濃度で運転している酵母処理の場合には、４０
〜５０ｍ³ ／分である。

【０００６】上記の標準的な活性汚泥処理に比べてＭ
ＬＳＳ濃度が５倍以上、ＢＯＤ−ＳＳ負荷が３倍以上で
運転する酵母処理では、処理される廃水の性状等にもよ
るが、酵母処理槽内を十分に好気条件に維持すると共
に、十分に攪拌混合させることを目的に、酵母処理槽に
対して多量の空気を送風する必要があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の曝気槽では、上
述したように、曝気槽外に設けられた送風機から送風さ
れた空気を曝気槽内に設けられた曝気装置で散気するこ
とにより曝気槽内への酸素供給及び攪拌混合を行ってい
る。

【０００８】曝気槽へは、曝気槽内の微生物が汚水を好
気的に処理（好気性生物学的処理）するのに要する酸素
を供給できるだけの空気を送風すればよいわけである。
そのため、曝気槽へ流入する汚濁負荷が少ない場合や、
曝気槽のＭＬＳＳ濃度が低い場合には、空気量（曝気
量）は少なくてもよいはずである。しかし、空気量を必
要以上に低減させると、曝気槽内が十分に攪拌混合され
なくなる。この場合、曝気槽の底部に夾雑物などを含む
汚泥が堆積し、堆積した汚泥が腐敗するなどして良好で
安定した好気性生物学的処理に支障を来すことになる。
そこで、通常は、曝気槽へは酸素供給に要する以上に多
量の空気を供給して、常に曝気槽内が十分に攪拌混合さ
れるように運転されてきた。

【０００９】そのため、通常の廃水処理施設では必要以
上に大型の送風機を設置しなければならず、設備費や建
設費が増大するという課題があった。また、曝気槽へ多
量に空気を供給するので、その分、電気使用量が増加
し、運転経費が増加するという課題もあった。さらに、
臭気対策のため曝気槽を覆蓋して脱臭を行っている廃水
処理施設では、曝気槽への多量の送風により脱臭ファン
の吸引容量を増加させなければならず、これにより電気
使用量や運転経費が増大すると共に、必要以上に大型の
脱臭設備を設置しなければならないので、設備費や建設
費が増大するという課題もあった。

【００１０】また、酵母を利用した曝気槽（酵母処理
槽）では、高濃度廃水を効率よく処理するために、酵母
処理槽内の汚泥濃度を高く（１００００ｍｇ／Ｌ以上）
維持して運転されるが、次のような問題があった。 汚泥濃度が高いと汚泥は槽底部に堆積し易い。 特に酵母汚泥は酵母の菌糸が絡まって大きな汚泥フロ
ックとなり易いため、他の生物汚泥に比べて沈降性が良
く、槽底部に堆積し易い。 酵母を用いて廃水を処理するには、常に好気条件を維
持しなければならない。

【００１１】このような問題を解決するために、酵母処
理槽へはさらに多量の空気を供給しなければならない。
そのため、電気使用量等の運転経費がより増大するとい
う課題もあった。

【００１２】さらに、酵母処理槽内を十分に攪拌混合さ
せるには、槽底部においてさえ３０ｃｍ／秒の流速が必
要である。流入する廃水の性状（例えば含有する固形物
量）によっては、この流速を得るのに、例えば内容量４
００ｍ³ の酵母処理槽において６０ｍ³ ／分以上の空気
量が必要になるケースもある。これは通常の酵母処理槽
の空気量の約１．５倍に相当するものである。このよう
な酵母処理施設では、さらに大規模な送風及び曝気設備
を設け、長時間運転しなければならず、設備費、建設
費、電気料金、運転経費が増加するばかりでなく、煩雑
な運転管理が必要になるという課題があった。

【００１３】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、曝気槽内を攪拌混合する曝気槽用の散気式攪
拌装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、廃水を導入して微生物の存在下で好気的
に生物学的処理を行う曝気槽に用いられる散気式攪拌装
置において、気体圧縮手段と、該気体圧縮手段で生成さ
れた圧縮気体を貯蔵する圧縮気体貯蔵手段と、曝気槽内
に配設され、前記圧縮気体を散気する散気手段と、前記
圧縮気体の流量を調節する調整弁を有すると共に、前記
散気手段と前記圧縮気体貯蔵手段とを接続する圧縮気体
移送手段とを備えたことを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を説
明する。 実施の形態１．図１は、本発明の散気式攪拌装置に係る
実施の形態１の構成を示す概略斜視図であり、図２は図
１に示した散気手段の散気部を拡大して示す正面図であ
る。この実施の形態１における構成要素のうち図６に示
した従来の散気式攪拌装置の構成要素と共通するものに
ついては同一符号を付し、その部分の説明を省略する。
図において１０は曝気槽１内へ供給される圧縮空気等の
圧縮気体（以下、便宜的に圧縮空気という）を生成する
調圧機能を備えた気体圧縮手段としてのコンプレッサで
あり、１１はコンプレッサ１０で生成された圧縮空気を
貯蔵する圧縮気体貯蔵手段としてのリザーブタンクであ
り、１２はリザーブタンク１１から供給された圧縮空気
を曝気槽１内の被処理水に対し散気する圧縮気体散気手
段としての散気管であり、１３は散気管１２に形成され
た散気孔であり、１４はコンプレッサ１０とリザーブタ
ンク１１とを接続する配管であり、１５はリザーブタン
ク１１と散気管１２とを接続する圧縮気体移送手段とし
ての配管であり、１６は散気管１２への圧縮空気の流量
を遮断を含め調節する電磁弁であり、１７及び１８ａ〜
１８ｆは各散気管１２への圧縮空気の供給及び非供給を
切り替えたり、流量の微調整を行うバルブである。この
実施の形態１における散気管１２は６つの導入管１９ａ
〜１９ｆ上に設けられた６つのバルブ１８ａ〜１８ｆに
より圧縮空気の供給及び非供給がそれぞれ制御された６
つの散気部１２ａ〜１２ｆを有しており、第１群の散気
部１２ａ〜１２ｃ及び第２群の散気部１２ｄ〜１２ｆは
それぞれ曝気槽１内の互いに対向する内壁面近傍の底部
に配設されている。なお、この実施の形態１では、曝気
装置であるディフューザ２０が被処理水に対し旋回流を
生じさせるべく曝気槽１の中央寄りに配置され、上記散
気管１２は曝気槽１の内壁とディフューザ２０との間に
配設されているが、上記散気管１２の曝気槽１内の配設
位置は特に限定されるものではない。また、上記散気管
１２に形成された散気孔１３は、例えば直径１ｃｍ〜数
ｃｍの範囲の大きさとされ、その間隔は数ｃｍ〜数十ｃ
ｍとされており、曝気槽１の底部に向けて開口されてい
る。このような散気手段としては、曝気槽１の底部に散
気管１２を配設し、この散気管１２に一定の間隔で散気
孔１３を設け、この散気孔１３から圧縮空気を噴射させ
るものを例示することができるが、この発明における散
気手段はこれに限定されるものではなく、曝気槽１の底
部に堆積した夾雑物などを含む汚泥を圧縮空気により拡
散できる水流を発生させることができるものであれば、
如何なる構成であってもよい。その中でも、効果的な水
流を発生させる散気管１２は、図２に示すように、曝気
槽１のコーナー部ではＬ字型の散気部１２ｃ、中央部で
は逆Ｔ字型の散気部１２ｂが好ましく、しかも散気孔１
３を下向きに設けると特に効果的な水流を発生させるこ
とができる。なお、図１においてディフューザ２０には
送風機３から送風管４及び空気管４ａ及び４ｂを経由し
て空気が供給される。

【００１６】次に動作について説明する。まず、コンプ
レッサ１０により生成された２〜１０ｋｇｆ／ｃｍ² の
圧縮空気は配管１４を介してリザーブタンク１１に送ら
れ、そこに一時的に貯蔵される（４００ｍ³ の曝気槽に
対して０．５〜１ｍ³ 程度）。次に、数分から数時間の
間隔でバルブ１７を開けると共に、電磁弁１６の開度を
全閉（遮断）を含め調整することで、定期的に圧縮空気
がリザーブタンク１１から配管１５及び導入管１９ａ〜
１９ｆを経て散気管１２から曝気槽１内に散気される。
また、バルブ１８ａ〜１８ｆの開度を調整することで各
散気部１２ａ〜１２ｆからの圧縮空気の散気量を微調節
することができる。なお、図１においては気体圧縮手段
であるコンプレッサ１０と圧縮気体貯蔵手段であるリザ
ーブタンク１１とは別個独立して設けられているが、必
要に応じてコンプレッサとリザーブタンクとが一体にな
ったものを用いてもよい。

【００１７】以上説明したように、この実施の形態１に
よれば、コンプレッサ１０で生成された圧縮空気を曝気
槽１内へ散気するようにしたので、圧縮空気が散気管１
２の散気孔１３から曝気槽１の底部に向けて散気され、
汚泥が曝気槽１の底部に堆積するのを予防したり、堆積
した汚泥を巻き上げたりすることから曝気槽１内を十分
に攪拌混合することができる。

【００１８】この実施の形態１によれば、各散気部１２
ａ〜１２ｆを曝気槽１の内壁面近傍の底部に配置するよ
うにしたので、曝気槽１内の底部へ散気することがで
き、これにより曝気槽１内の被処理水を攪拌混合するこ
とができる。散気管１２の散気孔１３が曝気槽１の底部
に向けて開口されている場合には、曝気槽１の底部に堆
積した汚泥を集中的に確実に流動化させることができる
と共に、特に流動しにくい曝気槽１の壁面付近の底部に
沈積する汚泥も併せて流動化させることができる。この
ように汚泥が曝気槽１内の底部に溜まらなくなるので、
攪拌のために過剰に供給していた曝気槽への曝気量を大
幅に削減することができ、これにより過剰な曝気により
微細な気泡が汚泥に付着して沈殿池等でこの汚泥が浮上
・流出することを防止することができる。

【００１９】さらに、この実施の形態１では、特に高負
荷・高ＭＬＳＳ濃度で運転している酵母処理に適用する
場合に、沈降しやすい酵母汚泥の底部への堆積がなくな
るため、堆積汚泥の腐敗等による廃水処理への悪影響を
防ぐことができると共に、被処理水と酵母汚泥との接触
機会を増やすことで効率のよい酵母処理を行うことがで
きる。また、上記酵母処理とは逆に低濃度・低ＭＬＳＳ
濃度で運転し、曝気槽内が十分に攪拌混合されるように
曝気している活性汚泥処理に適用する場合に、曝気量を
好気性生物学的処理に要する酸素が供給できる程度にま
で削減することができる。

【００２０】実施の形態２．図３は、本発明の散気式攪
拌装置に係る実施の形態２の構成を示す概略平面図であ
る。この実施の形態２における構成要素のうち実施の形
態１における構成要素と共通するものについては同一符
号を付し、その部分の説明を省略する。

【００２１】この実施の形態２の特徴は、散気管１２が
直線状に連続していて、これが互いに対向して曝気槽１
の内壁面近傍の底部に配置されている点にある。

【００２２】この実施の形態２によれば、直線状に連続
した散気管１２（１２ｇ及び１２ｈ）の散気孔１３から
散気される圧縮空気の量を微調整することが難しいもの
の、分岐やバルブを多く設ける必要がないため、煩雑な
維持管理作業が軽減されると共に、実施の形態１とほぼ
同様の効果を得ることができる。

【００２３】また、既存の曝気槽に本発明の散気式攪拌
装置を導入する場合に、複雑な設置作業を要せず簡便に
設置することができると共に、設備費用を低く抑え工事
期間を短縮することもできる。

【００２４】実施の形態３．図４は、本発明の散気式攪
拌装置に係る実施の形態３の構成を示す概略平面図であ
る。この実施の形態３における構成要素のうち実施の形
態１における構成要素と共通するものについては同一符
号を付し、その部分の説明を省略する。

【００２５】この実施の形態３の特徴は、散気管１２
（１２ｇ〜１２ｊ）が直方体若しくは立方体をなす曝気
槽１の４つの内壁面近傍の底部に、それぞれに配置され
ている点にある。即ち、曝気槽では内壁面の底部周辺が
最も流動しにくいため、汚泥が沈積しやすい。そこで、
内壁面近傍の底部にそれぞれ散気管１２（１２ｇ〜１２
ｊ）を配置した。なお、円形や楕円形の曝気槽において
は、内壁面近傍の底部に円周状に散気管を設けることに
より同様の効果を得ることができる。

【００２６】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、実施の形態１と同様の効果を得ることができ、また
曝気槽１の底部に汚泥が堆積するのを防止できると共に
曝気槽１に堆積してしまった汚泥を十分に拡散・流動さ
せることができる。加えて、曝気槽１内で最も流動しに
くい内壁面近傍やコーナー部の底部に沈積する汚泥を確
実に拡散させることができる。

【００２７】また、この実施の形態３では、汚泥の溜ま
り易い箇所である曝気槽１の内壁面近傍の底部に散気管
１２の各散気部１２ｇ〜１２ｊを配置したので、曝気槽
１の底部に堆積した汚泥を集中的に確実に流動化させる
ことができると共に、特に流動しにくい曝気槽１の壁面
付近の底部に沈積する汚泥も併せて流動化させることが
できる。

【００２８】なお、円形や楕円形の曝気槽においては、
内壁面近傍の底部に円周状に散気管１２を設けることに
より、上記同様の効果を得ることができる。また、散気
管１２は実施の形態１と同様に分岐させてもよいし、実
施の形態２と同様に直線状に連続させてもよい。

【００２９】実施の形態４．図５は、本発明の散気式攪
拌装置に係る実施の形態４の構成を示す概略平面図で、
本発明の散気式攪拌装置が設けられた酵母を利用した酵
母処理槽の一般的な概略図である。この実施の形態４に
おける構成要素のうち実施の形態１における構成要素と
共通するものについては同一符号を付し、その部分の説
明を省略する。

【００３０】この実施の形態４に係る図５には、上述の
散気管１２の他に、曝気槽１に送風機３から空気が供給
される曝気装置２が図示されている。

【００３１】次に動作について説明する。まず、送風機
３により曝気装置２に対し空気を送り、曝気装置２から
の曝気により酵母処理槽２４へ廃水の酵母処理に必要な
酸素が供給される。次に、酵母処理槽２４の底部に汚泥
が堆積しないように、また底部に堆積した汚泥を拡散さ
せるために、散気管１２から圧縮空気が数分から数時間
の間隔で散気される。

【００３２】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、送風機３による酵母処理槽２４への空気供給量を、
酵母による廃水の好気性生物学的処理に必要な酸素を供
給するレベルまで抑えることができるので、送風機３の
運転に要する電力使用量を低減でき、これにより廃水処
理施設のランニングコストを削減することができるとい
う経済的効果を得ることができる。特に、高負荷・高汚
泥濃度で処理して沈降しやすい酵母汚泥を用いる酵母処
理槽２４では、他の曝気槽に比してこの効果が顕著とな
る。

【００３３】因みに、高汚泥濃度で維持している４００
ｍ³ の酵母処理槽２４で高負荷をかけて処理する場合に
は、本発明の散気式攪拌装置導入前は６３ｍ³ ／分の曝
気量を必要としていたが、本発明の散気式攪拌装置導入
により４５ｍ³ ／分まで減らすことができた。これによ
り酵母処理槽２４の底部の流速は２８ｃｍ／秒から２６
ｃｍ／秒まで低下したが、汚泥が堆積することはなかっ
た。この結果、１日当たり１５ｋｗの送風機２台の２４
時間運転に要する電気量７２０ｋｗ／日を、３．７ｋｗ
のコンプレッサの７時間運転に要する電気量２６ｋｗ／
日に置き換えることができた。即ち、電気量を１日当た
り６４９ｋｗも削減することができた。

【００３４】また、上記酵母処理槽２４に廃水が流入し
ない（無負荷時）場合でも、本発明の散気式攪拌装置導
入前は攪拌混合するために、６３ｍ³ ／分の送風機３の
曝気量を必要としていたが、本発明の散気式攪拌装置導
入により２３ｍ³ ／分まで大幅に減らすことができた。
これにより酵母処理槽２４の底部の流速は２８ｃｍ／秒
から２３ｃｍ／秒まで低下したが、汚泥が堆積しなかっ
た。この結果、１日当たり３７ｋｗの送風機１台の２４
時間運転に要する電気量１６０８ｋｗ／日を、３．７ｋ
ｗのコンプレッサの７時間運転に要する電気量２６ｋｗ
／日に置き換えることができた。即ち、電気量を１日当
たり１５８２ｋｗも大幅に削減することができた。

【００３５】なお、各実施の形態における酵母処理槽２
４を屋内に設けた場合に、臭気対策のために脱臭ファン
を設ける必要があるが、本発明の散気式攪拌装置を設け
ることで、酵母処理槽２４への空気供給量の削減で臭気
の発生が相対的に抑制されるため、脱臭ファンの吸引運
転や付帯設備の稼動を控えることができ、またランニン
グコストも削減することができる。因みに、上記酵母処
理槽２４において本発明の散気式攪拌装置導入前は１１
０ｍ³ ／分を必要としていた吹込風量を本発明の散気式
攪拌装置導入後は９０ｍ³ ／分まで低下させることがで
きた。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧縮気体散気手段から酸素を含有する圧縮気体を散気さ
せることにより、曝気槽内を十分に攪拌混合でき、また
圧縮気体に含まれる酸素が曝気槽内に溶解するため、酸
素を好気性生物学的処理に用いることができ、これによ
り曝気量自体を削減することが期待できる。

【００３７】本発明によれば、曝気槽では微生物による
好気性生物学的処理に必要な酸素に相当する空気量を供
給すればよいので、必要な空気供給量を把握し易く、過
剰な曝気（空気供給）を抑止できるという効果を得るこ
とができる。

【００３８】本発明によれば、定期的に曝気槽の底部を
圧縮空気により散気攪拌することにより、汚泥の堆積を
防止できると共に、堆積汚泥の腐敗等を防止でき、安定
して良好な廃水の好気性生物学的処理を行うことができ
る。

【００３９】本発明によれば、特に沈降しやすい酵母汚
泥を用いて高負荷・高汚泥濃度で処理している酵母処理
槽に本発明の散気式攪拌装置を適用することにより、従
来の攪拌混合を目的とした過剰な曝気（空気供給）を大
幅に削減することができ、経済的な面で大きな効果を得
ることができる。さらに、酵母処理槽における過剰な曝
気により酵母汚泥に微細な気泡が付着して沈殿池などで
酵母汚泥が浮上して流出することを防止できるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の散気式攪拌装置に係る実施の形態１の
構成を示す概略斜視図である。

【図２】図１に示した圧縮気体散気手段の散気部を拡大
して示す正面図である

【図３】本発明の散気式攪拌装置に係る実施の形態２の
構成を示す概略平面図である。

【図４】本発明の散気式攪拌装置に係る実施の形態３の
構成を示す概略平面図である。

【図５】本発明の散気式攪拌装置に係る実施の形態４の
構成を示す概略平面図で、本発明の散気式攪拌装置が設
けられた酵母処理槽の一般的な概略図である。

【図６】従来の旋回流式曝気槽の例を示す概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 曝気槽 ２ 曝気装置 ３ 送風機 ４ 送風管 １０ コンプレッサ（気体圧縮手段） １１ リザーブタンク（圧縮気体貯蔵手段） １２ 散気管（圧縮気体散気手段） １３ 散気孔 １４，１５ 配管（圧縮気体移送手段） １６ 電磁弁（調整弁） １７，１８ａ〜１８ｆ バルブ（調整弁） １９ａ〜１９ｆ 導入管 ２０ ディフューザ ２４ 酵母処理槽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃水を導入して微生物の存在下で好気的
   に生物学的処理を行う曝気槽に用いられる散気式攪拌装
   置において、気体圧縮手段と、該気体圧縮手段で生成さ
   れた圧縮気体を貯蔵する圧縮気体貯蔵手段と、曝気槽内
   に配設され、前記圧縮気体を散気する散気手段と、前記
   圧縮気体の流量を調節する調整弁を有すると共に、前記
   散気手段と前記圧縮気体貯蔵手段とを接続する圧縮気体
   移送手段とを備えたことを特徴とする曝気槽用の散気式
   攪拌装置。