JP2002307088A - 廃水処理装置 - Google Patents

廃水処理装置

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JP2002307088A
JP2002307088A JP2001112062A JP2001112062A JP2002307088A JP 2002307088 A JP2002307088 A JP 2002307088A JP 2001112062 A JP2001112062 A JP 2001112062A JP 2001112062 A JP2001112062 A JP 2001112062A JP 2002307088 A JP2002307088 A JP 2002307088A
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wastewater
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Naoki Abe
直樹 安部
Yasuyuki Yagi
康之 八木
Hiroshi Uchiyama
浩 内山
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Abstract

(57)【要約】 【課題】 担体流動床式曝気槽から流出する処理水中の
懸濁物質を効率よく分離するとともに、処理水の水質を
安定させ、かつ省スペースを図る。 【解決手段】微生物が付着した担体20を槽内で廃水と
ともに流動させ廃水中の有機物を処理する曝気槽10
と、この曝気槽10から流出する処理水中の懸濁物質を
加圧浮上分離する浮上分離槽30と、この浮上分離槽3
0から流出する処理水を生物濾過する生物濾過槽60と
を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は廃水処理装置に係
り、特に微生物が付着した担体を槽内で廃水とともに流
動させる担体流動床式曝気槽を備えた廃水処理装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】この種の担体流動床式曝気槽では、担体
の表面に好気性の微生物を付着、増殖させ、この担体を
廃水とともに曝気エネルギで流動させる。担体と廃水が
流動、接触する過程で廃水中の有機物は担体に付着した
好気性の微生物の作用によって酸化分解する。この担体
流動床式曝気槽によれば槽内の微生物濃度を高濃度に保
持できるので、高負荷型の好気性生物処理装置として特
に有効である。担体の表面では微生物の増殖が活発に進
行すると同時に、流動に伴う水流や担体相互の衝突によ
り表面に付着した微生物の一部が剥離する。この担体表
面での微生物の増殖と剥離とが適度にバランスすること
によって、槽内の微生物濃度が高濃度に維持され、処理
性能が確保される。
【0003】曝気槽から流出する処理水には、前記した
ように担体表面から剥離した微生物や無機性の微細粒子
などの懸濁物質が混入している。このため、通常は曝気
槽から流出する処理水を沈殿池に導き、前記懸濁物質を
汚泥として沈殿除去した後、必要に応じて砂濾過設備を
経て放流している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、本発明者ら
の経験では担体流動床式曝気槽から流出する処理水中の
懸濁物質はフロックを形成し難いため、一般に沈降性が
悪く、通常の沈殿処理では十分な固液分離を達成できな
いことが判明した。このため、沈殿池の水面積負荷を小
さくしても、沈殿池から流出する処理水(上澄水)に懸
濁物質がリークし、処理水の水質低下を招くとともに後
段の砂濾過設備の負荷が大きくなるという問題点があっ
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は前記従
来技術の問題点を解消し、担体流動床式曝気槽から流出
する処理水中の懸濁物質を効率よく分離できるととも
に、処理水の水質を安定させ、かつ省スペースな廃水処
理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る廃水処理装
置は、微生物が付着した担体を槽内で廃水とともに流動
させ廃水中の有機物を処理する曝気槽と、この曝気槽か
ら流出する処理水中の懸濁物質を加圧浮上分離する浮上
分離槽と、この浮上分離槽から流出する処理水を生物濾
過する生物濾過槽とを具備したことを特徴とする。
【0007】すなわち、本発明は担体流動床式曝気槽か
ら流出する処理水中の懸濁物質が加圧浮上処理によれば
効果的に分離できることに着目し、前記沈殿池に替えて
浮上分離槽を組み込んだものである。さらに本発明で
は、浮上分離槽から流出する処理水を生物濾過すること
によって、処理水の水質を安定させる。
【0008】また、本発明に係る廃水処理装置は、前記
生物濾過槽では浮上性の濾材を充填した濾材層に対して
前記処理水を上向流で通水させることを特徴とする。こ
のような構造の生物濾過槽を採用することによって、従
来技術に係る沈殿池と砂濾過設備の組み合せに比べて、
高効率、省スペースな廃水処理装置を実現することがで
きる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を示す
装置系統図である。本装置は主に曝気槽10、浮上分離
槽30、生物濾過槽60を直列に連結した構成とされ
る。曝気槽10には廃水の流入路12と処理水の流出路
14が接続され、底部にはブロワ16から導入した空気
を散気する散気手段18が配設されている。また、曝気
槽10内には多数の担体20が投入され、前記散気手段
18からの散気によって廃水と担体20とが流動する。
担体20の表面に付着した好気性の微生物が廃水と接触
することにより、廃水中の有機物が生物学的に酸化分解
し、廃水は浄化される。担体20の表面では微生物が廃
水中の有機物を栄養源として活発に増殖すると同時に、
流動に伴う水流や担体相互の衝突により担体20の表面
に付着した微生物の一部が剥離する。この担体20表面
での微生物の増殖と剥離とが適度にバランスすることに
よって、槽内の微生物濃度が高濃度に維持され、処理性
能が確保される。処理水の流出口22にはスクリーン2
4が設置され、担体20が処理水とともに流出すること
を防止している。
【0010】担体20の材質はポリプロピレン、ポリウ
レタン、ポリエチレンなどの合成樹脂が好ましく用いら
れるが、活性炭などの無機系多孔質の材料を用いてもよ
い。担体20の形状は特に限定されないが、球状、中空
状、網状で、かつ微生物が付着し易いように比表面積が
大きく、表面に微細な凹凸のあるものが好ましい。流動
性を確保するために担体20の見掛比重は廃水の比重と
近似していること、すなわち、1.0前後であることが
好ましい。担体20の寸法はなるべく小さい方が流動性
や比表面積を大きくできるので好ましいが、前記スクリ
ーン24での分離性を配慮して3〜10mmの範囲のも
のが好ましく選択される。
【0011】曝気槽10では担体20が前記スクリーン
24で分離されたのち、処理水のみが流出路14から浮
上分離槽30に流入する。この処理水中には担体20の
表面から剥離した微生物や無機性の微細粒子が懸濁して
おり、これらの懸濁物質を浮上分離槽30で除去する。
すなわち、流出路14の途中には管路32が接続され、
この管路32から加圧水タンク34内の加圧水が流出路
14に流入し、処理水と加圧水が合流する。合流した混
合水は浮上分離槽30の底部に導入され、大気下に開放
される。すると、加圧水に依存する過飽和の空気が微細
気泡として多量に発生し、これらの微細気泡が前記した
微生物などの懸濁物質の表面に付着する。この付着した
気泡の浮力によって懸濁物質が浮上分離槽30の水面に
浮上する。浮上分離槽30の水面位置にはスクレーパ式
の掻き出し機36が配置され、水面に浮上した懸濁物質
を汚泥として汚泥溜部38に掻き出す。汚泥溜部38内
の汚泥は汚泥管路40から引き抜く。懸濁物質が除去さ
れた処理水は管路42から貯留槽44に貯留されたの
ち、その一部が管路46から抜き出され、加圧水発生用
に循環される。すなわち、管路46に設けた加圧ポンプ
47によって、処理水を0.3〜0.4MPaに加圧し、
この加圧した処理水に圧縮機48からの圧縮空気50を
注入したのち、加圧水タンク34に送り込む。加圧水タ
ンク34内では処理水に注入した圧縮空気50が処理水
に飽和状態で溶解し、前記した加圧水として利用され
る。なお、加圧水タンク34の上部にはリリーフ弁52
が備えられ、加圧水に溶けきれなかった余剰の圧縮空気
を適宜、放出する。曝気槽10からの処理水に注入する
加圧水の量は、処理水に対して20〜50%の範囲が好
ましく、曝気槽10からの処理水の量や性状の変化に応
じて、加圧水の量を適正に調節する。
【0012】前記貯留槽44内の残部の処理水は管路5
4に設けた送水ポンプ56によって生物濾過槽60の底
部に供給される。生物濾過槽60の上部には、浮上性の
濾材を充填した濾材層62が形成されており、濾材層6
2の上部にはスクリーン64が設けられ、濾材が生物濾
過槽60から流出することを防止している。濾材の材
質、形状、寸法は前記曝気槽10に充填した担体20と
同様のものが好ましく用いられる。この実施の形態の濾
材は浮上性であり、見掛比重が1.0未満であるが、0.
9以上であることが好ましい。見掛比重が過小であると
濾材層62全体の浮力が大きくなり、前記スクリーン6
4の強度を必要以上に大きくしなければならない。ま
た、後述する洗浄時の濾材の流動性が悪くなり、洗浄効
果が低下する。
【0013】この生物濾過槽60では処理水が濾材層6
2を上向流で通過し、その過程で処理水中の微細な固形
物が濾材に捕捉、除去される。また、濾材の表面には微
生物が繁殖し、処理水中の微量な有機物などを処理す
る。濾材層62の下層には好気性の微生物が繁殖し、処
理水中の溶存酸素を利用して微量な有機物を酸化分解す
る。また、運転状況によっては処理水中の溶存酸素が少
ない濾材層62の上層に通性嫌気性の脱窒菌が繁殖し、
処理水中の硝酸性窒素を脱窒処理することも可能であ
る。濾材層62で浄化された処理水は生物濾過槽60の
上方に接続された管路66から系外に排出される。
【0014】生物濾過槽60を長期間運転すると、濾材
層62の濾材に捕捉された固形物が蓄積し、また、濾材
表面に繁殖した微生物が肥厚化して処理水の通水抵抗が
増大する。通水抵抗が増大すると処理水の濾材通過速度
が局部的に大きくなり、前記捕捉された固形物や肥厚化
した微生物が濾材から離脱して、処理水の水質低下を招
く。したがって、このような水質低下を招く以前に濾材
層62を定期的に洗浄する。図2は生物濾過槽60の洗
浄時の状況を示す説明図である。管路54からの処理水
の供給を停止したのち、生物濾過槽60の最底部に接続
した管路68から生物濾過槽60内の水を引き抜いて、
水面をスクリ―ン64よりも十分に低く保つ。この状況
では浮上性の濾材70は浮力が拘束されないフリーな状
態にある。生物濾過槽60の底部に設けた散気装置72
からの散気によって、濾材70は激しく流動、攪拌さ
れ、捕捉された固形物や肥厚化した微生物が濾材70か
ら離脱する。この洗浄操作によって汚濁した生物濾過槽
60内の水を管路68から一旦引き抜いたのち、管路5
4から再度処理水を生物濾過槽60に供給して同様の洗
浄操作を繰り返す。洗浄が完了後にも濾材70の表面に
は多数の微生物が残存、付着しているので、生物濾過の
運転を再開しても直ちに濾過性能を発揮する。なお、前
記散気装置72からの散気を生物濾過時にも継続して行
い、生物濾過時の好気性微生物による処理を積極的に維
持するようにしてもよい。ただし、浮上分離槽30から
の処理水は溶存酸素を飽和に近い状態で溶解しており、
好気性の生物反応に必要な酸素量はこの溶存酸素で十分
に賄い得る。したがって、通常の条件では前記散気装置
72からの散気を生物濾過時にも継続して行う必要性は
ない。かえって、生物濾過時に散気を行うと、その散気
エネルギによって浮上性の濾材が遊動し、固形物の捕捉
性が低下するとともに、濾材表面に付着した微生物の層
も剥離し易くなって、処理水の水質低下させる逆効果を
招く場合が多く、好ましくない。
【0015】上述のとおり、本実施の形態によれば従来
の沈殿池や砂濾過設備を備えた装置に比べ、効率のよい
処理が可能となる。本発明者らの試算によれば本実施の
形態に係る浮上分離槽と生物濾過槽並びにこれらの付帯
機器を設置するための所要敷地面積は、従来技術に係る
沈殿池と砂濾過設備の組み合せに比べて約5分の1でよ
く、省スペース化に大きく寄与する。また、加圧浮上分
離を経た浮上分離槽からの処理水は溶存酸素を飽和に近
い状態で溶解しているので、後段の生物濾過槽では好気
性の生物反応に必要な酸素量はこの溶存酸素で十分に賄
い得る。したがって、通常は生物濾過槽で好気性の生物
反応用に別途酸素を補給する必要がない。一方、沈殿池
と生物濾過槽の組み合せた場合を想定すると、沈殿池で
は酸素を積極的に補給されない状態で長時間滞留される
結果、処理水(上澄水)に含まれる溶存酸素は一般に1
mg/L程度と低い。このため、後段の生物濾過槽で好
気的な生物処理を十分に行うためには処理水(上澄水)
中の溶存酸素だけでは不足し、生物濾過槽に新たに酸素
を補給する必要が生じる。以上の比較からも理解できる
ように、本実施の形態に係る浮上分離槽と生物濾過槽と
の組み合せはきわめて有効である。
【0016】上述のとおり、本実施の形態によれば担体
流動床式曝気槽から流出する処理水中の懸濁物質を加圧
浮上分離操作によって効率よく分離できるとともに、浮
上分離後の処理水を生物濾過槽に通水し、処理水中に残
存する微細な固形物や微量の有機物を除去できるので、
処理水の水質を安定させ、かつ省スペースな廃水処理装
置を実現することができる。浮上性の濾材を用いた生物
濾過槽では生物濾過時に散気をする必要がなく、散気に
よる悪影響を回避できるので特に好適である。
【0017】前記実施の形態では、浮上分離槽30に供
給する加圧水として、浮上分離槽30から流出した処理
水を加圧水として循環使用する場合を説明した。しかし
ながら、本発明はこれに限らず、曝気槽10からの処理
水を直接に加圧し、圧縮空気を注入した上で、浮上分離
槽30に供給するようにしてもよい。また、生物濾過槽
60に充填する濾材は浮上性のものに限らず、見掛比重
が1.0以上の沈降性の濾材を用いても本発明の作用効
果の少なくとも一半を達成できる。
【0018】
【発明の効果】本発明に係る廃水処理装置によれば、担
体流動床式曝気槽から流出する処理水中の懸濁物質を効
率よく分離できるとともに、処理水の水質を安定させ、
かつ省スペースを達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す装置系統図である。
【図2】本発明に係る生物濾過槽の洗浄時の状況を示す
説明図である。
【符号の説明】
10……曝気槽 20……担体 24……スクリーン 30……浮上分離槽 34……加圧水タンク 38……汚泥溜部 47……加圧ポンプ 60……生物濾過槽 62……濾材層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4D003 AA05 AA14 AB01 AB12 BA02 CA02 CA07 CA08 CA10 DA21 DA22 EA15 EA16 EA25 EA28 EA30 4D037 AA12 AB03 BA02 BA07 BB07 CA07

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】微生物が付着した担体を槽内で廃水ととも
    に流動させ廃水中の有機物を処理する曝気槽と、この曝
    気槽から流出する処理水中の懸濁物質を加圧浮上分離す
    る浮上分離槽と、この浮上分離槽から流出する処理水を
    生物濾過する生物濾過槽とを具備したことを特徴とする
    廃水処理装置。
  2. 【請求項2】前記生物濾過槽では浮上性の濾材を充填し
    た濾材層に対して前記処理水を上向流で通水させること
    を特徴とする請求項1に記載の廃水処理装置。
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