JP2004504124A - 廃水浄化装置および方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡単な設備だけで優れた廃水浄化効率を達成することのできる廃水浄化装置および方法を提供する。
【解決手段】被処理水を嫌気性菌を用いて処理する嫌気槽と、前記嫌気槽で処理された被処理水を脱窒菌を用いて処理してからその一部を再び前記嫌気槽に返送する無酸素槽と、前記無酸素槽で処理された被処理水を好気性菌を用いて処理してからその一部を再び前記無酸素槽に返送する好気槽と、前記好気槽で処理された被処理水を沈殿させてから浄化された水は排出し沈殿物の一部を返送ラインを介して前記好気槽に返送する沈殿槽と、を含む。
【選択図】図１
【解決手段】被処理水を嫌気性菌を用いて処理する嫌気槽と、前記嫌気槽で処理された被処理水を脱窒菌を用いて処理してからその一部を再び前記嫌気槽に返送する無酸素槽と、前記無酸素槽で処理された被処理水を好気性菌を用いて処理してからその一部を再び前記無酸素槽に返送する好気槽と、前記好気槽で処理された被処理水を沈殿させてから浄化された水は排出し沈殿物の一部を返送ラインを介して前記好気槽に返送する沈殿槽と、を含む。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃水に対する生物学的高度処理のための廃水浄化装置および方法に関し、より具体的には、従来の廃水浄化装置および方法を新たに設置し、廃水浄化効率を極大化させた、嫌気槽、無酸素槽、好気槽および沈殿槽を備える廃水浄化装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の廃水浄化装置および方法は、単一槽、例えば、好気槽のみで構成され、該好気槽で処理された被処理水が沈殿槽で沈殿した後、放流される方式であった。しかしながら、このような廃水浄化方法は、窒素、リンおよび有機物に対する除去効率が低く、河川に放流するとき、富栄養化の主要因となるという問題点があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、より改良された形態の廃水浄化方法が導入されていたが、例えば、Ａ２／Ｏプロセス、バーデンホ（Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ）プロセス、ＵＣＴプロセスなど様々なプロセスが提示されていて、これらのプロセスまたはこれらの変形プロセスによって、廃水浄化効率は多少ながら改善されると報告されている。
【０００４】
例えば、代表的な生物学的窒素・リン除去プロセスとして知られているＡ２／Ｏプロセスは、好気槽の前段階に嫌気槽と無酸素槽とを順次設置し、好気槽で処理された被処理水を無酸素槽に再び返送し硝酸性窒素を除去し、沈殿槽で沈殿した活性汚泥中の一部を嫌気槽に返送することによって反応槽全体の微生物濃度を一定に維持すると共に、嫌気状態でリンを排出し後続の好気槽で過剰のリンを摂取させることでリンを取り除く。
【０００５】
しかし、このようなＡ２／Ｏプロセスは好気槽で処理された被処理水を無酸素槽へ返送する過程において溶存された酸素をも共に返送されてしまうので、無酸素槽での脱窒効率は低下するという問題点があった。
【０００６】
なお、前記Ａ２／Ｏプロセスは、沈殿槽で沈殿した活性汚泥中の一部を嫌気槽に返送するとき、嫌気槽においてリンの放出を阻害する最大因子とみられる硝酸性窒素も同時に流入し、嫌気槽でリンの放出を阻害してしまい、結局リンの除去効率が良くないという問題点があった。しかも、前述した無酸素槽での脱窒効率の低下によって返送の硝酸塩濃度も増加し、リンの除去効率が更に低下するという問題点があった。
【０００７】
また、前記のＡ２／Ｏプロセスの嫌気槽および無酸素槽は微生物の内生呼吸（ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ）を誘導するには不適合な構造で構成されていて、全体的な廃水浄化効率が良くないという問題点があった。
【０００８】
また、好気槽のみで構成された従来の下水処理装置にＡ２／Ｏプロセスを適用するためには、好気槽の前端に嫌気槽と無酸素槽とを付け加え、沈殿槽から嫌気槽への活性汚泥返送ラインを連結すべきであるので、その設備において莫大なコストと努力が要求されると共に、廃水浄化装置の稼動を長時間中断しなければならないという問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題点を解決するために案出されたものであって、本発明は簡単な設備だけで優れた廃水浄化効率を達成することのできる廃水浄化装置および方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、好気槽のみで構成された従来の下水処理装置において、活性汚泥返送ラインを修正せずに、嫌気槽と無酸素槽とを付け加えることができると共に、廃水浄化装置の稼動中断もほとんど必要としない廃水浄化装置および方法を提供することを他の目的とする。
【００１１】
また、本発明は、沈殿槽から好気槽に返送するので、好気槽のＭＬＳＳ濃度を高く維持することで、冬季の低水温状態でも硝酸化効率を高く維持でき、最終的には被処理水のＴＮ濃度を低減できる廃水浄化装置および方法を提供することを更に他の目的とする。
【００１２】
また、本発明は、好気槽から無酸素槽に返送するとき、溶存酸素を低減してから返送し、無酸素槽での処理効率を上げることのできる廃水浄化装置および方法を提供することを更に他の目的とする。しかも、本発明は、溶存酸素の低減速度を向上させ溶存酸素低減槽の容積を最少化にすることを更に他の目的とする。
【００１３】
また、本発明は、嫌気槽および無酸素槽内における微生物の最適内生呼吸を誘導できるようにすることで、全体的な廃水浄化効率の向上を達成することを更に他の目的とする。
【００１４】
また、本発明は、嫌気槽、無酸素槽および好気槽を備える様々な廃水浄化装置に互換性のある、また適用され得る廃水浄化装置を提供することを更に他の目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の廃水浄化装置は、被処理水を嫌気性菌を用いて処理する嫌気槽と、前記嫌気槽で処理された被処理水を脱窒菌を用いて処理してからその一部を再び前記嫌気槽に返送する無酸素槽と、前記無酸素槽で処理された被処理水を好気性菌を用いて処理してからその一部を再び前記無酸素槽に返送する好気槽と、前記好気槽で処理された被処理水を沈殿させてから浄化された水は排出し沈殿物の一部を返送ラインを介して前記好気槽に返送する沈殿槽と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記嫌気槽、無酸素槽および好気槽は、単一槽内にＰＥパネルで仕切り壁を設け分割することにより形成される。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記好気槽から前記無酸素槽に返送する返送水を、その途中で溶存酸素低減槽に流入させ、前記溶存酸素低減槽で溶存酸素を低減させてから前記無酸素槽に返送する。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記溶存酸素低減槽へは、前記嫌気槽に流入する前の被処理水の一部または前記嫌気槽から流出される被処理水の一部が追加的に流入する。
【００１９】
また、本発明の廃水浄化装置は嫌気槽、無酸素槽、好気槽および沈殿槽を備える廃水浄化装置であって、前記無酸素槽後端の好気槽から返送される返送水の供給を受け、前記無酸素槽前端からは被処理水一部の供給を受け溶存酸素を低減させた後、前記無酸素槽に流入させる溶存酸素低減槽をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記無酸素槽前端から前記溶存酸素低減槽に供給される被処理水は、流入原水および前記無酸素槽前端の嫌気槽で処理された被処理水のうちいずれか一つ以上となる。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記無酸素槽前端の嫌気槽と前記無酸素槽は、無酸素槽で処理された被処理水の一部を前記無酸素槽前端の嫌気槽に返送する無酸素槽処理水返送ラインを備え、前記無酸素槽後端の好気槽と前記無酸素槽後端の沈殿槽は、前記無酸素槽後端の沈殿槽で沈殿した沈殿物の一部を前記無酸素槽後端の好気槽に返送する汚泥返送ラインを備える。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記溶存酸素低減槽で溶存酸素が低減させられた被処理水が、無酸素槽に流入する流入端にはノズルが追加的に設けられる。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記嫌気槽および無酸素槽は、その内部にジグザグに設けられる多数の隔壁を追加的に含み、前記隔壁は垂直に設けられ、前記隔壁の側面の一端は前記嫌気槽または前記無酸素槽の側壁面に密着され、他端は前記無酸素槽または前記嫌気槽の側壁面から離隔設置され、前記嫌気槽および前記無酸素槽内の被処理水に栓流（ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ）を発生させる。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記溶存酸素低減槽または前記隔壁は、前記好気槽、嫌気槽または無酸素槽の内壁面にＰＥパネル固定用アングルを固定し、前記ＰＥパネル固定用アングルにＰＥパネルを組み込み、ジョイントをコーキング（ｃａｕｌｋｉｎｇ）することで作製される。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記ＰＥパネルは分割された多数枚が連結設置される。
【００２６】
また、本発明の廃水浄化方法は、被処理水を嫌気槽に流入させ被処理水を嫌気性菌を用いて処理する段階と、前記嫌気槽で処理された被処理水を無酸素槽に流入させ脱窒菌を用いて処理してからその一部は再び前記嫌気槽に返送する段階と、前記無酸素槽で処理された被処理水を好気槽に流入させ好気性菌で処理してからその一部は再び前記無酸素槽に返送する段階と、前記好気槽で処理された被処理水を沈殿槽で沈殿させ沈殿物の一部を前記好気槽に返送する段階と、を含むことを特徴とする。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記好気槽から前記無酸素槽に返送する返送水を、その途中で溶存酸素低減槽に流入させ、前記溶存酸素低減槽で溶存酸素を低減させてから前記無酸素槽に返送する。
【００２８】
なお、本発明の廃水浄化方法は、嫌気槽、無酸素槽、好気槽および沈殿槽を備える廃水浄化装置を用いて廃水を処理する廃水浄化方法であって、前記無酸素槽前端からの被処理水の一部と、前記無酸素槽の後端の好気槽から返送される返送水とを溶存酸素低減槽に流入させ溶存酸素を低減させた後、前記無酸素槽に流入させることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、 本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の好ましい実施の形態に係る廃水浄化装置の平面図である。
同図に示すように、廃水浄化装置は、従来のＡ２／Ｏプロセスの廃水浄化装置と同様に、嫌気槽、無酸素槽、好気槽および沈殿槽５から構成される。嫌気槽は第１嫌気槽１ａおよび第２嫌気槽１ｂから構成され、無酸素槽は第１無酸素槽２ａおよび第２無酸素槽２ｂから構成され、好気槽は第１好気槽３ａおよび第２好気槽３ｂから構成される。しかし、従来のＡ２／Ｏプロセスの廃水浄化装置は沈殿槽５で沈殿した活性汚泥を嫌気槽に返送していたが、本発明ではこれを好気槽に返送することに差がある。
【００３０】
廃水を処理するための流入水は嫌気槽に流入され、この嫌気槽でミキサーで混合されると同時に、リンを除去する微生物であるＰＡＯｓ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇ Ｏｒｇａｎｉｓｍｓ）によって有機物（ＢＯＤ）が取り除かれ、リン（ＰＯ４ −−Ｐ）が放出され、槽内リン濃度が増加する。
【００３１】
嫌気槽で処理された被処理水は無酸素槽に移送されるが、無酸素槽においてもミキサーによって混合されるので、脱窒菌によって窒素と有機物とが取り除かれる。
【００３２】
無酸素槽で処理された被処理水は好気槽に移送され、その一部は無酸素槽処理水返送ラインを介して嫌気槽に返送される。無酸素槽でＮＯＸが取り除かれた被処理水を嫌気槽に内部返送することにより、嫌気槽ではＮＯＸによるリン放出抑制現象が起こらず、結局、最終リンの除去効率が向上する。また、前記内部返送水はＰＡＯｓを含んでおり、嫌気槽はこれを再び利用し多量のリンを放出させた後、好気槽で過剰のリンを摂取させリンを取り除く。好気槽では、底に圧縮空気を吹き込み酸素を供給することで残りの有機物を取り除く。また、アンモニア性窒素は硝酸化菌を用いてＮＯＸに変換した後、内部返送により、無酸素槽で脱窒菌による脱窒がなされる。
【００３３】
好気槽で処理された被処理水は、窒素除去のために、一部は無酸素槽に返送され、一部は沈殿槽５に返送される。
【００３４】
沈殿槽５においては、汚泥を沈殿させ、浄化された水を外部に排出し、活性汚泥の一部は再び汚泥返送ラインを介して好気槽に供給される。
【００３５】
図２は本発明の好ましい実施の形態に係る溶存酸素低減槽を説明するための平面図であって、溶存酸素低減槽を図１の廃水浄化装置に適用した形態を示してある。
【００３６】
好気槽から無酸素槽に返送される返送水を、その途中で溶存酸素低減槽４ａを経由させることで返送水内の溶存酸素を低減させ、無酸素槽での処理効率を向上させたものである。
【００３７】
溶存酸素低減槽４ａは、好気槽の内隅部に設けられるか、別途に設けられ、好気槽とは異なり圧縮空気を注入せずに底に返送ラインを設け、底付近の被処理水を汲み上げこれを無酸素槽に移送する。
【００３８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、溶存酸素低減槽４ａの水槽壁面の高さは、好気槽の水位より若干低く形成されるため、好気槽から溶存酸素低減槽４ａに被処理水が流入され、溶存酸素低減槽４ａの底に返送ラインを設け底からポンプで被処理水を汲み上げるため、溶存酸素低減槽４ａに流入された被処理水は次第に溶存酸素低減槽４ａの下方に移動されるようになり、溶存酸素低減槽４ａには圧縮空気を注入しないため、溶存酸素低減槽４ａの下方に移動する過程で次第に溶存酸素量が減少するようになる。従って、無酸素槽に流入するときは、被処理水内の酸素のほとんどを消費し、溶存酸素のほとんどない状態で注入されることになる。
【００３９】
脱窒化過程においては、電子受容体としてＮＯＸを用いているが、このとき溶存酸素が流入するとエネルギー生成の側面で溶存酸素を用いるのが有利となり、結局、脱窒除去効率が低下してしまう。従って、溶存酸素低減槽４ａが設けられることで、無酸素槽に溶存酸素が流入されないので窒素除去効率が向上する。
【００４０】
溶存酸素低減槽４ａから無酸素槽に連結された返送ラインと、無酸素槽から嫌気槽に連結された無酸素槽処理水返送ラインとの先端にノズルを設け、ポンプで注入される返送水を無酸素槽および嫌気槽の内部に噴射することにより、別途の混合装置がなくても混合が可能となる。
【００４１】
図３は本発明の他の好ましい実施の形態に係る溶存酸素低減槽４ｂを説明するための平面図である。
【００４２】
図２の廃水浄化装置においては、廃水に含まれた基質は嫌気槽、無酸素槽および好気槽を経由する間、そのほとんどが消耗され微生物を酸化し得る基質が不十分になることが起こり得る。この場合、溶存酸素低減槽４ａでの溶存酸素の低減効率は低下し、これは全体の設備において、窒素およびリンの除去効率の低下につながる。これを他の側面からみると、無酸素槽に返送される返送水の溶存酸素を基準値以下に低減させるためには、溶存酸素低減槽４ａで長時間滞留させることが必要で、従ってこのためには溶存酸素低減槽４ａの容積を大幅に増やさなければならないのである。
【００４３】
しかしながら、無酸素槽２前端の被処理水、例えば、流入原水または無酸素槽２前端の嫌気槽で処理された被処理水は基質を豊富に含有している。従って、本発明では、図示したように、無酸素槽２後端の好気槽３から返送される返送水と、無酸素槽２前端の基質の豊富な被処理水との一部を溶存酸素低減槽４ｂに共に供給し混合することにより、物理的混合および微生物による生物学的反応を通じて溶存酸素が低減されるようにした。
【００４４】
図３の溶存酸素低減槽４ｂの左側入力端は基質の豊富な被処理水一部の供給を示したもので、前記被処理水は流入原水または嫌気槽で処理された被処理水などでもよく、またはこれらが共に供給されていてもよい。
【００４５】
図４は本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を図１の廃水浄化装置に適用した形態を示すための平面図である。
【００４６】
嫌気槽から無酸素槽に流入する被処理水と、好気槽から無酸素槽に返送される返送水は、溶存酸素低減槽４ｂで混合され、溶存酸素が低減されてから無酸素槽に流入するようにする。従って、無酸素槽に流入するときは混合水内の溶存酸素のほとんどを消費し、溶存酸素のほとんど状態で注入される。
【００４７】
嫌気槽流出水のうち溶存酸素低減槽４ｂに流入する被処理水と、溶存酸素低減槽４ｂを経由せずに直接無酸素槽に流入する被処理水との割合は設計者の設計目的により選択される。すなわち、嫌気槽流出水の全てが溶存酸素低減槽４ｂを介して無酸素槽に流入する場合、無酸素脱窒に必要な有機物が足りなくなり、効果的な脱窒が阻害されてしまう。従って、溶存酸素低減槽４ｂに流入するようにする嫌気槽流出水の分配割合は、流入する汚廃水の有機物含量と密接な関係がある。
【００４８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、好気槽から無酸素槽への内部返送ラインに溶存酸素低減槽４ｂを設け、嫌気槽流出水の一部（流入水量に対し２０％〜３０％）と好気槽の内部返送水を混合し、物理的希釈現象と微生物による生物学的反応とを利用し、水中に存在する溶存酸素を６〜８分以内に０．２ｍｇ／ｌ以下に急速に低減させることにより、無酸素槽での溶存酸素により脱窒阻害現象を最小限にする。
【００４９】
図５ａおよび図５ｂは図２の廃水浄化装置において溶存酸素低減槽４ａの溶存酸素低減特性を調べるために実験した結果を示し、図５ａは初期基質が残っている状態で好気槽の内部返送水の溶存酸素低減特性を示し、図５ｂは基質が完全に酸化された後、好気槽の内部返送水の溶存酸素低減特性を示している。
【００５０】
溶存酸素の低減特性を調べるために、好気槽から無酸素槽に内部返送される好気槽の流出水を採取し、回分式反応槽で、時間による溶存酸素の濃度を測定した。実験条件は以下の表１に示した。
【表１】
【００５１】
図５ａは表１の実験条件に基づき実験した結果を示したグラフである。同図に示すように、実験の結果、約３０分程度の滞留時間が必要であると判明された。溶存酸素低減における傾きに差が生じていたは初期基質の濃度差による結果として解釈される。
【００５２】
溶存酸素低減と初期基質との関係を調べるために、初期基質を完全に酸化させてから溶存酸素が低減される特性を把握した実験を行った。実験条件は下記の表２に示した。
【表２】
【００５３】
図５ｂは表２の実験条件に基づき実験した結果を示すグラフである。同図に示すように、基質を完全に酸化した結果、初期溶存酸素の濃度が７．０ｍｇ／Ｌ以上に増加し、これを０．２ｍｇ／Ｌ以下に低減させるのに約７０分程度が要された。実際の現場で運営中の好気槽での溶存酸素の濃度は、最大３ｍｇ／Ｌ以下に維持されているので、これを適用する場合、図５ａでの結果のように約３０分程度所要される。
【００５４】
図６ａ〜図６ｊは図４の廃水浄化装置において、溶存酸素低減槽４ｂの溶存酸素低減特性を調べるために実験した結果を示し、それぞれ嫌気槽から供給される被処理水と好気槽から返送される返送水との混合比を変えながら実験した結果を示してある。
【００５５】
前述したように、図５ａおよび図５ｂの廃水浄化装置によれば、溶存酸素を取り除くのに約３０分程度の滞留時間が要された。従って、本発明ではこの滞留時間を短縮するために、好気槽から返送される返送水に基質を添加し、基質酸化法を用いて溶存酸素を低減できるようにした。ここで、最も好ましい方案として、図４に示すように、溶存酸素の濃度が通常２〜３ｍｇ／Ｌの返送水に、溶存酸素の濃度が通常０．２ｍｇ／Ｌ以下に維持されている嫌気槽流出水の一部を混合することで、物理的混合によって溶存酸素を低減させると共に、嫌気槽流出水内に存在する基質による微生物の基質酸化作用によっても溶存酸素の濃度を迅速に低減できるようにした。
【００５６】
下記の表３は、嫌気槽流出水と好気槽の内部返送水とを混合し、溶存酸素の低減特性を測定した実験に用いられた実験条件である。
【表３】
【００５７】
図６ａ〜図６ｊは表３の実験条件に基づき嫌気槽流出水と、好気槽からの内部返送水との混合比を１：１〜１：１０に変えながら実験して得られた溶存酸素低減特性を示すグラフである。
【００５８】
図６ａと図５ａとを比較すると、混合前では約３０分程度所要されたが、混合後では約４分程度が所要されていることが分かる。これは、嫌気槽流出水が混合されることで溶存酸素が低減されるという物理的現象のみならず、嫌気槽流出内に存在する多量の基質が微生物により酸化される生物学的反応の結果として判断される。
【００５９】
上記実験結果に基づき、嫌気槽流出水と好気槽の内部返送水との適正混合割合を調べるために、嫌気槽流出水と好気槽の内部返送水との混合比を１：２〜１：１０に変えながら実験した結果、最大必要時間は約６分程度であるのが分かった。従って、図１に示すように、内部返送水を一定時間滞留させ溶存酸素の濃度を低下させるのに必要な滞留時間より、図４に示すように、嫌気槽流出水の一部を混合し溶存酸素の濃度を低下させるのに必要な滞留時間がもっと短いので、より効率的な方法であることが分かった。
【００６０】
上記実験結果をまとめてみると、嫌気槽流出水と好気槽の内部返送水とを混合する場合、溶存酸素低減槽での、［好気槽の内部返送水／嫌気槽流出水］の適正混合割合は、１０以下に算定することが好ましいと判断され、なお、溶存酸素低減槽の滞留時間は最大１０分以内となるように設計することが好ましいと判断される。しかし、これに限定されず、図５ａでの３０分より短い滞留時間が得られる限り、上記範囲に限定されないことはいうまでもない。
【００６１】
図７〜図１２は本発明の他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽４ｂを適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。図７の廃水浄化装置は図４の廃水浄化装置とは異なり、別途の設備空間を必要としないという長所がある。
【００６２】
図８の廃水浄化装置は、図４の廃水浄化装置に類似した構造を持つが、ただし、好気槽から返送される返送水、流入原水の一部、および嫌気槽で処理された被処理水の一部が溶存酸素低減槽４ｂに流入するという点に差がある。
【００６３】
図９の廃水浄化装置においても、図４の廃水浄化装置に類似した構造を持つが、ただし、好気槽から返送される返送水および流入原水の一部が溶存酸素低減槽４ｂに流入するという点に差がある。
【００６４】
図１０は従来のＡ２／Ｏプロセスに図３の溶存酸素低減槽４ｂを適用した実施の形態を概略的に示してある。
【００６５】
図１１は従来の５段階バーデンホ（Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ）プロセスに図３の溶存酸素低減槽４ｂを適用した実施の形態を概略的に示してある。
【００６６】
図１２は従来のＵＣＴプロセスに図３の溶存酸素低減槽４ｂを適用した実施の形態を概略的に示してある。
【００６７】
図１３は本発明の他の好ましい実施の形態に基づき、隔壁８を用いた廃水浄化装置の構成を概略的に示してある。同図に示すように、嫌気槽１と無酸素槽２の内部に多数の隔壁８を垂直に形成し、嫌気槽１と無酸素槽２とで栓流が発生されるようにしたものである。
【００６８】
嫌気槽１と無酸素槽２との内部には多数の隔壁８を垂直に設け、隔壁８の一端は嫌気槽１または無酸素槽２の側壁に密着させ、他端はある程度離隔させ、多数の隔壁８をジグザグに設けることで、嫌気槽１と無酸素槽２の内部で栓流が生じる。
【００６９】
栓流は完全混合流に比べ、微生物の内生呼吸を誘導するに好適であり、しかも、こうした内生呼吸を通じて汚染物質の除去効率を向上できる長所を持っている。従って、こうした栓流は嫌気槽１または無酸素槽２での処理速度を上げ、最終的には処理効率もを高める。
【００７０】
図１４は本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図２の廃水浄化装置に隔壁８を適用した廃水浄化装置の構成を示す平面図である。図１５ａおよび図１５ｂは本発明の好ましい実施の形態に基づき、隔壁８、溶存酸素低減槽４ａ、４ｂおよび仕切り壁を構成するＰＥパネルの設置方法を概略的に示してある。
【００７１】
図１５ａに示すように、槽の内部にＰＥパネル１０を設けることにより、比較的に簡単な設置作業のみで溶存酸素低減槽４ａ、４ｂ、隔壁８および仕切り壁を形成できるようになる。槽の内壁面に２つのＰＥパネル固定用アングル９を一定間隔で離隔設置し、前記ＰＥパネル固定用アングル９の間の空間にＰＥパネル１０を組み込み設けてからコーキングすると、溶存酸素低減槽４ａ、４ｂ、隔壁８および仕切り壁が完成される。ＰＥパネル１０を用いる場合、迅速な設置が可能となり、ＰＥパネル１０は防水性および耐久性に優れるという長所がある。図１５ｂは、ＰＥパネル１０を一枚の大型部材を用いずに、幅の広く高さの低い数枚の部材１０ａを垂直に連結設置できることを示してある。このようにすることで、例えば、溶存酸素低減槽４ａ、４ｂの高さを調節できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る廃水浄化装置の平面図である。
【図２】本発明の好ましい実施の形態に係る溶存酸素低減槽を説明するための平面図であって、溶存酸素低減槽を図１の廃水浄化装置に適用した形態を示してある。
【図３】本発明の他の好ましい実施の形態に基づく溶存酸素低減槽を説明するための平面図である。
【図４】本発明の他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を図１の廃水浄化装置に適用した形態を示すための平面図である。
【図５】図５ａおよび図５ｂは、図２の廃水浄化装置において、溶存酸素低減槽の溶存酸素の低減特性を調べるために実験した結果を示してあり、図５ａは初期基質が残っている状態で好気槽の内部返送水の溶存酸素の低減特性を示してあり、図５ｂは基質が完全酸化されてから好気槽の内部返送水の溶存酸素の低減特性を示してある。
【図６】図６ａ〜図６ｊは、図４の廃水浄化装置において、溶存酸素低減槽の溶存酸素の低減特性を調べるために実験した結果を示し、それぞれ嫌気槽から供給される被処理水と、好気槽から返送される返送水の混合比を変えて実験した結果を示してある。
【図７】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図８】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図９】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図１０】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図１１】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図１２】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態に基づき、隔壁を使用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図１４】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図２の廃水浄化装置に隔壁を適用した廃水浄化装置の構成を示す平面図である。
【図１５】図１５ａおよび図１５ｂは、本発明の好ましい実施の形態に基づき、隔壁、溶存酸素低減槽および仕切り壁を構成するＰＥパネルの設置方法を概略的に示したある。
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃水に対する生物学的高度処理のための廃水浄化装置および方法に関し、より具体的には、従来の廃水浄化装置および方法を新たに設置し、廃水浄化効率を極大化させた、嫌気槽、無酸素槽、好気槽および沈殿槽を備える廃水浄化装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の廃水浄化装置および方法は、単一槽、例えば、好気槽のみで構成され、該好気槽で処理された被処理水が沈殿槽で沈殿した後、放流される方式であった。しかしながら、このような廃水浄化方法は、窒素、リンおよび有機物に対する除去効率が低く、河川に放流するとき、富栄養化の主要因となるという問題点があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、より改良された形態の廃水浄化方法が導入されていたが、例えば、Ａ２／Ｏプロセス、バーデンホ（Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ）プロセス、ＵＣＴプロセスなど様々なプロセスが提示されていて、これらのプロセスまたはこれらの変形プロセスによって、廃水浄化効率は多少ながら改善されると報告されている。
【０００４】
例えば、代表的な生物学的窒素・リン除去プロセスとして知られているＡ２／Ｏプロセスは、好気槽の前段階に嫌気槽と無酸素槽とを順次設置し、好気槽で処理された被処理水を無酸素槽に再び返送し硝酸性窒素を除去し、沈殿槽で沈殿した活性汚泥中の一部を嫌気槽に返送することによって反応槽全体の微生物濃度を一定に維持すると共に、嫌気状態でリンを排出し後続の好気槽で過剰のリンを摂取させることでリンを取り除く。
【０００５】
しかし、このようなＡ２／Ｏプロセスは好気槽で処理された被処理水を無酸素槽へ返送する過程において溶存された酸素をも共に返送されてしまうので、無酸素槽での脱窒効率は低下するという問題点があった。
【０００６】
なお、前記Ａ２／Ｏプロセスは、沈殿槽で沈殿した活性汚泥中の一部を嫌気槽に返送するとき、嫌気槽においてリンの放出を阻害する最大因子とみられる硝酸性窒素も同時に流入し、嫌気槽でリンの放出を阻害してしまい、結局リンの除去効率が良くないという問題点があった。しかも、前述した無酸素槽での脱窒効率の低下によって返送の硝酸塩濃度も増加し、リンの除去効率が更に低下するという問題点があった。
【０００７】
また、前記のＡ２／Ｏプロセスの嫌気槽および無酸素槽は微生物の内生呼吸（ｅｎｄｏｇｅｎｏｕｓ ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ）を誘導するには不適合な構造で構成されていて、全体的な廃水浄化効率が良くないという問題点があった。
【０００８】
また、好気槽のみで構成された従来の下水処理装置にＡ２／Ｏプロセスを適用するためには、好気槽の前端に嫌気槽と無酸素槽とを付け加え、沈殿槽から嫌気槽への活性汚泥返送ラインを連結すべきであるので、その設備において莫大なコストと努力が要求されると共に、廃水浄化装置の稼動を長時間中断しなければならないという問題点があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記問題点を解決するために案出されたものであって、本発明は簡単な設備だけで優れた廃水浄化効率を達成することのできる廃水浄化装置および方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、好気槽のみで構成された従来の下水処理装置において、活性汚泥返送ラインを修正せずに、嫌気槽と無酸素槽とを付け加えることができると共に、廃水浄化装置の稼動中断もほとんど必要としない廃水浄化装置および方法を提供することを他の目的とする。
【００１１】
また、本発明は、沈殿槽から好気槽に返送するので、好気槽のＭＬＳＳ濃度を高く維持することで、冬季の低水温状態でも硝酸化効率を高く維持でき、最終的には被処理水のＴＮ濃度を低減できる廃水浄化装置および方法を提供することを更に他の目的とする。
【００１２】
また、本発明は、好気槽から無酸素槽に返送するとき、溶存酸素を低減してから返送し、無酸素槽での処理効率を上げることのできる廃水浄化装置および方法を提供することを更に他の目的とする。しかも、本発明は、溶存酸素の低減速度を向上させ溶存酸素低減槽の容積を最少化にすることを更に他の目的とする。
【００１３】
また、本発明は、嫌気槽および無酸素槽内における微生物の最適内生呼吸を誘導できるようにすることで、全体的な廃水浄化効率の向上を達成することを更に他の目的とする。
【００１４】
また、本発明は、嫌気槽、無酸素槽および好気槽を備える様々な廃水浄化装置に互換性のある、また適用され得る廃水浄化装置を提供することを更に他の目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の廃水浄化装置は、被処理水を嫌気性菌を用いて処理する嫌気槽と、前記嫌気槽で処理された被処理水を脱窒菌を用いて処理してからその一部を再び前記嫌気槽に返送する無酸素槽と、前記無酸素槽で処理された被処理水を好気性菌を用いて処理してからその一部を再び前記無酸素槽に返送する好気槽と、前記好気槽で処理された被処理水を沈殿させてから浄化された水は排出し沈殿物の一部を返送ラインを介して前記好気槽に返送する沈殿槽と、を含むことを特徴とする。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記嫌気槽、無酸素槽および好気槽は、単一槽内にＰＥパネルで仕切り壁を設け分割することにより形成される。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記好気槽から前記無酸素槽に返送する返送水を、その途中で溶存酸素低減槽に流入させ、前記溶存酸素低減槽で溶存酸素を低減させてから前記無酸素槽に返送する。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記溶存酸素低減槽へは、前記嫌気槽に流入する前の被処理水の一部または前記嫌気槽から流出される被処理水の一部が追加的に流入する。
【００１９】
また、本発明の廃水浄化装置は嫌気槽、無酸素槽、好気槽および沈殿槽を備える廃水浄化装置であって、前記無酸素槽後端の好気槽から返送される返送水の供給を受け、前記無酸素槽前端からは被処理水一部の供給を受け溶存酸素を低減させた後、前記無酸素槽に流入させる溶存酸素低減槽をさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記無酸素槽前端から前記溶存酸素低減槽に供給される被処理水は、流入原水および前記無酸素槽前端の嫌気槽で処理された被処理水のうちいずれか一つ以上となる。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記無酸素槽前端の嫌気槽と前記無酸素槽は、無酸素槽で処理された被処理水の一部を前記無酸素槽前端の嫌気槽に返送する無酸素槽処理水返送ラインを備え、前記無酸素槽後端の好気槽と前記無酸素槽後端の沈殿槽は、前記無酸素槽後端の沈殿槽で沈殿した沈殿物の一部を前記無酸素槽後端の好気槽に返送する汚泥返送ラインを備える。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記溶存酸素低減槽で溶存酸素が低減させられた被処理水が、無酸素槽に流入する流入端にはノズルが追加的に設けられる。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記嫌気槽および無酸素槽は、その内部にジグザグに設けられる多数の隔壁を追加的に含み、前記隔壁は垂直に設けられ、前記隔壁の側面の一端は前記嫌気槽または前記無酸素槽の側壁面に密着され、他端は前記無酸素槽または前記嫌気槽の側壁面から離隔設置され、前記嫌気槽および前記無酸素槽内の被処理水に栓流（ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ）を発生させる。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記溶存酸素低減槽または前記隔壁は、前記好気槽、嫌気槽または無酸素槽の内壁面にＰＥパネル固定用アングルを固定し、前記ＰＥパネル固定用アングルにＰＥパネルを組み込み、ジョイントをコーキング（ｃａｕｌｋｉｎｇ）することで作製される。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記ＰＥパネルは分割された多数枚が連結設置される。
【００２６】
また、本発明の廃水浄化方法は、被処理水を嫌気槽に流入させ被処理水を嫌気性菌を用いて処理する段階と、前記嫌気槽で処理された被処理水を無酸素槽に流入させ脱窒菌を用いて処理してからその一部は再び前記嫌気槽に返送する段階と、前記無酸素槽で処理された被処理水を好気槽に流入させ好気性菌で処理してからその一部は再び前記無酸素槽に返送する段階と、前記好気槽で処理された被処理水を沈殿槽で沈殿させ沈殿物の一部を前記好気槽に返送する段階と、を含むことを特徴とする。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態によれば、前記好気槽から前記無酸素槽に返送する返送水を、その途中で溶存酸素低減槽に流入させ、前記溶存酸素低減槽で溶存酸素を低減させてから前記無酸素槽に返送する。
【００２８】
なお、本発明の廃水浄化方法は、嫌気槽、無酸素槽、好気槽および沈殿槽を備える廃水浄化装置を用いて廃水を処理する廃水浄化方法であって、前記無酸素槽前端からの被処理水の一部と、前記無酸素槽の後端の好気槽から返送される返送水とを溶存酸素低減槽に流入させ溶存酸素を低減させた後、前記無酸素槽に流入させることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、 本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の好ましい実施の形態に係る廃水浄化装置の平面図である。
同図に示すように、廃水浄化装置は、従来のＡ２／Ｏプロセスの廃水浄化装置と同様に、嫌気槽、無酸素槽、好気槽および沈殿槽５から構成される。嫌気槽は第１嫌気槽１ａおよび第２嫌気槽１ｂから構成され、無酸素槽は第１無酸素槽２ａおよび第２無酸素槽２ｂから構成され、好気槽は第１好気槽３ａおよび第２好気槽３ｂから構成される。しかし、従来のＡ２／Ｏプロセスの廃水浄化装置は沈殿槽５で沈殿した活性汚泥を嫌気槽に返送していたが、本発明ではこれを好気槽に返送することに差がある。
【００３０】
廃水を処理するための流入水は嫌気槽に流入され、この嫌気槽でミキサーで混合されると同時に、リンを除去する微生物であるＰＡＯｓ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇ Ｏｒｇａｎｉｓｍｓ）によって有機物（ＢＯＤ）が取り除かれ、リン（ＰＯ４ −−Ｐ）が放出され、槽内リン濃度が増加する。
【００３１】
嫌気槽で処理された被処理水は無酸素槽に移送されるが、無酸素槽においてもミキサーによって混合されるので、脱窒菌によって窒素と有機物とが取り除かれる。
【００３２】
無酸素槽で処理された被処理水は好気槽に移送され、その一部は無酸素槽処理水返送ラインを介して嫌気槽に返送される。無酸素槽でＮＯＸが取り除かれた被処理水を嫌気槽に内部返送することにより、嫌気槽ではＮＯＸによるリン放出抑制現象が起こらず、結局、最終リンの除去効率が向上する。また、前記内部返送水はＰＡＯｓを含んでおり、嫌気槽はこれを再び利用し多量のリンを放出させた後、好気槽で過剰のリンを摂取させリンを取り除く。好気槽では、底に圧縮空気を吹き込み酸素を供給することで残りの有機物を取り除く。また、アンモニア性窒素は硝酸化菌を用いてＮＯＸに変換した後、内部返送により、無酸素槽で脱窒菌による脱窒がなされる。
【００３３】
好気槽で処理された被処理水は、窒素除去のために、一部は無酸素槽に返送され、一部は沈殿槽５に返送される。
【００３４】
沈殿槽５においては、汚泥を沈殿させ、浄化された水を外部に排出し、活性汚泥の一部は再び汚泥返送ラインを介して好気槽に供給される。
【００３５】
図２は本発明の好ましい実施の形態に係る溶存酸素低減槽を説明するための平面図であって、溶存酸素低減槽を図１の廃水浄化装置に適用した形態を示してある。
【００３６】
好気槽から無酸素槽に返送される返送水を、その途中で溶存酸素低減槽４ａを経由させることで返送水内の溶存酸素を低減させ、無酸素槽での処理効率を向上させたものである。
【００３７】
溶存酸素低減槽４ａは、好気槽の内隅部に設けられるか、別途に設けられ、好気槽とは異なり圧縮空気を注入せずに底に返送ラインを設け、底付近の被処理水を汲み上げこれを無酸素槽に移送する。
【００３８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、溶存酸素低減槽４ａの水槽壁面の高さは、好気槽の水位より若干低く形成されるため、好気槽から溶存酸素低減槽４ａに被処理水が流入され、溶存酸素低減槽４ａの底に返送ラインを設け底からポンプで被処理水を汲み上げるため、溶存酸素低減槽４ａに流入された被処理水は次第に溶存酸素低減槽４ａの下方に移動されるようになり、溶存酸素低減槽４ａには圧縮空気を注入しないため、溶存酸素低減槽４ａの下方に移動する過程で次第に溶存酸素量が減少するようになる。従って、無酸素槽に流入するときは、被処理水内の酸素のほとんどを消費し、溶存酸素のほとんどない状態で注入されることになる。
【００３９】
脱窒化過程においては、電子受容体としてＮＯＸを用いているが、このとき溶存酸素が流入するとエネルギー生成の側面で溶存酸素を用いるのが有利となり、結局、脱窒除去効率が低下してしまう。従って、溶存酸素低減槽４ａが設けられることで、無酸素槽に溶存酸素が流入されないので窒素除去効率が向上する。
【００４０】
溶存酸素低減槽４ａから無酸素槽に連結された返送ラインと、無酸素槽から嫌気槽に連結された無酸素槽処理水返送ラインとの先端にノズルを設け、ポンプで注入される返送水を無酸素槽および嫌気槽の内部に噴射することにより、別途の混合装置がなくても混合が可能となる。
【００４１】
図３は本発明の他の好ましい実施の形態に係る溶存酸素低減槽４ｂを説明するための平面図である。
【００４２】
図２の廃水浄化装置においては、廃水に含まれた基質は嫌気槽、無酸素槽および好気槽を経由する間、そのほとんどが消耗され微生物を酸化し得る基質が不十分になることが起こり得る。この場合、溶存酸素低減槽４ａでの溶存酸素の低減効率は低下し、これは全体の設備において、窒素およびリンの除去効率の低下につながる。これを他の側面からみると、無酸素槽に返送される返送水の溶存酸素を基準値以下に低減させるためには、溶存酸素低減槽４ａで長時間滞留させることが必要で、従ってこのためには溶存酸素低減槽４ａの容積を大幅に増やさなければならないのである。
【００４３】
しかしながら、無酸素槽２前端の被処理水、例えば、流入原水または無酸素槽２前端の嫌気槽で処理された被処理水は基質を豊富に含有している。従って、本発明では、図示したように、無酸素槽２後端の好気槽３から返送される返送水と、無酸素槽２前端の基質の豊富な被処理水との一部を溶存酸素低減槽４ｂに共に供給し混合することにより、物理的混合および微生物による生物学的反応を通じて溶存酸素が低減されるようにした。
【００４４】
図３の溶存酸素低減槽４ｂの左側入力端は基質の豊富な被処理水一部の供給を示したもので、前記被処理水は流入原水または嫌気槽で処理された被処理水などでもよく、またはこれらが共に供給されていてもよい。
【００４５】
図４は本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を図１の廃水浄化装置に適用した形態を示すための平面図である。
【００４６】
嫌気槽から無酸素槽に流入する被処理水と、好気槽から無酸素槽に返送される返送水は、溶存酸素低減槽４ｂで混合され、溶存酸素が低減されてから無酸素槽に流入するようにする。従って、無酸素槽に流入するときは混合水内の溶存酸素のほとんどを消費し、溶存酸素のほとんど状態で注入される。
【００４７】
嫌気槽流出水のうち溶存酸素低減槽４ｂに流入する被処理水と、溶存酸素低減槽４ｂを経由せずに直接無酸素槽に流入する被処理水との割合は設計者の設計目的により選択される。すなわち、嫌気槽流出水の全てが溶存酸素低減槽４ｂを介して無酸素槽に流入する場合、無酸素脱窒に必要な有機物が足りなくなり、効果的な脱窒が阻害されてしまう。従って、溶存酸素低減槽４ｂに流入するようにする嫌気槽流出水の分配割合は、流入する汚廃水の有機物含量と密接な関係がある。
【００４８】
本発明の好ましい実施の形態によれば、好気槽から無酸素槽への内部返送ラインに溶存酸素低減槽４ｂを設け、嫌気槽流出水の一部（流入水量に対し２０％〜３０％）と好気槽の内部返送水を混合し、物理的希釈現象と微生物による生物学的反応とを利用し、水中に存在する溶存酸素を６〜８分以内に０．２ｍｇ／ｌ以下に急速に低減させることにより、無酸素槽での溶存酸素により脱窒阻害現象を最小限にする。
【００４９】
図５ａおよび図５ｂは図２の廃水浄化装置において溶存酸素低減槽４ａの溶存酸素低減特性を調べるために実験した結果を示し、図５ａは初期基質が残っている状態で好気槽の内部返送水の溶存酸素低減特性を示し、図５ｂは基質が完全に酸化された後、好気槽の内部返送水の溶存酸素低減特性を示している。
【００５０】
溶存酸素の低減特性を調べるために、好気槽から無酸素槽に内部返送される好気槽の流出水を採取し、回分式反応槽で、時間による溶存酸素の濃度を測定した。実験条件は以下の表１に示した。
【表１】
図５ａは表１の実験条件に基づき実験した結果を示したグラフである。同図に示すように、実験の結果、約３０分程度の滞留時間が必要であると判明された。溶存酸素低減における傾きに差が生じていたは初期基質の濃度差による結果として解釈される。
【００５２】
溶存酸素低減と初期基質との関係を調べるために、初期基質を完全に酸化させてから溶存酸素が低減される特性を把握した実験を行った。実験条件は下記の表２に示した。
【表２】
図５ｂは表２の実験条件に基づき実験した結果を示すグラフである。同図に示すように、基質を完全に酸化した結果、初期溶存酸素の濃度が７．０ｍｇ／Ｌ以上に増加し、これを０．２ｍｇ／Ｌ以下に低減させるのに約７０分程度が要された。実際の現場で運営中の好気槽での溶存酸素の濃度は、最大３ｍｇ／Ｌ以下に維持されているので、これを適用する場合、図５ａでの結果のように約３０分程度所要される。
【００５４】
図６ａ〜図６ｊは図４の廃水浄化装置において、溶存酸素低減槽４ｂの溶存酸素低減特性を調べるために実験した結果を示し、それぞれ嫌気槽から供給される被処理水と好気槽から返送される返送水との混合比を変えながら実験した結果を示してある。
【００５５】
前述したように、図５ａおよび図５ｂの廃水浄化装置によれば、溶存酸素を取り除くのに約３０分程度の滞留時間が要された。従って、本発明ではこの滞留時間を短縮するために、好気槽から返送される返送水に基質を添加し、基質酸化法を用いて溶存酸素を低減できるようにした。ここで、最も好ましい方案として、図４に示すように、溶存酸素の濃度が通常２〜３ｍｇ／Ｌの返送水に、溶存酸素の濃度が通常０．２ｍｇ／Ｌ以下に維持されている嫌気槽流出水の一部を混合することで、物理的混合によって溶存酸素を低減させると共に、嫌気槽流出水内に存在する基質による微生物の基質酸化作用によっても溶存酸素の濃度を迅速に低減できるようにした。
【００５６】
下記の表３は、嫌気槽流出水と好気槽の内部返送水とを混合し、溶存酸素の低減特性を測定した実験に用いられた実験条件である。
【表３】
図６ａ〜図６ｊは表３の実験条件に基づき嫌気槽流出水と、好気槽からの内部返送水との混合比を１：１〜１：１０に変えながら実験して得られた溶存酸素低減特性を示すグラフである。
【００５８】
図６ａと図５ａとを比較すると、混合前では約３０分程度所要されたが、混合後では約４分程度が所要されていることが分かる。これは、嫌気槽流出水が混合されることで溶存酸素が低減されるという物理的現象のみならず、嫌気槽流出内に存在する多量の基質が微生物により酸化される生物学的反応の結果として判断される。
【００５９】
上記実験結果に基づき、嫌気槽流出水と好気槽の内部返送水との適正混合割合を調べるために、嫌気槽流出水と好気槽の内部返送水との混合比を１：２〜１：１０に変えながら実験した結果、最大必要時間は約６分程度であるのが分かった。従って、図１に示すように、内部返送水を一定時間滞留させ溶存酸素の濃度を低下させるのに必要な滞留時間より、図４に示すように、嫌気槽流出水の一部を混合し溶存酸素の濃度を低下させるのに必要な滞留時間がもっと短いので、より効率的な方法であることが分かった。
【００６０】
上記実験結果をまとめてみると、嫌気槽流出水と好気槽の内部返送水とを混合する場合、溶存酸素低減槽での、［好気槽の内部返送水／嫌気槽流出水］の適正混合割合は、１０以下に算定することが好ましいと判断され、なお、溶存酸素低減槽の滞留時間は最大１０分以内となるように設計することが好ましいと判断される。しかし、これに限定されず、図５ａでの３０分より短い滞留時間が得られる限り、上記範囲に限定されないことはいうまでもない。
【００６１】
図７〜図１２は本発明の他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽４ｂを適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。図７の廃水浄化装置は図４の廃水浄化装置とは異なり、別途の設備空間を必要としないという長所がある。
【００６２】
図８の廃水浄化装置は、図４の廃水浄化装置に類似した構造を持つが、ただし、好気槽から返送される返送水、流入原水の一部、および嫌気槽で処理された被処理水の一部が溶存酸素低減槽４ｂに流入するという点に差がある。
【００６３】
図９の廃水浄化装置においても、図４の廃水浄化装置に類似した構造を持つが、ただし、好気槽から返送される返送水および流入原水の一部が溶存酸素低減槽４ｂに流入するという点に差がある。
【００６４】
図１０は従来のＡ２／Ｏプロセスに図３の溶存酸素低減槽４ｂを適用した実施の形態を概略的に示してある。
【００６５】
図１１は従来の５段階バーデンホ（Ｂａｒｄｅｎｐｈｏ）プロセスに図３の溶存酸素低減槽４ｂを適用した実施の形態を概略的に示してある。
【００６６】
図１２は従来のＵＣＴプロセスに図３の溶存酸素低減槽４ｂを適用した実施の形態を概略的に示してある。
【００６７】
図１３は本発明の他の好ましい実施の形態に基づき、隔壁８を用いた廃水浄化装置の構成を概略的に示してある。同図に示すように、嫌気槽１と無酸素槽２の内部に多数の隔壁８を垂直に形成し、嫌気槽１と無酸素槽２とで栓流が発生されるようにしたものである。
【００６８】
嫌気槽１と無酸素槽２との内部には多数の隔壁８を垂直に設け、隔壁８の一端は嫌気槽１または無酸素槽２の側壁に密着させ、他端はある程度離隔させ、多数の隔壁８をジグザグに設けることで、嫌気槽１と無酸素槽２の内部で栓流が生じる。
【００６９】
栓流は完全混合流に比べ、微生物の内生呼吸を誘導するに好適であり、しかも、こうした内生呼吸を通じて汚染物質の除去効率を向上できる長所を持っている。従って、こうした栓流は嫌気槽１または無酸素槽２での処理速度を上げ、最終的には処理効率もを高める。
【００７０】
図１４は本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図２の廃水浄化装置に隔壁８を適用した廃水浄化装置の構成を示す平面図である。図１５ａおよび図１５ｂは本発明の好ましい実施の形態に基づき、隔壁８、溶存酸素低減槽４ａ、４ｂおよび仕切り壁を構成するＰＥパネルの設置方法を概略的に示してある。
【００７１】
図１５ａに示すように、槽の内部にＰＥパネル１０を設けることにより、比較的に簡単な設置作業のみで溶存酸素低減槽４ａ、４ｂ、隔壁８および仕切り壁を形成できるようになる。槽の内壁面に２つのＰＥパネル固定用アングル９を一定間隔で離隔設置し、前記ＰＥパネル固定用アングル９の間の空間にＰＥパネル１０を組み込み設けてからコーキングすると、溶存酸素低減槽４ａ、４ｂ、隔壁８および仕切り壁が完成される。ＰＥパネル１０を用いる場合、迅速な設置が可能となり、ＰＥパネル１０は防水性および耐久性に優れるという長所がある。図１５ｂは、ＰＥパネル１０を一枚の大型部材を用いずに、幅の広く高さの低い数枚の部材１０ａを垂直に連結設置できることを示してある。このようにすることで、例えば、溶存酸素低減槽４ａ、４ｂの高さを調節できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る廃水浄化装置の平面図である。
【図２】本発明の好ましい実施の形態に係る溶存酸素低減槽を説明するための平面図であって、溶存酸素低減槽を図１の廃水浄化装置に適用した形態を示してある。
【図３】本発明の他の好ましい実施の形態に基づく溶存酸素低減槽を説明するための平面図である。
【図４】本発明の他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を図１の廃水浄化装置に適用した形態を示すための平面図である。
【図５】図５ａおよび図５ｂは、図２の廃水浄化装置において、溶存酸素低減槽の溶存酸素の低減特性を調べるために実験した結果を示してあり、図５ａは初期基質が残っている状態で好気槽の内部返送水の溶存酸素の低減特性を示してあり、図５ｂは基質が完全酸化されてから好気槽の内部返送水の溶存酸素の低減特性を示してある。
【図６】図６ａ〜図６ｊは、図４の廃水浄化装置において、溶存酸素低減槽の溶存酸素の低減特性を調べるために実験した結果を示し、それぞれ嫌気槽から供給される被処理水と、好気槽から返送される返送水の混合比を変えて実験した結果を示してある。
【図７】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図８】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図９】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図１０】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図１１】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図１２】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図３の溶存酸素低減槽を適用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図１３】本発明の更に他の実施の形態に基づき、隔壁を使用した廃水浄化装置の構成を概略的に示す平面図である。
【図１４】本発明の更に他の好ましい実施の形態に基づき、図２の廃水浄化装置に隔壁を適用した廃水浄化装置の構成を示す平面図である。
【図１５】図１５ａおよび図１５ｂは、本発明の好ましい実施の形態に基づき、隔壁、溶存酸素低減槽および仕切り壁を構成するＰＥパネルの設置方法を概略的に示したある。
Claims (14)
- 被処理水を嫌気性菌を用いて処理する嫌気槽（１）と、
前記嫌気槽（１）で処理された被処理水を脱窒菌により処理した後、その一部を再び前記嫌気槽（１）に返送する無酸素槽（２）と、
前記無酸素槽（２）で処理された被処理水を好気性菌を用いて処理した後、その一部を再び前記無酸素槽（２）に返送する好気槽（３）と、
前記好気槽（３）で処理された被処理水を沈殿させた後、浄化された水は排出し、沈殿物の一部を返送ライン（６）を介して前記好気槽（２）に返送する沈殿槽（５）と、を含むことを特徴とする廃水浄化装置。 - 前記嫌気槽、無酸素槽および好気槽は、単一槽内にＰＥパネルで仕切り壁を設け分割することで形成されることを特徴とする請求項１記載の廃水浄化装置。
- 前記好気槽（３）から前記無酸素槽（２）に返送する返送水を、途中で溶存酸素低減槽（４）に流入させ、前記溶存酸素低減槽（４）で溶存酸素を低減させてから前記無酸素槽（２）に返送することを特徴とする請求項１記載の廃水浄化装置。
- 前記溶存酸素低減槽へは、前記嫌気槽へ流入する前の被処理水の一部または前記嫌気槽から流出される被処理水の一部が追加的に流入することを特徴とする請求項３記載の廃水浄化装置。
- 嫌気槽、無酸素槽、好気槽および沈殿槽を備える廃水浄化装置であって、
前記無酸素槽後端の好気槽から返送される返送水の供給を受け、前記無酸素槽前端からは被処理水の一部の供給を受け溶存酸素を低減させた後、前記無酸素槽に流入させる溶存酸素低減槽を備えることを特徴とする廃水浄化装置。 - 前記無酸素槽の前端から前記溶存酸素低減槽に供給される被処理水は、流入原水と前記無酸素槽前端の嫌気槽で処理された被処理水のうちいずれか一つ以上であることを特徴とする請求項５記載の廃水浄化装置。
- 前記無酸素槽前端の嫌気槽と前記無酸素槽は、前記無酸素槽で処理された被処理水の一部を前記無酸素槽前端の嫌気槽に返送する無酸素槽処理水返送ラインを備え、
前記無酸素槽後端の好気槽と前記無酸素槽後端の沈殿槽は、前記無酸素槽後端の沈殿槽で沈殿した沈殿物の一部を前記無酸素槽後端の好気槽に返送する汚泥（ｓｌｕｄｇｅ）返送ラインを備えることを特徴とする請求項５または６記載の廃水浄化装置。 - 前記溶存酸素低減槽（４）において、溶存酸素の低減されている被処理水が前記無酸素槽に流入する流入端にはノズルが追加的に設けられることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載の廃水浄化装置。
- 前記嫌気槽および前記無酸素槽は、その内部にジグザグに設けられる多数の隔壁を追加的に含み、前記隔壁は垂直に設けられ、前記隔壁の側面の一端は前記嫌気槽または前記無酸素槽の側壁面に密着され、多端は前記無酸素槽または前記嫌気槽の側壁面から離隔設置され、前記嫌気槽および前記無酸素槽内部の被処理水に栓流（ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ）を発生させることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の廃水浄化装置。
- 前記溶存酸素低減槽または前記隔壁は、前記好気槽（３）、嫌気槽（１）または無酸素槽（２）の内壁面にＰＥパネル固定用アングルを固定し、前記ＰＥパネル固定用アングルにＰＥパネルを組み込み、ジョイントをコーキング（ｃａｕｌｋｉｎｇ）することにより作製されることを特徴とする請求項９記載の廃水浄化装置。
- 前記ＰＥパネルは、分割された多数枚を連結設置されることを特徴とする請求項２または１０記載の廃水浄化装置。
- 被処理水を嫌気槽に流入させ、該被処理水を嫌気性菌を用いて処理する段階と、
前記嫌気槽で処理された被処理水を無酸素槽に流入させ脱窒菌を用いて処理した後、その一部は再び前記嫌気槽に返送する段階と、
前記無酸素槽で処理された被処理水を好気槽に流入させ好気性菌を用いて処理した後、その一部は再び前記無酸素槽に返送する段階と、
前記好気槽で処理された被処理水を沈殿槽で沈殿させ、その沈殿物の一部を前記好気槽に返送する段階と、を含むことを特徴とする廃水浄化方法。 - 前記好気槽（３）から前記無酸素槽（２）に返送する返送水を、途中で溶存酸素低減槽（４）に流入させ、前記溶存酸素低減槽（４）で溶存酸素を低減させてから前記無酸素槽（２）に返送することを特徴とする請求項１２記載の廃水浄化方法。
- 嫌気槽、無酸素槽、好気槽および沈殿槽を備える廃水浄化装置を用いて廃水を処理する廃水浄化方法であって、
前記無酸素槽前端からの被処理水の一部と前記無酸素槽後端の好気槽から返送される返送水とを、溶存酸素低減槽に流入させ溶存酸素を低減させた後、前記無酸素槽に流入させることを特徴とする廃水浄化方法。
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