JP2004521731A - 廃水処理装置用嫌気反応槽 - Google Patents
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Abstract
本発明の嫌気性反応槽は難分解性及び毒性物質、有機物質のような多様な物質を含む廃水を生物学的に処理することができる。嫌気反応の効果は流入される廃水と再生スラッジを一定に維持させることによって、またはその導入高さを別にすることによって極大化することができる。
Description
【0001】
本発明は上向流嫌気反応槽を含む廃水処理装置に係り、より詳しくは、通気性微生物と上向流嫌気反応槽を含む廃水処理装置の嫌気反応槽において、廃水及び搬送スラッジの放出管を回転させて導入させ、場合によっては廃水及び搬送スラッジの導入高さを別にすることによって嫌気反応が最大に行われることができるようにする廃水処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
通気性微生物と上向流嫌気反応槽を含む廃水処理装置及びこの装置を利用して難分解性及び毒性物質、栄養物質(N、P)と重金属を含む有機性廃水の安定的処理を図り、スラッジを高濃度に維持することができる経済的な廃水処理方法に関して本発明者は大韓民国に特許出願したことがある(大韓民国公開特許第2000-31978号)。前記従来の技術に関する図面を図1a乃至図1bに示した。
【0003】
前記従来の技術を見てみると、図1aは嫌気槽、好気槽、沈殿槽から構成され、前記嫌気槽には固定された有孔管形態の流入装置が前記嫌気槽の下部に位置し、前記流入装置には導入部で廃水及び搬送スラッジを導入させている。図1bは前記流入装置の平面模式図である。
【0004】
前記従来の技術によると、搬送ポンプによって搬送させた搬送スラッジを導入部と流入装置を通じて嫌気反応槽内に流入させた後、混合装置を用いて連続攪拌し、上向きに流れるスラッジの偏流及び流入混合物の断回路(blocking circuit)現象発生を防止している。しかし、前記従来の技術では前記流入装置が固定されていて廃水または搬送スラッジが常に一定の位置に投入されるので、混合装置が作動しても投入される層での廃水及びスラッジ濃度の不均一及び偏流現象を十分な程度に除去できないという短所があった。
【0005】
【特許文献1】大韓民国公開特許第2000-31978号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は前記のような従来の技術の問題点を解決するためのものであって、上向流嫌気反応槽に廃水及び搬送スラッジを流入させる時、廃水放出管6a及び搬送スラッジ放出管6bを軸上で回転させることによって廃水及び搬送スラッジが嫌気反応槽の一定の水平面上に均一に放出されるようにする嫌気反応槽を含む廃水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の廃水処理のための第1類型の嫌気反応槽1は、嫌気反応槽1の中央に垂直に形成され、駆動手段の動力伝達によって回転する主軸2と、嫌気反応槽1の外側上部に設置され、各々廃水及び搬送スラッジを流入させる廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4と、前記主軸2の上部周囲に固定設置されて前記主軸2の回転と共に回転し、前記廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4の末端から導入された廃水及び搬送スラッジを通過させる滞留部5と、前記主軸2と共に回転するように主軸2に固定設置され、一側末端が前記滞留部5と直結され、他側末端が嫌気反応槽1の内側下部に位置し、前記他側末端には廃水及び搬送スラッジ混合物が放出される有孔管が形成された一つまたは複数の放出管6と、一部スラッジが含まれた反応水が好気反応槽20に流出できるように嫌気反応槽1の上部に位置し、ウェアの構造を有する流出装置7と、嫌気反応槽1の下部に位置し、重力によって嫌気反応槽1の中央下部に沈殿したスラッジを処理するためのスラッジ集積装置8とを含む上向流嫌気反応槽1である。
【0008】
このような類型(上部流入形)による本発明の一例である上向流嫌気反応槽1を図2a及び2bを参照して詳細に説明する。
【0009】
まず、本発明の上向流嫌気反応槽1は前述のように、主軸2、廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4、滞留部5、放出管6、流出装置7、及びスラッジ集積装置8で構成されている。
【0010】
主軸2は滞留部5及び放出管6と固定結合されており、主軸モータ(M)の駆動力によって共に回転するように嫌気反応槽1の中央に垂直に形成されている。
【0011】
廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4は各々流入水及びスラッジ搬送ポンプの駆動力によって最終沈殿槽から搬送された搬送スラッジを嫌気反応槽1に導入するために嫌気反応槽1の外側上部に設置されている。廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4は図2a及び2bのように各々独立的に嫌気反応槽1の内部に流入されることもできるが、嫌気反応槽1の外部で一つの管に統合されて流入水と、流入水内の有機物質及び栄養塩類などを除去するための搬送スラッジとが混合された状態で滞留部5に導入されるようにすることもできる(図示省略)。
【0012】
次に、滞留部5は前記廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4の末端から導入された廃水及び搬送スラッジを通過させる部位であって、前記主軸2の上部周囲に固定設置されて主軸2が回転することによって共に回転する。廃水及び搬送スラッジは滞留部5で混合される。滞留部5は前記主軸2の上部のみ位置するように長さが短いこともでき(図2a)、嫌気反応槽1の上部から主軸2の下部まで長く延長されることもできる(図2b)。
【0013】
放出管6は前記滞留部5と直結され、嫌気反応槽1の内側下部に位置されており、前記滞留部5を通過した流入水及び搬送スラッジが嫌気反応槽1の内側下部に流入されるようにする。流入水及び搬送スラッジは前記放出管6の一面に設置された有孔管(管に孔が開いている形態)を通じて放出される。
【0014】
流出装置7は嫌気反応槽1の上部に位置し、嫌気反応槽1での流動過程で十分に成熟された、スラッジが一部含まれた反応水が好気反応槽20に流出できるようにウェアの構造を有している。スラッジによる詰り現象を防止し、流出水が均一に流出されるように前記流出装置7は、大韓民国公開特許第2000-31978号に開示されたように、ウェアの設置が中心から放射状の構造を有するようにするのが好ましい。
【0015】
本発明は、上部流入形嫌気反応槽1の他の例として、流入水及び搬送スラッジが混合されずに各々独立的に反応槽内の下部に放出されるようにする方式が適用された嫌気反応槽1を提供する。これを図3a及び3bを参照して具体的に説明する。
【0016】
前記例では、嫌気反応槽1の外側上部に各々廃水及び搬送スラッジを流入させる廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4が独立的に設置される。また、廃水を通過させる廃水滞留部5a及び搬送スラッジを通過させるスラッジ滞留部5bが空間的に分離設置され、廃水を放出する廃水放出管6a,6が前記廃水滞留部5aに、搬送スラッジを放出するスラッジ放出管6b,6が前記スラッジ滞留部5bに各々直結される。前記廃水滞留部5a及びスラッジ滞留部5b(したがって、廃水放出管6a,6及びスラッジ放出管6b,6も)は主軸2の上部周囲に固定設置されて主軸2が回転することによって共に回転する。
【0017】
一方、前記廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4は移動/回転不可能に反応槽に固定されている反面、廃水滞留部5a及びスラッジ滞留部5bは主軸2と共に回転するので、廃水が廃水流入管3から廃水滞留部5aに、搬送スラッジが搬送スラッジ流入管4からスラッジ滞留部5bに流入できるように構成されなければならない。このために、図4に示されたように、廃水滞留部5a及びスラッジ滞留部5bのうちのいずれか一つが他の一つを内包する構造を有するのが好ましい。廃水滞留部5a及びスラッジ滞留部5bは前記主軸2の上部のみ位置するように長さが短いこともでき(図3a)、嫌気反応槽1の上部から主軸2の下部まで長く延長されることもできる(図3b)。
【0018】
前記第1例における放出管6のように、廃水放出管6a,6及びスラッジ放出管6b,6は一側末端が各々廃水滞留部5a及びスラッジ滞留部5bと直結され、他側末端が嫌気反応槽1の内側下部に位置し、前記他側末端には廃水及び搬送スラッジが放出されるように有孔管が形成されている。
【0019】
本発明の第2例は第1例と同一な構成と機能を有する主軸2、流出装置7、スラッジ集積装置8などを共通的に備えている。
【0020】
本発明の廃水処理のための第2類型の嫌気反応槽1は、嫌気反応槽1の中央に垂直に形成され、駆動手段の動力伝達によって回転する主軸2と、嫌気反応槽1の外側下部に設置され、各々廃水及び搬送スラッジを流入させる廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4と、前記主軸2と共に回転するように前記主軸2の下部周囲に固定設置され、前記廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4と直結されていて導入された廃水及び搬送スラッジを通過させる滞留部5と、前記主軸2と共に回転するように主軸2に固定設置され、一側末端が前記滞留部5と直結され、他側末端が嫌気反応槽1の内側下部に位置し、前記他側末端には廃水及び搬送スラッジ混合物が放出される有孔管が形成された一つまたは複数の放出管6と、一部スラッジが含まれた反応水が好気反応槽20に流出できるように嫌気反応槽1の上部に位置し、ウェアの構造を有する流出装置7と、嫌気反応槽1の下部に位置し、重力によって嫌気反応槽1の中央下部に沈殿したスラッジを処理するためのスラッジ集積装置8とを含む上向流嫌気反応槽1である。
【0021】
このような類型は、流入水及び搬送スラッジが嫌気反応槽1の下部から流入される方式(下部流入形)の嫌気反応槽1を提供する。これを図5a及び5bを参照して具体的に説明する。
【0022】
まず、本発明の上向流嫌気反応槽1は前述の上部流入形のように、主軸2、廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4、滞留部5、放出管6、流出装置7、及びスラッジ集積装置8で構成されているが、上部流入形とは異なって前記廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4、滞留部5、放出管6が嫌気反応槽1の下部から上部方向に配置される。
【0023】
廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4は各々流入水及び搬送スラッジを嫌気反応槽1に導入するために嫌気反応槽1の外側下部に設置されている。廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4は図5aのように各々独立的に嫌気反応槽1の内部に流入されることもできるが、嫌気反応槽1の外部で一つの管に統合されて流入水及び搬送スラッジが混合された状態で滞留部5に導入されるようにすることもできる(図示省略)。
【0024】
次に、滞留部5は前記廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4と直結されていて導入された廃水及び搬送スラッジを通過させる部位であって、前記主軸2の下部嫌気反応槽1のケースと接する部位に設置される。この時、滞留部5は嫌気反応槽1のケースと固定結合される滞留部5下部と、主軸2と固定結合される滞留部5上部との結合構造を有する(図5b)。滞留部5の内部は滞留部5の外部と遮断(液体の通過防止)されなければならないだけでなく、固定されている滞留部5下部−嫌気反応槽1のケースに対して滞留部5上部−主軸2は自由に回転しなければならないので、前記滞留部5下部−滞留部5上部の接触部位は回転可能に密封されるベアリング(mechanically-sealed bearing)構造であるのが好ましい。
【0025】
放出管6は前記滞留部5上部と直結されて嫌気反応槽1の内側下部に位置していて、前記滞留部5を通過した流入水及び搬送スラッジが嫌気反応槽1の内側下部に流入されるようにする。流入水及び搬送スラッジは前記放出管6の一面に設置された有孔管(管に孔が開いている形態)またはノズルを通じて放出される。
【0026】
その他に、主軸2、流出装置7、スラッジ集積装置8の機能及び構成は前記上部流入形と同じで、滞留部5及び放出管6も上部流入形と同一に主軸2と固定結合されて共に回転するように構成される。
【0027】
本発明は、下部流入形嫌気反応槽1の他の例として、流入水及び搬送スラッジが混合されず各々独立的に反応槽内の下部に放出されるようにする方式が適用された嫌気反応槽1を提供する。これを図6a及び6bを参照して具体的に説明する。
【0028】
前記例では、嫌気反応槽1の外側上部に各々廃水及び搬送スラッジを流入させる廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4が独立的に設置される。また、廃水を通過させる廃水滞留部5a及び搬送スラッジを通過させるスラッジ滞留部5bが空間的に分離設置され、廃水を放出する廃水放出管6a,6が前記廃水滞留部5aに、搬送スラッジを放出するスラッジ放出管6b,6が前記スラッジ滞留部5bに各々直結される。
【0029】
一方、前記廃水流入管3及び搬送スラッジ流入管4は移動/回転不可能に反応槽に固定されている反面、廃水滞留部5a及びスラッジ滞留部5bは主軸2と共に回転する構造でなければならない。このために、図6bに例示されたように、各滞留部5は嫌気反応槽1のケースと固定結合される滞留部5下部と、主軸2と固定結合される滞留部5上部が結合されたものであって、廃水滞留部5a及びスラッジ滞留部5bのうちのいずれか一つが他の一つを内包する構造でなければならない。前記下部流入形の第1例と同じ理由で、前記各滞留部5下部−滞留部5上部の接触部位は回転可能に密封されるベアリング(mechanically-sealed bearing)構造であるのが好ましい。
【0030】
その他に、主軸2、流出装置7及びスラッジ集積装置8の機能と構成は前記上部流入形と同一であり、滞留部5及び放出管6も上部流入形と同一に主軸2と固定結合されて共に回転するように構成される。
【0031】
以上のような構造と機能を有する嫌気反応槽1において、前記放出管6に形成された有孔管はスラッジによる詰り現象を防止することができる程度の直径を有するのが好ましい。また、前記放出管6が主軸2の回転によって共に回転する時、放出管6が回転する水平面上で各有孔管が特定位置にとどまる時間は回転軸に近いほど一層長くなる。したがって、廃水及び搬送スラッジの放出分布を均一にするために、回転軸に近いほど有孔管の間の距離を広く配置したり、有孔管の直径を小さく形成するのが好ましい。反応槽の大きさ、処理しようとする流入水の種類などによって有孔管の間の距離は20cm〜2m程度、有孔管の直径は20mm〜150mm程度であるのが好ましい。
【0032】
有孔管は放出管6の下面、上面、側面のどこにも設置することができる。ただし、下面に設置する場合、流入水または搬送スラッジの円滑な分配のために有孔管の直下に多様な形態のノズルを設置することが好ましい(図7)。
【0033】
前記放出管6は嫌気反応槽1の規模と構造によって1つ乃至複数個を設置することができる。反応槽の直径が6〜10mである場合であれば、平面から見る時各々90゜角度に4つの放出管6(流入水とスラッジが混合放出される場合)または各々4つの廃水放出管6a及びスラッジ放出管6b(流入水とスラッジが分離放出される場合)を設置するのが好ましい。後者の場合、廃水放出管6aとスラッジ放出管6bはその配置される高さが相異しているのが良い。放出管6の設置個数が4つ以下であると、放出される流入水及びスラッジの偏流現象が発生し、4つ以上であると、装置が複雑で設置費用が増加する。
【0034】
嫌気反応槽1の直径が8m以上になると、放出管6に形成された有孔管の距離及び/または直径を調整しても回転軸に隣接した部位と外郭部位との間の流入水及びスラッジの放出が不均一になることがある。このような場合、回転軸隣接部位用放出管6と外郭部位用放出管6を分離設置することによって流入水及びスラッジの偏流現象を最大限減少させることができる(図示省略)
【0035】
本発明の嫌気反応槽1において、スラッジの偏流を防止し、嫌気条件下での微生物による発酵反応が活発に起きて嫌気反応槽1内の難分解性及び毒性物質と栄養物質(N、P)を含む有機性廃水を効率的に浄化させることができるように、連続的に反応水を攪拌する混合装置40を設置することができる。この場合、混合装置40は嫌気反応槽1の主軸2に50cm〜1m程度の間隔で、反応槽当り3乃至6個程度設置される。前記混合装置40による反応によって沈殿したスラッジはスラッジ集積装置8を通じて嫌気反応槽1の下部中央に集められ、スラッジ排出ポンプの駆動力によって反応槽の外部に排出される。
【0036】
以下、本発明による上向流嫌気反応槽1のうちの上部流入形の第2類型の嫌気反応槽1が適用された廃水処理装置における前記嫌気反応槽1の作用及び効果を説明する。この廃水処理装置の構成を図8に示した。
【0037】
例として挙げた廃水処理装置は上向流嫌気反応槽1の他に、好気反応槽20及び最終沈殿槽30を含む。この時、使用される好気反応槽20は通気性の発酵微生物が十分な活性を示すことができるように十分な酸素を供給するために好気反応槽20の下部に酸素発生装置である散気管31を含んでおり、このような好気反応槽20は通常当業界で使用される材質及び構造のものであれば、全て使用することができる。また、最終沈殿槽30は前記好気反応槽20の反応水内の通気性微生物によって効率的に分解されたスラッジを除去するために用いられるものであって、重力によってスラッジをゆっくり除去して廃水を浄化し純水を得ることができる重力式の沈殿槽30が好ましいが、スカム防止用板を設置した沈殿槽30などを使用することもできる。また、ここで沈殿したスラッジはスラッジ集積装置8に集められた後、スラッジ搬送ポンプ32によって嫌気反応槽1の外側上部に位置した搬送スラッジ流入管4を経てスラッジ滞留部5bに搬送され、次にスラッジ放出管6b,6を通じて嫌気反応槽1内に放出される。廃水は嫌気反応槽1の外側上部に位置した廃水流入管3を経て廃水滞留部5aに移動し、次に廃水放出管6a,6を通じて嫌気反応槽1の下部に放出される。この時、前記廃水及び搬送スラッジは、廃水放出管6a,6及びスラッジ放出管6b,6が所定の速度で回転するので、嫌気反応槽1の下部水平面上に均一に放出される。前記嫌気反応槽1内で効率的に分解されたスラッジは重力によって嫌気反応槽1の下部に沈殿し、次にスラッジ排出ポンプ33によってスラッジに分離排出される。反応過程で有機物質及び毒性物質が分解除去された反応水は流出装置7を通じて好気反応槽20に流入される。一方、嫌気反応槽1には主軸2の上部末端に駆動装置が装着され、嫌気反応槽1内の主軸2と連結されている混合装置40の攪拌のための駆動力を提供する。
【発明の効果】
【0038】
以上で詳細に説明し立証したように、本発明は廃水処理施設に適用される上向流嫌気反応槽1を提供する。廃水処理施設に本発明の上向流嫌気反応槽1を適用すると、難分解性及び毒性物質、または窒素や燐のような栄養物質と重金属を含む有機性廃水を生物学的に処理することができるだけでなく、反応槽で高濃度のスラッジを維持させることにより他の生物学的反応槽より体積を小さくすることができるので経済的に廃水を処理することができる。特に、本発明の上向流嫌気反応槽1はスラッジの高濃度によって下水処理場の場合に濃縮槽を省略することができ、1次沈殿槽30を反応槽として利用することができるので処理場の敷地はもちろん、建設費用と運転費用を節約できる付随的な効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0039】
以下、本発明の上向流嫌気反応槽1を含む廃水処理装置を利用した廃水処理方法を段階別により詳細に説明する(図8参照)。
【0040】
第1段階:嫌気反応槽内への流入水流入
難分解性及び毒性物質と栄養物質(N、P)を含む有機性廃水などの流入水を嫌気反応槽1の外側上部に設置された廃水流入管3と、廃水滞留部5a及び廃水放出管6a,6を通じて嫌気反応槽1内に流入させる。
【0041】
第2段階:嫌気反応槽内発酵
前記段階で嫌気反応槽1内に流入された難分解性及び毒性物質と栄養物質を含む流入水をより効率的に浄化するために、嫌気反応槽1の外側上部に設置された搬送スラッジ流入管4と、スラッジ滞留部5b及びスラッジ放出管6b,6を通じて嫌気反応槽1内に活性スラッジを導入する。その次に、反応槽内の主軸2に装置された混合装置40を3乃至20rpm範囲で連続的に攪拌して十分な発酵反応を誘導する(放出管6そのものが反応水を混合する役割も果たすので、場合によっては混合装置40が省略されることもできる)。
【0042】
一方、難分解性及び毒性物質、または窒素や燐のような栄養物質と重金属を含む有機性廃水をより効率的に浄化するために、本発明による嫌気反応槽1を連続的に複数個設置することができる(図示省略)。この場合、前に設置された嫌気反応槽1から1次発酵された反応水を後に設置された嫌気反応槽1の廃水流入管3に送り、好気反応槽20内で曝気工程後、内部循環ポンプによって内部循環させた好気反応槽20の一部スラッジが含まれた搬送スラッジを後に設置された嫌気反応槽1に流入させた後、適切な条件(必要な場合、混合装置40稼動)で上向きに流れるスラッジの偏流を防止しながら2次発酵させる段階を追加する。このような攪拌は嫌気反応槽1内のスラッジと有機性廃水の混合物が前記反応をしながら上昇する時、スラッジの濃度が高いことによって流入混合物の断回路(blocking circuit)現象が起こることを防止することができる。
【0043】
この時、前記混合装置40または放出管6の回転速度は混合装置40または放出管6の最外郭によって描かれる円を基準に円周速度が3〜10m/分程度であるのが好ましい。円周速度が3m/分未満である場合には断回路(blocking circuit)現象が発生して十分な反応が起こらず、また、10m/分が越える場合には完全混合が行われて押出形反応槽の長所を利用できない点で好ましくない。
【0044】
第3段階:好気反応槽への流出
前記工程を通じて沈殿した一部のスラッジは嫌気反応槽1内の下部中央に位置したスラッジ集積装置8に集められた後、スラッジ排出ポンプ33の駆動力によって排出され、上昇する一部スラッジが含まれた反応水は嫌気反応槽1の上部に位置した流出装置7を通じて嫌気反応槽1から好気反応槽20に流出される。
【0045】
第4段階:好気反応槽内曝気
前記工程で嫌気反応槽1から流出された一部スラッジを含んでいる反応水に散気管31を通じて十分な酸素を供給する。そうすると、スラッジのうちの好気性菌、または通気性菌の活性が高くなることにより廃水中のいろいろな有機物などが酸化分解されてH2OやCO2などの無機物に浄化され、アンモニア性窒素と有機窒素は硝酸性窒素になり、スラッジは燐を過剰摂取するようになる。
【0046】
第5段階:純水分離及びスラッジ搬送
前記曝気工程によって一部浄化された反応水を最終沈殿槽30に移して純水は別途に分離し、重力によって沈殿したスラッジは最終沈殿槽30の下部中央のスラッジ集積装置8に集め、スラッジ搬送ポンプ32の駆動力を利用して嫌気反応槽1の外側上部に位置した搬送スラッジ流入管4を通じて嫌気反応槽1内に搬送された後、嫌気反応槽1内でスラッジ排出ポンプ33の駆動力を利用してスラッジ消化槽や脱水装置などのスラッジ減量装置を通じて外部に排出される。
【0047】
以上で、本発明による廃水処理方法は嫌気反応槽1または好気反応槽20などにニトロソモナス(Nitrosomonas)、ニトロバクタ(Nitrobacter)、ジニトリフェア(Denitrifier)、硫黄還元バクテリア(Sulfate reducing bacteria)、シュードモナス(Pseudomonas)、アクロモバクタ(Achromobacter)、アエロバクタ(Aerhorbacter)、マイクロコックス(Micrococcus)、バシラス(Bacillus)、プロテウス(Proteus)、フラボバクテリウム(Flavobacterium)、アシネトバクタ(Acinetobacter)、コリンバクテリウム(Corynebacterium)またはミコバクテイルム(Mycobacterium)などの微生物、または廃水に含有された有機物の種類などによって商業上利用可能ないろいろな通気性微生物を利用することもできる。
【0048】
以上のように、本発明による嫌気反応槽1を含む廃水処理装置は難分解性及び毒性物質と栄養物質を含む有機性廃水を通気性微生物と上向流の嫌気反応槽1を利用して処理することによって、従来の廃水処理装置に比べてより効率的に廃水を処理できる長所がある。
【0049】
以下、本発明を水理特性実験及び実施例に基づいてより詳細に説明する。水理特性実験は本発明による上向流嫌気反応槽の水理的特徴を検討したものである。実施例は前述の本発明の上向流嫌気反応槽1を含む廃水処理装置(図8)で廃水を処理することに関する。水理特性実験及び実施例は本発明の効果を説明するためのものに過ぎず、本発明の要旨によって本発明の範囲がこれら実施例に限定されないということは当業界における通常の知識を有する者には自明なことである。
【0050】
嫌気反応槽の水理学的特性測定実験
上向流嫌気反応槽1の水理学的特性を把握するための実験を遂行した。使用した反応槽1は直径9cm、高さ30cmであった。反応槽1内には横8cm、縦2cm大きさの混合装置40を3段で設置した。
【0051】
反応槽1の運転による分散度を測定することであるので、搬送スラッジを注入せず、塩素イオン濃度が500ppmである水溶液を、反応槽1の底から5cm高さに設置された細い2つのホースを通じて反応槽1内に投入した。ホースの末端(実際反応槽におけるノズルに該当)は主軸から各々4cm、1.5cm離隔させた。塩素イオン水溶液は滞留時間が各々1時間及び3時間になるように流入させた。
【0052】
混合装置40の回転数は各々0、3、5、10rpmに変化させた。0、3、5、10rpmは混合装置40の円周速度では各々約0.00、0.75、1.25、2.51M/分に該当する。
【0053】
流入水の塩素イオン濃度をC0、流出水の塩素イオン濃度をC、経過時間をT、流出水の塩素イオン濃度が流入水の濃度と同一になる経過時間をT0として、滞留時間別に時間経過による流出水の濃度変化をグラフに示した。図9a及び9bは各々滞留時間が1時間及び3時間である場合である。
【0054】
図面に示されているように、滞留時間が1時間である場合、混合がない時は1時間経過後から徐々に塩素イオンが流出水に検出され始め、1時間20分経過後は流出水の塩素イオン濃度がC0に至った。一方、混合強度が3rpmである場合、55分から流出水に塩素イオンが検出され始め、1時間15分経過後はC0に至った。5rpmである場合、約30分後から検出され始め、1時間30分経過後は流出水でC0が検出された。10rpmである場合、注入5分後から塩素イオンが検出され始め、約1時間30分後からはC0の濃度に検出された。
【0055】
滞留時間が3時間である時、混合が3rpmである場合には3時間後から塩素イオンが検出され始め、10分以内に流出水でC0の濃度に検出された。しかし、3rpmである場合、25分以後から塩素イオンが検出され始め、4時間後からは流入水の塩素イオン濃度と同一に現れた。5rpmである場合には30分後、10rpmである場合には15分後から塩素イオンが検出され始め、完全混合形に接近した。
【0056】
前記のような結果を見ると、混合強度が0rpmと3rpmである時に理想的なプラグフロー(plug flow)流れに接近し、5と10rpmである時に完全混合形に接近することが分かった。
【0057】
実施例
(1)パイロットプラントシステムの規格
1)嫌気反応槽は本発明の第1類型、即ち、廃水及び搬送スラッジが主軸の上部に位置する滞留部に導入されて混合された状態で分配される類型のものを適用した。嫌気反応槽の具体的な規格を下記表1に示した。
2)好気反応槽:横2.0m、縦3.0m、高さ5.5m、有効容量26m3
3)沈殿槽:直径2.4m、高さ3.0m、有効容量11m3
【0058】
(表1)
【0059】
(2)運転条件
1)処理流量:150m3/日
2)主軸の回転速度:0.5rpm(混合装置の円周速度では約3.5M/分)
3)処理温度:20〜28℃の建物内で処理
【0060】
(3)結果
廃水処理装置が安定化された後、7日間隔に総7回にわたって流入水及び流出水濃度の生物学的酸素要求度(BOD)、化学的酸素要求度(COD)、総溶存物質(TSS)、総窒素濃度(TN)及び総燐濃度(TP)を測定した。各測定結果を表2に、各処理効率及び平均処理効率を表3に各々示した。
【0061】
(表2)
(単位:mg/L)
【0062】
(表3)
(単位:%)
【0063】
以上からわかるように、BODの場合、流入水の濃度が157.2〜278.0mg/lに変わるが、流出水の濃度は7.0〜8.0mg/lに平均96%以上処理された。窒素の場合、33.1〜37.9mg/l濃度の流入水で70%以上が処理されて6.2〜10.6mg/lに、燐の場合には2.9〜6.7mg/lで流出水は0.1〜0.9mg/lに90%以上非常に安定的に処理されている。
【0064】
実施例で適用された廃水処理装置が安定化された後、嫌気反応槽1及び好気反応槽20でのスラッジ濃度及び搬送スラッジ及び排出スラッジ濃度を測定して表4に示した。
【0065】
(表4)
【0066】
本発明による嫌気反応槽1が適用された廃水処理装置によると、嫌気反応槽1で非常に高濃度のスラッジが排出され、好気反応槽20と嫌気反応槽1での運転中のスラッジ濃度が非常に高いことを確認することができた。
【図面の簡単な説明】
【0067】
【図1】aは、従来の技術における第1実施例の模式図である。bは、従来の技術における流入装置の平面模式図である。
【図2】aは、本発明による上部流入形反応槽のうちの廃水と搬送スラッジを統合流入させる類型の概略図である。bは、本発明による上部流入形反応槽のうちの廃水と搬送スラッジを統合流入させる他の類型の概略図である。
【図3】aは、本発明による上部流入形反応槽のうちの廃水と搬送スラッジを個別流入させる類型の概略図である。bは、本発明による上部流入形反応槽のうちの廃水と搬送スラッジを個別流入させる他の類型の概略図である。
【図4】図3aに適用される滞留部及び放出管の一例を示す概略図である。
【図5】aは、本発明による下部流入形反応槽のうちの廃水と搬送スラッジを統合流入させる類型の概略図である。bは、図5aに適用される滞留部部分を例示する部分概略図である。
【図6】aは、本発明による下部流入形反応槽のうちの廃水と搬送スラッジを個別流入させる類型の概略図である。bは、図6aに適用される滞留部部分を例示する部分概略図である。
【図7】本発明におけるノズルの一例を示す概略図である。
【図8】本発明による嫌気反応槽を含む廃水処理装置の装置構成概略図である。
【図9】a、bは本発明による水理学的実験結果図である。
【符号の説明】
【0068】
1 嫌気反応槽
2 主軸
3 廃水流入管
4 搬送スラッジ流入管
5 滞留部
5a 廃水滞留部
5b スラッジ滞留部
6 放出管
6a 廃水放出管
6b スラッジ放出管
7 流出装置
8 スラッジ集積装置
20 好気反応槽
30 沈殿槽
31 散気管
32 スラッジ搬送ポンプ
33 スラッジ排出ポンプ
40 混合装置
Claims (8)
- 廃水処理装置に適用される嫌気反応槽において、
前記嫌気反応槽は、嫌気反応槽の中央に垂直に形成され、駆動手段の動力伝達によって回転する主軸と、
嫌気反応槽の外側上部に設置され、各々廃水及び搬送スラッジを流入させる廃水流入管及び搬送スラッジ流入管と、
前記主軸と共に回転するように前記主軸の上部周囲に固定設置され、前記廃水流入管及び搬送スラッジ流入管の末端から導入された廃水及び搬送スラッジを通過させる滞留部と、
前記主軸と共に回転するように主軸に固定設置され、一側末端が前記滞留部と直結され、他側末端が嫌気反応槽の内側下部に位置し、前記他側末端には廃水及び搬送スラッジ混合物が放出される有孔管が形成された一つまたは複数の放出管と、
一部スラッジが含まれた反応水が好気反応槽に流出できるように嫌気反応槽の上部に位置し、ウェアの構造を有する流出装置と、
嫌気反応槽の下部に位置し、重力によって嫌気反応槽の中央下部に沈殿したスラッジを処理するためのスラッジ集積装置と
を含むことを特徴とする上向流嫌気反応槽。 - 前記主軸に均一な間隔で設置された混合装置をさらに含むことを特徴とする、請求項1記載の上向流嫌気反応槽。
- 廃水処理装置に適用される嫌気反応槽において、
前記嫌気反応槽は、嫌気反応槽の中央に垂直に形成され、駆動手段の動力伝達によって回転する主軸と、
嫌気反応槽の外側上部に設置され、各々廃水及び搬送スラッジを流入させる廃水流入管及び搬送スラッジ流入管と、
前記主軸と共に回転するように前記主軸の上部周囲に固定設置され、前記廃水流入管の末端から導入された廃水を通過させる廃水滞留部と、
前記主軸と共に回転するように前記主軸の上部周囲に固定設置され、前記搬送スラッジ流入管の末端から導入された搬送スラッジを通過させるスラッジ滞留部と、
前記主軸と共に回転するように主軸に固定設置され、一側末端が前記廃水滞留部と直結され、他側末端が嫌気反応槽の内側下部に位置し、前記他側末端には廃水が放出される有孔管が形成された一つまたは複数の廃水放出管と、
前記主軸と共に回転するように主軸に固定設置され、一側末端が前記滞留部と直結され、他側末端が嫌気反応槽の内側下部に位置し、前記他側末端には搬送スラッジが放出される有孔管が形成された一つまたは複数のスラッジ放出管と、
一部スラッジが含まれた反応水が好気反応槽に流出できるように嫌気反応槽の上部に位置し、ウェアの構造を有する流出装置と、
嫌気反応槽の下部に位置し、重力によって嫌気反応槽の中央下部に沈殿したスラッジを処理するためのスラッジ集積装置と
を含むことを特徴とする上向流嫌気反応槽。 - 前記主軸に均一な間隔で設置された混合装置をさらに含むことを特徴とする、請求項3記載の上向流嫌気反応槽。
- 廃水処理装置に適用される嫌気反応槽において、
前記嫌気反応槽は、嫌気反応槽の中央に垂直に形成され、駆動手段の動力伝達によって回転する主軸と、
嫌気反応槽の外側下部に設置され、各々廃水及び搬送スラッジを流入させる廃水流入管及び搬送スラッジ流入管と、
前記主軸と共に回転するように前記主軸の下部周囲に固定設置され、前記廃水流入管及び搬送スラッジ流入管と直結されていて、導入された廃水及び搬送スラッジを通過させる滞留部と、
前記主軸と共に回転するように主軸に固定設置され、一側末端が前記滞留部と直結され、他側末端が嫌気反応槽の内側下部に位置し、前記他側末端には廃水及び搬送スラッジ混合物が放出される有孔管が形成された一つまたは複数の放出管と、
一部スラッジが含まれた反応水が好気反応槽に流出できるように嫌気反応槽の上部に位置し、ウェアの構造を有する流出装置と、
嫌気反応槽の下部に位置し、重力によって嫌気反応槽の中央下部に沈殿したスラッジを処理するためのスラッジ集積装置と
を含むことを特徴とする上向流嫌気反応槽。 - 前記主軸に均一な間隔で設置された混合装置をさらに含むことを特徴とする、請求項5記載の上向流嫌気反応槽。
- 廃水処理装置に適用される嫌気反応槽において、
前記嫌気反応槽は、嫌気反応槽の中央に垂直に形成され、駆動手段の動力伝達によって回転する主軸と、
嫌気反応槽の外側下部に設置され、各々廃水及び搬送スラッジを流入させる廃水流入管及び搬送スラッジ流入管と、
前記主軸と共に回転するように前記主軸の下部周囲に固定設置されて前記主軸の回転と共に回転し、前記廃水流入管と直結されていて導入された廃水を通過させる廃水滞留部と、
前記主軸と共に回転するように前記主軸の下部周囲に固定設置されて前記主軸の回転と共に回転し、前記搬送スラッジ流入管4と直結されていて導入された搬送スラッジを通過させるスラッジ滞留部と、
前記主軸と共に回転するように主軸に固定設置され、一側末端が前記廃水滞留部と直結され、他側末端が嫌気反応槽の内側下部に位置し、前記他側末端には廃水が放出される有孔管が形成された一つまたは複数の廃水放出管と、
前記主軸と共に回転するように主軸に固定設置され、一側末端が前記滞留部と直結され、他側末端が嫌気反応槽の内側下部に位置し、前記他側末端には搬送スラッジが放出される有孔管が形成された一つまたは複数のスラッジ放出管と、
一部スラッジが含まれた反応水が好気反応槽に流出できるように嫌気反応槽の上部に位置し、ウェアの構造を有する流出装置と、
嫌気反応槽の下部に位置し、重力によって嫌気反応槽の中央下部に沈殿したスラッジを処理するためのスラッジ集積装置と
を含むことを特徴とする上向流嫌気反応槽。 - 前記主軸に均一な間隔で設置された混合装置をさらに含むことを特徴とする、請求項7記載の上向流嫌気反応槽。
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