JP2005279386A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易な構成でありながら、複数の反応槽（曝気槽）に均一にまたは任意の水量の原水を分配することが可能な排水処理装置を提供する。
【解決手段】 原水を活性汚泥と混合して曝気処理する曝気槽１と、この曝気槽１に原水の一部または全部を供給する主供給路７と、この主供給路７から複数分岐された副供給路１０と、主供給路７と副供給路１０との間に設けられた可動堰１１とを具備し、副供給路１０は、曝気槽１の長手方向に所定の間隔を開けて曝気槽１に連絡される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排水処理装置に係り、特に合流式下水道の排水処置における雨天時の下水活性汚泥処理に好適な排水処理装置に関する。

従来から汚水を下水処理場で処理すべく、この汚水を下水処理場まで運ぶ方式として、汚水と雨水とを合流させた下水（原水）を一つの管路により下水処理場に送り込む合流式下水道が知られている。この方式は、雨水が洗い流した道路上の汚濁物質も下水処理場で処理できる上、下水処理場まで下水（原水）を導く管路が一つで済むため整備コストが安く効率的である等の利点があり、大都市圏等、早くから下水道事業に着手した自治体に多く採用されている。

一方、下水処理場は、図７に示すように管路から流れ込む原水に含まれる有機物を好気性生物反応によって分解処理する曝気槽１と、この曝気槽１にその底部から空気を送り込む曝気装置１Ａと、この曝気槽１で分解された処理水に含まれる懸濁物と液体とを分離する沈殿槽２を備えている。この沈殿槽２にて沈殿した汚泥は、返送汚泥として曝気槽１に戻される一方、沈殿槽２の上澄水は河川等に放流されて下水処理が行われる。尚、曝気槽１は、一般に複数の曝気槽１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが隔壁３ａ，３ｂ，３ｃによって区画され、原水と活性汚泥の混合液が隔壁３ａ，３ｂ，３ｃの上部を越えて流れるように直列に連結して設けられている。そして最終段の曝気槽１ｄには、次段の沈殿槽２に混合液を流し込む移送管４が連絡している。

ところで上述した合流式下水道にあっては、雨天時下の活性汚泥処理が重要である。つまり、雨天時は晴天時に比べて下水処理場に流れ込む原水が雨水により増加し、この雨水を含む原水が曝気槽をオーバフローし、原水や曝気槽内の汚泥が下水処理場から放流されることがある為である。このような合流式下水道の不都合点を改善する方法として、例えば３Ｗ処理法（スリーダブリュー処理法：Wet Weather Wastewater Treatment Method）が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。この方法は、図７に示すように雨天時に下水処理場に流れ込む下水（原水）を晴天時の計画時間最大汚水量［１Qsh］の３倍量［３Qsh］まで処理施設に送水し、そのうちの［１Qsh］については、活性汚泥処理法によって処理し、残りの［２Qsh］を曝気槽１の後段にステップ流入させて活性汚泥処理を行い、雨天時放流汚泥負荷の削減効果を向上させるものである。

或いは複数の曝気槽からなる下水処理場において、下水および改質汚泥の分解性能を高めるとともに、活性汚泥を減容化して高水質の処理水を安定して得る下水の活性化処理方法および装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。この方法および装置は、下水に含まれる有機物を好気性生物反応によって分解する複数の曝気槽を直列に接続し、各曝気槽に下水を分割注入する下水分割注入路を備えたものである。具体的にこの下水処理装置には、図８に示すように複数の直列に接続された各曝気槽１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄにそれぞれ原水を送り込む搬送路５の壁面に複数の分割注入路６を備えて構成される。この分割注入路６には、それぞれ各曝気槽１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに流れ込む原水の量を調整する仕切り弁６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがそれぞれ設けられている。

この下水の活性化処理方法および装置にあっては、複数の分割注入路６によって分割された下水を直列多段に構成された曝気槽１にそれぞれ注入する。このため各曝気槽に存在する活性汚泥によって原水に含まれる有機物の分解がなされ、特に後段の曝気槽における負荷を小さくすることができる。
特開２００３−１０８７７号公報 古川 清、「大阪市における雨天時下水活性汚泥処理法（３Ｗ処理法）について」、下水道協会誌、社団法人日本下水道協会、２００２年５月、第３９巻、第４７５号、ｐ．４０‐４４

上述の３Ｗ処理法または下水の活性化処理方法および装置にあっては、下水処理場に流入した原水を複数の曝気槽（反応槽）１に例えば複数の分割注入路６を用いて分割して流し込んでいる。このため、各分割注入路６からそれぞれ等量の原水を複数の曝気槽（反応槽）１に流し込むには、各分割注入路６に設けられた仕切り弁５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄの開度制御が難しいという問題がある。つまり、曝気槽１の初段側、すなわち搬送路５の上流側にあっては、この搬送路５に流れる原水量が多く、また原水の水位が高いため、分割注入路６に設けた仕切り弁６ａの開度を狭く調整する。一方、曝気槽１の後段側、すなわち搬送路５の下流側にあっては、流れ込む原水量少なく、また原水の水位も低いため分割注入路６に設けられた仕切り弁６ｄの弁開度を広めに調整する必要がある。このため多数の反応槽が直列に接続された曝気槽１に対して複数分割して原水を流し込む場合、その分割数が増えるほど、曝気槽１に流し込む原水量の調整が複雑になるという問題があった。特に合流式下水道にあっては、雨水による原水の流量変化が激しく、分割注入路６における適切な弁開度を制御することが難しいという問題がある。

本発明はこのような従来の事情に対処してなされたものであり、その目的は、簡易な構成でありながら、複数の反応槽（曝気槽）に均一にまたは任意の水量の原水を分配することが可能な排水処理装置を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明に係る排水処理装置は、原水を活性汚泥と混合して曝気処理する曝気槽と、この曝気槽に原水の一部または全部を供給する主供給路と、
この主供給路から複数分岐された副供給路と、前記主供給路と前記副供給路との間に設けられた可動堰とを具備し、
前記副供給路は、前記曝気槽の長手方向に所定の間隔を開けて前記曝気槽に連絡されていることを特徴としている。

上述の排水処理装置は、主供給路と複数の副供給路とを隔てる可動堰を介して主供給路に流れる原水を予め副供給路に配分する。そして配分された原水は、副供給路を介して連絡された所定の曝気槽にそれぞれ送られる。
好ましくは前記可動堰は、前記主供給路における前記原水の流入方向に対して所定の角度をなして前記各副供給路毎にそれぞれ配設されることが望ましい。

上述の排水処理装置は、主供給路と複数の副供給路を隔てている可動堰の上方開孔面積を広くとることができ、主供給路から副供給路への原水の流入抵抗を低くすることができる。
より好ましくは前記可動堰は、前記各副供給路に流れる原水量をその高さを制御して調整可能とすることが望ましい。

また、前記可動堰は、流体を駆動源としてその高さを調整する機械駆動部を備えるものとして構成される。或いは、前記可動堰は、モータを駆動源としてその高を調整する電気駆動部を備えるもとして構成される。
上述の排水処理施設は、可動堰の高さを可変することで、主供給路と複数の副供給路との間に流れる原水量を調整する。具体的に可動堰は、圧縮空気、油圧、水圧等の駆動源または電気モータ等によって駆動されるアクチュエータ等の駆動機構によってその高さが制御される。つまり可動堰の高さを低くすれば、主供給路から副供給路に流れる下水の水量を増加でき、逆に可動堰の高さを高くすれば、主供給路から副供給路に流れ込む水量を減少または停止することができる。

更に本発明に係る排水処理装置にあっては、前記主供給路に流れる原水の水位を計測する計測装置を備え、この計測装置が計測した原水の水位に応じて前記可動堰の高さを調整することを特徴としている。好ましくは前記計測装置は、前記主供給路の上方に位置付けられて該主供給路に流れる原水に向かって超音波を放射したとき、該原水から反射される該超音波の往復時間から原水の水位を求めることが望ましい。また、前記計測装置が計測した原水の水位は、前記副供給路に流れる原水量を定めるものとしている。

上述の排水処理装置によれば、原水の流入量の変化、つまり晴天時や雨天時等の天候の変化による原水の流量変化に応じて可動堰の高さを可変制御して、複数の副供給路に流れ込む原水量を調整する。具体的には、主供給路の上方に設けられた超音波センサが該原水に対して照射する超音波の往復時間から原水の水位を求める。そして原水が主供給路に占める高さに応じて可動堰の高さを調整して、副供給路に流れる原水量を調整する。

以上説明したように、本発明の排水処理装置においては、請求項１に記載するように原水を活性汚泥と混合して曝気処理する曝気槽と、この曝気槽に原水の一部または全部を供給する主供給路と、この主供給路から複数分岐された副供給路と、前記主供給路と前記副供給路との間に設けられた可動堰とを具備し、前記副供給路は、前記曝気槽の長手方向に所定の間隔を開けて前記曝気槽に連絡されているので、主供給路と複数の副供給路とを隔てる可動堰を介して主供給路に流れ込む原水を予め副供給路に配分することができる。そして配分された原水は、副供給路を介して連絡された所定の曝気槽にそれぞれ流し込むことができる。

また本発明の排水処理装置においては、請求項２記載に記載するように前記可動堰は、前記主供給路における前記原水の流入方向に対して所定の角度をなして前記各副供給路毎にそれぞれ配設されている。このため主供給路と複数の副供給路を隔てている可動堰の上端部の長さを長くとることができ、主供給路から副供給路への原水の流入抵抗を低くすることが可能となる。

また前記可動堰は、請求項３記載に記載するように前記各副供給路に流れる原水量をその高さを制御して調整している。具体的には、請求項４または５に記載するように前記可動堰は、流体を駆動源としてその高さを調整する機械駆動部、またはモータを駆動源としてその高さを調整する電気駆動部を備えている。このため各副供給路に流れ込む原水の量を可動堰の高さを調整するだけで任意に可変することができる。したがって、原水中に含まれる汚水の性状に応じて各処理槽に流入させる原水量を容易に調整することができる。

更に本発明に係る排水処理装置にあっては、請求項６に記載するように前記主供給路に流れる原水の流量を計測する計測装置を備え、この計測装置が計測した原水の流量に応じて前記可動堰の高さを調整している。具体的に前記計測装置は、請求項７に記載するように前記主供給路の上方に位置付けられて該主供給路に流れる原水に向かって超音波を放射したとき、該原水から反射される該超音波の往復時間から該主供給路に占める原水の水位を求めるものである。ちなみに前記計測装置が計測した原水の水位は、請求項８に記載するように前記副供給路に流れる原水量を定めるものとして用いられる。

このため、晴天時や雨天時等の天候の変化による原水流量の変化に応じて可動堰の高さを可変制御して、複数の副供給路に流し込む原水量を調整することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る排水処理装置に関し、図面を参照しながら説明する。
図１および図２は、本発明に係る排水処理装置の一例を示すものであって、本発明の実施形態に制限を与えるものではない。
これらの図において１は、原水を例えば活性汚泥法による好気性生物で処理する曝気槽である。この曝気槽１には、上流工程から汚水および雨水とからなる原水が流れ込む主供給路７およびこの主供給路７に流れ込んだ原水を分配する複数の副供給路１０が連絡されている。ちなみに主供給路７の長手方向の側壁面７ａには、上流工程から流れ込んだ原水を曝気槽１に流し込む分割注入路をなす開孔部７ｂが設けられている。この開孔部７ｂは、仕切り弁７ｃが設けられて図示しない制御手段によってその開閉が制御されるようになっている。一方、複数の副供給路１０の長手方向の側壁面１０ａには、各副供給路１０に流れ込んだ原水を曝気槽１の所定部位にそれぞれ流し込む開孔部１０ｂが設けられている。これらの開孔部１０ｂには、主供給路に設けられた仕切り弁７ｃに相当する弁を必要に応じて設けてもよい。

また主供給路７と複数の副供給路１０との間には、主供給路７に流れ込んだ原水を各副供給路１０に流し込む流量を調整する可動堰１１がそれぞれ設けられている。ちなみにこれらの図にあっては、理解を容易にするため、副供給路１０が二つ設けられたものを例示している。これら複数の可動堰１１は、詳細は後述するがそれぞれ上下動可能となるように駆動機構が設けられて各副供給路１０に流れ込む原水量を可変するようになっている。つまり原水は、可動堰１１の上部を越えて主供給路７から副供給路１０に流れ込むように構成されている。

概略的には上述したように構成された本発明に係る排水処理装置が特徴とするところは、主供給路７から分岐した複数の副供給路１０を設けると共に、主供給路７と各副供給路１０との間に可動堰１１をそれぞれ設けて、予め副供給路１０に流れる原水量を定める点にある。
このような特徴ある本発明に係る排水処理装置に関し、より詳細に説明する。上述した副供給路１０は、主供給路７を二つに等幅で分割する分割壁１０ｃを備えて構成される。また主供給路７の上方には超音波距離センサ１２が設けられている。この超音波距離センサ１２は、該超音波距離センサ１２の下方の主供給路７を流れる原水の主供給路７における水位（高さ）を検出し、その距離を次段の距離検出部１３により求めるものである。具体的には、超音波距離センサ１２が下方（主供給路７の原水）に向けて放射した超音波が、主供給路７を流れる原水に到達し、そしてこの原水によって反射された反射波を検出してその超音波の往復時間から距離検出部１３が原水の水位を検出するようになっている。

また各可動堰１１は、それぞれ該可動堰１１を上下動させる制御を行う駆動制御部１４およびこの駆動制御部１４の制御を受けて各駆動堰１１に上下方向の駆動力を与えるアクチュエータ１５が設けられている。
さて、上流工程から流れ込んだ原水は主供給路７を流れてくる。この原水は、主供給路７の側壁面１０ａに設けられた開孔部１０ｂから曝気槽１に送り込まれる。この主供給路７に設けられた開孔部１０ｂは、曝気槽１において晴天時に処理可能な原水を曝気槽１に流し込む役割を担っている。

ところで合流式下水道の場合は、前述したように雨天時に雨水が下水道に流れ込むため下水処理場で処理すべき原水量が増加する。そこで本発明に係る排水処理装置は、この増加した原水を副供給路１０を介して曝気槽１の後段に送り込むべく、可動堰１１の高さを下げて主供給路７に流れ込んだ原水を各副供給路１０にそれぞれ流し込むようになっている。このとき可動堰１１の上部を越えて各副供給路１０に流れ込む原水は、それぞれの可動堰１１の高さを揃えておけば、等しく二分割されて副供給路１０に流れ込むことになる。それ故、各副供給路１０を介して曝気槽１の後段にそれぞれ送り込まれる原水は、予め各副供給路１０で等しく分割されるため等量となる。つまり、本発明に係る排水処理装置にあっては、主供給路７を複数の副供給路１０がそれぞれ等幅となるように分割壁１０ｃで分割しているので、各副供給路１０には、それぞれ等しい原水量が予め分割されて曝気槽１へ送り込まれる。

ちなみに可動堰１１の高さは、晴天時には各副供給路１０原水に流れ込まない高さとし、雨天時には、各副供給路１０に所定量の原水が流れ込むように予め設定（固定）してもかまわない。また、各副供給路１０に流れ込む原水量を調整するには、主供給路７と各副供給路１０とを仕切る各可動堰１１の高さを任意に調整すればよい。
或いは超音波距離センサ１２が検出した原水の水位が、所定の水位になるように可動堰１１の高さを調整する駆動制御部１４を設けて各副供給路１０に流れ込む原水量を調整してもよい。

尚、可動堰１１は、副供給路１０に流れ込む原水の流入方向に対して、所定の角度をなして設けるとよい。このように可動堰１１を配設することにより副供給路１０に流れ込む原水の流入抵抗を減少させることができる。勿論、図３に示すように原水の流入方向に対して垂直に可動堰１１を配置してもかまわない。或いは、図４に示すように複数の副供給路１０を設けた場合、主供給路７と各副供給路１０との間に各可動堰１１が一線上に並ぶようにそれぞれ原水の流入方向に対して所定の角度を付けて横並びに配置してもよい。要は副供給路１０に流れ込む原水の流入方向に対して可動堰１１がなす角度は、原水の性状等に応じて任意に定めればよい。

またこの可動堰１１は、図５に示すように例えば油圧等の流体によって駆動制御されるアクチュエータ１５と連係されて、たとえば油圧を制御する駆動制御部（油圧制御部）１４によってその高さを調整・制御されるようになっている。勿論、油圧の他に圧縮空気や水等によってアクチュエータ１５を上下動して可動堰１１の高さを調整するようにしてもかまわない。また、このような流体（油、圧縮空気、水等）を用いたアクチュエータ１５の他に、図示しないモータ等の電気駆動源を用いて、可動堰１１の高さを調整してもかまわない。要は、何らかの駆動源によって可動堰１１の高さが調整できるのもであれば、その駆動源は特に限定されるものではない。

かくして上述した本発明に係る排水処理装置は、原水の一部または全部を供給する主供給路７と、この主供給路７から等幅になるように複数分岐された副供給路１０と、主供給路７と副供給路１０との間に設けられた可動堰１１とを備えて構成されている。そして副供給路１０には、曝気槽１の長手方向に所定の間隔を開けて開孔部１０ｂが設けられて曝気槽に連絡されている。このため、可動堰１１の上部を越えて各副供給路１０に流れ込む原水を予め各副供給路１０にそれぞれ分配することができる。そして分配された原水は、副供給路１０を介して連絡された所定の曝気槽１にそれぞれ流し込むことができる。そのため、原水量に応じた適切な曝気処理を曝気槽１に行わせることが可能である。つまり本発明に係る排水処理装置は、前述した３Ｗ処理法や、活性汚泥を減容化して高水質の処理水を安定して得る下水の活性化処理方法および装置に最適である。

また本発明の排水処理装置において前記可動堰１１は、主供給路７における原水の流入方向に対して所定の角度をなして複数の副供給路１０毎にそれぞれ配設されている。このため主供給路７と各副供給路１０を隔てている可動堰１１の幅を広くとることができる。このため主供給路７から副供給路１０への原水の流入抵抗を低くすることが可能となる。更に本発明の排水処理装置において可動堰１１は、その高さを調整することで各副供給路１０に流れる原水量を調整している。具体的に可動堰１１は、流体を駆動源としてその高さを調整する機械駆動部、またはモータを駆動源としてその高を調整する電気駆動部を備えて構成されている。このため各副供給路１０に流れ込む原水の量を可動堰１１の高さを調整するだけで任意に可変することができる。したがって、原水中に含まれる汚水の性状に応じて曝気槽１に流入させる原水量を容易に調整することができる。

また本発明に係る排水処理装置にあっては、主供給路７に流れる原水の水位を計測する計測装置として例えば超音波距離センサ１２が設けられている。そして検出された水位が所定の水位になるように制御している。このため、原水の流入量の変化、つまり晴天時や雨天時等の天候の変化にともなう主供給路に流れる下水の流量に応じて可動堰の高さを可変制御して、複数の副供給路に流し込む原水量を調整することができる。

次に本発明に係る排水処理装置の別の実施形態を説明する。この実施形態が上述した実施形態と異なるところは、図６に示すように可動堰１１を複数の副供給路１０を仕切る側壁面１０ａに設けて、この可動堰１１の上部を越えて主供給路７から副供給路１０に原水を流し込むところにある。この可動堰１１にあっても上述したように、可動堰１１を上下に移動させる駆動機構（図６に図示せず）を用いて、晴天時には主供給路７の側壁面７ａに設けられた開孔部７ｂからだけ曝気槽１に原水を流し込む一方、各副供給路１０原水に流れ込まない高さとする。そして雨天時には、各副供給路１０に所定量の原水が流れ込むように設定する。つまり主供給路７に流れ込む原水量、即ち原水の水が一定となるように各副供給路１０に原水が流れ込むようにすればよい。勿論、各副供給路１０に供給する原水量を調整するには、主供給路７と各副供給路１０とを仕切る各可動堰１１の高さを任意に調整すればよい。

かくして本発明に係る排水処理装置の別の実施形態にあっては、主供給路７から副供給路１０に流れ込む可動堰１１の幅を主供給路７の幅に制限されることなく、任意の幅をとることができる。このため、主供給路７からスムーズに副供給路１０に原水を流し込むことが可能となる等、実用上多大なる効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る排水処理装置における原水供給路の概略構成を示す斜視図。 本発明の一実施形態に係る排水処理装置における原水供給路をその上方から見た図。 図２に示す原水供給路の変形例を示す図。 図２に示す原水供給路の別の変形例を示す図。 本発明に係る排水処理装置における可動堰の駆動機構を示す斜視図。 本発明の別の実施形態に係る排水処理装置における原水供給路の概略構成を示す斜視図。 従来の排水処理装置を示す図であって、特に曝気槽（処理槽）と沈殿槽を示す図。 従来の曝気槽（処理槽）に原水を供給する供給路を示す図。

符号の説明

１ 曝気槽
２ 沈殿槽
７ 主供給路
１０ 副供給路
１１ 可動堰
１２ 超音波距離センサ
１３ 距離検出部
１４ 駆動制御部
１５ アクチュエータ

Claims (8)

1. 原水を活性汚泥と混合して曝気処理する曝気槽と、
   この曝気槽に原水の一部または全部を供給する主供給路と、
   この主供給路から複数分岐された副供給路と、
   前記主供給路と前記副供給路との間に設けられた可動堰と
   を具備し、
   前記副供給路は、前記曝気槽の長手方向に所定の間隔を開けて前記曝気槽に連絡されていることを特徴とする排水処理装置。
2. 前記可動堰は、前記主供給路における前記原水の流入方向に対して所定の角度をなして前記各副供給路毎にそれぞれ配設されるものである請求項１に記載の排水処理装置。
3. 前記可動堰は、前記各副供給路に流れる原水量をその高さを制御して調整するものである請求項１または２に記載の排水処理装置。
4. 前記可動堰は、流体を駆動源としてその高さを調整する機械駆動部を備えるものである請求項３に記載の排水処理装置。
5. 前記可動堰は、モータを駆動源としてその高を調整する電気駆動部を備えるものである請求項３に記載の排水処理装置。
6. 請求項１に記載の排水処理装置であって、
   更に前記主供給路に流れる原水の水位を計測する計測装置を備え、
   この計測装置が計測した原水の水位に応じて前記可動堰の高さを調整することを特徴とする排水処理装置。
7. 前記計測装置は、前記主供給路の上方に位置付けられて該主供給路に流れる原水に向かって超音波を放射したとき、該原水から反射される該超音波の往復時間から原水の水位を求めるものである請求項６に記載の排水処理装置。
8. 前記計測装置が計測した原水の水位は、前記副供給路に流れる原水量を定めるものである請求項６または７に記載の排水処理装置。
   

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