JP2005334877A - 循環式汚排水浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 浄化能力が高く、補修の容易な循環式汚排水浄化装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、汚排水発生源から供給される汚排水を浄化処理する１次浄化槽と、１次浄化槽で浄化された１次浄化水を供給されて浄化処理し得るように汚水浄化材が充填されている２次浄化槽と、２次浄化槽により浄化された２次浄化水を供給されて最終的な浄化処理をする３次浄化槽と、３次浄化槽を通過した３次浄化水を汚排水発生源に再供給して使用するように構成した循環式汚排水浄化装置であって、２次浄化槽は、外筒部と外筒部内に内筒部とを備える単位浄化槽を複数個積み重ねて構成され、外筒部は、多数の空気穴を有し、内筒部は、上面が開放され、下面が多数の汚排水通過用ホールを有することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、循環式汚排水浄化装置に関する。さらに詳細には、汚排水発生源から供給される汚排水を微生物学的に生分解して再利用し得るように浄化することができ、１次浄化槽と２次浄化層の浄化効率が高く、２次浄化槽の補修が容易な循環式汚排水浄化装置に関する。

最近、経済および産業の発展に伴ない、生活排水および産業排水が急激に増加しており、排水による環境汚染を防止するために、世界各国の政府と関連企業では循環式汚排水処理システムおよび浄化装置の開発に多大な努力を傾けている。循環式汚排水浄化装置、汚排水浄化充填材およびその製造方法など、多様な技術が既に開発され、利用されている（特許文献１〜３参照）。

図１に、従来の循環式汚排水浄化装置の構造を例示する。この循環式汚排水浄化装置は、図１に示すように、汚排水発生源５０から供給される汚排水を浄化処理する１次浄化槽１０と、１次浄化槽１０にて浄化された１次浄化水を供給され、浄化処理するように内部に充填材を有する２次浄化槽２０と、２次浄化槽にて浄化された２次浄化水を供給されて浄化処理するフィルタ３０を備える。

１次浄化槽１０は、粉砕機Ｃとばっ気装置１１を備え、２次浄化槽２０内の充填材は、含水率が１００％以上であり、直径が約２０ｍｍ前後の杉木材のような木材チップを利用している。このように含水率が高い木材チップを利用するのは、多孔性を有し、微生物が増殖する最適な条件を提供するためである。充填材を収容している２次浄化槽は、密閉された一体型の筒型タンクであり、タンクの内部には少なくとも２個以上のエアー供給管２１と、１次浄化水供給管２２を配列して構成されている。

従来の循環式汚排水浄化装置は、便器から移送される糞尿、畜産糞尿、家庭および食堂などから発生する生活排水などの汚排水が、汚排水発生源から１次浄化槽１０に供給されると、１次浄化槽１０内に設置された粉砕機Ｃにより、汚排水に混入している生ゴミ（以下、「固形物」という。）が細かく粉砕され、粉砕された固形物を含む汚排水は１次浄化槽１０のばっ気装置１１によりばっ気された後、沈殿を経て１次浄化がなされる。沈殿物は、１次浄化槽内に注入された発酵用微生物の作用により１次浄化される。

１次浄化された１次浄化水は、１次浄化槽１０からポンプＰの作動により、移送ライン１２および１次浄化水供給管２２を経て、充填材を備える２次浄化槽２０に移送される。２次浄化槽内部には、エアーライン２３から複数に分岐されたエアー供給管２１を通して、大気中の空気（酸素）が供給される。

２次浄化槽２０内に酸素を供給する理由は、嫌気性の汚排水を好気性条件にするためであり、十分な酸素を供給することによって、好気性微生物が嫌気性微生物より優勢に作用するようになる。結局、汚排水が１次浄化槽１０および２次浄化槽２０を通過する間に、嫌気性微生物および好気性微生物により浄化される。

このような２次浄化槽を１次浄化水が通過しながら浄化され、２次浄化水はパイプ３１を通って、活性炭を主成分として含むフィルタ３０に供給される。フィルタ３０に供給された２次浄化水は、フィルタ３０を通過しながら脱臭されるのみならず、２次浄化槽にて浄化されずに残った色素、有機成分および無機成分が生分解または吸着され、再利用可能な水にまで浄化される。最後に、浄化後の３次浄化水は貯蔵槽４０に貯蔵され、貯蔵槽４０に貯蔵された浄化水は、汚水発生源５０に連結された水タンク５１に移送される。

しかし、このような従来の循環式汚排水浄化装置は、長時間使用すると、密閉された２次浄化槽に充填されている充填材が目づまりを起こし、機能が低下することがあり、そのような場合には、２次浄化槽が大きいために、充填材の交換作業が非常に困難である。また、２次浄化槽内部にエアーポンプにより強制的に供給している空気（酸素）が満遍なく円滑に供給されにくくなり、好気性微生物の活性が低下しやすい。

さらに、循環式汚排水浄化装置は、利用頻度が高い場合には、１次浄化槽の容積が限られているため、１次浄化槽を短時間で通過し、１次浄化槽が十分にその機能を発揮しないまま、一部の汚排水が浄化されない状態で、２次浄化槽および３次浄化槽に移送されることがあり、そのような場合には、浄化効率が低下しやすい。
大韓民国特許第０４３１２２２号明細書 大韓民国特許第０４２９７５９号明細書 特開２００３−０９４０７８号公報

本発明の課題は、浄化能力の向上した循環式汚排水浄化装置を提供することにある。また、２次浄化槽内に充填されている木材チップまたはセラミックなどの汚水浄化材の交換が容易で、２次浄化槽の補修が容易な循環式汚排水浄化装置を提供することにある。

本発明は、汚排水発生源から供給される汚排水を浄化処理する１次浄化槽と、１次浄化槽で浄化された１次浄化水を供給されて浄化処理し得るように汚水浄化材が充填されている２次浄化槽と、２次浄化槽により浄化された２次浄化水を供給されて最終的な浄化処理をする３次浄化槽と、３次浄化槽を通過した３次浄化水を汚排水発生源に再供給して使用するように構成した循環式汚排水浄化装置であって、２次浄化槽は、外筒部と外筒部内に内筒部とを備える単位浄化槽を複数個積み重ねて構成され、外筒部は、多数の空気穴を有し、内筒部は、上面が開放され、下面が多数の汚排水通過用ホールを有することを特徴とする。

１次浄化槽は、複数個の嫌気槽と、ばっ気槽と、沈殿槽とに分離して構成され、少なくとも１個の嫌気槽内と、ばっ気槽内に、直流電圧５Ｖ〜２４Ｖ、１Ａ〜５Ａの電流が流れるように陰極と陽極とを備える態様が好ましい。また、陰極と陽極とを備える嫌気槽とばっ気槽との間で汚排水を循環するように汚排水循環手段を有する態様が望ましい。一方、単位浄化槽は、外筒部と内筒部とが一体型の構造、または脱着が可能な分離型の構造とすることができる。

内筒部は、外筒部の空気穴と連結する複数のエアー供給管を備え、エアー供給管は、内筒部の内側に延長して、内筒部全体にエアーを満遍なく供給するように配置する態様が好ましい。また、内筒部と、１次浄化槽における嫌気槽およびばっ気槽に、汚水浄化材が充填されている態様が好ましい。充填する汚水浄化材は、木材チップ、プラスチック製スポンジ、セラミックおよび遠赤外線放射体からなる群より選択される少なくとも１種を含む態様が好ましい。木材チップとしては杉木材チップが好適であり、遠赤外線放射体としては雲母が好適である。

本発明によれば、汚排水の浄化効率の大きい循環式汚排水浄化装置を提供することができる。この循環式汚排水浄化装置は、汚水の流出がなく、２次浄化槽の補修および汚水浄化材の交換作業を容易である。また、２次浄化槽に酸素供給が十分になされるため、汚排水の生分解効率が高い。

図２は、本発明の循環式汚排水浄化装置の構造を示す模式図である。図２に示すように、本発明の循環式汚排水浄化装置は、汚排水発生源１５０から供給される汚排水の浄化処理をする１次浄化槽１１０と、１次浄化槽で浄化された１次浄化水を供給されて浄化処理するように内部に汚水浄化材が充填されている２次浄化槽１２０と、２次浄化槽にて浄化された２次浄化水を供給されて最終的な浄化処理をする３次浄化槽１３０で構成されている。

図３は、本発明の循環式汚排水浄化装置における１次浄化槽の斜視図である。図３に示すように、１次浄化槽１１０は、複数の嫌気槽１１０ａと、ばっき槽１１０ｂと、沈殿槽１１０ｃとに分離して構成され、少なくとも１個の嫌気槽内と、ばっき槽内に、直流電圧５Ｖ〜２４Ｖ、１Ａ〜２Ａの電流が流れるように陰極と陽極とを備える態様が好ましい。図３に示す例では、嫌気槽１１０ａは、３つに分けて構成され、第１嫌気槽１１０ａ１、第２嫌気槽１１０ａ２、第３嫌気槽１１０ａ３とからなる。また、第３嫌気槽１１０ａ３とばっ気槽１１０ｂに、電源装置から電流が流れるように構成されている。

図２に示すように、電源装置１２５から所定の電流を流すことにより、嫌気性微生物および好気性微生物を刺激して、微生物の活性化度を高めることができる。また、多分子化され、クラスタ（cluster）を形成している汚水の水分子を、小分子化状態にして活性化させ、汚排水中のイオン化された汚染物質の酸化還元反応を促進し、汚排水の生分解効率を増進することができる。かかる効果を達成する上で、ばっ気槽および嫌気槽の各々にかける電圧は、ＤＣ５Ｖ〜２４Ｖが好ましく、５Ｖ〜１２Ｖがより好ましい。また、通電する電流は、１Ａ〜５Ａが好ましく、１Ａ〜２Ａがより好ましい。汚排水または微生物の種類などによっても異なるが、一般に、ＤＣ５Ｖ〜２４Ｖで、１Ａ〜２Ａの電流を流すことにより、汚排水の分解効率を２０％〜３０％向上させることができる。

陰極と陽極とを備える嫌気槽とばっき槽との間で汚排水が循環するように、汚排水循環手段を設置する態様が好ましい。また、１次浄化層におけるばっ気槽と嫌気槽に、汚水浄化材を充填する態様が好ましい。これらの態様により酸化還元反応が促進され、特に汚排水中の窒素分の分解を高めることができる。

図３に示す例では、ばっ気槽１１０ｂと第３嫌気槽１１０ａ３との間で汚水が循環するように、汚排水循環装置１８８を設置している。汚排水循環装置としては、水中ポンプまたはエアーポンプなどを利用することができる。ばっ気槽１１０ｂには、槽内に空気を送るばっ気装置１１１を設けると効果的である。

汚水浄化材としては、木材チップ、遠赤外線の放射率が高い遠赤外線放射体、プラスチック製スポンジもしくはセラミック、またはこれらの混合物を使用することができる。木材チップは、杉木材などの針葉樹チップが好ましい。また、遠赤外線放射体としては、雲母が効果的である。

１次浄化槽は、嫌気槽と、ばっき槽と、沈殿槽とに分離して構成される態様が好ましい。かかる態様においては、嫌気槽で汚排水を嫌気分解した後、ばっき槽で好気分解し、沈殿槽で分解物を沈殿させ、除去することができる。このように嫌気分解と好気分解を併用することにより効果的な浄化を達成することができる。第１浄化槽の各嫌気槽内に設置されている汚水浄化材は、嫌気性微生物を優勢に増殖させ、各嫌気槽内の有機物を嫌気分解させる。一方、ばっ気槽の汚水浄化材は好気性微生物を優勢に増殖させ、汚水を好気分解する。

本発明の循環式汚排水浄化装置における２次浄化槽の構造を図４〜図６に例示する。図４は斜視図であり、図４におけるＶ−Ｖで切断したときの断面図を図５に示す。また、図６は分解斜視図である。この例に示すとおり、２次浄化層は、外筒部１２０ａと、外筒部内に内筒部１２０ｂを備える一体型の単位浄化槽１２０ｃを複数個積み重ねて構成される。外筒部１２０ａは、壁面に空気穴１２３を複数個有し、汚水供給管１２２と連結する開閉蓋１１９を利用して、最上段の外筒部１２０ａを開閉し得るような構造を有する。一方、パイプ１３１と連結している最下部の外筒部１２０ａは密閉されたタンク状態になっており、汚水を第３次浄化槽１３０に移送できるように構成されている。

図５に示すように、内筒部１２０ｂは、上面が開放され、下面が多数の汚排水通過用ホール１３３を有し、内筒部内に充填される木材チップやセラミックなどの汚水浄化材（図示していない。）を通過して、汚排水が下部にある単位浄化槽の中央部に自然落下するように構成されている。単位浄化槽を外筒部と内筒部からなる２重構造とし、内筒部内に汚水浄化材を保持するとともに、汚水が下部の単位浄化槽の中央部に落下するように構成することにより、外筒部が多数の空気穴を有していても、空気穴の位置に拘わらず、空気穴からの汚水の流出を防止することができる。

２次浄化槽に充填している汚排水浄化材は、直径約２０ｍｍまでの杉木材のような多孔質の木材チップ、セラミックあるいはプラスチック製スポンジなどが好ましい。汚水浄化材の多孔質の表面では、空気との接触が活発なため、好気性微生物の増殖が活発に行なわれ、一方、多孔質の内部では、空気との接触が少ないため、嫌気性微生物の増殖が活発になされるので、汚水の好気および嫌気生分解を活性化することができる。

図７は、本発明の循環式汚排水浄化装置における２次浄化槽の分解斜視図である。図７に示す例では、単位浄化槽１２０ｃは、外筒部１２０ａと内筒部１２０ｂとの一体型になっている。このように、外筒部と内筒部を一体型とすることにより、単位浄化槽の取り付けおよび取り外しなどが容易になる。内筒部１２０ｂは、外筒部１２０ａの空気穴１２３と連結するエアー供給管１２１を複数個有する態様が好ましい。エアー供給管１２１のうち一部は、内筒部１２０ｂの内面に密着した形態で配置する。また、残りのエアー供給管１２１は、内面に密着状態で延長し、先端部分が内側に曲げられ、中心側に延長するように配置している。このようにエアー供給管は内筒部の内側に延長して、内筒部全体にエアーが満遍なく供給するように配置すると、好気性分解を高めることができる点で有利である。

本発明の循環式汚排水浄化装置における２次浄化槽の分解斜視図を図８に例示する。図８に示す例では、単位浄化槽１２０ｃにおける外筒部１２０ａと内筒部１２０ｂとは脱着が可能であり、分離型の構造を有する。このように、外筒部と内筒部とを脱着可能な分離型とすることにより、内筒部内に充填する汚水浄化材の交換および補修が容易になる。図８に示す例では、外筒部１２０ａは、壁面の下部に多数の空気穴１２３を有し、外筒部の内面に引っ掛かり面１２７を有する。この引っ掛かり面１２７により、内筒部の上段部にある固定部１２８が掛かるようにセットされて、単位浄化槽１２０ｃを形成する。

外筒部の内部に脱着式に結合する内筒部１２０ｂは、上面が開放された筒型になっており、下面が多数の汚排水通過用ホール１３３を有する。また、内筒部は、外筒部１２０ａの空気穴１２３と連結する複数のエアー供給管１２１を備えている。エアー供給菅１２１の一部は、内筒部の内面に密着して配置し、エアー供給管の他の一部は、内面に密着して延長し、先端の部分が内側に曲げられ、中心の方向へ向けられて配置する。このように、エアー供給管は内筒部の内側に延長して、内筒部全体にエアーが満遍なく供給するように配置していると、分解効率を高めることができる。なお、エアー供給管は、汚排水または汚水浄化材の種類あるいは処理量などに応じて、設置を省略することができる。

つぎに、第１浄化槽１１０と、第２浄化槽１２０と、第３浄化槽１３０を備える本発明の循環式汚排水浄化装置のフローを説明する。汚排水発生源１５０から移送される汚排水は、図３に示すように、１次浄化槽１１０における第１嫌気槽１１０ａ１に供給されると、汚排水に混入している難分解性の固形物などが沈殿し、分離して、第１嫌気槽内に充填された汚水浄化材中の嫌気性微生物により、有機物が嫌気分解される。

第１嫌気槽で嫌気分解された汚水は、オーバフロー１０９ａを通過して第２嫌気槽１１０ａ２に移動し、第２嫌気槽にて嫌気分解される。嫌気分解された汚水はオーバーフロー１０９ｂを通過して第３嫌気槽１１０ａ３に移動する。第３嫌気槽１１０ａ３に移動した汚水は、電源装置１２５から陰極、陽極に電流が流されることによる効果と、嫌気槽内での嫌気性微生物などの作用により、酸化還元反応が進行し、浄化される。

つぎに、第３嫌気槽１１０ａ３にて嫌気分解された汚水は、オーバーフロー１０９ｃを通して、ばっ気槽１１０ｂに移送される。ばっ気槽１１０ｂに移送された汚水は、ばっ気装置１１１によりばっ気され、ばっ気槽内に設置された陰極、陽極による電気分解効果と、汚水浄化材に増殖した好気性微生物により酸化還元反応が活発に進み、好気分解される。

ばっ気槽１１０ｂ内の汚水と第３嫌気槽１１０ａ３内の汚水とは、汚排水循環装置１８８により強制的に循環させることによって、酸化還元反応、好気分解および嫌気分解がもっと活発に行なわれる。その後、ばっ気槽１１０ｂの汚水は、オーバーフロー１０９ｄ，１０９ｅ通って沈殿槽１１０ｃに移動し、沈殿して、１次浄化が完了する。沈殿物は自動的に嫌気槽に移送される。

１次浄化された１次浄化水は、ポンプＰにより移送ライン１１２および１次浄化水供給管１２２を経て、汚水浄化材が充填されている２次浄化槽１２０に移送される。２次浄化槽１２０は、外筒部１０２ａと内筒部１０２ｂとからなる単位浄化槽１０２ｃを複数段積層した構造を有する。汚水は、汚水浄化材が充填されている多段の内筒部１２０ｂを順次通過して浄化され、下部の密閉された外筒部１２０ａに溜められる。内筒部１２０ｂは積み上げ構造であり、汚水が、外筒部１２０ａの壁面に形成されている空気穴１２３を通じて外部に流出することはない。また、内筒部１２０ｂに設置されているエアー供給管１２１により、汚水浄化材に酸素を円滑に供給することができるため、好気性微生物を活性化できる。さらに、大きな一体型の２次浄化槽と異なり、複数の単位浄化槽の積み上げ方式であるため、簡単に分離して容易に補修することができ、汚水浄化材の交換も容易である。

２次浄化槽１２０を通じて浄化された２次浄化水はパイプ１３１を通じて、活性炭を主成分として含むフィルタ１３０（３次浄化槽）に移される。フィルタ１３０に供給された２次浄化水は、フィルタを通過しながら、悪臭が吸着され、２次浄化槽１２０での未分解の色素および残留する有機および無機成分は吸着され、再利用可能な水に浄化される。浄化された水は貯蔵槽１４０に貯蔵され、汚排水発生源１５０に連結された水タンク１５１に移送され、汚排水発生源１５０に再供給して使用することができるため、循環式に汚排水を浄化することができる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の循環式汚排水浄化装置は、浄化効率が大きく、２次浄化槽の補修および汚水浄化材の交換が容易である。

従来の循環式汚排水浄化装置の構造を示す模式図である。 本発明の循環式汚排水浄化装置の構造を示す模式図である。 本発明の循環式汚排水浄化装置における１次浄化槽の斜視図である。 本発明の循環式汚排水浄化装置における２次浄化槽の斜視図である。 本発明の循環式汚排水浄化装置における２次浄化槽の断面図である。 本発明の循環式汚排水浄化装置における２次浄化槽の分解斜視図である。 本発明の他の循環式汚排水浄化装置における２次浄化槽の分解斜視図である。 本発明の他の循環式汚排水浄化装置における２次浄化槽の分解斜視図である。

符号の説明

１０，１１０ １次浄化槽、１１，１１１ ばっ気装置、１２，１１２ 移送ライン、２０，１２０ ２次浄化槽、２１，１２１ エアー供給管、２２，１２２ １次浄化水供給管、２３ エアーライン、３０，１３０ ３次浄化槽、４０，１４０ 貯蔵槽、５１，１５１ 水タンク、１０９ オーバーフロー、１１０ａ 嫌気槽、１１０ｂ ばっ気槽、１１０ｃ 沈澱槽、１２０ａ 外筒部、１２０ｂ 内筒部、１２０ｃ 単位浄化槽、１２３ 空気穴、１２５ 電源装置、１２７ 引っ掛かり面、１２８ 固定部、１３３ 汚排水通過用ホール。

Claims (8)

1. 汚排水発生源から供給される汚排水を浄化処理する１次浄化槽と、
   該１次浄化槽で浄化された１次浄化水を供給されて浄化処理し得るように汚水浄化材が充填されている２次浄化槽と、
   該２次浄化槽により浄化された２次浄化水を供給されて最終的な浄化処理をする３次浄化槽と、
   該３次浄化槽を通過した３次浄化水を前記汚排水発生源に再供給して使用するように構成した循環式汚排水浄化装置であって、
   前記２次浄化槽は、外筒部と該外筒部内に内筒部とを備える単位浄化槽を複数個積み重ねて構成され、
   前記外筒部は、多数の空気穴を有し、
   前記内筒部は、上面が開放され、下面が多数の汚排水通過用ホールを有することを特徴とする循環式汚排水浄化装置。
2. 前記１次浄化槽は、複数個の嫌気槽と、ばっ気槽と、沈殿槽とに分離して構成され、少なくとも１個の嫌気槽内と、ばっ気槽内に、直流電圧５Ｖ〜２４Ｖ、１Ａ〜５Ａの電流が流れるように陰極と陽極とを備えることを特徴とする請求項１に記載の循環式汚排水浄化装置。
3. 陰極と陽極とを備える前記嫌気槽と前記ばっ気槽との間で汚排水を循環するように汚排水循環手段を有することを特徴とする請求項２に記載の循環式汚排水浄化装置。
4. 前記単位浄化槽は、外筒部と内筒部とが一体型または脱着が可能な分離型であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の循環式汚排水浄化装置。
5. 前記内筒部は、外筒部の空気穴と連結する複数のエアー供給管を備え、該エアー供給管は、内筒部の内側に延長して、内筒部全体にエアーを満遍なく供給するように配置することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の循環式汚排水浄化装置。
6. 内筒部と、１次浄化槽における嫌気槽およびばっ気槽とは、汚水浄化材が充填されていることを特徴とする請求項２または３に記載の循環式汚排水浄化装置。
7. 前記汚水浄化材は、木材チップ、プラスチック製スポンジ、セラミックおよび遠赤外線放射体からなる群より選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項６に記載の循環式汚排水浄化装置。
8. 前記木材チップは、杉木材チップであり、前記遠赤外線放射体は、雲母であることを特徴とする請求項７に記載の循環式汚排水浄化装置。

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