JP2006051418A - 曝気処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 多大な付帯設備を必要とせずに水面に生じた泡の層を破泡し得る曝気処理方法を提供することにある。
【解決手段】 液体中に気泡を発生させる散気手段と、該散気手段の上位に配された攪拌翼とを用い、液体中において前記散気手段から気泡を発生させ、前記攪拌翼を回転させて前記気泡をせん断して微細化しつつ前記液体を攪拌して気泡を液体中に拡散させる曝気処理方法であって、液面が泡で覆われた場合に前記攪拌翼の回転を低下または停止させて前記散気手段から発生させた気泡を微細化せずに液中に放出し、該放出された気泡により液面を覆う泡を破泡することを特徴とする曝気処理方法を提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、曝気処理方法に関し、特に汚水、汚泥などを生物学的に処理する曝気処理に関する。

槽に液体を貯留し、この液体内に配した散気手段により液体内に気泡を発生させる曝気処理と呼ばれる処理方法が、従来、有機物を含有した汚水、汚泥などを生物学的に処理する場合などに広く用いられている。
この汚水や汚泥などの被処理液の生物学的処理においては、被処理液を微生物とともに曝気槽に貯留して、被処理液中に配した散気手段により被処理液中に空気を気泡として供給し、微生物が有機物を好気的に分解するのを促進させている。そのため、このような生物学的処理においては、液中に酸素をより多く溶解させるために、より微細な気泡を曝気槽全体に拡散されることが望まれ、例えば、図１に示すように、散気手段１の上位に攪拌翼２１を配して該攪拌翼２１を回転させて気泡をせん断して微細化しつつ被処理液を攪拌して気泡を被処理液中に拡散させる曝気処理などが行われている。
ところで、このような生物化学的処理により処理される汚水には、通常、油などの有機物、界面活性剤などが多く含まれており、さらに汚泥は高粘性の代謝物におおわれており高い粘性を有するため、散気手段から供給された気泡が水面において破泡せずに泡の層３となって蓄積し、風などにより周辺環境に飛散してしまうおそれを有している。また、水中から泡の層３の下面に到達した気泡は、通常の水面に到達した気泡よりも破泡しにくくなるため、一旦水面に泡の層が形成されると、この泡の層が成長して曝気槽から溢れ出し、周囲を汚損するというおそれを有している。
このため、従来の曝気処理においては、散水ノズルによる散水や、消泡剤の添加により破泡が行われている。しかし、これらの方法では散水のための新たな設備や運転コスト、消泡剤の散布手段や消泡剤コストなど多大な付帯設備や運転費用が必要となる問題を有している。
このことに対し、特許文献１には、曝気槽に泡を貯留するための貯留槽を隣接させ、曝気槽の上縁部と水面との間に、この貯留槽と曝気槽とを連通する開口部を設け、上昇してきた泡の層を貯留槽に導入し貯留槽の壁を流落する過程において自然破泡させる曝気処理方法が記載されている。しかし、この方法においても依然と多大な付帯設備を必要とする問題を解決するには到っていないものである。

特開２００３−２００１８８号公報 なお、これらの問題は生物化学的処理槽に特有のものではなく、貯留した液体内に気泡を発生させる曝気処理に共通の問題である。

本発明の課題は、上記問題点に鑑み、多大な付帯設備を必要とせずに水面に生じた泡の層を破泡し得る曝気処理方法を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決すべく、液体中に気泡を発生させる散気手段と、該散気手段の上位に配された攪拌翼とを用い、液体中において前記散気手段から気泡を発生させ、前記攪拌翼を回転させて前記気泡をせん断して微細化しつつ前記液体を攪拌して気泡を液体中に拡散させる曝気処理方法であって、液面が泡で覆われた場合に前記攪拌翼の回転を低下または停止させて前記散気手段から発生させた気泡を微細化せずに液中に放出し、該放出された気泡により液面を覆う泡を破泡することを特徴とする曝気処理方法を提供する。
なお、本発明において液面が泡で覆われた場合とは、液面の９割以上の広さにおいて泡が観測される状態を意味する。

本発明によれば、攪拌翼に気泡を蓄積して大きな気泡として液体に放出し得るように下面に凹部が形成されているため、液面が泡で覆われた場合に攪拌翼の回転を低下または停止させることで曝気処理のための気泡に比べ大きな大気泡を前記凹部より放出させることができ、該大気泡により水面を乱して前記泡を破泡し得る。

また、破泡のために攪拌翼を使用するため、新たに多大な付帯設備や運転費用が発生することを防止し得る。

以下に、本発明の好ましい実施の形態について図２に基づき説明する。
まず、本実施形態の曝気処理に用いる曝気槽について説明する。

本実施形態において、曝気槽は、液体を貯留する槽本体４と、液体に気泡を供給する散気手段１と、気泡を微細化しつつ液体を攪拌して微細化した気泡を液体中に拡散させる攪拌手段２とを備えている。

前記槽本体は、例えば、コンクリートにより深さ５〜１５ｍ、幅５〜２０ｍに形成され、長さは前記攪拌手段の数と前記幅との積にほぼ等しい長さとされる。

前記散気手段１は、液体中に気泡を供給し得るように直径３〜１５ｍｍの孔（散気ノズル）が設けられた中空パイプ１１と、該中空パイプに空気を供給する送風機（図示せず）と、該送風機と前記中空パイプ１１とを連結する配管１２からなる。

前記中空パイプは、通常、直径２０〜７５ｍｍの硬質塩ビパイプが直径０．5〜２．５ｍのリング形状に形成されてなり、前記槽本体４の幅方向中央部で底から１０〜５０ｃｍ上位において水平姿勢に配される。また、前記中空パイプ１１は、前記水平方向に配されて、下方に向けて気泡を放出し得るように複数の散気ノズルが下面側に備えられている。
前記送風機については、通常、一般的に用いられている送風ファン、コンプレッサー、ロータリーポンプなどが用いられ、前記配管についても、一般に用いられる、硬質塩ビパイプ、鉛管、銅管、ステンレス管、架橋ポリエチレンパイプなどが用いられる。

前記攪拌手段２は、板状攪拌翼２１と、該板状攪拌翼２１を回転させる攪拌モーター２２と、該攪拌モーター２２の回転を前記攪拌翼２１に伝達する攪拌シャフト２３とを備えている。
前記板状攪拌翼２１は、通常、前記中空パイプ１１の１０〜５０ｃｍ上位において、面を中空パイプ１１と平行にして配される。
前記の該攪拌シャフト２３は、垂直方向に配され、一端部が液中にて前記板状攪拌翼２１の中心部と接続され、他端部が液面上に露出され、前記攪拌モーター２２の回転軸と接続されている。
前記板状攪拌翼２１は、通常、使用される前記中空パイプ１１のリング形状と同等の大きさ、即ち直径０．5〜２．５ｍの上面視円形で、下面中央部が気泡を蓄積し得るように上部に向けて凹入した凹部を備え、側面視山形の板状本体２５を有している。
また、前記板状攪拌翼２１は、回転して前記散気ノズルから供給された気泡をせん断力によりせん断して前記気泡を微細化し得るように前記板状本体の下面に立設させたせん断リブ２６と、回転して液体を側方に流動させて前記微細化した気泡を液中に拡散し得るように前記板状本体の上面に立設された攪拌リブ２７とを備えている。
前記攪拌翼２１および前記攪拌シャフト２３は、通常、繊維強化プラスチックス（ＦＲＰ）にて形成されている。
前記攪拌モーター２２は、通常、一般的に使用されているモーターを使用することができる。

また、このような散気手段１と攪拌手段２とは、通常、複数組が前記槽本体４の長手方向に所定間隔を設けて配され、該間隔は、通常、前記槽本体４の幅と同じ長さとされる。

次いで、このような曝気槽を用いた本実施形態の曝気処理方法について、汚泥の可溶化における曝気処理方法を説明する。
前記可溶化は、生物学的処理における有機性固形分即ち汚泥を可溶化処理するためのもので、この可溶化は、通常、プロテアーゼ等の可溶化酵素によって行う。この可溶化酵素は、好熱菌、たとえばバチルス属細菌、ジオバチルス属細菌等の好気性好熱菌によって産生されるものであるため、通常、可溶化に用いる曝気槽は、５０〜９０℃、好ましくは６０〜７０℃の温度範囲に保持する。

また、前記可溶化においては、通常、前記送風機を用いて槽内に空気の供給を行う。
前記送風機にて供給した空気は、槽の中央底部に配した中空パイプから、大気圧における容積で、通常、数ｍｍ³となるような気泡として可溶化液中に放出する。
この時、前記板状攪拌翼を、例えば、攪拌翼外方端の周速が１〜２ｍ／秒の速度で回転させ、前記せん断リブで前記気泡を微細化しつつ、前記攪拌リブで槽の中央部から周辺に拡散させる。
前記攪拌リブにより拡散させた微細な気泡は、好気性好熱菌の活動を促進させつつ汚泥中を水面に向かって上昇する。

上昇した気泡が液面においても破泡せず、液面の９割以上が泡で覆われた場合に、例えば、前記周速を０．５ｍ／秒以下に落とすか又は停止させて、前記板状攪拌翼の下面に備えられた凹部に一部の気泡を蓄積させ、該気泡の蓄積を進行させることで、前記凹部から大気圧における容積で、通常、数ｃｍ³以上の大きな大気泡として放出させる。
このような場合において、前述の大気泡が放出されることで水面において気液界面が乱され、形成された泡の層を破泡させることができる。

なお、本実施形態においては、消泡剤や水の散布などの従来の破泡に比べて温度低下を生じさせるおそれがないという有利な点を備えることから曝気槽を可溶化に採用しているが、本発明においては、特に可溶化に限定されるものではなく、一般的な曝気を目的として採用することが可能である。
また、本実施形態においては、中空パイプから放出された気泡を蓄積して大気泡として汚泥中に放出し、より効果的に液面の破泡を実施し得る点から下面中央部が上部に向けて凹入した凹部を備える側面視山形の板状本体を備える攪拌翼を用いたが、本発明としては、プロペラ翼、傾斜パドル翼などの攪拌翼を用い、図３に示すように回転を低下させるか、または、停止させるかして散気手段１から放出された気泡を微細化せずそのまま液中に放出して液面の泡の層３を破泡させてもよい。
さらに、本実施形態における曝気処理は、上記構成の曝気槽を上記のように使用したが、本発明においては、各構成の材料、形状や使用方法などは、発明の効果を損なわない範囲において適宜変更することができる。

従来の曝気方法を示す断面図。 一実施形態の曝気方法を示す断面図。 他実施形態の曝気方法を示す断面図。

符号の説明

１ 散気手段
２ 攪拌手段
３ 泡の層
４ 槽本体
２１ 攪拌翼

Claims (2)

1. 液体中に気泡を発生させる散気手段と、該散気手段の上位に配された攪拌翼とを用い、液体中において前記散気手段から気泡を発生させ、前記攪拌翼を回転させて前記気泡をせん断して微細化しつつ前記液体を攪拌して気泡を液体中に拡散させる曝気処理方法であって、
   液面が泡で覆われた場合に前記攪拌翼の回転を低下または停止させて前記散気手段から発生させた気泡を微細化せずに液中に放出し、該放出された気泡により液面を覆う泡を破泡することを特徴とする曝気処理方法。
2. 前記散気手段から発生させた気泡を集合させて前記気泡よりも大きな大気泡として蓄積し得るように下面に凹部が形成された板状攪拌翼を用い、液面が泡で覆われた場合に前記板状攪拌翼の回転を低下または停止させて前記凹部から前記大気泡を放出し、該放出された前記大気泡により液面を覆う泡を破泡する請求項１記載の曝気処理方法。

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