JP2006150240A - 流動微生物担体の分級方法及び分級装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 有機汚濁物質を含有する廃水を流動微生物担体で生物分解する廃水処理において、流動微生物担体を、規格内の大きさのものと規格外の小さいものとに正確に分けることができる分級方法とその装置を提供する。
【解決手段】 廃水処理に使用する流動微生物担体２２を含む水を、整流装置１０８に導入して水の流れを整える。整流された水を、分離装置１１０のあみ目を通過させる。ここで、規格内の大きさの流動微生物担体２２は通過せず回収され、水と規格外の小さな流動微生物担体２２’とが通過する。分離装置１１０を通過した水は、回収装置１１２のあみ目で、水と規格外の小さな流動微生物担体２２’とに分離され、規格外の小さな流動微生物担体２２’を回収する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、有機性廃水の処理に使用される流動微生物担体（以下「担体」と略称する）の分級装置と分級方法に関し、特に、規格外の小さな担体を分級回収する装置と方法とに関する。

微生物が付着した担体により有機性廃水中の汚濁物質（ＢＯＤやＳＳなど）を除去する廃水処理装置の例としては、たとえば、図２（ａ）に示す構成のものがある。

同図において、流量調整槽１１の上方には、処理対象としての有機性廃水の給水管１２が開口している。図示しないが、流量調整槽１１内には、攪拌のための散気装置が設けられている。流量調整ポンプ１５で送水することによって生物処理槽２１に流入する水量を安定させ、処理能力を安定させる。

流量調整ポンプ１５から送られた被処理水は、ｐＨ調整槽１３に流入する。ｐＨ調整槽１３の上方には、ｐＨ調整剤の供給管１４が開口している。図示しないが、ｐＨ調整槽１３内には、パドル式、プロペラ式、タービン式などの攪拌機が設けられている。ｐＨ調整剤の供給管１４は、有機性廃水を所定のｐＨに調整するための図示しないｐＨ調整剤貯槽に接続されている。流量調整ポンプ１５の配管１６からｐＨ調整槽１３内に投入された有機性廃水には、ｐＨ調整剤が添加される。廃水はｐＨ調整槽１３内で混合攪拌されて、生物処理に好適なｐＨに調整される。

ｐＨ調整剤として、有機性廃水のｐＨを低下するためには硫酸、塩酸などを用いることができ、有機性廃水のｐＨを上昇するためには、消石灰、ソーダ灰、苛性ソーダ、炭酸カルシウムなどが使用される。

ｐＨを調整した被処理水は、生物処理槽２１に送り込まれる。生物処理槽２１には、被処理水中のＢＯＤ成分を除去するための微生物を保持させた担体２２と、貯えられた被処理水に酸素を供給する散気装置２３とが設けられている。

担体２２としては、微生物が付着し易く、しかも、生物処理槽２１内において曝気によって流動しやすいように、比重が１．０前後にあるものが好ましい。材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリウレタンなどの合成高分子化合物や、セルロースなどの天然高分子化合物が使用されている。形状は、球形、立方体、直方体、柱体などの中実や中空のものや、スポンジ状、ひも状、リボン状のものなど、様々なものが用いられている。

散気装置２３は、コンプレッサなどから供給される空気を微細な気泡にして吐出し、生物処理槽２１内に空気を供給する。このような散気装置２３により、被処理水へ空気を曝気して、担体２２に付着している微生物に酸素を供給するとともに微生物担体２２および被処理水を流動・攪拌する。

生物処理槽２１内では、担体２２に付着している好気性微生物が、被処理水に含まれているＢＯＤやＳＳなどの有機物を分解する。この処理水には、微生物そのものや、微生物により分解された代謝物が含まれている。これらは、分離膜２５で濾して浮遊物質をカットして外部に排出する。排出には、ポンプを使用することも多い。

分離膜２５としては、中空糸膜や管状膜のモジュールや、平膜をプレートアンドフレーム式またはスパイラル式にモジュール化したもの、回転円板上に平膜を設置した回転円板式の平膜モジュールなどを用いることができる。中空糸膜を用いた場合、装置単位容積あたりの有効膜面積が大きくすることができる。

担体により有機性廃水中の汚濁物質（ＢＯＤやＳＳなど）を除去する廃水処理装置のもうひとつの例としては、たとえば、図２（ｂ）に示す構成のものがある。

図２（ａ）と同様に流量調整槽１１と流量調整ポンプ１５を経た被処理水は、生物処理槽２１に送り込まれる。生物処理槽２１では、図２（ａ）と同様な処理が行われる。生物処理槽２１の出口側にはスクリーンが設けられている。

スクリーンは、担体２２を捕捉するためのもので、これを処理水が通過することで担体２２が生物処理槽２１内に保持される。網目の大きさは、目詰まりを起こさないようにするため、担体２２が通過しない程度で、なるべく大きくする。

通過した処理水は、沈殿槽３０で固液分離される。沈殿する固形分は微生物やその代謝物などで構成される。この固形分は、廃棄物として系外に引き抜かれる。この引き抜かれる固形分は余剰汚泥と呼ばれ、脱水などの処理を経て産業廃棄物として処分される。

沈殿槽３０内で沈殿した沈殿物は、これを管路３２と、ポンプ３３とで搬送して生物処理槽２１内に戻す場合がある。

沈殿槽３０の上澄水は、越流堰から越流し、砂濾過塔３５に流入する。砂濾過塔３５では、砂の中を沈殿槽上澄水が通過することで、沈殿槽上澄水に存在する極微小な粒子が捕捉される。

以上の廃水処理において、各処理槽から次の処理槽への被処理水の移送は、オーバーフロー堰やポンプなどによっている。被処理水を生物処理槽２１から沈殿槽３０に移送する場合には、スクリーンを通過させることで、担体２２を取り除いている。

担体２２は、前述したように、多様な形状があるが、１つの生物処理槽２１で使用するのはすべて同じ形状であり、切断加工や押出成型や射出成型などによって球状、円柱状、立方体、直方体、スポンジ、糸、リボンなどの形状に成型されている。この加工の際に、過切断や射出不良によって、規格外の小さいものがわずかではあるが、混入する。現在の製造技術では、この混入を防止することは困難である。

規格外の小さい担体２２が混入すると、これらは図２（ｂ）のようなシステムではスクリーンを通過して生物処理槽２１から沈殿槽３０に入る。この規格外の小さい担体２２が沈殿槽上澄水とともに砂濾過塔３５に流入し、砂層中に混入すると濾過性能を低下させる。沈殿槽３０で沈降した固形分に混入すると、生物処理槽２１に戻す際のポンプ３３内で噛み込みが起こり、故障の原因となる。また、図２（ａ）のようなシステムでは、混入した担体２２は、分離膜２５に目詰まりを起こしたり、分離膜２５を破壊したりすることがある。

廃水処理方法には、図２（ａ），（ｂ）に示したもの以外にも多様な方法があるが、担体を使用する場合には、規格外の小さい担体が、ポンプ３３などの機器類に入って噛み込んだり、分離膜２５が目詰まりを起こしたり破損したりする原因となりうる。また、後段に濾過槽を使用する場合には、濾過槽に混入して濾過性能を低下させることもある。そして、最悪の場合は、規格外の小さい担体が公共用水域に放出されることになる。

このような問題に対し、図２（ｂ）のようなシステムでは、従来は、規格外の小さなものが混入した担体を生物処理槽２１に投入した後、通水運転をし、スクリーンの後段に回収網を設置することで回収していた。

しかし、回収網を設置するには、開放部が必要であり、開放部が無い場合は、仮設管を設置し、この中間で回収することになるが、そのための仮設管工事が必要であった。また、生物処理槽２１の壁面や底面の付着物や堆積物に規格外の小さい担体２２が取り込まれ、その付着物や堆積物が剥がれ落ちることで規格外の小さい担体が流出するため、長期間に亘って規格外の小さい担体が流出することが確認されている。

また、図２（ａ）のようなシステムでは、従来は、規格外の小さな担体を除去することは困難であった。

図３は、特許文献１（特開２００４−２２３３６１）に開示されたもので、生物処理槽内のメンテナンス工事の場合に生物処理槽内の汚泥水から汚泥と担体とを分離回収する装置の構成を示している。

生物処理槽２１から水中ポンプで被処理水Ａを組み上げ、管５１から装置５０内に投入する。装置５０内にはスクリーン５２があり、このスクリーン５２には汚泥水衝突部５２ａがあって、管５１から投入された被処理水Ａはここに衝突する。衝突した被処理水Ａは、ここで液体と固体とに分けられ、液体Ｂは下方に落下して、管路５３から廃水される。固体はし渣Ｃ（汚泥）と担体２２とからなるが、担体２２は汚泥水衝突部５２ａに衝突すると大きく跳ね返り、し渣Ｃは小さく跳ね返る。そこで、スクリーン５２から隙間ｅだけ離して担体回収部５５を設けている。担体２２は担体回収部５５の上を通過して遠い方に置かれた容器５６に回収され、し渣Ｃは担体回収部５５の下を通過して近い方に置かれた容器５７に回収される。

担体２２においても、規格内の通常の大きさのものと規格外の小さいものとでは跳ね返り方が異なるので、この装置５０を使用すると、担体２２を規格内のものと規格外の小さいものとに分けられるように思える。

しかしながら、この方法では隙間ｅの設定位置や隙間の大きさの決定が困難であり、担体２２を規格内のものと規格外の小さいものとに正確に分けることはできない。また、この方法は、担体の弾性を利用しているため、弾性の小さな担体や、衝突時の歪みが大きな担体には使用できない。
特開２００４−２２３３６１

本発明は、このような事実から考えられたもので、有機汚濁物質を含有する廃水を担体で生物分解する廃水処理において、担体を、規格内の大きさのものと規格外の小さいものとに正確に分けることができる担体の分級方法とその装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために本発明の担体の分級方法は、廃水処理に使用する担体を含む水を整流装置に導入して該整流装置によって水の流れを整える工程と、流れが整えられた水を、規格内の大きさの担体が通過せず規格外の小さな担体が通過する大きさのあみ目を持った分離装置を通過させる工程と、分離装置を通過した水を前記規格外の小さな担体が通過できない大きさのあみ目を有する回収装置を通過させる工程と、を有することを特徴としている。

前記分離装置が傾斜していて、水をこの傾斜面に沿って流すようにしたり、水をエアーリフトポンプにより搬送して前記整流装置に送り込むようにしてもよい。

担体を含む水を、廃水処理装置の生物処理槽から汲み上げ、前記分離装置を通過しなかった規格内の大きさの担体と、前記回収装置を通過した水とを前記生物処理槽に戻すようにしてもよい。この場合、前記分離装置を生物処理槽の上部に設置してもよい。

また、上記の目的を達成するために本発明の担体の分級装置は、担体を含む水の流れを整える整流装置と、規格内の大きさの担体が通過せず規格外の小さな担体が通過する大きさのあみ目を持った分離装置と、前記規格外の小さな担体が通過できない大きさのあみ目を有する回収装置とを有し、前記担体を含む水を、前記分離装置を通過させた後回収装置を通過するように配置したことを特徴としている。

前記分離装置が傾斜している構成としたり、担体を含む水を分級装置に供給するエアーリフトポンプを有する構成とすることができる。

担体を含む水は、整流装置に入ってその流れの勢いを弱め、分離装置上を流れる。分離装置上を流れる間に規格内の大きさの担体は分離装置を通過せずに残り、規格外の小さい担体と水とは次の回収装置に達する。ここで、規格外の小さい担体は捕捉され、水だけが回収装置を通過する。

分離装置が傾斜していると、担体を含む水は分離装置の表面に沿って流れ易くなり、規格内の担体を確実に捕捉することができる。また、分離装置上に捕捉された担体は、スクリーンの傾斜面に沿って降下し、排出が容易になる。

担体を含む水をエアーリフトポンプで整流装置に供給すると、担体はポンプのインペラーなど機械的な物に接触することなく搬送できるので、担体を損傷したり、ポンプの故障を防止することができる。

本発明の担体の分級方法及び装置によれば、規格外の小さな担体を確実により分けることができるという優れた効果を奏し得る。また、整流装置により大量の水を短時間で処理して、担体を分級することができる。

分離装置を傾斜させることで、担体を含む水を分離装置に沿って流し、担体の分級の確実性を高めることができる。また、分離装置上に残った担体の排出を容易にすることができる。

担体を含む水をエアーリフトポンプにより搬送することによって、担体に損傷を与えることなく分級することができる。

担体を含む水を生物処理槽から汲み上げ、分離装置、回収装置を通過させ、再び生物処理槽に戻すことにすると、生物処理槽の容積の数倍から数十倍の通水量を確保することができ、規格外の小さい担体の除去効率を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明における担体の分級装置の構成を示す図である。分級装置１００は、担体２２を含む水を搬送するポンプ１０２と、このポンプに接続された管路１０４と、管路１０４の出口に対向して設けられた受入口１０６と、受入口１０６の下方にある整流装置１０８と、整流装置１０８の下部に斜めに配置された分離装置１１０と、分離装置１１０の裏面側にあって、分離装置１１０とほぼ直交するように設けられた回収装置１１２と、回収装置１１２の下部に形成された集水部１１４と、分離装置１１０の上方に設けられた風防カバー１１６とを有する。分離装置１１０の下には、回収装置１１２と、底板１２２と、後側板１２４と、この後側板１２４の下部にヒンジ１２５で結合され開閉自在な回収ドア１２６とで囲まれた回収室１２０が形成されている。

ポンプ１０２としては、ボリュートポンプやスクリューポンプ等を使用することができる。ただし、これらのポンプの場合、羽根車やスクリューとケーシングとの間に担体２２を噛み込んで、故障したり、担体２２を破損する可能性がある。そのため、実施例の分級装置１００では、エアーリフトポンプを使用している。空気の泡で搬送するので、担体２２を噛み込んだり、破壊することが全く無くなる。

整流装置１０８は、受入口１０６から落下してくる水の勢いを抑え、緩い流れにするものである。たとえば、複数の板を離間させて平行かつ互い違いに配置し、これらの板の間を縫うように水を通過させることで、整流することができる。

分離装置１１０は、規格内の大きさの担体２２が通過できず、規格外の小さい担体２２は通過できる大きさのあみ目のフィルターからなる。また、回収装置１１２は、規格外の小さな担体２２が通過できない大きさのあみ目のフィルターからなっている。

次に、担体の分級方法を説明する。
ポンプ１０２の吸水側の管路を、たとえば、図２の生物処理槽２１に入れ、生物処理槽２１から担体２２を含む被処理水Ａを汲み上げる。被処理水Ａは管路１０４から受入口１０６に入り、整流装置１０８で勢いを弱められて分離装置１１０上を流れる。分離装置１１０上を流れる間に、水はすべてあみ目から下方に抜け、規格内の大きさの担体２２は分離装置１１０上に残る。規格内の大きさの担体２２は、分離装置１１０上を転がりながら落下し、担体排出口１１８から生物処理槽２１に排出される。

一方、分離装置１１０を通過した被処理水Ａは、回収室１２０内に入る。この被処理水Ａには規格外の小さい担体２２’が含まれている。回収室１２０内に入った被処理水Ａは、回収装置１１２のあみ目を通過するが、このとき、規格外の小さい担体２２’はここのあみ目を通過できず、回収室１２０内に残留する。被処理水はあみ目を通過して集水部１１４に入り、排出装置１２８から生物処理槽２１に排水される。回収室１２０内に溜まった規格外の小さい担体２２’は、回収ドア１２６を開いて取り出すことになる。

以上により担体２２は、規格内の大きさのもの２２と、規格外の小さなもの２２’とに分級されることになる。特に、本発明では、整流装置１０８で被処理水の水流を減速して緩やかな流れにして分離装置１１０に送るので、規格外の小さな担体２２’は分離装置１１０のあみ目を通過し、規格内の担体２２はあみ目を通過せずに分離装置１１０上に残り易くなる。

また、分離装置１１０が傾斜面になっていることで、整流装置１０８から送られた被処理水は分離装置１１０上を長い距離に渡って流れることができ、水と規格外の小さな担体２２’が混合したものと、規格内の担体２２とを分離する時間を長く取ることができ、分離を確実なものとすることができる。

さらに、生物処理槽２１から被処理水を汲み上げ、生物処理槽２１の上方に配置された分級装置に供給し、規格外の小さい担体２２’を取り除いて規格内の担体と被処理水Ａとを生物処理槽に戻すので、生物処理槽２１の容積の数倍から数十倍の水量を装置に通水することができ、規格外の小さい担体２２’の除去効率を上げることができる。

なお、実施例では、図２の生物処理槽２１からの被処理水Ａ（廃水）を汲み上げて分級し、担体を含まない水と担体２２を生物処理槽２１に排出したが、この方法に限定されるものではなく、担体２２を水などの液体に含有させた状態であれば本発明が適用可能である。

本発明における担体の分級装置の構成を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、従来の廃水処理装置の構成を示す図である。 生物処理槽内の汚泥水から汚泥と担体とを分離回収する従来の装置の構成を示す図である。

符号の説明

２１ 生物処理槽
２２ 流動微生物担体（規格内の大きさ）
２２’ 規格外の小さな流動微生物担体
１００ 分級装置
１０８ 整流装置
１１０ 分離装置
１１２ 回収装置

Claims (7)

1. 廃水処理に使用する流動微生物担体を含む水を整流装置に導入して該整流装置によって水の流れを整える工程と、流れが整えられた水を、規格内の大きさの流動微生物担体が通過せず規格外の小さな流動微生物担体が通過する大きさのあみ目を持った分離装置を通過させる工程と、分離装置を通過した水を前記規格外の小さな流動微生物担体が通過できない大きさのあみ目を有する回収装置を通過させる工程と、を有することを特徴とする流動微生物担体の分級方法。
2. 前記分離装置が傾斜していることを特徴とする請求項１記載の流動微生物担体の分級方法。
3. 流動微生物担体を含む水をエアーリフトポンプにより搬送して前記整流装置に送り込むことを特徴とする請求項１又は２に記載の流動微生物担体の分級方法。
4. 流動微生物担体を含む水を、廃水処理装置の生物処理槽から汲み上げ、前記分離装置を通過しなかった規格内の大きさの流動微生物担体と、前記回収装置を通過した水とを前記生物処理槽に戻すことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の流動微生物担体の分級方法。
5. 流動微生物担体を含む水の流れを整える整流装置と、規格内の大きさの流動微生物担体が通過せず規格外の小さな流動微生物担体が通過する大きさのあみ目を持った分離装置と、前記規格外の小さな流動微生物担体が通過できない大きさのあみ目を有する回収装置とを有し、前記流動微生物担体を含む水が、前記分離装置を通過した後回収装置を通過するように配置したことを特徴とする流動微生物担体の分級装置。
6. 前記分離装置が傾斜していることを特徴とする請求項５記載の流動微生物担体の分級装置。
7. 流動微生物担体を含む水を分級装置に供給するエアーリフトポンプを有することを特徴とする請求項５又は６に記載の流動微生物担体の分級装置。

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