JP2006289284A - 合併浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】嫌気・好気処理の組み合わせで窒素分を除去する合併浄化装置において、嫌気処理により発生するバイオガスを利用した、エネルギー回収型の合併浄化装置を提供する。
【解決手段】鉛直姿勢に地下に設置する筒状の槽本体１と、槽本体１の内部の底面近傍に吐出端が位置し、糞尿及び破砕生ゴミを含む排水を供給する主流入路２と、槽本体１の中段部分に吐出端が位置し、糞尿及び破砕生ゴミを含む排水以外の雑排水を投入する雑排水投入路３と、雑排水投入路３の吐出端よりも上方に配置され空気を気泡状態として放出する散気装置４と、散気装置４の上方に配置された沈殿槽５とを備えた合併浄化装置において、雑排水投入路３の下部に隔壁６を設け、隔壁６より下部において発生するバイオガスを第１の配管７で回収するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、メタン発酵槽を組み合わせた、エネルギー回収型の合併浄化装置に関する。

一般家庭から排出される排水には、屎尿と、台所や浴室、洗濯機からの雑排水があり、台所からの雑排水は固形分（生ゴミ）を濾過したものが流され、固形分は別に処理されるのが通常である。このような、台所で発生する固形分をカッターで破砕して微細化し、排水とともに流すディスポーザが開発されたが、下水処理場の負荷も大きくなるなど問題が多く、使用が禁止されているところもある。

そこで、本願出願人は、台所で発生する固形分と屎尿や雑排水を嫌気性菌と好気性菌で分解して浄化処理する合併汚水浄化槽を先に開発した（特許文献１）。

その構成は、鉛直姿勢に設置する円筒状の槽本体と、槽本体の内部の底面近傍に吐出端を位置させ屎尿及び破砕生ゴミを含む排水を供給する主流入路と、槽本体の中段部分に吐出端を位置させ屎尿及び破砕生ゴミを含む排水以外の雑排水を投入する雑排水投入路と、雑排水投入路の吐出端よりも上方に配置され空気を気泡状態として放出する散気装置と、散気装置の上方に配置された沈殿槽とを備えた合併汚水浄化槽である。

この特許文献１記載の合併汚水浄化槽においては、嫌気・好気処理の組み合わせで窒素分を除去する方法をとっている。すなわち、好気処理で硝化、嫌気処理で脱窒の繰り返し処理で有機物の除去と窒素除去を同時に行い、排水を浄化する方法である。

特開２０００−２３７７７６号公報

嫌気性処理では、メタン発酵により、メタン濃度が６０から７０％で残りのほとんどが二酸化炭素のバイオガスが発生する。このバイオガスはメタンが主成分のため、エネルギーとして利用できる。
しかし、特許文献１において提案した合併汚水浄化槽は、好気性処理による浄化を主としているため、このバイオガスの利用は行っていなかった。

そこで本発明は、嫌気・好気処理の組み合わせで窒素分を除去する合併浄化装置において、嫌気性処理により発生するバイオガスを利用した、エネルギー回収型の合併浄化装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の合併浄化装置は、鉛直姿勢に地下に設置する筒状の槽本体と、槽本体の内部の底面近傍に吐出端が位置し、糞尿及び破砕生ゴミを含む排水を供給する主流入路と、槽本体の中段部分に吐出端が位置し、前記糞尿及び破砕生ゴミを含む排水以外の雑排水を投入する雑排水投入路と、雑排水投入路の吐出端よりも上方に配置され空気を気泡状態として放出する散気装置と、散気装置の上方に配置された沈殿槽とを備えた合併浄化装置において、雑排水投入路の下部に設けた隔壁と、隔壁より下部において発生するガスを収集する第１の配管と、排水を隔壁より上に流入させる第２の配管とを設け、槽本体の底部から隔壁までを嫌気発酵層、隔壁の上であって散気装置の下レベルまでを嫌気層、嫌気層の上であって沈殿槽の下レベルまでを好気層としたものである。

本発明において、隔壁より下部における嫌気発酵層ではメタン発酵によりバイオガスが発生するが、そのバイオガスを、隔壁に設けた第１の配管により回収し、バイオガスの主成分であるメタンガスを燃料として使用する。また、隔壁に嫌気発酵層から嫌気層へ排水を流入させる第２の配管を設けることにより、嫌気発酵後の排水を嫌気・好気性処理により浄化し、河川への放流または下水道への放流を行うことができる。

沈殿槽から、嫌気層に向けて処理水を環流させる第１の環流路を設けることにより、また、好気層から嫌気層に向けて処理水を環流させる第２の環流路を設けることにより、嫌気性処理、好気性処理を繰り返して行い、有機物、窒化物の浄化を促進させることができる。

また、槽本体の上に、合併浄化装置の運転に必要な動力の一部または全てを供給するための太陽光発電装置、または風力発電装置、またはその両方を設けることにより、省エネルギー化を促進させることができる。

本発明によれば、嫌気発酵層と嫌気層とを隔離する隔壁を設けることにより、隔壁より下部はメタン発酵によりバイオガスが発生し、それを隔壁に設けた第１の配管により回収し、バイオガスを燃料や発電等のエネルギーとして利用することができる。
また、嫌気発酵後の排水は隔壁より上での嫌気・好気処理を繰り返し行うことにより浄化され、河川および下水道への放流ができる。
また、槽本体の上部に太陽光発電機または風力発電機、またはその両方を設けることにより、合併浄化装置に必要な電力の一部または全部を供給することができる。合併浄化装置を太陽光発電装置および風力発電装置の基礎として併用することにより、全体の工事費の低減ができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は、本発明の実施の形態１の構成を示す断面図である。
図１に示されているように、本実施の形態１に係る合併浄化装置は、鉛直姿勢に地下に設置される円筒状の槽本体１と、槽本体１の内部の底面近傍に吐出端が位置し、糞尿及び破砕生ゴミを含む排水を供給する主流入路２と、槽本体１の中段部分に吐出端が位置し、糞尿及び破砕生ゴミを含む排水以外の雑排水を投入する雑排水投入路３と、雑排水投入路３の吐出端よりも上方に配置され空気を気泡状態として放出する散気装置４と、散気装置４の上方に配置された沈殿槽５と、雑排水投入路３の下部に設けた隔壁６と、隔壁６より下部において発生するガスを収集する第１の配管７と、排水を隔壁６より上に流入させる第２の配管８とを備えている。

槽本体１において、槽本体１の底部から隔壁６までが嫌気発酵層Ａ、隔壁６の上であって散気装置４の下レベルまでが嫌気層Ｂ、嫌気層Ｂの上であって沈殿槽５の下レベルまでが好気層Ｃとなっている。
さらに、沈殿槽５から、嫌気層Ｂに向けて処理水を環流させる第１の環流路９と、好気層Ｃから嫌気層Ｂに向けて処理水を環流させる第２の環流路１０が設けられ、それぞれ、ポンプ１１，１２を備えている。

嫌気層Ｂには嫌気性菌を担体とする第１の固定床１５が設けられ、好気層Ｃには好気性菌を担体とする第２の固定床１６が設けられている。
第１の固定床１５は、排水の浮遊物の濾過と嫌気性反応とを促すためのものである。散気装置４は地上に配置したコンプレッサ等の空気供給源（図示せず）に接続され、第２の固定床１６の下側からエアレーションのために空気を吹き出す。

また、沈殿槽５の直ぐ下には揚水ポンプ１３が配置され、その吐出管１４を沈殿槽５の上端まで延ばしてその吐出端から処理水を沈殿槽５に供給できるようにしている。この揚水ポンプ１３は、上下の水位の間で作動し、流入水の急激な変化に対して流出流量のバッファとしても機能する。
槽本体１の外部であって地上に近い部分には沈殿槽５からの処理水が移流し、この処理水に消毒剤を添加して放流する消毒槽１７を備えている。
第１の配管７を介して回収されたバイオガスは、脱硫装置１８で脱硫され、ガスホルダ１９に貯留され、ガスボイラーまたはガス発電機２０で温水や発電の熱源として利用される。

以上の構成において、主流入路２には屎尿と破砕厨房排水との複合排水が送り込まれる。この複合排水は主流入路２の下端から槽本体１の底部の近傍に供給され、固形分を沈殿させた後、層状をなしてその流入量に相応して上昇していく。そして、その上昇中に、生ゴミに含まれた有機物と屎尿の有機物が嫌気性菌により嫌気性反応を行うことで、嫌気性菌が増殖し、これらの有機物は分解される。このときに発生するメタンガスおよび炭酸ガスは、隔壁６の下部に溜まっていく。
一方、雑排水投入路３からは浴槽や洗面所等からの比較的汚濁濃度が小さい雑排水が、嫌気層Ｂの下部に供給される。

また、第１の固定床１５の上方に配置された散気装置４により放出された空気は、気泡となって上昇する。したがって、散気装置４の下側では処理過程にある屎尿，厨芥排水，雑排水の嫌気層Ｂがそのまま維持され、上側では気泡が新たに加わる好気層Ｃが形成される。そして、嫌気発酵層Ａ，嫌気層Ｂでは嫌気性菌が棲息し、好気層Ｃでは好気性菌が棲息し、嫌気性と好気性の菌が無用に混ざり合うことがなく、それぞれの菌作用による汚水の浄化機能が維持される。

好気層Ｃでは、供給される空気と第２の固定床１６に担持された好気性菌による曝気槽を形成し、曝気処理された水が揚水ポンプ１３によって沈殿槽５に押し上げられる。
沈殿槽５に送り込まれた処理水は必要に応じてポンプ１１により第１の環流路９を経由して嫌気層Ｂまで戻される。
また、好気層Ｃ上部の処理水は、必要に応じてポンプ１２により第２の環流路１０を経由して嫌気層Ｂの底部まで戻される。
このように沈殿槽５および好気層Ｃの上部から処理水を環流させることで硝化脱窒が繰り返され、臭気の除去も促進される。

嫌気発酵層Ａと嫌気層Ｂとを隔離する隔壁６を設けることにより、隔壁６より下部はメタン発酵によりバイオガスが発生し、それを隔壁６に設けた第１の配管７により回収し、脱硫装置１８で脱硫し、ガスホルダ１９に貯留し、ガスボイラーまたはガス発電機２０で温水や発電の熱源として利用することができる。ガス発電機の排気ガスは、熱交換することにより温水を得ることができる。

＜実施の形態２＞
図２は、本発明の実施の形態２の構成を示す断面図である。
この実施の形態２においては、図１に示した実施の形態１の構成に、さらに、槽本体１を基礎として、上部に太陽光発電装置２１および風力発電装置２２を設けたものである。その他の構成については、実施の形態１と同じであるので、説明を省略する。
この実施の形態２によれば、太陽光発電装置２１および風力発電装置２２で得られた電力を、合併浄化装置に必要な電力の一部または全部として供給することができる。
また、槽本体１を、太陽光発電装置２１および風力発電装置２２の基礎として併用することにより、全体の工事費の低減ができる。

本発明は、嫌気・好気処理の組み合わせで窒素分を除去する合併浄化装置において、嫌気性処理により発生するバイオガスを利用した、エネルギー回収型の合併浄化装置として好適に利用することができる。

本発明の実施の形態１の構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態２の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 槽本体
２ 主流入路
３ 雑排水投入路
４ 散気装置
５ 沈殿槽
６ 隔壁
７ 第１の配管
８ 第２の配管
９ 第１の環流路
１０ 第２の環流路
１１，１２ ポンプ
１３ 揚水ポンプ
１４ 吐出管
１５ 第１の固定床
１６ 第２の固定床
１７ 消毒槽
１８ 脱硫装置
１９ ガスホルダ
２０ ガスボイラーまたはガス発電機
２１ 太陽光発電装置
２２ 風力発電装置
Ａ 嫌気発酵層
Ｂ 嫌気層
Ｃ 好気層

Claims (4)

1. 鉛直姿勢に地下に設置する筒状の槽本体と、前記槽本体の内部の底面近傍に吐出端が位置し、糞尿及び破砕生ゴミを含む排水を供給する主投入路と、前記槽本体の中段部分に吐出端が位置し、前記糞尿及び破砕生ゴミを含む排水以外の雑排水を投入する雑排水投入路と、前記雑排水投入路の吐出端よりも上方に配置され空気を気泡状態として放出する散気装置と、前記散気装置の上方に配置された沈殿槽とを備えた合併浄化装置において、
   前記雑排水投入路の下部に設けた隔壁と、前記隔壁より下部において発生するガスを収集する第１の配管と、排水を前記隔壁より上に流入させる第２の配管とを設け、
   前記槽本体の底部から前記隔壁までを嫌気発酵層、前記隔壁の上であって前記散気装置の下レベルまでを嫌気層、前記嫌気層の上であって前記沈殿槽の下レベルまでを好気層としたことを特徴とする合併浄化装置。
2. 前記沈殿槽から、前記嫌気層に向けて処理水を環流させる第１の環流路を設けたことを特徴とする請求項１記載の合併浄化装置。
3. 前記好気層から前記嫌気層に向けて処理水を環流させる第２の環流路を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の合併浄化装置。
4. 前記槽本体の上に、合併浄化装置の運転に必要な動力の一部または全てを供給するための太陽光発電装置、または風力発電装置、またはその両方を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかの項に記載の合併浄化装置。

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