JP2007021398A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は排水処理装置１に関し、生物処理性能を維持しつつ散気部４のメンテ性を高めることを目的とする。
【解決手段】排水を生物処理する処理槽２と、前記処理槽２内に設けられた揺動床３と、揺動床３の下方に配置された散気部４と、この散気部４と接続し空気を供給する給気管９を備え、前記揺動床３の固定棒７あるいは支持枠８を移動可能にすることにより、メンテナンス時に散気部４を取り出し易くした排水処理装置１を得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機物を含んだ排水を微生物によって処理する排水処理装置に関する。

従来、排水中の有機物を微生物により分解する排水処理装置の処理性能を向上させる手段として、処理槽の内部の被処理水中に微生物を吸着保持する生物担体を配置したものが知られており、特に最近生物担体として揺動床を採用したものが注目されつつある。

この揺動床は垂直に張られた撥水性の繊維で成型された幹に対し、親水性の繊維で成型された複数の親水枝を、幹と平行の水流に対して垂直に、幹から円周方向に放射状に配置した構成であり、幹は、処理槽内に固定された揺動床支持部により支持されている。また、親水枝は活性汚泥が付着しやすいよう親水性となっており、ある程度の太さは有しているものの柔軟性があり、その後端側が幹に取り付けられ、先端側が自由端となっているので水流により揺動する。このような揺動床式の生物担体を処理槽の内部に暖簾状に多数配置することで排水処理装置が構成されている。

揺動床式の生物担体は揺動床の周囲の水流によって運ばれる活性汚泥を親水枝に付着させ、堆積させて固定することになり、一般的な生物担体を用いない排水処理装置に比べ、処理槽内の活性汚泥濃度を高く保持することができる。また、処理槽内の有機物は浮遊している活性汚泥だけでなく、親水枝に付着した活性汚泥にも高効率に接触し酸化・分解が促進される。

さらに、揺動床に堆積した汚泥は揺動により剥離して再び処理槽内に浮遊し付着、剥離を繰り返す。このような揺動床は流速が遅く揺動が小さい場合、活性汚泥の剥離が抑制され付着が剥離を上回って過剰になり最終的には閉塞してしまう。閉塞が生じた場合、処理槽内の流動が小さくなり、閉塞した部分に十分な酸素が供給されず処理性能が大幅に低下する。そこで、揺動床を安定して使用するために、揺動床周囲の流速を閉塞が生じないレベル以上に維持する必要がある。

ところで、揺動床を含め一般的な生物担体を用いる排水処理装置は大きく分けて２種類の構成をとっている。一つはエアリフト式と呼ばれるもので、揺動床が処理槽における被処理水の内部に没し中央を分割した状態で設けられている。処理槽の中央部は揺動床の存在しない水流通路として構成されており、この水流通路における処理槽の底部に処理槽に空気を供給する散気部が設けられている。このような構成にすれば、曝気装置から噴出される気泡によって生じる上昇流のエアリフト効果によって、処理槽の内部に被処理水の循環流が発生する。この循環流速を一定以上に維持することによって、活性汚泥に酸素を供給すると共に、揺動床を揺動させることができる。

また、この構成によれば散気部の上部に空間が設けられているため、散気管が目詰まりした時などの洗浄、交換等メンテナンスが容易になるというメリットがある。しかし、このようなエアリフトにより生じる循環流は水面付近で転回した下降流を利用しているため圧力損失が大きく、揺動床において閉塞しない流速を得るためには大きな散気量が必要であり、散気部に空気を供給しているブロアが大型化し電気量が増大するだけでなく、生物処理に必要な量以上の酸素を処理槽に供給してしまい酸化が進んでｐＨが低下し、結果として生物処理性能が低下するという課題がある。

このような循環流を利用したエアリフト式に対し、揺動床の下方に散気部を配置した全面曝気式がある。全面曝気式は、散気部から噴出する気泡の上昇流によって直接揺動床に通水するものであり、エアリフト式と比較して直接気泡と水流を接触させることができるため、閉塞しない水流を得るための空気の供給量を低減できるメリットがあるが、逆に散気部が揺動床の下部に配置されているため散気部を取り出し、取り付けを行うことが困難になりメンテナンス性が低下するという課題があった。

このような全面曝気式の課題に対し、図８にあるように給気管１０９と接続した散気部１０４が処理槽１０２の底部において水平軸に対し回動可能な構造とするとともに、処理槽１０２にガイド機構１０５を設けることにより、給気管１０９を上げ下げする際に散気部１０４と生物担体部１０３との干渉を防止することにより、メンテナンスを容易にした排水処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−５７７６７号公報

しかしながら、上記特許文献１のような従来の排水処理装置においては、処理槽にガイド機構を別途施工する必要があり、施工が複雑になるという課題があった。

また、ガイド機構が処理槽内の流動状態を悪化させ、よどみが生じやすく排水処理性能が低下するという課題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決して、全面曝気式の揺動床などの生物担体を用いた排水処理装置において、処理槽に複雑な機構の工事をせず、単純な構造によって生物処理性能を維持しつつメンテナンス性を向上できる排水処理槽装置を提供することを目的とする。

本発明の排水処理装置は上記目的を達成するために、排水を生物処理する処理槽と、前記処理槽内に設けられた移動可能な生物担体部と、前記生物担体部の下方に配置された散気部と、この散気部と接続し空気を供給する給気管を備えたものである。

本構成により、散気部を容易に取出すことができる。

また、他の手段は、生物担体部は揺動床と、この揺動床を上下に固定する固定棒と、この固定棒を処理槽内部に固定する支持枠で構成されており、前記固定棒が移動することにより前記生物担体部を移動可能とするものである。

また、他の手段は、固定棒が支持枠との接続部分において横方向にスライド可能な構造とするものである。

また、他の手段は、固定棒が入れ子構造で伸縮自在とするものである。

また、他の手段は、固定棒が折たたみ構造で伸縮自在とするものである。

また、他の手段は、固定棒を柔軟性のある材料で形成するものである。

また、他の手段は、揺動床の幹を柔軟性のある材料で形成するものである。

また、他の手段は、生物担体部は揺動床と、この揺動床を上下に固定する固定棒と、この固定棒を処理槽内部に固定する支持枠で構成されており、前記支持枠が移動することにより前記生物担体部を移動可能とするものである。

また、他の手段は、支持枠が処理槽底部で横方向にスライドし移動可能とするものである。

また、他の手段は、支持枠が散気部の上部で分割可能な構造とするものである。

また、他の手段は、支持枠が上方向にスライドし移動可能とするものである。

また、他の手段は、支持枠の散気部の上面近傍部分のみ分割された構造とするものである。

また、他の手段は、支持枠および固定棒が浮力を有するものである。

また、他の手段は、板形状の散気部が固定棒の間隙に対し最小面積となるように水平に回動可能な構造である。

さらに他の手段は、棒形状の散気部が固定棒の間隙に対し平行となるように給気管を軸に転回可能な構造である。

本発明によれば、散気管が目詰まりした時などの洗浄、交換等メンテナンスが容易で、生物担体が高処理性能を維持できる排水処理装置を提供できる。

以下、本発明による実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１は、微生物を用いて排水処理を行う排水処理装置１の構成の側面図および上面図を示している。排水処理装置１は容器状の処理槽２と、この処理槽２の内部に配置した生物担体としての揺動床３と揺動床３の下方に配置された散気部４で構成されている。

揺動床３は撥水性の繊維で成型された幹５に親水性の繊維で成型された複数の親水枝６を、水流に対して垂直に、幹５から円周方向に複数本を一定間隔で配置した構成としている。親水枝６は活性汚泥が付着しやすいよう親水性となっており、ある程度の太さは有しているものの柔軟性があり、その後端側は幹５に取り付けられ、先端側が自由端となっているので水流により揺動する。

また、幹５は上下方向に伸びており、その両端部において、固定棒７により適度な張力となるように固定されている。固定棒７と幹５との接続方法については特に限定していないが、例えば両端が開口した筒状の布に幹５を編みこみ、この筒状の布に固定棒７を通すことによって幹５と接続する方法などがある。

また、一本の固定棒７には複数本の幹５を簾状に接続でき、さらに複数本の固定棒７が支持枠８を介して配置されることにより生物担体としての揺動床３を構成している。ここで、固定棒７は水平方向にスライドする構造を具備しているとともに、支持枠８は処理槽２の底部あるいは側面に固定されている。

また、散気部４は円盤形状で表面に多数の細孔があり、給気管９と接続されている。給気管９は処理槽２の外部より上方から固定棒７の間隙を通して処理槽２の底部へ向かって垂直に配置されており、散気部４が揺動床３の適当な位置に配置されるようエルボ部材１０が配管されるとともに散気部４を底部において給気管９により揺動床３の下部に支持固定している。

また、給気管９は処理槽２の外部においてブロア（図示せず）と接続されている。さらに、処理槽２の底部における給気管９と散気部４の接続部分の水平配管部１１には水平方向に９０度回転できる回転継ぎ手１２が配置されている。また、特に図示していないが給気管９は処理槽２の水面より上部において固定されている。

上記構成において、有機物を含んだ生活排水などの被処理水は、処理槽２に供給される。ここで、散気部４にはブロア（図示せず）から空気が供給され、微細気泡が上方の揺動床３へと勢い良く流出され、この結果として微細気泡が揺動床３を上昇していくとともに、上昇する水流を生じる。一方、散気部４から流出された微細気泡が水面まで上昇する間に被処理水中には微細気泡中の酸素が溶解し、活性汚泥内部の微生物に酸素を供給する。被処理水中の有機物は処理槽２内を水流に乗って流動しながら活性汚泥により酸化・分解される。また、水流に乗って浮遊している活性汚泥は揺動床３の親水枝６に付着し堆積して固定されていくことになり、処理槽２内の活性汚泥濃度を高く保持する。処理槽２内の有機物は浮遊している活性汚泥だけでなく、親水枝６に付着した活性汚泥にも高効率に接触し酸化・分解が促進される。

ところで、親水枝６に堆積した活性汚泥中では、安定した足場があることにより細菌類だけでなく、上位捕食者である原生動物や原虫、ワムシ、ミミズなどの食物連鎖が発生しており、特に原生動物は粘着性の代謝物を多量に生産する特性があり、この代謝物によって親水枝６に付着した活性汚泥は互いに強固に固着して保持される。また、親水枝６に付着した活性汚泥はある程度の大きさになると水流による揺動により、親水枝６先端の活性汚泥が剥離して再び水流中に放出されるので、活性汚泥の過剰付着による閉塞や一斉脱落が防止される。さらに剥離した活性汚泥は粘着性の代謝物により付着前より硬く大きい粒子となる。

このようにして処理槽２内では当初微細だった活性汚泥が親水枝６への付着、剥離を繰り返し粗大化していき沈降性が向上することにより、後段の沈殿槽（図示せず）においてバルキングを生じさせることなく活性汚泥濃度を高くできる利点もある。

ところで、このような活性汚泥（微生物）を用いた排水処理装置１を連続的に使用していると、次第に散気部４の細孔に活性汚泥が堆積し閉塞が生じて十分な酸素供給や上昇流が得られなくなってくる。このような事態に対処するため、一般的には定期的に散気部４の清掃／交換などのメンテナンスが行われる。本実施の形態の排水処理装置１において、散気部４を取り出してメンテナンスをする場合、図１の（ｂ）にあるように固定棒７を散気部４が取り出せる程度の隙間が空くように水平方向にスライドさせる。このとき、上側の固定棒７と下側の固定棒７は連動して動くような構造になっており、上側をスライドさせるだけで下側もスライドさせることが出来る。このようにすれば通常は揺動床３の下部に配置されている散気部４をメンテナンス時に容易に取り出し、取り付けを行うことが出来る。また、散気部４を取り出すための複雑なガイドを処理槽に施工する必要がなく、支持枠８を設置するだけで済むので設置、施工が容易になり低コスト化することができる。

このような上の固定棒７と下の固定棒７が連動して動く構造を実現するためには様々な方法が考えられるが、例えば図２に示すように、平板状の支持枠８の内部が中空になっており、固定棒７は上下に一体で枠状に成型され、その垂直部分１３は支持枠８の中空部分に納められており、水平部分１４は上下２箇所の揺動床３側に開口した開口部１５から出る構造のものがある。このとき、詳しい説明は省略するが、各固定棒７は通常の使用時には適切な位置に固定され、メンテナンス時のみスライドできるような機構を有している。尚、図２では支持枠８の片側付近のみを示している。

また、このとき回転継ぎ手１２により散気部４を９０度水平に回動させることにより散気部４の投影面積を減らすことができ、固定棒７をスライドする距離を低減することができる。尚、このとき回転継ぎ手１２は処理槽２の外部より操作可能な構造になっている。

また、散気部４は様々な形状のものが知られており、本実施の形態の円盤状のものだけでなく平板状や棒状の散気部４もよく用いられるが、棒状の散気部４の場合は、散気部４を給気管９を軸に転回させ固定棒７の間隙に平行になるようにすれば同様の効果が期待できる。

さらに、同様の考え方で散気部４を取り出す方法としては、固定棒７や揺動床３の幹５を柔軟性のある、例えばゴムのような材料で成型する方法もある。この場合、メンテナンス時において、散気部４を引き上げるときに固定棒７や揺動床３の幹５に散気部４が接触干渉して取り出せないが、これらの干渉物が柔軟性を有しているので、強く給気管９を引っ張れば固定棒７が延びて間隙が広がり散気部４を取り出すことができる。また、幹５もある程度の柔軟性があれば給気管９を強い力で引いても切れることがない。尚、このような構成にする時はあらかじめ散気部４の形状を引っ掛かりが少ない流線型に成型しておくことが好ましい。

（実施の形態２）
図３、図４は本発明の他の実施形態を示している。なお、実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。

図３は基本的な考え方は実施の形態１と同じであるが、固定棒７を水平にスライドさせる代わりに径の違う筒状の入れ子１６を重ねた構造とし、伸縮可能にしたものである。図３において、各固定棒７は入れ子１６構造で伸縮自在の状態で支持枠８に固定されている。また給気管９は支持枠８の外側から配管されており、給気管９側の支持枠８は処理槽２に固定されていない。図３（ａ）は通常の処理時であり固定棒７は各入れ子１６が延びた状態であるが、メンテナンスをするときには図３（ｂ）のように固定棒７の入れ子１６が短縮することにより揺動床３が支持枠８の片面ごと対向面側へ移動して散気部４の上方に空間が生じ、実施の形態１と同様に散気部４を容易に取り出し、取り付けを行うことが出来る。

尚、揺動床３は各入れ子１６の先端近傍（次の入れ子が入る側）に接続されており、固定棒７が短縮したときに入れ子１６の中に揺動床３が引き込まれることがない。また、図４のように移動する支持枠８の底部は散気部４が通過できるよう十分な空間が確保されている。

本実施の形態では固定棒７を伸縮自在にする構造として、筒状の入れ子１６を重ねた例で説明したが、伸縮自在にする機構としてはこの方法に限定されるものではなく、他の方法、例えばマジックハンドで用いられるような、２本の平板が互いに交差しながら連結した折りたたみ構造を用いてもよい。

（実施の形態３）
図５も本発明の他の実施形態を示している。なお、実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。

図５は、実施の形態１では固定棒７を動かすことにより散気部４の上から揺動床３を移動させたのに対して、固定棒７を動かさず支持枠８ごと揺動床３を移動させた例を示し、（ａ）が移動前、（ｂ）が移動後の図である。

図５において、揺動床３は２分割されており、また、支持枠８の処理槽２の底部と接触する足の部分には、それぞれ車輪１７が配置されており、さらに処理槽２の底面には車輪１７が横方向にスムーズに移動できるようレール１８が設置され、車輪１７はレール１８の上に乗った状態になっている。

また、給気管９は揺動床３の外側から二つの揺動床３の中間付近に配管されている。図５（ａ）は移動前、通常の処理時であり、二つの揺動床３のそれぞれ各内側の支持枠８は散気部４の中央に配置されているが、メンテナンスをするときには図５（ｂ）のように各支持枠８がそれぞれ処理槽２の壁面側に移動し、散気部４の上方に空間が生じて実施の形態１と同様に散気部４を容易に取り出し、取り付けを行うことが出来る。

なお、本実施の形態では揺動床３を二つに分割する構造で説明したが、分割の仕方は処理槽２と揺動床３の大きさにより多様なものが考えられ、分割しないものや、３つ以上に分割するもの、分割する大きさも等分ではなく、散気部４が取り出すのに必要な部分のみだけにするなどが考えられる。

なお、本実施の形態では処理槽２の底部での車輪１７とレール１８を用い支持枠８を横方向へ移動させたが、処理槽２の上部に渡したワイヤー等に滑車を滑らせても支持枠８を横方向へ移動させることができる。

また、固定棒７および／または支持枠８自体に浮力を持たせて処理水中に固定棒７および／または支持枠８が浮いた状態にし、手で容易に移動させることもできる。例えば、固定棒７および／または支持枠８を比重が軽い樹脂材料などで成型し、さらに中空構造とすることにより浮力を持たせることができる。この時、散気による処理水の攪拌などにも安定するように固定棒７および／または支持枠８の比重は水の比重と同程度かやや上回る程度にして浮力を調節し、通常の処理時は処理槽２などに固定してもよい。

（実施の形態４）
図６、図７もそれぞれ本発明の他の実施形態を示している。なお、実施の形態１と同様の構成を有するものについては、同一符号を付しその説明を省略する。

実施の形態３では支持枠８を横方向に移動させて散気部４の上から揺動床３を移動させたのに対して、図６は、支持枠８を上方向に動かし取り除くことにより揺動床３を移動させた例の側面図および上面図を示している。

図６（ａ）において、支持枠８における散気部４の上方の部分は、取出し部１９であり、その周囲の揺動床３や固定棒７、支持枠８で形成された部分とは独立した構造になっている。また、取出し部１９の取出し枠２０は図７に示すように、固定棒７を支持する部分のみ幅広で、その他は狭く、Ｉ字形状をしている。この取出し枠２０の上端には突出部２１が各２個ついており、この部分が周囲の支持枠８に引っかかり下に落ちないようになっている。ここで、請求項１２に記載の「支持枠の一部」とは取出し枠２０を意味する。

上記構成において、散気部４のメンテナンスをするときには図６（ｂ）及び図７のように取出し部１９のみ取出すことにより、散気部４の上方に空間が生じて実施の形態１と同様に散気部４を容易に取出し、取付けを行うことが出来る。このとき取出し枠２０がＩ字形状で軽量化が図られているため、取出し部１９の取出しは、より容易になる。

尚、一般的には支持枠８はステンレスなどの耐食性の金属材料で成型されており、上方向に取り出すにはクレーン等の重機が必要であるが、本実施の形態のように散気部４の上方のみの極めて少ない部分だけ局所的に取り出せるようにすることにより、重機等などを用いずに容易にメンテナンスを行うことが出来るようになる。

以上のように本発明における排水処理装置は高い排水処理性能とメンテナンス性を両立できるため、今後の環境事業に大きく貢献するものとなる。

（ａ）は本発明の実施の形態１を示す側面図及び上面図、（ｂ）は同移動後の側面図及び上面図 本発明の実施の形態１を示す斜視図 （ａ）は本発明の実施の形態２を示す側面図、（ｂ）は同移動後の側面図 本発明の実施の形態２を示す斜視図 （ａ）は本発明の実施の形態３を示す側面図、（ｂ）は同移動後の側面図 （ａ）は本発明の実施の形態４を示す側面図及び上面図、（ｂ）は同移動後の側面図及び上面図 本発明の実施の形態４を示す斜視図 従来の排水処理装置の一例を示す構成図

符号の説明

１ 排水処理装置
２ 処理槽
３ 揺動床
４ 散気部
５ 幹
７ 固定棒
８ 支持枠
９ 給気管
１２ 回転継ぎ手
１６ 入れ子
１７ 車輪
１８ レール
１９ 取出し部
２０ 取出し枠
２１ 突出部

Claims (15)

1. 排水を生物処理する処理槽と、前記処理槽内に設けられた移動可能な生物担体部と、前記生物担体部の下方に配置された散気部と、この散気部と接続し空気を供給する給気管を備えた排水処理装置。
2. 生物担体部は揺動床と、この揺動床を上下に固定する固定棒と、この固定棒を処理槽内部に固定する支持枠で構成されており、前記固定棒が移動することにより前記生物担体部を移動可能とすることを特徴とした請求項１記載の排水処理装置。
3. 固定棒が支持枠との接続部分において横方向にスライド可能な構造とすることを特徴とした請求項２記載の排水処理装置。
4. 固定棒が入れ子構造で伸縮自在とすることを特徴とした請求項２記載の排水処理装置。
5. 固定棒が折たたみ構造で伸縮自在とすることを特徴とした請求項２記載の排水処理装置。
6. 固定棒を柔軟性のある材料で形成することを特徴とした請求項２記載の排水処理装置。
7. 揺動床の幹を柔軟性のある材料で形成することを特徴とした請求項５記載の排水処理装置。
8. 生物担体部は揺動床と、この揺動床を上下に固定する固定棒と、この固定棒を処理槽内部に固定する支持枠で構成されており、前記支持枠が移動することにより前記生物担体部を移動可能とすることを特徴とした請求項１記載の排水処理装置。
9. 支持枠が処理槽底部で横方向にスライドし移動可能としたことを特徴とした請求項８記載の排水処理装置
10. 支持枠が散気部の上部で分割可能な構造とすることを特徴とした請求項９記載の排水処理装置。
11. 支持枠が上方向にスライドし移動可能とすることを特徴とした請求項８記載の排水処理装置。
12. 支持枠の一部を移動可能な構造とすることを特徴とした請求項１１記載の排水処理装置。
13. 支持枠および／または固定棒が浮力を有することを特徴とした請求項８記載の排水処理装置。
14. 板形状の散気部が固定棒の間隙に対し最小面積となるように水平に回動可能な構造であることを特徴とした請求項２または８記載の排水処理装置。
15. 棒形状の散気部が固定棒の間隙に対し平行となるように給気管を軸に転回可能な構造であることを特徴とした請求項２または８記載の排水処理装置。

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