JP2007098333A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は排水処理装置に関し、あらたな動力源を必要とせず、低コストで生物処理性能を維持できる排水処理装置を提供す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１と、処理槽１内に設けられ微生物を担持する生物担体部３と、処理槽１の下方に配置された散気部４と、生物担体部３は揺動床２とこの揺動床２を処理槽１内部に固定する揺動床支持体１０を備え、揺動床支持体１０を固定枠１１と可動枠で構成し、前記揺動床２を前記可動枠に固定し、前記可動枠を処理槽１内の水流で揺動させる構成とした。
【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槽に比べ、処理槽内の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。また、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。

ところで、このような揺動床は流速が遅く水流による揺動床の揺動が小さい場合、汚泥の剥離が抑制され付着が過剰になり最終的には閉塞してしまう恐れがあり、揺動床を安定して使用するためには、揺動床周囲の流速をある程度以上速くする必要がある。

ここで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散気部が設けられている。

このような構成によれば、曝気装置から噴出される気泡のエアリフト効果によって、処理槽の内部に被処理の循環流が発生する。この循環流速を所定の流速とすることによって、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期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圧力損失が大きく、揺動床において所定の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、微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ｐＨが低下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、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す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。

このように水流により揺動床を揺動させることで汚泥の剥離を促進させる排水処理装置に対する課題に対して、逆に揺動床を振動させることにより汚泥の剥離を促進させる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２００２−７９２８４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、揺動床を揺動させる動力としてモータを使用し、揺動床を支持する枠の一端をモータの回転軸に取り付けた円盤に偏心させる構造としており、これによりモータの回転で上部の枠が振動し揺動床を上下方向に振動させる構成となっており、構造が複雑になり製造工程も増えるという課題があった。

また、枠を振動させるためにモータというあらたな動力源が必要で消費電力量も増加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、排水処理装置において、簡単な構造で、新たな動力源を必要とせず、消費電力量も増やさず生物処理性能を維持できる排水処理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微生物を担持する生物担体部と、前記処理槽の下方に配置された散気部と、前記散気部を固定するとともに前記散気部に空気を供給する給気管と、前記生物担体部は揺動床とこの揺動床を前記処理槽内部に固定する揺動床支持体を備え、前記揺動床支持体は固定枠と可動枠を有し、前記揺動床を前記可動枠に固定し、前記可動枠は、前記処理槽内の水流で揺動するものである。

これにより、親水枝はより揺動し、付着した汚泥の剥離が促進される。

以上のような構成とすることにより、簡単な構造で閉塞することがなく、高処理性能が維持できる排水処理装置が実現できる。

請求項１記載の発明は、処理槽内に設けられ微生物を担持する生物担体部と、処理槽の下方に配置された散気部と、散気部を固定するとともに散気部に空気を供給する給気管と、生物担体部は揺動床とこの揺動床を処理槽内部に固定する揺動床支持体を備え、揺動床支持体は固定枠と可動枠を有し、揺動床を可動枠に固定し、可動枠は、処理槽内の水流で揺動するものであり、可動枠の動きにより前記揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

請求項２記載の発明は、固定枠と可動枠の接合部が可動するものであり、揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

請求項３記載の発明は、接合部は柔軟性のある材料で構成されるものであり、可動枠が固定枠との接合部を中心に可動することにより、揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

請求項４記載の発明は、接合部は可動枠が回動する回動手段を備えたものであり、可動枠が固定枠との接合部を中心に回動することにより、揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

請求項５記載の発明は、可動枠は柔軟性のある材料で構成されるものであり、可動枠が固定枠との接合部を中心に可動することにより、揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

請求項６記載の発明は、可動枠はその揺動を促進させる揺動促進体を設けたものであり、揺動促進体が水流を受けることにより、揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

請求項７記載の発明は、揺動促進体が水流に対し略垂直に揺動床支持体の可動枠に設けられた羽状平板であり、羽状平板が水流を受けることにより、揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

請求項８記載の発明は、揺動促進体が揺動床支持体の可動枠と処理槽の底面との接触部に設けられた弾性体であり、揺動床が水流を受けることにより、弾性体が伸び縮みし揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

請求項９記載の発明は、給気管を通して散気部から処理槽に空気を送り込むポンプと、そのポンプを制御するポンプ制御部を有するものであり、ポンプから処理槽に送り込む空気量を制御することにより処理槽内の水流も制御でき、水流の速さを変えることにより揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

請求項１０記載の発明は、ポンプ制御部がポンプを間欠運転するものであり、間欠運転によりポンプから処理槽に送り込む空気量が大きく変動し、処理槽内の水流の速さも大きく変動することにより揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

請求項１１記載の発明は、ポンプ制御部がポンプの回転数を変化させるものであり、ポンプの回転数を変化させることによりポンプから処理槽に送り込む空気量がすばやく変動し、処理槽内の水流の速さもすばやく変動することにより揺動床の揺動を促進するという作用を有する。

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、排水処理装置の構成を示している。本実施の形態の排水処理装置は排水を生物処理する処理槽１内に微生物を担持するための揺動床２を有する生物担体部３が設けられている。

また、処理槽１の生物担体部３が設けられていない下方には散気部４が配置され、ポンプ５により給気管６を通り空気が散気部４から処理槽内１に放出される。ポンプ制御手段７はポンプ５の運転／停止および回転数を制御して処理槽内１に放出される空気の量を調整する。

さらに、生物担体部３の散気部４が配置されている方の側面には羽状平板８が散気部４から放出される空気により発生した水流に対し略垂直方向に複数個設けられている。

さらに、生物担体部３の散気部４が配置されている方の底面にはばねなどの弾性体９が設けられている。

図２（ａ）は生物担体部３の詳細図であり、図２（ｂ）はその側面図、図２（ｃ）はその上面図である。図２に示すように生物担体部３は揺動床支持体１０、揺動床２、羽状平板８、弾性体９とから構成されており、揺動床支持体１０は固定枠１１と可動枠（水平枠１２と垂直枠１３）とから構成され、水平枠１２には揺動床２が枠内に複数個固定されており、垂直枠１３には水平に羽状平板８が複数個固定されており底面にはばねなどの弾性体９が固定されている。

また、固定枠１１は動かないように処理槽１の壁面に固定されており、固定枠１１、水平枠１２、垂直枠１３の８箇所の接合部１４は、ピン等で固定され、水平枠１２、垂直枠１３が可動するように接合されている。

次に動作について説明する。図３は揺動床支持体１０の動作を示す図である。処理槽１内に放出される空気によって発生した上向きの水流が羽状平板８にぶつかることにより垂直枠１３に上向きの力が加わる。このとき、羽状平板８は水流に対し垂直に垂直枠１３に固定されているので水流を効果的に受け垂直枠１３に加わる上向きの大きくすることができる。

また、ポンプ制御手段７でポンプ５を制御しているので処理槽１内に散気部４から放出される空気の量は変動し、その空気による水流も変動するので、垂直枠１３に加わる上向きの力を変動させることができる。

その結果、水流が速い時は垂直枠１３に加わる上向きの力が垂直枠１３の沈む力より大きくなり垂直枠１３が浮上し、水平枠１２は接合部１４を支点として回転し斜め上方に傾き、水流が遅い（あるいはない）時は垂直枠１３に加わる上向きの力が垂直枠１３の沈む力より小さくなるので垂直枠１３が沈降し、その力を受けて弾性体９が伸び縮みし、揺動床支持体１０が振動し、結果的に揺動床２が揺動する。

この動作はポンプ制御手段７でポンプ５の運転／停止を繰り返す間欠運転を行うことであるいは、ポンプ制御手段７でポンプ５の回転数をインバータ等で周期的に変化させることで、周期的に繰り返されるので汚泥の剥離を促進し生物処理性能を維持できる。

また、羽状平板８を設けていない場合は、処理槽１内に放出される空気の量が多い時は空気によって発生した上向きの水流が水面近くで下向きの水流に変わり、この下向きの水流が揺動床２にぶつかることにより、揺動床支持体１０に下向きの力が加わり、弾性体９を収縮させることができる。

この下向きの水流は、揺動床を通過し、処理槽の底面近くで散気部側への流れと変わり、最終的には散気部側は上向き、揺動床側は下向き、の水流となる循環流が発生することとなる。この循環流の制御はポンプ制御手段７でポンプ５を制御することで可能である。

すなわち、ポンプ５を運転（あるいは回転数をインバータで最大）した時は循環流が多くなり揺動床２にぶつかる下向き水流の強さが強くなり弾性体９が収縮し、ポンプを停止（あるいは回転数をインバータで小さく）した時は循環流が少なくなり揺動床２にぶつかる下向き水流の強さが弱くなり弾性体９が伸張する。この結果、揺動床支持体１０が振動し、結果的に揺動床２が揺動する。

この動作はポンプ制御手段７でポンプ５の運転／停止を繰り返す間欠運転を行うことで、あるいは、ポンプ５の回転数をインバータ等で周期的に変化させることで、周期的に繰り返されるので汚泥の剥離を促進し生物処理性能を維持できる。

なお、本実施の形態では、散気部４への空気を送り込む手段としてポンプ５を用いたが、工場等で圧縮空気を使用している場合は、その空気を使用して、ポンプ５は用いなくてもよい。

また、本実施の形態では、ポンプ５の制御により循環流が変動し、水流の強弱により揺動床２が変動するとしたが、空気による水流は一定の強さにならず脈流するため、ポンプ５により空気量を制御しなくても揺動床２は揺動する。

（実施の形態２）
図４〜図５は揺動床支持体１０を振動させる他の構成方法を示した図である。

図４に示すように揺動床支持体１０の固定枠１１と水平枠１２の接合部分にゴムなどの柔軟性のある材料を用いることにより、また図５のように揺動床支持体１０の水平枠１２にゴムなどの柔軟性のある材料を用いることにより、水流が速い時は垂直枠１３に加わる上向きの力が垂直枠１３の沈む力より大きくなりゴムが変形し揺動床支持体１０は斜め上方に傾き、水流が遅い（あるいはない）時は垂直枠１３に加わる上向きの力が垂直枠１３の沈む力より小さくなるのでゴムがもとの形に戻り、揺動床支持体１０は水平状態に戻る。このようにして揺動床支持体１０を振動させることができる。

なお、揺動床支持体１０のすべてにゴムなどの柔軟性のある材料を用い、接合部１４をピン等で固定し、水平枠１２と垂直枠１３が稼動するように接合した場合は稼動と変形の両方の要素で揺動床支持体１０の揺動がさらに促進されることは言うまでもない。

以上のように本発明における排水処理装置とそれを用いた排水処理システムは高い処理性能を有するため、今後の環境事業に大きく貢献するものとなる。

本発明実施の形態１の排水処理装置の構成図 同実施の形態１の排水処理装置の生物担体の詳細図 同実施の形態１の排水処理装置の揺動床支持体の動作を示す図 本発明実施の形態２の排水処理装置の揺動床支持体の構成方法を示す図 同実施の形態２の排水処理装置の揺動床支持体の構成方法を示す図

符号の説明

１ 処理槽
２ 揺動床
３ 生物担体部
４ 散気部
５ ポンプ
６ 給気管
７ ポンプ制御手段
８ 羽状平板
９ 弾性体
１０ 揺動床支持体
１１ 固定枠
１２ 水平枠
１３ 垂直枠
１４ 接合部

Claims (11)

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微生物を担持する生物担体部と、
   前記処理槽の下方に配置された散気部と、前記散気部を固定するとともに前記散気部に空気を供給する給気管と、前記生物担体部は揺動床とこの揺動床を前記処理槽内部に固定する揺動床支持体を備え、前記揺動床支持体は固定枠と可動枠を有し、前記揺動床を前記可動枠に固定し、前記可動枠は、前記処理槽内の水流で揺動することを特徴とする排水処理装置。
2. 前記固定枠と前記可動枠の接合部が可動する請求項１記載の排水処理装置。
3. 前記接合部は柔軟性のある材料で構成される請求項２記載の排水処理装置。
4. 前記接合部は前記可動枠が回動する回動手段を備えた請求項２記載の排水処理装置。
5. 前記可動枠は柔軟性のある材料で構成される請求項１記載の排水処理装置。
6. 前記可動枠は前記可動枠の揺動を促進させる揺動促進体を設けた請求項１記載の排水処理装置。
7. 前記揺動促進体は前記揺動床支持体の可動枠に設けられた羽状平板である請求項６記載の排水処理装置。
8. 前記揺動促進体は前記揺動床支持体の可動枠と前記処理槽の底面との接触部に設けられた弾性体である請求項６記載の排水処理装置。
9. 前記給気管を通して前記散気部から前記処理槽に空気を送り込むポンプと、前記ポンプを制御するポンプ制御部を有する請求項１記載の排水処理装置。
10. 前記ポンプ制御部は前記ポンプを間欠運転することを特徴とする請求項９記載の排水処理装置。
11. 前記ポンプ制御部は前記ポンプの回転数を変化させることで前記可動枠の揺動を促進する請求項９記載の排水処理装置。

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