JP2007190486A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は排水処理装置に関し、特に揺動床を用いた生物処理槽において、汚泥を付着させる親水枝の動く方向、すなわち揺動床の軸方向とは異なる方向からの水流によりブリッジした汚泥を剥離・除去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】この目的を達成するために本発明は、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とを有し、前記揺動床３の軸方向と異なる方向から水流を与える水流発生装置を設け、容易に閉塞箇所の汚泥を除去できるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は排水を生物処理する揺動床を用いた排水処理装置とそのメンテナンス方法に関する。

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汚泥だけでなく、親水枝に付着した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、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程度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、揺動床と、揺動床の存在しない水流通路と、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とが設けられており、散気部から噴出す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、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、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、気泡と水流の両方を揺動床に作用させることによって、揺動床を揺動させることができる。

しかしながら、いずれの方式においても被処理水の流速が一定以上であれば揺動床が閉塞することはないが、処理槽の内部に流速の低下する領域や、被処理水の停滞する領域があると揺動床は容易に閉塞し、生物処理性能が低下するという課題があった。

また、このように閉塞した揺動床から付着汚泥を除去しようとすると、揺動床の下部に散気管を配置して強く曝気することにより揺動床を激しく揺動させて付着汚泥を剥離させるか、もしくは長い棒を差し込むことによって物理的に剥離させるなどの煩雑な作業を行わなければならず、メンテナンスに多くの手間がかかるという課題があった。

このような揺動床における課題に対し、揺動床を振動させることにより、汚泥の付着量を制御する水処理装置も提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この水処理装置は、水処理槽内に配設され微生物を担持する紐状担体に振動を付与し、紐状担体の表面に形成される生物膜の表層部に流体の抵抗力を作用させ、生物膜の膜厚を制御するものである。
特開２００２−７９２８４号公報

閉塞のメカニズムは、親水枝に付着した汚泥が、隣接する親水枝に付着した汚泥とくっつく、いわゆるブリッジと呼ばれる接合現象により加速する。

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、紐状担体に付与する振動は上下動であり、水流による動きと同方向となっている。すなわち上記ブリッジした汚泥は剥離しにくいという課題があった。

そこで、本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、汚泥を付着させる親水枝の動く方向、すなわち揺動床の軸方向とは異なる方向からの水流によりブリッジした汚泥を剥離・除去できる排水処理装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載の本発明は、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、前記処理槽内に配置された揺動床とを有し、前記揺動床の軸方向と異なる方向から水流を与える水流発生装置を設けたことを特徴とする。

本構成により、汚泥の付着する水流とは異なる方向から水流が汚泥に当たり、汚泥が剥離しやすくなる。

請求項２に記載の本発明は、前記揺動床を固定する枠体を設け、水流発生装置は前記枠体とこの枠体を動かす駆動部とで構成し、前記枠体を回転させることを特徴とする。

本構成により、汚泥の付着する水流とは異なる方向から水流が汚泥に当たり、汚泥が剥離しやすくなる。

請求項３に記載の本発明は、駆動部は少なくともモータからなることを特徴とする。

本構成により、揺動床を自動で回転させることができる。

請求項４に記載の本発明は、制御装置を設けて前記モータを制御し、前記枠体を回転または傾斜させることを特徴とする。

本構成により、揺動床を自動で回転を制御することができる。

請求項５に記載の本発明は、処理槽内部に揺動床の閉塞を検知する閉塞検知手段を設置し、前記閉塞検知手段により揺動床の閉塞を検知してモータを制御するものである。

本構成により、揺動床の閉塞時に揺動床を回転させ、汚泥を剥離することができる。

請求項６に記載の本発明は、閉塞検知手段として、揺動床の下方に溶存酸素濃度センサを設置することを特徴とする。

本構成により、揺動床の閉塞時に揺動床を回転させ、汚泥を剥離することができる。

請求項７に記載の本発明は、請求項１に記載の排水処理装置において、前記揺動床を回転させて汚泥を剥離することを特徴とするメンテナンス方法である。

このメンテナンス方法により、揺動床の閉塞を除去し、生物処理性能の低下を防止することができる。

本発明の排水処理装置によって、汚泥を付着させる親水枝の動く方向、すなわち揺動床の軸方向とは異なる方向からの水流によりブリッジした汚泥を剥離・除去できる。

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（ａ）は生物処理により排水処理を行う排水処理装置１の構成を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ部詳細図を示している。

排水処理装置１は容器状の処理槽２と、この処理槽２の内部に配置した微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。

本実施の形態においては散気部４に円盤状の散気盤を用いたが、散気部の形状を制限するものではなく、その形状が棒状や球状であってもよく、さらに微細な気泡が発生するように特殊な加工を施してもよい。

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、幹５に対して垂直に、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の上下は円筒状の枠体７に固定されており、生物担体としての揺動床３を構成している。

揺動床３を支持固定した枠体７はモータ８ａと回転軸８ｂからなる駆動部８と接続され、回転軸８ｂを中心に図中の矢印方向に回転する。この場合請求項記載の水流発生装置は、枠体７と駆動部８で構成され、枠体７に固定された揺動床３が水平方向に回転することにより、揺動床３の軸方向、すなわち幹５に略垂直に当たる水流を発生させることになる。

図示していないが、制御装置は、タイマー機能を持っており、閉塞の周期を設定することにより、自動で断続的にモータ８ａに通電する。

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の外部においてブロワ（図示せず）と接続され、散気部４を処理槽２の下部に支持固定している。

上記構成において、有機物を含んだ生活排水等の被処理水は、処理槽２に供給される。ここで、散気部４にはブロワ（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へと勢い良く噴出され、この結果として有酸素気泡が揺動床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から噴出された有酸素気泡が水面まで上昇する間に、被処理水中に酸素が溶解し、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汚泥に酸化・分解される。また、流動によって浮遊している汚泥は揺動床３の親水枝６に付着し堆積していくことになり、処理槽２内の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汚泥だけではなく、親水枝６に付着した汚泥にも高効率に接触し、酸化・分解が促進される。

ここで、親水枝６に堆積した汚泥中では、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に付着した汚泥は互いに強固に固着して保持される。

また、親水枝６先端に付着した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先端の汚泥が剥離して再び水流中に放出されるので、汚泥の過剰付着による閉塞や一斉脱落が防止される。さらに剥離した汚泥は粘着性の代謝物により付着前より固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汚泥濃度を高くできる利点もある。

ところで、このような汚泥を用いた排水処理装置１を連続的に使用していると、処理槽２の隅や、散気部４からの水流が当たらない領域では揺動床３を揺動させるのに十分な流速が得られないために、一定時間を経過すると揺動床３に過度に汚泥が付着して閉塞が生じる。閉塞が生じると、閉塞箇所の汚泥には十分な酸素供給が行われないため、汚泥が機能せず、処理性能が低下する。

汚泥による閉塞、前述のブリッジが生じた場合、すなわちタイマーで設定された時間が経過した場合、制御装置からモータ８ａに通電され、駆動部８によって枠体７を図中の矢印方向に回転させる。枠体７の回転により揺動床３は回転し、図１（ｂ）に示すように幹５には垂直方向から水流が作用し、親水枝６間のブリッジした汚泥１０に対しても、水流が直接当たり、その際に生じる衝撃力によってブリッジした汚泥１０は剥離される。

このように、駆動部８により枠体７を回転させることによって、過剰付着した汚泥、特にブリッジした汚泥に、散気部４により発生する水流の方向とは異なる方向から水流を作用させることにより、容易に過剰付着した汚泥、特にブリッジした汚泥を剥離させることができる。この場合、異なる方向からの水流とは、幹５に対して９０°±４５°が好ましいが、水流が汚泥に当たる衝撃力からは９０°±１０°の略垂直がより好ましい。

また、閉塞の検知は、揺動床３の半径以下、即ち幹５からの距離が親水枝６の長さ以下の位置に閉塞検知手段として溶存酸素濃度センサ（図示なし）を設置することにより可能である。

揺動床３に閉塞が生じると揺動床３の中心部、即ち幹５の周囲にまで十分な酸素が供給されないために、溶存酸素濃度が低下してしまう。溶存酸素濃度センサによりこの変化を検知して、溶存酸素濃度が０．５ｍｇ／Ｌになった場合、制御装置（図示なし）によって駆動部８により枠体７を回転させればよい。

このように閉塞検知手段があれば、閉塞した時だけ駆動部８に通電でき、省電力が可能となる。さらには、検知濃度を０．５ｍｇ／Ｌより高めに設定することにより、汚泥のブリッジの発生を防止することも可能であり、より生物処理性能の低下を防止することができる。

なお、閉塞検知手段としては、上記の溶存酸素濃度センサ以外に、半導体レーザー式の流速センサも使用できる。

また、上記駆動部８は自立駆動する機構に限らず、手動操作によって駆動力を発生させる機構であってもよい。その場合には例えば、排水処理装置１の外に設けられたハンドル（図示せず）を手動操作により回転させることで、駆動部８内に設けられた歯車を介して回転力が伝達され、枠体７を幹５の略垂直方向に送り出す。

また、本実施の形態では駆動部８による回転を一方向としたが、逆方向に回転させることにより、一方向では水流が直接当たらない幹５のブリッジした汚泥１１にも水流を直接当てることができ、汚泥をより剥離できる。

また、処理槽２流入前に気液混合させた場合等、処理槽２内に散気部４がなく、水流が殆どない場合は、速い速度で回転させることにより水流を発生させることも可能である。この場合は、上記とは逆に回転を停止した時に慣性で回っている水流が汚泥に当たり、汚泥の過剰付着、ブリッジを防ぐことができる。

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することができるため、今後の環境事業に大きく貢献するものとなる。

（ａ）は本発明の排水処理装置の一実施形態を示す構成図、（ｂ）は（ａ）のＡ部詳細図

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
６ 親水枝
７ 枠体
８ 駆動部
８ａ モータ
８ｂ 回転軸
９ 給気管
１０、１１ ブリッジした汚泥

Claims (7)

1. 排水を生物処理する処理槽と、
   前記処理槽内に配置された揺動床とを有し、
   前記揺動床の軸方向と異なる方向から水流を与える水流発生装置を設けたことを特徴とする排水処理装置。
2. 前記揺動床を固定する枠体を設け、
   水流発生装置は前記枠体とこの枠体を動かす駆動部とで構成し、
   前記枠体を回転させることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
3. 駆動部は少なくともモータからなる請求項２に記載の排水処理装置。
4. 制御装置を設けて前記モータを制御し、前記枠体を回転させることを特徴とする請求項３に記載の排水処理装置。
5. 処理槽内部に揺動床の閉塞を検知する閉塞検知手段を設置し、
   前記閉塞検知手段により揺動床の閉塞を検知してモータを制御することを特徴とした請求項４に記載の排水処理装置。
6. 閉塞検知手段として、揺動床の下方に溶存酸素濃度センサを設置することを特徴とする請求項５に記載の排水処理装置。
7. 請求項１に記載の排水処理装置において、前記揺動床を回転させて汚泥を剥離することを特徴とするメンテナンス方法。

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