JP2007289891A - 排水処理装置及び排水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】曝気槽内を高い活性汚泥濃度に維持することができる排水処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】排水処理装置は、担体が投入され被処理水を処理する曝気槽と、曝気槽に設けられ剛性を有する散気筒１１とを備えている。この散気筒１１は、その外表面に弾性を有する散気膜１２が設けられており、当該散気膜１２を介して被処理水中に微細な気泡を散気して曝気する。このように、弾性を有する散気膜１２が剛性を有する散気筒１１の外表面に設けられているため、担体は、散気膜１２を介して散気筒１１に接触することになり、よって、担体の磨耗や損傷を散気膜１２の弾性でもって抑止させることができ、曝気槽内に多量の微生物を保持させることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、微生物固定化担体が投入され被処理水を処理する排水処理装置及び排水処理方法に関するものである。

一般に、下水や有機性の産業廃水等の排水処理方法としては、空気曝気により活性汚泥処理を行って、水質汚濁を示す代表的な指標であるＢＯＤ（Biochemical Oxygen Demand）値を低下させる方法や、空気曝気により活性汚泥処理を行い硝化反応させ、その後に嫌気状態で脱窒反応をさせて、排水中のアンモニア等の窒素成分を除去する方法等がある。

このような方法によって、窒素成分を完全に除去する等のいわゆる高度処理を行う場合には、長い処理時間が必要であるため処理施設が大型化し、さらに、空気曝気のための散気に多大なエネルギーが必要である。従って、近年の排水処理装置においては、装置のコンパクト化や省エネルギー化のため、曝気槽内を高い活性汚泥濃度（微生物濃度）にすることが望まれている。

そこで、排水処理装置として、被処理水を処理する曝気槽と、曝気槽内に設けられた散気筒と、を備え、曝気槽内に微生物固定化担体を投入し、微生物固定化担体の表面に活性な微生物を付着させて微生物層を形成し、当該微生物層の微生物により曝気槽内を高い活性汚泥濃度にするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３０００８７号公報

しかしながら、上記従来技術においては、散気筒と微生物固定化担体とが接触し、その接触により微生物固定化担体が磨耗し、微生物の保持量が低下してしまう。その結果、曝気槽内を高い活性汚泥濃度に維持することできないおそれがあった。

そこで、本発明は、曝気槽内を高い活性汚泥濃度に維持することができる排水処理装置及び方法を提供することを課題とする。

上記課題を達成するために、本発明に係る排水処理装置は、微生物固定化担体が投入され、被処理水を処理する曝気槽と、曝気槽内に設けられ、剛性を有する散気筒と、散気筒の外表面に設けられ、弾性を有する散気膜と、を備え、散気筒は、散気膜を介して被処理水を曝気することを特徴とする。

また、本発明に係る排水処理方法は、微生物固定化担体が投入され被処理水を処理する曝気槽内で、曝気槽内に設けられ剛性を有する散気筒から、当該散気筒の外表面に設けられ弾性を有する散気膜を介して、被処理水を曝気することを特徴とする。

このような本発明によれば、弾性を有する散気膜が剛性を有する散気筒の外表面に設けられている。そのため、微生物固定化担体は、散気膜を介して散気筒に接触することになり、よって、微生物固定化担体の磨耗を散気膜の弾性で抑止させることができる。従って、曝気槽内に多量の微生物を保持させることが可能となり、の高い活性汚泥濃度を維持することができる。さらに、微生物固定化担体の磨耗が低減されることにより、その消費量や補充量を減らすことができ、排水処理におけるランニングコストをも低減させることが可能となる。さらに、散気筒は、散気膜を介して被処理水を曝気するため、微細で溶解効率の高い気泡を発生させることができ、曝気槽内の酸素溶解効率を向上させることが可能となる。

ここで、曝気槽における散気筒の底側に設けられ、微生物固定化担体と散気筒との衝突を防止する衝突防止板を備えることが好ましい。これにより、微生物固定化担体と散気膜との衝突自体を防止することが可能となり、例えば、微生物固定化担体がポリプロピレン等の硬い材質からなる場合には、散気筒の磨耗も抑止されることになる。

このとき、衝突防止板は、弾性を有することが好ましい。このように衝突防止板が弾性を有すると、微生物固定化担体と衝突防止板とが接触する場合においても、微生物固定化担体の磨耗を抑止させることができる。よって、曝気槽内に多量の微生物を保持させることが可能となり、高い活性汚泥濃度を維持することができる。

本発明によれば、曝気槽内を高い活性汚泥濃度に維持することができると共に、曝気槽内の酸素溶解効率を向上することが可能となる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１は本発明の一実施形態に係る排水処理装置を示す概略構成図であり、図２は図１の排水処理装置における硝化槽を示す断面図であり、図３は図２の硝化槽における散気装置の一部を示す斜視図であり、図４は図２の硝化槽における衝突防止板を示す斜視図である。この排水処理装置１は、例えば、生物学的硝化脱窒反応により有機物や窒素を含有する下水等の排水を処理する下水処理施設に採用されるものである。

図１に示すように、排水処理装置１は、脱窒槽２、硝化槽（曝気槽）３、沈殿槽４、をこの順に接続して備えている。また、下水等の排水を被処理水として脱窒槽２に流入させるラインＬ１、脱窒槽２から硝化槽３に被処理水を供給するラインＬ２、硝化槽３から沈殿槽４に被処理水を供給するラインＬ３、沈殿槽４から処理水を流出するラインＬ４、ラインＬ３に接続され硝化槽３から脱窒槽２に被処理水を返送するラインＬ５、沈殿槽４から脱窒槽２に汚泥を返送するラインＬ６、ラインＬ６に接続され余剰汚泥を排出するラインＬ７を備えている。

脱窒槽２は、水中撹拌機５を有しており、被処理水が流入する。さらに、脱窒槽２は、沈殿槽４から微生物菌体が含有された汚泥が返送されると共に硝化槽３から被処理水が返送される。そして、これらを水中撹拌機５により撹拌及び混合して、嫌気性処理を行う。具体的には、脱窒槽２は、被処理水中の有機物成分を分解すると共に、亜硝酸態窒素や硝酸態窒素を窒素に変換する。

硝化槽３は、槽外に配置された送風機Ｂと、当該送風機Ｂからの空気を硝化槽３内に散気する散気装置１０とを有している。そして、脱窒槽２から供給された被処理水を散気装置１０により曝気し、好気性処理を行う。具体的には、硝化槽３は、被処理水中の有機物成分の分解及び除去、窒素の亜硝酸態窒素や硝酸態窒素への酸化を行う。

沈殿槽４は、硝化槽３で処理した被処理水を汚泥と処理水とに沈殿分離する。ここでは、上述のように、沈殿槽４で沈殿分離した汚泥の一部をラインＬ６により脱窒槽２に返送させており、これにより、脱窒槽２での生物濃度の低下を防止している。

ここで、図２に示すように、硝化槽３は、例えば約８〜１０ｍ以上の水深を有する深層型の処理槽であり、その中央部に上下方法に延在する隔壁３ａを配置し、この隔壁３ａにより２つの水路Ｒ，Ｌが画設されている。また、硝化槽３中の被処理水Ｗには、微生物固定化担体（以下、単に「担体」という）Ｔが投入されている。そして、硝化槽３の出口には、硝化槽３からの担体Ｔの流出を防止するためにスクリーンＳが設けられている。

担体Ｔとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート等のプラスチック系材料から成るものが用いられ、ゼオライト、活性炭、炭酸カルシウム、タルク等の無機物とプラスチックとから成るものも用いられる。なお、担体Ｔは、使用前に予め硝化細菌をポリエチレングリコール等の高分子ゲル等に閉じ込めた微生物包括担体等としてもよい。なお、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールを用いると、担体Ｔは軟らかいものになり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレートを用いると担体Ｔは硬いものになる。

担体Ｔの形状としては、球状、柱状、管状、Ｃ字状断面の略管状等の種々の形状のものが用いられ、担体Ｔの大きさとしては、スクリーンＳによって容易に被処理水Ｗと分離することができるように、外形寸法が数ミリメートル〜数十ミリメートル程度のものが好ましい。

このように担体Ｔを被処理水Ｗに投入することで、担体Ｔの表面に例えば硝化菌を固定化して菌体濃度を高く保持させ、被処理水中の有機物成分の分解及び除去、アンモニア態窒素の亜硝酸や硝酸態窒素への酸化を効率よく行うことができる。

また、硝化槽３は、その水路Ｒ側の中層部に散気装置１０が配置されている。図３に示すように、この散気装置１０は、複数の散気筒１１と、送風機Ｂに接続された送気管Ｐ１と、送気管Ｐ１より供給される圧縮空気を散気筒１１へ分配するヘッダー管Ｐ２と、を備えている。

散気筒１１は、円筒状を呈し、剛性を有している。この散気筒１１は、その中央部に設けられた円筒管部１１ａと、当該円筒管部１１ａの両端側に設けられた散気部１１ｂと、により構成されている。

円筒管部１１ａは、その上側に接続口が形成され、ヘッダー管Ｐ２と接続され連通されている。散気部１１ｂは、例えばプラスチックからなり、その外表面に散気膜１２が装着されている。そして、散気膜１２の両端に、バンド１３が取り付けられ、これにより、散気膜１２が散気部１１ｂに固定されると共に散気筒１１が封止されている。なお、散気筒１１としては、例えば、ＳＵＳ等の金属材料、塩化ビニル等のプラスチック系材料から成り、散気部１１ｂに対応する領域に、多数の微細な孔を有するものであってもよい。

散気膜１２には、多数の微細な気泡噴出孔が形成されており、例えば、ポリウレタン、シリコン、エチレンプロピレンゴム等の弾性を有する合成樹脂や合成ゴムが用いられる。

そして、このような散気膜１２を有する散気筒１１は、ヘッダー管Ｐ２の長手方向に沿って、複数が直交するようにして並設されている。

また、図２に示すように、硝化槽３においては、散気筒１１の下部（底側）に、衝突防止板６が設けられている。具体的には、図４に示すように、衝突防止板６は、散気筒１１に沿うようにして配置されている。この衝突防止板６は、例えば、弾性を有するゴム製のＶ字形状の部材からなり、散気筒１１及び散気膜１２への担体Ｔの衝突を防止する。このように衝突防止板６が弾性を有すると、担体Ｔとの接触の際に担体Ｔの磨耗を抑止する。

以上に説明した排水処理装置１を用いて排水処理を行う場合、まず、脱窒槽２で水中撹拌機５により撹拌しながら嫌気性処理を行い、硝化槽３で曝気して好気性処理を行う。続いて、硝化槽３から取り出した被処理水の一部を脱窒槽２に返送して、被処理水中の亜硝酸窒素又は硝酸態窒素が脱窒細菌により窒素ガスに変換する一方、硝化槽３からの残りの被処理水を沈殿槽４に供給し、汚泥と処理水とに分離して排出する。この分離された汚泥は、その一部が脱窒槽２へ返送され、残りが余剰汚泥として排出される。そして、分離された処理水は、例えば、河川等に放流すべく後段の滅菌処理等に供されることになる。

ここで、硝化槽３では、散気装置１０が送風機Ｂにより送られた圧縮空気を被処理水Ｗ中に散気して曝気する。具体的には、ヘッダー管Ｐ２に接続された散気筒１１の円筒管部１１ａから圧縮空気が散気部１１ｂに送られ、散気膜１２を介して被処理水Ｗ中に微細な気泡を散気する。これにより、散気装置１０が設置された水路Ｒ側の被処理水Ｗ中には、ガスリフト効果によって上昇水流が生起する一方、水路Ｌの被処理水Ｗ側には、下降水流が生起し、循環水流（図２の矢印Ｃ）が発生する。このようにして被処理水Ｗの混合と担体Ｔの流動化を行い、担体の均一分散を行い、散気された微細気泡中の酸素を被処理水Ｗ中に効率よく溶解させることで、被処理水Ｗの酸素溶解効率が向上される。

また、硝化槽３では、上述のように散気膜１２を介して被処理水Ｗ中に散気している。すなわち、圧縮空気を供給して、散気膜１２の伸張により多数の微細な気泡噴出孔を開き、この気泡噴出孔を通して被処理水Ｗ中に微細な気泡を散気する。一方、圧縮空気の供給が停止されると、微細孔が閉じられる。これにより、溶解効率の高いとされる微細な気泡を発生させ、被処理水Ｗの酸素溶解効率がより一層向上されると共に、気泡噴出孔の目詰まりが防止される。

そして、本実施形態の排水処理装置１によれば、弾性を有する散気膜１２が剛性を有する散気筒１１の外表面に設けられているため、担体Ｔは、散気膜１２を介して散気筒１１に接触することになり、よって、担体Ｔの磨耗や損傷を、散気膜１２の弾性でもって抑止させることができる。従って、硝化槽３内に多量の微生物を保持させることが可能となり、硝化槽３内を高い活性汚泥濃度に維持することができる。さらに、担体Ｔの磨耗が低減されることで、その消費量や補充量を減らすことができ、排水処理におけるランニングコストをも低減させることが可能となる。

すなわち、排水処理装置１では、少ない散気量であっても必要な溶存酸素を確実に維持することができ、且つ、上述のように散気筒１１は円筒型であるため、被処理水Ｗの流れや担体Ｔの均一な流動化を阻害することを抑制可能となる。従って、排水を効率よく処理することができる。

ここで、担体Ｔとして、例えば、ポリビニルアルコール等の軟らかいものを用いた場合、従来では、担体Ｔと剛性を有する散気筒とが接触して、その剛性でもって担体Ｔが激しく磨耗する。しかしながら、本実施形態の排水処理装置１では、上述のように弾性を有する散気膜１２を散気筒１１の外表面に設けて散気膜１２の弾性で担体Ｔの磨耗を抑止しており、加えて、このように担体Ｔが軟らかいため、担体Ｔと散気膜１２とが接触した際に担体Ｔによる散気膜１２の洗浄効果をも得られる。すなわち、担体Ｔが軟らかい場合には、散気膜１２は、担体Ｔの磨耗の抑止という効果を好適に発揮する。

一方、担体Ｔとして、例えば、ポリプロピレン等の硬いものを用いた場合、被処理水の流動化の過程で担体が破損し難いようになり、担体Ｔ自体の特性によっても担体Ｔの磨耗を抑止することができる。このとき、弾性を有する散気膜は、担体が硬いために担体との衝突で損傷を受けるおそれがある。しかしながら、本実施形態の排水処理装置１においては、散気装置１０の散気筒１１の下部（底側）に衝突防止板６を設けているため、担体Ｔが散気膜１２の表面に直接衝突することが防止され、よって、散気膜及び散気筒の磨耗や損傷を抑止することができる。その結果、排水処理装置１は、長期間の使用に耐えることができるものになる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、硝化槽３は、深層型のものを用いたが、例えば水深が約５ｍ程度の通常型であってもよい。この場合、水深が通常であることより、硝化槽３の底部の略全面に散気筒１１を設けて被処理水Ｗの上昇水流を発生させ、この上昇水流で被処理水Ｗの混合と流動を行うことができ、被処理水Ｗ中に酸素を効率よく溶解させることが可能となる。なお、硝化槽が通常型である場合、硝化槽の底部に散気筒１１を設けると、担体は散気筒及び散気膜に接触し難くなるため、衝突防止板は無くともよい。

また、衝突防止板６の形状は、例えば半円弧状であってもよく、上昇水流の流れを阻害せずに担体Ｔと散気膜１２との衝突を防止できればよい。

また、本発明は、嫌気槽、無酸素槽、好気槽をこの順に備えると共に、好気槽からの被処理水を無酸素槽に返送するラインを備えるいわゆるＡ２Ｏ法によるものに適用することもでき、また、いわゆるＡＯ法によるものに適用することも可能である。さらに、これらに限定されず、生物学的処理を行う他の活性汚泥法によるものに適用することもできる。

本発明の一実施形態に係る排水処理装置を示す概略構成図である。 図１の排水処理装置における硝化槽を示す断面図である。 図２の硝化槽における散気装置の一部を示す斜視図である。 図２の硝化槽における衝突防止板を示す斜視図である。

符号の説明

１…排水処理装置、３…硝化槽（曝気槽）、１１…散気筒、１２…散気膜、６…衝突防止板、Ｔ…微生物固定化担体、Ｗ…被処理水。

Claims (4)

1. 微生物固定化担体が投入され、被処理水を処理する曝気槽と、
   前記曝気槽内に設けられ、剛性を有する散気筒と、
   前記散気筒の外表面に設けられ、弾性を有する散気膜と、を備え、
   前記散気筒は、前記散気膜を介して前記被処理水を曝気することを特徴とする排水処理装置。
2. 前記曝気槽における前記散気筒の底側に設けられ、前記微生物固定化担体と前記散気筒との衝突を防止する衝突防止板を備えることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
3. 前記衝突防止板は、弾性を有することを特徴とする請求項２記載の排水処理装置。
4. 微生物固定化担体が投入され被処理水を処理する曝気槽内で、前記曝気槽内に設けられ剛性を有する散気筒から、当該散気筒の外表面に設けられ弾性を有する散気膜を介して、前記被処理水を曝気することを特徴とする排水処理方法。
   

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