JP2007319783A

JP2007319783A - 排水処理方法および排水処理装置

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Publication number: JP2007319783A
Application number: JP2006153060A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Yamazaki; 和幸山嵜; Kazuyuki Sakata; 和之坂田; Kazumi Nakajo; 数美中條; Masanori Kataoka; 正紀片岡
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-06-01
Filing date: 2006-06-01
Publication date: 2007-12-13

Abstract

【課題】高効率で省エネルギーを達成できる経済的かつ高性能な排水処理方法および排水処理装置を提供する。
【解決手段】この排水処理装置では、マイクロナノバブル発生槽５では、ｐＨ計３５が測定した被処理水のｐＨに基づいて、調節計５０がアルカリ剤タンク定量ポンプ３６を制御する。これにより、アルカリ剤タンク３７からマイクロナノバブル発生槽５に添加するアルカリ剤の量を制御して、被処理水の液性をアルカリ性にしている。また、混合槽１１にはマイクロナノバブル発生槽５からの被処理水と沈澱槽１８からの微生物汚泥を含有する返送汚泥とが導入される。
【選択図】図１

Description

この発明は、排水処理方法および排水処理装置に関し、例えば、有機窒素化合物含有排水に対する排水処理方法および排水水処理装置に関する。さらに、この発明は、マイクロナノバブルを効率的に発生させて、一例として硝化槽、再曝気槽の微生物をマイクロナノバブルによって活性化して排水処理する排水処理方法および排水処理装置に関する。

従来、有機排水中の窒素を処理する代表的な装置として、調整槽、硝化槽、沈澱槽、脱窒槽、再曝気槽などの組み合わせによる排水処理方法および排水処理装置がある。

ところで、従来の窒素処理技術には、次の(1)〜(3)のような問題がある。

(1) 硝化槽での有機窒素化合物の分解と硝酸までの酸化が効率良くできていないこと。

(2) 従来技術の硝化槽での硝化反応に多大なエネルギーを消費して、省エネができていないこと。

(3) 脱窒槽で水素供与体としてのアルコール類を添加するが、再曝気槽で、添加した後の余分のアルコール類を効率的に分解できない。

このため、省エネルギー型の硝化槽と高効率型の再曝気槽を構築して、経済的でかつ高性能な有機窒素化合物含有排水の脱窒システムが求められていた。

また、従来技術として、ナノバブルの利用方法および装置が、特許文献１(特開２００４−１２１９６２号公報)に記載されている。この従来技術は、ナノバブルが有する浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現という現象による界面活性作用と殺菌作用などの特性を活用したものである。この従来技術では、より具体的には、それらが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能によって各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができるとされている。

また、別の従来技術として、ナノ気泡の生成方法が、特許文献２(特開２００３−３３４５４８号公報)に記載されている。この従来技術は、液体中において、(1)液体の一部を分解ガス化する工程、(2)液体中で超音波を印加する工程、または、(3)液体の一部を分解ガス化する工程および超音波を印加する工程から構成されている。

さらに、別の従来技術として、オゾンマイクロバブルを利用する廃液の処理装置が、特許文献３(特開２００４−３２１９５９号公報)に記載されている。この従来技術では、マイクロバブル発生装置にオゾン発生装置より生成されたオゾンガスと処理槽の下部から抜き出された廃液を加圧ポンプを介して供給している。また、この従来技術では、生成されたオゾンマイクロバブルをガス吹き出しパイプの開口部より処理槽内の廃液中に通気している。

しかし、上述のマイクロバブルやナノバブルを利用する従来の排水処理装置においても、さらなる省エネルギーと処理効率の向上が求められている。
特開２００４‐１２１９６２号公報特開２００３‐３３４５４８号公報特開２００４‐３２１９５９号公報

そこで、この発明の課題は、高効率で省エネルギーを達成できる経済的かつ高性能な排水処理方法および排水処理装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明の排水処理方法は、マイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル発生槽に被処理水を導入し、
上記マイクロナノバブル発生槽からのマイクロナノバブルを含んだ被処理水と後段の処理槽からの返送汚泥とを混合槽に導入して上記マイクロナノバブルを含んだ被処理水と返送汚泥とを混合することを特徴としている。

この発明の排水処理方法によれば、上記混合槽では、マイクロナノバブル発生槽からの被処理水に含まれるマイクロナノバブルを返送汚泥に含まれる微生物に付着させることで、この微生物を活性化することができる。したがって、微生物による排水処理効率を向上できる。

また、一実施形態の排水処理方法は、上記マイクロナノバブル発生槽の被処理水のｐＨを測定すると共に上記被処理水のｐＨに応じて上記マイクロナノバブル発生槽の被処理水の液性をアルカリ側に調整する。

この実施形態の排水処理方法によれば、測定したマイクロナノバブル発生槽での被処理水のｐＨに応じて、上記マイクロナノバブル発生槽の被処理水の液性をアルカリ側に調整する。これにより、マイクロナノバブル発生槽でマイクロナノバブルを効率よく発生させることができる。したがって、マイクロナノバブルによる微生物の活性化を促進できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、被処理水が導入されると共にマイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル発生槽と、
上記マイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含んだ被処理水が導入されると共に後段の処理槽からの微生物を含有する返送汚泥が導入されて上記マイクロナノバブルを含んだ被処理水と上記返送汚泥とを混合する混合槽とを備える。

この実施形態の排水処理装置によれば、混合槽では、マイクロナノバブル発生槽から導入された被処理水に含まれるマイクロナノバブルを返送汚泥に含まれる微生物に付着させることで、この微生物を活性化することができる。したがって、微生物による排水処理効率を向上できる。

また、一実施形態の排水処理装置は、上記マイクロナノバブル発生槽における被処理水のｐＨを測定するｐＨ計を備える。

この実施形態の排水処理装置によれば、マイクロナノバブル発生槽での被処理水のｐＨをｐＨ計で測定することで、この測定した被処理水のｐＨに基づいて、マイクロナノバブルを発生させる条件を設定できる。よって、マイクロナノバブル発生槽において被処理水に効率よくマイクロナノバブルを発生させることができる。したがって、マイクロナノバブルによる微生物の活性化を促進できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記マイクロナノバブル発生槽にアルカリ剤を添加するアルカリ剤添加部を備える。

この実施形態の排水処理装置によれば、アルカリ剤添加部からマイクロナノバブル発生槽にアルカリ剤を添加することで、マイクロナノバブル発生槽での液性をアルカリとして、マイクロナノバブルを効率良く発生させることができる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記被処理水は有機窒素化合物含有排水であり、上記アルカリ剤は苛性ソーダである。

この実施形態の排水処理装置によれば、上記アルカリ剤が苛性ソーダであるので、アルカリ剤を容易にしかも安価に調達できると共に、アルカリ剤の作用でマイクロナノバブルの発生効率が向上する。よって、被処理水としての有機窒素化合物含有排水を合理的かつ効率的に処理することができる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記被処理水は有機窒素化合物含有排水であり、上記アルカリ剤は消石灰である。

この実施形態の排水処理装置によれば、上記アルカリ剤が消石灰であるので、安価かつ容易にマイクロナノバブルの発生を促進でき、マイクロナノバブルによって活性化した微生物でもって有機窒素化合物含有排水を効率よく分解処理できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記ｐＨ計が測定した上記マイクロナノバブル発生槽の被処理水のｐＨに基づいて、上記アルカリ剤添加部から上記マイクロナノバブル発生槽に添加するアルカリ剤の量を制御する制御部を有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、マイクロナノバブル発生槽の被処理水のｐＨに基づいて、マイクロナノバブル発生槽に添加するアルカリ剤の量を調節することで、マイクロナノバブル発生槽の最適な運転が可能となる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記混合槽から上記マイクロナノバブルを含んだ被処理水が導入される硝化槽を備え、上記硝化槽は、上記硝化槽内で被処理水を循環させるエアーリフトポンプを有する。

この実施形態の排水処理装置によれば、マイクロナノバブルおよびマイクロナノバブルで活性化した微生物を含有する被処理水を硝化槽に導入し、この被処理水をエアーリフトポンプにより硝化槽内で循環させて、硝化反応を行うことができる。よって、上記エアーリフトポンプを有する硝化槽では、従来のブロワーの運転による散気管を使用する曝気方式と比較して、省エネルギーを図ることができると同時に硝化反応を推進できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記硝化槽は、複数の水槽部を有すると共に、被処理水が上下に流動方向を変えながら進行するように、各水槽部の被処理水の入口と出口が配置されている。

この実施形態の排水処理装置によれば、硝化槽の各水槽部において、被処理水が入口から出口に流動することで、上記エアーリフトポンプで被処理水が循環することによる撹拌作用を促進できる。よって、硝化槽での硝化反応を促進できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、被処理水が導入されると共に上記マイクロナノバブル発生槽の前段に設置される調整槽と、
上記混合槽から上記マイクロナノバブルを含んだ被処理水が導入される硝化槽と、
上記硝化槽からの被処理水が導入されると共に上記混合槽に返送汚泥を導入する沈殿槽と、
上記沈殿槽からの被処理水が導入される脱窒槽と、
上記脱窒槽からの被処理水が導入される再曝気槽とを備える。

この実施形態によれば、上記硝化槽および脱窒槽によって、被処理水の一例である有機窒素化合物含有排水に対する排水中の窒素処理ができると同時に、沈澱槽からの返送汚泥を混合槽に導入して、返送汚泥中の微生物をマイクロナノバブルによって活性化できる。よって、排水中の窒素の処理効率を高めることができる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記脱窒槽に設置された酸化還元電位計と、
上記酸化還元電位計からの信号に基づいて上記マイクロナノバブル発生機の運転時間を制御する運転タイマーとを備える。

この実施形態によれば、運転タイマーは、脱窒槽に設置された酸化還元電位計からの信号に基づいて、マイクロナノバブル発生槽のマイクロナノバブル発生機の運転時間をタイマー制御できる。よって、マイクロナノバブル発生槽におけるマイクロナノバブル発生量を最適にすることができる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記再曝気槽に設置されたマイクロナノバブル発生機を備える。

この実施形態によれば、再曝気槽に設置されているマイクロナノバブル発生機がマイクロナノバブルを発生することで、再曝気槽に繁殖している微生物を活性化でき、余剰のメタノールなどの水素供与体を分解できる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記再曝気槽は、網袋に収容された活性炭が受け槽に載置された上部と、下部と、この下部の被処理水を上記上部の受け槽に散水するエアーリフトポンプとを有する。

この実施形態によれば、上記エアーリフトポンプが再曝気槽の下部の被処理水を上部に散水するので、被処理水を下部と上部との間で繰り返し循環処理できる。よって、処理効率を高めることができる。

また、一実施形態の排水処理装置では、上記再曝気槽からの被処理水が順に通水される急速ろ過機および活性炭吸着塔を備え、上記活性炭吸着塔からの被処理水の一部を上記再曝気槽に返送して、上記被処理水を循環処理する。

この実施形態の排水処理装置によれば、再曝気槽からの被処理水を急速ろ過機と活性炭吸着塔に順に通水し、活性炭吸着塔からの被処理水の一部を再曝気槽に返送して循環処理する。この循環処理の繰り返しによって、処理効率を高めることができる。

また、一実施形態の排水処理装置では、網袋に収容された活性炭が上記再曝気槽内に設置されており、
上記再曝気槽からの被処理水が順に通水される急速ろ過機および活性炭吸着塔を備え、
上記活性炭吸着塔からの被処理水の一部を上記再曝気槽に返送して、上記被処理水を循環処理する。

この実施形態の排水処理装置によれば、網袋に収容された活性炭が設置された再曝気槽、急速ろ過機、活性炭吸着塔による循環経路において被処理水の一部が循環処理される。よって、この循環処理の繰り返しにより、処理効率を高めることができる。

また、一実施形態の排水処理方法では、上記被処理水は、生活排水および食堂排水の少なくとも一方又は両方のための合併浄化槽における流入排水である。

この実施形態の排水処理方法によれば、生活排水や食堂排水のための合併浄化槽の排水を省エネルギーで効率よく処理できる。

また、一実施形態の排水処理装置は、生活排水および食堂排水の少なくとも一方または両方のための合併浄化槽である。

この実施形態の排水処理装置によれば、生活排水や食堂排水のための合併浄化槽における排水を省エネルギーで効率よく処理できる。

この発明の排水処理方法によれば、被処理水が導入されるマイクロナノバブル発生槽においてマイクロナノバブル発生機がマイクロナノバブルを発生させ、混合槽ではマイクロナノバブル発生槽からの被処理水に含まれるマイクロナノバブルを返送汚泥に含まれる微生物に付着させる。これにより、微生物を活性化させて、微生物による排水処理効率を向上でき、高効率で省エネルギーを達成できる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

(第１の実施の形態)
図１に、この発明の排水処理装置の第１実施形態を模式的に示す。この第１実施形態は、大略、調整槽１、スクリーン装置３、マイクロナノバブル発生槽５、混合槽１１、硝化槽１３、沈殿槽１８、脱窒槽２２、および再曝気槽２３、アルカリ剤タンク、水素供与体タンクを備える。

図１に示す調整槽１には、被処理水つまり処理するべき排水の一例としての有機窒素化合物含有排水や生活排水等が流入水として導入される。

この第１実施形態の排水処理装置で処理する被処理水としては、具体的にはあらゆる産業の有機窒素化合物を含有する排水が適合するが、産業に関係ない被処理水でもよいのは勿論で、家庭からの生活排水や食堂からの排水にも適合できる。

上記排水は、調整槽１で水量と水質が調整された後、調整槽ポンプ２によって、スクリーン装置３に導入される。このスクリーン装置３では、大きな浮遊物質が金網などのメッシュ４によって除去される。このスクリーン装置３を出た被処理水は、マイクロナノバブル発生槽５に導入される。

このマイクロナノバブル発生槽５には、マイクロナノバブル発生機６が設置されると共にこのマイクロナノバブル発生機６に関係する機器等が設置されている。マイクロナノバブル発生槽５では、マイクロナノバブル発生機６から吐出する微細な泡により水流９が発生している。この水流９はマイクロナノバブル発生槽５内の循環水流となって槽内を撹拌している。つまり、マイクロナノバブル発生機６はマイクロナノバブル流を発生させて、被処理水とマイクロナノバブルとを混合する。ここで、マイクロナノバブル発生機６への循環水の必要量の供給は循環ポンプ１０で行い、必要な空気は空気吸い込み管８とバルブ７により調整されてマイクロナノバブル発生機６に供給される。これにより、マイクロナノバブル発生機６では最適なマイクロナノバブルが発生する。

なお、ここで、マイクロバブルとは、その発生時において、１０〜数１０μｍの気泡径を有する気泡であり、マイクロバブルは発生後に収縮運動によりマイクロナノバブルに変化する。そして、マイクロナノバブルは、１０μｍから数１００ｎｍ前後の直径を有する気泡であり、ナノバブルは数１００ｎｍ以下の直径を有する気泡である。マイクロナノバブルはマイクロバブルとナノバブルを含んでいる。

このマイクロナノバブル発生槽５では、アルカリ剤タンク３７に貯留されているアルカリ剤がアルカリ剤タンク定量ポンプ３６によって、被処理水に添加される。ここで、制御部としての調節計５０は、マイクロナノバブル発生槽５での被処理水のｐＨを測定しているｐＨ計３５が出力する信号に基づいて、アルカリ剤タンク定量ポンプ３６を制御する。すなわち、この調節計５０がアルカリ剤タンク定量ポンプ３６を制御することで、アルカリ剤タンク３７からマイクロナノバブル発生槽５に添加するアルカリ剤の量を制御して、被処理水の液性をアルカリ性にしている。

この被処理水の液性は、硝化槽１３で硝酸イオンが発生することで、ｐＨが低下する。このため、硝化槽１３の出口で被処理水のｐＨが６〜８程度に到達するように、マイクロナノバブル発生槽５での被処理水のｐＨ設定をすればよい。たとえば、有機窒素化合物を多量に含んでいる排水は、マイクロナノバブル発生槽５の液性のｐＨが相当高くても、硝化槽１３の出口では被処理水のｐＨが６〜８程度に到達する。

このマイクロナノバブル発生槽５での被処理水の液性(ｐＨ)を高める理由は、ｐＨ調整に関係する全体の排水処理システムを構築するため、および、マイクロナノバブル発生槽５においてマイクロナノバブルを効率良く発生させるためである。すなわち、マイクロナノバブル発生槽５では、被処理水のｐＨが高い程、マイクロナノバブルを効率良く発生させることができる。

次に、被処理水はマイクロナノバブルを含有した状態で、マイクロナノバブル発生槽５から次の工程である混合槽１１に導入される。この混合槽１１には、上記被処理水と、後段の処理槽である沈澱槽１８に付属している汚泥返送ポンプ２０からの微生物汚泥を高濃度に含有している返送汚泥とが導入される。

この混合槽１１では、混合槽撹拌機１２によって、マイクロナノバブルを含有した被処理水と微生物汚泥である返送汚泥とが撹拌されることで充分混合される。ここで、マイクロナノバブルは微生物汚泥に付着することが実験により判明している。よって、混合槽１１では、上記返送汚泥はマイクロナノバブルが付着した微生物汚泥に変化して、硝化槽１３に導入される。

次に、硝化槽１３では、被処理水としての排水中の有機窒素化合物は、マイクロナノバブルによって活性化した微生物によって硝酸性窒素まで分解される。この硝化槽１３にはマイクロナノバブルを含有した被処理水が導入されるので、好気性が長く持続し、常に好気性微生物が繁殖することになる。この好気性微生物によって、上記有機窒素化合物が硝酸性窒素まで分解されることになる。

硝化槽１３は、仕切り板１４Ａ〜１４Ｄによって、５つの水槽部１３Ａ〜１３Ｅに分割されている。なお、この分割された水槽部の数は、最低でも２つ以上が好ましい。また、この分割された水槽部の数は、排水の種類、水質、濃度等によって決定すればよい。

硝化槽１３の分割された５つの水槽部１３Ａ〜１３Ｅはそれぞれ小水槽をなし、最終段の小水槽をなす水槽部１３Ｅには、エアーリフトポンプ１５が設置されている。このエアーリフトポンプ１５は、硝化槽１３の５番目の小水槽(水槽部１３Ｅ)の微生物汚泥を１番目の小水槽(水槽部１３Ａ)に返送している。また、各水槽部１３Ａ〜１３Ｅは、図１に矢印で示すように、被処理水が上下に流動方向を変えながら硝化槽１３内を進行するように、被処理水の入口と出口が設けられている。

これにより、硝化槽１３内において、被処理水が上下に撹拌,循環されることになり、従来のブロワーによる撹拌が不必要となり、省エネルギーを達成できる。すなわち、この実施形態でのエアーリフトポンプ１５用の空気量は、仕切り板が設置されていない硝化槽で従来のブロワーと散気管とによる撹拌を採用する場合と比較して、１０分の１以下である。よって、この実施形態によれば、大幅な省エネルギーを達成できる。なお、エアーリフトポンプ１５への空気の供給は空気配管１６で接続されたブロワー１７により実施される。また、エアーリフトポンプ１５への空気の供給は、結果的には、硝化槽１３内での好気性微生物の繁殖維持にも有効となる。

次に、硝化槽１３を出た被処理水は、後段の処理槽としての沈澱槽１８に自然流下で導入されて、微生物汚泥と上澄みとが固液分離される。符号１９は、沈澱槽１８に対するかき寄せ機である。かき寄せ機１９によって、微生物汚泥が沈澱槽１８の底部中心部に機械的に集められる。この沈澱槽１８で固液分離された上澄液は、次に、脱窒槽２２に導入される。

脱窒槽２２には、脱窒槽撹拌機２１が設置され、脱窒槽２２内の被処理水を撹拌している。また、脱窒槽２２には、酸化還元電位計２４が設置され、この酸化還元電位計２４は、脱窒槽２２内の被処理水の酸化還元電位を測定している。この酸化還元電位計２４は、測定した酸化還元電位を表す信号によって、マイクロナノバブル発生機６に循環水を供給する循環ポンプ１０の運転時間を制御する運転タイマー(図示せず)を制御している。

すなわち、脱窒槽２２内の被処理水の酸化還元電位に応じて、循環ポンプ１０を運転タイマーで制御することで、酸化に影響するマイクロナノバブルの発生量を制御している。マイクロナノバブル発生槽５でのマイクロナノバブルの発生量が多い場合、脱窒槽２２内が嫌気性に至らず脱窒槽２２での酸化還元電位が目的の値に到達しないからである。その理由としては、マイクロナノバブル発生槽５で発生したマイクロナノバブルは水中に長く持続するので、曝気工程のない脱窒槽２２にまで影響するのである。いずれにしても、脱窒槽２２では嫌気性が必要であり、脱窒槽２２での酸化還元電位によって、被処理水中の硝酸性窒素が還元されて、窒素ガスとなり、窒素が処理されることになる。

なお、この脱窒槽２２では、被処理水中の硝酸性窒素が還元されて、窒素ガスとなるが、その際、水素供与体が必要となる。よって、メタノールに代表される水素供与体が貯留された水素供与体タンク３９から、水素供与体タンク定量ポンプ３８によって水素供与体が脱窒槽２２に添加され、脱窒槽撹拌機２１によって、脱窒槽２２内の被処理水が撹拌されて反応が進行することとなる。

次に、被処理水は、脱窒槽２２から再曝気槽２３に導入される。この再曝気槽２３は、上部４６と水槽である下部４７から構成されている。

再曝気槽２３の下部４７には、マイクロナノバブル発生機２５が設置されている。このマイクロナノバブル発生機２５への必要量の循環水の供給は、循環ポンプ２９で行われる。また、空気吸い込み管２８とバルブ２７によって調整されて必要な空気がマイクロナノバブル発生機２５に供給され、マイクロナノバブル発生機２５で最適なマイクロナノバブルが発生する。この最適なマイクロナノバブルの発生により、下部４７で水流２６が発生する。

また、この再曝気槽２３では、下部４７の被処理水を上部４６に移送するために、エアーリフトポンプ３０が設置されている。エアーリフトポンプ３０へは、ブロワー１７から吐出する空気が供給される。このエアーリフトポンプ３０内に供給される空気とマイクロナノバブルの両方によって、活性化した好気性微生物は、脱窒槽２２から再曝気槽２３に流入してきた水素供与体を微生物分解することとなる。

また、この再曝気槽２３の上部４６には受け槽３１が設置され、この受け槽３１の中に、網袋３２に収容された活性炭３３が充填されている。この活性炭３３は、被処理水中のメタノール等の水素供与体を吸着し、活性炭３３に繁殖したマイクロナノバブルによって活性化した微生物によって分解されることとなる。そして、上部４６を出た被処理水３４は自然落下して下部４７に散水され、酸素が被処理水中に補給されることとなる。よって、この再曝気槽２３では、上部４６と下部４７の間において、被処理水をエアーリフトポンプ３０によって循環させて処理することとなる。そして、上記被処理水が再曝気槽２３を出た時点で処理水となる。

尚、マイクロナノバブル発生機７は、一例として市販されているものを採用できるが、メーカーを限定するものではなく、具体的には、株式会社ナノプラネット研究所と株式会社オーラテックのものを採用できる。さらに他の商品としては、一例として西華産業株式会社のマイクロバブル水製造装置や資源開発株式会社のマイクロバブル水製造装置があるが、目的にしたがって選定すればよい。

なお、ここで、３種類のバブルについて説明する。通常のバブル(気泡)は水の中を上昇して、ついには表面でパンとはじけて消滅する。マイクロバブルは、直径が１０〜数１０μｍの気泡径を有する気泡であり、水中で収縮して行き、ついには消滅(完全溶解)してしまう。ナノバブルはマイクロバブルよりもさらに小さいバブル(直径が数１００ｎｍ以下の直径を有する気泡)でいつまでも水の中に存在することが可能なバブルといわれている。そして、マイクロナノバブルとは、マイクロバブルとナノバブルとが混合したバブルと説明できる。

(第２の実施の形態)
次に、図２にこの発明の排水処理装置の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、硝化槽１３内にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４０が充填されている点のみが、前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第２実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付けて、詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

図２に示すように、この第２実施形態では、硝化槽１３にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４０が充填されている。したがって、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４０に活性化した微生物が固定化されるので、微生物が安定化して繁殖し、流入水の水質が変動する場合でも硝酸性窒素までの酸化に有効となる。また、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４０の内部には嫌気性の部分もあり、余剰汚泥を発生させないで、余剰汚泥の消化に効果がある。

(第３の実施の形態)
次に、図３に、この発明の排水処理装置の第３実施形態を示す。この第３実施形態は、図１の第１実施形態における沈殿槽１８にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４１が充填されている点が前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第３実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

この第３実施形態は、沈殿槽１８にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４１が充填されている。したがって、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４１に繁殖した微生物がマイクロナノバブルを消費することとなり、沈殿槽１８において、脱窒槽２２に導入する被処理水に対して嫌気性への前処理を行うことが可能となる。

すなわち、沈殿槽１８にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４１が充填されていない場合に、マイクロナノバブル発生槽５でのマイクロナノバブルの発生量が多いときは、マイクロナノバブルが長い時間に亘って持続することから、脱窒槽２２の嫌気性が充分かつ確実に確保できないことがある。また、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４１の内部には嫌気性の部分もあるので、余剰汚泥の消化により、余剰汚泥を発生させないようにするのに有効である。

(第４の実施の形態)
次に、図４に、この発明の排水処理装置の第４実施形態を示す。この第４実施形態は、脱窒槽２２にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４２が充填されている点のみが前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第４実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

この第４実施形態では、脱窒槽２２にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４２が充填されているので、脱窒槽２２における微生物濃度を高くすることができる。よって、脱窒槽２２において、嫌気性を容易に維持できる。すなわち、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４２に嫌気性微生物が繁殖することで、微生物濃度が高くなり、脱窒槽２２での嫌気性がより確実に維持されて脱窒反応が進行することとなる。

(第５の実施の形態)
次に、図５に、この発明の排水処理装置の第５実施形態を示す。この第５実施形態は、消化槽１３,沈殿槽１８,および脱窒槽２２にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４０,４１,および４２が充填されている点のみが前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第５実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

この第５実施形態では、硝化槽１３,沈殿槽１８,および脱窒槽２２にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材４０,４１,および４２が充填されている。これにより、硝化槽１３、沈殿槽１８、および脱窒槽２２内の微生物濃度が高くなる。よって、硝化槽１３では硝化反応がより進行し、かつ、沈殿槽１８では嫌気性微生物の繁殖により脱窒槽２２の前処理がなされ、かつ、脱窒槽２２では嫌気性微生物がさらに多く繁殖して脱窒反応が進行することとなる。

(第６の実施の形態)
次に、図６に、この発明の排水処理装置の第６実施形態を示す。この第６実施形態は、再曝気槽２３にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材５１が充填されている点のみが前述の第１実施形態と異なっている。よって、この第６実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

この第６実施形態では、再曝気槽２３の下部４７にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材５１が充填されているので、再曝気槽２３での微生物濃度を高くすることができる。したがって、再曝気槽２３での高い微生物濃度の好気性微生物によって、余分の水素供与体を容易に分解処理できる。すなわち、ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材５１には、好気性微生物が繁殖して微生物濃度が高くなり、分解反応がより進行することとなる。

なお、上記第２〜第６実施形態では、充填材としてひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材を採用したが、他の形状のポリ塩化ビニリデン充填材を採用してもよい。

(第７の実施の形態)
次に、図７に、この発明の排水処理装置の第７実施形態を示す。この第７実施形態では、次の(ｉ),(ii)の点が前述の第１実施形態と異なる。よって、この第７実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

(ｉ) 図１の再曝気槽２３からエアーリフトポンプ３０,活性炭３３が充填された受け槽３１を取り去ると共に再曝気槽ポンプ４５を設置した再曝気槽２３Ａを、再曝気槽２３に替えて有している点。

(ii) 再曝気槽２３Ａからの被処理水が再曝気槽ポンプ４５によって、急速濾過機４３、続いて活性炭吸着塔４４に移送されて処理される点。

この第７実施形態では、被処理水が、急速濾過機４３、続いて活性炭吸着塔４４に移送されて処理される。これにより、先ず、被処理水中の浮遊物質が急速濾過機４３によって除去され、続いて、被処理水に溶解している残存水素供与体などの有機物が活性炭吸着塔４４の活性炭に吸着された後、マイクロナノバブルによって活性化した活性炭に繁殖した微生物に分解されて、バルブ４８を通って処理水として導き出される。なお、活性炭吸着塔４４からの処理水の一部はバルブ４９を通って再曝気槽２３に戻されて、循環処理がなされる。この循環処理の繰り返しによって、処理効率を高めることができる。

(第８の実施の形態)
次に、図８に、この発明の排水処理装置の第８実施形態を示す。この第８実施形態は、次の(ｉ)〜(iii)の点が前述の第１実施形態と異なる。よって、この第８実施形態では、前述の第１実施形態と同じ部分については、同じ符号を付けて詳細説明を省略し、前述の第１実施形態と異なる部分を説明する。

(ｉ) 図１の再曝気槽２３からエアーリフトポンプ３０,活性炭３３が充填された受け槽３１を取り去ると共に再曝気槽ポンプ４５,ブロワー１７に接続された散気管５５を設置した再曝気槽２３Ｂを、再曝気槽２３に替えて有している点。

(ii) 再曝気槽２３Ｂからの被処理水が再曝気槽ポンプ４５によって、急速濾過機４３、続いて活性炭吸着塔４４に移送されて処理される点。

(iii) 網袋５３に収容された活性炭５４が再曝気槽２３Ｂ内でマイクロナノバブル発生機２５の上方の受け槽５２上に載置されている点。

この第８実施形態では、図１の第１実施形態と異なり、再曝気槽２３Ｂに設置してある再曝気槽ポンプ４５によって、被処理水が急速濾過機４３、続いて活性炭吸着塔４４に移送される。そして、活性炭吸着塔４４より出た被処理水の一部がバルブ４８から処理水として導出されると共に、活性炭吸着塔４４より出た被処理水の一部がバルブ４９で調整されて再曝気槽２３Ｂに導入されて繰り返し循環処理される。

したがって、この第８実施形態では、先ず、被処理水中の浮遊物質が急速濾過機４３によって除去され、続いて、被処理水に溶解している残存水素供与体などの有機物が活性炭５４に吸着される。その後、被処理水に溶解している有機物は、マイクロナノバブルによって活性化されて活性炭５４に繁殖した微生物に分解されて、処理水になる。ここで、この処理水が目的とした水質に到達していない場合は、バルブ４８,４９の開度調節により、活性炭吸着塔４４より出た被処理水の一部を再曝気槽２３に導入する。これにより、被処理水の一部を、網袋５３に収容された活性炭５４が設置された再曝気槽２３Ｂ、急速ろ過機４３、活性炭吸着塔４４による循環経路において循環処理できる。

特に、再曝気槽２３Ｂ内において、受け槽５２の中に網袋５３内に収容された活性炭５４が充填されているので、活性化した微生物が活性炭５４にも多量繁殖する。この循環処理に起因して処理時間当たりの処理水量は減少するものの処理水の水質を改善できる利点がある。

なお、第７,第８実施形態において、第２,第３実施形態のように、硝化槽１３,沈殿槽１８にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材を充填してもよく、第４実施形態のように、脱窒槽２２にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材を充填してもよい。さらには、第７,第８実施形態において、第５実施形態のように、消化槽１３,沈殿槽１８,および脱窒槽２２にひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材を充填してもよい。さらにまた、第７,第８実施形態において、第６実施形態のように、再曝気槽２３Ａ,２３Ｂにひも状型ポリ塩化ビニリデン充填材を充填してもよい。

(実験例)
図１に示した排水処理装置に対応する実験装置を製作した。この実験装置では、調整槽１の容量を約１ｍ^３とし、マイクロナノバブル発生槽５の容量０.２ｍ^３とし、混合槽１１の容量を０.８ｍ^３とした。また、この実験装置では、硝化槽１３の容量を約８ｍ^３とし、沈澱槽１８の容量を３ｍ^３とし、脱窒槽２２の容量を４ｍ^３とし、再曝気槽２３の容量４ｍ^３とした。そして、この実験装置に、排水を導入して、約３ケ月試運転を行った。この試運転後、調整槽１への入口での全窒素濃度と再曝気槽２３の出口での全窒素濃度を測定した結果、全窒素の除去率は９５％であった。

この発明の排水処理装置の第１実施形態を模式的に示す図である。この発明の排水処理装置の第２実施形態を模式的に示す図である。この発明の排水処理装置の第３実施形態を模式的に示す図である。この発明の排水処理装置の第４実施形態を模式的に示す図である。この発明の排水処理装置の第５実施形態を模式的に示す図である。この発明の排水処理装置の第６実施形態を模式的に示す図である。この発明の排水処理装置の第７実施形態を模式的に示す図である。この発明の排水処理装置の第８実施形態を模式的に示す図である。

符号の説明

１調整槽
２調整槽ポンプ
３スクリーン装置
４メッシュ
５マイクロナノバブル発生槽
６マイクロナノバブル発生機
７バルブ
８空気吸い込み管
９水流
１０循環ポンプ
１１混合槽
１２混合槽撹拌機
１３硝化槽
１３Ａ〜１３Ｅ水槽部
１４Ａ〜１４Ｄ仕切り板
１５エアーリフトポンプ
１６空気配管
１７ブロワー
１８沈澱槽
１９かき寄せ機
２０汚泥返送ポンプ
２１脱窒槽撹拌機
２２脱窒槽
２３再曝気槽
２４酸化還元電位計
２５マイクロナノバブル発生機
２６水流
２７バルブ
２８空気吸い込み管
２９循環ポンプ
３０エアーリフトポンプ
３１受け槽
３２網袋
３３活性炭
３４水滴
３５ｐＨ計
３６アルカリ剤タンク定量ポンプ
３７アルカリ剤タンク
３８水素供与体タンク定量ポンプ
３９水素供与体タンク
４０ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物
４１ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物
４２ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物
４３急速ろ過機
４４活性炭吸着塔
４５再曝気槽ポンプ
４６上部
４７下部
４８、４９バルブ
５０ｐＨ調節計
５１ひも状型ポリ塩化ビニリデン充填物
５２受け槽
５３網袋
５４活性炭

Claims

マイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル発生槽に被処理水を導入し、
上記マイクロナノバブル発生槽からのマイクロナノバブルを含んだ被処理水と後段の処理槽からの微生物を含有する返送汚泥とを混合槽に導入して上記マイクロナノバブルを含んだ被処理水と返送汚泥とを混合することを特徴とする排水処理方法。
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記マイクロナノバブル発生槽の被処理水のｐＨを測定すると共に上記被処理水のｐＨに応じて上記マイクロナノバブル発生槽の被処理水の液性をアルカリ側に調整することを特徴とする排水処理方法。
被処理水が導入されると共にマイクロナノバブル発生機を有するマイクロナノバブル発生槽と、
上記マイクロナノバブル発生槽からマイクロナノバブルを含んだ被処理水が導入されると共に後段の処理槽からの微生物を含有する返送汚泥が導入されて上記マイクロナノバブルを含んだ被処理水と上記返送汚泥とを混合する混合槽とを備えることを特徴とする排水処理装置。
請求項３に記載の排水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生槽における被処理水のｐＨを測定するｐＨ計を備えることを特徴とする排水処理装置。
請求項３に記載の排水処理装置において、
上記マイクロナノバブル発生槽にアルカリ剤を添加するアルカリ剤添加部を備えることを特徴とする排水処理装置。
請求項３に記載の排水処理装置において、
上記被処理水は有機窒素化合物含有排水であり、
上記アルカリ剤は苛性ソーダであることを特徴とする排水処理装置。
請求項３に記載の排水処理装置において、
上記被処理水は有機窒素化合物含有排水であり、
上記アルカリ剤は消石灰であることを特徴とする排水処理装置。
請求項４に記載の排水処理装置において、
上記ｐＨ計が測定した上記マイクロナノバブル発生槽の被処理水のｐＨに基づいて、上記アルカリ剤添加部から上記マイクロナノバブル発生槽に添加するアルカリ剤の量を制御する制御部を有することを特徴とする排水処理装置。
請求項３に記載の排水処理装置において、
上記混合槽から上記マイクロナノバブルを含んだ被処理水が導入される硝化槽を備え、
上記硝化槽は、上記硝化槽内で被処理水を循環させるエアーリフトポンプを有することを特徴とする排水処理装置。
請求項９に記載の排水処理装置において、
上記硝化槽は、複数の水槽部を有すると共に、被処理水が上下に流動方向を変えながら進行するように、各水槽部の被処理水の入口と出口が配置されていることを特徴とする排水処理装置。
請求項３に記載の排水処理装置において、
被処理水が導入されると共に上記マイクロナノバブル発生槽の前段に設置される調整槽と、
上記混合槽から上記マイクロナノバブルを含んだ被処理水が導入される硝化槽と、
上記硝化槽からの被処理水が導入されると共に上記混合槽に返送汚泥を導入する沈殿槽と、
上記沈殿槽からの被処理水が導入される脱窒槽と、
上記脱窒槽からの被処理水が導入される再曝気槽とを備えることを特徴とする排水処理装置。
請求項１１に記載の排水処理装置において、
上記脱窒槽に設置された酸化還元電位計と、
上記酸化還元電位計からの信号に基づいて上記マイクロナノバブル発生機の運転時間を制御する運転タイマーとを備えることを特徴とする排水処理装置。
請求項１１または１２に記載の排水処理装置において、
上記再曝気槽に設置されたマイクロナノバブル発生機を備えることを特徴とする排水処理装置。
請求項１１に記載の排水処理装置において、
上記再曝気槽は、
網袋に収容された活性炭が受け槽に載置された上部と、下部と、この下部の被処理水を上記上部の受け槽に散水するエアーリフトポンプとを有することを特徴とする排水処理装置。
請求項１１に記載の排水処理装置において、
上記再曝気槽からの被処理水が順に通水される急速ろ過機および活性炭吸着塔を備え、
上記活性炭吸着塔からの被処理水の一部を上記再曝気槽に返送して、上記被処理水を循環処理することを特徴とする排水処理装置。
請求項１１に記載の排水処理装置において、
網袋に収容された活性炭が上記再曝気槽内に設置されており、
上記再曝気槽からの被処理水が順に通水される急速ろ過機および活性炭吸着塔を備え、
上記活性炭吸着塔からの被処理水の一部を上記再曝気槽に返送して、上記被処理水を循環処理することを特徴とする排水処理装置。
請求項１に記載の排水処理方法において、
上記被処理水は、
生活排水および食堂排水の少なくとも一方または両方のための合併浄化槽における流入排水であることを特徴とする排水処理方法。
請求項３に記載の排水処理装置において、
生活排水および食堂排水の少なくとも一方または両方のための合併浄化槽であることを特徴とする排水処理装置。