JP2007330894A - 活性汚泥処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】開放型の曝気槽4に高濃度酸素溶解水の流入経路11を設けると共に、曝気槽4に攪拌装置10を設け、流入経路11に高濃度酸素溶解水の生成装置12および気泡消去装置13を設けることによって、スタティックミキサー等の生成装置12で気泡が無く酸素溶解度が高い酸素溶解水を生成し、簡易構造の開放型の曝気槽4に高濃度酸素溶解水を流入させる。
【選択図】図1
Description
広く実施された方式としては、曝気槽を開放型とすると共に、酸素源として大気を使用して、被処理水に必要な酸素を供給する方式であり、例えば、ブロアで送給される大気を被処理水に没入設置した散気装置から放出する方式を利用している場合が多く、大気利用の場合、大気中の酸素濃度が低いため被処理水への酸素溶解効率が低かったり、ブロア設備等の設置費、動力費が莫大であった。
そして、酸素溶解効率が低いことにより、好気性微生物の分解作用が促進されず、処理水に有機物が残留して、放流される処理水の水質が悪化していた。
しかしながら、密閉酸素曝気法は、高濃度酸素を密閉曝気槽の気相部へ供給し、曝気槽水表面を波立たせると共に、液相を攪拌する方式であることにより、酸素が液相内を通過せず、高圧力で表面曝気して酸素を溶解させる為、溶解効率は前述のブロア+散気装置のものと同程度か若干上昇する程度であった。
一方、高濃度酸素ガスは、好気性微生物の活動による窒素や二酸化炭素の増加で、気相の酸素濃度が低下するため、曝気槽内の下流側の気体は廃棄され、高濃度酸素ガスを無駄に使用することとなったり、密閉型の曝気槽は高圧力対応型で槽上部を密閉する必要があり、設備費用が高かった。
又、曝気槽に攪拌装置を設けたので、曝気槽内の滞溜水の対流でフロックの沈降を防止したり、溶解酸素を万遍なく行き渡らせることが出来る。
又、流入経路に高濃度酸素溶解水の生成装置および気泡消去装置を設けたので、曝気槽への流入水である酸素溶解水に気泡が混入しないため、曝気槽でのフロックへの気泡付着による沈殿槽でのフロックの沈殿阻害を防止して、沈殿槽で固液分離を確実、効率的に実施することが出来る。
又、酸素濃度が低下した時に発生、増加してフロックの密度上昇を阻害する糸状性細菌を抑制することが出来、一方、酸素増加で微生物が活性化して微生物が増加し、汚泥フロックが厚密化(高密度化)されることにより、沈殿槽での固液分離が確実化して処理水質を向上することが出来る。
更に、活性汚泥設備において、酸素濃度や活性汚泥濃度を高くして運転する事が出来る為、曝気槽などの活性汚泥設備の省スペース化が可能となったり、大きなブロア等も不要で省エネルギー化が可能となる。
更に、既存設備に本件発明を適用する場合、外部に高濃度酸素溶解水の流入経路を設けるだけで、設備改造が最小限で済み、大がかりな配管工事や設備工事がなく、工期を短くすることが出来る。
酸素濃度のコントロールが可能であることにより、被処理水(処理排水)の流入増加、有機物増加などの負荷増加が発生しても、曝気槽の酸素濃度増加により、好気性微生物の分解作用を促進して、負荷増加に対応することが出来、放流水の水質悪化を防止することが出来る。
更に、流入経路は曝気槽の外部で、被処理水に晒されていないため、経年劣化を防止することが出来る。
図1に示す様に、本発明に係る活性汚泥処理装置1は、上流側から前処理槽である調整槽2および中和槽3、好気性微生物で有機物を分解する曝気槽4、及びフロック(微生物が相互付着した集合体)を沈殿除去する沈澱槽5が連続的に順次設けられ、上流側から下流側に流通水が流れる様に、各処理槽2、3、4、5は流通管6、6a、6bで連結されている。
尚、本件発明の趣旨からは、前処理槽である調整槽2および中和槽3は省略可能で、曝気槽4へ被処理水などを直接流入させても良い。
例えば、流入量が大幅に変動したり、不定期で調整槽2に各種排水が流入することに対して、活性汚泥処理装置1は24時間運転で時間当たりの処理量が略一定であるため、調整槽2から曝気槽4および沈澱槽5等への流出量が均等となる様に流量調整している。
又、前処理槽の中和槽3には、被処理水が流入する流通管6および中和した被処理水を流出する流通管6aを夫々接続し、又前処理槽の調整槽2および中和槽3には上水(水道水)、中水(工業用水)などの希釈用水の注入管9、9a、9bが夫々接続されている。
そして、流入経路11の中途部に高濃度酸素溶解水の生成装置12および気泡消去装置13を介在させると共に、流入経路11の上流側に原水供給管14、14a …を接続しており、流入経路11から曝気槽4へ気泡なしの高濃度酸素溶解水を流入させる様にしている。
又、曝気槽4は1槽形式のものを示したが、沈澱槽5と同様に、適宜数の曝気ブロック槽に区分しても良く、全部または上流側を主とした曝気ブロック槽に撹拌装置10および酸素溶解水の流入経路11を設けても良い。
先ず、流入経路11の上流側に接続した原水供給管14、14a …の原水は、活性汚泥処理装置1における流通水の大半が可能であり、例えば、調整槽2に流入する被処理水、調整槽2、中和槽3または曝気槽4に流入する上水、中水などの希釈用水、沈澱槽5内の上澄水、放流管15の放流水(処理水)である。
配管例としては、一部図示した様に、流通管6、6a、6b、流入管7、注入管9、9a、9b、放流管15の分枝管、または、調整槽2、中和槽3、沈澱槽5からの別途流通管を原水供給管14、14a …とする。
これらの不適当流通水には、微生物、活性汚泥のフロックが混入しており、フロック混入水を流入経路11の原水とすると、流入経路11の生成装置12等で、フロックが分断化、細分化され、酸素溶解水として曝気槽4に流入すると、フロックが成長せずに沈澱槽5内に流入すると、細分化フロックは沈殿せずに浮遊し易く、固液分離が非効率、困難となるからである。
気泡なしの高濃度酸素溶解水の生成プロセスは複数種類が可能であり、基本的には、第1プロセスの1次気液混合、第2プロセスの酸素溶解水の生成、第3プロセスの気泡消去の3プロセスから成り、一部は複合化しても良い。
ポンプ22より下流側の原水供給経路20に連続通水式の気液混合溶解装置(スタティックミキサー)23を接続すると共に、該気液混合溶解装置23(生成装置12)の一部に超音波照射体24(気泡消去装置13)を設け、又気液混合溶解装置23の吐出側に酸素水吐出経路25を接続している。
尚、酸素供給経路21は酸素供給量が調整自在のものと成すと共に、原水供給経路20のポンプ22は送水量が調整自在のものと成している。
気泡消去装置13の一例としては、貯留タンク29の下部や側壁に超音波照射体24を設けたり、貯留タンク29の下部に粗大バブル発生装置30を設けたり、貯留タンク29を密閉式と成して真空脱気装置31を設け、又図示していないが、気液混合溶解装置23または貯留タンク29の下流側の酸素水吐出経路25のパイプに貯留タンク29を超音波照射体24を設けても良い。
粗大バブル発生装置30にあっては、粗大バブルが液相を上昇することにより、溶解水の気体粒子を巻き込む様に上昇させるウェーク現象で気体粒子を貯留タンク29内上部の気相に迅速に導いて気泡消去する。
真空脱気装置31にあっては、貯留タンク29内上部の気相を減圧、真空化することにより、液相内の気泡を気相に迅速に上昇させて気泡消去する。
図示のものでは、1次気液混合はポンプ22内の攪拌羽根で液体(原水)と気体(酸素)を細粒化して行っているが、1次的な気液混合は別方式でも良く、例えば、密閉容器内に混流させた液体と気体を圧入して加圧溶解させても良い。
又、1次的な気液混合をポンプ22や密閉容器で行うに際して、原水供給経路20に酸素供給経路21を接続し気液混合を行っているが、ポンプ22や密閉容器に気体を直接供給する様にしても良く、或いは、ポンプ22と気液混合溶解装置23の間や、気液混合溶解装置23の直前や、気液混合溶解装置23の螺旋流形成部27に気体を供給しても良い。
即ち、流通方向に圧力付与された混合気液が気液混合溶解装置23の円筒ケーシング26内に連続通水される形態であれば、1次的な気液混合の方式は問わない。
図4は螺旋流形成部27および超音波照射体24を非断面とした気液混合溶解装置23等の断面図であり、出入口32、33を開口した円筒ケーシング26内部の上流部に螺旋流形成部27を内装すると共に、円筒ケーシング26内部の下流部に気液反応部28を内装し、螺旋流形成部27の下流端直後で気液反応部28の上流部の位置で円筒ケーシング26の外側に超音波照射体24を設けている。
尚、超音波照射体24の円筒ケーシング26への取付位置は、円筒ケーシング26内部を流通する混合気液に超音波を照射、作用させる位置であれば良く、例えば、螺旋流形成部27に照射する位置や、気液反応部28の中間位置、或いは、両者に照射する位置でも良く、又超音波照射体24は気液混合溶解装置23の円筒ケーシング26の外側に取付けて内部の混合気液に間接的に照射しているが、円筒ケーシング26に取付孔を開設すると共に、該取付孔に超音波照射体24の照射部24a を取付けて混合気液に超音波を直接照射しても良い。
又、円筒ケーシング26の上下流端の外側に、原水供給経路20の配管その他に接続用のフランジ34、34a を設けている。
円筒ケーシング26の上流部に設けた螺旋流形成部27は、2枚の半楕円形板の翼盤35、35a を上下流方向に傾斜配置して成り、翼盤35、35a の弦側側縁36、36a を円筒ケーシング26の軸心に対して対称的に交差対向させると共に、翼盤35、35a の円弧側側縁37、37a を円筒ケーシング26の内周壁に接合させている。
又、2枚の翼盤35、35a の交差部の上流側で弦側側縁36、36a の間を、円筒ケーシング26の横断面を略2等分する略三角形板の仕切盤38で閉鎖している。
更に、2枚の翼盤35、35a と仕切盤38を一体化するために、円筒ケーシング26の軸心方向に丸棒の連結体39を配置すると共に、翼盤35、35a と仕切盤38の所要箇所を切り欠いて、連結体39に翼盤35、35a と仕切盤38を結合している。
突起44、44a …は後方傾斜状で、円周方向で90度毎に、且つ、隣接同志は上下に振り分け、全体的には、円筒ケーシング26の内部に螺旋状で90度毎に突起44、44a …を立設している。
螺旋流形成部27の通過時には、連結体39を含む翼盤35、35a と仕切盤38で流動形態が分断や方向変換で、混合気液に大きな剪断応力、乱流、攪拌作用などが発生する。
又、螺旋流形成部27の通過による螺旋流により、気液成分のうち、比較的に質量の大きい液体成分は慣性力で半径外側方向に移動し、比較的に質量の小さい気体成分は半径内側方向に移動し、この移動作用でも攪拌作用等が発生する。
螺旋流形成部27と気液反応部28の通過時に発生する剪断応力、攪拌作用、衝突・乱流等により、気体と液体は細粒や微細な粒子、粒子群となって、大量の粒子などは複雑な混合作用を受けて気体と液体が接触し、気体粒子の一部は液体に溶解すると共に、一部は細粒や微細の気泡となり、略同時に、後述する超音波による作用を粒子等は受ける。
又、気液混合溶解装置23に設けた気液反応部28は、段丘部43および突起44、44a …で構成しているが、細粒、微細の気液粒子の混合作用を励起させる剪断、攪拌、衝突、乱流などの発生要素は、段丘部43および突起44、44a …の他、各種のものが使用可能である。
例えば、多数の流通孔を有する蜂の巣状の抵抗流通体を間欠的に配置したり、流通孔の位相をずらして配置し、或いは、螺旋流形成部27における翼盤35、35a や仕切盤38の様な板体を流通方向と同一・傾斜・位相変化させて順次連続的に配置し、又突起44、44a …は各種異形のものとしたり、板状のものとしても良く、即ち、気液反応部28で螺旋流の混合気液を剪断、攪拌、衝突、乱流などで混合作用できれば、気液反応部28の具体的構成を問わず、各種のものが使用可能である。
気液混合溶解装置23の螺旋流形成部27および気液反応部28による剪断・攪拌・混合などによる部分的な溶解作用と超音波による粒子等の振動・圧力変化作用の併用により、液体への気体の溶解速度、溶解度(過飽和を含む)、溶解効率を上昇、向上させている。
超音波照射体24から照射された20〜100KHzの超音波は、円筒ケーシング26を介して、超音波照射体24の照射部24a の中央から広がりを以て円筒ケーシング26内の混合気液に到達すると共に、円筒ケーシング26の内壁面や翼盤35、35a 、突起44、44a …等で反射して各種方向に伝播する。
気液界面の変化により、気体粒子と液体粒子の衝突、接触の面積・時間を増加させたり、接触粒子を変換させて、異種粒子の接触機会が飛躍的に増大して、気体は液体に溶解する。
実験によれば、超音波照射体24を取り付けず気液混合溶解装置23を単独で使用した時には、気液混合溶解装置23を通過した溶解水に細粒気泡が浮遊していたが、超音波照射体24を併用した時には気泡がなく溶解度が上昇していた。
又、図3に示すものでは、超音波照射体24の非作動時には、貯留タンク29内の溶解水に細粒気泡が浮遊していたが、超音波照射体24を作動させると、気泡が溶解消去されて溶解度が上昇していた。
被処理水が流入管7から調整槽2に不定量で流入すると共に、ポンプ8により略一定量の被処理水が流通管6を経由して調整槽2から中和槽3へ流入し、流通管6aを経由して中和槽3から曝気槽4へ中和処理された略一定量の被処理水が流入する。
尚、調整槽2、中和槽3、曝気槽4では被処理水の有機物含有量その他の性質に応じて、注入管9、9a、9bから希釈水等を注入する。
曝気槽4内の滞溜水に被処理水および高濃度酸素溶解水が流入して攪拌されることにより、好気性微生物は高濃度の溶存酸素で活性化し、有機物を分解し、フロックを厚密化し、曝気槽4の滞溜水中の分解処理水は略一定量が流通管6bから沈澱槽5へ流入する。
尚、沈澱槽5で沈殿した汚泥フロックは返送管17から曝気槽4へ返戻される。
4 曝気槽
5 沈澱槽
10 撹拌装置
11 流入経路
12 生成装置
13 気泡消去装置
20 原水供給経路
21 酸素供給経路
22 ポンプ
23 気液混合溶解装置(スタティックミキサー)
24 超音波照射体
Claims (6)
- 少なくとも曝気槽と沈澱槽から成る活性汚泥処理装置において、
開放型の曝気槽に高濃度酸素溶解水の流入経路を設けると共に、曝気槽に攪拌装置を設け、
流入経路に高濃度酸素溶解水の生成装置および気泡消去装置を設けた
ことを特徴とする活性汚泥処理装置。 - 曝気槽に設けた攪拌装置は、曝気槽内のフロックを分断しない攪拌力の攪拌装置と成した
ことを特徴とする請求項1記載の活性汚泥処理装置。 - 流入経路を流通させる原水は、曝気槽内の滞溜水および沈澱槽内の沈降水以外で活性汚泥処理装置の流通水と成した
ことを特徴とする請求項1又は2記載の活性汚泥処理装置。 - 流入経路を流通させる原水は、沈澱槽の上澄水または沈澱槽からの放流水と成した
ことを特徴とする請求項3記載の活性汚泥処理装置。 - 流入経路に設けた高濃度酸素溶解水の生成装置は、原水供給経路に酸素供給量が調整自在な酸素供給経路を接続すると共に、接続点より下流側の原水供給経路に送水量が調整自在なポンプを介在すると共に、ポンプの下流側にスタティックミキサーを介在させたものと成した
ことを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の活性汚泥処理装置。 - 流入経路に設けた高濃度酸素溶解水の生成装置および気泡消去装置は、スタティックミキサーおよび超音波照射体と成した
ことを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載の活性汚泥処理装置。
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2006
- 2006-06-15 JP JP2006165444A patent/JP2007330894A/ja active Pending
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