JP2008093556A - 汚水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微生物が付着された担体が設置された浄化槽に送る汚水中の溶存酸素濃度を十分に高めることのできる汚水処理装置を提供する。
【解決手段】貯留槽１の上部に、その表面に汚水中の有機物を分解する微生物が付着された担体６を備えた浄化槽２を設置し、貯留槽１内に設置された水中ポンプ３１から吐出された汚水中の気泡を微細化させながら上記浄化槽２へ吐出させる構成の汚水処理装置において、上記水中ポンプ３１の開口部側に遮蔽部材３３を配置して汚水の吸込み流路を制限するとともに、一端が空気中に開口し、他端側が上記水中ポンプ３１の吸込み口近傍に開口する遮蔽部材３３の吸気導入路３３ｃと連通する吸気管３４を配置して、貯留槽１から水中ポンプ３１により浄化槽２へ送られる汚水中へ多量の空気を巻き込むことができるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、家畜の糞尿などの有機物を含む汚水を処理する装置に関するもので、特に、固液分離された汚水中の有機物を微生物の作用にて分解処理する装置に関する。

従来、家畜の尿汚水を処理する方法としては、図４に示すように、まず、畜舎５１から排出され原水槽５２に貯留された糞尿を沈殿槽５３に送り、糞などの固形物を沈降させた後、その液相部分を揚水ポンプ５４にて固液分離装置５５に送って尿汚水を固液分離し、この固液分離された尿汚水を、その表面に好気性微生物が養生付着された多孔質体から成る担体５６ａが設置された曝気槽５６に送るとともに、この曝気槽５６内にブロワー等の空気ポンプ５６ｂにより空気を吐出させながら、上記尿汚水中の有機物を上記微生物により分解する方法が知られている。
ところで、上記微生物を活性化し増殖させるためには、適度の温度（例えば、１０〜３０℃）と十分な溶存酸素濃度が必要であるが、上記のように、曝気槽５６内に空気ポンプ５６ｂにより空気を吐出させただけでは気泡の粒子径が大きいので、上記曝気槽５６内の尿汚水中に十分酸素を溶け込ますことができなかった。そのため、上記微生物を十分に活性化させることができず、また、微生物の増殖を図ることもできないことから、上記尿汚水を効率よく処理することが困難であった。

そこで、出願人は、図５に示すような、表面に微生物が付着された担体６１と吸込み側に吸気管６２が取付けられた水中ポンプ６３とを備えた第１の曝気槽６４の上部に、上記担体６１と同様の担体６５を備えた第２の曝気槽６６を設置し、上記水中ポンプ６３から吐出された尿汚水中の気泡を微細化させながら上記第２の曝気槽内６６内へ吐出させるとともに、上記第２の曝気槽６６上部の尿汚水を、内部に空気導入管６７が設置された循環用の吐出管６８に導き、この吐出管６８の下部に取付けられた第１の微細気泡噴出手段６９Ａを介して上記第１の曝気槽６４内へ戻すようにすることにより、上記第１及び第２の曝気槽６４，６６内の溶存酸素濃度を十分に高めて、上記微生物を活性化させることのできる尿汚水の処理装置６０を提案している。なお、符号６９Ｂは上記水中ポンプ６３から吐出された尿汚水中の気泡を更に微細化して第１の曝気槽内６４内へ戻す第２の微細気泡噴出手段、符号６６Ｐは上記水中ポンプ６３から吐出された尿汚水中を第２の曝気槽内６６内へ移送するための移送管である。
上記尿汚水の処理装置６０では、図６に示すように、吸気管６２を水中ポンプ６３の吸入み口に近傍に配置することにより、モータ６３Ｍにより回転する水中ポンプ６３のスクリュー羽根６３ｋにより第１の曝気槽６１内の尿汚水が上記水中ポンプ６３の吸引側に引き込まれる際に、上記吸込み口近傍は負圧となることを利用して、大気中の空気を上記吸気管６２から上記吸込み口近傍に供給することができるようにしている。したがって、上記供給された空気を上記スクリュー羽根６３ｋにより尿汚水に巻き込んで混合することができるので、上記水中ポンプ６３の排出管６３ｎから、移送管６６Ｐを介して、第２の曝気槽６６に送られる尿汚水中の溶存酸素濃度を高めることができ、上記微生物を活性化させることができる（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２３０７１７号公報

しかしながら、一般に、水中ポンプ６３ではスクリュー羽根６３ｋ側の開口部が広いことから、開口部の周縁部では吸引される尿汚水の流速は大きいが、上記吸気管６２の開口部が設置されている開口部の中心近傍の流速は周縁部よりも小さくなるため、上記吸気管６２から供給される空気量が必ずしも十分ではなく、第２の曝気槽６４に送る尿汚水中の溶存酸素濃を高めるには限界があった。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、吸気管から供給される空気量を増大させて、汚水中の溶存酸素濃度を十分に高めることのできる汚水処理装置を提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、固液分離された有機物を含む汚水が貯留される貯留槽と、この貯留槽内に設置された水中ポンプと、一端が上記水中ポンプの吸込み口に開口する第１の空気導入管と、上記貯留槽の上部に設置された、その表面に微生物が付着された担体が設置された浄化槽と、上記水中ポンプから吐出された汚水を上記浄化槽内へ吐出させる吐出手段と、上記浄化槽の上部から浄化槽内の汚水を貯留槽へ戻すため吐出管と、上記吐出管の内部に配設された、一端が上記吐出管の突出口側に開口する第２の空気導入管とを備えた汚水処理装置において、上記水中ポンプの開口部側に遮蔽部材を配置するとともに、この遮蔽部材を介して、上記第１の空気導入管から送られてくる空気を、上記遮蔽部材の水中ポンプ側から上記水中ポンプへ空気を供給するようにしたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の汚水処理装置において、上記貯留槽内に、その表面に微生物が付着された担体を設置したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の汚水処理装置において、上記吐出管の内壁に上記第２の空気導入管側に突出する水路規制片を設けたものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の汚水処理装置において、上記浄化槽の周囲に断熱材を配置したものである。

本発明によれば、固液分離された有機物を含む汚水が貯留される貯留槽内に設置され、上記貯留槽内の汚水を、上記貯留槽の上部に設置された、その表面に微生物が付着された担体を備えた浄化槽内へ吐出させる水中ポンプの開口部側に遮蔽部材を配置するとともに、この遮蔽部材を介して、第１の空気導入管から送られてくる空気を、上記遮蔽部材の水中ポンプ側から上記水中ポンプへ空気を供給するように構成することにより、第１の空気導入管から供給される空気量を増大させて、上記汚水中の溶存酸素濃度を十分に高めることができるようにしたので、上記微生物を活性化できるとともに、上記微生物を増殖させることができ、上記汚水を効率よく分解処理することができる。
このとき、上記貯留槽内にも、その表面に微生物が付着された担体を設置すれば、貯留槽内においても汚水中の有機物を分解できるので、分解処理能力が向上する。
更に、上記吐出管の内壁に上記第２の空気導入管側に突出する水路規制片を設けて、上記吐出管を介して貯留槽内に戻される汚水内に空気を巻き込むようにすれば、汚水中の溶存酸素濃度を更に高めることができる。
また、上記浄化槽の周囲に断熱材を配置して上記浄化槽内の温度を安定化させるようにすれば、簡単な構成で上記微生物の活動を安定化させることができるので、上記汚水を効率よく分解処理することができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係る汚水処理装置１０の構成を示す図で、同図において、１は固液分離された尿汚水などの汚水を貯留する貯留槽、２は上記貯留槽１の上部に設置された浄化槽、３は上記貯留槽１内に設置された曝気放水ポンプ装置、４はこの曝気放水ポンプ装置から吐出された汚水を上記浄化槽２へ送る移送管、５は上記浄化槽２内に設置され表面に汚水中の有機物を分解処理する微生物が付着された担体６の底部側に設けられた第１の吐出手段で、この第１の吐出手段５は上記移送管４を介して圧送される汚水に含まれる気泡を微細化させながら上記汚水を上記浄化槽２内へ吐出させる複数のノズル５ｎを備えている。また、７は上記浄化槽１２の上部から貯留槽２へ汚水を戻すための帰還用の吐出管７１とこの吐出管７１の内部に設置された、一端が空気中に開口し他端が上記吐出管７１の吐出口側に開口する空気導入管（第２の空気導入管）７２とを備えた第２の吐出手段、８は上記浄化槽２の周囲に設けられた断熱材である。

上記曝気放水ポンプ装置３は、図２にも示すように、モータ３１Ｍと、このモータ３１Ｍにより回転するスクリュー羽根３１ｋと、上記スクリュー羽根３１ｋの送り側に設けられた排出管３１ｎとを備えた水中ポンプ３１と、上記モータ３１Ｍを取付けるための取付部材３２と、上記水中ポンプ３１の開口部側の流路を規制する遮蔽部材３３と、一端が空気中に開口し、他端が上記遮蔽部材３３の後述する吸気導入路３３ｓに連結される吸気管（第１の空気導入管）３４とを備えたもので、本例では、上記遮蔽部材３３を、上記水中ポンプ３１のスクリュー羽根３１ｋの前面側に配置される、上記水中ポンプ３１の開口部の中心近傍を覆う遮蔽部３３ａと、吸気管３４と連結される吸気導入部３３ｂと、この吸気導入部３３ｂの下部に設けられた基台３３ｃとから構成するとともに、上記遮蔽部材３３内に、一端が水中ポンプ３１側に開口し、他端が上記吸気管３４に連通する吸気導入路３３ｓを設けて、吸気管３４からの空気を水中ポンプ３１の開口部の中心近傍に供給するようにしている。
また、取付部材３２は、上記水中ポンプ３１を取付けるための、断面が門の字型でその側面側に汚水導入孔３２ｖが形成されているポンプ取付け部３２ａと、複数の汚水導入孔３２ｈが形成されている底板３２ｂと、この底板３２ｂを支持するとともに、当該取付部材３２を上記貯留槽１の底面から所定距離を離隔させるための脚部３２ｃとを備えており、上記貯水層１内の汚水を上記汚水導入孔３２ｈ，３２ｖから上記水中ポンプ３１に導入する。
一方、第２の吐出手段７の吐出管７１は、図３に示すように、その上部に上記浄化槽２上部の汚水を吐出管７１内へ導入するための汚水導入口７１ｓ（図１参照）が設けられた管本体７１ａと、空気導入管７２の吐出側において、その径が小さくなるようなテーパー部７１ｂと、このテーパー部７１ｂの下部に設けられた気液混合部７１ｃとを備えている。また、上記管本体７１ａの内壁には上記空気導入管７２側に突出する複数の水路規制片７１ｍが設けられている。

次に、本発明による汚水の処理方法ついて説明する。
まず、貯留槽１と浄化槽２とに図示しない固液分離装置で分離された汚水を貯留した後、モータ３１Ｍを駆動して水中ポンプ３１を稼動させる。上記水中ポンプ３１のスクリュー羽根３１ｋが回転すると、貯留槽１内の汚水が取付部材３２の汚水導入孔３２ｈ，３２ｖを通って上記水中ポンプ３１の吸引側に引き込まれる。
上記水中ポンプ３１の吸込み口近傍の流速は、一般には、スクリュー羽根３１ｋ側の開口部の周縁部では大きいが、開口部の中心近傍の流速は周縁部よりも小さくなるが、本例では、上記水中ポンプ３１の開口部側であるスクリュー羽根３１ｋの前面側に遮蔽部材３３の遮蔽部３３ａが位置するように、遮蔽部材３３を配置して上記汚水の吸込み流路を制限するようにしている。これにより、汚水の吸込み流路が狭くなり、吸込まれる汚水の流速が遮蔽部材３３がない場合に比較して大幅に増大するので、遮蔽部材３３と上記水中ポンプ３１の吸込み口との間は大きな負圧が発生する。
一方、上記吸気管３４は、一端が空気中に開口し、他端側が上記水中ポンプ３１の吸込み口近傍に開口する遮蔽部材３３の吸気導入路３３ｓと連通しているので、大気中の空気が上記吸気管３４から上記吸込み口近傍に供給される。この空気は上記スクリュー羽根３１ｋの回転により上記汚水に巻き込まれて混合される。
本例では、遮蔽部材３３と上記水中ポンプ３１の吸込み口との間に発生する負圧が従来よりも大きいので、上記吸気管３４から供給される空気量が増大する。したがって、曝気放水ポンプ装置３の排出管３１ｎからは、溶存酸素濃度の高い汚水が排出される。この溶存酸素濃度の高い汚水は移送管４を通って浄化槽２に送られ、上記第１の吐出手段５のノズル５ｎから上記浄化槽２内へ吐出される。このとき、上記汚水に含まれる気泡は上記ノズル５ｎの噴出作用により更に微細化されるので、上記気泡内の酸素を浄化槽２内の汚水に十分溶け込ませることができ、上記汚水の溶存酸素濃度を十分に高めることができる。したがって、浄化槽２内に設置された担体６表面に付着している微生物を十分に活性化できるとともに、上記微生物を増殖させることができるので、上記汚水を効率よく分解処理することができる。

上記第１の吐出手段５から浄化槽２内へ汚水が供給されると、上記浄化槽２内の水位は上昇する。この水位が帰還用の吐出管７１の上部に形成された汚水導入口７１ｓまで達すると、浄化槽２上部の汚水は、エアーを巻き込みながら、上記汚水導入口７１ｓから管本体７１ａ内へと流れ込む。上記管本体７１ａ内へと流れ込んだ汚水は、上記管本体７１ａの内壁に設けられた複数の水路規制片７１ｍに衝突して、更に周囲の空気を巻き込むので、上記落下する汚水中には多数の微細な気泡が発生する。
この多数の微細な気泡を含んだ汚水は、吐出管７１のテーパー部７１ｂにおいて空気導入管７２の周りに集められ、気液混合部７１ｃにて、上記空気導入管７２内の空気と接触する。このとき、上記汚水はほぼ浄化槽２の高さ分だけ落下することからその流速は極めて大きくなる。このため、上記汚水は、気液混合部７１ｃにて上記空気導入管７１の下部の空気を巻き込みながら貯水層１内に吐出されるので、ここでも汚水中には多数の微細な気泡が発生する。この微細な気泡を含んだ汚水は上記貯水層１に戻されるので、上記貯水層１内の汚水についてもその溶存酸素濃度が高くなる。これにより、溶存酸素濃度の高い汚水を循環させることができるので、上記微生物を活性化を促進させることができ、上記汚水中の有機物を効率よく分解処理することができる。
また、上記微生物を活性化し増殖させるためには、浄化槽２内の温度を１０℃〜３０℃に保つ必要があるが、本例では、上記浄化槽２の周囲を、硬質発泡ポリウレタンなどの発泡プラスチックから成る断熱材８で囲って上記浄化槽２内の汚水の温度を安定化させるようしているので、ヒータや冷却装置を用いることなく、上記微生物の活動を安定化させることができる。

このように、本最良の形態によれば、吸込み側に第１の空気導入管である吸気管３４が取付けられた水中ポンプ３１を備えた貯留槽１の上部に、その表面に汚水中の有機物を分解する微生物が付着された担体６を備えた浄化槽２を設置し、上記水中ポンプ３１から吐出された汚水中の気泡を微細化させながら上記浄化槽２へ吐出させるとともに、この浄化槽２上部の汚水を、内部に空気導入管７２が設置された循環用の吐出管７１に導き、この吐出管７１から上記貯留槽１へ戻す構成の汚水処理装置において、上記水中ポンプ３１の開口部側に遮蔽部材３３を配置して汚水の吸込み流路を制限するとともに、一端が空気中に開口し、他端側が上記水中ポンプ３１の吸込み口近傍に開口する遮蔽部材３３の吸気導入路３３ｓと連通する吸気管３４を配置して、上記水中ポンプ３１により浄化槽２へ送られる汚水中へ多量の空気を巻き込むことができるようにしたので、上記汚水中の溶存酸素濃度を十分に高めることができる。したがって、浄化槽２中の微生物を活性化できるとともに、上記微生物を増殖させることができるので、汚水を効率よく分解処理することができる。
また、上記吐出管７１の内壁に第２の空気導入管である空気導入管７２側に突出する水路規制片７１ｍを設けて、上記吐出管７１を介して貯留槽１内に戻される汚水内に空気を巻き込むようにしたので、汚水中の溶存酸素濃度を更に高めることができる。
また、上記浄化槽２の周囲に断熱材８を配置したので、上記浄化槽２内の温度を安定化させることができ、上記汚水を確実に分解処理することができる。

なお、上記最良の形態では、微生物が付着された担体６を浄化槽２のみに設置したが、貯水槽１には浄化された溶存酸素濃度の高い汚水が戻されるので、上記貯水槽１内にも微生物が付着された担体を設置して貯水槽１の汚水中の有機物を分解するようにすれば、汚水の分解処理効率を更に向上させることができる。
また、上記例では、吸気管３４と遮蔽部材３３に設けられた吸気導入路３３ｓとを連通させて、吸気管３４からの空気を上記水中ポンプ３１の吸込み口へ供給する構成としたが、上記吸気導入部３３ｂ内に上記吸気管３４を通してその開口部を上記遮蔽部材３３の水中ポンプ３１側に開口させるようにしてもよい。

本発明によれば、簡単な構成で、汚水に含まれる有機物を容易に分解処理することができるので、家畜の糞尿処理などを効率的にかつ安価に行うことができるとともに、自然環境の浄化や保存に貢献することができる。

本発明の最良の形態に係る汚水処理装置の構成を示す図である。 本最良の形態に係る曝気放水ポンプ装置の構成を示す図である。 本最良の形態に係る第２の吐出手段の要部断面図である。 従来の汚水の処理方法を示す図である。 従来の尿汚水の処理装置の構成を示す図である。 従来の尿汚水の処理装置に用いられている曝気放水ポンプ装置の構成を示す図である。

符号の説明

１貯留槽、２ 浄化槽、３ 曝気放水ポンプ装置、４ 移送管、５ 第１の吐出手段、５ｎ ノズル、６ 微生物が付着された担体、７ 第２の吐出手段、８ 断熱材、
３１ 水中ポンプ、３１Ｍ モータ、３１ｋ スクリュー羽根、３１ｎ 排出管、３２取付部材、 ３２ａ ポンプ取付け部、３２ｂ 脚部、３２ｃ 底板、
３２ｈ，３２ｖ 汚水導入孔、３３ 遮蔽部材、３３ａ 遮蔽部、３３ｂ 吸気導入部、３３ｃ 基台、３３ｓ 吸気導入路、３４ 吸気管、７１ 吐出管、７１ａ 管本体、
７１ｂテーパー部、７１ｃ 気液混合部、７１ｍ 水路規制片、７１ｓ 汚水導入口、
７２ 空気導入管。

Claims (4)

1. 固液分離された有機物を含む汚水が貯留される貯留槽と、この貯留槽内に設置された水中ポンプと、一端が上記水中ポンプの吸込み口に開口する第１の空気導入管と、上記貯留槽の上部に設置された、その表面に微生物が付着された担体が設置された浄化槽と、上記水中ポンプから吐出された汚水を上記浄化槽内へ吐出させる吐出手段と、上記浄化槽の上部から浄化槽内の汚水を貯留槽へ戻すための吐出管と、上記吐出管の内部に配設された、一端が上記吐出管の突出口側に開口する第２の空気導入管とを備えた汚水処理装置において、上記水中ポンプの開口部側に遮蔽部材を配置するとともに、この遮蔽部材を介して、上記空気導入管から送られてくる空気を、上記遮蔽部材の水中ポンプ側から上記水中ポンプへ空気を供給するようにしたことを特徴とする汚水処理装置。
2. 上記貯留槽内に、その表面に微生物が付着された担体を設置したことを特徴とする請求項１に記載の汚水処理装置。
3. 上記吐出管の内壁に上記第２の空気導入管側に突出する水路規制片を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の汚水処理装置。
4. 上記浄化槽の周囲に断熱材を配置したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の汚水処理装置。
   

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