JP2009291719A - Biological wastewater treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機性排水を微生物により処理する生物学的排水処理装置に関する。 The present invention relates to a biological wastewater treatment apparatus for treating organic wastewater with microorganisms.
下水処理等の有機性排水処理に多用される活性汚泥法は、代表的な生物学的排水処理方法であり、生物処理槽である曝気槽(反応タンク)に有機性排水を導入し曝気することで、有機性排水中の有機物を好気性微生物により分解し、この曝気槽からの処理水を後段の沈殿槽(最終沈殿池)で沈降分離し、沈降した汚泥の一部を曝気槽に返送すると共に残りを余剰汚泥として排出するというものである(例えば、非特許文献1参照)。
しかしながら、上記活性汚泥法にあっては、余剰汚泥が多く、この余剰汚泥の処分に多大なコストが必要とされるため、汚泥の減容が求められている。また、処理水質の向上も一層求められている。 However, in the above activated sludge method, there is a lot of excess sludge, and a great amount of cost is required for the disposal of this excess sludge, so that volume reduction of the sludge is required. In addition, improvement of treated water quality is further demanded.
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、余剰汚泥の減容及び処理水質の向上が図られる生物学的排水処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a biological wastewater treatment apparatus capable of reducing the volume of excess sludge and improving the quality of treated water.
本発明による生物学的排水処理装置は、槽内に、上から下に向かって、好気性領域、通性嫌気性領域、嫌気性領域の三層を有する生物処理槽と、この生物処理槽の底部側から有機性排水を導入する有機性排水導入部と、を備えたことを特徴としている。 A biological wastewater treatment apparatus according to the present invention includes a biological treatment tank having three layers of an aerobic region, a facultative anaerobic region, and an anaerobic region in a tank from the top to the bottom, and the biological treatment tank. And an organic drainage introduction section for introducing organic drainage from the bottom side.
このような生物学的排水処理装置によれば、生物処理槽が、上から下に向かって、好気性領域、通性嫌気性領域、嫌気性領域の三層を有するため、この生物処理槽に導入された有機性排水中の生物分解可能な有機物は三層に従って全て分解が可能とされ、例えば、好気性領域で蛋白質が分解して生じたアンモニア性窒素がさらに酸化されて亜硝酸性窒素、硝酸性窒素となりこれらの窒素酸化物が通性嫌気性領域で窒素に還元されることや、好気性領域で生じた多量の余剰汚泥が嫌気性領域で分解に供すること等が可能とされ、性質の違う微生物の協業が可能とされる結果、余剰汚泥の減容及び処理水質の向上が図られる。加えて、有機性排水が有機性排水導入部により生物処理槽の底部側から導入されるため、底部の嫌気性汚泥には十分に有機物が与えられて当該嫌気性汚泥の活性が十分に維持され、嫌気性領域の維持が可能とされて上記三層が維持される結果、余剰汚泥の減容及び処理水質の向上が一層図られる。なお、有機性排水が生物処理槽の上部側から導入される場合には、好気性領域で有機物が殆ど分解されてしまい、嫌気性汚泥には有機物が満足に与えられなくなる結果、嫌気性領域の維持が難しくなる。 According to such a biological wastewater treatment apparatus, the biological treatment tank has three layers of an aerobic region, a facultative anaerobic region, and an anaerobic region from top to bottom. All the biodegradable organic substances in the introduced organic wastewater can be decomposed according to the three layers. For example, ammonia nitrogen produced by protein decomposition in the aerobic region is further oxidized to nitrite nitrogen, It becomes nitrate nitrogen and these nitrogen oxides are reduced to nitrogen in the facultative anaerobic region, and a large amount of excess sludge generated in the aerobic region can be decomposed in the anaerobic region. As a result, it becomes possible to reduce the volume of excess sludge and improve the quality of treated water. In addition, since organic wastewater is introduced from the bottom side of the biological treatment tank by the organic wastewater introduction part, organic matter is sufficiently given to the anaerobic sludge at the bottom, and the activity of the anaerobic sludge is sufficiently maintained. As a result of maintaining the anaerobic region and maintaining the three layers, it is possible to further reduce the volume of excess sludge and improve the quality of treated water. In addition, when organic wastewater is introduced from the upper side of the biological treatment tank, organic matter is almost decomposed in the aerobic region, and organic matter is not satisfactorily given to the anaerobic sludge. It becomes difficult to maintain.
ここで、上下方向の軸線周りに回転可能とされ三層を形成するために槽内の有機性排水を回転により撹拌するインペラを具備し、有機性排水導入部による有機性排水の導入方向が、インペラの回転方向に準じた方向であると、当該導入方向が、インペラの回転による有機物排水の旋回方向と略一致し、有機性排水は、底部から上方へ向かう押し出し流れ(ピストンフロー)のように流れ、上下方向に形成されている層同士が然程混合しないようにして上方に流れる結果、三層の維持が可能とされ、余剰汚泥の減容及び処理水質の向上が一層図られる。 Here, an impeller that stirs the organic wastewater in the tank by rotation in order to form a three-layer structure that can rotate around the vertical axis, and the introduction direction of the organic wastewater by the organic wastewater introduction unit is If the direction is in accordance with the direction of rotation of the impeller, the direction of introduction substantially coincides with the direction of swirling of organic wastewater due to the rotation of the impeller, and the organic wastewater is like an extruded flow (piston flow) upward from the bottom. As a result of flowing and flowing upward so that the layers formed in the vertical direction do not mix so much, it is possible to maintain three layers, further reducing the volume of excess sludge and improving the quality of treated water.
このように本発明によれば、余剰汚泥の減容及び処理水質の向上を図ることが可能となる。 Thus, according to the present invention, it is possible to reduce the volume of excess sludge and improve the quality of treated water.
以下、本発明による生物学的排水処理装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係る生物学的排水処理装置を示す構成図、図2は、図1中の有機性排水導入部による有機性排水の導入状態を示す平面図である。 Hereinafter, a preferred embodiment of a biological wastewater treatment apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing a biological wastewater treatment apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an organic wastewater introduction state by an organic wastewater introduction unit in FIG.
この生物学的排水処理装置100は、例えば下水等の有機性排水が導入されて当該有機性排水を生物処理する生物処理槽1と、この生物処理槽1からの処理水を導入し汚泥と浄化水とに固液分離する固液分離装置2と、この固液分離装置2と生物処理槽1とを接続し固液分離装置2の汚泥を生物処理槽1に返送する汚泥返送ラインL1と、を備える。
The biological
生物処理槽1は、例えば円形や矩形形状等に構成されて微生物を収容し有機性排水を生物処理するものである。そして、ここでは、生物処理槽1に対して導入される排水量は200m3/dとされ、その容積は200m3とされている。
The
この生物処理槽1には、インペラ3が付設されている。このインペラ3は、上下方向の軸線周りに回転可能な撹拌羽根であって曝気・撹拌を行うためのものであり、槽1内に導入された有機性排水Rに浸漬するように配置されている。そして、このインペラ3は、回転駆動源の駆動に従って回転し、さらに、昇降駆動源の駆動に従って上下動するように構成されている。このインペラ3の上下動及び回転による槽1内の状態に関しては後述する。
An
固液分離装置2は、ここでは、沈殿槽であり、生物処理槽1での生物処理により生じた汚泥を含む処理水を静置することによって、沈降汚泥と上澄水とに分離する。そして、この沈降汚泥は、汚泥返送ラインL1によって、生物処理槽1に返送され、一方、上澄水は浄化水として後段へ排出される。
Here, the solid-liquid separation device 2 is a sedimentation tank, and by separating the treated water containing the sludge generated by the biological treatment in the
ここで、特に本実施形態にあっては、生物処理槽1内の状態を検出する状態検出計4が生物処理槽1に対して設けられると共に、この状態検出計4の検出結果に基づいて、槽1内に、上から下に向かって、好気性領域A、通性嫌気性領域B、嫌気性領域Cの三層が形成されるように、インペラ3の有機性排水Rに対する浸漬度及び回転速度を制御する制御手段5を備える。
Here, particularly in the present embodiment, a
ここでいう好気性領域Aとは、酸素が存在する状態で好気性微生物による処理が行われる領域であり、嫌気性領域Cとは、酸素、硝酸・亜硝酸が存在しない状態で嫌気性微生物による処理が行われる領域であり、通性嫌気性領域Bとは、好気性領域Aと嫌気性領域Cとの遷移領域であって、溶存酸素が存在しない状態で通性嫌気性微生物(脱窒微生物)による処理が行われる領域である。 The aerobic region A here is a region where the treatment with the aerobic microorganism is performed in the presence of oxygen, and the anaerobic region C is the product of the anaerobic microorganism without oxygen, nitric acid / nitrous acid. The facultative anaerobic region B is a transition region between the aerobic region A and the anaerobic region C, and is a facultative anaerobic microorganism (denitrifying microorganism) in the absence of dissolved oxygen. ) Is a region where processing is performed.
そして、上記制御手段5は、インペラ3に関する昇降駆動を制御することにより、インペラ3の有機性排水Rに対する浸漬度を制御し、インペラ3に関する回転駆動を制御することにより、インペラ3の回転速度を制御する。
And the said control means 5 controls the raising / lowering drive regarding the
なお、ここでは、インペラ3の上下動を制御することで、当該インペラ3の有機性排水Rに対する浸漬度を制御するようにしているが、生物処理槽1の越流堰の高さを調節することで有機性排水Rの水面高さを上下させ、これによって、インペラ3の有機性排水Rに対する浸漬度を制御するようにしても良い。
In addition, although the immersion degree with respect to the organic waste_water | drain R of the said
ここで、上記インペラ3にあっては、浸漬度を下げると(インペラ3を上昇させると)、槽1内の排水Rに対して小さな撹拌力を与え、浸漬度を上げると(インペラ3を下降させると)、槽1内の排水Rに対して大きな撹拌力を与えるという特性がある一方で、水面付近では大きな撹拌力を発揮するが、槽内底部では小さい撹拌力しか及ぼさないという特性がある。
Here, in the
従って、このようなインペラ3の特性に鑑み、本実施形態では、水面近くにあっては、好気性領域Aを形成すべく、汚泥(好気性微生物集塊)を十分撹拌して有機性排水と溶存酸素とを接触させるようにする一方で、槽内底部では、嫌気性領域Cを形成すべく、汚泥を巻き上げない程度の水流(流速1〜5cm/s)となるように、インペラ3の浸漬度を制御する。
Therefore, in view of such characteristics of the
より具体的には、インペラ3の浸漬度を上げて(インペラ3を下降させて)、全槽内が撹拌されている状態を作り出し、その後、状態検出計4を流速計として図示のように槽内底部に投入し、槽内底部の流速が10cm/s程度になるまで浸漬度を下げていく(インペラ3を上昇させていく)。そして、汚泥の沈降に連れて流速が下がるため、最終的に槽内底部の流速が1〜5cm/sになるように制御する。
More specifically, the impregnation degree of the
なお、ここでは、インペラ3の浸漬度の制御を、槽内底部の流速に基いて行うようにしているが、槽内底部の流速に限定されるものではなく、例えば、槽内上部の好気性領域Aに対応する位置や槽内中間部の通性嫌気性領域Bに対応する位置等の他の位置での流速に予め換算しておいて、当該位置での流速に基づいて制御するようにしても良い。また、流速の測定位置は、単数に限定されるものではなく、複数であっても良い。
Here, the degree of immersion of the
また、前述したインペラ3の回転速度の制御は、具体的には、インバーター又は機械的変速機等により行う。ここで、上記インペラ3にあっては、回転速度を下げると、酸素の供給量が少なくなり、回転速度を上げると、酸素の供給量が増えるという特性がある。
Further, the above-described control of the rotational speed of the
従って、このようなインペラ3の特性に鑑み、本実施形態では、好気性領域Aを形成すべく、水面近くに浮遊する汚泥(好気性微生物集塊)には、酸素を十分に供給する一方で、通性嫌気性領域B、嫌気性領域Cを形成すべく、中間及び底部にあっては、水面近くに浮遊する汚泥に酸素が十分に消費されて溶存酸素が供給されないように、インペラ3の回転速度を制御する。
Therefore, in view of such characteristics of the
ここでは、酸化還元電位や溶存酸素量に基づいてインペラ3の回転速度を制御する。そして、この場合には、好気性領域Aの目安を、溶存酸素量0〜3mg/L、酸化還元電位0〜100mv、通性嫌気性領域Bの目安を、溶存酸素量0mg/L、酸化還元電位−100〜0mv、嫌気性領域Cの目安を、溶存酸素量0mg/L、酸化還元電位−400〜−100mvとする。
Here, the rotational speed of the
具体的には、他の状態検出計として還元電位計を槽1内に投入し、例えば、生物処理槽1の高さ方向の中間位置での酸化還元電位が−50mvとなるように、インペラ3の回転速度を制御する。また、他の状態検出計として溶存酸素計を槽内に投入し、例えば、槽内底部から、1/3の高さの所の溶存酸素量を0mg/L、2/3の高さの所の溶存酸素量を0.1mg/L以上となるように、インペラ3の回転速度を制御する。
Specifically, a reduction potentiometer is inserted into the
なお、二つの領域に対応する酸化還元電位や溶存酸素量、三つの領域に対応する酸化還元電位や溶存酸素量を測定し、これに基づいて、インペラ3の回転速度を制御しても勿論良い。
Of course, the oxidation-reduction potential and dissolved oxygen amount corresponding to the two regions and the oxidation-reduction potential and dissolved oxygen amount corresponding to the three regions may be measured, and based on this, the rotational speed of the
因みに、インペラ3の浸漬度、回転速度が、撹拌力や酸素供給量に与える影響は完全には独立していないため、浸漬度及び回転速度の調整は、数回繰り返す必要がある場合もある。また、このような調整は、汚泥濃度の変化に伴って変化するため、一週間に一度程度、微調整をするのが好ましい。また、このような調整を数回繰り返しても目標値に達しない場合には、タイマーによってインペラ3を間欠運転とする場合もある。
Incidentally, since the influence of the impregnation degree and the rotation speed of the
また、特に本実施形態にあっては、有機性排水は、有機性排水導入部6により生物処理槽1の底部側から導入される。この有機性排水導入部6は、具体的には、図1及び図2に示すように、生物処理槽1の底部の略中央から槽1内に進入し内部に有機性排水が流れる有機性排水ラインLaと、この有機性排水ラインLaの上端部に接続されて分岐する複数の導入パイプ7と、を備える。
In particular, in the present embodiment, the organic waste water is introduced from the bottom side of the
この導入パイプ7は、図2に示すように、ここでは三個とされ、生物処理槽1の底面に沿って延在する(図1参照)と共に、この延在方向に沿って、有機性排水を槽1内に導入する開口7aを複数有し、これらの開口7aは、当該開口7aからの有機性排水の導入方向(図2の矢印)が、インペラ3の回転方向(ここでは時計回り)に準じた方向となるように(ほぼ一致するように)導入パイプ7に設けられている。
As shown in FIG. 2, the number of the
このような生物学的排水処理装置100によれば、有機性排水が有機性排水ラインLaを介して生物処理槽1に導入され、上下方向の軸線周りに回転可能なインペラ3の有機性排水Rに対する浸漬度及び回転速度が制御されることで、槽1内に、上から下に向かって、好気性領域A、通性嫌気性領域B、嫌気性領域Cの三層が形成される。このため、生物分解可能な有機物は三層A,B,Cに従って全て分解が可能とされ、さらに、好気性領域Aで蛋白質が分解して生じたアンモニア性窒素がさらに酸化されて亜硝酸性窒素、硝酸性窒素となりこれらの窒素酸化物が通性嫌気性領域Bで窒素に還元されることや、好気性領域Aで生じた多量の余剰汚泥が嫌気性領域Cで分解に供すること等が可能とされ、性質の違う微生物の協業が可能とされる。従って、余剰汚泥の減容及び処理水質の向上が図られる。
According to such a biological waste
加えて、有機性排水が有機性排水導入部6により生物処理槽1の底部側から導入されるため、底部の嫌気性汚泥には十分に有機物が与えられて当該嫌気性汚泥の活性が十分に維持され、嫌気性領域Cの維持が可能とされて上記三層A,B,Cが維持される結果、余剰汚泥の減容及び処理水質の向上が一層図られる。
In addition, since the organic waste water is introduced from the bottom side of the
また、本実施形態においては、有機性排水導入部6による有機性排水の導入方向が、インペラ3の回転方向に準じた方向であるため、当該導入方向が、インペラ3の回転による有機物排水の旋回方向と略一致する。従って、有機性排水は、底部から上方へ向かう押し出し流れ(ピストンフロー)のように流れ、上下方向に形成されている層同士が然程混合しないようにして上方に流れることになり、その結果、三層A,B,Cの維持が可能とされ、余剰汚泥の減容及び処理水質の向上が一層図られる。
In this embodiment, since the introduction direction of the organic waste water by the organic waste water introduction unit 6 is a direction according to the rotation direction of the
なお、上記三層A,B,Cを形成するにあたっては、インペラ3の浸漬度及び回転速度の両方を制御する方が高精度であり好ましいが、インペラ3の浸漬度又は回転速度の何れか一方のみの制御によって、上記三層A,B,Cを形成するようにしても良い。
In forming the three layers A, B, and C, it is more accurate and preferable to control both the immersion degree and the rotation speed of the
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、特に好適であるとして、制御手段5によってインペラ3を自動制御するようにしているが、作業者によるマニュアル操作による制御であっても良い。 Although the present invention has been specifically described above based on the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the impeller is controlled by the control means 5 as being particularly suitable. 3 is automatically controlled, but it may be controlled by manual operation by an operator.
また、上記実施形態においては、特に好ましいとして、三層A,B,Cをインペラ3の回転により形成しているが、インペラ3の回転によらずに三層A,B,Cが形成された生物処理槽に対しても適用可能である。
In the above embodiment, the three layers A, B, and C are formed by the rotation of the
また、上記実施形態においては、特に好ましいとして、有機性排水の導入方向をインペラ3の回転方向に準じた方向として、三層A,B,Cを混合し難くしているが、例えば、底部から鉛直上方に導入することも可能である。
Moreover, in the said embodiment, although it is especially preferable, the introduction direction of organic waste water is made into the direction according to the rotation direction of the
以下、実施例1及び比較例1、2を説明する。 Hereinafter, Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 will be described.
(実施例1)
図1に示す生物学的排水処理装置100を用い、底部から有機性排水を導入し生物処理槽を好気性領域A、通性嫌気性領域B、嫌気性領域Cの三層を有する生物処理槽1とした。この生物処理槽1への排水量は200m3/d、その容積は200m3とし、インペラ3の浸漬度及び回転速度を制御して、水深、MLSS、溶存酸素量、酸化還元電位の関係を表1のようにした。
(Example 1)
The biological
(比較例1)
図1の生物処理槽1を曝気槽とし上部から有機性排水を導入する所謂標準活性汚泥方式とした点以外は実施例1と同様とした。
(Comparative Example 1)
Example 1 was the same as Example 1 except that the
(比較例2)
図1の生物処理槽1に対して、底部からでは無く上部から有機性排水を導入した点以外は、実施例1と同様とした。
(Comparative Example 2)
It was the same as that of Example 1 except the point which introduce | transduced organic waste_water | drain from the upper part with respect to the
実施例1、比較例1、比較例2の各々の処理水のpH、SS、BOD、T−N、汚泥発生量を、表2に示す。 Table 2 shows the pH, SS, BOD, TN, and sludge generation amount of treated water in each of Example 1, Comparative Example 1, and Comparative Example 2.
表2に示すように、比較例2は、比較例1に比して、余剰汚泥が減少していると共に処理水質が向上しているが、この比較例2よりもさらに実施例1の方が、余剰汚泥が減少していると共に処理水質が向上していることが分かる。なお、比較例1では、汚泥がバルキング気味(沈降し難い状態)で、槽内汚泥濃度(MLSS)は、好気性領域でせいぜい1000〜3000mg/Lでしか運転できなかったが、実施例1では、汚泥の沈降性が格段に向上し、槽内汚泥濃度(MLSS)は、好気性領域で3000〜6000mg/Lで運転できるようになった。 As shown in Table 2, in Comparative Example 2, the amount of excess sludge is reduced and the quality of the treated water is improved as compared with Comparative Example 1, but Example 1 is further more than Comparative Example 2. It can be seen that the amount of excess sludge is decreasing and the quality of the treated water is improved. In Comparative Example 1, the sludge was bulky (it was difficult to settle), and the tank sludge concentration (MLSS) could only be operated at 1000 to 3000 mg / L in the aerobic region. Moreover, the sedimentation property of the sludge has been remarkably improved, and the sludge concentration in the tank (MLSS) can be operated at 3000 to 6000 mg / L in the aerobic region.
1…生物処理槽、3…インペラ、6…有機性排水導入部、7…導入パイプ、7a…開口、100…生物学的排水処理装置、A…好気性領域、B…通性嫌気性領域、C…嫌気性領域、La…有機性排水ライン。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
この生物処理槽の底部側から有機性排水を導入する有機性排水導入部と、
を備えたことを特徴とする生物学的排水処理装置。 In the tank, from the top to the bottom, a biological treatment tank having three layers of an aerobic region, a facultative anaerobic region, and an anaerobic region;
An organic wastewater introduction part for introducing organic wastewater from the bottom side of this biological treatment tank,
A biological wastewater treatment apparatus comprising:
前記有機性排水導入部による前記有機性排水の導入方向は、前記インペラの回転方向に準じた方向であることを特徴とする請求項1記載の生物学的排水処理装置。 Comprising an impeller capable of rotating around an axis in the vertical direction and stirring the organic waste water in the tank by rotation in order to form the three layers;
2. The biological waste water treatment apparatus according to claim 1, wherein an introduction direction of the organic waste water by the organic waste water introduction unit is a direction according to a rotation direction of the impeller.
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