JP2012030155A - 排水処理装置及び排水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】処理水中の担体を確実に除去して長時間の継続運転を可能にする。
【解決手段】槽底部に放射状に延びる静翼３と槽内の液面下方付近に回転翼４を具備する処理槽２において前記回転翼４より下方位置の槽壁面に開口部７を設けると共に、該槽壁面の外部に該開口部７に連通する担体分離部５を設け、該担体分離部５は、背面板６ｂが前記処理槽２の周面に当接し前面板６ｃが前記背面板６ｂとの間隙が上方になるに従って大となるように傾斜している箱体６からなる。
【選択図】図１

Description

本発明は排水の生物処理に適用する排水処理装置及び排水処理方法に関する。

排水の生物処理方法には活性汚泥法を代表とする好気性菌による好気性処理法と嫌気性菌による嫌気性処理法がある。特に嫌気性処理方法の場合、数種類のバクテリアにより有機物がメタンガスおよび炭酸ガスに変換され、エネルギー回収が可能であり、余剰汚泥が少ないなどのメリットをもつ。また、近年嫌気性処理はＵＡＳＢ法、ＥＧＳＢ法が代表的であり、これらは槽内部の有用菌濃度を高めることが可能なため、装置の小型化が可能である。しかし、これらは一般的にメタン発酵菌が自己造粒（グラニュール）作用で菌体の高濃度化が実現するため、グラニュールの馴養（育成）に時間を要し、グラニュールがメタンガス等を抱き込み流出するなどの問題があり、固体、気体の分離技術が課題となっている。通常、ＵＡＳＢ法でＣＯＤｃｒ容積負荷＝７〜１５ｋｇ／ｍ３・日、ＥＧＳＢ法が１５〜３０ｋｇ／ｍ３・日で運転される。

このような固体、気体の分離のための低せん断で混合分散化を図る撹拌技術として、撹拌槽の槽底部に放射状に延びる静翼と槽内の液面付近に回転翼を具備する撹拌装置が知られている（特許文献１参照）。又水処理プラントにおいて低せん断かつ低動力により担体のダメージを防ぎ、槽内均一分散化を目的として処理槽内の上層部に配設され嫌気性菌を保持させた担体を分散させる撹拌翼と、底部に配設され主として外側を下降してきた排水を中央から上方へ案内させる案内翼と、前記撹拌翼の上方に配設されたバッフル板とを具備する撹拌装置が知られている（特許文献２参照）。

又、槽の底部に放射状に延びるバッフル付撹拌機と槽内の液面付近に設けられているバッフル付撹拌機とを具備する反応槽と、該反応槽と下部において連通した沈降槽とを有し、粒状担体を添加してフッ素またはリン酸を処理する装置において、粒状担体を反応槽内に均一に分散させ、かつ沈降槽の水の揺れを軽減して粒状担体の反応槽への保持性を高めて該粒状担体の抜けを防止するようにした排水処理装置が知られている（特許文献３参照）。

更に、槽内に上昇流整流板と流速加速板を設け、これら板により流出側の下流の流速断面をその上流の流速断面より小とし、小径球状物の担体の回流を維持して担体の抜けを防止した汚水処理装置が知られている（特許文献４参照）。

又、硝化槽内に潜り堰を配設して処理ゾーンと担体分離ゾーンを形成すると共に該処理ゾーン内に傾斜ガイド板を設け、該傾斜ガイド板により生ずる上昇水流により担体は処理ゾーン内に再び浮遊して該担体の抜けを防止した廃水処理装置が知られている（特許文献５参照）。

特許第３５７８７８２号公報 特開２００４−１８８４１３号公報 特開２０００−２４６２６９号公報 特開平８−１０３７８１号公報 特開平９−１２２６７４号公報

これらいずれの従来の装置によっても連続運転時の担体の抜けを十分に防止することは困難であり、そのため最終的に抜き出し開口部に網を設ける等の対策がとられるが、網に担体がつまる等の問題を生ずることから定期的なメンテナンスが必要となる等、運転上の問題があった。

又、前記特許文献４の汚水処理装置や前記特許文献５の廃水処理装置の如く撹拌翼を用いずに連続処理において上昇流整流板や傾斜ガイド板等により担体の抜けを防止する装置では、槽内に対する担体の混合・均一分散化の面で完全ではなく処理能力を大幅に向上させることが困難であり、流入ポンプの投入エネルギーを増大させる方法もあるが、省エネルギーの面で問題があった。

本発明は、担体にダメージを与えることなく低剪断、低動力にて運転が可能で、運転中の担体の抜けを防止して前述の問題を解決し、連続運転を可能にした排水処理装置及び排水処理方法を提供することを目的とする。

この目的を達成すべく本願の第１発明は排水処理装置に関し、その特徴とするところは、槽底部に放射状に延びる静翼と槽内の液面下方付近に回転翼を具備する処理槽において、前記回転翼より下方位置の槽側壁面に開口部を設けると共に、該槽壁面の外部に該開口部に連通する担体分離部を設けたことであり、又、第２発明は排水処理方法に関し、その特徴とするところは、槽底部に放射状に延びる静翼と槽内の液面下方付近に回転翼を具備する処理槽において、該処理槽内の処理水中の担体は前記回転翼により流動し、該処理槽内で生成するガスは該回転翼で担体から除去され、ガスを除去した担体は前記開転翼より下方位置の槽側壁面に形成の開口部を有する担体分離部内で処理水から降下分離されて処理系外に流出しないことである。

本発明によれば、低動力で担体の槽内混合・均一分散化が得られ、槽内に整流板等を必要とせずに担体が排水処理系から系外に流出することなく、長時間の連続運転を可能にする効果を有する。

本発明の排水処理装置の実施例１の縦断面図である。 図１のＩ−Ｉ線截断面図である。 図２のＩＩ−ＩＩ線拡大截断面図である。 担体分離部の拡大断面図である。 処理槽内の処理水と担体のフローを示す説明図である。 担体分離部内の処理水と担体のフローを示す説明図である。

本発明を実施するための形態の実施例を以下に示す。

本発明の処理装置の実施例１を図面により説明する。

図１は本発明の実施例１の処理装置１の縦断面図、図２は図１のＩ−Ｉ線截断面図、図３は図２のＩＩ−ＩＩ線拡大截断面図、図４は担体分離部の拡大断面図、図５は処理槽内の処理水と担体のフローを示す説明図、図６は担体分離部内の処理水と担体のフローを示す説明図である。

２は処理装置１の処理槽、３は静翼を示し、該静翼３は直線状の帯状板からなり、前記処理槽２内の底部に放射状に固定されると共にこれら帯状板の交差部に相当する該底部の中心部は互に間隙を有する。

４は回転翼を示し、該回転翼４は回転軸４ａの下端に半径方向に放射状に固定した翼板からなり、前記処理槽２の頂面に固定したモータ４ｂの駆動により該回転軸４ａを介して該処理槽２内の液面の近傍において回転するようにした。

５は担体分離部を示し、該担体分離部５は、互に平行な両側板６ａと、前記処理槽２の周面に固定されている背面板６ｂと、該背面板６ｂとの間隔が上方に向うに従って大となるように急傾斜する前面板６ｃと該前面板６ｃに連設して緩い傾斜の底面板６ｄと頂面板６ｅとの箱体６に形成され、前記背面板６ｂの下方部に形成の開口部７は前記回転翼４の下方位置の前記処理槽２の周面に形成されていると共に、該開口部７を覆うカバー体８が処理槽２内に突出するように該開口部７の縁部に設けられ、該カバー体８は前記回転翼４の回転方向の前方側及び下方側に開口８ａ、８ｂが形成されている。

尚、図２及び図３においてＡは前記処理槽２内の処理水と担体のフロー方向を示す。

又、前記担体分離部５は、その箱体６の頂面板６ｅの近傍に排出管路９が接続されていると共に前記箱体６内の頂部近傍の前面板６ｃに背面板６ｂに向って斜下方に傾斜する分離板１０ａが設けられ、更に前記箱体６内において該分離板１０ａの下方に背面板６ｂから前面板６ｃに向って斜下方に傾斜する第２返り板１０ｃが、又該第２返り板１０ｃの下方に前面板６ｃから背面板６ｂに向って斜下方に傾斜する第１返り板１０ｂがそれぞれ設けられている。

１２は前記処理槽２の底部に接続した流入管路を示す。

次に上記実施例１の処理装置１による処理方法を説明する。

流入管路１２より、担体を有する処理水を処理槽２内に流入する。

尚、該担体は生物が固着し流動できるものであれば材質、形状、構造に特に限定はなく、例えばゲル状、スポンジ状、プラスチック、繊維状などの有機製担体、粉末活性炭、セラミックスなどの無機製担体が用いられる。

処理槽２内において担体を有する処理水は、回転する回転翼３により、図５に示すように下方に向って旋回流を生ずると共に底部の静翼４により中心部で上昇流を生ずる。

このように担体を有する処理水の流動中、嫌気性菌が担体を核とし表面及び内部で増殖して棲息し、担体に棲息する嫌気性菌により有機物がメタンガス等のガスに変換され、該ガスは液表面の近傍で回転する回転翼４により担体より取り除かれる。

そしてガスが取り除かれた担体は、処理水に伴われて降下し開口８ａ、７を経て担体分離部５の箱体６内に流入する。

ここで、回転翼４の下方で且つ処理槽２内の周辺部において担体が高速の旋回流と下降流を生ずる位置に開口部７を設けることが好ましく、これにより担体が該開口部７より容易に抜け出ししない。

該箱体６内においては、処理槽２内における回転翼３によるフローの影響を殆んど受けずに処理水の流速が低下し、該処理水より比重の大の担体は降下していき該処理水より分離していく。

そして前記箱体６は特に前面板６ｃが傾斜して上方に位置するに従って背面板６ｂからの間隔が大となっているので、処理水は上方に移行するに従って流速が低下して担体の降下分離が促進され、更に図６に示すフローの如く、処理水は第１、第２返り板１０ｂ、１０ｃによりこれら返り板１０ｂ、１０ｃの先端側で迂回して上昇し、最後に分離板１０ａの先端側で更に迂回するようにしたので、処理水の流速は更に低下して担体の降下分離が更に促進して分離板１０ａの上方では担体が完全に分離し処理水のみが排出管路９より排出され、担体が処理系の外へ排出されることがない。

又、開口部７を覆うカバー体８により下方側を開口８ｂに形成したので、箱体６内に沈下した担体は該開口８ｂより容易に処理槽２内に流出除去できる。

尚、前記箱体６は上記実施例で前面板６ｃが傾斜した例を示したが該前面板６ｃが垂直面であってもよい。

又、担体分離部５において、第１、第２返り板１０ｂ、１０ｃが設けてなくても単体の分離が十分可能な場合は、これら第１、第２返り板１０ｂ、１０ｃがなくてもよい。又分離板１０ａについてもメンテナンスを考慮して着脱式に形成してもよい。

次に発明者は槽容積１００Ｌのメタン処理槽を製作し、同槽へはポリビニアルコール系ゲル担体（４ｍｍ）を２０Ｌ投入した。担体を流動させる撹拌翼は水面下へ設置した。処理フローは酸生成＋メタン発酵とし、嫌気性排水処理試験を実施した。排水負荷はＣＯＤｃｒ＝３０００ｍｇ／Ｌ、１００Ｌ／日から運転開始し、その後、段階的に原水濃度を上げる方式で負荷を上げ、最大ＣＯＤｃｒ＝５００００ｍｇ／Ｌまで上昇させた。同フローによる生物処理性はＣＯＤｃｒ除去率＝９０％を概ね推移し非常に良好であった。嫌気性処理した場合、原水の有機物はメタンガスと炭酸ガスに分解される。本試験においても原水ＣＯＤｃｒ＝１５０００ｍｇ／Ｌ（ＣＯＤｃｒ容積負荷＝１５ｋｇ／ｍ３・日）を超えたあたりから槽内におけるガス生成が目視で判別できるほど進行した。その後も濃度を段階的に上昇させたが、ＣＯＤｃｒ容積負荷＝５０ｋｇ／ｍ３・日においてもメタン発酵槽内のゲル内部および表面から生成するガスあるいは槽内で浮遊するガスは槽上部で分離され、担体はスロープ式担体分離エリアで分離され、系外に排出されることなく運転できた。

又実施例１による方法と、従来のＵＡＳＢ法とＥＧＳＢ法との比較結果は下記の通りである。

本発明によると、担体の系外への流出がなく安定に処理することが可能となり、実施例１においても反応槽のＣＯＤｃｒ容積負荷が４０ｋｇ／ｍ３・日以上と従来の処理方法（ＵＡＳＢ、ＥＧＳＢ）よりも高負荷で処理できた。これは担体が流出しないのに加え、撹拌効率が向上したために基質等の接触効率が高まったためと推定される。

本発明の排水処理装置又は排水処理方法は、嫌気処理に加え、好気処理、脱窒・硝化処理などでも活用することができ、用途も電子産業、食品、畜産、農業、オフィス、下水など、産業排水や生活排水において利用可能である。

１ 排水処理装置
２ 処理槽
３ 静翼
４ 回転翼
５ 担体分離部
６ 箱体
６ｂ 背面板
６ｃ 前面板
１０ａ 分離板

Claims (4)

1. 槽底部に放射状に延びる静翼と槽内の液面下方付近に回転翼を具備する処理槽において前記回転翼より下方位置の槽側壁面に開口部を設けると共に、該槽壁面の外部に該開口部に連通する担体分離部を設けた排水処理装置。
2. 前記担体分離部は、背面板が前記処理槽の周面に当接し前面板が前記背面板との間隙が上方になるに従って大となるように傾斜している箱体からなる請求項１に記載の排水処理装置。
3. 前記箱体内の上方部に分離板を横設した請求項２に記載の排水処理装置。
4. 槽底部に放射状に延びる静翼と槽内の液面下方付近に回転翼を具備する処理槽において、該処理槽内の処理水中の担体は前記回転翼により流動し、該処理槽内で生成するガスは該回転翼で担体から除去され、ガスを除去した担体は、前記回転翼より下方位置の槽側壁面に形成の該処理槽内に連通する開口部を有する担体分離部内で処理水から降下分離されて処理系外に流出しない排水処理方法。

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