JP2013505819A - 汚水の生物学的浄化方法及び生物学的浄化装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、以下のステップ、すなわち、床（１）と、床から壁高さ（Ｗ）まで延在する少なくとも１つの壁（２）と、入口開口（３）と、壁高さ（Ｗ）の０〜最大０．５倍の領域内の少なくとも１つの流出開口（９）とを有する処理槽（Ｂ）を提供するステップと、入口開口（３）を通して処理槽（Ｂ）内に汚水（Ａ）を供給するステップと、処理槽（Ｂ）内に収容されたゆるい成長体（１２）に移植された微生物に汚水（Ａ）を接触させるステップと、微生物の作用によって少なくとも部分的に浄化された汚水（Ａ）を処理槽（Ｂ）から流出開口（９）を通して排出するステップであって、成長体（１２）が処理槽（Ｂ）内に保留されるステップとを含む、汚水（Ａ）を生物学的に浄化する方法に関する。

Description

本発明は、汚水を生物学的に浄化する方法及び装置に関する。

汚水を処理槽内の微生物に接触させる方法がＤＥ ４０ １９ ５７７ Ａ１から知られている。汚水内に存在する有害物質は、微生物の活動によって解消される。可能な限り広い表面を生成するために、微生物は汚水内を浮遊するゆるいバイオフィルム基体上に移植される。そのようなバイオフィルム基体は、例えばプラスチック材料から生産でき、０．５〜５．０ｃｍの直径を有する。その比重量は一般に０．９ｇ／ｍ^３前後であるため、汚水内で浮力の作用を受ける。バイオフィルム基体と汚水とで形成される懸濁液は普通、攪拌装置によって攪拌される。

可能な最良の浄化性能を達成するために、幾つかのそのような処理槽を連続的に配置できる。汚水は、各々の処理槽内でそれぞれの他の微生物と接触させられる。

バイオフィルム基体が処理槽の外にあふれることを防止するため、スクリーンを備える排水又はオーバフロー開口が提供される。従来技術では、大量のバイオフィルム基体がスクリーンの前に堆積し、排水が流出開口から排出されなくなるという問題が発生する。

この問題を防止するために、オーバフロー開口にある攪拌装置に加えてプロペラ式攪拌装置が提供される。これによってバイオフィルム基体をスクリーンから排出させるフローが生成される。

そのようなプロペラ式攪拌装置は、特に幾つかの流出開口を有する処理槽の場合に提供する手順が複雑である。その動作は大きいエネルギー消費と保守とを必要とし、高コストである。

本発明の目的は、従来技術の欠点を解消することである。特に、複雑さと費用とを低減した汚水を生物学的に浄化する方法及び装置を提供することである。本発明の別の目的によれば、この方法及び装置を用いてさらにエネルギーを節約できる。

この目的は、請求項１及び５の特徴によって達成できる。本発明の有利な実施形態は、請求項２〜４及び６〜１４の特徴から明らかになろう。

本発明によれば、以下のステップ、すなわち、底面とそこから延在する壁高さを有する少なくとも１つの壁と、入口開口と、壁高さの０〜０．５倍の領域内に提供された少なくとも１つの流出開口とを備える処理槽を提供するステップと、入口開口を通して処理槽内に汚水を供給するステップと、処理槽内に収容されたゆるいバイオフィルム基体に移植された微生物に汚水を接触させるステップと、バイオフィルム基体と汚水とで形成される懸濁液が垂直攪拌装置の軸の領域内で処理槽の底面へ向けて移動し、次いで処理槽の壁の領域内で懸濁液の表面へ向けて移動するように双曲面攪拌装置本体を備える垂直攪拌装置によってフローを生成するステップと、微生物の作用によって少なくとも部分的に浄化された汚水を処理槽から流出開口を通して排出するステップであって、流出開口の領域内に提供されたスクリーンによってバイオフィルム基体が処理槽内に保留されるステップと、を含む汚水を生物学的に浄化する方法が提案される。

本発明によれば、双曲面攪拌装置本体は処理槽の壁の領域内の懸濁液の表面へ誘導されるフローを生成するので、浮力体は処理槽の底面側の下半分に提供された流出開口から離れる。したがって、流出開口の領域内のバイオフィルム基体の望ましくない沈着を容易かつ高い費用有効性をもって回避でき、同時に汚水を攪拌できる。特に、流出開口を清浄に保つプロペラ式攪拌装置の提供が不要になる。

本発明に関する限り、流出開口は壁高さの０倍の領域内に位置し、したがって、壁内に延在しない。この場合、流出開口は処理層の底面に位置する。流出開口が壁高さの０〜０．５倍の領域内に位置する限り、流出開口は底面と壁内に延在できる。流出開口は、壁内にのみ提供され、底面まで延在してもよい。

処理槽は円柱状の処理槽であってもよい。この場合、処理槽は単一の周囲壁で囲まれている。しかし、処理槽は矩形形状を有してもよい。この場合、処理槽は幾つかの壁で境界を定められる。幾つかの壁が処理槽の境界を定め、幾つかの壁が異なる高さを有する場合、「壁高さ」という用語は平均壁高さを意味するものと理解されるものとする。

本発明によれば、バイオフィルム基体は、オーバフロー開口の領域内に提供されたスクリーンによって処理槽内に保留される。スクリーンは、流出開口よりも大きい流入表面領域を有してもよい。これは、スクリーンが流出開口の縁部を超えて広がってもよいということを意味する。スクリーンは、流出開口から離間してもよい。この場合、スクリーンは、流出開口が提供された底面又は壁の周縁部に延在する。

本発明に関する限り、「垂直攪拌装置」は、双曲面攪拌装置本体が実質的に垂直方向を向いた軸上に配置された攪拌装置を意味すると理解するものとする。軸はモータによって駆動できる。モータは水中モータであってもよい。しかし、モータを処理槽の底面上に支持されたタワー状の枠上の汚水の上方に配置してもよい。

本発明によれば、双曲面攪拌装置本体の作動は、垂直攪拌装置の軸の領域でほぼ処理槽の底面へ誘導され、次いで処理槽の壁の領域内で懸濁液の表面へ誘導されるフローを懸濁液に印加する。さらに、フローは、双曲面攪拌装置本体の軸を中心に双曲面攪拌装置本体の回転方向に回転することができる。

垂直攪拌装置によって生成されたフローは、特に処理槽の底面側の縁部領域で上方に誘導される。したがって、フローは、そこに提供された流出開口の領域内のバイオフィルム基体の沈着を抑制する。

フローの結果としての懸濁液の表面の方向のバイオフィルム基体の運動は、汚水の比重量よりも小さい比重量を有するバイオフィルム基体を用いてさらに加勢することができる。この場合、バイオフィルム基体は、壁の領域の上向きのフローに加勢する浮力の作用を受ける。このようにして、処理槽の下半分、好ましくは、下３分の１に提供された流出開口の領域内のバイオフィルム基体の沈着が特に効果的に防止できる。

本発明の別の実施形態によれば、処理槽の底面に提供され、好ましくは、壁の近傍に位置する少なくとも１つの流出開口を通して汚水が排出される。底面の近傍に提供され、好ましくは、壁の近傍に位置する少なくとも１つの流出開口を通して汚水を排出することも可能である。処理槽が矩形形状を有している時に底面の隅の領域に流出開口を提供することが特に有利であることが分かっている。流出開口は、底面の隅の領域の底面及び／又は壁に提供してもよい。

本発明によれば、底面とそこから延在する壁高さを有する少なくとも１つの壁と、入口開口と、壁高さの０〜０．５倍の領域内に提供され、バイオフィルム基体を保留するスクリーンを備えた少なくとも１つの流出開口とを有する処理槽と、処理槽内に収容されたゆるいバイオフィルム基体と、バイオフィルム基体と汚水で形成され、垂直攪拌装置の軸の領域内で処理槽の底面へ誘導され、次いで処理槽の壁の領域内で懸濁液の表面へ誘導される懸濁液内のフローを生成する双曲面攪拌装置本体を備える垂直攪拌装置とを備える汚水を生物学的に浄化する装置がさらに提案される。このようにして、スクリーン領域内のバイオフィルム基体の過剰な堆積を容易かつ高い費用有効性をもって回避でき、同時に懸濁液を攪拌できる。

本発明によれば、上記装置は、処理槽内に収容されたゆるいバイオフィルム基体を備える。これらのバイオフィルム基体は、プラスチック体として押し出し成形できる。そのようなバイオフィルム基体の比重量は、有利には汚水の比重量より小さい。１ｇ／ｃｍ^３未満の比重量を有するバイオフィルム基体は、汚水内で浮力の作用を受ける。そのような浮力は、処理槽の下半分に提供された流出開口を覆い、又はバイオフィルム基体の通過に対して流出開口を閉鎖するスクリーンの閉塞を防止する。

垂直攪拌装置は、双曲面攪拌装置本体を備える。このようにして、特に有効な形でフローを印加できる。

壁高さの０〜０．３倍、好ましくは、０〜０．２倍の領域内に流出開口を提供することが特に有利であると分かっている。これは、有利には、底面及び／又は壁上の底面の近傍に少なくとも１つの流出開口が提供されるということを意味する。

壁高さの０．５〜１．０倍の領域内に入口開口を提供できる。これは、有利には処理槽の上半分に入口開口が配置されるということを意味する。特に、入口開口は、流出開口から最大又は実質的に最大の距離に提供できる。このようにして、入口開口を通して処理槽内に供給される汚水の特に長い滞留時間を達成できる。

さらに有利な実施形態によれば、幾つかの処理槽を連続的に配置できる。この場合、上流側に提供された第１の処理槽の入口開口は、有利には壁高さの０．５〜１．０倍の領域内に提供される。これとは対照的に、第１の処理槽の下流側に位置する別の処理槽の少なくとも１つの別の入口開口は、流出開口と同様に設計されている。これは、別の入口開口が別の処理槽の壁高さの０〜０．５倍の領域内に提供されるということを意味する。特に、別の入口開口は、別の処理槽の底面に提供してもよい。この場合、そのような別の入口開口の上方に、別の入口開口を通して誘導されるフローを偏向させ、このフローを実質的に別の入口開口の底面に沿って案内する水平板を提供してもよい。しかし、第１の処理槽の流出開口と同様に、別の入口開口を壁の下部、特に底面の近傍に提供してもよい。

流出開口を底面、より好ましくは、壁近傍、及び／又は壁の底面近傍の位置に提供できる。またそのような流出開口を幾つか提供してもよい。処理槽が矩形形状を有している時に底面の隅の領域内に流出開口を提供することが特に有利であると分かっている。バイオフィルム基体を保留するために流出開口の領域内にスクリーンを提供できる。スクリーンは、流出開口の縁部を超えて延在してもよい。

バイオフィルム基体は、プラスチック体として押し出し成形できる。そのようなバイオフィルム基体の比重量は、有利には汚水の比重量より小さい。１ｇ／ｃｍ^３未満の比重量を有するバイオフィルム基体は、汚水内で浮力の作用を受ける。そのような浮力は、処理槽の下半分に提供された流出開口を覆うか、又はバイオフィルム基体の通過に対して流出開口を閉鎖するスクリーンの閉塞を防止する。

別の有利な実施形態によれば、処理槽の容積の１０〜６５％、好ましくは、２０〜５０％がバイオフィルム基体で充填される。したがって、特に効率的な浄化性能が達成できる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、垂直攪拌装置が処理槽の底面上に支持される。垂直攪拌装置は、有利には処理槽の中央に配置される。垂直攪拌装置によって、バイオフィルム基体と汚水とで形成される懸濁液を連続的に攪拌することができる。

別の有利な実施形態によれば、通気ユニットが処理槽内に収容される。これによって装置の浄化性能がさらに改善される。

以下の図面に基づいて本発明の例示的実施形態について詳述する。

第１の装置の略断面図である。 図１の上面図である。 第２の装置の略断面図である。 図３の上面図である。 第３の装置の上面図である。

図１及び図２に示す第１の装置では、全体として参照符号Ｂで示される処理槽は矩形形状を有する。壁高さＷを有する４つの壁２が底面１から延在している。処理槽Ｂは、例えばコンクリート製である。参照符号３は、入口チャネル４の入口開口を示す。入口開口３は、壁２のうちの１つの壁の上縁部上に位置する。全体として参照符号５で示される垂直攪拌装置は、端部に双曲面攪拌装置本体７が配置された軸６を備える。環状のデザインを有し、双曲面攪拌装置本体７の近傍に配置された通気ユニット８が底面１上に支持されている。通気ユニット８は、双曲面攪拌装置本体７の下に提供してもよい。流出チャネル１０の流出開口９が壁２のうちの１つの壁上に配置されている。流出開口９はスクリーン１１を備える。スクリーン１１のメッシュは、参照符号１２で示されるバイオフィルム基体の直径よりも小さい。流出開口９は、処理槽Ｂの底面側下半分内に位置する。流出開口９は、特に壁高さＷの０．１〜０．２倍の領域内に位置する。

参照符号０は、バイオフィルム基体１２と汚水Ａとで形成された懸濁液Ｓの表面を示す。

特に図２から明らかなように、入口開口３と流出開口９は、処理槽Ｂ内のそれらの距離がほぼ最大になるように配置できる。

装置の機能は、以下の通りである。

汚水Ａは、入口チャネル４を通して処理槽Ｂに供給される。処理槽Ｂ内では、汚水Ａは、バイオフィルム基体に移植された微生物（図示せず）に接触する。図１に矢印で示すように、垂直攪拌装置５の作用が懸濁液Ｓに流れを印加する。軸６の領域内でこのフローは、底面１に向かって誘導される。これとは対照的に、壁２の領域内でフローは、表面Ｏへ誘導される。フローの結果として、バイオフィルム基体１２は、流出開口９から表面Ｏの方向へ移送される。表面Ｏに向かって誘導されるバイオフィルム基体１２の運動は、汚水の比重量よりも小さい比重量、例えば、１．０ｇ／ｃｍ^３未満の比重量を有する材料からなる基体を製造することで加勢できる。その結果、バイオフィルム基体１２は浮力の作用を受け、その浮力によって表面Ｏの方向へさらに移動する。

懸濁液Ｓは、通気ユニット８によってさらに通気される。通気ユニット８から表面０の方向へ上昇する気泡１３がバイオフィルム基体１２に追加の浮力を加える。この浮力は、バイオフィルム基体１２上の気泡１３の吸着と気泡の上昇によって引き起こされる上昇フローによって加勢できる。有利には、通気ユニット８の１つがスクリーン１１（図示せず）の近傍に配置される。このようにして、バイオフィルム基体１２はスクリーン１１を閉塞しない。

図３及び図４に示す第２の装置では、処理槽Ｂは通気ユニット８のみを収容する。ここで、流出開口９は、底面１、特に底面１の隅の領域に位置する。入口開口３は、壁２の上側の斜め向かいに配置される。参照符号１３は、通気ユニット８から懸濁液Ｓへ放出される気泡を示す。気泡１３は、表面Ｏに向かって誘導されるバイオフィルム基体１２の運動に加勢する。その結果、流出開口９を覆うスクリーン１１は、バイオフィルム基体１２に実質的に接触しない。

図５は、第３の装置の上面図である。流出チャネル１０のそれぞれの流出開口９が底面１の２つの隣接する隅に提供され、各々の開口は、スクリーン１１によって覆われている。入口開口３は、ここでは、流出開口９と向き合って壁２の中央に配置されている。

もちろん、１つ又は複数の流出開口９を別の方法で配置することもできる。例えば、底面１及び／又は壁２の底面側縁部に沿って流出開口９を延在させてもよい。

スクリーン１１は、そのスロット幅がバイオフィルム基体１２の直径よりも小さい少なくとも１つの細長いスロットとして設計できる。そのようなスロットを壁２又は底面１に提供できる。

底面１上に排水管路を支持でき、スクリーン１１を形成できる。そのような排水管路は、直径がバイオフィルム基体１２の直径よりも小さいスクリーン様のアパーチャを備える。排水管路は、流出チャネル１０に接続できる。排水管路は、例えば、底面側の縁部に沿って環状に延びてもよい。

図１〜図５に示す処理槽Ｂの下流側に少なくとも１つの別の処理槽（図示せず）を提供できる。このために、処理槽の流出チャネル１０を下流側の別の処理槽の入口開口（図示せず）に直接接続することが有利である。この場合、流出開口９と同様に、別の処理槽の別の入口開口は、別の処理槽の別の底面及び／又は別の処理槽の別の壁の下部に配置される。

１ 底面
２ 壁
３ 入口開口
４ 入口チャネル
５ 垂直攪拌装置
６ 軸
７ 双曲面攪拌装置本体
８ 通気ユニット
９ 流出開口
１０ 流出チャネル
１１ スクリーン
１２ バイオフィルム基体
１３ 気泡
Ａ 汚水
Ｂ 処理槽
Ｏ 表面
Ｓ 懸濁液
Ｗ 壁高さ

Claims (14)

1. 汚水（Ａ）を生物学的に浄化する方法であって、
   底面（１）とそこから延在する壁高さ（Ｗ）を有する少なくとも１つの壁（２）と、入口開口（３）と、壁高さの０〜０．５倍の領域内に提供された少なくとも１つの流出開口（９）とを備える処理槽（Ｂ）を提供するステップと、
   前記入口開口（３）を通して前記処理槽（Ｂ）内に前記汚水（Ａ）を供給するステップと、
   前記処理槽（Ｂ）内に収容されたゆるいバイオフィルム基体（１２）に移植された微生物に前記汚水（Ａ）を接触させるステップと、
   前記バイオフィルム基体（１２）と前記汚水（Ａ）とで形成される懸濁液（Ｓ）が前記垂直攪拌装置（５）の軸（６）の領域内で前記処理槽（Ｂ）の底面（１）へ向けて移動し、次いで前記処理槽（Ｂ）の壁（２）の領域内で前記懸濁液（Ｓ）の表面（Ｏ）へ向けて移動するように双曲面攪拌装置本体を備える垂直攪拌装置によってフローを生成するステップと、
   前記微生物の作用によって少なくとも部分的に浄化された前記汚水（Ａ）を前記処理槽（Ｂ）から前記流出開口（９）を通して排出するステップであって、前記流出開口（９）の領域内に提供されたスクリーン（１１）によって前記バイオフィルム基体（１２）が前記処理槽（Ｂ）内に保留されるステップと
   を含む汚水の生物学的浄化方法。
2. 前記処理槽（Ｂ）の底面（１）に提供され、好ましくは、壁（２）の近傍に配置される少なくとも１つの流出開口（９）を通して前記汚水（Ａ）が排出される、請求項１に記載の汚水の生物学的浄化方法。
3. 前記処理槽（Ｂ）の壁（２）に提供され、好ましくは、前記底面（１）の近傍に配置される少なくとも１つの流出開口（９）を通して前記汚水（Ａ）が排出される、請求項１又は２に記載の汚水の生物学的浄化方法。
4. 前記処理槽（Ｂ）が矩形形状を有している時に前記底面（１）の隅の領域に提供された少なくとも１つの流出開口（９）を通して前記汚水（Ａ）が排出される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の汚水の生物学的浄化方法。
5. 汚水を生物学的に浄化する装置であって、
   底面（１）とそこから延在する壁高さ（Ｗ）を有する少なくとも１つの壁（２）と、入口開口（３）と、壁高さ（Ｗ）の０〜０．５倍の領域内に提供され、バイオフィルム基体（１２）を保留するスクリーンを備えた少なくとも１つの流出開口（９）とを備える処理槽（Ｂ）と、
   前記処理槽（Ｂ）内に収容されたゆるいバイオフィルム基体（１２）と、
   前記バイオフィルム基体（１２）と前記汚水（Ａ）で形成され、前記垂直攪拌装置（５）の軸（６）の領域内で前記処理槽（Ｂ）の底面（１）に向かって誘導され、次いで前記処理槽（Ｂ）の前記壁（２）の領域内で懸濁液（Ｓ）の表面（Ｏ）に向かって誘導される懸濁液（Ｓ）内のフローを生成する双曲面攪拌装置本体を備える垂直攪拌装置（５）と
   を備える汚水の生物学的浄化装置。
6. 前記壁高さ（Ｗ）の０〜０．３倍、好ましくは、０〜０．２倍の領域内に前記流出開口（９）が提供される、請求項５に記載の汚水の生物学的浄化装置。
7. 前記壁高さ（Ｗ）の０．５〜１．０倍の領域内に前記入口開口（３）が提供される、請求項５又は６に記載の汚水の生物学的浄化装置。
8. 前記流出開口（９）が前記底面（１）に提供され、好ましくは、前記壁（２）の近傍に配置される、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の汚水の生物学的浄化装置。
9. 前記流出開口（９）が前記壁（２）に提供され、好ましくは、前記底面（１）の近傍に配置される、請求項５乃至８のいずれか１項に記載の汚水の生物学的浄化装置。
10. 前記処理槽（Ｂ）が矩形形状を有している時に前記底面（１）の隅の領域内に前記流出開口（９）が提供される、請求項５乃至９のいずれか１項に記載の汚水の生物学的浄化装置。
11. 前記バイオフィルム基体（１２）が、プラスチック要素として押し出し成形される、請求項５乃至１０のいずれか１項に記載の汚水の生物学的浄化装置。
12. 前記処理槽（Ｂ）の容積の１０〜６５％、好ましくは、２０〜５０％がバイオフィルム基体（１２）で充填される、請求項５乃至１１のいずれか１項に記載の汚水の生物学的浄化装置。
13. 前記垂直攪拌装置（５）が、前記処理槽（Ｂ）の底面（１）上に支持される、請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の汚水の生物学的浄化装置。
14. 通気ユニット（８）が、前記処理槽（Ｂ）内に収容される、請求項５乃至１３のいずれか１項に記載の汚水の生物学的浄化装置。

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