JP2015188824A

JP2015188824A - 生物学的水処理装置及び生物学的水処理方法

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Publication number: JP2015188824A
Application number: JP2014067968A
Authority: JP
Inventors: 俊康柄澤; Toshiyasu Karasawa; 鈴木　茂; Shigeru Suzuki; 鈴木　　茂
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP6124829B2

Abstract

【課題】横軸型曝気撹拌装置の取り付け口を利用して縦軸型曝気撹拌装置に置き換えると、当該取り付け口を覆う架台によりオキシデーションディッチ槽の内部の環境が確認できないという問題が生じた。そのため、架台に点検口を設けたところ、インペラにより飛散した飛沫が、隣接する区画壁３に衝突して跳ね返り、上部方向へ再飛散し、点検口から飛び出すという更なる問題が生じた。【解決手段】上記課題を解決するために、点検口を有する架台と、前記架台から垂下されたシャフト、及び、当該シャフトの周囲に設けられたインペラを有する縦軸型曝気撹拌装置と、前記インペラに隣接する壁面に設けられ、前記点検口へ飛沫が飛散することを防止する飛沫返し部とを備えたことを特徴とする生物学的水処理装置を提供する。【選択図】図２

Description

本発明は、縦軸型曝気撹拌装置を備えた生物学的水処理装置、及び、縦軸型曝気撹拌装置により表面曝気撹拌する生物学的水処理方法に関するものである。

下水や汚水等の被処理水を生物処理する方法として、無終端状の循環水路が形成されたオキシデーションディッチ槽を使用する方法が知られている。このオキシデーションディッチ槽における曝気撹拌装置としては、縦軸型、横軸型及び斜軸型の３種類が知られている。
縦軸型の曝気撹拌装置は、被処理水の水面上にインペラの一部を出した状態でインペラを回転させて表面曝気を行うと共に、オキシデーションディッチ槽内に撹拌流を形成して、微生物の生育環境を整えるものである。

特許文献１には、オキシデーションディッチ槽の直線水路に縦軸型曝気撹拌装置を備えた発明が記載されている。これについて図７を用いて説明すると、図７に図示した従来のオキシデーションディッチ槽１は、周囲壁２、区画壁３により直線水路Ａ及び循環水路Ｂが形成され、直線水路Ａの区画壁３に隣接して縦軸型曝気撹拌装置４及びバッフル５が設けられている。

縦軸型曝気撹拌装置４は、インペラが平面視において反時計回りに回転し、被処理水面上に被処理水の飛沫を飛散させる。被処理水は、飛沫として飛散することにより空気を十分に取り込むことができる。
バッフル５は、一部を被処理水面上に出した状態で水中に設置された円弧状の板材であって、被処理水の流れを整えるものである。被処理水の流れの詳細については後述する。

また、横軸型曝気撹拌装置について図８を用いて説明すると、横軸型曝気撹拌装置４０は、縦軸型曝気撹拌装置と同様、直線水路Ａに設置される。周囲壁２と区画壁３にシャフトを架け渡し、シャフトに所定の間隔で設けられた撹拌羽根が回転して、被処理水を曝気撹拌する。

特開２０１３−２２５０９号公報

ここで、縦軸型曝気装置は横軸型・斜軸型曝気装置と比較して、一般的に曝気性能や維持管理性に優れているため、横軸型・斜軸型曝気撹拌装置を縦軸型曝気撹拌装置に取り換えたいというニーズがある。そして、既設の横軸型曝気撹拌装置から縦軸型曝気撹拌装置への取り換えを行うにあたり、既設部分の変更は最小限に抑えたいという課題がある。

そこで、横軸型曝気撹拌装置の取り付け口を利用して縦軸型曝気撹拌装置に置き換えるために、当該取り付け口を覆うような架台に縦軸型曝気撹拌装置を固定したところ、当該架台によりオキシデーションディッチ槽の内部の環境が確認できないという新たな問題が生じた。
そのため、架台に点検口を設けたところ、インペラにより飛散した飛沫が、隣接する区画壁３に衝突して跳ね返り、上部方向へ再飛散し、点検口から飛び出すという更なる問題が生じた。また、点検口４５に透明窓を設けた場合には、飛沫が付着して窓が汚れてしまうという問題が生じた。

本発明者は、上記課題について鋭意検討した結果、インペラに隣接する壁面に飛沫返し部を突設することにより、点検口からの飛沫の飛び出しを防止できることを見いだして本発明を完成させた。
具体的には、本発明は、以下の生物学的水処理装置及び生物学的水処理方法を提供するものである。

（本願第１発明）
上記課題を解決するための本願第１発明の構成は、点検口を有する架台と、前記架台から垂下されたシャフト、及び、当該シャフトの周囲に設けられたインペラを有する縦軸型曝気撹拌装置と、前記インペラに隣接する壁面に設けられ、前記点検口へ飛沫が飛散することを防止する飛沫返し部と、を備えたことを特徴とする生物学的水処理装置である。
（本願第２発明）
上記課題を解決するための本願第２発明の構成は、前記壁面は、区画壁面又は周囲壁面であるとことを特徴とする本願第１発明に記載の生物学的水処理装置である。
（本願第３発明）
上記課題を解決するための本願第３発明の構成は、前記壁面から前記飛沫返し部の先端までの長さ（Ｘ）は、前記壁面から前記シャフト周囲面までの長さ（Ｘ１）未満であることを特徴とする本願第１発明又は本願第２発明に記載の生物学的水処理装置である。
（本願第４発明）
上記課題を解決するための本願第４発明は、前記飛沫返し部の幅の長さ（Ｙ）は、前記インペラの最外周円の半径の長さ以上であり、かつ、前記インペラの最外周円の直径の２倍の長さ以下であることを特徴とする本願１〜３発明に記載の生物学的水処理装置である。
（本願第５発明）
上記課題を解決するための本願第５発明の構成は、生物学的水処理装置の内部に被処理水を投入する工程、点検口を有する架台と、前記架台から垂下されたシャフト、及び、当該シャフトの周囲に設けられたインペラを有する縦軸型曝気撹拌装置により前記被処理水を表面曝気撹拌する工程、前記表面曝気撹拌により生じた被処理水の飛沫が、前記インペラに隣接する壁面に設けられた飛沫返し部により前記点検口に飛散することを防止する工程と、を備えた生物学的水処理方法である。

本願第１発明の生物学的水処理装置によれば、飛沫返し部により被処理水の飛沫が点検口へ飛散するのを防止できるため、点検口より、縦軸型曝気撹拌装置の回転状態や被処理水の流れ状態等の運転状態を点検することが可能となる。
また、点検口に設けた透明窓を設けた場合にも、飛沫で透明窓が汚れることを防止できる。

本願第２発明の生物学的水処理装置によれば、直線水路に縦軸型曝気撹拌装置を設置することができるため、良好な曝気処理を行うことができる。

本願第３、４発明の生物学的水処理装置によれば、本発明の効果をより一層高めることができる。

本願第５発明の生物学的水処理方法によれば、縦軸型曝気撹拌装置の回転状態や被処理水の流れ状態や表面曝気撹拌の状態等の運転状態を点検し、運転異常があれば早期に発見でき、安定した生物学的水処理が可能となる。

本発明の第１の実施例の生物学的水処理装置を適用したオキシデーションディッチ槽の構成を示す概略説明図である。本発明の第１の実施例の縦軸型曝気撹拌装置及び飛沫返し部の構成を示す拡大断面図である。本発明の第１の実施例の飛沫返し部の大きさについて説明するための補足図である。本発明の第１の実施例の飛沫返し部の設置領域について説明するための補足図である。本発明の第１の実施例の飛沫返し部の設置領域について説明するための補足図である。本発明の第２の実施例の縦軸型曝気撹拌装置及び飛沫返し部の構成を示す拡大断面図である。従来の縦軸型曝気撹拌装置を備えた生物学的水処理装置の構成を示す概略説明図である。従来の横軸型曝気撹拌装置を備えた生物学的水処理装置の構成を示す概略説明図である。

以下の実施例では、本発明の生物学的水処理装置及び生物学的水処理方法を適用したオキシデーションディッチ槽及びその水処理方法について説明する。

図１は、本発明の第１の実施例の生物学的水処理装置を適用したオキシデーションディッチ槽の構成を示す概略説明図である。
オキシデーションディッチ槽１は、図７に図示する従来のものと同様に、楕円状に形成された周囲壁２及び周囲壁２の中心に直線状に設置された区画壁３を備え、循環水路を形成している。この循環水路は、区画壁３と周囲壁２の直線部分により形成された直線水路Ａと、周囲壁２の円弧状部分により形成された循環水路Ｂに分けられる。

さらにオキシデーションディッチ槽１では、直線水路Ａに、区画壁３に隣接するように縦軸型曝気撹拌装置４及び円弧状のバッフル５が設置され、また、区画壁３の水面より上部に飛沫返し部７が設けられている。
この縦軸型曝気撹拌装置４は、被処理水の表面上にインペラの上部の一部が出た状態で設置されている。縦軸型曝気撹拌装置４の構成の詳細については後述する。
バッフル５は、縦軸型曝気撹拌装置４の上流側に配置され、下方又は側方に延びる複数の脚がオキシデーションディッチ槽１の底部又は区画壁３にボルト等の固定具により固定されている。バッフル５は、そのほとんどが被処理水中に浸漬しており、わずかに上端が被処理水面の上に出た状態で設置されている。
飛沫返し部７は、縦軸型曝気撹拌装置４に隣接した位置に、区画壁３から突出するように設置されている。

オキシデーションディッチ槽１には、被処理水として汚水と活性汚泥が投入され、図７に示すように平面視において反時計回りの循環流Ｃ１を形成している。直線水路Ａに設置された縦軸型曝気撹拌装置４のインペラは、平面視において反時計回りに回転して、インペラの周囲に撹拌流Ｃ２を形成し、オキシデーションディッチ槽１の底部に沈積した固形分等の分散を促進する。
このとき、縦軸型曝気撹拌装置４により形成された被処理水の撹拌流Ｃ２は、区画壁３付近で循環流Ｃ１と逆方向の流れを形成する。バッフル板５は、この逆方向の流れにより循環流Ｃ１が乱されないように、撹拌流Ｃ２を循環流Ｃ１の流れ方向に整流する。

また、縦軸型曝気撹拌装置４は、水面上に被処理水を飛沫として飛散させる。被処理水の飛沫は、縦軸型曝気撹拌装置４の周囲に飛散する間に空気を充分に取り込む。これにより被処理水を好気的条件とし、微生物の働きを促進する。下流方向及び周囲壁２方向に飛散した飛沫は、被処理水に着水し、上流方向に飛散した飛沫は、バッフル５を超えて着水する（図中の破線矢印）。一方、区画壁３方向に飛散した飛沫は、区画壁３に衝突して、上部方向へ再飛散する。

次に、縦軸型曝気撹拌装置４について詳細に説明する。図２は、本発明の第１の実施例の縦軸型曝気撹拌装置４及び飛沫返し部の構成を示す拡大断面図である。
縦軸型曝気撹拌装置４は、架台４１、シャフト４２、インペラ４３、駆動部４４により構成される。シャフト４２は、架台４１を貫通し、上端が架台４１の上部で駆動部４４に連結されている。一方、シャフト４２の下端は、オキシデーションディッチ槽１内に向けて垂下し、インペラ４３を有している。
駆動部４４は、シャフト４２に回転力を与え、インペラ４３を回転する。
架台４１は、区画壁３及びオキシデーションディッチ槽１の天井部６に固定されている。なお、架台４１は、区画壁３、天井部６のほか、周囲壁２に固定してもよい。
また、縦軸型曝気撹拌装置４は、オキシデーションディッチ槽１のいずれの場所に設けてもよい。例えば、直線流路Ａの周囲壁２に隣接して設置したり、循環流路Ｂの区画壁３に隣接して設置してもよい。

さらに本発明の縦軸型曝気撹拌装置４の架台４１には、点検口４５が設けられている。点検口４５は、オキシデーションディッチ槽１の内部の状況を視認するための開口である。点検口４５には、ガラスやアクリル板等の透明な板材を窓として設けてもよい。また、開閉蓋を設けてもよい。

また、インペラ４３に隣接する区画壁３には、飛沫返し部７が設置されている。飛沫返し部７は、区画壁３に衝突して上部方向に再飛散した飛沫（図中の破線矢印）が点検口４５へ飛散するのを防止するためのものである。
飛沫返し部７の形状は、飛沫の上部方向への飛散を防止すればどのような形状でもよいが、例えば、矩形状、台形状、半円形状の板材が挙げられる。
その材質は、特に限定しないが、ステンレススチール等の金属材料や、アクリル板等のプラスチック材料が挙げられる。また、飛沫の通過を制限できるようなメッシュ材料でもよい。

飛沫返し部７の設置方法は、区画壁３に対して所定の角度θで突出するように取り付ける。図２の第１の実施例では、区画壁３に対して垂直方向（θ＝約９０°）に突出するように取り付けている。好ましい角度θは、４５〜１３５°であり、特に好ましくは、４５〜９０°である。飛沫返し部７に衝突した飛沫が、被処理水に向かって落下しやすいように、角度θを９０°以下とすることは好ましいが、４５°未満とすると、飛沫の上部方向への飛散を防止できる領域が狭くなる。また１３５°を超えて設置すると、飛沫の上部方向への飛散防止効果が低くなる。

飛沫返し部７は、インペラ４３の設置位置に応じてどの壁面に設けてもよい。例えば、周囲壁２に近接して縦軸型曝気撹拌装置４を設置した場合には、周囲壁２に飛沫返し部７を設けることができる。
また、飛沫返し部７は、飛沫が衝突して上部方向へ再飛散する状況にあれば、どの壁面に設けてもよく、例えば、バッフル等の整流壁や、飛沫の逆流を防止する逆流防止板等が水面上に露出されており、これらの部材に飛沫が衝突して上部方向に再飛散するようであれば、バッフルや逆流防止板等の部材に飛沫返し部７を設けてもよい。

図３は、飛沫返し部７の最適な大きさを説明するための補足図である。区画壁３から飛沫返し部７の先端までの長さ（Ｘ）は、区画壁３からシャフト４２の周囲面までの長さ（Ｘ１）未満であることが好ましい。
さらに、前記長さ（Ｘ）は、区画壁３からインペラ最外周円までの長さ（Ｘ０）以上であることが好ましい。なお、インペラ最外周円とは、図３に示すように、インペラ４３を回転させたときに、インペラ４３を構成する部材が形成する円軌道のうち、最外周の円軌道のことである。
飛沫返し部７の長さ（Ｘ）は、前記長さ（Ｘ０）以上、前記長さ（Ｘ１）未満とすることにより、飛沫の上部方向への再飛散を完全に止めることができる。
ここで、飛沫返し部７の形状が矩形でない場合の長さ（Ｘ）、（Ｘ０）、（Ｘ１）について補足すると、これらの長さは、シャフト４２の中心点（図５の４２ｃ）を通過する区画壁３の垂線に沿って測定される。

また、前記長さ（Ｘ）は、１００〜５００ｍｍでもよい。１００ｍｍ以上であれば、飛沫の上部方向への再飛散を充分に抑制することができ、５００ｍｍ以下であれば、点検口４５からの視界が広がるため好ましい。

一方、飛沫返し部７の幅の長さ（Ｙ）については、インペラ最外周円の半径の長さ以上であり、かつ、インペラ最外周円の直径の２倍の長さ以下であることが好ましい。この範囲とすることにより、飛沫の上部方向への再飛散を充分に抑制することができる。
ここで、飛沫返し部７が矩形でない場合の前記幅の長さ（Ｙ）について補足すると、前記幅の長さ（Ｙ）は、飛沫返し部７を平面視した際の、壁面と接触する部分の幅を意味する。

図４、５は、飛沫返し部７の適切な設置範囲を説明するための補足図である。飛沫返し部７の設置位置は、飛沫の上部方向への再飛散を防止する位置であればよく、特に限定されるものではないが、点検口４５に向かう飛沫の飛行経路を遮る範囲に設置することが好ましい。

図４は、飛沫返し部７の高さ方向についての適切な設置範囲を示している。飛沫返し部７は、インペラ最外周円の上端４３ｔと架台下端４１ｂの間に設置される。前記上端４３ｔから前記架台下端４１ｂまでの高さをＺ０とすると、飛沫返し部下端７ｂは、前記上端４３ｔから０．１〜０．８Ｚ０の範囲に設置することが好ましく、さらに好ましくは、０．３〜０．６Ｚ０の範囲である。この範囲とすれば、本発明の効果を充分に発揮する。
なお、飛沫返し部７が水平ではない場合について補足すると、飛沫返し部下端７ｂは、飛沫返し部７の幅の長さ（Ｙ）の中心における先端部の下端を用いて高さ方向の設置範囲を決定する。

図５は、飛沫返し部７の横方向についての適切な設置範囲を示している。飛沫返し部７は、シャフト中心点４２ｃから、左右方向にインペラ最外周円の直径の長さ分の範囲（Ｙ０）に設置することが好ましい。この範囲に設置することにより、本発明の効果を充分に発揮する。
飛沫返し部７が矩形ではない場合について補足すると、平面視において飛沫返し部７の左右両端が範囲Ｙ０から出ないように設置することが好ましい。

図６は、本発明の第２の実施例の縦軸型曝気撹拌装置４及び飛沫返し部の構成を示す拡大断面図である。
第２の実施例では、従来の横軸型曝気撹拌装置を縦軸型曝気撹拌装置４に置き換えた際に、横軸型曝気撹拌装置のシャフトの軸受用に形成された軸受開口部３１を閉塞するガイド板３２を備えたオキシデーションディッチ槽１である。

横軸型曝気撹拌装置を縦軸型曝気撹拌装置に置き換えると、周壁２及び区画壁３に横軸型曝気撹拌装置のシャフトを受ける軸受が空洞として残っている。この空洞により直線水路Ａが一時的に拡大されるため、循環流Ｃ１の流速の低下を引き起こすという問題がある。そのため、本発明の第２の実施例では、この軸受開口部３１を閉塞するガイド板３２を設けている。
ガイド板３２の形状は、直線水路Ａの幅を一定にすればどのような形状でもよく、通常は板状部材である。
また、その材質は、特に限定しないが、ステンレススチール等の金属材料や、アクリル板等のプラスチック材料が挙げられる。耐腐食性や強度の観点から、ステンレススチールが好ましい。

さらに、ガイド板３２の上部は、オキシデーションディッチ槽内部方向に折り返されて飛沫返し部７を構成している。
なお、ガイド板３２と飛沫返し部７を別々の部材として構成してもよい。例えば、ガイド板３２を平坦な板部材とし、飛沫返し部７をガイド板３２の上部に取り付ける構成としてもよい。取付部材としての飛沫返し部７は、第１の実施例と同様に構成すればよい。

本発明の生物学的水処理方法は、生物学的水処理装置の内部に被処理水を投入する工程、点検口を有する架台と、前記架台から垂下されたシャフト、及び、当該シャフトの周囲に設けられたインペラを有する縦軸型曝気撹拌装置により前記被処理水を表面曝気撹拌する工程、前記表面曝気撹拌により生じた被処理水の飛沫が、前記インペラに隣接する壁面に設けられた飛沫返し部により前記点検口に飛散することを防止する工程と、を備えている。
被処理水とは、下水汚泥等の有機性汚泥、汚水等の有機性排水等、有機性成分を含む水に活性汚泥等の微生物を添加したものである。

本発明の生物学的水処理装置及び生物学的水処理方法は、実施例のオキシデーションディッチ槽に利用されるだけでなく、円筒タンク型の曝気槽や、複数の槽が連結して一方向で汚水を処理する生物学的処理装置等にも利用できる。

また、本発明の生物学的水処理装置及び生物学的水処理方法は、下水処理場等の有機性汚泥や、食品工場や医薬品工場等の有機性排水の好気性微生物処理槽に使用することができる。
さらには、実験施設や医薬品製造等における微生物培養槽にも利用することができる。

１オキシデーションディッチ槽、２周囲壁、３区画壁、３１軸受開口部、３２ガイド板、４縦軸型曝気撹拌装置、４０横軸型曝気撹拌装置、４１架台、４１ｂ架台下端、４２シャフト、４２ｃシャフト中心点、４３インペラ、４３ｔインペラ最外周円上端、４４駆動部、４５点検口、５バッフル、６天井部、７飛沫返し部、７ｂ飛沫返し部下端、Ａ直線水路、Ｂ循環水路、Ｃ１循環流、Ｃ２撹拌流

Claims

点検口を有する架台と、前記架台から垂下されたシャフト、及び、当該シャフトの周囲に設けられたインペラを有する縦軸型曝気撹拌装置と、
前記インペラに隣接する壁面に設けられ、前記点検口へ飛沫が飛散することを防止する飛沫返し部と、
を備えたことを特徴とする生物学的水処理装置。
前記壁面は、区画壁面又は周囲壁面であるとことを特徴とする請求項１に記載の生物学的水処理装置。
前記壁面から前記飛沫返し部の先端までの長さ（Ｘ）は、前記壁面から前記シャフト周囲面までの長さ（Ｘ１）未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の生物学的水処理装置。
前記飛沫返し部の幅の長さ（Ｙ）は、前記インペラの最外周円の半径の長さ以上であり、かつ、前記インペラの最外周円の直径の２倍の長さ以下であることを特徴とする請求項１〜３に記載の生物学的水処理装置。
生物学的水処理装置の内部に被処理水を投入する工程、
点検口を有する架台と、前記架台から垂下されたシャフト、及び、当該シャフトの周囲に設けられたインペラを有する縦軸型曝気撹拌装置により前記被処理水を表面曝気撹拌する工程、
前記表面曝気撹拌により生じた被処理水の飛沫が、前記インペラに隣接する壁面に設けられた飛沫返し部により前記点検口に飛散することを防止する工程と、
を備えた生物学的水処理方法。