JP2016185513A

JP2016185513A - 水処理システム

Info

Publication number: JP2016185513A
Application number: JP2015066678A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　茂; Shigeru Suzuki; 鈴木　　茂; 祐子松▲崎▼; Yuko Matsuzaki
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Environment Co Ltd
Priority date: 2015-03-27
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2016-10-27
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: JP6447302B2

Abstract

【課題】
本発明の課題は、嫌気性微生物により生物処理された処理水にマイクロバブルを供給する水処理システムにおいて、マイクロバブル発生部に処理水を供給するポンプの動力を低減することである。
【解決手段】
上記課題を解決するために、マイクロバブル発生部を嫌気性処理部の水面より低い位置に配置し、水頭圧を利用して処理水をマイクロバブル発生部に供給する。これにより、マイクロバブル発生部に処理水を供給するポンプの動力を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、嫌気性微生物による生物処理を行う嫌気性処理部の後段にマイクロバブル発生部を備えた水処理システムに関するものである。

食品工場等で発生する有機性排水や、生活排水等の汚水は、好気性微生物による生物処理を施すための好気槽内に貯留され、好気槽内に曝気することにより好気性微生物を活性化して汚水中の有機物を分解する。また、好気槽の前段において、嫌気性微生物による生物処理を施すことにより、有機物がある程度分解され、汚水中の有機物を良好に分解することが知られている。

さらに、好気性微生物による生物処理において、好気槽内にマイクロバブルを供給する方法が知られている。マイクロバブルは極めて小径であるため、浮力が小さく、汚水中に長時間滞留する。そのため、好気槽内の溶存酸素量を一定量以上に維持して、好気性微生物を良好に活性化することができる。

例えば、特許文献１には、嫌気性微生物による生物処理を施すための嫌気槽と、嫌気槽で処理された汚水を貯め、この汚水に対して好気性微生物による生物処理を施すための好気槽を備えた浄化槽が記載されている。さらに、好気槽内の下方には、マイクロバブル発生器が設置されている。このマイクロバブル発生器は、好気性槽において生物処理された後の処理水をポンプで供給することにより、ブロワから供給された空気を微細化してマイクロバブルを発生する。

特開２００６−２４７４６９号公報

特許文献１に記載された浄化槽のように、従来、マイクロバブル発生器は、ポンプにより処理水が供給されるため、ポンプの駆動に大きな動力を必要としていた。そこで、本発明では、マイクロバブル発生器におけるポンプの動力を低減することを目的とする。

本発明者は、上記の課題について鋭意検討した結果、マイクロバブル発生部を嫌気性処理部の水面より低い位置に配置し、水頭圧を利用して処理水を供給することにより、ポンプの動力を低減できることを見いだして本発明を完成した。
具体的には、以下の水処理システムである。

上記課題を解決するための本願発明の水処理システムとは、嫌気性微生物による生物処理を行う嫌気処理部と、前記嫌気処理部において生物処理された処理水にマイクロバブルを供給するマイクロバブル発生部と、を備えた水処理システムにおいて、前記マイクロバブル発生部は、前記嫌気処理部の水面より低い位置に配置され、水頭圧を利用してマイクロバブルを発生させることを特徴とする水処理システムである。
この水処理システムによると、マイクロバブル発生部への処理水の供給に水頭圧が利用されるため、マイクロバブルを発生するための動力を低減することができる。

更に本願発明は、マイクロバブル発生部が、嫌気処理部の水面より３ｍ以上低い位置に設置されているという特徴を有する。
この構成によれば、高い水頭圧を得ることができるため、マイクロバブルの発生量を増加することができる。

更に本願発明は、マイクロバブル発生部が、嫌気性微生物により生物処理された処理水を移送する配管に設置されているという特徴を有する。
嫌気性微生物による生物処理では、硫化水素等の臭気成分が形成されるため、強い臭気を発するという課題がある。これに対して、マイクロバブルは、硫化水素を酸化して臭気の発生を抑制するという効果も有している。そして、本願発明では、マイクロバブル発生部を処理水を移送する配管に設置することにより、効率よく臭気成分を除去することができる。

更に本願発明は、前記配管は、既設の配管であるという特徴を有する。
この構成によれば、既設の設備を利用して、配管の一部をマイクロバブル発生部に置き換えるだけで、本願発明の水処理システムを得ることができる。

更に本願発明は、嫌気性微生物により生物処理された処理水に対して、好気性微生物による生物処理を行う好気処理部と、を備え、マイクロバブル発生部は、好気処理部の内部に配置されているという特徴を有する。
この構成によれば、マイクロバブル発生部の設置空間を確保する必要がないため、設備の長大化を防止することができる。

本願発明の水処理システムによると、嫌気性微生物により生物処理された処理水にマイクロバブルを供給する際に、マイクロバブルの生成に用いるポンプの動力を低減することができる。

本発明の第１の実施態様の水処理システム１ａの構造を示す概略説明図である。本発明の第２の実施態様の水処理システム１ｂの構造を示す概略説明図である。本発明の第３の実施態様の水処理システム１ｃの構造を示す概略説明図である。本発明の第４の実施態様の水処理システム１ｄの構造を示す概略説明図である。

以下では、この発明の実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施態様］
図１は、本発明の第１の実施態様の水処理システム１ａを示す概略説明図である。
本発明の第１の実施態様の水処理システム１ａは、嫌気性微生物による生物処理が施される嫌気処理部２、好気性微生物による生物処理が施される好気性処理部３、マクロバブルを生成するためのマイクロバブル発生器４を備えている。

嫌気性処理部２と好気性処理部３は配管Ｌ１により連結され、嫌気性処理部２から好気性処理部３に処理水が流れるように構成されている。配管Ｌ１には、マイクロバブル発生器４が設置されており、嫌気性微生物により生物処理された処理水にマイクロバブルが供給される。マイクロバブルを含有する処理水は、好気性処理部３内に貯められ、更に好気性微生物による生物処理が施される。
ここで、嫌気性処理部２及び好気性処理部３における生物処理の条件は、それぞれの微生物の生育条件に応じて適宜設定すればよい。

嫌気性処理部２から流出した処理水は、重力による自然流下により好気性処理部３に移送される。そのため、嫌気性処理部２の水面の高さは、好気性処理部３の水面の高さより高くなるように構成されている。
なお、第１の実施態様の水処理システム１ａでは、嫌気性処理部２から好気性処理部３への処理水の移送は、すべて自然流下により行われるが、移送を補助するための移送ポンプを設けてもよい。移送ポンプは、水頭圧で得られるマイクロバブルより多くのマイクロバブルが必要な場合にのみ使用されるものである。

嫌気性処理部２と好気性処理部３を連結する配管Ｌ１には、マイクロバブル発生部４が設置されている。マイクロバブルとは、１００μｍ以下の微細気泡である。マイクロバブルを形成する気体は、後段の処理条件に応じて適宜選択されるものであり、例えば、第１の実施例のように空気のマイクロバブルを形成する他、酸素、窒素、二酸化炭素、オゾン等のマイクロバブルを形成してもよい。

マイクロバブルの生成法としては、処理水の水頭圧を利用する方法であれば、どのような生成法でもよいが、例えば、処理水の渦流の中に気体を巻き込み、その渦流を破壊させる気液剪断法や、高圧下で気体を大量に溶解させ、減圧により再気泡化させる加圧減圧法等がある。

加圧減圧法は、処理水と気体に高圧力を与える必要があるため、水頭を高く設定し、かつ、ブロアを設置しなければならない。一方、気液剪断法では、処理水の水頭圧は比較的小さくてよく、また、気体を自給することによりマイクロバブルを生成することができるため、省電力化の観点から、気液剪断法を利用することが好ましい。

なお、気液剪断法によるマイクロバブル発生装置としては、処理水の渦流の中に気体を巻き込み、その渦流を破壊することができればどのような構成でもよい。
例えば、梵鐘のような形状の部材（以下、「梵鐘様部材」という。）に横から処理水を注入して、内部に渦流を形成するものが挙げられる。処理水は、梵鐘様部材の内壁面に沿って旋回しながら上昇し、上方で反転して上昇流の内部で渦流となって下降する。気体は、梵鐘様部材の頂部から取り込まれ、渦流に巻き込まれる。そして、下降する渦流が梵鐘様部材の底部から放出されると、横方向にはじき飛ばされて、渦流が破壊される。その際、気体に強い剪断力が加わり、マイクロバブルが発生するというものである。

この他、筒状の部材の内部に、旋回板や、シャフトに付けたプロペラ等を設置することにより、渦流を形成することもできる。
また、渦流を破壊する方法としては、障害物を利用したり、相対的に停止したバルク水中にはき出したりする等の方法がある。

加圧減圧法によるマイクロバブル発生装置としては、高圧下で気体を処理水に溶解後、減圧により再気泡化することができればどのような構成でもよく、例えば、縮径した吐出口を有するノズル等を利用することができる。このノズルでは、吐出口手前において、高圧力の処理水及び気体を供給して、気体を処理水中に溶解させる。次に、吐出口から処理水が吐出されることにより減圧され、処理水に溶解していた気体が再気泡化することによりマイクロバブルが発生する。

本願発明の水処理システムでは、マイクロバブル発生部４に処理水を供給するためのエネルギーを嫌気性処理部２の水頭圧を利用する。第１の実施態様の水処理システム１ａでは、水頭圧は、嫌気性処理部２の内部に貯留した汚水の水面高さと、マイクロバブル発生部４の処理水の流入口までの高さとの高低差（図１において（ｈ１）で示した。）により得ることができる。

この高低差は、大きいほど高い圧力を得ることができる。良好にマイクロバブルを形成するという観点から、高低差（ｈ１）の適切な範囲は、３ｍ以上であり、好ましくは４ｍ以上であり、特に好ましくは５ｍ以上である。
また、上限の適切な範囲としては、１０ｍ以下であり、好ましくは９ｍ以下であり、特に好ましくは７ｍ以下である。上限を超えると、嫌気性処理部２と好気性処理部３の水面の高さの差を大きくしなければいけないため、装置が長大化する。

なお、図１に示すように、マイクロバブル発生部４は、好気処理部３の内部に配置されることが好ましい。このように配置することにより、水処理システムの構成が小さくまとまるため、設置スペースを小さくすることができる。

更に、マイクロバブル発生部４の下端に設けられた放出口を、好気処理部３のバルク水中に浸水させて設置することが好ましい。このように設置することにより、水処理システムを小さくまとめつつ、更に水頭圧を大きくすることができる。

また、図１に示すように、マイクロバブル発生部４は、嫌気処理部２と好気処理部３を連結する配管Ｌ１に設置されることが好ましい。嫌気性微生物による生物処理では、硫化水素等の臭気成分が形成されるため、好気処理部３の水面から臭気成分が揮発し、強い臭いが発生する。一方、マイクロバブルは、硫化水素等の臭気成分を酸化して、臭いの発生を抑制する効果がある。
配管Ｌ１にマイクロバブル発生部４を設置することにより、嫌気性微生物により生物処理された処理水から臭気成分が揮発する前にマイクロバブルと接触するため、マイクロバブルの臭いの抑制効果をより発揮することができる。

更には、配管Ｌ１にマイクロバブル発生部４を設置する際、既設の配管を利用することが好ましい。これにより、既設の装置を利用して、低コストで本願発明の水処理システムを構成することができる。

その他、配管Ｌ１又は嫌気性処理部２の流出口には、フィルタや破砕機等の異物除去部を設けてもよい。マイクロバブル発生部４に大きな異物が流入すると、マイクロバブルの発生量が変化したり、吐出口に異物が詰まるなどの問題が生じる。異物除去部を設けることにより、これらの問題を解決することができる。

また、好気性処理部３には、マイクロバブル発生部４からの空気供給だけでなく、散気装置等の空気供給部を設けてもよい。マイクロバブル発生部４と散気装置を併用することにより、臭気成分の除去と好気性微生物の活性化を同時に促進することができる。

［第２の実施態様］
図２は、本発明の第２の実施態様の水処理システム１ｂを示す概略説明図である。
第２の実施態様では、マイクロバブル発生部４が好気処理部３の水面の高さより下位に設置された構成である。

図２に示すように、マイクロバブル発生部４は、好気処理部４の外に設置され、好気処理部４の下部からマイクロバブルを供給する。
マイクロバブルは、浮力によって好気処理部３の処理水中を上昇する。好気処理部３の下部からマイクロバブルを供給することにより、マイクロバブルを好気処理部３の全体に行き渡らせることができる。

なお、第２の実施態様の水処理システム１ｂでは、水頭圧は、嫌気処理部２の水面の高さと、好気処理部３の水面の高さとの高低差（図２において（ｈ２）で示した。）により得ることができる。

第１の実施態様と同様、この高低差（ｈ２）が大きいほど高い圧力を得ることができる。良好にマイクロバブルを形成するという観点から、高低差（ｈ２）の適切な範囲は、３ｍ以上であり、好ましくは４ｍ以上であり、特に好ましくは５ｍ以上である。
また、装置が長大化しないように、上限の適切な範囲としては、１０ｍ以下であり、好ましくは９ｍ以下であり、特に好ましくは７ｍ以下である。

また、マイクロバブル発生部４を好気処理部３の処理水中に設置してもよい。これにより、水処理システムの設置スペースを小さくすることができる。

［第３の実施態様］
図３は、本発明の第３の実施態様の水処理システム１ｃを示す概略説明図である。
第３の実施態様では、マイクロバブル発生部４への空気の供給管にブロアＢを設け、空気の供給をブロアＢにより行う構成である。
ブロアＢにより空気を供給することにより、マイクロバブルの発生量を多くするために、十分な空気を供給することができる。また、バルブＶ１を調整することにより、安定した空気の供給量が確保されるため、マイクロバブルの発生条件が安定する等の利点がある。

一方、マイクロバブル発生部４への空気の供給方法として、自給による供給方法では、電力を使用しないため、省エネルギー化することができるという利点がある。空気を自給する方法としては、上記梵鐘様部材の例のように、旋回する上昇流の遠心力により内部を陰圧として自給させる方法の他、配管Ｌ１を流下する処理水の流れを利用してベンチュリ効果により自給させる方法等がある。

［第４の実施態様］
図４は、本発明の第４の実施態様の水処理システム１ｄを示す概略説明図である。
第４の実施態様では、第１の実施態様に加えて、好気処理部３から循環ポンプＰを介してマイクロバブル発生部４へ処理水を供給するための循環ラインＬ２を備えた構成である。
この循環ポンプＰ及び循環ラインＬ２は、マイクロバブルの発生量を多くしたい場合など、必要に応じて水頭圧の補助として利用される。

また、マイクロバブル発生部４を回避して、嫌気処理部２と好気処理部３を連結した回避ラインＬ３を備えている。この回避ラインＬ３には、バルブＶ４が設けられ、マイクロバブル発生部４を通過する配管Ｌ１には、バルブＶ３が設けられている。
バルブＶ３を閉じ、バルブＶ４を開けることにより、嫌気処理部２から排出された処理水は、回避ラインＬ３を通って好気処理部３に移送される。
回避ラインＬ３を設けることによって、必要に応じてマイクロバブルの発生を止めることができる。

本発明は、嫌気性微生物による生物処理を施した処理水に、マイクロバブルを供給する水処理システムであれば、どのような排水処理に利用してもよい。例えば、食品工場等の有機性排水の排水処理に好適に利用することができる。

１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ水処理システム、２嫌気処理部、３好気処理部、４マイクロバブル発生部、５最終沈殿池、Ａ空気、Ｂブロワ、Ｐ循環ポンプ、Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４バルブ、Ｌ１配管、Ｌ２循環ライン、Ｌ３回避ライン

Claims

嫌気性微生物による生物処理を行う嫌気処理部と、
前記嫌気処理部において生物処理された処理水にマイクロバブルを供給するマイクロバブル発生部と、を備えた水処理システムにおいて、
前記マイクロバブル発生部は、前記嫌気処理部の水面より低い位置に配置され、水頭圧を利用してマイクロバブルを発生させることを特徴とする水処理システム。
前記マイクロバブル発生部は、前記嫌気処理部の水面より３ｍ以上低い位置に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の水処理システム。
前記マイクロバブル発生部は、前記処理水を移送する配管に設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の水処理システム。
前記配管は、既設の配管であることを特徴とする請求項３に記載の水処理システム。
更に、前記処理水に好気性微生物による生物処理を行う好気処理部と、を備え、
前記マイクロバブル発生部は、前記好気処理部の内部に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の水処理システム。