JP2018001147A - 汚水処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】酸素溶が微細気泡の供給によりなされるようにするとともに沈降汚泥に対しても微細気泡を供給し循環する汚水処理装置を提供する。【解決手段】上部担体流出防止手段15を介する処理水流出部11が、底部に担体の流出を阻止し処理水および沈降汚泥の流出は許容する下部担体流出防止手段28を介する汚泥貯留部6が設けた槽で、好気性微生物着生担体の多数が撹拌流動される撹拌槽1と、撹拌槽の内部に配置された上下貫通状撹拌ガイド管20と、撹拌ガイド管の下端開口に縦管式に配置された上下貫通状揚水ガイド管24と、マイクロバブルを超える気泡を発生させる上昇流発生手段と、マイクロバブルやナノバブルなどのを放出させる微細気泡供給手段37と、沈降汚泥再導入手段50と、余剰汚泥排除手段と、下部担体流出防止手段に滞留する物を除去して汚泥貯留部内への沈降通過を許容するように制御する洗浄流供給手段32とを備えている汚水処理装置。【選択図】図1

Description

この発明は、汚水処理装置に関する。
汚水を浄化処理する装置の一つとして流動床式生物学的汚水処理装置があり、この装置は、タンク本体の内部を隔壁で仕切って曝気部と循環部とを形成するとともに、タンク本体内に導入される被処理水(汚水)は微生物担体を懸濁したものとし、さらに曝気部に汚水を導入するための被処理水導入管と空気を供給するための散気装置とを備えることにより、曝気部に導入された被処理水は、散気装置から吹き出された気泡によって上昇流に生起されて隔壁上側を越えて循環部内へ流入されたあと隔壁下側を通じて曝気部へと再流入されて、この循環の間に担体に付着した好気性微生物によって汚水である被処理水を生物学的に処理するようにしている。
そうした装置の一例は、特許文献1および2に開示されている。
実開昭61−22599号公報 特公平4−39400号公報
前記特許文献1に開示された発明は、基本的な循環方式のもとで、その循環部の上層部の処理水取水域において回転スクリーンと洗浄ブラシを設けて、タンク内水中の上層部を浮遊する微生物担体は洗浄ブラシによって捕捉し、次いで洗浄ブラシと接触しながら回転する回転スクリーンとの間で微生物担体に付着した余剰汚泥を擦りとり式に剥離するようにするものであり、さらにこの剥離によって微生物担体の見かけ比重が増加するので微生物担体が沈降分離するとともに、回転スクリーンを通過した処理水は集水管の集水孔から処理水取水管内に取り込まれ分離槽へ排出されるようになっていた。
特許文献1の装置では、洗浄ブラシにより捕捉された微生物担体はうまく回転スクリーンとの間に挟み込まなければその表面に付着した余剰汚泥を剥離することはできず、また分離した微細な粒子たる担体が回転スクリーンの目詰まりを引き起こすおそれがあるということが問題点として挙げられた。
特許文献2の装置は、そうしたことを解消するためになされたもので、極めて簡単な構成により余剰汚泥の強制剥離ができる技術を開示している。
いずれの文献にみられる装置にあっても、曝気部内に対し、通常大きさ(直径1mm以上)の気泡を放散するに過ぎないものであったため、曝気部内に上昇力を与えて循環流を発生することはできたものの、被処理水への酸素の溶解は一定以下の低いレベルに留まり、その結果、担体に付着したりして循環する好気性微生物の増殖が活発化しないため、汚水の浄化作用が今一つ促進され得ないところがあった。
また、上記文献にみられる装置においては、担体が曝気部から循環部を通じて曝気部に戻される循環運動をする間に微生物が酸素を得ながら汚水中の有機物等を食べて増殖することにより汚水を浄化するようになっているが、曝気部を形成する中央の中空管体が単一本の太いパイプでなっていると、散気装置から酸素を供給しても曝気部の上昇力は低くその下端開口からの担体吸引力は弱くなるため、循環の運動性自体が弱いものになって循環部を通じて下降してくる微生物付き担体や剥離微生物などは中空管体側に吸い込まれずそのまま沈降する傾向となって比較的早期に余剰汚泥を多量に発生することとなっていた。そのことから、早期に余剰汚泥を抜き去る必要があることは勿論、折角投入された担体付着の微生物や剥離微生物など循環すべきものが汚水浄化のために長く有効に機能しない装置となっていた。
この発明は、こうした問題を解決しようとするものであり、循環される汚水に対する酸素溶解がマイクロバブルなどの微細気泡の供給により積極的になされるようにするとともに沈降汚泥を返送したものに対しても微細気泡を供給し反応させることにより循環する微生物の増殖を大幅に促進させて汚水の浄化が一層効果的になされるようにした汚水処理装置を提供することを目的とする。
この発明は上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、上部には汚水とともに導入される好気性微生物着生の担体の流出を阻止しながら処理水は流出させる上部担体流出防止手段を介して連通する処理水流出部がまた底部には好気性微生物着生の担体の流出を阻止しながら処理水および沈降汚泥の流出は許容する下部担体流出防止手段を介して連通する汚泥貯留部が設けられた槽体であり前記処理水流出部の流出レベルまで水面があるように保たれた汚水中で好気性微生物着生の担体の多数が連続的に撹拌流動されるようになっている撹拌槽と、この撹拌槽の内部に縦軸状に配置されて下端開口が前記下部担体流出防止手段に向き上端開口が供給される汚水の水面よりも低いレベルにあるように没した状態に配置された上下貫通状撹拌ガイド管と、撹拌ガイド管よりも細い管でなり下端開口が前記下部担体流出防止手段に向けてまた上端開口が前記撹拌ガイド管の下端開口に臨むようにして縦管式に配置された上下貫通状揚水ガイド管と、マイクロバブルを超える大きさの気泡を揚水ガイド管内に送り込むことで上昇流を発生させる上昇流発生手段と、マイクロバブルやナノバブルなどの微細気泡を撹拌ガイド管内の上昇流中に放出させる微細気泡供給手段と、前記汚泥貯留部内に溜まる汚泥を引き抜くとともに撹拌ガイド管内に設けた沈降汚泥放出部を通じて撹拌ガイド管内を上昇してゆく汚水中に沈降汚泥を放出可能とする沈降汚泥再導入手段と、前記沈降汚泥再導入手段に関連した経路として設けられ汚泥濃度が一定以上のとき汚泥貯留部内に溜まる汚泥を排除する余剰汚泥排除手段と、下部担体流出防止手段の下方に洗浄口を臨ませて定期的に洗浄水やエアーなどの洗浄流を放出させることで下部担体流出防止手段に滞留する物を除去して汚泥貯留部内への沈降通過を許容するように制御する洗浄流供給手段とを備えている。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のものにおいて、微細気泡発生手段の気泡放出部は沈降汚泥放出部の下側に配置されている。
上述したように請求項1に記載の発明は、上部には汚水とともに導入される好気性微生物着生の担体の流出を阻止しながら処理水は流出させる上部担体流出防止手段を介して連通する処理水流出部がまた底部には好気性微生物着生の担体の流出を阻止しながら処理水および沈降汚泥の流出は許容する下部担体流出防止手段を介して連通する汚泥貯留部が設けられた槽体であり前記処理水流出部の流出レベルまで水面があるように保たれた汚水中で好気性微生物着生の担体の多数が連続的に撹拌流動されるようになっている撹拌槽と、この撹拌槽の内部に縦軸状に配置されて下端開口が前記下部担体流出防止手段に向き上端開口が供給される汚水の水面よりも低いレベルにあるように没した状態に配置された上下貫通状撹拌ガイド管と、撹拌ガイド管よりも細い管でなり下端開口が前記下部担体流出防止手段に向けてまた上端開口が前記撹拌ガイド管の下端開口に臨むようにして縦管式に配置された上下貫通状揚水ガイド管と、マイクロバブルを超える大きさの気泡を揚水ガイド管内に送り込むことで上昇流を発生させる上昇流発生手段と、マイクロバブルやナノバブルなどの微細気泡を撹拌ガイド管内の上昇流中に放出させる微細気泡供給手段と、前記汚泥貯留部内に溜まる汚泥を引き抜くとともに撹拌ガイド管内に設けた沈降汚泥放出部を通じて撹拌ガイド管内を上昇してゆく汚水中に沈降汚泥を放出可能とする沈降汚泥再導入手段と、前記沈降汚泥再導入手段に関連した経路として設けられ汚泥濃度が一定以上のとき汚泥貯留部内に溜まる汚泥を排除する余剰汚泥排除手段と、下部担体流出防止手段の下方に洗浄口を臨ませて定期的に洗浄水やエアーなどの洗浄流を放出させることで下部担体流出防止手段に滞留する物を除去して汚泥貯留部内への沈降通過を許容するように制御する洗浄流供給手段とを備えているので、循環される汚水に対する酸素溶解がマイクロバブルなどの微細気泡の供給により積極的になされるようにするとともに沈降汚泥を返送したものに対しても微細気泡を供給し反応させることにより循環する微生物の増殖を大幅に促進させて汚水の浄化が一層効果的になされるようにした汚水処理装置汚水処理装置を提供することができる。
この発明の汚水処理装置の一実施形態を示す縦断模式図。 図1のII−II線断面図。 汚水処理装置の他の実施形態を示す縦断模式図。 汚水処理装置の他の実施形態を示す縦断模式図。
以下、この発明である汚水処理装置の一実施形態を図1および図2に基づいて説明する。
図1、図2において1は撹拌槽(反応槽)で、基本的に丸胴型の上半部である主部2を有し、その下部には開き角が60度前後で全体が下端開放状円錐型に窄まった集束部3を有するとともに、さらにその下部は円筒部とされ、その円筒部は上部が分離筒部4で下部が下降筒部5とされるとともにさらに下部は逆円錐型をした汚泥貯留部6とされている。
一方、撹拌槽1の上端面は開閉可能な槽蓋7を備え、その1個所あるいは複数個所には汚水流入口部8と担体投入口部9が内部に連通するようにして設けられている。撹拌槽1は、図2に仮想線で示すように角型槽でもよく、また汚水流入部8は主部2や集束ブロック3あるいは分離筒部4などを介して設けてもよい。
11は処理水流出部で、撹拌槽1の上部外周に設けられ、槽1の外周に角型をなして突設された流出受樋12を本体として備え、その樋12内の水面16に対応するレベルに流出口部13を臨ませるとともに、流出口部13に連通して槽外に延びる流出管14を備える。処理水流出部11の撹拌槽1内に対面する個所には、担体a…を通さず内部で循環を繰り返すようにする細目サイズの通口をもつ多孔板やスリット板などでなる上部担体流出防止板(上部担体流出防止手段)15が設けられて撹拌流動する担体a…が流出するのを防止するようにしてある。担体(接触材)aは、アクアキューブ・高分子ゲル・プラスチック片などにより数mm〜数十mmの微生物付着片として形成され、微生物が着床し汚泥が付着したもとで汚水17中において緩徐に沈降してゆく程度の比重に設定される。前記上部担体流出防止板15は、槽蓋7を一部開放することで目詰まりした付着物を定期的に清掃除去することができるようにする。18は沈澱池であり、流出管14を通じて処理汚水を導入可能にしてある。
20は撹拌ガイド管で直径がD(600mm前後)で上下貫通状をしたストレートな丸(あるいは角)パイプでなり、この撹拌ガイド管20は撹拌槽1の中央に同心状に配置されるとともに、その上端開口21は水面16より数十cm下がった高さにまた下端開口22は集束部3の中間高さに対応するレベルに設定されている。
24はストレートな円筒で上下貫通状をなす揚水ガイド管で、撹拌槽1の下部内に同心状をなして縦管式に固定配置され、より具体的には、この揚水ガイド管24は、上昇性が高く得られるように、直径dが200mm前後で前記撹拌ガイド管20の1/3程度と細く、その上端開口25が前記撹拌ガイド管20の下端開口22中央内に200mm程度に浅く臨むようにされ、下端開口26は分離筒部4の下端に対応すべく固定配置した下部担体流出防止板(下部担体流出防止手段)28より上側に200mm程度高く離れたところに位置している。下部担体流出防止板28は、汚泥を含む汚水は矢印Xのように通すが担体a…は通さずに元の上方に導いて循環を繰り返すようにする細目サイズの通口をもつ多孔板やスリット板などでなる。
下部担体流出防止板28の下側には、2本同心状の円環などでなる洗浄流放出管30が接近して配置され、その複数の洗浄用ノズル(洗浄口)31…が下部担体流出防止板28に下方から接近して臨むようになっている。洗浄流放出管30は、洗浄流供給手段32の先端一部を構成するもので、同供給手段32は、洗浄流通管33と洗浄用制御弁C(自動弁)34を備える。前記洗浄用ノズル31からは、循環する汚水を放出するようにしてあるが、汚水でなくエアーを噴出するようにしたり、汚水とエアーの双方を混合して放出させるようにすることもある。
37はマイクロバブル(10〜50um)を超える所謂通常大きさといわれてきた気泡を揚水ガイド管20内に送り込むこと上昇流発生手段で、曝気ブロア38と第1エアー供給管39およびエアー導入環40を有し、エアー導入環40は、前記揚水ガイド管24の下部回りにリング状に一体化されて周回りに均等に分配できるようにしたものであり、その内側に周方向均等配置で複数開けられた気泡放出孔41…を通じて揚水ガイド管24内にエアーを放出することにより揚水ガイド管24内において通常大きさの気泡を矢印U1のように発生させることにより上昇流を起生するようになっている。その気泡の放出量は槽外から制御可能になっている。43は第1エアー開閉弁である。
45はマイクロバブル(大きさ:10〜50μm)である微細気泡を撹拌ガイド管20内の上昇流中に放出させる微細気泡発生手段で、前記曝気ブロア38と第2エアー供給管46およびマイクロバブル発生器47とを有するとともに撹拌ガイド管20の下寄り中央に配置されてマイクロバブル発生器47に管で連通するコーン型マイクロバブルノズル48とでなる。ノズル48は、撹拌ガイド管20の下端開口22より上方に500mm高い位置に上向き開放状にして設けられているが、この設定高さは限定されるものではない。また、前記微細気泡はマイクロナノバブル(大きさ:数百nm〜10μm)やナノバブル(大きさ:0.2μm以下)とすることもある。49は第2エアー開閉弁である。
50は沈降汚泥再導入手段で、循環ポンプ51を備え、この循環ポンプ51の吸引側には汚泥貯留部6内に先端が臨む汚泥吸引用配管52が接続されており、この配管52の先端には沈降汚泥53を沈降汚水17と共に吸引可能な汚泥吸引口部54が設けられている。この汚泥吸引口部54は、図1の矢印のように適宜進退位置調節することにより最適な吸引位置を選定できるようになっている。
汚泥吸引用配管52上には、吸引側制御弁56と汚泥濃度計57が設けられている。汚泥濃度計57は省略することがある。
60は汚泥放出側配管で、循環ポンプ51から延びて撹拌ガイド管20内の中段高さに設けたコーン型ノズルである沈降汚泥放出部61までを連通状とする配管で、この汚泥放出用配管60上には流量計FLを介して放出側制御弁A(自動弁)63を備える。沈降汚泥放出部61の下側に同心位置を保って200mm〜250mm離れたところには前記マイクロバブルノズル(気泡放出部)48が対応位置している。汚泥放出用配管60の流量計FL手前からは余剰汚泥排出配管65が設けられて汚泥圧送管66に接続されているとともに、配管65上には汚泥排出用制御弁B(自動弁)67と流量計FLが配置されている。
(作用)
当初、エアー開閉弁43,49および制御弁Aは共に開とされ制御弁B,Cは閉とされる。撹拌槽1内には汚水流入口部8を通じて連続的に汚水17が流入されその流入は継続されるとともに処理水流出部11を通じて沈澱池18へ処理水が排出される。汚水17は図1の水面16となるように流入されるが、そのレベルになる前あるいはレベルに達したあとに担体投入口部9を通じて好気性微生物多数着床の担体a…の多数が投入される。担体a…を投入後、撹拌ブロア38と循環ポンプ51が駆動される。
撹拌ブロア38の駆動によって気泡放出孔41…を通じてマイクロバブルよりも大きな通常サイズの気泡を放出することによりエアーリフトの原理により汚水17の上昇流(矢印U)を発生しそれに担体a…を伴うものとなる。その上昇流は撹拌ガイド管20内への上昇流となって撹拌ガイド筒20の上端開口21を通じて上循環流R1となり汚水17および担体a…が緩徐な流れとして下降し、その下降流Dは下窄まり状集束部3により内向流とされながら中間循環流R2が発生することにより下端開口22を通じて撹拌ガイド管20内に還流される。中間循環流R2を越えた汚水17・担体a…は、緩徐に下降して下循環流R3として揚水ガイド管24内に還流される。下降途中の循環流R2,R3を越えてさらに下降する汚水17や担体a…および剥離など微生物を含む汚泥等のうち担体a…のような一定大きさ以上のものは下部担体流出防止板28でそれ以上の沈降を阻止されて受け留められ残る汚水17や微生物などの汚泥は矢印Xのように下部担体流出防止板28の多孔通孔を越えて汚泥貯留部6内へと沈降してゆくようになっている。
気泡放出孔41…からの気泡は揚水ガイド管24と撹拌ガイド管20内の汚水に上昇流を与えるとともに循環流を発生維持させるものであるが、そのままでは汚水17中に溶解しにくいため担体a…の好気性微生物や他に循環する好気性微生物に酸素を与えにくいものとなる。この装置では、マイクロバブル(マイクロナノバブル、ナノバブルなど)である極く細かい微細気泡を上昇流の中に混入して溶解されるようになっているので、担体a…に着床の微生物や他の流動微生物などが活性化して増殖も促進され、その結果、汚水中に含まれる有機物類がこれら微生物によってより活発にかつ多量に捕食されることにより汚水17の浄化が促進されてゆくことになる。浄化された汚水17は、上部担体流出防止板15による担体a…などの流出が防止されるもとで次の沈澱池18に導かれて処理される。
マイクロバブルノズル48の上方には沈降汚泥放出部61が設けられていて、循環ポンプ51の駆動により吸い上げられた沈降汚泥53…が放出されるようになっており、これら沈降汚泥53は、マイクロバブルMが上昇流Uによって作用するもと放出拡散上昇するので、それら汚泥53に多く含まれる好気性微生物を活性化・増殖させて汚水中の有機物をさらに取り込み汚水を浄化処理することとなる。
汚水17の流入と気泡と微細気泡の供給による撹拌循環作用と循環ポンプ51による沈降汚泥53の再導入は連続してなされるが、担体a…の投入は当初一定時間、一定量に限定される。担体a…は適宜追加投入されるようにしてもよい。
下部担体流出防止板28は運転状況によりその上面あるいは通孔に担体a…や汚泥などの滞留・目詰まりなどを発生することがあるが、その場合、制御弁Bを閉にして循環ポンプ51を運転した状態で放出側制御弁Aを閉にし洗浄用制御弁Cを開にすることで汚水を洗浄流放出管30へ送りその洗浄ノズル31…を通じて上向きに噴出することにより滞留・目詰まりを解消するようにする。こうした制御は、定期的に行うこととする。
また、汚泥貯留部6内には沈降汚泥53が多量に蓄積してくるが、それは濃度計57で計測して制御弁A63,C34を閉じたもとで制御弁B67を開くことで汚泥圧送管66を通じて余剰汚泥として排除するようになっている。濃度計57により汚泥濃度が一定より下がってくると制御弁B67を閉じ制御弁A63の方を開とすることにより元の曝気循環運転に戻される。
撹拌ガイド管20は、図3に仮想線で示すように、直径がDのストレートな筒体であったが、図3に示すように、20Aのような撹拌ガイド管にしてもよい。この撹拌ガイド管20Aは、下寄り部分が拡開部aとされストレートな主部bが撹拌ガイド管20の直径Dよりも小さくて直径400mm前後とされている。こうすることにより、揚水ガイド管24からの上昇力Uが管20A内で維持されて上昇させやすくなるとともに矢印R2のように担体a…・微生物・汚泥・汚水の吸い上げ力も大きくなって循環性能がよくなる。尚、集束部3は傾斜を60度程度にきつくしてあると、沈降してくるものがその斜面上に滞留しにくく、特に担体a…などについてはマイクロバブルが多数付着して滑落しやすい状況にあるので滞留しにくく循環性に優れた装置となる。揚水ガイド管24の下端は拡開状にしてR3のように吸込みやすくなるようにしてもよい。揚水ガイド管24は、図4に示すように、下部が拡がり上部が次第に狭まったテーパー管状にして吸込みやすくしかも上昇させやすくなるようにしてもよい。
また、撹拌ガイド管については図4の20Bのように下部が拡がった下端開口から窄まり状をなす拡開部cとされその上部である主部dが上向き広がり状となる形にしてもよい。これらによるとR2、R3のように吸上げ力が強くなるとともに上昇力も強くなって循環性能が高くなる一方R1のようにゆっくりと拡散する流れを得て微生物への酸素供給が確実化されるとともに浄化性能の向上が期待されるようになる。
1…撹拌槽 6…汚泥貯留部 11…処理水流出部 15…上部担体流出防止板(手段) 16…水面 17…汚水 20…撹拌ガイド管 24…揚水ガイド管 28…下部担体流出防汚し板(手段) 30…洗浄放出管 32…洗浄流供給手段 37…上昇流発生手段 45…微細気泡発生手段 50…沈降汚泥再導入手段 51…循環ポンプ。

Claims (2)

  1. 上部には汚水とともに導入される好気性微生物着生の担体の流出を阻止しながら処理水は流出させる上部担体流出防止手段を介して連通する処理水流出部がまた底部には好気性微生物着生の担体の流出を阻止しながら処理水および沈降汚泥の流出は許容する下部担体流出防止手段を介して連通する汚泥貯留部が設けられた槽体であり前記処理水流出部の流出レベルまで水面があるように保たれた汚水中で好気性微生物着生の担体の多数が連続的に撹拌流動されるようになっている撹拌槽と、この撹拌槽の内部に縦軸状に配置されて下端開口が前記下部担体流出防止手段に向き上端開口が供給される汚水の水面よりも低いレベルにあるように没した状態に配置された上下貫通状撹拌ガイド管と、撹拌ガイド管よりも細い管でなり下端開口が前記下部担体流出防止手段に向けてまた上端開口が前記撹拌ガイド管の下端開口に臨むようにして縦管式に配置された上下貫通状揚水ガイド管と、マイクロバブルを超える大きさの気泡を揚水ガイド管内に送り込むことで上昇流を発生させる上昇流発生手段と、マイクロバブルやナノバブルなどの微細気泡を撹拌ガイド管内の上昇流中に放出させる微細気泡供給手段と、前記汚泥貯留部内に溜まる汚泥を引き抜くとともに撹拌ガイド管内に設けた沈降汚泥放出部を通じて撹拌ガイド管内を上昇してゆく汚水中に沈降汚泥を放出可能とする沈降汚泥再導入手段と、前記沈降汚泥再導入手段に関連した経路として設けられ汚泥濃度が一定以上のとき汚泥貯留部内に溜まる汚泥を排除する余剰汚泥排除手段と、下部担体流出防止手段の下方に洗浄口を臨ませて定期的に洗浄水やエアーなどの洗浄流を放出させることで下部担体流出防止手段に滞留する物を除去して汚泥貯留部内への沈降通過を許容するように制御する洗浄流供給手段とを備えている汚水処理装置。
  2. 請求項1に記載のものにおいて、微細気泡発生手段の気泡放出部は沈降汚泥放出部の下側に配置されている汚水処理装置。
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