JP2020000952A - 有機性排水の処理方法および処理システム - Google Patents
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Abstract
Description
従来、前記食品加工工場排水のほか、化学工場排水、畜産排水等の中濃度の有機性排水の処理技術には、主に曝気池を用いた活性汚泥法が好適に実施されている。ちなみに、この曝気池を用いた活性汚泥法には連続式と回分式(バッチ式)とがある。
一方、前記回分式の活性汚泥法は、曝気池で曝気を停止し、活性汚泥を沈殿させた後に上澄み水をポンプで汲み上げるシステムなので、前記連続式に必要な最終沈殿池や沈殿汚泥の返送操作を省略できる利点はある。しかしながら、処理水量が多い場合は必然的に曝気停止時間が長くなり、この間、活性汚泥処理を停止しなければならず、前記連続式と比し処理能力が劣るという問題があった。
さらに、前記活性汚泥の沈殿分離領域は、平面的に見て前記曝気池の池壁と前記非通水性の仕切り壁とで囲むように形成し、少なくとも前記仕切り壁と対面する側の池壁を、下端部から上端部へ向かって領域を増大させる方向へ傾斜する傾斜面に形成し、前記仕切り壁を、前記傾斜面の下端部と上端部との間に略鉛直に設けており、
前記曝気領域内で前記有機性排水を曝気処理する工程と、前記曝気処理された活性汚泥が前記仕切り壁の下方の連通部を通って前記沈殿分離領域内へ流入する工程と、前記沈殿分離領域内へ流入された前記活性汚泥の上澄み水を処理水として曝気池の外へ排出する工程とを連続的に繰り返すことを特徴とする。
前記曝気池は、非通水性の仕切り壁によって、平面的に見て曝気領域と活性汚泥の沈殿分離領域との2種の領域に区分され、かつ、縦断面的に見て前記曝気領域と前記沈殿分離領域とが下層部では連通する構成とされていること、
さらに、前記活性汚泥の沈殿分離領域は、平面的に見て前記曝気池の池壁と前記非通水性の仕切り壁とで囲むように形成され、少なくとも前記仕切り壁と対面する側の池壁は、下端部から上端部へ向かって領域を増大させる方向へ傾斜する傾斜面に形成され、前記仕切り壁は、前記傾斜面の下端部と上端部との間に略鉛直に設けられていることをそれぞれ特徴とする。
前記曝気池の池底部における前記傾斜面に形成した池壁の下端部の近傍位置に、前記曝気処理された活性汚泥を貯留するための貯留領域を形成するための堰き止め壁が前記池底部から立ち上がる構成で設けられていることを特徴とする。
(1)曝気池に仕切り壁を設けて曝気領域と活性汚泥の沈殿分離領域との2種の領域に区分する構成等としたことで、連続式の活性汚泥法を実現しつつ、最終沈殿池および沈殿汚泥の返送操作を省略できる。よって、経済性、合理性、メンテナンス性、及び処理能力に優れている。
例えば、北海道の澱粉工場において、中濃度の有機性排水を広大な曝気池で活性汚泥処理する場合、今までは、曝気池のほか処理水を得るための沈殿池や余剰汚泥の濃縮・貯留槽が別途必要としていたが、本発明によれば、これらの設備を設けることなく、前記した構成の曝気池により良好な活性汚泥処理を行うことができる。
(2)1つの広大な曝気池を有効利用して、いわゆる処理領域と沈殿領域の目的が異なる2種の領域を形成して良好な活性汚泥処理を行うことができるので、1つの曝気池で活性汚泥処理が完結するシンプルな方法を実現できると共に、設備規模のコンパクト化、活性汚泥等の一元管理化を実現でき、至極合理的である。
(3)活性汚泥の沈殿分離領域の池壁を傾斜面に形成したことで傾斜面の下端部に活性汚泥を集中的に貯留(集積)させることができる。請求項2、3、6、及び7に係る発明によれば、さらに前記活性汚泥を池壁の傾斜面の下端部に集中的に貯留させることができる。よって、貯留された活性汚泥をポンプで汲み上げて農地還元に有効利用できる(請求項4、8に係る発明)等、地球環境性に優れている。
(4)その他、本発明に係る有機性排水の処理システムは、既設の曝気池をベースに改変等して実現できるので合理性、経済性に優れている。
さらに、前記活性汚泥の沈殿分離領域4は、平面的に見て前記曝気池1の池壁1aと前記非通水性の仕切り壁2とで矩形状に囲むように形成し、少なくとも前記仕切り壁2と対面する側の池壁1aを、下端部から上端部へ向かって領域を増大させる方向へ傾斜する傾斜面に形成し、前記仕切り壁2を、前記傾斜面の下端部と上端部との間に略鉛直に設けており、
前記曝気領域3内で前記有機性排水8を曝気処理する工程と、前記曝気処理された活性汚泥が前記仕切り壁2の下方の連通部(下層部)5を通って前記沈殿分離領域4内へ流入する工程と、前記沈殿分離領域4内へ流入された前記活性汚泥の上澄み水を処理水9として曝気池1の外へ排出する工程とを連続的に繰り返すことを特徴とする。
そもそも、本出願人は、経験値等より、北海道の馬鈴薯澱粉排水(セパレータ排水、ハイドロサイクロン排水等)の特殊性と北海道の低水温という条件から、余剰汚泥の発生量を少なくすること、曝気池1の容積当たりのBOD負荷を小さく抑える必要があること等を勘案した結果、曝気池1の容積及び平面サイズを一般のサイズよりも大きく形成し、その一方、沈殿槽(活性汚泥の沈殿分離領域4)の平面サイズを一般のサイズよりも小さく形成すると、良好な曝気処理を行い得ると想定し、次に、本出願人は、北海道の広大な土地を利用した実物大試験を経て本発明を案出するに至った。
ちなみに、本実施例1に係る曝気池1は、平面的に見て、縦寸法(図1Bに示すX方向)が30m程度、横寸法(同Y方向)が33m程度(そのうち曝気領域3が30m程度)のコンクリート製で構築されている。すなわち、前記曝気池1(の池壁1a及び池底部)は、地盤の所望範囲を掘削し、コンクリートを打設して一体成形されている。
かくして、前記曝気池1は、前記非通水性の仕切り壁2によって、平面的に見て曝気領域3(30m×30m程度)と活性汚泥の沈殿分離領域4(3m×30m程度)との2種の領域に区分され、かつ、縦断面的に見て前記曝気領域3と前記活性汚泥の沈殿分離領域4とが下層部5(隙間高さ2m弱程度)では連通する構成で実施される。
また、前記仕切り壁2を傾斜面に形成した池壁1aの下端部と上端部との間に設ける意義は、傾斜面の範囲内に設けることにより可能な限り前記沈殿分離領域4への活性汚泥の進入(侵入)を防止するためである。
なお、前記池壁1aの傾斜角度は40度程度で実施しているが、勿論これに限定されるものではなく、図5にバリエーションを示したように、曝気池1の池底部を基準面として、θ=30〜70度程度の範囲内で好適に実施される。これは本出願人の経験値等に基づいて設定される。
例えば、北海道のセパレータ排水処理を前記曝気池1で行うに際し、均す程度で土木的に特に補強しない土を曝気池1の土台とする場合、土木構造物としての前記池壁1aの好ましい傾斜角度は30〜45度程度とされる。この傾斜角度は、セパレータ排水の濃度、北海道の水温、および曝気池1の処理効率を勘案しても丁度よい角度ということが、本出願人の経験値、実物大実験等から分かっている。
その他、図5Bに示したように前記池壁1aの傾斜角度を2段階式に形成して実施すると、前記沈降槽(活性汚泥の沈殿分離領域4)に必要な平面サイズを確保しつつ(前記段落[0021]参照)、前記沈殿分離領域4へ流入された活性汚泥の沈降効率を高めることができるので合理的である。
次に、前記曝気領域3で、適正な間隔で配設されたエアレーター6等の酸素供給撹拌手段により好気性微生物の動きを活発化させて曝気処理させる。この曝気処理手段は連続式で実施され、曝気処理を行いながら曝気領域3内に浮遊・沈降する活性汚泥が当該浮遊・沈降を繰り返して前記仕切り壁2の下方の連通部5を通って前記沈殿分離領域内4へ流入する。
そして、前記沈殿分離領域内4へ流入した活性汚泥は、前記池壁1aの傾斜面に沿って自然沈降が助長(促進)され、最終的には、当該池壁1aの下端部に集積される。これに伴い、前記沈殿分離領域4内では、処理水9が活性汚泥と速やかに効率良く分離され、越流堰7を越流し上澄水9として曝気池1の外へ排出される工程が連続的に繰り返される。
<シミュレーション1(実施例1=図1を参照)>
排水量 1,000m3/日
排水BOD 1,000mg/L=1.0g/L=1.0kg/m3
BOD量 1.0×1,000m3/日=1,000kg/日
沈殿分離領域(4)
必要面積1,000m3/日÷(10〜15m)/日≒90m2(例えば、3m(図5Aの符号B参照)×30mに設定)
曝気池(1)
必要容積1,000kg/日÷(0.15〜0.40)kg/m3/日≒3,600m3(例えば、30m×30m×4m(同符号H参照)に設定)
<シミュレーション2>
排水量 500m3/日
排水BOD 2,000mg/L=2.0g/L=2.0kg/m3
BOD量 2.0×500m3/日=1,000kg/日
沈殿分離領域(4)
必要面積500m3/日÷(10〜15m)/日≒45m2(例えば、1.5m×30mに設定)
曝気池(1)
必要容積1,000kg/日÷(0.15〜0.40)kg/m3/日≒3,600m3(例えば、30m×30m×4mに設定)
<シミュレーション3>
排水量 2,000m3/日
排水BOD 500mg/L=0.5g/L=0.5kg/m3
BOD量 0.5×2,000m3/日=1,000kg/日
沈殿分離領域(4)
必要面積2,000m3/日÷(10〜15m)/日≒180m2(例えば、3m×60mに設定)
曝気池(1)
必要容積1,000kg/日÷(0.15〜0.40)kg/m3/日≒3,600m3(例えば、60m×15m×4mに設定)
ちなみに、実施例1<シミュレーション1>に係る有機性排水の処理方法の実物大試験中、任意の3日間の記録はそれぞれ、下記のとおりであった。
有機性排水(の原液)8のBODが700mg/L、溶解性BODが550mg/Lのとき、処理水9のBODが11mg/L、溶解性BODが7.1mg/L。及び、有機性排水8のSSが180mg/Lのとき、処理水9のSSが37mg/L。
有機性排水8のBODが980mg/L、溶解性BODが740mg/Lのとき、処理水9のBODが65mg/L、溶解性BODが10mg/L。及び、有機性排水8のSSが330mg/Lのとき、処理水9のSSが120mg/L。
有機性排水8のBODが1100mg/L、溶解性BODが840mg/Lのとき、処理水9のBODが200mg/L、溶解性BODが99mg/L。及び、有機性排水8のSSが360mg/Lのとき、処理水9のSSが180mg/L。
以上、本出願人は、実施例1に係る有機性排水の処理方法によると概ね良好な処理結果を得ることができることを確認した。
この実施例2は、上記実施例1と比し、前記曝気池1の池底部における前記傾斜面に形成した池壁1aの下端部の近傍位置に、前記曝気処理された活性汚泥を貯留するための貯留領域を形成する堰き止め壁12を前記池底部から立ち上がる構成を新たに付加した点が相違する。その他の構成要素は、上記実施例1と同様なので同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例2に係る有機性排水の処理方法によれば、前記沈殿分離領域内4へ流入した曝気処理した活性汚泥の前記曝気領域3への戻りを前記堰き止め壁12による堰き止め効果により防止できるので、前記活性汚泥11を上記実施例1よりも更に集積させることができる。よって、前記余剰汚泥による農地還元に更に貢献できる。
また、前記堰き止め壁12を設けたことにより、図5に示したように、活性汚泥の集積作用を阻害するエアレーター6を、破線部で示すように前記沈殿分離領域4寄り位置に接近させて設置できる等、エアレーター6の設置バリエーションの自由度を高めることもできる。
なお、前記堰き止め壁12の設置部位は、図5Aに破線でも示したように、池壁1aの傾斜面の下端縁から2m程度の範囲内に設置することが活性汚泥の集積作用の点から好ましい。ちなみに、この堰き止め壁12は、曝気池1を打設コンクリートで構築する場合は一体的に構築され、後述する遮水シートを張設して構築する場合は打設コンクリートのほか、プラスチック板や金属板を張設して構築される。
この実施例3は、上記実施例1と比し、前記曝気池1の池底部における前記傾斜面に形成した池壁1aの下端部の近傍位置に、前記曝気処理された活性汚泥を貯留するための貯留領域を形成する凹部13を前記池底部よりも深く掘り下げた構成を付加した点が相違する。その他の構成要素は、上記実施例1と同様なので同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施例3に係る有機性排水の処理方法によれば、前記沈殿分離領域内4へ流入した曝気処理した活性汚泥の前記曝気領域3への戻りを前記凹部13による自由落下後の拘束効果により防止できるので、上記実施例2と同様に、前記活性汚泥11を上記実施例1よりも更に集積させることができる。よって、前記余剰汚泥による農地還元に更に貢献できる。もとより、前記凹部13の形態(大きさ、形状)は適宜設計変更可能である。
要するに、この実施例4は、上記実施例2と上記実施例3とのミックスタイプであり、特に説明するまでもなく、上記実施例1はもとより上記実施例2、3よりも更に前記活性汚泥11を集積させることができる。よって、前記余剰汚泥による農地還元に更に貢献できる。
例えば、前記曝気池1は、コンクリート製で実施しているが、所望領域を掘削機で掘削した跡に遮水シートを張設して実施することも勿論できる。この場合、前記非通水性の仕切り壁2は、プラスチック板、金属板、シルトフェンス、又はオイルフェンスで実施することが好ましい。
1a 池壁
2 非通水性の仕切り壁
3 曝気領域
4 活性汚泥の沈殿分離領域
5 下層部(連通部)
6 エアレーター
7 越流堰
8 中濃度の有機性排水(の原液)
9 処理水(上澄水)
10 有機性排水の処理システム
11 集積した活性汚泥
12 堰き止め壁
13 凹部
Claims (10)
- 澱粉工場の澱粉製造過程で発生する汁液を含む食品加工工場排水等の中濃度の有機性排水を連続式の活性汚泥法によって処理水を得るための曝気池を、非通水性の仕切り壁によって、平面的に見て曝気領域と活性汚泥の沈殿分離領域との2種の領域に区分し、かつ、縦断面的に見て前記曝気領域と前記活性汚泥の沈殿分離領域とが下層部では連通する構成とし、
さらに、前記活性汚泥の沈殿分離領域は、平面的に見て前記曝気池の池壁と前記非通水性の仕切り壁とで囲むように形成し、少なくとも前記仕切り壁と対面する側の池壁を、下端部から上端部へ向かって領域を増大させる方向へ傾斜する傾斜面に形成し、前記仕切り壁を、前記傾斜面の下端部と上端部との間に略鉛直に設けており、
前記曝気領域内で前記有機性排水を曝気処理する工程と、前記曝気処理された活性汚泥が前記仕切り壁の下方の連通部を通って前記沈殿分離領域内へ流入する工程と、前記沈殿分離領域内へ流入された前記活性汚泥の上澄み水を処理水として曝気池の外へ排出する工程とを連続的に繰り返すことを特徴とする、有機性排水の処理方法。 - 前記曝気池の池底部における前記傾斜面に形成した池壁の下端部の近傍位置に、前記曝気処理された活性汚泥を貯留するための貯留領域を形成する堰き止め壁を前記池底部から立ち上がる構成で設けることを特徴とする、請求項1に記載した有機性排水の処理方法。
- 前記曝気池の池底部における前記傾斜面に形成した池壁の下端部の近傍位置に、前記曝気処理された活性汚泥を貯留するための貯留領域を形成する凹部を前記池底部よりも深く掘り下げた構成で設けることを特徴とする、請求項1又は2に記載した有機性排水の処理方法。
- 前記沈殿分離領域内へ流入された前記活性汚泥の上澄み水を処理水として曝気池の外へ排出する工程に加え、前記池壁の傾斜面の下端部に集中的に貯留する活性汚泥をポンプで汲み上げて農地還元する工程を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載した有機性排水の処理方法。
- 澱粉工場の澱粉製造過程で発生する汁液を含む食品加工工場排水等の中濃度の有機性排水を連続式の活性汚泥法によって処理水を得るための曝気池を備えた有機性排水の処理システムであって、
前記曝気池は、非通水性の仕切り壁によって、平面的に見て曝気領域と活性汚泥の沈殿分離領域との2種の領域に区分され、かつ、縦断面的に見て前記曝気領域と前記沈殿分離領域とが下層部では連通する構成とされていること、
さらに、前記活性汚泥の沈殿分離領域は、平面的に見て前記曝気池の池壁と前記非通水性の仕切り壁とで囲むように形成され、少なくとも前記仕切り壁と対面する側の池壁は、下端部から上端部へ向かって領域を増大させる方向へ傾斜する傾斜面に形成され、前記仕切り壁は、前記傾斜面の下端部と上端部との間に略鉛直に設けられていること、
をそれぞれ特徴とする、有機性排水の処理システム。 - 前記曝気池の池底部における前記傾斜面に形成した池壁の下端部の近傍位置に、前記曝気処理された活性汚泥を貯留するための貯留領域を形成する堰き止め壁が前記池底部から立ち上がる構成で設けられていることを特徴とする、請求項5に記載した有機性排水の処理システム。
- 前記曝気池の池底部における前記傾斜面に形成した池壁の下端部の近傍位置に、前記曝気処理された活性汚泥を貯留するための貯留領域を形成する凹部が前記池底部よりも深く掘り下げた構成で設けられていることを特徴とする、請求項5又は6に記載した有機性排水の処理システム。
- 前記曝気領域における前記仕切り壁近傍位置に、前記池壁の傾斜面の下端部に集中的に貯留する活性汚泥を汲み上げて農地還元するためのポンプが設備されていることを特徴とする、請求項5〜7のいずれか1項に記載した有機性排水の処理システム。
- 前記非通水性の仕切り壁は、コンクリート板、プラスチック板、金属板、シルトフェンス、又はオイルフェンスであることを特徴とする、請求項5〜8のいずれか1項に記載した有機性排水の処理システム。
- 前記仕切り壁と対面する側の池壁の傾斜角は、曝気池の池底部を基準面として、30〜70度程度の範囲内に設定されていることを特徴とする、請求項5〜9のいずれか1項に記載した有機性排水の処理システム。
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