JP2021098166A - Sewage treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の一実施形態は、汚水処理装置に関する。 One embodiment of the present invention relates to a sewage treatment device.
従来、屎尿、家庭用排水等の浄化処理に使用する汚水処理装置として、流動する担体を用いた曝気槽を備えた汚水処理装置が知られている。このような曝気槽は、好気性細菌及び嫌気性細菌を付着させた多孔質担体を槽本体内に流動させることにより、汚水中の有機成分と窒素成分の同時除去を行うことができる。また、担体が槽本体内を流動するため、汚水、微生物及び酸素が効率よく接触し、高い汚水処理能力を実現することができるという特徴がある。このような汚水処理装置として、特許文献1に記載された汚水処理装置が知られている。
Conventionally, as a sewage treatment device used for purification treatment of human waste, domestic wastewater, etc., a sewage treatment device provided with an aeration tank using a flowing carrier is known. In such an aeration tank, the organic component and the nitrogen component in the sewage can be simultaneously removed by flowing a porous carrier to which aerobic bacteria and anaerobic bacteria are attached in the tank body. Further, since the carrier flows in the tank body, sewage, microorganisms and oxygen come into contact with each other efficiently, and a high sewage treatment capacity can be realized. As such a sewage treatment device, the sewage treatment device described in
特許文献1に記載される汚水処理装置では、担体流動曝気槽からの活性汚泥と処理水との混合液がスクリーン部を介して沈殿槽に送られる。このとき、処理水の移動に伴って汚水中に浮遊する複数の担体も移動するが、担体はスクリーン部を通れないため、担体流動曝気槽の中にとどまる。しかしながら、運転時は定常的に前述の混合液がスクリーン部を介して沈殿槽に送られるため、スクリーン部には、多くの担体が寄せ集められた状態となり、目詰まりの原因となる場合があった。
In the sewage treatment apparatus described in
本発明の一実施形態の課題の一つは、流動する担体を用いた汚水処理装置において担体スクリーンの目詰まりを防止することにある。 One of the problems of the embodiment of the present invention is to prevent clogging of the carrier screen in a sewage treatment apparatus using a flowing carrier.
本発明の一実施形態における汚水処理装置は、少なくとも第1処理槽と第2処理槽とに区分される槽本体と、前記第1処理槽の内部に設けられた担体と、前記第1処理槽と前記第2処理槽との間に設けられた担体スクリーンと、前記第1処理槽の内部に設けられた第1散気装置と、前記第2処理槽の内部に設けられた第2散気装置と、を含む。 The sewage treatment apparatus according to the embodiment of the present invention includes a tank body divided into at least a first treatment tank and a second treatment tank, a carrier provided inside the first treatment tank, and the first treatment tank. A carrier screen provided between the surface and the second treatment tank, a first air diffuser provided inside the first treatment tank, and a second air diffuser provided inside the second treatment tank. Including the device.
前記第1処理槽と前記第2処理槽とは、前記担体スクリーンにより区分されるとともに、当該担体スクリーンを介して連通してもよい。この場合、前記第2散気装置は、前記担体スクリーンに近接して配置されてもよい。 The first treatment tank and the second treatment tank may be separated by the carrier screen and may communicate with each other through the carrier screen. In this case, the second air diffuser may be placed in close proximity to the carrier screen.
前記第1処理槽と前記第2処理槽とは、パーティションにより区分されるとともに、当該パーティションに設けられた前記担体スクリーンを介して連通してもよい。この場合、前記第2散気装置は、前記パーティションに近接して配置されてもよい。 The first treatment tank and the second treatment tank may be separated by a partition and may communicate with each other via the carrier screen provided in the partition. In this case, the second air diffuser may be arranged in close proximity to the partition.
前記担体スクリーンは、前記パーティションに設けられた開口部における前記第1処理槽側の開口端に配置されていてもよい。 The carrier screen may be arranged at the opening end on the first treatment tank side in the opening provided in the partition.
前記担体スクリーンは、網状部材又はパンチングシートであってもよい。 The carrier screen may be a mesh member or a punching sheet.
前記第1処理槽は、流動する担体を用いた曝気槽であってもよい。また、前記第2処理槽は、前記曝気槽の下流に位置する沈殿槽であってもよい。 The first treatment tank may be an aeration tank using a flowing carrier. Further, the second treatment tank may be a settling tank located downstream of the aeration tank.
以下、本発明の実施形態について、図面等を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図面において、既出の図面に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings and the like. However, the present invention can be implemented in various aspects without departing from the gist thereof, and is not construed as being limited to the description contents of the embodiments illustrated below. The drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual embodiment in order to clarify the explanation, but this is merely an example and the interpretation of the present invention is limited. It's not something to do. In this specification and each drawing, elements having the same functions as those described with respect to the existing drawings may be designated by the same reference numerals and duplicate description may be omitted.
[汚水処理システムの構成]
図1は、本発明の一実施形態の汚水処理システム10の構成を示す図である。図1に示すように、本実施形態の汚水処理システム10は、調整槽11、担体流動曝気槽12、沈殿槽13、汚泥返送装置14、汚泥濃縮貯留槽15、消毒槽16、及び、放流槽17を含む。ただし、図1に示す例は一例に過ぎず、本実施形態の汚水処理システム10は、この例に限られるものではない。
[Configuration of sewage treatment system]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
調整槽11は、原水を一旦貯留して混合することにより、水質変動を均等化する処理槽である。また、調整槽11は、下流側の担体流動曝気槽12に供給される汚水の流量を一定にする役割も有する。
The adjusting
担体流動曝気槽12は、汚水中の有機物及び窒素の除去を行う処理槽である。有機物の除去(酸化分解)は、好気環境下における好気性細菌の作用により行われる。好気性細菌の作用により、有機物は、主に水と炭酸ガスなどに分解される。酸化分解に必要な酸素は散気装置などを用いて供給される。窒素の除去(脱窒)は、嫌気性環境下における嫌気性細菌の作用により行われる。具体的には、まず、アンモニア態窒素又は有機態窒素が硝化菌により硝酸態窒素又亜硝酸態窒素に変換される。その後硝酸態窒素又亜硝酸態窒素が脱窒菌により窒素ガスに還元される。本実施形態の担体流動曝気槽12の詳細な機能については、後述する。
The carrier
沈殿槽13は、担体流動曝気槽12から放流された汚泥と処理水とが混ざった汚泥水を静置し、汚泥と処理水の密度差を利用して、汚泥を沈降させて分離する処理槽である。
The
汚泥返送装置14は、沈殿槽13で分離した汚泥を上流側の調整槽11に戻すための装置である。汚泥返送装置14は、例えばエアリフトポンプ及び返送管等で構成される。汚泥返送装置14は、汚泥の自動計量を行う機能を有する。この機能により、汚泥返送装置14は、担体流動曝気槽12内の汚泥の量が設定値となるように、調整槽11等に戻す汚泥の量を調整する機能を有する。なお、本実施形態の汚泥返送装置14は、沈殿槽13及び担体流動曝気槽12の両方から汚泥を返送することが可能である。また、汚泥返送装置14は、移送した汚泥を沈殿槽13だけでなく、担体流動曝気槽12に戻すことも可能である。
The
汚泥濃縮貯留槽15は、汚泥返送装置14によって担体流動曝気槽12及び沈殿槽13から移送した汚泥を濃縮する機能と濃縮した汚泥を貯留する機能とを有する処理槽である。本実施形態では、汚泥を沈殿させた後に脱離液を引き抜く沈殿濃縮法により汚泥濃度を高めている。本実施形態では、担体流動曝気槽12又は沈殿槽13から移送された汚泥は、汚泥濃縮貯留槽15に一旦貯留された後、調整槽11又は担体流動曝気槽12に返送される。
The sludge
消毒槽16は、沈殿槽13から放流された処理水を薬剤と接触させて消毒(殺菌)を行い、衛生的に安全な水にする機能を有する処理槽である。
The
放流槽17は、消毒槽16によって消毒された処理水を貯留する槽である。放流槽17に貯留された処理水は、下水道等に放流される。
The
次に、本実施形態の汚水処理システム10のうち、上述した担体流動曝気槽12、沈殿槽13及び汚泥返送装置14で構成される汚水処理装置100について、詳細に説明する。
Next, among the
[汚水処理装置の構成]
図2は、本発明の一実施形態の汚水処理装置100の構成を示す図である。本実施形態では、担体流動曝気槽12と沈殿槽13とが一体化された例を示すが、それぞれが別の処理槽として構成されていてもよい。
[Configuration of sewage treatment equipment]
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a
槽本体110は、担体流動曝気槽12と沈殿槽13の外枠となる部材である。槽本体110は、プラスチック、鉄骨、鉄筋又はコンクリート等を用いて構成することができるが、これらの材料に限られるものではない。本実施形態では、槽本体110の内側には、パーティション112が設けられている。すなわち、槽本体110は、パーティション112によって、第1処理槽(担体流動曝気槽12)と第2処理槽(沈殿槽13)とに区分される。なお、本明細書中において、担体流動曝気槽12における「槽本体」とは、担体流動曝気槽12として機能する領域を囲む槽本体110とパーティション112を含む。槽本体110とパーティション112とは一体物であってもよいし、別体であってもよい。また、ここでは、槽本体110をパーティション112によって2つの処理槽に区分する例を示したが、3つ以上の処理槽に区分してもよい。
The
本実施形態では、槽本体110の内側に設けられたパーティション112に担体スクリーン114が設けられている。つまり、担体流動曝気槽12と沈殿槽13とは、担体スクリーン114を介して相互に連通する。本実施形態では、担体スクリーン114は、パーティション112に設けられた開口部112aに配置される。具体的には、担体スクリーン114は、開口部112aの上流側の開口端、すなわち担体流動曝気槽12の側の開口端(沈殿槽13の側と反対側の開口端)に配置される。
In the present embodiment, the
担体スクリーン114は、板状の部材に所定サイズの貫通穴が設けられた部材である。担体スクリーン114は、担体流動曝気槽12から沈殿槽13へ汚泥水を通過させつつ、担体流動曝気槽12から沈殿槽13への担体150の流出を防ぐ役割を有する。担体スクリーン114としては、例えば、網状部材、パンチングシート(金属又は樹脂等で構成されたシート状部材に、パンチングにより穴あけ加工を施した部材)等を用いることができる。
The
槽本体110の上流側には、原水流入管116、原水計量槽117及び原水供給管118が設けられている。原水計量槽117は、原水流入管116を介して上流側設備(本実施形態では調整槽11)から放流された汚水(原水)を計量する機能を有する。本実施形態では、原水計量槽117を用いることにより、原水供給管118を介して適切な量の汚水を担体流動曝気槽12に供給することができる。
A raw
槽本体110の内部には、槽本体110の内壁(及びパーティション112)から離隔して筒状部材120が設けられている。筒状部材120は、上下方向に開口端を有したパイプ状の部材であり、プラスチック材料等で構成される。図2に示すように、筒状部材120は、運転時には汚水160中に水没するように配置される。なお、筒状部材120の外形は、円筒状に限らず、角柱状等の多角形状であってもよい。また、筒状部材120の長さは、300mm以上3000mm以下(好ましくは、500mm以上2000mm以下)、断面の直径又は対角線の長さは、30mm以上250mm以下(好ましくは、50mm以上200mm以下)であればよい。
Inside the
また、槽本体110の内部には、第1散気装置130及び第2散気装置135a〜135cが設けられている。第1散気装置130及び第2散気装置135a〜135cは、図示しないブロワに接続された送気管137に接続されている。
Further, inside the tank
第1散気装置130は、気泡を発生する装置であり、筒状部材120の直下に設けられている。本実施形態では、第1散気装置130によって発生した気泡は、筒状部材120の内側を通過しながら汚水面160aに向かって上昇する。そのような構成とするため、第1散気装置130の径又は幅は、筒状部材120の径又は幅よりも小さくなっている。換言すれば、平面視において、第1散気装置130の外縁は、筒状部材120の内縁(内壁の輪郭)の内側に位置する。ただし、この例に限らず、第1散気装置130の径又は幅は、筒状部材120の径又は幅と同等であってもよい。
The
第2散気装置135a〜135cも気泡を発生する装置である。本実施形態では、第2散気装置135a及び135bは、担体流動曝気槽12内に設けられる。第2散気装置135cは、沈殿槽13内に設けられる。本実施形態では、第2散気装置135aは、槽本体110の内壁付近に設けられ、第2散気装置135bは、パーティション112付近に設けられる。つまり、第2散気装置135a及び135bは、筒状部材120から離隔して設けられる。
The
第2散気装置135cは、沈殿槽13の内部において、パーティション112に近接して配置される。このような配置とした場合、第2散気装置135cから発生した気泡により生じた上向流は、担体スクリーン114の裏面(沈殿槽13側の面)の近傍に渦流を形成する。また、気泡により生じた上向流は、担体スクリーン114に対し、沈殿槽13から担体流動曝気槽12へと向かう水流を発生させる。そのため、本実施形態によれば、担体スクリーン114の表面(担体流動曝気槽12側の面)に寄せられて付着した担体150を担体流動曝気槽12側へと押し戻すことができる。
The
汚泥返送装置14は、エアリフトポンプ142a及び142b、汚泥返送管144、汚泥計量槽145、並びに、汚泥供給管146を有する。エアリフトポンプ142aは、担体流動曝気槽12の内部に配置され、担体流動曝気槽12の底部に溜まった汚泥を吸い上げる役割を果たす。同様に、エアリフトポンプ142bは、沈殿槽13の内部に配置され、沈殿槽13の底部に溜まった汚泥を吸い上げる役割を果たす。
The
上述のように、本実施形態では、沈殿槽13に設けた第2散気装置135cの作用により、担体スクリーン114に付着した担体150が、担体スクリーン114から脱離する。その際、担体150の表面から脱離した生物膜(活性汚泥)が担体流動曝気槽12の底部に沈降する。つまり、パーティション112の近傍には、担体150から脱離した汚泥が溜まりやすい。そのため、担体流動曝気槽12に設けられるエアリフトポンプ142aは、パーティション112の近傍に配置される。
As described above, in the present embodiment, the
エアリフトポンプ142a及び142bによって吸い上げられた汚泥は、汚泥返送管144を介して汚泥計量槽145に供給される。汚泥計量槽145では、下流側設備(本実施形態では、担体流動曝気槽12及び沈殿槽13)から吸い上げられた汚泥を計量する機能を有する。本実施形態では、汚泥計量槽145を用いることにより、汚泥供給管146を介して適切な量の汚泥を担体流動曝気槽12に戻し、担体流動曝気槽12の内部の汚泥量を設定値となるように調整する。なお、図示は省略するが、汚泥返送管144は、図1に示した汚泥濃縮貯留槽15を経由して汚泥計量槽145に接続されている。すなわち、本実施形態では、エアリフトポンプ142a及び142bを用いた移送した汚泥を、一旦、汚泥濃縮貯留槽15に貯め、その後、調整槽11又は担体流動曝気槽12に対して適切な量の汚泥を戻す構成となっている。
The sludge sucked up by the
以上の構成を有する槽本体110の内部には、硝化菌及び脱窒菌を内部に保持する担体150が、担体流動曝気槽12の体積に対して20%以上35%以下(好ましくは25%以上30%以下)の充填率(容積占有率)で充填される。なお、実験的には、充填率が20%を下回ると脱窒機能が低下し、充填率が35%を超えると担体の流動性が悪化することが分かっている。
Inside the
担体150は、槽内における流動性を考慮すると、比重がほぼ1であることが好ましい。また、担体150は、外形寸法が10mm以上300mm以下(好ましくは10mm以上30mm以下)、断面の直径又は対角線の長さが10mm以上50mm以下(好ましくは10mm以上30mm以下)の円柱状、円筒状又は角柱状の多孔質担体である。外形寸法及び断面の直径もしくは対角線の長さがこれらの数値範囲を超えると、流動性が悪化してしまうため、好ましくない。また、逆に、外形寸法及び断面の直径もしくは対角線の長さがこれらの数値範囲を下回ると、後述する担体150の内部の嫌気性領域が減少してしまうため、脱窒能力が低下して好ましくない。なお、担体150として3辺が等しい角柱状の担体を用いると、すべての面から同等の速度で汚水が進行するため、汚水処理の管理の点で有利である。
The
担体150の材料としては、例えばウレタン樹脂又はポリエチレン樹脂を用いることができる。特に、担体150は、耐摩耗性を有することが望ましく、ウレタン樹脂を用いる場合は、エーテル系の連続気泡性のポリウレタンを用いることが好ましい。本実施形態では、角柱状のウレタン製多孔質担体を用いる。
As the material of the
ただし、担体150のサイズ及び材料は、担体150の外層部に硝化菌を保持し、内層部に脱窒菌を保持し得るサイズ及び材料であれば、上述の例に限られるものではない。本発明者らの知見によれば、担体150として、試料厚さが30mm、風速2m/秒の条件下において、空気濾過抵抗Pが10mmH2O以上100mmH2O以下であるポリエチレン製又はウレタン製の板状部材から切り出した素材を用いることが好ましい。
However, the size and material of the
[汚水処理方法の構成]
以上の構成を有する汚水処理装置100について、その動作(すなわち、汚水処理方法)について説明する。
[Structure of sewage treatment method]
The operation (that is, the sewage treatment method) of the
図2に示すように、担体流動曝気槽12及び沈殿槽13の内部には、原水供給管118から供給された汚水160が溜められる。本実施形態の場合、担体流動曝気槽12と沈殿槽13とが担体スクリーン114を介して連通しているため、両者の汚水面160aの高さは同じである。
As shown in FIG. 2, the
担体流動曝気槽12では、汚水160の中に複数の担体150が分散して存在する。これら複数の担体150は、運転時において、第1散気装置130並びに第2散気装置135a及び135bから発生する気泡が形成する水流によって、担体流動曝気槽12の内部を流動する。
In the carrier
このとき、第1散気装置130並びに第2散気装置135a及び135bの直上には、上昇する気泡によって上向流が発生する。これらの上向流によって汚水面160aに向かって押し上げられた汚水160は、第1散気装置130並びに第2散気装置135a及び135bの存在しない領域において槽本体110の底部に向かって下降する。つまり、第1散気装置130と第2散気装置135aとの間、及び、第1散気装置130と第2散気装置135bとの間には、下向流が発生する。したがって、担体流動曝気槽12の内部には、図2に矢印で示すような汚水160の回流が生じ、この回流によって複数の担体150が槽内を流動(循環)する。
At this time, an upward flow is generated by the rising air bubbles directly above the
ここで、第1散気装置130並びに第2散気装置135a及び135bの直上の領域を「散気領域」と呼ぶ。本実施形態では、第1散気装置130の直上の領域を第1散気領域162と呼び、第2散気装置135a及び135bの直上の領域をそれぞれ第2散気領域162a及び162bと呼ぶ。
Here, the region directly above the
第1散気領域162は、第1散気装置130によって好気性細菌が活動するのに十分な量の空気が送り込まれている。第1散気領域162は、溶解効率の高い大量の酸素を噴出することにより形成される領域であるため、溶存酸素量が他の領域と比較して非常に高い。特に、筒状部材120の内側では、狭い空間内に大量の気泡が供給されるため、酸素濃度が極めて高くなる。そのため、筒状部材120の内側の領域は、好気性環境下に維持される。本実施形態では、筒状部材120の内側の領域のように、好気性環境下にある領域を「好気性領域」と呼ぶ。
The first
なお、本実施形態の第2散気領域162a及び162bは、散気は行われているものの、第1散気領域162ほど溶存酸素量の高い領域ではない。第2散気装置135a及び135bは、あくまで汚水の循環を目的とした散気装置であり、上向流を発生し得る程度の気泡を発生することができればよい。そのため、第2散気装置135a及び135bは、第1散気装置130よりも空気供給量が少ないものであってもよい。
Although the second air-dissipating
また、第1散気領域162と第2散気領域162aとの間、及び、第1散気領域162と第2散気領域162bとの間の領域を「非散気領域」と呼ぶ。非散気領域164は、筒状部材120の内側の領域に比べて溶存酸素量が少ない領域であり、嫌気性環境下に維持される。本実施形態では、筒状部材120の周囲の領域のように、嫌気性環境下にある領域を「嫌気性領域」と呼ぶ。なお、本実施形態では、非散気領域164を嫌気性環境に維持することが重要である。例えば、非散気領域164は、第1散気領域162に比べて溶存酸素量が1/3以下(好ましくは1/5以下、さらに好ましくは1/10以下)であることが望ましい。。例えば、第1散気領域162の溶存酸素量は、0.8mg/l以上であることが好ましく、非散気領域164の溶存酸素量は、0.3mg/l以下であることが好ましい。
Further, the region between the first
以上のように、本実施形態では、筒状部材120の内部に対して選択的に散気を行う(すなわち、筒状部材120の内部には散気を行い、筒状部材120の周囲には散気を行わない)ことにより、担体流動曝気槽12の内部に、上向流を有する好気性領域(具体的には、筒状部材120の内部の第1散気領域162)と、下向流を有する嫌気性領域(具体的には、非散気領域164)と、を形成する。また、図2の矢印で示すように、複数の担体150は、好気性領域を上昇して、嫌気性領域を下降するように循環する。すなわち、本実施形態の担体150は、好気性領域と嫌気性領域とを交互に通過するように循環する。
As described above, in the present embodiment, air is selectively diffused inside the tubular member 120 (that is, air is diffused inside the
担体150が好気性領域にあるとき、担体150の外層部(担体150の外表面に近い部分)では、好気性細菌による有機物(炭素化合物)の酸化分解が活発に行われる。すなわち、本実施形態の担体流動曝気槽12の場合、好気性領域が形成される筒状部材120の内側において有機物が効率よく分解される。そのため、筒状部材120の内側では、汚水160中の生物化学的酸素要求量(BOD)が低下する。
When the
汚水160中のBODが低下すると、担体150の外層部では、有機物の代わりにアンモニアが酸化されるようになる。具体的には、筒状部材120の内側では、担体150の外層部において、好気性細菌である硝化菌によるアンモニア態窒素又は有機態窒素の硝化が行われる。この硝化作用により、アンモニア態窒素又は有機態窒素は、硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素に変換される。担体150の外層部で変換された硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素は、引き続き担体150の内層部に進行する。
When the BOD in the
担体150の内層部は、酸素が十分に供給されないため、酸素が欠乏した領域、すなわち嫌気性領域となっている。担体150の内層部に形成された嫌気性領域では、主に脱窒菌が働き、硝酸態窒素又は亜硝酸態窒素を還元して窒素ガスに変換する(脱窒作用)。変換された窒素ガスは、汚水160の中を通って大気中へと放出される。
Since the inner layer portion of the
以上のような流れによって、担体150の内部では、外層部において硝化菌による硝化作用が行われ、内層部において脱窒菌による脱窒作用が行われる。このように本実施形態の担体流動曝気槽12では、有機物の酸化除去と窒素の除去とを同時に実現することができる。
Due to the above flow, inside the
ここで、本実施形態の汚水処理装置100において、担体150を、好気性領域と嫌気性領域とを交互に通過させる理由について説明する。
Here, in the
上述のとおり、担体の内部では、外層部において硝化菌による硝化作用が行われ、内層部において脱窒菌による脱窒作用が行われる。しかしながら、前述の特許文献1にも記載されるとおり、連続的に曝気処理を行うと、次第に窒素除去率が低下するという問題があった。特許文献1では、窒素除去率の低下が担体内部の嫌気性領域の減少によるものと想定し、担体のサイズを大きくして相対的に担体内部の嫌気性領域を拡大するというアプローチを採用している。これに対し、本実施形態の担体流動曝気槽12では、特許文献1に記載されたアプローチとは異なり、担体内部の脱窒菌に対して意図的にストレスを与えることにより、脱窒菌を活性化して、脱窒作用を維持するというアプローチを採用している。
As described above, inside the carrier, a nitrifying action by nitrifying bacteria is performed in the outer layer portion, and a denitrifying action by denitrifying bacteria is performed in the inner layer portion. However, as described in
本発明者らは、上述の窒素除去率の低下は、脱窒素菌が、酸素の欠乏した状態に慣れてしまうことに起因すると考えた。脱窒菌は、運転開始時には、有機物又はアンモニアの分解に必要な酸素を得るために、積極的に硝酸態窒素等の還元(脱窒)を行う。しかしながら、脱窒菌が、硝酸態窒素等が常に供給される環境に慣れてしまうと、酸素を取得する積極性を失い、低活性になってしまうと考えられる。つまり、本発明者らは、担体の外層部において硝化菌による硝化作用が活発に行われる事が、脱窒菌の低活性化を招く要因になっている可能性があると考えた。 The present inventors considered that the above-mentioned decrease in the nitrogen removal rate was caused by the denitrifying bacteria becoming accustomed to the oxygen-deficient state. At the start of operation, the denitrifying bacterium actively reduces (denitrifies) nitrate nitrogen and the like in order to obtain oxygen necessary for decomposing organic matter or ammonia. However, if the denitrifying bacteria become accustomed to the environment in which nitrate nitrogen or the like is constantly supplied, it is considered that the denitrifying bacteria lose their aggressiveness of acquiring oxygen and become low in activity. That is, the present inventors considered that the active nitrification by nitrifying bacteria in the outer layer portion of the carrier may be a factor leading to the hypoactivation of denitrifying bacteria.
そこで、本発明者らは、担体の外層部における硝化作用の進行を間欠的に抑制し、担体の内層部に硝酸態窒素等が供給されない状態を作り出すことにより、意図的に脱窒菌に対してストレスを与えることにした。すなわち、本発明者らは、脱窒菌を間欠的に酸素が欠乏した状態に置くことにより、脱窒菌が積極的に酸素を要求する状態(つまり、活性化した状態)を維持することができると考えた。 Therefore, the present inventors intentionally resist denitrifying bacteria by intermittently suppressing the progress of nitrification in the outer layer of the carrier and creating a state in which nitrate nitrogen or the like is not supplied to the inner layer of the carrier. I decided to give it stress. That is, the present inventors can maintain a state in which the denitrifying bacteria actively demand oxygen (that is, an activated state) by intermittently placing the denitrifying bacteria in a state of oxygen deficiency. Thought.
以上のように、本実施形態の担体流動曝気槽12は、担体150を常に好気性環境下(好気性領域)に置くのではなく、一定期間、担体150を嫌気性環境下(嫌気性領域)に置くことにより、担体150の内層部における脱窒菌の働きを活性化させる構成となっている。すなわち、本実施形態の担体流動曝気槽12を含む汚水処理装置100は、担体150が好気性領域と嫌気性領域とを交互に通過する状態を維持することにより、担体150の内部に存在する脱窒菌の活性を維持させ、脱窒作用の経時的な低下を抑制することができる。
As described above, in the carrier
[担体流動曝気槽の具体的構成]
図3及び図4は、本発明の一実施形態の汚水処理装置100の具体的な構成を示す図である。より具体的には、図3(A)は、汚水処理装置100の平面図である。図3(B)は、汚水処理装置100の側面図である。図4は、汚水処理装置100における担体流動曝気槽12の内部を、槽本体110の長手方向に沿って見た断面図である。なお、図3(A)、図3(B)及び図4において使用する符号は、図1及び図2で用いた符号と同じ要素を指す。
[Specific configuration of carrier fluid aeration tank]
3 and 4 are diagrams showing a specific configuration of the
図3(A)及び図3(B)に示す例では、槽本体110の内部に2つの筒状部材、すなわち筒状部材120a及び120bが配置される。筒状部材120aの下方には、第1散気装置130aが配置され、筒状部材120bの下方には、第1散気装置130bが配置される。ただし、筒状部材120の個数は、この例に限られるものではなく、担体流動曝気槽12の内部には、1つの筒状部材120が配置されてもよいし、3つ以上の筒状部材120が配置されてもよい。
In the example shown in FIGS. 3A and 3B, two tubular members, that is,
また、槽本体110の内部には、3つのエアリフトポンプ142a〜142cが配置される。3つのエアリフトポンプ142a〜142cのうち、エアリフトポンプ142a及び142cは、担体流動曝気槽12の内部に配置され、エアリフトポンプ142bは、沈殿槽13の内部に配置される。
Further, three
また、槽本体110の内部には、第2散気装置135a〜135cが配置される。第2散気装置135a及び135bは、いずれも担体流動曝気槽12の内部において、槽本体110又はパーティション112の近傍に配置される。なお、前述の筒状部材120a及び120b(並びに、第1散気装置130a及び130b)は、一対の第2散気装置135a及び135bを結ぶ直線上に配置されている。
Further, the
図5は、担体スクリーン114の近傍における水流の動きを模式的に示す拡大図である。担体スクリーン114は、パーティション112の開口部112aにおける担体流動曝気槽12側の開口端112a−1(沈殿槽13側と反対側の開口端)に配置される。このとき、担体スクリーン114の2つの面のうち、担体流動曝気槽12側の面を表面114aとし、沈殿槽13側の面を裏面114bとする。図3(B)及び図4に示すように、担体スクリーン114の上部は、汚水160の汚水面160aよりも上方に位置する。本実施形態では、第2散気装置135cに起因する上向流によって上方に押し上げられた汚水面160aが下方に戻る際の水流で、担体150を担体流動曝気槽12側に押し戻す。そのため、担体スクリーン114の上部が汚水面160aよりも上方に位置していた方が、上記水流を担体スクリーン114に対して直接作用させることができ、担体150を担体スクリーン114から脱離させやすくなるという効果がある。ただし、この例に限らず、担体スクリーン114は、汚水160中に完全に水没するように配置されてもよい。
FIG. 5 is an enlarged view schematically showing the movement of the water flow in the vicinity of the
前述のとおり、第2散気装置135cは、沈殿槽13の内部において、パーティション112の近傍に配置される。そのため、第2散気装置135cによって形成された第2散気領域162bは、前述の開口部112a近傍を通過する。第2散気装置135cによって形成された第2散気領域162bは、上向流160bを形成する。上向流160bは、汚水面160aに当たることにより、横方向への水流を発生させる。これにより、図5に示すように、沈殿槽13の槽内には、沈殿槽13から担体流動曝気槽12に向かう直進流160cが発生する。
As described above, the
担体流動曝気槽12へと向かう直進流160cは、担体スクリーン114の貫通穴に詰まった担体150や汚泥を担体流動曝気槽12へと押し戻すように作用する。つまり、直進流160cは、担体スクリーン114の表面114aに担体150が詰まらないように作用し、担体スクリーン114の目詰まりを防止する。このように、本実施形態の汚水処理装置100は、沈殿槽13に配置した第2散気装置135cによって沈殿槽13から担体流動曝気槽12に向かう直進流160cを形成し、担体スクリーン114の目詰まりを防止する機能を有する。
The
さらに、担体スクリーン114の裏面114b側には、直進流160cが担体スクリーン114の裏面114bに当たることにより、反転流(渦流)160dが発生する。反転流160dは、担体スクリーン114の裏面114bに付着した汚泥等を除去する役割を有し、担体スクリーン114の目詰まり防止に寄与する。
Further, on the
また、図3(A)、図3(B)及び図4に示す例では、前述の筒状部材120a及び120b、第1散気装置130a及び130b、第2散気装置135a〜135c、及びエアリフトポンプ142a〜142cが略同一の直線上に並んで配置され、担体スクリーン114も同じ直線上に並んで配置されている。
Further, in the examples shown in FIGS. 3 (A), 3 (B) and 4, the above-mentioned
以上の構成を有する汚水処理装置100は、筒状部材120a及び120bの両方の内側が好気性領域として機能し、それらの周囲が嫌気性領域として機能する。そのため、担体流動曝気槽12の内部において、担体150の内部に存在する脱窒菌の活性を効率良く向上させることが可能である。すなわち、担体流動を用いた汚水処理において脱窒機能の低下を抑制することができ、汚水処理装置100の処理効率の改善を図ることができる。
(変形例1)
本実施形態では、担体流動曝気槽12の内部に第2散気装置135a及び135bを設けて汚水160を回流させる例について説明したが、本実施形態は、この構成に限られるものではない。例えば、筒状部材120の内部には多量の空気が送り込まれるため、強い上向流が生じ、筒状部材120の下方側の開口端の周囲には負圧が生じる。つまり、筒状部材120の周囲には、図2の矢印で示すような回流(筒状部材120の上端から下端への向かう回流)が自然と形成される。
In the
(Modification example 1)
In the present embodiment, an example in which the
したがって、図2に示す構成において、担体流動曝気槽12から第2散気装置135a及び135bを省略しても、担体150を、好気性領域と嫌気性領域とを交互に通過するように循環させることが可能である。
Therefore, in the configuration shown in FIG. 2, even if the
(変形例2)
本実施形態では、担体流動曝気槽12の内部に筒状部材120を設けて汚水160を回流させる例について説明したが、本実施形態は、この構成に限られるものではない。例えば、図2に示す汚水処理装置100から筒状部材120を省略し、槽内全体を散気領域としてもよい。この場合、第1散気装置130と第2散気装置135a及び135bとを区別する必要はなく、共通の散気装置を用いることができる。また、他の例として、担体流動曝気槽12の底部に、線状の散気装置を複数並べたり面状の散気装置を設けたりして、槽内全体を散気領域としてもよい。
(Modification 2)
In the present embodiment, an example in which the
本変形例2の場合、筒状部材120が配置された場合に比べて強い回流は発生しないが、全体的に担体流動曝気槽12から沈殿槽13に向かう流れが生じる。そのため、筒状部材120が無くても担体スクリーン114には担体150が集まる。この場合においても、沈殿槽13に第2散気装置135cを配置し、沈殿槽13から担体流動曝気槽12に向かう直進流160cを形成することにより、担体スクリーン114の目詰まりを防ぐことができる。
In the case of the present modification 2, a strong circulation does not occur as compared with the case where the
(変形例3)
本実施形態では、パーティション112により、槽本体110を担体流動曝気槽12と沈殿槽13とに区分し、パーティション112に設けられた担体スクリーン114を用いて担体流動曝気槽12と沈殿槽13とを連通させる例について説明したが、本実施形態は、この構成に限られるものではない。例えば、汚水処理装置の規模が小さい場合(すなわち、槽本体110が小さい場合)は、担体スクリーン114により、槽本体110を担体流動曝気槽12と沈殿槽13とに区分することもできる。この場合においても、担体流動曝気槽12と沈殿槽13とは担体スクリーン114を介して連通する。また、沈殿槽13に第2散気装置135cを配置し、沈殿槽13から担体流動曝気槽12に向かう直進流160cを形成することにより、担体スクリーン114の目詰まりを防ぐことができる。担体スクリーン114に近接して第2散気装置135cを設けることにより、さらに効率よく担体スクリーン114の目詰まりを防ぐことができる。
(Modification example 3)
In the present embodiment, the
本発明の実施形態及びその変形例は、相互に矛盾しない限りにおいて、適宜組み合わせて実施することができる。上述した実施形態の曝気槽、汚水処理装置及び汚水処理方法を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。 Embodiments of the present invention and modifications thereof can be carried out in appropriate combinations as long as they do not contradict each other. Based on the aeration tank, sewage treatment device, and sewage treatment method of the above-described embodiment, those skilled in the art appropriately add, delete, or change the design, or add, omit, or change the conditions. Are also included in the scope of the present invention as long as they have the gist of the present invention.
また、上述した実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、又は、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。 In addition, even if the action and effect are different from the action and effect brought about by the embodiment of the above-described embodiment, those that are clear from the description of the present specification or those that can be easily predicted by those skilled in the art are of course. Is understood to be brought about by the present invention.
10…汚水処理システム、11…調整槽、12…担体流動曝気槽、13…沈殿槽、14…汚泥返送装置、15…汚泥濃縮貯留槽、16…消毒槽、17…放流槽、100…汚水処理装置、110…槽本体、112…パーティション、112a…開口部、112a−1…開口端、114…担体スクリーン、114a…表面、114b…裏面、116…原水流入管、117…原水計量槽、118…原水供給管、120…筒状部材、120a、120b…筒状部材、130、130a、130b…第1散気装置、135a〜135c…第2散気装置、137…送気管、142a〜142c…エアリフトポンプ、144…汚泥返送管、145…汚泥計量槽、146…汚泥供給管、150…担体、160…汚水、160a…汚水面、160b…上向流、160c…直進流、160d…反転流、162…第1散気領域、162a、162b…第2散気領域、164…非散気領域
10 ... Sewage treatment system, 11 ... Adjustment tank, 12 ... Carrier fluid aeration tank, 13 ... Sedimentation tank, 14 ... Sludge return device, 15 ... Sludge concentration storage tank, 16 ... Disinfection tank, 17 ... Discharge tank, 100 ... Sewage treatment Equipment, 110 ... Tank body, 112 ... Partition, 112a ... Opening, 112a-1 ... Open end, 114 ... Carrier screen, 114a ... Front surface, 114b ... Back surface, 116 ... Raw
Claims (8)
前記第1処理槽の内部に設けられた担体と、
前記第1処理槽と前記第2処理槽との間に設けられた担体スクリーンと、
前記第1処理槽の内部に設けられた第1散気装置と、
前記第2処理槽の内部に設けられた第2散気装置と、
を含む、汚水処理装置。 At least the tank body divided into the first treatment tank and the second treatment tank,
With the carrier provided inside the first treatment tank,
A carrier screen provided between the first treatment tank and the second treatment tank,
The first air diffuser provided inside the first treatment tank and
A second air diffuser provided inside the second treatment tank and
Including sewage treatment equipment.
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