JP2023005543A - 排水処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】好気性微生物処理装置の障害を解決し、さらに有機性高分子凝集剤を有効に活用することでコスト削減を計る。【解決手段】好気性微生物処理手段と、好気性微生物処理手段から排出される汚泥に有機性高分子凝集剤を加えて凝集反応させる凝集手段と、凝集手段で凝集した凝集汚泥を重力脱水部および加圧脱水部で順次脱水処理する固液分離手段とからなる排水処理装置であって、固液分離手段は、重力脱水部に供給される凝集汚泥を加圧脱水部から脱水汚泥として排出し、加圧脱水部から排出される脱離水を凝集手段に戻すように構成されていることを特徴とする排水処理装置。【選択図】図1

Description

本発明は好気性微生物処理手段と当該好気性微生物処理手段から排出される汚泥を固液分離する固液分離手段とが組み合わされた排水処理装置に関する。
食品工場等の工場から排出される有機性排水を処理する装置として、好気性微生物処理装置と固液分離装置とが組み合わせされた排水処理装置が用いられることが多い。
図6は従来の上記排水処理装置51のフローを示す説明図であって、排水は曝気槽2に送給され、曝気槽2内の好気性微生物により排水中の有機物は分解される。
なお図6には図示が省略されているが、工場から排出される排水には粗大固形物が含まれることが多いため、排水はまずスクリーンで処理され粗大固形物が除かれる。また工場から排出される排水は断続的に排出されるため、排水処理装置において一定流量で処理できるようにするため、粗大固形物が除かれた排水は調整槽に一旦貯留されるのが普通である。
曝気槽2で処理された有機物からなる懸濁物質を含む処理水は沈殿槽3に供給され、自然沈降作用によって懸濁物質は汚泥として分離され、汚泥が分離された処理水は沈殿槽3から排出される。
一方、沈殿槽3で分離された汚泥の一部は返送汚泥5として曝気槽2に戻され、また余剰の汚泥6は凝集槽7に送給される。
凝集槽7には凝集剤として有機性高分子凝集剤8が加えられ、攪拌機9で撹拌されることにより、汚泥は凝集して凝集汚泥となる。
なお使用される凝集剤としては無機凝集剤も併用されることがあるが、凝集効果および経済的理由により有機性高分子凝集剤が用いられる。
次いで凝集汚泥は供給管10により、スクリュープレス型固液分離装置11に供給される。
スクリュープレス型固液分離装置11は、一端にホッパーなどの凝集汚泥の投入口12を有し、他端に脱水汚泥の排出部13を有し、パンチングメタルなどからなる外筒14内に、排出部13側の径を大とし、投入口12側の径を小としたスクリュー胴15が回転自在に設置されたもので、当該スクリュー胴15にスクリュー羽根16がスパイラル状に付設されたものであり、特許文献1に開示されるものなどが知られている。
スクリュープレス型固液分離装置11で凝集汚泥を脱水処理する操作としては、投入口12に凝集汚泥を投入しつつ、減速機(図示せず)を介してモータ17によってスクリュー胴15をゆっくりと回転させる。このようにすると凝集汚泥はスクリュー羽根16によって排出部13方向に押し出される。
このような押し出される過程で、投入口12の直下および凝集汚泥がそれほど密に押し込められていない投入口12付近の重力脱水部Aにおいて、凝集汚泥中の水分は主にろ過作用によって脱離水として外筒14を透過する。
続いて凝集汚泥はスクリュー羽根16によって排出口13の方向に押し出されるが、外筒14とスクリュー胴15とから形成される加圧脱水部Bにおいて、その容積が排出部13に近づくにつれて徐々に小さくなってくるので、凝集汚泥は徐々に圧搾され、残留している凝集汚泥中の水分は脱離水として外筒14を透過し、水分が除かれた脱水汚泥は排出部13から排出される。
このように凝集汚泥は重力脱水部Aおよび加圧脱水部Bからなる汚泥脱水部によって順に脱水処理されることになる。重力脱水部Aおよび加圧脱水部Bを通過した脱離水は受け槽18によって集合され、循環配管19によって曝気槽2に戻される。
なお従来の排水処理装置において、曝気槽2に代えて充填材に好気性微生物を着生させた接触酸化装置が用いられることもあり、また自然沈降を利用する沈殿槽3に代えて急速沈殿装置や浮上分離装置が用いられることもある。
図6に示した従来の排水処理装置において、重力脱水部Aから排出される脱離水は比較的清澄であるが、加圧脱水部Bから排出される脱離水はかなり濁っている。特に圧搾力が強く働く排出部13付近の脱離水は、細かい固形物を多く含みかなり濁っている。
また受け槽18内の脱離水は前述した清澄な脱離水とかなり濁った脱離水とが混合されているため濁っており、そのまま放流することができないので曝気槽2に戻される。
ところで上述した従来の排水処理装置には以下のような問題点がある。
すなわち、曝気槽2内における発泡や沈澱槽3における汚泥の浮上等の種々の障害が発生する恐れがある。また、接触酸化装置が用いられている場合には処理水の品質低下等の障害が発生する恐れがある。
これらの障害についてその原因を調べたところ、好気性微生物処理装置に戻される濁った脱離水中に残留して存在する有機性高分子凝集剤に起因することが判明した。
またいかなるメカニズムで脱離水中に有機性高分子凝集剤が残留するのか更に調べたところ、以下のようなことが判明した。
前述したごとく重力脱水部Aから排出される脱離水は比較的清澄であり有機性高分子凝集剤はほとんど残留していない。しかしながら加圧脱水部Bの後半、すなわち脱水汚泥の排出部13に近い部分は、凝集汚泥がスクリュー羽根16によって強く圧搾されるため脱離水中に微細な汚泥がかなり含まれ、この微細な汚泥に有機性高分子凝集剤が付着して存在しているのである。
また付着している有機性高分子凝集剤はまだ十分に凝集能力を有しており、これを好気性微生物処理装置に戻すことは有機性高分子凝集剤が無駄に消費されることになり、さらに当該有機性高分子凝集剤の分だけ好気性微生物処理装置のBOD負荷を増加させていることになる。
特公平2-24600号公報
本発明は上述した従来装置における好気性微生物処理装置の障害を解決することを目的とするものであり、さらに有機性高分子凝集剤を有効に活用することで、コスト削減を計ることを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明に係る排水処理装置は、好気性微生物処理手段と、該好気性微生物処理手段から排出される汚泥に有機性高分子凝集剤を加えて凝集反応させる凝集手段と、前記凝集手段で凝集した凝集汚泥を重力脱水部および加圧脱水部で順次脱水処理する固液分離手段とからなる排水処理装置であって、前記固液分離手段は、前記重力脱水部に供給される前記凝集汚泥を前記加圧脱水部から脱水汚泥として排出し、前記加圧脱水部から排出される脱離水を前記凝集手段に戻すように構成されていることを特徴とするものからなる。
このような本発明の排水処理装置によれば、排水を清澄な脱離水と濁った脱離水とに分離して排出させることができるので、有機性高分子凝集剤の少ない清澄な脱離水を好気性微生物処理手段に送給することによって、排水処理のBOD負荷を抑制しつつ、発泡や汚泥の浮上等の発生を効果的に防止することができる。
本発明の排水処理装置において、前記固液分離手段は、前記重力脱水部から排出される脱離水を、前記好気性微生物処理手段に戻すことが好ましい。このような構成により、重力脱水部から排出される脱離水のBODをさらに低減することができる。
本発明の排水処理装置は、前記重力脱水部から排出される脱離水を受けるための前段受け槽と、該前段受け槽よりも低い位置で前記加圧脱水部から排出される脱離水を受けるための後段受け槽が設置され、前記前段受け槽の長さを調整することにより前記前段受け槽が受ける脱離水の水量を増減する水量調節機構を備えていることが好ましい。このような水量調節機構を用いて、重力脱水部から排出される汚泥の性状の変化に応じて前段受け槽が受ける脱離水の水量を調節することにより、当該脱離水の濁りを透視度で監視することができ、好気性微生物処理装置に戻しても安定した微生物処理を継続することが可能となる。より具体的には、前記重力脱水部から排出される脱離水の透視度を6cm以上に調節することにより、安定した微生物処理を確実に継続することができる。
本発明の排水処理装置は、前記後段受け槽内の脱離水を撹拌する撹拌手段を備えていることが好ましい。例えば、後段受け槽内の脱離水をポンプで循環させて水中で噴射するためのノズルを設けて後段受け槽内の脱離水を撹拌することにより、後段受け槽の底部に微細な汚泥が沈降することを防止することができる。
本発明の排水処理装置において、前記固液分離手段としては、重力脱水部および加圧脱水部からなる汚泥脱水部を有し、重力脱水部の前端部から凝集汚泥を供給し、供給された凝集汚泥を重力脱水部および加圧脱水部に順次移動させて、加圧脱水部の後端部から脱水汚泥を排出させるスクリュープレス型固液分離装置を用いることが好ましい。あるいは、同様の構成を有する多重回転盤型固液分離装置も好適に用いることができる。
本発明の排水処理装置は、固液分離装置から有機性高分子凝集剤をほとんど含んでいない清澄な脱離水と、有機性高分子凝集剤を含む濁った脱離水とに分離して排出させることができ、有機性高分子凝集剤を含んでいない脱離水を好気性微生物処理装置に送給することによって、曝気槽における発泡や沈殿槽における汚泥の浮上等の従来装置で生じていた障害を解決することができる。また従来では好気性微生物装置に戻されていた有機性高分子凝集剤によってBOD負荷が増加していたが、有機性高分子凝集剤が好気性微生物装置に戻されることがないので、BOD負荷を増加させることがない。
さらに有機性高分子凝集剤を含む脱離水を凝集槽に戻すことにより、有機性高分子凝集剤の無駄な消費も解消され、経済的にも有利となる。
本発明に係る排水処理装置の実施態様の一例を示すフロー図である。 図1の排水処理装置に用いられる前段受け槽を上から見た概略平面図である。 本発明に係る排水処理装置で用いることができる多重回転盤型固液分離装置の一例を示すフロー図である。 本発明に係る排水処理装置で用いることができる多重回転盤型固液分離装置の他の例を示すフロー図である。 図4の多重回転盤型固液分離装置の要部を拡大して示した拡大斜視図である。 従来の排水処理装置を示すフロー図である。
以下に本発明を、図面を用いて詳細に説明する。
図1は本発明の実施態様の一例を示す説明図であり、図6に示した従来装置と共通する部分は同じ番号を付して説明を省略する。従来装置と本発明において異なるところは、スクリュープレス型固液分離装置の下部における受け槽の構造と、受け槽で受けた脱離水の行先である。
すなわちスクリュープレス型固液分離装置11の下部に、重力脱水部Aを含む汚泥脱水部の前半部から排出される脱離水を受けるための前段受け槽20および加圧脱水部Bからなる汚泥脱水部の後半部から排出される脱離水を受けるための後段受け槽21を設置したものである。19は前段受け槽20内の脱離水を曝気槽2に戻すための循環配管、22は後段受け槽21内の脱離水を凝集槽7に送給するための接続配管、23はポンプ、24は後段受け槽21への戻し配管、25はノズルである。
次に本発明の排水処理装置の操作を説明する。
本発明においては、重力脱水部Aを含む汚泥脱水部前半部から排出される脱離水は前段受け槽20によって受けられ、また加圧脱水部Bからなる汚泥脱水部の後半部から排出される脱離水は後段受け槽21によって受けられる。
前段受け槽20で受けられる脱離水は、重力脱水部Aと加圧脱水部Bの前半部における脱離水の混合水ではあるが、重力脱水部Aにおける脱離水は主にろ過作用で得られるものであるからほとんど濁っておらず、また加圧脱水部Bの前半部における脱離水もスクリュー羽根16による圧搾力が強く働いていないためあまり濁っておらず、したがって上記混合水である離脱水はそれほど濁っていない。
一方後段受け槽21で受けられる脱離水はスクリュー羽根16による圧搾力が強く働く個所から排出されるものであるため、微細な汚泥がかなり含まれ相当濁っている。
本発明者等は好気性微生物処理装置から排出される汚泥を有機高分子凝集剤で凝集処理し、当該凝集汚泥を常用のスクリュープレス型固液分離装置で脱水処理をした場合において、凝集汚泥の投入口から脱水汚泥の排出部までの各所の脱離水の透視度と流量を実験によって測定した。
すなわち凝集汚泥の投入口から脱水汚泥の排出部までを等間隔で六つに仕切り、投入口から一番近い部分を1番区画、その隣を2番区画、そして脱水汚泥の排出部に向かって3番、4番、5番、6番区画として、各区画の透視度と流量を測定した結果、表1のような結果となった。
Figure 2023005543000002
表1によって明らかなごとく、汚泥の排出部に近い脱離水はかなり濁っていることが分かる。
本発明者らは透視度の異なる種々の脱離水を好気性微生物処理装置に戻してその影響を実験で確かめたところ、透視度が6cm以上の脱離水であれば、これを好気性微生物処理装置に戻しても全く障害が生じないことが確認された。
これらの実験結果により、本発明においては前段受け槽20で受けた比較的清澄な脱離水は循環配管19によって曝気槽2に戻され、後段受け槽21で受けたかなり濁った脱離水はポンプ23を介し接続配管22によって凝集槽7に戻される。
なお後段受け槽21の底部に微細な汚泥が沈降することを防止するため、後段受け槽21内の脱離水を戻し配管24によって戻し、後段受け槽21内の水中でノズル25から噴射することにより、後段受け槽21内の脱離水を撹拌するとよい。
図1では、後段受け槽21内の脱離水をポンプ23、接続配管22等により、凝集槽7に戻しているが、スクリュープレス型固液分離装置11の下部に凝集槽7を設置することもでき、このようにする場合はポンプ23、接続配管22、戻し配管24は不要となり、後段受け槽21内の脱離水を自然落下で凝集槽11に戻すことができる。ただしこのようにしたとしても後段受け槽21の底部に微細な汚泥が沈降することを防止するため何らかの撹拌手段を設置して後段受け槽21内の脱離水を撹拌することが好ましい。
図2は前段受け槽20を上から見た説明図であり、前段受け槽20に以下に説明するような水量調節機構を具備させることができる。すなわち前段受け槽20を、外側の固定部26と内側の可動部27とで構成し、可動部27を縦方向に移動可能とすることにより脱離水を受ける面積を変更可能とするのである。このように前段受け槽20の縦方向の長さを調整することにより、前段受け槽20に受ける脱離水の水量を増減可能とすることができる。
沈殿槽3から排出される汚泥の性状の変化に応じて上述の水量調節機構を用いて、曝気槽2に戻すための循環配管19中に流通する脱離水の透視度を調節することができ、前述した実験結果に基づいて循環配管19に流通する脱離水の透視度を6cm以下に調節することができる。
なお後段受け槽21の上方に前段受け槽20を設置することにより、可動部27を動かした際に受けることができなかった脱離水を後段受け槽21に受けるようにすることができる。
以上説明したように前段受け槽20内の脱離水はかなり清澄であり、有機性高分子凝集剤がほとんど含まれていないから、これを曝気槽2に戻しても全く問題が生じない。また場合によっては曝気槽2に戻すことなく、そのまま放流することも可能である。
次に本発明で使用する固液分離装置について説明する。
図1においては、重力脱水部および加圧脱水部からなる汚泥脱水部を有し、重力脱水部の前端部から凝集汚泥を供給し、供給された凝集汚泥を重力脱水部および加圧脱水部に順次移動させて、加圧脱水部の後端部から脱水汚泥を排出させる固液分離装置としてスクリュープレス型固液分離装置を用いているが、かかる種の固液分離装置としては多重回転盤型固液分離装置も用いることができる。
図3は本発明で用いることができる多重回転盤型固液分離装置の一例を示す説明図である。図3に示した多重回転盤型固液分離装置28はハウジング29内に多数の円形の回転盤30を嵌装した回転軸31が上流側から下流側に並べて軸支されており、下部の回転盤群32はハウジング29内の一方の隅から他方の隅まで配置されているが、上部の回転盤群33は中央部から下流側までの間のみに配置されている。
回転盤群32および33ともに、隣接する回転盤30はかみ合うように接触しており、それぞれの回転盤群における回転盤30の回転方向は同じであるが、下部の回転盤群32の回転盤30と上部の回転盤群33の回転盤30の回転方向は逆方向となっている。
ハウジング29の下方は脱離水の後段受け槽21となっており、後段受け槽21の上部には脱離水の前段受け槽20が設置されている。なお前段受け槽20および後段受け槽21に付設される配管、ポンプ等は図1と同一のため説明を省略する。
当該多重回転盤型固液分離装置28において凝集汚泥を脱水する操作は、各回転盤30を回転させながら、凝集汚泥を供給管10から供給することにより行う。供給された凝集汚泥は回転盤群32の上部に留まり、脱離水は各回転盤30の隙間から下部に落下する。各回転盤30の上部に凝集汚泥を載せながら各回転盤30の上流側から下流側に凝集汚泥を移動させ、かつこの間も順次脱水が行われる。
下部の回転盤群32の中央部から下流の各回転盤30の上部に形成される凝集汚泥は上部の回転盤群33の各回転盤30によって圧搾され、最終的には排出部13から脱水汚泥が排出される。
図3において回転盤群32のみの主にろ過作用によって脱水される部分が重力脱水部であり、回転盤群32と回転盤群33とによる圧搾によって脱水される部分が加圧脱水部である。
重力脱水部と加圧脱水部の前半部から排出される脱離水は清澄であり、この部分の脱離水を前段受け槽20で受け、その他の微細な汚泥を含むことにより濁った脱離水は後段受け槽21に受ける。その他の操作は図1と同様なので説明を省略する。
図4は本発明で用いることができる多重回転盤型固液分離装置の他の例を示す説明図である。図4で示した多重回転盤型固液分離装置34はハウジング35内に多数の楕円形の回転盤36を嵌装した回転軸37が上流側から下流側に並べられて回転可能に支持されており、各回転軸の上方には固定部材38が横設されている。
図5は図4に示した多重回転盤型固液分離装置34の要部を拡大した斜視図であり、4本の固定部材38の間に回転盤36が配置され、各回転盤36はスペーサリング39を介して回転軸37に嵌装されている。各回転盤36の回転方向は同一であり、隣接する回転盤36は互いに接触せずに回転可能に配置されている。
ハウジング35の上部は上流側から下流側に傾斜している加圧板40となっていて、当該加圧板40の下流側には加圧機構41が付設されており、加圧板支持軸42を支点として加圧板40を加圧機構41で上下動させることにより、固定部材38の先端部と加圧板40の先端部との隙間を調節可能となっており、当該隙間が脱水汚泥の排出部13となっている。なお加圧機構41としてはエアーシリンダー等が用いられる。
ハウジング35の下方は脱離水の後段受け槽21となっており、後段受け槽21の上部には脱離水の前段受け槽20が設置されている。なお前段受け槽20および後段受け槽21に付設される配管、ポンプ等は図1と同一のため説明を省略する。
当該多重回転盤型固液分離装置34において凝集汚泥を脱水する操作は、各回転盤36を回転させながら、凝集汚泥を供給管10から供給する。供給された凝集汚泥は各回転盤36の上部に留まり、脱離水は各回転盤36の隙間から下部に落下する。回転盤36の上部に凝集汚泥を載せながら各回転盤36の上流側から下流側に凝集汚泥を移動させ、かつこの間も順次脱水が行われる。
下部の回転盤36の中央部から下流の回転盤36の上部に形成される凝集汚泥は加圧板40によって圧搾され、最終的には排出部13から脱水汚泥が排出される。
図4において回転盤36のみの主にろ過作用によって脱水される部分が重力脱水部であり、回転盤36と加圧板40による圧搾によって脱水される部分が加圧脱水部である。重力脱水部と加圧脱水部の前半部から排出される脱離水は清澄であり、この部分の脱離水を前段受け槽20で受け、その他の微細な汚泥を含むことにより濁った脱離水は後段受け槽21に受ける。その他の操作は図1と同様なので説明を省略する。
本発明の排水処理装置は、食品工場等の工場から排出される有機性排水を処理する装置として広く利用可能である。
1、51 排水処理装置
2 曝気槽
3 沈殿槽
5 返送汚泥
6 汚泥
7 凝集槽
8 有機性高分子凝集剤
9 攪拌機
10 供給管
11 スクリュープレス型固液分離装置
12 投入口
13 排出部
14 外筒
15 スクリュー胴
16 スクリュー羽根
17 モータ
18 受け槽
19 循環配管
20 前段受け槽
21 後段受け槽
22 接続配管
23 ポンプ
24 戻し配管
25 ノズル
26 固定部
27 可動部
28、34 多重回転盤型固液分離装置
29、35 ハウジング
30、36 回転盤
31、37 回転軸
32、33 回転盤群
38 固定部材
39 スペーサリング
40 加圧板
41 加圧機構
42 加圧板支持軸
A 重力脱水部
B 加圧脱水部

Claims (7)

  1. 好気性微生物処理手段と、該好気性微生物処理手段から排出される汚泥に有機性高分子凝集剤を加えて凝集反応させる凝集手段と、前記凝集手段で凝集した凝集汚泥を重力脱水部および加圧脱水部で順次脱水処理する固液分離手段とからなる排水処理装置であって、
    前記固液分離手段は、前記重力脱水部に供給される前記凝集汚泥を前記加圧脱水部から脱水汚泥として排出し、前記加圧脱水部から排出される脱離水を前記凝集手段に戻すように構成されていることを特徴とする排水処理装置。
  2. 前記固液分離手段は、前記重力脱水部から排出される脱離水を、前記好気性微生物処理手段に戻す、請求項1に記載の排水処理装置。
  3. 前記重力脱水部から排出される脱離水を受けるための前段受け槽と、該前段受け槽よりも低い位置で前記加圧脱水部から排出される脱離水を受けるための後段受け槽が設置され、前記前段受け槽の長さを調整することにより前記前段受け槽が受ける脱離水の水量を増減する水量調節機構を備えている、請求項1または2に記載の排水処理装置。
  4. 前記水量調節機構を用いて、前記重力脱水部から排出される脱離水の透視度を6cm以上に調節する、請求項3に記載の排水処理装置。
  5. 前記後段受け槽内の脱離水を撹拌する撹拌手段を備えている、請求項1ないし請求項4のいずれか1項記載の排水処理装置。
  6. 前記固液分離手段がスクリュープレス型固液分離装置である、請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の排水処理装置。
  7. 前記固液分離手段が多重回転盤型固液分離装置である、請求項1ないし請求項5のいずれか1項記載の排水処理装置。
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