JP3169117B2 - 生物学的廃水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は生物学的廃水処理装
置に係り、特に浮遊活性汚泥と微生物を固定化した担体
とを処理槽内に共存させて廃水を生物学的に処理する生
物学的廃水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】生物学的廃水処理装置を適用した廃水処
理装置の代表例として硝化・脱窒装置がある。この装置
は、脱窒装置と硝化装置とから構成され、脱窒装置で
は、流入する廃水原水と硝化装置から循環される硝化液
とが嫌気性状態で浮遊活性汚泥と接触して廃水原水中の
有機物の分解及び硝化液中の硝酸の脱窒処理が行われ
る。そして、硝化液中の硝酸は還元されて窒素ガスとし
て大気に放出除去される。

【０００３】一方、硝化装置では脱窒装置から送水され
た液が好気性状態で浮遊活性汚泥と接触して廃水中のア
ンモニア性窒素を硝酸に硝化処理する。硝化処理された
硝化液の一部及び硝化液に同伴される浮遊活性汚泥の一
部は脱窒装置に循環され、残りは処理水として汚泥沈殿
槽に送られる。汚泥沈殿槽では浮遊活性汚泥を沈降分離
し、沈降した汚泥の一部を返送汚泥として脱窒装置に循
環させる一方、上澄液を処理水として系外に排出する。

【０００４】この硝化・脱窒装置において、硝化菌は脱
窒菌に比べて繁殖しにくいことから、硝化菌を固定化し
た担体を硝化槽に投入して硝化効率を上げることが行わ
れている。この場合、硝化装置に投入した担体が流失し
ないように担体流失防止装置を設ける必要がある。従
来、担体流失防止装置としては、硝化装置の排水口に担
体が通過しない目開きのスクリーンを設け、硝化液に同
伴して硝化装置から排出される浮遊活性汚泥から担体を
分離するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スクリ
ーンの場合、廃水原水中に含まれる固形分や毛髪等の繊
維分がスクリーンに付着して目詰まりを起こすという欠
点がある。スクリーンが目詰まりすると、硝化装置から
の硝化液の排出が悪くなるため硝化装置の水位が上昇
し、液が逆流する等の不具合が生じるため、スクリーン
の清掃を頻繁に行わなくてはならないという欠点があ
る。

【０００６】スクリーンを通過する液の通過速度を６０
ｍ／時間以下（通常は、１００ｍ／時間以上）にするこ
とによりスクリーンの目詰まりを多少減少させることが
できるが、この場合、硝化装置に流入する液の流入量と
のバランスからスクリーン面積が莫大になりそれだけ設
備費が高くなると共に、スクリーンの保守点検が大変に
なる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、スクリーンを用いないで担体を分離する担体
流出防止装置を備え、保守点検を大幅に軽減すると共に
処理効率を向上させることのできる生物学的廃水処理装
置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明は前記目的を達成す
る為に、廃水が流入する処理槽内に、浮遊活性汚泥と、
微生物が固定化されると共に比重が前記浮遊活性汚泥よ
り大きな担体とを共存させて前記廃水を生物学的に処理
する生物反応装置と、前記担体の流失を防止する担体流
失防止装置とを備えた生物学的廃水処理装置に於いて、
前記担体流失防止装置は、前記生物反応装置から流出す
る流出液及び該流出液に同伴されて流出する前記浮遊活
性汚泥と前記担体とを受け入れる受入槽と、前記受入槽
内に設けられ、前記生物反応装置から流出した流出液に
下降流を形成する下降流路と、前記下降流路に連通して
前記受入槽内に設けられ、前記流出液中の浮遊活性汚泥
と担体との比重差を利用して担体を浮遊活性汚泥から沈
降分離させる分離室と、前記分離室の底部近傍に取水口
を有し、前記分離室内の下層液を取水して前記生物反応
装置に送水するための送水路と、前記送水路内に前記分
離室から前記生物反応装置への流れをエアリフト動力に
より形成するエア噴出手段と、前記分離室の上部に設け
られ、前記分離室の上層液を排出する排出手段と、から
成り、前記分離室の底部に沈降した担体を前記送水路の
流れに乗せて前記生物反応装置に戻すと共に、沈降しに
くい浮遊活性汚泥を前記排出手段で受入槽から排出する
ことを特徴とする。

【０００９】本発明によれば、生物反応装置から流出液
に同伴して流出した浮遊活性汚泥と担体は、下降流路に
より下降して分離室に流入する。この下降流路を下降さ
せて浮遊活性汚泥と担体を分離室に流入させることによ
り、浮遊活性汚泥より比重の大きな担体に対して下向き
の沈降し易い力を与える。分離室では、浮遊活性汚泥と
担体の比重差を利用して浮遊活性汚泥から担体を沈降分
離する。分離室の底部に沈降した担体は、分離室内の下
層液を取水して生物反応装置の送水する送水路の流れに
乗って前記生物反応装置に戻る。この時、送水路の流れ
を形成する動力源がエアリフトなため、担体が破壊され
ることがない。一方、分離室の上層液を排出手段で排出
することにより沈降しにくい浮遊活性汚泥は上層液と共
に排出される。

【００１０】これにより、生物反応装置からの担体の流
失を防止でき、担体と浮遊活性汚泥も効率良く分離でき
る。上記した生物学的廃水処理装置において、排出手段
により発生する分離室内の上昇流の上昇速度は、担体が
沈降する沈降速度（担体の比重及び粒径等からストーク
スの式で計算される）より小さくなるように設定した。
これにより、担体が沈降し易くなる。更には、分離室内
に整流板を縦方向に複数設けると共に、取水口を整流板
の下方に位置させ、排出手段を整流板の上方に位置させ
る。これにより、分離室内に偏流や乱流が発生しないの
で担体が舞い上がるのを防止し、沈降を促進することが
できる。更に、分離室内に担体の沈降を促進する傾斜板
を設けると共に、担体が該傾斜板により取水口に集まる
ようにすると、担体と浮遊活性汚泥の分離がより容易に
なる。更に、整流板と前記排出手段との間に脱気装置を
設けると、浮遊活性汚泥に付着した気泡等により浮遊活
性汚泥がスカムとして液面に滞留するのを防止すること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る生物学的廃水処理装置の好ましい実施例について詳説
する。図１は、本発明の生物学的廃水処理装置の第１の
実施の形態を説明する断面図で、硝化・脱窒装置の硝化
装置として適用した一例であり、硝化装置には硝化菌を
固定化した担体が投入される。

【００１２】図１に示すように、硝化・脱窒装置１０
は、主として、有機物やアンモニア態窒素成分が含まれ
る例えば下水のような廃水が流入する脱窒装置１２と、
脱窒装置１２の後段に設けられた硝化装置１４と、硝化
装置１４で処理された硝化液の一部を脱窒装置１２に循
環させる硝化液循環路１６と、硝化装置１４で処理され
た硝化液の残部を処理水として送水する汚泥沈殿槽１８
と、汚泥沈殿槽１８で沈降した汚泥を返送汚泥として脱
窒装置１２に返送する汚泥返送系路２０と、から構成さ
れる。

【００１３】前記脱窒装置１２は、浮遊活性汚泥（図示
せず）が収納される脱窒槽２２と、脱窒槽２２内を嫌気
性状態にするために脱窒槽２２内に流入する廃水をゆっ
くりと攪拌して脱気すると共に、廃水と浮遊活性汚泥と
効率的に接触させる複数の攪拌機２３、２３とで構成さ
れる。前記硝化装置１４は、硝化菌を固定化した多数の
担体２４、２４…と浮遊活性汚泥とが共存して収納され
る硝化槽２６と、硝化槽２６内を好気性状態にすると共
に、脱窒槽２２から流入する液と担体２４及び浮遊活性
汚泥とを効率的に接触させる曝気装置２８と、曝気装置
２８に圧縮エアを供給するブロアー３０と、曝気装置２
８の曝気量を調整する曝気量調整バルブ３２と、担体２
４が硝化槽２６から流失するのを防止する担体流失防止
装置３４とから構成される。また、脱窒槽２２内の液は
脱窒槽２２と硝化槽２６を仕切る第１の仕切壁３６の上
部に形成された開口部３８から越流する。

【００１４】また、硝化液循環路１６、汚泥返送系路２
０及び余剰汚泥の引き抜き系路４０には、それぞれポン
プ４２、４４、４６が設けられる。次に、本発明の改良
部分である担体流失防止装置３４について図２に従って
説明する。前記硝化槽２６の後段側に硝化槽２６に隣接
して受入槽４８が設けられ、硝化槽２６で硝化処理され
た硝化液は硝化槽２６と受入槽４８を仕切る第２の仕切
壁５０の上部に形成された越流部５１から越流する。こ
の硝化液の越流により硝化槽２６内に収納された担体２
４の一部と浮遊活性汚泥の一部が硝化液に同伴して受入
槽４８に越流する。受入槽４８内の硝化槽２６側には、
前記第２の仕切壁５０に平行で且つ受入槽４８内を液面
から略中位高さまで縦方向に仕切る仕切板５２が縦方向
に設けられ、越流した硝化液を下降させる下降流路５４
が形成される。仕切板５２で区画されるの受入槽４８内
のもう一方には、仕切板５２の下端で下降流路５４に連
通すると共に、硝化液中に含まれる浮遊活性汚泥と担体
２４との比重差を利用して担体２４を浮遊活性汚泥から
沈降分離させる分離室５６が形成される。分離室５６内
には、分離室５６内の下層液を取水して硝化槽２６に送
水するための送水管５８が設けられる。この送水管５８
の取水口６０は分離室５６の底部近傍にラッパ管状に下
向きに開いて形成されると共に、取水口６０から液面ま
で垂直に延びた送水管５８は液面上方で硝化槽２６側に
向きを変え硝化槽２６の液面まで斜め下向きに延設され
る。送水管５８の取水口６０の下方にはエア噴出装置６
２が設けら、エア噴出装置６２は前記した曝気装置２８
のブロアー３０にエア調整ブルブ６４を介して接続され
る。これにより、エア噴出装置６２から取水口に向かっ
て圧縮エアが吹き込まれるので、送水管５８内にはエア
リフト作用による上昇流が発生し、分離室５６内の下層
液を硝化槽２６内に送水する。また、分離室５６内には
担体２４の沈降を促進する傾斜板６６、６６が設けら
れ、この傾斜板６６は沈降する担体２４が送水管５８の
取水口６０に集まるように形成される。一方、分離室５
６の上部には硝化液を脱窒槽２２に循環する前記した硝
化液循環路１６の取水口６８が設けられる。これによ
り、分離室５６内の上層液が取水口６８から取水されて
脱窒槽２２に循環される。更に、受入槽４８の上部外縁
にはトラフ７０が形成され、分離室５６内の上層液の一
部は処理水としてトラフ７０に越流して汚泥沈殿槽１８
に送水される。

【００１５】次に、本発明の生物学的廃水処理装置を硝
化装置として適用した硝化・脱窒装置の作用について説
明する。下水等の廃水原水は、図示しない最初沈殿池等
により固体成分の除去が行われた後、脱窒槽２２に流入
する。脱窒槽２２では、浮遊活性汚泥と、廃水原水及び
受入槽４８から循環される硝化液とが嫌気性状態で接触
されることにより廃水原水中の有機物の分解と硝化液中
の硝酸の脱窒処理が行われる。脱窒処理されて発生した
窒素ガスは大気に放出除去される。次に、脱窒槽２２の
液は第１の仕切壁３６上部の開口部３８を越流して硝化
槽２６に流入する。硝化槽２６では、曝気装置２８から
エアが硝化槽２６内に曝気され、好気性状態を形成す
る。この状態で、脱窒槽２２からの液と浮遊活性汚泥及
び担体２４とが接触されることにより、廃水原水中のア
ンモニア態窒素を硝化処理する。これにより、廃水原水
中のアンモニア態窒素は亜硝酸に変化し、更に硝酸に変
化する。

【００１６】次に、硝化槽２６で硝化処理された硝化液
は、第２の仕切壁５０上部に越流部５１を介して受入槽
４８に越流する。この越流する硝化液には硝化槽２６内
に収納された担体２４の一部と浮遊活性汚泥の一部が同
伴される。受入槽４８に越流した硝化液は下降流路５４
により下降して分離室５６に流入する。この下降流路５
４を下降させて浮遊活性汚泥と担体２４を分離室５６に
流入させることにより、浮遊活性汚泥より比重の大きな
担体２４に対して下向きの沈降し易い力を与える。分離
室５６では、浮遊活性汚泥と担体２４の比重差を利用し
て浮遊活性汚泥から担体２４を沈降分離する。一般的
に、担体２４の沈降速度は比重にもよるが３０００ｍ／
日程度であり、浮遊活性汚泥の沈降速度は粒径により２
０〜４００ｍ／日程度である。この担体２４の沈降分離
において硝化液循環路１６の循環ポンプ４２により発生
する分離室５６内の上昇流の上昇速度は、担体２４が沈
降する沈降速度（担体の比重及び粒径等からストークス
の式で計算される）より小さくなるようにする。更に、
分離室５６内に担体２４の沈降を促進する傾斜板６６を
設けると共に、担体２４が該傾斜板６６により送水管の
５８取水口６０に集まるようにしたので、担体２４と浮
遊活性汚泥の分離をより容易且つ確実に行うことができ
る。分離室５６の底部に沈降した担体２４は、分離室５
６内の下層液を取水して硝化槽２６に送水する送水管５
８の流れに乗って送水管５８内を流れ硝化槽２６に戻
る。この時、送水管５８内に噴出されるエアのエアリフ
ト作用を利用して送水管５８内の流れを形成するように
したので、担体２４が破壊されることはない。また、送
水管５８は受入槽４８の液面上方で硝化槽２６側に向き
を変え硝化槽２６の液面まで斜め下向きに延設されるよ
うにしたので、エアリフト作用で送水管５８内を液面位
置近傍まで上昇した担体２４は硝化槽２６まで流れ下
る。

【００１７】一方、沈降しにくく分離室５６内で浮遊す
る浮遊活性汚泥は、トラフ７０に越流する処理水に同伴
して汚泥沈殿槽１８に送られると共に、分離室５６内の
上層液を取水する硝化液循環路１６により脱窒槽２２に
送られる。これにより、硝化装置１４からの担体２４の
流失を防止でき、担体２４と浮遊活性汚泥も効率よく分
離できる。従って、従来の担体流失防止装置であるスク
リーンのように目詰まりを起こすことがないので、保守
点検が必要ないか、あるいは極めて軽減される。また、
スクリーンのように目詰まりを減少させるために硝化槽
２６から流出する硝化液の流量を少なくする必要もない
ので、処理効率が向上する。

【００１８】図３は、本発明の生物学的廃水処理装置の
第２の実施の形態を説明する断面図である。第２の実施
の形態は、前記分離室５６内に整流板７２、７２…を縦
方向に複数設けると共に、前記送水管５８の取水口６０
を整流板７２の下方に配置し、前記硝化液循環路１６の
取水口６８を整流板７２の上方に配置するように構成し
たものである。その他の構成は第１の実施の形態と同様
である。

【００１９】第２の実施の形態によれば、整流板７２を
設けたことにより分離室５６内に偏流や乱流が発生しな
いので担体２４が舞い上がるのを防止することができる
ので、担体２４の沈降をより促進することができる。図
４は、本発明の生物学的廃水処理装置の第３の実施の形
態を説明する断面図である。第３の実施の形態は、整流
板７２と硝化液循環路１６の取水口６８との間に脱気装
置７４を設けるように構成したものである。その他の構
成は第２の実施の形態と同様である。これは、硝化槽２
６の水深が５ｍ前後の場合はあまり問題とならないが、
水深が５ｍより大きくなるにつれて廃水中のガス成分に
よる微細な気泡（水深の深い位置で形成される気泡は水
圧により微細になる）が浮遊活性汚泥に付着し、これに
より浮遊活性汚泥が液面に浮き上がる傾向がある。この
為、硝化槽２６から受入槽４８に越流した硝化液中の浮
遊活性汚泥が受入槽４８の液面に浮き上がってスカムに
なり液面に滞留する。この結果、受入槽４８内の水質を
悪化させると共に、汚泥沈殿槽１８に送水される処理水
にスカムが混入する不具合がある。

【００２０】第３の実施の形態によれば、整流板７２と
取水口６８との間に脱気装置７４を設けたので、浮遊活
性汚泥に付着した微細な気泡を除去し、スカムの発生を
防止することができる。ここで言う脱気装置７４は、大
きな気泡を形成する散気装置のようなものが良い。微細
な気泡が付着した浮遊活性汚泥が大きな気泡と接触する
ことにより微細気泡が浮遊活性汚泥から離脱されるの
で、スカムの発生を防止する。

【００２１】尚、本実施の形態では、硝化槽２６に受入
槽４８を隣設させた場合で説明したが、硝化槽２６内を
仕切って受入槽４８を形成するようにしても良い。この
場合は、硝化槽２６の容積が減少するので、担体２４の
沈降速度を大きくしてなるべく受入槽４８の占める容積
を小さくすることが望ましい。この為には、担体２４の
比重を硝化槽２６での曝気による旋回動作に支障がない
限度で大きくすると良い。

【００２２】また、夏期は水温が高く浮遊活性汚泥の硝
化性能が良いので、硝化槽２６への担体２４の投入を秋
期乃至春期にかけてだけ行う場合、受入槽４８を担体２
４の保管槽として使用しても良い。この場合、本発明は
上記の如く構成したので、担体２４を硝化槽２６から容
易に受入槽４８に移すことができるので便利である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の生物学的
廃水処理装置によれば、生物反応装置からの担体の流失
を防止でき、担体と浮遊活性汚泥も効率よく分離でき
る。従って、従来の生物学的廃水処理装置に具備された
担体流失防止装置であるスクリーンのように目詰まりを
起こすことがないので、保守点検が必要ないか、あるい
は極めて軽減される。また、スクリーンのように目詰ま
りを減少させるために処理槽から流出する流出液の流量
を少なくする必要もないので、処理効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る生物学的廃水処理装置を硝化装置
として適用した硝化・脱窒装置の構成図

【図２】本発明の生物学的廃水処理装置の第１の実施の
形態を説明する断面図

【図３】本発明の生物学的廃水処理装置の第２の実施の
形態を説明する断面図

【図４】本発明の生物学的廃水処理装置の第３の実施の
形態を説明する断面図

【符号の説明】

１０…硝化・脱窒装置 １２…脱窒装置 １４…硝化装置 １８…汚泥沈殿槽 ２２…脱窒槽 ２４…担体 ２６…硝化槽 ２８…曝気装置 ３４…担体流失防止装置 ５２…仕切板 ５４…下降流路 ５６…分離室 ５８…送水管 ６２…エア噴出装置 ６６…傾斜板 ７０…トラフ ７２…整流板 ７４…脱気装置

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】廃水が流入する処理槽内に、浮遊活性汚泥
   と、微生物が固定化されると共に比重が前記浮遊活性汚
   泥より大きな担体とを共存させて前記廃水を生物学的に
   処理する生物反応装置と、前記担体の流失を防止する担
   体流失防止装置とを備えた生物学的廃水処理装置に於い
   て、 前記担体流失防止装置は、 前記生物反応装置から流出する流出液及び該流出液に同
   伴されて流出する前記浮遊活性汚泥と前記担体とを受け
   入れる受入槽と、 前記受入槽内に設けられ、前記生物反応装置から流出し
   た流出液に下降流を形成する下降流路と、 前記下降流路に連通して前記受入槽内に設けられ、前記
   流出液中の浮遊活性汚泥と担体との比重差を利用して担
   体を浮遊活性汚泥から沈降分離させる分離室と、 前記分離室の底部近傍に取水口を有し、前記分離室内の
   下層液を取水して前記生物反応装置に送水するための送
   水路と、 前記送水路内に前記分離室から前記生物反応装置への流
   れをエアリフト動力により形成するエア噴出手段と、 前記分離室の上部に設けられ、前記分離室の上層液を排
   出する排出手段と、から成り、 前記分離室の底部に沈降した担体を前記送水路の流れに
   乗せて前記生物反応装置に戻すと共に、沈降しにくい浮
   遊活性汚泥を前記排出手段で受入槽から排出することを
   特徴とする生物学的廃水処理装置。
2. 【請求項２】前記排出手段により発生する分離室内の上
   昇流の上昇速度は前記担体が沈降する沈降速度より小さ
   いことを特徴とする請求項１の生物学的廃水処理装置。
3. 【請求項３】前記分離室内に整流板を縦方向に複数設け
   ると共に、前記取水口は前記整流板の下方に位置させ、
   前記排出手段は整流板の上方に位置するようにしたこと
   を特徴とする請求項１又は２の生物学的廃水処理装置。
4. 【請求項４】前記分離室内の底部近傍に傾斜板を設けて
   前記担体の沈降を促進すると共に、前記担体が該傾斜板
   により前記取水口に集まるようにしたことを特徴とする
   請求項１、２又は３の生物学的廃水処理装置。
5. 【請求項５】前記整流板と前記排出手段との間に脱気装
   置を設けたことを特徴とする請求項３又は４の生物学的
   廃水処理装置。