JP3325475B2 - 汚水処理装置および方法 - Google Patents
汚水処理装置および方法Info
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- Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
- Y02W10/10—Biological treatment of water, waste water, or sewage
Description
汚水処理装置および汚水処理方法に関する。下水等の汚
水に空気を吹込み攪拌すると、種々の微生物が汚水中の
有機物を利用して繁殖し、凝集性のあるフロックを形成
する。これが活性汚泥と呼ばれるもので、細菌類、原生
動物、後生動物等の微生物の他に非生物性の無機物から
構成されている。
と、汚水中の有機物は、活性汚泥に吸着され、活性汚泥
を構成する微生物群の代謝機能により酸化および同化さ
れ、一部が活性汚泥に転換される。活性汚泥法では、生
物反応槽内において空気の吹込みや機械による水面の掻
き混ぜ、すなわちエアレーションにより酸素を供給し、
このときに生じる反応槽内の水流により活性汚泥を浮遊
状態に保っている。
装置を示す。図示した汚水処理装置は最初沈澱池1、生
物反応槽2、および最終沈澱池3をこの順に配設し、反
応槽2内には図示しないエアレーション用の水中エアレ
ータや曝気管を浸漬配置した基本構成である。原水(汚
水)は図の左端から最初沈澱池1に流入し、最初沈澱池
1内で粗大な固形分を沈澱除去した後、生物反応槽2に
流入し、上記の生物反応により生成した活性汚泥フロッ
クが浮遊した混合液状態の被処理水となり、最終沈澱池
3内に流入し、ここで活性汚泥の沈澱により固液分離を
行い、上澄み部分を処理済水として排出する。最終沈澱
池3内で沈澱した活性汚泥は、ポンプPにより反応槽2
内に返送し、一部は余剰汚泥として外部へ排出し処分す
る。
問題があった。 (1) 被処理水中にする活性汚泥フロック(浮遊物質(S
S:suspended solid))を最終沈澱池で沈澱除去する処理
にはSSの分離能力に限界があり、特に流入負荷の変動
時、冬場の生物機能低下時、合流式処理設備での流入負
荷増加時、バルキング発生時等には、処理済水の水質悪
化が避けられない。
は、最終沈澱池の後に、急速濾過器、ストレーナー等の
設備が必要になる。 (3) 最終沈澱池からの活性汚泥返送操作が必要である。 (4) 最終沈澱池でスカム発生、汚泥の浮上(硝化進行
時)等のトラブルが発生することがある。
要とする。そこで従来の活性汚泥法の問題を解決すべ
く、特開平5−185078号公報には、間隔保持用の
通水性多孔質材を間に介在させて重ね合わせた通水性シ
ートの周囲を密封して形成した袋状の濾過体を曝気槽内
に曝気部の上方に配置して処理水中に浸漬配設し、前記
濾過体内より低い水頭差により濾過水を低い吸引力で引
き抜く吸引管を前記曝気槽の外部に導出させた曝気槽の
濾過装置が提案されている。
不可避であった上記の問題(1) 〜(5) を解消するものと
して有効であるが、膜の種類によっては早期に目詰まり
を起こしてしまう。
汚泥法における最終沈澱池による固液分離に伴う問題を
解消すると共に、上記提案の濾過装置を改良して実用化
し、安定して良好な処理水質が得られる活性汚泥法によ
る汚水処理装置および汚水処理方法を提供することを目
的とする。
よれば、周囲壁の少なくとも一部としての通水性の支持
材から成る流入部と、開口としての流出部とを有する中
空状の濾過体であって、該支持材上に活性汚泥及び濁質
からなる濾過膜を形成して濾過を行う濾過体を、生物反
応槽内および最終沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置
し、後続槽との水頭差により該流出口を介して該濾過体
から処理済水を引き抜く活性汚泥法による汚水処理装置
において、該支持材は、分離粒径30μm以上の目開き
を持ち厚さが2mm以下であることを特徴とする汚水処
理装置によって達成される。
少なくとも一部としての通水性の支持材から成る流入部
と、開口としての流出部とを有する中空状の濾過体であ
って、該支持材上に活性汚泥及び濁質からなる濾過膜を
形成して濾過を行う濾過体を、生物反応槽内および最終
沈澱池内の少なくとも一方に浸漬配置し、後続槽との水
頭差により該流出口を介して該濾過体から処理済水を引
き抜く活性汚泥法による汚水処理方法において、該支持
材は、分離粒径30μm以上の目開きを持ち厚さが2m
m以下であることを特徴とする汚水処理方法によっても
達成される。
浸漬配置し、一定水量を前記処理済水として濾過体から
引き抜くと共に、一定水量より負荷変動する水量を生物
反応槽から濾過体を介さずに最終沈澱池に送水して処理
するようにしてもよい。このようにすると、本発明を適
用するために既存の設備を改造する際に、既存の最終沈
澱池が有効に活用できるし、処理水の全量を濾過体で処
理するよりも濾過体の負担が軽減するので濾過体の規模
や設置個数が低減でき、設備改造費を低減できるという
利点がある。
して、金属製、合成樹脂製あるいはセラミックス製の
網、不織布、織布、膜、多孔体を用いることが便利であ
る。その中でも特に金属網、合成樹脂製の不織布をシー
ト状にして用いることが好ましい。
いては、上記の濾過体を、生物反応槽内および最終沈澱
池内の少なくとも一方に浸漬配置し、従来は最終沈澱池
で行っていた固液分離の一部または全部を濾過体により
行う。後続槽との水頭差により該流出口を介して該濾過
体から処理済水を引き抜くことにより濾過を行うので、
被処理水を駆動するための動力を特に必要としない。
液分離を行うので、最終沈澱池により固液分離に伴う前
記従来の問題(1) 〜(5) を全て解消することができる。
すなわち、本発明は、浮上分離による固液分離の限界を
越えて高度の処理水質を得ることができるので上記問題
(1) および(2) を解消できるし、最終沈澱池を簡略化ま
たは省略することができるので上記問題(3) 〜(5) を解
消できる。
目開き(分離粒径)を30μm以上、厚さを2mm以下
とした点にある。濾過膜の目開きおよび厚さの少なくと
も一方がこの範囲外であると、汚泥フロックにより濾過
膜が早期に閉塞してしまうため、実用的な固液分離機能
を安定して得ることができない。
明する。 〔実施例1〕図2に、本発明の活性汚泥法による汚水処
理装置の一例を示す。図1と対応する部分は図1中と同
じ参照番号を付してある。
生物反応槽2、および緩衝槽4をこの順に配設し、反応
槽2内には図示しないエアレーション用の水中エアレー
タや曝気管の他に、1組の濾過体5を浸漬配置した基本
構成である。原水(汚水)は図の左端から最初沈澱池1
に流入し、最初沈澱池1内で粗大な固形分を沈澱除去し
た後、生物反応槽2に流入し、上記の生物反応により生
成した活性汚泥フロックが浮遊した混合液状態の被処理
水となり、後続の緩衝槽4との水頭差により濾過体5内
に吸引されて流入し、ここで濾過により固液分離され、
緩衝槽4を経て処理済水として排出される。緩衝槽4内
の水位により、濾過に必要な水頭差が安定して維持され
る。
物反応槽2における1組の濾過体5の配置を示す。図3
は平面図、図4は図3の線IV−IVにおける断面図、図5
は図3の線V −V における断面図、図6は図3の線VI−
VIにおける断面図である。反応槽2は、その中央にある
中間隔壁2Aによって上層部と下層部を除く中間深さの
範囲が左右に分離されている。最初沈澱池1からの被処
理水導入管1Aにより導入された被処理水が、中間隔壁
2Aの上端2AUより高い水位2Wに維持されている。
すなわち、槽2は、被処理水の水位2Wと隔壁2Aの上
端2AUとの間の上層部は被処理水が連通している。ま
た、隔壁2Aの下端2ALと槽2の底面2Bとの間でも
被処理水が連通している。
には多数の曝気管6が槽2のほぼ全長にわたって並べて
(図3,図5)浸漬配置されている。濾過体5はその厚
さ方向に4個を並立させて1組としてあり、槽2内の中
間隔壁2Aを挟んで曝気管6とは反対側になる左の区域
(図6)の下流部分(図3,図4で右側)に浸漬配置さ
れている。
は、導入管1A(図3,図5)を通り、生物反応槽2の
上流端(図3,図5で左側)の右区域(図6)に導入さ
れ、曝気管6の曝気により右区域内で上昇流(矢印F
1)となり、隔壁2Aの上を矢印F2方向に越え、濾過
体5のある左区域に入って下降流(矢印F3)となり、
隔壁2Aの下を潜って右区域に戻るサイクルの旋回流を
形成しながら、槽2内を上流部から下流部(図3〜図5
の左側から右側)へ移動する。
図を示す。図7の矢印F3は図4に示した被処理水の下
降流を示す。1組を成す4個の濾過体5はそれぞれ、構
造部材51の側面に所定範囲の目開きおよび厚さを持つ
支持材52を密着固定したものである。構造部材51
は、偏平な中空体であり、上端は閉鎖され下端は流出口
54として開口しており、側面には多数の流入口51A
が開口している。支持材52上には、後に詳細に説明す
る濾過膜が活性汚泥により形成される。被処理水は支持
材52を透過する際に上記の濾過膜により固液分離さ
れ、透過部分が構造部材51側面の流入口51Aを通っ
て濾過体5の内部に流入し、下端の流出口54から排出
管55に集まって、後続の槽または導管へ導かれる。
汚泥及び濁質が濃縮して濾過膜が形成される。図示を簡
単にするために図8では構造部材51は省略してある。
支持材52が本発明の範囲内の目開き及び厚さであると
きには、長期間に亘り安定した濾過膜が維持される。支
持材の目開きまたは厚さの少なくとも一方が本発明の範
囲外であるときは、目詰まりが早期に起こる。
の旋回流Fの下降流部分F3に配置した。図9および図
10に、支持材52の目開き(分離粒径)および膜厚と
目詰まり発生までの運転日数(目詰まり日数)との関係
をそれぞれ示す。いずれも、BOD180mg/L,S
S130mg/Lの下水を原水として処理を行った結果
である。図に示したように、支持材の目開き(分離粒
径)が30μm未満の場合または支持材の厚さが2mm
を越える場合には、目詰まり日数が2日あるいはそれ以
下である。これに対し、本発明により目開きを30μm
以上とし且つ厚さを2mm以下とすることにより、目詰
まり日数が10日以上と著しく改善されることが分か
る。なお、図9は厚さを本発明の範囲内である1mm
(一定)として目開きのみを変化させた結果であるが、
本発明の範囲内の他の厚さについても同様の結果が得ら
れた。また、図10は目開きを本発明の範囲内である4
0μm(一定)として厚さのみを変化させた結果である
が、本発明の範囲内の他の目開きについても同様の結果
が得られた。
り支持材から活性汚泥を除去する。逆洗により脱落した
活性汚泥フロックは容易に再懸濁するので、特別な操作
は必要ない。逆洗直後、濾過膜が形成されるまでは、多
少のSSの漏出があるが、逆洗を濾過体全体について同
時に行わず、1組の濾過体を複数部分に分割して行うこ
とにより、漏出SSが希釈され全体としてのSS濃度を
低い値に抑えることができる。それには、図3,図4で
示した4個1組の濾過体5が占める体積を複数ユニット
に分割し、各ユニット毎に独立の排出管55を持つ1組
の濾過体5を割り当てて配置することが望ましい。すな
わち、図3,図4では濾過体5を4個並立させ同一排出
管55を共有する1組として示したが、例えば2個並立
させて1ユニットとして図3,図4と同じ並べ方で2ユ
ニット配置し、各ユニット毎に独立の排出管55を設け
てもよいし、あるいは濾過体5を厚さ方向の切断面で縦
横にそれぞれ2等分して側面面積が4分の1の濾過体5
を図3,図4に示した1組と同じ並べ方で並立させて1
ユニットとし、これを縦横に2ユニットづつ並べ、各ユ
ニット毎に独立の排出管55を設けてもよいし、更に、
前者のような並立方向での分割と、後者のような側面面
積の分割とを組み合わせてもよい。
容量に応じて、厚さ方向の並立個数を例えば30〜40
個と多数にすることもできるし、側面面積を大きくする
こともできる。その際にも、適宜上記のようなユニット
分割はもちろん適用できる。なお、本実施例では偏平な
濾過体5を、その側面が反応槽2の長手軸(図3〜図5
の左右方向)と直角になる向きに配置したが、濾過体5
の向きは特にこれに限定する必要はなく、側面が反応槽
2の長手軸と平行あるいは長手軸に対して傾斜した向き
にすることもできる。ただし、濾過体5の向きは、旋回
流Fの流れを妨げず、支持材上への活性汚泥の堆積が不
均等にならず、それと関連して濾過作用が不均等になら
ないように配慮する必要がある。
たが、濾過体5の形状は特に偏平状に限定する必要はな
く、用いる処理槽の形状や特性あるいは配管の都合等に
応じて他の形状とすることができる。また、本実施例で
は濾過膜を形成する支持材の設置位置を濾過体5の側面
としたが、これは濾過体5を偏平状としたときに、濾過
膜の安定形成および維持とそれによる濾過作用の安定確
保にとって、側面配置が好ましいからであり、支持材の
最適な設置位置は濾過体の形状に応じて配慮すべきであ
る。
処理装置により汚水処理を行った結果の一例を説明す
る。原水は、BOD180mg/L、SS130mg/
Lの下水であった。実効容量1m3 の生物反応槽内の下
流部の、被処理水旋回流の下降流部分に、側面面積40
cm×40cmの濾過体を浸漬配置し、1m/日の透過
流速で、自然流下で処理済水を取り出した。濾過体の支
持材としては、目開きが分離粒径40μmで厚さが0.
3mmのポリエステル製不織布を用いた。水頭差(損失
水頭)は20cmであった。その結果、得られた処理水
質はBOD8mg/L、SS5mg/Lであった。
槽2は上記と同じであるが、本発明の濾過体は用いず最
終沈澱池3を用いた図1の従来の活性汚泥法による汚水
処理装置を用いて、上記と同様な条件で処理を行った。
その結果、得られた処理水質はBOD20mg/L、S
S20mg/Lであった。〔実施例2〕図11に、本発
明により生物反応槽に配置した濾過体と最終沈澱池とを
併用して汚水処理を行うための装置の一例を示す。この
装置は、図2に示した実施例1の装置に、図1に示した
最終沈澱池を付加した構成である。図1,2と対応する
部分は図1,2中と同じ参照番号を付してある。
1と同様に最初沈澱池1、生物反応槽2、および緩衝槽
4をこの順に配設し、反応槽2内には図示しないエアレ
ーション用の水中エアレータや曝気管の他に、1組の濾
過体5を浸漬配置した図2の構成に、図1に示した最終
沈澱池3を加えた構成である。先ず、原水(汚水)が図
の左端から最初沈澱池1に流入し、最初沈澱池1内で粗
大な固形分を沈澱除去した後、生物反応槽2に流入し、
上記の生物反応により生成した活性汚泥フロックが浮遊
した混合液状態の被処理水となる。
の緩衝槽4との水頭差により濾過体5内に吸引されて流
入し、ここで濾過により固液分離され、緩衝槽4を経て
処理済水Aとして排出される。緩衝槽4内の水位によ
り、濾過に必要な水頭差が安定して維持される。一方、
被処理水のうち一定水量より負荷変動する水量は、濾過
体5を介さず生物反応槽3から直接に最終沈澱池3に送
水され、最終沈澱池3にてSSを沈澱分離して処理済水
Vとして排出される。
に図1のような構成の既存設備を改造する際に、既存の
最終沈澱池3が有効に活用できるし、処理水の全量を濾
過体5で処理するよりも濾過体5の負担が軽減するので
濾過体5の規模や設置個数が少なくて済み、設備改造費
を低減できるという利点がある。次に、図11に示した
配置の本実施例の汚水処理装置により汚水処理を行った
結果の一例を説明する。原水は、BOD180mg/
L、SS130mg/Lの下水であった。実効容量1m
3 の生物反応槽内の下流部の、被処理水旋回流の下降流
部分に、側面面積40cm×40cmの濾過体を浸漬配
置し、一定水量のみを1m/日の透過流速で、自然流下
で処理済水Aとして取り出した。濾過体の支持材として
は、目開きが分離粒径40μmで厚さが0.3mmのポ
リエステル製不織布を用いた。水頭差(損失水頭)は2
0cmであった。一方、一定水量からの負荷変動分は実
効容量500Lの最終沈澱池に送水して処理し、被処理
水Vとして取り出した。その結果、得られた処理水質
は、BOD12mg/L、SS10mg/Lであった。
槽2は上記と同じであるが、本発明の濾過体は用いず最
終沈澱池3を用いた図1の従来の活性汚泥法による汚水
処理装置を用いて、上記と同様な条件で処理を行った。
その結果、得られた処理水質はBOD20mg/L、S
S20mg/Lであった。本実施例のように、生物反応
槽内の濾過体と、最終沈澱池とを併用することにより、
既存設備を活用しながら格段に処理水質を向上させるこ
とができ、特に流入負荷の変動時、冬場の生物機能低下
時、合流式処理設備での流入負荷増加時、バルキング発
生時等においても、良好な処理水質を確保することがで
きる。
したように、本発明の濾過体を生物反応槽内に配置した
構成は極めて高い固液分離能力を発揮するので、最終沈
澱池と併用してその機能を補完することにより、(1) 最
終沈澱池だけでは処理水質の維持が困難な場合でも、安
定して良好な水質が得られ、したがって(2) 後段に急速
濾過機やストレーナー等の装置を必要としないという利
点があり、更には最終沈澱池と置換してその機能全体を
代替することにより(3) 最終沈澱池を省略することがで
きるという利点がある。
における生物反応槽内に本実施例の濾過体を浸漬配置し
た場合にも上記の利点は同様に得られる。すなわち、オ
キシデーションディッチ法は機械式エアレーション装置
を有する無終端水路を生物反応槽とし、この水路に沿っ
て被処理水を水平面内で旋回させながら生物反応をさせ
て汚水処理する方法であるが、最終沈澱池において(1)
汚泥の沈降性が悪く、(2) 脱窒素ガスによる汚泥の浮上
が発生し、更に(3) 返送汚泥のコントロール、余剰汚泥
引抜き、界面コントロール等の運転操作が多い、といっ
た欠点があった。この生物反応槽内に本発明の濾過体を
浸漬配置することにより、最終沈澱池における上記の欠
点を解消することができる他、オキシデーションディッ
チ法による処理水質の向上、設備全体のコンパクト化、
省力化等という利点も得られる。
法による汚水処理装置および汚水処理方法によれば、従
来の活性汚泥法における最終沈澱池による固液分離に伴
う問題を解消し、極めて高い固液分離能力を有する濾過
体により安定して良好な処理水質が得られる。
を示す配置図である。
置の一例を示す配置図である。
おける濾過体の配置を示す平面図である。
る。
る。
る。
る。
り発生までの運転日数との関係を示すグラフである。
の運転日数との関係を示すグラフである。
理装置の別の一例を示す配置図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 周囲壁の少なくとも一部としての通水性
の支持材から成る流入部と、開口としての流出部とを有
する中空状の濾過体であって、該支持材上に活性汚泥及
び濁質からなる濾過膜を形成して濾過を行う濾過体を、
生物反応槽内および最終沈澱池内の少なくとも一方に浸
漬配置し、後続槽との水頭差により該流出口を介して該
濾過体から処理済水を引き抜く活性汚泥法による汚水処
理装置において、 該支持材は、分離粒径30μm以上の目開きを持ち厚さ
が2mm以下であることを特徴とする汚水処理装置。 - 【請求項2】 前記支持材が金属網または不織布から成
ることを特徴とする請求項1記載の汚水処理装置。 - 【請求項3】 該生物反応槽には曝気管が浸漬配置され
るとともに、該濾過体は、該生物反応槽の、該曝気管の
曝気によって形成される旋回流の下降流側に配置されて
いることを特徴とする請求項1または2記載の汚水処理
装置。 - 【請求項4】 周囲壁の少なくとも一部としての通水性
の支持材から成る流入部と、開口としての流出部とを有
する中空状の濾過体であって、該支持材上に活性汚泥及
び濁質からなる濾過膜を形成して濾過を行う濾過体を、
生物反応槽内および最終沈澱池内の少なくとも一方に浸
漬配置し、後続槽との水頭差により該流出口を介して該
濾過体から処理済水を引き抜く活性汚泥法による汚水処
理方法において、 該支持材は、分離粒径30μm以上の目開きを持ち厚さ
が2mm以下であることを特徴とする汚水処理方法。 - 【請求項5】 前記支持材が金属網または不織布から成
ることを特徴とする請求項4記載の汚水処理方法。 - 【請求項6】 前記濾過体を前記生物槽内に浸漬配置
し、一定水量を前記処理済水として該濾過体から引き抜
くと共に、該一定水量より負荷変動する水量を前記生物
反応槽から該濾過体を介さずに最終沈澱池に送水して処
理することを特徴とする請求項4または5記載の汚水処
理方法。 - 【請求項7】 該生物反応槽には曝気管が浸漬配置され
るとともに、該濾過 体は、該生物反応槽の、該曝気管の
曝気によって形成される旋回流の下降流側に配置されて
いることを特徴とする請求項4から6までのいずれか1
項記載の汚水処理方法。
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JP29172396A JP3325475B2 (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 汚水処理装置および方法 |
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JP29172396A JP3325475B2 (ja) | 1996-11-01 | 1996-11-01 | 汚水処理装置および方法 |
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JPH10128375A JPH10128375A (ja) | 1998-05-19 |
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1996
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