JP3785212B2 - 排水処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、嫌気性ろ床を有する排水処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、比較的小規模な下排水処理施設においても、富栄養化防止の上から、窒素,リンの除去を求められる場合が多くなってきている。従来から、小規模な下排水処理施設においては、維持管理が容易なことから、ろ床タイプの生物処理装置が多く用いられており、窒素,リンの除去が求められる場合には、嫌気性ろ床と好気性ろ床とを組合わせた嫌気・好気ろ床法が多く用いられている。
【0003】
図6は、上記嫌気・好気ろ床法による従来の排水処理装置を示すもので、嫌気性ろ床1の後段に好気性ろ床2を配置している。流入下水(排水)は、沈砂池設備のみ、あるいは、沈砂池設備と最初沈殿池と組合わせた前処理設備から原水槽3に流入した後、水中ポンプで嫌気性ろ床1に送水される。この嫌気性ろ床1で嫌気処理された水は、好気性ろ床2に送られて好気処理され、処理水槽4に送られる。処理水槽4の水の一部は、循環水(硝化液)として嫌気性ろ床1に戻され、流入水に相当する量の水は、滅菌槽5に送られて滅菌処理された後、河川等に放流される。
【0004】
また、嫌気性ろ床1内の汚泥は、その底部から定期的に抜出され、汚泥濃縮槽6で濃縮された後、汚泥貯留槽7に送られて濃縮汚泥の状態で搬出処理される。さらに、前記好気性ろ床2には、散気用のコンプレッサー2aや逆洗用のポンプ2b等が設けられており、逆洗時の洗浄排水は、配管8により原水槽3に戻されて再処理される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このような嫌気・好気ろ床法による従来の排水処理装置では、前処理装置が沈砂池設備のみ、あるいは、沈砂池設備と最初沈殿池だけであるため、嫌気性ろ床への流入水の汚濁物質濃度(BOD,SS,T−N,T−P等)が高く、良好な嫌気性処理を行うためには、大きな容量を必要としていた。さらに、嫌気性ろ床への流入水の汚濁物質濃度が高いと、発生する汚泥量も多くなるが、通常、嫌気性ろ床は、特別な洗浄を行うことはなく、定期的に手動で汚泥の引抜きを行う程度であるから、十分な管理が行われず、処理性が悪化することがあった。加えて、嫌気性ろ床内の汚泥は、沈殿あるいは接触材に付着した形で保持されているが、非常に不安定な状態であるため、流量変動の影響を受けやすく、流入水量が多いときには、汚泥がリークして好気性ろ床内に流入することもあった。
【0006】
また、従来の嫌気性ろ床は、目詰まりしたろ床の洗浄を行うための空洗設備がまれに設けられることはあったが、この空洗設備は、装置の通常の運転中に散気を行うことはなく、あくまでもろ床を洗浄するためだけのものであった。さらに、従来の嫌気性ろ床では、ろ床内の撹拌混合がほとんど行われていなかったため、処理効率が高いとはいえず、また、ろ床の目詰まりも発生し易かった。このろ床の目詰まりを防止するためには、処理効率を犠牲にして目詰まりし難いろ材を充填しなければならなず、更に処理効率を低下させる原因となっていた。さらに、ろ床内の嫌気度合の調整が行われていないため、必要以上に嫌気度合が大きくなり、例えば酸化還元電位が、−300〜−400mVに達することも珍しくなく、悪臭や腐食性ガスが発生して作業環境が悪化したり施設に損傷を与えたりすることがあり、硝化阻害等、後段の好気性ろ床にも悪影響を及ぼすこともあった。
【0007】
一方、好気性ろ床においては、十分な硝化反応を行うためにBOD容積負荷を小さくする必要があり、また、ろ過機構も合わせ持っているため、SS負荷もできるだけ少ないことが望ましいが、前述のように、嫌気性ろ床からの汚泥のリーク等があると、好気性ろ床の処理性も大きく影響を受けることになる。
【0008】
さらに、余剰汚泥は、最初沈殿池あるいは嫌気性ろ床から直接引抜かれるか、汚泥濃縮槽を介して引抜かれて処理されるが、小規模な下排水処理施設では、濃縮汚泥の形で搬出処理されることが多いため、汚泥発生量がランニングコストに大きく影響してくる。この汚泥発生量を減らすためには、嫌気性ろ床での汚泥滞留時間を非常に長く取り、嫌気的な分解を十分に行うか、汚泥の濃度をできるだけ高濃度にして容量を減らすかする必要があるが、従来は、これらの点でも十分ではない。
【0009】
そこで本発明は、嫌気性ろ床における悪臭や腐食性ガスの発生も防止できるとともに、硝化阻害も防止でき、嫌気性ろ床の処理効率の向上だけでなく、好気性ろ床の効率向上も図れ、設備のコンパクト化も図ることができる排水処理装置を提供することを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、嫌気性ろ床部を有する処理槽と、前記嫌気性ろ床部よりも上部から抜出した水を加圧するポンプと、該ポンプにて加圧された水にコンプレッサーから供給される圧縮空気を混合する混合槽と、該混合槽からの混気加圧水を、原水と混合させて前記処理槽に流入する配管と、前記処理槽の上部に浮上する汚泥を外部に排出する汚泥排出手段を設けたことを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、図面を参照してさらに詳細に説明する。なお、前記従来例と同一要素のものには同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0012】
図1は、本発明の排水処理装置を組込んだ排水処理設備の一例を示すものである。この排水処理設備は、上部に浮上分離部11を、下部に嫌気性ろ床部12をそれぞれ配置した浮上処理一体型嫌気性ろ床からなる排水処理装置(以下、嫌気処理槽という)10で嫌気処理を行った後、下流側の好気処理槽13で好気処理を行うものであって、嫌気処理槽10の上流側には、従来と同様の原水槽3が設置され、好気処理槽13の下流側には、同じく処理水槽4及び滅菌槽5が設置されている。
【0013】
上記嫌気処理槽10には、槽上部から配管14に抜出した水を加圧するポンプ15と、加圧された水にコンプレッサー16から供給される圧縮空気を混合する混合槽17と、混合槽17からの混気加圧水を、流入配管18の流入水に注入する混合配管19とが設けられている。また、槽上部には、浮上した汚泥を掻取って排出するための掻取機20が設けられ、槽底部には、沈殿物を抜取る経路21が設けられており、掻取機20及び経路21から排出される汚泥は、それぞれ汚泥貯留槽22に送られる。
【0014】
すなわち、嫌気処理槽10は、嫌気性ろ床部12を有する処理槽の下部に流入する原水に混気加圧水を混合して処理槽内に導入するとともに、掻取機20を設けて水面近くに浮上してくる汚泥を排出するようにしたものである。
【0015】
前記好気性ろ床部13は、上方の接触材23と下方のろ材24とからなる2床式の好気性ろ床であって、ろ材24内には散気装置25が設けられ、ろ材24の上部には配管26を介して流入配管18に循環する循環水(硝化液)を抜取るとともに、逆洗時の逆洗水を配管8を介して原水槽3に戻すための取水装置27が設けられている。
【0016】
原水槽3から配管18により嫌気処理槽10に送られる原水は、配管26からの循環水と合流した後、配管19から供給される混気加圧水と混合してから嫌気処理槽10内に流入する。この原水は、嫌気性ろ床部12で嫌気処理が行われるとともに、混気加圧水から発生する気泡、特に、浮上の場合には微細気泡が原水中の懸濁成分に付着して懸濁成分の見掛けの比重が小さくなり、嫌気処理槽10の上部の浮上分離部11に浮上汚泥(フロス)として分離される。この浮上汚泥は、掻取機20により掻取られて経路28から汚泥貯留槽22に送られる。このときの汚泥濃度は3〜5%であり、従来の汚泥濃縮槽における重力濃縮に比較して高濃度である。
【0017】
嫌気処理槽10で処理された水は、一部が配管14に抜取られ、混気加圧水となって循環し、大部分は、次の好気処理槽13に流入し、接触材23及びろ材24で好気処理された後、従来と同様に、処理水槽4及び滅菌槽5を経て河川等に放流される。
【0018】
このように嫌気処理槽10に混気加圧水を導入して無薬注加圧浮上処理を行うことにより、髪の毛、油分、スカム等の浮上し易い成分を短時間で略完全に除去することができるとともに、嫌気処理槽10内を適度に撹拌することができるので、効率的な脱窒処理が可能になり、ろ床の目詰まりも少なくなるので、嫌気性ろ床部12のろ材として処理効率に優れたろ材を選定することができ、脱窒処理の効率を更に向上させることができる。
【0019】
また、嫌気処理槽10内のDO値やORP値を測定し、この測定値に基づいて混気加圧水における空気の混合量等を適当に調節することにより、すなわち、混気加圧水中の溶存酸素量を調節することにより、嫌気処理槽10内のORP値を0mV以下、好ましくは−50〜−150mVの範囲に、DO値を0〜0.5mg/lの範囲内に維持することができるので、必要以上に強い嫌気状態になることがなく、悪臭や腐食性ガスの発生もなくなり、作業環境の改善や施設の保護も図れる。
【0020】
さらに、嫌気処理槽10において安定した効率のよい処理が可能となり、嫌気処理槽10から好気処理槽13への汚泥のリークもほとんどなくなるので、また、通常の沈殿処理に比べて懸濁成分の除去率が高いため、後段の好気処理槽13への悪影響もなくなり、そ負荷を大幅に軽減することができることから、硝化阻害や接触材23の閉塞によるろ過抵抗(ろ抗)の急激な上昇が防止できるので、好気処理槽13での処理性も向上し、装置全体としての排水処理効率も向上する。
【0021】
加えて、好気処理槽13から発生する汚泥についても、取水装置27から配管29を介して原水槽3に戻し、再び嫌気処理槽10で処理することにより、汚泥発生箇所の一本化と高濃度化とを図ることができる。したがって、汚泥発生量がランニングコストに大きく影響する比較的小規模な下排水処理施設では、そのランニングコストを大幅に低減させることができる。さらに、浮上分離部11の浮上処理は、SS濃度が2000〜3000mg/l以下であれば、処理水質は原水濃度の影響を受けないので、安定した処理が可能となる。
【0022】
なお、嫌気処理槽や好気処理槽は、横断面が矩形,円形等の様々な形状で製作することができる。また、好気性ろ床部は、ろ材のみの1床式としてもよく、硝化液や汚泥の抜取り位置も適宜に設定することができる。
【0023】
図2乃至図5は、嫌気処理槽に他の形態例を示すものである。なお、以下の各形態例の説明においては、各形態例における主要部分のみを示し、前記図1に示した形態例と同一要素のものには同一符号を付して、あるいはその図示を省略して、これらの詳細な説明を省略する。
【0024】
まず、図2に示す第2形態例の嫌気処理槽31は、ドラフトチューブを兼ねる筒状のセンターウェル32を、嫌気性ろ床部12を上下に貫通するように槽中間部に配置し、混気加圧水を混合した配管18からの原水(硝化液も含む)をセンターウェル32の内部に流入させるようにしたものである。また、槽下部には、底部に沈殿する汚泥を掻寄せる汚泥掻寄機33が設けられている。
【0025】
このように嫌気処理槽31を形成することにより、流入した原水から発生する微細気泡でセンターウェル32の内側に上昇流を、外側に下降流を形成することができ、嫌気処理槽10内の撹拌を効率よく行えるので、処理効率を更に向上させることができる。
【0026】
また、嫌気処理槽31で発生した汚泥は、槽上部の浮上分離部11に設けた掻取機20と、槽底部の汚泥掻寄機33とから、それぞれ経路28,21に抜取られる。
【0027】
図3に示す第3形態例の嫌気処理槽41は、槽内部に上下が開いた仕切壁42を配置し、該仕切壁42の一側に嫌気性ろ床部12を配置するとともに、この嫌気性ろ床部12側に混気加圧水を混合した配管18からの原水を流入させるようにしたものである。
【0028】
これにより、仕切壁42の一側の嫌気性ろ床部12に上昇流を、仕切壁42の反対側に下降流を形成することができ、処理効率の向上が図れる。
【0029】
図4に示す第4形態例及び図5に示す第5形態例は、嫌気処理槽51,52内に配管18から流入する原水の流入部の例を示すもので、第4形態例では、嫌気処理槽51内の嫌気性ろ床部12の下方に流入管53を設けるとともに、該流入管53に複数の流出口54を設けたものである。また、第5形態例は、嫌気処理槽52内の嫌気性ろ床部12の内部に流入管55を設けるとともに、該流入管55に複数の流出口56を設けたものである。
【0030】
このように、嫌気処理槽への原水の流入部は、槽の形状等に応じて適宜な配置を選択でき、原水を分散させて流入させるようにすることもできる。また、流入管53,54を配管18から複数本分岐させるようにしてもよい。
【0031】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の排水処理装置によれば、嫌気処理槽における脱窒処理の効率を向上できるとともに、ろ床の目詰まりも防止できる。また、混気加圧水中に溶存している酸素により嫌気処理槽内が必要以上に強い嫌気状態になることを防止できるので、悪臭や腐食性ガスの発生もなくなる。さらに、短時間で安定した排水処理を行えるとともに、余剰汚泥を高濃度で効率よく回収することができ、設備のコンパクト化を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の排水処理装置を組込んだ排水処理設備の一例を示す系統図である。
【図2】 本発明の排水処理装置の第2形態例を示す系統図である。
【図3】 同じく第3形態例を示す要部の系統図である。
【図4】 同じく第4形態例を示す概略図である。
【図5】 同じく第5形態例を示す概略図である。
【図6】 従来の排水処理設備の一例を示す系統図である。
【符号の説明】
10,31,41,51,52…嫌気処理槽、11…浮上分離部、12…嫌気性ろ床部、13…好気処理槽、15…ポンプ、16…コンプレッサー、17…混合槽、20…掻取機、22…汚泥貯留槽、32…センターウェル、33…汚泥掻寄機、42…仕切壁、53,55…流入管、54,56…流出口
Claims (1)
- 嫌気性ろ床部を有する処理槽と、前記嫌気性ろ床部よりも上部から抜出した水を加圧するポンプと、該ポンプにて加圧された水にコンプレッサーから供給される圧縮空気を混合する混合槽と、該混合槽からの混気加圧水を、原水と混合させて前記処理槽に流入する配管と、前記処理槽の上部に浮上する汚泥を外部に排出する汚泥排出手段を設けたことを特徴とする排水処理装置。
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