JP3835323B2 - 生物処理装置及び生物処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、工業排水や都市排水等からの脱窒、脱硝等のために有用な排水の生物処理方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
造粒汚泥を用いた排水の生物処理装置が特公平6−36920に開示されている。同号公報の第1図には、散気装置を備えた反応槽と、好気性微生物群、嫌気性微生物群及び固形物を含む自己造粒汚泥が抑留された上向流式反応槽とが交互に6槽ずつ配管で直列に接続された生物処理装置が記載されている。この散気装置を備えた反応槽から流出した排水中の溶存酸素濃度を溶存酸素濃度測定装置で測定し、この溶存酸素濃度が所定値となるように散気装置を制御している。また、第4段目と第6段目の上向流式反応槽から所定量の余剰汚泥を抜き出して第2段目の上向流式反応槽に返送している。
【0003】
この生物処理装置にあっては、上向流式反応槽を散気によって好気的に保つことができると共に、前段(第1段〜第4段)で生成した嫌気性微生物を主体とした汚泥が後段(第5,6段)に流入することが防止される。
【0004】
また、従来、エアリフト式反応器が、生物処理用の高速反応器として適用されている。
【0005】
このエアリフト式反応器内には微生物を含む造粒汚泥が保持、育成されている。また、反応器の上部には気−固分離装置及び通気配管が設けられており、分離された気体は系外に排出される。
【0006】
この従来のエアリフト式反応器は、反応器内が完全に混合されるためにこの反応器内の環境が均一となり、好気酸化、脱窒、脱リン等のそれぞれにとって最適な環境条件を一つの反応器で実現することはできない。また、この反応器の上部で固形物を分離することは困難である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、単一の装置内で種々の異なる環境条件を実現することができ、これにより良好な排水処理が可能な排水の生物処理装置及び生物処理方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の生物処理装置は、略円筒形の反応容器10と、該反応容器10の中心から放射4方向に延設され、該反応容器10の内周面に連結されたバッフル6a,6c,6e,6gと、該バッフル6aに対峙し、該バッフル6cと反応容器10とに連なり、該バッフル6aとの間に下降室5を形成しているバッフル6bと、該バッフル6cに対峙し、該バッフル6eと反応容器10とに連なり、該バッフル6cとの間に下降室6を形成しているバッフル6dと、該バッフル6eに対峙し、該バッフル6gと反応容器10とに連なり、該バッフル6eとの間に下降室7を形成しているバッフル6fとを備え、該バッフル6a,6c,6eの下端が該反応容器10の底面に連結され、該反応容器10内に、該バッフル6g,6a間の槽1と、バッフル6b,6c間の槽2と、バッフル6d,6e間の槽3と、バッフル6f,6g間の槽4とが区画形成され、該槽1に原水を導入する流入配管11と、槽4から処理水を流出させる配管12とが設けられ、該バッフル6bの下部に、下降室5から槽2へ液を導く通路が設けられ、該バッフル6dの下部に、下降室6から槽3へ液を導く通路が設けられ、該バッフル6fの下部に、下降室7から槽4へ液を導く通路が設けられ、該バッフル6gの下部に、槽4から槽1へ汚泥を返送する開口8が設けられており、該流入配管11から槽1内に供給された原水が、バッフル6aをオーバーフローし、下降室5を経て槽2内に流入し、次いで、バッフル6cをオーバーフローし、下降室6を経て槽3に流入し、バッフル6eをオーバーフローし、下降室7を経て槽4に流入し、処理水が配管12から取り出され、汚泥が開口8を介して槽1に返送可能とされていることを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の生物処理方法は、かかる生物処理装置によって排水を生物処理するものである。
【0010】
かかる生物処理方法及び装置にあっては、単一の生物処理装置内を複数の異なる環境条件とすることができる。従って、単一装置内で好気酸化、硝化−脱窒、嫌気処理、生物学的脱リン等の異なる条件で処理を行うことができる。また、槽4において曝気を行わないようにすることにより、該槽4内の汚泥をより速い沈降速度で沈降させることができる。
【0012】
本発明の生物処理装置は、構成がコンパクトであると共に、槽1,2,3からの液が次段の槽2,3,4の下部に導入されるので、液が該槽2,3内を短絡的に流れて次々段に流出することがなく、十分な処理が行われる。
【0013】
上記のバッフル6a〜6gの高さは3m以上(例えば3〜10m)とりわけ5m以上であることが好ましい。このようにバッフルの高さを十分に高くすることにより、槽4内において固液分離を十分に行うことができると共に、沈降した汚泥の密度と分離された水の比重差に基づいて槽4内の沈降汚泥を槽1へ重力によってスムーズに流出させることができる。
【0014】
本発明では、槽1,2において空気などの酸素を含むガスによって曝気することにより混合を行うと共に好気処理を行ってもよい。
【0015】
また、本発明では、槽3において嫌気処理あるいは無酸素処理を行ってもよく、この場合には、窒素などの非酸化性ガスによる曝気や、機械的な撹拌により液を混合するのが好ましい。
【0016】
本発明では、汚泥が造粒汚泥であることが好ましく、特に装置の運転開始時には造粒した汚泥又は活性汚泥を用いることが好ましい。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【0018】
図1は実施の形態に係る生物処理装置(この実施の形態では生物学的窒素除去装置)を示す内部透視斜視図、図2は図1の装置の平面図、図3,4は図1のIII−III線及びIV−IV線に沿う断面図、図5は図1の装置の作動を説明する周方向展開図である。
【0019】
この生物処理装置の反応容器10は、略円筒形であり、バッフル6a〜6gによって内部に槽1〜4(第1硝化槽1、第2硝化槽2、脱窒槽3及び固液分離槽4)と下降室5〜7が区画形成されている。
【0020】
これらのバッフル6a〜6gは上下方向に延在しており、高さは3m以上である。バッフル6a,6c,6e,6gは、円筒形容器10の中心から放射4方向に延設されており、該容器10の内周面に連結されている。各バッフル6a,6c,6e,6gは、容器10の中心部(軸心部)において相互に連結されている。各バッフル6a,6c,6eはその下端の全体が容器10の底面に連結されている。バッフル6gの下端には、槽4と槽1とを連通する汚泥返送用開口8が設けられている。
【0021】
バッフル6bは該バッフル6aに対し第2硝化槽2側から対峙し、バッフル6dは該バッフル6cに対し脱窒槽3側から対峙し、バッフル6fは該バッフル6eに対し固液分離槽4側から対峙している。
【0022】
各バッフル6b,6d,6fの外周側の側辺は容器10の内周面に連結されている。バッフル6bの内周側の側辺はバッフル6cに連結され、バッフル6dの内周側の側辺はバッフル6eに連結され、バッフル6fの内周側の側辺はバッフル6gに連結されている。バッフル6b,6d,6fの下辺は容器10の底面から離隔しており、下降室5,6,7内を下降してきた液が槽2,3,4内に流入可能となっている。
【0023】
バッフル6a,6bの高さは略同一であり、バッフル6c,6dの高さは略同一であり、バッフル6e,6fの高さは略同一である。バッフル6a,6bの上縁はバッフル6c,6dの上縁よりも高位であり、バッフル6c,6dの上縁はバッフル6e,6fの上縁よりも高位である。バッフル6gの上縁はバッフル6a,6bの上縁よりも高位である。
【0024】
バッフル6a,6bの間が下降室5となっており、バッフル6c,6dの間が下降室6となっており、バッフル6e,6fの間が下降室7となっている。槽1内の液はバッフル6aをオーバーフローして下降室5に流入し、槽2内の液はバッフル6cをオーバーフローして下降室6に流入し、槽3内の液はバッフル6eをオーバーフローして下降室7に流入する。
【0025】
槽1の下部に原水の流入配管11が接続され、槽4の上部に処理水の流出配管12が接続されている。
【0026】
第1硝化槽1と第2硝化槽2にはそれぞれ空気の散気管1A,2Aが設けられ、脱窒槽3には窒素ガスの散気管3Aが設けられている。
【0027】
固液分離槽4は、下降室7から流入してきた液を重力によって固液分離するためのものであり、散気管や撹拌機などの撹拌手段は設けられていない。固液分離槽4では、汚泥が下方に沈降し、上澄液が上方に溜まる。この上澄液が流出配管12により取り出される。
【0028】
なお、固液分離槽4内の水面位は第1硝化槽1内の水面位よりも低いが、これは第1硝化槽1内では曝気が行われ、水中に多量の気泡が混在した気液混合状態となっていることにより液の比重が固液分離槽4内の液よりも小さくなっているためである。
【0029】
また、第1硝化槽1内で散気管1Aから散気を行うと、該第1硝化槽1内で液に上昇流が生じ、開口8を通して固液分離槽4内の汚泥が該第1硝化槽1側へ抜き出される。
【0030】
このように構成された生物処理装置による排水の生物処理方法について次に説明する。
【0031】
第1硝化槽1及び第2硝化槽2には、硝化細菌を含む造粒汚泥が入れられ、脱窒槽4内には脱窒細菌を含む造粒汚泥が入れられている。この状態で、排水が流入配管11を通して第1硝化槽1に供給される。この排水と造粒汚泥とは、散気管1Aからの散気によって十分に撹拌混合される。この第1硝化槽1内において、排水中の有機成分は汚泥中の硝化細菌によって硝化される。この第1硝化槽1内の液は、バッフル6aの上部をオーバーフローして下降室5に流入する。そして、下降室5内を流下し、バッフル6bの下側を通って第2硝化槽2に流入する。この第2硝化槽2内では散気管2Aから空気が供給されており、流入水中の有機成分は該槽2内の造粒汚泥と十分に混合され、汚泥中の硝化細菌によって硝化されながら、上方に流れる。
【0032】
槽2内の液は、バッフル6cをオーバーフローして下降室6内に流入する。そして、この下降室6内を流下し、バッフル6dの下方を通り抜けて脱窒槽3に流入する。この脱窒槽3では散気管3Aから窒素が散気されている。流入水は、この散気により脱窒細菌を含む造粒汚泥と十分に撹拌混合され、汚泥中の脱窒細菌によって脱窒される。この脱窒槽3内の液は、その後バッフル6eをオーバーフローして下降室7内に流入し、次いでバッフル6fの下側を通って固液分離槽4内に流入し、ここで液中の汚泥が沈降する。固液分離槽4内で固液分離された上澄液は、流出配管12を通して装置外に抜き出される。また、固液分離槽4と混合槽1とを区分けするバッフル6gの下方には返送汚泥用開口8が設けられており、固液分離槽4内に沈降した汚泥はこの開口8を通って徐々に第1硝化槽1に導入される。このように、造粒汚泥が次段の槽に移動することによって、当初の硝化細菌を含む造粒汚泥と、脱窒細菌を含む造粒汚泥とが混合され、両細菌を含む造粒汚泥が形成されていく。なお、必要に応じ沈降した汚泥の一部が排泥管(図示略)を介して容器10外に取り出される。
【0033】
流入配管11から原水が連続的に第1硝化槽1に供給され、固液分離槽4から上澄液が連続的に取り出され、上記工程が繰り返されることにより、連続的に生物学的窒素除去が行われる。
【0034】
この実施の形態に係る排水の生物学的窒素除去方法によると、単一の装置内で硝化、脱窒及び沈殿の3種類の処理操作を行うことが可能である。また、槽内の混合のためにいかなる機械的撹拌装置も使用しておらず、またある槽から次槽への処理水の移送にポンプ等の装置を使用していないことから、装置が簡易であり、製造コスト及びランニングコストが低い。上記固液分離槽4内では、液の混合が行われないため、汚泥の沈降速度が速い。
【0035】
この汚泥は、沈降速度が大きいことから造粒汚泥であることが好ましい。特に、運転開始時に造粒汚泥を用いてスタートアップさせることが望ましい。
【0036】
なお、この実施の形態では生物学的窒素除去を行っているが、これに限定されず、例えば好気性BODやアンモニアの酸化処理、脱リン処理、アンモニアの亜硝酸塩への部分酸化処理等を行ってもよい。また、必要に応じて機械的撹拌装置を使用してもよい。
【0037】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると種々の異なる環境条件を実現することが可能な排水の生物処理装置と、この生物処理装置を用いた生物処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る排水の生物学的窒素除去装置の内部構成を示す透視斜視図である。
【図2】図1の生物学的窒素除去装置の平面図である。
【図3】図1のIII−III線に沿う断面図である。
【図4】図1のIV−IV線に沿う断面図である。
【図5】図1〜4の生物処理装置において、排水が流れる状態を説明する展開図である。
【符号の説明】
1 第1硝化槽
2 第2硝化槽
3 脱窒槽
4 固液分離槽
6a〜6g バッフル
5,6,7 下降室
8 汚泥返送用開口
10 反応容器
11 流入配管
12 流出配管
Claims (7)
- 略円筒形の反応容器10と、
該反応容器10の中心から放射4方向に延設され、該反応容器10の内周面に連結されたバッフル6a,6c,6e,6gと、
該バッフル6aに対峙し、該バッフル6cと反応容器10とに連なり、該バッフル6aとの間に下降室5を形成しているバッフル6bと、
該バッフル6cに対峙し、該バッフル6eと反応容器10とに連なり、該バッフル6cとの間に下降室6を形成しているバッフル6dと、
該バッフル6eに対峙し、該バッフル6gと反応容器10とに連なり、該バッフル6eとの間に下降室7を形成しているバッフル6fと、
を備え、
該バッフル6a,6c,6eの下端が該反応容器10の底面に連結され、該反応容器10内に、該バッフル6g,6a間の槽1と、バッフル6b,6c間の槽2と、バッフル6d,6e間の槽3と、バッフル6f,6g間の槽4とが区画形成され、
該槽1に原水を導入する流入配管11と、槽4から処理水を流出させる配管12とが設けられ、
該バッフル6bの下部に、下降室5から槽2へ液を導く通路が設けられ、
該バッフル6dの下部に、下降室6から槽3へ液を導く通路が設けられ、
該バッフル6fの下部に、下降室7から槽4へ液を導く通路が設けられ、
該バッフル6gの下部に、槽4から槽1へ汚泥を返送する開口8が設けられており、
該流入配管11から槽1内に供給された原水が、バッフル6aをオーバーフローし、下降室5を経て槽2内に流入し、次いで、バッフル6cをオーバーフローし、下降室6を経て槽3に流入し、バッフル6eをオーバーフローし、下降室7を経て槽4に流入し、処理水が配管12から取り出され、汚泥が開口8を介して槽1に返送可能とされていることを特徴とする生物処理装置。 - 請求項1において、該バッフル6a〜6gの高さが3m以上であることを特徴とする生物処理装置。
- 請求項1又は2において、前記槽1,2において、酸素を含むガスによって曝気が行われることを特徴とする生物処理装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記槽3において、非酸化性ガスによる曝気又は機械的撹拌が行われることを特徴とする生物処理装置。
- 請求項1ないし4のいずれか1項において、前記汚泥が造粒汚泥であることを特徴とする生物処理装置。
- 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の生物処理装置によって排水を生物処理することを特徴とする生物処理方法。
- 請求項6において、該生物処理装置の運転開始時に、造粒した汚泥又は活性汚泥を用いることを特徴とする生物処理方法。
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