JP3836564B2 - Wastewater treatment equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排水処理装置に関し、特に、BODやSSの除去を主目的とした好気性ろ床法による排水処理に適した排水処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、比較的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いる。好気性ろ床も、維持管理の容易なろ床タイプの処理装置であり、ろ過機能を併せ持つために処理水質が良好であるという利点を有している。
【0003】
図4及び図5は、従来の一般的な好気性ろ床の構造を示すもので、図4は単床式、図5は2床(層)式をそれぞれ示している。図4に示す単床式の好気性ろ床は、処理槽1の下部にアンスラサイト等のろ材2を充填するとともに、このろ材2の下方に散気手段3を設けたものである。このような単床式の好気性ろ床では、ろ材2の充填高さは、ろ材2の洗浄を考慮すると2m程度が限界であり、処理槽1の上部を有効に活用することができなかった。
【0004】
この点を改善したものが、図5に示す2床式の好気性ろ床であって、処理槽1の下部に充填したろ材2の上方に空隙率の大きいプラスチック製接触材4を充填している。この2床式の好気性ろ床は、プラスチック製接触材4に生物を保持させることにより、単床式の好気性ろ床と同じ設置面積でより多くの生物を保持することが可能となり、処理効率の向上が図れる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年は、小規模の排水処理施設においても、窒素の除去が必要となるケースが増えており、嫌気好気ろ床法による窒素除去が行われるようになってきている。このような場合、従来は、硝化を促進させるために、好気性ろ床における処理水量を低く抑えることにより対応する例が多く、通水速度を10〜20m3 /m2 /日程度にしていた。したがって、BOD除去のための好気性ろ床と比較すると、約2倍の施設容量が必要となっていた。
【0006】
しかし、最近の研究では、好気性ろ床の通水速度を低くすると反応効率が著しく低下することがわかってきている。好気性ろ床における反応効率を高く維持するためには、できるだけ早い通水速度にすることが好ましく、特に、従来の5倍から10倍以上の通水速度が必要と考えられている。ところが、従来の好気性ろ床でこのような高速の処理を行おうとした場合、短時間でろ床(ろ材充填部)の閉塞が発生し、急激にろ過抵抗が上昇してしまう。したがって、頻繁にろ材の洗浄を行う必要が生じ、安定した処理及び経時的な処理を行うことができなかった。
【0007】
そこで本発明は、通水速度をろ材充填部に対応した速度としながら、好気性ろ床における反応効率を向上させ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。
【0008】
【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、処理槽の上部に空隙率の大きなプラスチック製接触材を充填し、下部にろ材を充填した2層式の排水処理装置において、前記接触材充填部に、該充填部を被処理水の上昇部と下降部とに区画する隔壁を設け、該隔壁の上縁を槽内の水面高さの変動に追随して上下動可能に形成するとともに、前記被処理水を上昇部と下降部とに循環させる撹拌手段を設けたことを特徴としている。
【0009】
さらに、本発明の排水処理装置は、前記隔壁を円筒状のドラフトチューブで形成し、該ドラフトチューブの上部を伸縮可能な蛇腹構造とし、その開口部に、該開口部を槽内の水面高さに合わせて上下動させるフロートを取付けたこと、また、前記ろ材充填部の下部から前記接触材充填部に処理水を循環させる処理水循環手段を備えていることを特徴としている。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の排水処理装置の一形態例を示す好気性ろ床の断面図である。この排水処理装置は、処理槽11の上部に、空隙率の大きなプラスチック製接触材を充填した接触材充填部12を設け、処理槽11の下部に、アンスラサイト,ケイ砂,軽量骨材等のろ材を充填したろ材充填部13を設けるとともに、前記接触材充填部12内に円筒状の隔壁(ドラフトチューブ)14を設置し、該ドラフトチューブ14の外周部を被処理水の上昇部12a、内周側を被処理水の下降部12bとしたものである。被処理水の上昇部12aの下部には、被処理水をエアリフト効果で上昇させる撹拌手段であると同時に、接触材充填部12を好気性に維持するための散気手段を兼ねた散気装置15が設けられている。
【0011】
前記ろ材充填部13のろ材は、散気装置16を有する支持層17により支持されており、支持層17の下部には、集水ノズル18を介して処理水流出経路19が設けられ、槽頂部には、被処理水流入経路20が設けられている。さらに、処理水流出経路19には、ポンプPにより処理水の一部を槽上部に循環させる処理水循環経路21が設けられている。
【0012】
また、前記ドラフトチューブ14の上部は、伸縮可能な蛇腹構造14aを有しており、その開口部14bには、該開口部14bを槽内の水面高さに合わせて上下動させるためのフロート22が取付けられている。
【0013】
このように形成した排水処理装置における接触材充填部12では、前記散気装置15からの散気で発生した気泡により、ドラフトチューブ外周の被処理水にエアリフト効果が発生する。これにより、接触材充填部12において、ドラフトチューブ外周の被処理水が上昇部12aを上昇した後、ドラフトチューブ上端の開口部14bからドラフトチューブ14内に流入し、ドラフトチューブ内周の下降部12bを下降する循環流が形成される。このように、接触材充填部12の被処理水に循環流を形成することにより、接触材に接触する被処理水の流速を高めることができ、排水処理装置全体としての通水速度は、ろ材充填部13に充填したろ材に対応した速度に保持しながら、接触材部分における通水速度のみを高くすることができる。したがって、ろ材充填部13におけるろ過能力を従来と同じ程度に保ちながら接触材充填部12における反応効率を大幅に向上させることができる。
【0014】
なお、上記循環流の流れ方向は逆でもよく、図2に示すように、ドラフトチューブ14の下方に散気装置15を設置し、ドラフトチューブ14内を気泡が上昇するように形成することにより、ドラフトチューブ14の外周部を被処理水の下降部、内周側を被処理水の上昇部とすることができる。
【0015】
また、前述のように、ドラフトチューブ上端の開口部14bを、槽内の水面高さの変動に追随して上下動可能に形成することにより、ろ材充填部13のろ過抵抗の変動によって水面高さが変動しても安定した状態で所定の循環流を形成することができる。特に、伸縮構造として、前記蛇腹構造14aとフロート22とでドラフトチューブ14の上端を伸縮させることにより、簡単な構成で確実な作動を期待できる。なお、このドラフトチューブ上端の伸縮構造は、蛇腹構造に代えてドラフトチューブをスライド式の二重管にすることもでき、適当な屈曲構造を介在させて開口部を揺動可能としたスイング式にすることもできる。さらに、開口部の上下動も、水面高さを検出して油圧や電動により行うようにしてもよい。
【0016】
前記被処理水の上昇部及び下降部を区画するための隔壁は、前記ドラフトチューブに限るものではなく、処理槽11の形状等に応じて適当な形状に形成することができ、例えば、処理槽11が角型の場合は、角部に隔壁を設けて区画してもよく、槽内に複数の循環流用流路を形成することもできる。また、循環流を発生させるための撹拌手段に、スクリュー等の機械的な撹拌装置を用いることもできる。
【0017】
また、処理水循環経路21により、ろ材充填部13の下部から抜出した処理水の一部を槽上部の接触材充填部12に循環させることにより、ろ材充填部13における通水速度をろ材充填部13の状態に応じて高めることができるので、ろ材充填部13の反応効率も向上させることができる。なお、この処理水の循環は、必要に応じて行えばよく、散気装置16からのろ材充填部13への散気も必要に応じて行えばよい。両散気装置15,16に接続する圧縮機Cは、空気配管に適当な弁を設けて共用させることもできるが、別々に独立して設置することもできる。
【0018】
なお、本発明で用いる空隙率の大きなプラスチック製接触材とは、ポリエチレン,ポリプロピレン,硬質塩化ビニル等を所定形状、例えば波状、ボール状,網状,ループ状,パイプ状等に形成し、90%以上の空隙率を有するものであって、一般に知られている排水処理用接触材を使用することができる。
【0019】
図3は、本発明の排水処理装置を、窒素除去も行う排水処理設備に使用した一例を示すもので、前記同様に形成した排水処理装置を、主に硝化処理を行うための好気性ろ床として使用した例である。
【0020】
この排水処理設備は、処理原水の流れの上流側から、原水槽31,洗浄排水槽32,嫌気性ろ床33,加圧浮上分離装置34,好気性ろ床35,処理水槽36の順に配列したものであって、好気性ろ床35は、前記図1に示す処理槽と同様の構造を有している。
【0021】
流入下水は、沈砂及びスクリーン処理された後に原水槽31に流入し、さらに洗浄排水槽32で好気性ろ床35の洗浄排水と混合した状態で嫌気性ろ床33に送られる。この嫌気性ろ床33には、洗浄排水槽32からの原水と共に、好気性ろ床35から経路37を介して循環する硝化液が流入しており、嫌気状態で主に脱窒処理と有機物の嫌気的分解とが行われる。
【0022】
嫌気性ろ床33で処理された水(嫌気処理水)は、リークする汚泥も含めて加圧浮上分離装置34に送られ、経路38から供給される加圧空気溶解水と混合して槽内に流入する。水中の懸濁成分は、加圧空気溶解水から発生する微細気泡に付着して見掛けの比重が小さくなり、槽上部に浮上汚泥(フロス)として分離し、掻取機39により掻取られて経路40から汚泥貯留槽41に送られる。
【0023】
また、加圧浮上分離装置34で処理された水の一部は、出口側で経路42に抜取られてポンプPで加圧され、コンプレッサーCから供給される圧縮空気と混合槽43で混合した後、加圧空気溶解水として前記経路38から嫌気処理水に供給混合される。
【0024】
このように加圧浮上分離装置34で処理した水(浮上処理水)は、通常の沈殿処理に比べて懸濁成分の除去率が高いため、好気性ろ床35の流入負荷を小さくできるとともに、浮上処理では、髪の毛、油分、スカム等の浮上し易い成分を略完全に除去することができるため、好気性ろ床35での接触材の閉塞やスカムの発生が少なくなる。
【0025】
加圧浮上分離装置34で浮上処理された水は、被処理水流入経路20を経て好気性ろ床35に送られる。この好気性ろ床35では、接触材充填部12に設置したドラフトチューブ14による循環流によって効率よく好気処理されてBODの除去及び硝化が行われ、さらに、下部のろ材充填部13で好気処理とともにろ過処理が行われた後、処理水流出経路19から流出する。この処理水の一部は、処理水循環経路21により接触材充填部12に循環するとともに、前記経路37を介して嫌気性ろ床33に循環する。残りの処理水は、処理水槽36に送られた後、滅菌処理等を適宜施されて河川等に放流される。
【0026】
また、好気性ろ床35のろ材充填部13の上方には、洗浄排水を抜出すための洗浄排水流出部44が設けられており、ろ材洗浄水は、ウェッジワイヤースクリーン45を介して洗浄排水流出部44に抜き取られ、発生した汚泥と共に洗浄排水槽32に戻される。このとき、洗浄排水の抜き取りを、ウェッジワイヤースクリーン45を介して行うことにより、ろ材の流出を防止しながら効率のよいろ材洗浄を行うことができる。このように、ろ材の洗浄により発生した汚泥を洗浄排水と共に洗浄排水槽32に戻し、嫌気性ろ床33で減量化した後、加圧浮上分離装置34で処理するようにしているので、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。なお、この洗浄排水流出部44を、前記経路37に代えて硝化液の循環経路として用いることもできる。
【0027】
このように、好気性ろ床35の前段に、通常の沈殿処理に比べて懸濁成分の除去率が高い加圧浮上分離装置34を設置することにより、好気性ろ床35に送られる浮上処理水の懸濁成分量が少なくなり、好気性ろ床35への流入負荷が少なくなるから、好気性ろ床35の容量を小さくすることができる。また、加圧浮上分離装置34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。さらに、嫌気性ろ床33から汚泥がリークしても加圧浮上分離装置34で処理されるので、嫌気性ろ床33からリークした汚泥が好気性ろ床35に流入することがなく、好気性ろ床35の処理性に影響を与えることもない。
【0028】
したがって、好気性ろ床35における接触材充填部12に、前述のような循環流を形成することによって効率のよい硝化処理が行えるとともに、好気性ろ床35の前段に加圧浮上分離装置34を設けることにより、好気性ろ床35のBOD,SS負荷を低くすることができ、硝化反応効率を更に向上させることができ、ろ材充填部13の負担も軽減できるので、効率のよい好気処理及びろ過処理を安定した状態で長時間継続することが可能となる。
【0029】
【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、ろ材への負担を増大させることなく好気性ろ床における反応効率を向上させることができ、BOD処理や硝化処理を、長時間安定して継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の排水処理装置の一形態例を示す断面図である。
【図2】 他の形態例を示す要部の断面図である。
【図3】 本発明の排水処理装置を適用した排水処理設備の一例を示す系統図である。
【図4】 従来の単床式の好気性ろ床の一例を示す断面図である。
【図5】 従来の2床式の好気性ろ床の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
11…処理槽、12…接触材充填部、13…ろ材充填部、14…ドラフトチューブ、15,16…散気装置、17…支持層、18…集水ノズル、19…処理水流出経路、20…被処理水流入経路、21…処理水循環経路、22…フロート、31…原水槽、32…洗浄排水槽、33…嫌気性ろ床、34…加圧浮上分離装置、35…好気性ろ床、36…処理水槽、41…汚泥貯留槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wastewater treatment apparatus, and more particularly, to a wastewater treatment apparatus suitable for wastewater treatment by an aerobic filter bed method mainly intended for removal of BOD and SS.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a relatively small-scale sewage treatment facility, a filter bed type biological treatment apparatus is often used because of easy maintenance. The aerobic filter bed is also a filter bed type treatment device that is easy to maintain and has an advantage that the treated water quality is good because it has a filtration function.
[0003]
4 and 5 show the structure of a conventional general aerobic filter bed. FIG. 4 shows a single-bed type, and FIG. 5 shows a two-bed (layer) type. The single-bed type aerobic filter bed shown in FIG. 4 is one in which a
[0004]
What improved this point is a two-bed type aerobic filter bed shown in FIG. 5, in which a
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, in recent years, even in small-scale wastewater treatment facilities, cases where nitrogen removal is required are increasing, and nitrogen removal by an anaerobic aerobic filter is being performed. In such a case, conventionally, in order to promote nitrification, there are many examples to cope with by reducing the amount of treated water in the aerobic filter bed, and the water flow rate has been set to about 10 to 20 m 3 / m 2 / day. . Therefore, compared with the aerobic filter bed for BOD removal, about twice the facility capacity was required.
[0006]
However, recent studies have shown that the reaction efficiency decreases significantly when the water flow rate of the aerobic filter is lowered. In order to maintain high reaction efficiency in the aerobic filter bed, it is preferable to set the water flow rate as fast as possible, and in particular, it is considered that a water flow rate of 5 times to 10 times the conventional one is necessary. However, when such a high-speed treatment is attempted with a conventional aerobic filter bed, the filter bed (filter material filling portion) is blocked in a short time, and the filtration resistance rapidly increases. Therefore, it is necessary to frequently wash the filter medium, and stable treatment and treatment over time cannot be performed.
[0007]
Then, this invention aims at providing the waste water treatment equipment which can improve the reaction efficiency in an aerobic filter bed, making a water flow speed into the speed corresponding to a filter material filling part.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the wastewater treatment apparatus of the present invention is a two-layer wastewater treatment apparatus in which a plastic contact material having a large porosity is filled in the upper part of the treatment tank and a filter medium is filled in the lower part. the filling unit, a partition wall for partitioning the filling portion to the descending portion and the rising portion of the for-treatment water is provided, you vertically movably formed to follow the variations in the water level in the tank the upper edge of the partition wall In addition, the present invention is characterized in that stirring means for circulating the water to be treated to the ascending part and the descending part is provided.
[0009]
Further, in the wastewater treatment apparatus of the present invention, the partition wall is formed of a cylindrical draft tube, the upper portion of the draft tube has a bellows structure that can be expanded and contracted, and the opening is formed at the height of the water surface in the tank. the combined it fitted with a float vertically moving in the, also characterized in that from the bottom of the filter material filling unit and a processing water circulation means for circulating the treated water in the contact material filling unit.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a cross-sectional view of an aerobic filter bed showing an embodiment of the waste water treatment apparatus of the present invention. This waste water treatment apparatus is provided with a contact
[0011]
The filter medium in the filter
[0012]
The upper portion of the
[0013]
In the contact
[0014]
In addition, the flow direction of the circulating flow may be reversed, and as shown in FIG. 2, by installing an
[0015]
Further, as described above, the opening 14b at the upper end of the draft tube is formed so as to be movable up and down following the fluctuation of the water surface height in the tank, so that the water surface height is changed by the fluctuation of the filtration resistance of the filter
[0016]
The partition for partitioning the ascending and descending portions of the water to be treated is not limited to the draft tube, and can be formed in an appropriate shape according to the shape of the treatment tank 11, for example, the treatment tank When 11 is a square shape, a partition may be provided at a corner, and a plurality of circulation flow channels may be formed in the tank. Further, a mechanical stirring device such as a screw can be used as the stirring means for generating the circulating flow.
[0017]
In addition, by circulating a part of the treated water extracted from the lower part of the filter
[0018]
The plastic contact material having a large porosity used in the present invention is made of polyethylene, polypropylene, hard vinyl chloride or the like in a predetermined shape, for example, a wave shape, a ball shape, a net shape, a loop shape, a pipe shape, etc., and 90% or more. A generally known waste water treatment contact material can be used.
[0019]
FIG. 3 shows an example in which the wastewater treatment apparatus of the present invention is used in a wastewater treatment facility that also removes nitrogen, and the wastewater treatment apparatus formed in the same manner as described above is mainly an aerobic filter bed for performing nitrification treatment. It is an example used as.
[0020]
In this wastewater treatment facility, the
[0021]
The inflowing sewage flows into the
[0022]
The water (anaerobic treated water) treated in the
[0023]
Further, a part of the water treated by the
[0024]
In this way, the water treated by the pressurized flotation separator 34 (flotation treated water) has a higher removal rate of suspended components compared to the normal precipitation treatment, so the inflow load of the
[0025]
The water that has been floated by the
[0026]
In addition, a washing
[0027]
In this way, the flotation process sent to the
[0028]
Therefore, an efficient nitrification treatment can be performed by forming a circulating flow as described above in the contact
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the wastewater treatment apparatus of the present invention, the reaction efficiency in the aerobic filter bed can be improved without increasing the burden on the filter medium, and the BOD treatment and nitrification treatment can be stabilized for a long time. Can continue.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of a wastewater treatment apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing another embodiment.
FIG. 3 is a system diagram showing an example of waste water treatment equipment to which the waste water treatment apparatus of the present invention is applied.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a conventional single-bed aerobic filter bed.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a conventional two-bed aerobic filter bed.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Processing tank, 12 ... Contact material filling part, 13 ... Filter material filling part, 14 ... Draft tube, 15, 16 ... Air diffuser, 17 ... Support layer, 18 ... Water collection nozzle, 19 ... Treatment water outflow path, 20 Treatment water inflow path, 21 ... treated water circulation path, 22 ... float, 31 ... raw water tank, 32 ... washing drainage tank, 33 ... anaerobic filter bed, 34 ... pressurized flotation separator, 35 ... aerobic filter bed, 36 ... treated water tank, 41 ... sludge storage tank
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