JP3836574B2 - 流動床式排水処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動床式排水処理装置に関し、詳しくは、生物膜付着担体を用いた流動床によって下排水の処理を行う流動床式排水処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
流動床による排水処理法は、生物の保持量が多く、高い撹拌力が得られることから、処理効率が良好で、コンパクトな装置で十分な排水処理を行うことが可能である。このため、従来から多くの研究が成されているが、産業排水処理における小規模施設での実用化例はあるものの、公共の下水処理等の比較的大規模での実用例はほとんど無い。
【0003】
図8は、従来の生物膜付着担体を用いた流動床を示すものである。この流動床1は、処理槽2の底部に設けられた原水流入部3と、槽頂部に設けられた処理水流出部4と、槽下部に設けられた支持層5と、槽上部の大径部2a内に設けられた担体流出防止用の分離筒6とにより形成されている。なお、好気性処理を行うものでは、支持層5の部分に散気手段が設けられている。
【0004】
上記従来の流動床1において、生物膜付着担体7としては、ケイ砂,粒状活性炭,アンスラサイト等が用いられており、その比重は、1.4〜2.7程度である。また、担体のサイズ(大きさ)は、直径が0.4〜1mm程度のものが一般的である。このような担体を用いた場合の流動床の流動化速度は、通常、300〜800m/日程度となる。
【0005】
しかし、同じ担体を用い、一定の流速とした場合でも、担体の流動化率(膨張率)は、水温や担体への生物の付着量により大きく影響を受け、流動化率が低過ぎる場合には処理効率は低下し、高過ぎると担体が処理水と共に流出することがある。特に、高負荷で運転される流動床の場合は、生物膜が肥大化し易く、最適な流速範囲が大幅に変化し、例えば、生物が付着する前と比較して1/3〜1/10になることもある。
【0006】
したがって、従来の流動床では、流動化率がある程度高くなっても担体が流出しないようにするため、処理槽の上部に十分な余裕高を設けておく必要があり、しかも、装置上部に、流出する処理水と担体とを分離するための大掛かりな分離装置を設ける必要もあった。特に、好気性処理を行うものでは、散気した空気等のガスも分離する必要があるため、上部の水面積を大きくしなければならなかった。このようなことから、従来の流動床式排水処理装置では、その設置面積が大きくなってしまうという欠点があった。
【0007】
そこで本発明は、簡単な構造で、担体の肥大化した生物膜を剥離し、流動化率を最適な範囲とすることにより、効率的な生物処理を行うことができる流動床式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、本発明の流動床式排水処理装置は、槽内を上下に区画する多孔板を設けた処理槽内に生物膜付着担体を投入した流動床によって下排水の処理を行う排水処理装置において、前記多孔板は、孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更する手段を備えていることを特徴としている。
【0009】
さらに、前記孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更する手段は、固定多孔板と可動多孔板とを重ねて設置し、該可動多孔板をスライドさせて両多孔板の通孔の重なり状態を調節すること、又は、前記担体の膨張率を検出する手段を設けるとともに、検出した膨張率によって前記多孔板の孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は、流動床式排水処理装置の第1参考例を示すもので、図1は概略断面図、図2は多孔板の斜視図である。処理槽11の底部には、前記同様の原水流入部12と、生物膜付着担体13の支持層14と、散気手段15とが設けられ、槽上部には、処理水流出部16が設けられるとともに、処理槽11内を上下に区画する多孔板17が上下3段に設けられている。
【0011】
図2に示すように、前記多孔板17は、板状部材18に適当な径の通孔19を適当数設けたものであって、処理槽11内を上昇する水流に噴流を形成するために設けられている。すなわち、槽内を上昇する水流は、通孔19を通過する際に流速が高まり、噴流を形成して上段の区画内に流入する。このように、噴流を形成することにより、該噴流によるエネルギーで担体13に付着した過剰の生物膜を剥離することができる。
【0012】
一般に、流動床においては、担体13に生物膜が付着していない運転開始時に、20〜30%程度の流動化率となるように通水速度を設定するが、生物膜が形成されるのに伴って流動化率は増加してくる。効率的な処理を行うためには、流動化率を100〜200%程度に維持することが必要である。
【0013】
上記担体13の流動化に必要なエネルギーは、50%程度の流動化率までは、流速の上昇に従って上昇するが、その後は略一定であり、流動化率は、担体13への生物膜付着量によって左右されることになる。すなわち、100〜200%の流動化率においては、流速による流動化エネルギーは一定であり、流動化層の単位容積に対する投入エネルギーは、流動化率に逆比例するように減少することを意味している。したがって、原水流入部12から流入する原水の流速に伴う撹拌力のみによって生物膜付着量を制御することは困難であり、流動化率を所定範囲に維持することはできない。そして、生物膜が肥大化するのに伴って流動化率は更に増加し、ついには、処理水と共に担体が流出してしまうことになる。
【0014】
したがって、処理槽11の適当な位置に多孔板17を設けて噴流を形成し、該噴流によって担体13を強く撹拌して剪断力を与えることにより、担体13に付着した過剰の生物膜を剥離することができ、生物膜付着量を最適な範囲に制御することができる。
【0015】
多孔板17に設ける通孔19の孔径や開口比(設置数)は、使用する担体13の比重や大きさ、流動床における流動化速度等に応じて適宜設定されるものであるが、例えば、孔径は、20〜100mm、通常は50mm程度とすればよい。また、多孔板17は、1段のみ設けてもある程度の効果は得られるが、多孔板17を複数段設置することが効果的である。
【0016】
多孔板17を複数段設ける場合、各多孔板17における通孔19の孔径や開口比を同一としてもよいが、水深や担体13の生物膜付着状況等に応じて孔径や開口比の異なるものを使用することにより、生物膜付着量の制御をより確実に行うことができる。さらに、通孔19の形状も、円形に限らず、多角形状にしたり、スリット状にしたりすることができる。また、多孔板17の上面に担体13が滞留することを防止するため、多孔板17の上面に適度な傾斜や山形の突起等を設けておくことが好ましい。なお、多孔板17の通孔19を通過して上部区画に上昇した担体13は、生物膜の剥離によって比重が増加するので、通孔19から下方に落下する。なお、多孔板17の一部に、担体13を下方の区画に戻すための漏斗状のガイド部等を設けておくこともできる。
【0017】
図3乃至図5は、本発明の流動床式排水処理装置の一形態例を示すもので、図3は概略断面図、図4は多孔板の形態例を示す断面図、図5は同じく作動状態を示す断面図である。この形態例は、多孔板17として、固定多孔板17aと可動多孔板17bとを重ねて設置し、可動多孔板17bをスライドさせて通孔19a,19bの重なり状態を調節することにより、孔径や開口比を変更することができる。これにより、流動化率の状態や処理量の変動に応じて最適な孔径や開口比が得られ、各区画内の担体量の調節もできる。なお、可動多孔板17bのスライド操作は、槽壁を貫通させて設けたロッドに可動多孔板17bを固着し、該ロッドを手動あるいはピストンやモーターで操作する方法等によって容易に行うことができる。また、可動多孔板17bのスライドによって通孔19aの一部を閉塞するようにしてもよい。さらに、汚泥界面計等のように担体13の膨張率を検出する手段を設けて槽内の流動化状態を測定し、検出した膨張率によって前記可動多孔板17bのスライド量を制御することにより、担体13に付着する生物量を最適な範囲に確実に制御することができ、更に効果的な運転を自動的に行うことができる。
【0018】
図6は、多孔板17に加えて撹拌翼21を設けた第2参考例を示している。この撹拌翼21は、モーター(M)22に駆動されて回転することにより槽内に撹拌流を形成し、該撹拌流の流動エネルギーで肥大化した生物膜を剥離するとともに、撹拌翼21による機械的な剪断力によっても担体13に付着した生物膜を剥離する機能を有している。したがって、撹拌翼21を必要に応じて運転することにより、多孔板17による生物膜付着量の制御を補助することができ、回転数を調節することにより、生物膜剥離機能を制御することもできる。
【0019】
なお、撹拌翼21は、多孔板17によって区画された全区画に設けてもよく、一部の区画に設けるようにしてもよい。また、設置位置によって撹拌翼21の形状等を変えるようにしてもよい。
【0020】
図7は、多孔板17の上部区画から下部区画に接続する循環流路31を設けた第3参考例を示すものである。この循環流路31は、ポンプ(P)32によって上部区画内の水を下部区画に循環させるものであり、このように循環流を形成することにより、多孔板17を通過する水量を増加させることができ、噴流のエネルギーを高めることができる。多孔板17が複数段設けられている場合、この循環流路31における吸込み部33や導入部34の位置は任意であり、1枚の多孔板17を挟んで設けるようにしてもよく、循環流路31を複数設けることもできる。
【0021】
また、循環流路31は、吸込み部33にスクリーンを設けて水のみを循環させるようにしてもよく、スクリーンを設けずに水と共に担体13を循環させるようにしてもよい。この場合、ポンプ32における機械的な剪断力によって担体13の生物膜を剥離することもできる。
【0022】
さらに、撹拌翼21や循環流路31の運転状態を制御したりすることにより、担体13に付着する生物量を最適な範囲に確実に制御することができ、更に効果的な運転を自動的に行うことができる。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の流動床式排水処理装置によれば、担体に付着する生物量を制御することができるので、最も効果的な流動化率で排水処理を行うことができ、流動床における処理効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 流動床式排水処理装置の第1参考例を示す概略断面図である。
【図2】 多孔板の斜視図である。
【図3】 本発明の流動床式排水処理装置の一形態例を示す概略断面図である。
【図4】 図3の流動床式排水処理装置の多孔板の形態例を示す断面図である。
【図5】 同じく作動状態を示す断面図である。
【図6】 撹拌翼を設けた第2参考例を示す概略断面図である。
【図7】 循環流路を設けた第3参考例を示す概略断面図である。
【図8】 従来の流動床式排水処理装置の概略断面図である。
【符号の説明】
11…処理槽、12…原水流入部、13…担体、14…支持層、15…散気手段、16…処理水流出部、17…多孔板、17a…固定多孔板、17b…可動多孔板、18…板状部材、19,19a,19b…通孔、21…撹拌翼、22…モーター、31…循環流路、32…ポンプ、33…吸込み部、34…導入部
Claims (3)
- 槽内を上下に区画する多孔板を設けた処理槽内に生物膜付着担体を投入した流動床によって下排水の処理を行う排水処理装置において、前記多孔板は、孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更する手段を備えていることを特徴とする流動床式排水処理装置。
- 前記孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更する手段は、固定多孔板と可動多孔板とを重ねて設置し、該可動多孔板をスライドさせて両多孔板の通孔の重なり状態を調節することを特徴とする請求項1記載の流動床式排水処理装置。
- 前記担体の膨張率を検出する手段を設けるとともに、検出した膨張率によって前記多孔板の孔径及び開口比の少なくともいずれか一方を変更することを特徴とする請求項1記載の流動床式排水処理装置。
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