JP3884735B2

JP3884735B2 - 曝気設備

Info

Publication number: JP3884735B2
Application number: JP2003412297A
Authority: JP
Inventors: 稔早川; 政信大方; 勝公元村; 佳治佐藤
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2003-12-10
Filing date: 2003-12-10
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2023-12-10
Also published as: JP2005169241A

Description

本発明は曝気設備に関し、より詳細には、下水やし尿、産業排水等の排水の処理に好適な曝気設備に関する。

下水処理場等の排水処理施設は、河川の富栄養化を防止するため、脱窒素や脱リンを行う必要が生じており、反応槽における高度処理が求められている。従って、排水処理場における好気性の反応槽の占有面積は抑制されながらも、酸素供給量の増大が求められるため、反応槽の深槽化と共に、曝気能力の増大が必要になっている。

このような事情から、従来より、好気性の反応槽の中間部に隔壁を設けて２水路とし、一方の水路に散気装置を設けた曝気設備が利用されている。この曝気設備では、散気装置から排水中に空気を散気することで上昇水流を生じさせ、他方の水路に流れ込ませることで旋回水流を生じさせる。このように、２水路の間で旋回水流を生じさせることで、排水に空気中の酸素を取り込んで酸素供給量の増大を図っている。

しかしながら、近年、反応槽においてより高度な処理が求められており、曝気能力の一層の増大が求められている。そこで、特許文献１に開示されているように、反応槽内における一方の水路の中段に第１の散気装置を設け、更に反応槽の底部に第２の散気装置を設けて、酸素供給量の増大を図った曝気設備が利用されてきている。
特開平９−２７６８９１号公報

しかしながら、反応槽の底部では水圧が高くブロワへの負荷が高くなるため、上記した特許文献１に開示の曝気設備では、高圧のブロワを使用する必要が生じ、消費電力が増大するという問題があった。

本発明は、上記した事情に鑑みて為されたものであり、ブロワへの負荷の増大を抑制しつつ被処理水中への酸素供給量の増大を図ることが可能な曝気設備を提供することを目的とする。

本発明に係る曝気設備は、（１）被処理水を貯留するための曝気槽と、（２）曝気槽の底面より所定間隙を隔てた高さ位置から鉛直方向に立設されており、曝気槽を並び方向に順に第１から第４の水路の４水路に区分する３つの仕切壁と、（３）第１及び第２の水路のいずれか一方の深さ方向における中央部、及び第３及び第４の水路のいずれか一方の深さ方向における中央部にそれぞれ設けられた旋回水流を生じさせる散気装置と、を備え、３つの仕切壁のうち中間の仕切壁は、上端の位置が他の２つの仕切壁の上端の位置よりも高く、下端の位置が他の２つの仕切壁の下端の位置よりも低いことを特徴とする。

本発明に係る曝気設備は、（１）被処理水を貯留するための曝気槽と、（２）曝気槽の底面より所定間隙を隔てた高さ位置から鉛直方向に立設されており、曝気槽を並び方向に順に第１から第４の水路の４水路に区分する３つの仕切壁と、（３）第１及び第２の水路のいずれか一方の深さ方向における中央部、及び第３及び第４の水路のいずれか一方の深さ方向における中央部にそれぞれ設けられた散気装置と、を備えることを特徴とする。また、３つの仕切壁のうち中間の仕切壁は、上端の位置が他の２つの仕切壁の上端の位置よりも高く、下端の位置が他の２つの仕切壁の下端の位置よりも低いため、第１及び第２の水路を旋回する旋回水流と第３及び第４の水路を旋回する旋回水流とを好適に分けることができる。

曝気設備は、第１及び第２の水路の上記一方とは異なる他方の深さ方向における中央部、及び第３及び第４の水路の上記一方とは異なる他方の深さ方向における中央部にそれぞれ設けられており、上記散気装置よりも散気量の小さい他の散気装置を備えることを特徴としてもよい。このようにすれば、酸素供給量のより一層の増大を図ることができる。

本発明によれば、ブロワへの負荷の増大を抑制しつつ被処理水中への酸素供給量の増大を図ることが可能な曝気設備が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態に係る曝気設備の構成を示す正断面図である。また図２は、図１に示すII-II線における断面図である。図１及び図２に示すように、曝気設備１０は、曝気槽１２、２つの仕切壁１４、及び散気装置１６を備えている。

曝気槽１２は、底壁部１２ａ、対向する左右側壁部１２ｂ，１２ｃ、及び対向する前後側壁部１２ｄ，１２ｅを有している。２つの仕切壁１４は、曝気槽１２の前後側壁部１２ｄ，１２ｅの間に横架され、曝気槽１２の底面より所定間隙を隔てた高さ位置から、左右側壁部１２ｂ，１２ｃに平行になるように鉛直方向に立設されている。これにより、曝気槽１２は並び方向に順に第１から第３の水路１８，２０，２２の３水路に区分されている。

散気装置１６は、第１及び第３の水路１８，２２の深さ方向における中央部にそれぞれ設けられている。ここで、中央部とは、曝気槽１２の深さをＤ_ｗとしたとき、その１／３〜２／３の深さの部分をいう。よって、１０ｍ程度の深さの深槽曝気槽を考えたとき、散気装置１６は水面から４ｍ〜６ｍの深さ位置に設けられていると好ましい。水面から４ｍよりも浅い位置に散気装置１６が設けられていると、散気された空気との接触時間が短くなって、旋回水流が生じ難くなる傾向にある。また水面から６ｍよりも深い位置に散気装置１６が設けられていると、ブロワ２４への負荷が高くなる傾向にある。なお、散気装置１６の深さ位置は、気泡が放出される散気面を基準として考える。

散気装置１６は、図２に示すように、複数の散気体ユニット２６を有している。本実施形態では、散気装置１６は３つの散気体ユニット２６を有している。散気体ユニット２６は、図３に示すように、複数の散気体２８をユニット化して構成されている。本実施形態では、４つの散気体２８をユニット化して散気体ユニット２６が構成されている。散気体２８は、図４に示すように、躯体３０と、多孔質セラミックや樹脂製多孔膜等の多孔質体３２と、を有している。この散気体２８では、躯体３０上に多孔質体３２を載置し、躯体３０と多孔質体３２との間に形成される空間Ｓに躯体３０の底壁部に穿設された穴３４を通して空気を供給することで、多孔質体３２を通して散気が行われる。この多孔質体３２の上面が散気面を構成する。

かかる構成の複数の散気体２８が、図３に示すように、空気を分配するヘッダ管３６に取り付けられ、さらに支持ポール３８に支持されてユニット化されている。そして、ヘッダ管３６が曝気槽１２外のブロワ２４に空気供給ラインＬａを通して接続されている。このような散気体ユニット２６を複数備えることで、散気装置１６が構成されている。なお、散気装置１６の構成は上記した構成のものに限定されるものではなく、被処理水中に微細気泡を散気することが可能な構成であれば、他の構成のものを利用してもよい。

ここで本実施形態では、第１の水路１８に設けられた散気装置１６の３つの散気体ユニット２６は、それぞれ同じ深さ位置に設置されており吐出圧が同一でよいため、ブロワ２４を共通化している。また、第３の水路２２に設けられた散気装置１６の３つの散気体ユニット２６は、それぞれ同じ深さ位置に設置されており吐出圧が同一でよいため、ブロワ２４を共通化している。更に、第１の水路１８に設けられた散気装置１６と第３の水路２２に設けられた散気装置１６は、それぞれ同じ深さ位置に設置されており吐出圧が同一でよいため、これらの間でもブロワ２４を共通化している。このようにして、構成の簡略化が図られている。ただし、第１の水路１８と第３の水路２２のそれぞれでブロワを分けてもよく、更に各散気体ユニット２６でブロワを分けてもよい。

２つの仕切壁１４に囲まれた第２の水路２０内には、鉛直方向に沿って延びるように複数の整流板４０が設けられている。これら整流板４０は、仕切壁１４に直角に設けられている。

次に、上記した曝気設備１０の作用及び効果について説明する。

まず、図１に示すように、曝気槽１２内に被処理水が貯留される。このとき、水面は仕切壁１４の上端よりも上にある。そして、ブロワ２４を作動させて空気供給ラインＬａから散気装置１６に向けて空気を供給する。すると、散気体２８から微細気泡が被処理水中に散気され、第１及び第３の水路１８，２２内で上昇水流が生じる。そして、第１の水路１８内で生じた上昇水流は第２の水路２０内に流れ込み、図１の矢印αで示すように、第１の水路１８と第２の水路２０との間で旋回水流が生じる。一方、第３の水路２２内で生じた上昇水流は第２の水路２０内に流れ込み、図１の矢印βで示すように、第３の水路２２と第２の水路２０との間で旋回水流が生じる。これにより、被処理水に空気中の酸素が十分に取り込まれ、酸素供給量の増大が図られる。このとき、散気装置１６はそれぞれの水路１８，２２の深さ方向における中央部に設けられているため、曝気槽１２の底部に散気装置１６を設ける場合と比較して、ブロワ２４への負荷の増大を抑制することができる。

また、第２の水路２０内には整流板４０が設けられているため、旋回水流の乱流が生じるおそれが低減され、酸素の溶解効率の向上を図ることが可能となる。

なお、図１及び図２を参照して説明した曝気設備１０では、２つの仕切壁１４がバランスよく配置され、第１及び第３の水路１８，２２が同程度の幅を有する場合について説明したが、第１及び第３の水路１８，２２の幅は、図５に示すように、異なっていてもよい。図５に示す曝気設備１０では、一方の仕切壁１４が曝気槽１２の幅方向における中央部に設けられ、他方の仕切壁１４が右側壁部１２ｃの側の片寄った位置に設けられている。このようにしても、上記図１及び図２で示した曝気設備１０と同様の作用効果を奏することができる。特に、既設の曝気設備は曝気槽の幅方向における中央部に仕切壁が設けられた２水路のタイプのものが多く、この場合はもう一つ仕切壁１４を設けて３水路にし、第１及び第３の水路１８，２２に散気装置１６を設置することで、既存の設備を有効利用して本実施形態に係る散気設備１０を容易に構成することができる。

図６は、上記した曝気設備１０を備えた排水処理設備５０の構成を示す平面図である。図６に示すように、排水処理設備５０は、前段より順に初沈槽５２、上記した曝気設備１０、及び後沈槽５４を備えている。初沈槽５２には、図示しない前段の沈砂池からポンプＰで汲み上げられた排水が送られる。この初沈槽５２では、排水が２〜３時間程度滞留され、沈砂池で沈まなかった細かい汚泥が底に沈められる。底に溜まった汚泥は、図示しない掻き寄せ装置により掻き寄せられ、ピット５３に集められて引き出された後、図示しない汚泥処理施設に送られる。

初沈槽５２を滞留した排水は、曝気設備１０に送られる。曝気設備１０の第１〜第３の水路１８，２０，２２の並び方向は、初沈槽５２、曝気設備１０、及び後沈槽５４の並び方向と直交している。初沈槽５２と曝気設備１０との間にはトラフ５６が設けられており、これをオーバーフローした排水が曝気設備１０に送られる。曝気設備１０では、曝気槽１２内に活性汚泥が加えられ、散気装置１６により散気しながら、排水が６〜８時間程度かけてかき混ぜられる。これにより、排水中の汚れが分解される。そして、処理水が後段の後沈槽５４に送られる。曝気設備１０と後沈槽５４との間にはトラフ５８が設けられており、これをオーバーフローした処理水が後沈槽５４に送られる。

後沈槽５４では、処理水が３〜４時間程度滞留され、曝気設備１０で生じた汚泥のかたまりが底に沈められる。底に溜まった汚泥は、図示しない掻き寄せ装置により掻き寄せられ、ピット５５に集められて引き出された後、図示しない汚泥処理施設に送られる。上澄みの綺麗な処理水は、必要に応じて塩素消毒されて高度処理施設に送られた後、河川等の系外へ排出される。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、上記した第１実施形態と同一の要素には同一の符号を附し、重複する説明を省略する。

図７は、第２実施形態に係る曝気設備の構成を示す正断面図である。図７に示すように、曝気設備６０は、曝気槽１２、３つの仕切壁１４、及び散気装置１６を備えている。

曝気槽１２は、第１実施形態で説明したのと同様に、底壁部１２ａ、対向する左右側壁部１２ｂ，１２ｃ、及び対向する前後側壁部（図示しない）を有している。３つの仕切壁１４は、曝気槽１２の前後側壁部の間に横架され、曝気槽１２の底面より所定間隙を隔てた高さ位置から、左右側壁部１２ｂ，１２ｃに平行になるように鉛直方向に立設されている。これにより、曝気槽１２は並び方向に順に第１から第４の水路６２，６４，６６，６８の４水路に区分されている。３つの仕切壁１４のうち中間の仕切壁１４は、上端の位置が他の２つの仕切壁１４の上端の位置よりも高く、また下端の位置が他の２つの仕切壁１４の下端の位置よりも低い。

散気装置１６は、第２及び第３の水路６４，６６の深さ方向における中央部にそれぞれ設けられている。散気装置１６は、第１実施形態で説明したものと同様である。

次に、上記した曝気設備６０の作用及び効果について説明する。

まず、図７に示すように、曝気槽１２内に被処理水が貯留される。このとき、水面は仕切壁１４の上端よりも上にある。そして、ブロワ２４を作動させて空気供給ラインＬａから散気装置１６に向けて空気を供給する。すると、散気体２８から微細気泡が被処理水中に散気され、第２及び第３の水路６４，６６内で上昇水流が生じる。そして、第２の水路６４内で生じた上昇水流は第１の水路６２内に流れ込み、図７の矢印αで示すように、第２の水路６４と第１の水路６２との間で旋回水流が生じる。一方、第３の水路６６内で生じた上昇水流は第４の水路６８内に流れ込み、図７の矢印βで示すように、第３の水路６６と第４の水路６８との間で旋回水流が生じる。これにより、被処理水に空気中の酸素が十分に取り込まれ、酸素供給量の増大が図られる。このとき、散気装置１６はそれぞれの水路の深さ方向における中央部に設けられているため、曝気槽１２の底部に散気装置１６を設ける場合と比較して、ブロワ２４への負荷の増大を抑制することができる。なお、中間の仕切壁１４は、上端の位置が他の２つの仕切壁１４の上端の位置よりも高く、また下端の位置が他の２つの仕切壁１４の下端の位置よりも低いため、第１及び第２の水路６２，６４を旋回する旋回水流と第３及び第４の水路６６，６８を旋回する旋回水流とを好適に分けることができ、乱流の発生が低減されて、空気中の酸素の溶解効率の向上が図られる。

ここで、前述したように既設の曝気設備は、曝気槽の幅方向における中央部に仕切壁が設けられた２水路のタイプのものが多い。従って、この場合はもう二つ仕切壁１４を設けて４水路にし、第２及び第３の水路６４，６６に散気装置１６を設置することで、既存の設備を有効利用して本実施形態に係る散気設備６０を容易に構成することができる。このとき、中間の仕切壁１４がコンクリート等で設けられているのに対し、残りの２つの仕切壁１４は、合成木材等により構成すると形成が容易であるため好ましい。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。なお、上記した第１及び第２実施形態と同一の要素には同一の符号を附し、重複する説明を省略する。

図８は、第３実施形態に係る曝気設備の構成を示す正断面図である。図８に示すように、本実施形態に係る曝気設備７０は、第１及び第４の水路６２，６８に新たに散気装置７２が設置されている以外は、第２実施形態に係る曝気設備６０と同様の構成を有している。

新たな散気装置７２は、第１及び第４の水路６２，６８の深さ方向における中央部にそれぞれ設けられている。新たな散気装置７２の散気量は、第２及び第３の水路６４，６６に設置された散気装置１６の散気量よりも小さい。この散気装置７２の散気量は、散気面の面積や風量を変えることで調整されている。なお、第１から第４の水路６２，６４，６６，６８に設けられた散気装置７２は、それぞれ同じ深さ位置に設置されており吐出圧が同一でよいため、これらの間でブロワ２４を共通化している。このようにして、構成の簡略化が図られている。ただし、第１から第４の水路６２，６４，６６，６８のそれぞれでブロワを分けてもよい。

次に、上記した曝気設備７０の作用及び効果について説明する。

まず、図８に示すように、曝気槽１２内に被処理水が貯留される。このとき、水面は仕切壁１４の上端よりも上にある。そして、ブロワ２４を作動させて空気供給ラインＬａから散気装置１６に向けて空気を供給する。すると、散気体２８から微細気泡が被処理水中に散気され、第２及び第３の水路６４，６６内で上昇水流が生じる。そして、第２の水路６４内で生じた上昇水流は第１の水路６２内に流れ込み、図８の矢印αで示すように、第２の水路６４と第１の水路６２との間で旋回水流が生じる。一方、第３の水路６６内で生じた上昇水流は第４の水路６８内に流れ込み、図８の矢印βで示すように、第３の水路６６と第４の水路６８との間で旋回水流が生じる。

この旋回水流が定常状態になると、バルブ７４を開いて散気装置７２により被処理水中に小容量の空気を散気する。散気装置７２からの小容量の空気は、定常状態となった旋回水流に牽引され、それぞれ第１及び第４の水路６２，６８を下降して、第２及び第３の水路６４，６６を上昇する旋回水流に乗る。これにより、風量の増大が図られ、被処理水中への酸素供給量の増大が一層図られる。このとき、散気装置７２はそれぞれの水路６２，６８の深さ方向における中央部に設けられているため、曝気槽１２の底部に散気装置を設ける場合と比較して、ブロワ２４への負荷の増大を抑制することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、第１実施形態で説明した排水処理設備５０は、第２実施形態で説明した曝気設備６０、或いは第３実施形態で説明した曝気設備７０を備えていてもよい。

また、第２実施形態に係る曝気設備６０において、散気装置１６が設けられていない第１及び第４の水路６２，６８に整流板を設けてもよい。

また、第２実施形態に係る曝気設備６０において、散気装置１６は第２及び第３の水路６４，６６に設けられていたが、第１及び第３の水路６４，６６に散気装置１６を設けてもよく、第１及び第４の水路６２，６８に散気装置１６を設けてもよく、第２及び第４の水路６４，６８に散気装置１６を設けてもよい。これに合わせて、第３実施形態に係る曝気設備７０において、散気量の小さい新たな散気装置７２を、散気装置１６の設けられていない水路に設置するようにしてもよい。

第１実施形態に係る曝気設備の構成を示す正断面図である。図１に示すII-II線における断面図である。散気装置を構成する散気体ユニットの構成を示す平面図である。散気体ユニットを構成する散気体の構成を示す断面図である。第１実施形態に係る曝気設備の変形例を示す正断面図である。第１実施形態に係る曝気設備を備えた排水処理設備の構成を示す平面図である。第２実施形態に係る曝気設備の構成を示す正断面図である。第３実施形態に係る曝気設備の構成を示す正断面図である。

符号の説明

１０，６０，７０…曝気設備、１２…曝気槽、１４…仕切壁、１６，７２…散気装置、１８，６２…第１の水路、２０，６４…第２の水路、２２，６６…第３の水路、４０…整流板、６８…第４の水路。

Claims

被処理水を貯留するための曝気槽と、
前記曝気槽の底面より所定間隙を隔てた高さ位置から鉛直方向に立設されており、該曝気槽を並び方向に順に第１から第４の水路の４水路に区分する３つの仕切壁と、
前記第１及び第２の水路のいずれか一方の深さ方向における中央部、及び前記第３及び第４の水路のいずれか一方の深さ方向における中央部にそれぞれ設けられた旋回水流を生じさせる散気装置と、を備え、
前記３つの仕切壁のうち中間の仕切壁は、上端の位置が他の２つの仕切壁の上端の位置よりも高く、下端の位置が他の２つの仕切壁の下端の位置よりも低いことを特徴とする曝気設備。
前記第１及び第２の水路の前記一方とは異なる他方の深さ方向における中央部、及び前記第３及び第４の水路の前記一方とは異なる他方の深さ方向における中央部にそれぞれ設けられており、前記散気装置よりも散気量の小さい他の散気装置を備えることを特徴とする請求項１に記載の曝気設備。