JP3900997B2

JP3900997B2 - 旋回流曝気装置

Info

Publication number: JP3900997B2
Application number: JP2002105926A
Authority: JP
Inventors: 照啓北沢; 正行小島
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2002-04-09
Filing date: 2002-04-09
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2022-04-09
Also published as: JP2003300087A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋回流曝気装置に係り、特に下水等の被処理水を生物処理する曝気槽において、散気管から吹き出される微細気泡のエアリフト効果により被処理水に旋回流を発生させて、微生物の保持担体を被処理水中に分散させて、被処理水を生物処理するようにした旋回流曝気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
旋回流曝気装置の一形式として、曝気槽内に貯留された被処理水に、散気管から吹き出される微細気泡で旋回流を発生させることにより、被処理水に添加した微生物の保持担体を沈降させることなく被処理水中に分散させて、被処理水を生物処理する装置がある。
【０００３】
図１１により、この種の従来の旋回流曝気装置５０を説明すると、曝気槽５１は水深が約１０ｍ程度のものが通常用いられている。曝気槽５１には被処理水が配管５２から矢印５８のように流入して貯留されるとともに、硝化菌等の微生物の保持担体が被処理中に所定濃度で分散、保持される。
【０００４】
曝気槽５１の左室５６の中段には、圧縮空気配管５３から送風された圧縮空気を微細気泡として散気する複数本の散気管５４が水平方向に一定間隔をあけて配設されている。曝気槽５１内の被処理水は、散気管５４から被処理水中に吹き出される微細気泡のエアリフト効果により、仕切板５５を境として区分けされた左室５６と右室５７の間を図中時計回りの旋回流となって循環する。これにより、被処理水と微生物の保持担体とを効果的に接触させるとともに、反応に必要な酸素を供給して処理水を生物処理する。
【０００５】
上記の微生物の保持担体について説明すると、近年、微生物をポリエチレングリコールなどの高分子材料で固定化することにより、自然環境では弱い微生物を処理槽内で高濃度に保持する技術が開発されている。例えばアンモニア性窒素を含む排水の硝化処理に有効な硝化細菌は、増殖速度が遅く、浮遊汚泥中では高濃度に維持することが困難な細菌である。しかし、この技術により硝化細菌を硝化ペレットとして固定化し、これを処理槽に添加することにより、硝化菌を高濃度に保つことができ、短時間でアンモニア性窒素の処理が可能となる。しかし、この微生物の保持担体はゲル状であり、磨耗に弱い欠点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の旋回流曝気装置５０は、微生物の保持担体を長期間にわたって連続的に循環させることにより、微生物の保持担体が、セラミック製などの表面の粗い散気管５４に頻繁に接触し、保持担体の一部に磨耗が発生していた。保持担体の磨耗が進行すると、曝気槽５１内における保持担体の体積が減少し、生物処理の効率が低下する。このため、減少した体積分の微生物の保持担体を定期的に補充しなければならない欠点があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、微生物の保持担体の磨耗を低減することにより、微生物の保持担体の定期的な補充量を減らすことが可能な旋回流曝気装置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】
本発明の旋回流曝気装置は、微生物を保持させた担体が添加された被処理水を貯留する曝気槽と、この曝気槽内に設けられて微細気泡を吹き出し、前記曝気槽内に前記被処理水の循環流を発生させる散気管と、この散気管の下方に設けられて、前記被処理水の上向き流中の前記担体が前記散気管に当たるのを阻止するガイド板とを有することを特徴とする。
【０００９】
そして、前記ガイド板に、前記散気管の軸方向に２０〜３０°の傾斜を設けることが好適である。また、前記ガイド板の上面に、空気または水を噴射する、微生物の保持担体の排出用ノズルを設けることが好適である。また、前記散気管と前記ガイド板との間隔を１〜３ｍｍとすることが好適である。
【００１０】
【作用】
曝気槽内において散気管の位置まで上昇してきた、微生物の保持担体を含有する被処理水は、散気管の下方に設けられたガイド板に当たる。従って被処理水中の微生物の保持担体は、セラミック製などの表面の粗い散気管に直接当たらないので、微生物の保持担体の磨耗は大幅に低減される。
【００１１】
また、ガイド板に、散気管の軸方向に２０〜３０°の傾斜を設けることにより、微生物の保持担体がガイド板をすべり落ち、ガイド板上に滞留するのを防ぐことができる。或いは、ガイド板の上面に、空気または水を噴射する、微生物の保持担体の排出用ノズルを設けることにより、ガイド板の上面に堆積した微生物の保持担体を排出することができる。或いは、散気管とガイド板との間隔を１〜３ｍｍとすることにより、散気管とガイド板の隙間に微生物の保持担体が侵入するのを防ぐことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る装置を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施の形態に係る旋回流曝気装置の断面図である。図２（１）は散気管と圧縮エア配管との接続状態を示す一部平面図、同図（２）は図１のＡ−Ａ矢視図である。図３は、図２（２）のＢ−Ｂ矢視図である。また、図４はガイド板の断面形状を変えた場合の図２（２）のＢ−Ｂ矢視図である。図９及び図１０は本発明の旋回流曝気装置を２基並列に組み込んだ下水処理装置の平面図及び断面図である。
【００１３】
先ず、図９、１０により下水処理設備３０の概略を説明する。原水配管３１からスクリーン槽３２に流入した原水は、大型の固形物がスクリーン３３により除去されてから配管３４を通って嫌気処理装置３５に送水される。次に原水は、嫌気処理装置３５において攪拌機３６、３６、………で攪拌されることにより活性汚泥と混合され、ＢＯＤ成分が除去された後、活性汚泥とともに被処理水流入管３７、３７から被処理水として本発明の旋回流曝気装置１に流入する。そして、旋回流曝気装置１に流入した被処理水は、圧縮エア配管４から送風され、散気管３、３から吹き出される微細気泡により旋回流となって曝気槽２内を旋回するとともに、必要な酸素供給が行われる。これにより、被処理水と硝化細菌の保持担体が効率的に接触され、硝化細菌の生物処理により被処理水中のアンモニア性窒素が酸化窒素に変えられる。次に、旋回流曝気装置１、１で処理された被処理水は、曝気槽２の上部のスクリーン３８を通って処理水として、処理水流出路３９に流れ込み、処理水の一部は嫌気処理装置３５に戻り、残りは沈殿槽４０に送水される。そして、沈殿槽４０で活性汚泥が沈降分離され、上澄水は二次処理水として図示しない次の工程に送水され、沈降した活性汚泥は嫌気処理装置３５に戻される。
【００１４】
ここで、活性汚泥に含まれる硝化細菌の増殖速度が、他の菌の増殖速度ほど速くないため、充分な硝化反応を維持するために、曝気槽２に硝化細菌保持担体を添加して曝気槽２内の硝化細菌濃度を高めることが行われる。
【００１５】
次に、本発明の実施形態に係る旋回流曝気装置を図１ないし図３に基づいて説明する。旋回流曝気装置１の曝気槽２の底部の形状は、被処理水の旋回流の流れ方向に円弧状を有する断面凹形状に形成されている。また、曝気槽２内の中央下部には、曝気槽２の長さ方向に沿って被処理水流入管５が配設され、その上に仕切板６が固定されている。この仕切板６により、曝気槽２内は上下部で連通する左室７と右室８に仕切られる。
【００１６】
左室７のほぼ中間の高さ位置に、周囲に微細気泡を吹き出す多数の微細な散気孔９が設けられた筒状の散気管３が、水平かつ仕切板６と平行に複数本（図１の例では４本）配設されている。散気管３は、例えばセラミック製や樹脂製の微粒子を圧縮成形したものを主材としている。このため、散気管３は、微粒子が剥き出し状態の粗い表面となっている。散気管３内に流入した圧縮空気は、微粒子間の間隙を通り抜けて散気管３の外面に達し、微細気泡として吹き出る。したがって、散気孔９は、散気管３の全周面に形成されている。散気管３には他端が図示せぬコンプレッサに連結した圧縮エア配管４が連結しており、これにより、コンプレッサを作動させると、曝気槽２内に貯留された被処理水に微細気泡が吹き出される。また、曝気槽２内には、スクリーン３８で仕切られた処理水流出路３９が形成されている。
【００１７】
そして、各散気管３の下方には、夫々ガイド板１０が設置されている。ガイド板１０の横断面は、被処理水の上向き流が散気管３に直接当たらないように、散気管３の下側外周を覆った形状とする。このガイド板１０は、横断面に傾斜を付けるのが好ましい。また、ガイド板１０の材料は、ＳＵＳ、ＳＵＳにエポタール塗装を施したもの又は高分子材料等製の、表面がすべり易いものを使用するのがよい。
【００１８】
実施例としては、図３のように円弧状のガイド板１０もしくは図４のように三角形状のガイド板１１とするのが好適である。そして、微生物の保持担体がガイド板１０（１１）内に滞留しないようにするか、或いは散気管３とガイド板の間に侵入しないような構造にするのが好ましい。ガイド板１０（１１）は、散気管３の軸方向に傾斜角θ＝２０〜３０°の傾斜を設け、微生物の保持担体がガイド板１０（１１）上をすべり落ちるようにしてある。ここで、ガイド板１０（１１）の傾斜角は、２０度未満だと微生物の保持担体がガイド板１０（１１）を滑り落ちることができなくなるおそれがあり、３０度を越えると、ガイド板１０（１１）が大型化するとともに、下端側において微生物の保持担体が被処理水の上向き流に巻き込まれ、散気管３に衝突する割合が高くなるおそれがある。
【００１９】
図５は、ガイド板１２を散気管３のほぼ中央を頂点として左右に傾斜させた例である。この場合も、ガイド板１２に、散気管３の軸方向に傾斜角θ＝２０〜３０°の傾斜を設け、微生物の保持担体がガイド板１２上をすべり落ちるようにするのがよい。
【００２０】
図６は、ガイド板１３を散気管３に平行に設け、ガイド板１３の端部に、ガイド板１３内に留まった微生物の保持担体を排出するための、空気または水を噴射するノズル１４を設けたものである。ノズル１４には配管１５を通り図示しないコンプレッサまたはポンプから、空気または水が送られる。
【００２１】
図７、８は、散気管３に沿って円弧形状にガイド板１６を設け、散気管３とガイド板１６との隙間に微生物の保持担体が侵入しないように、散気管３とガイド板１６との間隙ｔを１〜３ｍｍとした例である。微生物の保持担体の標準的大きさは、一辺が約３ｍｍの立方体状なので、間隙ｔをこの範囲にすれば、散気管３とガイド板１６との隙間に微生物の保持担体が侵入することはない。また、万一散気管３とガイド板１６との間に微生物保持担体が侵入したとしても、散気管３から吹き出される気泡によって間隙から排出される。
【００２２】
本発明の実施形態に係る装置は上記のような構成なので、図１において、被処理水流入管５から曝気槽２内に流入して貯留された被処理水は、散気管３の散気孔９から吹き出される微細気泡のエアリフト効果により、左室７を上向き流となって水面近くに達して仕切板６を越えて右室８に流れ込み、右室８を下向き流となって下降する。下向き流は途中から曝気槽２の底部の円弧形状に沿って円弧流になり、下向き流から上向き流に方向転換されて左室７に入り、再び左室７を上向き流となって上昇し、散気管３の位置まで戻る旋回流を形成する。
【００２３】
なお、本実施形態では、図１のごとく、散気管３を左室７の中間の高さに設置したが、これに限るものではない。また、本実施形態では、曝気槽２の底部の形状を円弧状にしたが、これに限らず、矩形に形成した場合でも、旋回流を得ることが可能である。
【００２４】
散気管３の位置まで上昇してきた、微生物の保持担体を含有する被処理水は、ガイド板１０に直接当たる。従って微生物の保持担体は、従来の装置のように、セラミック製などの表面が粗い散気管３に直接当たらないので、微生物の保持担体の磨耗は大幅に低減される。これにより、微生物の保持担体の定期的な補充量を大幅に減らすことができる。ガイド板１０には、散気管３の軸方向に傾斜角θ２０〜３０°の傾斜を設けてあるので、微生物の保持担体がガイド板１０上をすべり落ち、ガイド板１０内に滞留することはない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、散気管の位置まで上昇してきた、微生物の保持担体を含有する被処理水は、ガイド板に直接当たり、従来の装置のように、表面が粗い散気管に直接当たらないので、微生物の保持担体の磨耗は大幅に低減される。これにより、微生物の保持担体の定期的な補充量を大幅に減らすことができる。また本発明の装置により、微生物の保持担体がガイド板の上面に滞留するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る装置の断面図である。
【図２】（１）は散気管と圧縮エア配管との接続状態を示す一部平面図、（２）は図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】本発明に係る他の実施形態に係るガイド板の図２のＢ−Ｂ矢視図である。
【図５】本発明に係る散気管部分の他の実施形態を示す側面図である。
【図６】本発明に係る散気管部分のさらに他の実施形態を示す側面図である。
【図７】本発明に係る散気管部分の多の実施形態を示す側面図である。
【図８】図７のＣ−Ｃ矢視図である。
【図９】本発明の旋回流曝気装置を２基並列に組み込んだ下水処理設備の平面図である。
【図１０】図９のＤ−Ｄ矢視図である。
【図１１】従来の旋回流曝気装置の断面図である。
【符号の説明】
１………旋回流曝気装置、２………曝気槽、３………散気管、４………圧縮エア配管、５………被処理水流入管、６………仕切板、７………左室、８………右室、９………散気孔、１０………ガイド板、１１………ガイド板、１２………ガイド板、１３………ガイド板、１４………ノズル、１５………配管、１６………ガイド板。

Claims

微生物を保持させた担体が添加された被処理水を貯留する曝気槽と、この曝気槽内に設けられて微細気泡を吹き出し、前記曝気槽内に前記被処理水の循環流を発生させる散気管と、この散気管の下方に設けられて、前記被処理水の上向き流中の前記担体が前記散気管に当たるのを阻止するガイド板とを有することを特徴とする旋回流曝気装置。
前記ガイド板に、前記散気管の軸方向に２０〜３０°の傾斜を設けることを特徴とする請求項１に記載の旋回流曝気装置。
前記ガイド板の上面に、空気または水を噴射する、微生物の保持担体の排出用ノズルを設けることを特徴とする請求項１に記載の旋回流曝気装置。
前記散気管と前記ガイド板との間隔を１〜３ｍｍとすることを特徴とする請求項１に記載の旋回流曝気装置。