JP4119997B2 - 汚水浄化槽 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屎尿、その他の生活排水、又はこれらの合併汚水（以下、汚水ともいう）を物理的及び生物化学的に浄化処理する汚水浄化槽と、その汚水浄化槽に好適に組み込まれる固液分離槽（又は嫌気処理槽）に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭等で用いられる汚水浄化槽は、従来から種々知られている。図５は、嫌気濾床接触曝気方式又は沈殿分離接触曝気方式と呼ばれる従来の汚水浄化槽の一つで、上流側から、嫌気濾床槽第一室（沈殿分離槽第一室）５１、嫌気濾床槽第二室（沈殿分離槽第二室）５２、接触曝気槽５３、沈殿槽５４及び消毒槽５５が配置されている。槽内の嫌気濾床槽第一室５１及び嫌気濾床槽第二室５２には短時間における汚水の多量流入を緩和するため、水量変動吸収部５６を設け、また、嫌気濾床槽第二室５２を下降流で通過した後の部位に、移流管５７に流入した液を後段の接触曝気槽５３へ定量供給させる流量調整ポンプ５８を設けている（特許文献１参照）。
この汚水浄化槽では、嫌気濾床槽第一室（沈殿分離槽第一室）５１において、流入する汚水中の固形物が槽低部へ沈殿し、あるいはスカム化によって槽上部へ浮上して、汚水中の固形物の分離が起こる。また、その濾床では有機物の嫌気的生物分解が進む。嫌気濾床槽第二室（沈殿分離槽第二室）５２では、嫌気濾床槽第一室（沈殿分離槽第一室）５１と同様の固形物の分離や有機物の嫌気的生物分解が更に進行する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４―３６７７９３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記汚水浄化槽における嫌気濾床槽第一室及び嫌気濾床槽第二室の構造よりも、固形物の分離能及び蓄積能を更に高めた固液分離槽（又は嫌気処理槽）を提供すること、またこの固液分離槽を組み込むことによって、従来よりも安定に汚水を浄化処理できる汚水浄化槽を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明では次の構成をとった。すなわち、本発明は、並存する第一の（嫌気的）固液分離室３と第二の（嫌気的）固液分離室８との間に、曝気室５を介在させた固液分離槽（又は嫌気処理槽）１を用いている。
【０００６】
ここで、第一の固液分離室３、曝気室５及び第二の固液分離室８の各々の上部には、液水準が最高水位（Ｈ．Ｗ．Ｌ）及び最低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）の間で変動可能な共通の流量調整部１３を設けることができ、前記第二の固液分離室８の最低水位の高さには、次槽へ液を送る移送ポンプ１４の吸込口１５を設けることができる（図２）。
【０００７】
また、第二の固液分離室８には、好ましくは濾床６を設ける。
【０００８】
本発明は、上流から順に、上記いずれかの固液分離槽（又は嫌気処理槽）１と、好気処理槽２０と、処理水槽２１とを備えている汚水浄化槽でもある。典型的には、上記固液分離槽（又は嫌気処理槽）１と、その後段（又は下流）に順に配される好気処理槽２０、処理水槽２１及び消毒槽２２とを備える汚水浄化槽である。
【０００９】
ここで、好気処理槽２０の下部又は処理水槽２１の下部には、吸い込んだ液を固液分離槽１へ返送する移送ポンプ２６の吸込口２６ａを設ける（図３）。
【００１０】
また、吸い込んだ液の返送先は、固液分離槽１における曝気室５とする。
【００１１】
また、好気処理槽２０の上部には、曝気によって盛り上がる液の一部を固液分離槽１へ返送する液移送管２７の移流口２８を設けることができる（図４）。
【００１２】
【作用】
本発明の固液分離槽１（又は嫌気処理槽）では、流入汚水中に存在する沈降しやすい固形物を先ず第一の固液分離室３で沈殿分離させ、曝気室５において散気部材４から噴出する空気で曝気し、第二の固液分離室８においては更に固形物を分離させるようにしている。
この際、曝気室５では、散気部材４からの曝気により液中に微細気泡が存在するようになる。この微細気泡を含む液が第二の固液分離室８に入ると、そこで汚泥に微細気泡が付着（又はトラップ）して、汚泥は見掛け比重が小さくなり、いわゆるスカムとして上部へ浮上しやすくなる。
通常、汚泥は室底部へ沈殿蓄積させるよりも、室上部へスカムとして蓄積させるほうが高濃度に貯留することができる。したがって、室容量が同一であれば、スカム化させることで室内に一層多量の汚泥を蓄積させることができる。
【００１３】
本発明の汚水浄化槽において、好気処理槽２０の下部又は処理水槽２１の下部からＳＳ（浮遊物質又は汚泥）を含む液を固液分離槽１に返送させるとき、返送先を固液分離槽１の曝気室５とすると、返送される液の硝化が更に進行し、これが第二の固液分離室８での汚泥のスカム化と脱窒素とを促進させる。この脱窒素では液中の有機物が利用されるので、結果的には好気処理槽２０に掛かる有機物負荷が低減する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明を更に具体的に説明する。
図１は、本発明の固液分離槽の一例であり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ面における概略断面図である。固液分離槽１は、上流側から、第一の固液分離室３、下部に散気管４を配した曝気室５、及び第二の固液分離室８で構成され、各室の形状も固液分離槽１全体の形状も、概ね略四角形状（箱型）である。なお、この形状は、平面視で円形や楕円形等にすることもできるが、単純さでは略四角形状が好ましい。
【００１５】
第一の固液分離室３には汚水流入管２が設けられ、また汚水流入管２の下方には上部及び下部が開口する箱状の流入バッフル９が設けられ、更には汚水流入管２と反対側の仕切り壁には移流管１０が設けられている。第一の固液分離室３には、濾床を設けることもできる。この第一の固液分離室３では、流入する汚水中の沈降しやすい固形物を先ず沈殿分離させ、室底部で濃縮貯留させる。このとき、室底部に貯留される汚泥の一部は嫌気的生物反応によってスカムとなり、浮上して室上部にて貯留する。
【００１６】
曝気室５にはブロワ１１からの空気を噴出させる散気管４が配置されている。散気管４は、図１では一の字状に設けているが、口の字状、日の字状、目の字状等のループ状にすることもできる。この際、噴出させる空気泡はできるだけ小さいことが好ましく、そのためにノズル等を有する散気管４とすることが好ましい。また、曝気室５には、微生物付着材（又は、担体；濾材）を流動状態で存在させてもよく、又は固定状態で存在させてもよい。この曝気室５では、曝気することによって次室へ移流する液に微細気泡を存在させることができるため、第二の固液分離室８における汚泥のスカム化を促進できる。また、曝気室５では、曝気によって揮発性有機物の飛散、通性嫌気性微生物や好気性微生物等による有機物の分解及びアンモニアの硝化も起こる。そのため、第二の固液分離室８への有機物の負荷は減る。
【００１７】
第二の固液分離室８には、通常、濾床６を設けており、また、その濾床６を通過した液を移流口７に導く移流管１２も設けている。ここでは、スカム化による室上部での汚泥貯留、濾床での有機物分解、及び沈殿による底部での汚泥貯留を行わせることができる。
【００１８】
図２は、固液分離槽１の別の形態を示すものであり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ面における概略断面図である。図２から分かるように、第一の固液分離室３、曝気室５及び第二の固液分離室８のそれぞれの上部に、液水準が最高水位（Ｈ．Ｗ．Ｌ）及び最低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）の間で変動可能な流量調整部１３を設けており、第二の固液分離室８の最低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）には、下流側へ液を移送させる移送ポンプ１４の吸込口１５を設けている。また、この移送ポンプ１４及び吸込口１５は、移流管１２内に設けている。なお、移送ポンプ１４は、図２では、ブロワ１１から送気される空気を用いるエアリフトポンプであるが、密閉容器に空気を圧送させる間欠定量ポンプや電動による水中ポンプ等を用いることもできる。
【００１９】
固液分離槽１でそれぞれの室上部に流量調整部１３を設けると、流入する汚水の変動を緩和させて移流させることができる。この場合、固液分離槽１の水位は、汚水の流入量が移送ポンプ１４の送液量よりも多いか少ないかによってＬ．Ｗ．ＬとＨ．Ｗ．Ｌとの間を変動する。そうすることによって、汚水の流入量は平均化され、固液分離槽１では、各室のそれぞれの機能は良好に発揮される。また、これにより後段に設ける好気処理槽への負荷が低減する。そのため、汚水浄化槽にこの固液分離槽１を組み込めば、汚水の処理性能が向上し、その処理性能の安定化を図ることができる。
【００２０】
図３は、上で説明した固液分離槽を組み込んだ汚水浄化槽の一例である。第一の固液分離室３と曝気室５と第二の固液分離室８とからなる固液分離槽１を備え、この固液分離槽１の後段に、好気処理槽２０と処理水槽２１と消毒槽２２とを備えている。
【００２１】
固液分離槽１についての説明は、前記固液分離槽１での説明と重複するので省略する。
好気処理槽２０には、底部に曝気するための散気管２３を配置し、ブロワ２４からの空気を噴出させる。また、好気処理槽２０には微生物付着材（担体、微生物担体、接触材、接触濾材ともいう）を充填した床を形成させる。ここで、微生物付着材を充填した床は、微生物付着材が噴出する空気によって液と共に流動する流動床であっても、液のみが動く固定床であっても、あるいは流動床と固定床の両方を組み込んだものであってもよい。なお、流動床と固定床との両方を組み込む場合は、流動床を上側に、固定床を下側にするよう上下方向に配置させたり、流動床を前段に、固定床を後段にして横方向に並置させたりすることができる。好気処理槽２０では、曝気を行い、（微生物が付着している）微生物付着材と液とが十分に混ざるようにし、あるいは、微生物付着材と液とが積極的に接触するようにし、これによって有機物の酸化分解やアンモニアの硝化を行わせることができる。
【００２２】
用いる微生物付着材の形状は、板状、網板状、ヘチマ状、多孔質状、筒状、棒状、骨格球状、紐状、更には粒状、不定形な塊状、立方体状、繊維塊状等の種々の形状に加工したものを用いることができる。流動床にはこれら微生物付着材のうち、比較的小さく流動しやすい形状のものが好ましく用いられ、また、固定床には比較的大きく固定しやすい形状のものが好ましく用いられる。微生物付着材の材質としては、塩化ビニリデン、ポリビニルフォルマール、ポリウレタン、メラミン樹脂等の合成樹脂製加工物、セラミックス、珪砂等の無機製加工物、アンスラサイト等の化石加工物、活性炭等で、比重が約１又は１以上のもの、また、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン等で、比重が約１又は１以下のもののいずれも用いることができる。
【００２３】
好気処理槽２０と次槽の処理水槽２１との境界部の下部（底部）は互いに連通させ、好気処理槽２０から処理水槽２１へ移流する液を、処理水槽２１の上部一画に設けている消毒槽２２に越流させる。処理水槽２１には、液中のＳＳを沈殿分離させる機能もある。
【００２４】
また、移送ポンプ２６の吸込口２６ａは、好気処理槽２０寄りの処理水槽２１の下部に設け、吸い込んだ液は、液移送管２７を通って固液分離槽１のうちの曝気室５へ返送する。返送される液中には好気的生物性ＳＳも含まれるため、曝気室５では、液が返送されない場合に比べて、有機物の分解を高めることができる。
なお、移送ポンプ２６は、図３ではブロワ２４から送気するエアリフトポンプを示したが、電動ポンプ等を用いることもできる。返送先は、第一の固液分離室３や第二の固液分離室８とすることもできるが、好ましくは曝気室５である。また、移送ポンプ２６による液の返送は、連続であっても間欠であってもよい。また、移送ポンプ２６の吸込口２６ａは処理水槽２１寄りの好気処理槽２０の下部に設けてもよい。
【００２５】
消毒槽２２では、処理水槽２１からの移流液を薬筒２９と接触させて消毒又は殺菌する。また、汚水浄化槽の各室（各槽）の上部には点検や清掃等の維持管理が容易に行えるようにマンホールを設けていて、通常、そこにマンホールカバー３０を取り付けている。
【００２６】
図４は、図２に示した固液分離槽１を組み込んだ汚水浄化槽の一例である。
ここで、図３と共通する部分の説明は重複するので省略する。散気管２３からの曝気によって好気処理槽２０の上部で盛り上がる液の一部を固液分離槽１へ返送するために、好気処理槽２０の上部に液移送管２７の移流口２８を設け、移流口２８から流出する液を固液分離槽１のうちの曝気室５へ返送する。これにより、有機物の分解が高まる。なお、液の返送は、第一の固液分離室３又は第二の固液分離室８とすることもできるが、好ましくは曝気室５である。また、液移送管２７の代わりに、図３の場合と同様に、処理水槽２１の下部又は好気処理槽２０の下部に移送ポンプ２６の吸込口２６ａを設け、そこから吸い込んだ液を返送してもよい。
【００２７】
次に、汚水浄化槽における汚水の処理方法を説明する。
図３の場合は次のとおりである。汚水（原水）は汚水流入口２から流入バッフル９を経て第一の固液分離室３に入り、固形物の沈殿分離が行われる。第一の固液分離室３では、沈降した汚泥（固形物）の濃縮貯留が室底部で行われ、嫌気化して発生したスカムの貯留が室上部で行われる。第一の固液分離室３からの移流液は、移流管１０を通り曝気室５に入る。曝気室５では、散気管４からの曝気と、移送ポンプ２６から返送される好気処理液の流入（戻り）によって、有機物の分解やアンモニアの硝化が行われる。また、曝気によって微細気泡も存在する。曝気室５で処理された液は、第二の固液分離室８に入り、固形物の沈殿分離や嫌気的処理が更に進む。このとき、流入する液には微細気泡が存在し、さらに硝酸態窒素の脱窒素に伴う窒素ガスも存在するため、これらの気泡及びガスが汚泥に付着して汚泥のスカム化が促進される。
【００２８】
第二の固液分離室８の移流管１２を通って流れ出る液は、移流口７から好気処理槽２０へ入り、微生物付着材及び散気管２３からの空気に接触し、有機物の酸化分解やアンモニアの硝化が進む。処理された液は好気処理槽２０の下部（又は底部）から処理水槽２１に入り、次いで消毒槽２２へ越流する。消毒槽２２で消毒された液は放流口３１から汚水浄化槽外へ排出される。なお、好気処理液の一部は処理水槽２１下部（又は底部）から曝気室５へ、移送ポンプ２６により返送される。この際、沈殿している汚泥や浮遊しているＳＳが存在する場合にはこれらも返送される。
【００２９】
図４の場合は次のとおりである。図３と異なる点についてのみ説明する。第二の固液分離室８から好気処理槽２０への移流は、移送ポンプ１４で行う。すなわち、移流液をＬ．Ｗ．Ｌの吸込口１５から吸い込み、移送ポンプ１４の上部の移流口７から所定量（ほぼ一定量）を好気処理槽２０へ移流させる。このとき、流入する汚水量が移送ポンプ１４の移送量よりも多い場合には、固液分離槽１の水位はＬ．Ｗ．Ｌから徐々に上昇するが、固液分離槽１の流量調整部１３の容量はＨ．Ｗ．Ｌを越えないように設計されているので、通常、水位はＨ．Ｗ．Ｌを越えて上昇しない。こうすることで、固液分離槽１及び好気処理槽２０のそれぞれの処理機能は良好に保たれる。
【００３０】
また、好気処理槽２０では、曝気によって盛り上がる液の一部を移流口２８から液移送管２７を介して曝気室５へ返送する。これによって好気処理槽２０の底部に溜まる汚泥を排出させるとともに、曝気室５の機能を高めている。
【００３１】
本発明では、上述したように、第一の固液分離室と第二の固液分離室との間に曝気室を配置しているので、第二の固液分離室における汚泥のスカム化を促進し、固形物の分離能及び蓄積能を高めることができる。
本発明の汚水浄化槽は、上記固液分離槽（又は嫌気処理槽）と好気処理槽等とを組み込んでおり、また、好気処理槽で処理された処理水を固液分離槽（特に、曝気室）に戻す構造であるので、有機物の分解能やアンモニアの硝化能を高めることができ、これによって従来よりも安定して汚水を浄化処理できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固液分離槽の一例で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ矢視における概略縦断面図。
【図２】本発明の固液分離槽の他の例で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ―Ｂ矢視における概略縦断面図。
【図３】本発明の汚水浄化槽の一例で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視における概略縦断面図。
【図４】本発明の汚水浄化槽の他の例で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ矢視における概略縦断面図。
【図５】従来例の汚水浄化槽の概略縦断面図。
【符号の説明】
１：固液分離槽（又は嫌気処理槽） ２：汚水流入管
３：第一の固液分離室 ４：散気部材（散気管）
５：曝気室 ６：濾床
７：移流口 ８：第二の固液分離室
９：流入バッフル １０：移流管
１１：ブロワ １２：移流管
１３：流量調整部 １４：移送ポンプ（エアリフトポンプ）
１５：移送ポンプの吸込口 ２０：好気処理槽
２１：処理水槽 ２２：消毒槽
２３：散気部材（散気管） ２４：ブロワ
２５：流動床（又は固定床）
２６：移送ポンプ（エアリフトポンプ）
２６ａ：移送ポンプの吸込口 ２７：液移送管
２８：移流口 ２９：薬筒
３０：マンホールカバー ３１：放流口
５１：嫌気濾床槽第一室（又は沈殿分離槽第一室）
５２：嫌気濾床槽第二室（又は沈殿分離槽第二室）
５３：接触曝気槽 ５４：沈殿槽
５５：消毒槽 ５６：水量変動吸収部
５７：移流管 ５８：流量調整ポンプ

Claims (4)

1. 上流から順に固液分離槽と、好気処理槽と、処理水槽とを備え、上記固液分離槽が、並存する第一の固液分離室と第二の固液分離室との間に曝気室を介在させたものであり、上記好気処理槽の下部又は処理水槽の下部に、液を上記固液分離槽の曝気室に返送する移送ポンプの吸込口が設けられている汚水浄化槽。
2. 請求項１において、第一の固液分離室、曝気室及び第二の固液分離室の各々の上部に、液水準が最高水位及び最低水位の間で変動可能な流量調整部を設け、前記第二の固液分離室の最低水位の高さに、次槽へ液を送る移送ポンプの吸込口を設けている汚水浄化槽。
3. 請求項１又は２において、第二の固液分離室には濾床を設けている汚水浄化槽。
4. 請求項１乃至３の何れかにおいて、好気処理槽の上部には、曝気によって盛り上がる液の一部を固液分離槽へ返送する液移送管の移流口が設けられている汚水浄化槽。

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