JP4261700B2 - 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、排水処理装置に関し、特に、下水の三次処理や高度処理における硝化、脱窒及びろ過を一つの槽で効果的に行える排水処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
下水処理場の多くは、処理方式として標準活性汚泥法を採用している。この標準活性汚泥法は、BOD、SSについては、比較的高い浄化能力を有しているが、窒素、リンの除去については大きな効果は期待できない。
【0003】
一方、近年は、放流水域の環境保全あるいは再利用を目的として、好気性ろ床による三次処理を行うケースが増えてきている。好気性ろ床は、高い硝化能力を有しているため、原水(下水二次処理水)中のアンモニア態窒素を硝酸態窒素に換えることができ、より環境に優しい窒素形態にすることができると言える。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、下水処理において、硝化のみを行った場合は、処理水中に、硝酸態窒素として20mg/lと比較的高い濃度となることがある。硝酸態あるいは亜硝酸態窒素は、メトヘモグロビン血症の原因物質であり、発ガン性物質でもある。また、処理水を農業用水として利用する場合にも、水稲栽培において窒素過多による障害を引き起こすなどの問題がある。さらに、硝化反応は、アルカリ度を消費する反応であり、下水処理においては、しばしば、アルカリ度の不足によってpHが低下し、放流基準である5.8以上を維持できなくなることがある。
【0005】
このため、硝化のみではなく、脱窒処理を組み合わせた処理を行うことが望ましい。脱窒反応は、硝酸態窒素あるいは亜硝酸態窒素を窒素ガスに変換する反応であり、アルカリ度の回収にも繋がる。しかしながら、従来法では、一般的に、硝化槽、脱窒槽、再曝気槽の3つの反応槽を必要とし、大きな設置面積を必要としていた。浮上ろ材を使用したろ床法により、一つの反応槽で硝化脱窒を行う装置も提案されているが、ろ材の洗浄等に問題があり、必ずしも良好な結果が得られていないのが実状である。
【0006】
そこで本発明は、硝化、脱窒及びろ過の機能を一つの反応槽で効果的に行う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。
【0007】
【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、排水の嫌気好気処理を行う排水処理装置であって、比重が1より大きな担体を用いた反応槽下段の沈殿層と、比重が1程度で、かつ、1より大きな担体を用いた反応槽中段の流動床と、比重が1より小さい担体を用いた反応槽上段の浮上層と、前記沈殿層上部の散気装置と、前記流動床の中間部に設けた副散気装置と、原水を上向流として流入させる反応槽下部の原水流入部と、反応槽上部から処理水を流出させる処理水流出部と、反応槽上部の処理水の一部を硝化液として反応槽下部に循環させる硝化液循環経路とを備えていることを特徴としている。
【0008】
さらに、前記沈殿層と流動床との間、前記流動床と浮上層との間に担体の移動を抑える仕切部材を設けたこと、また、前記担体が、比重及びサイズを任意に調整できるプラスチック製担体であることを特徴としている。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の排水処理装置の参考例を示す系統図である。この排水処理装置は、一つの反応槽10内に、比重が1より大きな担体を用いた下段の沈殿層(下部固定床)11と、比重が1程度、例えば1±0.05程度の担体を用いた中段の流動床12と、比重が1より小さい担体を用いた上段の浮上層(上部固定床)13とを形成したものである。
【0010】
前記反応槽10の下部は、集水ノズル14を有する底板15によって区画されており、該底板15の下部に、原水流入経路16と、洗浄時に使用する水抜き経路17,洗浄水導入経路18及び空洗用空気導入経路19とが接続されている。また、反応槽10の上部には、処理水及び洗浄排水を流出させるための流出経路20と、処理水の一部を硝化液として槽下部に循環させる硝化液循環経路21とが設けられている。さらに、沈殿層11の上部には、散気空気供給経路22に接続した散気装置23が設けられている。また、脱窒処理の効率を高めるため、前記原水流入経路16には、反応槽10内に流入する原水にメタノールや酢酸あるいは流入下水等の炭素源を添加する炭素源添加経路25が設けられている。
【0011】
なお、前記流出経路20や硝化液循環経路21からの担体の流出を防止するため、浮上層13の上部には、パンチングメタルや金網等からなる担体分離板24を設置している。この担体流出防止手段として、流出経路20等の取水部に適宜なスクリーン、例えばウェッジワイヤースクリーンを設けておくこともできる。さらに、原水の流入量や撹拌状況によっては、沈殿層11、流動床12及び浮上層13の間に、パンチングメタルや金網等からなる仕切部材を設けることにより担体の移動を抑えることができる。
【0012】
前記各担体には、従来から用いられている各種担体を使用することができるが、比重及びサイズを任意に調整できるプラスチック製担体を用いることが好ましい。このプラスチック製担体は、例えば、ポリプロピレン(比重約0.9)やポリエチレン(比重約0.92)に、比重調整用のシリカやカルシウム等の無機物,金属粉を添加したものであって、シリカ等の添加量を調節することにより、比重を、例えば0.5〜2.0程度の範囲で任意に調整することが可能であり、サイズも4〜20mm程度の範囲で任意に調整することが可能となっている。また、担体の形状は、球形,パイプ状等、成形可能な形状ならば任意であるが、その表面は、生物膜が付着し易い微細な凹凸を有するざらざらしたものが好ましく、微生物の生息に適した50〜300μm程度の空孔を有するものが特に好ましい。
【0013】
このように、前記プラスチック製担体は、その使用位置や流入原水量に対応した比重及び大きさのものを適当に選択して用いることができるため、生物の保持量や撹拌力を最適な状態に設定することにより、処理効率を大幅に向上させることができる。さらに、このようなプラスチック製担体は、アンスラサイトや粒状活性炭等と比較して摩耗による損失も少ないという利点も有している。
【0014】
各担体の比重は、使用位置の条件に応じて最適な範囲のものを選択すればよく、例えば、沈殿層11には比重が1.02のもの、流動床12には比重が0.98のもの、浮上層13には比重が0.93のものをそれぞれ用いることができる。さらに、各担体のサイズも、比重や表面積等に応じて任意に選定することができるが、処理水との分離性や洗浄性を考慮して従来のろ材よりも大きなサイズのものを選択することが好ましく、例えば、直径が10mmで長さが10mmの中空円筒状のを使用することができる。
【0015】
このように形成した排水処理装置は、下段の沈殿層11が嫌気状態の脱窒部として作用し、中段の流動床12及び上段の浮上層13が好気状態の硝化部として作用するとともに、上段の浮上層13がろ過部として作用する。したがって、原水流入経路14から流入する原水は、硝化液循環経路21によって循環する硝化液及び炭素源添加経路25から添加されるメタノール等の炭素源と混合した状態で反応槽下部に流入し、反応槽10内を上向流で流れる。原水は、最初に、嫌気状態で運転されている沈殿層11を通過する際に脱窒処理が行われ、散気装置23からの散気により好気状態で運転されている流動床12を通過する際に硝化反応と余剰の炭素源の酸化処理とが行われる。最後に、浮上層13において主にSS成分の除去による仕上げ処理が行われることになる。
【0016】
これにより、一つの反応槽10で硝化、脱窒及びろ過を行うことができ、処理効率を大幅に向上させることができ、下水の三次処理だけでなく、河川水や湖沼水の浄化等にも用いることができる。さらに、PACや硫酸バンド、ポリ鉄等の金属凝集剤を添加することにより、リンを除去する機能も付加することができる。
【0017】
本発明の排水処理装置の一形態例は、前記参考例に示す排水処理装置において、中段の流動床12に比重が1より大きな担体を使用するとともに、散気装置を流動床12の下部や中間部に複数個設置したもので、この構成により、任意の位置の散気装置から散気を行えるように形成しておくことにより、散気を行っている散気装置から上を好気性流動床とし、散気装置より下を嫌気性固定床とすることができるので、流入原水の状態に応じて好気性ろ床部分と嫌気性ろ床部分との比率を調整することができる。
【0018】
【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、硝化、脱窒及びろ過の機能を一つの反応槽で効率よく行うことができるので、設備の小型化が図れ、設置面積を大幅に縮小することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の排水処理装置の参考例を示す系統図である。
【符号の説明】
10…反応槽、11…沈殿層、12…流動床、13…浮上層、14…集水ノズル、15…底板、16…原水流入経路、17…水抜き経路、18…洗浄水導入経路、19…空洗用空気導入経路、20…流出経路、21…硝化液循環経路、22…散気空気供給経路、23…散気装置、24…担体分離板、25…炭素源添加経路
Claims (3)
- 排水の嫌気好気処理を行う排水処理装置であって、比重が1より大きな担体を用いた反応槽下段の沈殿層と、比重が1程度で、かつ、1より大きな担体を用いた反応槽中段の流動床と、比重が1より小さい担体を用いた反応槽上段の浮上層と、前記沈殿層上部の散気装置と、前記流動床の中間部に設けた副散気装置と、原水を上向流として流入させる反応槽下部の原水流入部と、反応槽上部から処理水を流出させる処理水流出部と、反応槽上部の処理水の一部を硝化液として反応槽下部に循環させる硝化液循環経路とを備えていることを特徴とする排水処理装置。
- 前記沈殿層と流動床との間、前記流動床と浮上層との間に、担体の移動を抑える仕切部材をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項1記載の排水処理装置。
- 前記担体は、比重及びサイズを任意に調整できるプラスチック製担体であることを特徴とする請求項1記載の排水処理装置。
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