JP4318875B2

JP4318875B2 - 水処理装置

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Publication number: JP4318875B2
Application number: JP2001278337A
Authority: JP
Inventors: 竜郎照井; 和彦田中
Original assignee: Daiki Ataka Engineering Co Ltd
Current assignee: Daiki Ataka Engineering Co Ltd
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: JP2003080286A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物を保持した担体を用いて排水を浄化処理する水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の担体法の水処理装置としては、例えば特開２００１−２９９７５号公報、特開２００１−３８３７７号公報等に記載された構造のものが知られている。
【０００３】
この従来の水処理装置は、反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置された上下面開口状の筒状体を備え、この筒状体内を通る旋回循環流が循環流発生手段により反応槽内に発生する構成となっている。また、筒状体には排水中の担体を分離除去する固定スクリーンが固定的に設けられ、この固定スクリーンにて担体の分離除去された排水が流出管の管内流路を通って反応槽外に流出する構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の水処理装置は、固定スクリーンが停留する担体で閉塞状態となり、排水を適切に取り出すことができないおそれがあるという問題を有している。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、スクリーンが停留する担体で閉塞状態になるようなことがなく、排水を適切に取り出すことができる水処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の水処理装置は、微生物を保持した担体を用いて排水を浄化処理する水処理装置であって、微生物を保持した担体を含んだ排水を貯留する反応槽と、この反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置され、上面開口部および下面開口部を有する上下面開口状の筒状体と、この筒状体内を通る旋回循環流を前記反応槽内に生じさせる循環流発生手段と、所定方向に回転しながら排水中の担体を分離除去する回転式のスクリーンとを具備し、前記スクリーンは、担体が分離除去された排水を前記反応槽外に流出させる流出管の管内流路に連通する内部流路部を有する回転可能な回転中空軸体と、この回転中空軸体にこの回転中空軸体の軸方向に沿って間隙を介して並んで位置するように設けられ、前記内部流路部に連通する内部空間部およびこの内部空間部に連通し担体が通過不可能な排水通過部を有する複数の中空状の回転板状体とを備え、前記各回転板状体は、前記内部空間部を介して互いに離間対向した一対の対向板およびこれら一対の対向板の周縁相互を連結する連結板にて構成され、前記一対の対向板の少なくとも一方に前記排水通過部が形成されているものである。
【０００７】
そして、所定方向に回転しながら排水中の担体を分離除去する回転式のスクリーンを利用する構成であるから、スクリーンが停留する担体で閉塞状態になるようなことがなく、排水を適切に取り出すことが可能であり、また、回転可能な回転中空軸体とこの回転中空軸体に設けた複数の中空状の回転板状体とを備える回転式のスクリーンを利用することにより、排水を適切に取り出すことが可能であり、さらに、各回転板状体を一対の対向板およびこれら一対の対向板の周縁相互を連結する連結板にて構成したため、回転式のスクリーンの構成が簡単になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の水処理装置の一実施の形態の構成を図面を参照して説明する。
【０００９】
図１および図２において、１は水処理装置で、この水処理装置１は、生活排水、産業排水、埋立浸出水等の排水２を、微生物を保持した担体（微生物固定化担体）３を用いて生物学的に浄化処理する担体法の水処理装置である。なお、担体３は、例えば排水２に対して不溶性で排水２に浮遊可能な固体である多孔質粒状体等にて構成され、その表面および微細孔に微生物が固定化されているものである。
【００１０】
そして、水処理装置１は、図１および図２に示すように、微生物を保持した複数の担体３を含んだ排水２を貯留する貯留槽である反応槽５を備えている。この反応槽５内には流入管６から浄化処理すべき排水２が流入されるとともに所定の方法にて複数の担体３が投入される。
【００１１】
この反応槽５は、例えば上方に向って開口した上面開口状の箱形状、すなわち、略正方形状で水平状の底板部８およびこの底板部８の周縁から立ち上った垂直状の側板部９を有する有底の４角筒状に形成されている。また、反応槽５は、例えば脱窒槽等の嫌気性反応槽であり、固定化微生物はそれに応じた脱窒菌等の嫌気性微生物である。
【００１２】
そして、反応槽５内には、上面開口部11および下面開口部12を有する上下面開口状の円筒形状をなす整流体である筒状体13が、この筒状体13の軸方向が上下方向に一致した状態で反応槽５内の略中央位置に配置されている。
【００１３】
この上下方に向って開口した筒状体13は、この筒状体13全体が反応槽５内に貯留された排水２に浸漬されるように、反応槽５の容量に対応した所定の大きさに形成されている。すなわち、筒状体13の入口部である上面開口部11が反応槽５内に貯留された排水２の水面より下方に位置し、筒状体13の出口部である下面開口部12が反応槽５の底面（底板部８の上面）より上方に位置し、筒状体13全体が排水２に浸漬されている。
【００１４】
また、水処理装置１は、筒状体13内を通る旋回循環流ａ、すなわち筒状体13内を経由する旋回循環流ａを反応槽５内全体に生じさせる循環流発生手段21を備えている。
【００１５】
この循環流発生手段21は、駆動源である駆動モータ22を有し、この駆動モータ22には上下方向の回転軸23の上端部が取り付けられ、この回転軸23の筒状体13内に位置する下端部には複数のインペラ等の撹拌翼である回転羽根24が放射状に取り付けられている。
【００１６】
これら複数の回転羽根24は、駆動モータ22からの動力で回転軸23と一体となって筒状体13内で駆動回転し、この筒状体13内に旋回循環流ａの一部を構成する下降流Ａを発生させる構成となっている。筒状体13内に下降流Ａが発生すると、反応槽５内の底部で水平流Ｂが発生し、反応槽５内の筒状体13の外側（側板部９内面近傍位置）で上昇流Ｃが発生し、反応槽５内の水面部で水平流Ｄが発生し、これにより、反応槽５内全体の旋回循環流ａが生じる。担体３を含んだ排水２の流れである旋回循環流ａは、下降流Ａ、水平流Ｂ、上昇流Ｃおよび水平流Ｄにて構成されている。なお、筒状体13および循環流発生手段21にてドラフトチューブ式の撹拌手段30が構成されている。
【００１７】
さらに、水処理装置１は、旋回循環流ａから受ける力（旋回循環流ａとなって流動する排水２から受ける力）でこの旋回循環流ａに追従する形で所定方向に回転しながら、排水２中の担体３を分離除去する担体分離用の回転式のスクリーン31を備えている。
【００１８】
このスクリーン31は、反応槽５内から担体３を含まない排水２を取り出すためのもので、上端側を除く部分が反応槽５内の排水２に浸漬された状態すなわち上端側の一部を反応槽５内の水面上に露出させた状態で回転可能に配置され、筒状体13周囲の外側で発生して旋回循環流ａの一部を構成する上昇流Ｃから受ける力で所定方向（図示イ方向）に従動回転する構成となっている。なお、スクリーン31の外周速は、０．６m/s以上が望ましく、６m/s以上が最適であるが、０．２〜０．６m/sでもよい。
【００１９】
そして、スクリーン31には、このスクリーン31によって担体３が分離除去された排水２を処理水として反応槽５外に流出させる流出手段である流出管32が連結手段33を介して連結されており、この連結手段33にて流出管32がスクリーン31から回転力を受けて回転しないようになっている。
【００２０】
ここで、スクリーン31は、図２ないし図４に示すように、流出管32の管内流路34に連通する内部流路部41を有する回転可能な例えば１本の回転中空軸体42を備えている。
【００２１】
この回転中空軸体42は、全体が反応槽５内の排水２に浸漬された状態となるように互いに離間対向した側板部９間に水平状の架け渡され、この回転中空軸体42の一端部に反応槽５外の流出管32の上流端部が連結手段33を介して連結されている。回転中空軸体42の軸方向は、上昇流Ｃの方向（上昇流Ｃとなって流動する排水の流れ方向）に対して略直交する方向に一致している。
【００２２】
また、この回転中空軸体42には、内部流路部41に連通する内部空間部44およびこの内部空間部44に連通し担体３が通過不可能な排水通過部45を有する複数の互いに平行状で中空状の回転板状体46が、回転中空軸体42と同軸状で一体に並設されている。
【００２３】
これら複数の円形状（円盤状）の回転板状体46は、それぞれ同一構造のもので、回転中空軸体42の軸方向に沿って間隙47を介して並んで位置しており、互いに隣合う回転板状体46，46間の間隙47は、担体３が進入不可能な大きさに設定されている。すなわち、隣合う回転板状体46，46間の間隙47は担体３の外形寸法よりやや小さいものとなっている。
【００２４】
各回転板状体46は、内部空間部44を介して互いに離間対向した円板状の一対の対向板51，51を有し、これら一対の対向板51の周縁相互が円筒状の連結板52にて一体に連結されている。各回転板状体46はそれぞれ一対の対向板51および連結板52にて構成されている。
【００２５】
そして、各対向板51には、担体３の通過を禁止することで排水２から担体３を分離除去しこの担体３が分離除去された排水２を処理水として通過させる担体分離部としての開口部である排水通過部45が形成されている。この排水通過部45は、例えば円板状の対向板51に放射状に形成され対向板51の径方向に長手方向を有する複数の長孔53にて構成されている。図示しないが、環状部材である回転板状体46の表面にスクレーパ等の洗浄手段を設置することにより、回転板状体46の担体３等の異物による閉塞防止や洗浄効果の増大を図ってもよい。
【００２６】
なお、スクリーン31からの処理水を反応槽５外に流出させる流出管32の下流端部は、次処理工程の図示しない槽（反応槽、沈殿槽等）内で開口している。図示しないが、反応槽５内で発生して排水２とともに排水通過部45を通過した窒素ガス等による気泡を処理水から分離除去可能なチャンバー等の気泡除去手段を流出管32の途中に設けてもよい。
【００２７】
次に、上記一実施の形態の水処理装置１の作用を説明する。
【００２８】
水処理装置１の運転時には、循環流発生手段21駆動モータ22からの動力で回転羽根24が回転軸23と一体となって筒状体13内で駆動回転し、筒状体13内に下降流Ａが発生し、その結果、下降流Ａ、水平流Ｂ、上昇流Ｃおよび水平流Ｄからなる反応槽５内全体の旋回循環流ａが生じて、脱窒槽等の反応槽５内全体が適切に撹拌される。
【００２９】
このため、排水２の汚濁物質と担体３の微生物（例えば脱窒菌等の嫌気性微生物）とが効率よく接触し、この微生物の生物反応により主として硝酸性窒素が無害の気体である窒素ガスに変換され、排水２の浄化処理が効率的に行われる。
【００３０】
一方、浄化処理後の排水２は、上昇流Ｃとなって筒状体13の外側を上方流動し、回転式のスクリーン31に対して所定以上の大きさの力を加える。このため、スクリーン31の回転板状体46は、上昇流Ｃとなって上方流動する排水２から受ける力によって、回転中空軸体42と一体となって上昇流Ｃに追従する形で図示イ方向に回転しながら、排水２中の担体３を分離除去する。
【００３１】
この担体３が分離除去された排水２は、処理水となって各回転板状体46の排水通過部45から内部空間部44に入り込み、その後、自然流下等により回転中空軸体42の内部流路部41および流出管32の管内流路34を通り、次処理工程の図示しない槽内に流れ込む。
【００３２】
排水２から分離された担体３は、スクリーン31が回転してスクリーン表面流速が生じているため、スクリーン31の各回転板状体46には付着せず、各回転板状体46の周囲に停留することなく、排水２とともに旋回循環流ａとなって循環する。
【００３３】
そして、上記一実施の形態の水処理装置１によれば、回転式のスクリーン31で浄化処理された排水２中の担体３を分離除去し、この担体３の分離除去された排水２を処理水として流出管32で反応槽５外に流出させる構成であるから、固定スクリーンを設けた従来の構成等に比べて、スクリーン31が停留する担体３で閉塞状態になるようなことがなく、スクリーン31の開口状態を適切に維持できるので、担体３を含まない浄化処理後の排水２である処理水を適切に取り出すことができる。
【００３４】
また、回転式のスクリーン31の排水通過部45をスリット状の複数の長孔53にて構成したので、例えば排水２中に混入した毛髪等の繊維状物が絡みつくようなことを防止でき、排水通過部45の開口状態を適切に維持できる。
【００３５】
なお、水処理装置１の回転式のスクリーン31は、図４に示す構成には限定されず、例えば図５に示す回転式のスクリーン31aとしてもよい。なお、図５に示すスクリーン31aは、基本的な構造はスクリーン31と同じであるので、スクリーン31と基本的に同一の構成部分は同一符号を付して説明する。
【００３６】
この図５に示すスクリーン31aは、一部が排水２に浸漬された状態で筒状体13の上方位置に回転可能に配置され、旋回循環流ａの水平流Ｄから受ける力で所定方向（図示ロ方向および図示ハ方向である２方向）に回転しながら、排水２中の担体３を分離除去する構成となっている。
【００３７】
そして、スクリーン31aには、このスクリーン31aによって担体３が分離除去された排水２を処理水として反応槽５外に流出させる流出管32が連結手段33を介して連結されており、この連結手段33にて流出管32がスクリーン31から回転力を受けて回転しないようになっている。
【００３８】
このスクリーン31aは、水平な同一面上で平行に位置するように配置され、流出管32の管内流路34に連通する内部流路部41を有する回転可能な複数、例えば２本の回転中空軸体42，42を備えている。各回転中空軸体42は、全体が反応槽５内の排水２に浸漬された状態となるように互いに離間対向した側板部９間に水平状の架け渡され、各回転中空軸体42の一端部に反応槽５外の流出管32の２つに分岐した上流端部が連結手段33を介して連結されている。回転中空軸体42の軸方向は、図示する水平流Ｄの方向に対して略直交する方向に一致している。
【００３９】
また、これら互いに離間対向した２本の回転中空軸体42のそれぞれには、内部流路部41に連通する内部空間部44およびこの内部空間部44に連通し担体３が通過不可能な排水通過部45を有する複数の互いに平行状で中空状の回転板状体46が、回転中空軸体42と同軸状で一体に並設されている。これら複数の円形状（円盤状）の回転板状体46は、それぞれ同一構造のもので、回転中空軸体42の軸方向に沿って間隙47a（間隙47より大きい）を介して並んで位置している。互いに隣合う回転板状体46，46間の間隙47aは、回転板状体46の厚さ寸法よりやや大きいものとなっている。
【００４０】
各回転板状体46は、内部空間部44を介して互いに離間対向した円板状の一対の対向板51，51を有し、これら一対の対向板51の周縁相互が円筒状の連結板52にて一体に連結されている。各回転板状体46はそれぞれ一対の対向板51および連結板52にて構成されている。
【００４１】
そして、各対向板51には、担体３の通過を禁止することで排水２から担体３を分離除去しこの担体３が分離除去された排水２を処理水として通過させる担体分離部としての開口部である排水通過部45が形成されている。この排水通過部45は、例えば円板状の対向板51に放射状に形成され対向板51の径方向に長手方向を有する複数の長孔53にて構成されている。図示しないが、環状部材である回転板状体46の表面にスクレーパ等の洗浄手段を設置することにより、回転板状体46の担体３等の異物による閉塞防止や洗浄効果の増大を図ってもよい。
【００４２】
また、２本の回転中空軸体42は、互いに近接した状態に配置されており、一方の回転中空軸体42の回転板状体46の一部が他方の回転中空軸体42の互いに隣合う回転板状体46，46間の間隙47aに挿入されている。
【００４３】
そして、図５に示すスクリーン31aを用いた水処理装置１でも、図４に示すスクリーン31を用いた場合と同様、回転式のスクリーン31aが停留する担体３で閉塞状態になるようなことがなく、スクリーン31aの開口状態を適切に維持できるので、担体３を含まない浄化処理後の排水２である処理水を適切に取り出すことができる等の効果を奏することができる。また、図４に示すスクリーン31に比べて、処理水の単位時間当たりの取出量を大きく設定できる。
【００４４】
さらに、例えば他方の回転中空軸体42の互いに隣合う回転板状体46，46間の間隙47aに担体３が進入して詰まった（間隙47aに担体３が噛み込んだ）としても、すぐに一方の回転中空軸体42の回転板状体46の挿入部でその詰まりが崩され、スクリーン31aの開口状態を適切に維持できる。
【００４５】
上記いずれの実施の形態においても、反応槽５は脱窒槽等の嫌気性反応槽であると説明したが、例えば、反応槽５は硝化槽等の好気性反応槽でもよく、この場合には固定化微生物として硝化菌等の好気性微生物を用いる。また、図示しないが、反応槽５を好気性反応槽とする場合には、酸素を含有する気体（例えば空気等）を筒状体13内に供給する曝気手段を設けることが好ましい。
【００４６】
この曝気手段は、例えば、ブロワ等の送風機の作動で供給管の先端側から気体を筒状体13内の所定位置、例えば回転羽根24の下方近傍位置に噴出供給する構成とする。そして、この曝気手段により供給された気体の気泡は、回転羽根24の回転で下降流Ａとともに筒状体13内に発生する略水平の旋回流によって裁断され、気泡単位容積当たりの表面積が増大し、酸素の溶解効率が高まる。また、曝気手段による気泡と回転羽根24とが直接接触しないので、回転羽根24近傍に気泡が滞留・蓄積するようなことがなく、反応槽５内全体にわたり安定した旋回循環流が発生する。さらに、反応槽５内の比較的深い位置で気液接触が行われるので、その水圧により酸素の溶解効率が高まる。また一方、曝気手段により筒状体13内に供給された空気等の気泡が流出管32内に流入しても排水２の流れが悪くならないように、気泡を除去可能なチャンバー等の気泡除去手段を流出管32等の排水流出手段の途中に設けてもよい。
【００４７】
さらに、循環流発生手段21は、筒状体13内で駆動回転してこの筒状体13内に旋回循環流の一部を構成する上降流を発生させる複数の回転羽根24を備えた構成としてもよく、またインペラ等の回転羽根24を用いることなく、例えば筒状体13内への気体の吹き込みにより筒状体13内に下降流を生じさせるようにしてもよい。なお、筒状体13内に上降流を発生させる場合、旋回循環流ａの旋回の向きが反対となる。
【００４８】
また、スクリーン31，31aの排水通過部45は、複数の長孔53にて構成したものには限定されず、例えば、図示しない棒状の鋼材を格子状に組んで構成したものでもよい。
【００４９】
また、排水流出手段の途中に設けるチャンバー等の気泡除去手段で捕集した気体（すなわち例えば嫌気性反応槽の場合は主として窒素ガス、好気性反応槽の場合は主として空気）を大気中に放出する構成としてもよく、或いは、図示しない返送管でその気体を筒状体13内に返送する構成としてもよい。
【００５０】
また、気泡除去手段で捕集した気体を大気に放出せずに図示しない回収手段で回収して気体の有効利用を図ることも可能である。
【００５１】
さらに、図示しないが、スクリーン31，31aを所定方向に回転させるモータ等の駆動手段を設けた構成としてもよい。なお、旋回循環流ａからの力では所望の回転速度を確保できない場合にのみ、モータ等の駆動手段でスクリーン31，31aの回転を補助するようにしてもよい。
【００５２】
また、循環流発生手段21で筒状体13内に下降流Ａを発生させる場合において、水平流Ｂ、上昇流Ｃおよび水平流Ｄの少なくともいずれかを利用してスクリーン31，31aを従動回転させる構成としてもよく、また、循環流発生手段21で筒状体13内に上昇流を発生させる場合において、反応槽５内の水面部の水平流反応槽５内の筒状体13の外側の下降流および反応槽５内の底部の水平流の少なくともいずれかを利用してスクリーン31，31aを従動回転させる構成としてもよい。
【００５３】
さらに、スクリーン31，31aの回転板状体46は、円形状（円盤状）には限定されず、楕円形状、正方形状、矩形状等てもよい。また、互いに隣合う回転板状体46の対向面を構成する対向板51のみに排水通過部45を形成するようにしてもよい。
【００５４】
さらに、反応槽５は、有底の４角筒形状には限定されず、３角、６角等の多角筒状でもよく、円筒状でもよい。筒状体13は、円筒形状には限定されず、３角、４角、６角等の多角筒状でもよい。また、スクリーン31，31a全体を反応槽５内の排水２に浸漬させてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、所定方向に回転しながら排水中の担体を分離除去する回転式のスクリーンを利用する構成であるから、スクリーンが停留する担体で閉塞状態になるようなことがなく、排水を適切に取り出すことができ、
また、回転可能な回転中空軸体とこの回転中空軸体に設けた複数の中空状の回転板状体とを備える回転式のスクリーンを利用することにより、排水を適切に取り出すことができ、さらに、各回転板状体を一対の対向板およびこれら一対の対向板の周縁相互を連結する連結板にて構成したため、回転式のスクリーンの構成を簡単にでき、製造性を良好にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の水処理装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】同上水処理装置の斜視図である。
【図３】同上水処理装置の回転スクリーンの斜視図である。
【図４】同上水処理装置の回転スクリーンの平面図である。
【図５】同上水処理装置の回転スクリーンの他の実施の形態の平面図である。
【符号の説明】
１水処理装置
２排水
３担体
５反応槽
11 上面開口部
12 下面開口部
13 筒状体
21 循環流発生手段
31，31a 回転式のスクリーン
32 流出管
34 管内流路
41 内部流路部
42 回転中空軸体
44 内部空間部
45 排水通過部
46 回転板状体
47，47a 間隙
51 対向板
52 連結板
ａ旋回循環流

Claims

微生物を保持した担体を用いて排水を浄化処理する水処理装置であって、
微生物を保持した担体を含んだ排水を貯留する反応槽と、
この反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置され、上面開口部および下面開口部を有する上下面開口状の筒状体と、
この筒状体内を通る旋回循環流を前記反応槽内に生じさせる循環流発生手段と、
所定方向に回転しながら排水中の担体を分離除去する回転式のスクリーンとを具備し、
前記スクリーンは、
担体が分離除去された排水を前記反応槽外に流出させる流出管の管内流路に連通する内部流路部を有する回転可能な回転中空軸体と、
この回転中空軸体にこの回転中空軸体の軸方向に沿って間隙を介して並んで位置するように設けられ、前記内部流路部に連通する内部空間部およびこの内部空間部に連通し担体が通過不可能な排水通過部を有する複数の中空状の回転板状体とを備え、
前記各回転板状体は、前記内部空間部を介して互いに離間対向した一対の対向板およびこれら一対の対向板の周縁相互を連結する連結板にて構成され、
前記一対の対向板の少なくとも一方に前記排水通過部が形成されている
ことを特徴とする水処理装置。