JP4334387B2 - 排水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は排水処理装置に関し、特に集合住宅の台所排水及びシンクに取り付けられたディスポーザにより粉砕された生ゴミ排水を受け入れ、所定の処理を行なった後、その処理水を下水道叉は高度処理対応型合併浄化槽に放流するための処理装置に関する。

昨今のゴミ問題は周知の通りであり、厨芥（生ゴミ）についても例外ではない。一般に家庭ゴミ総量に占める生ゴミの割合は３割〜５割程度とされており、家庭ゴミの大きな部分を占めるが、生ゴミは腐敗による臭気の発生、衛生害虫の発生、ゴミの保管・収集において居住環境の不衛生化の問題が生じやすい。
近年、生ゴミを環境負荷を増大させることなく効率良く処理する方法として、生ゴミをその発生場所でディスポーザによって水と共に破砕して排水として処理施設で処理してから放流する「ディスポーザによる生ゴミ処理システム」が開発され、家庭ゴミの減量化、台所周りの衛生保持、利便性などの面で有力な方法として注目されるようになり、主として大都市の集合住宅を中心に普及しつつある。

上記した生ゴミ排水の処理装置として、担体を充填した好気処理としては以下のタイプが存在する。
（１）接触ばっ気槽で、担体は固定式。
（２）担体流動床で、担体は槽内全体で流動する方式。
上記何れのタイプにおいても、担体が充填された下方には散気装置が配置され、空気が吐出されるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。

その散気装置における空気が吐出される散気部材の形態としては、（１）一般的に塩ビ管に通気孔を開設し、それを平面視四角形、円形叉は三角形等のループ状、目の字状等に形成したもの、（２）周面に孔を開設した管の外側に多孔質材を巻きつけたもの、が使用されている。
そして、上記したものは空気（気泡）が一方向に吐出されるだけであるため、上記（２）の担体が流動する流動床であっても、担体は単に一方向に流動する流れに乗って浮遊するだけである。即ち、散気装置から吐出される空気（気泡）は散気装置の範囲内において上昇し、散気装置から外れた処理槽の周壁付近には空気（気泡）の供給は殆どない。
従って、反応槽の隅々まで十分に酸素が供給されることはなく、その結果、排水への酸素の溶解効率は悪く、排水中の有機物を好気性微生物の作用により酸化処理する効率もそれ程期待できなかった。尚、酸素の溶解効率を高める為に散気部材を反応槽の底面の大きさと略同じ大きさにすることが考えられるが、その場合は、装置が大型化するという問題がある。

特開２００３−１９０９８１号公報

本発明は上記した従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、散気部材を大型化することなく反応槽内における酸素の溶解効率を高めることができ、排水の分解・浄化を効率的に行なうことができる排水処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明が講じた技術的手段は、排水中の有機物を好気性微生物の作用で酸化処理する好気処理槽であって、上端を閉塞した筒体の下部周壁及び上部周壁に内外貫通する開口を設け、筒体内の上・下開口間には流動床を構成する担体（接触材）を充填し、更に前記筒体内の底部に気泡塔を設け、これを筒体の周壁外面と所定の間隙を形成する外槽内に配置し、前記気泡塔は、前記担体を筒体内でスパイラル状に流動させ、排水と十分に接触させると共に、排水を筒体の下部開口より気泡塔の上昇気泡と同時に上昇させ、排水を下部開口から流入させ上部開口から流出する循環流を生成する構成とした（請求項１）。
上記筒体は平面視円形或いは角形（略四角形、六角形等）の何れでもよく、その筒体を収容する外槽も平面視円形、或いは角形の何れでもよい。但し、本処理槽を他の処理槽に組み込むことを考慮した場合、外槽は略四角形が好ましい。
上記担体（接触材）は、気泡塔からのスパイラル状の上昇気泡に乗って排水中で浮遊流動し、反応槽の隅々まで流動するものが好適である。例えば、ポリプロピレン製の多孔質円筒形のもので、真比重１．３ｇ/ｃｍ^３前後が好適である。叉、この担体の充填率は筒体の容積の約５０％程度が好適である。

上記手段によれば、気泡塔から空気を吐出してばっ気を開始すると、筒体に供給された排水はその一部が該筒体の下部開口から該気泡塔内に引き込まれて気泡塔から吐出される空気と接触させ、酸化処理を効率的に行なう。更に、前記気泡塔からの空気の吐出によるばっ気で担体は筒体内でスパイラル状に流動し、排水と十分に接触する。そして、排水は前記気泡塔からの上昇気泡と同時に上昇しながら筒体上部の開口から筒対外に流出し、筒体と外槽との間では旋回流となり、排水は繰り返し筒体内を通過し、排水の分解・浄化が効率的に行なわれる。

前記筒体内の底部に配置する気泡塔は、上部と下部が開放し、流通方向における断面形状が漸次変化する塔状の変形通路を備えるボックス本体と、このボックス本体の下部に配置された気体分散手段とを備え、前記気体分散手段から気体を気泡状にして供給することで無数の気泡と共に、前記排水を前記ボックス本体の前記変形通路内を上方へ流通させる構成を有している（請求項２）。
上記気体分散手段は、ガスや空気を含む圧縮気体をボックス本体内に微細な気泡状として放出供給するもので、例えば、多孔分散管等により構成されている。
上記手段によれば、空気叉はガスをコンプレッサ等の気体圧縮装置で圧縮して気体分散手段へ圧送すると、この気体分散手段から圧縮気体が無数の気泡となって噴出し、ボックス本体の変形通路に入り込んで上昇する。この気泡の上昇によるドリフト効果によって処理槽内の排水をボックス本体の変形通路内を下部の開放部から入って上昇し、上部の開放部から出る。これにより、処理槽内には気泡塔を通る循環流が形成される。これにより、排水への酸素やガスの溶解が促進され、排水中の有機物を好気性微生物作用により分解・浄化を効率的に行なう。

叉、上記した排水処理装置は、好気処理槽として分離貯留槽とばっ気濾過槽との間に配置して厨芥排水（ディスポーザ）用の排水処理装置とすることができる（請求項３）。
上記手段によれば、ディスポーザにより粉砕された生ゴミ排水を効率的に分解・浄化して下水道或いは高度処理対応型合併浄化槽に放流し得る状態に処理できる。

本発明の排水処理装置は請求項１記載の構成により、処理槽に供給された排水中の有機物を好気性微生物の作用により効果的に酸化処理することができると共に、排水は筒体上部の開口から筒体外へ流れる旋回流となり、その旋回流により排水は繰り返し筒体内を通過し、排水の分解・浄化を効率的に行なうことができる。
叉、請求項２記載の構成により、処理槽内には気泡塔を通る循環流が形成され、排水への酸素やガスの溶解が促進され、排水中の有機物を好気性微生物作用により分解・浄化を効率的に行なうことができる。
更に、請求項３記載の構成により、ディスポーザにより粉砕された生ゴミ排水を効率的に分解・浄化して下水道或いは高度処理対応型合併浄化槽に放流し得る排水処理装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態をディスポーザ排水処理装置について図面に基づいて説明する。
ディスポーザ排水処理装置Ａは、平面視横長の長方形の筒体内に仕切板ａ１，ａ２，ａ３を略等間隔で設置してばっ気沈殿槽Ａ１、分離貯留槽Ａ２、好気処理槽Ａ３、ばっ気濾過槽Ａ４が区画形成され、ばっ気沈殿槽Ａ１から排水の移流方向にむかって分離貯留槽Ａ２、好気処理槽Ａ３、ばっ気濾過槽Ａ４が順次隣接して設置されている。

前記ばっ気沈殿槽Ａ１は、台所排水及びディスポーザ排水中に含まれる、主に卵の殻、鳥の骨などの比重の大きな無機物などを分離貯溜するための槽で、平面視四角形の筒体に構成され、該槽の一側上部に流入口１が開設されその流入口１に流入管１’が垂直下方に向かって槽の深さ方向中程の位置まで案内設置され、排水を槽の底部に向かって流入し得るように構成されている。
叉、前記流入口１が開口された槽壁と反対側の槽壁（仕切板ａ１）には、前記流入口１より下方に位置させて流出口（移流口）２が開設されると共に、槽内に流入された排水の腐敗を防止するために散気を行なう散気管３が配管設置されている。尚、この散気管３によるばっ気強度は１〜３［ｍ^３/ｍ^３/ｈ］程度とする。
このばっ気沈殿槽Ａ１に流入された排水中の分離された無機物は該槽の底部に貯溜される。そして、無機物が分離された排水は流出口２から分離貯留槽Ａ２に流入する。前記堆積した無機物は定期的に槽外に搬出して処分される。

分離貯留槽Ａ２は、前記仕切板ａ１と仕切板ａ２で区画されて前記ばっ気沈殿槽Ａ１と同様、平面視四角形の筒体に構成され、前記ばっ気沈殿槽Ａ１の流出口（移流口）２は本分離貯留槽Ａ２の流入口４となり、反対側の槽壁（仕切板ａ２）には流出口（移流口）５が開設され、更に前記流入口４と流出口（移流口）５部分にはそれぞれ流入バッフル６、移流バッフル７が設けられている。そして、流入バッフル６の長さは該槽の底部から深さの約１／４の位置までもうけられ、移流バッフル７は底部から深さの約１／２の位置まで設けられている。この両バッフル６，７の作用でばっ気沈殿槽Ａ１より流入してきた排水中の汚泥が有効に槽内に沈殿される。

叉、前記分離貯留槽Ａ２内には散気装置８が槽の深さ方向の中程位置に挿入配置されている。この散気装置８は、定期的なばっ気によって排水を適度に攪拌し、旋回流を起こして排水中の生ゴミを細かくし分解する。
分離貯留槽Ａ２の底部に堆積した汚泥は散気装置８の定期的なばっ気による旋回流により少しずつ可溶化され、排水は流出口（移流口）５から好気処理槽Ａ３に流入される。

好気処理槽Ａ３は、排水中の有機物を好気性微生物の作用で酸化処理する槽で、前記仕切板ａ２と仕切板ａ３で区画されて前記分離貯留槽Ａ２と同様、平面視四角形の筒体に構成され、前記分離貯留槽Ａ２の流出口（移流口）５は本好気処理槽Ａ３の流入口９となり、その流入口９と対向する反対側の槽壁（仕切板ａ３）には流出口（移流口）１０、１０’が形成され、更に前記仕切板ａ３より上流側には底部側のみを連通させそれより上方の範囲に前後の周壁に亘って仕切壁１１を架設して移流バッフル１２が形成されている。

また、筒体内の移流バッフル１２以外の内部（前記仕切壁１１と筒体の周壁で区画された空間部）には散気モジュールを構成する筒体１３が収容設置され、且つその筒体１３内の底部には気泡塔１４が配置されている。
前記筒体１３は、平面視円形の筒型で上端が閉塞され、その筒体１３の下部周壁と上部周壁に開口１５，１６が開設されると共に、上部の開口１６は該筒体１３内に充填する担体１７が流出しない大きさのスリット或いはメッシュ形状に形成されている。開口１５，１６は筒体１３の周壁に十字状に配置形成されている。
更に、筒体１３の底部より所定高さ位置には流体及び気体が通過し得る担体受け板１８が設けられ、その担体受け板１８より上に担体１７が充填されている。

気泡塔１４は、上部と下部が開放したボックス本体１９と、このボックス本体１９の下部に配置した気体分散手段２０とを備えて構成されている。
上記ボックス本体１９は、複数の変形通路２１，２１’を備えると共に、この変形通路２１を流通する流動性のある排水に分割と合流を繰り返し起こさせる分割合流手段２５を備えている。
ボックス本体１９は、図４及び図５に示されるように、いくつかの混練用エレメント２２で構成されている。基本的には、二種類の混練用エレメント２２ａ、２２ｂを交互に縦方向に接続して構成されている。

混練用エレメント２２ａ、２２ｂの具体的構成について説明する。
混練用エレメント２２ａは、図５に示すように、正方形をした両端部を備え、溶接などにより他方の混練用エレメント２２ｂと接続される。そして、混練用エレメント２２ａは、同じ方向に並んで配置された２つの変形通路２１，２１’を備えている。更に、このエレメント２２ａの一方の端部には、縦長の開口を左右に形成するように中央に仕切り壁２３が設けられている。この縦長の左右の開口が２つの変形通路２１，２１’の各入口部２１ａ，２１’ａとなる。

混練用エレメント２２ａの他方の端部には、横長の開口を上下に形成するように中央に仕切り壁２４が設けられている。この横長の上下の開口が２つの変形通路２１，２１’の各出口部２１ｂ，２１’ｂとなる。即ち、混練用エレメント２２ａの入口側端部における仕切り壁２３と出口側端部における仕切り壁２４とは互いに９０度方向を異にして配置されている。それにより、変形通路２１，２１’はその断面形状が入口部２１ａ，２１’ａから出口部２１ｂ，２１’ｂに向かって連続的に変化している。

その変化の態様については、各変形通路２１，２１’とも、任意の位置での断面積は入口部２１ａ，２１’ａから出口部２１ｂ，２１’ｂまで同じであり、断面の形状のみが連続的に変化している。つまり、入口部２１ａ，２１’ａはＸ方向に長い長方形であり、入口部２１ａ，２１’ａと出口部２１ｂ，２１’ｂの中間部においてはその断面形状が正方形となり、出口部２１ｂ，２１’ｂにおいてはＹ方向に長い長方形となるように形成されている。そして、変形通路２１，２１’の長さは同じである。

従って、各変形通路２１，２１’を通る排水は、その断面形状がＸ方向に長い長方形から徐々に正方形に変化させられ、そこから更にＹ方向に長い長方形に徐々に変化させられることになる。この混練用エレメント２２ａでは、入口部２１ａと出口部２１ｂとが変形通路２１で連通し、入口部２１’ａと出口部２１’ｂとが変形通路２１’で連通している。

もう１つの混練用エレメント２２ｂは、図５に示されるように基本的に前述した混練用エレメント２２ａと同じであるが、このエレメント２２ｂでは入口部２１ａと出口部２１ｂとが変形通路２１で連通し、入口部２１’ａと出口部２１’ｂとが変形通路２１’で連通している。即ち、この混練用エレメント２２ｂは、混練用エレメント２２ａと各変形通路の各入口部と各出口部との連通態様を異にしている。

従って、二種類の混練用エレメント２２ａ，２２ｂの接続部では、一方の混練用エレメント２２ａにおける変形通路２１の出口部２１ｂが、他方の混練用エレメント２２ｂにおける変形通路２１の入口部２１ａの半分と他の変形通路２１’の入口部２１’ａの半分とに連通し、叉一方の混練用エレメント２２ａにおける変形通路２１’の出口部２１’ｂは、他方の混練用エレメント２２ｂにおける変形通路２１の入口部２１ａの残り半分と他の変形通路２１’の入口部２１’ａの残り半分とに連通することになる。

そのため、一方の混練用エレメント２２ａにおける各変形通路２１，２１’を通過した排水は半分づつが他方の混練用エレメント２２ｂのそれぞれの各変形通路２１，２１’に入ることにより実質的に合流することになり、しかし１つの変形通路を通った排水についてみると２つのエレメントの接続部で半分づつに分流し、分割されることになる。
従って、二種類の混練用エレメント２２ａ，２２ｂの接続部である出口側端部と入口側端部とに形成されている各変形通路の各出口部と各入口部とが処理物（排水）の分割合流手段２５を構成することになる。

上記した二種類の混練用エレメント２２ａ，２２ｂを図４に示すように、交互に直列に接続すれば、それぞれの接続部に流体（排水）の分割と合流による攪拌手段が構成されることになる。

上記ボックス本体１９内の下部には、ガスや空気を含む圧縮気体をボックス本体１９内に微細な気泡状として放出供給するための気体分散手段２０が設置されている。
この気体分散手段２０は、多孔分散管等により構成される。本発明においては、流動体（排水）にエアーリフト効果を働かせるための圧縮気体は、無菌状態の空気やガスをコンプレッサ等の気体圧縮装置で圧縮して気体分散手段２０へ圧送される。
この気体分散手段２０へ空気叉はガスが圧送されると、該分散手段から圧縮気体が無数の気泡となって噴出し、ボックス本体１９の変形通路２１，２１’に入り込んで上昇する。

この時の気泡の上昇によるドリフト効果によって好気処理槽Ａ３内の排水は、ボックス本体１９の変形通路内を下部の開放部から入って上昇し、上部の開放部から出る。これにより、好気処理槽Ａ３内には気泡塔１４を通る循環流が形成される、そして、気泡塔１４内では、排水が無数の気泡と気液接触し、排水はボックス本体１９内に設けられた合流分割手段２５と前述した気液接触とが相俟って攪拌される。その結果、排水への酸素の溶解が促進され、或いは好気性微生物による処理が促進される。

前記筒体１３内に充填する担体１７は、ポリプロピレン樹脂からなる多孔質円筒形のもので、真比重は約１．３ｇ/ｃｍ^３、大きさは直径２０ｍｍ×長さ２０ｍｍで、筒体１３の容積の約５０％充填する。

前記好気処理槽Ａ３で処理された処理水はばっ気濾過槽Ａ４に流入される。
そのばっ気濾過槽Ａ４は、前記好気処理槽Ａ３から移流してきた排水を浄化すると共に、ＳＳ分を濾過して放流するもので、該ばっ気濾過槽Ａ４は前記したばっ気沈殿槽Ａ１、分離貯留槽Ａ２、好気処理槽Ａ３と同様、平面視四角形の筒体に構成され、前記好気処理槽Ａ３の流出口（移流口）１０は本ばっ気濾過槽Ａ４の流入口２６となり、その流入口２６と対向する反対側の槽壁には放流口２７が形成され、放流管２７’が取り付けられると共に、前記放流口２７部分にバッフル２８が設けられている。
叉、槽内には接触材担体２９が充填されており、その担体充填部の下方に槽全面にばっ気を行なう散気装置３０が配置され、更にばっ気濾過槽Ａ４の底部に堆積する汚泥を分離貯留槽Ａ２へ返送するためのエアリフトポンプ３１が設けられている。
前記接触材担体２９は、ポリプロピレン製の円筒形で、ばっ気部容積の約８０％充填される。

前記散気装置３０は、槽全面にばっ気が行き渡るように、配管をループ状に組み、平面日の字型構造に形成されている。また、この散気装置の散気管のバルブは独立させ、その他の槽の散気バルブを閉じることにより、ばっ気濾過槽の散気を局所的に行なわせ、その部分の水流を強め、接触材担体２９を流動させることにより逆洗を行なうことができるように構成されている。

上記の如く構成した排水処理層は、台所排水及びディスポーザ排水がばっ気沈殿槽Ａ１に流入されると、該排水中に含まれている卵の殻や、鳥の骨などの比重の大きな無機物が分離貯溜され、それ以外の排水は分離貯留槽Ａ２に移流される。そして、分離貯留槽Ａ２内の散気装置８のばっ気によって旋回流を起こし、排水中の生ゴミを細かくし分解し、底部に堆積した汚泥は旋回流により少しずつ可溶化され、処理された排水は好気処理槽Ａ３に移流される。
好気処理槽Ａ３に流入した排水は、筒体１３内に設置した気泡塔１４のばっ気で該筒体１３の上部から筒体外へ流れる旋回流を起こし、その旋回流により排水は繰り返し筒内を通過し、排水中の有機物を好気性微生物の作用で酸化処理し、排水の分解・浄化を効率的に行なうことができる。

本発明の実施の形態を示す排水処理装置の概略を説明する説明図で、処理槽を縦断して示す。 蓋を外して見た同平面図。 好気処理槽の拡大断面図。 気泡塔の拡大図。 気泡塔を構成するボックス本体の構成を示す分解斜視図。

符号の説明

Ａ…排水処理装置 Ａ１…ばっ気沈殿槽
Ａ２…分離貯留槽 Ａ３…好気処理槽
Ａ４…ばっ気濾過槽 １３…筒体
１４…気泡塔 １５…下部開口
１６…上部開口 １７…担体
１９…ボックス本体 ２０…気体分散手段
２１，２１’…変形通路

Claims (3)

1. 排水中の有機物を好気性微生物の作用で酸化処理する好気処理槽であって、上端を閉塞した筒体の下部周壁及び上部周壁に内外貫通する開口を設け、筒体内の上・下開口間には流動床を構成する担体（接触材）を充填し、更に前記筒体内の底部に気泡塔を設け、これを筒体の周壁外面と所定の間隙を形成する外槽内に配置し、前記気泡塔は、前記担体を筒体内でスパイラル状に流動させ、排水と十分に接触させると共に、排水を筒体の下部開口より気泡塔の上昇気泡と同時に上昇させ、排水を下部開口から流入させ上部開口から流出する循環流を生成することを特徴とする排水処理装置。
2. 前記気泡塔は、上部と下部が開放し、流通方向における断面形状が漸次変化する塔状の変形通路を備えるボックス本体と、このボックス本体の下部に配置された気体分散手段とを備え、前記気体分散手段から気体を気泡状にして供給することで無数の気泡と共に、前記排水を前記ボックス本体の前記変形通路内を上方へ流通させることを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
3. 請求項１叉は請求項２の排水処理装置を、好気処理槽として分離貯留槽とばっ気濾過槽との間に配置したことを特徴とする排水処理装置。

Images