JP4544583B2 - Waste water treatment apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、排水処理装置および方法に関し、とくに、微生物を保持した担体を用いて排水を浄化処理する場合の担体の流動状態を改善し、処理特性を向上する技術に関するものである。 The present invention relates to a wastewater treatment apparatus and method, and more particularly to a technique for improving the flow characteristics of a carrier and improving the treatment characteristics when wastewater is purified using a carrier holding microorganisms.
微生物を保持した担体を用いて、例えば嫌気性条件下で排水を浄化する排水処理としては、硝酸または亜硝酸を含有する排水の脱窒処理や、有機性排水のメタン発酵処理などが挙げられる。従来の技術として、特許文献1には、垂直な管の下端部を横に曲げたドラフトチューブを回転させ、遠心力によって、ドラフトチューブの上部から下部への水流を形成させる手段が提案されている。また、特許文献2には、攪拌翼で槽内を攪拌する一方で、担体の浮上を防止するための多孔板を槽上部水面下に設置する手段が提案されている。さらに、特許文献3には、攪拌翼(インペラ装置)を用いて、槽内に垂直に配置されたドラフトチューブ内に下向流、ドラフトチューブと槽内壁面との間に上向流を形成させる手段が提案されている。
上記のような微生物を保持した担体を用いた排水処理装置においては、担体は、微生物の付着・保持によって見かけ比重が増加するために底部への堆積が起こりやすくなる一方で、脱窒処理では窒素ガスが、メタン発酵処理ではメタンガスが、担体内部で発生し見かけの比重が低下するため液面への浮上・滞留の懸念もある。すなわち、担体の見かけ比重の変化が大きく、実質的に予測不可能であると言える。 In a wastewater treatment apparatus using a carrier holding microorganisms as described above, the carrier is likely to deposit on the bottom due to an increase in apparent specific gravity due to adhesion and retention of microorganisms. In the methane fermentation treatment, methane gas is generated inside the carrier and the apparent specific gravity is lowered, so there is a concern that the gas may float and stay on the liquid surface. That is, it can be said that the change in the apparent specific gravity of the carrier is large and is substantially unpredictable.
このような担体の見かけ比重の変化に対し担体を流動させる手段に求められる機能としては、次のようなものが挙げられる。
(1)被処理排水と微生物を保持した担体と接触機会を極力増大させて良好な処理を行うために、槽底部への堆積と、液面への浮上の両方を解消できる流動手段が求められる。
(2)流動にかかるエネルギーが小さいことが求められる。
(3)担体内部で発生したガスを担体から分離するためには、物理的にせん断力をかけることが有効であるが、過度のせん断力を加えると担体の磨耗が早くなるので、過度のせん断力がかからないようにすることが求められる。
(4)さらに、液面へのの浮上を防止するために、液面における流速を高めると、液面からの酸素の溶解速度が増し、例えば液中の嫌気条件が保てなくなって、処理効率が大幅に低下することがあるので、このような状態にならないようにすることが求められる。
Examples of functions required for the means for flowing the carrier against such a change in the apparent specific gravity of the carrier include the following.
(1) In order to increase the chance of contact with the wastewater to be treated and the carrier holding the microorganisms as much as possible, a flow means capable of eliminating both accumulation at the bottom of the tank and floating on the liquid surface is required. .
(2) The energy required for flow is required to be small.
(3) In order to separate the gas generated inside the carrier from the carrier, it is effective to apply a physical shearing force. However, if an excessive shearing force is applied, the carrier wears quickly, so that excessive shearing is applied. It is required to avoid applying force.
(4) Further, if the flow velocity at the liquid surface is increased in order to prevent the surface from rising to the liquid surface, the dissolution rate of oxygen from the liquid surface increases. For example, the anaerobic conditions in the liquid cannot be maintained, and the processing efficiency May be drastically reduced, so it is required to prevent this situation.
前記特許文献1に関しては、上記(1)、(3)については有効な手段であるが、下端部を横に曲げた大きなドラフトチューブを回転させ、遠心力によって水流を形成させるという特性上、必要なエネルギーが大きくなり、上記(2)には適合しない。前記特許文献2に関しては、特に上記(4)について有効な手段であるが、多孔板の設置が煩雑であり、また、多孔板近傍の流速が得づらく、浮上した担体による多孔板の目詰まりが大いに懸念される。前記特許文献3に関しては、上記(1)、(2)については有効な手段であるが、液中に均一に担体を分散させるということに主眼を置いており、上記(3)、(4)については全く考慮されていない。
Regarding the above-mentioned Patent Document 1, although the above (1) and (3) are effective means, it is necessary because of the characteristic that a large draft tube with its lower end bent sideways is rotated and a water flow is formed by centrifugal force. Energy increases and does not conform to (2) above. Regarding the above-mentioned
そこで本発明の課題は、上記したような機能を全て満足可能な流動手段を提供し、望ましい処理を効率よく行うことができるようにした排水処理装置および方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a flow means that can satisfy all of the functions as described above, and to provide a wastewater treatment apparatus and method capable of efficiently performing a desired treatment.
上記課題を解決するために、本発明に係る排水処理装置は、微生物を保持した担体を用いて嫌気性条件下で排水を浄化処理する排水処理装置であって、
前記担体を貯留する反応槽と、
該反応槽の内部に垂直に設置され上下が開口したドラフトチューブと、
該ドラフトチューブ内に下向流を形成し、ドラフトチューブと反応槽内壁面との間に上向流を形成するインペラ装置と、
該インペラ装置による前記上向流に伴って上昇する前記担体が存在する領域を実質的にドラフトチューブの上端以下に抑えるインペラ装置出力に調整する出力調整手段として設けられた前記インペラ装置の回転数変更用インバータと、
を有し、
気泡を抱いた担体が反応槽の上部まで浮上した際に、前記反応槽の上部まで浮上した気泡を抱いた担体を前記ドラフトチューブの上端から吸い込み、インペラ装置を通過した時のせん断力によって脱泡させることを特徴とするものからなる。
In order to solve the above problems, a wastewater treatment apparatus according to the present invention is a wastewater treatment apparatus for purifying wastewater under anaerobic conditions using a carrier holding microorganisms,
A reaction tank for storing the carrier;
A draft tube installed vertically inside the reaction vessel and having upper and lower openings;
An impeller device that forms a downward flow in the draft tube and forms an upward flow between the draft tube and the inner wall surface of the reaction vessel;
Rotational speed change of the impeller device provided as output adjusting means for adjusting the impeller device output to suppress the region where the carrier rising with the upward flow by the impeller device is substantially below the upper end of the draft tube Inverter for
Have
When the carrier carrying bubbles rises to the upper part of the reaction vessel, the carrier carrying the bubbles raised to the upper part of the reaction vessel is sucked from the upper end of the draft tube and defoamed by the shearing force when passing through the impeller device. It consists of what is characterized by letting.
すなわち、従来技術、とくに前記特許文献3に記載の技術は、担体を槽内に均一に分散させることを主眼に置いたものであるが、担体が常時液面近傍まで流動するため、液面からの酸素溶解の影響を受けやすい、担体がインペラ装置を通過する頻度が高く、磨耗しやすい、という欠点があった。
That is, the prior art, particularly the technique described in
これに対し本発明では、担体の大部分を槽の中間位置(ドラフトチューブの上端より下)まで流動、展開させる(つまり、槽内全域にわたって均一に分散、流動させない)ようにインペラ装置の出力を調整、設定するものである。すなわち、担体の大部分について、槽の液面近傍までは流動しない状態に保たれ、かつ、槽底部に堆積しない状態に保たれる。換言すれば、担体の大部分が、ドラフトチューブと反応槽内壁面との間の所定領域(ドラフトチューブの上端以下に抑えられた領域)内に存在することになり、その領域内で流動して被処理水と接触することになる。したがって、微生物を保持した担体と被処理排水との接触機会が保たれつつ、液面からの酸素溶解の影響を受けにくい状態に保たれ、極めて効率の良い処理が可能となる。そして、気泡を抱いた一部の担体のみ(見掛け比重の低下した担体のみ)が槽上部まで上昇し(浮上し)、ドラフトチューブの上端から吸い込まれ、インペラ装置通過時のせん断力によって脱泡される。つまり、脱泡することが望まれる一部の担体のみがドラフトチューブの上端から吸い込まれてインペラ装置通過時のせん断力によって効率よく脱泡される。したがって、担体全量からみれば、担体がインペラ装置を通過する頻度が高くなりすぎることが防止され、担体の磨耗が抑えられる。 On the other hand, in the present invention, the output of the impeller device is set so that most of the carrier flows and expands to the middle position of the tank (below the upper end of the draft tube) (that is, it is not uniformly dispersed or flowed over the entire area of the tank). Adjust and set. That is, most of the carrier is kept in a state where it does not flow up to the vicinity of the liquid level of the tank, and is kept in a state where it does not accumulate at the bottom of the tank. In other words, most of the carrier is present in a predetermined region between the draft tube and the inner wall surface of the reaction vessel (a region suppressed below the upper end of the draft tube), and flows in that region. It will come into contact with the water to be treated. Therefore, while maintaining the opportunity of contact between the carrier holding the microorganisms and the wastewater to be treated, it is kept in a state where it is hardly affected by the dissolution of oxygen from the liquid surface, and extremely efficient treatment is possible. Then, only a part of the carrier with bubbles (only the carrier with a reduced apparent specific gravity) rises (floats) to the top of the tank, is sucked from the upper end of the draft tube, and defoamed by the shearing force when passing through the impeller device The That is, only a part of the carrier desired to be defoamed is sucked from the upper end of the draft tube and efficiently defoamed by the shearing force when passing through the impeller device. Therefore, when viewed from the total amount of the carrier, it is possible to prevent the frequency of the carrier passing through the impeller device from becoming too high, and to suppress wear of the carrier.
さらに、処理水は通常、槽の上部から取り出され、処理水取り出し部には担体がそのまま排出されてしまうことを防止するために担体分離スクリーンが設けられるが、担体の存在領域を上述の如く実質的にドラフトチューブの上端以下に抑えることにより、担体分離スクリーン近傍での担体の存在率を下げることができ、担体によるスクリーンの目詰まりを低減することもできる。 Further, the treated water is usually taken out from the upper part of the tank, and a carrier separation screen is provided in the treated water take-out part to prevent the carrier from being discharged as it is. In particular, by restraining it below the upper end of the draft tube, it is possible to reduce the abundance of the carrier in the vicinity of the carrier separation screen, and to reduce clogging of the screen by the carrier.
このような本発明に係る排水処理装置は、嫌気性条件下での排水の浄化処理に適用される。 Such waste water treatment apparatus according to the present invention, that apply to the purification process of the waste water under anaerobic conditions.
上記調整すべきインペラ装置出力としては、予め試験によって求めておき、その結果に基づいて調整することができる。あるいは、上記担体の存在領域の実質的な上端を検知可能な手段(例えば、界面計など)を設けておき、該検知手段の信号に基づいて上記インペラ装置出力を調整するようにすることもできる。この検知手段の信号に基づく場合の方が、被処理水の性状の変化や、各種条件の変化に対して、より対応しやすい。上記調整すべきインペラ装置出力を予め試験によって求める方法としては、例えば、採水器(例えば、(株)テックジャム製の各種市販採水器、上から紐を操作して採水器の蓋の開閉ができるタイプが好ましい)を、反応槽上部から投入して水中に沈め、上記担体の存在率を測定(例えば、観測)し、槽内各所(水深方向も水平方向も)の担体の存在率を確認しながら、採水器のインペラ装置のインバータの出力を調整し、ドラフトチューブの上端位置での担体の存在率が0%ないしごく僅かであり、かつ、槽の中間位置までは担体が十分に存在し流動できるような条件の出力を探す。このような出力を予め求めそれを基準値として把握あるいは設定しておけば、実際のインペラ装置出力調整時には、再度試験を行うことなく、上記基準値に基づいて精度よく所望の出力に調整することが可能になる。 The impeller device output to be adjusted can be obtained in advance by a test and adjusted based on the result. Alternatively, means (for example, an interface meter) capable of detecting the substantial upper end of the region where the carrier exists can be provided, and the output of the impeller device can be adjusted based on the signal from the detection means. . The case based on the signal of this detection means is easier to respond to changes in the properties of the water to be treated and changes in various conditions. As a method of obtaining the impeller device output to be adjusted in advance by a test, for example, a water sampler (for example, various commercial water samplers manufactured by TechJam Co., Ltd. A type that can be opened and closed is preferable, and is poured into the water from the top of the reaction vessel, submerged in water, measured (eg, observed) for the abundance of the above-mentioned carrier, The output of the inverter of the impeller device of the water sampler is adjusted, the carrier existing rate at the upper end position of the draft tube is 0% to very little, and the carrier is sufficient up to the middle position of the tank Look for output with conditions that exist and can flow. If such an output is obtained in advance and grasped or set as a reference value, the actual output of the impeller device can be accurately adjusted to the desired output based on the above reference value without performing a test again. Is possible.
上記インペラ装置の作動の仕方としては、連続的な作動、間欠的な作動のいずれも可能である。間欠作動の場合にあっても、作動周期や各作動時間が適切に設定されることにより、前記特定の領域で担体が沈みもせず浮上もせずに該特定領域内を単に流動するだけの状態を現出可能である。 The impeller device can be operated either continuously or intermittently. Even in the case of intermittent operation, by setting the operation cycle and each operation time appropriately, a state in which the carrier simply flows in the specific area without sinking or floating in the specific area. Appearance is possible.
また、上記インペラ装置の出力調整とは別に、上記担体からの脱泡のための上記インペラ装置の強制間欠運転を行うことも可能である。つまり、脱泡を目的に、比較的大きな出力状態でインペラ装置を定期的に作動させ、担体の大部分について、常時気泡を抱いていない状態に保ち、処理効率の向上をはかるのである。 In addition to the output adjustment of the impeller device, it is also possible to perform a forced intermittent operation of the impeller device for defoaming from the carrier. In other words, for the purpose of defoaming, the impeller device is periodically operated in a relatively large output state, and the majority of the carrier is kept in a state where no bubbles are always held, thereby improving the processing efficiency.
インペラ装置の出力調整を精度よく行うためには、例えば、インペラ装置の回転数変更用インバータが設けられていることが好ましい。 In order to accurately adjust the output of the impeller device, for example, an inverter for changing the rotation speed of the impeller device is preferably provided.
本発明に係る排水処理方法は、微生物を保持した担体を用いて嫌気性条件下で排水を浄化処理する排水処理方法であって、前記担体を反応槽内に貯留するとともに、該反応槽内に上下が開口したドラフトチューブを垂直に設置し、インペラ装置により、ドラフトチューブ内に下向流を形成するとともに、ドラフトチューブと反応槽内壁面との間に上向流を形成し、かつ、該インペラ装置による前記上向流に伴って上昇する前記担体が存在する領域を実質的にドラフトチューブの上端以下に抑えるべく、インペラ装置出力を該インペラ装置の回転数変更用インバータにより調整し、
気泡を抱いた担体が反応槽の上部まで浮上した際に、前記反応槽の上部まで浮上した気泡を抱いた担体を前記ドラフトチューブの上端から吸い込み、インペラ装置を通過した時のせん断力によって脱泡させることを特徴とする方法からなる。
A wastewater treatment method according to the present invention is a wastewater treatment method for purifying wastewater under anaerobic conditions using a carrier holding microorganisms, and storing the carrier in a reaction tank, and in the reaction tank A draft tube having an open top and bottom is installed vertically, and an impeller device forms a downward flow in the draft tube, and an upward flow is formed between the draft tube and the inner wall surface of the reaction vessel, and the impeller The impeller device output is adjusted by an inverter for changing the rotation speed of the impeller device in order to suppress the region where the carrier rising with the upward flow by the device is present substantially below the upper end of the draft tube,
When the carrier carrying bubbles rises to the upper part of the reaction vessel, the carrier carrying the bubbles raised to the upper part of the reaction vessel is sucked from the upper end of the draft tube and defoamed by the shearing force when passing through the impeller device. It consists of the method characterized by making it carry out.
この排水処理方法も、嫌気性条件下での排水の浄化処理に適用される。 The waste water treatment method also that apply to the purification process of the waste water under anaerobic conditions.
また、調整すべきインペラ装置出力は予め試験によって求めることができる。あるいは、上記担体の存在領域の実質的な上端を検知し、該検知結果に基づいてインペラ装置出力を調整するようにしてもよい。 Further, the output of the impeller device to be adjusted can be obtained in advance by a test. Alternatively, the substantial upper end of the region where the carrier exists may be detected, and the impeller device output may be adjusted based on the detection result.
インペラ装置は連続的に作動させることも可能であるし、間欠的に作動させることも可能である。 The impeller device can be operated continuously or intermittently.
また、インペラ装置の出力調整とは別に、担体からの脱泡のためにインペラ装置の強制間欠運転を行うこともできる。 In addition to the output adjustment of the impeller device, a forced intermittent operation of the impeller device can also be performed for defoaming from the carrier.
インペラ装置の出力調整は、インペラ装置の回転数変更用インバータにより行うので、高精度で出力調整できる。
Output adjustment of the impeller device, is performed by the rotational speed change inverter impeller device can output adjustment with high accuracy.
本発明に係る排水処理装置および方法によれば、微生物を保持した担体を反応槽内全域にわたって均一に流動させるのではなく、ドラフトチューブと反応槽内壁面との間の所定の特定領域内に存在させ、その特定領域内で適当に流動可能な状態に維持するようにしたので、前述したインペラ装置に対する要求特性(1)〜(4)の全てを同時に満足させることが可能になり、とくに、担体の磨耗の抑制、液面部からの酸素溶解の抑制を達成しつつ、効率のよい望ましい処理を行うことができる。 According to the wastewater treatment apparatus and method according to the present invention, the carrier holding the microorganisms does not flow uniformly throughout the reaction tank, but exists in a predetermined specific region between the draft tube and the inner wall surface of the reaction tank. In addition, since it is maintained in an appropriate flowable state within the specific region, it is possible to satisfy all the required characteristics (1) to (4) for the impeller device described above at the same time. It is possible to perform efficient and desirable treatment while achieving suppression of wear and suppression of oxygen dissolution from the liquid surface portion.
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明における担体の流動状態を、従来方法による担体の流動状態と比較しながら説明する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the flow state of the carrier in the present invention will be described in comparison with the flow state of the carrier according to the conventional method.
図1は、本発明の一実施態様に係る排水処理装置1と、該装置1の運転中の担体の流動状態を示している。図2は、従来の排水処理装置11と、該装置11の運転中の担体の流動状態を示している。図1、図2において、2、12は反応槽を示しており、反応槽2、12内には微生物を保持した担体3、13が貯留されている。反応槽2、12内に被処理水4、14が導入され、処理後の処理水は担体分離スクリーン5、15を通して排出される。反応槽2、12内には、垂直に設置され上下が開口したドラフトチューブ6、16が設けられており、ドラフトチューブ6、16内には、該ドラフトチューブ6、16内に下向流を形成し、ドラフトチューブ6、16と反応槽2、12の内壁面との間に上向流を形成するインペラ装置7、17が設けられている。
FIG. 1 shows a wastewater treatment apparatus 1 according to an embodiment of the present invention and a carrier flow state during operation of the apparatus 1. FIG. 2 shows a conventional waste
従来の装置、例えば前述の特許文献3に記載の装置では、図2に示すように担体13を反応槽12内全域にわたって均一に分散、流動させることを目的としていたので、インペラ装置17は、本発明に比べ比較的高い出力で運転され、それによって担体13が、反応槽12内全域にわたって流動、循環されるようになっていた。したがって、前述の如く、流動に大きなエネルギーを要し、インペラ装置17と担体13との接触機会が多く、せん断力により担体13の磨耗が進み、かつ、担体13が常時液面あるいはその近傍を通過するように循環されるので液面からの酸素の溶解速度が増して、とくに嫌気性条件下での処理の場合に液中の嫌気性条件が保てなくなり、処理効率が低下する。
In the conventional apparatus, for example, the apparatus described in
これに対し本発明に係る排水処理装置1では、インペラ装置7の作動によって生じる上向流に伴って上昇する担体3が存在する領域が、実質的にドラフトチューブ6の上端以下に抑えられるよう、インペラ装置出力が調整されるので、図1に示すように、担体3の大部分は、槽2の液面近傍までは流動しない状態に保たれ、かつ、槽2の底部にも堆積しない状態に保たれる。担体3の大部分は、ドラフトチューブ6と反応槽2の内壁面との間の所定領域(つまり、ドラフトチューブ6の上端以下に抑えられた領域)内に存在することになり、その領域内で流動して被処理水と接触する。したがって、微生物を保持した担体と被処理排水との十分に高い接触機会が保たれつつ、液面からの酸素溶解の影響を受けにくい状態に保たれ、極めて効率の良い処理が可能となる。
On the other hand, in the waste water treatment apparatus 1 according to the present invention, the region where the
そして、気泡を抱いた一部の担体のみ(見掛け比重の低下した担体のみ)が槽上部まで上昇し(浮上し)、ドラフトチューブ6の上端から吸い込まれて循環され、インペラ装置7通過時のせん断力によって脱泡される。つまり、担体3の大部分は上記特定領域内でのみ流動され、脱泡することが望ましい一部の担体3のみがドラフトチューブ6の上端から吸い込まれてインペラ装置7通過時のせん断力によって効率よく脱泡される。したがって、担体全量からみれば、担体3がインペラ装置7を通過する頻度が高くなりすぎることはなく、担体3が過剰に磨耗することは確実に防止される。
Then, only a part of the carrier carrying bubbles (only the carrier having a reduced apparent specific gravity) rises (floats) to the upper part of the tank, is sucked from the upper end of the draft tube 6 and circulated, and the shear when passing through the impeller device 7 Defoamed by force. That is, most of the
本発明に係る排水処理装置および方法における担体としては、特に限定されるものではないが、セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタンなどからなる多孔質体や、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコールなどからなるゲル状体などが挙げられる。細孔径が大きいほど、被処理水中の酸化態窒素および水素供与態が、担体内部まで拡散しやすく、担体内部でのガス発生が起こり易い(浮上しやすく、脱泡し難い)ので、多孔質体の孔径が小さい(数μm〜数十μm)ものが好ましい。 The carrier in the wastewater treatment apparatus and method according to the present invention is not particularly limited, but is a porous body made of cellulose, polyethylene, polypropylene, polyurethane, etc., a gel-like body made of polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, or the like. Is mentioned. The larger the pore size, the more easily the oxidized nitrogen and hydrogen donating state in the water to be treated diffuses into the inside of the carrier, and gas is easily generated inside the carrier (easily floats and hardly defoams). Those having a small pore diameter (several μm to several tens μm) are preferable.
また、担体の形状も特に限定されるものではないが、0.5〜10mm程度の球状またはキューブ状のものが好適である。さらに、図1に示したような流動状態を形成するために、担体の比重は少なくとも1.0より大であり、真比重として、1.1以上、あるいは見かけ比重として1.01以上のものが好ましい。 Also, the shape of the carrier is not particularly limited, but a spherical or cube shape of about 0.5 to 10 mm is preferable. Further, in order to form a fluid state as shown in FIG. 1, the specific gravity of the carrier is at least greater than 1.0, and the true specific gravity is 1.1 or more, or the apparent specific gravity is 1.01 or more. preferable.
反応槽に貯留される担体の充填率としては、5〜40%程度とすればよい。反応槽の形状は、角型であっても円筒型であってもよく、特に限定されるものではない。槽底角部への堆積を防止するために、図1に示したように槽底角部にはテーパーが付けられていることが好ましく、とくに45度以上のテーパーであることが好ましい。また、液面からの酸素溶解を極力抑制するために、槽上部に蓋が設置されていることが好ましい。 The filling rate of the carrier stored in the reaction tank may be about 5 to 40%. The shape of the reaction vessel may be rectangular or cylindrical, and is not particularly limited. In order to prevent accumulation at the bottom corner of the tank, it is preferable that the bottom corner of the tank is tapered as shown in FIG. 1, and it is particularly preferable that the taper be 45 degrees or more. Moreover, in order to suppress the oxygen dissolution from the liquid surface as much as possible, it is preferable that a lid is installed on the top of the tank.
上記図1に示した本発明に係る排水処理装置1について、具体的な形態、とくに後述の実施例で用いた形態を、図3、図4に示す。反応槽2内には、上下が開口したドラフトチューブ6が垂直に設置される。ドラフトチューブ6の形状は、角型であっても円筒型であってもよく、特に限定されるものではないが、円筒型の方が、内部の下向流速が均一になりやすく、好ましい。液面への担体3の滞留を防止するために、ドラフトチューブ6の断面積は、インペラ装置7の吐出水量から、ドラフトチューブ6内平均下向流速が20cm/s以上となるように設定されることが好適である。
The concrete form, especially the form used in the below-mentioned Example is shown in FIG. 3, FIG. 4 about the waste water treatment equipment 1 which concerns on this invention shown in the said FIG. In the
ドラフトチューブ6は、角槽であれば対角線上、円筒槽であれば、中心位置に設置されることが好ましい。ドラフトチューブ6の設置本数は必ずしも一槽に対して一本でなくてもよく、槽の形状に応じて複数設置してもよい。 The draft tube 6 is preferably installed diagonally in the case of a square tank and at the center position if it is a cylindrical tank. The number of draft tubes 6 may not necessarily be one for one tank, and a plurality of draft tubes 6 may be installed according to the shape of the tank.
液面からドラフトチューブ6の上端までの距離(液かぶり)が小さければ、液面流速が高くなり、酸素の溶け込みが大きくなる懸念がある。一方、液かぶりが大きければ、液面流速が小さくなり、浮上した担体を吸い込めなくなる懸念がある。液かぶりとしては300〜1000mm程度が好適である。また、ドラフトチューブ6の高さを調整できる構造としてもよい。 If the distance from the liquid surface to the upper end of the draft tube 6 (liquid fog) is small, the liquid surface flow velocity becomes high, and there is a concern that the penetration of oxygen becomes large. On the other hand, if the liquid fog is large, the liquid surface flow velocity becomes small, and there is a concern that the floated carrier cannot be sucked. The liquid fog is preferably about 300 to 1000 mm. Moreover, it is good also as a structure which can adjust the height of the draft tube 6. FIG.
ドラフトチューブ6内に下向流を形成させるためにインペラ装置7が設けられている。インペラ装置7としては、水中投げ込み型のものとして、例えば、新明和工業(株)製水中エアレータ”SJタイプ”のようなものが好適である。槽底部にこのような水中エアレータを、例えば図4に示すように水中攪拌機7aとして設置し、その水中攪拌機7aの吸い込み面に併せてドラフトチューブ6を接合すればよい。このようなタイプのインペラ装置7であれば、設置が容易で、槽底部への堆積を防止しやすいという利点がある。このインペラ装置7に配管を接続することも可能である。但し、インペラ装置7は、図1に示したように、完全にドラフトチューブ6内に収容する構造としてもよい。例えば前述の特許文献3に記載されているような、槽上部のモータと回転軸とドラフトチューブ内のインペラ(攪拌翼)からなるような構成でもかまわない。
An impeller device 7 is provided to form a downward flow in the draft tube 6. As the impeller device 7, for example, an underwater aerator “SJ type” manufactured by Shin Meiwa Kogyo Co., Ltd. is suitable as an underwater throwing type device. For example, as shown in FIG. 4, such an underwater aerator is installed at the bottom of the tank as an underwater agitator 7 a, and the draft tube 6 may be joined to the suction surface of the underwater agitator 7 a. The impeller device 7 of this type has the advantage that it can be easily installed and can be easily prevented from depositing on the tank bottom. It is also possible to connect a pipe to the impeller 7. However, the impeller device 7 may be configured to be completely accommodated in the draft tube 6 as shown in FIG. For example, as described in the above-mentioned
インペラ装置7のインペラと周囲壁面とのクリアランスは小さければ、担体を破断する恐れがあり、大きければせん断力が十分にかからずに脱泡され難い。したがって、このクリアランスは、担体3の長辺に対して、1.2倍以上、10倍以下の範囲内であることが好ましい。
If the clearance between the impeller of the impeller device 7 and the surrounding wall surface is small, the carrier may be broken. If the clearance is large, the shearing force is not sufficiently applied and it is difficult to defoam. Therefore, the clearance is preferably in the range of 1.2 times to 10 times the long side of the
インペラ装置7の出力は出力調整手段によって調整可能であり、これによって、見かけ比重が変化する担体3の流動状況を本発明で目標とする流動状態、流動領域にコントロールすることが可能とある。インペラ装置7の出力調整手段としては特に限定されないが、例えば図3に示したように、インペラ装置7の駆動モータの回転数変更用のインバータ8を出力調整手段として設けておくと、容易にかつ精度よく出力を調整することが可能である。図1、図3に示したような流動状態となる出力は、担体3によって異なるものの、概ね20〜60W/m3(槽容量に対して)程度である。
The output of the impeller device 7 can be adjusted by the output adjusting means, whereby the flow state of the
さらに、インペラ装置7の出力を、例えば一定のサイクルで変動させることも有効である。例えば、
通常時出力:30W/m3
強制攪拌時出力:60W/m3
サイクル:110分(通常時出力運転+10分、強制攪拌時出力運転)
とすることで、定期的に担体3からの脱泡を十分に行なうことができ、担体の流動状態を安定させることができる。
Furthermore, it is also effective to vary the output of the impeller device 7 at a constant cycle, for example. For example,
Normal output: 30 W / m 3
Forced stirring output: 60 W / m 3
Cycle: 110 minutes (normal output operation + 10 minutes, forced stirring output operation)
By doing so, regular degassing from the
図3に示した装置を用いて、反応槽内での担体の流動状況と処理能力との関係について以下の通り検討した。
(脱窒試験条件)
・反応槽容量:角型水槽 1m3
・担体:ポリビニルアルコールゲル状担体
・担体充填率:10%(かさ容量/槽容量)
・供試排水:NO3-N 100mg-N/L、PO4-P 1.0mg-P/L
・窒素容積負荷:水量を徐々に上げ、95%以上の除去率が得られる最大負荷を確認した。・攪拌機(インペラ装置)出力調整:インバータにより、攪拌機の出力を段階的に調整し、異なる2条件の流動状態で、担体の挙動および被処理水(原水)の処理性能を確認した。
・メタノール添加量:流入NO3-N負荷の3倍量
・インバータにより、攪拌機の出力を調整し、本発明における流動状態(条件1)と、従来装置における流動条件(条件2)で、担体の挙動および処理性能を確認した。
Using the apparatus shown in FIG. 3, the relationship between the flow state of the carrier in the reaction tank and the treatment capacity was examined as follows.
(Denitrification test conditions)
・ Reaction tank capacity: Square water tank 1m 3
・ Carrier: Polyvinyl alcohol gel carrier ・ Carrier filling rate: 10% (bulk volume / tank volume)
・ Test wastewater: NO 3 -N 100mg-N / L, PO 4 -P 1.0mg-P / L
-Nitrogen volume load: The maximum load at which a removal rate of 95% or more was obtained was confirmed by gradually increasing the amount of water. -Stirrer (impeller device) output adjustment: The output of the stirrer was adjusted stepwise by an inverter, and the behavior of the carrier and the treatment performance of the water to be treated (raw water) were confirmed in two different flow conditions.
-Methanol addition amount: 3 times the amount of inflow NO 3 -N load-The output of the stirrer is adjusted by an inverter. The behavior and processing performance were confirmed.
〔結果〕
条件1:担体が水深の5〜6割程度(ドラフトチューブの上端以下)まで流動、展開する状態となった。このとき、最大許容負荷は1.2kg-N/m3/dであり、浮上した担体の水面近傍への滞留は確認されなかった。
条件2:担体が槽全体に流動、展開する状態となった。このとき、最大許容負荷は1.0kg-N/m3/dであった。
〔result〕
Condition 1: The carrier flowed and expanded to about 50-60% of the water depth (below the upper end of the draft tube). At this time, the maximum allowable load was 1.2 kg-N / m 3 / d, and no retention of the floated carrier near the water surface was confirmed.
Condition 2: The carrier flowed and developed throughout the tank. At this time, the maximum allowable load was 1.0 kg-N / m 3 / d.
すなわち、条件1のように、担体を水深の中間部まで流動、展開させることが最も好適であることを見出した。条件2では、水面からの酸素の溶け込みによって処理性能が低下したものと考えられ、また、担体が常時攪拌羽のせん断力にさらされるため、磨耗が危惧される。条件1では、浮き上がった担体のみがドラフトチューブに吸い込まれ、せん断力が加えられ、担体全量に対する磨耗が抑えられつつ、適切に脱泡される。
That is, it was found that it is most preferable to flow and expand the carrier to the middle part of the water depth as in Condition 1. Under
本発明に係る排水処理装置および方法は、基本的に、微生物を保持した担体を用いる嫌気性条件下での排水の浄化処理に好適なものである。 Waste water treatment apparatus and method according to the present invention is basically suitable for the purification process of the waste water under anaerobic conditions to Ru with a carrier which holds microorganisms.
1 排水処理装置
2 反応槽
3 微生物を保持した担体
4 被処理(原水)
5 担体分離スクリーン
6 ドラフトチューブ
7 インペラ装置
7a インペラ装置としての水中攪拌機
8 インペラ装置の出力調整手段としてのインバータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste
5 Carrier separation screen 6 Draft tube 7 Impeller device 7a Underwater stirrer as
Claims (13)
前記担体を貯留する反応槽と、
該反応槽の内部に垂直に設置され上下が開口したドラフトチューブと、
該ドラフトチューブ内に下向流を形成し、ドラフトチューブと反応槽内壁面との間に上向流を形成するインペラ装置と、
該インペラ装置による前記上向流に伴って上昇する前記担体が存在する領域を実質的にドラフトチューブの上端以下に抑えるインペラ装置出力に調整する出力調整手段として設けられた前記インペラ装置の回転数変更用インバータと、
を有し、
気泡を抱いた担体が反応槽の上部まで浮上した際に、前記反応槽の上部まで浮上した気泡を抱いた担体を前記ドラフトチューブの上端から吸い込み、インペラ装置を通過した時のせん断力によって脱泡させることを特徴とする排水処理装置。 A wastewater treatment apparatus for purifying wastewater under anaerobic conditions using a carrier holding microorganisms,
A reaction tank for storing the carrier;
A draft tube installed vertically inside the reaction vessel and having upper and lower openings;
An impeller device that forms a downward flow in the draft tube and forms an upward flow between the draft tube and the inner wall surface of the reaction vessel;
Rotational speed change of the impeller device provided as an output adjusting means for adjusting the impeller device output to suppress the region where the carrier rising with the upward flow by the impeller device is substantially below the upper end of the draft tube Inverter for
Have
When the carrier carrying bubbles rises to the top of the reaction vessel, the carrier carrying the bubbles that rises to the top of the reaction vessel is sucked from the upper end of the draft tube and defoamed by the shearing force when passing through the impeller device. A wastewater treatment apparatus characterized by causing
気泡を抱いた担体が反応槽の上部まで浮上した際に、前記反応槽の上部まで浮上した気泡を抱いた担体を前記ドラフトチューブの上端から吸い込み、インペラ装置を通過した時のせん断力によって脱泡させることを特徴とする排水処理方法。 A wastewater treatment method for purifying wastewater under anaerobic conditions using a carrier holding microorganisms, wherein the carrier is stored in a reaction tank, and a draft tube whose top and bottom are opened vertically in the reaction tank. Installed to form a downward flow in the draft tube by the impeller device, to form an upward flow between the draft tube and the inner wall surface of the reaction tank, and accompanying the upward flow by the impeller device In order to suppress the region where the rising carrier is present substantially below the upper end of the draft tube, the output of the impeller device is adjusted by an inverter for changing the rotation speed of the impeller device ,
When the carrier carrying bubbles rises to the upper part of the reaction vessel, the carrier carrying the bubbles raised to the upper part of the reaction vessel is sucked from the upper end of the draft tube and defoamed by the shearing force when passing through the impeller device. A wastewater treatment method characterized in that
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