JP4702748B2 - 水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般家庭等から排出される生活雑排水を処理する水処理装置に関し、詳しくは汚泥を好気消化する機能を有する水処理装置に関する。

一般家庭等から排出される生活雑排水を処理する水処理装置は広く普及しているが、設置場所を制限されることから小型化が望まれている。水処理装置の小型化のためには、前処理部分である汚泥貯留部を小型化することが重要であり、そのために汚泥を消化し汚泥容量を減量することがなされる。汚泥消化機能を有する水処理装置については、例えば、特許文献１に開示されている。

特許文献１に開示されたものは、原水流入部から嫌気濾床槽に流入した後に、汚泥消化槽、担体流動槽、接触ばっ気槽の順に移送され、沈殿槽、消毒槽を経た後に、放流口から槽外へと放流される。即ち、原水は、汚泥消化槽にて汚泥の減量化を行われるので、水処理装置全体として大きさをコンパクトにすることができる。
特開２００２−９６０９０号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるものは、汚泥の貯留する連通部が、嫌気状態に保たれるので、汚泥がガス化してスカムとして浮上しやすく、この浮上したスカムが、移流機構により次槽へと流入してしまい、後段の好気処理に対する負荷を増大させ、結果として水質を悪化させてしまう。

本発明は、上記課題を鑑み、水質を悪化させることなく、コンパクトな水処理装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下のものである。
（１）固液分離を行う第１固液分離槽と、この第１固液分離槽にて分離される液分を好気処理する好気処理槽と、この好気処理槽にて処理された水を更に固液分離する第２固液分離槽と、好気消化槽とを備え、上記好気消化槽が、上記第１固液分離槽と連通する連通部を有し、上記第１固液分離槽にて分離される固形分又は汚泥を好気消化する散気装置を、上記連通部の最上位と同等以下の高さに設置した水処理装置。
（２）項（１）において、第１固液分離槽にて分離される固形分又は汚泥が、移送ポンプにより好気消化槽上部へと移送される水処理装置。
（３）項（１）又は（２）において、第１固液分離槽にて分離された液分が、嫌気処理された後に好気処理槽へと移流する水処理装置。

本発明によれば、汚泥消化機能を有する水処理装置において、省スペース性に優れ、且つ処理性能の安定した水処理装置を提供することができる。
また、固形分又は汚泥を移送ポンプにより好気消化槽の上部へと移送させたものは、汚泥界面の上昇抑制をでき、第１固液分離槽の固液分離性能を向上させることができる。
更に、嫌気処理した後に好気処理槽へと移流した場合は、好気処理槽の負荷を軽減させ、処理性能を安定させることができる。

本発明にて述べる第１固液分離槽は、固液分離機能を有している槽であれば特に制限されるものでなく、具体的には、沈殿槽、沈殿分離槽、嫌気濾床槽等を用いることができる。
濾床を有する場合は、板状、網様板状、網様円筒状を規則充填した濾材等、捕捉性の弱い濾材を好適に用いることができる。捕捉性が弱い濾材は、濾床上部に汚泥が溜まりにくく、汚泥がスカム化して次槽に流出することを防止できる。そして、濾材の設置位置（上面位置）は、濾床上部に汚泥が溜まりにくいことから、第１固液分離槽の上方の水面に近い位置とすることもできる。
第1固液分離槽の形状は、特に制限されるものではないが、底部をホッパー構造とすることが好ましく、こうすることにより、集泥効率を向上させるとともに、連通部から好気消化槽への固形物または汚泥をスムーズに移流させることができる。

第１固液分離槽では、処理が進むにつれ、固液分離作用により、上部が上澄水、下部が汚泥に分離され、汚泥界面（上澄水と汚泥の境界面）が形成される。下部の汚泥部分は、連通部を通じて、好気消化槽との水の交流により流動しており、ほぼ好気状態に保たれていることから、沈殿汚泥がスカムとなって浮上しにくく、スカムが次槽に流出することを防止できる。水の交流を促進させるため、連通部より上方に連通部面積よりも小さな連通部を追加してもよい。

汚泥界面は、上昇するにつれ、汚泥が次槽に流出し易くなる。
汚泥界面の上昇抑制は、第１固液分離槽下部と、好気消化槽上部とを、移送ポンプによって接続し、汚泥吸入口を第１固液分離槽下部の連通部付近に設け、常時または間欠的に汚泥を好気消化槽上部に移送することにより解決できる。
移送ポンプは、汚泥を移送できるものであれば特に制限されるものではないが、ポンプの維持管理が行いやすい、エアリフトポンプを好適に用いることができる。

本発明にて述べる好気処理槽は、好気性の処理機能を有している槽であれば特に制限されるものでない。具体的には、接触ばっ気槽・担体流動槽等の生物膜法、ばっ気槽等の活性汚泥法を用いることができる。
また、好気処理槽にて発生した汚泥は、後段の第２固液分離槽にて分離される。
なお、好気処理槽で処理された処理水の一部は、第１固液分離槽、好気消化槽或いは嫌気処理槽に移送し、再処理してもよく、このようにすることで、脱窒効果が期待でき、有機物も消費されるため、処理性能の安定化が図れる。

本発明にて述べる第２固液分離槽は、固液分離機能を有している槽であれば特に制限されるものでなく、具体的には、沈殿槽、濾過槽、膜分離装置等を用いることができる。
第２固液分離槽で分離された汚泥は、好気処理槽よりも上流となる第１固液分離槽、好気消化槽或いは嫌気濾床槽に移送され、再処理することが好ましく、このようにすることで、消化を促進することができる。

本発明にて述べる好気消化槽は、槽内の一部又は全部を、好気性に保つことができれば特に制限されるものでなく、濾床の有無を問わない。
濾床を設ける場合は、濾床を散気装置の上方に設けることで、濾床内を好気状態に保つことができる。濾床には、微生物が着床し生物膜となり、汚泥中の有機物を分解し消化する。処理が進むにつれ生物膜は肥厚し、一部の生物膜は嫌気状態となり、嫌気消化も同時に進行する。濾床は流動床にすることもできるが、清掃時に濾床内の消化汚泥を引抜き易いように固定床とすることが好ましい。

本発明にて述べる連通部は、先に述べた好気消化槽と第１固液分離槽とを連通させる部位であり、より具体的には、好気消化槽の下部と、第１固液分離槽の下部とを連通させている。ここで述べる下部とは、各槽の処理水満水時高さの半分よりも下側を意味し、このようにすることで、上部を流量調整槽として用いることができる。
また、第１固液分離槽が、濾床を有するものであれば、この濾床の最下面と同等以下の高さにて好気消化槽と連通させるようにする。

好気消化槽に設置される散気装置は、第１固液分離槽との連通部付近の水流が、固液分離機能によって第１固液分離槽の底部に集まった固形物又は汚泥を引き出す方向（第１固液分離槽から好気消化槽へと向かう方向）に流れるような位置に設置される。具体的には、連通部と同等の深さ、又は、これより更に下方に設置することで水流が増し、第１固液分離槽の汚泥界面の上昇を抑制し、汚泥が次槽に流出することを防止できる。
また、散気装置は好気消化槽の底部付近に設置することで酸素溶解効率を上げることができるため、少風量でも効率よく好気性消化が可能となる。更に水流も早くなるため、連通部付近の水流も早くなり上記汚泥界面の上昇抑制に好適である。

好気消化槽及び第１固液分離槽の上部は、流量調整部とし、ピーク流入時における固液分離機能不全（沈殿時間不足等）を防止することが有効である。具体的には、流量調整ポンプの吸入口を、第１固液分離槽上部に設けることで、固液分離された上澄水を次槽に移送することができる。

第１固液分離槽にて分離した液分は、嫌気処理した後に、好気処理槽へと移送することができ、この嫌気処理を嫌気処理槽にて行う。
嫌気処理槽は、嫌気性の処理機能を有している槽であれば特に制限されるものでなく、具体的には、沈殿分離槽、嫌気濾床槽等を用いることができる。
嫌気処理槽は、第１固液分離槽からの移流水に含まれる有機物を嫌気処理し、固液分離された上澄水を次槽に移送する。一方、固液分離された汚泥は嫌気消化される。この汚泥は、第１固液分離槽或いは好気消化槽に移送し、再処理してもよい。この場合、嫌気処理槽の底部をホッパー構造とし、集泥効果を高めると更によい。
なお、流量調整装置の吸入口を嫌気処理槽の上部に設け、好気消化槽、第１固液分離槽および嫌気処理槽の上部を流量調整部としてもよい。

以下、本発明の１実施例を図面により説明する。
図１は、本発明に係る１実施例である水処理装置の処理フローを示し、図２は、図１に示す処理フローに沿った水処理装置の概略縦断面図及び横断面図である。
図２に示すように、本実施例の水処理装置１は、第１固液分離槽１０、好気消化槽２０、嫌気処理槽３０、好気処理槽４０、第２固液分離槽５０、消毒槽６０を有している。

以下、水の流れに沿って説明する。まず初めに、汚水は、流入口２を通って水処理装置１内部の第１固液分離槽１０に流れ込む。流れ込んだ汚水は、第１固液分離槽１０にて沈殿分離作用により、汚水中の固形物が分離される。分離された固形物は、下部に設置された連通部１１から好気消化槽２０へ送られる。第１固液分離槽１０と好気消化槽２０とを仕切る仕切板１５の下部は、ホッパー構造となっており、分離された固形物が集まり易い構造としている。

第１固液分離槽１０は、濾床１３を有し、濾床１３には単位容積あたりの充填個数の少ない網様円筒状の濾材１４が充填されている。ここで固形物を分離された汚水は、嫌気処理された後、移流部１２から嫌気処理槽３０へと送られる。濾床１３にて捕捉された固形物は、嫌気処理され、やがて嫌気消化され沈降し、連通部１１から好気消化槽２０へと移送される。

好気消化槽２０には、連通部１１下方付近に散気装置２１が設置され、散気装置２１より発生した気泡が、第１固液分離槽１０に入らないように、水平方向の位置を好気消化槽２０側（仕切板１５の下端よりも好気消化槽側）としている。第１固液分離槽１０のホッパー部に集められた固形物は、この気泡により発生した水流により、連通部１１を通じて好気消化槽２０へと引き出され、好気消化される。
好気消化槽２０にて消化濃縮された汚泥は、連通部１１を通じ第１固液分離槽１０に戻され、再度固液分離され、上澄水は嫌気処理槽３０へと移送される。

嫌気処理槽３０は、濾床３１を有し、この濾床３１として、第１固液分離槽１０に設置した濾材１４よりも捕捉性の強い、骨格様球状の濾材３２を充填している。汚水中のＳＳ（浮遊物質）は、濾床３１によって捕捉され、有機物は嫌気処理される。濾床３１下部の堆積汚泥は、嫌気処理槽３０に設置された汚泥移送ポンプ３３によって、第１固液分離槽１０へと移送され、再処理される。

浴槽排水等のピーク流入があった場合に貯留しておくスペースとして、第１固液分離槽１０、好気消化槽２０、嫌気処理槽３０の上部に流量調整部を設けている。嫌気処理槽３０にて嫌気処理された処理水は、流量調整ポンプ３４により好気処理槽４０へと移送される。

好気処理槽４０は、濾床４１を有し、濾床４１に粒状の担体４２を充填している。担体４２は、濾床４１の下部に設置された散気装置４３により、酸素の供給を受けながら流動し、担体に生息する微生物により好気処理される。好気処理された処理水は、第２固液分離槽５０へ移送される。
なお、好気処理された処理水の一部は、移送ポンプ４４によって第１固液分離槽１０に移送され、再処理される。

第２固液分離槽５０は、濾床５１を有し、濾床５１に粒状の担体５２を充填している。
好気処理槽４０から移送された処理水中のＳＳは、この担体５２にて捕捉され固液分離される。捕捉されたＳＳは、濾床５１の定期的な洗浄により、洗浄排水として移送ポンプ５３によって第１固液分離槽１０に移送され、再処理される。洗浄は濾床５１下方に設置された散気装置５４からの気泡により、担体５２の揺動と同時に移送ポンプ５３からの引抜き水流により行われる。
ＳＳが除去された処理水は、消毒槽６０に移送され滅菌消毒された後、流出口３から系外へ排出される。

図３は、本発明に係る他の実施例の概略縦断面図である。以下、先の実施例との違いを水の流れに沿って説明する。
まず初めに、第１固液分離槽１０に流れ込んだ汚水は、沈殿分離作用により、汚水中の固形物が分離される。分離された固形物は、下部に設置された連通部１１から好気消化槽２０へ移送されると同時に、連通部１１近傍に設置された移送ポンプ１６の吸入口から好気消化槽２０上部に移送される。

好気消化槽２０は、濾床２２を有し、濾床２２には単位容積あたりの充填個数の多い網様円筒状の濾材２３が充填されている。移送ポンプ１６によって送られてきた固形物は、この濾床に捕捉され好気消化される。
処理が進行すると、好気消化槽２０内の汚泥濃度が上昇し、連通部１１を通じて、第１固液分離槽１０の汚泥界面が上昇してくる。移送ポンプ１６は、連通部１１近傍の汚泥を好気消化槽２０に移送するため、汚泥界面の上昇を抑制する。

図４は、本発明に係る更に他の実施例の概略縦断面図である。
好気消化槽２０において、散気装置２１からの気泡の上昇拡散を抑制するため整流筒２４を設ける。整流筒２４により、上昇水流の流速が早まり、結果として好気消化槽２０の底部の流速も早まる。底部の流速が早ければ、連通部１１付近の汚泥が引き込まれるため、第１固液分離槽の汚泥界面の上昇を抑制し、汚泥が次槽に流出することを防止できる。なお、整流筒２４は単なる板形状でもよい。

本発明の１実施例である水処理装置の処理フロー図である。 図１に示す処理フローに基づく水処理装置であり、（ａ）は概略縦断面図、（ｂ）は概略横断面図である。 本発明の他の１実施例である水処理装置の概略縦断面図である。 本発明の更に他の１実施例である水処理装置の概略縦断面図の一部である。

符号の説明

１…水処理装置、２…流入口、３…流出口、１０…第１固液分離槽、１１…連通部、１２…移流部、１３…濾床、１４…濾材、１５…仕切板、１６…移送ポンプ、２０…好気消化槽、２１…散気装置、２２…濾床、２３…濾材、２４…整流筒、３０…嫌気処理槽、３１…濾床、３２…濾材、３３…汚泥移送ポンプ、３４…流量調整ポンプ、４０…好気処理槽、４１…濾床、４２…担体、４３…散気装置、４４…移送ポンプ、５０…第２固液分離槽、５１…濾床、５２…担体、５３…移送ポンプ、５４…散気装置、６０…消毒槽

Claims (3)

1. 流入口から流れ込んだ汚水の固液分離を行う第１固液分離槽と、この第１固液分離槽にて分離される液分を好気処理する好気処理槽と、この好気処理槽にて処理された水を更に固液分離する第２固液分離槽と、上記第１固液分離槽に隣接する好気消化槽とを備え、上記第１固液分離槽は、下部をホッパー構造とし、上記好気消化槽と下部で連通する連通部を有し、上記好気消化槽には、上記第１固液分離槽にて分離される固形分又は汚泥を好気消化する散気装置が上記連通部の最上位と同等以下の高さに設置されており、上記第１固液分離槽にて分離される固形分又は汚泥は、上記散気装置が発生する気泡によって生じる水流によって上記連通部を通じて上記好気消化槽に移送されて好気消化される水処理装置。
2. 請求項１において、第１固液分離槽にて分離される固形分又は汚泥が、移送ポンプにより好気消化槽上部へと移送される水処理装置。
3. 請求項１又は２において、第１固液分離槽にて分離された液分が、嫌気処理された後に好気処理槽へと移流する水処理装置。

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