JP4796852B2

JP4796852B2 - 排水処理装置

Info

Publication number: JP4796852B2
Application number: JP2006015921A
Authority: JP
Inventors: 田中　　理
Original assignee: Maezawa Kasei Kogyo KK
Current assignee: Maezawa Kasei Kogyo KK
Priority date: 2006-01-25
Filing date: 2006-01-25
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2026-01-25
Also published as: JP2007196105A

Description

本発明は、排水中の栄養分が偏った染色排水といわれる染料排水や精練排水などの排水処理装置に関する。

従来の排水処理装置は、活性汚泥法に代表される好気性生物処理法が一般に利用されているが、この好気性生物処理法では、好気性微生物が増殖するために窒素やリンなどの栄養分を充分に摂取する必要があり、この栄養源が滞ると十分な生物処理ができない問題がある。

そこで、染色排水などの排水中に好気性微生物が増殖するための窒素やリンなどの栄養分が少ない排水の処理には、排水中に窒素やリンなどの栄養分を添加する方法が一般に採られていたが、このような方法では、薬剤の添加に要する費用が負担となる問題があった。

一方、排水処理において、嫌気性微生物による分解作用により、排水中の有機物を消化して、好気性微生物の栄養源となる窒素やリンなどを取り出すことが可能であることが知られている。

このことから、本発明者は嫌気性微生物を用いて嫌気性微生物による分解作用より窒素やリンを取り出して好気性微生物の消化作用に必要な栄養剤を排水中に添加することなく、好気性微生物に必要な窒素やリンなどの栄養分が少ない排水の処理をすることが経済的であることに着目したものである。

しかしながら、従来知られている嫌気性微生物による排水処理は、硝化・脱窒の効率化を図ることを重点目的とし、好気性微生物の栄養源を確保するという技術的思想は一般的ではなく、充分な研究がされていなかった。

また、好気槽の前段に嫌気槽を設置し、好気槽の余剰汚泥を嫌気槽に返送して循環する排水システムは従来から知られているが、このシステムでは好気性微生物処理槽と嫌気性微生物処理槽とが分かれているので、好気性微生物処理槽と嫌気性微生物処理槽とをそれぞれの最適な状態に設定できるが、装置スペースが大きくなる問題があった。

また、設置スペースを抑えるために、好気性微生物処理槽と嫌気性微生物処理とを単一槽にて構成し、曝気量を制御することにより単一槽内で好気性微生物処理と嫌気性微生物処理を行う方法が知られている（特許文献１及び２）。
特開平１１−１６５１９０号公報特開２００４−４１９８１号公報

解決しようとする問題点は、上記単一槽内で好気性微生物処理と嫌気性微生物処理を行う方法では、槽内の環境を好気性雰囲気と嫌気性雰囲気とに交互に変化させるようにしているが、この方法では、曝気量を過不足なく制御するための装置が必要となるために装置が複雑となる問題や、単一槽で曝気量を変化させるので微生物の生息条件が不安定になるという問題があった。

さらに、上記単一槽内で好気性微生物処理と嫌気性微生物処理を行う方法では、染色排水のように栄養分の偏った排水の処理、すなわち、窒素やリンに比べて高いＢＯＤ濃度の排水の処理については、その好適な運転条件は解明されておらず、また、好気性微生物と嫌気性微生物のバランスを制御することが困難であった。

本発明者は上記問題点に鑑み、さまざまな条件で実験を繰り返し行い染色排水などのような栄養分の偏った排水を生物処理するのに好適な運転条件を見出したもので、本発明は排水処理槽の曝気量を厳密に制御することなく、染色排水のような好気性微生物に不足する栄養分を被処理水中に添加することなく生物処理ができる排水処理装置を提供するものである。

本発明の排水処理装置は、ＢＯＤが１０００〜２０００ppm、Ｔ−Ｎが３〜１０ppm、Ｔ−Ｐが１〜１０ppmである被処理水の排水処理装置であって、発泡体を担体として投入しかつ底部に散気装置を配設した反応槽と、この反応槽からの被処理水が流入し、底部に散気装置を配設した曝気槽と、この曝気槽からの被処理水を上澄み水と沈殿物とに分離する沈殿槽と、この沈殿槽の汚泥を前記反応槽に返送する返送ポンプとを備え、前記反応槽では、汚泥が返送されることにより、この汚泥に含まれる嫌気性微生物が有機物を消化して生じた窒素およびリンが供給され、前記担体は、平均粒径が１０〜１５mmであり、浸水時の比重が０．９５〜１．００であり、前記反応槽に対する充填率が２０〜２５％であり、表面から中心に向かって約１ｍｍの範囲が好気性が繁殖する好気ゾーンとなり、中心から半径２．５ｍｍの略一定領域が嫌気性微生物のみで好気性微生物が存在しない絶対嫌気ゾーンとなり、これら好気ゾーンと絶対嫌気ゾーンとの間が表面側から中心側へ向かって徐々に嫌気性微生物が増殖する通性嫌気ゾーンとなるものである。

そして、被処理水が流入される反応槽において、散気装置からの散気により被処理水は曝気されるとともに攪拌され、平均粒径が１０〜１５mmの担体は、この担体の表面から中心に向って略約１mmの一定の範囲で好気性微生物が繁殖する好気ゾーンとなり、被処理水は好気性微生物によりＢＯＤの除去作用を行い、好気ゾーンよりも内部では徐々に嫌気性微生物が増殖する通性嫌気ゾーンとなり、中心から半径２．５mmの略一定領域では嫌気性微生物のみで好気性微生物が存在しない絶対嫌気ゾーンとなり、被処理水は嫌気性微生物により有機物の分解作用が行われる。また、沈殿槽で分離された汚泥は反応槽に返送され、窒素やリンの栄養分の少ない被処理水に対して沈殿槽からの汚泥により窒素やリンの栄養分が補給される。

また、反応槽にて処理された被処理水は、さらに曝気槽にて散気装置により曝気処理される。

さらに、本発明の排水処理装置は、散気装置を連続運転するものである。

そして、反応槽の散気装置、及び、曝気槽を備えているときは曝気槽の散気装置は運転を断続することなく連続的に運転して、被処理水を連続的に曝気する。

本発明は、ＢＯＤが窒素、リンに比較してかなり高濃度で、微生物処理するには偏った栄養バランスの被処理水に対して栄養剤を添加することなく、生物処理が可能となる。

また、反応槽のみの排水処理では、放流基準などの問題によりＢＯＤをさらに低減させる必要がある場合には、反応槽にて処理された被処理水を、さらに曝気槽にて散気装置により曝気処理することにより、容易にＢＯＤを低減させることができる。

さらに、曝気量を精密に制御する必要がなく、散気装置を連続運転でき、装置を複雑にすることなく、精密な制御装置も必要がない。

本発明の排水処理装置の一実施の形態を図面に基いて説明する。

図１において、被処理水が流入して貯留される調整槽１には排出ポンプ２が設けられている。この調整槽１に貯留された被処理水３は前記排出ポンプ２にて調整槽１に隣設した反応槽４に移送される。

この反応槽４は、底部には散気装置５を配設しており、この散気装置５には送風機６が接続されている。さらに、この反応槽４にはポリウレタンを主成分として形成した発泡体が担体７として投入されている。この担体７は、球体形状が好ましいが、球体形状に近い立方体形状でもよく、裁断加工し易い形状でもよい。そして、この担体７は平均粒径が１０〜１５mm、浸水時の比重が０．９５〜１．００であり、前記反応槽４に対する充填率が２０〜２５％となっている。

この反応槽４の上部から越流した被処理水はこの反応槽４に隣設した曝気槽８に流入される。この曝気槽８には底部に散気装置９を配設しており、この散気装置９には送風機10が接続されている。

さらに、この曝気槽８の上部から越流した被処理水はこの曝気槽８に隣設した沈殿槽11に流入される。この沈殿槽11には、底部に電動機12にて駆動される攪拌翼13が設けられている。さらに、この沈殿槽11の底部には汚泥を前記反応槽４に返送する排出口14が設けられ、この排出口14には前記反応槽４の上部に開口した汚泥移送管15が接続されている。また、この汚泥移送管15の中間部には返送ポンプ16が接続され、この返送ポンプ16の駆動により沈殿槽11に沈殿した汚泥は前記反応槽４に返送される。

次に、この実施の形態の作用を説明する。

一般に生物処理の理想とされる栄養バランスは、ＢＯＤ: Ｔ−Ｎ: Ｔ−Ｐが１００:５:１とされているが、この発明の処理をしようとする被処理水の栄養バランスはＢＯＤ２０００ppm、Ｔ−Ｎが３〜１０ppm、Ｔ−Ｐが１〜１０ppmである。

調整槽１にはＢＯＤが１０００〜２０００ppm、Ｔ−Ｎが３〜１０ppm、Ｔ−Ｐが１〜１０ppmで、ＢＯＤ: Ｔ−Ｎ: Ｔ−Ｐは１００:０．１５〜１:０．０５〜１の染料排水、精練排水のような染色排水などの被処理水３が貯留されている。

そして、排出ポンプ２の駆動で、調整槽１に貯留されている被処理水３は反応槽４に移送される。この反応槽４では連続運転する散気装置５からの散気により被処理水３は曝気されるとともに被処理水３は攪拌される。この被処理水３の攪拌により被処理水３は循環旋回され、或いは、全面曝気方式で曝気され、ポリウレタンにて形成した担体７は互いに衝突してもみ洗い効果により、この担体７に過剰な汚泥、油膜などが付着することが防止されるとともに、この担体７の内部のガス抜き作用が行われる。

そして、この排水処理装置が安定して運転されている状態では、平均粒径が１０〜１５mmの担体７は、この担体７の表面から中心に向って略約１mmの一定の範囲で好気性微生物が繁殖する好気ゾーンとなり、被処理水は好気性微生物によりＢＯＤの除去作用を行い、好気ゾーンよりも内部では徐々に嫌気性微生物が増殖する通性嫌気ゾーンとなり、中心から半径２．５mmの略一定領域では嫌気性微生物のみで好気性微生物が存在しない絶対嫌気ゾーンとなっている。

被処理水に含まれる有機物は、担体７の好気ゾーンで好気性微生物により分解され、絶対嫌気ゾーン及び通性嫌気ゾーンにて嫌気性微生物により分解作用が行われる。また、沈殿槽11で上澄み液と分離された汚泥の沈殿物17は反応槽４に返送ポンプ16にて返送され、この汚泥に含まれる嫌気性微生物にて有機物を消化して生じた窒素、リンなどが反応槽４に供給されるため、窒素、リンなどが好気性微生物の栄養素となり、好気性微生物によって染色排水などの被処理水が消化分解されるので、窒素やリンの栄養分の少ない染色排水などの被処理水に対して窒素やリンの栄養分を添加する必要がない。

なお、前記担体７の平均粒径を１０〜１５mmとしたが、この担体７の粒径が１０mmより小径になると、好気ゾーンの割合が増加してＢＯＤの除去には有効であるが、嫌気性微生物に対する栄養素の割合が減少し、余剰汚泥発生量が増加することになり、余剰汚泥の処理費用が嵩む問題があり、この担体７の粒径が１５mmより大径になると、嫌気性微生物による消化作用による有機物から発生するガスが担体７から抜けきれず、担体７が浮遊して攪拌による流動障害が生じるおそれがあるので、担体７の平均粒径は１０〜１５mmが最適である。

また、前記担体７は浸水時の比重を０．９５〜１．００としたが、この担体７は、排水処理装置が安定して運転されている状態での比重、すなわち、被処理水３に浸漬した担体７に微生物が付着している比重は１．０２〜１．０５となり、散気装置５により担体７は攪拌流動する。

さらに、反応槽４にて生物処理された被処理水３は、反応槽４の上部から越流して曝気槽８に流入し、この曝気槽８の散気装置９にて曝気され、放流基準に対応するように被処理水３のＢＯＤは低減される。

そして、曝気槽８にて曝気処理された被処理水３は、曝気槽８の上部から越流して沈殿槽11に流入し、この沈殿槽11にて被処理水３は上澄み液と汚泥の沈殿物17とに分離される。この沈殿槽11の底部に設けた攪拌翼13が電動機12にて間欠的に駆動されることにより、この沈殿槽11における上澄み液と汚泥の沈殿物17とに分離が促進される。底部に沈殿した沈殿物17は、この沈殿槽11の底部の排出口14に開口した汚泥移送管15から返送ポンプ16の駆動により前記反応槽４に返送される。

なお、既存排水処理施設の反応槽に、担体を平均粒径を１０〜１５mm、浸水時の比重を０．９５〜１．００とし、反応槽４に対する充填率を２０〜２５％の条件で投入することにより、新たに反応槽を増設することなく、既存の反応槽のままで排水負荷量を増大することができる。

本発明の装置の一実施例は、図１に示す調整槽１、反応槽４、曝気槽８及び沈殿槽11を有し、この反応槽４にはポリウレタンを主成分とする１０mmの立方体形状の担体７が投入され、この調整槽１、反応槽４、曝気槽８及び沈殿槽11の容量と、設定条件は次のとおりである。

被処理水の原水流入量は１．６ｍ^３／日、調整槽１は１０００ｌ、反応槽４は５００ｌ、曝気槽８は５００ｌ及び沈殿槽11は２００ｌで、また、前記反応槽４の曝気量は１３０ｌ／minの連続運転で、曝気槽８の曝気量は７０ｌ／minであり、さらに、沈殿槽11から反応槽４に返送される汚泥沈殿物の返送量は原水の５０〜６０％程度で、ポリウレタン製の担体７は１０mm角の立方体で、浸水時の比重を０．９５〜１．００でかつ反応槽４に対する充填率は２５％としたものである。

この染色排水などの排水処理装置にて実験した結果は表１に示すとおりである。

この表１に示す実験結果では、反応槽４のＢＯＤ負荷負荷は３．２〜６．４kg／m³・日で、ＢＯＤは大幅に低減され、放流可能な水質で安定している。

染色排水などの排水処理装置の説明図である。

３被処理水
４反応槽
５散気装置
７担体
８曝気槽
９散気装置
11 沈殿槽
16 返送ポンプ

Claims

ＢＯＤが１０００〜２０００ppm、Ｔ−Ｎが３〜１０ppm、Ｔ−Ｐが１〜１０ppmである被処理水の排水処理装置であって、
発泡体を担体として投入しかつ底部に散気装置を配設した反応槽と、
この反応槽からの被処理水が流入し、底部に散気装置を配設した曝気槽と、
この曝気槽からの被処理水を上澄み水と沈殿物とに分離する沈殿槽と、
この沈殿槽の汚泥を前記反応槽に返送する返送ポンプとを備え、
前記反応槽では、汚泥が返送されることにより、この汚泥に含まれる嫌気性微生物が有機物を消化して生じた窒素およびリンが供給され、
前記担体は、平均粒径が１０〜１５mmであり、浸水時の比重が０．９５〜１．００であり、前記反応槽に対する充填率が２０〜２５％であり、表面から中心に向かって約１ｍｍの範囲が好気性が繁殖する好気ゾーンとなり、中心から半径２．５ｍｍの略一定領域が嫌気性微生物のみで好気性微生物が存在しない絶対嫌気ゾーンとなり、これら好気ゾーンと絶対嫌気ゾーンとの間が表面側から中心側へ向かって徐々に嫌気性微生物が増殖する通性嫌気ゾーンとなる
ことを特徴とする排水処理装置。
散気装置を連続運転する
ことを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。