JP4940415B2 - 好気消化槽及びこの好気消化槽を備えた汚水浄化槽 - 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好気消化槽に関する。

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

しかしながら、特許文献１に記載されるものは、汚泥を消化するために、固液分離部と好気消化部を各々設け、それらを機能分離し、好気性消化を図る方法である。好気状態にした汚泥は、汚泥濃度が高まると固液分離機能不全になり易く、機能不全を起すと、後段への移流水に汚泥等の固形物が混入してしまい、後段への負荷が増大してシステム全体として処理能力不足となってしまう心配があった。

本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、好気状態にした汚泥の固液分離機能が安定した好気消化槽、また、この好気消化槽を備えた汚水浄化槽を提供することを目的とする。

本発明は、以下のものに関する。
（１）固液分離部と、この固液分離部にて分離する固形物又は汚泥を好気消化する好気消化部と、この好気消化部に気泡供給する散気装置とを備え、上記好気消化部が、上記散気装置より吐出される気泡により発生する水流を遮断する遮断板を有する好気消化槽。
（２）項（１）において、好気消化部が、遮断板により水流が遮断された空間に、濾床を有する好気消化槽。
（３）項（１）又は（２）において、固液分離部と好気消化部とが、互いを連通させる連通部を有し、固液分離部が、その底部に堆積した固形物又は汚泥を、好気消化部へと移送する移送手段を有する好気消化槽。
（４）項（１）乃至（３）の何れかにおいて、好気消化部が、遮断板により水流が遮断された空間に、攪拌装置を有する好気消化槽。
（５）項（４）において、攪拌装置が、間欠的に気泡攪拌運転され、この気泡攪拌運転中に散気装置を停止する好気消化槽。
（６）項（１）乃至（５）の何れかに記載の好気消化槽を備えた汚水浄化槽。

本発明によれば、汚泥消化率が高く、固液分離機能に優れた好気消化槽を提供することができる。
遮断板により水流が遮断された空間に濾床を設置した場合は、汚泥が濾床に捕捉され高濃度に濃縮されるため、嫌気消化率が向上する。
固液分離部と好気消化部との連通部、及び、好気消化部への移送手段を設けた場合は、上記空間に、固液分離部にて分離された固形物又は高濃度の汚泥が移送され、貯留される確率が高まるため、さらに嫌気消化率が向上する。
撹拌装置を設けた場合は、上記空間内の嫌気消化された汚泥と、好気消化部内を旋回している汚泥が、撹拌によりその一部または全部が入れ換わるため、さらに効率よく消化が進行する。しかし、常時撹拌した場合は、上記空間に酸素が持ち込まれるため、嫌気消化が出来ない。そこで間欠的に撹拌することで、嫌気消化を妨げないようにする。撹拌中に散気装置を停止させることで、好気消化部内を旋回流が停止するため、上記空間内の沈降汚泥が、固液分離部移流することを防止できる。更に、気泡撹拌とすることで、散気装置の動力源と共通化が図れるため、特別な動力源を必要とせず、施工の簡略化やコストダウンが可能になる。

本発明にて述べる固液分離部は、固液分離機能を有してい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。捕捉性が弱いため、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。
固液分離部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る。

本発明にて述べる好気消化部は、槽内の一部また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、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したほうがよい。

本発明にて述べる散気装置は、好気消化部に設置される。散気装置は、酸素溶解効率を上げるため、好気消化部の底部近傍に設置することが望ましく、少風量でも効率よく好気性消化が可能となる。更に底部近傍に設置することで水流も早くなるため、底部に死水域ができることを防止できる。

本発明にて述べる遮断板は、好気消化部の下部に設置される。散気装置から吐出する気泡によって発生する水流を、遮断し弱めることができれば、遮断板の形状は特に制限されるものでない。
遮断板によって水流の影響を受けない空間が形成され、この空間には、好気消化部内で消化された汚泥が沈降し貯留され嫌気消化される。

本発明にて述べる遮断板によって形成された空間に設ける濾床は、微生物の定着を図り、嫌気消化を促進させる。濾床材は、板状、網様板状、網様円筒状、骨格様球状等が用いられる。また、濾床下に沈降した汚泥は清掃時に引抜きできるように、濾床には清掃孔を設けることが好ましい。

本発明にて述べる連通部は、固液分離部と好気消化部とを、下部にて連通させている。連通部の開口面積、形状は、特に制限されるものではなく、固液分離部からの沈降物がスムーズに移流できれば、例えば管状のものでもよい。
望ましくは、固液分離部の底部をホッパー構造とし、集泥効率を向上させるとともに、連通部から好気消化部への固形物または汚泥をスムーズに移流させるよう、固液分離部と好気消化部との間に仕切板を設け、この仕切板の下部を固液分離部側に曲げて傾斜面を形成させることが好ましい。
更に望ましくは、散気装置を、固液分離部と好気消化部との連通部近傍の水流が、固液分離機能によって固液分離部底部に集まった固形物または汚泥を引き出す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または更に下方に設置することで水流が増し、固液分離部の汚泥界面（上澄水と汚泥の境界面）の上昇を抑制し、汚泥が後段に流出することを防止できる。

本発明にて述べる移送手段は、固液分離部にて分離された被処理水中の固形物または汚泥を移送できれば、特に制限されるものではなく、具体的にはエアリフトポンプが好適に用いられる。エアリフトポンプの吸込口は、連通部近傍、吐出口は、好気消化部上部に設置することで、更に汚泥界面の上昇を抑制できる。

本発明にて述べる撹拌装置は、遮断板によって水流が遮断された空間の、沈降汚泥を撹拌させるものであれば特に制限はないが、空気散気による撹拌装置が好適に用いられる。
撹拌装置は、通常運転せず停止している。空間部分では、遮断板によって水流が遮断されているため汚泥が沈降し、やがて溶存酸素の持ち込みがないため、嫌気化し嫌気消化される。そこで、不定期または定期的な撹拌装置の間欠運転により、この空間部の沈降汚泥を撹拌して、その一部または全部を好気汚泥と入れ換えすることにより、好気消化部内の汚泥は消化率が向上する。

本発明にて述べる汚水浄化槽は、先に述べた好気消化槽を備えるものであり、この好気消化槽の下流側に、嫌気処理槽、好気処理槽、固液分離槽、消毒槽を備えることができる。

以下、本発明の実施例を図面により説明する。図１は本発明に係る１つの実施例である好気消化槽の立面図である。
初めに、汚水は、流入口２を通って好気消化槽１内部の固液分離部１０に流れ込む。流れ込んだ汚水は、固液分離部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から好気消化部２０へと送られる。

好気消化部２０には、散気装置２１が底部近傍に設置されている。固形物および汚泥は、散気装置２１から吐出させる気泡によって好気反応が起こり消化される。好気消化された汚泥は、連通部１１を通じ固液分離部１０に戻され、再度固液分離され、上澄水は移流部１２から後段へ移送される。

好気消化部２０内では、散気装置２１より発生した気泡による水流によって、汚水が旋回している。この旋回流を遮断し弱めるため、遮断板２２が、好気消化部２０の下部に設置されている。望ましくは、遮断板２２は底部に接するように設置する。
遮断板２２によって形成される空間部２３では、水流が無いため酸素が供給されず、嫌気状態になる。好気消化部２０内で好気消化された汚泥の一部は、この空間部２３で貯留され、嫌気消化される。嫌気消化された後、ガスと共に空間部２３から浮上した汚泥は、旋回流により好気消化された汚泥と混合し再び好気消化される。このように好気〜嫌気〜好気が繰り返され、消化率が向上し汚泥量の削減を図ることができる。

図２は本発明に係る他の実施例である好気消化槽の概略立面図である。以下、先の実施例との違いを説明する。
空間部２３は、濾床２４を有し、濾床２４には清掃時の洗浄の容易さを考慮して単位容積あたりの充填個数の少ない網様円筒状の濾材が充填されている。また、濾床２４には、前記清掃時に、濾床２４の下方に溜まった汚泥が引抜きし易いように清掃孔（図示略）を設けてある。
好気消化部２０内で旋回している汚泥は、その一部が遮断板２２によって旋回が遮断され、空間部２３に滞留する。空間部２３には、濾床２４が設けてあり、汚泥はこの濾床２４に捕捉されることで、嫌気消化・濃縮が促進される。濾床２４で嫌気消化された汚泥は、濾床２４下方に沈降し貯留され、また、ガスと共に空間部２３から浮上した汚泥は、旋回流により好気消化された汚泥と混合し再び好気消化される。

図３は本発明に係る更に他の実施例である好気消化槽の概略立面図である。同じく、先の実施例との違いを説明する。
固液分離部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、固液分離部１０の下部のホッパー構造によって集められ、下部に設置された連通部１１から好気消化部２０へ移送される。
好気消化部２０には、散気装置２１が、連通部１１下方近傍に、散気装置２１より発生した気泡が固液分離部１０に入らないように（散気装置２１を仕切板１３の下端位置よりも好気消化部２０側に）、設置されている。固液分離部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って、連通部１１を通じて引き出され、好気消化部２０にて好気消化される。処理が進行すると、好気消化部２０内の汚泥濃度が上昇し、連通部１１を通じて、固液分離部１０の汚泥界面が上昇してくるが、吸込口が連通部近傍、吐出口が好気消化部２０上部となる移送ポンプ１４を設置することで、連通部１１近傍の汚泥を好気消化部２０に移送するため、汚泥界面の上昇を抑制できる。

図４は本発明に係る更に他の実施例である好気消化槽の概略立面図である。同じく、先の実施例との違いを説明する。
撹拌装置２５は、遮断板２２によって水流が遮断された空間部２３の下部に設置される。撹拌装置２５は、散気装置２１に空気を送り込むブロワ（図示略）と、開閉弁を介して連結配管されており、運転時には、空気散気により沈降汚泥が気泡撹拌される。嫌気化した沈降汚泥は、撹拌時にその一部または全部が好気消化部２０内を回遊している好気汚泥と入れ換わる。入れ換わる事で、好気消化部２０の消化率が向上する。

通常、撹拌装置２５は、運転せず停止している。空間部２３では、遮断板２２によって水流が遮断され、汚泥が沈降する。撹拌装置２５の運転は、タイマー等によって定期的に、具体的には１日に１〜２回、流入の無い深夜に３〜１５分間程度行われる。撹拌時間は、タイマー等によって変更可能にする。使用開始直後や清掃直後等の汚泥の少ない時期は、撹拌時間は短くてよいが、清掃直前等の汚泥濃度が高い時期は撹拌時間を長くする。
攪拌装置２５の運転時には、撹拌装置２５から空気が散気され、沈降汚泥が気泡の上昇流とともに舞い上がり、その一部または全部が好気消化部２０内を回遊している好気汚泥と入れ換わる。この時、好気消化部２０の散気装置２１からの気泡散気は停止しており、沈降していた汚泥が、固液分離部１０に移流することを防止する。尚、図４は、撹拌装置が運転している状態を示している。

本発明に係る１実施例である好気消化槽の概略立面図である。 本発明に係る他の実施例である好気消化槽の概略立面図である。 本発明に係る更に他の実施例である好気消化槽の概略立面図である。 本発明に係る更に他の実施例である好気消化槽の概略立面図である。

符号の説明

１…好気消化槽、２…流入口、１０…固液分離部、１１…連通部、１２…移流部、１３…仕切板、１４…移送ポンプ、２０…好気消化部、２１…散気装置、２２…遮断板、２３…空間部、２４…濾床、２５…撹拌装置

Claims (6)

1. 汚水が流れ込む固液分離部と、
   この固液分離部にて汚水から分離された固形物又は汚泥を好気消化する好気消化部と、
   この好気消化部に気泡供給する散気装置とを備え、
   上記固液分離部と上記好気消化部とは、互いに下部で連通しており、
   上記散気装置は、上記好気消化部内に設置されており、
   上記好気消化部が、上記散気装置より吐出される気泡により発生する水流を遮断する遮断板を有し、
   上記遮断板が、上記好気消化部の下部に設置され、上記好気消化部の下部に上端が開放された空間を形成している好気消化槽。
2. 請求項１において、好気消化部が、遮断板により水流が遮断された空間内の上部に、濾床を有する好気消化槽。
3. 請求項１又は２において、固液分離部が、下部をホッパー構造とし、固液分離部の底部に堆積した固形物又は汚泥を、好気消化部へと移送する移送手段を有する好気消化槽。
4. 請求項１乃至３の何れかにおいて、好気消化部が、遮断板により水流が遮断された空間内の下部に、攪拌装置を有する好気消化槽。
5. 請求項４において、攪拌装置が散気装置に空気を送り込むブロワと連結配管されて空気散気により気泡撹拌するものであって、間欠的に気泡撹拌運転され、この気泡撹拌運転中に散気装置を停止する好気消化槽。
6. 請求項１乃至５の何れかに記載の好気消化槽を備えた汚水浄化槽。

Images