JP6101107B2 - エアリフトポンプを有する汚水浄化槽及び当該汚水浄化槽の運転方法 - Google Patents
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Description
循環水を嫌気処理槽に移送することにより、汚水の流入のない時間帯でも嫌気処理槽で処理された処理水が順次、好気処理槽に移流して好気処理槽で処理を受けることができる。したがって、循環水の移送がない場合よりも効率的な処理が可能となる。さらに、循環水として移送される処理水には好気処理槽で硝化された亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素が含まれており、この処理水が移送されると、嫌気処理槽では脱窒反応が生じるため、処理水中から窒素が除去される。
これらの利点から、嫌気処理と好気処理を組み合わせた処理方式において、好気処理槽の処理水の一部を循環水として嫌気処理槽に移送する機能が採用されている。
特に、微生物の増殖速度の速い好気処理槽では、嫌気処理槽に比べて生物体への転換量が多くなる。処理対象人員が5〜50人に該当する小規模合併処理浄化槽では、好気処理槽の濾材に付着した生物膜が肥厚化するので、定期的に生物膜を剥離させる洗浄が必要になる。また、近年では、好気処理槽として生物濾過槽を採用するケースが増加しつつある。生物濾過槽においては、槽内の濾床に充填されている担体(濾材)が、処理水中の浮遊物質(SS)を捕捉するため、目詰まり防止を目的として濾床を定期的に洗浄することが必要になる。濾床の洗浄は、ばっ気を行うことにより付着した生物膜又は浮遊物質を剥離させて行うことができる。
このように、嫌気処理と好気処理を組み合わせた処理方式を有する汚水浄化槽では、好気処理槽で肥厚化した生物膜や濾床で捕捉した浮遊物質を洗浄排水として嫌気処理槽へ移送する機能が採用されている。
(1)前段処理槽とその後段に配される好気処理槽とを有する汚水浄化槽であって、前記好気処理槽の濾床をばっ気により洗浄するばっ気洗浄装置と、前記好気処理槽内又はその後段に配され、前記好気処理槽で処理水を好気処理する通常運転状態の場合に前記好気処理槽で処理された処理水の一部を循環水として前段処理槽に移送し、前記好気処理槽の濾床を洗浄する場合に前記ばっ気洗浄装置による洗浄により発生する洗浄排水を前段処理槽に移送するエアリフトポンプと、を有し、前記エアリフトポンプが、前記循環水及び洗浄排水の移送経路となる揚水管と、前記揚水管に接続され、前記通常運転状態の場合に前記循環水を揚水するために必要な空気を供給する第1空気配管と、前記揚水管に接続され、前記濾床を洗浄する場合に前記循環水よりも多量の前記洗浄排水を揚水するために必要な空気を供給する第2空気配管と、を備えていることを特徴とする汚水浄化槽。
(2)前記第1空気配管の経路中に供給する空気量を調整するためのオリフィス又は空気調整バルブが設けられていることを特徴とする項(1)に記載の汚水浄化槽。
(3)前記第2空気配管の経路中に供給する空気量を調整するためのオリフィス又は空気調整バルブが設けられていることを特徴とする項(1)又は(2)に記載の汚水浄化槽。
(4)前記第2空気配管の開口部が、前記第1空気配管の開口部より深い位置に形成されていることを特徴とする項(1)から(3)の何れか一項に記載の汚水浄化槽。
(5)前記第2空気配管の管径が、前記第1空気配管の管径より大きく形成されていることを特徴とする項(1)から(4)の何れか一項に記載の汚水浄化槽。
(6)前記前段処理槽が、嫌気処理槽であることを特徴とする項(1)から(5)の何れか一項に記載の汚水浄化槽。
(7)前段処理槽とその後段に配される好気処理槽とを有する汚水浄化槽の運転方法であって、前記汚水浄化槽が、前記好気処理槽の濾床をばっ気により洗浄するばっ気洗浄装置と、前記好気処理槽内又はその後段に配され、前記好気処理槽で処理水を好気処理する通常運転状態の場合に前記好気処理槽で処理された処理水の一部を循環水として前段処理槽に移送し、前記好気処理槽の濾床を洗浄する場合に前記ばっ気洗浄装置による洗浄により発生する洗浄排水を前段処理槽に移送するエアリフトポンプと、を有し、前記エアリフトポンプが、前記循環水及び洗浄排水の移送経路となる揚水管と、前記揚水管に接続される第1空気配管及び第2空気配管を備えており、前記通常運転状態の場合に、第1空気配管に空気を供給することによって前記循環水を揚水し、前記濾床を洗浄する場合に前記ばっ気洗浄装置に空気を供給するとともに第2空気配管に空気を供給することによって前記循環水よりも多量の前記洗浄排水を揚水することを特徴とする汚水浄化槽の運転方法。
したがって、これらの2系統の空気配管に循環水を移送するための空気、又は洗浄排水を移送するための空気をそれぞれ供給することによって、好気処理槽で処理水を好気処理してその一部を循環水とする通常運転状態の場合と、好気処理槽の濾床を洗浄して洗浄排水を前段処理槽へ移送する場合において、循環水又は洗浄排水として適正な水量の移送水を前段処理槽に移送することができる。即ち、1つのエアリフトポンプで量の異なる循環水と洗浄排水を移送することができるため、構造が単純となり、コストが低減され、保守点検作業を軽減することができる。
また、循環水よりも移送水量の多い洗浄排水が定期的にエアリフトポンプ内に通水されるので、揚水管の内部において生物膜の肥厚化を抑制することができ、循環水の移送水量を安定化することができる。
また、嫌気処理槽は、2室に区分することが可能であり、沈殿分離槽と嫌気濾床槽を組み合わせて用いることもできる。近年では、特許第4702748号公報にみられるように、沈殿分離槽にばっ気型の汚泥貯留部を組み込んだものも考案されているが、本発明においても、ばっ気型の汚泥貯留部を嫌気処理槽に組み合わせることも可能である。
また、好気処理槽は、2室に区分することが可能であり、接触ばっ気槽と生物濾過槽を組み合わせて用いることもできる。
なお、特開平11−676号公報には、揚水管に2つの空気配管が接続されている循環エアリフトポンプが開示されている。この循環エアリフトポンプは、循環水量を少量に調整するために吸込み口に絞り部が設けられており、当該絞り部を設けたことによって揚水が通過する通路が狭くなるため、汚泥や生物膜による閉塞を防ぐ目的で2つ目の空気配管から供給される空気によって間欠的に洗浄するという構成を有している。
本発明において第1空気配管にオリフィスや空気調整バルブを設ける場合においては、適量の空気を送気することで適量の循環水を移送することが可能となるため、吸込み口に絞り部を設ける必要がない。
前記の従来技術は、吸込み口に絞り部を設けたことによる課題を解決するためのものであり、本発明とは前提とする技術が異なる。本発明の汚水浄化槽は、2種類(循環水と洗浄排水)で、かつ、水量の異なる排水を1つのエアリフトポンプで移送することを目的としており、前記の従来技術とは全く目的・効果の異なるものと言える。
図1(a)〜(c)に示す汚水浄化槽1は、周壁1Aと底壁1Bと天井壁1Cにより構成された槽構造の内部に、上流側から順に嫌気処理槽(前段処理槽)30と好気処理槽31と処理水槽6、消毒槽7を配置している。
汚水浄化槽1においてその入口側の一端に流入口24が出口側の一端に流出口23が形成され、流入口24側から流出口23側にかけて順次間隔をあけて仕切壁1D、1Eが形成されている。また、仕切壁1Eによって、嫌気処理槽30側と好気処理槽31、処理水槽6、消毒槽7側とが区分されている。
さらに、図1(a)に示すように、仕切壁1Eの下流側には、並列するように仕切壁1F、1Gが形成されており、仕切壁1F、1Gによって仕切られた領域は、仕切壁1F、1Gと直交するように仕切壁1Hが設けられている。仕切壁1F、1G、1Hによって、前記仕切壁1Eの下流側は、4つの槽に区分されており、上流側から2槽が、好気処理槽31となっている。好気処理槽31として好気濾床槽が採用され、上流側から接触ばっ気部4と生物濾過部5に区分されている。また、前記好気処理槽の後段には、処理水槽6、消毒槽7が配置されている。
同様に、嫌気濾床槽第2室3は、隔壁9Bによって、濾床9と移流部26に区分され、濾床9の上下には、濾材として充填された骨格球状濾材を通すことは無いが、処理水を通す濾材流出抑止板9A、9Aが設けられている。
これらの濾床8、9を処理水が通過することにより、処理水(汚水)中に含まれる固形物を捕捉し、さらに網様円筒状濾材及び骨格球状濾材に付着した微生物により、汚水中に含まれる有機物と捕捉した固形物の分解を行う。
嫌気濾床槽第1室2において、濾床8の上方には、生物反応により生じたガスと一緒に浮上した汚泥をスカムとして貯留するスカム貯留部2aが設けられ、下方には、消化して細かくなり沈降した汚泥を堆積汚泥として貯留する汚泥貯留部2bが設けられている。
同様に、嫌気濾床槽第2室3において濾床9の上方には、生物反応により生じたガスと一緒に浮上した汚泥をスカムとして貯留するスカム貯留部3aが設けられ、下方には、消化して細かくなり沈降した汚泥を堆積汚泥として貯留する汚泥貯留部3bが設けられている。
また、浴槽排水等のように短時間で多くの水量が流入する場合に貯留しておくスペースとして、嫌気処理槽30(嫌気濾床槽第1室2及び嫌気濾床槽第2室3)の上部に流量調整部11を設けている。
嫌気処理槽30にて嫌気処理された汚水は、流量調整装置10により好気処理槽31の接触ばっ気部4移送される。この流量調整装置10により汚水の移送量を調節することにより、嫌気処理槽30の内部に収容される汚水量を図1(b)に示すL.W.L(低水位)からH.W.L(高水位)の間に調整しながら汚水処理を行うことができる。即ち、流量調整部11に一時的に処理水を貯留することが可能となり、流入水の水量負荷を緩和することができる(流量調整機能、あるいは、ピークカット機能)。
なお、本実施例の汚水浄化槽1は流量調整機能を有するが、本発明の汚水浄化槽は流量調整装置を有していなくとても良い。
好気処理槽31の接触ばっ気部4には濾床27が設けられ濾材としてヘチマ様板状濾材が充填されている。接触ばっ気部4の底部には、散気管14が設置されており、通常処理時には接触ばっ気部4はばっ気状態にある。
また、後段の処理水槽6と好気処理槽31の接触ばっ気部4とを隔てる仕切壁1Gの下部には、移流口17が設けられている。
処理水槽6には、貯留された処理水を嫌気処理槽30の嫌気濾床槽第1室2に移送するためのエアリフトポンプ18Aが設置してある。このエアリフトポンプ18Aは、処理水槽6から嫌気濾床槽第1室2に循環水及び洗浄排水を移送するために備えられている。
エアリフトポンプ18Aは、循環水及び洗浄排水の移送経路となる揚水管21と、当該揚水管21に各々接続された第1空気配管20A及び第2空気配管22Aと、前記第1空気配管20A及び第2空気配管22Aに空気を供給する空気供給装置40(図3(a)参照)から主に構成される。
図1(a)〜(c)に示すように、鉛直揚水部21aの下端部には吸込み口19が備えられており、処理水槽6の循環水又は洗浄排水は、吸込み口19から吸い込まれ、仕切壁1E、1Gに沿って鉛直に延びる鉛直揚水部21aを通り揚水される。揚水された循環水又は洗浄排水は、仕切壁1E、1Aを跨いで形成される水平導入部21cを通り、嫌気処理槽30の嫌気濾床槽第1室2の濾床8に移送される。
エアリフトポンプ18Aの吸込み口19は、処理水槽6において好気処理槽31の生物濾過部5と連結する移流口17付近に配置される。吸込み口19は、洗浄排水に含まれる浮遊物質をより確実に吸い込み嫌気処理槽30に移送するために、移流口17になるべく近い位置とすることが望ましい。
第1空気配管20A又は第2空気配管22Aから空気が供給されると、この空気は揚水管21の鉛直揚水部21a内部で気泡となり上昇する。このとき、気泡より上に位置する循環水又は洗浄排水は空気に押し上げられ鉛直揚水部21aの内部を気泡とともに上昇し、水平導入部21cとの接続部に到達する。さらに水平導入部21cを空気とともに進み、嫌気処理槽30の嫌気濾床槽第1室2の濾床8の上方で排出される。
また、気泡が揚水管21の鉛直揚水部21aを上昇するとともに、吸込み口19下からは新たな処理水(循環水又は洗浄排水)が呼び込まれる。
第1空気配管20Aと第2空気配管22Aは、エアリフトポンプの設計理論に基づき、上述した移送水量となるように、水面から第1及び第2空気配管20A、22Aの開口部20a、22aまでの距離である浸漬深さh1、h2、第1及び第2空気配管20A、22Aの管径d1、d2、揚水管21の鉛直揚水部21aの管径D等のパラメータを適宜設定する。
図3(a)に示すように、第1及び第2空気配管20A、22Aは、空気供給装置40と接続されている。また、第1及び第2空気配管20A、22Aの途中には空気供給量調整機構41、42がそれぞれ備えられている。
本実施例において、第1空気配管20Aに備えられた空気供給量調整機構41は、図3(b)に示すように、オリフィス41aと空気調整バルブ41bから構成されており、オリフィス41aによって空気の供給量を大きく調整し、さらに微調整を空気調整バルブ41bによって行う構成を有する。
また、第2空気配管22Aに備えられた空気供給量調整機構42も、同様にオリフィス42aと空気調整バルブ42bから構成されている。
したがって、第1空気配管20Aに備えられる空気供給量調整機構41(即ち、オリフィス41a及び空気調整バルブ41b)に対して、第2空気配管22Aに備えられる空気供給量調整機構42(即ちオリフィス42a及び空気調整バルブ42b)は、空気をより多く流す構造となっている。具体的には、空気供給量調整機構42のオリフィス42aが、空気供給量調整機構41のオリフィス41aに対して孔径が大きく形成され、空気がより多く流れるようになっている。
また、空気供給装置40の出力が、洗浄排水の揚水するための供給量と一致している場合は、第2空気配管22Aには、空気供給量調整機構42を設けず、第1空気配管20Aにのみ空気供給量調整機構41を設けても良い。
空気供給装置40には、第1及び第2空気配管20A、22Aがそれぞれ接続されている。空気供給装置40には切替弁40aが備えられており、空気の供給先を第1空気配管20Aと第2空気配管22Aの何れかに切り替えることができる。切替弁40aとしては、電磁弁や電動弁等を採用することができる。
なお、切替弁制御部40bによる切替弁40aの制御は、図1(b)、(c)に示す散気管(ばっ気洗浄装置)15に空気を送るブロワと同期して行うことが好ましい。即ち、散気管15に空気を送り濾床16を洗浄すると同時に、切替弁40aを動作させ第2空気配管22Aを経路として揚水管21に空気を供給する。これにより、洗浄によって発生した洗浄排水を即座に移送することが可能となる。また、散気管15への空気の供給を停止すると同時に、切替弁40aを動作させることで、第2空気配管22Aを経路とする揚水管21への空気供給を停止させ、第1空気配管20Aを経路とする揚水管21への空気供給に切り替え通常の運転状態である循環水の移送を開始することができる。
しかしながら、変形例の空気供給部51においては、2台の空気供給装置43、44が必要となる。したがって、コスト面を考慮すると一定の空気を供給する1台の空気供給装置40に第1空気配管20Aと第2空気配管22Aを接続し、切替弁40aによって空気の供給経路を切り替えることができる図3の空気供給部50を採用することが望ましい。
図2(b)〜(e)に示す第2〜第5実施例のエアリフトポンプ18B、18C、18D、18Eにおいて、先の第1実施例のエアリフトポンプ18Aと同等の構成要素には同一符号を付し、同一要素の説明は省略する。また、これらのエアリフトポンプ18B、18C、18D、18Eにおいて、空気供給装置40を含む空気供給部は、図3及び図4を基に説明した空気供給部50、51を採用することができる。
第2〜第5実施例のエアリフトポンプ18B、18C、18D、18Eは、第1実施例のエアリフトポンプ18Aと比較して、第1及び第2空気配管の構成に違いを有する。
したがって、実施例4、5のエアリフトポンプ18D、18Eは、水面から合流配管32D(32E)の開口部32aまでの距離である浸漬深さh3、第1及び第2空気配管20D、22D(又は20E、20E)の管径d1、d2、並びに合流配管32D(32E)の管径d3、揚水管21の鉛直揚水部21aの管径D等のパラメータ等を適宜選択することによって、上述した循環水と洗浄排水の各移送水量となるように設計することができる。
また実施例1のエアリフトポンプ18Aと同様に、送気する空気量を調整するオリフィスや空気調整バルブ(空気供給量調整機構41、42)を設けることができ、この場合は、合流点33D(33E)以前の第1及び第2空気配管20D、22D(又は20E、20E)の経路途中に設けることで、合流配管32D(32E)の開口部32aから、循環水及び洗浄排水に応じた空気を供給することができる。
まず、処理水は、流入口24を通って、汚水浄化槽1内部の嫌気濾床槽第1室2に流入する。嫌気濾床槽第1室2では、処理水が濾床8を通過する際に、固形物の捕捉と、濾床8に付着している微生物による有機物の分解や亜硝酸性窒素及び硝酸性窒素の脱窒が行われる。嫌気濾床槽第1室2で処理された処理水は、移流部25に移り、嫌気濾床槽第2室3に移流する。
通常運転では、第1空気配管20Aに空気が供給され、第2空気配管22Aには空気が供給されないようになっており、移送先の嫌気濾床槽第1室2には、処理水を循環水として流入水量(日平均汚水量)の約3倍になるように移送している。
消毒槽7に移流した処理水は、薬剤筒に内装した塩素系固形消毒材と接触して消毒されて、流出口23から汚水浄化槽1外に流出している。
図2(a)を基に第1実施例として説明したエアリフトポンプ18Aを用いて本発明の効果を確認した。
本実施例で使用したエアリフトポンプ18Aは、揚水管21として管径D(内径)30mmの塩ビパイプ(VP30)、第1空気配管20A及び第2空気配管22Aとして管径d1、d2(内径)13mmの塩ビパイプ(VP13)を使用した。これらを組み立て、処理水槽6の水面(汚水浄化槽1の底壁1Bから1240mmの水位)に対して、揚水管21の浸漬深さが1190mm、揚程が160mm、第1空気配管20Aの浸漬深さh1が1100mm、第2空気配管22Aの浸漬深さh2が1150mm(揚水管21との接続が直角になるので、第2空気配管22Aの中心で表示)とした。
また、第1空気配管20Aには、空気供給量調整機構41として直径1.4mmのオリフィス41aが設けられている。また、第2空気配管22Aには空気供給量調整機構42として直径2.3mmのオリフィス42aが設けられている。
このように、本発明により1つのエアリフトポンプ18Aによって、循環水又は洗浄排水として適正な水量の移送水を移送することができることが確認された。
なお、洗浄排水は、運転時間の経過とともに好気処理槽31及び処理水槽6の水位が低下し、これに伴い移送水量も低下するため洗浄開始直後の水量で示した。
Claims (7)
- 前段処理槽とその後段に配される好気処理槽とを有する汚水浄化槽であって、
前記好気処理槽の濾床をばっ気により洗浄するばっ気洗浄装置と、
前記好気処理槽内又はその後段に配され、前記好気処理槽で処理水を好気処理する通常運転状態の場合に前記好気処理槽で処理された処理水の一部を循環水として前段処理槽に移送し、前記好気処理槽の濾床を洗浄する場合に前記ばっ気洗浄装置による洗浄により発生する洗浄排水を前段処理槽に移送するエアリフトポンプと、を有し、
前記エアリフトポンプが、前記循環水及び洗浄排水の移送経路となる揚水管と、
前記揚水管に接続され、前記通常運転状態の場合に前記循環水を揚水するために必要な空気を供給する第1空気配管と、
前記揚水管に接続され、前記濾床を洗浄する場合に前記循環水よりも多量の洗浄排水を揚水するために必要な空気を供給する第2空気配管と、を備えていることを特徴とする汚水浄化槽。 - 前記第1空気配管の経路中に供給する空気量を調整するためのオリフィス又は空気調整バルブが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の汚水浄化槽。
- 前記第2空気配管の経路中に供給する空気量を調整するためのオリフィス又は空気調整バルブが設けられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の汚水浄化槽。
- 前記第2空気配管の開口部が、前記第1空気配管の開口部より深い位置に形成されていることを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の汚水浄化槽。
- 前記第2空気配管の管径が、前記第1空気配管の管径より大きく形成されていることを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の汚水浄化槽。
- 前記前段処理槽が、嫌気処理槽であることを特徴とする請求項1から5の何れか一項に記載の汚水浄化槽。
- 前段処理槽とその後段に配される好気処理槽とを有する汚水浄化槽の運転方法であって、
前記汚水浄化槽が、
前記好気処理槽の濾床をばっ気により洗浄するばっ気洗浄装置と、
前記好気処理槽内又はその後段に配され、前記好気処理槽で処理水を好気処理する通常運転状態の場合に前記好気処理槽で処理された処理水の一部を循環水として前段処理槽に移送し、前記好気処理槽の濾床を洗浄する場合に前記ばっ気洗浄装置による洗浄により発生する洗浄排水を前段処理槽に移送するエアリフトポンプと、を有し、
前記エアリフトポンプが、前記循環水及び洗浄排水の移送経路となる揚水管と、
前記揚水管に接続される第1空気配管及び第2空気配管を備えており、
前記通常運転状態の場合に、第1空気配管に空気を供給することによって前記循環水を揚水し、
前記濾床を洗浄する場合に前記ばっ気洗浄装置に空気を供給するとともに第2空気配管に空気を供給することによって前記循環水よりも多量の前記洗浄排水を揚水することを特徴とする汚水浄化槽の運転方法。
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