JP6280273B1 - 汚水浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】活性汚泥法における汚水浄化装置において、散気管またはメンブレンによるエアレーションを行わずに原水に含まれる汚泥を短時間で効率よく分解して浄水化する。【解決手段】沈殿分離された汚水からなる原水を送液する原水管と、一度浄化した処理水と空気を静止型混合器により混合溶解させて生成した超微細気泡からなる高濃度酸素活性水を送液する送液管と、前記原水管に送液管を連結して下流側に原水と高濃度酸素活性水を混合生成してなる活性混合水を送液する二次原水管と、前記二次原水管から送液された活性混合水を攪拌混合して微生物の反応を促進させる第１生物反応槽と、前記第１生物反応槽内の活性混合水で反応させた汚泥反応水を開口部からオーバーフローさせて貯留し、貯留した汚泥反応水を汚泥フロックと上澄み水とに沈殿分離させる沈殿槽とからなることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、下水、産業排水、工業排水などの汚水に含まれる有機物を活性汚泥法により除去する汚水浄化装置に関する。

従来より、下水、産業排水、工業排水などの汚泥水処理方法として多種多様な方法があるが、経済的またはエコであることから、汚泥水に含まれる微生物により汚泥を処理する活性汚泥法（生物科学的処理）による浄化装置が広く使用されている。

この活性汚泥法の代表的な浄化装置６０は図１１に示すごとく、浄化装置に流入した下水、産業排水、工業排水などの汚泥水を一次沈殿槽６１で嫌気性微生物により懸濁物が沈殿除去され、次いで、沈殿除去された上澄み水（原水）を生物処理槽（曝気槽）６３に送られ、この生物処理槽内６３で原水をエアーレーションにより微生物の活性を促進させて有機物を分解、除去している。さらに、生物処理槽６３で分解、除去された処理水は、二次沈殿槽６５に送られて沈殿槽内でさらに時間（２〜３時間）をかけて沈殿除去した後、上澄み水を河川または下水に放流し、汚泥は水分を抜いてからセメント剤や飼料などにリサイクルされる。
前記生物処理槽６３では、原水をエアーレーションにより分解、除去する際、二次沈殿槽６５で沈殿分離して処理された汚水（活性汚泥水）の一部を再度、生物処理槽６３に還流させ、該活性汚泥水に含まれる好気性微生物により原水に含まれる有機物を効率的に分解除去している。

前記生物処理槽６３は、微生物の活性を促進させるため、前記したごとく、二次沈殿槽６５で沈殿分離して処理された好気性微生物を大量に含有する活性汚泥水を再度生物処理槽６３に還流させ、該生物処理槽内に送気された空気によるエアーレーションにより攪拌して高濃度な溶存酸素水状態にして好気性微生物の活性を促進させている。そのため生物処理槽６３の底面全体に散気管やメンブレンを配置して液中に大量の空気を供給して気泡を放出させることにより溶存酸素水状態にしている。

したがって、前記生物処理槽６３には、好気性微生物の活性を促進させるために大量の空気をブロアにより常に送り続けなければならない。そのためブロアを駆動させるための電力コストが高く大変不経済である。一方、原水に含まれる有機物をより効率的に微生物に処理させるために、溶存酸素水に含まれる空気の気泡を微細化して効率よく接触酸化されるようにした生物処理装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平０７−２４１５９２号 特開平１０−１５１４７５号

しかし、前者の発明は、原水に含まれる有機物を微生物で処理したフロックを微細気泡に付着浮上させ、更に流体に凝集剤を注入して汚水処理を行っており、活性汚泥法による活性汚泥水を再利用していないため浄化効率が悪い。

後者は、気泡を微細化しているが、ナノバブルの段階まで細分化せず、酸化槽内で担体と呼ばれる粒状物を浮遊させ、この担体に活性汚泥を付着増殖させて上澄み水とフロックとを分離させるもので、酸化槽に浮遊させる担体と、下面に支持床と、上方にメッシュ板などを取付けるため構造が複雑で処理効率が悪いなどの問題点を有している。

そこで、本発明は、従来から汚泥水の浄化法として行われている活性汚泥法による汚水処理装置において、二次沈殿槽で生成された活性汚泥水を再度、生物処理槽（曝気槽）に還流して原水と混合させて効率的に好気性微生物を反応させるためのエアレーションの代わりに、静止型混合器により空気と活性汚泥水を混合溶解させて生成した超微細気泡からなる高濃度酸素活性水（ナノバブル）を、処理対象である原水に連続添加して混合させた活性混合水を生物処理槽に流入させて微生物を活発に反応促進させて反応処理時間を短くし、また、前記した高濃度酸素活性水の生成に、静止型混合器を使用して二次処理水と空気を混合することにより、ブロアによる散気式エアーレーションに比べ、空気消費量と二次処理水の使用量を減少させることができるので、消費電力を節電して効率的で経済的な汚泥浄化装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、活性汚泥法における汚水処理装置において、沈殿分離された汚水からなる原水を送液する原水管２７と、一度浄化された処理水と空気を静止型混合器３１により混合溶解させて生成した超微細気泡からなる高濃度酸素活性水（ナノバブル）を送液する送液管３３と、前記原水管２７に送液管３３を連結して下流側に原水と高濃度酸素活性水を混合生成してなる活性混合水を送液する二次原水管２８と、前記二次原水管２８から送液された活性混合水を攪拌混合して微生物の反応を促進させる開口部１７を有した有底筒状の第１生物反応槽１６と、前記第１生物反応槽１６内の活性混合水を反応させた汚泥反応水を開口部１７からオーバーフローさせて貯留し、貯留した汚泥反応水を汚泥フロックＸと上澄み水Ｙとに分離させる沈殿槽３とからなり、前記二次原水管２８は、第１生物反応槽１６の開口部１７から挿入して吐出口２９を内底部近傍に位置し、二次原水管２８から吐出する活性混合水を内底面に激しく衝突させて乱流を生じさせて槽内の微生物を活性反応させて上昇させながら開口部１７から汚泥反応水としてオーバーフローさせて沈殿槽３に貯留させ、微生物が付着した有機物は汚泥フロックＸとなり沈殿し、上澄み水Ｙは開口部６から回収流路１１にオーバーフローさせて放流水として外部に放流してなることを特徴とする。また、前記沈殿槽３は、タワー型に形成し、軸心方向の同心円状に第１生物反応槽１６と、その外側に反応促進槽２２を位置し、沈殿槽３の下方に設けた沈殿部４に汚泥フロックＸを堆積させ、該沈殿部に設けた汚泥排水路５から汚泥排水管８を通ってポンプ７で汚泥フロックＸを外部に排水し、前記汚泥排水管８の途中に連結した分岐管３５から汚泥フロックＸの一部を再度、活性汚泥水として空気と合流させて静止型混合器３１に送液して混合溶解させて超微細気泡からなる高濃度酸素活性水を生成してなることを特徴とする。さらには、前記第１生物反応槽１６は、開口部１７を前記沈殿槽３の開口部６および反応促進槽２２の開口部２３より高く位置し、下端を沈殿槽３に設けた沈殿部４の近傍に位置し、第１生物反応槽１６の下端一側に開閉弁１９を有したドレーンパイプ１８を連結してなることを特徴とする。さらにはまた、前記反応促進槽２２は、全体を筒状に形成して開口部２３を沈殿槽３の開口部６よりも高く、前記第１生物反応槽１６の開口部１７より低く位置し、開口部２４を前記第１生物反応槽１６の上から約半分の長さに位置してなり、第１生物反応槽１６からオーバーフローさせた汚泥反応水が沈殿槽３の全体に拡散するのを防止し、汚泥反応水を汚泥フロックＸと上澄み水Ｙとにゆっくりと静かに分離させてなることを特徴とする。また、前記第１生物反応槽１６は、内底面附近に水流攪拌部４０を設け、該水流攪拌部と内底面との間に二次原水管２８の吐出口２９を位置してなることを特徴とする。さらに、前記水流攪拌部４０が、中央に孔４２を有した円盤状の邪魔板４１であることを特徴とする。さらにはまた、前記水流攪拌部４０が、スタティックミキサー４３であることを特徴とする。また、前記水流攪拌部４０が、前記邪魔板４１とスタティックミキサー４３とからなることを特徴とする。

したがって、沈殿分離された汚水からなる原水と、浄化装置で浄化された処理水の一部（以下、活性汚泥水という。）を再度、空気と混在させて静止型混合器３１に送液して混合溶解させ、超微細気泡からなる高濃度酸素活性水（ナノバブル）を生成し、活性汚泥水に大量に含まれる好気性微生物を再利用して原水に含まれる有機物を効率的に処理することができる。また、高濃度酸素活性水は、気泡（ナノバブル）が液中に滞留する時間が長いので活性混合水に含まれる好気性微生物の活動を長時間反応促進させることができる。さらに、好気性微生物の活発な反応により有機物に微生物を付着させて汚泥反応水として開口部１７から反応促進槽２２にオーバーフローさせ、汚泥反応水を反応促進槽２２でゆっくりと穏やかに反応させて汚泥フロックＸと上澄み水Ｙとに効率的に分離させることができる。さらに、反応促進槽２２で分離した汚泥反応水は、微生物が付着した汚泥フロックＸは沈殿し、上澄み水Ｙは、開口部２４から沈殿槽３に流入してから流上して開口部６から回収流路１１にオーバーフローして放流管１２から放流水として外部に放流される。さらにはまた、静止型混合器３１により生成された高濃度酸素活性水は、空気と活性汚泥水とを同時に混合溶解させて液中に大量の超微細気泡を生成したことにより、従来のブロアによる送気に比べ空気の使用量を大幅に減少させることができ、また、電気使用量も大幅に減少させることができるので大変経済的である。さらには、沈殿槽３内に位置した第１生物反応槽１６は、下端を閉塞したことにより二次原水管２８から送水される活性混合水が直接沈殿槽３に流入することがないので、沈殿槽３内は、活性混合水の流入による乱流を防止することができ、また、沈殿槽３内に反応促進槽２２を設けたことにより、汚泥反応水を効率良く沈殿させることができる。さらには、反応促進槽２２を第１生物反応槽１６の外側上方に設けたことにより、汚泥反応水が直接沈殿槽３に流入して拡散するのを防止することができ、また、反応後の汚泥反応水を穏やかにゆっくりと分離させることができる。また、沈殿槽３は、タワー型に形成したことにより、浄化槽の設置面積を少なくすることができるので、狭い場所でも浄化施設を設置することができるので便利である。

請求項９の発明は、活性汚泥法における汚水処理装置において、沈殿分離された汚水からなる原水を送液する原水管２７と、一度浄化された処理水と空気を静止型混合器３１により混合溶解させて生成した超微細気泡からなる高濃度酸素活性水（ナノバブル）を送液する送液管３３と、前記原水管２７と送液管３３とを連結して下流側に原水と高濃度酸素活性水を混合生成してなる活性混合水を送液する三次原水管５０と、前記三次原水管５０から送液された活性混合水を攪拌混合して好気性微生物の活性反応を促進させる筒状で上下両端に開口部４６、４７を有した第２生物反応槽４５と、前記第２生物反応槽４５に流入した活性混合水を好気性微生物による活性反応を促進させて上方開口部４６から汚泥反応水としてオーバーフローさせて貯留する沈殿槽３とからなり、前記沈殿槽３内に位置させた前記三次原水管５０の吐出口５１を第２生物反応槽４５の下側開口部４７から内底部近傍に挿入し、三次原水管５０から送液された活性混合水を槽内で好気性微生物と有機物との活性反応を促進させて上昇させながら開口部４６から汚泥反応水としてオーバーフローさせて沈殿槽３内に貯留し、該沈殿槽内の汚泥反応水は、微生物が付着した有機物は汚泥フロックＸとなり沈殿し、上澄み水Ｙは開口部６から回収流路１１にオーバーフローさせて放流管１２から放流水として外部に放流してなることを特徴とする。また、前記沈殿槽３は、タワー型に形成してなり、軸心方向の同心円状に第２生物反応槽４５と、その外側に反応促進槽２２をそれぞれ位置し、下端沈殿部４に設けた汚泥排水路５に開閉弁１９を有したドレーンパイプ１８を取付け、上方開口部６の外側に設けた回収流路１１に接続した放流管１２から上澄み水Ｙを河川または下水道に放流すると共に、前記放流管１２に接続した分岐管１３から分水した上澄み水Ｙ（以下、活性汚泥水という。）を空気と共に再度、静止型混合器３１に送液して混合溶解させて超微細気泡からなる高濃度酸素活性水を生成してなることを特徴とする。さらには、前記第２生物反応槽４５は、開口部４６を前記沈殿槽３の開口部６より高く位置し、開口部４７を沈殿槽３の沈殿部４の近傍に位置してなることを特徴とする。さらにはまた、前記反応促進槽２２は、前記第２生物反応槽４５の外側で同心円状に位置し、開口部２３を沈殿槽３の開口部６よりも高く、前記第２生物反応槽４５の開口部４６より低く位置し、下端を前記第２生物反応槽４５の上から約半分の長さに位置してなり、第２生物反応槽４５内の活性混合水が反応して汚泥反応水となって第２生物反応槽４５の開口部４６から沈殿槽３内に直接拡散せずに反応促進槽２２内流入させてゆっくりと静かに反応させて汚泥フロックＸと上澄み水Ｙとに分離させてなることを特徴とする。また、前記第２生物反応槽４５は、下側開口部４７から挿入した三次原水管５０の吐出口５１の延長上に水流攪拌部４０を設けてなることを特徴とする。さらには、前記水流攪拌部４０は、スタティックミキサーであることを特徴とする。

したがって、沈殿分離された汚水からなる原水に、浄化装置で浄化された処理水の一部（以下、活性汚泥水という。）と、ブロアーにより送気させた空気とを、静止型混合器３１により混合溶解させて生成した超微細気泡からなる高濃度酸素活性水と原水とを混合させて生成した活性混合水を沈殿槽３内に設けた第２生物反応槽４５の開口部４７から送液することにより、活性混合水に含まれる好気性微生物を高濃度酸素活性水で活発に反応させて原水に含まれる有機物を好気性微生物で反応付着させて上端開口部４６から汚泥反応水として反応促進槽２２にオーバーフローさせ、該反応促進槽内に貯留した汚泥反応水は、微生物が付着した汚泥は汚泥フロックＸとなり沈殿し、上澄み水Ｙは、下側側開口部２４から沈殿槽３内に流入してから流上し、開口部６からオーバーフローして回収流路１１に流入して放流管１２から放流水として外部に放流する。また、前記高濃度酸素活性水は、静止型混合器３１により活性汚泥水と空気とを混合溶解させて超微細気泡（ナノバブル）を生成したことにより、気泡が液中に滞留する時間を長くすることができるので、好気性微生物の反応時間を長く反応させることができる。したがって、従来のブロアによる散気管方式の送気に比べ、空気の使用量を大幅に減少させることができ、その結果ブロアを駆動するモータの電気使用量も大幅に減少させることができるので大変経済的である。また、沈殿槽３内に位置した第２生物反応槽４５は、上下両端に開口部４６、４７を設け、三次原水管５０の吐出口５１を下側開口部４７より若干内部位置に挿入したことにより、開口部４７附近に陰圧が発生し、その結果、第２生物反応槽内に汚泥フロックＸの一部が乱流を伴って巻き込まれつつ活性混合水と混じり合うため、送水される活性混合水との活性反応をより効率的に行うことができる。また、第２生物反応槽４５で汚泥に微生物が付着して形成された汚泥フロックが上側開口部４６からオーバーフローしない場合でも第２生物反応槽４５の下側開口部４７から沈殿槽３の沈殿部４に堆積するので効率よく反応させることができる。さらには、沈殿槽３をタワー型に形成したことにより、浄化槽の設置面積を少なくすることができるので、狭い場所でも浄化施設を設置することができるので便利である。

本発明にかかる第１の実施の形態を示す第１汚泥水浄化装置の模式図である。 第１汚泥水浄化装置の第１生物反応槽に水流攪拌部を取付けた状態を示す模式図である。 図２の○印部分の拡大断面図である。 第１生物反応槽に邪魔板からなる水流攪拌部を取付けた要部拡大断面図である。 第１生物反応槽にスタティックミキサーからなる水流攪拌部を取付けた状態の要部拡大断面図である。 図４のＡ―Ａ線拡大断面図である。 第２の実施の形態を示す第２汚泥水浄化装置の模式図である。 第２汚泥水浄化装置の第２生物反応槽に水流攪拌部を取付けた状態を示す模式図である。 第２汚泥水浄化装置の第２生物反応槽にスタティックミキサーからなる水流攪拌部を取付けた状態の要部拡大断面図である。 活性汚泥法における汚泥水浄化装置の沈殿槽に本発明にかかる第１生物反応槽または第２生物反応槽を取付けた実施例を示す模式図である。 従来の活性汚泥法における汚泥水浄化装置を示す模式図である。

本発明に係る実施の形態を図面により説明すると、図１は本発明にかかる第１の実施の形態を示す第１汚泥水浄化装置の模式図。図２は第１汚泥水浄化装置の第１生物反応槽に水流攪拌部を取付けた状態の模式図、図３は図２の○印部分の拡大断面図、図４は第１生物反応槽に邪魔板からなる水流攪拌部を取付けた要部拡大断面図、図５は第１生物反応槽にスタティックミキサーからなる水流攪拌部を取付けた状態の要部拡大断面図、図６は図４のＡ―Ａ線拡大断面図である。第１汚泥水浄化装置１Ａは、図１に示すごとく、上方に開口部６を設けて断面を円筒形、方形、矩形または楕円形に形成したタワー型の沈殿槽３と、該沈殿槽内の中央軸心方向で同心円状に、活性混合水に含まれる好気性微生物を反応させる第１生物反応槽１６と、その外側で同心円状に好気性微生物で反応した汚泥反応水を沈殿分離させる反応促進槽２２をそれぞれ位置してなるものである。

図１に示すごとく、第１汚泥水浄化装置１Ａは、一次沈殿槽６１で濾過された汚泥水からなる原水を送液する原水管２７と、一度浄化した汚泥フロックＸに含まれる活性汚泥水の一部（以下、処理水という）と、ブロア３８から送気管３６を介して送気された空気とを静止型混合器３１により混合溶解させて生成した超微細気泡からなる高濃度酸素活性水（ナノバブル）を送液する送液管３３とを接続し、該接続部の下流側に原水と高濃度酸素活性水を混合生成させた活性混合水を前記第１生物反応槽１６に送液する二次原水管２８を連結して構成してある。

前記処理水とは、活性汚泥法による汚水処理の特徴である一度浄化装置１で処理された汚泥フロックＸまたは上澄み水Ｙのことで、活性汚泥水には好気性微生物を大量に含んでいることから浄化後に排水されるこの活性汚泥水を再度処理水として浄化装置に戻すことにより、好気性微生物の活性をより促進させて汚泥の処理能力増進させることができる。そこで、この処理水と空気とを静止型混合器３１に通過混合させることにより、超微細気泡からなる高濃度酸素活性水を生成することができ、この高濃度酸素活性水と原水とを混合させて活性混合水を生成してある。

前記活性混合水の原水と高濃度酸素活性水との混合比率は、原水１に対し高濃度酸素活性水を０．１〜０．３、好ましくは、０．１の割合で混合することにより、好気性微生物が活動しやすい溶存酸素濃度の濃い活性混合水を生成することができる。

前記第１生物反応槽１６は、二次原水管２８から送液された活性混合水を攪拌混合させて槽内の溶存酸素状態を均一にして増幅させることにより好気性微生物の反応を促進させるもので、前記二次原水管２８の先端をこの第１生物反応槽１６の開口部１７から挿入し、吐出口２９を内底面の近傍に位置させてある。

前記吐出口２９を下面近傍に位置することにより、二次原水管２８から流下した活性混合水を内底面に激しく衝突させて乱流を発生させて混合しながら反転させることにより高濃度な溶存酸素状態を有しながらゆっくりと流上して液中の好気性微生物と間断なく次から次へと接触して素早く効率的な反応を行って有機物を分解して群衆態（以下、汚泥フロックという。）を形成しながら汚泥反応水として開口部１７からオーバーフローして反応促進槽２２に流下する。

前記第１生物反応槽１６の上端開口部１７の高さは、前記反応促進槽２２の上端開口部２３と沈殿槽３の上端開口部６より高く位置し、オーバーフローした汚泥反応水が他の層の反応水と混合することなくスムースに反応促進槽２２に流下させることができ、下端を沈殿槽３の沈殿部４の近傍に位置してある。前記第１生物反応槽１６は、下端一側に開閉弁１９を設けたドレーンパイプ１８を取付けて第１生物反応槽１６内に残った余剰汚泥を排水可能にしてある。

前記反応促進槽２２は、第１生物反応槽１６の外側で同心円状に位置し、上端開口部２３を沈殿槽３の上端開口部６よりも高く、前記第１生物反応槽１６の上端開口部１７より低く位置し、下端開口部２４を前記第１生物反応槽１６の上から約半分の長さに位置したことにより、第１生物反応槽１６で活性混合水により微生物反応させて有機物を分解した汚泥反応水が上側開口部１７からオーバーフローしたとき、他の層の反応水と混合することなくスムースに反応促進槽２２に流下させることができる。

前記反応促進槽２２に流入した汚泥反応水は、有機物が付着した微生物の塊である汚泥フロックＸは、酸素の供給を断たれることにより、微生物の活性反応が止まり、反応促進槽２２内でゆっくりと静かに汚泥フロックＸとなり沈下して沈殿槽３の沈殿部４に堆積し、上澄み水Ｙは、下側開口部２４から沈殿槽３内に流入して流上すると共に沈殿槽３の開口部６からオーバーフローして回収流路１１に流入し、該回収流路に設けた放流管１２から放流水として河川または下水道に放流される。

前記反応促進槽２２は、沈殿槽３と第１生物反応槽１６との間に介在させることにより、汚泥反応水が直接沈殿槽内に拡散するのを防止することができると共に、一度分離した上澄み水Ｙが再度、汚泥反応水と混水することを防止している。

前記沈殿槽３は、下端沈殿部４に堆積した汚泥フロックＸを汚泥排水路５に取付けた汚泥排水管８からポンプ７で他の沈殿槽（図示せず）に排水するが、この汚泥排水管８に開閉弁３７を有した分岐管３５を取付け、該分岐管から汚泥フロックＸに含まれる処理水を再度、ブロアー３８から送気管３６を介して送気させた空気と共に静止型混合器３１に還流して混合溶解させて超微細気泡からなる高濃度酸素活性水（ナノバブル）を生成する。この静止型混合器３１で生成された高濃度酸素活性水は、前記したごとく、送液管３３から原水管２７に連結して原水と混合して活性混合水となり、二次原水管２８を介して第１生物反応槽１６に送液している。

前記静止型混合器３１は、周知のミキシング器で、いわゆるスタティックミキサーを云う。このスタティックミキサーの種類は多種多様であるが、好ましくは、シンユー技研株式会社が製造販売する「スーパースタティックミキサー」を使用する。このスーパースタティックミキサーで空気と水を攪拌してナノバブル水を生成するもので、空気はブロア３８により送気され、水は前記沈殿槽３の沈殿部４に沈殿した汚泥フロックＸに含まれる活性汚泥水を汚泥排水管８からポンプ７を介して還流管３５に流入させたものを使用する。この活性汚泥水は、汚泥フロックからだけでなく、上澄み水Ｙを活性汚泥水として使用することができるのは勿論である。

ナノバブルとは、本発明では、静止型混合器３１で水と空気を撹拌、混合、分離させて生成し、２００〜７００ｎｍ、好ましくは、４００ｎｍの大きさに形成した超微細気泡で、前記活性汚泥水と、空気とを静止型混合器３１で撹拌、混合させて超微細気泡からなる高濃度酸素活性水を生成する。例えば、バブル（球）の表面積は、球の直径Ｄ^２にπを乗じて表されるが（Ｄ^２）、マイクロバブルの一般的サイズを１０μｍ、前記ナノバブルサイズ４００ｎμｍとした場合、これらを単純比較するとπ１０^２/π０，４^２＝６２５倍となることから格段に効率的な溶存酸素供給をすることができる。

この高濃度酸素活性水は、さらに原水と１０対１の割合でミキシングさせることにより十分な高濃度酸素活性水を含有する活性混合水を生成することができる。この活性混合水は、二次原水管２８介して第１生物反応槽１６に流下させ、更に槽内で活性混合水に乱流を生じさせて混合反応させながら流上させて液中の好気性微生物と有機物とを活発で素早く効率的に反応させることができる。

この活性混合水は、豊富な溶存酸素量を有することから短時間で微生物を反応させることにより、有機物を分解しながら汚泥反応水として開口部１７から反応促進槽２２にオーバーフローさせ、該反応促進槽で沈殿分離させることができる。したがって、従来の曝気式の散気管またはメンブレンは、原水に対し３〜１０倍の空気を送る必要があるためブロアを駆動させるための電気使用量が膨大となるのに対し、本願の発明は、ブロアによる曝気の代わりに活性混合水で汚水を処理するため電気の使用量を格段に軽減することができる。また、活性混合水による汚水の処理時間を大幅に短縮することができ、且つ、活性混合水に含まれる窒素の除去量も以下の表に示すごとく格段に向上させることができる。

例えば、以下の表に示すごとく、原水量０．５Ｌ/分に対し、高濃度酸素活性水０．５ＮＬ/分を混合した活性混合水を生物反応槽で反応させたときのデータである。

図２に示す第１生物反応槽１６は、内底面附近に水流攪拌部４０を設け、該水流攪拌部と内底面との間に二次原水パイプ２８の吐出口２９を位置して活性混合水を吐出させることにより、活性混合水は内底面に激しく衝突して乱流を発生させつつ反転し、十分な混合効果を伴いながら流上させて活性混合水中に含有する溶存酸素を確実に混和させることができる。次いで、液中の好気性微生物は、間断なく次から次へと有機物と素早く効率的に接触して反応し、有機物を分解しながら汚泥反応水として開口部１７からオーバーフローして反応促進槽２２に流下させることができる。

前記水流攪拌部４０は、図４に示すごとく、中央に孔４２を有した円盤状の邪魔板４１でもよく、この邪魔板４１は、図６に示すごとく、孔４２の中央に二次原水管２８を挿通して周縁に隙間から流路を設けて流通可能に形成してある。この邪魔板４１は、孔４２を設けたことにより、攪拌効果と共に孔４２を流れる原水に含まれる長尺物（毛髪等）が邪魔板４１に絡むことを防止することができる。したがって、前記長尺物をスムースに流動させることができるので、長尺物の絡みによる水流詰まりによるメンテナンスを防止することができる。

前記水流攪拌部４０は、図５に示すごとく、スタティックミキサー４３で、二次原水パイプ２８の吐出口２９から活性混合水を衝突させて効果的に乱流を発生させて混合しながら反転し、乱流を伴う十分な活性混合水を流上させることができる。

前記水流攪拌部４０は、図２に示すごとく、円盤状の邪魔板４１とスタティックミキサー４３の二段構造に形成したことにより、活性混合水をより激しく衝突させて効率的に乱流を発生させて混合させることにより、微生物を効率的に活性化することができる。

本発明に係る第２の実施形態に示す第２汚泥水浄化装置１Ｂを図面により説明すると、図７は本発明にかかる第２の実施の形態を示す第２汚泥水浄化装置の模式図。図８は第２汚泥水浄化装置の第２生物反応槽に水流攪拌部を取付けた状態を示す模式図、図９は第２生物反応槽に水流攪拌部を取付けた状態の要部拡大断面図である。第２汚泥水浄化装置１Ｂの説明において、前記第１汚泥水浄化装置１Ａと共通する部分については、共通の番号を付して説明する。

第２汚泥水浄化装置１Ｂは、図７に示すごとく、上方に開口部６を設けて断面を円筒形、方形、矩形または楕円形に形成したタワー型の沈殿槽３と、該沈殿槽の中央軸心方向で同心円状に第２生物反応槽４５と、その外側に反応促進槽２２をそれぞれ位置し、一次沈殿槽６１で濾過された汚泥水からなる原水を送液する原水管２７と、一度浄化された活性汚泥水（以下、処理水という）と空気を再度、静止型混合器３１により混合溶解させて生成した超微細気泡からなる高濃度酸素活性水（ナノバブル）を送液する送液管３３とを連結し、下流側に原水と高濃度酸素活性水を混合生成した活性混合水を送液する三次原水管５０を連結して構成してある。

前記処理水とは、活性汚泥法による汚水処理の特徴である浄化装置１で処理された汚泥フロックＸまたは上澄み水Ｙに含まれる活性汚泥水のことで、この活性汚泥水には好気性微生物を大量に含んでいることから浄化処理後に排水されるこの活性汚泥水の一部を処理水として再度浄化装置に戻すことにより、好気性微生物の活性をより促進させて汚水の処理能力増進させることができる。そこで、この処理水と空気を静止型混合器に通過させることにより、超微細気泡からなる高濃度酸素活性水を生成し、この高濃度酸素活性水と原水とを混合させて活性混合水を生成することができる。

この第２汚泥水浄化装置１Ｂは、前記したごとく、一次沈殿槽６１で処理された汚水からなる原水に高濃度酸素活性水を添加して生成した活性混合水を第２生物反応槽４５に送液して槽内で活性混合水中に含まれる好気性微生物の反応を促進させて汚泥反応水に変化させて反応促進槽２２のオーバーフローさせている。

前記原水と高濃度酸素活性水との混合比率は、原水１に対し高濃度酸素活性水を０．１〜０．３、好ましくは、０．１の割合で混合しても好気性微生物が活動しやすい溶存酸素濃度の高い活性混合水を生成することができる。

この第２生物反応槽４５は、上端開口部４６を前記反応促進槽２２の上端開口部と沈殿槽３の上端開口部６より高く位置し、オーバーフローした汚泥反応水がスムースに反応促進槽２２に流下可能に形成し、下端開口部４７を沈殿槽３の沈殿部４の近傍に位置してある。

前記第２生物反応槽４５で反応された汚泥反応水は、反応促進槽２２にオーバーフローして槽内で、有機物は微生物と反応して汚泥フロックＸとなり沈殿部４に堆積し、上澄み水Ｙは、下側開口部２４から沈殿槽３内に流入してから昇流し、開口部６からオーバーフローして回収流路１１の放流管１２から放流水として河川または下水道に放流するものである。

前記三次原水管５０は、沈殿槽３を通って第２生物反応槽４５の下側開口部４７から挿入して先端をＵ字形にした吐出口５１を上向きに位置してなり、前記三次原水管５０から送液された活性混合水を槽内で効率よく攪拌混合して微生物の反応を促進させる高濃度溶存酸素水状態を維持するものである。

前記三次原水管５０から第２生物反応槽４５内に流入した活性混合水は、吐出口５１から槽内に乱流を生じさせる混合効果を伴いながら高濃度溶存酸素水状態を維持して流上し、液中の好気性微生物と間断なく次から次へと接触して素早く効率的な反応を行って有機物を分解して汚泥反応水として開口部４６からオーバーフローして反応促進槽２２に流下する。

その際、第２生物反応槽４５内で反応した汚泥反応水は、有機物に微生物が付着して形成された汚泥フロックＸがオーバーフローしない場合、第２生物反応槽４５内の汚泥フロックＸは、下側開口部４７が開口しているため、該開口部から沈殿部４に沈下させることができ、第２生物反応槽４５内に汚泥フロックＸが溜まるのを防止することができる。

前記反応促進槽２２は、第２生物反応槽４５の外側同心円状に位置し、上側開口部２３を沈殿槽３の上端開口部６よりも高く、前記第２生物反応槽４５の上端開口部４６より低く位置し、下側開口部２４を前記第２生物反応槽４５の上から約半分の長さに位置したことにより、第２生物反応槽４５で活性混合水を微生物反応させて生成した汚泥反応水が沈殿槽３内に混じることなく開口部４６からオーバーフローして反応促進槽２２に流入させることができる。

前記反応促進槽２２に流入した汚泥反応水は、酸素の供給を断たれることにより、微生物の活性反応が止まり、反応促進槽２２内で静かにゆっくりと汚泥反応水が汚泥フロックＸと上澄み水Ｙとに分離しながら汚泥フロックＸは沈下して沈殿槽３の沈殿部４に堆積し、上澄み水Ｙは下側開口部２４から流上して沈殿槽３の開口部６から回収流路１１にオーバーフローして放流管１２から河川に放流される。

前記沈殿槽３と第２生物反応槽４５との間に反応促進槽２２を介在させることにより、汚泥反応水が沈殿槽３内に拡散するのを防止すると共に、一度分離した上澄み水Ｙが再度、汚泥反応水と混水することを防止することができる。

前記沈殿槽３の開口部６から回収流路１１にオーバーフローして放流管１２に流下させた上澄み水Ｙは、放流管１２取付けた分岐管１３から上澄み水Ｙ（活性汚泥水）をポンプ１４で分流させ、この活性汚泥水と空気とを再度混合させて静止型混合器３１により混合溶解させることにより超微細気泡からなる高濃度酸素活性水を生成して活性混合水として送液管３３から三次原水管５０に送液して還流させることができる。この活性汚泥水は、上澄み水Ｙを使用したが、前記した第１実施例に示すごとく、汚泥フロックＸを使用することができるのは勿論である。

前記第２汚泥水浄化装置１Ｂの説明において、静止型混合器３１およびナノバブルの説明は、前記第１汚泥状装置１Ａと同じであることから、説明が重複するためここでの説明を省略する。さらに、静止型混合器３１に送液する処理水の流路と、ブロア３８により空気を送る空気管３６にそれぞれ流量計を取付け、該流量計にて流量を調節して前記静止型混合器３１に送液することができるのは勿論である。

前記第１、２汚泥浄化装置１Ａ、１Ｂの第１、２生物反応槽１６、４５は、図１０に示すごとく、第１、２生物反応槽１６、４５の開口部周縁に回収流路１１を直接設けて放流管から汚泥反応水を従来型の沈殿槽６５に流下して汚泥フロックＸと上澄み水Ｙとに沈殿分離させることができるのは勿論である。

１ 汚水浄化装置
３ 沈殿槽
４ 沈殿部
５ 汚泥排水路
６ 開口部
７ ポンプ
８ 汚泥排水管
９ 開閉弁
１１ 回収流路
１２ 放流管
１３ 分岐管
１４ ポンプ
１６ 第１生物反応槽
１７ 開口部
１８ ドレーンパイプ
１９ 開閉弁
２２ 反応促進槽
２３ 開口部
２４ 開口部
２７ 原水管
２８ 二次原水管
２９ 吐出口
３１ 静止型混合器
３３ 送液管
３５ 還流管
３６ 空気管
３７ 開閉弁
３８ ブロア
４０ 水流攪拌部
４１ 邪魔板
４２ 孔
４３ スタティクミキサー
４５ 第２生物反応槽
４６ 開口部
４７ 開口部
５０ 三次原水管
５１ 吐出口
Ｘ 汚泥フロック
Ｙ 上澄み水

Claims (8)

1. 活性汚泥法における汚水処理装置において、沈殿分離された汚水からなる原水を送液する原水管（２７）と、
   一度浄化された処理水と空気を静止型混合器（３１）により混合溶解させて生成した超微細気泡からなる高濃度酸素活性水（ナノバブル）を送液する送液管（３３）と、
   前記原水管（２７）に送液管（３３）を連結して下流側に原水と高濃度酸素活性水を混合生成してなる活性混合水を送液する二次原水管（２８）と、
   前記二次原水管（２８）から送液された活性混合水を攪拌混合して微生物の反応を促進させる開口部（１７）を有した有底筒状の第１生物反応槽（１６）と、
   前記第１生物反応槽（１６）内の活性混合水を反応させた汚泥反応水を開口部（１７）からオーバーフローさせて貯留し、貯留した汚泥反応水を汚泥フロック（Ｘ）と上澄み水（Ｙ）とに分離させる沈殿槽（３）とからなり、
   前記二次原水管（２８）は、第１生物反応槽（１６）の開口部（１７）から挿入して吐出口（２９）を内底部近傍に位置し、二次原水管（２８）から吐出する活性混合水を内底面に激しく衝突させて乱流を生じさせて槽内の微生物を活性反応させて上昇させながら開口部（１７）から汚泥反応水としてオーバーフローさせて沈殿槽（３）に貯留させ、微生物が付着した有機物は汚泥フロック（Ｘ）となり沈殿し、上澄み水（Ｙ）は開口部（６）から回収流路（１１）にオーバーフローさせて外部に放流してなることを特徴とする汚水浄化装置。
2. 前記沈殿槽（３）は、タワー型に形成し、軸心方向の同心円状に第１生物反応槽（１６）と、その外側に反応促進槽（２２）を位置し、沈殿槽（３）の下方に設けた沈殿部（４）に汚泥フロック（Ｘ）を堆積させ、該沈殿部に設けた排水路（５）から汚泥排水管（８）を通ってポンプ（７）で汚泥フロック（Ｘ）を外部に排水し、前記汚泥排水管（８）の途中に連結した分岐管（３５）から汚泥フロック（Ｘ）の一部汚水を再度、活性汚泥水として再度空気と合流させて静止型混合器（３１）に送液して混合溶解させて超微細気泡からなる高濃度酸素活性水（ナノバブル）を生成してなることを特徴とする請求項１記載の汚水浄化装置。
3. 前記第１生物反応槽（１６）は、開口部（１７）を前記沈殿槽（３）の開口部（６）および反応促進槽（２２）の開口部（２３）より高く位置し、下端を沈殿槽（３）に設けた沈殿部（４）の近傍に位置し、第１生物反応槽（１６）の下端一側に開閉弁（１９）を有したドレーンパイプ（１８）を連結してなることを特徴とする請求項１または２記載の汚水浄化装置。
4. 前記反応促進槽（２２）は、全体を筒状に形成して開口部（２３）を沈殿槽（３）の開口部（６）よりも高く、前記第１生物反応槽（１６）の開口部（１７）より低く位置し、開口部（２４）を前記第１生物反応槽（１６）の上から約半分の長さに位置してなり、第１生物反応槽（１６）からオーバーフローさせた汚泥反応水が沈殿槽（３）の全体に拡散するのを防止し、汚泥反応水を汚泥フロック（Ｘ）と上澄み水（Ｙ）とにゆっくりと静かに分離させてなることを特徴とする請求項２または３記載の汚水浄化装置。
5. 前記第１生物反応槽（１６）は、内底面附近に水流攪拌部（４０）を設け、該水流攪拌部と内底面との間に前記二次原水管（２８）の吐出口（２９）を位置してなることを特徴とする請求項１または３記載の汚水浄化装置。
6. 前記水流攪拌部（４０）が、中央に孔（４２）を有した円盤状の邪魔板（４１）であることを特徴とする請求項５記載の汚水浄化装置。
7. 前記水流攪拌部（４０）が、スタティックミキサー（４３）であることを特徴とする請求項５記載の汚水浄化装置。
8. 前記水流攪拌部（４０）が、円盤状の邪魔板（４１）とスタティックミキサー（４３）とからなることを特徴とする請求項５記載の汚水浄化装置。

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