JP6394976B2 - 担体投入型汚水処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、微生物を付着させた担体によって汚水を処理する担体投入型汚水処理装置に関する。

従来の活性汚泥処理法を適用した汚水処理装置として、微生物を付着させた担体を生物反応槽内に投入して汚水処理を行う担体投入型汚水処理装置は知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献２には、雨天時等に設計値以上の水量が処理場に流入した場合に、担体と生物反応槽混合液を分離する担体分離板の閉塞を回避することができるようにした担体投入型生物反応装置が記載されている。
特許文献２に記載の装置を図４に示す。この装置は、微生物を付着させた担体Ｓを用いて流入水の生物処理を行う生物反応槽３１と、この生物反応槽３１内に配設され、生物反応槽３１内の混合液から前記担体Ｓを捕捉分離する担体分離装置（担体分離板）３２と、生物反応槽３１の流下方向に沿って設置され、流入水を移送する移送管３３とを備えている。この移送管３３には、上流側から流入口３５、流入調整具３６、下流側流入口３４が設けられている。

この装置においては、通常時は流入水が移送管３３上流側の流入口３５から生物反応槽３１内に流入する。また、過剰流入水が流入したときは、その過剰流入水が流入調整具３６のゲートを超えて下流側流入口３４から担体分離装置３２の下流側に分配流入される。このため、担体分離板３２に生物反応槽３１の流入水量（設計水量）以上の水量負荷がかからず、担体Ｓが担体分離板３２付近の上流側に集中するようなことがなく、担体Ｓによる担体分離板３２の閉塞を回避することができる。

しかしながら、図４に示した装置では、生物反応槽３１の末端に担体分離板を設置しているため、槽内断面流速が大きくなると、担体が担体分離装置側に偏り、ある一定の槽内断面流速に達すると担体分離装置が閉塞する恐れがある。

特開昭５８−６７３９５号公報 特開２０１０−１５５１８４号公報

本発明は生物反応槽内において担体が担体分離装置側に偏って担体分離装置が閉塞することのない担体投入型汚水処理装置を提供することを目的とする。

本発明者は、生物反応層を仕切壁で複数槽に仕切り、それぞれの槽に担体分離装置を設け、流入水を分割して各槽に供給するとともに、担体分離装置を通過した処理水を各槽から排出することにより、上記課題を解決することができることを見いだして本発明を完成した。
すなわち、本発明の構成は以下に記載する通りの担体投入型汚水処理装置に係るものである。

（１）担体を用いて生物処理を行う生物反応槽と、前記生物反応槽に汚水を供給する汚水供給手段と、前記生物反応槽から処理水を排出する処理水排出手段とを備えた担体投入型汚水処理装置であって、
前記汚水供給手段は汚水を複数の分割流に分割する汚水分配機構を備えており、
前記生物反応槽は仕切壁によって長さ方向に複数個の生物反応槽に分割されており、
各生物反応槽のそれぞれには担体分離スクリーンが設けられており、
担体分離スクリーンと生物反応槽の下流側仕切壁又は下流側槽壁との間には処理水空間が設けられており、
第１番目の分割流は第１番目の生物反応槽に供給されるようになっており、
第１生物反応槽を除く各生物反応槽と前記汚水分配機構とは汚水供給ダクトによって連通するとともに、下流側端の生物反応槽を除く各生物反応槽の処理水空間と下流側端の生物反応槽の処理水空間とは処理水排出ダクトによって連通しており、
第ｎ番目（ｎ＝１を除く）の分割流を導く汚水供給ダクトは第１番目の仕切壁から第ｎ−１番目の仕切壁までを貫通してｎ番目の生物反応槽の上流側に開口しており、
第ｎ番目の生物反応槽からの処理水を排出する処理水排出ダクトは第ｎ番目の生物反応槽の処理水空間に開口すると共に、第ｎ番目の仕切壁から最後の仕切壁までを貫通して最後の生物反応槽の処理水空間に開口している
ことを特徴とする担体投入型汚水処理装置。
（２）担体を用いて生物処理を行う生物反応槽と、前記生物反応槽に汚水を供給する汚水供給手段と、前記生物反応槽から処理水を排出する処理水排出手段とを備えた担体投入型汚水処理装置であって、
前記汚水供給手段は汚水を２つの分割流に分割する汚水分配機構を備えており、
前記生物反応槽は仕切壁によって長さ方向に第１生物反応槽と第２生物反応槽とに分割されており、
第１生物反応槽及び第２生物反応槽にはそれぞれ第１担体分離スクリーン及び第２担体分離スクリーンが設けられており、
第１担体分離スクリーンと仕切壁との間には第１処理水空間が設けられ、
第２担体分離スクリーンと第２生物反応槽の下流側槽壁との間には第２処理水空間が設けられ、
第１の分割流は第１生物反応槽に供給されるようになっており、
第２の分割流を導く汚水供給ダクトが、その上流側端部が前記汚水分配機構に連通すると共に、その下流側端部が第２生物反応槽の上流側に開口するように仕切壁を貫通して設けられ、
第１生物反応槽からの処理水を排出する処理水排出ダクトが、その上流側端部が前記第１処理空間に開口すると共に、その下流側端部が前記第２処理水空間に開口するように仕切壁を貫通して設けられている
ことを特徴とする担体投入型汚水処理装置。
（３）前記汚水分配機構は、溢流堰と分配壁とを含み前記分配壁は溢流堰を越えた汚水を複数の分割流に分割する位置に設けられていることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の担体投入型汚水処理装置。

本発明の担体投入型汚水処理装置は、生物反応槽内において担体が担体分離装置側に偏って担体分離装置が閉塞することがないため、安定した生物処理を行うことができる。

本発明の実施の形態による担体投入型汚水処理装置を模式的に示す断面図である。 本発明の実施の形態による担体投入型汚水処理装置を示す概略的な斜視図である。 本発明の実施の形態による担体投入型汚水処理装置の汚水及び処理水の流れを説明するための模式図である。 従来の担体投入型汚水処理装置を示す図である。

担体が投入された生物反応槽において、担体分離スクリーン近傍の担体濃度が高くなると、担体がスクリーンに圧着されて通水抵抗が大きくなり、水の通過が阻害される。担体分離スクリーン近傍の担体濃度は生物反応槽の縦横比と断面流速とによって定まる。本発明者は、処理水の速度、生物反応槽の幅と長さとの比を考慮して、生物反応槽を２分割し、分割したそれぞれの生物反応槽に担体分離スクリーンを設けると共に、各生物反応槽に汚水を略均等に分配できる分配機構を設け、縦横比及び断面流速を小さくすることによって担体分離スクリーン近傍の担体濃度を低減させることができることを見出した。
そして、担体分離スクリーン近傍の担体濃度を低減させることにより、担体分離スクリーンの閉塞がなく、安定的に運転ができると共に、担体剥離のための散気空気量も低減することができた。

担体投入型汚水処理装置は基本的な構成として、担体を用いて生物処理を行う生物反応槽と、前記生物反応槽に汚水を供給する汚水供給手段と、前記生物反応槽から処理水を排出する処理水排出手段とを備えている。

本発明の担体投入型汚水処理装置は生物反応槽を長さ方向に複数の生物反応槽に分割すると共に、汚水を複数の分割流に分割して、それぞれの分割流を各生物反応槽において処理することを特徴としている。
以下では発明の理解を容易にするために生物反応槽を二つに分割した実施形態を例にとって説明する。
本発明の担体投入型汚水処理装置の実施の形態を図１に基づいて説明する。
担体投入型汚水処理装置は、生物反応槽（１Ａ、１Ｂ）と、汚水Ｗを生物反応槽（１Ａ、１Ｂ）に供給する汚水分配機構２と、処理水を生物反応槽から排出する処理水排出手段７とを備えている。
生物反応槽は仕切壁３によって容積が略等しい第１生物反応槽１Ａと第２生物反応槽１Ｂとに分割されている。

第１生物反応槽１Ａの処理水の流れ方向の下流側末端付近には第１担体分離装置４Ａが設けられており、第１担体分離装置４Ａと仕切壁３との間には第１処理水空間５Ａが設けられている。
また、第２生物反応槽１Ｂの処理水の流れ方向の下流側末端付近には第２担体分離装置４Ｂが設けられており、第２担体分離装置４Ｂと第２生物反応槽１Ｂの下流側槽壁６との間には第２処理水空間５Ｂが設けられている。

第１生物反応槽１Ａの上流側端部に設けられた汚水分配機構２は、汚水Ｗを第１生物反応槽１Ａに流入する第１汚水ＷＡと、第２生物反応槽に流入する第２汚水ＷＢとに分配する構造を有している。
この汚水分配機構２の具体的な構造例を図２に基づいて説明する。
汚水分配機構２は溢流堰２１と、溢流堰２１を超えてきた汚水Ｗを、第１生物反応槽１Ａにおいて処理される第１汚水ＷＡと、第２生物反応槽１Ｂにおいて処理される第２汚水ＷＢとの二つの流れに分配する分配壁２２とを備えている。この分配壁２２は汚水Ｗを略等量に二分するような位置に設けられている。

分配壁２２は、溢流堰２１及び区画壁２３と共に第２汚水ＷＢを受け入れる区画室２０を形成しており、区画室２０に流入した第２汚水ＷＢは、区画室２０の底板２４に開口している流出口２５から汚水供給ダクト１０Ａ内に流入し、第２生物反応槽１Ｂに送られて担体Ｓと接触して処理される。
分配壁２２によって分配された第１汚水ＷＡはそのまま第１生物反応槽１Ａ内に流入して担体Ｓと接触して生物反応処理される。

次に汚水供給ダクト１０Ａ及び処理水排水ダクト１０Ｂについて説明する。
汚水供給ダクト１０Ａの上流側端部は汚水分配機構２の区画室２０の流出口２５に連通している。また、汚水供給ダクト１０Ａは第１生物反応槽１Ａ内を通って下流側に伸び、その下流側端部は仕切壁３の下方部に設けられた第２開口部１２Ａを貫通し、その下流側端部開口１１Ａは第２生物反応槽１Ｂの上流側で開口している。

処理水排水ダクト１０Ｂの上流側端部は仕切壁３の下方部に設けられた第１開口部１２Ｂを貫通し、前記第１処理水空間５Ａに開口している。また、処理水排水ダクト１０Ｂは第２生物反応槽１Ｂ内を通って下流側に伸び、その下流側端部開口１１Ｂは前記第２処理水空間５Ｂに開口している。

図１及び図２に基づいて、汚水処理フローについて説明する。
第１生物反応槽１Ａ及び第２生物反応槽１Ｂには担体Ｓが投入されている。また、汚水槽８、第１生物反応槽１Ａ及び第２生物反応槽１Ｂには曝気用の散気装置９ａ、９ｂ、９ｃが設けられている。
汚水槽８に流入した汚水Ｗは、散気装置９ａで曝気処理され汚水分配機構２に流入する。
汚水分配機構２の溢流堰２１を超えた汚水Ｗは分配壁２２によって、第１汚水ＷＡと第２汚水ＷＢとに分配される。

第１汚水ＷＡは第１生物反応槽１Ａ内に流入し、散気装置９ｂで曝気処理を受けながら担体Ｓによって生物反応処理される。処理水は第１担体分離装置（スクリーン）４Ａで担体を分離されたのち、第１処理水空間５Ａ内に流入する。第１処理水空間５Ａ内の処理水は処理水排水ダクト１０Ｂの端部開口から処理水排水ダクト１０Ｂ内を通って下流側の端部開口１１Ｂから第２処理水空間５Ｂ内に流入し、第２処理水空間５Ｂ内を上昇して流出堰７から排出される。

第２汚水ＷＢは区画室２０の底板２４の開口から汚水供給ダクト１０Ａ内に流入して、該ダクト内を通って、汚水供給ダクト１０Ａの下流側端部開口１１Ａから第２生物反応槽内１Ｂ内に流入する。第２汚水ＷＢは散気装置９ｃで曝気処理を受けながら担体Ｓによって生物反応処理される。処理水は第２担体分離装置（スクリーン）４Ｂで担体を分離されたのち、第２処理水空間５Ｂ内に流入し、第２処理水空間５Ｂ内を上昇して流出堰７から排出される。

汚水供給ダクト１０Ａは第１担体分離装置４Ａを貫通して設けても良いが、メンテナンス上は好ましくない。第１担体分離装置４Ａは、その横幅を第１生物反応槽１Ａの幅よりも短くして、第１担体分離装置４Ａの横側端部と第１生物反応槽１Ａの槽壁との間に躯体壁を設けて、この躯体壁を汚水供給ダクト１０Ａが貫通するようにすることが好ましい。
このことは、第２担体分離槽４Ｂについても同様であり、第２担体分離装置４Ｂの横側端部と第２生物反応槽１Ｂの槽壁との間に躯体壁を設けて、この躯体壁を処理水排出ダクト１０Ｂが貫通するようにすることが好ましい。

上記実施形態は、汚水Ｗを二つの分割流に分割して、長さ方向に２分割した生物反応槽で処理するものである。これを二つの生物反応槽を並列に設置した場合と対比すると次の通りである。
槽幅を同じとした場合、後者では槽長さは半分となるが、横長の敷地利用となり幅広く敷地を確保する必要がある。
また、槽長さを同じとした場合、前者は槽幅が半分となり、より幅：長さ比が増大する。
上記のことから、本発明の実施形態のように、生物反応槽を２分割して直列配置して利用した方が敷地利用の点から有利であり、また、槽幅：長さ比が抑えられる配置とすることができる。
また、前記したとおり、担体分離スクリーン近傍の担体濃度は生物反応槽の縦横比と断面流速とによって定まるので、各生物反応槽の縦横比は処理水の速度を勘案して適宜の値に決定することができる。

次に、汚水Ｗを３以上の分割流に分割して、長さ方向に３以上に分割した生物反応槽で処理する場合を図３に基づいて説明する。
図３における（１）、（２）、（３）、（ｎ）の流れは第１分割流、第２分割流、第３分割流、・・・第ｎ分割流のそれぞれがどのように生物反応槽内を通過するかを模式的に示したものであり、生物反応槽が幅方向に分割されていることを意味するものではない。

まず、汚水Ｗが生物反応処理されて担体分離装置で単体を分離されるまでの流れを説明する。
汚水分配機構によって汚水Ｗは複数の分割流（第１分割流、第２分割流、・・・第ｎ分割流、・・・）に分割される。
第１分割流は第1生物反応槽に供給されて生物反応処理を受けて第1生物反応槽の処理水空間に流入する。
第２分割流は第１仕切壁を貫通する汚水供給ダクトに導かれて第２生物反応槽に供給されて生物反応処理を受けて第２生物反応槽の処理水空間に流入する。
第３分割流は第１仕切壁及び第２仕切壁を貫通する汚水供給ダクトに導かれて第３生物反応槽に供給されて生物反応処理を受けて第３生物反応槽の処理水空間に流入する。
第ｎ分割流は第１仕切壁から第ｎ−１仕切壁までの仕切壁を貫通する汚水供給ダクトに導かれて第ｎ生物反応槽に供給されて生物反応処理を受けて第ｎ生物反応槽の処理水空間に流入する。
最後の分割流は第１仕切壁から最後の仕切壁までの仕切壁を貫通する汚水供給ダクトに導かれて最後の生物反応槽に供給されて生物反応処理を受けて最後の生物反応槽の処理水空間に流入する。

第１生物反応槽の処理水空間に流入した処理水は、第１仕切壁から最後の仕切壁までの仕切壁を貫通する処理水排出ダクトを通って最後の生物反応槽の処理水空間に流入する。
第２生物反応槽の処理水空間に流入した処理水は、第２仕切壁から最後の仕切壁までの仕切壁を貫通する処理水排出ダクトを通って最後の生物反応槽の処理水空間に流入する。
第３生物反応槽の処理水空間に流入した処理水は、第３仕切壁から最後の仕切壁までの仕切壁を貫通する処理水排出ダクトを通って最後の生物反応槽の処理水空間に流入する。
第ｎ生物反応槽の処理水空間に流入した処理水は、第ｎ仕切壁から最後の仕切壁までの仕切壁を貫通する処理水排出ダクトを通って最後の生物反応槽の処理水空間に流入する。
最後の生物処理槽の処理水は、処理水排出ダクトを通って最後の生物反応槽の処理水空間に流入した処理水と合流して流出堰を超えて排出される。

１ 生物反応槽
１Ａ 第１生物反応槽
１Ｂ 第２生物反応槽
２ 汚水分配機構
３ 仕切壁
４ 担体分離装置
４Ａ 第１担体分離装置
４Ｂ 第２担体分離装置
５Ａ 第１処理水空間
５Ｂ 第２処理水空間
６ 第１生物反応槽の下流側槽壁
７ 流出堰
８ 汚水槽
９ａ、９ｂ、９ｃ 散気装置
１０Ａ 汚水供給ダクト
１０Ｂ 処理水排出ダクト
１１Ａ 汚水供給ダクトの下流側端部開口
１１Ｂ 処理水排出ダクトの下流側端部開口
１２Ａ 開口部
１２Ｂ 開口部
２１ 溢流堰
２２ 分配壁
２３ 区画壁
２０ 区画室
２４ 底板
２５ 流出口
３１ 生物反応槽
３２ 担体分離板
３３ 移送管
３４ 下流側流入口
３５ 流入口
３６ 流入調整具
Ｓ 担体
Ｗ 汚水
ＷＡ 第１汚水
ＷＢ 第２汚水

Claims (3)

1. 担体を用いて生物処理を行う生物反応槽と、前記生物反応槽に汚水を供給する汚水供給手段と、前記生物反応槽から処理水を排出する処理水排出手段とを備えた担体投入型汚水処理装置であって、
   前記汚水供給手段は汚水を複数の分割流に分割する汚水分配機構を備えており、
   前記生物反応槽は仕切壁によって長さ方向に複数個の生物反応槽に分割されており、
   各生物反応槽のそれぞれには担体分離スクリーンが設けられており、
   担体分離スクリーンと生物反応槽の下流側仕切壁又は下流側槽壁との間には処理水空間が設けられており、
   第１番目の分割流は第１番目の生物反応槽に供給されるようになっており、
   第１生物反応槽を除く各生物反応槽と前記汚水分配機構とは汚水供給ダクトによって連通するとともに、下流側端の生物反応槽を除く各生物反応槽の処理水空間と下流側端の生物反応槽の処理水空間とは処理水排出ダクトによって連通しており、
   第ｎ番目（ｎ＝１を除く）の分割流を導く汚水供給ダクトは第１番目の仕切壁から第ｎ−１番目の仕切壁までを貫通してｎ番目の生物反応槽の上流側に開口しており、
   第ｎ番目の生物反応槽からの処理水を排出する処理水排出ダクトは第ｎ番目の生物反応槽の処理水空間に開口すると共に、第ｎ番目の仕切壁から最後の仕切壁までを貫通して最後の生物反応槽の処理水空間に開口している
   ことを特徴とする担体投入型汚水処理装置。
2. 担体を用いて生物処理を行う生物反応槽と、前記生物反応槽に汚水を供給する汚水供給手段と、前記生物反応槽から処理水を排出する処理水排出手段とを備えた担体投入型汚水処理装置であって、
   前記汚水供給手段は汚水を２つの分割流に分割する汚水分配機構を備えており、
   前記生物反応槽は仕切壁によって長さ方向に第１生物反応槽と第２生物反応槽とに分割されており、
   第１生物反応槽及び第２生物反応槽にはそれぞれ第１担体分離スクリーン及び第２担体分離スクリーンが設けられており、
   第１担体分離スクリーンと仕切壁との間には第１処理水空間が設けられ、
   第２担体分離スクリーンと第２生物反応槽の下流側槽壁との間には第２処理水空間が設けられ、
   第1の分割流は第１生物反応槽に供給されるようになっており、
   第２の分割流を導く汚水供給ダクトが、その上流側端部が前記汚水分配機構に連通すると共に、その下流側端部が第２生物反応槽の上流側に開口するように仕切壁を貫通して設けられ、
   第１生物反応槽からの処理水を排出する処理水排出ダクトが、その上流側端部が前記第１処理空間に開口すると共に、その下流側端部が前記第２処理水空間に開口するように仕切壁を貫通して設けられている
   ことを特徴とする担体投入型汚水処理装置。
3. 前記汚水分配機構は、溢流堰と分配壁とを含み前記分配壁は溢流堰を越えた汚水を複数の分割流に分割する位置に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の担体投入型汚水処理装置。

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