JP7144999B2 - Water treatment method and water treatment equipment - Google Patents
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Description
本発明は、水処理方法及び水処理装置の技術に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technology of a water treatment method and a water treatment apparatus.
従来、生物学的排水処理には、フロックと呼ばれる微生物の集合体(好気性生物汚泥)を活用した活性汚泥法が用いられている。しかし、活性汚泥法では、沈殿池でフロック(好気性生物汚泥)と処理水を分離する際、フロックの沈降速度が遅いために沈殿池の表面積を非常に大きくしなければならない場合がある。また、活性汚泥法の処理速度は、生物処理槽内の汚泥濃度に依存しており、汚泥濃度を高めることで処理速度を増加させることができるが、バルキングなどの固液分離障害が発生するなどにより、処理を維持することができなくなる場合がある。 Conventionally, an activated sludge method utilizing a collection of microorganisms called floc (aerobic biological sludge) has been used for biological wastewater treatment. However, in the activated sludge method, when flocs (aerobic biological sludge) and treated water are separated in a sedimentation basin, the sedimentation velocity of flocs is slow, so the surface area of the sedimentation basin must be made very large in some cases. In addition, the processing speed of the activated sludge method depends on the sludge concentration in the biological treatment tank, and although the processing speed can be increased by increasing the sludge concentration, solid-liquid separation problems such as bulking occur. may make it impossible to maintain processing.
一方、嫌気性生物処理では、グラニュールと呼ばれる微生物が緻密に集合し粒状となった集合体を活用することが一般的である。グラニュールは非常に沈降速度が速く、微生物が緻密に集合しているため、生物処理槽内の汚泥濃度を高くすることができ、排水の高速処理を実現することが可能である。しかし、嫌気性生物処理は、好気性処理(活性汚泥法等)に比べて処理対象の排水種が限られていることや、処理水温を30~35℃に維持する必要がある等の問題点を有する場合がある。また、嫌気性生物処理単独では、処理水の水質が悪く、河川等へ放流する場合には、別途活性汚泥法等の好気性処理を実施することが必要となる場合もある。 On the other hand, in anaerobic biological treatment, it is common to utilize aggregates called granules, which are densely aggregated aggregates of microorganisms. Since granules have a very high sedimentation rate and microbes are densely aggregated, it is possible to increase the sludge concentration in the biological treatment tank and realize high-speed treatment of wastewater. However, compared to aerobic treatment (activated sludge method, etc.), anaerobic biological treatment has problems such as the limited types of wastewater to be treated and the need to maintain the treated water temperature at 30 to 35°C. may have In addition, if the anaerobic biological treatment alone is used, the quality of the treated water is poor, and when the treated water is discharged into a river or the like, it may be necessary to separately perform an aerobic treatment such as an activated sludge method.
近年、排水を間欠的に反応槽に流入させる半回分式処理装置を用いることで、嫌気性生物汚泥に限られず、好気性生物汚泥でも沈降性の高いグラニュール化した生物汚泥を形成できることが明らかとなってきた(例えば、特許文献1~4参照)。グラニュール化した生物汚泥は、例えば、平均粒径が0.2mm以上となり、沈降速度が5m/h以上となる。なお、半回分式の生物処理では、1つの反応槽で(1)排水の流入、(2)処理対象物質の生物処理、(3)生物汚泥の沈降、(4) 処理水の排出といった4つの工程を繰り返し行うものが一般的である。
In recent years, it has become clear that by using a semi-batch treatment system that intermittently flows wastewater into a reaction tank, not only anaerobic biological sludge but also aerobic biological sludge can be formed into granulated biological sludge with high sedimentation properties. (see
また、特許文献5には、(1)排水の流入において及び処理水の排出、(2)処理対象物質の生物処理、(3)生物汚泥の沈降といった3つの工程を繰り返し行う、半回分式の生物処理方法が開示されている。
In addition,
ところで、半回分式の生物処理における排水の流入工程では、ポンプを用いて排水を槽の下部から供給するのが一般的であるが、この方法では、ランニングコストの増大が懸念されるため、簡易な排水流入方法が望まれている。 By the way, in the wastewater inflow process in semi-batch type biological treatment, it is common to use a pump to supply wastewater from the bottom of the tank. There is a demand for a more efficient method of inflowing wastewater.
そこで、本発明の目的は、ポンプを用いない簡易な構成によって反応槽への排水の流入を行うことができる水処理方法及び水処理装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a water treatment method and a water treatment apparatus capable of flowing wastewater into a reaction tank with a simple structure that does not use a pump.
本発明は、排水を流入させる流入工程と、前記排水を生物汚泥により生物処理する生物処理工程と、前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、前記生物処理した生物処理水を排出させる排出工程とを有する運転サイクルを繰り返して行う反応槽を用いた水処理方法であって、前記反応槽には、前記沈降工程において前記反応槽底部に形成された生物汚泥層の界面位置より低い位置に配置された流入口と、前記流入口から垂直方向上方に延びた流入部とが設けられ、前記流入工程では、前記排水を重力によって前記流入部内を流下させ、前記流入口から、前記生物汚泥層中に供給し、前記反応槽には、前記流入部が少なくとも2つ設けられており、前記少なくとも2つの流入部に設けられた前記流入口は同じ方向を向いている水処理方法である。 The present invention comprises an inflow step of inflowing wastewater, a biological treatment step of biologically treating the wastewater with biological sludge, a sedimentation step of settling the biological sludge, and a discharging step of discharging the biologically treated water. A water treatment method using a reaction tank that repeats an operation cycle having a An inflow port and an inflow portion extending vertically upward from the inflow port are provided, and in the inflow step, the waste water is caused to flow down the inflow portion by gravity and is supplied from the inflow port into the biological sludge layer. In the water treatment method, the reaction tank is provided with at least two inlets, and the inlets provided in the at least two inlets face the same direction .
前記水処理方法における前記運転サイクルでは、前記流入工程を行いながら、前記排出工程を行うことが好ましい。 In the operation cycle in the water treatment method, it is preferable to perform the discharge step while performing the inflow step.
前記水処理方法においては、排水を連続的に流入しながら生物汚泥により生物処理する連続式生物処理槽に、前記反応槽内の生物汚泥を供給する汚泥供給工程、前記反応槽内の生物処理水を供給する処理水供給工程のうち少なくともいずれか1つを備えることが好ましい。 In the water treatment method, a sludge supply step of supplying the biological sludge in the reaction tank to a continuous biological treatment tank in which wastewater is continuously inflowed and biologically treated with biological sludge, and biologically treated water in the reaction tank. It is preferable to include at least one of the treated water supply steps for supplying the
前記水処理方法における前記流入工程では、前記排水を重力によって前記流入部内を流下させ、前記流入口から、前記生物汚泥層中に水平方向又は水平方向より下方に供給することが好ましい。 Preferably, in the inflow step of the water treatment method, the wastewater is caused to flow downward in the inflow section by gravity, and is supplied horizontally or below the horizontal direction into the biological sludge layer from the inflow port.
本発明は、排水を流入させる流入工程と、前記排水を生物汚泥により生物処理する生物処理工程と、前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、前記生物処理した生物処理水を排出させる排出工程とを有する運転サイクルを繰り返して行う反応槽を備えた水処理装置であって、前記反応槽には、前記沈降工程において前記反応槽底部に形成された生物汚泥層の界面位置より低い位置に配置された流入口と、前記流入口から垂直方向上方に延びた流入部とが設けられ、前記流入工程では、前記排水を重力によって前記流入部内を流下させ、前記流入口から、前記生物汚泥層中に供給し、前記反応槽には、前記流入部が少なくとも2つ設けられており、前記少なくとも2つの流入部に設けられた前記流入口は同じ方向を向いている水処理装置である。 The present invention comprises an inflow step of inflowing wastewater, a biological treatment step of biologically treating the wastewater with biological sludge, a sedimentation step of settling the biological sludge, and a discharging step of discharging the biologically treated water. A water treatment apparatus comprising a reaction tank for repeating an operation cycle with An inflow port and an inflow portion extending vertically upward from the inflow port are provided, and in the inflow step, the waste water is caused to flow down the inflow portion by gravity and is supplied from the inflow port into the biological sludge layer. At least two inlets are provided in the reaction tank, and the inlets provided in the at least two inlets face the same direction .
前記水処理装置における前記運転サイクルでは、前記流入工程を行いながら、前記排出工程を行うことが好ましい。。 In the operation cycle of the water treatment apparatus, it is preferable to perform the discharge process while performing the inflow process. .
前記水処理装置においては、排水を連続的に流入しながら生物汚泥により生物処理する連続式生物処理槽に、前記反応槽内の生物汚泥を供給する汚泥供給部、前記反応槽内の生物処理水を供給する処理水供給部のうち少なくともいずれか1つを備えることが好ましい。 In the water treatment apparatus, a sludge supply unit that supplies the biological sludge in the reaction tank to a continuous biological treatment tank that performs biological treatment with biological sludge while continuously inflowing wastewater, and biologically treated water in the reaction tank. It is preferable to include at least one of the treated water supply units that supply the
前記水処理装置において、前記流入口は、水平方向又は水平方向より下方に向かって開口していることが好ましい。 In the water treatment device, it is preferable that the inlet is open in the horizontal direction or downward from the horizontal direction.
本発明によれば、ポンプを用いない簡易な構成によって反応槽への排水の流入を行うことができる水処理方法及び水処理装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the water-treatment method and water-treatment apparatus which can flow into a reaction tank by the simple structure which does not use a pump.
本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。 An embodiment of the present invention will be described below. This embodiment is an example of implementing the present invention, and the present invention is not limited to this embodiment.
図1は、本実施形態に係る水処理装置の一例を示す模式断面図である。図1に示すように、水処理装置1は、反応槽10と、ブロワ18及び散気管20を備える散気装置、処理水排出管22、制御装置24を備えている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a water treatment device according to this embodiment. As shown in FIG. 1 , the
反応槽10には、槽内に排水を流入させる流入口12及び流入管14が設けられている。流入管14は、流入口12から垂直方向上方に延びた流入部である。本明細書において、垂直方向に延びた流入部には、略垂直方向に延びた流入部も含まれる。略垂直方向は、垂直方向に対して45°以内の傾斜角度を有する方向を含む。流入管14には電磁バルブ14aが設置されており、電磁バルブ14aは制御装置24と電気的に接続されている。
The
流入口12は、後述する沈降工程において、反応槽10の底部上に形成された生物汚泥層の界面位置より低い位置に配置されている。なお、図1に示す流入口12は、流入管14の下端に設けられ、水平方向に向かって開口している。
The
図2(A)~(C)は、流入管の配置例を説明するための反応槽の模式上面図である。流入口12を設けた流入管14の数は、特に制限されるものではないが、排水の拡散性を高める点で、複数とすることが望ましい。角型状の反応槽を例にすると、流入口12を設けた流入管14は、例えば、図2(A)に示すような反応槽10の対角上の少なくとも2カ所、図2(B)に示すような反応槽10の対辺上の少なくとも2カ所、又は図2(C)に示すような反応槽の同一辺上の少なくとも2カ所のうち、少なくともいずれか1つに配置されていることが望ましい。
FIGS. 2A to 2C are schematic top views of a reaction vessel for explaining an arrangement example of inflow pipes. Although the number of
また、反応槽10には、反応槽10内で生物処理された処理水を排出する排出口16が設けられている。排出口16には、処理水排出管22が接続されている。処理水排出管22には電磁バルブ22aが設置されており、電磁バルブ22aは、制御装置24と電気的に接続されている。
Further, the
散気装置を構成するブロワ18は、散気管20に接続されており、ブロワ18により酸素や空気等の曝気ガスが散気管20に送られ、散気管20により曝気ガスが反応槽10内に供給される。これにより、反応槽10内の水が流動し撹拌される。なお、図での説明は省略するが、例えば、モータの回転に伴って撹拌翼が回転するような撹拌装置を反応槽10に設置して、反応槽10内の水を撹拌してもよい。図1に示す水処理装置1は、好気条件での生物処理を想定したものであるが、嫌気条件での生物処理にも適用可能である。そして、嫌気条件で処理する場合には、散気装置を設置せずに、撹拌装置を設置すればよい。
A
制御装置24は、例えば、プログラムを演算するCPU、プログラムや演算結果を記憶するROM及びRAMから構成されるマイクロコンピュータと電子回路等で構成され、散気装置や電磁バルブの開閉を制御する機能を有するものである。
The
以下に、本実施形態の水処理装置1の動作の一例を説明する。
An example of the operation of the
図3は、流入工程時の水処理装置の状態の一例を示す模式断面図である。制御装置24により、電磁バルブ14aが開放されて、排水が、重力によって、流入管14内を流下し、流入口12から反応槽10内に供給される。流入口12は、後述する沈降工程により形成された生物汚泥層30の界面位より低い位置に配置され、水平方向に開口しているので、図3に示すように、排水は、流入口12から生物汚泥層30中に水平方向に供給される。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the state of the water treatment device during the inflow process. The
図4は、生物処理工程時の水処理装置の状態の一例を示す模式断面図である。流入工程によって、反応槽10内の排水の水位が所定の水位に達した段階で、制御装置24により、電磁バルブ14aが閉じられると共に、ブロワ18が稼働される。これにより、図4に示すように、曝気ガスが散気管20から反応槽10内に供給され、反応槽10内の排水及び生物汚泥が撹拌される。そして、反応槽10内の排水が、生物汚泥により生物処理されて(生物処理工程)、排水中の処理対象物質(例えば、有機物等)が分解される。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the state of the water treatment apparatus during the biological treatment process. When the water level of the waste water in the
図5は、沈降工程時の水処理装置の状態の一例を示す模式断面図である。生物処理工程を所定時間実施した後、制御装置24によりブロワ18の稼働が停止されて、反応槽10内の排水の撹拌及び曝気が停止される。これにより、図5に示すように、生物汚泥の沈降が行われ(沈降工程)、反応槽10の底部上には生物汚泥層30が形成される。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the state of the water treatment apparatus during the sedimentation process. After the biological treatment process has been carried out for a predetermined period of time, the
図6は、排出工程時の水処理装置の状態の一例を示す模式断面図である。所定時間沈降工程が実施されて、反応槽10の底部上に生物汚泥層30が形成された後、制御装置24により、電磁バルブ22aが開放されて、図6に示すように、反応槽10内において生物処理された生物処理水が排出口28から処理水排出管22に排出される(排出工程)。処理水は、処理水排出管22から水処理装置1の系外へ排出される。そして、所定時間排出工程を実施した後、前述の流入工程に戻る。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of the state of the water treatment device during the discharge process. After the sedimentation process is carried out for a predetermined time and the
このように、図1に示す水処理装置1においては、流入工程、生物処理工程、沈降工程、排出工程の4つの工程を繰り返す運転サイクルを行うが、流入工程では、排水を重力によって、反応槽10内に流入させている。すなわち、図1に示す水処理装置1においては、ポンプを用いない簡易な構成によって排水を流入させることが可能となるため、例えば、設備費用や運転管理費用等のランニングコストの増大が抑えられる。特に大規模処理設備用の水処理装置として、本実施形態の水処理装置1を適用することで、設備費用や運転管理費用を効果的に削減できると考えられる。
As described above, in the
ここで、上記運転サイクルにおける沈降性の高い生物汚泥(例えば、グラニュール化した生物汚泥)の形成には、細菌が生産する細胞外基質(EPS)が影響していると考えられている。そして、EPSを形成するには、反応槽10内で生物処理される処理対象物質の濃度勾配を形成することが重要である。例えば、排水中の有機物を生物処理する場合には、有機物の濃度勾配を形成することが重要であり、アンモニア態窒素や硝酸態窒素等の窒素含有物質を生物処理する場合には、窒素含有物質の濃度勾配を形成することが重要である。そして、処理対象物質の濃度勾配は、例えば、流入工程において、反応槽10内の処理対象物質濃度を高くし(飽食状態)、生物処理工程において、反応槽10内の処理対象物質を消費させて、反応槽10内の処理対象物質濃度を低下させる(飢餓状態)ことによって形成される。そして、本実施形態では、流入工程において、排水を流入口12から生物汚泥層30中に供給しているため、排水を嫌気状態で生物汚泥に接触させることができる。これにより、本実施形態では、流入工程において、排水中の処理対象物質が不要に消費されることが抑えられて、反応槽10内に残存する処理対象物質濃度を効率的に高くすることができるため、反応槽10内の処理対象物質の濃度勾配を大きくすることが可能となる。その結果、沈降性の高い生物汚泥の形成が可能となり、ひいては生物処理速度を向上させることが可能となる。
Here, it is believed that extracellular matrix (EPS) produced by bacteria influences the formation of highly sedimentary biological sludge (for example, granulated biological sludge) in the operation cycle. In order to form the EPS, it is important to form a concentration gradient of the substance to be treated that is biologically treated within the
本実施形態の水処理装置の運転条件や変形例等について、以下説明する。 The operating conditions, modifications, and the like of the water treatment apparatus of this embodiment will be described below.
本実施形態の水処理装置1に適用される排水は、例えば、食品加工工場排水、化学工場排水、半導体工場排水、機械工場排水、下水、し尿、河川水等の生物分解性を有する物質(処理対象物質)を含有する排水等である。生物分解性を有する物質は、例えば、有機物、アンモニア性窒素、硝酸態窒素等の窒素含有物質等である。例えば、有機物を含む排水を生物処理する場合、排水中の有機物は生物汚泥(微生物) との接触により、二酸化炭素まで分解される。また、例えば、窒素含有物質を含む排水を生物処理する場合、排水中の窒素含有物質は生物汚泥(微生物)との接触により、窒素ガスにまで分解される。
The wastewater applied to the
本実施形態の水処理装置1に適用される排水に油脂分が多く含まれる場合には、生物処理に悪影響を及ぼす場合があるため、反応槽10へ供給される前の排水に、浮上分離、凝集加圧浮上、吸着等の既存の手法にて、例えば150mg/L以下程度にまで油脂分を除去しておくことが好ましい。
If the wastewater applied to the
本実施形態の水処理装置1に適用される排水中のBOD濃度は、特に制限されるものではない。一般的に、沈降性の高い生物汚泥の形成が困難とされる排水中のBOD濃度は、50~200mg/Lの範囲とされているが、本実施形態に係る水処理装置1によれば、上記BOD濃度の範囲でも、沈降性の高い生物汚泥を形成することが可能となる。なお、本実施形態に係る水処理装置1では、例えば、沈降性指標であるSVI30が50mL/g以下、SVI5が70mL/g以下の生物汚泥を形成することが可能である。
The BOD concentration in the wastewater applied to the
流入工程における流入口12の流速は、反応槽10の構造、大きさ等によって適宜設定されるものであって、特に制限はないが、例えば、1cm/sec以上、200cm/sec以下であることが好ましく、10cm/sec以上、100cm/sec以下であることがより好ましい。流入口12の流速が1cm/secよりも小さい場合は、排水と生物汚泥とが効率的に接触しないため、流入工程において槽内に残存する処理対象物質の濃度が低下する場合がある。また、流入口12の流速が200cm/secよりも大きい場合は、反応槽内が過剰に撹拌され、沈降した汚泥が再度浮遊することにより排水と生物汚泥とが効率的に接触できず、グラニュール化が進行しない場合や、再度浮遊した生物汚泥が排出口より流出し、処理機能を維持できなくなる場合がある。
The flow velocity of the
流入口12の設置位置は、沈降工程において反応槽10の底部上に形成された生物汚泥層30の界面位置より低い位置であれば特に制限されるものではないが、通常、反応槽10の高さが有効水深として2m~8mで設計され、生物汚泥層30の界面高さが反応槽10の高さの10%~50%で運用されることを想定すると、流入口12は反応槽10の底部から4m以内の高さの位置に設置されていることが好ましく、2m以内の高さの位置に設置されていることがより好ましく、1m以内の高さに設置されていることがさらに好ましい。
The installation position of the
排水の流入率は、例えば、10%以上200%以下の範囲とすることが好ましい。排水の流入率とは、反応槽10内の有効容積に対する運転1サイクルにおける排水の流入量の比率である。排水の流入率を上記範囲とすることで、流入工程において反応槽10内に残存する処理対象物質の濃度をより高めることが可能となり、沈降性の高い生物汚泥をより効率的に形成することが可能となる。
The inflow rate of the waste water is preferably in the range of, for example, 10% or more and 200% or less. The inflow rate of waste water is the ratio of the inflow amount of waste water in one cycle of operation to the effective volume in the
生物処理工程における反応槽10内の汚泥濃度は、汚泥の健全性(沈降性、活性等) を維持する等の点で、例えば1,500 ~30,000mg/Lの範囲であることが好ましい。また、汚泥負荷は、汚泥の健全性の維持等の点で、0.05~0.60kg-BOD/kg-MLSS/dayの範囲であることが好ましく、0.1~0.5kg-BOD/kg-MLSS/dayの範囲であることがより好ましい。生物処理工程時間は、例えば、汚泥負荷が上記の範囲になるように設定される。なお、汚泥負荷が上記範囲より高くなった場合や汚泥濃度が上記範囲より高くなった場合には、反応槽10内から生物汚泥を引き抜くことが望ましい。
The sludge concentration in the
反応槽10内のpHは、一般的な微生物に適する範囲に設定されることが望ましく、例えば6~9であることが好ましく、6.5~7.5であることがより好ましい。pH値が前記範囲外となる場合は、酸、アルカリを添加して、上記範囲となるようにpH調整することが好ましい。反応槽10内の溶存酸素(DO)は、好気条件では、0.5mg/L以上、特に1mg/L以上であることが望ましい。
The pH in the
沈降工程の時間は、生物処理工程が終了してから、反応槽10の底部上に生物汚泥層30が形成されるまでの時間であれば特に制限されるものではないが、生物汚泥層30の汚泥界面高さが反応槽10高さの10%~50%になるまでの時間であることが好ましい。
The time of the sedimentation process is not particularly limited as long as it is the time from the end of the biological treatment process to the formation of the
反応槽10の形状としては、図2に示すような角型状に限定されず、例えば、円筒状等でもよい。角型状の反応槽は、例えば、下水処理場等のような大規模処理場で採用される。
The shape of the
本実施形態の運転サイクルは、流入工程、生物処理工程、沈降工程、排出工程を有するものであればよく、前述した流入工程、生物処理工程、沈降工程、排出工程の4つの工程を繰り返す運転サイクル以外に、流入工程を行いながら排出工程を行う工程(以下、流入/排出工程)と、生物処理工程、沈降工程の3つの工程を繰り返す運転サイクルも含まれる。以下に、後者の運転サイクルを行う水処理装置について説明する。 The operation cycle of this embodiment may have an inflow process, a biological treatment process, a sedimentation process, and a discharge process, and an operation cycle that repeats the four processes of the above-described inflow process, biological treatment process, sedimentation process, and discharge process. In addition, it also includes an operation cycle in which the three processes of the inflow process and the discharge process (hereinafter referred to as the inflow/discharge process), the biological treatment process, and the sedimentation process are repeated. A water treatment apparatus that performs the latter operation cycle will be described below.
図7は、本実施形態に係る水処理装置の他の一例を示す模式断面図である。図7における水処理装置2において、図1の水処理装置1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図7に示す水処理装置2では、反応槽の1側面に排出口16が設けられている。そして、排出口16は、反応槽10の水面位に配置されている(実質的には、排出口16の下端が、反応槽10の水面位に位置している)。なお、本実施形態では、後述するように、排水の流入と共に処理水の排出を行うため、反応槽10の水面位は実質的に変動しない。また、図7に示す水処理装置2には、反応槽10の外側に設けられる処理水集水路32を備えている。処理水集水路32は、反応槽10に設けられた排出口16を介して反応槽10の内部と連通している。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing another example of the water treatment device according to this embodiment. In the
以下に、本実施形態の水処理装置2の動作の一例を説明する。
An example of the operation of the
制御装置24により、電磁バルブ14aが開放されて、排水が流入管14を通り、流入口12から反応槽10内に流入される。反応槽10内の排水の水位が所定の水位に達した段階で、制御装置24により、電磁バルブ14aが閉じられると共に、ブロワ18が稼働される。これにより、曝気ガスが散気管20から反応槽10内に供給され、反応槽10内の排水及び生物汚泥が撹拌される。そして、反応槽10内の排水が、生物汚泥により生物処理されて(生物処理工程)、排水中の処理対象物質(例えば、有機物等)が分解される。生物処理工程を所定時間実施した後、制御装置24によりブロワ18の稼働が停止されて、反応槽10内の排水の撹拌及び曝気が停止される。これにより、生物汚泥の沈降が行われ(沈降工程)、反応槽10の底部上には生物汚泥層が形成される。所定時間沈降工程が実施されて、反応槽10の底部上に生物汚泥層30が形成された後、制御装置24により、電磁バルブ14aが開放されて、排水が、重力によって、流入管14内を流下し、流入口12から生物汚泥層中に供給されると共に、反応槽10内において生物処理された生物処理水が排出口16から処理水集水路32に排出される(流入/排出工程)。処理水は、処理水集水路32から水処理装置1の系外へ排出される。そして、所定時間流入/排出工程を実施した後、前述の生物処理工程に戻る。
The
流入/排出工程時間は、例えば、排水の流入率、及び反応槽10への排水の流量に応じて決められる。ところで、反応槽10への排水の流量を反応槽10の水平断面積で除した値である反応槽10の水面積負荷を高く設定すると、汚泥中の軽い汚泥画分を選択的に系外へ排出させ、沈降性の高い汚泥画分を槽内に残存させることが可能となるため、沈降性の高い生物汚泥の形成は促進されるが、汚泥の沈降性が高くない立上げ期間等においては、槽内の汚泥が流出し、生物処理機能の悪化が懸念される。一方、反応槽10の水面積負荷を低く設定すると、汚泥の選択効果が低くなり、さらに排水の流入率を高くした場合には、流入/排出工程時間が長くなり、沈降性の高い汚泥の形成が困難になることが懸念される。上記事情を鑑みると、反応槽10への水面積負荷は0.5m/h以上、20m/h以下とすることが好ましく、1m/h以上10m/h以下の範囲とすることが好ましい。また、槽内の生物汚泥の沈降性向上に伴い、反応槽10の水面積負荷を高く設定することが可能になった場合には、生物汚泥の沈降性に応じて、反応槽10の水面積負荷を上昇させ、水面積負荷と排水の流入率に応じて、流入/排出工程時間を短縮させることも可能である。
The inflow/outflow process time is determined according to, for example, the inflow rate of the waste water and the flow rate of the waste water to the
図8は、本実施形態の水処理装置の他の一例を示す模式断面図である。図8に示す水処理装置3において、図1に示す水処理装置1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図8に示す水処理装置3は、隔壁17を有する。隔壁17は、反応槽10内に垂直方向に立設しており、反応槽10内を第1室10f及び第2室10gに区画している。隔壁17の下方には、第1室10fと第2室10gを連通する開口部が設けられており、当該開口部が、これまで説明してきた流入口12となる。そして、隔壁17により区画された第1室10fが、流入口12から垂直方向上方に延びた流入部となり、隔壁17により区画された第2室10gが、上記運転サイクル(流入工程、生物処理工程、沈降工程、排出工程)を行う部屋となる。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing another example of the water treatment device of this embodiment. In the
図8に示す水処理装置3の流入工程では、制御装置24により電磁バルブ34aが開放されて、排水が原水導入管34から第1室10fに供給される。排水は、重力によって第1室10f内を流下して、流入口12から第2室10gの底部上に形成されている生物汚泥層中に供給される。そして、この流入工程後、第2室10g内において、生物処理工程、沈降工程、排出工程が行われる。なお、図7に示すように、排出口16を反応槽10の水面位に配置して、流入/排出工程、生物処理工程、沈降工程を行ってもよい。
In the inflow process of the
隔壁17に設けられる開口部(流入口12)の形状としては、特に限定されるものではなく、矩型でもよいし、円又は楕円型等でもよい。また、開口部(流入口12)は隔壁17に1つ以上形成されていればよい。
The shape of the opening (inflow port 12) provided in the
隔壁17の設置位置は、特に制限はないが、排水を第2室10g内の生物汚泥層に効率よく接触させることができる等の点では、反応槽10の垂直断面視における第1室10fの幅の割合は、第2室10gの幅に対して1/2以下となるように隔壁17を設置することが好ましく、1/5以下となるように隔壁17を設置することがより好ましい。
Although the installation position of the
図9は、本実施形態の水処理装置の他の一例を示す模式断面図である。図9に示す水処理装置4において、図1に示す水処理装置1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図9に示す水処理装置4では、流入口12が反応槽10の側面に設けられており、流入口12から垂直方向上方に延びる流入管14が反応槽10の外側に配置されている。このように、流入管14は、反応槽10の外側に設けられていてもよい。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment. In the
図10~12は、本実施形態の水処理装置の他の一例を示す模式断面図である。図10~12に示す水処理装置5において、図1に示す水処理装置1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図10に示す水処理装置5では、流入管14の下端に流入口12aが形成されている。図10に示す流入口12aは、垂直方向下方に向かって開口しており、排水は流入口12aから生物汚泥層中に垂直方向下方に供給される。また、図11に示す水処理装置5では、流入管14の側面2カ所に流入口12bが形成されている。図11に示すそれぞれの流入口12bは水平方向に向かって開口しており、排水はそれぞれの流入口12bから生物汚泥層中に水平方向に供給される。また、図12に示す水処理装置5では、流入管14の下端及び側面の2カ所に流入口12a,12bが形成されている。図12に示す下端部の流入口12aは垂直方向に向かって開口し、側面の流入口12bは水平方向に向かって開口し、排水は、下端部の流入口12aから生物汚泥層中に垂直方向に供給され、側面の流入口12bから生物汚泥層中に水平方向に供給される。
10 to 12 are schematic cross-sectional views showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment. In the
流入口は、流入管1つ当たりに少なくとも1個設けられていればよいが、排水の拡散性等の点で、図11~図12に示すように、2個以上設けられていることが好ましい。また、流入口の開口方向は、特に限定されるものではないが、排水の拡散性を考慮して、図11~13に示すように水平方向又は水平方向より下方であることが好ましい。すなわち、排水は、流入口から生物汚泥層中に水平方向又は水平方向より下方に供給されることが好ましい。 At least one inflow port may be provided for each inflow pipe, but two or more are preferably provided as shown in FIGS. . The opening direction of the inlet is not particularly limited, but is preferably horizontal or below the horizontal, as shown in FIGS. That is, the waste water is preferably supplied horizontally or below the horizontal direction into the biological sludge layer from the inlet.
図13(A)は、本実施形態の水処理装置の他の一例を示す模式断面図であり、図13(B)は、本実施形態の水処理装置の他の一例を示す模式上面図である。図13に示す水処理装置6において、図1に示す水処理装置1と同様の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図13(B)においては、ブロワ18及び散気管20を備える散気装置、制御装置24を省略している。図13に示す水処理装置6は、反応槽10の上部に設けられ、略水平方向に延びる排水流入トラフ36、反応槽10内の水面位に設けられ、略水平方向に延びる処理水集水トラフ38を備えている。排水流入トラフ36には、複数の流入管14が接続されている。流入管14の下端及び側面に流入口12a,12bが形成されている。
FIG. 13(A) is a schematic cross-sectional view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment, and FIG. 13(B) is a schematic top view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment. be. In the
図13に示す水処理装置6は、流入/排出工程、生物処理工程、沈降工程を繰り返す運転サイクルを行う。具体的には、流入/排出工程では、各排水流入トラフ36から各流入管14に排水が流れ込み、重力により、流入管14内を流下して、流入口(12a,12b)から生物汚泥層中に供給されると共に、反応槽10内の生物処理水が、処理水集水トラフ38に越流して、処理水集水トラフ38から反応槽10外へ排出される。流入/排出工程後、前述した生物処理工程、沈降工程が行われる。
The
本実施形態の水処理装置により形成された沈降性の高い生物汚泥は、自身の生物処理に用いてもよいし、反応槽10から取り出して、他の生物処理槽に供給してもよい。他の生物処理槽としては、本実施形態のような半回分式でもよいし、排水を連続的に導入しながら生物処理を行う連続式でもよい。また、本実施形態の水処理装置により得られた生物処理水を、他の生物処理槽(連続式又は半回分式)に供給してもよい。以下、図面を用いて、具体的に説明する。
The highly sedimentary biological sludge formed by the water treatment apparatus of this embodiment may be used for its own biological treatment, or may be taken out from the
図14は、本実施形態の水処理装置の他の一例を示す概略構成図である。図14に示す水処理装置7は、反応槽10、連続式生物処理槽40を備える。反応槽10は、本実施形態の反応槽であり、具体的構成は既述の通りであるので省略する。図14に示す水処理装置7は、原水導入管42a,42b、処理水供給管44、生物汚泥供給管46、処理水排出管48を備えている。処理水供給管44にはバルブ44aが設けられ、生物汚泥供給管46にはバルブ46aが設けられている。
FIG. 14 is a schematic configuration diagram showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment. A
原水導入管42aは反応槽10(具体的には流入部)に接続されている。原水導入管42bは連続式生物処理槽40に接続されている。処理水供給管44の一端は、反応槽10に接続され、他端は、連続式生物処理槽40に接続されている。また、生物汚泥供給管46の一端は、反応槽10に接続され、他端は、連続式生物処理槽40に接続されている。処理水排出管48は、連続式生物処理槽40に接続されている。
The raw
原水導入管42aを流れる排水は反応槽10に供給され、原水導入管42bを流れる排水は、連続式生物処理槽40に供給される。反応槽10では、前述した運転サイクル(流入工程(流入/排出工程)、生物処理工程、沈降工程、排出工程)が行われる。そして、任意のタイミングでバルブ46aが開放されることで、反応槽10で形成された沈降性の高い生物汚泥が、生物汚泥供給管46から連続式生物処理槽40に供給される。また、任意のタイミングでバルブ44aが開放されることで、反応槽10内の処理水が、処理水供給管44から連続式生物処理槽40に供給される。連続式生物処理槽40では、例えば、好気条件下で、且つ反応槽10から供給された生物汚泥の存在下で、原水導入管42bから連続的に流入する排水、及び反応槽10から処理水供給管44を通して適宜流入する排水が生物処理される。このように、反応槽10で形成した沈降性の高い生物汚泥を連続式生物処理槽40に供給することにより、例えば、連続式生物処理槽40の生物処理速度を向上させることが可能となる。
Waste water flowing through the raw
以下、実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to the following examples.
(実施例)
有効容積1.4m3の反応槽を用いて試験を行った。流入管は、図2(B)に示すように、反応槽の対辺上に2本設置した。流入口は、流入管に形成した開口であり、反応槽の中心部に向かって略水平方向に開口している。流入口の開口面積は0.15m2とした。排出口は、反応槽の側面に形成した。排出口の位置は、反応槽内の水面位に設定した。
(Example)
The test was carried out using a reactor with an effective volume of 1.4 m 3 . As shown in FIG. 2(B), two inflow pipes were installed on opposite sides of the reactor. The inflow port is an opening formed in the inflow pipe and opens substantially horizontally toward the center of the reaction tank. The opening area of the inlet was 0.15 m 2 . An outlet was formed in the side of the reactor. The position of the outlet was set at the water level in the reactor.
試験に使用した排水として、都市下水を用いた。反応槽内に排水及び活性汚泥を投入して、所定時間、曝気撹拌した(生物処理工程)。生物処理工程後、所定時間、反応槽を静置した(沈降工程)。沈降工程後、排水を流入管に供給して、流入管内を重力によって流下させ、流入口から反応槽内の生物汚泥層中に水平方向に供給して、排出口から反応槽内の生物処理水を排出した(流入/排出工程)。排水の流量を、流入管1本当たり8L/minとし、流入口1箇所あたりの流速を約3.2m/h、排水の流入率を100%に設定し、200日間、上記運転を行った。 Municipal sewage was used as wastewater used for the test. Wastewater and activated sludge were put into the reaction tank and aerated and stirred for a predetermined time (biological treatment process). After the biological treatment step, the reaction tank was allowed to stand for a predetermined time (sedimentation step). After the sedimentation process, wastewater is supplied to the inflow pipe, allowed to flow down the inflow pipe by gravity, supplied horizontally from the inflow port into the biological sludge layer in the reaction tank, and discharged from the discharge port to the biological treated water in the reaction tank. was discharged (inflow/exhaust step). The flow rate of waste water was set to 8 L/min per inflow pipe, the flow rate per inflow port was set to about 3.2 m/h, and the inflow rate of waste water was set to 100%, and the above operation was performed for 200 days.
また、運転1日目、31日目、172日目において、反応槽内の生物汚泥を採取し、生物汚泥のSVI測定を行った。SVIとは、生物汚泥の沈降性指標であり、以下の方法により求められる。まず、1Lのメスシリンダに1Lの汚泥を投入し、汚泥濃度ができるだけ均一となるように緩やかに撹拌した後、静置5分後及び30分後の汚泥界面を測定する。そして、メスシリンダにおける汚泥の占める体積率(%)を計算する。次に、汚泥のMLSS(mg/L)を測定する。これらを下記式に当てはめて、SVI5及びSVI30を算出する。
SVI(mL/g)=汚泥の占める体積率×10,000/MLSS
Further, on the 1st, 31st and 172nd days of operation, the biological sludge in the reaction tank was sampled and the SVI of the biological sludge was measured. SVI is a sedimentation index of biological sludge, and is obtained by the following method. First, 1 L of sludge is put into a 1 L graduated cylinder, gently stirred so that the sludge concentration becomes as uniform as possible, and then the sludge interface is measured after 5 minutes and 30 minutes of standing still. Then, the volume ratio (%) occupied by the sludge in the graduated cylinder is calculated. Next, the MLSS (mg/L) of the sludge is measured. These are applied to the following formulas to calculate SVI5 and SVI30.
SVI (mL/g) = volume ratio of sludge x 10,000/MLSS
運転1日目では、生物汚泥のSVI5が221mL/g、SVI30が96mL/gであったが、運転31日目では、生物汚泥のSVI5が122mg/L、SVI30が67mg/Lとなり、172日目では、生物汚泥のSVI5が46mg/L、SVI30が36mg/Lとなった。この結果から、ポンプを用いずに排水の導入を行う水処理方法によっても、沈降性の高い生物汚泥が得られた。 On the first day of operation, the SVI5 of the biological sludge was 221 mL/g and the SVI30 was 96 mL/g. In the biological sludge, SVI5 was 46 mg/L and SVI30 was 36 mg/L. From these results, it was found that biological sludge with high sedimentation property was obtained even by a water treatment method in which waste water was introduced without using a pump.
運転開始から3ヶ月後の反応槽に流入する前の排水のBOD濃度及び反応槽から排出された処理水のBOD濃度を測定したところ、流入前の排水BOD濃度が103mg/Lであり、処理水BOD濃度が19mg/Lであった。すなわち、処理水BOD濃度は、排水BOD濃度に対して約18%であったので、流入/排出工程後、反応槽内に残存したBOD濃度は排水BOD濃度に対して約82%であることがわかり、重力によって排水を供給する水処理方法であっても効率的に反応槽内BOD濃度を高くできていることが確認できた。 Three months after the start of operation, the BOD concentration of the wastewater before flowing into the reaction tank and the BOD concentration of the treated water discharged from the reaction tank were measured. BOD concentration was 19 mg/L. That is, since the treated water BOD concentration was about 18% of the wastewater BOD concentration, the BOD concentration remaining in the reactor after the inflow/discharge process was about 82% of the wastewater BOD concentration. As can be seen, it was confirmed that the BOD concentration in the reaction tank could be efficiently increased even with the water treatment method in which waste water is supplied by gravity.
1~7 水処理装置、10 反応槽、12,12a,12b 流入口、14 流入管、14a 電磁バルブ、16 排出口、17 隔壁、18 ブロワ、20 散気管、22 処理水排出管、22a 電磁バルブ、24 制御装置、28 排出口、30 生物汚泥層、32 処理水集水路、34,42a,42b 原水導入管、34a 電磁バルブ、36 排水流入トラフ、38 処理水集水トラフ、40 連続式生物処理槽、44 処理水供給管、44a,46a バルブ、46 生物汚泥供給管、48 処理水排出管。 1 to 7 water treatment equipment, 10 reaction tank, 12, 12a, 12b inlet, 14 inlet pipe, 14a electromagnetic valve, 16 outlet, 17 partition, 18 blower, 20 air diffuser, 22 treated water discharge pipe, 22a electromagnetic valve , 24 control device, 28 outlet, 30 biological sludge layer, 32 treated water collecting channel, 34, 42a, 42b raw water introduction pipe, 34a electromagnetic valve, 36 wastewater inflow trough, 38 treated water collecting trough, 40 continuous biological treatment Tank, 44 treated water supply pipe, 44a, 46a valve, 46 biological sludge supply pipe, 48 treated water discharge pipe.
Claims (8)
前記反応槽には、前記沈降工程において前記反応槽底部に形成された生物汚泥層の界面位置より低い位置に配置された流入口と、前記流入口から垂直方向上方に延びた流入部とが設けられ、
前記流入工程では、前記排水を重力によって前記流入部内を流下させ、前記流入口から、前記生物汚泥層中に供給し、
前記反応槽には、前記流入部が少なくとも2つ設けられており、前記少なくとも2つの流入部に設けられた前記流入口は同じ方向を向いていることを特徴とする水処理方法。 An operation cycle having an inflow step for inflowing wastewater, a biological treatment step for biologically treating the wastewater with biological sludge, a sedimentation step for settling the biological sludge, and a discharge step for discharging the biologically treated biologically treated water. A water treatment method using a reaction tank that is repeatedly performed,
The reaction tank is provided with an inlet arranged at a position lower than the interface position of the biological sludge layer formed at the bottom of the reaction tank in the sedimentation step, and an inlet extending vertically upward from the inlet. be
In the inflow step, the wastewater is caused to flow down in the inflow section by gravity and is supplied from the inflow port into the biological sludge layer ;
The water treatment method , wherein the reaction tank is provided with at least two inlets, and the inlets provided in the at least two inlets face the same direction .
前記反応槽には、前記沈降工程において前記反応槽底部に形成された生物汚泥層の界面位置より低い位置に配置された流入口と、前記流入口から垂直方向上方に延びた流入部とが設けられ、
前記流入工程では、前記排水を重力によって前記流入部内を流下させ、前記流入口から、前記生物汚泥層中に供給し、
前記反応槽には、前記流入部が少なくとも2つ設けられており、前記少なくとも2つの流入部に設けられた前記流入口は同じ方向を向いていることを特徴とする水処理装置。 An operation cycle having an inflow step for inflowing wastewater, a biological treatment step for biologically treating the wastewater with biological sludge, a sedimentation step for settling the biological sludge, and a discharge step for discharging the biologically treated biologically treated water. A water treatment apparatus comprising a repetitive reaction tank,
The reaction tank is provided with an inlet arranged at a position lower than the interface position of the biological sludge layer formed at the bottom of the reaction tank in the sedimentation step, and an inlet extending vertically upward from the inlet. be
In the inflow step, the wastewater is caused to flow down in the inflow section by gravity, and is supplied from the inflow port into the biological sludge layer ;
A water treatment apparatus , wherein the reaction tank is provided with at least two inlets, and the inlets provided in the at least two inlets face the same direction .
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