JP7262332B2 - 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。これにより、グラニュール化した生物汚泥のように沈降性の高い生物汚泥を得ることができる。
In addition,
ところで、半回分式の生物処理においては、槽内で生物処理される処理対象物質(例えば有機物)の濃度勾配を形成すること、具体的には、飽食状態(槽内の処理対象物質濃度が高い状態)と飢餓状態(槽内の処理対象物質濃度が低い状態)のサイクルを形成することが、沈降性の高い生物汚泥を得る上で重要な要因であると考えられている。しかし、排水の流入と共に処理水の排出を行う半回分式の生物処理においては、槽内に流入した処理対象物質を含む排水が、生物汚泥と十分に接触せずに処理水と共に槽外へ排出されてしまう場合がある。そのため、排水の流入/処理水の排出後において、槽内に残存する処理対象物質の濃度を高い状態にすることが困難となる。その結果、沈降性の高い生物汚泥を形成することが困難となる場合がある。 By the way, in the semi-batch type biological treatment, it is necessary to form a concentration gradient of the substance to be treated (for example, organic matter) to be biologically treated in the tank. condition) and starvation condition (state in which the concentration of the substance to be treated in the tank is low) is considered to be an important factor in obtaining biological sludge with high settling property. However, in the semi-batch type biological treatment in which the treated water is discharged together with the inflow of wastewater, the wastewater containing the substances to be treated that flows into the tank is discharged out of the tank together with the treated water without sufficient contact with the biological sludge. It may be done. Therefore, after the inflow of waste water/discharge of treated water, it is difficult to keep the concentration of the substance to be treated remaining in the tank high. As a result, it may be difficult to form biological sludge with high settling property.
また、排水の流入と共に処理水の排出を行う半回分式の生物処理において、反応槽内への排水の流入口を反応槽底部に設置したディストリビューターとし、上向流にて排水を供給する方式では、ディストリビューターの設置が高価であるだけでなく、ディストリビューターを設置すると、流入口に生物汚泥が閉塞して短絡流が生じる懸念があり、定期的なメンテナンスが必要になるといった問題がある。 In the semi-batch type biological treatment in which the treated water is discharged along with the inflow of the wastewater, a distributor is installed at the bottom of the reaction tank to supply the wastewater in an upward flow. In this case, not only is the installation of a distributor expensive, but there is a concern that the biological sludge will clog the inflow port and cause a short-circuit flow if the distributor is installed, and regular maintenance will be required.
そこで、本発明の目的は、排水の流入/処理水の排出後において、槽内に残存する処理対象物質の濃度を効率的に高い状態にする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。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a water treatment method and a water treatment apparatus that can efficiently increase the concentration of substances to be treated remaining in a tank after inflow of wastewater/discharge of treated water. That's what it is.
本発明は、流入口と排出口が設けられた槽内に、生物汚泥を収容した反応槽を用いて、排水を生物処理する水処理方法であって、前記流入口から前記反応槽内に前記排水を流入しながら、前記排出口から前記反応槽内の生物処理水を排出する流入/排出工程と、前記反応槽内の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、前記反応槽内の前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、を繰り返す運転サイクル工程を備え、前記排出口は、前記反応槽内の水面位に配置され、前記流入口は、前記排水の少なくとも一部を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中に水平方向に供給する水処理方法である。 The present invention is a water treatment method for biologically treating wastewater using a reaction tank containing biological sludge in a tank provided with an inlet and an outlet, wherein the an inflow/discharge step of discharging biologically treated water in the reaction tank from the outlet while inflowing wastewater; a biological treatment step of biologically treating the wastewater in the reaction tank with biological sludge; and a settling step for settling the biological sludge, wherein the outlet is arranged at a water level in the reaction tank, and the inlet is configured to absorb at least part of the waste water from the settling step. is a water treatment method in which water is supplied horizontally into the biological sludge layer formed at the bottom of the reaction tank.
また、前記水処理方法においては、前記流入口は、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ていることが好ましい。 Moreover, in the water treatment method, it is preferable that the inlet is arranged at a position lower than the interface position of the biological sludge layer formed on the bottom of the reaction tank in the sedimentation step.
また、前記水処理方法においては、前記流入口には垂直方向に延びた配管が接続されており、前記流入口への前記排水の供給を前記配管から重力により行うことが好ましい。 Further, in the water treatment method, it is preferable that a pipe extending in a vertical direction is connected to the inlet, and the waste water is supplied to the inlet from the pipe by gravity.
また、前記水処理方法においては、前記反応槽内は、隔壁により、前記排水が導入される第1室と前記運転サイクル工程を行う第2室とに区画され、前記排出口は、前記第2室側に設けられ、且つ前記第2室内の水面位に配置され、前記流入口は、前記第1室と前記第2室とが連通するように、前記隔壁に設けられ、且つ前記沈降工程において前記第2室底部に形成された生物汚泥層の界面位より低い位置に配置され、前記排水を前記第2室底部に形成された生物汚泥層中に水平方向に供給することが好ましい。 Further, in the water treatment method, the inside of the reaction tank is divided by a partition wall into a first chamber into which the waste water is introduced and a second chamber in which the operation cycle step is performed, and the outlet is the second chamber. provided on the chamber side and arranged at the water level in the second chamber, the inlet is provided in the partition so that the first chamber and the second chamber communicate, and It is preferably arranged at a position lower than the interface level of the biological sludge layer formed on the bottom of the second chamber, and supplies the waste water horizontally into the biological sludge layer formed on the bottom of the second chamber.
また、前記水処理方法においては、前記反応槽が角型水槽であり、前記流入口及び前記排出口が前記角型水槽の同じ面に備えられていることが好ましい。 Moreover, in the water treatment method, it is preferable that the reaction tank is a square water tank, and that the inlet and the outlet are provided on the same surface of the square water tank.
また、前記水処理方法においては、前記流入口における排水の流速v(cm/sec)と、前記流入口から前記流入口と対向する反応槽の側面までの水平方向の距離N(m)が、下式を満たすことが好ましい。
20≦v/N1/2≦80
Further, in the water treatment method, the flow velocity v (cm/sec) of waste water at the inlet and the horizontal distance N (m) from the inlet to the side surface of the reaction vessel facing the inlet are It is preferable to satisfy the following formula.
20≦v/N 1/2 ≦80
また、本発明は、流入口と排出口が設けられた槽内に、生物汚泥を収容する反応槽を備え、前記流入口から前記反応槽内に排水を流入しながら、前記排出口から前記反応槽内の生物処理水を排出する流入/排出工程と、前記反応槽内の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、前記反応槽内の前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、を繰り返す運転サイクル工程を行う水処理装置であって、前記排出口は、前記反応槽内の水面位に設置され、前記流入口は、前記排水の少なくとも一部を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中に水平方向に供給する水処理装置である。 In addition, the present invention includes a reaction tank for containing biological sludge in a tank provided with an inlet and an outlet, and while wastewater is flowing into the reaction tank from the inlet, the reaction is carried out from the outlet. An inflow/discharge step of discharging biologically treated water in a tank, a biological treatment step of biologically treating the wastewater in the reaction tank with biological sludge, and a sedimentation step of settling the biological sludge in the reaction tank. A water treatment apparatus for performing repeated operation cycle steps, wherein the outlet is installed at a water level in the reaction tank, and the inlet is configured to direct at least part of the waste water to the bottom of the reaction tank in the sedimentation step. It is a water treatment device that feeds horizontally into the formed biological sludge layer.
また、前記水処理装置においては、前記流入口は、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設置されていることが好ましい。 Moreover, in the water treatment apparatus, the inlet is preferably installed at a position lower than the interface position of the biological sludge layer formed on the bottom of the reaction tank in the sedimentation step.
また、前記水処理装置においては、垂直方向に延びた配管を備え、前記配管は前記流入口に接続され、前記流入口への前記排水の供給が前記配管から重力により行われることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the water treatment apparatus includes a pipe extending in a vertical direction, the pipe being connected to the inlet, and the waste water being supplied to the inlet from the pipe by gravity.
また、前記水処理装置においては、前記反応槽は、槽内を、前記排水が導入される第1室と前記運転サイクル工程を行う第2室とに区画する隔壁を備え、前記排出口は、前記第2室側に設けられ、且つ前記第2室内の水面位に配置され、前記流入口は、前記第1室と前記第2室とが連通するように、前記隔壁に設けられ、且つ前記沈降工程において前記第2室底部に形成された生物汚泥層の界面位より低い位置に配置され、前記排水を前記第2室底部に形成された生物汚泥層中に水平方向に供給することが好ましい。 Further, in the water treatment apparatus, the reaction tank has a partition wall that divides the inside of the tank into a first chamber into which the waste water is introduced and a second chamber in which the operation cycle process is performed. provided on the second chamber side and arranged at the water level in the second chamber; It is preferable that, in the sedimentation step, it is arranged at a position lower than the interface level of the biological sludge layer formed on the bottom of the second chamber, and that the waste water is horizontally supplied into the biological sludge layer formed on the bottom of the second chamber. .
また、前記水処理装置においては、前記反応槽が角型水槽であり、前記流入口及び前記排出口が前記角型水槽の同じ面に備えられていることが好ましい。 Moreover, in the water treatment apparatus, it is preferable that the reaction tank is a square water tank, and that the inlet and the outlet are provided on the same surface of the square water tank.
また、前記水処理装置においては、前記流入口における排水の流速v(cm/sec)と、前記流入口から前記流入口と対向する反応槽の側面までの水平方向の距離N(m)が、下式を満たすことが好ましい。
20≦v/N1/2≦80
Further, in the water treatment apparatus, the flow velocity v (cm/sec) of waste water at the inlet and the horizontal distance N (m) from the inlet to the side surface of the reaction vessel facing the inlet are It is preferable to satisfy the following formula.
20≦v/N 1/2 ≦80
本発明によれば、排水の流入/処理水の排出後において、槽内に残存する処理対象物質の濃度を効率的に高い状態にする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 the present invention, it is possible to provide a water treatment method and a water treatment apparatus that can efficiently increase the concentration of substances to be treated remaining in a tank after inflow of wastewater/discharge of treated water. It becomes possible.
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(A)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り、図1(B)は、本実施形態に係る水処理装置の一例を示す模式上面図である。図1(A)に示すように、水処理装置1は、反応槽10と、原水導入管12、原水ポンプ14及び電磁バルブ16を備える原水導入装置と、ブロワ18及び散気管20を備える散気装置、処理水集水路22、制御装置24を備えている。なお、図1(B)では、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。
FIG. 1(A) is a schematic cross-sectional view showing an example of a water treatment apparatus according to this embodiment, and FIG. 1(B) is a schematic top view showing an example of a water treatment apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 1A, the
本実施形態の反応槽10は、槽内に排水を流入させる流入口26を備える。図1に示す反応槽10では、反応槽10の1側面に複数の流入口26が設置されている。流入口26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、水平方向に向かって開口しており、排水が、流入口26から生物汚泥層中に水平方向に供給される。ここで、本願明細書で規定する水平方向には、略水平方向も含まれる。略水平方向は、水平方向(通常は、反応槽底部の平坦な表面が延在する方向と平行な方向)に対して10°以内の傾斜角度を有する方向を含む。
The
流入口26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、複数個とすることが望ましい。複数の流入口26を設置する場合には、排水の拡散性を向上させる点で、例えば、0.5m~5m間隔で配置することが好ましい。流入口26は、排水を生物汚泥層中に水平方向に供給するように開口してれば、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高い位置であってもよい。
Although the number of
また、本実施形態の反応槽10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28を備える。図1に示す反応槽10では、流入口26が設けられている反応槽10の1側面とは反対側の側面に排出口28が設けられている。そして、排出口28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28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。
In addition, the
原水導入装置を構成する原水導入管12は、反応槽10の外側から流入口26に接続されている。原水導入管12には、原水導入装置を構成する原水ポンプ14及び電磁バルブ16が設置されている。原水ポンプ14及び電磁バルブ16は、制御装置24と電気的に接続されている。原水導入装置は、反応槽10に設けられた流入口26に排水を供給する機能を有するものであれば、上記装置構成に限定されない。
A raw
図1に示す処理水集水路22は、反応槽10の外側に設置されており、反応槽10に設けられた排出口28を介して反応槽10の内部と連通している。
A treated
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および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、散気装置や原水導入装置の稼働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
制御装置24により、電磁バルブ16が開放されると共に、原水ポンプ14が稼働されて、排水が原水導入管12を通り、流入口26から反応槽10内に流入される。なお、反応槽10内には予め生物汚泥が投入されることが望ましい。
The
図2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。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16が閉じられると共に、原水ポンプ14の稼働が停止され、ブロワ18が稼働される。これにより、図2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. 2 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3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3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. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of the state of the water treatment device during the sedimentation process. After the biological treatment process has been carried out for a predetermined period of time, the
図4は、流入/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、原水ポンプ14が稼働されると共に、電磁バルブ16が開放されて、排水が原水導入管12から流入口26に供給される。これにより、図4に示すように、排水が、流入口26から生物汚泥層30中に水平方向に供給され、また、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から処理水集水路22に排出される(流入/排出工程)。処理水は、処理水集水路22から水処理装置1の系外へ排出される。そして、所定時間流入/排出工程を実施した後、前述の生物処理工程に戻る。すなわち、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。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the state of the water treatment device during the inflow/discharge process. After the sedimentation process is carried out for a predetermined time and 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、流入/排出工程において、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、本実施形態のように、流入/排出工程において、排水を流入口26から生物汚泥層30中に水平方向に流入させることにより、排水が生物汚泥と接触する経路を十分に確保することが可能となるため、排水中の処理対象物質が槽内に残存し易くなる。これにより、流入/排出工程において、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。なお、排水を生物汚泥層30中に上向流で供給する(すなわち、廃水を生物汚泥層30中に垂直方向に供給する)場合は、反応槽10内に形成された生物汚泥層30の厚みがある程度厚い状態でないと、排水が生物汚泥と接触する経路を十分に確保することができず、反応槽10内に残存する処理対象物質の濃度を効率的に高くすることが困難となる。しかし、本実施形態の水平方向の流入の場合には、反応槽10内に形成された生物汚泥層30の厚みが薄い状態でも、上記の上向流の場合と比較して、排水が生物汚泥と接触する経路が十分に確保されるため、反応槽10内に残存する処理対象物質の濃度を高くすることができる。また、本実施形態の水処理装置1によれば、従来の水処理装置のように、排水の流入にディストリビューターを設置しなくてもよいため、設備費用や運転管理費用等の増大も抑制される。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。
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1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。これにより、例えば、他の生物処理槽における生物処理速度を向上させることが可能となる。また、本実施形態の水処理装置1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。これにより、例えば、生物処理水の水質をより良好にすることが可能となる。
The highly sedimentary biological sludge formed by 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/排出工程において反応槽10内の処理対象物質濃度を高くする(生物処理工程開始時点における反応槽10内の処理対象物質をより高める)ことがグラニュール形成に効果的であることから、流入/排出工程における、反応槽10内での処理対象物質の残存率は50%以上が好ましく、70%以上がより好ましい。ここで反応槽10内の処理対象物質の残存率とは、排水中の処理対象物質の濃度に対する、流入/排出工程終了後の槽内の処理対象物質濃度の割合を示す。
Increasing the concentration of the substance to be treated in the
流入口26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26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100%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。ここで、反応槽10内に残存する処理対象物質の濃度を高めるには、排水の流入率はできるだけ高くとった方が良いが、その一方で、排水の流入率を高くすればするほど、排水の短絡による処理水悪化の懸念がある。そのため、これらを鑑みると、排水の流入率は20%以上80%以下の範囲とすることがより好ましい。但し、反応槽10の後段に活性汚泥槽などの処理装置が設置され、後段処理装置後の最終処理水の水質が悪化しない範囲においては、排水の流入率に特に制限はなく、例えば100%超とすることも可能である。なお、排水の流入率を100%超とする場合には、運転サイクル数の低下を抑えるために、排水の流入率の上限を200%以下とすることが好ましい。
The inflow rate of the waste water is preferably in the range of, for example, 10% or more and 100% 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
流入/排出工程時間は、例えば、排水の流入率、および反応槽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
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1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10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。以下に、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の一例を説明する。
The shape of the
図5は、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の一例を示す模式上面図である。図5に示す角型状の反応槽10は、水平断面視において、対向する一対の長辺壁(10a,10b)と、対向する一対の短辺壁(10c,10d)を有する長方形の反応槽である。反応槽10の一方の長辺壁10aには、複数の流入口26が設置され、反応槽10の他方の長辺壁10bには、排出口28が設けられている。また、他方の長辺壁10bの外側には処理水集水路22が設けられ、処理水集水路22は、排出口28を介して反応槽10の内部と連通している。図での説明は省略するが、排出口28は、反応槽10内の水面位に配置され、流入口26は、沈降工程において反応槽10の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ている。そして、排水は流入口26から生物汚泥層中に水平方向に供給される。
FIG. 5 is a schematic top view showing an example of a square reaction vessel employed in a large-scale treatment plant. The
大規模処理場で採用される反応槽10の場合、反応槽10の有効水深に対する反応槽10の水平断面積の比が大きくなる傾向にある。大規模処理場で採用される角型の反応槽としては、例えば、[(長辺壁の長さ+短辺壁の長さ)/有効水深]が、1m/m 以上であることが好ましく、1.8m/m 以上であることがより好ましい。しかし、ディストリビューターによって排水を上向流で反応槽10に流入させる従来の水処理装置に、[(長辺壁の長さ+短辺壁の長さ)/有効水深]が1m/m以上の反応槽を採用すると、排水の拡散性、ディストリビューターの保守等の点で、設備費用や運転管理費用が著しく増加する虞がある。一方、本実施形態の水処理装置に、[(長辺壁の長さ+短辺壁の長さ)/有効水深]が1m/m以上の反応槽を採用した場合、ディストリビューターを設置しなくてもよいため、上記従来の水処理装置の場合と比較して、設備費用や運転管理費用の増加が抑えられる。したがって、本実施形態の水処理装置は、特に大規模処理設備用の水処理装置として好適である。
In the case of the
流入口26及び排出口28の設置個所は、流入口26を一方の長辺壁10aに設置し、排出口28を他方の長辺壁10bに設置することが好ましい。流入口26を一方の短辺壁10cに設置し、排出口28を他方の短辺壁10dに設置すると、流入口26及び排出口28を長辺壁(10a,10b)に設置した場合と比べて、流入口26から排出口28までの水平距離が長くなるため、排水と生物汚泥層との接触効率が低下し、反応槽10内に残存する処理対象物質の濃度低下が引き起こされる場合がある。
As for the installation locations of the
流入口26から排出口28までの水平距離は、反応槽10内に残存する処理対象物質の濃度低下を抑制する点で、例えば、10m以内が好ましく、6m以内がより好ましい。流入口26から排出口28までの水平距離が10mを超えると、排水と生物汚泥層とを効率的に接触させることが困難となり、反応槽10内に残存する処理対象物質の濃度低下が引き起こされる場合がある。
The horizontal distance from the
図6は、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の他の一例を示す模式上面図である。図6に示す反応槽10は、反応槽10の1側面に設けられた第1流入口26aと、第1流入口26aと排出口28との間に設けられた第2流入口26bとを有する。いずれの流入口(26a,26b)も、沈降工程において反応槽10の底部上に形成される生物汚泥層の界面位置より低い位置に配置されている。
FIG. 6 is a schematic top view showing another example of a square reaction tank employed in a large-scale treatment plant. The
図7(A)は、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の他の一例を示す模式断面図であり、図7(B)は、大規模処理場で採用される角型状の反応槽の他の一例を示す模式上面図である。図7に示す反応槽10は、前述した第1流入口26a及び第2流入口26bを備えている。また、反応槽10内には、第1処理水集水路22a及び第2処理水集水路22bが設置されている。第1処理水集水路22aは、第1流入口26aが設けられている反応槽10の1側面と反対側の側面内側に設置され、第2処理水集水路22bは、第1処理水集水路22aと第1流入口26aとの間に設けられている。図7に示す反応槽10内の処理水は、第1処理水集水路22a及び第2処理水集水路22bの側壁を越流して、第1処理水集水路22a及び第2処理水集水路22b内に流れ、反応槽10外へ排出される。すなわち、図7に示す第1処理水集水路22a及び第2処理水集水路22bが、これまで説明してきた排出口28として機能するものである。
FIG. 7(A) is a schematic cross-sectional view showing another example of a square-shaped reaction tank employed in a large-scale treatment plant, and FIG. FIG. 10 is a schematic top view showing another example of a reaction tank having a shape of . The
反応槽の1側面側に設けられる流入口と、1側面と反対側の側面側に設けられる排出口との間の水平距離が長くなる場合には、図6や図7に示す反応槽10のように、反応槽の1側面側に設けられる流入口と1側面と反対側の側面側に設けられる排出口との間に、1つ以上の流入口及び排出口を設けることが好ましい。これにより、排水と生物汚泥層との接触効率が高くなるため、反応槽内に残存する処理対象物質の濃度が高くなり易い。
When the horizontal distance between the inlet provided on one side of the reaction vessel and the outlet provided on the side opposite to the one side is long, the
図10(A)は、本実施形態の水処理装置の他の一例を示す断面図であり、図10(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。なお、図10(A)および図10(B)では、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10では、原水導入管12が反応槽10の中央部に導入され、反応槽10内にて複数の排水流入口(26a,26b)に分岐されている。処理水集水路(22a,22b)は反応槽10の対面する2側面に設置されている。そして、排水流入口(26a,26b)の噴出口はそれぞれの処理水集水路(22a,22b)に向かって設置されている。流入/排出工程時における処理対象物質の残存率を高めるためには、流入口と対面の反応槽側面までの距離から計算される流入口の流速を一定以上とすることが好ましい。一方、流入口と対面の反応槽側面までの距離が長く、流速を高く保持することが困難となる場合に、本実施形態を採用することで、流入口から流出口までの距離が短くなり、流入口の流速が低い場合においても、流入/排出工程時の処理対象物質の残存率を高めることが可能となる。
FIG. 10(A) is a cross-sectional view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment, and FIG. 10(B) is a schematic top view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment. . 10(A) and 10(B) omit the air diffusion device including the
図8(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8(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。なお、図8(B)では、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8に示す水処理装置2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2は、分配路13と、原水配管15とを備える。原水導入管12は、分配路13を介して、原水配管15の上端に接続されている。原水配管15は、垂直方向に延びた配管であり、その上端が反応槽10内の水面位上方に位置し、下端が流入口26に接続されている。本明細書において、垂直方向に延びた配管には、略垂直方向に延びた配管も含まれる。略垂直方向は、垂直方向に対して30°以内の傾斜角度を有する方向を含む。なお、原水配管15は、反応槽10の外側に設けられていてもよい。
FIG. 8(A) is a schematic cross-sectional view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment, and FIG. 8(B) is a schematic top view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment. be. It should be noted that FIG. 8B omits the air diffusion device including the
図8に示す水処理装置2の流入/排出工程では、制御装置24により電磁バルブ16が開放されて、排水が原水導入管12から分配路13を介して、原水配管15に供給される。そして、排水は、重力によって、原水配管15内を流下して、流入口26から反応槽10内に形成された生物汚泥層中に水平方向に供給される。また、反応槽10内に排水が流入することによって、反応槽10内の生物処理水が排出口28から処理水集水路22に排出される。このように、図8に示す水処理装置2では、ポンプを使用せずに、重力によって排水を反応槽10内へ流入させることができるため、運転に係るコストの削減を図ることが可能であり、例えば、処理水量が多い下水処理場等に好適である。
In the inflow/outflow process of the
図9(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9(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。なお、図9(B)では、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9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9に示す水処理装置3は、分配路13と、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26となる。排出口28は、第2室10g側の側面に設けられ、第2室10gの外側に設けられた処理水集水路22に連通している。
FIG. 9A is a schematic cross-sectional view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment, and FIG. 9B is a schematic top view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment. be. It should be noted that FIG. 9B omits the air diffusion device including the
図9に示す反応槽10では、隔壁17により区画された第1室10fが、排水を受け入れる部屋であり、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/排出工程、生物処理工程、沈降工程)を行う部屋である。
In the
図9に示す水処理装置3の流入/排出工程では、制御装置24により電磁バルブ16が開放されて、排水が原水導入管12から分配路13を介して、第1室10fに供給される。そして、排水は、第1室10fを通り、流入口26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水平方向に供給される。また、第2室10g内に排水が流入することによって、第2室10g内の生物処理水が排出口28から処理水集水路22に排出される。また、この流入/排出工程後、第2室10g内において、生物処理工程及び沈降工程が行われる。
In the inflow/outflow process of the
隔壁17に設けられる開口部(流入口26)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26)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 26) 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11(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11(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。なお、図11(B)では、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11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11に示す反応槽10は、水平断面視において、対向する一対の壁(10a,10b)と、対向する一対の壁(10c,10d)を有する角形の反応槽である。反応槽10の一方の長辺壁10aには複数の流入口26が設置されると共に排出口28も設けられている。排出口28は反応槽10内の水面位に配置され、流入口26は、沈降工程において反応槽10の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ている。そして、排水は流入口26から生物汚泥槽中に水平方向に供給される。流入口26と排出口28が同一の壁面に設置されていることで、流入口26から一定以上の流速を持って堆積汚泥中に噴出され排水が、流入口と反対側の壁面に到達した際に、そのまま上昇流として流出口に向かって上昇することがなくなるため、処理対象物質のショートパスを防ぐことが可能となる。
FIG. 11(A) is a schematic cross-sectional view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment, and FIG. 11(B) is a schematic top view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment. be. In addition, in FIG. 11(B), the air diffusion device including the
図12(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12(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。なお、図12(B)では、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12に示す水処理装置5は、分配路13と、原水配管15とを備える。原水導入管12は、分配路13を介して、原水配管15の上端に接続されている。原水配管15は、垂直方向に延びた配管であり、その上端が反応槽10内の水面位上方に位置し、下端が流入口26に接続されている。本明細書において、垂直方向に延びた配管には、略垂直方向に延びた配管も含まれる。略垂直方向は、垂直方向に対して30°以内の傾斜角度を有する方向を含む。なお、原水配管15は、反応槽10の外側に設けられていてもよい。水処理装置5においても、前述の水処理装置4と同様に、流入口26と排出口28が同一の壁面に設置されている
FIG. 12(A) is a schematic cross-sectional view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment, and FIG. 12(B) is a schematic top view showing another example of the water treatment apparatus of this embodiment. be. In addition, in FIG. 12(B), the air diffusion device including the
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1)
図9に示す反応槽を用いて、下記の試験を行った。反応槽としては、縦146mm(L)、横208mm(W)、高さ300mm(有効水深200mm(H))で、有効容積6.1Lの反応槽を用いた。反応槽の1側面から25mm離れた位置に隔壁を設置し、隔壁の下端に流入口(開口部)を設けた。排出口は、反応槽の1側面と反対側の側面に設けた。排出口の位置は、反応槽内の水面位に設定した。
(Example 1)
Using the reactor shown in FIG. 9, the following tests were conducted. As a reaction tank, a reaction tank having a length of 146 mm (L), a width of 208 mm (W), a height of 300 mm (effective water depth of 200 mm (H)) and an effective volume of 6.1 L was used. A partition was installed at a position 25 mm away from one side of the reaction tank, and an inlet (opening) was provided at the lower end of the partition. An outlet was provided on one side and the opposite 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、臭化ナトリウム溶液(40mgBr/L)を用いた。反応槽の第2室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、第1室に排水を供給して、排水を流入口から第2室内の生物汚泥層中に水平方向に供給しながら、排出口から第2室内の生物処理水を排出した(流入/排出工程)。排水の流量は、水面積負荷として0.6m/hとし、流入/排出工程時間を32分間とした(排水流入量としては水槽有効容積に対して150%)。 A sodium bromide solution (40 mgBr/L) was used as waste water used in the test. Wastewater and activated sludge were put into the second chamber of 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 was supplied to the first chamber, and while the wastewater was supplied horizontally from the inlet into the biological sludge layer in the second chamber, the biologically treated water in the second chamber was discharged from the outlet (inflow / discharge process). The flow rate of the waste water was 0.6 m/h as the water area load, and the inflow/discharge process time was 32 minutes (150% of the water tank effective volume as the waste water inflow rate).
流入/排出工程後における反応槽内の臭素イオン濃度を測定し、以下の式により、流入/排出工程終了時点における反応槽内の臭素イオン残存率を評価した。その結果を表1に示す。なお、臭素イオンは、生物汚泥への吸着や生物反応の影響を受け難い物質であるため、反応槽内の臭素イオン残存率が高い値を示せば、反応槽内において残存する処理対象物質の濃度も高いと言える。
臭素イオン残存率=(反応槽内の臭素イオン濃度/排水中の水素イオン濃度)×100
The bromide ion concentration in the reaction tank after the inflow/discharge process was measured, and the bromide ion residual rate in the reaction tank at the end of the inflow/discharge process was evaluated by the following formula. Table 1 shows the results. Bromine ions are substances that are not easily affected by adsorption to biological sludge and biological reactions. can be said to be high.
Bromine ion residual ratio = (bromine ion concentration in reaction tank/hydrogen ion concentration in wastewater) x 100
(比較例1)
反応槽の第2室に、整流板を設置したこと以外は、実施例1と同様の反応槽を用いた。整流板は、250cm2の長方形板(120mm×208mm)であり、当該板の全体に、直径4mmの孔を複数形成したものである。整流板の設置位置は、第2室の底部から高さ6mmの位置(隔壁の流入口より高い位置)に水平に設置した。すなわち、排水(臭化ナトリウム溶液)は流入口から第2室の整流板の下側に流入され、その後整流板の孔から上向きに供給される。さらに、整流板上には、沈降工程により形成された生物汚泥層が形成されているので、排水は孔から生物汚泥層中へ上向流で供給される。
(Comparative example 1)
A reaction vessel similar to that of Example 1 was used, except that a current plate was installed in the second chamber of the reaction vessel. The straightening plate is a rectangular plate (120 mm×208 mm) of 250 cm 2 , and a plurality of holes with a diameter of 4 mm are formed in the whole plate. The rectifying plate was installed horizontally at a height of 6 mm from the bottom of the second chamber (a position higher than the inlet of the partition wall). That is, the waste water (sodium bromide solution) flows into the lower side of the rectifying plate of the second chamber through the inlet, and then is supplied upward through the holes of the rectifying plate. Furthermore, since the biological sludge layer formed by the sedimentation process is formed on the rectifying plate, waste water is supplied upward into the biological sludge layer through the holes.
比較例1においても同様に、流入/排出工程後における反応槽内の臭素イオン濃度を測定し、流入/排出工程終了時点における反応槽内の臭素イオン残存率を評価した。その結果を表1に示す。 Similarly, in Comparative Example 1, the bromide ion concentration in the reaction tank after the inflow/discharge process was measured, and the bromide ion residual rate in the reaction tank at the end of the inflow/discharge process was evaluated. Table 1 shows the results.
比較例1では、臭素イオン残存率が70%であったのに対し、実施例1では臭素イオン残存率が82%まで向上した。以上から、排水を流入口から反応槽の底部上の生物処理槽中に水平方向に供給した実施例は、生物処理槽中に上向流で供給した比較例と比較して、流入/排出工程において反応槽内に残存する処理対象物質の濃度を同等以上に効率的に高くできると言える。 In Comparative Example 1, the bromide ion residual rate was 70%, whereas in Example 1, the bromide ion residual rate was improved to 82%. From the above, it can be seen that the example in which the wastewater is fed horizontally from the inlet into the biological treatment tank on the bottom of the reaction tank has a higher inflow/discharge process than the comparative example in which the wastewater is supplied in an upward flow into the biological treatment tank. , it can be said that the concentration of the substance to be treated remaining in the reaction tank can be increased to the same or higher efficiency.
(実施例2及び実施例3)
図8に示す反応槽を用いて、下記の試験を行った。反応槽としては、縦438mm(L)、横125mm(W)、高さ750mm(有効水深600mm)で、有効容積33Lの反応槽を用いた。反応槽側面(125×750の面)の底部に流入口を設けた。但し、実施例2では、流入口を設置した側面の反対側の側面に排出口を設け、実施例3では、流入口を設置した側面と同じ側の側面に排出口を設けた。実施例2及び3の排出口の位置は反応槽内の水面位に設定した。
(Example 2 and Example 3)
Using the reactor shown in FIG. 8, the following tests were conducted. As a reaction tank, a reaction tank having a length of 438 mm (L), a width of 125 mm (W), a height of 750 mm (effective water depth of 600 mm), and an effective volume of 33 L was used. An inlet was provided at the bottom of the side surface of the reactor (125×750 surface). However, in Example 2, the outlet was provided on the side opposite to the side on which the inlet was provided, and in Example 3, the outlet was provided on the same side as the side on which the inlet was provided. The position of the outlet in Examples 2 and 3 was set at the water level in the reactor.
試験に使用した排水としては、臭化ナトリウム溶液(40mgBr/L)を用いた。反応槽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、排水流入口を通して水平方向に沈降汚泥にあたるように排水を供給し、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)。その際、流入口の排水の流速を表2に示す条件の範囲で変化させて供給した。供給量は反応槽の有効容積に対して100%量とした。表のNは、流入口から流入口と対向する反応槽の側面までの水平方向の距離N(m)である。 A sodium bromide solution (40 mgBr/L) was used as the waste water used in the test. Waste water 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, waste water was supplied through the waste water inlet so as to hit the settled sludge in the horizontal direction, and the biologically treated water in the reaction tank was discharged from the outlet (inflow/discharge process). At that time, the flow rate of the waste water at the inlet was varied within the range of the conditions shown in Table 2, and supplied. The amount supplied was 100% of the effective volume of the reactor. N in the table is the horizontal distance N (m) from the inlet to the side of the reactor facing the inlet.
流入/排出工程後における反応槽内の臭素イオン濃度を測定し、上記の式により、流入/排出工程終了時点における反応槽内の臭素イオン残存率を評価した。その結果を図13に示す。 The bromide ion concentration in the reaction tank after the inflow/discharge process was measured, and the bromide ion residual rate in the reaction tank at the end of the inflow/discharge process was evaluated by the above formula. The results are shown in FIG.
図13は、実施例2及び3における流入口の流速に対する臭素イオン残存率の結果を示す図である。図13に示すように、いずれの条件においても、臭素イオンの残存率としては50%以上であった。実施した条件の中では、流入口の流速37.8cm/secの条件で最も高い残存率が得られた。以上から、流入口の流速vとして、[N1/2×20]≦v≦[N1/2×80]の範囲において、流入/排出工程における排水中の処理対象物質の残存率が50%以上となることが確認された。また、流入口と排出口を反応槽側面の同面および対面に設置した条件で比較したところ、いずれも同面に設置した条件の方が、臭素イオン残存率が高くなったため、排水の流入口および排出口が同じ側面に設置されていることが好ましいこと確認できた。 FIG. 13 is a diagram showing the results of the bromide ion residual rate versus the flow velocity at the inlet in Examples 2 and 3. FIG. As shown in FIG. 13, the residual ratio of bromide ions was 50% or more under any condition. Among the implemented conditions, the highest residual rate was obtained under the condition that the flow velocity at the inlet was 37.8 cm/sec. From the above, in the range of [N 1/2 × 20] ≤ v ≤ [N 1/2 × 80] as the flow velocity v at the inlet, the residual rate of the target substance in the wastewater in the inflow/discharge process is 50%. It was confirmed that the above was the case. In addition, when the inlet and outlet were placed on the same and opposite sides of the reaction tank, the bromide ion residual rate was higher when both were installed on the same side. It has been confirmed that it is preferable that the outlet and the outlet are installed on the same side.
(実施例4)
次に、図11に示す反応槽を用いて試験を行った。反応槽としては、縦3m、横1m、有効水深5m、有効容積として15m3の反応槽を用いた。反応槽側面の下部に流入口を設置し、流入口を設置した側面と同じ側の側面に排出口を設置した。また、排出口の位置は反応槽内の水面位置に設置した。試験方法は、流入口の流速条件を表3に示す条件としたこと以外は、実施例3と同様とした。
(Example 4)
Next, a test was conducted using the reactor shown in FIG. A reaction tank having a length of 3 m, a width of 1 m, an effective water depth of 5 m, and an effective volume of 15 m 3 was used. An inlet was installed at the bottom of the side of the reactor, and an outlet was installed on the same side as the side on which the inlet was installed. In addition, the position of the outlet was set at the water surface position in the reaction tank. The test method was the same as in Example 3, except that the flow velocity conditions at the inlet were set to the conditions shown in Table 3.
臭素イオン残存率の結果は、条件7では91%、条件8で76%、条件9で86%となり、いずれも残存率は70%以上であった。 The bromide ion residual rate was 91% under condition 7, 76% under condition 8, and 86% under condition 9, all of which were 70% or more.
(実施例5)
図8に示す反応槽を用いて、下記のグラニュール形成試験を行った。反応槽としては、縦220mm(L)、横125mm(W)、高さ400mm(有効水深300mm)で、有効容積33Lの反応槽を用いた。反応槽側面(125×220の面)の底部に流入口を設けた。流入口を設置した側面の反対側の側面に排出口を設けた。排出口の位置は反応槽内の水面位に設定した。この反応槽におけるNは0.22mであった。
(Example 5)
Using the reactor shown in FIG. 8, the following granule forming test was conducted. As a reaction tank, a reaction tank having a length of 220 mm (L), a width of 125 mm (W), a height of 400 mm (effective water depth of 300 mm), and an effective volume of 33 L was used. An inlet was provided at the bottom of the reactor side surface (125×220 surface). An outlet was provided on the side opposite to the side on which the inlet was provided. The position of the outlet was set at the water level in the reactor. N in this reactor was 0.22 m.
運転工程は流入/排出工程、曝気工程、沈降工程を繰り返す運転とした。初期汚泥として下水処理場の活性汚泥を反応槽の投入し、反応槽内汚泥の性状の変遷を調査した。流入水としてはカツオエキスとペプトンを主成分とする模擬下水を用い、BODとして100mg/Lとした。流入/排出工程において、模擬下水は反応槽側面に設置された流入口から汚泥に接触するように流入され、流入口の流速を11-28cm/secの範囲とした(v/N1/2の値としては23.5~60の範囲)。1回の流入/排出工程における排水の流入量は反応槽の有効容積に対して100%量とした。 The operation process was an operation in which the inflow/discharge process, the aeration process, and the sedimentation process were repeated. Activated sludge from a sewage treatment plant was put into the reaction tank as the initial sludge, and the change in the properties of the sludge in the reaction tank was investigated. Simulated sewage containing bonito extract and peptone as main components was used as the influent, and BOD was set to 100 mg/L. In the inflow/discharge process, the simulated sewage was inflowed from the inlet installed on the side of the reaction tank so as to come into contact with the sludge, and the flow velocity at the inlet was in the range of 11-28 cm / sec (v / N 1/2 values range from 23.5 to 60). The amount of wastewater inflow in one inflow/outflow process was 100% of the effective volume of the reactor.
図14に、反応槽内汚泥の沈降性指標であるSVI5およびSVI30の推移を示す。なお、SVI5とは、生物汚泥の沈降性指標であり、下記により求められる。まず、1Lのメスシリンダーに1Lの汚泥を投入し、撹拌した後、5分間もしくは30分間静置したときの汚泥界面を測定する。そして、メスシリンダー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もしくはSVI30を算出する。SVI5もしくはSVI30の値が、小さいほど沈降性が高い汚泥であることを示している。
SVI(mL/g)=汚泥の占める体積率×10,000/MLSS
FIG. 14 shows changes in SVI5 and SVI30, which are sedimentation indices of sludge in the reaction tank. SVI5 is a sedimentation index of biological sludge, and is obtained by the following. First, 1 L of sludge is put into a 1 L graduated cylinder, stirred, and then left to stand for 5 minutes or 30 minutes, and the sludge interface is measured. 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 formula to calculate SVI5 or SVI30. The smaller the value of SVI5 or SVI30, the higher the settling property of the sludge.
SVI (mL/g) = volume ratio of sludge x 10,000/MLSS
図14に示すように、立上げ初期の15日間はSVIに変化は見られず、SVI5、SVI30ともに300-350mL/gで推移した。その後、急激なSVIの低下が確認され、立上げ35日後にはSVI5およびSVI30ともに20mL/gという良好な沈降性を有する汚泥の形成が確認された。 As shown in FIG. 14, no change was observed in SVI during the initial 15 days after starting, and both SVI5 and SVI30 remained at 300-350 mL/g. After that, a rapid decrease in SVI was confirmed, and formation of sludge having a good settling property of 20 mL/g was confirmed for both SVI5 and SVI30 35 days after start-up.
図15に、投入汚泥と立上げ50日後の汚泥観察写真を示す。バーはいずれも500μmを示す。図15に示すように、投入汚泥は分散状汚泥で構成されていたのに対し、50日後の汚泥は、200-300μm程度の良好なグラニュール汚泥で構成されていた。
FIG. 15 shows the input sludge and the
1~5 水処理装置、10 反応槽、10a,10b 長辺壁、10c,10d 短辺壁、10f 第1室、10g 第2室、12 原水導入管、13 分配路、14 原水ポンプ、15 原水配管、16 電磁バルブ、17 隔壁、18 ブロワ、20 散気管、22 処理水集水路、24 制御装置、26 流入口、28 排出口、30 生物汚泥層。 1 to 5 water treatment equipment, 10 reaction tank, 10a, 10b long side wall, 10c, 10d short side wall, 10f first chamber, 10g second chamber, 12 raw water introduction pipe, 13 distribution path, 14 raw water pump, 15 raw water Piping, 16 electromagnetic valve, 17 partition, 18 blower, 20 air diffuser, 22 treated water collecting channel, 24 control device, 26 inlet, 28 outlet, 30 biological sludge layer.
Claims (14)
前記流入口から前記反応槽内に前記排水を流入しながら、前記排出口から前記反応槽内の生物処理水を排出する流入/排出工程と、前記反応槽内の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、前記反応槽内の前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、を繰り返す運転サイクル工程を備え、
前記排出口は、前記反応槽内の水面位に配置され、
前記流入口は、前記反応槽内に複数設けられており、前記排水の少なくとも一部を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中に水平方向に供給し、各流入口から排出される前記排水の方向は相対していないことを特徴とする水処理方法。 A water treatment method for biologically treating wastewater using a reaction tank containing biological sludge in a tank provided with an inlet and an outlet,
an inflow/discharge step of discharging the biologically treated water in the reaction tank from the outlet while flowing the waste water into the reaction tank from the inlet; and biologically treating the waste water in the reaction tank with biological sludge. and an operation cycle step of repeating a biological treatment step and a sedimentation step of sedimenting the biological sludge in the reaction tank,
The outlet is arranged at a water level in the reaction tank,
A plurality of the inlets are provided in the reaction vessel, and at least part of the waste water is horizontally supplied into the biological sludge layer formed at the bottom of the reaction vessel in the sedimentation step , and A water treatment method , wherein the direction of the discharged wastewater is not opposite .
前記流入口から前記反応槽内に前記排水を流入しながら、前記排出口から前記反応槽内の生物処理水を排出する流入/排出工程と、前記反応槽内の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、前記反応槽内の前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、を繰り返す運転サイクル工程を備え、an inflow/discharge step of discharging the biologically treated water in the reaction tank from the outlet while flowing the waste water into the reaction tank from the inlet; and biologically treating the waste water in the reaction tank with biological sludge. and an operation cycle step of repeating a biological treatment step and a sedimentation step of sedimenting the biological sludge in the reaction tank,
前記排出口は、前記反応槽内の水面位に配置され、The outlet is arranged at a water level in the reaction tank,
前記流入口は、前記排水の少なくとも一部を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中に水平方向に供給し、the inlet horizontally supplies at least part of the waste water into the biological sludge layer formed at the bottom of the reaction tank in the sedimentation step;
前記反応槽への前記排水の流量を前記反応槽の水平断面積で除した値である反応槽の水面積負荷は0.5m/h以上、20m/h以下であることを特徴とする水処理方法。Water treatment characterized in that the water area load of the reaction tank, which is the value obtained by dividing the flow rate of the waste water to the reaction tank by the horizontal cross-sectional area of the reaction tank, is 0.5 m / h or more and 20 m / h or less. Method.
前記流入口への前記排水の供給を前記配管から重力により行うことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の水処理方法。 A pipe extending in a vertical direction is connected to the inlet,
4. The water treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the waste water is supplied to the inflow port by gravity from the pipe.
前記排出口は、前記第2室側に設けられ、且つ前記第2室内の水面位に配置され、
前記流入口は、前記第1室と前記第2室とが連通するように、前記隔壁に設けられ、且つ前記沈降工程において前記第2室底部に形成された生物汚泥層の界面位より低い位置に配置され、前記排水を前記第2室底部に形成された生物汚泥層中に水平方向に供給することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の水処理方法。 The inside of the reaction vessel is partitioned by a partition wall into a first chamber into which the waste water is introduced and a second chamber in which the operation cycle process is performed,
The outlet is provided on the second chamber side and is arranged at the water level in the second chamber,
The inlet is provided in the partition wall so that the first chamber and the second chamber communicate with each other, and is positioned lower than the interface level of the biological sludge layer formed on the bottom of the second chamber in the sedimentation step. 4. The water treatment method according to any one of claims 1 to 3, wherein the waste water is horizontally supplied into the biological sludge layer formed at the bottom of the second chamber.
20≦v/N1/2≦80 The flow velocity v (cm/sec) of the waste water at the inlet and the horizontal distance N (m) from the inlet to the side of the reaction vessel facing the inlet satisfy the following equation. The water treatment method according to any one of claims 1 to 6 .
20≦v/N 1/2 ≦80
前記流入口から前記反応槽内に排水を流入しながら、前記排出口から前記反応槽内の生物処理水を排出する流入/排出工程と、前記反応槽内の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、前記反応槽内の前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、を繰り返す運転サイクル工程を行う水処理装置であって、
前記排出口は、前記反応槽内の水面位に設置され、
前記流入口は、前記反応槽内に複数設けられており、前記排水の少なくとも一部を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中に水平方向に供給し、各排出口から排出される前記排水の方向は相対していないことを特徴とする水処理装置。 Equipped with a reaction tank containing biological sludge in a tank with an inlet and an outlet,
an inflow/discharge step of discharging biologically treated water in the reaction tank from the outlet while flowing waste water into the reaction tank from the inlet; and biologically treating the waste water in the reaction tank with biological sludge. A water treatment apparatus that performs an operation cycle process that repeats a biological treatment process and a sedimentation process for sedimenting the biological sludge in the reaction tank,
The outlet is installed at a water level in the reaction tank,
A plurality of the inlets are provided in the reaction tank, and at least a part of the waste water is horizontally supplied into the biological sludge layer formed at the bottom of the reaction tank in the sedimentation step , and from each outlet A water treatment apparatus , wherein the directions of the discharged wastewater are not opposite to each other .
前記流入口から前記反応槽内に排水を流入しながら、前記排出口から前記反応槽内の生物処理水を排出する流入/排出工程と、前記反応槽内の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、前記反応槽内の前記生物汚泥を沈降させる沈降工程と、を繰り返す運転サイクル工程を行う水処理装置であって、an inflow/discharge step of discharging biologically treated water in the reaction tank from the outlet while flowing waste water into the reaction tank from the inlet; and biologically treating the waste water in the reaction tank with biological sludge. A water treatment apparatus that performs an operation cycle process that repeats a biological treatment process and a sedimentation process for sedimenting the biological sludge in the reaction tank,
前記排出口は、前記反応槽内の水面位に設置され、The outlet is installed at a water level in the reaction tank,
前記流入口は、前記排水の少なくとも一部を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中に水平方向に供給し、the inlet horizontally supplies at least part of the waste water into the biological sludge layer formed at the bottom of the reaction tank in the sedimentation step;
前記反応槽への前記排水の流量を前記反応槽の水平断面積で除した値である反応槽の水面積負荷は0.5m/h以上、20m/h以下であることを特徴とする水処理装置。Water treatment characterized in that the water area load of the reaction tank, which is the value obtained by dividing the flow rate of the waste water to the reaction tank by the horizontal cross-sectional area of the reaction tank, is 0.5 m / h or more and 20 m / h or less. Device.
前記配管は前記流入口に接続され、前記流入口への前記排水の供給が前記配管から重力により行われることを特徴とする請求項9又は10に記載の水処理装置。 Equipped with vertically extending piping,
11. The water treatment apparatus according to claim 9, wherein the pipe is connected to the inlet, and the waste water is supplied to the inlet from the pipe by gravity.
前記排出口は、前記第2室側に設けられ、且つ前記第2室内の水面位に配置され、
前記流入口は、前記第1室と前記第2室とが連通するように、前記隔壁に設けられ、且つ前記沈降工程において前記第2室底部に形成された生物汚泥層の界面位より低い位置に配置され、前記排水を前記第2室底部に形成された生物汚泥層中に水平方向に供給することを特徴とする請求項9又は10に記載の水処理装置。 The reaction tank has a partition wall that divides the inside of the tank into a first chamber into which the waste water is introduced and a second chamber in which the operation cycle process is performed,
The outlet is provided on the second chamber side and is arranged at the water level in the second chamber,
The inlet is provided in the partition wall so that the first chamber and the second chamber communicate with each other, and is positioned lower than the interface level of the biological sludge layer formed on the bottom of the second chamber in the sedimentation step. 11. The water treatment apparatus according to claim 9 or 10, wherein the waste water is horizontally supplied into the biological sludge layer formed at the bottom of the second chamber.
20≦v/N1/2≦80 The flow velocity v (cm/sec) of the waste water at the inlet and the horizontal distance N (m) from the inlet to the side of the reaction vessel facing the inlet satisfy the following equation. The water treatment device according to any one of claims 9-13 .
20≦v/N 1/2 ≦80
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