JP7432945B2 - 水処理装置 - Google Patents
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Description
尚、上述のような課題は、下水以外の廃水、さらに廃水以外の水を処理する場合にも存在する。
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽と前記沈殿室の少なくとも一方に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記水処理装置は、前記攪拌槽の被処理水への散気と、前記攪拌槽の被処理水に入っている攪拌翼の駆動と、の少なくとも一方により、前記攪拌槽の被処理水を前記垂直断面における前記沈殿室の外側において循環させる攪拌手段をさらに備える、態様を有する。
また、本発明の水処理装置は、流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記水処理装置は、前記沈殿室の外壁部の最上部よりも低い位置において前記攪拌槽の側壁と前記沈殿室の外壁部との間に前記流入水を導入し、前記攪拌槽の被処理水に含まれる微生物からの気泡により、前記攪拌槽の被処理水を前記垂直断面における前記沈殿室の外側において循環させる、態様を有する。
さらに、本発明の水処理装置は、流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽と前記沈殿室の少なくとも一方に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記沈殿室は、前記被処理水流通部よりも高く前記処理水流出部よりも低い位置において当該沈殿室の被処理水が前記攪拌槽に流出する浮遊物質返送部を有する、態様を有する。
まず、図1~14に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、本願の図は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。むろん、本技術の各要素は、符号で示される具体例に限定されない。
また、本願において、数値範囲「Min~Max」は、最小値Min以上、且つ、最大値Max以下を意味する。
本技術の一態様に係る水処理装置1は、流入水W1から処理水W3を得る水処理装置1であって、被処理水W2が入っている攪拌槽10と、沈殿室(例えば図1B等に示す沈殿槽20)と、を備える。前記沈殿室(20)は、前記被処理水W2が流通する被処理水流通部21、及び、該被処理水流通部21よりも高い位置において前記処理水W3が流出する処理水流出部22を少なくとも有し、前記攪拌槽10の被処理水W2の水面下において外側から隔てられ、汚泥等といった固形物を沈殿させる。本水処理装置1において、前記流入水W1が前記攪拌槽10と前記沈殿室(20)の少なくとも一方に流入し、前記処理水W3が前記処理水流出部22から前記攪拌槽外へ流出し、前記沈殿室(20)を通る垂直断面において前記攪拌槽10の被処理水W2が前記沈殿室(20)の外側を循環するようにされている。
攪拌槽の上部は、開口していてもよいし、密閉等、閉じていてもよい。例えば、攪拌槽の被処理水の循環を促進させるために散気する場合、攪拌槽の上部に開口等、空気を排出する手段があると好ましい。また、本水処理装置をメタン発酵装置に適用する場合、上部が閉じていると好ましい。
沈殿室において沈殿する固形物は、泥状の物質である汚泥を含むが、汚泥に限定されない。汚泥は、多量の微生物を含む活性汚泥を含むが、活性汚泥に限定されない。
沈殿室における被処理水流通部は、沈殿室の最下部にあってもよいし、沈殿室の最下部よりも上にあってもよい。
沈殿室における処理水流出部は、沈殿室の最上部にあってもよいし、沈殿室の最上部よりも下にあってもよい。
沈殿室において沈殿した固形物は、被処理水流通部から攪拌槽に戻ってもよい。本水処理装置において沈殿した固形物は、ポンプに繋がっている管を人手で攪拌槽に差し込んで吸い上げる等、人手により除去されてもよい。
流入水は、攪拌槽に流入してもよいし、沈殿室に流入してもよいし、攪拌槽と沈殿室の両方に流入してもよい。
攪拌槽の被処理水の水面下に配置される沈殿室の数は、一つでもよいし、2以上でもよい。
尚、上述した付言は、以下の態様においても適用される。
本水処理装置1は、前記攪拌槽10内において沈殿した固形物と、前記沈殿室(20)内に存在する固形物と、の少なくとも一方を前記攪拌槽外へ排出する固形物排出部(例えば図1B等に示す汚泥管70)を備えていてもよい。この態様は、攪拌槽10内において沈殿した固形物と、沈殿室(20)内に存在する固形物と、の少なくとも一方が固形物排出部(70)により攪拌槽外へ排出されるので、少ない設置面積で水処理を行う好適な水処理装置を提供することができる。
ここで、固形物排出部は、攪拌槽内において沈殿した固形物のみ排出してもよいし、沈殿室内に存在する固形物のみ排出してもよいし、攪拌槽内と沈殿室内の両方に存在する固形物を排出してもよい。この付言は、以下の態様においても適用される。
図3等に例示するように、本水処理装置1は、前記固形物排出部(70)の流路を開閉する固形物流路開閉弁(例えば汚泥弁75)を備えていてもよく、前記沈殿室(20)内と前記攪拌槽10内の少なくとも一方の被処理水W2の浮遊物質濃度(例えばMLSS濃度)を検出する濃度検出部80を備えていてもよく、該濃度検出部80により検出された浮遊物質濃度に基づいて前記固形物流路開閉弁(75)を動作させる固形物排出制御部91を備えていてもよい。この場合、沈殿室(20)内と攪拌槽10内の少なくとも一方の被処理水W2の浮遊物質濃度に基づいて固形物流路開閉弁(75)により固形物排出部(70)の流路が開閉するので、沈殿室(20)内や攪拌槽10内の固形物濃度を制御することが可能になる。従って、本態様は、少ない設置面積で水処理を行う好適な水処理装置を提供することができる。
ここで、濃度検出部は、沈殿室内の被処理水の浮遊物質濃度のみ検出してもよいし、攪拌槽内の被処理水の浮遊物質濃度のみ検出してもよいし、沈殿室内と攪拌槽内の両方の被処理水の浮遊物質濃度を検出してもよい。この付言は、以下の態様においても適用される。
図4等に例示するように、本水処理装置1は、前記処理水流出部22の流路を開閉する処理水流路開閉弁(例えば処理水弁65)を備えていてもよく、前記濃度検出部80により検出された浮遊物質濃度に基づいて前記処理水流路開閉弁(65)を動作させる処理水流出制御部92を備えていてもよい。この場合、沈殿室(20)内と攪拌槽10内の少なくとも一方の被処理水W2の浮遊物質濃度に基づいて処理水流路開閉弁(65)により処理水流出部22の流路が開閉するので、固形物が処理水W3とともに流出することを回避することが可能になる。従って、本態様は、少ない設置面積で水処理を行う好適な水処理装置を提供することができる。
図6A等に例示するように、前記沈殿室(20)は、前記被処理水流通部21よりも高く前記処理水流出部22よりも低い位置において当該沈殿室(20)の被処理水W2が前記攪拌槽10に流出する浮遊物質返送部23を有していてもよい。気泡が付着した固形物は、見掛け比重が小さくなり、処理水W3中に流出する可能性がある。沈殿室(20)に浮遊物質返送部23があることにより、沈殿室(20)内にある気泡や浮上固形物が攪拌槽10に返送され、固形物が処理水W3とともに流出することを回避することが可能になる。従って、本態様は、少ない設置面積で水処理を行う好適な水処理装置を提供することができる。
本水処理装置1は、前記攪拌槽10の被処理水W2への散気(例えば図1B参照)、前記攪拌槽10の被処理水W2に入っている攪拌翼の駆動(例えば図2A参照)、前記攪拌槽10への流入水W1の流れ(例えば図2A参照)、及び、前記攪拌槽10の被処理水W2に含まれる微生物からの気泡(例えば図2B参照)、の少なくとも一つにより、前記攪拌槽10の被処理水W2を前記垂直断面における前記沈殿室(20)の外側において循環させる攪拌手段40を備えていてもよい。本態様は、攪拌手段40により攪拌槽10の被処理水W2の循環が促進されるので、水処理の効率を向上させることができる。
図1~9は、水処理装置1の概念に含まれる種々の具体的な廃水処理装置1A~1Oを模式的に例示している。まず、図1A,1Bに示す廃水処理装置1Aを説明する。図1Aは廃水処理装置1Aを上から見た平面図であり、図1Bは沈殿槽20(沈殿室の例)を通る廃水処理装置1Aの垂直断面図であり、図1Cは廃水処理装置1Aの沈殿槽20を示す垂直断面図である。図1B,1C等において、UPは上を示し、DOWNは下を示している。本明細書で説明する位置関係は、発明を説明するための例示に過ぎず、発明を限定するものではない。従って、左右を逆にしたり、前後を逆にしたり、循環流C1の向きを逆にしたりすること等も、本技術に含まれる。
尚、沈殿室は、標準活性汚泥法の最終沈殿池と同じ機能を発揮することが可能である。そこで、本具体例では、符号20で示される要素を沈殿槽と呼んでいる。
攪拌槽10と蓋12には、生物反応槽やメタン発酵装置に使用されている構造物、例えば、コンクリート、ポリオレフィンといった合成樹脂、鋼といった金属、等といった材質の構造物を使用することができる。攪拌槽10の形状は図1A,1Bに示す形状に限定されず、例えば、底10bが水平からずれてもよいし、側壁10wが鉛直からずれてもよいし、底10bが楕円形といった非矩形でもよい。
尚、軸方向D1における外壁部30の両端部のうち少なくとも一方は、立壁部35の代わりに攪拌槽の側壁10wにより閉塞されてもよい。この場合、側壁10wにより外壁部30が支持されるので、沈殿槽20に支持部36が無くてもよい。
沈殿槽20には、ポリオレフィンといった合成樹脂、鋼といった金属、コンクリート、等といった材質の構造物を使用することができる。沈殿槽20の材質が比重1.0未満の合成樹脂である場合、支持部36をロープといった沈殿槽20の浮上を防ぐ構造物にすればよい。沈殿槽20の形状は図1A~1Cに示す形状に限定されず、例えば、傾斜部31~34が曲面形状でもよいし、立壁部35が鉛直からずれてもよい。
流入管50と処理水管60と汚泥管70には、ポリオレフィンといった合成樹脂、コンクリート、鋼といった金属、等といった材質の管を使用することができる。
流入管50からの流入水W1は、攪拌槽10の被処理水W2に導入される。散気装置41が沈殿槽20の下傾斜部33の外側において被処理水W2に多数の気泡B1を発生させると、垂直断面において傾斜部33,31,32,34の順に沈殿槽20の外側を廻る循環流C1が攪拌槽10の被処理水W2に生じる。沈殿槽20が無ければ被処理水に小さな旋回流が生じることによりエネルギー損失が生じるが、攪拌槽の被処理水W2の水面下に沈殿槽20が有ることにより形成された循環経路に沿って被処理水W2に大きな循環流C1が生じ、被処理水W2の流れのエネルギー損失が少なくなって被処理水W2が効率良く攪拌される。攪拌された被処理水W2の一部は、被処理水流通部21から沈殿槽20内に入ると、汚泥S1と処理水W3とに分離する。沈殿した汚泥S1は、被処理水流通部21から落下して攪拌槽10の底10bに堆積し、汚泥管70を通って攪拌槽外へ排出される。沈殿槽20内において上澄み成分である処理水W3は、処理水流出部22から処理水管60を通って攪拌槽外へ流出する。
例えば、廃水処理装置1Aを標準活性汚泥法の好気性処理の代わりに使用する場合、流入水W1が被処理水W2中の活性汚泥に混合され、好気性菌を含む微生物による被処理水中の汚れの分解が散気により促進される。沈殿槽20内に入った被処理水W2の上澄みは、処理水W3として攪拌槽外へ流出する。攪拌槽10内において沈殿した汚泥S1を汚泥管70から適宜引き抜くことにより、攪拌槽10内の活性汚泥の濃度を制御することができる。従って、被処理水W2を汚泥S1と処理水W3とに分離する最終沈殿池の機能が攪拌槽10の内部において実現される。
廃水処理装置1Bには、被処理水W2の機械攪拌を行うため、攪拌翼42aが被処理水W2中において沈殿槽20の下傾斜部33の外側に設置され、攪拌翼42aを回転させる駆動装置42bが攪拌槽10外に設置されている。駆動装置42bが攪拌翼42aを回転駆動すると、側壁10wと傾斜部33,31との間で被処理水W2に上昇流が生じ、沈殿槽20の外側の循環経路に沿って被処理水W2に沈殿槽20の外側を廻る循環流C1が生じる。攪拌翼42aと駆動装置42bは、攪拌槽10の被処理水W2に入っている攪拌翼42aの駆動により被処理水W2を垂直断面における沈殿槽20の外側において循環させる攪拌手段40の例である。攪拌槽の被処理水W2が効率良く攪拌されることにより、嫌気性菌による被処理水中の汚れの分解が促進される。攪拌された被処理水W2の一部は、沈殿槽20内で汚泥S1と処理水W3とに分離し、攪拌槽10に戻った汚泥S1が汚泥管70から排出され、処理水W3が処理水管60から流出する。従って、廃水処理装置1Bは、少ない設置面積で嫌気性処理を行うことが可能である。
尚、流入管50に流入構造43が有れば、廃水処理装置に攪拌翼42a及び駆動装置42bは無くてもよい。むろん、廃水処理装置に攪拌翼42aと駆動装置42bが有れば、流入管50に流入構造43は無くてもよい。また、廃水処理装置1Bを好気性処理に適用することも可能である。
上述した各種攪拌手段は、任意に2種類以上組み合わせて使用することが可能である。
尚、攪拌手段40及び流入管50は、上述した廃水処理装置1A~1Cに用いられた構成のいずれでもよい。後述する廃水処理装置1E~1Oについても、同じである。
制御部90には、PLC(Programmable Logic Controller)、パーソナルコンピューター、等を用いることができる。また、CPUによらずに処理を行う回路で制御部90を構成することも可能である。
廃水処理装置1Dは、攪拌槽10内の固形物濃度を一定範囲に制御することができるので、維持管理労力を低減させることができる。また、内側濃度検出部81の高さを変えることにより、攪拌槽10内の固形物濃度を調整することができる。
以上により、攪拌槽10内の固形物濃度が自動で制御される。また、廃水処理装置1Eは、濃縮汚泥の貯留を兼ねている。
尚、第二汚泥管72にポンプを接続し、ポンプで流量を調整しながら汚泥S1を排出させてもよい。
廃水処理装置1Gも、攪拌槽10の被処理水W2に生物担体を添加した生物処理を行うことができる。
沈殿槽20に浮遊物質返送部23があることにより、沈殿槽20内にある気泡や浮上固形物が攪拌槽10に返送され、固形物が処理水W3とともに流出することを回避することが可能になる。
廃水処理装置1Oは、下水処理場の生物反応槽等、攪拌槽の面積が大きい場合に好適である。
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、水処理装置は、汚泥に含まれない固形物と処理水とを被処理水から分離させる処理を行ってもよい。
また、水処理装置は、浄水等を得るために使用されてもよい。
さらに、水処理装置は、晶析反応装置等に適用することができる。流入水中にアンモニア性窒素及びりん酸イオンが高濃度に存在する場合、攪拌槽内にマグネシウムイオンを添加し、pHを調整すると、りん酸マグネシウムアンモニウム六水和物の固形物を生成させることができる。当該固形物を沈殿槽で沈殿させると、当該固形物を回収することができる。攪拌槽の固形物濃度の制御は、生物処理と同じ制御を適用することができる。
固形物排出部は、例えば沈殿槽20から攪拌槽10の内部を通り過ぎて攪拌槽外へ出た第二汚泥管72のみ水処理装置に設ける等、沈殿室内に存在する固形物のみ攪拌槽外へ排出してもよい。
水処理装置は、内側濃度検出部81と外側濃度検出部82の両方を備えていてもよい。固形物排出制御部91は、両濃度検出部81,82の検出濃度に基づいて汚泥弁75を動作させてもよい。処理水流出制御部92は、両濃度検出部81,82の検出濃度に基づいて処理水弁65を動作させてもよい。
水処理装置が汚泥弁75と処理水弁65の両方を備えている場合、制御部90が内側濃度検出部81の検出濃度に基づいて汚泥弁75と処理水弁65とを別々に動作させてもよく、制御部90が外側濃度検出部82の検出濃度に基づいて汚泥弁75と処理水弁65とを別々に動作させてもよい。
尚、攪拌槽は、既に存在する池等、地形を利用した要素でもよい。また、攪拌槽は、人工の池といった人工物に限定されず、天然の池といった天然の構造を利用した要素でもよい。
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
流入水W1には、COD(化学的酸素要求量)100mg/Lのグルコース溶解水に窒素源13mgN/L以上とリン源1mgP/L以上添加した原水を用いた。CODの測定には、株式会社共立理化学研究所製パックテスト(登録商標)CODを用いた。
次に、水処理装置の設計例を示すが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、少ない設置面積で水処理を行うことが可能な水処理装置等の技術を提供することができる。むろん、独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
10…攪拌槽、20…沈殿槽(沈殿室の例)、
21…被処理水流通部、22…処理水流出部、23…浮遊物質返送部、
30…外壁部、31~34…傾斜部、35…立壁部、36…支持部、
40…攪拌手段、
41…散気装置、42a…攪拌翼、42b…駆動装置、43…流入構造、
50…流入管、50A…サイフォン、51…流入タンク、
60…処理水管、65…処理水弁(処理水流路開閉弁の例)、
70…汚泥管(固形物排出部の例)、71…第一汚泥管、72…第二汚泥管、
75…汚泥弁(固形物流路開閉弁の例)、76…第一汚泥弁、77…第二汚泥弁、
80…濃度検出部、81…内側濃度検出部、82…外側濃度検出部、
90…制御部、91…固形物排出制御部、92…処理水流出制御部、
C1…循環流、S1…汚泥(固形物の例)、
W1…流入水、W2…被処理水、W3…処理水、WS…水面。
Claims (3)
- 流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽と前記沈殿室の少なくとも一方に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記水処理装置は、前記攪拌槽の被処理水への散気と、前記攪拌槽の被処理水に入っている攪拌翼の駆動と、の少なくとも一方により、前記攪拌槽の被処理水を前記垂直断面における前記沈殿室の外側において循環させる攪拌手段をさらに備える、水処理装置。 - 流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記水処理装置は、前記沈殿室の外壁部の最上部よりも低い位置において前記攪拌槽の側壁と前記沈殿室の外壁部との間に前記流入水を導入し、前記攪拌槽の被処理水に含まれる微生物からの気泡により、前記攪拌槽の被処理水を前記垂直断面における前記沈殿室の外側において循環させる、水処理装置。 - 流入水から処理水を得る水処理装置であって、
被処理水が入っている攪拌槽と、
前記被処理水が流通する被処理水流通部、及び、該被処理水流通部よりも高い位置において前記処理水が流出する処理水流出部を少なくとも有し、前記攪拌槽の被処理水の水面下において外側から隔てられ、固形物を沈殿させる沈殿室と、を備え、
前記流入水が前記攪拌槽と前記沈殿室の少なくとも一方に流入し、
前記処理水が前記処理水流出部から前記攪拌槽外へ流出し、
前記沈殿室を通る垂直断面において前記攪拌槽の被処理水が前記沈殿室の外側を循環するようにされ、
前記沈殿室は、前記被処理水流通部よりも高く前記処理水流出部よりも低い位置において当該沈殿室の被処理水が前記攪拌槽に流出する浮遊物質返送部を有する、水処理装置。
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