JPH0243992A - 小規模水処理バイオリアクター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 −の１ 本発明は水質汚濁防止のための小規模水処理バイオリア
クターに関し、とくに排水に対し嫌気処理の後好気処理
をする併合処理用であってしかも汚泥返送を適宜材なう
方式の小規模なバイオリアクターに関する。

支え二韮遺 近年、生活排水などの低濃度有機性排水（例えば生物化
学的酸素要求量ＢＯＤ　１，０００　ｍｇＩＱ以下）に
対して嫌気処理と好気処理とを組合わせて用いる小型合
併処理用浄化槽が次の特徴の故に注目されている。

（ｉ）　　エネルギー消費量（とくに電力消費量）が少
ない。

（ｉｉ）　　保守点検を要する機器が少ないので、維持
管理が比較的容易である。

（ｉｉｉ）メタンを回収しエネルギー資源として有効利
用できる可能性がある。

（ｉｉ）余剰汚泥発生量が少ない。

これらの特徴は嫌気処理の特徴と一致する。

北尾高嶺は、３室からなる嫌気濾床、２室からなる好気
濾床及び消毒槽からなる小型合併処理浄化種を提案しそ
の運転実績を「用水と排水」第３０巻、第４号（１９８
８）に報告している。また、「日本下水道新聞」昭和６
３年４月２５日号は、小沢登が提案したコンパクト処理
装置を報告している。

が　　しよ−　　る しかし、上記北尾高嶺の小型合併処理浄化槽ではその嫌
気濾床が３室からなり、その好気濾床が２室からなり、
構造が複雑でありまた、好気濾床汚泥肥厚時の逆洗を煩
雑に行なう必要があることなど維持管理の簡易化が必ず
しも十分でなく綿密な操作がなお必要である。

第６図は、上記小沢登のコンパクト処理装置を示す。処
理すべき原水５０は固液分敲部５５へ下向きに流入し、
汚泥貯留部５６へ進んで一部嫌気処理された後散気装置
５７から曝気を受は生物処理部５８において好気処理を
受け、処理水５１として流出する。汚泥貯留部５６から
の汚泥は浮上汚泥貯留部５８に浮上し、引抜操作により
処理される。汚泥貯留部５６の汚泥量は汚泥点検口６０
によって観察され、一定量以上になれば汚泥引抜口６１
から引抜かれる。

嫌気処理のための汚泥床を形成するには原水を反応槽の
下端から北向きに流入させる上向流嫌気性汚泥床法（Ｕ
ＡＳＢ、　Ｕｐｓｔｒｅａｍ　Ａｎａｅｒｏｂｉｃ　Ｓ
ｌｕｄｇｅＢｌａｎｋｅｔ）が有効であるが、第６図の
コンパクト処理装置では原水５０を下向きに流入させる
ので、明確な汚泥床ゾーンの形成が困難であり嫌気処理
が効率的でない、また上記コンパクト処理装置では生物
処理部５８の汚泥肥厚時の逆洗（好気性濾床付着肥厚汚
泥の剥離）、生物処理部５８及び汚泥貯留部５６の堆積
汚泥の引抜き等の操作を比較的頻繁に行なう必要がある
など、生活排水処理に使用した場合には面倒な保守管理
が使用者にとって大きな負担となる。

従って、本発明が解決しようとする課題は、嫌気処理を
効率的に行なうための明確な嫌気汚泥床の形成が可能で
しかも構造が簡単な小規模水処理バイオリアクターの提
供にある。

占　　　　るための 第１図の実施例を参照するに、本発明の小規模水処理バ
イオリアクターは、孔あき仕切板７により連通ずる下方
筒状部３と上方拡径部５とを有する反応塔筒２の下端を
原水タンク１に接続し、上記拡径部５内の原水流路に沿
って散気装置２０、好気濾床１４、清澄部２２及び越流
トラフ２４を設け、上記拡径部５の下端に汚泥引抜口２
６を穿ち上記拡径部５内の沈澱汚泥を選択的に上記原水
タンク１へ返送してなる構成を有する。

好ましくは、上記下方筒状部３を縦長とし、上記汚泥引
抜口２６と上記原水タンクｌとの間に汚泥引抜装置３０
を設け、上記原水タンクｌに設けた水面計４０の出力に
応じて上記汚泥引抜装置３０を制御する。

１月 第１図を参照するに、原水タンク１からの原水５０は、
下方筒状部３の下端に流入し、嫌気汚泥床１２で分解処
理を受けた後、沈澱域１３内を上昇し孔あき仕切板７の
孔を通って上方拡径部５へ進む。

仕切板７の孔の上方では散気装置２０の散気孔２１から
気泡が噴出されており、下方筒状部３からの嫌気処理後
の原水５０はその気泡°による曝気を受けるとともに上
昇流となり、上方拡径部５の頂部において放射状に好気
濾床１４へ進入して好気処理を受ける。好気処理後の原
水５０は清澄部２２に入って汚泥から分離され、清澄部
２２の上澄液がトラフ２４を介して処理水５１として流
出する。

好ましくは、上記下方筒状部３を縦長として嫌気汚泥床
１２の確実な形成を図る。図示実施例の撹拌器９も嫌気
汚泥床１２の形成を促進するためのものである。

さらに本発明によれば、拡径部５の下端に汚泥引抜口２
６を穿ち拡径部５内の沈澱汚泥を選択的に原水タンクｌ
へ返送する。好ましくは、汚泥引抜口２６と原水タンク
１との間に汚泥引抜装置３０を設け、原水タンクｌに設
けた水面計４０の出力に応じて汚泥引抜装置３０を制御
する。

原水タンクｌへの汚泥返送の一例を原水５０が生活排水
である場合につき第２図により説明する。

生活排水には第５図の様に排出量が殆ど零になる時間帯
、例えば午前０時頃から午前５時頃までが存在する。こ
の時間帯では、原水タンク１の水位がその底部近くまで
低下する。この原水タンク１の水面低下時に上方拡径部
５の汚泥引抜口２６から汚泥を原水タンク１へ返送する
ならば、返送汚泥及び同時に返送される処理中の原水５
０を支障なく原水タンク１に収容することができる。

この汚泥返送時には、汚泥引抜口２６から処理中の原水
５０も引抜かれるので、第２図に示される様に上方拡径
部５の水位が低下し、好気濾床１４に過剰付着した汚泥
も重力によって脱落し、好気濾床１４の底部及び清澄部
２２の底部に堆積した汚泥と共に原水タンク１へ返送さ
れる。

好ましくは、汚泥引抜口２Ｂと原水タンク１との間に汚
泥引抜装置３０を設け、原水タンク１に水面計４０を設
け、その水面計４０の出力に応じて汚泥引抜装置３０を
制御することにより上記汚泥返送を行なう、さらに好ま
しくは、汚泥引抜装置３０と水面計４０とを制御装置４
５に接続し、上記汚泥返送を制御装置４５によって自動
化する。

こうして、本発明の課題である明確な嫌気汚泥床の形成
が可能でしかも構造が簡単な小規模水処理バイオリアク
ターの提供が達成される。

１五」 第１図は本発明の一実施例である小規模水処理バイオリ
アクターの概念図を示す。

原水５０が原水タンク１から原水ポンプＰ１を介して反
応塔２の下端部位の原水流入口ｌＯに供給される０反応
塔２は、好ましくは縦長である下方筒状部３及び上方拡
径部５を有し、孔あき仕切板７を介して筒状部３と拡径
部５とが連通される０図示例の筒状部３には、モータ９
ａによって駆動される撹拌器９が設けられ、筒状部３の
下端には汚泥引抜口１１が形成される。原水５０の処理
中には、嫌気汚泥床１２が筒状部３の底から適当な高さ
まで形成され、嫌気処理後の原水５０の上昇により沈澱
域１３が嫌気汚泥床１２の上に形成される。

第１図及び第４図を参照するに、上方拡径部５の中央部
に好気濾床１４が設けられる。好気濾床１４は、内側円
筒壁１５と外側円筒壁１８との間に配置された半径方向
腕１７によって支えられる中間環１８を有し、紐状坦体
１９が中間環１８からすだれ状に吊下げられる。内側円
筒壁１５の内側には、散気装置２０が配置される。外側
円筒壁１６と上方拡径部５の周壁との間の空間は清澄部
２２として作用し、その頂部周縁に処理水５１送出用の
トラフ２４が形成される。上方拡径部５の下端には、汚
泥引抜口２６が設けられる。

図示例では拡径部５の汚泥引抜口２６が汚泥引抜装置３
０を介して原水タンクｌに接続され、その汚泥引抜装置
３０には汚泥ポンプＰ２、拡径部５側の開閉弁ｖ１、及
び原水タンク１側の開閉弁ｖ２が含まれる。筒状部３の
余剰嫌気汚泥引抜を図るため、開閉弁ｖ３を介して汚泥
ポンプＰ２を筒状部３の汚泥引抜口１１に接続しさらに
汚泥ポンプＰ２の吐出側に余剰汚泥送出用の開閉弁ｖ４
を設けてもよい。

汚泥返送の自動化及び余剰汚泥引抜の遠隔操作のため、
図示例では原水タンク１に設置した液面計４０及び拡径
部５に設置した液面計４１の測定出力を制御装置４５に
接続し、制御装置４５の出力制御信号を原水ポンプＰ１
、汚泥ポンプＰ２及び開閉弁Ｖｌ−ｖ４に接続する。

以上説明した本発明による構造の小規模水処理バイオリ
アクターの動作を生活排水浄化の例について説明する。

典型的な生活排水の排出量の日変化は第５図の様に２山
形であり、しかも殆ど排出がない時間帯が例えば午前０
時頃から午前５時頃まで存在する。第１図は、排出量が
多い例えば午前６時頃から午後０時頃までの本バイオリ
アクターの動作を示す。原水タンク１に流入した生活排
水、即ち原水５０は、原水ポンプＰＩの駆動によって反
応塔２の下端部に流入し、嫌気汚泥床１２、沈澱域１３
、好気濾床１４、及び清澄部２２を通って浄化され、越
流トラフ２４から処理水５１として流出する。

本発明の一特徴は、原水５０を反応塔２の下端部から上
向きに流入させて明確な嫌気汚泥床１２を形成させるこ
とにある。好ましくは、反応塔２の下方筒状部３を縦長
とし、さらに好ましくはその中に撹拌器９を配置して嫌
気汚泥床１２を一層確実に形成する。

第２図に深夜等の生活排水流出がない時間帯の原水タン
ク１及び反応塔２における水位を示す。

この時間帯には、生活排水流出がないため原水タンク１
の水位が底部近くまで低下する。この時点で汚泥引抜装
置３０を作動させて反応塔２内の汚泥を引抜いて原水タ
ンクｌへ返送し１反応塔２の水位を好気濾床１４の所定
レベルまで下げる０図示例の汚泥引抜装置３０では、汚
泥引抜のため汚泥ポンプＰ２を運転し、開閉弁ｖ１、ｖ
２を開くゆこの汚泥引抜は次の２機能をもつ。

（ａ）好気濾床１４に過剰付着した汚泥を重力によって
脱落させ、好気濾床１４の生物膜を適当な厚さに制御す
る。

（ｂ）好気濾床１４及び清澄部２２の底部に堆積した汚
泥を原水タンク１への返送により除去する。

要するに、第２図の汚泥引抜及び返送は、従来個別に必
要とされている好気濾床１４の汚泥肥厚時の逆洗操作や
好気濾床１４及び清澄部２２底部堆積汚泥の引抜操作を
不要にし、逆洗操作や引抜操作に伴う流出汚泥の処理も
不要にする。従って、バイオリアクターの運転を著しく
簡単にする。

さらに第２図の例では上記汚泥返送を自動化している。

原水タンク１に設置された液面計４０及び拡径部５に設
置された液面計４１の測定出力が制御装置４５に接続さ
れ、制御装置４５からの制御信号が汚泥引抜装置３０の
汚泥ポンプＰ２及び開閉弁ｖ１、ｖ２に接続される。原
水タンク１の水位の所定レベルまでの低下を示す液面計
４０からの信号に応じ、制御装置４５は上記態様で拡径
部５から原水タンク１への汚泥返送をするように汚泥引
抜装置３０に対する制御信号、即ち汚泥ポンプＰ２運転
、開閉弁ｖ１及びｖ２開放の制御信号を送出する。拡径
部５の水位の所定レベルまでの低下を示す液面計４１か
らの信号に応じ、制御装置４５は上記汚泥返送を停止す
るための制御信号、即ち汚泥ポンプＰ２停止、開閉弁ｖ
１及びｖ２閉塞の制御信号を汚泥引抜装置３０へ送出す
る。

このような制御信号を発生する制御装置４５は適当なプ
ログラマブル・コントローラやシーケンサ−等の電気回
路系、または圧縮空気系等によって構成することができ
る。

図示例では、上記の汚泥返送時にも原水ポンプＰ１を連
続運転し、生活排水の流入が明は方近くに再開されると
、さきに反応塔２から逆送された原水５０の全量が反応
塔２へ再び流入し、反応塔２の水位は第１図の原水浄化
動作時のレベルに戻る。

ここで留意すべきことに、好気濾床１４及び清澄部２２
の底部堆積汚泥の全量が反応塔２へ送られて嫌気処理さ
れるので、余剰汚泥の発生量は非常に少なくなる。

反応塔２からの余剰汚泥の引抜は、手動又は遠隔操作に
よって行なう。第３図を参照するに、嫌気汚泥床１２の
高さはを界面検出計（図示せず）等によって監視し、嫌
気汚泥床１２の高さが所定レベルに達した時、開閉弁Ｖ
３及びｖ４を開き、汚泥ポンプＰ２を運転して余剰汚泥
を引抜く。このとき開閉弁Ｖ１及びｖ２は閉塞状態に置
かれる。

え１立盈】 以上詳細に説明した如く１本発明による小規模水処理バ
イオリアクターは、孔あき仕切板により連通ずる下方筒
状部と上方拡径部とを有する反応塔の下端を原水タンク
に接続し、上記拡径部内の原水流路に沿って散気装置、
好気性濾床、清澄部及び越流トラフを設け、上記拡径部
の下端に汚泥引抜口を穿ち上記拡径部内の沈澱汚泥を選
択的に上記原水タンクへ返送してなる構成を用いるので
次の効果を奏する。

（イ）明確な嫌気汚泥床の形成が可能でしかも構造が簡
単な小規模水処理バイオリアクターが提供される。

（ロ）好気濾床及び清澄部の保守及び管理が著しく簡単
になる。

（ハ）反応塔を縦長に設計できるので敷地を節約するこ
とができる。

（ニ）余剰汚泥の発生量が非常に少ない。

（ホ）１日１回程鹿の汚泥返送による保守作業で十分な
水処理を行なうことができる。

（へ）汚泥返送の自動化が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による小規模水処理バイオリアクターの
縦断面図、第２図は汚泥返送の説明図、第３図は余剰汚
泥引抜の説明図、第４図は好気濾床の説明図、第５図は
生活排水流入量の説明図、第６図は従来のコンパクト処
理装置の説明図である。 １・・・原水タンク、　　２・・・反応塔、　　　３・
・・下方筒状部、　　５・・・上方拡径部、　　７・・
・孔あき仕切板、　　９・・・撹拌器、　　１０・・・
原水流入口、１１．２６・・・汚泥引抜口、　１２・・
・嫌気汚泥床、１３・・・沈澱域、　１４・・・好気濾
床、　１５・・・内側円筒壁、　　１６・・・外側円筒
壁、　　１７・・・半径方向腕、１８・・・中間環、　
Ｉ９・・・紐状担体、　２０．５７・・・散気装置、　
　２２・・・清澄部、　２４・・・越流トラフ３０・・
・汚泥返送装置、　４０．４１・・・液面計、　４５・
・・制御装置、　５０・・・原水、　５１・・・処理水
、　５５・・・固液分離部、　５６・・・汚泥貯留部、
５８・・・生物処理部、　　　５９・・・浮上汚泥処理
部、　Ｐｌ・・・原水ポンプ、　Ｐ２・・・汚泥ポンプ
、 Ｖｌ、　Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４・・・開閉弁。 特許出願人　　　鹿島建設株式会社 特許出願代理人　　弁理士　　市東禮次部第２図 第３図 第４図 ＡＩｔ＠［１ ０釈會 ０木を 第６図 ６１　ン弓す邑１１も（口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）孔あき仕切板により連通する下方筒状部と上方拡
   径部とを有する反応塔の下端を原水タンクに接続し、上
   記拡径部内の原水流路に沿って散気装置、好気濾床、清
   澄部及び越流トラフを設け、上記拡径部の下端に汚泥引
   抜口を穿ち上記拡径部内の沈澱汚泥を選択的に上記原水
   タンクへ返送してなる小規模水処理バイオリアクター。
2. （２）請求項１記載のバイオリアクターにおいて、上記
   下方筒状部を縦長とし、汚泥引抜装置を介して上記汚泥
   引抜口を上記原水タンクに接続し、上記原水タンクに設
   けた水面計の出力に応じ上記汚泥引抜装置を制御してな
   る小規模水処理バイオリアクター。