JPH04244298A - 液体の浄化装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特に廃水などの液体の
浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】廃水を浄化する際には、化学的もしくは
生物学的に酸化し得る物質（以下「ＣＺＶ」と略称する
）が除去されるべきである。さらに、廃水中に含まれる
窒素化合物や燐化合物のような栄養物を除去することも
目的とされる。一般に、廃水中に含まれるＣＺＶは、酸
素によって酸化される。窒素化合物は、しばしば、原廃
水中において、有機的に結合された窒素の形で存在する
が、その多くはアンモニウム窒素の形で存在する。アン
モニウム窒素の生物学的分解は、一般に二段階で行われ
る。第一段階では、アンモニウムは、特定の微生物（以
下「硝化微生物」と称する）により、酸素を用いて亜硝
酸塩および硝酸塩に変換される。これらの変換（以下「
硝化」と称する）によりアルカリ度が低下する。必要な
酸素は、曝気システムによって導入することができる。 一般的に言われるように、特定の微生物は炭素源を要せ
ず、成長速度が小さく、かつ、低温に対してかなり敏感
である。

【０００３】生物学的窒素除去の第二段階では、形成さ
れた亜硝酸塩および硝酸塩が、他の型の微生物（以下「
脱窒微生物」と称する）によりＮ２、ＮＯおよび　Ｎ２
Ｏのような気体窒素化合物に変換される。これらの変換
（ここでは、「脱窒」という用語で要約する）は、その
ほとんどが、酸素圧力が低いときににのみ発生する。そ
のために、硝酸塩および亜硝酸塩は、ＣＺＶの酸化にお
ける酸素の代わりに電子の受容体として作用する。ほと
んどの硝化微生物とは逆に、脱窒微生物は、たとえばＣ
ＺＶなどの炭素源を使用する。脱窒は、低級脂肪酸やア
ルコールなどの容易に分解し得る化合物から成るＣＺＶ
分によって、高い速度で進行する。以下、これを「外因
性脱窒」と呼ぶ。分解が困難なＣＺＶ成分に対しては、
内因性炭素源を使用する（以下、これを「内因性脱窒」
と呼ぶ）ことによって、脱窒はずっとゆっくり進行する
。脱窒によってアルカリ度が増大する。

【０００４】廃水の浄化のために実地に適用した場合、
上記の公知事実は、次のような意味を有する。すなわち
、廃水から窒素化合物を生物学的に大規模に除去するこ
とは、ほとんど完全な硝化と、脱窒の最適化とを含む。 原廃水は、一般に、容易に分解し得る所定ＣＺＶを有し
たＣＺＶを、含んでいる。脱窒は、浄化過程の曝気段階
において、アンモニウムおよび有機的に結合された窒素
から亜硝酸および硝酸が形成された後にのみ起こり得る
。ＣＺＶの一部は、酸素ではなく酸化された窒素成分に
よって変換を受けるので、脱窒により曝気容量を小さく
できるという利点がある。さらに、脱窒することで、硝
化によるアルカリ度の低下効果がわずかに抑えられる。 したがって、酸度を補正するための化学薬品の量を減少
させることができるか、あるいはこれを使用しなくても
よいようにさえできる。最後に、脱窒によっても廃水か
ら硝酸塩が除去され、これがより純化されるため、より
良い浄化結果が得られる。

【０００５】脱窒を行うための要請により、次のような
タイプに分類できる各種の反応器や浄化装置が開発され
ている。第一のタイプでは、アンモニウムおよび有機的
に結合された窒素から亜硝酸塩および硝酸塩が形成され
る曝気スペースに続く別のスペースにおいて、脱窒が行
われる。この種の後脱窒には、メタノールのような外部
炭素源を適量必要とすることがある。なぜなら、所望の
ＣＺＶ、および廃水中で容易に分解し得るその部分が、
前段側の好気性スペース中で、主として酸素によって酸
化されるからである。このタイプの装置の欠点は、曝気
エネルギがあまり節約できず、かつ外部炭素源が必要な
ためにコストが高くなるおそれがある点にある。

【０００６】第二のタイプの浄化装置では、アンミニウ
ムおよび有機的に結合された窒素から硝酸塩および亜硝
酸塩が形成される曝気スペースよりも前に脱窒が行われ
る。原廃水のすべて、もしくは一部を前脱窒処理するこ
とによって、迅速な外因性の脱窒が可能となる。第一の
タイプに比べての利点は、曝気エネルギを大きく節約で
き、かつ、外部基材が余ることにある。しかしながら、
脱窒後に硝化を行うように配置すると、好気性反応装置
中で生成された硝酸塩および亜硝酸塩を脱窒スペースへ
高い効率で再循環する必要が生じる。したがって、この
タイプの欠点は、窒素を大規模に除去するために再循環
効率を高くしなければならず、かつそのためにポンプ容
量を要することにある。

【０００７】第三のタイプの浄化装置では、酸素の濃い
部分と薄い部分とを作り出すことで、硝化と脱窒が一つ
のスペース内で行われる。原廃水中の分解が容易なＣＺ
Ｖ分が、この循環システムへの供給のための位置に応じ
て、第二のタイプの浄化装置と同様に、多かれ少なかれ
（迅速な）外因性脱窒を促進可能である。第二のタイプ
と比較したときのこの同時脱窒の利点は、硝酸塩および
亜硝酸塩のための外部再循環が存在しないことである。 しかしながら、この第三のタイプの装置の欠点は、酸素
の薄い部分での滞留時間を制御することがしばしば困難
になることにある。この滞留時間は、完全に脱窒するこ
とに合わせて調節された酸素の供給の程度に依存し、し
たがって効率的で大規模な脱窒を行うためには、たいて
い短すぎるものとなる。

【０００８】オランダ特許出願Ｎｏ．８３０１５００は
、上記の欠点が小さく抑えられた第三のタイプの改良装
置を開示している。この改良装置においては、循環シス
テムにおいて脱窒スペースとして作用する酸素の薄いゾ
ーンに全部の原廃水が導入され、この酸素の薄いゾーン
が調節フラップによって小さくしたり大きくしたりされ
る。そして、これにより、システム内の酸素の濃いゾー
ンが、それぞれ大きくされたり小さくされたりする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このシ
スムテは、第三のタイプの装置の主な欠点をほんのわず
かしか除去せず、また第二のタイプの装置の利点を最適
な程度にまで利用しないという、多数の欠点を有してい
る。すなわち第一の欠点は、付加的な酸素の薄いゾーン
内において得られる滞留時間の延長が、たいてい外因性
脱窒の可能性を最適に利用するに十分な程は大きくない
ことにある。第二の欠点は、前記オランダ特許出願にお
いて述べられたように、垂直軸のまわりに調節可能なブ
レードがチャンネル部分間の流れの条件を制御可能なよ
うに調節されるときに生じる。すなわちブレードによっ
て保護された脚内における流速低下の方が先に起こって
、そこでは、バイオマスがもはや懸濁物質中には保持さ
れ得なくなる。このバイオマスの保持は、すぐれた浄化
結果を得るための前提である。第三の欠点は、前記オラ
ンダ特許出願で述べられた装置における酸素の薄いチャ
ンネル部内では、プラグ流が形成され、それによって、
脱窒スペース内で流入物と廃水との完全な混合が起こら
ないことにある。しかしながら、流入物をしばしば不連
続に供給すると、脱窒スペース内で流入物と廃水がほぼ
完全に混合され、脱窒がより効率的なものとなる。

【００１０】そこで本発明は、廃水からのＣＺＶと窒素
との除去を最適化し、それによって、予備的でしかも同
時の脱窒を行うことによる利点を得るようにし、かつ同
時に、前記第二および第三のタイプの装置の欠点をでき
るだけ抑えるようにした装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、特に廃水などの液体の浄化装置であって、内
部の液体のための主循環システムを含んだ液槽と、この
液槽に接続された流入部および流出部と、循環システム
内の液を循環させるための推力手段と、液中に酸素を導
入するための曝気手段とを有し、液槽には脱窒スペース
が設けられ、この脱窒スペースは流入口および流出口を
介して前記液槽の残部に接続されるとともに、この脱窒
スペースに前記流入部が接続され、かつ前記脱窒スペー
スはそれ自身の推力手段を有して、この脱窒スペース内
に第二の循環システムが形成されている液体の浄化装置
を提供する。

【００１２】

【作用】本発明は、従来のシステムに比べ、多くの重要
な利点がある。たとえば、それ自身の循環システムを備
えた脱窒スペース内における滞留時間を、キャラゼル（
Ｃａｒｒｏｕｓｅｌ）　式のような従来の循環システム
に比べて長くすることができる。酸素が薄い状態で滞留
時間を長くすると、バイオマス中の脱窒微生物を増大さ
せることができる。滞留時間を長くすることは、容易に
分解し得るＣＺＶの大部分を外因性脱窒に適用すること
を意味する。 脱窒スペース内に分離式の推進手段を設置し、またその
スペースに循環の原理を用いることで、脱窒によるエネ
ルギの節約と、前記スペース内でバイオマスを循環させ
てこれを保持し続けることに要するエネルギの消費との
間の最適化を行うことが可能となる。曝気装置を備えた
循環システムにおいて、窒素の欠乏した領域がなお発見
されることが、かなりしばしば発生することがあり、そ
こでは、外因性脱窒、そして特に内因性脱窒が起こり得
る。容易に分解しうるＣＺＶを原廃水から供給する酸素
欠乏領域を形成することで、硝酸塩と亜硝酸塩との濃縮
の程度が低くなって、ここでは燐蓄積バクテリアの成長
として現れるところの、生物学的な燐の除去が促進され
る。この可能性は、本発明の付加的な利点であると考え
られる。

【００１３】脱窒スペース内の循環システムにおける流
入口および、または流出口に、調節可能な閉塞手段が配
置されているのが好ましい。これら調節される閉塞手段
によって、脱窒スペース内での液の滞留時間を制御する
ことができる。

【００１４】調節可能な閉塞装置が、一方の循環システ
ムや流入部や流出部において、窒素成分や酸素の量をモ
ニターしたり、レドックス電位を測定したりするモニタ
ーの制御信号によって制御されるように構成されれば、
有利である。

【００１５】こうすれば、脱窒スペース内での液の滞留
時間を、もし必要なら自動的に制御することができる。 本発明の装置の特別な実施例によれば、第二の循環シス
テムが、主循環システムの液槽と一体に構成される。

【００１６】この実施例は既存の浄化装置に適用するの
に特に適しており、そこでは、既存の主循環システムの
一部分が、第二の循環システムに変換される。代わりの
可能性として、脱窒スペースを、主循環システムの液槽
の側部に配置することができる。

【００１７】この実施例は、新規に建造される装置や、
主循環システムの一部分を第二の循環システムに変換す
るには主循環システムの容量が小さすぎる既存の装置に
特に適している。

【００１８】脱窒スペースの第二の循環システムへの流
入口が、主循環システムにおいて装置運転中に酸素の薄
い液を含む部分に接続されていれば、特に有利である。 この脱窒スペースの第二の循環システムへの流入口の位
置によって、脱窒スペース内においてきわめて好都合な
状況を得ることができる。なぜなら、主循環システムか
ら入り込む液が、すでにかなりの割合で酸素の薄い状態
となっているためである。

【００１９】

【実施例】図１は廃水浄化装置の実施例を示す。この装
置は水槽１を有し、この水槽１は、バイオマスを保持し
てこの水槽に供給される廃水を槽内で循環させるための
循環システム２を備えている。図示の循環システム２は
、実際面ではキャラゼル（Ｃａｒｒｏｕｓｅｌ）　とい
う名称で知られた原理にもとづいて構築されている。し
かし、本発明は、他の循環システムにも適用可能である
。

【００２０】循環システム２は、前方向および後方向の
流路を仕切るための中央壁３を含んでいる。曝気装置４
Ａ、４Ｂが中央壁３の両端に配置されて、その推進力に
より廃水を循環システム内で循環させるとともに、空気
すなわち酸素を廃水中に導入するようにされている。

【００２１】流入水は流入部５によって水槽１に供給さ
れ、そして排出水は排出部６によって水槽から排出され
る。排出水によって持ち去られるバイオマスは、後置き
のタンク（図示せず）内でこの排出水から分離される。 しかしながら、実際上は、水槽内においてあらかじめバ
イオマスを排出水から除去しておくことも可能である。

【００２２】本発明の装置には分離構造の脱窒スペース
７が設けられており、この脱窒スペース７は、流入口８
と流出口９とによって循環システム２に連通されるとと
もに、独自の二次的な循環システムを備えている。

【００２３】脱窒スペース７内の循環システムは、推進
装置１０と、中央壁１１と、隔壁１２とを有している。 図から明らかなように、流入部５は、この流入部５から
の流入水が、わずかなエネルギ供給のみによって脱窒ス
ペース７の内部の水と良好に混合するような位置におい
て、脱窒スペース７に接続されている。

【００２４】図から明らかなように、脱窒スペース７は
、Ｕ字形の水槽１のそのＵ字の一方の脚部の内部に横方
向に仕切壁１３を配置することによって、この水槽１内
に形成されている。この手法によって、既存の水槽１に
本発明の装置を組み込むこともできる。

【００２５】脱窒スペース７の流入口８と流出口９は、
移動式のドアやスライダなどで構成された調節式の閉塞
装置１４、１５によって、それぞれ大きくあるいは小さ
く閉じることができる。例として示した実施例のもので
は、開閉装置１４、１５は、鉛直軸のまわりで旋回可能
なドアにて構成されている。調節式の閉塞装置１４、１
５の制御部には、それぞれ独立して、窒素成分や酸素の
モニタの信号ラインが接続されたり、一方の循環システ
ムや流入部５や排出部６におけるレドックス電位の測定
信号ラインが接続されたりする。この閉塞装置によって
、脱窒スペース７内における廃水の滞留時間が、この廃
水の状態に応じて変化される。

【００２６】脱窒スペース７の流入口８は、次のように
構成されている。すなわち、この流入口８を曝気装置４
Ａから距離をおいて位置させることで、比較的酸素の薄
い廃水を循環システム２から脱窒スペース７へ流入させ
るとともに、近接する曝気装置４Ｂのまわりに隔壁１６
を配置して、酸素の濃い廃水が循環システム２から流出
したり脱窒スペース７に流入したりすることを防止して
いる。

【００２７】図２は、図１の装置の変形実施例を示し、
これは動作上および原理上は図１のものと同様であるが
、脱窒スペース７が、主水槽１の側方に配置された分離
水槽部１’内に設けられている。脱窒スペース７と循環
システム２との間の仕切壁１３は、ここでは、水槽１の
外壁に一致している。

【００２８】この場合は、脱窒スペース７の流入口８お
よび流出口９は、仕切壁１３において上下方向に配置さ
れている。すなわち、流入口８の調節可能な閉鎖装置１
４は、鉛直軸のまわりで旋回可能なドアとして構成され
て、脱窒スペース７から外向きに旋回する。一方、流出
口９の調節可能な閉鎖装置１５は、鉛直軸のまわりで旋
回可能なドアとして構成されて、脱窒スペース７にの中
へ内向きに旋回する。そして、このようにして、両循環
システムの流れが自然に交換される。もちろん、脱窒ス
ペース７の流入口８と流出口９とを、仕切壁１３におい
て横方向に並べて配置することも可能である。

【００２９】先に述べたように、本発明は、キャラゼル
式以外の循環システムにも適用可能である。たとえば曝
気装置４を、空気供給装置と推力発生装置とに分けたも
のに置き換えることができ、その場合は、水平方向ある
いは鉛直方向の回転軸を有したモータおよび、またはプ
ロペラが、気泡発生装置に組み合わされる。

【００３０】本発明は、図示されるとともに上述された
実施例に限定されるものではなく、その範囲内において
異なった態様で変化し得るものである。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によると、脱窒
スペース内における滞留時間を従来の循環システムに比
べて長くすることができ、酸素が薄い状態で滞留時間を
長くすることで、バイオマス中の脱窒微生物を増大させ
ることができる。脱窒スペース内に分離式の推進手段を
設置し、またそのスペースに循環の原理を用いることで
、脱窒によるエネルギの節約と、前記スペース内でバイ
オマスを循環させてこれを保持し続けることに要するエ
ネルギの消費との間の最適化を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にもとづく廃水の浄化装置の第一実施例
の概略平面図である。

【図２】本発明にもとづく廃水の浄化装置の第二実施例
についての、図１に相当する図である。

【符号の説明】

１　　　　水槽 ２　　　　循環システム ４Ａ、４Ｂ　　　　曝気装置 ５　　　　流入部 ７　　　　脱窒スペース ８　　　　流入口 ９　　　　流出口 １０　　　　推進装置 １４、１５　　　　開閉装置

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　特に廃水などの液体の浄化装置であっ
   て、内部の液体のための主循環システムを含んだ液槽と
   、この液槽に接続された流入部および流出部と、循環シ
   ステム内の液を循環させるための推力手段と、液中に酸
   素を導入するための曝気手段とを有し、液槽には脱窒ス
   ペースが設けられ、この脱窒スペースは流入口および流
   出口を介して前記液槽の残部に接続されるとともに、こ
   の脱窒スペースに前記流入部が接続され、かつ前記脱窒
   スペースはそれ自身の推力手段を有して、この脱窒スペ
   ース内に第二の循環システムが形成されていることを特
   徴とする液体の浄化装置。
2. 【請求項２】　　脱窒スペース内の第二の循環システム
   における流入口および、または流出口に、調節可能な閉
   塞手段が配置されていることを特徴とする請求項１記載
   の液体の浄化装置。
3. 【請求項３】　　調節可能な閉塞手段が、一方の循環シ
   ステムや流入部や流出部において、窒素成分や酸素の量
   をモニターしたり、レドックス電位を測定したりするモ
   ニターの制御信号によって制御されるように構成されて
   いることを特徴とする請求項２記載の液体の浄化装置。
4. 【請求項４】　　第二の循環システムが、主循環システ
   ムの液槽と一体に構成されていることを特徴とする請求
   項１から３までのいずれか１項記載の液体の浄化装置。
5. 【請求項５】　　脱窒スペースが、主循環システムの液
   槽の側部に配置されていることを特徴とする請求項１か
   ら３までのいずれか１項記載の液体の浄化装置。
6. 【請求項６】　　脱窒スペースの第二の循環システムへ
   の流入口が、主循環システムにおいて装置運転中に酸素
   の薄い液を含む部分に接続されていることを特徴とする
   請求項１から５までのいずれか１項記載の液体の浄化装
   置。
7. 【請求項７】　　第二の循環システムの流入口が、曝気
   手段の近傍における脱窒スペース内に配置され、前記曝
   気手段は隔壁によって前記流入口と縁切りされているこ
   とを特徴とする請求項６記載の液体の浄化装置。
8. 【請求項８】　　脱窒スペースにおける第二の循環シス
   テムが、流れ制御用の隔壁を有することを特徴とする請
   求項１から７までのいずれか１項記載の液体の浄化装置
   。