JPH05237488A

JPH05237488A - 廃水処理装置

Info

Publication number: JPH05237488A
Application number: JP4041750A
Authority: JP
Inventors: Chiaki Niwa; 千明丹羽
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1992-02-27
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1993-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】水質変化にもとづき、槽内流速、ＤＯ濃度の
値により、循環流に対抗して曝気量を増加させること
で、酸素溶解効率を高め流動床の処理能力を向上させ
る。【構成】処理槽の液面下に浸漬させられた筒状のドラ
フトチューブと、その筒内に気泡を発生させる第１の散
気ノズルと、チューブの少なくとも外周側に微細気泡を
発生させる第２の散気ノズルと、処理槽内の流速を検出
する流速検出手段ならびに処理槽内のＤＯ濃度を検出す
るＤＯ濃度検出手段と、検出された値に基づいて各ノズ
ルを作動させる制御手段とを有し、前記制御手段は、検
出された流速が所定値よりも大きく、かつ検出されたＤ
Ｏ濃度が所定値よりも小さいときに、第１の散気ノズル
および第２の散気ノズルの双方から気泡を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動床型の処理槽を用
い、有機性廃水の好気的処理をおこなう廃水処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、生活廃水等の有機性廃水を処理
する際、生物的に処理する方法が多く用いられている。
この各種ある生物処理法のなかでも、処理槽に微生物担
体を添加し、この担体を曝気によって流動させながら担
体表面に付着棲息する生物膜により廃水を処理する、所
謂循環流動床型処理槽（以下、単に流動床という。）に
よる処理は、その処理効率が極めて高いことが知られて
いる。

【０００３】これは、表１に示される廃水処理における
負荷量からも理解されるように、例えば装置容積に対す
る負荷量が他の方法に比べ３〜１０倍の値となってい
る。

【表１】

【０００４】このことは又、装置の小型化が図れること
を意味するものであるが、処理槽の容積効率が高い理由
としては、酸素が十分供給されるとすれば、微生物担体
の比表面積が、他の生物膜法，例えば接触曝気法にあっ
てはその接触材が６０〜２００ｍ²／ｍ³であるのに比
べ、２０００〜５０００ｍ²／ｍ³と大きく、さらに、流
動による廃水と微生物膜付着粒子（バイオパーティク
ル；以下、ＢＰという。）との接触効率が高いためと考
えられる。

【０００５】従来、このような流動床の一般的構成とし
ては、処理槽の中央部にドラフトチューブを設け、係る
ドラフトチューブ内もしくはその直下にて曝気し、チュ
ーブ中で微生物担体に酸素を賦与するとともにドラフト
チューブ上端からその外周側への循環流をつくり、送り
込まれる廃水との混合接触を促進するようになってい
る。したがって、流動床による処理では処理効率が高い
反面、酸素消費量もその容積負荷量におよそ比例して高
くなるので、処理槽における気液接触効率ならびに供給
する空気量を適切に管理することが、省エネルギー化を
図るうえでも重要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記従来の流
動床は、原則的には酸素供給量を増やすことでその処理
能力を向上させられるのであるが、流動条件等からドラ
フトチューブの断面積が処理槽全体の断面積のおよそ１
０〜３０％に設定されているため、酸素供給量，すなわ
ちドラフトチューブ内での曝気量も前記断面積によって
規定され、これにより処理能力も限定されるという実情
があった。

【０００７】係る問題点をさらに具体的に列挙すると、
以下の如くである。（１）高負荷に対応すべく単に曝気量を増やしていく
と、気泡同志にて会合が発生し、気液の接触効率（接触
面積）がかえって低下する。これは、空隙率がとくに１
０％を越えると顕著となる。（２）上記空隙率が上昇することにより又、ドラフト
チューブ内外での水頭差が増大して処理槽における循環
流速も増加するので、気液接触の時間が減少してさらに
酸素供給効率が低下することとなる。すなわち、単に曝
気量の増加によっては、廃水中の酸素濃度を高められな
い。（３）また、流速が増すと処理槽内での流れが乱流と
なって、微生物担体間あるいは微生物担体と装置との摩
擦により、ＢＰ表面の微生物，とくに固着性原性動物が
剥離して槽内の微生物量が不足したり、微生物細胞が処
理水中にコロイド状に混入して処理水の自濁が発生し、
水質を低下させる。

【０００８】すなわち本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたもので、その目的とするところは、曝気方法を改
善して酸素供給効率を高めることによりさらに高負荷に
も対処でき、かつ安定した水質の処理水が得られる廃水
処理装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の廃水処理方法では、微生物担体が添加され
た処理槽にて曝気をおこなうことにより前記微生物担体
を流動させるとともに前記微生物担体の表面に付着した
生物膜にて廃水を処理する流動床型の廃水処理装置であ
って、前記処理槽には、該処理槽のおよそ中央に立設さ
れ液面下に浸漬させられた筒状のドラフトチューブと、
このドラフトチューブの筒内に気泡を発生させる第１の
散気ノズルと、前記ドラフトチューブの少なくとも外周
側に前記第１の散気ノズルよりも小径の気泡を発生させ
る第２の散気ノズルと、前記ドラフトチューブの外周側
に設けられ、前記処理槽内の流速を検出する流速検出手
段、ならびに前記処理槽内のＤＯ濃度を検出するＤＯ濃
度検出手段と、これら検出された前記流速および前記Ｄ
Ｏ濃度に基づいて前記第１の散気ノズルおよび前記第２
の散気ノズルを作動させる制御手段とが備えられ、前記
制御手段は、検出された前記流速が所定値よりも大き
く、かつ検出された前記ＤＯ濃度が所定値よりも小さい
ときに、前記第１の散気ノズルおよび前記第２の散気ノ
ズルの双方から気泡を発生させることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明によれば、通常運転時には第１の散気ノ
ズルから曝気処理するが、処理槽内へ流入する廃水の変
動により槽内の循環流における流速やＤＯ濃度が変化し
たときには、ドラフトチューブの外周側に設けられた流
速検出手段、ならびにＤＯ濃度検出手段により、流速お
よびＤＯ濃度が検出される。すると、第１の散気ノズル
および第２の散気ノズルを作動させる制御手段により、
検出された流速が所定値よりも大きく、かつ検出された
ＤＯ濃度が所定値よりも小さいときに、第１の散気ノズ
ルおよび第２の散気ノズルの双方から気泡を発生させ
る。第２の散気ノズルを補完的に作動させて廃水中の酸
素濃度を高める際、この第２の散気ノズルは、ドラフト
チューブの少なくとも外周側に第１の散気ノズルよりも
小径の気泡を発生させるから、気泡同志の会合の発生が
抑制され、かつ流速の増加も防止される。さらに、流速
が抑さえられるから、ＢＰ表面の微生物の剥離がなくそ
の流出も防止される。

【００１１】

【実施例】本発明に係る廃水処理装置（以下、本装置と
いう。）の実施例を図１および図２にもとづいて説明す
る。

【００１２】図１には、本装置の第１の実施例が示され
ており、これによれば本装置には、概略、処理槽１と、
処理槽１のおよそ中央に立設された筒状のドラフトチュ
ーブ２と、第１の散気ノズル６と、第２の散気ノズル７
ａと、流速検出手段４ならびにＤＯ濃度検出手段５と、
前記第１および第２の散気ノズル６，７ａでの気泡の発
生を制御する制御手段１０とが備えられている。また、
符号８は処理すべき原水を処理槽１内に導入する導入
管、符号９は処理した廃水を沈殿槽１１へ向けて送水す
る移送管であり、前記沈殿槽１１には汚泥の除去された
処理水を排出する排出管１２と、沈殿した汚泥を除去す
る汚泥排出管１３とが設けられている。

【００１３】以下、本装置をさらに詳しく説明すると、
上記処理槽１は、略有底円筒状で上端開口部近傍が径方
向に膨出した容器として形成されている。また、処理槽
１の上部には短軸円筒状の遮蔽部材３が設けられ、ＢＰ
を残存させる分離領域３０が形成されている。この処理
槽１内に設けられた上記ドラフトチューブ２は、処理槽
１に対する断面積比が従来装置とほぼ同様に形成された
円筒管であって、常に液面Ｓ下に浸漬させられた状態と
なっている。なお、処理槽１における液面Ｓは、起流堰
１４の取付けられた位置によって規定されるようになっ
ている。

【００１４】また、第１の散気ノズル６は、上記ドラフ
トチューブ２の下方に配設され、ドラフトチューブ２の
筒内である筒内領域２０に向けて気泡を発生させるもの
で、気泡の直径が略１．５〜３．０ｍｍの中ないし小気
泡を発生させるオリフィスを有した複数の孔が設けられ
ている。そして、この第１のノズル６には、送風機Ｂ１
から弁Ｖ１を介して空気が送り込まれるようになってい
る。さらに弁Ｖ１には、電磁弁が用いられるが、好まし
くは開度調整の可能なＰＩＤバルブを使用するのが好ま
しい。

【００１５】一方、第２の散気ノズル７ａは、ドラフト
チューブ２の下方で上記第１の散気ノズル６よりもさら
に処理槽１の底部近傍に設けられ、かつ処理槽１の水平
断面に対してほぼ全域に亙って延在する平板状に形成さ
れたもので、ドラフトチューブ２の外周側である筒外領
域４０を含む処理槽１の全域に向けて気泡を発生させる
ようになっている。また、平板部分に設けられた複数の
孔は、上記第１の散気ノズル６よりもさらに小径の、直
径がおよそ１．０ｍｍよりも小さい気泡を発生させるオ
リフィスを有している。そして、第２のノズル７ａに
は、送風機Ｂ２から弁Ｖ２を介して空気が送り込まれる
ようになっており、さらに弁Ｖ２も又、上記弁Ｖ１と同
様の構成となっている。

【００１６】また、上記流速検出手段４は、処理槽１内
の筒外領域４０に位置するように付設され、例えば圧力
センサーを内蔵したフローオリフィスなどからなる流速
計であり、処理層１内にて循環する廃水の流速を検出す
るものである。そして上記ＤＯ濃度検出手段５は、上記
流速検出手段４と同様に筒外領域４０に位置するように
付設され、隔膜式のセンサーと槽外に設置した出力信号
端を有するＤＯ指示計などからなる、所謂ＤＯメーター
であって処理槽１内を還流する廃水のＤＯ濃度を検出す
るようになっている。

【００１７】さらに本装置には、上記流速検出手段４な
らびにＤＯ濃度検出手段５により検出された流速および
ＤＯ濃度に基づいて、上記第１の散気ノズル６および第
２の散気ノズル７ａを作動させる制御手段１０が備えら
れている。この制御手段１０は、図示しないがマイコン
を含む電子制御装置であって、流速検出手段４ならびに
ＤＯ濃度検出手段５からの入力信号をそれぞれに、予め
設定された基準値と比較するコンパレータ等を含む比較
部、および比較した結果に基づいて送風機Ｂ２および弁
Ｖ２を作動させるべきか否かを判別する判別部、又この
判別部からの信号に基づいて送風機Ｂ１，Ｂ２および弁
Ｖ１，Ｖ２に駆動信号（電圧信号）を出力する変換増幅
部を含む運転操作部などから構成されている。

【００１８】そして、上記制御手段１０においては、流
速検出手段４にて検出された流速の値が所定値よりも大
きく、かつＤＯ濃度検出手段５にて検出されたＤＯ濃度
の値が所定値よりも小さいときに、第１の散気ノズル６
および第２の散気ノズル７ａの双方から気泡を発生させ
るように設定されている。この場合、上記各所定値は、
処理すべき廃水の水質，分解性，単位ＢＤＯ除去量に対
する酸素消費量，処理後の目標水質、水量変動，微生物
担体量などによって決定される処理系固有の値である
が、例えば本装置では、流速についての値が２０〜３５
ｃｍ／ｓｅｃ．、ＤＯ濃度についての値が０．３〜１．
０ｍｇ／ｌ程度に設定されている。

【００１９】次に、上述のように構成された本装置にお
ける廃水処理について説明すると、まず、処理すべき原
水は、ポンプ（図示せず）により導入管８を通じて連続
的に処理槽１に供給される。また、処理槽１には予め微
生物担体が投入されている。

【００２０】通常、処理槽１内では、ドラフトチューブ
２の下方に第１の散気ノズル６が設けられているので、
弁Ｖ１を開として送風機Ｂ１から空気を供給すると、前
記第１の散気ノズル６から気泡が発生し、このエアリフ
ト効果により筒内領域２０を経てドラフトチューブ２上
端から溢流し、筒外領域４０に至る循環流が生じる。こ
の循環流を繰り返すことで、処理槽１内に存在するＢＰ
における微生物の浄化作用により槽内の原水が浄化処理
されていく。また、原水の処理により発生して浮上した
汚泥の一部は、分離領域３０を経由して、液面付近の処
理水とともに移送管９に排出されるが、ＢＰ懸濁液中に
含まれるＢＰの溢出は防止される。

【００２１】他方、処理槽１の筒外領域４０には、流速
検出手段４ならびにＤＯ濃度検出手段５とが付設されて
おり、常に循環流における流速とＤＯ濃度とが検出さ
れ、それら検出信号が制御手段１０に送られている。す
ると、上記制御手段１０では、流速検出手段４，ＤＯ濃
度検出手段５からの入力信号をそれぞれに、予め設定さ
れた基準値と比較する比較部が構成されており、この制
御手段１０によって比較された結果、流速の値が所定値
よりも小さいとき、または検出されたＤＯ濃度の値が所
定値よりも大きいとき、すなわち、処理槽１内が適正状
態であるときには上述のように第１の散気ノズル６のみ
から曝気させる。この状態では、例えば筒外領域４０に
て５〜２５ｃｍ／ｓｅｃ．程度の流速となっている。

【００２２】ところで、処理槽１内の廃水のＤＯ濃度や
循環流速は、原水の水質や流入量によって変化するわけ
であるが、例えばＤＯ濃度が０．４ｍｇ／ｌといった所
定値以下までに低下した場合には、制御手段１０にてこ
れが判別され、送風機Ｂ１の吐出量を増大させるか、も
しくは弁Ｖ１がＰＩＤバルブであればその開度を大きく
して、第１の散気ノズル６からの気泡の発生量を増加さ
せる。

【００２３】すると、筒外領域４０にて検出される流速
が増加してゆくが、このとき制御手段１０にて、流速検
出手段４によって検出される値が当初設定した所定値よ
りも大きくなり、ＤＯ濃度検出手段５によって検出され
る値がなお所定値よりも小さいと判別されたときには、
上記第１の散気ノズル６に加え、第２の散気ノズル７ａ
からも気泡を発生させる。

【００２４】この場合また、上記制御手段１０にて、送
風機Ｂ２ならびに弁Ｖ２に駆動信号が出力され、これら
が作動する。送風機Ｂ２から送られた空気が開状態の弁
Ｖ２を介して第２の散気ノズル７ａに送られると、上記
第２の散気ノズル７ａは、第１の散気ノズル６よりもさ
らに処理槽１の底部近傍に設けられ、かつ気泡を発生す
るその先端部が処理槽１のほぼ全域に亙って延在する平
板状に形成されているから、筒内領域２０の他、筒外領
域４０にも気泡を供給することができる。

【００２５】上記筒外領域４０に発生する気泡は、処理
槽１とドラフトチューブ２との断面積比から、筒内領域
２０に比べて分布密度が低いので、この筒外領域４０に
気泡を発生させることによって循環流を消滅させること
はないが、筒外領域４０において流下する循環流に対抗
してその流速を幾分低減させるとともに、第２の散気ノ
ズル７ａから発生した気泡の多くは上昇することなく徐
々に流下する。そして、ドラフトチューブ７ａの下端か
ら係るドラフトチューブ７ａ内に吸入され、第１の散気
ノズル６から発生させられた気泡とともに筒内領域２０
を上昇する。

【００２６】この間、第２の散気ノズル７ａにて発生さ
せた気泡は、循環流がないとした場合に直接液面Ｓまで
上昇する気泡に比べ滞留時間が遥に長く、即ち気液接触
時間を長く確保できるので、廃水中への酸素の溶解効率
を向上させることができる。さらに、第２の散気ノズル
から発生した気泡は、上記第１の散気ノズル６よりもさ
らに小径の微細な気泡であるから、溶解効率をさらに高
めることができるとともに、移動中に発生する気泡同志
の会合についても抑制することができる。

【００２７】次に、図２には本装置の他の実施例が示さ
れている。この装置では、上述した先の実施例における
第２の散気ノズル７ａに代えて、ドラフトチューブ２の
外周側である筒外領域４０に第２の散気ノズル７ｂが設
けられている。本発明者等は、気泡の残存効率について
種々検討の結果、その最適な発生形態について見い出し
たものである。

【００２８】この場合、先の実施例と同様の条件にて、
上記第２の散気ノズル７ｂから微細気泡を発生させる
と、発生した気泡がドラフトチューブ２の下端へ直ちに
吸い込まれることがなく、一旦筒外領域４０に放出され
た後、気泡のほぼ全量が徐々に流下するのである。これ
により、平均気液接触時間をさらに長く確保することが
でき、酸素溶解効率をいっそう向上させることが可能と
なる。換言すれば、第２の散気ノズル７ｂからの噴射圧
力に加え、筒外領域４０における気泡の残存量を増大さ
せることで、ドラフトチューブ２の内外，すなわち筒内
領域２０と筒外領域４０とにおいて気泡による空隙率の
差が緩和されるから、より流速を低下させる効果が生
じ、酸素溶解効率を高めうるのである。

【００２９】上述した各実施例にて示さされるように、
本装置では、曝気量を増やすにあたって、循環する廃水
の流速およびＤＯ濃度の変化に対応させ、さらに必要に
応じて微細な気泡をドラフトチューブ２の外周側に発生
させるから、気泡同志の会合の発生が抑制されるととも
に流速の増加も防止され、これにより廃水中の酸素濃度
を高めることができ、また酸素とＢＰとの接触効率を高
めることもできる。さらには、流速が抑さえられるた
め、ＢＰ表面の微生物の剥離もなく微生物の流出が防止
されるので、水質の低下を防止することもできる。した
がって、空気添加量を増加した分だけ高負荷にも対応で
きる、すなわち処理能力を向上することができるのであ
る。

【００３０】ちなみに、本装置によれば、従来の同規模
の流動床にてＢＯＤ容積負荷にて最大３〜３．５ｋｇＢ
ＯＤ／ｍ³／ｄａｙの処理であったところ、最大５〜６
ｋｇＢＯＤ／ｍ³／ｄａｙの処理をおこなうことができ
た。またこれは、他の例えば活性汚泥法における容積負
荷が０．２〜１．０ｋｇＢＯＤ／ｍ³／ｄａｙ程度であ
ることを勘案すると、本装置による効果の相異が理解さ
れよう。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、以上説明したように、
曝気量を増やすにあたって、循環する廃水の流速および
ＤＯ濃度の変化に対応させ、微細な気泡を必要に応じて
少なくともドラフトチューブの外周側に発生させるか
ら、気泡同志の会合の発生が抑制されるとともに流速の
増加も防止され、これにより廃水中の酸素濃度を高める
ことができ、また酸素とＢＰとの接触効率を高めること
ができ、容積負荷を増大させることが出来るという効果
を奏する。さらには、流速が抑さえられるため、ＢＰ表
面の微生物の剥離もなく微生物の流出が防止されるの
で、水質の低下を防止することもでき、したがって、空
気添加量を増加した分だけ高負荷にも対応できるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃水処理装置の一実施例を示す側
面図である。

【図２】本発明に係る廃水処理装置の他の実施例を示す
側面図である。

【符号の説明】

１処理槽２ドラフトチューブ３遮蔽部材４流速検出手段５ＤＯ濃度検出手段６第１の散気ノズル７ａ，７ｂ第２の散気ノズル８導入管９移送管１０制御手段１１沈殿槽１２排出管１３汚泥排出管２０筒内領域３０分離領域４０筒外領域Ｓ液面Ｖ１，Ｖ２弁Ｂ１，Ｂ２送風機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】微生物担体が添加された処理槽にて曝気
をおこなうことにより前記微生物担体を流動させるとと
もに前記微生物担体の表面に付着した生物膜にて廃水を
処理する流動床型の廃水処理装置であって、前記処理槽には、該処理槽のおよそ中央に立設され液面
下に浸漬させられた筒状のドラフトチューブと、このドラフトチューブの筒内に気泡を発生させる第１の
散気ノズルと、前記ドラフトチューブの少なくとも外周側に前記第１の
散気ノズルよりも小径の気泡を発生させる第２の散気ノ
ズルと、前記ドラフトチューブの外周側に設けられ、前記処理槽
内の流速を検出する流速検出手段、ならびに前記処理槽
内のＤＯ濃度を検出するＤＯ濃度検出手段と、これら検出された前記流速および前記ＤＯ濃度に基づい
て前記第１の散気ノズルおよび前記第２の散気ノズルを
作動させる制御手段とが備えられ、前記制御手段は、検出された前記流速が所定値よりも大
きく、かつ検出された前記ＤＯ濃度が所定値よりも小さ
いときに、前記第１の散気ノズルおよび前記第２の散気
ノズルの双方から気泡を発生させることを特徴とする廃
水処理装置。