JPH1119678A - 好気性水処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 混合液中への酸素の溶解効率を高めることが
でき、溶存酸素濃度を十分に上昇させることができる好
気性水処理装置を提供する。 【解決手段】 曝気槽１１の水面部に、底部にのみ設け
た開口部１５が水中に開口する箱状の酸素室１４を設
け、該酸素室内に酸素を供給する酸素供給経路１６を設
けるとともに、上端部が前記酸素室内に開口し、下端部
が水中に開口する筒体１７を設け、前記酸素室内のガス
を前記筒体の下部に導入するガス導入手段１８を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、好気性水処理装置
に関し、例えば、活性汚泥法により下排水の処理を行う
排水処理設備に用いられる旋回流式曝気槽に適した好気
性水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】活性汚泥法により下排水の処理を行うた
めの装置として、旋回流式曝気槽が広く用いられてい
る。この旋回流式曝気槽は、例えば、図２の平面図に示
すように、曝気槽１の底部一側に複数の散気装置２を並
べて設置し、この散気装置２から空気等を噴出して散気
装置上方部分の混合液に上昇流を形成することにより、
散気装置２を設けていない他方の側壁側が下降流となる
旋回流を形成したものである。このように曝気槽１内に
旋回流を形成して被処理水（排水）と活性汚泥とが混合
した混合液を撹拌することにより、活性汚泥濃度や溶存
酸素濃度の均一化を図るとともに、槽底部に汚泥が堆積
することを防止している。なお、排水の流入部や処理水
の流出部は図示を省略する（以下同様）。

【０００３】一方、このような曝気槽を用いて下排水を
活性汚泥法で処理する場合、混合液中の溶存酸素濃度が
十分であることが求められるが、過剰な負荷によって一
時的に酸素不足になることがある。このような場合、従
来は、溶存酸素濃度を補うために曝気に用いる空気量を
増やしたり、曝気用空気とは別に酸素や空気を混合液中
に散気したりするようにしている。しかし、単に酸素や
空気を混合液中に散気する方法では、気泡がすぐに水面
上に浮上してしまうため、気液接触時間が不十分とな
り、酸素の溶解効率が低いという不都合がある。

【０００４】このようなことから、図３の縦断面図に示
すように、曝気槽１とは別に密閉容器３を設け、この密
閉容器３内に、配管４から酸素を供給するとともに、曝
気槽１内の混合液をポンプ５で引き抜いて導入し、密閉
容器３内で混合液と酸素とを接触させた後、配管６によ
って曝気槽１に戻すように形成した酸素補給装置が提案
されている。また、この装置では、密閉容器３内での混
合液と酸素との接触効率を高めるため、密閉容器３内に
ラシヒリング等の撹拌材７を投入するようにしている。

【０００５】上記構成の装置では、酸素が気泡としてで
はなく混合液中に溶解した状態で曝気槽１に送り込むこ
とができるため、酸素が大気に放出されることがなく、
供給した酸素のほとんどを有効に活用できるという利点
を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記図３に示
すものでは、曝気槽とは別に密閉容器を必要とし、撹拌
材やポンプ等の設備費が必要で、密閉容器内への混合液
や酸素の圧入に動力費がかかる上、密閉容器の設置場所
も必要となるという不都合があった。

【０００７】そこで本発明は、簡単な設備構成で混合液
中への酸素の溶解効率を高めることができ、溶存酸素濃
度を十分に上昇させることができる手段を備えた好気性
水処理装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の好気性水処理装置は、底部に設けた曝気手
段からの曝気により槽内の混合液に旋回流を形成する旋
回流式の好気性水処理装置において、前記旋回流におけ
る下降流部分の水面部に、底部にのみ設けた開口部が水
中に開口する箱状の酸素室を設け、該酸素室内に酸素を
供給する酸素供給経路を設けるとともに、上端部が前記
酸素室内に開口し、下端部が水中に開口する筒状流路を
設け、前記酸素室内のガスを前記筒状流路の下部に導入
するガス導入手段を設けたことを特徴としている。

【０００９】さらに、前記筒状流路の下端部を槽底部近
傍に開口させたこと、前記ガス導入手段から筒状流路の
下部に導入するガスの量を、該ガスによるエアリフト効
果で上昇する筒状流路内の混合液の流速が前記下降流部
分を下降する混合液の流速よりも速くなるように設定し
たこと、前記酸素室に室内の酸素濃度を測定する酸素濃
度測定手段を設けるとともに、該酸素濃度測定手段から
の信号によって酸素の供給量を制御する酸素供給量制御
手段を設けたことを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の好気性水処理装置
の一形態例を示す概略図である。本形態例の曝気槽１１
は、前記図２に示した曝気槽と同様に、平面形状が長方
形のものであって、一方の側壁１２の底面部には、槽内
の曝気撹拌を行い、混合液に酸素を供給するとともに、
旋回流を発生させるための散気装置１３が、側壁１２と
平行に一列に設けられている。この散気装置１３から噴
出するガス（空気）により、曝気槽１１内には、矢印で
示すような上昇流Ｕと下降流Ｄとを有する旋回流が形成
される。

【００１１】そして、上記旋回流における下降流Ｄの部
分の水面部には、酸素室１４が設けられている。この酸
素室１４は、底部のみが開口した箱状のもので、底部の
開口部１５が混合液中に開口するように設置されてい
る。また、酸素室１４には、室内に酸素あるいは酸素を
含むガス（以下、これらを酸素含有ガスということがあ
る。）を供給するための酸素供給経路１６と、上端部が
酸素室１４内に開口し、下端部が曝気槽１１の底部近傍
の水中に開口する筒状流路を形成するための筒体１７
と、酸素室１４内のガスを筒体１７の下部に導入するガ
ス導入手段１８とが設けられている。

【００１２】上記ガス導入手段１８は、酸素室１４内に
連通する配管１８ａ及び筒体１７の下部に連通する配管
１８ｂと、ガスを圧送するためのブロワー（ＢＬ）１８
ｃとにより形成されており、ブロワー１８ｃを運転する
ことにより、酸素室１４内のガスが配管１８ａから配管
１８ｂを経て筒体１７の下部に導入される。

【００１３】すなわち、前記筒体１７と上記ガス導入手
段１８とにより酸素室１４部分にエアリフトポンプが形
成され、筒体１７内を上昇するガス（気泡）に同伴され
て槽底部の混合液が筒体１７内を上昇し、筒体１７の上
縁から酸素室１４内に溢れ出す状態となる。このとき、
筒体１７の上縁及び下縁の位置は、適当に設定すること
ができるが、筒体１７をできるだけ長くすることによ
り、筒体１７内を上昇する混合液とガス（酸素）との接
触時間を十分にとることができる。また、筒体１７の上
縁は、筒体１７から流出するガスの全量を酸素室１４内
に回収できる位置にすることが好ましく、通常は、逆流
を防止するために水面より高い位置に設定することが望
ましい。したがって、筒体１７の下縁を槽底部近傍に開
口させるとともに、上縁を酸素室１４内の水面から突出
させた状態とすることが、混合液の撹拌作用や酸素の溶
解効率を高める上で最適である。また、筒体１７内にガ
スを吹き込む位置は、筒体１７の中間部であってもよい
が、下端部からガスを導入することにより、混合液とガ
スとの接触効率を高めることができる。

【００１４】さらに、酸素室１４には、室内の圧力を検
出する圧力計（ＰＩＣ）２０と、室内のガス中の酸素濃
度を測定する酸素濃度測定手段（酸素濃度計Ｏ₂ ）２１
と、室内のガスを排出する排気管２２とが設けられてい
る。また、前記酸素供給経路１６には、酸素の供給量を
制御する酸素供給量制御手段（酸素供給弁）２３が設け
られ、該酸素供給弁２３の開閉駆動部には、圧力計２０
及び酸素濃度計２１からの信号Ｓ１，Ｓ２がそれぞれ入
力されている。さらに、前記排気管２２には放出弁２４
が設けられており、該放出弁２４の開閉駆動部には、酸
素濃度計２１からの信号Ｓ３が入力されている。

【００１５】このように形成した酸素室１４及び筒体１
７とガス導入手段１８とからなるエアリフトポンプによ
って混合液中に酸素を溶解させる場合は、酸素供給経路
１６から酸素室１４内に酸素含有ガスを供給するととも
に、ブロワー１８ｃを運転してエアリフトポンプを作動
させ、酸素室１４内の酸素含有ガスを駆動ガスとして槽
底部の混合液を酸素室１４内に向けて揚液する。この揚
液中、筒体１７内で混合液とガスとが乱流状態で接触
し、混合液中への酸素の溶解が促進され、酸素が十分に
溶解した混合液と、溶解しなかった酸素を含むガスは、
エアリフトポンプの出口である筒体１７の上縁から酸素
室１４に流出する。

【００１６】エアリフトポンプから流出した酸素含有混
合液は、酸素室１４の下部開口部１５から曝気槽１１内
に戻り、旋回流に乗って曝気槽１１内に分散する。一
方、酸素含有ガスは、酸素室１４内から配管１８ａに吸
引され、ガス導入手段１８によって筒体１７の下部に循
環する。

【００１７】したがって、混合液中に溶解しなかった酸
素は、大気に放出されることなく酸素室１４からガス導
入手段１８によって筒体１７に循環するので、無駄に放
出される酸素量がほとんどなくなり、供給した酸素を有
効に活用することができる。しかも、曝気槽１１とは別
に密閉容器を設ける必要がなく、必要な動力費はブロワ
ー１８ｃのみであり、酸素室１４内への酸素含有ガスの
供給も略常圧で行えるので、従来の酸素補給装置に比べ
て設備費や動力費を低減することができ、既存設備への
対応も容易に行うことができる。

【００１８】また、ガス導入手段１８によって筒体１７
の下部に導入するガス量（循環ガス量）は、筒体１７の
長さや太さによって異なり、筒体１７内に混合液の上昇
流を形成できれば、任意の循環ガス量を選択できるが、
エアリフト効果で上昇する筒体１７内の混合液の流速
が、前記下降流Ｄ部分を下降する混合液の流速よりも速
くなるように循環ガス量を多めに設定することにより、
筒体１７内での混合液と酸素との接触効率を高めること
ができるとともに、筒体１７から流出した酸素溶存水の
下降流Ｄへの分散効率も高めることができ、曝気槽１１
内の混合液全体に効率よく酸素を供給することができ
る。

【００１９】上述のようにして酸素室１４から混合液中
に酸素を供給していくと、酸素分が混合液中に溶け込む
量に応じて酸素室１４内のガス量が減少するので、酸素
室１４内の圧力が低下する。この酸素室１４内の圧力
が、所定圧力以下に低下すると、前記圧力計２０がこれ
を検出して前記酸素供給弁２３に開弁信号を出力し、酸
素供給経路１６から酸素室１４内に酸素含有ガスを供給
する。また、圧力が所定圧力以上に上昇した場合は、圧
力計２０から酸素供給弁２３に閉弁信号が出力される。

【００２０】一方、酸素室１４内に、酸素含有ガスとし
て高純度酸素を供給した場合でも、混合液中から酸素室
１４内に浮上する気泡には、炭酸ガスや窒素が含まれて
いるため、酸素室１４内には、次第にこれらが蓄積され
ることになり、酸素の溶解効率も低下していくことにな
る。このように、酸素室１４内の酸素濃度が所定濃度以
下になると、前記酸素濃度計２１がこれを検出し、前記
酸素供給弁２３に開弁信号を出力するとともに、前記放
出弁２４にも開弁信号を出力し、酸素供給経路１６から
の酸素含有ガスで室内のガスを放出弁２４から押し出す
ようにする。これによって酸素室１４内の酸素濃度が所
定濃度以上になると、酸素濃度計２１は、酸素供給弁２
３及び放出弁２４に閉弁信号を出力する。なお、酸素室
１４内の酸素濃度は任意であり、酸素供給経路１６から
大気を供給してもそれなりの効果は得られるが、酸素あ
るいは酸素富化ガスを室内に供給して室内の酸素濃度を
大気中の酸素濃度である２１％を超える濃度、好ましく
は８０％以上の濃度になるように制御することにより、
酸素の溶解効率を大幅に向上させることができる。

【００２１】また、酸素室１４から混合液中への酸素の
供給運転は、ブロワー１８ｃを運転することにより行わ
れるが、この運転は、連続的に行ってもよく、適当に設
定した間隔で間欠的に行ってもよい。さらに、曝気槽１
１内の混合液の溶存酸素濃度を溶存酸素濃度計（図示せ
ず）で測定し、溶存酸素濃度が所定濃度以下になったと
きに行うようにしてもよい。また、前記圧力計２０や酸
素濃度計２１のような制御手段を設けずに、運転中は、
酸素供給経路１６から僅かに過剰の酸素含有ガスを連続
的に供給し、酸素室１４の底部の開口部１５から室内の
ガスを混合液中に僅かずつオーバーフローさせることに
より、室内の酸素量の減少や酸素以外のガスの蓄積をあ
る程度に抑えることができる。

【００２２】さらに、酸素室１４は、曝気槽１１の大き
さや、必要とする酸素供給量に応じて複数個を設置する
こともでき、酸素室１４内に複数の筒体１７（エアリフ
トポンプ）を設けることもできる。また、エアリフトポ
ンプを形成するための筒状流路は、曝気槽１１の槽壁を
利用して形成することも可能であり、例えば、槽角部に
仕切板を設置して断面三角形状の筒状流路を形成するこ
ともできる。

【００２３】また、前記圧力計２０に代えて酸素室１４
内の液面を検出する液面計を設置し、室内の圧力変動に
伴う液面の上下動を検出して前記酸素供給弁２３の開閉
制御を行うようにしてもよい。さらに、曝気槽１１がド
ラフトチューブ型のものであっても同様の効果を得るこ
とができ、酸化接触方式による好気性水処理装置にも適
用が可能である。

【００２４】

【実施例】幅６０ｃｍ，奥行き４０ｃｍ，深さ５０ｃｍ
のガラス製水槽を曝気槽として用いて実験を行った。酸
素室には、透明プラスチック製で、直径１０ｃｍ，深さ
７ｃｍの有底円筒状のものを用い、筒体には、直径５ｃ
ｍ，長さ３０ｃｍの透明プラスチック製パイプを用い
た。また、筒体は、上端が水面から上になるように設置
した。圧力計は、酸素室内の圧力が大気圧になったとき
に酸素供給弁を開き、圧力が大気圧＋１０ｍｍＡｑにな
ったときに酸素供給弁を閉じるように設定した。また、
酸素濃度計は、酸素室内の酸素濃度が８０％まで低下し
たら酸素供給弁及び放出弁を開き、酸素濃度が９０％に
上昇したら酸素供給弁及び放出弁を閉じるように設定し
た。

【００２５】この実験装置を使用して清水での総括酸素
移動容量係数（ＫＬａ）を測定した。その結果、散気装
置から空気を毎分１０リットルで曝気しただけの場合
は、総括酸素移動容量係数が６であったのに対し、酸素
室に酸素ガスを供給するとともに、ブロワーを運転して
毎分５リットルのガスを筒体下部に供給してエアリフト
ポンプを作動させた場合は、総括酸素移動容量係数が１
８に向上した。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の好気性水
処理装置によれば、混合液中への酸素供給量を増大させ
ることができるので、十分な溶存酸素濃度で効率のよい
水処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の好気性水処理装置の一形態例を示す
概略図である。

【図２】 旋回流式曝気槽の一例を示す平面図である。

【図３】 従来の酸素補給装置の一例を示す縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１１…曝気槽、１２…側壁、１３…散気装置、１４…酸
素室、１５…開口部、１６…酸素供給経路、１７…筒
体、１８…ガス導入手段、１８ｃ…ブロワー、２０…圧
力計、２１…酸素濃度計、２２…排気管、２３…酸素供
給弁、２４…放出弁、Ｄ…下降流、Ｕ…上昇流

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 底部に設けた曝気手段からの曝気により
   槽内の混合液に旋回流を形成する旋回流式の好気性水処
   理装置において、前記旋回流における下降流部分の水面
   部に、底部にのみ設けた開口部が水中に開口する箱状の
   酸素室を設け、該酸素室内に酸素を供給する酸素供給経
   路を設けるとともに、上端部が前記酸素室内に開口し、
   下端部が水中に開口する筒状流路を設け、前記酸素室内
   のガスを前記筒状流路の下部に導入するガス導入手段を
   設けたことを特徴とする好気性水処理装置。
2. 【請求項２】 前記筒状流路の下端部は、槽底部近傍に
   開口していることを特徴とする請求項１記載の好気性水
   処理装置。
3. 【請求項３】 前記ガス導入手段から筒状流路の下部に
   導入するガスの量は、該ガスによるエアリフト効果で上
   昇する筒状流路内の混合液の流速が、前記下降流部分を
   下降する混合液の流速よりも速くなるように設定したこ
   とを特徴とする請求項１記載の好気性水処理装置。
4. 【請求項４】 前記酸素室は、室内の酸素濃度を測定す
   る酸素濃度測定手段を備えるとともに、該酸素濃度測定
   手段からの信号によって酸素の供給量を制御する酸素供
   給量制御手段を備えていることを特徴とする請求項１記
   載の好気性水処理装置。