JPH11290880A

JPH11290880A - 窒素除去装置

Info

Publication number: JPH11290880A
Application number: JP10099767A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Nakano; 一郎中野; Satoshi Oketani; 智桶谷
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1998-04-13
Filing date: 1998-04-13
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】硝化菌固定化担体を槽内に保持できるととも
に良好に流動させることができ、かつ維持管理が容易な
窒素除去装置を提供する。【解決手段】処理水流出部を囲んで垂直方向に担体分
離スクリーン１５を設け、担体分離スクリーン１５の近
傍の上流側位置に仕切壁１７を設け、仕切壁１７より上
流側の下部に散気装置１４を設置することにより、仕切
壁１７より上流側に曝気処理領域１８を形成し、下流側
に、曝気処理領域１８に上端開口１７ａで連通する下向
流路１９を形成する。担体分離スクリーン１５の近傍
に、制御装置２２により駆動されて付着物を掻き取るス
クレーパ２０を設ける。スクリーン面に沿う下向流とな
るため担体１３やし渣・ゴミ等が付着しにくく、万が一
付着してもスクレーパ２０で掻き取られるため、目詰ま
りは確実に防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】下水・産業排水等の処理に用
いる窒素除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、循環式硝化脱窒法では、汚水は初
めに脱室を行う脱窒槽、続いて硝化を行う硝化槽に流入
し、硝化槽から流出する硝化処理水の一部は硝化循環液
として脱窒槽へ循環・返送され、残りは最終沈殿池へ流
出していく。脱窒槽ではＢＯＤ成分や窒素が脱窒反応に
より除去され、硝化槽ではアンモニア性窒素を含むケル
ダール性窒素が硝酸ないし亜硝酸にまで硝化される。こ
のプロセスにおいては、浮遊活性汚泥により硝化および
脱窒を行って窒素を除去するのが、従来の一般的な窒素
除去方式である。

【０００３】また循環式硝化脱窒法とは構成が若干異な
るものの類似の原理・フローを用いて硝化・脱室を行う
方式として、嫌気・無酸素・好気法、脱窒槽と硝化槽と
の組み合せを複数にした多段式の循環式硝化脱窒法とい
ったものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような循環式硝化脱窒法、嫌気・無酸素・好気法、多
段式の循環式硝化脱窒法の何れかによって構成する生物
学的窒素除去システムでは、生物反応槽全体の水理学的
滞留時間が、流入汚水量ベースで１２〜１６時間も必要
である。そのため、曝気槽滞留時間を６〜８時間として
設計・運転している大中都市部の既設下水処理場では、
新たな用地確保が困難である等の理由から、現実には上
述した方式を採用しがたい。こうした問題の解決のため
に、低水温時に硝化活性が低下する硝化菌の硝化速度を
高めることを目的として、硝化菌を担体に高濃度に固定
化できる固定化技術の開発が進められている。

【０００５】これに関連して、流入汚水は槽内で一定方
向に流れていき、硝化菌固定化担体も曝気に伴う液流に
よって流動しながら汚水と同じ方向に流れていくため、
硝化菌固定化担体の流出を防止する担体分離スクリーン
を設置することが多く、その維持管理を容易にするため
の手段が求められている。

【０００６】また、高い硝化速度を発揮させる観点から
硝化菌固定化担体を好気槽内で均一に流動させることが
でき、かつエネルギー効率の観点から酸素溶解効率を高
くできるとともに好気槽に必要な酸素量を十分供給で
き、かつ硝化菌固定化担体をいちいち槽外に排出するこ
となく補修や交換を行える散気装置が求められている。

【０００７】特に深層反応槽の場合、担体を良好に流動
させるためには散気装置を槽底部に設置するのが望まし
いが、散気水深が５ｍ程度を超えると、酸素源として供
給される空気中の窒素ガスが過飽和の状態まで溶解し、
その窒素ガスが、後工程の最終沈殿池において圧力の関
係で再び気化し、微細気泡として活性汚泥フロックに付
着し、それにより活性汚泥フロックが沈殿できずに浮上
し、固液分離が不可能になることが懸念される。

【０００８】また、散気水深を大きくする場合、それに
相応してブロワの吐出圧を高める必要があるが、吐出圧
の高いブロワを設置しようとすると設備費が非常に高く
なるため、散気水深５ｍ程度に対応できるブロワを使用
しているのが現状である。

【０００９】こうしたことから、水深５ｍ程度あるいは
以上の深層反応槽については、散気手段に何らかの対応
策を講じることが求められている。本発明は上記問題を
解決するもので、硝化菌固定化担体を槽内に保持し、良
好に流動させられるとともに、十分量の酸素を効率よく
供給することができ、しかも維持管理が容易な窒素除去
装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
に、本発明の請求項１記載の窒素除去装置は、硝化菌固
定化担体を流動状態に保持する好気槽の内部に、処理水
流出部を囲んで垂直方向の担体分離スクリーンを設ける
とともに、前記担体分離スクリーンの近傍の上流側位置
に、上端開口と下端開口とを有する仕切壁を設け、前記
仕切壁より上流側に散気装置を設置することにより、仕
切壁より上流側に曝気処理領域を形成し、仕切壁より下
流側に、曝気処理領域に連通する下向流路を形成し、前
記担体分離スクリーンに近接して、制御手段により連続
的あるいは間欠的に駆動されて担体分離スクリーンへの
し渣・ゴミ等の付着物を掻き取る掻取手段を設けたこと
を特徴とする。

【００１１】請求項２記載の窒素除去装置は、上記した
構成において、好気槽が深層反応槽であり、散気装置が
水中攪拌式散気装置であり、前記水中攪拌式散気装置
は、その吸込部に上端が連通し、下端が槽底部近傍で開
口したドラフトチューブを有したことを特徴とする。

【００１２】上記した構成によれば、仕切壁と担体分離
スクリーンとの間の区画には散気装置が設置されず曝気
されないのに対し、仕切壁より上流側の曝気処理領域内
では、散気装置が設置されて曝気が行われ、曝気に伴う
エアリフト作用によって水位が高まる結果、曝気処理領
域内に上端開口で連通する仕切壁と担体分離スクリーン
との間の区画は下向流路となる。

【００１３】この下向流路内に曝気処理領域内より上端
開口を通じて流入した活性汚泥混合液および硝化菌固定
化担体（以下、担体という）は、担体分離スクリーンの
分離面に沿って下降し、その間に活性汚泥混合液の一部
は担体分離スクリーンを透過して流出部から槽外へ流出
し、下向流路内の下部に達した活性汚泥混合液および担
体は、仕切壁の下端開口を通って曝気処理領域内に戻
る。

【００１４】このとき、担体は担体分離スクリーンによ
って槽内に確実に保持され、また垂直方向の担体分離ス
クリーンの分離面に沿う下向流であることから、担体や
し渣・ゴミ等が担体分離スクリーンに密に付着する現象
は生じにくい。

【００１５】万が一、担体やし渣・ゴミ等が担体分離ス
クリーンに密に付着しても、掻取手段が連続的あるいは
間欠的に駆動されて付着物を掻き取るので、目詰まりは
確実に防止される。

【００１６】垂直方向の担体分離スクリーンは、傾斜さ
せて設置するタイプのスクリーンに比べて、交換時の取
り出し・取り付けが容易であるという利点もある。散気
装置としては、散気板や散気管等を用いたディフューザ
タイプの散気装置、あるいは水中攪拌式散気装置のいず
れを用いても良い。ディフューザタイプの散気装置を使
用する場合、酸素溶解効率を高め、かつ担体流動を良好
に保持する観点から、旋回流方式より全面曝気方式の方
が望ましい。

【００１７】好気槽が深層反応槽である場合には、槽底
部近傍で開口するドラフトチューブを有した水中攪拌式
散気装置を設けることで、散気装置本体は、通常深さの
反応槽に用いられるブロワに対応する水深に配置しなが
ら、ドラフトチューブによって、その内外を循環する槽
内循環流を形成することができ、活性汚泥混合液および
担体を、槽底部近傍に沈殿あるいは滞留させることなく
流動させることができ、空気の過度の溶解に起因する固
液分離不能も回避できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１は循環式硝化脱窒法を行う
第１実施形態の窒素除去装置を示し、この窒素除去装置
は、原水流入管１が開口する無酸素槽２と、この無酸素
槽２に対して、槽壁３の上端開口３ａと槽壁４の下端開
口４ａとにおいて無酸素槽２に連通した好気槽５とを有
している。

【００１９】無酸素槽２には、浮遊活性汚泥を含んだ槽
内液６を均一に攪拌混合する攪拌機７が槽内底部に設置
され、好気槽５の槽内液８を循環返送する循環ポンプ９
を介装した循環管１０が流入部に開口している。

【００２０】好気槽５には、槽壁４に対向する槽壁１１
に、最終沈殿池へ至る導出管１２が設けられており、槽
内底部に、浮遊活性汚泥を含んだ槽内液８とその中に投
入された硝化菌固定化担体１３とに酸素を供給するとと
もに、槽内液８と硝化菌固定化担体１３とを均一に攪拌
混合する、散気管１４や散気板のようなディフューザタ
イプの散気装置が設置されている。

【００２１】好気槽５内における槽壁１１のやや上流側
には、導出管１２の開口部を囲む担体分離スクリーン１
５が設置されている。この担体分離スクリーン１５は、
ウェッジワイヤスクリーンであって、図２および図３に
も示したように、導出管１２の開口部より下方位置から
水面上方にわたって垂直方向（上下方向）に、両側部が
槽壁に接する状態に配置されるとともに、各ウェッジワ
イヤ１５ａが垂直方向に沿い、かつ楔形部分が槽壁１１
に対向するように配置されている。この担体分離スクリ
ーン１５のスクリーン目幅Ｌは、使用される硝化菌固定
化担体１３の代表寸法、つまり球状担体では直径、サイ
コロ状担体では三辺のうちの最短辺の長さより１ｍｍ小
さい。スクリーン下端から槽底部までは仕切板１６とさ
れていて、この仕切板１６の下部には、上流側へ屈折し
て流れを案内する案内部１６ａが形成されている。

【００２２】担体分離スクリーン１５のやや上流側に
は、担体分離スクリーン１５と並行に仕切壁１７が設け
られている。この仕切壁１７は、上端開口１７ａと下端
開口１７ｂとを有しており、仕切壁１７より上流側の下
部に、前出の散気管１４が設置されていて、これによ
り、仕切壁１７より上流側に曝気処理領域１８が形成さ
れるとともに、仕切壁１７より下流側に、曝気処理領域
１８に連通する下向流路１９が形成されている。

【００２３】担体分離スクリーン１５の下流側には、図
４および図５にも示したような、付着物を掻き取るクシ
状のスクレーパ２０がスクリーン幅方向に沿って設けら
れている。このスクレーパ２０は、各クシ歯２０ａがウ
ェッジワイヤ１５ａ間の間隙に入り込んだ状態で設置さ
れ、スクレーパ２０全体を上下方向に変位させる変位装
置２１、およびこの変位装置２１を連続的に（間欠的で
もよい）駆動する制御装置２２に接続している。

【００２４】仕切壁１６と槽壁１１との間の区画には、
活性汚泥の堆積を防止するための散気装置２３が底部に
設けられ、前出の循環管１０の基端部が、散気装置２３
からの供給空気が入り込まないよう配置されている。

【００２５】２４，２５はブロワ、２６は汚泥返送管で
ある。上記した構成における作用を説明する。原水供給
管１より原水を無酸素槽２に供給すると、原水は槽内液
６に混合され、攪拌機７で攪拌されつつ槽壁３側へ流
れ、その間に浮遊活性汚泥と十分接触し、ＢＯＤ成分や
窒素が脱窒反応により除去される。

【００２６】また槽壁３の近傍の槽内液６は、槽壁３の
上端開口３ａと、槽壁４の下端開口４ａとを通って好気
槽５の曝気処理領域１８に流入して、槽内液８に混合さ
れ、散気管１４より噴出する空気によって流動しつつ槽
壁１１側へ流れ、その間に浮遊活性汚泥と硝化菌固定化
担体１３とに十分接触し、空気より溶解した酸素を利用
する状態において、アンモニア性窒素を含むケルダール
性窒素が硝酸ないし亜硝酸まで硝化される。

【００２７】仕切壁１７の近傍の槽内液８は、仕切壁１
７の上端開口１７ａを通って下向流路１９に流入し、担
体分離スクリーン１５の分離面に沿って下降し、その間
に槽内液８の一部は担体分離スクリーン１５を透過し
て、導出管１２を通じて最終沈殿池へ向けて導出される
か、あるいは循環ポンプ９によって循環管１０を通じて
無酸素槽２の流入部に循環返送される。下向流路１９内
の下部に達した槽内液８および硝化菌固定化担体１３
は、仕切板１６の案内部１６ａの傾斜に案内されて、堆
積することなく仕切壁１７の下端開口１７ｂを通って曝
気処理領域１８内に戻される。

【００２８】一方、制御装置２２によって変位装置２１
が連続的に駆動され、それにより、スクレーパ２０がス
クリーン面に沿って上下方向に移動して、付着した硝化
菌固定化担体１３やし渣・ゴミ等を掻き取る。

【００２９】このとき、下向流路１９の内部では、垂直
方向の担体分離スクリーン１５のスクリーン面に沿う下
向流となることから、硝化菌固定化担体１３やし渣・ゴ
ミ等が担体分離スクリーン１５に密に付着する現象は生
じにくい。

【００３０】また、担体分離スクリーン１５としてのウ
ェッジワイヤスクリーンは、各ウェッジワイヤ１５ａが
垂直方向を向くように設置されているので、硝化菌固定
化担体１３やし渣・ゴミ等の付着を最も少なくすること
ができ、その結果としてスクリーン単位面積当たりの通
過水量を大きくできる。

【００３１】しかも、スクレーパ２０によって、わずか
に付着した硝化菌固定化担体１３やし渣・ゴミ等も掻き
取られるので、目詰まりは確実に防止される。なお、ス
クレーパ２０は、図６に示したような、櫛歯のないもの
であってもよい。また、スクレーパ２０に代えて、図７
に示したように、回転ブラシ２７をスクリーン面に接す
る状態で設けてもよい。この場合、制御装置２２によっ
て変位装置２１が連続的に（あるいは間欠的に）駆動さ
れ、それにより、回転ブラシ２７が軸心廻りに回転しつ
つ、スクリーン面に沿って上下方向に、かつスクリーン
幅方向に移動して、わずかに付着した硝化菌固定化担体
１３やし渣・ゴミ等を掻き取る。この回転ブラシ２７
は、その回転軸が垂直方向を向くように設置してもよ
い。また、スクレーパ２０や回転ブラシ２７は上流側に
設けてもよい。ブロワ２４，２５は同一ブロワとしても
よい。

【００３２】担体分離スクリーン１５は、上記した構成
に代えて、槽底部まで一体のウェッジワイヤスクリーン
としてもよく、また、平面視が円弧状、Ｖ字状、コの字
状のウェッジワイヤスクリーンを、導出管１２の開口部
を囲むように設置するようにしてもよい。

【００３３】スクリーン目幅は大きいほど閉塞が生じに
くい一方、担体を確実に分離し、流出しないようにする
必要があることから、過度に大きくすることはできな
い。一般に使用される担体の代表寸法（球状担体では直
径、サイコロ状担体では三辺のうちの最短辺の長さ）は
０．５〜３０ｍｍであるが、固液分離性・維持管理性を
考慮すると、望ましくは１〜１５ｍｍ、より望ましくは
３〜６ｍｍ程度である。そして、その３〜６ｍｍの寸法
に対して鋭意検討した結果、スクリーン目幅を担体の代
表寸法より１ｍｍ小さくするのが、担体の形状に関係な
く許容できる上限であることが確認された。したがっ
て、この条件を満足する目幅のウェッジワイヤスクリー
ンを設置する。

【００３４】しかしながら、担体分離スクリーン１５
を、ウェッジワイヤスクリーン以外のスクリーン、たと
えばパンチングメタルからなるスクリーンで構成して
も、付着した硝化菌固定化担体１３やし渣・ゴミ等をス
クレーパ２０や回転ブラシ２７のような掻取手段によっ
て掻き取ることができるので、目詰まりを確実に防止で
きる。

【００３５】図８は循環式硝化脱窒法を行う第２実施形
態の窒素除去装置を示し、この窒素除去装置が図１〜図
７を用いて説明した第１実施形態の窒素除去装置と異な
るのは、散気管に代えて水中攪拌式散気装置２８を設け
た点である。

【００３６】水中攪拌式散気装置２８は、機内水路の中
に導入される空気の気泡をインペラで微細化する通常の
ものであって、上部に吐出口を有し、下部に吸込口を有
しており、その設置台数は、槽内液８と硝化菌固定化担
体１３とを均一に攪拌混合できる台数である。

【００３７】この構成によっても、第１実施形態の窒素
除去装置と同様の効果が得られる。また水中攪拌式散気
装置２８は、エネルギー効率の観点から酸素溶解効率が
高く、好気槽に必要な酸素量を十分供給することがで
き、しかもディフューザタイプの散気装置と異なって、
硝化菌固定化担体を槽外に排出することなく補修や交換
を行える。

【００３８】図９は循環式硝化脱窒法を行う第３実施形
態の窒素除去装置を示し、この窒素除去装置が図８を用
いて説明した第２実施形態の窒素除去装置と異なるの
は、少なくとも好気槽５が水深５ｍ以上の深層反応槽と
して形成されている点、および水中攪拌式散気装置２８
の構成である。

【００３９】水中攪拌式散気装置２８は、本体は第２実
施形態の窒素除去装置に設置したのと同様のものであっ
て、上部に吐出口を有し、下部に吸込口を有しており、
吸込口を囲んで下部に連結したドラフトチューブ２９を
槽底部に立設しているために、本体が水深５ｍ程度に位
置している。ドラフトチューブ２９の脚部２９ａは槽内
液８が流通自在であり、かつ流通効率を高める目的で、
流通開口が上を向くようにテーパ状に形成されている。
ただし、水中攪拌式散気装置２８は、以下の如く槽内液
８と硝化菌固定化担体１３とを均一に攪拌混合できる台
数である。

【００４０】この構成によれば、散気装置２８の本体は
通常深さの反応槽に用いられるブロワに対応する水深に
配置しながら、ドラフトチューブ２９の内部を上昇し、
水中攪拌式散気装置２８の吐出口において吐出される上
昇流と、それに伴ってドラフトチューブ２９の外部を下
降する下向流とからなる槽内循環流を形成することがで
き、槽内液８と硝化菌固定化担体１３とを槽底部に沈殿
あるいは滞留させることなく流動させることができる。
また空気は、散気装置２８の本体の位置において、通常
の反応槽と同じ吐出圧で吐出されるので、空気中の窒素
の過度の溶解に起因する後段の固液分離不能も回避でき
る。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明の窒素除去装置に
よれば、処理水流出部を囲んで垂直方向に配置した担体
分離スクリーンの上流側に、上端開口と下端開口とを有
する仕切壁を設け、この仕切壁より上流側の下部に散気
装置を設置して、仕切壁より下流側に下向流路を形成し
ているので、担体分離スクリーンの分離面に沿う下向流
を形成することができ、硝化菌固定化担体やし渣・ゴミ
等のスクリーンへの付着を効果的に防止できる。万が
一、担体やし渣・ゴミ等が担体分離スクリーンに付着し
ても、担体分離スクリーンの近傍に掻取手段を設けてい
るので、目詰まりを確実に防止できる。

【００４２】好気槽が深層反応槽である場合には、槽底
部近傍で開口するドラフトチューブを有した水中攪拌式
散気装置を設置することにより、散気装置本体は通常の
ブロワに対応する水深に配置しながら、ドラフトチュー
ブによって、その内外にわたる槽内循環流を形成して、
活性汚泥混合液および硝化菌固定化担体を沈殿あるいは
滞留させることなく流動させることができ、空気中の窒
素の過度の溶解に起因する後段の固液分離不能も回避で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における窒素除去装置の
縦断面図である。

【図２】同窒素除去装置のＡ−Ａ断面図である。

【図３】同窒素除去装置に設置された担体分離スクリー
ンの目幅を硝化菌固定化担体との関係で示した説明図で
ある。

【図４】同窒素除去装置において、担体分離スクリーン
の近傍にスクレーパを設けた状態を示した説明図であ
る。

【図５】同窒素除去装置において、担体分離スクリーン
の近傍にスクレーパを設けた状態を他の方向から示した
説明図である。

【図６】同窒素除去装置において、担体分離スクリーン
の近傍に他の形状のスクレーパを設けた状態を示した説
明図である。

【図７】同窒素除去装置において、担体分離スクリーン
の近傍に回転ブラシを設けた状態を示した説明図であ
る。

【図８】本発明の第２実施形態における窒素除去装置の
縦断面図である。

【図９】本発明の第３実施形態における窒素除去装置の
縦断面図である。

【符号の説明】

５好気槽 13 硝化菌固定化担体 14 散気管 15 担体分離スクリーン 17 仕切壁 17a 上端開口 17b 下端開口 18 曝気処理領域 19 下向流路 20 スクレーパ 22 制御装置 27 回転ブラシ 28 水中攪拌式散気装置 29 ドラフトチューブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硝化菌固定化担体を流動状態に保持する
好気槽の内部に、処理水流出部を囲んで垂直方向の担体
分離スクリーンを設けるとともに、前記担体分離スクリ
ーンの近傍の上流側位置に、上端開口と下端開口とを有
する仕切壁を設け、前記仕切壁より上流側に散気装置を
設置することにより、仕切壁より上流側に曝気処理領域
を形成し、仕切壁より下流側に、曝気処理領域に連通す
る下向流路を形成し、前記担体分離スクリーンに近接し
て、制御手段により連続的あるいは間欠的に駆動されて
担体分離スクリーンへのし渣・ゴミ等の付着物を掻き取
る掻取手段を設けたことを特徴とする窒素除去装置。
【請求項２】好気槽が深層反応槽であり、散気装置が
水中攪拌式散気装置であり、前記水中攪拌式散気装置
は、その吸込部に上端が連通し、下端が槽底部近傍で開
口したドラフトチューブを有したことを特徴とする請求
項１記載の窒素除去装置。