JPS5938031B2 - 下水汚物の処理方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、微生物学的に分解しうる廃棄物を含有する液
体の処理方法に関する。

本明細書では、かような液体を１下水」と称するが、こ
れにはあらゆる種類の微生物学的に分解しつる家庭廃棄
物および工業廃棄物、例えば通常の家庭廃水、農場、食
品工場およびそのような廃棄物を生ずる工業からの排出
流が含まれるものとする。

下水処理に一般的に用いられる方法は、主として巨大な
懸濁固形物を除去するためのスクリーニングおよび沈降
のごとき第１次処理と、次いで微生物学的方法により有
機物を除去する第２次処理とからなる。

本発明は第２次処理段階に関する。典型的な現在の下水
処理設備の第２次処理段階に入る下水は比較的低濃度の
有機物を含む。

この下水は、活性スラッジ法、バーコレ−ジョンフィル
ター法または高速度バイオフィルター法のような好気的
微生物学的方法で処理され、そこで有機物が空気および
下水中に存在する微生物と緊密に接触する。

有機物の一部は微生物によって炭酸ガスおよび水にエネ
ルギーを発生しつつ分解し、他の部分は細胞状物質に変
化する。

細胞状物質は活性スラッジとなり、沈降槽中で下水の液
状成分から分離される。

生成する活性スラッジの量（これは下水の初期有機物の
大部分を表わす）は、温度、ｐＨ１有機物の種類、およ
び無機栄養分の存在のような多くの因子によって左右さ
れる。

最近の下水処理設備の目的は、良好な凝集性および沈降
性を有する活性スラッジを生成することにある。

活性スラッジは、普通さらに嫌気的消火装置中で微生物
学的処理を受けて相対的に活性の弱い安定化スラッジに
変り、後の液体除去のための条件を改善する。

嫌気的消火処理は有機細胞状物質のいくぶんかを主とし
てメタンおよび炭酸ガスからなる気体状混合物に変化さ
せるので、最終的に処分するスラッジの容積も減少する
。

安定化スラッジは、土地への噴霧により、海への投棄に
より、あるいはさらに液体を除去した後の焼却もしくは
土地への投棄により処分される。

現在一般的に使用されている下水処理設備において、下
水の慨嘆は、下水が通る大きな槽の下部に空気を吹込む
ことにより、または表面慨嘆により行なわれる。

河川、臨海河口および沿海の水を清浄にすることについ
ての要求が増し、また家庭用水および工業用水の再利用
の必要性が増すことにより、下水処理設備に大きな期待
がかげられている。

また人口密度の増大および新しい台所廃棄物処理方法の
ために、次の１０年以内に家庭下水中の有機物量（すな
わち生物学的酸素要求量：ＢＯＤ）が増加することも予
想されている。

しかし下水処理設備で現在用いられている慨嘆方法を用
いて達成できる酸素吸収率は極めて限定されている。

現在の下水汚物処理設備では、慨嘆を行なう槽の数およ
び／または面積を増大することにより負荷量の著しい増
加に対処することができるに過ぎず、従って設備に要す
る土地面積は非常に増大する。

本発明の目的は、処理の程度を増強するとともに、一定
容量の下水処理作業に必要とされる土地面積を減少する
ことにある。

本発明によれば、液溜の液面より測定して４０メートル
以上下方に延長している一つの下向流室と一つの上向流
室とを少くとも有し、該下向流室と上向流室の下部は相
互に直接連通して閉ざされた領域を形成しており、そし
て該下向流室の上部は該液溜中の液面上に延長していて
もよく、下向流室の上部と上向流室の上部は液溜を介し
て循環液が連通しうるようになっている循環系中を、生
物学的に分解しうる物を含有する下水を微生物と共に該
下向流室中を下方へそして該上向流室中を上方へ流れる
ように循環し、該下方流室中の循環流に酸素含有気体を
供給し、且つ該下向流室中の下向流はその中に含有され
る該気体を下方向に移動せしめると共に該気体を循環流
と一緒に上向流室中に移動せしめるに少くとも十分な流
速を有し且つ上向流室中の上向流を該液溜においてその
中に含有されている気体の少くとも一部を放出した後下
向流室中に再循環せしめ、かくして下水の所望の処理が
達成されるまで下水をこの循環系中を循環せしめること
を特徴とする生物学的に分解し５る下水の処理方法が提
供される。

本明細書において「酸素含有気体」とは、酸素または任
意の酸素含有気体混合物（例えば空気）を意味する。

本発明の方法の一実施態様においては、下向流室内に酸
素含有気体（例えば空気）を導入することによって、循
環系中で下水を循環せしめる作用が生成される。

本発明は下水第２次処理の慨嘆段階および消化段階に適
用に使用できる。

好ましくは、本発明は両段階に使用される。

下向流室（以下ダウンカマーという）と上向流室（以下
ライザーという）は任意の慣用の断面形状、例えば円形
または半円形でよい。

これらは、別々に相互に分離して配置してよいが、好ま
しくは、１つまたはそれ以上の隔壁で内部分割した単一
構造（好ましくは円筒状）中に配置するか、あるいは内
側に設けた管で形成されたダウンカマーを有する単一構
造（好ましくは円筒状）中に配置する（管の外側の空間
がライザーになる）。

種々の幾何学的配列が可能である。

循環系は、複数のライザーおよび／またはダウンカマー
、例えば同一の外部構造内に全て配置した二つのダウン
カマーと一つのライザーとの組合せを有することができ
る。

適切には第１次処理後の下水を液溜中に供給する。

下水が循環系中を循環せしめられる際に、この液溜中で
上向流中に含有される気体の少（とも一部が放出される
。

ダウンカマーとライザーハ液溜の底面より下方に伸びて
いる。

従って、液溜が地面またはそれより下方に位置している
場合には、ライザーおよびダウンカマーを含む構造は地
中に伸びる竪坑（好ましくは円筒形）でよい。

竪坑は液溜より外方へ離れた位置で地中に伸ばしていて
よいが、好ましくは液溜の下から地中に伸ばし、ライザ
ーおよびダウンカマーの両者の上端部を液溜内に開口さ
せる。

本発明のある態様においては、ダウンカマーは液溜中の
下水面よりも上方に伸びている。

しかし、そのような態様において、ダウンカマーはその
全長の大部分については液溜の底面より下方に伸びてい
る。

かかる場合に、ライザーの上端部は液溜中に開口してい
るが、ダウンカマーの上端部は導管を通して液溜中の下
水と連通している。

上記の導管も本明細書においてはダウンカマーの一部と
して取扱う。

本発明の循環系においては、液溜中の下水の液面から下
方にダウンカマーおよびライザーを好ましくは鉛直に少
なくとも４０ｍの距離伸ばすが、好ましくは下方へ８０
ｍまたはそれ以上、特に１５０〜２５０ｍ伸ばす。

ライザーの合計有効断面積は、ダウンカマーの合計有効
断面積より犬であることが好ましい。

ライザーの合計有効断面積とダウンカマーのそれとの比
はｌ：１ないし２：１の範囲であることが適切である。

任意の適切な循環手段を用いて循環系中で下水を循環さ
せることができる。

極めて適切には、循環系中に酸素含有気体を射出するこ
とによって循環を惹起できる。

本発明の好ましい態様においてはダウンカマーとライザ
ーとの両者内に酸素含有気体（好ましくは空気）を射出
するための手段を設ける。

好ましくは、かかる二室中への気体射出は同静流体の位
置で行なう。

従って、ライザーの上部は、ダウンカマーの上部（気体
をほとんど含まないが、実質的に含まない）よりも高比
率の気泡を含むことになるから、ライザー中への気体射
出位置はダウンカマー中への気体射出位置よりもわずか
に低いことが好ましい。

しかし実際には、画室への気体射出を、液溜中の下水の
液面より下方の実質的に同距離の位置で行なうのであれ
ば、満足すべき結果が得られる。

両射用位置への気体は同一のコンプレッサーを用いて供
給してよく、ライザー中とダウンカマー中のそれぞれに
射出する比率はバルブで制御する。

好ましくは、酸素含有気体を液溜中の下水の液面下のラ
イザーおよびダウンカマーの全長の０．１〜０．４倍の
位置で画室へ射出する（すなわち、液面下１５０〜２５
０ｍまで循環系が伸びている場合には液面下１５〜１５
０ｍの位置で画室へ気体を射出する）。

気体射出は液溜中の下水の液面から下方へ３０ｍ以上の
位置で行なうことが好ましい。

本発明の循環系中での下水の循環を開始する場合、酸素
含有気体のすべてまたはほとんどをライザー中に射出し
て、ライザーの上部を「エア・すフト・ポンプ」として
作用させる。

初期始動期間が経過し、そして下水が適切な速度（例え
ばダウンカマー中で少なくとも１ｍ／秒）で満足に循環
しているとき、ダウンカマーに供給する酸素含有気体の
比率を著しく増大してよい（好ましくは少なくとも５０
係まで、そしである場合には酸素含有気体全体をダウン
カマーに供給する）。

このとき、本発明の方法はこれらの条件下で連続的に実
施でき、条件が変化したときには二室への気体射出比率
をわずかに変動して下水の循環を制御できる。

初期始動期間後に本発明の方法が定常状態で実施されて
いるとき、ダウンカマー中に射出された気泡が循環下水
流によって下方へ向けてより高圧の位置まで運ばれ、気
泡の寸法が減少する。

深く挿入した循環系の下方位置で終極的には多くの気泡
の下水中に完全に吸収されることになる。

下水がライザー中を上昇するにつれて、まず気泡が再び
出現し、次いでその寸法を増大する。

従って、気体の全部または主要部がダウンカマー中に射
出されるが、ダウンカマー中への気体射出位置より上位
のライザーの上部は、ダウンカマーの上部よりも多くの
気体を含有しており、［エア・リフトポンプ」としての
機能を続ける。

実際上、一旦循環が開始し、かつダウンカマー中への射
出気泡が適切な速度（例えば１ｍ／秒以上）で下方へ運
ばれると、ダウンカマーの上部とライザーの上部との間
の圧力差を生ぜしめることにおいて、ダウンカマー中へ
の気体射出の効果が、ライザー中へ射出されるガスの効
果に加えられることになる。

下水が循環系中を定常的に循環しているとき、ダウンカ
マー中でのその速度は好ましくは１．２〜２．０ｍ／秒
である。

ライザー中での速度は、好ましくは少なくとも０．５
ｍ ／秒、特に１．０〜１．５ｍ／秒である。

本発明の方法による処理中、一般に下水は循環系中を多
数回循環する。

一回完全に循環するには、循環系の大きさによるが一般
に２分ないし６分かかる。

本発明の方法による全処理時間は、方法が慨嘆工程に使
用されるのか、消化工程に使用されるのかによって変る
。

前者（すなわち慨嘆）の場合、下水の平均帯留時間は一
般に１５分〜４時間であるが、後者の場合はもつと長く
、下水が循環系に供給される速度にもよるが例えば２〜
３０日間である。

本発明の方法を第２次処理の慨嘆と消化との両工程に使
用する場合、その二つの処理ユニットを同゛−構造中に
組込むことができる。

この構造は、両ユニット間の熱移動を制限するように構
成した隔壁（例えば内部に断熱層を有するコンクリート
隔壁もしくは鉄製隔壁）で分離されている。

隔壁の上部は熱伝導性材料（例えば水を封入した中空隔
壁をもつ鉄また鋼）で構成して、消化工程中に発生する
熱を慨嘆工程に移動させることができる。

水面の高さを変えて移動する熱量を制限できる。

処理不能の固形物、例えば石、金属片等が場合によって
は下水中に含まれており、もしそれを除去しなければ、
本発明の方法の操作が妨げられる恐れをある。

従って、そのような固形物を収集しうる空間を循環系の
下端部に設けることが好ましい。

例えば外側の室に円錐状または半球状の下端部を付ける
ように形成する。

そして、例えば下水の液面下のピットまで竪坑内を上方
に伸びている一本または二本以上（直径が異なってもよ
い）のディプ・パイプを有する手段を設けて、上記空間
に収集した固形物を連続的または定期的に除く。

本発明の方法は、例えば外壁をなすコンクリート・ライ
ニングを有する深い竪坑内で地中に深く沈めたライザー
とダウンカマーとで最も都合よ〈実施しうろことが予想
される。

竪坑は種々の方法例えば慣用的な掘下法、ドリリング法
またはオーガーポーリング法で作ることができる。

所望ならば、竪坑のライニングは漏洩防止壁で形成して
よい。

本発明は、任意の適切な気体供給手段および液体循環手
段を使用しうるから、上述の好ましい態様に関して示し
た気体供給手段および液体循環手段に限定されるもので
ない。

本発明の別の態様においては、液溜と、上部を導管に連
結し且つ下部をライザーに直接連通して閉ざされた領域
を形成したダウンカマーと、上部を液溜に連通したライ
ザーとを有する循環系中で下水を循環し、下水を液溜か
ら導管を経てダウンカマー上部の大気圧以下の低圧領域
へ循環し、酸素含有気体を低圧領域通過中の下水汚物に
供給する。

かかる態様は、両者の下部を直接連通して閉ざされた領
域を形成したタウンカマ−とライザーとを有し、ライザ
ーの上部を液溜に連通し、ダウンカマーの上部を液溜内
から上方へ伸びている導管に連通し、液溜から導管内へ
液体を循環する循環手段を設けた循環系と、液体が流下
するダウンカマーの大気圧以下である上部に酸素含有気
体を供給する手段とを備えた装置によって実施され得る
。

かような装置において、ダウンカマーの上端部は液溜中
の下水の水面よりも上方へ、好ましくは鉛直方向長さで
３〜９ｍ伸び、次いで曲げられて上記導管を形成してお
り、その開口端部は液溜中の下水中にさし込まれている
（例えば導管とダウンカマーの上端部は逆Ｕ型管をなし
ている）。

任意の適切な手段を用いて下水を導管中に上方へ引き込
み、それを循環系中で循環できる。

適当な循環手段の例としては、プロペラ−１軸流ポンプ
、軸流タービンおよびライザー中への酸素含有気体の射
出がある。

この最後の場合、酸素含有気体は液溜中の下水の液面よ
り下方へライザーの全長の０．１〜０．４倍の位置でラ
イザーに射出される、すなわち装置が液面よりも下方へ
１５０〜２５０ｍ伸びている場合には液面から１５〜１
００ｍの位置である。

これにより、ライザーの上部は、エア・リフト・ポンプ
として作用するようになる。

この態様において、酸素含有気体の射出を循環手段とし
て用いる場合、ライザーに供給される気体の量は、普通
、ダウンカマーに供給される気体の量よりも可成り犬で
ある。

この別態様において、適切には気体供給手段は液溜中の
下水の液面より上方の鉛直方向高さで１〜６ ｍ 、
％に２〜５ｍの位置のダウンカマー中に配置され、酸素
含有気体は、この点におけるダウンカマー内部の圧力が
大気圧以下であるので循環しｆいる下水中に引き込まれ
る。

気体供給手段は、気体が循環下水に対して横方向に引き
込まれるようにした複数の側孔を有する１本または複数
本の平らな形状の管体であると適当である。

この側孔は好ましくは、循環下水によって下方へ運ばれ
る気泡が２ｍｍ〜８ｍｍの初期直径のものになるような
ものである。

本発明においては、以上例示したとおり、酸素含有気体
は、ダウンカマーの液溜液面より上部に延長した部分（
導管）又は該ダウンカマーの液溜液面より下方に延長し
た部分の如何なる位置に供給してもよい。

本発明によれば、慨嘆気体中の酸素の循環下水中への高
移動比を達成できる。

本発明は下水中への酸素の効率的吸収を達成でき、好ま
しい場合にはダウンカマーに供給される気体に関して９
５％を越える効率が可能である。

ライザー中に空気を射出して循環を行なう場合には、こ
の空気流からの有効な酸素吸収が起こり、ダウンカマー
中へ射出される気体からの吸収を補足することになる。

本発明によれば一定面積を占める設備によって適切に処
理できるＢＯＤ値について慣用設備よりも制限を受げな
いから、下水処理に必要とされる土地面積における経済
性も達成される。

その少面積故に装置からの気体等の逃散を容易に制御す
ることができ、そしてまた装置の外観を容易に良好なも
のにせしめることができる。

活性スラッジ法を用いる現在の慨嘆タンク（または容器
）の形態の下水処理プラントでは、達成される移動率は
約０．１ｋｇＱ２／時／液体ｍ以下である。

本発明の方法によれば、移動率を、要求度によるが、こ
の何倍かに増太しつる。

設備の特性によっては１０倍すなわち１ｋｇＯ２／時／
ｒｎ’程の高移動率にしうる。

しかし多くの応用において、２〜３倍だけ増大すること
が必要とされるに過ぎないことが予想される。

又本発明によれば上記土地面積の経済性、酸素の下水中
への高移動比及び効率的吸収のみならず、次のような多
くの優れた効果を奏することができる。

すなわち、（１）系内循環流の高乱流により汚泥のフロ
ックは微細なフロックとなって分散しているので従来法
に比べ汚泥の有効部分が犬であり、これと高溶存酸素濃
度、高酸素移動速度の結果、反応速度は大きくなり且つ
循環系内の汚泥濃度を従来法の３〜８倍にも高めること
ができる。

従って、一定量の下水のＢＯＤを一定レベルまで除去す
るのに要する時間が短縮され（装置の容量当りの処理能
力が犬となる）、且つ極めて低いＢＯＤレベルまでのＢ
ＯＤを除去することが可能である。

（２）ＢＯＤ −８Ｓ負荷の極めて広い範囲にわたって
はマ同一レベルの高いＢＯＤ除去率が得られ、従って負
荷の変動による影響を殆んど受けることなく定常的に高
いＢＯＤ除去率を維持できる。

（３）微生物に有害な物質を含有する汚水を処理し得る
性能が優れている。

（４）循環系内における酸素と混合液との接触時間が長
いので、酸素利用率が極めて大である。

（５）汚泥（微生物）の単位量当りのＢＯＤ除去量が犬
である。

（６）汚泥の沈降性が良好である。

（７）ランニングコストの主要部を占める動力費が著し
く節減される。

（８）余剰汚泥の発生が少なく、その処理に要する費用
を低減できる。

（９）空気吹込管の閉塞等によるトラブルがなくメンテ
ナンスが容易である。

（ｌＯ）悪臭の発生が少なく格別の臭気対策を必要とし
ない。

という多（の優れた効果を奏する。

本発明を以下添付図により説明する。

第１図に示した設備において、設備に入る未処理下水は
、まず第１次処理段階１１でスクリーニング、浸漬柔化
および脱粗粒（ｄｅｇｒｉｔｔｉｎｇ ）処理を受け
る。

下水流中に含有されている大きな（または高密度）処理
しえない固形物、例えば動物の死体、ビン、カートン等
はここで除去される。

次いでここからの未処理下水排出流はチャンネル５に沿
って第１次沈降タンク１内へ移り、ここで懸濁固形物の
一部（例えば約７０係）が、未処理スラッジとして沈降
し、チャンネル１０に沿って消化装置４へ向けて移動す
る。

残りの懸濁固形物を含む液体は、活性スラッジ装置２へ
移り、ここで気曝され、循環される。

活性スラッジ装置２において、下水は空気および微生物
と緊密に接触して、ＣＯ２と別置のスラッジとに変化す
る。

活性スラッジは沈降タンク３へ移り、ここから液体はチ
ャンネル８に沿って除去されて第３次処理するか、ある
いは設備から放出される。

活性スラッジは沈降タンク３からチャンネル６に沿って
取出され、チャンネル９に沿って活性スラッジ装置２へ
戻り、一部すなわち過剰量は消化装置４へ供給される。

消化装置４において、前記の過剰の活性スラッジは、第
１次沈降タンク１からの未処理スラッジと一緒に気曝さ
れ、循環され、これにより、併合したスラッジの初期量
は著しく減少し、相対的に活性のない安定化したスラッ
ジが残り、これをチャンネル７に沿って排除する。

この安定化スラッジは最後に適当な方法例えばさらに沈
降および沖過処理によって処分される。

ここでさらに除去される液体は活性スラッジ装置２へ戻
される。

第１ａ図に示した設備において、第１次緩衝貯蔵槽２６
を備えても備えなくても良いが、第１次沈降処理は省略
される。

活性スラッジ装置２は通常の排出流操作を行なった後の
全部の下水排出流を受は入れる。

第２図に図示する装置においては、スパージャ−１６お
よび１７をそれぞれダウンカマー１４およびライザー１
５に設け、両者をコンプレッサー１８に連結しである。

ライザー１５およびダウン力マート１４への気体流はそ
れぞれバルブ１９および２０で制御される。

バルブ１９および２０の操作は、ダウンカマー１４の上
端部に位置した流速測定装置２２に接続した作動指示器
２１で制御される。

第２図の装置を第１図の設備の活性スラッジ装置として
使用する場合、第１次沈降タンク１からの下水は、ダウ
ンカマー１４の開口上端部に近い点で液溜１３中へ開口
しているチャンネル（第２図に図示されていない）を通
して液溜１３へ入り、そして液体と活性スラッジは、上
記流入チャンネルから離れた位置でかつ液面Ｂ−Ｂより
低い点で液溜から外へ開口している他のチャンネル（第
２図に図示されていない）を通って去り、沈降タンク３
へ移る。

第２図の装置は、液体が面Ｂ−Ｂまで液溜１３を占め、
バルブ１９が開いており、バルブ２０が全閉または部分
的に閉じている状態で、コンプレッサー１８からの空気
の全部または主要部をライザー１５中へ射出することに
よって始動される。

これにより、ライザー１５の上部はエア・リフトポンプ
として作用するようになり、下水は第２図に矢印で示し
た方向に装置内を循環する。

装置２２で測定した流速が予め定めた最低値に達したと
き、作動指示器２１によってバルブ１９は完全にまたは
部分的に閉じられ、バルブ２０は開けられる。

望ましくはバルブ２０の開放およびバルブ１９の閉鎖は
ダウンカマー１４中の下水の流速が増大するにつれて多
段階で行なう。

装置が定常状態で作動しているとき、空気の全部または
ほとんどはダウンカマー１４中へ射出される。

装置中での下水の循環流は、何らかの理由により操作条
件が変化するならばライザー１５およびダウンカマー１
４へ射出する空気量を変えることにより調節できる。

この制御は設備作業者の手動操作で行なえることはもち
ろんであるが、作動指示器２１および装置２２を用いて
自動的に行なうのが都合よい。

第３図は本発明の方法を実施するために使用することが
できる装置の別の好ましい態様を示す。

この装置ではライザー１５およびダウンカマー１４は隔
壁２３で分割され、液溜１３の底部から下方の竪坑内に
伸びている単一容器内に含まれている。

ダウンカマー１４およびライザー１５は隔壁２３の下端
部よりも下方へ伸び（または別法として隔壁２３の下部
を穿孔し）、これによってダウンカマー１４の下端部と
ライザー１５の下端部とが相互に連通して閉ざされた領
域を形成している。

液溜１３中での適切な流動パターンを得るため、ダウン
カマー１４の上端部２４を液溜の底面より上に伸ばし、
かつ流動案内手段２５を設けている。

第４および５図に示した本発明の方法を実施するために
使用することができる装置の二態様において、ライザー
１５およびダウンカマー１４の二隔室は、地面（図にお
いてＡ−Ａ線）に位置しだ液溜１３の底面を貫いて下方
へ、その下の竪坑内に伸びている。

これらの二隔室はそれらの下端部で相互に直接連通して
閉ざされた領域を形成している（第４図では開口２７に
より、第５図ではダウンカマー１４の下端部とライザー
１５の下端部との間の間隙により）。

ダウンカマー１４は液溜１３の底面よりも上部へ伸び、
その上端部は導管２８へ連結されている。

導管２８は水平に、次いで下方向へ伸びて、ダウンカマ
ーの上端部とともに逆Ｕ字型部を形成している。

装置が使用されているとき、導管２８の脚部２９の開口
端部は、液溜１３内に含まれている液面Ｂ−Ｂより下位
にある。

液体の循環は、第４図の装置では脚２９内に位置し適当
に（例えばモーターによって）駆動されるプロペラ−３
０によって引き起こされ、第５図の装置ではライザー１
５中ヘスパーシヤー３１を通して射出される酸素含有気
体によって引き起こされる。

第５図において、気体はコンプレッサー３２を用いてラ
イザー１５中へ射出される。

第４および５図の両図の装置において、酸素含有気体、
例えば空気、は空気供給速度調整手段を含む管３３を通
してダウンカマー１４の上端部へ導入される。

ダウンカマー１４の上端部と導管２８とで形成されてい
るＵ字型部が液体で満たされ（このＵ字型部からは空気
を真空ポンプで除去する）、そして液溜１３が面Ｂ−Ｂ
まで満たされると、プロペラ−３０が運転開始されるが
、パイプ３１を通して空気がライザー１５中へ散布され
、液溜１３からの液体は導管２８を経てダウンカマー１
４内へ移る。

液体はライザー１５を経て液溜１３へ戻る。

第６図の装置において、消化装置３４と活性化スラッジ
装置３５との両者は、隔壁３６で分離されて単−構造中
に組込まれている。

隔壁３６の上端部の部分３７は中空金属（例えば鋼製部
分）であり、水を含んでいるがその液面はポンプ循環に
よって制御できる。

この部分は消化装置３４中に発生する熱を活性化スラッ
ジ装置３５へ伝達する作用を有する。

ライザーおよびダウンカマーの配置は任意の適切な配置
でよい。

第７ａｔ ７ｂｓ ７ｃｐ ７ｄ。７ｅおよび７ｆに種
々の適当な配置方式を示す。

図中ライザーは１５で、ダウンカマーは１４で表わされ
ている。

以下本発明の詳細な説明する。

実施例 １ 上部に設けだ液溜中の液面より測定して１３０ｍ下方に
延長し且つ直径０．４ｍの外管と直径０．２５ｍの内管
を有する装置において、内管をダウンカマー（下向流ダ
クト）として、内管と外管の間をライザー（上向流ダク
ト）として循環系を構成した。

そして、生下水と沈降槽から返送された汚泥を上記循環
系中を循環せしめると共に、標準型の一段往復コンプレ
ツサを用いてダウンカマーとライザーのそれぞれに上部
液面より３０ｍの深さの所で空気を吹込んで、１９４日
にわたって連続運転した。

生下水と沈降槽から返送された汚泥は連続的にダウンカ
マーの上部で循環系中の液体に供給し、処理された液体
は連続的に液溜から抜き出し、真空脱気塔な通して通常
の沈降槽へ送り、そして沈降した汚泥の一部を連続的に
循環系へ返送し、汚泥の他の部分（余剰汚泥）は底部よ
り排出した。

運転条件は下記第１表のとおりであった。

上記運転による生下水の処理結果は、下記第２表のとお
りであった。

上記第１表及び第２表から明らかなように、本発明の方
法によれば、処理装置の単位容積当りのＢＯＤ負荷をか
なり大きくしても、生物学的反応速度が極めて大きく、
生下水のＢＯＤ を極めて低いレベルまで迅速に除去す
ることができる。

実施例 ２ この例は微生物に対し有毒な物質を含有する汚水の浄化
性能について本発明方法の効果を、通常の曝気槽を用い
る活性汚泥法（通常活性汚泥法）及び純酸素を用いて曝
気する活性汚泥法（純酸素活性汚泥法）と比較する実施
例である。

（１）本発明方法 直径４インチのパイプで作られた深さ１００メートルの
Ｕ字形の槽（Ｕ−チューブ）とＵ−チューブの先端に設
けた容量０．８ｍ３の液溜（ヘッドタンク）により第２
図に示す型の循環系を形成し、Ｕ−チューブの２本の脚
の一方をダウンカマー、他方をライザーとする（こ又に
Ｕチューブの深さはヘッドタンクの液面から測った深さ
である）。

原水はｐＨ調整と栄養素の添加後原水タンクからポンプ
でヘッドタンクに供給され、循環ポンプで活性汚泥とと
もにダウンカマー中を下降し、ライザー管を上昇しヘッ
ドタンクに戻り、再びダウンカマー中を下降するという
循環をくり返し、ヘッドタンクからオーバーフローし、
真空脱気塔にて脱気され、さらに沈降槽で処理水と汚泥
に分離され、汚泥はヘッドタンクへ返送される。

この間Ｕチューブ内の循環液中へＵチューブの深さ３０
メートルの位置から空気を吹込み循環液中の溶存酸素量
を５ｐｐｍ以上になるようにした。

循環液の流速は１．’５ ｍ ／ ｓに保持された。

真空脱気塔は４インチパイプ高さ１０．５ｍ、沈降槽は
直径１．５ｍの円型式である。

Ｕ−チューブ中のＭＬＳＳ は５〜９ｊ９／１１に保
持された。

本例において使用した原水は石油化学工場の廃水であり
、その水質は次のとおりであった。

ＢＯＤ５ ３６００［ｎｇ／ｌＣＯＤＭ
１２６０［ｎｇ／ｌ有機塩素化合物
１４ｍｍｏ１／ｌ金属イオン Ｎａ ３
３８１ｐｐｍＣｏ ２９ｐｐｍ Ｃａ ３ｐｐｍ Ｍｇ ０・４ｐｐｍ Ｋ ７８ｐｐｍ Ｆｅ ４ｐｐｍ Ｎｉ 痕跡 Ｃｕ 痕跡 上記のうち有機塩素化合物Ｃｏイオン等が微生物に対し
特に有毒である。

有機塩素化合物は大部分がクロルアセトアルデヒドであ
り、モノクロル置換体、ジクロル置換体及びトリクロル
置換体の３種が含有され、それらの含有割合は２ニア：
１であると考えられる。

原水の供給速度を変えることにより有機塩素化合物の負
荷を変え（ＢＯＤ容積負荷及びＣＯＤ容積負荷も当然変
る）、各負荷に対するＣＯＤ除去率及びＢＯＤ除去率を
試験した。

結果を第３表に示す（第３表には有機塩素化合物の除去
率も併記した）。

又第３表のデータに基づき負荷とＣＯＤ除去率の関係を
示す曲線を第８− ａ図に、負荷とＢＯＤ除去率の関係
を示す曲線を第８−ｂ図に示す（両図とも横軸に負荷、
縦軸に除去率をとった）。

前記のとおり原水には微生物に対する有毒物質として、
有機塩素化合物の他にＣＯのような重金属のイオンが微
量含まれているが、最も主要なものは有機塩素化合物と
考えられるので、本実験においては有毒物質の代表とし
て有機塩素化合物に着目して試験した。

（２）対照（通常活性汚泥法及び純酸素活性汚泥法）両
方法とも曝気槽として容量１０１（直径２００ｍ、深さ
３２０ｍ１１１）の醗酵槽を用い空気又は純酸素をスパ
ージャ−を通じて吹込んだ。

原水は上記（１）の本発明の方法による試験に使用した
ものを使用した。

通常活性汚泥法の場合と純酸素活性汚泥法の場合のＭＬ
ＳＳはそれぞれ２−３９＃及び５−８ｇ／１１に保持さ
れた。

（１）の本発明の方法による場合と同様にして試験し、
結果を第３表に示した。

又第３表のデータに基づき負荷−除去率の関係を（１）
の本発明の方法による場合と同じ第８−ａ図及び第８−
ｂ図に示した。

＊ｏ−ｅｌ容積負荷：有機塩素化合物容積負荷（３）第
３表及び第８−ａ図、第８−ｂ図に示した試験結果から
、同一原水に対し、本発明の方法により処理した場合は
有毒物質容積負荷がｌ１ｍｏｌ／ｍ３・日近くまで、高
いＣＯＤ除去率及びＢＯＤ除去率を保持できるのに比し
、通常活性汚泥法及び純酸素活性汚泥法の場合は３〜５
ｍｏｌ／ｍ・日を超えると除去率に急激な低下が明らか
に認められ、この傾向はＣＯＤ除去率において特に顕著
である。

実施例 ３ この例は、本発明と通常活性汚泥法とによる汚水浄化に
おいて、同一のＢＯＤ除去率の達成が可能な負荷（ＢＯ
Ｄ容積負荷）と、処理槽流出混合液の汚泥の沈降分離性
（ＳＶＩによる）を比較する実施例である。

（１）本発明方法 外管の直径２０ｍ、内管の直径ｉ、’４ｍ、液溜（ヘッ
ドタンク）の液面から測った深さ８３．５ｍ、容量約２
５０ｍ、空気吹込位置の深さ４１ｍの実施例１で用いた
のと同じ型（二重前型）の槽と、その頂部に設けた容量
約１００ｒｎ″（巾４ｍ、長さ７ ｍ 、深さ３．５ｍ
）のヘッドタンクにより循環系を構成し、この循環系を
用い、アミン系除草剤を主たる製品とする農薬製造工程
の廃水を１ケ月間 。

連続運転により処理した。

処理条件及び成績−は下記第４表のとおりであった。

−Ｘ−８ＶＩ 処理槽流出混合液を３０分間静置した
ときの活性汚泥浮遊物１ ｇが占める容積をｄ数で表わし た値であり、汚泥の沈降分離性 の尺度となる。

数値が小さい程分離性が良い。

「汚泥容量示標」ともいう。

（２）対照（通常活性汚泥法） 水深５ｍ、容量３０００ＩＴ１″の通常の活性汚泥法曝
気槽を用い、上記（１）と同じ原水を１ケ月間連続処理
した。

処理条件及び成績は下記第５表のとおりであった。

上表に示したＢＯＤ容積負荷１ ｋｇ／ｍ３・Ｄは９８
．５％のＢＯＤ除去率を得ることができる負荷の限界（
最高の負荷）を示す。

（３）第４表及び第５表の運転成績から次のことが明ら
かである。

すなわち、対照例のＢＯＤ容積負荷の値１ｋｇ／ｍ３・
Ｄは、９８．５％のＢＯＤ除去率が得られる負荷の限界
であるから本発明の方法は通常活性汚泥法に比べ同一の
工場廃水を処理して同一のＢＯＤ除去率を得るのに著し
く高い（この例では８．５倍）ＢＯＤ容積負荷での操業
が可能であり、かつ極めて短時間（この例では約１０分
の１〜８分の１）で処理できることが認められる。

又、この例では、本発明におけるＳＶＩは通常活性汚泥
法の２分の１〜約３分の１であり、処理槽流出混合液の
固液分離性が通常活性汚泥法に比べ格段に優れているこ
とも明らかである。

実施例 ４ この例は、本発明による処理が広い範囲にわたる負荷（
ＢＯＤ容積負荷、ＳＳ負荷）の変動による影響を殆んど
受けることなく定常的に高いＢＯＤ除去率を維持できる
ことを示す例である。

外管の直径１ｍ、内管の直径０．６６ ｍ 、深さ１０
０ｍ、容量７８ｍ°、空気吹込位置の深さ４０ｍの二重
前型の槽と、その頂部に設けた容量約２２ｍ３のヘッド
タンクにより循環系を構成し、この循環系を用いて活性
汚泥法により都市下水（工場排水を一部含み、し尿処理
施設からの脱離液が常時混入している）を約１．５ケ月
連続処理した。

この間ＭＬＳＳは３０００〜５５００■／ｌに保持され
た。

処理した下水の性状は次のとおりであった。

ｐＨ７，１〜７．４ Ｓ８ １２５〜１４２ｍｇ／１ ＢＯＤ １０５〜１５２ＩＩ１ｇ／１ＣＯＤ
９５〜１２７ｍｇ／ｌ 処理期間中の運転成績を下記第６表に示す。

上記の結果から、本発明の方法による処理は約３〜７
ｋｇ／ｍ”・Ｄの広い範囲にわたる負荷の変動に対しは
ｙ一様に９０係前後のＢＯＤ除去率という優れた性能を
示し、しかもその負荷は従来の通常の活性汚泥法に適用
される負荷よりも遥かに高負荷であることが理解される
。

添付図面の第９図に、上記第６表のＢＯＤ容積負荷ｍｌ
横軸にとり、対応するＢＯＤ除去率を縦軸にとったグラ
フを示す。

第９図のグラフからＢＯＤ容積負荷の変動に対しＢＯＤ
除去率は高レベル（９０％前後）では父横軸に平行、す
なわちはマ一様のＢＯＤ除去率が得られていることが一
層明瞭である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を使用しうる下水汚物処、理設備
の簡路線図。 第１ａ図は第１図の設備の変形形態の簡路線図。 第２．３．４および５図は本発明の方法を実施するのに
使用することができる下水汚物処理装置の断面図。 第６図は二つの処理ユニットを単一構造に組込んだ装置
の断面図。 第７ａ〜Ｉｆ図は上記のいずれの装置にも適用できるラ
イザーとダウンカマーとの変形配列方式を示す平面図。 第８ａ及び８ｂは本発明の一実施例及び対照例における
負荷（ＢＯＤ、ＣＯＤ及び有機塩素化合物の各容積負荷
）とＣＯＤ除去率及びＢＯＤ除去率との関係を示すグラ
フであり、第９図は本発明の他の一実施例のＢＯＤ容積
負荷の変化とＢＯＤ除去率の関係を示すグラフである。 図において、１３：液溜、１４：ダウンカマー、１５：
ライザー、１６．１７：酸素含有気体スパージャ−１２
３：隔壁、２８：導管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 液溜の液面より測定して４０メートル以上下方に延
   長している一つの下向流室と一つの上向流室とを少くと
   も有し、該下向流室と上向流室の下部は相互に直接連通
   して閉ざされた領域を形成しており、そして該下向流室
   の上部は該液溜中の液面上に延長していてもよく、下向
   流室の上部と上向流室の上部は液溜を介して循環液が連
   通しうるようになっている循環系中を、生物学的に分解
   しうる物を含有する下水を微生物と共に該下向流室中を
   下方へそして該上向流室中を上方へ流れるように循環し
   、該下向流室中の循環流に酸素含有気体を供給し、且つ
   該下向流室中の下向流はその中に含有される該気体を下
   方向に移動せしめると共に該気体を循環流と一緒に上向
   流室中に移動せしめるに少（とも十分な流速を有し且つ
   上向流室中の上向流を該液溜においてその中に含有され
   ている気体の少くとも一部を放出した後下向流室中に循
   環せしめ、かくして下水の所望の処理が達成されるまで
   下水をこの循環系中を循環せしめることを特徴とする生
   物学的に分解しうる下水の゛処理方法。