JPS6136474B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この本発明は水処理装置、より詳細には堅型曝
気槽を備えた水処理装置に関する。

下水、工場排水を生物学的に処理浄化するため
の装置として、所謂デイープシヤフト方式による
水処理装置が知られている。この装置は50〜
150mの深さをもつ堅型の曝気槽（デイープシヤ
フト）を有し、この堅型曝気槽は槽の上部及び下
部で連通する上昇流路及び下降流路を有し、且つ
この流路に散気装置を配したものであり、混合液
（「被処理原水＋活性汚泥」以下同様とする）を下
降流路から上昇流路に循環させ生物学的処理を行
うものである。ところで、このような堅型曝気槽
の処理容量は、汚濁濃度と水量の積としての汚濁
負荷の最大値に基づいて設定する必要がある。ま
た、混合液における汚濁負荷は、例えば都市下水
などの場合、季節的に大幅に変化し、また工場排
水の場合には、操業の有無等に応じて経済的に大
幅に変化する。従つて、汚濁負荷が低下すれば、
それに応じて混合液の槽内における絶対循環量を
少なくして処理を行えばよい訳であるが、生物学
的処理を継続させるためには、含酸素ガスを下降
流路で上昇さない速度を限界にして混合液を循環
流動させる必要があり、このため処理容量の大き
い装置では、汚濁負荷の大幅な低下にかかわらず
必要以上の量の混合液を循環させなければなら
ず、このための動力の無駄な消費が極めて不経済
であつた。このようなことから大容量の堅型曝気
槽の代わりに、これよりも小さい容量の２つの堅
型曝気槽を直列に接続した形式の装置が特開昭55
―139898号として提案されている。この装置は２
つの堅型曝気槽を適宜に使い分けることにより汚
濁負荷に対応した処理を行うというものであり、
装置の経済運転を行うことができるという利点を
有している。本発明者等は先に、このような特開
昭55―139898号の内容を更に一歩推し進め、建設
コスト面や処理効率面でも大きな利点が得られる
水処理設備として特願昭57―138478号を提案し
た。この水処理設備は、第１の堅型曝気槽、第２
の堅型曝気槽及び浮上槽からなり、第１の堅型曝
気槽を浅く第２の堅型曝気槽を深く構成し、これ
ら両曝気槽を混合液が第１の堅型曝気槽上部から
第２の堅型曝気槽にオーバーフローし得るように
直列的に接続し、前記浮上槽への流出導管の流入
口を第２の堅型曝気槽の上昇流路の途中に位置せ
しめ、第１の堅型曝気槽と第２の堅型曝気槽にそ
れぞれ被処理原水と浮上槽からの返送汚泥とを供
給する。供給系を設け、これら供給系には第１の
堅型曝気槽及び第２の堅型曝気槽に対して択一的
に被処理装置及び返送汚泥を供給し得る流路切換
機構を付設したもので、上記特開昭55―139898号
に較べ混合液の負荷変動に応じて経済的な運転が
可能であり、しかも処理能力を十分確保しつつ第
１の槽を浅く構成せしめることができるので、槽
の深さに大きく依存する建設コストを低減させる
ことができるという利点を有している。ところで
上記先願で採用されている浮上槽は、曝気槽で処
理を終えた液の活性汚泥を浮上分離により回収す
るためのもので、その原理は、曝気槽内での散気
によつて液中に溶存していた気体が、微細な気泡
となつて活性汚泥に付着し、汚泥に浮力を働せる
ことを利用したものである。そして、上記本発明
者等の提案にかかる先願では、特開昭56―111093
号と同様、曝気槽内から浮上槽への処理水の抜き
出しを槽上部ではなく槽の上昇流路途中、即ち溶
存気体量が多い状態にある槽の深い位置で行うこ
とにより、汚泥の浮上性能を確保するようにして
いる。しかしこのような方式には次のような問題
点がある。即ち、曝気槽上部のヘツドタンクが開
放型の場合、該ヘツドタンク及び浮上槽に水を満
した状態では、両者の水面は同一レベルでバラン
スしており、上昇流路内の流出導管の流入口の位
置において、上昇流路側の静水圧と、流出導管か
ら浮上槽に至るまでの静水圧とがバランスしてい
る。しかし、散気装置を通じて槽内に散気を開始
すると、散気による空隙の発生のため上昇流路側
の混合液の見掛け密度が小さくなり、このため、
上記流出導管の流入口位置における静水圧のバラ
ンスが崩れてしまい、浮上槽側から曝気槽側に水
が逆流するという現象が生じてしまう。また散気
を停止した場合には空隙が消滅するため、上昇流
路側の混合液のみかけ密度が大きくなり、曝気槽
側から浮上槽側へ水が流出する結果となる。

本発明はこのような問題点を解消すべく創案さ
れたもので、その基本的特徴とするところは、第
１の堅型曝気槽、第２の堅型曝気槽及び浮上槽か
らなり、第１の堅型曝気槽を浅く、第２の堅型曝
気槽を深く構成するとともに、該第２の堅型曝気
槽のヘツドタンクを密閉型に構成し、かかる両曝
気槽を混合液が第１の堅型曝気槽上部から第２の
堅型曝気槽にオーバーフローし得るように直列的
に接続し、前記浮上槽への流出導管の流入口を第
２の堅型曝気槽の上昇流路の途中に位置せしめ、
第１の堅型曝気槽と第２の堅型曝気槽にそれぞれ
被処理原水と浮上槽からの返送汚泥を供給する供
給系を設け、これら供給系には第１の堅型曝気槽
及び第２の堅型曝気槽に対して択一的に被処理原
水及び返送汚泥を供給し得る流路切換機構を付設
し、第２の堅型曝気槽のヘツドタンクにエア抜き
管を設け、該エア抜き管の先端部を第１の堅型曝
気槽内に没入せしめた点にある。

混合液の汚濁基質濃度が高い範囲では、活性汚
泥の基質分解速度が大きく、その場合には液中の
酸素濃度が高くなくても微生物の酸素吸収速度を
大きく保つことができるため見掛けの基質分解速
度が増加し、効率的な処理が行える。一方、混合
液の基質濃度が小さくなり、処理水に近い状態ま
で浄化されると、微生物体内での基質分解速度が
小さくなり、見掛け基質分解速度を大きくするた
めには液中の酸素濃度を高めなければならず、こ
のためには槽を深くすることによつて溶存酸素量
を増加させる手段が有効となる。

本発明者等は先にこのような２つの要素を利用
し、しかも活性汚泥の回収・分離機構として特定
のものを用いることにより、従来装置と同様の処
理能力及び負荷変動対応性を維持したまま、曝気
槽建設上の負担を合理的に軽減できる装置を提案
したものである。即ち、この装置の特徴は、２つ
の堅型曝気槽を直列に接続させる方式における入
側の曝気槽（第１の槽）では、汚濁基質濃度が高
いので槽を深くして溶存酸素濃度を高くしなくて
も見掛けの基質分解速度を高くできることから、
これを浅い曝気槽とし、また出側の曝気槽（第２
の槽）では、汚濁基質濃度が低いため溶存酸素量
を多く必要とするところから、高い溶存酸素濃度
が得られる深い曝気槽とし、しかも特に、処理水
の槽外への排出及び活性汚泥分離のための機構と
して、高濃度の活性汚泥を回収してこれを曝気槽
に供給することができる特開昭56―111093号にみ
られるような方式による流出導管及び浮上槽を採
用することにより、装置全体の処理能力を確保し
つつ、入側の槽（第１の槽）における建設上の負
担を合理的に軽減し得るようにしたものである。
本発明は、このような先願発明を基本とし、さら
に浮上槽側から曝気槽側への液の逆流等を防止し
得るようにしたものである。

以下、本発明を図面に示すものについて説明す
る。第１図は本発明の基本構成を示すもので、１
は第１の堅型曝気槽、２は第２の堅型曝気槽、３
は浮上槽であり、第１の槽１と第２の槽２とは、
第１の槽１上部から第２の槽２に混合液がオーバ
ーフローし得るよう直列的に配設されている。

上記第１の堅型曝気槽１は上部開放型のヘツド
タンク４、下降流路５及び上昇流路６を備えてい
る。この曝気槽１は上記第２の槽２よりも浅く構
成されている。下降流路５及び上昇流路６には散
気装置７，７′が配設され、液中に酸素含有ガス
を供給する。上昇流路６の散気装置７′はその上
部の流路をエアリフトポンプとして作用させる。

上記第２の堅型曝気槽２はヘツドタンク８、下
降流路９及び上昇流路１０を備えている。この曝
気槽２は液中の溶存酸素量を大きく取るため深く
構成され、第１の槽と同様、下降流路９及び上昇
流路１０の途中に散気装置１１，１１′が配設さ
れている。散気装置１１′はその上部の流路をエ
アリフトポンプとして作用させる。

上記ヘツドタンク８は密閉型に構成されるとと
もに、その上部にエア抜き管１６が接続されてい
る。そして、エア抜き管１６は第１の曝気槽側に
延出し、先端側が下向きに曝気槽１内に没入して
いる。このエア抜き管１６は第１の曝気槽の混合
液中に所定の水深で没入せしめられる。このよう
にヘツドタンク８を密閉型とするとともにエア抜
き管１６を設けることにより、ヘツドタンク８内
にはエア抜き管１６先端の水深相当の背圧がかか
り、この背圧によつて曝気槽２側の静水圧の減少
分を補償することができる。従つて、エア抜き管
１６の曝気槽１に対する没入の程度、詳細には、
曝気槽混合液中におけるエア抜き管１６先端の水
深Ｈは必要とされるヘツドタンク８内背圧に応じ
て決められる。例えば5m水柱の圧力が欲しい場
合には、上記水深Ｈは5mに設定される。

上記エア抜き管１６の先端は第１の曝気槽１の
上昇流路６か、少くとも上昇流路の上部域のヘツ
ドタンク４内に位置せしめることが好しい。前記
したように、本発明が対象とするような堅型曝気
槽では、上昇流路における散気によるエアリフト
効果により構内で混合液を循環せしめるももので
あり、上記エア抜き管１６の先端を上昇流路６中
に位置せしめることにより、上記散気と同様のエ
アリフト効果が期待でき、混合液の循環が促進さ
れるからである。

なお、ヘツドタンク８がこのように密閉型であ
ることに伴い、槽内の混合液が散気装置１１，１
１′から放出される酸素含有ガスにより加圧さ
れ、その酸素溶存濃度が高められ、微生物による
浄化作用を活発化させることができる。

また上記浮上槽３は活性汚泥を処理水から浮上
分離させこれを回収する機能を有するものであ
り、前記第２の槽２から流出導管１２が導かれ、
且つその流出導管１２の流入口は第２の槽の上昇
流路１０の途中に位置せしめられている。上記浮
上槽３は、曝気槽内で液中に溶存していた気体
が、微細な気泡となつて汚泥に付着し、汚泥に浮
力を働かせることを利用するものであり、このた
め流出導管１２の流入口を上昇流路１０の途中に
位置せしめ、処理水を溶存気体量が未だ多い状態
で浮上槽３に流出せしめるものである。なお、一
般にこの浮上槽３は槽内に沈降した活性汚泥を回
収するための機能をも備えている。

第１の槽１及び第２の槽２にはそれぞれ原水を
供給し得るようになつている。本発明では、基本
的に汚濁負荷が大きい場合には両槽を用い、また
汚濁負荷が小さい場合には第２の槽２を用いるも
のであり、従つて前者の場合には第１の槽１に、
また後者の場合には第２の槽にそれぞれ原水が供
給され得るようになつている。また、浮上槽３で
回収された返送汚泥も第１及び第２の槽１及び２
にそれぞれ供給され得るようになつている。従つ
て、これら原水及び返送汚泥の供給系には、両槽
のいずれかに対してそれらを択一的に供給し得る
ようにするための流路切換機構（図示せず）が付
設されている。

本発明における堅型曝気槽の深さは、深さの大
きい第２の槽２で100m以上であることが好まし
い。また深さの小さい第１の槽１は50m以上
100m未満の範囲で選定することが可能である。
また曝気槽中の気体溶存量は深さ60〜70mで最大
となり、従つて流出導管１２の流入口は、この深
さに位置せしめられることが好ましい。なお、１
３は散気用のコンプレツサである。

第２図は第１図の基本構成に基づく、より具体
的な実施例を示すもので、第２の槽２への混合液
の流入導管１４の先端は槽の途中でＵ字状に立上
がり、その流出口１４１が上昇流路１０内に位置
している。より詳細には、流出口１４１は流出導
管１２の流入口１２１よりも上方に位置してい
る。

１５は混合槽であり、この混合槽１５で、第１
の槽１からのオーバーフロー混合液（又は原水）
と浮上槽３からの活性汚泥とが混合せしめられ、
流入導管１４を通じて第２の槽２に供給される。
このため混合槽１５には第１の槽１からのオーバ
ーフロー混合液、原水及び浮上槽３からの返送汚
泥をそれぞれ供給し得るようになつている。なお
本実施例における原水及び返送汚泥の供給系につ
いても、第１及び第２の槽に対してそれらを択一
的に供給することができる流路切換機構（図示せ
ず）が付設されていることは言うまでもない。

また、上昇流路側の散気装置１１は、流入導管
１４のＵ字状に立上がつた先端部内に配設されて
いる。

以上のような本発明の水処理装置によれば、第
１の堅型曝気槽１及び第２の堅型曝気槽２を負荷
変動に対応させて適宜使い分けつつ水処理を行う
もので、主要な使用態様としては混合液を第１の
槽１及び第２の槽２に亘つて直列的に流動させる
態様、及び第２の槽２のみで混合液を循環させる
使用態様がある。まず、混合液の負荷が大きいと
きは、上記第１の槽１及び第２の槽２に亘つて直
列的に流動させるものであり、この場合には第１
の槽１だけに被処理原水を供給し、返送汚泥は第
１及び第２の槽１及び２に供給しつつ処理を行
う。このように第１及び第２の槽を直列的に使用
する場合、第１の槽１では基質濃度が高く、また
第２の槽２では基質濃度が低い代わりに溶存酸素
量が多いため、装置全体として、高い基質分解能
力を得ることができ、このため第１の槽１が浅く
構成されているにもかかわらず装置全体で高い処
理効率を得ることができる。

また、混合液の負荷が小さいときには、第１の
槽１への被処理原水及び返送汚泥への供給を停止
し、第２の槽２に対してのみこれらを供給しつつ
処理を行うことができ、この場合には深い曝気槽
２と浮上槽３との組み合せにより、高い溶存酸素
量と活性泥濃度の下に効果的な処理を行うことが
できる。

そして以上のような操業において、密閉型のヘ
ツドタンク８及びエア抜き管１６によりヘツドタ
ンク８内に所定の背圧が生じ、この背圧が上昇流
路１０側における散気による静水圧の減少分を補
償し、上昇流路１０側と浮上槽３側との静水圧を
バランスさせることができる。

以上述べた本発明によれば、混合液の負荷変動
に応じて経済的な運転が可能であり、しかも処理
能力を十分確保しつつ第１の槽を浅く構成せしめ
ることができるので、槽の深さに大きく依存する
建設コストを従来のものに較べ改善することがで
きるという利点があり、加えて、第２の槽側のヘ
ツドタンク内に常に一点の背圧を生ぜしめること
により上昇流路側での散気による静水圧の減少分
を補償して静水圧をバランスさせ、もつて散気開
始時における混合液の逆流等を適切に防止できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す説明図であ
る。第２図は第１図の基本構成に基づく、より具
体的な実施例を示す説明図である。 図において、１，２は堅型曝気槽、３は浮上
槽、１２は流出導管、１６はエア抜き管を各示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１の堅型曝気槽、第２の堅型曝気槽及び浮
   上槽からなり、第１の堅型曝気槽を浅く、第２の
   堅型曝気槽を深く構成するとともに、該第２の堅
   型曝気槽のヘツドタンクを密閉型に構成し、かか
   る両曝気槽を混合液が第１の堅型曝気槽上部から
   第２の堅型曝気槽にオーバーフローし得るように
   直列的に接続し、前記浮上槽への流出導管の流入
   口を第２の堅型曝気槽の上昇流路の途中に位置せ
   しめ、第１の堅型曝気槽と第２の堅型曝気槽にそ
   れぞれ被処理原水と浮上槽からの返送汚泥を供給
   する供給系を設け、これら供給系には第１の堅型
   曝気槽及び第２の堅型曝気槽に対して択一的に被
   処理原水及び返送汚泥を供給し得る流路切換機構
   を付設し、第２の堅型曝気槽のヘツドタンクにエ
   ア抜き管を設け、該エア抜き管の先端部を第１の
   堅型曝気槽内に没入せしめてなる水処理装置。