JPWO2002028784A1 - 排水処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、農業集落排水や下水等の汚水を土壌細菌を利用して浄化する排水処理装置に関する。
背景技術
従来、農業集落排水等を土壌細菌の作用によって浄化する技術は周知である。特公平5−10999号公報には、その土壌細菌を培養し、活性化するために腐植物質を利用すべきことと、その腐植物質をペレットに成形して、貯水槽内でそのペレットと排水とを好気的条件下に接触させて種汚泥を得るための技術とが開示されている。貯水槽内に設置されてペレットが充填される装置は、当業者間においてリアクターと呼ばれることがある。なお、このリアクターと貯水槽とを併せてリアクターと呼ばれることもあるが、この発明でリアクターというときには、前者のペレットが充填される装置を意味している。
前記従来技術では、貯水槽1基に対して前記リアクターが1台使用される。リアクターに充填される腐植物質のペレットは、貯水槽の排水処理能力にほぼ比例して増加する。例えば、排水処理能力が10,000m3/日の貯水槽のリアクターには約1,200kgのペレットが充填され、排水処理能力20,000m3/日の貯水槽のリアクターには約2,400kgのペレットが充填される。しかるに、本願の発明者が知見したところによれば、排水処理能力にほぼ比例させて充填したペレットは、その充填量が約1,000kgを超えるようになると、ペレット容器の中心部は排水の流れが速やかでないということや、空気が十分に供給されないということ等によって、特にその中心部のペレットが必ずしも有効には利用されていない。また、充填量がそのように多くなればリアクターが大型化し、リアクターに対するペレットの補充や入れ替えのための作業に大型重機が必要となり、それによって排水処理装置の維持費が嵩むようになる。
そこで、この発明は、ペレットを効率よく使用することによって、貯水槽1基当たりのペレットの使用量を減らし、併せて排水処理装置の維持費の上昇を抑えることが可能な排水処理装置の提供を課題にしている。なお、この発明においてペレットが容器や装置に充填されるというときには、ペレットが容器や装置に一杯に詰められている場合だけを意味するのではなく、容器や装置にかなりの空隙を残して詰められている場合をも意味している。
発明の開示
前記課題解決のために、この発明が対象とするのは、有機性排水の処理工程に組み込まれた貯水槽と前記貯水槽内に設置されたリアクターとからなり、前記貯水槽内の排水と前記リアクター内に充填された腐植物質を含むペレットとを好気的条件下で接触させて前記排水中で土壌細菌を培養することが可能な排水処理装置である。
かかる排水処理装置において、この発明が特徴とするところは、前記貯水槽に、前記俳水の流入口と流出口とを設けるとともに、前記流入口と流出口との間に複数の前記リアクターを設置し、前記リアクターのそれぞれおよび前記ペレットを充填するための前記リアクターに附属している容器のいずれかを前記貯水槽から取り出し可能に形成したこと、にある。
発明を実施するための最良の形態
添付の図面を参照し、この発明に係る排水処理装置の詳細を説明すると、以下のとおりである。
図1は、農業集落排水や下水等の排水Wを土壌細菌の作用によって浄化する排水処理工程の一例を示す図面である。図1では、この発明に係る排水処理装置が培養槽4とその中に設置された複数のリアクター12(図2参照)とによって形成されている。この図において、排水Wは、調整槽1に導かれ、ここで土壌細菌を多量に含む汚泥と排水Wとが排水Wの性状に応じた適宜の割合で混合される。混合されたものは、反応槽2へ進み、好気的条件の下に、または、嫌気的条件とそれに続く好気的条件の下に排水が土壌細菌の作用を受けて、排水の浄化が進む。分離槽3では、排水Wが浄化された水と汚泥を多く含む排水とに分けられ、浄化された水は処理水として工程の外へ出て、有効利用される。もう一方の汚泥は、排水Wとともに培養槽4へ送られる他に、調整槽1や反応槽2へ戻される。
図2,3,4は、培養槽4の斜視図、同図のIII−III線矢視図およびリアクター12の部分破断斜視図である。培養槽4の中には、多数のリアクター12が設置されている。例示の培養槽4は、20,000m3/日の排水処理能力を有するもので、コンクリート製の底部13と、互いに向かい合う第1、2側壁部16,17と、同じく互いに向かい合う第3、4側壁部18,19とからなる。第1側壁部16では、分離槽3から延びた送水管21が流入口22につながり、第2側壁17では、培養槽4から外へ延びる送水管23が流出口24につながっている。流入口22は、流出口24よりもやや高い位置にあり、これら流入口22と流出口24との水位の差によって、排水Wは、培養槽4の中を流入口22から流出口24へ向かって流れる。第2側壁17の近傍にまで流れて来た排水Wの一部は、還流用ポンプPの働きで送水管26を通し、流入口22の近傍にまで戻すことが可能である。
リアクター12は、培養槽4の第1側壁16から第2側壁17へ向かうx方向と、この方向に直交するy方向とに列をなして配置されている。どの列にも5台のリアクター12が並び、合計で25台のリアクターが1日に20,000m3の排水を処理するために使用されている。図示例のリアクター12は、縦に長い直方体のペレット充填部27と、充填部27の直下に位置する散気管28と、4本の支脚29とを有し、培養槽4の底部13に静置されていて、小型クレーンを使用して培養槽4から取り出すことができる。ペレット充填部27は、四周の側壁31と、頂部と底部のメッシュプレート32,33とからなり、内部には約45kgのペレット34が充填されている。散気管28には、培養槽4の上方から延びる空気配管36がつながり、散気管28からは底部のメッシュプレート33へ向かう多数の気泡の流れが生じている。この気泡の流れは、リアクター12の内部に排水Wの上昇流を生じさせると同時にペレット充填部27を好気的条件にすることができる。その上昇流に伴い、排水Wは、矢印37に沿って支脚29の間からリアクター12へ進入して底部メッシュプレート33へ向かい、ペレット充填部27へ入って頂部メッシュプレート32から外へ出て、矢印38に沿って隣接するリアクター12へ向かって流れる。リアクター12の周壁31のうち、流出口24寄りに位置する周壁31aは、その他の周壁31に比べて培養槽4の底部13の近傍にまで延びていることが好ましい。かかる周壁31aは、頂部メッシュプレート32から出た排水Wの流れのうちで流出口24方向へ向かう流れ38aが再び同じリアクター12の底部メッシュプレート33へ向かうことを防ぎ、その流れ38aが流出口24寄りに位置する別のリアクター12へ向かうことを促す。ペレット34は、腐植物質または腐植物質と安山岩や軽石等の無機物質との混合物を粒子状に成形したもので、これには公知ないしは周知のものを使用することができる。また、ペレット充填部27に充填されたペレット34は、その総量の80重量%を上限として、軽石等の無機質粒子に置き換えることができる。この発明でペレット34の重量というときには、これら腐植物質を含む粒子と無機質粒子との合計の重量を意味している。これら粒子の混在は、土壌細菌の培養と活性化とに有効である。
かような培養槽4とリアクター12とで形成されるこの発明の排水処理装置では、培養槽4の流入口22から入った排水Wがいくつかのリアクター12の中を通り抜け、通り抜けるときには好気的条件下にペレット34に接触して流出口24へと徐々に進む。排水Wが培養槽4に滞留している間に、排水Wを浄化するのに有効な土壌細菌が培養されたり、活性化されたりする。このような土壌細菌を多量に含む排水Wは、その一部のものが種汚泥として流出口24から出て、調整槽1や反応槽2に供給される。また、この発明に係る装置を運転するうえで必要ならば、排水Wの一部のものがポンプPによって送水管26へ導かれ、流入口22の近傍にまで戻される。戻された排水Wは、再びリアクター12のペレット34との接触を繰り返す。長期間の運転でペレット34の多くが消耗したリアクター12は、小型クレーンを使用して培養槽4から取り出し、ペレット34を補充したり、消耗して細粒となったペレット34を新しいペレット34と交換したりする。クレーンで取り出すときには、リアクター12に取り付けられているアイボルト40(図4参照)を利用することができる。
この発明は、排水処理能力が5,000m3/日以上の培養槽4で実施したときに効果が顕著である。この発明では、そのような培養槽4の処理能力をt(単位1000m3/日)としたときに、培養槽4に設置すべきリアクター12の台数nは、次の式1によって求められる。
【式1】
例えば、20×1000m3/日の処理能力を有する培養槽4に設置すべきリアクター12の台数nは、次のとおりである。
リアクター12は、15〜35台設置することが好ましく、図示例の培養槽4では、25台のリアクター12が設置されている。
また、このような台数nのリアクター12に対して使用されるペレット34の総重量r(単位1,000kg)は、培養槽4の排水処理能力tに対して、次の式2によって求められる。
【式2】
リアクター12の1台当りについてのペレット充填量s(単位1,000kg)は、次の式3によって求められる。
【式3】
20×1000m3/日の排水処理能力を有する図示例の培養槽4では、25台のリアクター12を使用したから、ペレット34の総重量rとリアクター12の1台当りのペレット34の充填量sは、それぞれ次のようになる。
総重量rとして1.5×0.75=1.125(単位1,000kg)を使用すれば、
図5は、リアクター12の配置例を示す培養槽4の平面図であるが、送水管26と空気配管36との図示が省略されている。図5(1)は図2の培養槽4の平面図であり、図5(2)はこの発明の実施態様の他の一例を示す平面図である。図5(1)において、培養槽4の平面形状は矩形で、互いに直交するx方向とy方向とを有する。リアクター12は、x方向とy方向とに等間隔で並び、x方向へ延びる列A,B,C…とy方向へ延びる列a,b,c…とを形成している。図5(2)において、リアクター12は、x方向とy方向とに等間隔で並んでいるが、y方向へ延びる列aと列bとの間では、列bのリアクター12が列aのリアクター12と12との間に位置している。このようにリアクター12が配置されていると、列aのリアクター12と12との間を通りぬけた排水Wは、列bのリアクター12においてペレット34との接触が可能になる。列c,eのリアクター12は列aと同じように並び、列dのリアクター12は列bと同じように並んでいる。
図6(1)はこの発明の実施態様の他の一例を示す図5(1)と同様な図面であり、図6(2)は図5(1)のA−A線断面図である。この排水処理装置では、a,b,c…の各列の間に、排水Wの流れる方向を規制する整流板41が設置されている。整流板41の上端部42は、リアクター12の頂部メッシュプレート32よりも上方に、より好ましくは水面Lよりも上方に位置している。下端部43は、培養槽4の底部13の上方に位置している。かような整流板41の存在によって、排水Wが流入口22から入ってリアクター12の上方を通過し、そのまま流出口24から外へ出るという流れを防止することができる。排水Wは、図6(2)に鎖線の矢印で示されるように、リアクター12の頂部メッシュプレート32から出ると、整流板41に沿って下方へ流れ、隣接するリアクター12へ進入することが可能である。このようにすれば、排水Wはペレット34との接触の機会が増し、土壌細菌の培養と活性化とを促進することができる。整流板41は、培養槽4やリアクター12に取り付けることができる。整流板41は、図示されるようにy方向において一連のものではなくて、複数に分割され、分割されたもの一つ一つがリアクター12に取り付けられていてもよい。
この発明において、リアクター12は、その全体ではなくて、ベレット充填部27が培養層4から取り出せるように作ることもできる。ペレット充填部27の形状には特別な制約がなく、図示例のものに代えて円筒状のものにすることもできる。培養槽4におけるリアクター12は、槽4のx方向とy方向とのうちの少なくとも一方向に列をなしていることが好ましい。リアクター12が列をなすことによって、リアクター12の槽4における設置や取り出しの作業が容易になる。ただし、ペレット34と排水Wとの接触をよくするために、リアクター12を任意の位置に設置することも可能である。
この発明に係る排水処理装置では、培養槽に複数のリアクターを設置して腐植物質からなるペレットをそれぞれのリアクターに分散させたから、ペレットと排水と空気との接触の機会が多くなり、従来技術のように排水処理量に比例させてペレット使用量を多くするという必要がない。複数のリアクターの採用によってそれぞれのリアクターを小型化することができるから、リアクターの点検、ペレットの補充・交換作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
図1は、排水処理の工程の一例を示す図。
図2は、貯水槽(培養槽)の斜視図。
図3は、図2のIII−III線断面図。
図4は、リアクターの部分破断斜視図。
図5は、(1)、(2)によって実施態様例を示す培養槽の平面図。
図6は、(1)は実施態様例を示す図5(1)と同様の図、(2)は図6(1)のA−A線断面図。
Claims (6)
- 有機性排水の処理工程に組み込まれた貯水槽と前記貯水槽内に設置されたリアクターとからなり、前記貯水槽内の排水と前記リアクター内に充填された腐植物質を含むペレットとを好気的条件下で接触させて前記排水中で土壌細菌を培養することが可能な排水処理装置において、
前記貯水槽には、前記排水の流入口と流出口とを設けるとともに、前記流入口と流出口との間に複数の前記リアクターを設置し、前記リアクターのそれぞれおよび前記ペレットを充填するための前記リアクターに附属している容器のいずれかを前記貯水槽から取り出し可能に形成したことを特徴とする前記排水処理装置。 - 複数の前記リアクターが前記貯水槽において少なくとも一方向へ列を成すように設置されている請求項1記載の排水処理装置。
- 前記貯水槽には、前記排水の流れる方向を規制することが可能な整流板が設けられている請求項1または2記載の排水処理装置。
- 前記貯水槽には、前記流出口寄りの位置から前記流入口寄りの位置へ向かって前記排水の一部を戻すことが可能な送水設備が附属している請求項1〜5のいずれかに記載の排水処理装置。
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