JP2006320777A - 排水処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力量や設備コスト、ランニングコスト等の削減を図るとともに、活性汚泥法による排水の浄化処理と汚泥の減量化処理との両方に対応が可能な排水処理装置を提供する。
【解決手段】 処理槽１１の上部を内外に区画する仕切部材１２の内側に設けた液分散手段１３と、仕切部材の外側に設けた処理水越流堰１４と、処理槽底部の汚泥抜取部１５と、被処理液の流入部１６とを備え、液分散手段は、液面下に配置される底板２１と拡開端２２ａが液面上に配置される拡開面２２とを有する液分散板１７と、上端が液分散板の底板中央部に開口して下端が処理槽の底部近傍に開口した液上昇管１８と、液分散板の底板上中央部の液中で回転する回転翼１９と、回転翼を回転させる駆動手段２０とを備え、回転翼の回転によって液分散板上の汚泥含有液を液分散板の周囲に分散させ、空気と接触させながら仕切部材の内側に落下させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、排水処理装置に関し、詳しくは、活性汚泥を用いた活性汚泥法により下排水等の汚水の浄化処理を行ったり、余剰汚泥を好気性状態で処理して汚泥を減量化させたりするための排水処理装置に関する。

活性汚泥法による排水処理は、底部に曝気（散気）装置を有する曝気槽に排水（原水）を流入させ、曝気装置から噴出する空気で曝気槽内の活性汚泥と排水とを混合するとともに活性汚泥に酸素を供給し、排水中に含まれる有機物を活性汚泥で分解することによって排水の浄化処理を行っている（例えば、特許文献１参照。）。

また、排水処理設備で発生する余剰汚泥を減量化するため、余剰汚泥にオゾンを添加して微生物の細胞膜を破壊することにより、可溶化させて汚泥発生量を少なくする方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平８−５２４８６号公報 特許第２９７３７６１号公報

従来の曝気槽を使用した排水処理では、曝気装置に圧縮空気を供給するための曝気ブロワの消費電力量が極めて多大であり、電力消費量の削減が強く要望されている。また、汚泥の減量化のためにオゾンを使用すると、オゾンを発生させるための消費電力量も少ないとはいえず、オゾン漏洩を防止するための設備も必要で、オゾン発生設備の保守等も含めると、多大な費用を必要としている。

そこで本発明は、消費電力量や設備コスト、ランニングコスト等の削減を図るとともに、活性汚泥法による排水の浄化処理と汚泥の減量化処理との両方に対応が可能な排水処理装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の排水処理装置は、有底円筒状の処理槽の上部を内外に区画する円筒状の仕切部材と、該仕切部材の内側中央部に設けられた液分散手段と、前記仕切部材の外側に設けられた処理水越流堰と、処理槽底部から汚泥を抜き取る汚泥抜取部と、処理槽内に被処理液を流入させる流入部とを備え、前記液分散手段は、円盤状の底板と該底板の周囲から上方に拡開した拡開面とを有し、前記底板が液面下に配置されるとともに拡開面の拡開端が液面上に配置される液分散板と、上端が液分散板の底板中央部に開口して下端が処理槽の底部近傍に開口した液上昇管と、前記液分散板の底板上中央部の液中に回転軸線を鉛直方向に向けて設けられた回転翼と、該回転翼を回転させる駆動手段とを備え、前記回転翼の回転によって前記液分散板上の汚泥含有液を液分散板の周囲に分散させ、空気と接触させながら前記仕切部材の内側に落下させることを特徴としている。

さらに、本発明の排水処理装置は、前記仕切部材の上部開口を閉塞し、該仕切部材内を排気する排気手段を設けるとともに、前記液分散板の拡開面の下方に空気を導入する空気導入部を設けたことを特徴とし、加えて、前記液上昇管の内部に、前記回転翼と一体に回転する揚液手段を設けたことを特徴としている。

また、本発明の排水処理装置は、処理槽の底部近傍から液面より低い位置まで立ち上がった液上昇管と、該液上昇管の上端開口の周縁に設けられ、外縁部が液面より上方に突出した液分散板と、該液分散板の内側の液中で回転する回転翼と、該回転翼を回転させる駆動手段とを備え、前記回転翼の回転によって汚泥含有液を液分散板の外縁部から空中に分散させ、空気と接触させながら処理槽内の液面に落下させることを特徴としている。

本発明の排水処理装置によれば、液面部分の液中で回転する回転翼により汚泥含有液を分散させて空気と接触させるので、液中から散気する曝気ブロワに比べて消費電力量を削減できるとともに、液上昇管によって槽底部の汚泥含有液が槽上部に上昇するので、処理槽内の撹拌も同時に行うことができる。

また、仕切部材の上部開口を閉塞して仕切部材内を排気するとともに、拡開面の下方に空気を導入することにより、液分散手段から分散して液面に落下する汚泥と空気とを効率良く接触させることができる。さらに、空気導入部からの空気の流れによって液面に浮上したスカムを汚泥含有液の落下位置に移動させることができるので、落下する汚泥含有液によってスカムを効果的に破砕することができる。さらに、液上昇管の内部に揚液手段を設けることにより、処理槽底部の汚泥含有液を液分散板に向けて効率よく上昇させることができる。

図１乃至図３は本発明の排水処理装置を、活性汚泥法による汚水の浄化処理に適用した第１形態例を示すもので、図１は排水処理装置の概略正面図、図２は回転翼の形状例を示す概略平面図、図３は排水処理装置の運転状態を示す説明図である。

本形態例に示す排水処理装置は、円筒体の底部を逆円錐状とした処理槽１１の上部に、円筒状の仕切部材１２を設けて処理槽１１の上部を内外に区画し、仕切部材１２の内側中央部に液分散手段１３を設けるとともに、仕切部材１２の外側に処理水を流出させるための処理水越流堰１４を設けている。また、処理槽１１の底部には、余剰汚泥を抜き取るための汚泥抜取部１５が設けられ、仕切部材１２の内側上部には、処理槽１１内に被処理液である汚水（原水）を流入させる流入部１６が設けられている。

液分散手段１３は、液面部分に配置される液分散板１７と、該液分散板１７の下方に設けられた液上昇管１８と、前記液分散板１７の上面部分で回転する回転翼１９と、該回転翼１９を回転させる駆動手段であるモーター２０とで形成されている。液分散板１７は、中央部に前記液上昇管１８の上端が開口する円盤状の底板２１と、該底板２１の周囲から上方に向けて拡開する拡開面２２とを有する皿状に形成されており、底板２１が液面下に配置され、拡開面２２の拡開端（外縁部）２２ａが液面上に突出するように配置されている。

前記回転翼１９は、図２（ａ）に示す平板状の平面翼１９ａや、翼端が回転方向後方に向かって屈曲した曲面翼１９ｂからなるものであって、回転中心に設けられた鉛直方向の駆動軸２３を介して前記モーター２０に連結されている。この回転翼１９は、モーター２０で駆動されることによって前記底板２１の上面部分の液中で高速回転し、底板２１上の汚泥含有液を遠心力により拡開面２２に沿って液分散板１７の外周に吹き飛ばして空中に分散させ、仕切部材１２の内側に落下させる。

液上昇管１８は、前記底板２１の下方に、処理槽１１の底部に向かって鉛直方向に設けられており、前記回転翼１９の回転により底板２１上の汚泥含有液が液分散板１７の外周に分散されて底板２１上の液が減少すると、管内外の水位差及び回転翼１９の中心部に発生する吸引力により、処理槽１１の底部の汚泥含有液が液上昇管１８内を液分散板１７に向けて上昇する状態となる。

図３に示すように、回転翼１９によって拡開面２２の拡開端２２ａから空気中に飛散分散した汚泥含有液は、仕切部材１２の内側の液面に落下するまでの間に、空気と直接接触して活性汚泥中の好気性微生物や通性嫌気性微生物等の活性に必要な酸素を空気中から吸収する。同時に、処理槽１１の底部の汚泥含有液が液上昇管１８内を上昇するので、酸素を吸収した活性汚泥は、仕切部材１２の内側から処理槽１１の底部に向かって下降する。このようにして液上昇管１８の内外に循環流が形成されることにより、処理槽１１内を適度に撹拌することができ、特に、液上昇管１８の下端が開口する部分の処理槽の径を小さくすることにより、この部分の流速を高めて汚水と活性汚泥とを効果的に混合させることができる。

このように、回転翼１９を回転させることによって活性汚泥への酸素の供給と処理槽１１内の汚泥含有液の撹拌とが行われ、汚水中の有機物が活性汚泥の吸収・代謝作用により分解されて水の浄化作用が行われる。さらに、処理槽１１の容積や液分散手段１３による汚泥含有液の分散量等の条件を適当に設定することにより、処理槽１１の下部で汚水中の有機物を水素供与体とした脱窒反応が進行し、上部では酸素を吸収した活性汚泥によるアンモニア性窒素の硝化反応が進行するので、汚水中の窒素分を除去する脱窒処理も同時に行うことができる。また、流入部１６から処理槽１１内に流入する汚水量に対応した量の汚泥含有液が仕切部材１２の外側を上昇し、その上昇過程で固液分離が行われ、活性汚泥を分離した処理水が処理水越流堰１４を越えて処理槽１１から流出する。さらに、処理槽１１の底部に沈降した活性汚泥の一部は、汚泥抜取部１５から余剰汚泥として抜き取られて汚泥処理設備に送られる。

しかも、液面近くに配置した回転翼１９をモーター２０で回転させるだけであるから、従来の曝気槽における曝気ブロワの消費電力量に比べて消費電力量を大幅に削減することが可能となる。さらに、窒素除去も行うことができるので、曝気槽とは別に嫌気槽（無酸素槽）を必要としていた従来の排水処理装置に比べて装置構成の簡略化を図ることができ、設備コストや運転コストの削減も図れる。また、液分散手段１３によって分散した汚泥含有液が液面に落下する際に、その落下エネルギーで液面に浮上したスカム２４を粉砕して再沈下させることができるので、スカム除去装置やスカム粉砕装置を設ける必要もなくなる。

なお、仕切板１２の大きさは、処理槽１１の開口部面積、処理水量、液分散手段１３からの液分散状態に応じて適宜設定することができ、液分散手段１３から分散した汚泥含有液が仕切板１２を超えて処理水越流堰１４側に落下することがなく、かつ、仕切板１２の外側で十分な固液分離が行えるように設定すればよい。さらに、流入部１６の位置は、処理槽１１内に流入した被処理液が処理水越流堰１４を越えなければ、処理槽１１の状態に応じて任意の位置に設けることができ、液上昇管１８の内部に被処理液を流入させるようにしてもよい。

また、液分散板１７の形状も任意であり、拡開面２２は円錐面に限るものではなく、全体又は一部を曲面としたり、底板２１を含めて逆円錐状にしたりしてもよく、拡開面２２の拡開端２２ａを円形状とせずに鋸歯状や波形状としたり、拡開面２２の表面に突起を設けてもよく、拡開面２２を凹凸面としたり、異なる傾斜角度や曲率の拡開面を組み合わせて形成することもできる。さらに、液分散手段１３の設置条件によっては、液分散手段１３を構成する液分散板１７、液上昇管１８及び回転翼１９を一体的に形成し、モーター２０でこれらを一体に回転させることも可能である。また、回転翼１９にプロペラ状のひねりを設けておくこともできる。

図４は、本発明の排水処理装置の第２形態例を示す概略正面図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例と同一の構成要素には、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。

本形態例に示す排水処理装置は、仕切部材１２の上部開口を天板３１で閉塞し、仕切部材１２、天板３１及び液面で囲まれた空間内を排気するための排気手段として、排気ブロワ３２に接続する排気管３３を天板３１に設けるとともに、液分散板１７の拡開面２２の下方に空気を導入する空気導入部３４を設けている。

このように、天板３１で閉塞した仕切部材１２の内部を排気ブロワ３２で吸引排気するとともに、拡開面２２の下方に外気に連通した空気導入部３４を設けることにより、空気導入部３４から導入された空気の流れと、液分散手段１３で分散させた汚泥含有液の流れとが交叉する状態となるので、汚泥含有液を新鮮な空気に確実に接触させることができ、活性汚泥への酸素の供給を効率よく行うことができる。

また、空気導入部３４から導入される空気の流れを液面外周方向に向けることにより、液分散手段１３の近傍に浮上したスカム２４を、空気の流れによって汚泥含有液が液面に落下する位置に移動させて破砕することができるので、スカム２４が液分散手段１３の周辺に大量に滞留することを防止できる。

図５は、本発明の排水処理装置の第３形態例を示す概略正面図である。本形態例に示す排水処理装置は、前記回転翼１９の駆動軸２３を下方に延長し、前記液上昇管１８の内部に、前記回転翼１９と一体に回転する揚液手段であるスクリュー３５を設けている。このようなスクリュー３５を設けて処理槽底部の汚泥含有液を液分散板１７に向けて揚液することにより、前述の回転翼１９の作用による液量に比べて大量の汚泥含有液を上昇させることができるので、活性汚泥への酸素の供給をより効果的に行えるとともに、処理槽１１内の汚泥含有液の撹拌、混合も効果的に行うことができる。また、処理槽１１の液深が大きい場合や汚泥含有液の粘度が高い場合でも、槽底部の汚泥含有液を確実にかつ速やかに上昇させることができる。

なお、揚液手段は、前記スクリュー３５に限るものではなく、プロペラ等を使用することもでき、駆動軸２３を液上昇管１８の下端部や下方に延長してプロペラ等を設けて槽底部の汚泥含有液を撹拌するように形成することもできる。

また、本発明の排水処理装置は、ほとんどそのままの状態で余剰汚泥の好気性消化処理にも使用することができる。例えば、第１形態例で示した排水処理装置を汚泥処理に使用した場合、流入部１６から処理槽１１内に流入した余剰汚泥は、前述の回転翼１９の回転によって発生した循環流に同伴され、酸素を吸収した汚泥と混合して好気性状態で槽底部に向かって下降する。また、槽内で発生して液面に浮上したスカム２４は、液分散板１７により分散された汚泥含有液（汚泥懸濁液）の落下衝撃で粉砕されて再沈降する。

ここで、余剰汚泥（活性汚泥）は微生物の集合体であり、微生物は増殖と死滅とを繰り返す。この死滅速度は、平均で１日当たり３〜４％程度であり、言い換えれば、３０日程度培養すれば微生物は死滅することになる。死滅した微生物は、他の微生物による捕食等により、微生物体となるか、生育に必要なエネルギーとなる。したがって、微生物の増殖、死滅及び捕食のプロセスを繰り返すことにより、汚泥は次第に消滅していく。すなわち、活性汚泥の好気性消化は、汚泥を好気状態に保つことで汚泥が無機化していくことを利用しており、好気性状態下での微生物の増殖、死滅及び捕食のプロセスが繰り返されることにより、一定量以上の微生物が死滅して無機化され、汚泥が減量化されることになる。

そして、本発明では、汚泥を好気性状態とするための汚泥と空気との接触を、前記液分散手段１３の回転翼１９をモーター２０で回転させるだけで行うことができ、同時に処理槽１１内の汚泥も循環させることができるので、曝気ブロワーや循環ポンプを使用する場合に比べて消費電力量を大幅に削減することができる。さらに、汚泥が目詰まりするような部分がないため、洗浄作業が不要となり、長時間の連続処理を安定した状態で、かつ、低コストで継続することができる。

なお、通常は、一つの処理槽１１に対して一つの液分散手段１３を前記形態例に示すように配置して一つの排水処理装置を形成するが、処理槽１１の液面が十分に広くて処理水越流堰１４が十分に離れた位置にある場合は、処理槽１１の底部近傍から液面より低い位置まで立ち上がった前述のような液上昇管１８と、該液上昇管１８の上端開口の周縁に設けられて外縁部が液面より上方に突出した液分散板１７と、該液分散板１７の内側の液中で回転する回転翼１９と、該回転翼１９を回転させる駆動手段（モーター２０）とで形成した液分散手段１３を、一つの処理槽内に複数設置することもできる。

本発明の第１形態例を示す排水処理装置の概略正面図である。 同じく液分散手段を示す概略平面図である。 同じく汚水処理状態を示す説明図である。 本発明の第２形態例を示す排水処理装置の概略正面図である。 本発明の第３形態例を示す排水処理装置の概略正面図である。

符号の説明

１１…処理槽、１２…仕切部材、１３…液分散手段、１４…処理水越流堰、１５…汚泥抜取部、１６…流入部、１７…液分散板、１８…液上昇管、１９…回転翼、２０…モーター、２１…底板、２２…拡開面、２２ａ…拡開端（外縁部）、２３…駆動軸、２４…スカム、３１…天板、３２…排気ブロワ、３３…排気管、３４…空気導入部、３５…スクリュー

Claims (4)

1. 有底円筒状の処理槽の上部を内外に区画する円筒状の仕切部材と、該仕切部材の内側中央部に設けられた液分散手段と、前記仕切部材の外側に設けられた処理水越流堰と、処理槽底部から汚泥を抜き取る汚泥抜取部と、処理槽内に被処理液を流入させる流入部とを備え、前記液分散手段は、前記処理槽の底部近傍から液面より低い位置まで立ち上がった液上昇管と、該液上昇管の上端開口の周縁に設けられ、上方が拡開した拡開面の外縁部が液面より上方に突出した液分散板と、前記拡開面の内側の液中で回転軸線を鉛直方向に向けて回転する回転翼と、該回転翼を回転させる駆動手段とを備え、前記回転翼の回転によって汚泥含有液を前記液分散板の外縁部から空中に分散させ、空気と接触させながら前記仕切部材の内側に落下させることを特徴とする排水処理装置。
2. 前記仕切部材の上部開口を閉塞し、該仕切部材内を排気する排気手段を設けるとともに、前記液分散板の拡開面の下方に空気を導入する空気導入部を設けたことを特徴とする請求項１記載の排水処理装置。
3. 前記液上昇管の内部に、前記回転翼と一体に回転する揚液手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の排水処理装置。
4. 処理槽の底部近傍から液面より低い位置まで立ち上がった液上昇管と、該液上昇管の上端開口の周縁に設けられ、外縁部が液面より上方に突出した液分散板と、該液分散板の内側の液中で回転する回転翼と、該回転翼を回転させる駆動手段とを備え、前記回転翼の回転によって汚泥含有液を液分散板の外縁部から空中に分散させ、空気と接触させながら処理槽内の液面に落下させることを特徴とする排水処理装置。

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