JP4117361B2

JP4117361B2 - オゾンばっ気室を備える嫌気処理槽、及び汚水浄化槽

Info

Publication number: JP4117361B2
Application number: JP2003135736A
Authority: JP
Inventors: 宏山下; 信義片貝
Original assignee: 株式会社日立ハウステック
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2008-07-16
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: JP2004337697A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、屎尿、その他の生活排水、又はこれらの合併汚水（以下、汚水ともいう）を処理するための、汚水浄化槽用の嫌気処理槽及び汚水浄化槽に関する。
【０００２】
【従来の技術】
汚水浄化槽用の嫌気処理槽としては従来から種々のものが知られている。代表的なものは、流入汚水中の固形物を重力沈殿により分離する沈殿分離槽（固液分離槽）と、槽内に嫌気性微生物を生息させる濾床とを備え、流入汚水中の有機物と固形物を嫌気的に生物分解する嫌気処理槽である。
図５は、そのような嫌気処理槽を用いた汚水浄化槽の一例であり、上流側から、嫌気濾床槽第一室５１、嫌気濾床槽第二室５２、生物濾過槽５３、処理水槽５４及び消毒槽５５が配置されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−９６２８５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような重力沈殿や生物処理による嫌気処理槽では、流入汚水中の夾雑物は分離除去できるが、上澄液中の有機物（特に難生物分解性の有機物）を有効に分解できない。特に、運転初期の嫌気性微生物が一定量以上に増殖するまでの期間や微生物の活性が低下する低水温期には、有機物の分解速度が遅くなるので、これを補うために槽容量を大きくしなければならない。
本発明は、これらの問題を解消しようとするものであり、運転初期や冬期にも安定して有機物を分解でき、また浄化槽全体の容量を従来よりもコンパクトにできる汚水浄化槽及びこの汚水浄化槽に好適に組み込まれる嫌気処理槽を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するため、本発明では次の構成をとった。
【０００６】
本発明は、槽内に、オゾン含有空気を吐出できる散気部材（散気管）１５を有するオゾンばっ気室４と、最低水位（Ｌ．Ｗ．Ｌ）の液水準から槽内液を汲み上げる揚水ポンプ５と、この揚水ポンプ５に接続されてなるもので、汲み上げた液の一部を槽外へ移送するとともに、余剰液をオゾンばっ気室４へ戻す流量調整装置６とを設けてなる（汚水浄化槽用の）嫌気処理槽、でもある。
揚水ポンプ５と流量調整装置６とを設けることにより、流入汚水の流量変動の影響を受けず、安定して有機物の処理を行うことができる。
【０００７】
本発明は、更に、上記嫌気処理槽１を組み込んだ汚水浄化槽でもある。典型的には上記嫌気処理槽１と、その後流に順に配される第２の嫌気処理槽２５、好気処理槽３０、処理水槽５４（沈殿槽）及び消毒槽３３を備える汚水浄化槽である。ここで第２の嫌気処理槽２５、好気処理槽３０、処理水槽５４（沈殿槽）には種々のタイプのものが使え、特に限定するものではない。場合によっては、第２の嫌気処理槽２５、処理水槽５４（沈殿槽）及び消毒槽３３のいずれか又は２以上を省くことも可能である。
【０００８】
【作用】
オゾンを含む空気を液中にばっ気すると、オゾンは液中で、酸素（Ｏ_２）と酸素ラジカル（Ｏ）に分解され、場合によってはＯＨラジカル等が生成すると考えられている。これらのラジカルは非常に強い酸化作用を有しており、特に難生物分解性有機物の高分子鎖の切断および不飽和結合の開裂を効果的に行うことができる。
本発明の嫌気処理槽では、流入汚水中にオゾン含有空気をばっ気することにより、水温や微生物量の影響を受けずに、流入汚水に含まれる有機物（特に難生物分解性の有機物）を、より低分子の易生物分解性有機物（最終的には炭酸ガスと水）に酸化分解することができる。さらに、この嫌気処理槽を汚水浄化槽に組み込むと、流入汚水中の有機物が易生物分解性に分解されるので、後段の生物処理部において効果的に有機物を分解除去することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明を更に具体的に説明する。
図１は、本発明の（汚水浄化槽用の）嫌気処理槽の一例である。嫌気処理槽１の槽体２４には、槽内の液面より上方の高さに汚水流入口２と放流口７を設けている。下端に開口部１４を有する仕切壁２２によって、槽内を嫌気濾床室１３とオゾンばっ気室４とに区画しており、嫌気濾床室１３には濾床２０を設け、オゾンばっ気室４にはオゾン発生装置３に接続した散気部材（散気管）１５を設けている。
【００１０】
嫌気処理槽１の全体形状は、図１では平面視で略四角形状（箱型）である。この形状は、平面視で円形や楕円形等にすることもできるが、単純さで略四角形状が好ましい。
【００１１】
嫌気濾床室１３に設けられている濾床２０の形状としては、特に限定するものではなく、ヘチマ様、波板状、多孔質状等の板状部材、蜂の巣状（ハニカムコア）部材などが好ましく用いられる。骨格球状、網様円筒状部材なども用いることができる。なお、濾床２０は省くこともできる。
【００１２】
オゾンばっ気室４の設置場所は特に限定するものではなく、平面視で流入口２側、放流口７側、その他の場所に設けることができる。好ましくは、図１に示すように平面視で放流口７側である。嫌気濾床室１３へ流入する液の夾雑物を沈殿除去した後の液をオゾンばっ気でき、流入汚水中の有機物を効果的に分解することができるからである。
【００１３】
また、オゾンばっ気室４内へハロゲン化物イオンや過酸化水素等を添加する装置を付設してもよい（図示省略）。これらの添加物がオゾンと反応して次亜ハロゲン酸やＯＨラジカル等が生成し、さらに有機物の分解能を高めることができるからである。
【００１４】
オゾン発生装置３は、通常、原料空気を送る送風機３５とオゾン発生部１１とから構成される。図１では、送風機３５をオゾン発生装置３専用に設けているが、他の部位で用いている送風機がある場合には、これを兼用させてもよい。
オゾン発生装置１３から供給されるオゾン濃度は、通常０．０１〜１００ｍｇ／Ｌ、好ましくは０．１〜１０ｍｇ／Ｌ程度であり、送気量は５〜１００Ｌ／分、好ましくは１０〜５０Ｌ／分程度である。また、オゾン発生装置３の運転は、流入汚水中の流入パターンや有機物濃度等に応じて、オゾン発生と送気の両方、又はオゾン発生を間欠的に行うこともできる。
【００１５】
散気部材（散気管）１５の形状は、平面視で、Ｉ字型、Ｈ字型、ロ字型、日字型等のいずれの形状を用いることができるが、好ましくはオゾン気泡をオゾンばっ気室１３の全面に供給できる、Ｈ字型、ロ字型、日字型等の形状である。
散気部材１５の水深方向の位置は、仕切壁２２の下端よりも上方であることが好ましい。散気部材１５が仕切壁２２の下端より下方にあると、嫌気濾床室１３の底部に沈殿させた夾雑物を巻き上げたり、散気部材１５から発生させる気泡が仕切壁２２を越えて嫌気濾床室１３に入り濾材２０で捕捉した固形物を剥離させてしまうためである。
【００１６】
図２は、本発明の（汚水浄化槽用）嫌気処理槽の別の一例であり、仕切壁２２の開口部１４を液面付近に設けている。この場合、嫌気濾床室１３とオゾンばっ気室４の出口側には、流入汚水の短絡を防止するために移流部１６を設けることが好ましい。他の部分については、図１と重複するので説明を省略する。
【００１７】
図３は、本発明の嫌気処理槽の槽内の一画に、最低水位（Ｌ.Ｗ.Ｌ）の液水準から槽内液を汲み上げる揚水ポンプ５と、揚水ポンプ５に接続された流量調整装置６とを設けた例である。
【００１８】
揚水ポンプ５の吸込み口１０はＬ.Ｗ.Ｌの位置に設ける。そうすると、嫌気処理槽１の液水準は、汚水の流入液量が流量調整装置６から移送される液量よりも多いか少ないかによって、Ｌ.Ｗ.Ｌと最高水位（Ｈ.Ｗ.Ｌ）との間を変動する。ただし、Ｈ.Ｗ.Ｌは予め安全をみて設定されているので、流入汚水がその水位（Ｈ.Ｗ.Ｌ）を越えて槽外へ溢れ出ることはない。
揚水ポンプ５は、図３ではエアリフトポンプ式を示しているが、エアリフトポンプ式に代えて密閉容器の空気圧送による間欠定量ポンプ又は電動ポンプ等を用いることもできる。
揚水ポンプ５にエアリフトポンプ式を用いる場合には、エアリフトポンプ５と送風機３５との間にオゾン発生部１１を設けて、エアリフトポンプ５に送る空気にオゾンを混入させることが好ましい。エアリフトポンプ内の空気配管の表面に微生物が付着するのを防止し、液の移送を安定して行えるからである。
【００１９】
流量調整装置６は、一定液量を放流口７に移送し、その余剰液８を槽内に戻すように調整できるものであれば、いずれも用いることができる。好ましくは、槽内の液水準がＬ.Ｗ.Ｌの場合に揚水ポンプ５で汲み上げられた汚水の全量を槽内に移送するように調整できるもの、例えば堰を用いたもの等である。なお、本実施例では余剰液８をオゾンばっ気室４に戻しているが、これを嫌気濾床室１３に戻してもよい。
【００２０】
放流口７に移送させる液に対する余剰液８の流量比（以後、循環比と呼ぶ）は、通常、１〜１０、好ましくは３〜５である。循環比が１より小さいと、流入汚水中の有機物がオゾンばっ気室４であまり除去されずに放流口７から槽外へ流れやすくなる。また、循環比が１０よりも大きい場合には流入汚水をオーバフローさせないために流量調整部１２の容量を大きくする必要が生じる。
【００２１】
図４は、本発明の嫌気処理槽１を組み込んだ汚水浄化槽の一例である。
汚水浄化槽は、この嫌気処理槽１の後流に、第２の嫌気処理槽２５、（好気的）生物反応室３１及び濾過室３２を並置させた好気処理槽３０、並びに消毒槽３３を備えている。
【００２２】
嫌気処理槽１については、上述した通りであるので説明は省略する。
第２の嫌気処理槽２５には、液水準より下方に濾床２０を設けている。濾床２０の形状としては、特に限定するものではなく、ヘチマ様、波板状、多孔質状等の板状部材、蜂の巣状（ハニカムコア）部材などが好ましく用いられる。骨格球状、網様円筒状部材なども用いることができる。
【００２３】
好気処理槽３０を構成する（好気的）生物反応室３１には、底部から曝気するための反応用散気部材（散気管）３４を配置し、送風機３５からの空気を吐出させる。また、生物反応室３１には担体（微生物担体、微生物付着材、接触材）を充填させた生物反応床３１ａが形成されており、生物反応床３１ａで汚水を好気処理する。ここで生物反応床３１ａは流動床でも固定床でもよい。微生物担体の形状は、板状、網板状、ヘチマ状、多孔質状、筒状、棒状、骨格球状、紐状、更には粒状、不定形な塊状、立方体状、繊維塊状等の種々の形状に加工したものを用いることができる。また、その基材としては、例えばポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルフォルマール、ポリウレタン、メラミン樹脂等の合成樹脂製加工物、セラミックス、珪砂等の無機製加工物、アンスラサイト等の化石加工物、活性炭等で、比重約１又は１以上のもの、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン等の比重約１又は１以下のもののいずれも用いることができる。
【００２４】
濾過室３２には、濾材が充填された濾過床３２ａが形成されていて、流れ込む液中のＳＳをそこで捕捉する。充填される濾材としては、液中で浮上するものを用いることができるが、好ましくは沈降性濾材である。沈降性濾材には、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルフォルマール、ポリウレタン、メラミン樹脂等の合成樹脂製加工物、セラミックス、珪砂等の無機製加工物、アンスラサイト等の化石加工物、活性炭等の、比重約１又は１以上のもの、又はポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン等に充填剤を添加して比重約１又は１以上に調整したものがあり、これを粒状、塊状、筒状、網状、棒状、繊維塊状等、更には多孔質状等に成形、加工したものでもよい。
また、濾過室３２の底部には濾過床３２ａを逆洗するための洗浄用散気部材（散気管）３６が配され、これは空気を供給する送風機３５に接続されている。
【００２５】
運転を続けると、濾過床３２ａは蓄積したＳＳで目詰まりするので、濾過床３２ａを定期的又は適宜に（逆）洗浄して除く。この洗浄は、送風機３５の空気を洗浄用散気部材３６から吐出させ、濾過床３２ａをバブリングするとともに、送風機３５の空気の一部を洗浄排水引抜きポンプ（エアリフトポンプ）３７にも供給する。剥離したＳＳは槽内液とともに洗浄排水となって濾過床３２ａを下降し、洗浄排水引抜きポンプ３７によって洗浄排水排出管３７ａを経て、嫌気処理槽１へ戻る。槽内液の全てを洗浄排水として濾過室３２の底部から引き抜くことができるので、濾過床３２ａの洗浄は良好に行われる。なお、洗浄排水引抜きポンプ３７には電動ポンプ等を用いることもできる。濾過床３２ａの洗浄は、嫌気処理槽１の水位がＬ.Ｗ.Ｌのとき（すなわち、深夜に）行うことが好ましい。一般家庭では、通常、深夜は汚水が排出されることが少なく、嫌気処理槽１はＬ.Ｗ.Ｌになるからである。
【００２６】
濾過室３２の下方または処理水槽５４には、濾過室３２を経た液を嫌気処理槽１に移送する循環ポンプ４１が設けられている。好気処理槽３０で硝酸性窒素が生成した場合、この液を嫌気処理槽１に移送すると、嫌気処理槽１において窒素ガスとして除去できるためである。
なお、図４では、循環ポンプ４１にエアリフトポンプ式を示しているが、エアリフトポンプ式に代えて密閉容器の空気圧送による間欠定量ポンプ又は電動ポンプ等を用いることもできる。
【００２７】
消毒槽３３は、濾過室３２からの移流液を薬筒３８と接触させて消毒又は殺菌させる槽である。汚水浄化槽は、各槽の点検清掃等の維持管理が行えるようにマンホールを設け、通常マンホールカバー３９を取り付けている。
【００２８】
次に、汚水浄化槽における汚水の処理を説明する。汚水（原水）は汚水流入口２から嫌気処理槽１の嫌気濾床室１３に入り、固形物の沈殿分離が行われる。嫌気濾床室１３では、沈降した汚泥（固形物）の濃縮貯留が槽底部で行われ、嫌気化して発生したスカムの貯留が槽上部で行われる。嫌気濾床室１３からの移流液は、移流部１６を経てオゾンばっ気室４に移流され、流入汚水中の有機物がオゾンにより酸化分解される。オゾンばっ気室４からの移流は、揚水ポンプ５で行う。この際、移流液をＬ.Ｗ.Ｌの吸込み口１０より汲み上げて、揚水ポンプ５に接続された流量調整装置６から所定量（ほぼ一定量）を放流口７から第２の嫌気処理槽２５に移流させ、余剰液８を配管９を経てオゾンばっ気室４に移送させる。このとき、流入する原水量が揚水ポンプ５の移送量よりも多い場合には、嫌気処理槽１の水位はＬ.Ｗ.ＬからＨ.Ｗ.Ｌへと上昇するが、嫌気処理槽１の流量調整部１２の容量はＨ.Ｗ.Ｌを越えないように設計されているので、通常、上記水位はＨ.Ｗ.Ｌを越えて上昇しない。
【００２９】
第２の嫌気処理槽２５からの移流液は、生物反応室３１に入り、移流液中の有機物を好気的に生物分解させる。この際、ほぼ一定量の移流液が負荷されるので安定した処理が行われる。生物反応室３１からの移流液は、次に濾過室３２に入り、移流液に含まれるＳＳの捕捉・除去が行われ、場合によっては生物反応室３１から持ち込まれる溶存酸素によって更に好気的生物処理が行われる。濾過室３２を経た液の一部は、循環ポンプ４１により嫌気処理槽１に移送して、液内に含まれる硝酸性窒素の脱窒を行う。濾過室３２を経た移流液は、処理水槽５４を経て消毒槽３３に入り消毒された後、処理水として放流口４０から放流される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の嫌気処理槽では、上述したように、微生物が充分に増殖していない運転初期や微生物の反応速度が低下する冬期にも安定して有機物を分解することができる。さらには、貯留汚泥の減量化効果や、槽内の空間部に放出されたオゾンによる脱臭効果も得ることができる。
本発明の汚水浄化槽では、嫌気処理槽において流入汚水中の有機物が易生物分解性の有機物に分解されるので、後段の生物処理部での有機物分解能が向上し、更に安定して有機物を除去できる。また、槽容量のコンパクト化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の（汚水浄化槽用の）嫌気処理槽の第１実施例で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ矢視における概略縦断面図。
【図２】本発明の（汚水浄化槽用の）嫌気処理槽の第２実施例で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ―Ａ矢視における概略縦断面図。
【図３】本発明の（汚水浄化槽用の）嫌気処理槽の第３実施例で、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視における概略縦断面図。
【図４】図３の嫌気処理槽を組み込んだ汚水浄化槽の概略縦断面図。
【図５】従来例の汚水浄化槽の概略縦断面図。
【符号の説明】
１：（汚水浄化槽用）嫌気処理槽２：汚水流入口
３：オゾン発生装置４：オゾンばっ気室
５：揚水ポンプ６：流量調整装置
７：放流口８：余剰液
９：移送管１０：吸込み口
１１：オゾン発生部１２：流量調整部
１３：嫌気濾床室１４：開口部
１５：散気部材（散気管）１６：移流部
２０：濾床２２：仕切板２４：槽体
２５：嫌気処理槽
３０：好気処理槽（３１＋３２）
３１：（好気的）生物反応室３１ａ：生物反応床
３２：濾過室３２ａ：濾過床
３３：消毒槽３４：反応用散気部材（散気管）
３５：送風機３６：洗浄用散気部材（散気管）
３７：洗浄排水引抜きポンプ（エアリフトポンプ）
３７ａ：洗浄排水排出管
３８：薬筒３９：マンホールカバー
４０：放流口４１：循環ポンプ
５１：嫌気濾床槽第一室５２：嫌気濾床槽第二室
５３：生物濾過槽５４：処理水槽
５５：消毒槽

Claims

槽内に、オゾン含有空気を吐出できる散気部材を有するオゾンばっ気室と、最低水位の液水準から槽内液を汲み上げる揚水ポンプと、前記揚水ポンプに接続されてなるもので、汲み上げた液の一部を槽外へ移送するとともに、余剰液を前記オゾンばっ気室へ戻す流量調整装置とを設けてなる汚水の嫌気処理槽。
請求項１に記載の汚水の嫌気処理槽を備える汚水浄化槽。