JPH07241592A - 汚水の処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 原水中に高濃度の溶存酸素量を具有させて好
気性微生物による生物化学作用による浄化を図り、凝集
作用によって形成したフロックを超微細気泡で付着浮上
させて水面上での除去を可能にする。 【構成】 汚水処理領域にポンプを介装する循環経路を
接続すると共に、該循環経路の送り経路に流体を分散、
反転、渦流、剪断によって混合する流体混合装置４を介
装し、該流体混合装置４に流入する流体に空気を注入す
る空気注入装置を接続すると共に、流体に凝集剤を注入
する凝集剤注入装置を接続している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気の超微細気泡により
汚水中に含まれる各種物質を吸着浮上させると共に、水
中へ効率良く酸素を溶解させて好気性微生物による生物
化学作用による浄化を向上させる汚水の処理装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、生活および産業系等の汚水の処理
方法には種々のものがあり、このなかで一般的に使用さ
れる活性汚泥処理法は、汚水中へブロワー等によりエア
ーストーン、塩化ビニール等の多孔管、ポーラススラ
ブ、レオポルドブロック等を介して空気を吹き込んで空
気中の酸素を溶解させ、フロックを生成し、好気性微生
物を繁殖させて浄化するものであるが、しかしながら送
気される気泡の粒径は0.1ｍｍ以上であるため、気液接
触の面積が小さく、しかも汚水中での上昇速度が早いた
め気液接触時間が短時間であることにより、酸素溶解効
率が数％と低く、しかも直接比重の大きいフロックを浮
動させることができない等の諸欠点を有していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は原水中に高濃
度の溶存酸素量を具有させて好気性微生物による生物化
学作用による浄化を図り、凝集作用によって形成したフ
ロックを超微細気泡で付着浮上させて水面上での除去を
可能にする汚水の処理装置を提供せんとするものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来技術に
基づく酸素溶解効率、フロック浮上等の課題に鑑み、流
体混合装置によって流体中の空気を超微細気泡と成し、
酸素溶解効率を向上させると共に、超微細気泡によって
比重の大きいフロックを浮上させて除去を容易にするこ
とを要旨とする汚水の処理装置を提供して上記欠点を解
消せんとしたものである。

【０００５】生活および産業系の汚水の汚水処理領域の
原水をポンプによって循環経路を流動させる経路中に流
体を分散、反転、渦流、剪断によって混合する流体混合
装置を介装し、該流体混合装置に流入する流体に空気を
注入する空気注入装置を接続すると共に、流体に凝集剤
を注入する凝集剤注入装置を接続している。

【０００６】生活および産業系の汚水の原水収容槽と、
汚水処理領域と成す原水処理槽を設け、原水収容槽に粉
体状の凝集剤を注入する粉体凝集剤注入装置を接続し、
原水収容槽と原水処理槽間の流動経路である原水送り経
路中に流体を分散、反転、渦流、剪断によって混合する
流体混合装置を介装し、該流体混合装置に空気注入装置
を接続すると共に、流体に液体状の凝集剤を注入する液
体凝集剤注入装置を接続している。

【０００７】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明
すると、１は本発明に係る汚水の処理装置である第１の
処理装置であり、該第１の処理装置１は鉄、カルシウ
ム、マグネシウム等を多量に含む地下水、畜産糞尿汚水
等の生活および産業系の汚水の活性汚泥法による活性汚
泥処理槽、或いは前記汚水の流入による池、河川、湖、
沼等の汚水処理領域Ｘにポンプ２を介して循環経路３を
接続すると共に、該循環経路３の送り経路3aに流体混合
装置４を介装し、ポンプ２の入口側若しくは出口側に循
環経路２中を流動する環境水に吸引注入したり、加圧注
入したりするエジェクター、ブロアー、エアーコンプレ
ッサー等の空気注入装置５を接続している。

【０００８】又、ポンプ３の入口側若しくは出口には一
般的な沈澱処理法に使用される粉体若しくは液体又はこ
れらを組み合わせた凝集剤を注入する凝集剤注入装置６
を接続している。

【０００９】次に、第２の処理装置1aとしては、生活お
よび産業系の汚水を含む原水を収容する原水収容槽７
と、原水中に溶解している各種物質をフロックと成して
浮上させて除去する汚水処理領域Ｘと成す原水処理槽８
を設け、原水収容槽７に原水源に接続される原水供給ポ
ンプ９の出口側を接続すると共に、粉体状の凝集剤を注
入する粉体凝集剤注入装置6aを接続している。

【００１０】尚、原水収容槽７には原水中に粉体凝集剤
注入装置6aより注入された粉体状の凝集剤を均一に拡散
させるために、羽根を回転される撹拌装置（図示せず）
を設けることが好ましい。

【００１１】又、原水収容槽７と原水処理槽８はポンプ
２を介装した原水送り経路10により接続すると共に、該
原水送り経路10中におけるポンプ２の出口側には流体混
合装置４を介装し、ポンプ２の入口側若しくは出口側に
循環経路２中を流動する原水に吸引注入したり、加圧注
入したりするエジェクター、ブロアー、エアーコンプレ
ッサー等の空気注入装置５を接続している。

【００１２】又、空気注入装置５は原水送り経路10にお
ける原水処理槽８内の先端口に上方開口する空気吸入筒
11を設け、該空気吸入筒11内にブロワー12からの送給管
13を挿入する構成と成しても良い。

【００１３】又、原水送り経路10中におけるポンプ２の
入口側には液体状の凝集剤を注入する液体凝集剤注入装
置6bを接続している。

【００１４】又、原水処理槽８の底部に原水送り経路10
と接続される塩化ビニール、エアーストーン等の多孔
管、ポーラススラブ、レオポルドブロック等からなる分
散器14を均一に配設し、原水中に流体混合装置４によっ
て生成される超微細気泡を均一に分散させることができ
る。

【００１５】流体混合装置４は円筒状のケーシング15の
両端の開口部に夫々外周方向に突出するフランジ16、16
a が形成され、該フランジ16、16a に入口17および出口
18を中央に形成した蓋体19、19a を着脱自在に装着して
いる。

【００１６】20はケーシング15の中空内部に複数配列し
た混合エレメントであり、該混合エレメント20は図６、
図７に示す様に、互いに対向する面に前面開放の多角形
状の小室21、21a …をハニカム状に多数配列した大小２
枚の円板22、23を一組みとし、これを同心的に重合させ
ている。

【００１７】又、前記大径な円板22はケーシング15の内
径に密接する外径にて形成されると共に、中央に流通孔
24が穿設され、一方、小径な円板23の外径はケーシング
15の内周面から離間して該内周面との間に流通路25が形
成される大きさと成している。

【００１８】尚、小室21、21a …は多角形であれば良
く、例えば菱形と成しても良い。

【００１９】又、図８に示す様に大径な円板22の小室2
1、21a …と、小径な円板23の小室21、21a …とは互い
の小室21、21a …が対向する他の複数の小室21、21a …
に連通する様に位置を違えて配列されている。

【００２０】そして、これら混合エレメント20は互いに
同径の円板が隣接するように重ね合わせてケーシング15
の中空内部に直列的に配設する。

【００２１】又、ケーシング15の入口17および出口18に
流通孔24が対応するように両側には大径な円板22を配置
している。

【００２２】又、他の実施例としては、図10、図11に示
す様に、混合エレメント20を構成する大小２枚の円板2
2、23の中心部を除く夫々の小室21、21a …の底面中央
に、該小室21、21a …の上面の高さより低くした突起23
を設ける。

【００２３】次に本発明に係る汚水の処理装置の作用に
ついて説明すると、先ず、第１の処理装置１にあって
は、汚水処理領域Ｘの原水をポンプ２によって循環経路
３を流動させる過程にて大気中の空気を空気注入装置５
によって原水中に注入した流体を流体混合装置４によっ
て分散、反転、渦流、剪断作用による強力な気液接触に
て空気中の酸素を原水側に溶解移動させる混合を繰り返
すと共に、流体中の空気を超微細気泡と成して汚水処理
領域Ｘに返送すると、この超微細気泡化された空気は気
液接触の面積が著しく増大すると共に、上昇速度が極め
て遅くなるため気液接触時間が長時間となることによ
り、酸素の溶存量が飽和するまで高速に原水中に溶解さ
れ、上記流体混合装置４中での酸素溶解と相俟って高濃
度の溶存酸素量を具有させることができる。

【００２４】又、流体混合装置４に送給する流体には凝
集剤注入装置６によって粉体および液体状の凝集剤が混
入されており、しかもかかる凝集剤は流体混合装置４の
前記混合作用によって均一に混合されていることによ
り、粉体状の凝集剤が凝集の核となって液体状の凝集剤
とによる凝集作用によって原水中に溶解している各種物
質がフロック化され、かかるフロックを未溶解で残存し
た超微細気泡の表面張力、電解吸着力によって付着させ
て浮上させる。

【００２５】次に、第２の処理装置1aにあっては、原水
を原水供給ポンプ９よって原水収容槽７に収容すると共
に、該原水収容槽７に粉体状の凝集剤を粉体凝集剤注入
装置6aによって投入して均一に撹拌混合させ、かかる原
水をポンプ２によって原水処理槽８に流動させる過程に
て大気中の空気を空気注入装置５および空気吸入筒11に
よって原水中に注入した流体を流体混合装置４によって
分散、反転、渦流、剪断作用による強力な気液接触にて
空気中の酸素を原水側に溶解移動させる混合を繰り返す
と共に、流体中の空気を超微細気泡と成して汚水処理領
域Ｘである原水処理槽８に送給すると、上記と同様なる
作用によってフロックを生成させて浮上させ、原水処理
槽８に設ける排出口27より系外へ自然排出したり、適宜
吸引装置（図示せず）を介して排出口27より系外へ強制
排出する。

【００２６】ここで、好気性微生物は流体混合装置４に
よって得られた高濃度の溶解酸素を有するため、かかる
酸素によって好気性微生物の環境が向上して生物化学作
用が効率良く行われる。

【００２７】ここで、空気の超微細気泡化について説明
すると、酸素を含んだ大気中の空気と、原水の２種類の
流体をポンプ２、空気注入装置５を介して流体混合装置
４の入口17からケーシング15の中空内部に圧送すると、
図５に示す矢印のように上流側の混合エレメント20の流
通孔24からその内部に達し、小径な円板23により直進進
路を妨げられて方向を変え、互いに連通する小室21、21
a …を経て中央部から外側に向かって放射状に分散、蛇
行しながら移動する。

【００２８】かかる移動時においては、小室21、21a …
を構成する複数の側壁に衝突して流れは複雑に反転し、
渦流となると共に、流体の小室21、21a …への流入時に
は、該小室21、21a …の鋭角な側壁を通過する際の対流
現象化によって流体に剪断力が働き、流体中の空気は順
次超微細球状化される。

【００２９】この様に、上流側の混合エレメント20を通
過することによって分散、反転、渦流、剪断作用を繰り
返しながらケーシング15の内周面に到達した流体は、そ
のケーシング15の内周面と小径な円板23とによって形成
された流通路25から下流側の混合エレメント20の各小室
21、21a …に入り、上述の様な分散、反転、渦流、剪断
作用を繰り返しながら中央部に集合され、再び流通孔24
から下流側の混合エレメント20に入り、そして再度各小
室21、21a …を経ながら中央部から外側に向かって放射
状に分散、蛇行を繰り返しつつ順次混合エレメント20の
内部を移動し、最終的に出口18より空気の超微細気泡を
含んだ流体として排出されるのである。

【００３０】空気における超微細気泡の粒径について
は、流体の移動距離により比例的に増加する分散、反
転、渦流、剪断作用によって順次細分化されるのであっ
て、本実施例の流体混合装置４では、図６、７に示す大
小２枚の円板22、23の外径を10〜15ｃｍとして混合エレ
メント20を５組〜20組を組み合わせ、送気圧力を１〜８
Ｋｇ／ｃｍ² 、送水量13〜22リットル／分、送気量３〜
10リットル／分にて行った処、粒径１〜５ミクロン程度
の大きさと成った。

【００３１】又、全水量を３００リットル、送気圧力を
４〜８Ｋｇ／ｃｍ² 、送気量を４〜８リットル／分にて
酸素溶解効率を測定した処、図12に示す様に約29〜79％
となり、高効率であることが認められ、又送気量が少な
いほど効率がよく、送気圧が高いほど効率がよいことも
認められる。

【００３２】又、小室21、21a …に突起26を設けること
により、流体の流れに乱れを積極的に生じさせることが
可能となり、一層混合効率を高めることができ、又突起
26を中心部に近づくに従って順次小さくすることによ
り、各小室21、21a …の容積を均一化し、スムーズな流
体の流れを確保できる。

【００３３】流体混合装置４は上記の様に全く駆動およ
び可動部を有していないため、構造が簡素となり、コン
パクト化も容易となり、しかも混合効率も極めて高く、
かつ気体の超微細気泡化も簡単に行うことができると共
に、流体が径方向に拡散したり、中心側へ集中し、且つ
屈曲流路であるため狭い容積内で流体の混合に必要な流
動距離を充分に確保できる利点を奏する。

【００３４】

【発明の効果】要するに本発明は、汚水処理領域Ｘにポ
ンプ２を介装する循環経路３を接続すると共に、該循環
経路３の送り経路3aに流体を分散、反転、渦流、剪断に
よって混合する流体混合装置４を介装し、該流体混合装
置４に流入する流体に空気を注入する空気注入装置５を
接続したので、循環経路３中を流動する空気と原水の流
体は流体混合装置４の混合作用により空気中の酸素は原
水側に溶解移動されると共に、空気を超微細気泡と成し
て原水中に送ることができ、これによって超微細気泡化
された空気は気液接触の面積が著しく増大すると共に、
上昇速度が極めて遅くなるため気液接触時間が長時間と
なることにより、酸素の溶存量が飽和するまで高速に原
水中に溶解でき、流体混合装置４中での酸素溶解と相俟
って高濃度の溶存酸素量を具有できることにより、原水
中の好気性微生物に充分な酸素を供給できるため、生物
化学作用による浄化を効率良く行うことができる。

【００３５】又、流体に凝集剤を注入する凝集剤注入装
置６を接続したので、流体混合装置４に送給する流体に
は凝集剤注入装置６によって粉体および液体状の凝集剤
が混入されており、かかる凝集剤は流体混合装置４の前
記混合作用によって均一に混合されていることにより、
粉体状の凝集剤が凝集の核となって液体状の凝集剤とに
よる凝集作用によって原水中に溶解している各種物質を
フロック化し、かかるフロックを未溶解で残存した超微
細気泡の表面張力、電解吸着力によって付着させて浮上
させることにより、沈下しやすいフロックを水面上で簡
易に除去できる。

【００３６】又、生活および産業系の汚水を含む原水を
収容する原水収容槽７と、原水中の浮遊物質を除去する
汚水処理領域Ｘと成す原水処理槽８を設け、原水収容槽
７に粉体状の凝集剤を注入する粉体凝集剤注入装置6aを
接続し、原水収容槽７と原水処理槽８はポンプ２を介装
した原水送り経路10により接続すると共に、該原水送り
経路10中に流体を分散、反転、渦流、剪断によって混合
する流体混合装置４を介装し、流体混合装置４に流入す
る流体に空気を注入する空気注入装置５を接続すると共
に、流体に液体状の凝集剤を注入する液体凝集剤注入装
置6bを接続したので、上記と同様なる作用効果を、区画
した原水収容槽７と原水処理槽８内で行うことができ、
これによって任意な場所に設置でき、しかも凝集剤を粉
体と液体を個別に供給していることにより、配合割合の
調整を簡易にできる等その実用的効果甚だ大なるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る汚水の処理装置のシステム図であ
る。

【図２】同上他の実施例のシステム図である。

【図３】同上原水処理槽の平面図である。

【図４】同上原水処理槽の他の実施例の平面図である。

【図５】流体混合装置全体の断面図である。

【図６】混合エレメントを構成する大径な円板の斜視図
である。

【図７】混合エレメントを構成する小径な円板の斜視図
である。

【図８】流体混合装置全体の要部を示す拡大断面図であ
る。

【図９】流体混合装置全体の要部の他の実施例を示す拡
大断面図である。

【図１０】流体混合装置全体の要部の他の実施例を示す
拡大断面図である。

【図１１】流体混合装置全体の要部の他の実施例を示す
拡大断面図である。

【図１２】流体混合装置による酸素溶解効率のグラフで
ある。

【符号の説明】

２ ポンプ ３ 循環経路 ４ 流体混合装置 ５ 空気注入装置 ６ 凝集剤注入装置 6a 粉体凝集剤注入装置 6b 液体凝集剤注入装置 ７ 原水収容槽 ８ 原水処理槽 10 原水送り経路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生活および産業系の汚水の汚水処理領域
   にポンプを介装する循環経路を接続すると共に、該循環
   経路の送り経路に流体を分散、反転、渦流、剪断によっ
   て混合する流体混合装置を介装し、該流体混合装置に流
   入する流体に空気を注入する空気注入装置を接続したこ
   とを特徴とする汚水の処理装置。
2. 【請求項２】 生活および産業系の汚水の汚水処理領域
   にポンプを介装する循環経路を接続すると共に、該循環
   経路の送り経路に流体を分散、反転、渦流、剪断によっ
   て混合する流体混合装置を介装し、該流体混合装置に流
   入する流体に空気を注入する空気注入装置を接続すると
   共に、流体に凝集剤を注入する凝集剤注入装置を接続し
   たことを特徴とする汚水の処理装置。
3. 【請求項３】 生活および産業系の汚水を含む原水を収
   容する原水収容槽と、原水中の浮遊物質を除去する汚水
   処理領域と成す原水処理槽を設け、原水収容槽に粉体状
   の凝集剤を注入する粉体凝集剤注入装置を接続し、原水
   収容槽と原水処理槽はポンプを介装した原水送り経路に
   より接続すると共に、該原水送り経路中に流体を分散、
   反転、渦流、剪断によって混合する流体混合装置を介装
   し、該流体混合装置に流入する流体に空気を注入する空
   気注入装置を接続すると共に、流体に液体状の凝集剤を
   注入する液体凝集剤注入装置を接続したことを特徴とす
   る汚水の処理装置。