JP2000140887A

JP2000140887A - 汚水の浄化処理方法及び装置

Info

Publication number: JP2000140887A
Application number: JP10325687A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Fukuoka; 勝巳福岡
Original assignee: MIYAJI KAKEN KK
Current assignee: MIYAJI KAKEN KK
Priority date: 1998-11-16
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 2000-05-23

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的小さな設備面積で排水浄化時間の短縮
と臭気の効率的な除去ができる汚水処理装置及び方法を
提供する。【解決手段】処理対象の原液と凝集剤とを混合攪拌す
る攪拌槽４と、原液と凝集剤の混合液から固形分を凝集
させながら沈澱させる沈澱槽５，６，７と、沈澱槽７の
上端側に流路を接続し混合液の上澄み液を受け入れる曝
気・吸着槽８とを備え、攪拌槽４は、複数の槽に分割す
るとともに各槽に供給された原液と凝集剤との混合液を
バッチ式として沈澱槽５に排出操作可能とし、曝気・吸
着槽８は、下向き傾斜の複数段の流路を上下方向に間隔
を開けて蛇行状に形成するとともに、流路の表面に前記
上澄み液の流下方向に向け波形状とした臭気等の吸着層
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば廃水及び
下水及びし尿等の各種の汚水の浄化処理に係り、特に凝
集剤を用いた凝集沈殿による浄化の促進及び活性炭を用
いた臭気や色の除去と曝気との同時進行による無臭・透
明化の促進が得られるようにした汚水の浄化処理方法及
びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の雑排水やし尿等の汚水の処理設備
は、汚水中に含まれた固形分を沈殿槽内で沈殿させた後
にエアレーションタンク内で曝気し、必要に応じて二次
沈殿及び二次曝気を繰り返した後に、塩素消毒棟で塩素
消毒した後に放流するというのがその基本的な構造であ
る。このような処理設備において、都市下水や有機性排
水の高級処理技術として活性汚泥法が現在のところ多用
されている。

【０００３】この活性汚泥法は、排水に含まれている各
種の有機物を培養基として、溶存酸素を利用して生物の
混合集団を連続培養し、汚染性有機物を凝集，吸着，酸
化分解，沈殿によって除去するというものである。すな
わち、曝気槽内で排水のＢＯＤ成分と浄化微生物の比率
が一定となるように操作し、溶存酸素を利用してＢＯＤ
成分と異種個体群の微生物によって構成されるフロック
とを十分に接触させてこれを好気的に酸化及び分解する
ことで汚水が浄化処理される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】活性汚泥法は水処理の
分野では有効な手段である一方で、生物反応を利用する
ために化学反応に比べて処理速度が遅いことが一つの難
点である。この処理速度が遅いことは、大量の汚水を処
理しなければならない設備であれば、処理槽も大型化す
る必要があり設備の設置面積も増大する。そして、この
ように設備を大型化しても、生物反応速度には上限があ
るので、汚水の処理量を設備の大きさに相当する程度ま
で増加させることは困難である。

【０００５】また、し尿を多く含む下水の場合では固形
分の除去及び汚水の浄化だけでなく、臭気や色の除去が
重要である。この臭気及び色の除去には、活性炭による
吸着法が従来から有効な手段として採用されている。こ
の活性炭による吸着は、活性炭を充填した吸着槽を利用
したもので、排水はこの吸着槽の中の活性炭の層に浸透
して抜けていくときに臭気と色とが除去される。

【０００６】しかしながら、従来の吸着槽では槽の中に
排水が閉じた容器の中に充填されるようにして供給され
るので、排水のほとんどは空気に触れない状態で流れ去
る。このため、活性炭によって吸着できなかった臭気は
空気中に放散されずに排水の中に含まれたまま放水さ
れ、臭気の除去は十分ではない。

【０００７】このように従来の活性汚泥法による汚水の
浄化ではその処理時間が長くなることや、閉じた容器内
で活性炭を利用した臭気除去では臭気が残ってしまう傾
向にある。この処理時間や臭気の問題については、たと
えば浄化や臭気除去の過程を繰り返せるように設備を大
型化すれば一応の対策となる。しかしながら、現状にお
いても設備面積は大きいことからこれ以上の敷地面積を
充当することは土地事情からも難しい。

【０００８】本発明において解決すべき課題は、比較的
小さな設備面積で排水浄化時間の短縮と臭気の効率的な
除去ができる汚水処理装置及び方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の汚水の浄化処理
方法は、処理対象の原液と凝集剤とを混合攪拌する工程
と、前記混合攪拌の工程の後に前記原液に含まれた固形
分を前記凝集剤により凝集沈澱させる工程と、前記凝集
沈澱の工程の後に前記原液の上澄み液に対し曝気操作と
臭気等の吸着操作とを同時に実行する工程とを含むこと
を特徴とする。

【００１０】また、本発明の汚水の浄化処理装置は、処
理対象の原液と凝集剤とを混合攪拌する攪拌槽と、前記
攪拌槽から前記原液と凝集剤の混合液から固形分を凝集
させながら沈澱させる単一または複段の沈澱槽と、前記
沈澱槽の上端側に流路を接続し前記混合液の上澄み液を
受け入れる曝気・吸着槽とを含み、前記攪拌槽は、複数
の槽に分割するとともに各槽に供給された前記原液と凝
集剤との混合液をバッチ式として前記沈澱槽に排出操作
可能とし、前記曝気・吸着槽は、下向き傾斜の複数段の
流路を上下方向に間隔を開けて蛇行状に形成するととも
に、前記流路の表面に前記上澄み液の流下方向に向け波
形状とした臭気等の吸着層を備えたことを特徴とする。

【００１１】このような構成の浄化処理装置において、
前記吸着層は、前記流路の表面に搭載され互いの配列に
よって流線方向に波形状の流路両面を形成するパッケー
ジと、前記パッケージに収納された木炭または活性炭と
を含み、前記パッケージには流線方向に臨む面に前記上
澄み液の通過が可能な開口を備えたものとすることがで
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施の形態によ
る汚水処理装置の概略を示す側面図、図２は概略平面図
であり、この例ではし尿を含む下水を処理対象とする。

【００１３】図において、汚水処理装置は下水が供給さ
れ水分と固形分を攪拌混合するための原液攪拌槽１と、
下水を浄化する凝集剤を供給するための凝集剤タンク２
とを付設し、その他の装置を搭載したフレーム３とから
構成されたものである。原液攪拌槽１はモータ１ａによ
って回転する攪拌羽根１ｂをそれぞれ２台ずつ配置した
もので、水分と固形分とを攪拌混合したものを原液供給
管１ｃから圧送ポンプ（図示せず）等を利用して送り出
す。また、凝集剤タンク２は下水の浄化を促進する凝集
剤（その組成等については後述する）を溜めてその下端
に接続した凝集剤供給管２ａに組み込んだ切り出し弁２
ｂによってほぼ定量供給可能としたものである。そし
て、フレーム３には、下水の原液と凝集剤とを攪拌混合
するための攪拌槽４，一次沈殿槽５，二次沈澱槽６，三
次沈澱槽７，曝気・吸着槽８がそれぞれ順に配列されて
いる。

【００１４】攪拌槽４は図２に示すように、同じ大きさ
の第１，第２，第３の槽４ａ，４ｂ，４ｃに分割され、
それぞれに原液供給管１ｃ及び凝集剤供給管２ａが接続
されている。原液供給管１ｃは第１〜第３の槽４ａ〜４
ｃへの管路に開閉及び流量調整のためのバルブユニット
１ｄを備え、凝集剤供給管２ａもそれぞれの管路に開閉
及び流量調整のためのバルブユニット２ｃを備えてい
る。これらのバルブユニット１ｄ，２ｃはいずれも電磁
弁を利用したもので、設備全体を制御するコントローラ
（図示せず）によって動作し、第１〜第３の槽４ａ〜４
ｃのそれぞれに流量調整した原液と凝集剤とを供給す
る。

【００１５】攪拌槽４の第１〜第３の槽４ａ〜４ｃと一
次沈殿槽５との間には供給ヘッダー４ｄを設ける。この
供給ヘッダー４ｄは第１〜第３の槽４ａ〜４ｃにそれぞ
れに連通する管路に電磁開閉弁を利用した切り出し弁４
ｅを備え、これらの切り出し弁４ｅの開閉操作によって
第１〜第３の槽４ａ〜４ｃのうちいずれか一つの槽だけ
を一次沈澱槽５に連通させる。すなわち、第１〜第３の
槽４ａ〜４ｃにはそれぞれ原液と凝集剤とがそれぞれ一
定量ずつ供給されて攪拌混合されるが、たとえば一つの
槽だけであれば、攪拌混合したものを処理し終えたとき
に再び原液と凝集剤とを送り込んで攪拌を再開する操作
となる。これに対し、第１〜第３の槽４ａ〜４ｃを備え
ることで、各槽４ａ〜４ｃの中で十分に攪拌されたもの
をバッチ式として一次沈澱槽５へ供給でき、一次沈澱槽
５内での沈澱速度を一様に制御できる。

【００１６】一次沈澱槽５は、下端側を先細りさせたホ
ッパ状の容器であり、その上端部であって供給ヘッダー
４ｄの真下にトレー５ａを配置するとともに、このトレ
ー５ａのほぼ中央に下降管５ｂを備えている。二次沈澱
槽６は、一次沈澱槽５のトレー５ａよりも低いレベルと
したガイドトレー６ａとこれに連結した下降管６ｂとを
備えたものである。ガイドトレー６ａは一次沈殿槽５の
内部に連通し、自身のレベルを超える原液と凝集剤との
混合液の流れ込みを許し、下降管６ｂから底部側に供給
する。そして、二次及び三次の沈澱槽６，７はそれぞれ
邪魔板６ｃ，７ａを備え、これらの邪魔板６ｃ，７ａに
よって流れを上向き及び下向きに変え、最終段で第３沈
澱槽７の上端から曝気・吸着槽８に排出される。

【００１７】一次〜三次の沈澱槽５〜７の内部では固形
分が沈殿するので、この沈殿固形物を定期的に取り出し
てケーキとして回収するため、これらの沈澱槽５〜７の
それぞれの底部には固形分回収管９を接続する。これら
の固形分回収管９はそれぞれ電磁開閉弁９ａを備えると
ともに、１本の集合管９ｂに接続されたものである。そ
して、この集合管９ｂには固形物に含まれた有機物を殺
菌して浄化するための殺菌装置９ｃを備えるとともに、
終端には固形物を圧縮してケーキ状とするための圧縮装
置９ｄを設ける。なお、殺菌装置９ｃは有機物に紫外線
を照射して殺菌するものであればよく、圧縮装置９ｄは
供給された固形分をピストン等で圧縮できるものとすれ
ばよい。

【００１８】曝気・吸着槽８は、三次沈殿槽７の上端部
に流路を接続したもので内部を外気に開放した通気構造
を持ち、内部に多数のガイドプレート８ａを上下に間隔
を開けて配列している。最も上に位置しているガイドプ
レート８ａは三次沈澱槽７側が高くて左端側に向けて緩
やかに下に傾斜し、上から２番目のガイドプレート８ａ
は逆に左端側が高くて三次沈澱槽７側が低くなる傾斜と
して配置されている。そして、３番目からも下も同様の
関係として配列され、最下段のガイドプレート８ａは左
端側に向けて下向きに傾斜している。このようなガイド
プレート８ａの配列によって、三次沈澱槽７の上端から
の浄化済みの処理水は左右に迂回を繰り返しながら蛇行
して流れ、最下段のガイドプレート８ａの左端から排水
管８ｂを経由して排出される。

【００１９】図３は最上段のガイドプレート８ａと三次
沈澱槽７との接続部分を下流側から見た要部の正面図で
あり、三次沈澱槽７が曝気・吸着槽８に臨む側壁７ｂの
上端には多数の堰７ｃを突起状に形成し、この堰７ｃど
うしの間から処理水をガイドプレート８ａの上に流し落
とす構造となっている。そして、ガイドプレート８ａに
はその最下段のものを除いて処理水から色及び臭気を取
り除くための木炭１０を充填したパッケージ１１を搭載
する。

【００２０】図４はパッケージ１１とこれに充填した木
炭１０の詳細であって、パッケージ１１はたとえば薄肉
の合成樹脂を素材とした三角形の開口断面を持つ容器で
あり、２辺の外壁であって処理水の上流側及び下流側を
向く面に多数の開口１１ａを開けたものである。木炭１
０は従来から使用されている一般的なものであり、パッ
ケージ１１の中に高密度で充填されている。そして、パ
ッケージ１１は、図３に示すようにガイドプレート８ａ
の上に搭載したときにこのガイドプレート８ａ上を流れ
る処理水の水位よりも少し低くなる程度の大きさを持
ち、図１に示すようにガイドプレート８ａの全長に互い
に接触させた状態で配列されている。

【００２１】ここで、本発明の汚水処理装置において使
用する凝集剤としては、石膏、硫酸アルミニウム、リン
酸水素ナトリウム、炭酸ソーダ、アルキル酸ソーダ及び
アクリル酸ソーダとアクリルアミドの共重合物を、重量
比で６５〜７５：１０〜２０：０．５〜１．５：７〜１
３：０．５〜１．５：２〜５の割合で混合し、無機材料
が９５重量％以上を占める組成とする。このような組成
の凝集剤においては、石膏は固形分の表面を覆って粒子
径を大きくして水から分離させやすくし、硫酸アルミニ
ウムは固形分の沈降を促進させるのに有効である。ま
た、リン酸水素ナトリウムは金属成分の沈降を促進し、
炭酸ソーダはｐＨの調整に貢献し、アルキル酸ソーダは
分散剤として作用し、アクリル酸ソーダとアクリルアミ
ドの共重合物は大きくなった固形分粒子を更に会合して
より大きな凝集フロートを形成する役目を果たす。そし
て、本発明者等は、これらの組成を先の配合比の関係と
することによって、それぞれの組成が持つ作用を十分に
発揮して凝集剤として好適に利用できることを確認し
た。

【００２２】以上の構成において、原液攪拌槽１及び凝
集剤タンク２からそれぞれ原液及び凝集剤が攪拌槽４に
供給される。このとき、攪拌槽４の第１〜第３の槽４ａ
〜４ｃの全てに原液と凝集剤とを供給し、それぞれ攪拌
羽４ａ−１，４ｂ−１，４ｃ−１を回転駆動して攪拌を
続ける。そして、たとえば第１の槽４ａから一次沈澱槽
５に切り出している期間も、第２及び第３の槽４ｂ，４
ｃでは攪拌を継続し、第１の槽４ａ内の処理水がなくな
ったときには第２の槽４ｂ内の処理水を一次沈澱槽５に
切り出すと同時に空になった第１の槽４ａには新たに原
液と凝集剤を供給して攪拌する。このように、原液と凝
集剤とを第１〜第３の槽４ａ〜４ｃの３個の槽を利用し
て攪拌と一次沈澱槽５への切り出しを独立してバッチ操
作でき、一次沈澱槽５には常に十分に攪拌された原液と
凝集剤の混合液が供給される。

【００２３】第１〜第３の槽４ａ〜４ｃでは、高速回転
する攪拌羽根４ａ−１，４ｂ−１，４ｂ−１の回転によ
って原液と凝集剤とが強制攪拌され、凝集剤によってマ
イクロフロックが短時間で形成されて成長していく。こ
れにより、原液に含まれた固形分の粒子と凝集剤との接
触度合いを向上させることができ、固形分粒子を凝集剤
によって完全に捕捉することにより、マイクロフロック
の短時間のうちでの形成を促すことができる。

【００２４】第１の槽４ａ内で一定時間攪拌された処理
水は切り出し弁４ｅの操作によってて供給ヘッダー４ｄ
から一次沈澱槽５に排出される。この一次沈澱槽５内で
は、その内容積が大きくて攪拌もないので、マイクロフ
ロックの成長が更に促されてフロックが次第に形成され
ていくと同時に沈降する。

【００２５】このように、第１の槽４ａ内で攪拌するこ
とによりマイクロフロックを短時間で形成させ、一次沈
澱槽５内で適度な大きさのフロックに成長させることが
できる。したがって、マイクロフロックを核として大き
なフロックの成長が促され、これにより最終的なフロッ
ク形成までの時間すなわち凝集沈降が完了するまでの時
間が短縮されることになる。

【００２６】一次沈澱槽５内の上澄み液は二次沈澱槽６
へ流れ込み、更に三次沈澱槽７へ至る。このとき、処理
液の流れは邪魔板６ｃ，７ａによって上向き及び下向き
の流れを繰り返し、成長したフロックによって沈澱が促
され、清浄化された上澄み液が図３で示した堰７ｃの間
から曝気・吸着槽８側へ排出される。そして、各沈澱槽
５〜７の底部に堆積した固形分は、電磁開閉弁９ａを定
期的に開くことにより、固形分回収管９に排出され、殺
菌装置９ｃで殺菌処理された後に圧縮装置９ｄによって
ケーキ状に形成される。

【００２７】このように攪拌槽４の第１〜第３の槽４ａ
〜４ｃに供給された原液と凝集剤とが混合された処理水
は、各槽４ａ〜４ｃごとに順に固形分を沈澱させた後
に、曝気・吸着槽８に送られる。そして、この曝気・吸
着槽８内では、処理水はガイドプレート８ａの上を流れ
て行く間にパッケージ１１内の木炭１０に接触するとと
もに空気に曝されながら流れていく。このような処理水
の流れにおいて、ガイドプレート８ａは上下に多数配列
されていて流れが長い距離を迂回して蛇行するので、木
炭１０との接触が十分に行われ処理水からの臭気及び色
が効率的に除去される。そして、図３から明らかなよう
に、ガイドプレート８ａの表面を伝う処理水の表面は、
空気に曝されしかも三角形状のパッケージ１１の配列に
より波形となっている面を流れるので、処理水は活発に
空気と接触を繰り返す。このため、処理水に溶存してい
る不要なガスや揮発性物質は速やかに空気中に拡散され
る。また、曝気・吸着槽８を外気が自由に出入りできる
ような構造としておけば、曝気による空気中の酸素の処
理水中への溶解も促されるので、有機物の吸着が進行し
て臭気がより効果的に除去される。

【００２８】このように、本発明の汚水処理装置では、
凝集剤を添加することにより、特に一次沈澱槽５内での
固形分の沈澱時間を大幅に短縮でき、活性汚泥法に比べ
ると処理時間が短くなる。また、曝気・吸着槽８内では
木炭１０による臭気の吸着と同時に空気との接触によっ
て臭気の拡散と酸素の溶解が進み、臭気除去と有機物の
吸着とが効率的に達成される。

【００２９】なお、以上の実施の形態では、臭気等の吸
着用として木炭を例としたが、これに活性炭を用いるこ
ともできる。活性炭は比較的に小さい粒子なので処理水
との接触面積を広くして臭気の吸着には最適であるが、
大量の処理水を取り扱う設備では、先に示したパッケー
ジ１１内に捕捉されやすい木炭を使用するほうが好まし
い。

【００３０】

【発明の効果】本発明では、凝集剤を用いる凝集沈澱に
より有機物固形分を沈澱除去するので、処理時間が大幅
に短縮され、この沈澱除去後に木炭による色及び臭気の
吸着と曝気処理とを同時に行わせるので、臭気の拡散と
酸素の溶解による残存有機物の吸着が促進され、臭気を
十分に取り除いた透明度の再生処理水が得られる。

【００３１】また、原液と凝集剤とを混合攪拌する攪拌
槽を複数の槽に分割して各槽からバッチ式で沈澱槽に供
給する装置の構成とした場合では、凝集剤と十分に攪拌
された原液が常に沈澱槽に供給されるので、沈澱槽での
沈澱時間をより一層短縮できる。そして、曝気・吸着槽
の流路を上下方向に蛇行状に構成すると、曝気及び臭気
の除去の行程を長くできると同時に設置床面積も小さく
て済み、設備面積も縮小できる。

【００３２】更に、吸着・曝気槽の木炭による吸着層を
波形状に連続するような形状のパッケージとその中に収
納した木炭または活性炭とから構成したものでは、流下
する上澄み液を波立たせて空気との接触を促すことがで
き、不要なガスや揮発性物質を大気に放散でき、臭気の
除去率が高くなる。また、木炭をパッケージの中に収納
することで、流路面への設置も容易になり、逆洗や交換
作業の負担も軽減される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚水処理装置の概要を示す側面図で
ある。

【図２】図１の汚水処理装置の概要を示す平面図であ
る。

【図３】三次沈澱槽の側壁に設ける堰とガイドプレー
トの要部を下流側から見た概略図である。

【図４】ガイドプレートに搭載する木炭用のパッケー
ジであって、（ａ）は処理水の流れ方向に見た要部の正
面図、（ｂ）は縦断面図である。

【符号の説明】

１原液攪拌槽１ａモータ１ｂ攪拌羽根１ｃ原液供給管２凝集剤タンク２ａ凝集剤供給管２ｂ切り出し弁２ｃバルブユニット３フレーム４攪拌槽４ａ第１の槽４ｂ第２の槽４ｃ第３の槽５一次沈澱槽６二次沈澱槽７三次沈澱槽８曝気・吸着槽８ａガイドプレート９固形分回収管９ａ電磁開閉弁９ｂ集合管９ｃ殺菌装置９ｄ圧縮装置１０木炭１１パッケージ１１ａ開口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｃ０２Ｆ 1/28 Ｆ 1/52 ＺＡＢ 1/52 ＺＡＢＥ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理対象の原液と凝集剤とを混合攪拌す
る工程と、前記混合攪拌の工程の後に前記原液に含まれ
た固形分を前記凝集剤により凝集沈澱させる工程と、前
記凝集沈澱の工程の後に前記原液の上澄み液に対し曝気
操作と臭気等の吸着操作とを同時に実行する工程とを含
むことを特徴とする汚水の浄化処理方法。
【請求項２】処理対象の原液と凝集剤とを混合攪拌す
る攪拌槽と、前記攪拌槽から前記原液と凝集剤の混合液
から固形分を凝集させながら沈澱させる単一または複数
の沈澱槽と、前記沈澱槽の上端側に流路を接続し前記混
合液の上澄み液を受け入れる曝気・吸着槽とを含み、前
記攪拌槽は、複数の槽に分割するとともに各槽に供給さ
れた前記原液と凝集剤との混合液をバッチ式として前記
沈澱槽に排出操作可能とし、前記曝気・吸着槽は、下向
き傾斜の複数段の流路を上下方向に間隔を開けて蛇行状
に形成するとともに、前記流路の表面に前記上澄み液の
流下方向に向け波形状とした臭気等の吸着層を備えたこ
とを特徴とする汚水の浄化処理装置。
【請求項３】前記吸着層は、前記流路の表面に搭載さ
れ互いの配列によって流線方向に波形状の流路両面を形
成するパッケージと、前記パッケージに収納された木炭
または活性炭とを含み、前記パッケージには流線方向に
臨む面に前記上澄み液の通過が可能な開口を備えたこと
を特徴とする請求項２記載の汚水の浄化処理装置。