JP2676143B2 - 余剰汚泥処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、廃水の主として好気性菌を用いた生物学的
処理により発生する余剰汚泥を主として嫌気性菌を用い
て処理するための装置に関する。 ＜従来の技術＞ 廃水を曝気槽を用いて活性汚泥処理等の好気性処理
（生物学的処理）をした場合、余剰汚泥が多量に発生す
る（用水廃水便覧編集委員会編「用水廃水便覧改訂二
版」（昭和48−10−30）丸善、p422）。活性汚泥処理に
より発生した余剰汚泥は、好気性処理（好気性消化：接
触酸化分解）が行えなかった結果物であり、好気性処理
を再度行っても余剰汚泥の量は余り減らない。 このため、通常、上記余剰汚泥の処理は、脱水機を用
いて、濃縮・脱水処理により、ケーキ状にして投棄して
いた。余剰汚泥を、無処理を投棄することは、悪臭が広
範囲に拡散しやすいとともに、多額の費用がかかるため
である。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ しかし、上記脱水機を用いる方法は、脱水機がイニシ
アルコスト・ランニングコストともに高価であるととも
に、多量のケーキ状余剰汚泥の発生を伴ない、やはり悪
臭の広範囲な飛散をもたらすという問題点があった。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明者は、上記問題点を解決するために、鋭意開発
に努力をした結果、本発明者が先の特願昭62−75388号
（本願出願時未公開：特開昭63−44996号、特許第25641
31号）に係る特許願において提案した表面曝気浸漬濾床
水処理装置を余剰汚泥処理装置に適用すればよいことを
見出し下記構成の本発明に想到し得た。 処理槽の上部に水車を回転可能に固定し、水車の水掻
き出し部材のすぐ下部より処理槽の幅全域にわたり下方
が開放されている回流仕切板を設けて、前記水車の水掻
き出し部材の一部が水没する位置に水位を調節し、水車
の回転により回流仕切板を境にして回流を発生させるよ
うにし、さらに、回流仕切板の少なくとも一側に前記浸
漬濾床が配された構成において、 前記浸漬濾床は、複数の濾床要素が垂直方向で相互に
平行に配設されて形成され、 前記濾床要素は、複数の樹脂製の扁平網管が、枠体に
又は上側保持棒と錘を兼ねる下側保持棒との間に張設さ
れたものである、ことを特徴とする。 ＜実施例＞ 以下本発明の諸実施例を図例に基づいて説明をする。 第１〜３図に示す実施例は、処理槽１の上部に水平に
水車３を固定し、水車の水の掻き出し部材６のすぐ下部
より処理槽の底部へ向けて回流仕切板２を処理槽底部よ
り回流仕切板のたての長さの１〜３割程度の隙間を空け
て設置してある。 水車３の回転により、水は掻き出し部材６によって次
から次へと掻き出される。このとき、水車３の下部と回
流仕切板２との間にはわずかな隙間しか存在しないの
で、掻き出された水は戻ることが出来ず、掻き出された
側の水位が上り、掻き取られた側の水位は下るため、掻
き出された水は回流仕切板２の底部開口部を通り戻るこ
とになり処理槽内に回流７が生じる。なお、この実施例
では、水車３と水槽壁との隙間から逆戻りを防ぐための
逆流阻止板８が設けられ、より効果的に回流７が生じる
ようになっている。 上記処理槽内において回流仕切板２の一側に、余剰汚
泥負荷に応じて一定間隔を空けて数多くの濾床要素4a,4
bを設置して浸漬濾床４とされ、回流により繰返し、余
剰汚泥が接触処理可能とされている。また、水車３の軸
心より若干下方に流入部10aが、略同一高さ位置（必然
的ではない）に流出部10bがそれぞれ位置し、途中に濾
過膜Ｆを備えた排水管10を有する（この排水管10は水位
調整流管を兼ねる）。ここで、上記濾過膜Ｆとしては、
不織布，濾紙，フエルトなどの炉材で構成されたものを
使用し、容易に取り替え可能としておく。 浸漬濾床４を処理槽１に設置する部位は上記に限られ
ず、第４図の如く、回流仕切板２の両側の浸漬濾床４と
したり（余剰汚泥は比較的低濃度とした場合に適す
る）、第５図の如く、複数本の水車を処理槽の両側に設
置し、両側の回流仕切板２との間に浸漬濾床４を設けた
り（回流７を多く必要とする余剰汚泥を高濃度とした場
合に適する）できる。 また、第６図に示すものは、処理槽１を深くして、回
流仕切板２を長くすることにより、いわゆるデープシヤ
フト方式により、設置面積の少ない大容量の処理槽とし
たものである（スペースのないところでは非常に有
効）。この実施例で余剰汚泥が高濃度の場合において、
水車の取り付け本数が設置スペースの点で限定され、回
流７量が不足と思われるときは、水車の回転数を上げれ
ばよい。さらに、嫌気性菌（通性嫌気性菌を含む）によ
る処理とともに好気性菌による処理も促進したい場合
は、図例の如く浸漬濾床４の設置してない側に散気管25
にて補助曝気してやるか、循環ポンプ26を設置し、水車
３にて水が掻き出されている側へ散水曝気してやれば、
酸素供給量が増加して、当該目的が達成できる。 しかし、本発明の装置は、余剰汚泥を嫌気性処理する
ことが主たる作用なので、処理効率（嫌気性菌との接触
効率）を向上させるために、回流の増大は必要である
が、嫌気性菌の嫌気処理効率が阻害されるような、曝気
（エアレーション）のやり方は望ましくない。即ち、上
記水車３の主たる作用は、前述先願に係る表面曝気浸漬
濾床水処理装置と異なり、余剰汚泥（活性汚泥法で発生
した余剰汚泥には表面側の好気性菌とともに内部の酸素
供給不足部分に嫌気性菌が存在する。）を各濾床要素を
形成する扁平網管に接触・付着させることににより、好
気性菌とともに嫌気性菌を付着・供給させるとともに、
該嫌気性菌の付着後の扁平網管上での発生・増殖を促進
させながら、余剰汚泥の嫌気性自己消化を促進させるこ
とが目的であり、曝気は付随する作用にしか過ぎない。 上記循環ポンプ26は水中プロペラポンプ又はバーチカ
ルポンプ等の低揚程で大水量の省エネタイプのポンプが
吐出量も多く望ましい。 次に濾床要素4a,4bの処理槽への設置態様を説明す
る。 第１〜６図の如く、回流仕切板２と平行に垂直に設置
するか、第７〜８図の如く回流仕切板２と直交して垂直
に設置する。このとき濾床要素4a（4b）は、相互に平行
に配列される。 濾床要素として4aの処理槽１への取り付けは一枚一枚
ビス等の処理槽に固定したり、第３・７図の如くスライ
ド枠22を処理槽１に取り付け濾床要素4aを落とし込みは
め込む方法が簡単でよい。 濾床要素4bを、その上側保持棒18aを介して取り付け
た濾床要素4bを濾床要素懸垂枠20の数多くのスリツト21
にそれぞれはめ込みぶら下げて浸漬濾床４としたものの
場合は、第８図の如く処理槽１に取り付けられた受け支
持具24にて濾床要素懸垂枠20を支えればよい。このと
き、濾床要素4a（4b）は、下端側フリーな状態で懸垂さ
れることになる。 濾床要素4a（4b）の基材としては、円筒状網管5a（第
10図）又は漁網（第12図）又は網シート（第13図）等の
網状物５の使用も考えられるが、本発明では、樹脂製の
扁平網管5b（第11図）を用いる。二重の網の間に、曝気
された回流（空気を含む）が接触しがたいデッド空間を
発生させて嫌気性菌（通性嫌気性菌を含む）の自然発生
を促すためである。 支持枠17に張る方法は、網状物の四端を押え板及びビ
ス等で固定するか、枠17に巻き付けて接着するか、針金
等のヒモ状物で枠17に編むようにして固定すればよいも
のである。 この具体的な態様としては、第14〜16図に示すものが
考えられるが、本発明では、第15・16図の如く、複数の
樹脂製の扁平網管5bを支持枠17に張設したものとする。 第14図は、濾床要素支持枠17の網状物５を取り付けた
濾床要素4aの一例であり、第15図は、濾床要素支持枠17
に網状物５を一定間隔を空けて取り付けた濾床要素4aの
他の例であり、第16図は濾床要素支持枠17に網状物５を
たてよこチドリに取り付けた濾床要素4aのさらに他の例
である。 懸垂型の濾床要素4bの具体的な態様としては、第17〜
19図に示すものが考えられるが、本発明では、嫌気性菌
を発生を促進させるために第18・19図の如く、複数の樹
脂製の扁平網管5bを上部保持棒18aと錘を兼ねる下部保
持棒18bとの間に張設したものとする。 この場合は、両端に切り欠き部27が設けられた上部保
持棒18aに巻き付ける如く折り返し、接触部を接着する
か、針金等のヒモ状物で編むようにして結わえ付けるか
又は押え板及びビス等で固定し、網状物５の下端は上端
と同様に、下部保持棒18bを取り付けて形成する。 第17図は濾床要素保持棒18a,18bに網状物５を全面に
取り付けた濾床要素4bの一例であり、第18図は濾床要素
保持棒18a,18bに網状物５を一定間隔を空けて取り付け
た濾床要素4bの他の一例であり、第19図は濾床要素保持
棒18a,18bに網状物５をチドリ格子に取り付けた第３例
の濾床要素4bのさらに他の一例である。 上記濾床支持枠17や懸垂枠20、濾床要素保持棒18a,18
bは、鉄やステンレス製のものが加工しやすく、強度が
あり、安価でよく、下部保持棒18bは錘の役目もするも
のである。 上記樹脂製の扁平網管5bは網管幅5cm〜20cm、網管厚
さ5mm〜15mm、網の素線の太さ0.5mm〜2mm、網目の大き
さ3mm〜15mm程度のものを使用し、細い素線16の網であ
っても、パイプの扁平な形状により、二重になり、強度
がある。濾床要素4a,4bとした場合に、回流の曝気量が
多い場合でも、回流が接触しないデットスペースが発生
して、嫌気性菌（通気嫌気性菌を含む。）の自然発生が
可能となるものである。 通常、網管幅が5cm〜20cmと狭いものを何本も濾床要
素4a,4bにセツトするため、１本１本がそれぞれ独立し
ているため、水流水圧にても、ヒラヒラと動き、僅かに
動くだけでもそれだけ微生物（嫌気性菌および好気性菌
の双）に対する接触効率が増加されるのである。 次に、第20〜22図に、本発明に使用可能な水車の態様
を示す。 第20図は水車の一例を示すもので、水の掻き出し部材
６が板状のものであり、第21図は水車の他の例を示すも
ので、水の掻き出し部材６が管状のものであり、第22図
は水車のさらに他の例を示すもので水の掻き出し部材６
が放射状に出た櫛状のものである。 次に、上記実施例における使用態様を説明する。 本発明は低速回転（周速30m〜60m/分）の省エネ水車
により水車の掻き出し部材６の全長にわたり大水量を掻
き出させて、回流仕切板２を境にして大水量の回流７を
生ぜしめるもので、エアリフトによる回流とは比較にな
らない程回流量が大きく、そのため回流水路が数多く、
幅広く必要となるため浸漬濾床４のデツドスペースがな
くなることになり、それだけ微生物（通性嫌気性菌）に
対する接触効率がよくなる。 本発明に使用する浸漬濾床４の濾床要素4a、4bの基材
の扁平網管5bは、ポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹
脂による押し出し成形品が安価に量産されており、汚水
負荷に応じて、網の素線16の細いものから太いものま
で、網目の細かいものから荒いものまで自由に選択でき
る。網目であるため水流は縦横無尽にどの方向にも通る
ことが出来、接触効率のよいものである。 濾床要素4a,4bのそれぞれの間隔は30〜100mmと被処理
水負荷即ち、接触面積負荷に応じて選定する。通常、余
剰汚泥は高濃度汚水であり、接触面積負荷が多くとれる
ため、網目が荒く、かつ、濾床要素4a,4bの間隔を広く
とる。 扁平網管5bは、二重網になっており、単位体積当りの
接触面積は非常に大きいものであり、したがつて小さな
処理槽に浸漬濾床４を設置しても接触面積が多く、回流
７も多大なため、他の処理槽より非常にコンパクトに設
計できる。 また、既設の処理槽１があれば、その槽に合致した回
流仕切板２を落とし込み固定し、上部に水車３を設置
し、濾床要素4aを落とし込むが、懸垂型の濾床要素4bを
落し込む懸垂枠20に落し込んでぶら下げれば、既設処理
槽１の改造も簡単にできる。 特に、標準活性汚泥槽の改造は、ブロワー曝気に比べ
て非常に省エネになる。 ここで、網状物５（扁平網管5b）の内側に発生した微
生物膜は主として嫌気性菌（通性嫌気菌を含む）であ
り、該部では嫌気的自己消化（還元・分解）が促進され
る。また、網状物の外側に発生した微生物膜は主として
好気性菌であり、該部では接触酸化が促進される。そし
て、好気生菌が増殖して活性弱ってくると、水車によっ
て発生した脈動回流により、扁平網管がヒラヒラと動
き、表面側の活性の弱った微生物膜層（主として好気性
菌）が脱落する。すると、内側で成長した通性嫌気性菌
層が露出して、発生余剰汚泥が接触付着して、余剰汚泥
の自己消化がさらに促進されて、未処理余剰汚泥量は大
幅に減少する（脱水機を用いた場合の約1/10）。また、
排水管10から流出する水も排出管10の途中に配されてい
る濾過膜Ｆによりさらに清澄化されそのまま放流可能で
ある。 このように、非常に多くの浸漬濾床４の網状物５のな
かでところどころ経時的に自然剥離が起き、回流７が良
いため剥れたところはすぐ新たな余剰汚泥が付着して嫌
気的消化が促進されるとともに、余剰汚泥中に含まれて
いる未処理のまた新たに発生した好気的消化可能な汚染
物質も酸化分解可能となる。従って、嫌気的消化を主と
して好気的消化も同時に行われるため、微生物膜の自然
剥離による水質の変化はなく、処理槽１の浸漬濾床４は
いつも人為的洗浄等の手を加えられることがなく、微生
物環境はいつも自然のまま一定条件にて保たれるためい
つも安定した処理水が得られるのである。 ＜発明の作用・効果＞ 本発明の余剰汚泥処理装置は、処理槽の上部に水車を
回転可能に固定し、水車の水掻き出し部材のすぐ下部よ
り処理槽の幅全域にわたり下方が開放されている回流仕
切板を設けて、前記水車の水掻き出し部材の一部が水没
する位置に水位を調節し、水車の回転により回流仕切板
を境にして回流を発生させるようにし、さらに、回流仕
切板の少なくとも一側に前記浸漬濾床が配された構成に
おいて、浸漬濾床は、複数の濾床要素が垂直方向で相互
で平行に配されて形成され、濾床要素は複数の樹脂製扁
平網管が、枠体に又は上側保持棒と錘を兼ねる下側保持
棒との間に、張設されたものである、ことを特徴とする
構成であるため、下記のような作用・効果を奏する。 処理槽内の余剰汚泥（混液懸濁粒子）が、濃度を１万
〜２万ppmと高濃度であっても、余剰汚泥に対して、嫌
気性菌（通性嫌気性菌を含む）が作用して、余剰汚泥を
主として自己消化により還元・分解する。分解速度は濃
度に比例するため十分な分解能を有し、濾床要素の扁平
網管の内部で嫌気性菌を主とする微生物を付着・発生増
殖させるとともに、低速の水車回流により、余剰汚泥を
扁平網管上の微生物（嫌気性菌と好気性菌）に接触・付
着させて自己消化（還元分解）させるので、活性汚泥等
で発生した余剰汚泥を効率良く小さな装置で処理するこ
とができる。 通常の活性汚泥法では、余剰汚泥のような１万〜２万
ppmの高濃度の処理槽とすると沈降による固液分離が困
難となるが、本装置においては、大部分の混液懸濁粒子
が接触炉材に付着するので、水の清澄度が高く、最終の
固液分離は、目の細かい濾過膜で濾過することにより、
懸濁粒子が補集され、清浄な透過水を得ることができ
る。 従つて、余剰汚泥の処理に際して、従来の脱水機を用
いる場合に比して、本装置はイニシアルコスト・ランニ
ングコストともに安価であるとともに、余剰汚泥の発生
も非常に少量であり、また、嫌気的自己消化により発生
するメタンガス等も曝気によりある程度酸化分解され、
悪臭の広範囲な飛散をもたらすおそれも少ない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に至る前段階レベルの装置の１例を示す
第２図のＩ−Ｉ線部位断面図、 第２図は第１図のII−II線部位断面図、 第３図は第１図の平面図、 第４図は第１図の変形態様を示す断面図、 第５図は第１図の他の変形態様を示す断面図、 第６図は本発明に至る前段階レベルの装置の他の例を示
す断面図、 第７図は同じく更に他の例を示す平面図、 第８図は同じく第７図のVIII−VIII線部位断面図、 第９図は本発明の濾床要素が懸垂された浸漬濾床の斜視
図、 第10図は本発明に使用する網状物の第一例である網管の
斜視図、 第11図は同じく他の一例である扁平な網管の斜視図、 第12図は同じくさらに他の一例である漁網の正面図、 第13図は同じくさらに他の一例である網シートの正面
図、 第14図は本発明に使用する濾床要素の一例を示す正面
図、 第15図は同じく他の一例を示す正面図、 第16図はさらに他の一例を示す正面図、 第17図はさらに他の一例を示す正面図、 第18図はさらに他の一例を示す正面図、 第19図はさらに他の一例を示す正面図、 第20図は本発明に使用する水車の一例を示す斜視図、 第21図は同じく他の一例を示す斜視図、 第22図は同じくさらに他の一例を示す斜視図である。 １……処理槽、 ２……回流仕切板、 ３……水車、 ４……浸漬濾床、 4a……濾床要素、 ６……水掻き出し部材、 10……排水管、 Ｆ……濾過膜。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．廃水の主として好気性菌を用いた生物学的処理によ
   り発生する余剰汚泥を主として嫌気性菌を用いて処理す
   るための装置であつて、 処理槽の上部に水車を回転可能に固定し、水車の水掻き
   出し部材のすぐ下部より前記処理槽の幅全域にわたり下
   方が開放されている回流仕切板を設けて、前記水車の水
   掻き出し部材の一部が水没する位置に水位を調節し、水
   車の回転により前記回流仕切板を境にして回流を発生さ
   せるようにし、さらに、前記回流仕切板の少なくとも一
   側に浸漬濾床が配された構成において、 前記浸漬濾床は、複数の濾床要素が垂直方向で相互に平
   行に配設されて形成され、 前記濾床要素は、複数の樹脂製扁平網管が、枠体に又は
   上側保持棒と錘を兼ねる下側保持棒との間に、張設され
   たものである、 ことを特徴とする余剰汚泥処理装置。 ２．前記水車の軸心の若干下方に流入部が位置し、途中
   に濾過膜を備えた排水管を有することを特徴とする請求
   項１に記載の余剰汚泥処理装置。