JPH0130559B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、生物学的に分解しうる廃棄物質を含
む液体、以下すべての種数の生物学的に分解しう
る家庭の及び工業の廃棄物質、例えば通常の家庭
の下水、農業、食品業及びそのような廃棄物質を
生じさせる他の工業からでる流出水を含むと理解
すべき排水として言及される該液体を処理するた
めの方法に関する。

排水の処理で一般に行なわれる方法は、大きい
懸濁した固体を除去するための物理的な方法例え
ばスクリーニング及び沈降による一次処理、及び
続いて有機物質を除去するための生物学的方法に
よる二次処理から本質的になつている。本発明は
二次処理段階に関するものである。

本発明は、降水管室及び昇水管室をその下端で
互いに直接連結して含んでなる系に排水を導入し
及びこれを系を通して循環させる工程、ここで降
水管室の排水の水位は系を通して排水を循環せし
める静水圧頭を与えるため、昇水管室の排水の水
位より上に維持され；排水が降水管を通過するに
つれて遊離の酸素を含む気体を排水に供給する工
程；昇水管室の上部から又は上部付近から排水を
降水管室へその上部又は上部付近へポンプで返送
する工程；及び処理した排水を、排水が系に導入
されるのと実質的に同一の速度昇水管室から取り
出す工程を含んでなる排水の処理方法であつて、
処理した排水が昇水管室から取り出される高さ、
即ち昇水管室中の排水の水位を調節することによ
つて、静水圧頭の高さが制御されることを特徴と
する該排水の処理方法に関する。

更に本発明は、互いに下端において直接連結し
ている降水管室及び昇水管室；排水をこの装置へ
導入するための手段；排水が降水管室を通過する
につれ遊離の酸素を含む気体を排水に供給するた
めの手段；排水を昇水管室の上部から又は上部付
近から降水管室へその上部又は上部付近へポンプ
で反送して、降水管室中の排水の水位を昇水管室
中の水位より上に維持するための手段；及び処理
した排水を、排水を装置へ導入するのと実質的に
同一の速度で昇水管室から取り出すための少くと
も１つの出口；を含んでなる排水の処理装置であ
つて、処理した排水が該出口を通して昇水管室か
ら取り出される高さを変え且つ調節するための手
段を備え、これによつて昇水管室中の排水の水位
及び静水圧頭が制御されうる該排水の処理装置に
よつて好適に実施される。

添付する図面において、第１図は本発明で改変
し及び使用するのに適当な種類の排水処理装置の
公知の例を図解的に示し、一方第２図及び第３図
は本発明に従つて行なわれた２つの改変例を図解
的に示す。

第１図に示すように、装置は、互いに下端にお
いて直接連結し且つ閉じた循環系を形成する降水
管室１及び昇水管室２、及び排水を昇水管室２の
上部又は上部付近から降水管室１の上部又は上部
付近へ循環返送するためのポンプ３を含んでな
る。排水は昇水管室から降水管室中のより高い水
位までポンプで上昇されねばならないけれど、消
費電力の経済性の観点から、系を通る望ましい速
度の循環を達成するのに必要とされる水位よりも
高い水位までポンプで昇水しないことが望まし
い。処理すべき排水は便宜的な地点４から望まし
い速度で装置中へ（好ましくは降水管室１中へ）
導入され、多数回装置を循環した後に処理された
排水は便宜的な地点５を通り、実質的に同一の速
度で装置から除去される。

この時、実質的にすべてが下方へ流れる排水に
よつて運搬されるような速度で且つ便宜的な地点
から、遊離の酸素を含有する気体（例えば空気）
を降水管中へ導入する。好ましくは、排水の水面
から測つて降水管の長さの約10分の１ないし10分
の６の地点において、気体を降水管中へ導入す
る。遊離の酸素を含有する気体、例えば空気は昇
水管室２中へも、例えば７から導入することがで
きる。

昇水管２の上部は例えば広がつた断面の水池形
のヘツド・タンク８を構成する。ここにおいて、
殆んどの気泡は排水から遊離し、排水がポンプ３
に達するまでに大気へ消散する。排水をポンプで
降水管室へ返送する前に気泡を排水から遊離させ
ることは必要であるけれど、この目的のために拡
大された断面を有する水池を設置することが必須
でないことは強調すべきである。ポンプが適当な
形のもの、例えばアルキメデス式スクリユーポン
プである場合、気体の遊離は、排水を昇水管室の
上部から降水管中へポンプで直接返送するときに
起こるであろう。

ポンプ３は、排水を例えば地点９においてヘツ
ド・タンク８から吸上げ、降水管室１中に返送す
るのに適当ないずれの形のものであつてもよい。
適当なポンプの例は、遠心分離ポンプ、軸流ポン
プ、及び正置換ポンプ（positive displacement
pump）、例えばアルキメデス式スクリユーポン
プである。後者のポンプは、気泡を排水から遊離
させ且つフロツク（floc）に剪断力をかけないと
いう付加的な利点を有する。

第１図において、Ａ−Ａは、系を通る排水の最
高速度及び空気の循環排水中への最高の導入に対
処させることが意図された最も厄介な条件下に装
置を運転した場合の降水管室１における排水の平
均水位を表わす。（特別な一定の負荷に対し、平
均水位Ａ−Ａは実質的に一定のままであるが、こ
の水位の上下に、自然の短期間における振巾が存
在しよう；降水管室１は水位Ａ−Ａよりも十分か
なり上まで延び、Ａ−Ａ上のそのような短期間の
振巾中に排水が降水管室の上部から溢流しないこ
とを保証する）。降水管中の平均水位がＡ−Ａで
あるとき、ヘツド・タンク８の平均水位は例えば
Ｃ−Ｃにあるであろうし、また平均水位Ｃ−Ｃは
水位Ａ−Ａにおける短期間の振巾にも拘らず実質
的に一定にとどまるであろう。それ故に、排水が
降水管室１から昇水管室を通つてヘツド・タンク
８に至る循環を引き起こす実質的な一定のヘツド
Ｈが確保され、ポンプ３は排水をヘツド・タンク
８から降水管室の上部へポンプにより９を通して
返送するのに実質的に一定量の力を提供する（９
は経済的な理由のために、水位Ａ−Ａにおける自
然の短期間における振巾を考慮して必要とされる
高さよりも高い位置に存在すべきでない）。この
動力の消費は、降水管室中の排水の水位をＡ−Ａ
において実質的に一定に維持するときに不可避で
ある。

しかしながら、多くの（可能ならば殆んどの）
場合、装置は必ずしも対処することが意図されて
いる最も厄介な条件下に運転するとは限らないで
あろう。その理由は、排水の性質及び負荷が規則
的な又は不規則的な間隔で変化するかもしれない
からである。例えば家庭の下水の場合、昼間と夜
との負荷ではかなり差があり、確かに高負荷から
低負荷への（及びその逆の）変化が一日のどの時
間に起こるかを予知することは可能である。

低負荷への変化の場合（即ち系を通る排水の速
度が減ぜられ、及び循環する排水中への空気の導
入が減ぜられる場合）、降水管室中の排水の平均
水位はＡ−Ａから（例えば）Ｂ−Ｂの平均水位ま
で低下するであろう（このＢ−Ｂの平均水位も、
Ａ−Ａの場合におけるように自然の短期間におけ
る変動を受けるであろう）。ヘツド・タンクにお
ける水位Ｃ−Ｃもそれより小程度であるが低下す
るが、ヘツド・タンク８が非常に大きい断面を有
する場合には、それは事実殆んど元の水位におい
て実質的に一定のままで存在しつづける。この場
合にも、排水を降水管室１から昇水管室２を通し
てヘツド・タンク８まで循環せしめるヘツドｈが
小されけれど実質的に一定に確保される。ポンプ
３は、例え排水を水位Ｂ−Ｂまで上昇させること
だけが必要であるとしても、排水をヘツド・タン
ク８から降水管室１へ９を通して昇水しつづけ
る。従つて排水をヘツド・タンク８から水位Ｂ−
Ｂの上方まで昇水する際にポンプによつて消費さ
れる動力は装置が第１図に示すようなものである
とき無駄（しかも不可避）である。

この動力の無駄を克服する方法は第２及び３図
に例示される。この場合ポンプ３はアルキメデス
式スクリユーポンプとして示してある。ヘツド・
タンク８からの単一の固定された出口５の代り
に、１つ又はそれ以上の出口を、ヘツド・タンク
の基底の上でいろいろと可変しうる及び調節しう
る高さに位置せしめる。第２図に示す具体例にお
いて、これはヘツド・タンク８の壁の開口１０ａ
に隣つて設置された調節しうるセキ１０の形を取
つている；ヘツド・タンク８中の排水はセキ１０
の上部から溢流し、系から除去される。セキ１０
が開口１０ａを完全に覆う場合、排水は望ましく
ないヘツド・タンクの壁を越えてヘツド・タンク
８から流出することができるにすぎない。しかし
ながらセキ１０が低下するにつれて排水は開口１
０ａの上部から流出することができ、及びセキ１
０が低下しつづけるにつれて排水は開口が完全に
開いて最も低い水位から流出するようになるまで
より低い水位で開口１０ａから流出することとな
る。それ故に、調節しうるセキ１０を上下するこ
とにより、ヘツド・タンク８の排水の水位Ｃ−Ｃ
は対応して上下し且つヘツドＨは増大又は減少
し、降水管室から昇水管室を通つてヘツド・タン
クに至る排水の必要な循環を確実にする。漸増す
る厄介な運転条件に対しては、調節しうるセキ１
０が低下して高ヘツドＨを付与し；漸減する厄介
な運転条件に対しては、調節しうるセキ１０が上
昇してヘツドＨを小さくする。スクリユーポンプ
３によつて消費される動力量は水位Ｃ−Ｃ上に位
置するスクリユーのターニング（turning）の数
に依存するということが理解されるであろう。そ
の理由は、Ｃ−Ｃ下に位置するターニングの数が
事実排水の上昇に寄与しないからである。水位Ｃ
−Ｃが低下するにつれて、スクリユーポンプ３の
ターニングのより多くが稼動し、従つてより多く
の動力が消費される；水位Ｃ−Ｃが上昇するにつ
れて、スクリユーポンプ３のより少数のターニン
グが排水の昇水に実際に寄与し、従つて消費され
る動力が少なくなる。

セキ１０の高さ（即ち水位Ｃ−Ｃ及びヘツド
Ｈ）は、特別な基準において及び必要になつたと
きに調節することができ、或いは予じめ決定した
プログラムに従つて（例えば家庭の下水の工場の
場合、夜の及び朝の決まつた時間に、或いは負荷
が通常減少し又は上昇することが知られている他
の時間に）調節することができる。それは、例え
ば調節しうるセキ１０の高さを環境の必要に応じ
て上下するように、系の１つの又はそれ以上の運
転変数、例えば排水の４を通しての系への導入速
度、水位Ａ−Ａ、排水の溶存酸素濃度及び空気の
系への導入速度（これはそれ自体前記変数によつ
て制御しうる）の変化によつて送られるシグナル
に呼応して手動により或いはさもなければ一般に
１１で示される適当な高さ調節手段により調節す
ることができる。上述の変数の場合、増加は調節
しうるセキ１０の高さを低下させることを必要と
しようし、その逆も行なわれる。勿論、ヘツド・
タンク８の壁には、各々調節しうるセキ１０を含
むいくつかの開口１０ａが存在してもよい。但し
すべてのセキ１０は、好ましくは必ずしも唯一の
高さ調節手段１１によつて制御される必要はな
い。

上述した如き調節しうるセキ１０は、ヘツド・
タンク１０中の排水の水位Ｃ−Ｃを上下させる一
つの手段にすぎない。それは、例えば第３図に示
すように、バルブ１２などによつて開閉すること
のできる出口５（第１図参照）、更にその上に位
置するバルブ１２ａを含む同様の出口５ａであつ
てもよい。出口５が開いている限りにおいて、水
位Ｃ−Ｃは実質的に一定のままであり；出口５が
閉じたとき、水位Ｃ−Ｃは下方の出口５が元の位
置まで低下して再び開くまで上方の出口５ａまで
上昇するであろう。勿論、排水の水位Ｃ−Ｃをよ
り細かく制御するために２つ以上の水準にある複
数の出口を設置することができる。出口の開閉は
手動で又はその他の方法（調節しうるセキ１０に
関して上述した通り）で行なうことができる。

特にアルキメデス式スクリユーポンプを参考に
して本発明を説明してきたけれど、本発明は他の
種類のポンプにも同様に適用しうることが理解さ
れるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で改変し及び使用するのに適当
な種類の排水処理装置の公知の例を図解的に示
し、一方第２図及び第３図は本発明に従つて行な
われた２つの改変例を図解的に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 降水管室及び昇水管室をその下端で互いに直
   接連結して含んでなる系に排水を導入し及びこれ
   を系を通して循環させる工程、ここで降水管室の
   排水の水位は、系を通して排水を循環せしめる静
   水圧頭を与えるため昇水管室の排水の水位より上
   に維持され；排水が降水管を通過するにつれて遊
   離の酸素を含む気体を排水に供給する工程；昇水
   管室の上部から又は上部付近から排水を降水管室
   へその上部又は上部付近へポンプで返送する工
   程；及び処理した排水を、排水が系に導入される
   のと実質的に同一の速度で昇水管室から取り出す
   工程を含んでなる排水の処理方法であつて、処理
   した排水が昇水管室から取り出される高さ、即ち
   昇水管室中の排水の水位を調節することによつ
   て、静水圧頭の高さが制御されることを特徴とす
   る該排水の処理方法。 ２ 昇水管室の上端がヘツド・タンク内で終り及
   び排水がヘツド・タンクから、可変且つ調節しう
   る高さにおいて除去される特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ３ 該高さが手動で調節される特許請求の範囲第
   ２項記載の方法。 ４ 該高さが、系の１つ又はそれ以上の運転変数
   によつて出されたシグナルに応答して調節される
   特許請求の範囲第２項記載の方法。