JPH07108295A - 廃水の加圧ばっ気処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 廃水の加圧ばっ気処理装置において、ばっ気
槽の酸素溶解効率を飛躍的に向上させ、処理の高効率
化、動力ロスの排除を図り、さらに、嫌気処理への転用
が容易で、高濃度廃水の処理にも適する。また、高濃度
廃水を希釈せず処理が可能で、従来装置に比べて相対的
に装置の大きさを小さくでき、その占有面積の縮小を図
り、建築費削減に寄与し、経済性の高い装置を提供す
る。 【構成】 加圧ばっ気槽１内から循環パイプ３を通し循
環ポンプ４で吸引された廃水は、エゼクター５にて微少
径気泡が混合した状態とされ、槽内に戻され攪拌、循環
される。このエゼクター５の作用により、酸素溶解効率
を高めることができ、また、高濃度廃水の処理にも適
し、装置も小さくなり、かつ、動力費の削減が可能とな
る。また、エゼクターへの空気供給を遮断することで、
容易に嫌気性処理への転換も行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、産業系・生活系で生じ
る汚水を生物処理する公害防止技術に係り、特に、ばっ
気処理に必要な酸素の溶解効率及び送気に要する動力効
率を飛躍的に高め、無希釈で高濃度廃水をも能率良く処
理することが可能な廃水の加圧ばっ気処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】有機性廃水の生物処理において、ばっ気
は有機物酸化と微生物の呼吸に必要な酸素の供給及び槽
内の水の攪拌に必要不可欠の要素であるが、現状では、
送気のために要する動力費が廃水処理費の大半を占めて
いる。

【０００３】また、水中への酸素溶解には、次のような
特性がある。水温が４℃を境に上昇するほど酸素の溶
解度は小さくなる。水中の汚れが大きいほど溶解効率
は低下する。水圧が高いほど溶解効率は上昇する。
空気は圧縮されると発熱し、より密度が稀薄になり送気
効率は低下する。

【０００４】ところで、現在の多くのばっ気処理装置に
おいて、散気管又は散気板を用いて水中へ散気している
が、この方式には次のような欠陥がある。送風機（ブ
ロアー）で空気を送るのとポンプで液体を送るのとで
は、気体と液体の密度差が両者の移送効率に大差を生じ
させている。微細気泡とするには散気管の空孔径を小
さくする必要があるが、そうすると通気抵抗が高くなり
動力ロスが大きくなり、かつ、散気管の目詰まりを早く
する。水平に組み込まれた散気管は、送気状態でも筒
状中空上方部分からのみ散気し、下方部分には廃水が侵
入しており、充分な酸素と温度があり微生物増殖の最適
住家となって、これが逐次上方に及び、結果として散気
管を閉塞させる要因になっている。近年、空孔径の大
きい散気管に筒状ゴムを被せ、その外周に数箇所の切り
溝を設けて、その溝より空気を噴出させることで、ゴム
の弾性による微振動を生じさせ、これにより噴出空気を
微細気泡とする方式が提供されているが、連続使用でゴ
ムに弾性疲労が生じ、寿命を短くしている。

【０００５】また、深層ばっ気を除き、一般的にばっ気
槽の水深は４〜６ｍ程度が動力効率が良いとされている
が、槽底付近で多孔性物質を経て散気するには圧力損失
が大きく、通気抵抗を少なくするには空孔径を大きくす
る必要があるが、その場合は気泡の上昇速度が速くな
り、溶解効率が低下するのみならず、大半の空気が水面
から散逸し、過剰の送気が必要になるばかりか、接触ば
っ気方式では接触材に付着している生物群を洗い流す結
果となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解消するもので、酸素溶解効率を飛躍的に
向上させると共に動力ロスを減少させ、処理の高効率化
が図れ、加えて、嫌気処理・好気処理を同一装置で切り
替え、連続した処理も可能な廃水の加圧ばっ気処理装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、廃水を予備処理して粗大物を分
離、除去した一次処理水を加圧ばっ気槽内に導入し、該
処理水を廃水基質に馴養した微生物と接触させつつ攪拌
・ばっ気する廃水の加圧ばっ気処理装置において、加圧
ばっ気槽は密閉容器とし、槽内で微生物の懸濁した廃水
を槽上部の液面付近から槽外への配管を通して循環ポン
プにて吸引し、エゼクターを経て槽底部から槽内へ循環
させる循環路と、槽内を所定圧力に維持するための調圧
弁とを備え、上記エゼクターは、自由空気を吸引し、又
は、必要に応じ圧縮空気を吹き込み循環される廃水と混
合させ、微細気泡を含んだ状態として槽内へ返送するこ
とで廃水を攪拌する機能構成を有し、所定圧力下の好気
的雰囲気内で廃水中の有機物を処理するもので、圧縮空
気の送気は、エゼクターの吸引力が缶内圧により相殺さ
れるエネルギー分だけの圧力でよい。請求項２の発明
は、上記装置において、エゼクターへの空気供給を遮断
し、槽内を嫌気的雰囲気で処理を行うもので、槽内へ接
触媒体を充填して行う嫌気性接触法へ容易に転用できる
ものである。請求項３の発明は、上記装置において、発
泡性廃水の処理に際して、別途に内部を負圧状態にした
槽を連結し、加圧状態で過飽和状態まで溶解している気
体を脱気するもので、常圧下に放出された時に液中から
析出する気体を予め除いておき、発泡を防止するもので
ある。請求項４の発明は、上記装置において、回分式処
理又は多段式連続回分処理を行い得るものであり、好気
・嫌気を問わずに処理が可能なものである。請求項５の
発明は、上記装置において、槽内に接触ばっ気を行う接
触材を充填して、接触ばっ気処理を行い得るようにした
ものであり、接触材には液中に懸濁状態で保有する微生
物群を付着させる。

【０００８】

【作用】上記の構成によれば、槽内の廃水を循環ポンプ
で槽内から吸引し槽底部へ循環させるとき、廃水はエゼ
クターへ循環ポンプで圧入され、エゼクターのオリフィ
スを通過するとき、その流速は急激に速くなる。この流
速により生じる負圧により自由空気が吸引され、又は圧
縮空気が送り込まれ、エゼクターからの噴出流の中で廃
水と空気は混合され、微細気泡となって液中に包含さ
れ、気液界面から液中へ酸素が移動し、溶解する。その
結果、加圧状態の缶内で酸素溶解効率は飛躍的に向上す
る。また、槽内及び循環路内は等圧であり、オリフィス
を通過させるときの圧力損失が循環ポンプに作用するだ
けであり、この圧力差だけの風圧の送気でよく、かつ、
溶解効率が良いので、送気量は少なくてよく動力ロスは
通常の圧縮空気で送るより遥かに少なくなる。

【０００９】

【実施例】本発明の加圧ばっ気処理装置の一実施例を図
１を参照して説明する。本実施例は加圧接触ばっ気処理
装置であって、特に、好気性加圧式活性汚泥処理を行う
装置について示している。加圧ばっ気槽本体１には、汚
水（廃水）を予備処理して粗大物を分離、除去した一次
処理水を導入するための汚水流入管２が連結され、ま
た、槽内廃水を槽外を通って循環させるための循環パイ
プ３，３ａ（循環路）が設けられている。この循環パイ
プ３の一端は液面（下向き三角形で示す）よりやや下で
水没する位置に開口され、その他端は循環ポンプ４、エ
ゼクター５、循環パイプ３ａを経て、槽下部鏡板１ａの
中央底部から循環水噴出用缶内環状管７に連結されてい
る。エゼクター５はポンプ４の吐出側に配され、かつ、
そのオリフィスによる負圧発生部分にエゼクター空気取
入れ口６が連結され、空気を供給可能としている。

【００１０】また、槽頂部鏡板１ｂには、缶内圧を検知
するための缶内圧指示圧力計８と、缶内圧用安全弁９
と、液面より下方位置に臨んで缶内圧が所定圧に調整さ
れるよう処理された缶内液を排出する缶内圧調整廃液弁
１０とが設けられている。この廃液弁１０から排出され
た液は、次工程の沈殿分離槽（図示なし）へ移送され
る。また、循環パイプ３ａにはドレイン排出弁１１が設
けられ、槽内には接触ばっ気処理のための接触材１２が
充填されている。

【００１１】次に、上記構成の動作を説明する。前工程
から不図示のポンプで逐次移送される汚水は、汚水流入
管２から缶内へ導入される。缶内へ導入された汚水は、
循環ポンプ４により循環パイプ３、エゼクター５、循環
パイプ３ａを通して循環水噴出用缶内環状管７から缶内
へ戻される。このとき、エゼクター５内部に発生する負
圧によりエゼクター空気取入れ口６から自由空気が吸引
され、又は、必要に応じて圧縮空気が供給されて、汚水
と空気は強力に攪拌・混合されて循環パイプ３ａを通っ
て循環水噴出用缶内環状管７から缶内へ均等上向流とし
て戻され、再循環を繰り返す。この循環を繰り返しつ
つ、処理が進み、逐次移送された汚水量だけが缶内圧調
整廃液弁１０から次工程へ移される。

【００１２】上記の作用により、エゼクター５から噴出
される循環水は極微細な気泡を含んだ状態とされ攪拌・
循環されるので、缶内が加圧下でも、少量の空気供給で
酸素溶解効率を飛躍的に高めることが可能となり、循環
を繰り返すうち、廃水中の微生物と充分な酸素により、
効率良く有機性物質が分解・酸化される。このように、
酸素溶解効率を高めることができるため、処理の高効率
化が図れ、高濃度廃水をも希釈することなく処理でき、
さらには、他の処理方式の装置に比べて相対的に装置を
小形化できる。また、槽内に接触材１２を備えて接触ば
っ気処理を行うことにより、この接触材１２に液中に懸
濁状態で保有する微生物群を付着させることができ、微
生物の種類と量を多く保有することで、処理効率の向上
を図ることができる。

【００１３】本実施例の装置は、好気・嫌気を問わず、
回分式処理や、多槽に分けた回分処理槽を順次廃水、注
水を切り替える多段連続回分式処理にも転用可能であ
る。すなわち、回分式嫌気処理では、エゼクター５への
供給空気を遮断して嫌気の雰囲気にし、槽内を所定水位
まで廃水を満たし、活性汚泥を投入して、循環ポンプ４
を運転し槽内液を攪拌する。これにより、微生物を処理
対象液質で馴養させればよい。また、嫌気処理後に好気
処理へ切り替えることも容易に行える。

【００１４】また、発泡性廃水を処理する場合は、処理
後の液を大気圧に解放したとき、溶解していた酸素が急
激に析出して大量の泡を発生するが、加圧ばっ気槽に別
途に負圧タンクを連結して液をこの負圧タンクに通すこ
とで、加圧状態で過飽和状態まで溶解している空気を脱
気することができ、大気圧解放時の発泡を抑制すること
ができる。

【００１５】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
好気的雰囲気内で処理を行うに際して、加圧ばっ気槽と
槽内液の循環路に設けたポンプ及びエゼクターのコンビ
ネーションにより、密度の高い液体を移送しつつ、エゼ
クター内の負圧を利用し空気を送り込むに要するエネル
ギーを大幅に削減でき、また、極微細気泡を有圧雰囲気
槽内の液中へ供給して液を攪拌するので、酸素溶解効率
を顕著に高めることが可能になり、酸素供給のための動
力費の大幅低減が可能となる。また、酸素溶解効率が高
まることから、高濃度廃水を希釈することなく処理でき
るので、他の処理方式の装置に比べて、相対的に装置を
小形化でき、その占有面積が少なくなり、建設費の削減
に大きく寄与し得る。請求項２の発明によれば、エゼク
ターへの空気供給を遮断して槽内を嫌気的雰囲気で液を
循環させることで、高濃度廃水処理を効率良く行え、汚
泥消化、脱窒等が行える。請求項３の発明によれば、発
泡性の廃水処理に際して、処理水を脱気することで、大
気圧解放時の発泡を抑制できる。請求項４の発明によれ
ば、回分式処理や多槽での多段連続処理を行うに際して
も上記と同様の効果が得られる。請求項５の発明によれ
ば、接触ばっ気処理を行うに際して微生物を多く保有で
き、処理効率を向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による廃水の加圧ばっ気処理
装置の構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 加圧ばっ気槽本体 ２ 汚水流入管 ３ 循環パイプ（循環路） ４ 循環ポンプ ５ エゼクター ６ エゼクター空気取入れ口 １０ 缶内圧調整廃液弁 １２ 接触材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 廃水を予備処理して粗大物を分離、除去
   した一次処理水を加圧ばっ気槽内に導入し、該処理水を
   廃水基質に馴養した微生物と接触させつつ攪拌・ばっ気
   する廃水の加圧ばっ気処理装置において、 加圧ばっ気槽は密閉容器とし、槽内で微生物の懸濁した
   廃水を槽上部の液面付近から槽外への配管を通して循環
   ポンプにて吸引し、エゼクターを経て槽底部から槽内へ
   循環させる循環路と、槽内を所定圧力に維持するための
   調圧弁とを備え、上記エゼクターは、自由空気を吸引
   し、又は、必要に応じ圧縮空気を吹き込み循環される廃
   水と混合させ、微細気泡を含んだ状態として槽内へ返送
   することで廃水を攪拌する機能構成を有し、所定圧力下
   の好気的雰囲気内で廃水中の有機物を処理することを特
   徴とした廃水の加圧ばっ気処理装置。
2. 【請求項２】 上記エゼクターへの空気供給を遮断し、
   槽内を嫌気的雰囲気で処理を行うことを特徴とした請求
   項１記載の廃水の加圧ばっ気処理装置。
3. 【請求項３】 発泡性廃水の処理に際して、別途に内部
   を負圧状態にした槽を連結し、加圧状態で過飽和状態ま
   で溶解している気体を脱気するようにしたことを特徴と
   する請求項１又は２に記載の廃水の加圧ばっ気処理装
   置。
4. 【請求項４】 回分式処理又は多段式連続回分処理を行
   い得るようにしたことを特徴とする請求項１，２，３の
   いずれかに記載の廃水の加圧ばっ気処理装置。
5. 【請求項５】 槽内に接触ばっ気を行う接触材を充填し
   て、接触ばっ気処理を行い得るようにしたことを特徴と
   する請求項１，２，３，４のいずれかに記載の廃水の加
   圧ばっ気処理装置。