JPH0724830B2

JPH0724830B2 - 排水処理装置

Info

Publication number: JPH0724830B2
Application number: JP60224074A
Authority: JP
Inventors: 千明丹羽; 只房内田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 1985-10-08
Filing date: 1985-10-08
Publication date: 1995-03-22
Anticipated expiration: 2010-03-22
Also published as: JPS6283092A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、微生物を利用して有機性排水を処理する排水
処理装置に関するものである。

「従来技術およびその問題点」有機性排水を微生物処理した後には、微生物（活性汚泥
等）と処理水とを分離しなければならない。この分離方
法としては、加圧浮上法、膜法、沈澱法などがある。

ところが、加圧法は、良質の処理水を得るのが難しく、
また加圧水を製造するのに約30〜50円／排水m³もの費用
を要するので、処理コストが高いという問題がある。

また、膜法で処理水を分離するには高価な膜分離施設が
必要になるうえ、処理のために約50〜120円／排水m³も
の電気代が必要になる問題があった。

さらに、沈澱法にあっては、処理槽中の微生物濃度が約
8000ppm以上になると上澄みが生成されず処理水が得ら
れないので、微生物濃度を所定値以下に維持しなければ
ならず、このため処理槽が大型化する。また、処理槽に
付随して沈澱槽を設ける必要があるため処理施設の設置
に広い敷地を必要とし、設備コストが高騰する問題があ
る。

「問題点を解決するための手段」そこで、本発明の排水処理装置にあっては、微生物を担
持する非溶解性粒子が添加された処理槽の底部側に、開
口部を有する流路を設け、この流路の開口部をスクリー
ンで覆うと共に、同流路に処理槽内の処理水を抜液する
抜液機構および処理槽に所定のガスを供給するガス供給
機構を連設し、前記非溶解性粒子を、粒径の異なる多数
の粒子からなり、かつ、少なくともその一部の粒径が前
記抜液機構により処理水を抜液したときにスクリーン表
面に捕捉可能な大きさとすることによって上記問題点の
解決を図った。

「実施例」以下、図面を参照して本発明の排水処理装置を詳しく説
明する。

第１図および第２図は、本発明の排水処理装置の第１実
施例を示すもので、図中符号１は、処理槽である。この
処理槽１は、上部開口が蓋体1aで密閉されたもので、こ
の槽１には導水管ａを介して排水が回分式にあるいは連
続的に供給されている。この処理槽１内には、非溶解性
でかつ処理槽１内の排水の流動に伴い排水と共に流動可
能な程度の微小な粒子２…が添加されている。また、こ
の処理槽１の底部側には、流路３…が設けられている。
流路３…は、処理槽１内と連通する開口部４…を有する
もので、この流路３…の開口部４…は、スクリーン５…
によって覆われている。また、流路３…にはガス供給機
構６と抜液機構７が連設されている。

上記粒子２…は、微生物の担体としての役割と、後述す
る濾過工程時の濾過助材としての役割とを兼ねるもので
ある。この粒子２…の比重は、排水の比重よりも大であ
る。このような粒子２…としては、珪藻土、活性炭、バ
ーミキュライト、砂、坑火石、プラスチック粒子、ある
いは天然鉱物を人工処理した粒子等多種類のものを利用
できる。

この粒子２…は、微生物担体としての役割からは、粒径
の小さいものであることが望ましい。これに対して濾過
助材としての役割からは、後述するスクリーン５の目を
通過しない大きさを有するものであることと、粒径の大
きなものから小さなものまで適当な分布を有しているこ
とが望ましい。

粒子２…が粒径分布を有するものであることが望ましい
理由は、ストークスの法則により粒子２…は粒径が大き
い程速く沈降するので、粒径に分布があれば、後述する
濾過工程時に第３図に示すように、スクリーン５の表面
に下層ほど粒径の大きな粒子２…が積層した濾過助層Ａ
が形成され、濾過工程時の圧損の上昇を最小限に留どめ
ることができるからである。一方、粒子２…の粒径が小
さいことが望ましい理由は、単位容積当たりの表面積が
大きくなるので微生物を多く担持できるうえ、少ないエ
ネルギーで粒子２…を流動させることができるからであ
る。

粒子２…の大きさは、以上の条件を考慮して定められる
が、スクリーン５の目幅の0.9倍以上であることが望ま
しく、スクリーン５の目幅の３倍以上とすれば濾過工程
時に流路３内を減圧にするだけで濾過工程を実施できる
利点がある。以上の点から粒子２…としては、通常100
μｍ〜300μｍ、最大700μｍ程度の粒径の粒子２…が用
いられる。

上記流路３…は、後述する散気工程時に処理槽１に所定
のガスを供給し、濾過工程時には処理槽１から処理水を
抜液するための流路となる部分である。

この例の排水処理装置においては、第４図に示すよう
に、中空体3aによって流路３が形成されている。この例
の排水処理装置にあっては、流路３が処理槽１の底面1a
より若干上方に２列に設けられている。この例の流路３
…には、上方に開口する長方形状の開口部４…が多数設
けられている。

この流路３の開口部４…を覆うスクリーン５…は、処理
槽１・流路３間の処理水の流通とガスの流通を阻害する
ことなく、処理槽１に添加された粒子３…の流路３への
流入を阻止するものである。この例の排水処理装置のス
クリーン５は、流路３を形成する中空管3aの外周にステ
ンレス鋼等の金属あるいは塩化ビニール等のプラスッチ
クスからなる線材を所定の間隔で巻き付けることにより
形成されている。

このスクリーン５の目幅は、通常1.0μｍ〜150μｍ程度
に設定される。スクリーン５の目幅を狭く設定すると、
濾過工程時の圧損が大きくなる。他方目幅を広く設定す
ると、散気ガスの気泡が大きなものとなるためガスの溶
解速度が低下する。また剥離汚泥、浮遊汚泥の流入が増
大する。ただし、本発明者らが実験したところ第５図に
示すように、酸素の総括移動係数（酸素の排水への溶解
速度に比例する係数）はスクリーン５の目幅が５μｍ以
上になるとほとんど変化しないことが判明した。

以上の点を考慮すると、処理装置への負荷が小さく浮遊
汚泥がほとんど発生しない場合や、本法のあとに３次処
理を行なうので処理水に浮遊汚泥が混入しても良い場合
は、スクリーン５の目幅を広めに設定して、濾過工程時
の圧損を少なくする方が有利である。このような場合、
上記粒子２…に粒径100〜300μｍ以上のものを用いれ
ば、スクリーン５の目幅は通常20〜150μｍ程度に設定
される（ただし、スクリーン５の目幅は粒径よりも小と
する）。また、流路３への浮遊汚泥の流入を防止する必
要がある場合は、濾過工程時の圧損との兼合いを考慮し
てスクリーン５の目幅は10〜30μｍ程度に設定すること
が望ましい。

上記ガス供給機構６は、処理槽１に所定のガスを供給す
るためのもので、第１図に示すように、ガスを圧送する
ブロアー6aと、このブロアー6aと流路３…を接続するガ
ス導入管6bと、処理槽１の上部空間1cとブロアー6aとを
接続するガス循環路6cと、ブロアー6aに外部からガスを
供給するガス供給管6dとから構成されている。

上記抜液機構７は、処理槽１から処理水を排出するもの
である。この抜液機構７は、ポンプ7aと、このポンプ7a
と流路３…を接続する処理水導出管7bと、ポンプ7aで抜
液された処理水を外部に放出する排出管7cと、抜液され
た処理水を再び処理槽１に返送する返送管7dとから構成
されている。

「作用」次ぎに、本発明の排水処理装置によって排水を処理する
方法と共に、本発明の装置の作用を説明する。

本発明の排水処理装置で排水を処理する工程は、散気工
程と抜液工程と逆洗工程に分けることができる。

散気工程は、ガス供給機構６により、流路３…を介して
処理槽１内に所定のガスを供給し、粒子２…に担持せし
めた微生物により有機性排水を生物処理する工程であ
る。流路３に供給されたガスは、開口部４…を介してス
クリーン５…の目を通過し、細かい気泡となって処理槽
１内を上昇する。このガスの気泡により処理槽１内は攪
拌され、粒子２…は流動化せしめられる。

散気工程の際に供給するガスを空気や酸素冨化ガスとす
れば、処理槽１内で好気性処理を行なうことができる。
また、供給するガスを窒素等の微生物にとって不活性な
ガスあるいは処理槽１で発生した嫌気性ガスとすれば、
処理槽１内では嫌気性処理（脱窒処理、酸発酵、メタン
発酵など）が行なわれる。嫌気性ガスの再循環は、槽１
上部に連設されたガス循環路6cを介して処理槽１内のガ
スをガス供給機構６・流路３…を介して返送することに
よって行なわれる。嫌気性処理を行なう場合に供給する
ガスの量は、処理槽１内が適度に攪拌され、粒子２…に
担持された微生物と排水との接触が保たれる程度であれ
ば良い。

この好気性処理と嫌気性処理は、一方のみ行なうことも
できるが、両処理を連続して行なうこともできる。好気
性処理の後に嫌気性処理を連続して行なえば、窒素化合
物の硝化・脱窒を同一の槽１内で行なうことができる。
尚、散気工程時の槽１内の圧力は省エネの観点から大気
圧とされる。

上記濾過工程は、散気工程で処理された処理水を抜液機
構７により導出する工程である。この濾過工程において
は散気を停止する。そして、処理槽１内を大気圧よりも
0.6〜3kg/cm²程度昇圧、するか、流路３…内を減圧す
る。また昇圧および減圧を合わせて行なう。このように
昇圧あるいは減圧する理由は、濾過工程にあっては、圧
損が生じるからである。この圧損は、スクリーン５…の
目幅などにもよるが、通常0.3kg/cm²から経時的に徐々
に増加する。

濾過工程時、処理槽１内の粒子２…はストークスの法則
に従って粒径の２乗に比例する速度で処理槽１の底部に
沈降堆積する。このため、スクリーン５…や処理槽１底
部には、下層ほど粒径の大きな粒子２…が堆積する濾過
助層Ａが形成される。そして、この濾過助層Ａとスクリ
ーン５…により浮遊汚泥等が分離除去され、処理水が得
られる。この際、濾過助層Ａの働きによって浮遊汚泥等
の細かい混入物が除去され、スクリーン５…の目詰まり
や圧損の増大が防止されるので、この処理装置にあって
は良質の処理水を少ないエネルギーで得ることができ
る。

ただし、濾過工程の初期には良好な濾過助層Ａが形成さ
れていないので、流路３…から抜液される処理水には浮
遊汚泥等が多く混入している。このため、濾過工程の初
期においては、抜液された処理水を返送管7dを介して処
理槽１に返送する。この返送する時間は、スクリーン５
…の目幅、粒子２…の径、浮遊汚泥の濃度など種々のフ
ァクターを考慮して設定されるが、一般に濾過工程の継
続時間の３〜15％程度とされる。また、濾過工程の継続
時間は、圧損や時間などで設定される。圧損で濾過時間
を設定する場合は、一般に圧損が1.5〜2.5kg/cm²に達し
たときに抜液工程を終了することとされ、時間で設定す
る場合は一般に20分〜２時間程度とされる。また、これ
らのうち短時間の方を自動的に優先するようにしても良
い。得られた処理水は、目標とする処理の程度により、
そのままあるいは３次処理等のより高度な処理あるいは
消毒などの処理を施された後放流される。

このような濾過工程終了後、逆洗工程が行なわれる。こ
の逆洗工程は、加圧ガスを流路３…に圧送してスクリー
ン５…上に堆積した粒子２…を剥離除去する工程であ
る。この後上記散気工程に移る。以下同様の操作を繰り
返して排水の処理を行う。

「他の実施例」第６図および第７図は、本発明の排水処理装置の第２・
第３実施例を示すもので、上記実施例と同一構成部分に
は、同一符号を付して説明を簡略化する。

第６図に示した第２実施例の排水処理装置にあっては、
処理槽１の底面1aの全面あるいは一部に設けた溝3bによ
って流路３…が形成されている。そして、スクリーン５
は、この溝3b…と直交するように所定間隔で敷設された
ステンレス板5a…によって形成されている。

第７図に示す第３実施例の排水処理装置は、槽１の底部
を仕切り板3cで仕切ることによって流路３が形成されて
いる。この仕切り板3cには、多数の開口部４…が設けら
れている。また、この仕切り板3cの上面にはスクリーン
５をなすステンレス製の線材が所定の間隔で張設されて
いる。

これら実施例の排水処理装置にあっても、上記第１実施
例の排水処理装置と同様の作用効果を得ることができ
る。

なお、本発明の排水処理装置は上記実施例に限られるも
のではない。例えば、スクリーン５には多孔性のメッシ
ュや板体を用いても良い。この場合、それらの孔の大き
さは、その短径が上記目幅に相当するように設定され
る。

また、流路３に設けられた開口部４…の開口方向は、流
路３の上方であることが望ましいが、流路３側方あるい
は下方であってもよい。開口部４…が側方や下方に設け
られる場合は、流路３を処理槽１の底面1bに近接するよ
うに設ける。このように流路３を底面1bに近接せしめれ
ば、濾過工程時に沈澱堆積した粒子２…からなる濾過助
層Ａに流路３が覆われるので、この場合も濾過工程を効
率良く行うことができる。

さらに、本発明の排水処理装置は、第８図に示すよう
に、１次処理を行う他の処理槽８に連接して用いること
もできる。この場合、本発明の装置の処理槽１中の排水
の一部をポンプ９等で他の処理槽８に返送するようにし
ても良い。

またさらに、第９図に示すように、流路３…が設けられ
た本発明の処理槽１を複数連設し、一方で嫌気性処理
を、他方で好気性処理を行うようにしても良い。この場
合も、処理槽１、１間を流路３…を介在させずポンプ９
等で連設してもよい。

「発明の効果」以上説明した構成を有する本発明の排水処理装置にあっ
ては、処理槽に添加された微生物を担持し、かつ、処理
槽内の排水の流動に伴って流動可能粒子が、処理槽内に
排水を保持した状態においては、処理水内を浮遊した状
態となって、処理水と十分に接触し、排水の処理能率が
向上する。また、抜液機構により処理槽内の排水を抜液
して濾過工程に入れば、粒径の大きい粒子から先に沈殿
して、スクリーン上に下方ほど粒径が大きい溜度分布の
濾過助層が形成され、この濾過助層およびスクリーンを
介して抜液機構により処理水が導出されるので、処理槽
の微生物濃度を70.000ppm程度の高濃度にまで高めて
も、浮遊汚泥等が除去された良質の処理水が得られる。
従って、本発明の排水処理装置では、処理槽の微生物濃
度を高め処理能力を増し、処理槽の小型化を図ることが
できる。また、上記のように本発明の処理装置にあって
は、処理水を濾過助層とスクリーンで濾過して導出する
ので、沈澱槽が不要となり、この点からも装置の小型化
を実現できる。

一方、濾過工程の完了後、処理槽内に再度排水を導入し
た後、ガス供給機構を作動して流路にガスを導入して散
気工程に入れば、前記濾過助層を形成していた粒子が再
び排水中に拡散して浮遊した状態に戻るので、散気工程
の度にスクリーンおよび濾過助層の詰まりが解消されて
排水の処理能率を長期に亙って保持することができる。

従って、本発明の処理装置は、高度に小型化でき、土地
の高度利用が要求される都心部の事務所ビルなどの排水
処理に最適なものとなる。

また、この排水処理装置にあっては、濾過工程の際に、
微生物を担持する粒子が濾過助層を形成するので、濾過
時の圧損が少ない。従って、少ないエネルギーで処理水
を得ることができ、安価に排水を処理することができ
る。さらに、濾過助層を形成する粒子は安価なものを利
用できるうえ、その消耗も少ないので、本発明の排水処
理装置は装置の維持コストも安価である等種々の利点を
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の排水処理装置の一実施例を示す縦断面
図、第２図は同実施例を示す横断面図、第３図は濾過工
程の際に形成される濾過助層を示す断面図、第４図は上
記第１実施例に設けられた流路等の部分を拡大して示す
斜視図、第５図は総括移動係数とスクリーンの孔径の関
係を示すグラフ、第６図は本発明の排水処理装置の第２
実施例の槽底部を示す一部断面視した斜視図、第７図は
本発明の排水処理装置の第３実施例の槽底部を示す一部
断面視した斜視図、第８図および第９図は本発明の排水
処理装置の実用例を示す概略構成図である。１……処理槽、1b……底面、２……粒子、３……流路、
５……スクリーン、６……ガス供給機構、７……抜液機
構。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】排水を収容する処理装置と、この処理槽中
の排水を処理する微生物を担持する非溶解性でかつ該処
理槽内で攪拌、流動化させるべく構成した粒子と、同処
理槽の底部側に設けられた開口部を有する流路と、この
流路の開口部を覆うスクリーンと、同流路に連通された
処理槽内の処理水を前記スクリーンおよび流路を通して
抜液する抜液機構と、同流路に連通され処理槽に所定の
ガスを供給するガス供給機構とからなり、前記粒子は粒
径の異なる多数の粒子からなり、かつ、少なくともその
一部の粒径が前記抜液機構により処理水を抜液したとき
にスクリーン表面に捕捉可能な大きさとされていること
を特徴とする排水処理装置。