JPH0745039B2 - 廃水処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、有機物を含む廃水を処理する廃水処理装置に
係わり、特に廃水処理に伴って発生する担体表面の過剰
生物膜を除去する担体再生手段を改良した廃水処理装置
に関する。

（従来の技術） 従来のこの種の廃水処理装置は、第３図に示すように廃
水１を一旦調整槽２に導き、ここで廃水１から汚泥３を
沈降分離し、上側の上澄液がポンプ４により反応槽５に
送られる。この反応槽５の内部には砂，活性炭，アンス
ラサイト等の如き比重が１よりも大きい担体６が適宜な
量だけ投入され、かつ、反応槽５の縦方向にそってエア
リフト管７が立設されている。この反応槽５には外部の
加圧空気源８から反応槽内底部に設置される散気具９に
空気が供給され、これによって散気具８から発生する気
泡10で担体６を流動させながら担体表面に形成されてい
る好気性微生物で廃水中に含まれる有機物を除去した
後、この処理水11を反応槽５から河川に放流する。

ところで、上記廃水処理に伴って担体６の表面に生物膜
12が形成されるが、この生物膜12が過剰に形成されると
処理効率が著しく低下する。そこで、反応槽５上部の気
液分離筒13内側からポンプ等の輸送手段14で過剰な生物
膜12の堆積される担体６を採取して再生機構15に送り、
撹拌装置によりここで攪拌して過剰の生物膜12を強制剥
離し、この剥離された生物膜12を廃水ラインから再度調
整槽２へ送り、一方、生物膜12の剥離された担体６は再
生機構15から管体16を通って再び気液分離筒13を介して
反応槽５内部へ返還する構成となっている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、以上述べた従来の担体再生手段は、輸送手段14
であるポンプにより担体６がくだかれ、あるいは再生機
構15の攪拌処理時に担体６どうしがぶつかり合って、担
体６の損傷が非常に激しい。このため、比較的短い一定
期間ごとに全部の担体６を交換したり、あるいは担体６
の一部を補充したりする必要がある。また、再生機構15
で再生された担体６は管体16を通って反応槽５に送られ
るが、このとき再生機構15や管体16の流路が担体６によ
って閉塞されて度々トラブルが発生する等，実用面での
難点があった。

本発明は上記不具合を改善するためになされたもので、
担体を損傷させずに担体から容易に生物膜を除去し得、
また剥離された生物膜を含む廃水を適切に排出する廃水
処理装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、上記課題を解決するために、上部側反応部か
ら上部側沈澱部にかけてエアリフト管およびこのエアリ
フト管上部外側から上側に伸びる気液分離筒の順序で配
置された反応槽を有し、外部より前記反応槽のエアリフ
ト管内側へ送り込んだ気泡で比重が１よりも大きい担体
を流動させながら担体表面の好気性微生物で被処理水を
処理し、その処理水を気液分離筒の外側に設けた越流溝
から反応槽外部へ放出し、かつ、処理結果の懸濁物を越
流溝下部の前記沈澱部に沈澱させて前記反応槽外部へ放
出する廃水処理装置において、上部断面積が下部断面積
よりも小さい異径型の前記気液分離筒を用い、かつ、前
記処理水の放出ラインを開閉する開閉弁を設け、この開
閉弁を閉じて反応槽内部の液面を前記気液分離筒上部の
小面積部まで上げ、この小面積部で前記気泡の集中，消
失等による乱流を起こして前記担体表面に堆積する過剰
な生物膜を除去する廃水処理装置である。

また、本発明は、少なくとも前記越流溝に対応する反応
槽位置から出力するラインに常開用開閉弁および第１の
常閉用開閉弁を設け、また懸濁物の沈澱する前記沈澱部
に対応する前記反応槽位置から出力するラインに第２の
常閉用開閉弁を設け、前記担体からの過剰生物膜除去時
および排泥時，常開用開閉弁を閉とし、第１および第２
の常閉用開閉弁を必要な時間開とし、これら常閉用開閉
弁から流出する液体等を同一ラインまたは懸濁状態に応
じて異なるラインに放出する構成である。

（作用） 従って、本発明は以上のような手段を講じたことによ
り、請求項第１項においては、外部から反応槽底部に空
気を送給すると、その気泡がエアリフト管の内部を通っ
て上昇するが、このとき気泡によって担体が上昇流動し
ながら担体表面の好気性微生物により被処理水を処理す
る。そのうち、処理水は開状態にある開閉弁を通って外
部に放出され、一方、懸濁物は沈澱部に沈澱する。そし
て、廃水処理に伴って担体に過剰に生物膜が形成された
とき、開閉弁を閉じて反応槽内の液面を気泡分離筒の下
部大面積部から上部小面積部まで上昇させる。そうする
と、その小面積部で気泡の集中，消失等によりその下部
側で乱流が発生し、これにより担体表面から生物膜が容
易に剥離する。

次に、請求項第２項では、担体表面の過剰な生物膜の除
去時および排泥時、越流溝に対応する反応槽位置からの
出力ラインの常開用開閉弁を閉とすると、反応槽内の液
面が気泡分離筒の下部大面積部から上部小面積部まで上
昇し、ここで気泡の集中および消失によって乱流が発生
し、担体表面から生物膜が剥離する。その後、前記越流
溝および沈澱部に対応する反応槽位置の出力ラインの常
閉用開閉弁を時間を異ならせて開とすると、生物膜を含
む懸濁液と懸濁物を分けて常閉用開閉弁を通すと懸濁状
態に応じて異なるラインに放出することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。第１図は本発明の一実施例を示す構成図であって、
この装置は管路20を通ってくる廃水21を一時貯留して汚
泥22を沈降分離する調整槽23と、この調整槽23の底部に
沈降された汚泥22を開閉弁24を介して取込んだ後同様に
一時貯留して汚泥25aと上澄液25bとに分離し、上澄液25
bをポンプ26にて前記管路20へ返送し、かつ、汚泥25aを
開閉弁27を通して外部に排出する濃縮槽28と、ポンプ29
より送られてくる前記調整槽23内の上澄液，つまり廃水
を好気性微生物により処理する反応系30と、この反応系
30による処理によって得られた処理水および懸濁物等を
排出制御する排出制御手段50とによって構成されてい
る。

前記反応系30は、中間部分に上側方向に広角となるロー
ト部31aを持ち、そのロート部31aを挟んで下側および上
側に筒状部31b,31cを形成する有底筒状の反応槽31が設
けられ、この反応槽31の内底部には円板状の散気具32が
設置され、また反応槽31内部で下側筒状部31bからロー
ト部31aにかけてエアリフト管33およびこのエアリフト
管33の上部外側から所定の隙間をもって覆うように上方
に伸びる気液分離筒34が設けられている。この気液分離
筒34は下部側が大断面積の筒状部34aに形成され、この
筒状部34aの上端部より逆ロート部34bおよび小断面積の
筒状部34cが形成され、いわゆる異径部の気液分離筒34
を構成している。

そして、エアリフト管33内部を含む反応槽31の下側筒状
部31b内部をもって反応部を構成し、一方、ロート部31
a,上側筒状部31c内側から気液分離筒34外側にかけて沈
澱部を構成する。さらに、反応槽31内には砂，活性炭，
アンスラサイト等の比重が１よりも大きい担体35が例え
ば反応部の容積の１〜10％程度投入され、外部の加圧空
気源36から送られてくる空気によって散気具32から発生
する気泡37によって担体35をエアリフト管33内部下側か
ら上側へ流動させ、このとき担体35表面の好気性微生物
によりポンプ29から供給される廃水中に含む有機物を処
理除去し、前記上側筒状部31c下部内側に設けた越流溝3
8から外部へ処理水39を放出する構成となっている。

前記排出制御手段50では、沈澱部に第１のレベルセンサ
51,その上側に第２のレベルセンサ52が配置され、反応
槽31の上側筒状部31cから前記管路20へ管路53が接続さ
れ、また越流溝38に対応する反応槽31の外側位置よりパ
ラレルに常開用開閉弁54および常閉用開閉弁55を介して
それぞれ処理水排出ライン56および前記管路20へ接続さ
れ、さらに沈澱部に対応する反応槽31の外側位置つまり
ロート部31aより常閉用開閉弁57を介して前記管路20ま
たは図示点線の如き濃縮槽28へ接続されている。前記レ
ベルセンサ51,52および各開閉弁54,55,57は制御部58に
接続されている。この制御部58は、通常運転時，担体か
らの生物膜除去時等に応じてレベルセンサ51,52の出力
を受けながら各開閉弁54,5,57等を所定時間開閉制御す
る機能をもっている。

次に、以上のように構成された装置の動作について、第
２図を参照しながら通常運転工程、生物膜除去工程、排
泥工程および復帰工程等に分けて説明する。

（１） 通常運転工程 この工程は、廃水21中の有機物を除去する工程であっ
て、担体３表面に生物膜40が成長する工程である。先
ず、調整槽23からポンプ29によって廃水である上澄液が
反応槽31に送られてくるが、このとき外部の加圧空気源
36から散気具32を通ってエアリフト管33内側下部に気泡
37を発生させる。そうすると、この気泡37により担体35
がエアリフト管33内部を流動しながら担体表面の好気性
微生物によって廃水中の有機物を処理除去するが、同時
にこの処理中に担体35表面で生物膜40が成長する。この
とき、制御部58からの指令により開閉弁54が開となって
いるので、前記処理によて得られた処理水39は越流溝38
から開閉弁54を通って処理水排出ライン56から排出され
る。従って、この通常運転時，反応槽31の液面は異径型
気液分離筒34の大面積筒状部34aに位置する越流溝38で
規制される越流面となっている。

一方、この通常運転時，反応槽31内部ではエアリフト管
33内部で気泡37が上向方向に移動し、それに伴って担体
35も上昇流動する。そして、気泡37は気液分離筒34の大
面積筒状部34aで消失する。その結果、担体35はエアリ
フト管33の上端を越えてエアリフト管外側に下降してい
く。このように反応槽31では充分な攪拌と酸素の供給が
行われ、廃水中の有機物を食物とする好気性微生物が増
殖し、担体表面にはこれら好気性微生物による生物膜40
が徐々に成長する。また、沈澱部では、反応部内から上
昇する懸濁液を含む生物膜40,浮遊微生物などの懸濁物4
1が分離浮遊し、そのうち上澄液が越流溝38から処理水3
0として排出される。

（２） 生物膜除去工程 この工程は、担体35の表面に過剰に成長した生物膜40を
定期的に剥離する工程であって、制御部58では所定の日
時例えばステップS1に示す如く毎日23時00分に達したが
否かを判断し、23時00分に達したとき開閉弁54を閉じる
（ステップS2）。この開閉弁54を閉じてもポンプ29が稼
働しているので、反応槽31内の液面は上昇し、その液面
がレベルセンサ52に達したとき制御部58内のタイマ（図
示せず）が起動する（ステップS3,S4）。このタイマが
起動して所定時間t1を経過するまで液面が徐々に上昇し
ていく。このとき、反応槽31内の液体は管路53を通って
調整槽23に送られる。

しかして、反応槽31の液面の上昇に伴い、その液面が気
液分離筒34の大面積筒状部34aから逆ロート部34bを通っ
て小面積筒状部34cへ移行する。その結果、エアリフト
管33内部の下側から上昇する気泡37が小面積筒状部34c
で集中しながら気泡37の消失を繰返し、逆ロート部34b
およびその下側で激しく乱流が発生する。その結果、担
体35表面の生物膜40には気泡38の集中および乱流を受け
て大きな剪断力が作用し、担体35から生物膜40が容易に
剥離する。この剥離した生物膜40は沈澱部の下部に懸濁
物40と共に堆積し、一方、再生された担体35は反応部内
に自動回収される。沈澱部では懸濁物41の増加と同時に
上澄液の濁度の上昇（懸濁化）が生ずる。

（３） 排泥工程 この工程は、上記（２）の工程で生じた沈澱部の上層懸
濁液と低層懸濁物41を廃液として排出する工程である。
具体的には、ステップS5に示す如くタイマが所定時間t1
を経過したか否かを判断し、所定時間t1を経過したと
き、制御部58からの指令により開閉弁54を閉じた状態で
先ず開閉弁55を開くと共にタイマを起動する（ステップ
S6）。ここで、開閉弁55を開くと、沈澱部の上層懸濁液
が開閉弁55を通って調整槽23に送られる。そして、この
懸濁液の排出により、液面は越流溝38まで，つまり気液
分離筒34の小面積筒状部34cから大面積筒状部34aまで下
降するので、乱流がなくなって生物膜40の剥離作用が停
止する。しかる後、前記タイマがステップS7の如く所定
時間t2を経過すると、開閉弁55を閉じ、開閉弁57を開と
する（ステップS8）。そうすると、沈澱部の下層懸濁物
41が開閉弁57を通って調整槽23または濃縮槽28に送られ
る。通常，この懸濁物41は汚泥が濃縮状態にあるので、
濃縮槽28へ送るのが望ましい。このようにして懸濁物41
を排出すると、反応槽31内の液面が更に下降するが、こ
のとき制御部58が前記レベルセンサ51の出力を監視して
いる。

（４） 復帰工程 ここで、制御部58は反応槽31の液面がレベルセンサ51の
出力から所定レベルに達したと判断すると（ステップS
9）、前記開閉弁57を閉じると同時に開閉弁54を開く
（ステップS10）。このとき、ポンプ29が稼働している
ので、反応槽31の液面が徐々に上昇して越流溝38に達す
ると上記通常運転工程に移行する。従って、この工程は
沈澱部の上層を清澄化する工程である。

従って、以上のような実施例の構成によれば、下部側を
大面積筒状部34a,上部側を小面積筒状部34cとし、担体3
5表面の過剰生物膜の除去時，反応槽31の液面を上記大
面積筒状部34aから小面積筒状部34cに移行させることに
より、散気具32からの気泡37が小面積筒状部34cで集中
化しつつ消泡動作を繰返し、かつ、その下部側で乱流が
発生し、これら気泡37の集中，消泡および乱流等によっ
て担体35表面より生物膜40を容易に剥離できる。しか
も、気液分離筒34は単に異径型とする形態であるので、
非常に簡単で、かつ、コスト的に安価な構成にして生物
膜40を剥離することが可能である。また、生物膜40の剥
離された担体35はそのまま反応部内に回収されるので、
従来のように輸送手段14や再生機構15によって担体35が
くだかれて損傷したり、担体35により管路が閉塞すると
いったトラブルがなくなり、全く元の大きさの状態で担
体35を再生できる。

さらに、反応槽31の液面を上昇させた後、各開閉弁55,5
7を所定の順序で開きながら外部に排出するので、沈澱
部の上層懸濁液と下層懸濁物とを分けて排出することが
でき、しかも調整槽23および濃縮槽28に各別に送出すれ
ば廃水処理の能率率向上に寄与し、また復帰時には清澄
液の状態で通常運転を再開できる。

なお、上記実施例では円筒形の反応槽31を用いたが、特
に断面形状を限定するものではない。また、気液分離筒
34は中間部に逆ロート部34bを設けたが、大面積筒状部3
4aと小面積筒状部34cだけの形状でもよく、あるいは上
部を小面積筒状部34cとし、その下端部に逆ロート部34b
だけを設けた構成でもよい。その他、本発明はその要旨
を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば次のような種々の効
果を奏する。

先ず、請求項１においては、簡単な構成で担体表面から
生物膜を除去でき、しかも反応槽内で生物膜を除去する
ことが可能であり、その再生された担体はそのまま反応
部で回収できるので従来のように担体を損傷させずに再
生できる。

次に、請求項２では、担体から剥離され生物膜および懸
濁物等を適切に排出でき、かつ、懸濁状態に応じて適切
に仕分けして排出できることから廃水処理の能率向上に
も大きく貢献させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる廃水処理装置の一実施例を示す
構成図、第２図は第１図の装置の全体動作を説明する流
れ図、第３図は従来装置の構成図である。 21……廃水、23……調整槽、28……濃縮槽、30……反応
系、31……反応槽、32……散気具、33……エアリフト
管、34……気液分離筒、34a……大面積筒状部、34b……
逆ロート部、34c……小面積筒状部、35……担体、37…
…気泡、38……越流溝、39……処理液、40……生物膜、
41……懸濁物、50……排出制御手段、51,52……レベル
センサ、54,55,57……開閉弁、58……制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下部側反応部から上部側沈澱部にかけてエ
   アリフト管およびこのエアリフト管上部外側から上側に
   伸びる気液分離筒の順序で配置された反応槽を有し、外
   部より前記反応槽のエアリフト管内側へ送り込んだ気泡
   で比重が１よりも大きい担体を流動させながら担体表面
   の好気性微生物で被処理水を処理し、その処理水を気液
   分離筒の外側に設けた越流溝から反応槽外部へ放出し、
   かつ、処理結果の懸濁物を越流溝下部の前記沈澱部に沈
   澱させて前記反応槽外部へ放出する廃水処理装置におい
   て、 上部断面積が下部断面積よりも小さい異径型の前記気液
   分離筒を用い、かつ、前記処理水の放出ラインを開閉す
   る開閉弁を設け、この開閉弁を閉じて反応槽内部の液面
   を前記気液分離筒上部の小面積部まで上げ、この小面積
   部で前記気泡の集中，消泡等による乱流を起こして前記
   担体表面に堆積する過剰な生物膜を除去することを特徴
   とする廃水処理装置。
2. 【請求項２】下部側反応部から上部側沈澱部にかけてエ
   アリフト管およびこのエアリフト管上部外側から上側に
   伸びる気液分離筒の順序で配置された反応槽を有し、外
   部より前記反応槽のエアリフト管内側へ送り込んだ気泡
   で比重が１よりも大きい担体を流動させながら担体表面
   の好気性微生物で被処理水を処理し、その処理水を気液
   分離筒の外側に設けた越流溝から反応槽外部へ放出し、
   かつ、処理結果の懸濁物を越流溝下部の前記沈澱部に沈
   澱させて前記反応槽外部に放出する廃水処理装置におい
   て、 少なくとも前記越流溝に対応する反応槽位置から出力す
   るラインに常開用開閉弁および第１の常閉用開閉弁を設
   け、また懸濁物の沈澱する前記沈澱部に対応する前記反
   応槽位置から出力するラインに第２の常閉用開閉弁を設
   け、前記担体表面の過剰生物膜除去時および排泥時，常
   開用開閉弁を閉とし、第１および第２の常閉用開閉弁を
   必要な時間開とし、これら常閉用開閉弁から流出する液
   体等を同一ラインまたは懸濁状態に応じて異なるライン
   に放出することを特徴とする廃水処理装置。