JPH10277582A

JPH10277582A - 汚水処理装置

Info

Publication number: JPH10277582A
Application number: JP9089704A
Authority: JP
Inventors: Shintarou Tsujimi; 信太郎辻見
Original assignee: Tokico Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 1998-10-20
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: JP3295015B2

Abstract

(57)【要約】【課題】処理効率を向上させることができる汚水処理
装置を提供する。【解決手段】被処理水が導入される処理槽１６，１８
と、該処理槽１６，１８内に設けられる散気手段２８，
３１と、大気を吸引して得られた空気を散気手段２８，
３１に圧送して該散気手段２８，３１から散気させる送
気手段３４と、を有し、送気手段３４から圧送される空
気に高濃度酸素ガスを混合する混合手段３６，３７を具
備するとともに、該混合手段３６，３７は、混合後の空
気中の酸素分圧を大気中の酸素分圧より２．０％以内の
範囲で上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、汚水を、主として
その中に含まれる有機物を微生物で分解することにより
浄化する汚水処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】汚水を、主としてその中に含まれる有機
物を微生物で分解することにより浄化する汚水処理装置
として、被処理水が導入される処理槽と、該処理槽内に
設けられる散気手段と、大気を吸引して得られた空気を
前記散気手段に圧送して該散気手段から散気させる送気
手段とを有するものが知られている。この汚水処理装置
は、散気手段からの散気で被処理水内の微生物に酸素を
供給してその活動を活発に維持して被処理水を浄化する
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な汚水処理装置においては、送気手段が大気を吸引して
得られた空気を散気手段から散気させるものであるた
め、より多くの酸素が微生物に必要とされる場合におい
ては、空気量を増大させて酸素量を増加させることにな
る。しかし、このように散気させる空気量を増大させる
と、被処理水を攪拌しすぎることになってフロッグを壊
してしまうことになり、その結果、被処理水とフロック
の分離性悪化や微生物の繁殖を低下させてしまうことに
なる。

【０００４】このため、送気手段から圧送される空気に
高濃度酸素ガスを混合することにより、空気量を増大さ
せることなく、酸素量を多くすることを考えた。しかし
ながら、単純に高濃度酸素ガスを混合するだけでは、微
生物の活動が必ずしも活発とはならず、処理効率を向上
させることができないという問題が生じた。したがっ
て、本発明の目的は、処理効率を向上させることができ
る汚水処理装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１記載の汚水処理装置は、被処理水
が導入される処理槽と、該処理槽内に設けられる散気手
段と、大気を吸引して得られた空気を前記散気手段に圧
送して該散気手段から散気させる送気手段と、を有する
ものであって、前記送気手段から圧送される空気に高濃
度酸素ガスを混合する混合手段を具備するとともに、該
混合手段は、混合後の空気中の酸素分圧を大気中の酸素
分圧より２．０％以内の範囲で上昇させることを特徴と
している。これにより、酸素分圧が大気中の酸素分圧よ
り２．０％以内の範囲で上昇させられた空気を散気手段
が被処理水に散気させることで、処理効率を向上させる
ことができる。

【０００６】また、本発明の請求項２記載の汚水処理装
置は、上記に加えて、前記散気手段を有する処理槽を複
数設けるとともに、これら処理槽を直列に接続させて被
処理水を順に移動させ、さらに、前記混合手段は、上流
側の処理槽の散気手段に前記送気手段から圧送される空
気にのみ高濃度酸素ガスを混合させるものであることを
特徴としている。これにより、散気手段を有する処理槽
を複数設けた場合において、汚れの度合いが大きい、上
流側の処理槽の散気手段に送気手段から圧送される空気
にのみ高濃度酸素ガスを混合させるため、能力的あるい
はコスト的に高濃度酸素ガスの供給量に制限がある場合
等において、効率良く汚水処理を行うことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の汚水処理装置の第１の実
施の形態を図１〜図５を参照して以下に説明する。汚水
処理装置１１は、被処理水（汚水）１０がまず最初に導
入される汚水調整槽１２と、該汚水調整槽１２から被処
理水１０を管路１３を通して汲み上げ吐出するポンプ１
４と、該ポンプ１４から管路１３を介して吐出された被
処理水１０が導入される一次曝気槽（処理槽）１６と、
該一次曝気槽１６の被処理水１０を導く管路１７と、該
管路１７で導かれた被処理水１０が導入される二次曝気
槽（処理槽）１８と、該二次曝気槽１８の被処理水１０
を導く管路１９と、該管路１９で導かれた被処理水１０
が導入される沈殿槽２０とを有している。このようにし
て、汚水調整槽１２、一次曝気槽１６、二次曝気槽１８
および沈殿槽２０は被処理水１０の流れ上、直列に配置
されている。

【０００８】汚水調整槽１２は、被処理水１０を均一な
濃度に調整するもので、このように均一な濃度に調整さ
れた被処理水１０がポンプ１４により汲み上げられるこ
とになる。一次曝気槽１６は、上部開放型の有底円筒状
のもので、その上流側の汚水調整槽１２から導入された
被処理水１０に含まれる有機物を、被処理水１０の汚泥
を形成している微生物により分解し浄化する。

【０００９】二次曝気槽１８は、上部開放型の有底円筒
状のもので、その上流側の一次曝気槽１６から導入され
た被処理水１０に含まれる有機物（一次曝気槽１６では
分解しきれなかった有機物）を、被処理水１０の汚泥を
形成している微生物により分解し浄化する。なお、一次
曝気槽１６から二次曝気槽１８への管路１７としては、
一次曝気槽１６の被処理水１０を例えば重力により二次
曝気槽１８に流下させるもの等が用いられることにな
る。

【００１０】沈殿槽２０は、その上流側の二次曝気槽１
８から導入された被処理水１０の汚泥を沈殿・分離さ
せ、その上澄みを処理水として排出するものである。な
お、二次曝気槽１８から沈殿槽２０への管路１９として
は、二次曝気槽１８の被処理水１０を例えば重力により
沈殿槽２０に流下させるもの等が用いられることにな
る。また、沈殿槽２０の底部２０ａと一次曝気槽１６の
底部１６ａとの間には、汚泥返送管路２１が接続されて
おり、該汚泥返送管路２１には、沈殿槽２０で沈殿させ
られた汚泥を吸引し一次曝気槽１６に吐出して戻すポン
プ２２が設けられている。

【００１１】汚水調整槽１２には、上方から鉛直に管路
２４が導入されており、該管路２４の下端には、汚水調
整槽１２の底部１２ａの若干上側位置において水平延在
する散気管２５が連結されている。この散気管２５に
は、内外を貫通させる図示せぬ散気穴が多数形成されて
いる。

【００１２】一次曝気槽１６には、上方から鉛直に管路
２７が導入されており、該管路２７の下端には、一次曝
気槽１６の底部１６ａの若干上側位置において水平延在
する散気管（散気手段）２８が連結されている。この散
気管２８には、内外を貫通させる図示せぬ散気穴が多数
形成されている。

【００１３】二次曝気槽１８には、上方から鉛直に管路
３０が導入されており、該管路３０の下端には、二次曝
気槽１８の底部１８ａの若干上側位置において水平延在
する散気管（散気手段）３１が連結されている。この散
気管３１には、内外を貫通させる図示せぬ散気穴が多数
形成されている。

【００１４】そして、管路２４，２７，３０のそれぞれ
の散気管２５，２８，３１に対し反対側は、一つの管路
３３に連結されており、該管路３３には、一端開口部か
ら大気を吸引して得られた空気を、管路３３および管路
２４，２７，３０を介して散気管２５，２８，３１に向
けて圧送するブロア（送気手段）３４が設けられてい
る。

【００１５】また、管路３３のブロア３４よりも下流側
であって、すべての管路２４，２７，３０よりも上流側
の位置には混合器（混合手段）３６が配置されている。
他方で、この混合器３６には、圧縮した空気中の酸素を
濃縮することで高濃度酸素ガスを発生させる酸素ガス発
生装置（混合手段）３７が連結されており、これによ
り、該混合器３６は、ブロア３４から圧送される、大気
を吸引して得られた空気に、酸素ガス発生装置３７で発
生された高濃度酸素ガスを混合させることになる。

【００１６】そして、このようにして酸素分圧が大気中
の酸素分圧より高められた混合後の空気が散気管２５，
２８，３１から散気させられることになる。なお、酸素
ガス発生装置３７は、高濃度酸素ガスの流量が制御可能
であり、よって、混合器３６における混合後の酸素分圧
を制御可能となっている。管路３３の混合器３６より下
流側であって、すべての管路２４，２７，３０よりも上
流側の位置には、酸素濃度計（混合手段）３９が配置さ
れている。この酸素濃度計３９は、管路３３内の空気の
酸素濃度を検出して制御ユニット（混合手段）４０に出
力する。

【００１７】この制御ユニット４０は、酸素濃度計３９
の検出結果から管路３３中の空気の酸素分圧を、大気中
の酸素分圧より、０％より大きく２．０％以内の範囲で
上昇させるように、言い換えれば大気中の酸素分圧は通
常２０．９％であることから管路３３中の空気の酸素分
圧が２０．９％より大きく２２．９％以内の範囲となる
ように、酸素ガス発生装置３７から混合器３６へ供給す
る高濃度酸素ガスの供給量を制御する。なお、混合気体
を構成する成分気体のそれぞれが、他の成分を取り除い
てそれ自身だけで全体積を占めたと仮定したときに示す
はずの圧力を、その成分気体の分圧といい、等温等圧の
数種類の理想気体を、その同じ温度、同じ圧力のもとで
混合して一つの気体を作るとき、混合気体の占める体積
（全体積）は混合前に各気体が占めていた体積の和に等
しく、また混合気体の圧力（全圧）は各気体の和に等し
い関係を表す分圧の法則（ドルトンの法則）に基づくも
のとなる。

【００１８】一次曝気槽１６および二次曝気槽１８に
は、それぞれ溶存酸素濃度計４２，４３が設けられてお
り、溶存酸素濃度計４２は、一次曝気槽１６の被処理水
１０の溶存酸素濃度を検出して制御ユニット４０に出力
し、溶存酸素濃度計４３は、二次曝気槽１８の被処理水
１０の溶存酸素濃度を検出して制御ユニット４０に出力
する。なお、制御ユニット４０は、溶存酸素濃度計４
２，４３の検出結果から一次曝気槽１６および二次曝気
槽１８における溶存酸素濃度が最適となるように、管路
３３中の空気の酸素分圧を上記範囲に維持した状態で、
さらに酸素ガス発生装置３７から混合器３６への高濃度
酸素ガスの供給量を制御する。

【００１９】このように構成された汚水処理装置１１に
おいては、被処理水１０がまず、汚水調整槽１２へ導入
されて、その濃度が均一となるよう調整される。これと
ともに、これに含まれる有機物を、被処理水１０の汚泥
を形成している微生物により分解し浄化させる。ここ
で、ブロア３４および酸素ガス発生装置３７から混合器
３６を介して、酸素分圧が最適な状態に高められた空気
が散気管２５から汚水調整槽１２内で散気される。これ
により、被処理水１０内の微生物に最適な酸素分圧で酸
素を供給してその活動を活発に維持し、浄化を効率良く
行わせることができる。

【００２０】その後、汚水調整槽１２の被処理水１０
は、ポンプ１４で管路１３を介して一次曝気槽１６へ導
入される。そして、この一次曝気槽１６においては、導
入された被処理水１０に含まれる有機物を、被処理水１
０の汚泥を形成している微生物により分解し浄化させ
る。ここでも、ブロア３４および酸素ガス発生装置３７
から混合器３６を介して、酸素分圧が最適な状態に高め
られた空気が散気管２８から一次曝気槽１６内で散気さ
れるため、被処理水１０内の微生物に最適な酸素分圧で
酸素を供給してその活動を活発に維持し、浄化を効率良
く行わせることができる。

【００２１】そして、一次曝気槽１６で浄化処理された
被処理水１０は、二次曝気槽１８に管路１７を介して導
入される。そして、この二次曝気槽１８においても、導
入された被処理水１０に含まれる有機物を、被処理水１
０の汚泥を形成している微生物により分解し浄化させ
る。ここでも、ブロア３４および酸素ガス発生装置３７
から混合器３６を介して、酸素分圧が最適な状態に高め
られた空気が散気管３１から二次曝気槽１８内で散気さ
れるため、被処理水１０内の微生物に最適な酸素分圧で
酸素を供給してその活動を活発に維持し、浄化を効率良
く行わせることができる。

【００２２】二次曝気槽１８で浄化処理された被処理水
１０は、沈殿槽２０に管路１９を介して導入される。そ
して、この沈殿槽２０において、導入された被処理水１
０の汚泥を沈殿・分離させ、その上澄みを処理水として
排出するとともに、ポンプ２２で沈殿槽２０で沈殿させ
た汚泥を一次曝気槽１６に戻す。

【００２３】なお、管路１３のポンプ１４の一次曝気槽
１６側に、被処理水１０の流量を一定にする流量調整器
を設けてもよい。また、汚水調整槽１２、一次曝気槽１
６および二次曝気槽１８の少なくともいずれか一つにカ
セイソーダ等のアルカリ性剤を導入してもよい。さら
に、酸素ガス発生装置３７の代りに高濃度酸素ガスが蓄
圧されているボンベを設けてもよい。

【００２４】次に、混合器３６による混合後の空気中の
酸素分圧を大気中の酸素分圧より２．０％以内の範囲で
上昇させた点について述べる。まず、実験装置として、
図２に示すように、四つの回文式処理水槽（曝気槽）４
５〜４８を並べるとともに、各処理水槽４５〜４８に管
路５０〜５３をそれぞれ導入し、各管路５０〜５３の処
理水槽４５〜４８の外に空気用ガス流量計５５〜５８を
設置し、さらに、各管路５０〜５３をエアポンプ５９に
接続させるとともに、管路５０〜５２に酸素ボンベ６０
を管路６１〜６３を介して接続させ、管路６１〜６３上
に酸素用ガス流量計６５〜６７をそれぞれ設けたものを
用いている。

【００２５】そして、微生物を含む被処理水を１Ｌ、微
生物担持体としての不織布を乾燥重量約１．５ｇおよび
蒸留水３Ｌを分取した容量５Ｌのもの（張込水量約４
Ｌ）を、それぞれ上記した各処理水槽４５〜４８として
用意した。また、グルタミン酸およびグルコースをそれ
ぞれ０．３４１ｇずつ秤量後、純水にて１Ｌにメスアッ
プした水溶液を人工下水として用意し、この人工下水を
上記各処理槽４５〜４８にそれぞれ１００ｍＬずつ添加
した。このときの各処理水槽４５〜４８内の全有機体炭
素量（ＴＯＣ）は約２４〜２７ｍｇ／Ｌであった。

【００２６】そして、酸素ボンベ６０からの濃度９９．
９％の酸素ガスとエアポンプ５９からの空気を総流量４
００ｍＬ／ｍｉｎとなるように混合し、処理水槽４５〜
４８に管路５０〜５３を介して散気させた。酸素ガス流
量は、それぞれ０，１ｍＬ，４ｍＬ，８ｍＬ（空気流量
に対する酸素ガス流量の割合はそれぞれ０％，０．２５
％，１％，２％）とした。なお、実験の環境を一定にす
るため、処理水槽４５〜４８は雰囲気温度２５℃・相対
湿度６０％に保たれた恒温槽内に静置し、その結果、処
理水槽４５〜４８内の水温は約２８℃に保たれていた。

【００２７】上記条件下において、各処理水槽４５〜４
８における曝気時間に対するＴＯＣ、溶存酸素濃度（Ｄ
Ｏ）および水素イオン濃度ｐＨおよび水温を測定した結
果を、図３の図表に示すとともに、曝気時間に対するＴ
ＯＣの変化を図４の特性線図に示し、さらに酸素分圧に
対する除去率の関係を図５の特性線図に示す。なお、図
３および図４において４３．９時間経過の時点でＴＯＣ
が増大しているのは、人工下水を追加したためである。
そして、図３および図４に示す４３．９時間経過の時点
で人工下水を追加した後、６５．６時間経過時点でのＴ
ＯＣの除去率を見てみると、大気（酸素分圧の上昇０
％）の場合は、ＴＯＣが２８．４から１７．８でその除
去率は３７．３％であるのに対し、大気より０．２５％
酸素分圧を上昇させたものについては、ＴＯＣが２８．
２から１１．３へと激減し、その除去率は５９．９％と
高いものとなっており、大気より１．０％酸素分圧を上
昇させたものについても、ＴＯＣが２６．８から１０．
５へと激減し、その除去率は６０．８％と高いものとな
っていて、大気より２．０％酸素分圧を上昇させたもの
については、ＴＯＣが２７．２から１３．４へと減少
し、その除去率は５０．７％と満足できるものとなって
いる。この結果から、図５に示すように、大気に比して
酸素分圧を２．０％以内の範囲で上昇させた場合におい
ては、十分なＴＯＣの除去率を確保できており、言い換
えれば微生物が良好に活動していることがわかる。

【００２８】以上により、第１の実施の形態の汚水処理
装置によれば、酸素分圧が大気中の酸素分圧より２．０
％以内の範囲で上昇させられた空気を一次曝気槽１６お
よび二次曝気槽１８内の被処理水１０に散気させること
で、処理効率を向上させることができる。

【００２９】次に、本発明の汚水処理装置１１の第２の
実施の形態を図６を参照して、第１の実施の形態との相
違部分を中心に以下に説明する。なお、第１の実施の形
態と同様の部分には同一の符号を付しその説明は略す。
第２の実施の形態においては、ブロア３４と各管路２
４，２７，３０とを接続させる管路３３上に混合器３６
を設けることなく、これに合わせて前記管路３３に酸素
ガス発生装置３７も接続されていない。

【００３０】そして、混合器３６は、二次曝気槽１８よ
り上流側の一次曝気槽１６に導入されている管路２７に
設けられている。この混合器３６には、第１の実施の形
態と同様に、酸素ガス発生装置３７が連結されており、
これにより、該混合器３６は、一次曝気槽１６の散気管
２５にブロア３４から圧送される、大気を吸引して得ら
れた空気にのみ、酸素ガス発生装置３７で発生された高
濃度酸素ガスを混合させることになる。これに合わせ
て、酸素濃度計３９は、管路３３の混合器３６より下流
側であって、すべての管路２４，２７，３０よりも上流
側の位置ではなく管路２７の混合器３６の下流側位置に
配置されている。

【００３１】制御ユニット４０は、酸素濃度計３９の検
出結果から一次曝気槽１６の管路２７中の空気の酸素分
圧を大気中の酸素分圧より、０％より大きく２．０％以
内の範囲で上昇させるように、言い換えれば大気中の酸
素分圧は２０．９％であることから管路２７中の空気の
酸素分圧が２０．９％より大きく２２．９％以内の範囲
となるように、酸素ガス発生装置３７から混合器３６へ
供給する高濃度酸素ガスの供給量を制御する。

【００３２】このように構成された汚水処理装置１１に
おいては、複数の一次曝気槽１６および二次曝気槽１８
を設けた場合において、汚れの度合いが大きい、上流側
の一次曝気槽１６の散気管２８にブロア３４から圧送さ
れる空気にのみ高濃度酸素ガスを混合させるため、能力
的あるいはコスト的に高濃度酸素ガスの供給量に制限が
ある場合等において、効率良く汚水処理を行うことがで
きる。なお、この場合よりも高濃度酸素ガスの供給量が
大きいが、汚水調整槽１２、一次曝気槽１６および二次
曝気槽１８に散気されるすべての空気に混合させるに
は、能力的あるいはコスト的に高濃度酸素ガスの供給量
に制限がある場合等においては、一次曝気槽１６および
二次曝気槽１８に圧送される空気にのみ高濃度酸素ガス
を混合させれば、効率良く汚水処理を行うことができ
る。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の請求項１
記載の汚水処理装置によれば、酸素分圧が大気中の酸素
分圧より２．０％以内の範囲で上昇させられた空気を散
気手段が被処理水に散気させることになるため、処理効
率を向上させることができる。

【００３４】また、本発明の請求項２記載の汚水処理装
置によれば、散気手段を有する処理槽を複数設けた場合
において、汚れの度合いが大きい、上流側の処理槽の散
気手段に送気手段から圧送される空気にのみ高濃度酸素
ガスを混合させるため、能力的あるいはコスト的に高濃
度酸素ガスの供給量に制限がある場合等において、効率
良く汚水処理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の汚水処理装置の第１の実施の形態を
概略的に示す構成図である。

【図２】汚水処理の実験装置を概略的に示す構成図で
ある。

【図３】汚水処理の実験装置による実験結果を示すも
ので、各処理水槽における曝気時間に対する全有機体炭
素量（ＴＯＣ）、溶存酸素濃度（ＤＯ）および水素イオ
ン濃度（ｐＨ）および水温を測定した結果を示す図表で
ある。

【図４】汚水処理の実験装置による実験結果を示すも
ので、曝気時間に対する全有機体炭素量（ＴＯＣ）の変
化を示す特性線図である。

【図５】汚水処理の実験装置による実験結果を示すも
ので、酸素分圧に対する除去率の関係を示す特性線図で
ある。

【図６】本発明の汚水処理装置の第２の実施の形態を
概略的に示す構成図である。

【符号の説明】

１０被処理水１１汚水処理装置１２汚水調整槽１６一次曝気槽（処理槽）１８二次曝気槽（処理槽）２８，３１散気管（散気手段）３４ブロア（送気手段）３６混合器（混合手段）３７酸素ガス発生装置（混合手段）４０制御ユニット（混合手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理水が導入される処理槽と、該処理
槽内に設けられる散気手段と、大気を吸引して得られた
空気を前記散気手段に圧送して該散気手段から散気させ
る送気手段と、を有する汚水処理装置において、前記送気手段から圧送される空気に高濃度酸素ガスを混
合する混合手段を具備するとともに、該混合手段は、混合後の空気中の酸素分圧を大気中の酸
素分圧より２．０％以内の範囲で上昇させることを特徴
とする汚水処理装置。
【請求項２】前記散気手段を有する処理槽を複数設け
るとともに、これら処理槽を直列に接続させて被処理水
を順に移動させ、さらに、前記混合手段は、上流側の処
理槽の散気手段に前記送気手段から圧送される空気にの
み高濃度酸素ガスを混合させるものであることを特徴と
する請求項１記載の汚水処理装置。