JPS6340159B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、最初に分散した気泡を混合液から分
離し及び続いて懸濁した固体を浮遊及び沈降によ
つて除去するために、長く垂直で深井戸形の活性
汚泥生物反応法によつて生じた該液を処理するた
めの改良された方法及び装置に関する。

改良された活性汚泥法による排水の処理に適当
な長い垂直の深井戸形生物反応器は、例えばベイ
リー（Bailey）らのカナダ国特許第1033081号に
開示されていて公知である。そのような生物反応
器は、上端と下端において互いに連結し且つ上端
が槽を通して連結している少くとも２つの実質的
に垂直な側面と側面とが接した室からなる循環系
を本質的に含んでなる。処理される排水は一室
（降水管）を下降し及び他室（昇水管）を上昇す
る。通常混合液として言及される排水を含む液
は、含酸素ガス、普通には空気を該室の一方又は
両方に注入することによつて循環系中を駆動され
る。典型的には、深さ500フイートの反応器にお
いて、空気を100psiの圧力で用いる場合、注入は
約200フイートの深さで行なわれる。生物反応器
の運転開始において、空気はエア・リフト（air
lift）の性質をもたせて昇水管中に注入される。
しかしながら、一度混合液の循環が始まると、注
入は降水管だけで行なわれる。この時降水管の流
体は昇水管の液体−気泡混合物よりも高密度であ
るから、循環を維持するのに十分な抑揚力が付与
される。流入排水は、典型的には降水管の上端に
近い位置において槽中に導入され、及び処理され
た排水は昇水管の上端に近い位置において槽から
取り出される。普通、槽は邪魔板を備えており、
これは昇水管の上部の混合を槽の主要部分を通過
させ、次いで更なる処理のために降水管を再び下
降させる。

注入された含酸素ガスは、液体、降水管を静水
圧の大きい域まで下降するにつれて混合液に溶解
する。この溶解した酸素は、排水の生化学的な分
解における主要な反応物を構成する。循環する混
合液が昇水管中を低静水圧域まで上昇するにつれ
て、溶存ガスは分離し、気泡を形成する。昇水管
からの液体／気泡混合物が槽に入るとき、ガスの
離脱が起こる。降水管、昇水管、槽系中を循環し
ている間に、排水、溶存ガス、栄養物及びバイオ
マス間の反応が起こる。この反応の生成物は、二
酸化炭素、及び栄養のある排水中に存在する不活
性な物質との組合せにおいて、汚泥を形成する更
なるバイオマスである。

本明細書で用いる如き“排水”とは、生物学的
に分解しうる種類の家庭の及び工業の廃棄物質、
例えば普通の家庭の排水、及び農業、食品工場、
醸造業及び他の工業によつて生ずる流出水を運搬
する水を含むと理解される。

1979年10月26日付けの関連するカナダ国特許願
第338534号には、流入導管の上方向に向いた出口
アームを通して昇水管の深部に流入排水を導入す
る生物反応器が開示されている。この場合、含酸
素ガスは、昇水管の流入物の出口点よりも低い位
置の流入導管の出口アームを通して流入物中へ注
入される。この注入されたガスは、排水を酸素で
処理することのほかに、排水を生物反応器の昇水
管中へ流出せしめるリフト・ポンプ（lift pump）
の作用もする。流出物、流入導管の出口より下の
位置の昇水管中に位置して流入口を有する流出導
管を通して昇水管から取り出される。生物反応器
への流入物流及びそれからの流出物流は、上述の
適用例において生物反応器を運転する場合、連結
された上槽中の液体の水位の変化に呼応して制禦
される。槽中の液体水位が上昇する場合には、流
出物系の放出バルブが開き、流出物が成分反応器
を出るようにする。槽の液体水位が下降する場合
には、放出バルブが閉じ、流出物が流入導管へ返
送される。槽内の流出物の表面上に集まつた泡
は、1979年10月26日付けの関連するカナダ国特許
願第338536号及び第338538号に開示されているよ
うに分離され、別に処理することができる。特許
願第338536号では、表面の泡及びそれに含まれる
物質を流出物から分離し、それを崩壊し且つ更に
曝気する槽へ導入する。次いでこの生成物を更に
処理するために、成分反応器へ返送する。特許願
第338538号では、泡酸化槽を成分反応器のヘツ
ド・タンクを取り囲むように設置する。ヘツド・
タンク中に集められた泡を、導通部を通して泡酸
化槽へ導入し、そこで泡を崩壊し、生成物を生物
反応器へ返送する。

生物反応器から除去される流出物は、通常汚泥
と呼ばれる液体及び固体の混合物を含んでなる。
処理された液体成分を自然の水路へ放出する前に
は、汚泥の固体成分を分離しなければならない。
分離は、浮遊及び沈降の組合せによつて分離槽内
で行なわれる。浮遊槽に向う混合液の表面に固体
粒子を浮遊せしめる気泡は、生物反応器中を循環
する混合液に溶解した含酸素ガスに由来する。こ
の溶存ガスは、混合されたガスが低静水圧域まで
上昇するにつれて気泡の形で溶液からでてくる。
従つて流出物が表面に達したとき、それはすでに
溶液からでてきた分散ガス、並びに過飽和状態の
溶存ガスを含有するであろう。汚泥中の固体の効
果的な浮遊は、空〓率として言及される分散気泡
の量を最小にすることが必要である。1979年10月
26日付けの関連するカナダ国特許願第338537号に
は、分散気泡を流出物から分離する機能をする円
筒形渦流タンクが開示されている。この渦流タン
クは、流出物の浮遊槽への流れを調節する役目も
する。渦流タンクは、混合液から分散した気泡を
分離し且つ浮遊槽への流れを制禦するけれど、い
くつかの欠点がないわけではない。渦流タンク
は、ある条件下において、不必要なほど多量のガ
スを流出物から除去してしまい、続く浮遊に吹く
影響を及ぼす。更に渦流タンクを通つて浮遊槽へ
通り流出物流は、浮遊槽へ入る前に水頭の低下を
招く下降路を通過しなければならず、従つて生物
反応器の水頭損失（hydraulic loss）を増大させ
る。渦流タンクの流出物調節手段の開閉は、剪断
力作用を生じさせる傾向があり、及び流出する流
出物の流量変動を生じさせることがある。これら
の双方の結果、混合液中へ溶存ガスが過度に分離
されてくる。

上述の欠点は、本発明の改良された方法及び装
置において実質的に解決された。本発明の方法
は、流出物を昇水管室から除去し及びこの流出物
を、いずれの制禦手段も通さずに浮遊槽へ直接放
出することを含んでなる。分散した気泡の分離
は、浮遊槽そのものにおいて起こる。本発明の装
置は、生物反応器の排水流入物の流速を制禦する
手段も提供する。

本発明の方法を行なうために改良された装置
は、長い垂直の降水管室；隣接する長い垂直の昇
水管室；表面槽但し該降水管及び昇水管室はそれ
らの下端において及びそれらの上端の槽を通して
互いに有効に直接連結して環状ループを形成して
おり、該降水管室及び昇水管室は深部において含
酸素ガスを注入するための手段を有しており；含
酸素ガスを該昇水管室へ注入するための手段の位
置よりも上の位置において該昇水管室に有効に開
口している排水流入導管；含酸素ガスを該昇水管
室へ注入するための手段の位置よりも下の位置に
おいて該昇水管室から有効に開口している処理さ
れた排水の流出導管；及び該表面槽に隣接する浮
遊／沈降槽を含んでなる排水の混合液を処理する
ための装置において、 該浮遊／沈降槽に隣接して位置する受器に有効
に連結された流入口を有する排水流入導管；該浮
遊／沈降槽内の液体の正常な水位より下の位置に
おいて該浮遊／沈降槽に有する連結された流出口
を有する処理された排水の流出導管、但し該処理
された排水の流出導管は該浮遊／沈降槽に向つて
上方に傾斜しており；該流出導管の流出口の上の
位置において該浮遊／沈降槽の上端に接触した汚
泥を受ける溝、但し該溝は該受器中への放出に適
しており；浮遊している固体を該浮遊／沈降槽内
の液体の表面から該汚泥を受ける溝へかき寄せる
のに適した駆動される上部かき寄せ機；浮遊／沈
降槽内の液体の表面に一般に平行で且つその表面
より下に位置する邪魔板手段、但し該邪魔板は汚
泥を該汚泥溝にかき寄せるときに該上部かき寄せ
機が通過するビーチとして役立つものであり；沈
降した固体を該浮遊／沈降槽の底部からかき取る
のに適した駆動される水中かき取り機；該邪魔板
の直下で且つ該流出物流入口の近くに位置する実
質的に垂直な分散板、但し該分散板は該排水流出
物から浮遊した上昇する気泡を該汚泥を受ける溝
へ方向づけるのに適しており；該受器の底部を浮
遊／沈降槽の底部に有効に連結する循環導管；及
び該浮遊／沈降槽内にありそして該水中かき取り
機により該循環導管を通して運搬される沈降固体
を該受器へ方向づけるのに適した該循環導管に隣
接している回転すき（rotating plough）手段；
を含んでなる。

本発明は添付する図面によつて例示される： 第１図は長い垂直の深井戸形生物反応器及び連
結された浮遊／沈降槽の図解的立面図であり、及
び 第２図は第１図の浮遊／沈降槽の流入端を横切
る立面図である。

両図面において、数は同様の部分を意味するも
のとする。降水管室を１で及び昇水管室を２で示
す。沈降管１及び昇水管２はその下端で直接に及
び上端で槽を通して一緒に連結されている。従つ
て降水管１、昇水管２及び槽３は循環ループを形
成する。槽３は邪魔板４を備えており、それが循
環する混合液の槽を横切る流れを方向づける。排
水は受器５を通り、流入排水導管６から生物反応
器へ導入される。導管６は上方向に向いたＵ字形
のアーム７を通して昇水管２中へ開口している。
含酸素ガス、普通空気は、スパージヤー８を通し
て降水管中へ及びスパージヤー９により流入導管
６の上方向に向いたアーム７中へ注入される。ス
パージヤー９は、昇水管に入る混合液を酸素で処
理すること、及び流入排水を昇水管２に流入せし
めるリフト・ポンプとして作用することの双方に
役立つ。混合液に含まれた排水は、生物反応器を
循環通流するにつれて生物学的に分解される。流
出物は、昇水管２においてガスの放出位置よりも
低い位置に流出口を有する排水流出導管１０を通
して昇水管から取り出される。流出物は、導管１
０から、上方向に傾斜した導管延長管１１を通つ
て浮遊／沈降槽１２に流入する。

流出物流は、浮遊／沈降槽１２に流入したと
き、分散板１３により、三角形のウエーブ邪魔板
（wave baffle）１４の傾斜した下端及び槽１２
の側壁１５によつて形成される一般にＶ字形の準
密閉域へ流れ込む。この準密閉域はその上端の狭
い先端がオリフイス１６なつている。従つて流出
物中に分散した気泡はオリフイス１６を通り、い
くらかの流出物混合液と一緒に汚泥溝１７に流出
する。溝１７は順次受器５へ放流する。

槽１２の底部に沈降した固体は、一連のかき取
り部１９を有する２本のエンドレス・チエーン１
８を含んでなる水中底部かきとり機によつて槽１
２の端に集められる。チエーン１８はモーターで
駆動される鎖歯車２０，２１及び２２を通過す
る。鎖歯車と同一の軸上には、回転すきスクリユ
ー２３が設置されている。回転すき２３は、槽１
２からの固体を強制的に底部循環導管２４から受
器５中へ導入する役目をする。底部かきとり機の
上昇するかきとり部１９は、流出水が導管１１か
ら槽１２に入つたときに、この流出水を撹拌し、
溶存ガスを脱気させる役目もする。分散板１３
は、流出物注に溶解したガスの脱気を更に補助す
るために、超音波手段を備えていてもよい。

溶液から出てくる小さい気泡はオリフイス１６
の方向へ向うが、そこを通過しないで槽１２の主
要域へ入り、そこで固体を表面に浮遊させる役目
をする。浮遊する固体は、かき寄せ部２６を有す
るエンドレス・チエーン２５を含んでなる上部か
き寄せ機により、槽１２の液体表面から汚泥溝１
７へかき寄せられる。チエーン２５は鎖歯車２７
及び２８上を通過する。鎖歯車２７はモーターで
駆動される。ウエーブ邪魔板１４の上面はかき寄
せ部２６のビーチ（beach）として役立つ。汚泥
を含まない流出物は垂直の邪魔板２９の下を通
り、そらせ板（deflector plate）３０を越えて溝
３１に流出する。溝３１からの処理された固体を
含まない水は、自然の水路に放出することができ
る。

循環導管２４と受器５との組合せは、生物反応
器への排水の流入流を調節する機能もする。受器
５への流入排水の流れが増大するにつれて、受器
５における液体面は上昇し、循環導管２４からの
流れに対する背圧を増大させる。従つて浮遊／沈
降槽１２から受器５への循環流体の流れは減ぜら
れ、排水流入導管６への流れが減少する。同様
に、流入排水の受器５への流れの減少は、導管２
４を通る循環流を増大させ、結果として排水導管
６への流れを増加させる。

運転において、排水流出導管１１からの流出物
は、分散板１３及び浮遊／沈降槽１２の側壁１５
の間の準密閉空間又は域へ流入する。この域にお
いて、代表的には約３％の分散ガスを含有する流
出物は、過飽和状態で存在するガスの脱離を受け
る。この脱離は流出物に含有される分散した気泡
の衝撃により及び底部かきとり機の部分１９の上
昇の結果付与される撹拌により生ずる。更に、分
散板１３はガスの脱離を引き起こすのに効果的で
ある超音波発信器を備えていてもよい。この用途
に用いるのには、18000ヘルツの周波数が適当で
あるとわかつた。大きい気泡の形で溶液から出て
くるガスはオリフイスを通過する。

浮遊／沈降槽１２に入る混合液の循環は、分散
板１３に沿つて上方へ、ウエーブ邪魔板１４の下
方及び回転すきスクリユー２３の下方の周囲をま
わり、次いで底部かきとり部１９の上昇方向へ、
という循環路に従つて起こる。この循環は気泡の
大きさによつて分散気泡を分割する傾向を有す
る。前述したように、大きい気泡は直ぐに上昇
し、上端オリフイス１６から放出される。小さい
方の気泡は邪魔板１４の下を通過し、槽１２の表
面に浮遊する。非常に細かい気泡は、回転すきス
クリユー２３の周囲を通る傾向を有する。この循
環流の方向は、第１図に矢印によつて示されてい
る。この循環は浮遊／沈降槽１２の運転を２つの
様式で影響する。それは、循環流が槽１２に入る
流出物よりも低量で分散気泡を有するから、槽１
２の流入域における混合液体中の分散気泡の量を
減少させる。またそれは浮遊／沈降槽１２へ入る
同等の混合液も減ずる。沈降した汚泥及びそれに
付随する液体の、回転すきスクリユー２３による
底部浮遊／沈降槽１２から受器５への、循環は生
物反応器への流出物の流れを制禦するのに役立
つ。受器５への流入排水の流れが増加する場合、
受器５の液体の水位は増加し、浮遊／沈降槽１２
の底部からの循環に対する背圧が上昇する。従つ
て浮遊／沈降槽の底部からの循環は減少する。受
器５への流入排水流の低下と共に、対応して浮
遊／沈降槽１２の底部からの循環が増大する。好
適な具体例において、邪魔板１４は浮遊／沈降槽
１２の流出物流入口端における乱流の予期される
深さの凡そ７倍に等しくなるように設置されてい
る。

実施例 第１及び２図のものと同一の設計のモデル浮遊
タンクを、物質流が観察できるように、ポリメタ
クリル酸メチルで建設した。このモデルは、巾が
18インチ、長さが48インチ及び深さが24インチで
あり、及び上部及び下部かきとり機、ウエーブ邪
魔板１４、分散板１３及び底部すき２３を備えて
いた。

このモデルを、深さ500フイートの長い垂直の
深井戸形生物反応器の実験装置の流出物導管に連
結し、4GPM（ガロン／min）の排水の流れをモ
デルに導入した。排水中の流入固体含量は４〜５
ｇ／であつた。観察のために、分散板の周囲で
起こる流れ及び固体の分離をウエーブ邪魔板の下
で見た。大きい空気泡はオリフイス１６を通して
閉塞することなしに成功裏に放出できた。層は４
日間の試験期間に亘つて成功裏に運転できた。モ
デル層から、化学的浮遊助剤を用いずに採取した
処理ずみ家庭排水からの流出物は、浮遊助剤を用
いる標準的な浮遊タンクからのそれに同等であつ
た。重工業の排水の場合、同等の品質の流出物を
得るためには、半分にすぎない浮遊助剤だけが必
要であつた。分散板に超音波発信器を付与する場
合、特に汚泥ブランケツト（blanket）の密集性
において浮遊性能の実質的な改良が見られた。更
に、循環導管２４を通る流れは生物反応器への排
水流入流の制禦に満足裏に機能することも観察さ
れた。

【図面の簡単な説明】

第１図は長い垂直の深井戸形生物反応器及び連
結された浮遊／沈降槽の図解的立面図であり、及
び第２図は第１図の浮遊／沈降槽の流入端を横切
る立面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 槽と、垂直の降水管室と、該槽を通して及び
   該降水管の下端において該降水管と連通している
   垂直の昇水管室を含む循環ループにおいて、液を
   連続的に循環させながら好気性生物学的反応を行
   い、液を該昇水管から取り出し、そして、汚泥固
   体を液から分離する汚泥分離手段の浮遊／沈降槽
   に直接液を送るようにした、排水の活性汚泥処理
   法において、 処理されるべき流入排水を前記循環ループの液
   の中に放出する流出口を持つた保持受器に該流入
   排水を受け、該汚泥分離手段からの液の一部を、
   該保持受器の液頭圧によりかかつてくる背圧に依
   存する速度で該保持受器に移送することを含むこ
   とを特徴とする方法。 ２ (i) 槽、垂直の降水管室、該槽を通して及び
   該降水管の下端において該降水管と連通してい
   る垂直の昇水管室を含む循環ループと； (ii) 汚泥固体を液から分離するための浮遊／沈降
   槽、この槽には前記昇水管から液が直接送られ
   るようになつている、を含む汚泥分離手段；を
   含んで成り、液を連続的に循環させながら好気
   性活性汚泥の生物学的反応により排水を処理す
   る装置において、 処理されるべき流入排水を受ける保持受器を備
   え、該保持受器は前記循環ループの液の中に前記
   流入排水を放出するための流出口を有し、更に、
   前記汚泥分離手段中の液の一部を前記保持受器の
   液頭圧によりかかつてくる背圧に依存する速度で
   前記保持受器に移送するための、前記浮遊／沈降
   槽の底部に前記保持受器の底部を連結する循環導
   管が設けられていることを特徴とする装置。 ３ 前記降水管室及び昇水管室において深部で酸
   素含有ガスをその中に注入するための手段；酸素
   含有ガスを前記昇水管室に注入するための前記手
   段の位置より上の位置で前記昇水管室に開口して
   いる排水流入導管；酸素含有ガスを前記昇水管室
   に注入するための手段の位置よりも下の位置で前
   記昇水管室から排出する液流出導管、但し該液流
   出導管は、前記浮遊／沈降槽内の液の正常な水位
   より下の位置で前記浮遊／沈降槽に連結された流
   出口を有しておりそして該液流出導管は前記浮
   遊／沈降槽に向かつて上向きに傾斜しており；前
   記浮遊／沈降槽内の液の表面から浮遊固体をかき
   寄せるのに適した駆動される上部かき寄せ機；を
   含んで成る特許請求の範囲第２項記載の装置にお
   いて、 前記排水流入導管が前記保持受器に連結された
   流入口を有し、前記装置は、前記流出導管の流出
   口より上の位置で前記浮遊／沈降槽の上縁と接触
   している汚泥受けトラフ、但し該トラフは前記保
   持受器に排出するようになつており；浮遊／沈降
   槽内の液の表面にほぼ平行で且つその表面より下
   に位置する邪魔板手段、但し該邪魔板手段は汚泥
   を前記汚泥トラフにかき寄せるときに前記上部か
   き寄せ機が通過するビーチとして役立つものであ
   り；沈降した固体を前記浮遊／沈降槽の底部から
   掻き取るのに適した駆動される水中掻き取り機；
   前記邪魔板の下に且つ前記流出導管の流出口の近
   くに位置する実質的に鉛直な分散板、但し該分散
   板は前記流出液から放出される上昇する分散気泡
   を前記汚泥受けトラフの方に向けるようになつて
   おり；前記浮遊／沈降槽内にありそして前記循環
   導管に隣接していて、前記水中掻き取り機により
   運搬される沈降固体を前記循環導管を通して前記
   保持受器の方に向けるのに適した回転すき手段；
   を含んで成ることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の装置。