(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を固定化する担体を投入した反応槽内に浸漬するものであって、上端部に吸込部を有し、下端部に吐出部を有して下降流路を形成する本体胴部と、本体胴部内に配置した下降流を発生させるポンプ手段と、本体胴部の途中に連通する給気部と、給気部の上方で本体胴部の途中に配置する担体分離部とを備え、
担体分離部は、本体胴部の外周囲に配置する中空胴部と、一端が中空胴部に連通して他端が槽外に達する流出管と、本体胴部の下降流路に面して配置し、下降流路と中空胴部内流路とを隔てるスクリーンとを有することを特徴とする担体分離機能付曝気装置。
【請求項２】
微生物を固定化する担体を投入した反応槽内に浸漬するものであって、上端部に吸込部を有し、下端部に吐出部を有して下降流路を形成する本体胴部と、本体胴部内に配置した下降流を発生させるポンプ手段と、本体胴部の途中に連通する給気部と、給気部の下方で本体胴部の途中に配置する担体分離部とを備え、
担体分離部は、本体胴部の外周囲に配置する中空胴部と、一端が中空胴部に連通して他端が槽外に達する流出管と、本体胴部の下降流路に面して配置し、下降流路と中空胴部内流路とを隔てるスクリーンとを有することを特徴とする担体分離機能付曝気装置。
【請求項３】
担体分離部は、本体胴部の内周面に沿った筒状をなすスクリーンを吸込部から本体胴部内へ軸心方向に挿入し、本体胴部内に形成した係合部にスクリーンを着脱自在に装着したことを特徴とする請求項１又は２に記載の担体分離機能付曝気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、下廃水を処理するために、槽内に微生物を固定する担体を投入する廃水処理技術に係り、担体を投入した反応槽において曝気を行なうとともに、担体を分離して処理水を取り出す担体分離機能付曝気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、下廃水の窒素除去を行なう高度処理においては、槽内に担体を投入する活性汚泥法がある。この担体を使用する活性汚泥法は、硝化槽内に担体を投入し、硝化細菌を担体に固定化（付着保持）することにより反応槽内に硝化細菌を高濃度に保持するものである。
【０００３】
この担体を使用する活性汚泥法では、反応効率を高めるためには、攪拌によって担体が槽内で流動することが必要であり、担体および槽内液を良好に攪拌する攪拌手段と、曝気手段とを要する。一方、槽内における微生物量を維持するためには、硝化細菌を固定化した担体を槽内に留めることが必要であり、担体の流出を防止する担体分離装置が必要となる。
【０００４】
この担体分離装置は、硝化槽の流出口に担体を分離するスクリーンを鉛直方向に配置し、スクリーンの前面側に下降流路を形成し、空気のエアリフト作用を動力として槽内に循環流を発生させ、この循環流の下降流をスクリーン前面の下降流路に掃流として流し、この掃流によってスクリーンに付着する担体を常時洗い流してスクリーンの閉塞を防いでいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の担体分離装置において、スクリーンに供給する掃流は空気のエアリフト作用によって生起する循環流であるために、その流速は０．３ｍ／ｓｅｃ以下であり、この掃流の流速下においてスクリーンが担体で閉塞しない状態を維持できる処理水の流量には限りがある。つまり、掃流の流速とスクリーンを通過する処理水の流量との間には相関があり、スクリーンを通過して槽外へ流出する処理水の流速が大きいほどに、スクリーン上の担体を洗い流すことが困難となり、スクリーンを通過する処理水の流量を増加させるには、スクリーン上の担体を洗い流す掃流の流速を増加させる必要がある。また、担体分離装置は、槽内の生物反応に必要な空気を供給するための曝気装置とは別途に設けており、現場における施工、維持管理が煩雑となる問題があった。
【０００６】
本発明は上記した課題を解決するものであり、反応槽内における曝気と担体分離とを同一工程において行なうことができる担体分離機能付曝気装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明の担体分離機能付曝気装置は、微生物を固定化する担体を投入した反応槽内に浸漬するものであって、上端部に吸込部を有し、下端部に吐出部を有して下降流路を形成する本体胴部と、本体胴部内に配置した下降流を発生させるポンプ手段と、本体胴部の途中に連通する給気部と、給気部の上方で本体胴部の途中に配置する担体分離部とを備え、担体分離部は、本体胴部の外周囲に配置する中空胴部と、一端が中空胴部に連通して他端が槽外に達する流出管と、本体胴部の下降流路に面して配置し、下降流路と中空胴部内流路とを隔てるスクリーンとを有するものである。
【０００８】
上記した構成により、曝気運転時には、ポンプ手段を駆動することによって、担体を含む槽内液を吸込部から本体胴部内に吸い込み、本体胴部内に下降流を通液する。担体分離部において、スクリーンを通過して中空胴部に流入する処理水を流出管を通して槽外へ導き、スクリーンで分離した担体を下降流によって洗い流し、給気部において本体胴部内の下降流中に空気を供給する。担体分離部および給気部を通過した槽内液は吐出部から気液混合流となって槽底部に吐出する。
【０００９】
槽内に吐出した担体を含む槽内液は、本体胴部の周囲を気液混合の上昇流となって槽上部へ流れる間に槽内液を曝気し、吸込部から本体胴部内へ再び流入し、槽内を循環流動する。
このように、本体胴部内を流れる下降流がスクリーンに沿った掃流となって流れ、スクリーンを常に洗浄するので、担体はスクリーンに付着することなく下降流と共に流れる。このため、スクリーンが担体で閉塞しない状態が維持されて処理水が安定して流れ出るとともに、担体の槽外への流出を防止することで槽内の微生物量が高濃度に維持される。
【００１０】
しかも、反応槽内で担体および槽内液を循環するための下降流がスクリーンの掃流を兼ねることで、担体分離のための動力を別途に設ける必要がなく、生物反応の効率向上のために担体および槽内液を循環流動する動力とスクリーンへ掃流を供給する動力とを同一のポンプ手段によって担うことができる。
このポンプ手段によって生起する下降流は、給気部で供給する空気を下方に引き込むほどの速い流速を有するので、従来のようなエアリフト作用によって生起する循環流を掃流とするものに比べて、速い流速の掃流を得ることができる。このため、この掃流の流速に見合ってスクリーンを通過する処理水の流速を高めることで、スクリーン面積の増大を伴うことなく処理水量を増加できる。
【００１１】
また、給気部で供給する空気を反応槽の底部にまで引き込んで曝気するので、特に深層反応槽（水深１０ｍ程度）では、供給した空気から槽内液への酸素移動速度が上昇する。さらに、下降流が吐出部から槽底部に速い流速で吐出することで、槽底部に担体や汚泥が堆積することを防止できる。
請求項２に係る本発明の担体分離機能付曝気装置は、微生物を固定化する担体を投入した反応槽内に浸漬するものであって、上端部に吸込部を有し、下端部に吐出部を有して下降流路を形成する本体胴部と、本体胴部内に配置した下降流を発生させるポンプ手段と、本体胴部の途中に連通する給気部と、給気部の下方で本体胴部の途中に配置する担体分離部とを備え、担体分離部は、本体胴部の外周囲に配置する中空胴部と、一端が中空胴部に連通して他端が槽外に達する流出管と、本体胴部の下降流路に面して配置し、下降流路と中空胴部内流路とを隔てるスクリーンとを有するものである。
【００１２】
この構成により、スクリーンに沿って流れる掃流が気液混合流となり、スクリーン上から担体を分離する能力が高まる。
請求項３に係る本発明の担体分離機能付曝気装置は、担体分離部が、本体胴部の内周面に沿った筒状をなすスクリーンを吸込部から本体胴部内へ軸心方向に挿入し、本体胴部内に形成した係合部にスクリーンを着脱自在に装着したものである。
この構成により、スクリーンを本体胴部外へ引き出すことでメンテナンスを容易に行なうことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図２において、反応槽をなす硝化槽１は、下廃水を生物学的に処理する硝化脱窒処理系の１槽を構成しており、脱窒槽２に隣接して配置している。硝化槽１は内部に微生物を固定化する担体３を投入しており、担体３は多孔質体で微生物をその表面および微細孔に固定化している。
【００１４】
硝化槽１に配置する曝気装置４は下降流路５を形成する直管からなる本体胴部６を鉛直方向に配置しており、本体胴部６は上端部に吸込部７を設け、下端部に吐出部８を設けている。吸込部７は上方に向けて拡径する複数の分離板７ａを多層状に配置しており、分離板７ａは気液を分離する機能を果たし、槽内液中の気泡が本体胴部６に流入することを防止する。吐出部８は槽底部に向けて開口する複数の吐出口８ａを有している。
【００１５】
本体胴部６の内部にはその下端側に下降流を発生させるポンプ手段を担うインペラ９およびインペラ９を駆動する水中モータ１０を配置している。本体胴部６の途中には給気部１１を設けている。給気部１１は下降流路５に空気を供給するもので、本体胴部６の外周囲に配置したエアチャンバー１１ａが複数の給気口１１ｂにおいて下降流路５に連通し、エアチャンバー１１ａに空気を供給するブロア１２を槽外に配置している。
【００１６】
本体胴部６の給気部１１より上方位置には担体分離部１３を設けている。図２に示すように、担体分離部１３は本体胴部６の外周囲に中空胴部１３ａを配置しており、中空胴部１３ａは本体胴部６の開口６ａにおいて下降流路５に連通し、中空胴部１３ａに連通する流出管１４は先端側が脱窒槽２の内部で開口している。本体胴部６の内周面には開口６ａの下方位置に段部６ｂを形成し、吸込部７から本体胴部６へ軸心方向に挿入するスクリーン１５を段部６ｂに係合して着脱自在に配置している。スクリーン１５は本体胴部６の内周面に沿った筒状をなして、下降流路５と中空胴部１３ａの内部流路とを隔てるもので、担体３を分離するスリット状のスクリーン面が下降流路５に面している。本実施の形態では、担体分離部１３を給気部１１の上方に配置する構成を説明したが、担体分離部１３は給気部１１の下方に配置することも可能である。
【００１７】
以下、上記した構成における作用を説明する。曝気運転時には、水中モータ１０によってインペラ９を回転駆動し、担体３を含む槽内液を吸込部７から本体胴部６に吸い込み、本体胴部６の下降流路５に下降流で通液し、担体分離部１３および給気部１１を通過させる。この下降流は給気部１１で供給する空気を下方に引き込むほどの速い流速を有する。
【００１８】
担体分離部１３では、スクリーン１５を通過して中空胴部１３ａに流入する処理水（硝化液）を流出管１４を通して脱窒槽２へ導く。このとき、本体胴部６を流れる下降流がスクリーン１５のスクリーン面に沿った掃流となって流れ、スクリーン１５で分離する担体３を掃流がスクリーン面上から洗い流すので、担体３はスクリーン１５に付着することなく下降流と共に流れる。
【００１９】
このため、スクリーン１５が担体３で閉塞しない状態が維持されて処理水が安定して脱窒槽２へ流れ出るとともに、担体３の槽外への流出を防止することで槽内の微生物量が高濃度に維持される。
給気部１１では、ブロア１２からエアチャンバー１１ａに所定圧で送気する空気を給気口１１ｂから本体胴部６を流れる下降流中に供給する。
【００２０】
担体分離部１３および給気部１１を通過した槽内液は吐出部８の吐出口８ａから気液混合流となって槽底部に吐出する。このように、給気部１１で供給する空気を槽底部にまで引き込んで曝気するので、特に深層反応槽（水深１０ｍ程度）では、供給した空気から槽内液への酸素移動速度が上昇する。また、下降流が槽底部に速い流速で吐出することで、槽底部に担体や汚泥が堆積することを防止できる。
【００２１】
硝化槽１の槽内に吐出した担体３を含む槽内液は、槽内を気液混合の上昇流となって槽上部へ流れる間に槽内液を曝気し、吸込部７から本体胴部６へ再び流入し、槽内を循環流動する。本体胴部６への流入に際しては、吸込部７の分離板７ａが槽内液の気液を分離し、気泡の流入を阻止し、槽内液が本体胴部６に円滑に流入することを確保する。
【００２２】
本実施の形態では、担体分離部１３を給気部１１の上方に配置する構成を説明したが、担体分離部１３は給気部１１の下方に配置することも可能であり、この場合には、スクリーン１５に沿って流れる掃流が気液混合流となり、スクリーン上から担体３を分離する能力が高まる。
【００２３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、本体胴部内を流れる下降流を掃流としてスクリーン上の担体を洗い流すので、スクリーンが担体で閉塞しない状態を維持しながら処理水を安定して取り出すことができ、反応槽内で担体および槽内液を循環するための下降流がスクリーンの掃流を兼ねることで、生物反応の効率向上のために担体および槽内液を循環流動する動力とスクリーンへ掃流を供給する動力とを同一のポンプ手段によって担うことができ、ポンプ手段によって空気を下方に引き込むほどの速い流速の掃流を生起するので、掃流の流速に見合ってスクリーンを通過する処理水の流速が高まって、スクリーン面積の増大を伴うことなく処理水量を増加できる。
【００２４】
スクリーンを吸込部から本体胴部内へ軸心方向に挿入して着脱自在に装着することで、メンテナンスに際してスクリーンを本体胴部外へ容易に引き出すことができる。担体分離部を給気部の下方に配置することで、スクリーンに沿って流れる掃流を気液混合流としてスクリーン上から担体を分離する能力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における担体分離機能付曝気装置の模式図である。
【図２】同担体分離機能付曝気装置の要部拡大図である。
【符号の説明】
１    硝化槽
２    脱窒槽
３    担体
４    曝気装置
５    下降流路
６    本体胴部
６ａ  開口
６ｂ  段部
７    吸込部
８    吐出部
７ａ  分離板
８ａ  吐出口
９    インペラ
１０    水中モータ
１１    給気部
１１ａ  エアチャンバー
１１ｂ  給気口
１２    ブロア
１３    担体分離部
１３ａ  中空胴部
１４    流出管
１５    スクリーン
【図１】
0003560510.tif 000002
【図２】
0003560510.tif 000003