(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性汚泥が貯留された浄化槽と、
前記浄化槽内に一端が下方を向くように浸漬され、下方から上方に向かって前記活性汚泥が流通するエアリフト管本体、該エアリフト管本体内に圧縮空気を導入するエアリフトポンプ、及び、前記エアリフト管本体内における前記圧縮空気が供給される圧縮空気供給箇所よりも上方で前記エアリフト管本体に接続された空気抜き管を有するエアリフト管と、
前記エアリフト管本体内に流体を供給する流体供給部と、
を備え、
前記流体供給部は、前記エアリフト管本体内における前記圧縮空気供給箇所よりも上方に液体を供給する液体供給装置である
排水処理装置。
【請求項２】
前記浄化槽内に浸漬されて、前記活性汚泥の汚泥濃度を測定可能な測定部と、
前記流体供給部を駆動する駆動部と、
前記測定部から入力された前記汚泥濃度の値に基づいて、前記駆動部を駆動する駆動信号を生成する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記汚泥濃度の値が、予め定められた閾値を超えた場合に前記駆動信号を生成する請求項１に記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電プラントでは、その運転に伴って、ガス、液体、及び固体等、種々の放射性廃棄物が発生する。これら放射性廃棄物は性状に応じてそれぞれ専用の処理設備によって処理される。
【０００３】
このうち、液体の廃棄物（排水）は、いわゆるＭＢＲ法（Ｍｅｍｂｒａｎｅ  Ｂｉｏｒｅａｃｔｏｒ法：膜式活性汚泥法）によって処理されることがある（例えば、下記特許文献１を参照）。なお、排水の具体例としては、放射性物質を取り扱う作業員が着用した作業服の洗濯排水などが挙げられる。この種の方法では、排水中の汚濁物質は、反応タンク中の活性汚泥によって捕捉された後、精密ろ過膜によってろ過される。汚濁物質が除去された後の処理水は、消毒等の処理をされた後、放流又は貯留される。
【０００４】
一方で、排水処理を行うにつれて、上記の反応タンク内には汚濁物質を捕捉・分解した活性汚泥が蓄積する。このため、反応タンクには、堆積した活性汚泥を他の処理設備に移送するための移送配管と、エアリフトポンプとが設けられる。すなわち、エアリフトポンプを駆動することで、移送配管を通じて活性汚泥を移送することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０９９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような構成では、活性汚泥に含まれるガスの浮力によって移送配管内に活性汚泥が自然に流れ込む可能性がある。これにより、移送配管内が詰まり、当該配管の洗浄等、他の処置を施すことができずにメンテナンス性が低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、十分なメンテナンス性を有する排水処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様に係る排水処理装置は、活性汚泥が貯留された浄化槽と、前記浄化槽内に一端が下方を向くように浸漬され、下方から上方に向かって前記活性汚泥が流通するエアリフト管本体、該エアリフト管本体内に圧縮空気を導入するエアリフトポンプ、及び、前記エアリフト管本体内における前記圧縮空気が供給される圧縮空気供給箇所よりも上方で前記エアリフト管本体に接続された空気抜き管を有するエアリフト管と、前記エアリフト管本体内に流体を供給する流体供給部と、を備え、前記流体供給部は、前記エアリフト管本体内における前記圧縮空気供給箇所よりも上方に液体を供給する液体供給装置である。
【０００９】
ここで、浄化槽内の活性汚泥は、酸素供給等を目的として供給される空気によって撹拌されているため、汚泥の沈殿が生じにくい。一方で、エアリフト管本体内の活性汚泥には攪拌が及ばないため、汚泥が沈降しやすい。エアリフト管本体内で沈降した汚泥には、自身から発生したガスによって浮力が生じる。これにより、汚泥がエアリフト管本体内を上昇して蓄積され、該エアリフト管本体を閉塞してしまう場合がある。
しかしながら、上述の構成によれば、流体供給部によってエアリフト管本体内に流体が供給されるため、エアリフト管本体内に活性汚泥が詰まった場合であっても、上記流体によって容易にこれを取り除くことができる。
さらに、上述の構成によれば、液体供給装置によって、圧縮空気供給箇所よりも上方に液体が供給される。液体は重力によってエアリフト管本体内を流通するため、エアリフト管本体内に活性汚泥が詰まった場合であっても容易にこれを取り除くことができる。
【００１６】
本発明の第二の態様によれば、上記第一の態様に係る排水処理装置では、前記浄化槽内に浸漬されて、前記活性汚泥の汚泥濃度を測定可能な測定部と、前記流体供給部を駆動する駆動部と、前記測定部から入力された前記汚泥濃度の値に基づいて、前記駆動部を駆動する駆動信号を生成する制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記汚泥濃度の値が、予め定められた閾値を超えた場合に前記駆動信号を生成してもよい。
【００１７】
ここで、浄化槽の汚泥濃度の上昇に伴って、エアリフト管本体内に活性汚泥が堆積する可能性も高まる。上述の構成によれば、測定部によって測定された浄化槽の汚泥濃度に基づいて、制御装置が流体供給部を駆動する。すなわち、エアリフト管本体内に活性汚泥が堆積する前にエアリフト管本体内に流体が供給される。これにより、エアリフト管本体が閉塞する可能性を低減することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、十分なメンテナンス性を有する排水処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る排水処理装置を備える排水処理設備の全体図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る排水処理装置を示す図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る排水処理装置の変形例を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る排水処理装置を示す図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る制御装置の処理フローを示す図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る排水処理装置を示す図である。
【図７】エアリフト管本体内における活性汚泥の挙動を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る排水処理装置９０、及びこれを備えるプラント１００について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るプラント１００の構成を示す図である。このプラント１００では、原子力施設内で発生した排水を施設外へ排出可能な状態にするための処理が行われる。プラント１００は、原子力施設内に設けられた洗濯施設２００で発生する洗濯排水が流れる管路系に接続されている。洗濯施設２００に接続された管路は、原子炉などに接続された管路系統とは別に設けられている。
【００２１】
原子力施設に設けられた洗濯施設２００は、例えば原子力施設内で使用される作業着等を洗濯するために使用される。通常運用時には、このような作業着に対する放射能汚染は発生しないが、作業内容によっては微量の放射性物質が付着する場合がある。
【００２２】
図１に示すように、プラント１００は、排水流入配管１と、排水処理装置９０と、処理水排出配管２と、汚泥タンク３と、汚泥排出配管４と、汚泥脱水器５とを備える。排水流入配管１は、洗濯施設２００から送られる洗濯排水をプラント１００内に導く配管であり、洗濯排水を排水処理装置９０へ移動させるために用いられる。
【００２３】
排水処理装置９０は、活性汚泥が貯留された浄化槽６と、浄化槽６内の活性汚泥を移送するエアリフト管７と、エアリフト管７内に汚泥の閉塞を予防するための水を供給する液体供給部８（流体供給部９：図２参照）と、を備えている。
【００２４】
浄化槽６は、活性汚泥を用いて洗濯排水中の有機物や無機塩類などに生物処理を施して、分解または除去するための装置である。本実施形態では、２つの浄化槽６がプラント１００内に設けられている。これら２つの浄化槽６を同時、または交互に用いて排水の生物処理を行うことができる。
【００２５】
浄化槽６は、洗濯排水及び活性汚泥を内部に貯留する容器本体６１と、精密ろ過膜を介して洗濯排水中の処理水を分離する膜分離部６２と、を有している。膜分離部６２には、処理水排出配管２の一端が接続されており、精密ろ過膜を通過した処理水を浄化槽６の外部へ排出することができる。浄化槽６内には、図示しない送気手段によって空気を供給することができるようになっている。これにより、浄化槽６内の活性汚泥と洗濯排水とが混合されるとともに曝気される。なお、２つの浄化槽６は、互いに同等の構成を有している。
【００２６】
図２に示すように、エアリフト管７は、一端が容器本体６１内に浸漬されたエアリフト管本体７１と、エアリフト管本体７１の他端に接続された連絡管７２と、エアリフト管本体７１内に圧縮空気を導入することで活性汚泥を下方から上方に向かって流通させるエアリフトポンプ７３と、エアリフト管本体７１に接続された空気抜き管７４と、を有している。容器本体６１内に蓄積された活性汚泥は、エアリフト管７（エアリフト管本体７１、及び連絡管７２）を通じて汚泥タンク３に定期的に移送される。
【００２７】
再び図１に示すように、処理水排出配管２の内部には、膜分離部６２において分離された処理液が流れる。処理水排出配管２は、プラント１００外に設けられたモニタタンク１０と連通されている。さらに、それぞれの処理水排出配管２には、浄化槽６からモニタタンク１０へと処理水を移動させる処理水ポンプが一つずつ設けられている。モニタタンク１０は、排水中の成分を検査するための排水モニタへ処理水を送る前に、処理水を一時貯留するためのタンクである。本実施形態では、互いに同等の構成を有する２つのモニタタンク１０が設けられている。
【００２８】
汚泥排出配管４の一端は汚泥タンク３に連通され、他端は汚泥脱水器５に連通されている。汚泥排出配管４には、汚泥タンク３から汚泥を排出して汚泥脱水器５に送る汚泥排出ポンプ１１が設けられている。汚泥脱水器５は、汚泥排出配管４を通じて送られた汚泥を固形成分と液体成分に分離するものである。汚泥脱水器５で脱水処理された汚泥からは、液体成分が除去された脱水スラッジが分離され、この脱水スラッジは雑固体廃棄物として廃棄される。さらに、汚泥脱水器５によって分離された液体成分は、浄化槽６へと還流するようになっている。
【００２９】
続いて、上記の排水処理装置９０の詳細について図２を参照して説明する。同図に示すように、エアリフト管本体７１は、浄化槽６の内壁面に沿って略鉛直方向に延びている。エアリフト管本体７１の一端（下端部）は、浄化槽６の底面からわずかに上方に離間した位置で支持される。エアリフト管本体７１の他端（上端部）は、連絡管７２の一端に接続されている。連絡管７２の他端は、汚泥タンク３に連通されている。連絡管７２は、エアリフト管本体７１の他端からおおむね水平方向に延びている。なお、連絡管７２の敷設の態様は上記に限定されず、施設内のレイアウトや各種の制約に応じて、適宜に敷設されてよい。
【００３０】
エアリフトポンプ７３は、エアリフト管本体７１における上下方向の中途位置（圧縮空気供給箇所Ｐ）に形成された開口を通じて、エアリフト管本体７１内に圧縮空気を供給する。この圧縮空気により、エアリフト管本体７１内に存在する活性汚泥に対して浮力が与えられる。浮力を得た活性汚泥は、エアリフト管本体７１内を下方から上方に向かって流れる。このプロセスが連続的に生じることで、エアリフト管７を通じて活性汚泥が汚泥タンク３に向かって導かれる。
【００３１】
エアリフト管本体７１の他端（上端部）は、上述のように連絡管７２に連通されている。より具体的には、連絡管７２はエアリフト管本体７１に対しておおむね直交する方向に延びている。すなわち、エアリフト管本体７１と連絡管７２との接続部は、エルボ状の配管部材（エルボ部７５）によって構成されている。
【００３２】
このエルボ部７５（すなわち、圧縮空気供給箇所Ｐよりも上方の位置）には、エアリフト管本体７１内の空気を外部に逃がすための空気抜き管７４が接続されている。空気抜き管７４は、エアリフト管７の内径よりも小さな内径を有する。上述のエアリフトポンプ７３によって活性汚泥が移送される際に、エアリフト管７内に存在していた空気がこの空気抜き管７４を通じて外部に排出される。
【００３３】
連絡管７２の延在中途には、液体供給部８が設けられている。液体供給部８は、連絡管７２の内外を連通する管路である。液体供給部８は、略水平に延びる連絡管７２に対して略直交する方向（上方）から接続されている。この液体供給部８を通じて供給された液体（水）は、連絡管７２を経てエアリフト管本体７１内に到達する。
【００３４】
液体供給部８によってエアリフト管７に水を供給するために、具体的には、不図示のタンクに貯留された水を、液体供給部８としての管路からエアリフト管７内部に導く態様が考えられる。この他、液体供給部８を介して作業者が必要に応じて水を注入する態様であってもよい。
【００３５】
続いて、本実施形態に係るプラント１００、及び排水処理装置９０の動作について説明する。図１に示すように、プラント１００に流入した洗濯排水は、浄化槽６内で生物処理により浄化される。生物処理による浄化後、洗濯排水は処理液と余剰な汚泥とに分離される。処理液は、浄化槽６からモニタタンク１０へと流れる。余剰な汚泥は、エアリフト管７を通って、浄化槽６から汚泥タンク３へと移送される。
【００３６】
なお、エアリフト管７による汚泥の移送は常時行われるものではなく、浄化槽６内に汚泥が一定量だけ蓄積した際に都度行われる。汚泥の移送を行っていない期間におけるエアリフト管７内の状態について以下で説明する。
【００３７】
図７に示すように、汚泥の移送を行っていない状態においても、エアリフト管７（エアリフト管本体７１）内には、汚泥が充填されている。充填された汚泥中では、重力にしたがって、比較的に比重の大きい成分が下方へ沈降する一方で、比較的に比重の小さい成分が上方へ移動する。このため、図７に示すように、エアリフト管本体７１内では、上下方向で汚泥の濃度に差異が生じる。同図中では、濃度の高い高濃度領域Ｈと、濃度の低い低濃度領域Ｌと、これらの間に位置する中間濃度領域Ｍと、を模式的に図示している。すなわち、エアリフト管本体７１の上部は高濃度領域Ｈとされ、エアリフト管本体７１の下部は低濃度領域Ｌとされている。
【００３８】
上記のような状態が長期間にわたって維持された場合、高濃度領域Ｈに含まれる汚泥からは、メタンガス等のガスが発生する。このガスは高濃度領域Ｈ中で保持されるため、当該高濃度領域Ｈの汚泥に対して浮力を与えることとなる。ガスの浮力により、高濃度領域Ｈ中の汚泥はエアリフト管本体７１に沿って上方に移動を始める。さらに、高濃度領域Ｈの汚泥が移動した後の空間には、浄化槽６内の汚泥が再び流れ込む。このような現象が継続して発生することで、汚泥の移送を行っていないにも関わらず、エアリフト管本体７１内に汚泥が徐々に蓄積されていき、最終的にはエアリフト管本体７１内を閉塞してしまう場合がある。エアリフト管本体７１内が閉塞された場合、上述した汚泥の移送を適切に行えない可能性がある。
【００３９】
そこで、本実施形態に係る排水処理装置９０では、エアリフト管７に設けられた液体供給部８を介して液体としての水をエアリフト管本体７１内に供給している。水がエアリフト管本体７１内に供給されることで、エアリフト管本体７１内に充填された汚泥が攪拌される。これにより、エアリフト管本体７１内における上記のような汚泥の沈殿と、これに基づく濃度勾配の形成が抑制される。したがって、汚泥の沈殿によるガスの発生の可能性を低減することができる。すなわち、ガスの浮力によって汚泥が押し上げられてエアリフト管７を閉塞する可能性を低減することができる。
【００４０】
さらに、上述の構成によれば、液体供給装置によって、圧縮空気供給箇所Ｐよりも上方に液体が供給される。液体は重力によってエアリフト管本体７１内を流通するため、エアリフト管本体７１内に活性汚泥が詰まった場合であっても容易にこれを取り除くことができる。
このように、本実施形態に係るプラント１００、及び排水処理装置９０によれば、十分なメンテナンス性を確保することができる。
【００４１】
なお、エアリフト管７上で、液体供給部８が設けられる位置は、上記実施形態によっては限定されない。他の例として、図３に示すように、空気抜き管７４よりも下方であって、圧縮空気供給箇所Ｐよりも上方の位置に液体供給部８を設ける構成としてもよい。このような構成であっても、上記と同様に、エアリフト管本体７１内における汚泥の閉塞を十分に抑制することができる。また、仮に汚泥がエアリフト管本体７１内を閉塞した場合であっても、これを容易に取り除くことができる。
【００４２】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
図４に示すように、本実施形態に係る排水処理装置９０は、上記第一実施形態の構成に加えて、浄化槽６内の活性汚泥の濃度（汚泥濃度）を測定可能な測定部１２と、流体供給部９（液体供給部８）を駆動して水をエアリフト管７内に供給する駆動部１３と、測定部１２から入力された汚泥濃度の値に基づいて駆動部１３に駆動信号を送る制御装置１４と、を備えている。
【００４３】
測定部１２としては、公知の濃度センサ等が好適に用いられる。測定部１２は、浄化槽６内の活性汚泥中に浸漬されている。これにより、測定部１２はＭＬＳＳ換算値としての汚泥濃度を測定し、数値化する。なお、ここで言うＭＬＳＳ換算値とは、上述した浄化槽６内の汚泥に含まれる浮遊物質の量に基づく指標である。
【００４４】
駆動部１３としては、電気信号によって開閉可能な電磁弁等が好適に用いられる。後述する制御装置１４によって生成された駆動信号に基づいて、駆動部１３は電磁弁の開閉状態を制御する。電磁弁が開状態にある時には液体供給部８を通じてエアリフト管７内に水が導かれる。一方で、電磁弁が閉状態にある時には液体供給部８は閉止される。なお、駆動信号が発せられていない状態では、電磁弁（駆動部１３）は閉状態とされている。
【００４５】
制御装置１４は、入出力部１４１と、記憶部１４２と、演算部１４３と、を備えている。入出力部１４１は制御装置１４の内外における信号の授受を行う。具体的には、入出力部１４１には測定部１２から送出された汚泥濃度の値が入力される。また、入出力部１４１は駆動部１３に対して駆動信号を送出する。
【００４６】
記憶部１４２には、予め定められた汚泥濃度の閾値が記憶されている。ここで、浄化槽６内の汚泥濃度がある一定の値を超えた場合、エアリフト管７内における汚泥の閉塞が生じる可能性が急激に高まる。記憶部１４２には、この汚泥濃度の値が閾値として予め記憶されている。
【００４７】
図５に示すように、演算部１４３は、測定部１２から入力された汚泥濃度と、上記の閾値との大小関係を比較する（Ｓ１）。測定された汚泥濃度が閾値よりも小さいと判定された場合（Ｓ１：Ｎｏ）には、エアリフト管７の閉塞の可能性は低いものと判断されて、駆動信号は生成されない。一方で、測定された汚泥濃度が閾値よりも大きいと判定された場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）には、エアリフト管７の閉塞の可能性が高いものと判断されて、駆動信号が生成される。生成された駆動信号は、上記の入出力部１４１を介して駆動部１３に送出される（Ｓ２）。駆動信号が入力された駆動部１３（電磁弁）は、開状態となる。これにより、エアリフト管７内に水が供給される。
【００４８】
以上のような構成によれば、測定部１２によって測定された浄化槽６の汚泥濃度に基づいて、制御装置１４が流体供給部９を駆動する。すなわち、エアリフト管本体７１内に活性汚泥が蓄積する前にエアリフト管本体７１内に流体が供給される。これにより、エアリフト管本体７１が閉塞する可能性を低減することができる。
【００４９】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について説明する。なお、上述の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図６に示すように、本実施形態に係る排水処理装置９０は、上記の各実施形態における液体供給部８に代えて、流体供給部９としての空気供給装置１９を備えている。空気供給装置１９は、エアリフト管本体７１の下方の開口部を通じて、エアリフト管本体７１内に多数の気泡（空気）を供給する装置である。
【００５０】
より具体的には、空気供給装置１９は、空気供給源（図示省略）と、この空気供給源に接続されたエアホース１９１と、を備えている。エアホース１９１の一端は、エアリフト管本体７１内で上方に向かって延びている。これにより、空気供給源から供給された圧縮空気は、エアホース１９１を通じてエアリフト管本体７１内の活性汚泥中に拡散される。
【００５１】
上記第一実施形態で説明したように、エアリフト管本体７１内の汚泥には送気手段等による撹拌が及ばないため、上下方向に濃度勾配が生じてしまう可能性がある。しかしながら、本実施形態では、空気供給装置１９によって供給された気泡が汚泥内で拡散・上昇することで、これを攪拌することができる。これにより、上記濃度勾配に基づくガスの発生や、このガスに起因する汚泥の上昇が生じる可能性を低減することができる。
【００５２】
さらに、上記の構成によれば、仮にエアリフト管本体７１が汚泥によって閉塞された場合であっても、継続的に空気供給装置１９を駆動して気泡を汚泥中に供給することで、これを容易に取り除くことができる。
【００５３】
以上、本発明の各実施形態について説明した。しかしながら、上記の構成はあくまで一例に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいては種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の第二実施形態では、流体供給部９として第一実施形態と同様の液体供給部８を用いた例についてのみ説明した。しかしながら、第二実施形態において、流体供給部９として、第三実施形態における空気供給装置１９を用いることも可能である。この場合、具体的には、空気供給装置１９のエアホース１９１に、駆動部１３としての電磁弁を設ける構成が考えられる。このような構成であっても、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【００５４】
さらに、上記の第三実施形態では、空気供給装置１９はエアリフトポンプ７３とは別に設けられた空気供給源を備える構成について説明した。しかしながら、エアリフトポンプ７３を空気供給源として兼用することも可能である。このような構成によれば、構成部品の点数を削減することができるとともに、メンテナンスコストを削減することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１００…プラント  ９０…排水処理装置  １…排水流入配管  ２…処理水排出配管  ３…汚泥タンク  ４…汚泥排出配管  ５…汚泥脱水器  ６…浄化槽  ７…エアリフト管  ８…液体供給部  ９…流体供給部  ６１…容器本体  ６２…膜分離部  ７１…エアリフト管本体  ７２…連絡管  ７３…エアリフトポンプ  ７４…空気抜き管  １０…モニタタンク  １１…汚泥排出ポンプ  Ｐ…圧縮空気供給箇所  ７５…エルボ部  Ｈ…高濃度領域  Ｍ…中間濃度領域  Ｌ…低濃度領域  １２…測定部  １３…駆動部  １４…制御装置  １４１…入出力部  １４２…記憶部  １４３…演算部  １９…空気供給装置  １９１…エアホース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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