(57)【要約】【課題】新しいスペースを必要とせずに、かつ既設生物処理装置の改造を最小限にとどめ、簡単に処理性能を向上させて、高負荷処理とバルキング防止を可能とする生物処理方法および装置を提案する。【解決手段】底面または側面に開口部２２を有する高負荷処理槽１、被処理液供給手段１１、返送汚泥供給手段１２、曝気手段４および高負荷処理液排出手段２１を有し、高負荷活性汚泥処理を行う高負荷処理ユニット１０を、曝気手段５を有する活性汚泥処理槽２の上流側に浸漬し、高負荷処理ユニット１０の高負荷処理液を活性汚泥処理槽２の上流側に流入させ、活性汚泥処理を行ってフロックを形成させ、活性汚泥処理槽２の混合液を固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥として高負荷処理槽１に返送する。【選択図】  図１
2004321899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面または側面に開口部を有する高負荷処理槽、被処理液供給手段、返送汚泥供給手段、曝気手段および高負荷処理液排出手段を有し、高負荷活性汚泥処理を行う高負荷処理ユニットを、
曝気手段を有する活性汚泥処理槽の上流側に浸漬し、
高負荷処理ユニットの高負荷処理液を活性汚泥処理槽の上流側に流入させ、活性汚泥処理を行ってフロックを形成させ、
活性汚泥処理槽の混合液を固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥として高負荷処理槽に返送する生物処理方法。
【請求項２】
高負荷処理ユニットが１個または複数個の高負荷処理槽を有する請求項１記載の方法。
【請求項３】
高負荷処理ユニットの曝気手段が散気装置または吸気式エジェクタである請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
底面または側面に開口部を有する高負荷処理槽、被処理液供給手段、返送汚泥供給手段、曝気手段および高負荷処理液排出手段を有し、高負荷活性汚泥処理を行う高負荷処理ユニットと、
曝気手段を有し、上記高負荷処理ユニットを上流側に浸漬されて、高負荷処理液を活性汚泥処理槽の上流側に流入させ、活性汚泥処理を行ってフロックを形成させる活性汚泥処理槽と、
活性汚泥処理槽の混合液を固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥として高負荷処理槽に返送する固液分離手段と
を含む生物処理装置。
【請求項５】
曝気手段を有する活性汚泥処理槽の上流側に高負荷処理液を流入させ、活性汚泥処理を行ってフロックを形成させ、活性汚泥処理槽の混合液を固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥として返送する生物処理装置において、
活性汚泥処理槽の上流側に浸漬するための高負荷処理ユニットであって、
底面または側面に開口部を有する高負荷処理槽、被処理液供給手段、返送汚泥供給手段、曝気手段および高負荷処理液排出手段を有し、高負荷活性汚泥処理を行い、高負荷処理液を活性汚泥処理槽の上流側に流入させる高負荷処理ユニットからなる
高負荷生物処理装置。
【請求項６】
高負荷処理ユニットが１個または複数個の高負荷処理槽を有する請求項４または５記載の装置。
【請求項７】
高負荷処理ユニットの曝気手段が散気装置または吸気式エジェクタである請求項４ないし６のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は好気性下に高負荷でＢＯＤを除去するための生物処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＢＯＤ成分を生物分解するための活性汚泥法は、被処理液を活性汚泥と混合、曝気してＢＯＤ成分を好気的に分解し、固液分離により処理水を得るとともに汚泥を返送する方法であり、装置および操作が簡単で、現在最も広く用いられている処理方法である。しかし、ＢＯＤ容積負荷が２ｋｇ／ｍ３／ｄ以上となる高負荷での処理は難しく、大きな処理槽に対し、広い設置スペースが必要であるという問題がある。そこで、活性汚泥法の処理槽を小さくする方法として、複数の処理槽を直列に接続する方法、すなわち一般に２段活性汚泥法と呼ばれる方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【０００３】
図５は従来の２段活性汚泥法による処理装置を示す系統図である。図５において、１は高負荷処理槽、２は低負荷処理槽、３は固液分離槽である。高負荷および低負荷処理槽１、２はそれぞれ散気装置４、５を備え、それぞれ送気路６、７に連絡し、好気性処理を行うように構成されている。
【０００４】
上記の装置による処理方法は、まず高負荷処理槽１に被処理液路１１および返送汚泥路１２からそれぞれ被処理液および返送汚泥を導入して槽内の活性汚泥と混合し、送気路６から空気を送って散気装置４から曝気し、好気性生物反応によりＢＯＤの分解を行う。高負荷処理槽１の混合液はライン１３から低負荷処理槽２に導入して槽内の活性汚泥と混合し、送気路７から空気を送って散気装置５から曝気し、好気性生物反応によりＢＯＤの分解を行うとともに、活性汚泥をフロック化する。低負荷処理槽２の混合液はライン１４から固液分離槽３に導入して固液分離し、分離液を処理液として処理液路１５から取り出し、汚泥は汚泥路１６から取り出し、一部は返送汚泥として返送汚泥路１２から返送し、残部は余剰汚泥として排汚泥路１７から取り出す。
【０００５】
上記の２段活性汚泥法は、１段目の高負荷処理槽１の負荷を高く設定することにより、高負荷処理槽内のＢＯＤ濃度を高く維持して高分解速度でＢＯＤを分解し、低負荷処理槽２ではＢＯＤの分解とともに活性汚泥のフロック化を行う方法である。このとき１段目では標準活性汚泥法設計値の１０倍以上の分解速度が得られるため、溶解性成分の除去のみを考えればよく、処理槽容積の大幅な低減が可能になる。
【０００６】
高負荷処理槽１では、対数増殖期の活性汚泥を利用して高濃度有機性廃水中の有機物を急速に吸着し、分散状の汚泥が生成する。上記の高負荷処理法では、高濃度有機廃水を少微生物量で好気的に処理すると、微生物の対数増殖が起こり、微生物は細菌が主体となり分散状の汚泥となるため、通常の活性汚泥処理法よりも数倍ないし数十倍のＢＯＤ負荷が可能であるが、反面活性汚泥はフロックを形成しないため自然沈降では菌体を分離できない。
【０００７】
低負荷処理槽２では、微生物の増殖により有機物が減少するに従って、順次減衰増殖期、体内呼吸期に近づき、微生物はフロックを作るため、汚泥の固液分離性が良くなる。このため高負荷処理槽１の高負荷処理と、低負荷処理槽２の低負荷処理を組み合わせることにより、高負荷処理が可能で、固液分離性の良い汚泥が得られる処理を行うことができる。
【０００８】
この方法によれば、高負荷処理が可能であるため、高負荷処理槽は、全処理槽（活性汚泥処理槽）の１／５以下程度の大きさとすることができ、処理槽（活性汚泥処理槽）全体として通常法の１．５倍以上程度の高い負荷で処理が可能となる。また高負荷処理槽において高負荷条件で処理を行うことによって糸状性細菌の増殖が抑制され、バルキング防止効果が得られる。
【０００９】
しかし、新規設備の場合はこのような処理装置は容易に建設できるが、既設の活性汚泥処理装置の性能を向上させる目的で、このような方法を実施するには、処理槽を空にして工事を行うか、別途追加処理槽を設置するスペースを確保する必要があった。既設の処理槽を停止することや、新たなスペースを確保することは、現実的には困難な場合が多く、簡単に活性汚泥能力を向上することはできなかった。
【００１０】
【特許文献１】
特開昭５５−２８７５９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、新しいスペースを必要とせずに、かつ既設生物処理装置の改造を最小限にとどめ、簡単に処理性能を向上させて、高負荷処理とバルキング防止を可能とする生物処理方法および装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は次の生物処理方法および装置である。
（１）  底面または側面に開口部を有する高負荷処理槽、被処理液供給手段、返送汚泥供給手段、曝気手段および高負荷処理液排出手段を有し、高負荷活性汚泥処理を行う高負荷処理ユニットを、
曝気手段を有する活性汚泥処理槽の上流側に浸漬し、
高負荷処理ユニットの高負荷処理液を活性汚泥処理槽の上流側に流入させ、活性汚泥処理を行ってフロックを形成させ、
活性汚泥処理槽の混合液を固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥として高負荷処理槽に返送する生物処理方法。
（２）  高負荷処理ユニットが１個または複数個の高負荷処理槽を有する上記（１）記載の方法。
（３）  高負荷処理ユニットの曝気手段が散気装置または吸気式エジェクタである上記（１）または（２）記載の方法。
（４）  底面または側面に開口部を有する高負荷処理槽、被処理液供給手段、返送汚泥供給手段、曝気手段および高負荷処理液排出手段を有し、高負荷活性汚泥処理を行う高負荷処理ユニットと、
曝気手段を有し、上記高負荷処理ユニットを上流側に浸漬されて、高負荷処理液を活性汚泥処理槽の上流側に流入させ、活性汚泥処理を行ってフロックを形成させる活性汚泥処理槽と、
活性汚泥処理槽の混合液を固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥として高負荷処理槽に返送する固液分離手段と
を含む生物処理装置。
（５）  曝気手段を有する活性汚泥処理槽の上流側に高負荷処理液を流入させ、活性汚泥処理を行ってフロックを形成させ、活性汚泥処理槽の混合液を固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥として返送する生物処理装置において、
活性汚泥処理槽の上流側に浸漬するための高負荷処理ユニットであって、
底面または側面に開口部を有する高負荷処理槽、被処理液供給手段、返送汚泥供給手段、曝気手段および高負荷処理液排出手段を有し、高負荷活性汚泥処理を行い、高負荷処理液を活性汚泥処理槽の上流側に流入させる高負荷処理ユニットからなる
高負荷生物処理装置。
（６）  高負荷処理ユニットが１個または複数個の高負荷処理槽を有する上記（４）または（５）記載の装置。
（７）  高負荷処理ユニットの曝気手段が散気装置または吸気式エジェクタである上記（４）ないし（６）のいずれかに記載の装置。
【００１３】
本発明において、高負荷処理ユニットは、従来の高負荷生物処理における１段目の高負荷処理槽に相当するもので、底面または側面に開口部を有する高負荷処理槽、被処理液供給手段、返送汚泥供給手段、曝気手段および高負荷処理液排出手段を有し、高負荷活性汚泥処理を行うように構成される。このような高負荷処理ユニットは、既設の活性汚泥処理槽の上流側に浸漬し、２段の高負荷生物処理装置が構成される。
【００１４】
本発明において、活性汚泥処理槽は、一般的な低負荷生物処理における活性汚泥処理槽であって、上記高負荷処理ユニットを上流側に浸漬することにより形成される高負荷生物処理装置の２段目の低負荷生物処理槽として用いられるものである。このような活性汚泥処理槽は、既設の活性汚泥処理槽がそのまま利用され、上記高負荷処理ユニットを上流側に浸漬することにより、簡単に処理性能を向上させて、高負荷処理とバルキング防止が可能となる。
【００１５】
高負荷処理ユニットを構成する高負荷処理槽は、活性汚泥処理槽に浸漬したときに、高負荷処理槽内部および外部の液を連通させる開口部を、底面または側面に１個以上有する。この開口部を通して液を流通させることにより、高負荷処理ユニットの浸漬を容易にすることができる。浸漬後は液の流通は必要ではないが、両槽の汚泥濃度を実質的に変化させない程度の若干の液の流通は許容される。開口部は、槽内液の出入りにより処理槽と外部の水位差を実質的になくし、処理槽に浮力を与えず、かつ処理槽壁面に水圧がかかることを防止できる最低限でよく、処理液の排出のための開口部のほかに開ける開口部は、処理液の排出に必要な開口部の１／１０以下が望ましい。
【００１６】
高負荷処理槽は、活性汚泥処理槽に浸漬したときに内外の液の水圧が打ち消しあって実質的に水圧が掛からないので、高負荷処理槽自体を活性汚泥処理槽に固定し、曝気による液の流動に耐える強度の材質、構造のものであれば良く、鋼材、強化プラスチック等により、工場で製作したものを活性汚泥処理槽に浸漬することができる。高負荷処理槽は１個でもよいが、複数個を直列に接続すると、バルキング防止効果が高くなり好ましい。高負荷処理槽の負荷は、３〜１００ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ、好ましくは５〜５０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄとすることがきる。高負荷処理槽の容積は、活性汚泥処理槽の１／１００〜１／３、好ましくは１／５０〜１／５とすることがきる。
【００１７】
被処理液供給手段は、高負荷処理槽に被処理液を供給するように連絡するが、高負荷処理槽とともに、活性汚泥処理槽にも被処理液を供給するように連絡していてもよい。高負荷処理槽を複数個直列に接続する場合は、被処理液供給手段は１段目の高負荷処理槽に連絡するが、２段目以降の高負荷処理槽にも連絡しても良い。
返送汚泥供給手段は、高負荷処理槽に返送汚泥を返送するように連絡する。返送汚泥は被処理液と混合して、高負荷処理槽に供給するようにしてもよい。
【００１８】
高負荷処理ユニットの曝気手段は、高負荷処理槽に酸素含有ガスを供給するように設けられる。高負荷処理槽を複数個直列に接続する場合は、曝気手段は各段の高負荷処理槽に設けられる。高負荷処理槽における処理は高負荷処理であるため、酸素供給量を多くできる曝気手段が採用される。酸素供給量は、全曝気量の１／２０〜２／３、好ましくは１／５〜１／２とすることがきる。このような曝気手段としては、散気装置または吸気式エジェクタなどが採用される。散気装置は、多量の酸素含有ガスを微細な気泡に分散して供給できるように、多孔質材通して酸素含有ガスを噴出する構造のものが好ましい。
【００１９】
吸気式エジェクタは、高負荷処理槽内の液を循環し、循環液中にエジェクタを通して酸素含有ガスを吸引混合して分散させ、高負荷処理槽内に酸素含有ガスを供給する装置である。酸素含有ガスの溶解を効率化するために、吸気式エジェクタの吐出側に液−液エジェクタを接続し、吐出液中に高負荷処理槽内の液を吸引混合してガスを細分散させるものが好ましく、さらに液−液エジェクタの吐出側に混合筒を接続し、ガスの分散、溶解を促進するものが好ましい。
【００２０】
高負荷処理ユニットの高負荷処理液排出手段は、高負荷処理槽内の処理液を活性汚泥処理槽に供給するように構成される。この高負荷処理液排出手段は、一般的には高負荷処理槽の側壁の上部に溢流路を設けて、上部の液の一部を連続的に活性汚泥処理槽に供給するように構成されるが、前記高負荷処理槽の底面または側面に形成される開口部を利用することもできる。
【００２１】
このような高負荷処理ユニットを浸漬する活性汚泥処理槽は、一般的な低負荷生物処理に使用されている活性汚泥処理槽であって、通常は上流側から下流側に沿って曝気手段が設けられ、被処理液と返送汚泥が混合された混合液は上流側から下流側に向かって曝気を受けながらプラグフローで流れて処理される構造のものであるが、完全混合型その他の活性汚泥処理槽でも良い。この低負荷活性汚泥処理槽は、浮遊活性汚泥により処理するものでもよく、またスポンジその他の担体に活性汚泥を担持させて処理するものでもよい。
【００２２】
このような活性汚泥処理槽に設けられる曝気手段は、一般的に用いられているもので、通常は散気装置が用いられている。このような曝気手段は、通常は活性汚泥処理槽の上流側から下流側に沿って下部に設けられているので、上記高負荷処理ユニットは活性汚泥処理槽の上流側の散気装置の存在しない部分に浸漬して固定し、本発明の高負荷生物処理装置を構成する。
【００２３】
従来活性汚泥処理槽に接続していた被処理液供給手段、返送汚泥供給手段は、高負荷処理ユニットの高負荷処理槽に接続されるが、活性汚泥処理槽にも分注するように接続しても良い。従来活性汚泥処理槽に接続していた固液分離手段はそのまま、高負荷生物処理装置の固液分離手段として利用される。固液分離手段としては、沈殿槽、膜分離装置などが用いられる。こうして構成される高負荷生物処理装置は、高負荷処理ユニットが従来の２段活性汚泥処理装置の１段目の高負荷処理槽１に相当し、活性汚泥処理槽が２段目の低負荷処理槽２に相当する。
【００２４】
このようにして構成された高負荷生物処理装置においては、高負荷処理ユニットの高負荷処理槽に被処理液供給手段から被処理液を供給し、返送汚泥供給手段から返送汚泥を供給し、曝気手段により曝気して、高負荷処理を行う。高負荷処理ユニットの高負荷処理液を活性汚泥処理槽の上流側に流入させ、活性汚泥処理槽において曝気手段により曝気し、活性汚泥処理を行ってフロックを形成させる。活性汚泥処理槽の混合液を固液分離手段により固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥として高負荷処理槽に返送する。
【００２５】
このとき被処理液流入部より流入した被処理液は、高負荷処理ユニットの高負荷処理槽に導かれ、曝気手段により酸素含有気体を供給されて分解反応を一部行った後、後段としての外部の活性汚泥処理槽へ流出し、さらに分解を行ってフロックを形成させた後、固液分離手段により固液分離され、分離液は処理水として放流される。高負荷処理槽（全処理槽（活性汚泥処理槽）の１／５以下程度の大きさ）で高負荷条件で処理を行うことによって、糸状性細菌の増殖を抑制し、処理槽（活性汚泥処理槽）全体として通常法の１．５倍以上程度の高い負荷での処理が可能となる。またこの高負荷処理槽を２槽直列に設置することでより高いバルキング防止効果が得られる。
【００２６】
高負荷処理槽の底面または側面の開口部は、槽内液の出入りにより処理槽と外部の水位差を実質的になくし、高負荷処理槽に浮力を与えず、かつ処理槽壁面に水圧がかかることを防止する。浮力がかからなくすることにより、高負荷処理槽を既設の活性汚泥処理槽内に容易に浸漬して設置することが可能となる。また高負荷処理槽の壁の強度を水圧に耐えうるほどに強固にする必要が無く、処理槽構造を簡易化できる。ただし、この圧力均衡のための開口部は、処理槽本来の反応液の流れを大きく変えるものであると、本来の性能を損なう恐れがあるため、通水のための開口部の１／１０以下、望ましくは１／２０以下に設定すべきである。
【００２７】
このような処理により、高負荷で生物処理を行うことができる。活性汚泥処理槽の上流側に高負荷処理ユニットを浸漬することにより、活性汚泥処理槽の有効処理空間が減少し、活性汚泥処理槽自体の処理能力は低下するが、高負荷処理ユニットでは高負荷処理を行うことができ、活性汚泥処理槽では活性汚泥に吸着したＢＯＤの分解とフロック化を行うため、全体としての処理能力は高くなり、高負荷で処理を行うことができる。
【００２８】
このように本発明では、高負荷処理ユニットと活性汚泥処理槽の組み合わせにより、処理能力を高くすることができる。高負荷処理ユニットの高負荷処理槽は、活性汚泥処理槽に固定し、曝気による液の流動に耐える程度の強度の材質、構造のものであれば良いため、製作、設置が容易で、低コストで製作、設置することができる。処理操作も簡単であり、従来とほぼ同様の処理で処理能力を高くすることができ、これにより高負荷処理とバルキング防止が可能になる。
【００２９】
このように本発明では、既設排水処理装置処理槽内に高負荷処理ユニットを浸漬して設置することにより、浸漬により失う既設処理槽の能力以上の処理能力を付加することができる。また設置のための新しいスペースを必要とせず、活性汚泥性能を増強できる。高負荷処理ユニットは処理槽強度を低く出来るので安価で製作でき、既設装置の改造工事もほとんど不要で、工場製作の処理槽を直接既設処理槽に浸漬して設置できる。
【００３０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、底面または側面に開口部を有する高負荷処理槽、被処理液供給手段、返送汚泥供給手段、曝気手段および高負荷処理液排出手段を有し、高負荷活性汚泥処理を行う高負荷処理ユニットを、曝気手段を有する活性汚泥処理槽の上流側に浸漬し、高負荷処理ユニットの高負荷処理液を活性汚泥処理槽の上流側に流入させ、活性汚泥処理を行ってフロックを形成させ、活性汚泥処理槽の混合液を固液分離し、分離汚泥の一部を返送汚泥として高負荷処理槽に返送するようにしたので、新しいスペースを必要とせずに、かつ既設生物処理装置の改造を最小限にとどめ、簡単に処理性能を向上させて、高負荷処理とバルキング防止を可能とする生物処理方法および装置が得られる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。図１は曝気手段として散気装置を用いる実施形態の生物処理装置を示し、（ａ）は系統図、（ｂ）は要部拡大図である。
【００３２】
図１において、図５と同符号は同一または相当部分を示す。１０は高負荷処理ユニットであって、高負荷処理槽１を含み、高負荷処理槽１内に曝気手段として送気路６に連絡する散気装置４を備え、被処理液供給手段として被処理液路１１、および返送汚泥供給手段として返送汚泥路１２が連絡し、高負荷処理液排出手段として溢流路２１を有している。高負荷処理槽１は、底面または側面に開口部２２を有し、底部は支持部２３で支持され、上部には固着部材２４が設けられている。
【００３３】
低負荷処理槽２は既設の活性汚泥処理装置の活性汚泥処理槽、固液分離槽３は既設の活性汚泥処理装置の固液分離槽である。高負荷処理ユニット１０は低負荷処理槽２の上流側に浸漬して設置されている。低負荷処理槽２は散気装置５を備え、送気路７に連絡し、好気性処理を行うように構成されている。固液分離槽３は沈殿分離により固液分離し、分離液を処理液として取り出すように処理液路１５が連絡し、汚泥を取り出すように汚泥路１６が連絡し、汚泥の一部を返送汚泥として高負荷処理槽１に返送する返送汚泥路１２、および残部を余剰汚泥として取り出す排汚泥路１７が分岐している。
【００３４】
上記の生物処理装置は、あらかじめ工場で製作された高負荷処理ユニット１０を、既設の活性汚泥処理装置の活性汚泥処理槽である低負荷処理槽２の上流側に浸漬して構成される。浸漬に際しては、開口部２２を通して低負荷処理槽２の液を移動させることにより、高負荷処理槽１に浮力を生じさせることなく浸漬させることができる。浸漬後は高負荷処理槽１の底部は支持部２３で低負荷処理槽２の底部に支持され、高負荷処理槽１の上部は固着部材２４により、低負荷処理槽２の側壁に固着される。
【００３５】
上記の装置による処理方法は、まず高負荷処理ユニット１０の高負荷処理槽１に、被処理液路１１および返送汚泥路１２からそれぞれ被処理液および返送汚泥を導入して槽内の活性汚泥と混合し、送気路６から空気を送って散気装置４から曝気し、好気性生物反応によりＢＯＤの分解を行う。高負荷処理槽１の高負荷処理液の一部は溢流路２１から低負荷処理槽２に導入して槽内の活性汚泥と混合し、送気路７から空気を送って散気装置５から曝気し、好気性生物反応によりＢＯＤの分解を行うとともに、活性汚泥をフロック化する。低負荷処理槽２の混合液はライン１４から固液分離槽３に導入して固液分離し、分離液を処理液として処理液路１５から取り出し、汚泥は汚泥路１６から取り出し、一部は返送汚泥として返送汚泥路１２から返送し、残部は余剰汚泥として排汚泥路１７から取り出す。
【００３６】
上記の処理方法では、高負荷処理槽１の負荷を高く設定することにより、高負荷処理槽１内のＢＯＤ濃度を高く維持して高分解速度でＢＯＤを分解し、低負荷処理槽２ではＢＯＤの分解とともに活性汚泥のフロック化を行うことができる。このとき高負荷処理槽１では、標準活性汚泥法設計値の１０倍以上の分解速度が得られるため、高負荷で生物処理を行うことができる。
【００３７】
低負荷処理槽２の上流側に高負荷処理ユニット１０を浸漬することにより、低負荷処理槽２の有効処理空間が減少し、低負荷処理槽２自体の処理能力は低下するが、高負荷処理槽１では高負荷処理を行うことができ、低負荷処理槽２では活性汚泥に吸着したＢＯＤの分解とフロック化を行うため、全体としての処理能力は高くなり、高負荷で処理を行うことができる。
【００３８】
図２は複数の高負荷処理ユニットを用いる他の実施形態の生物処理装置を示す系統図である。図２の生物処理装置は図１とほぼ同様に構成されているが、複数の高負荷処理ユニット１０は高負荷処理槽１および１ａが直列に接続されている。高負荷処理槽１ａは、内部に曝気手段として送気路６ａに連絡する散気装置４ａを備え、上部に高負荷処理液排出手段として溢流路２１ａを有し、底面または側面に開口部２２ａを有し、底部は支持部２３ａで支持されている。被処理液供給手段として被処理液路１１、および返送汚泥供給手段として返送汚泥路１２は高負荷処理槽１に連絡し、高負荷処理液排出手段として溢流路２１は高負荷処理槽１ａに連絡している。他の構成は図１とほぼ同様である。
【００３９】
上記の装置による処理は図１とほぼ同様に行われるが、高負荷処理槽１の高負荷処理液は溢流路２１から高負荷処理槽１ａに排出され、ここで高酸素供給量で高負荷処理を受ける。高負荷処理槽１ａにおいて高負荷条件で処理を行うことによって、さらに糸状性細菌の増殖が抑制され、高いバルキング防止効果が得られる。
【００４０】
図３は曝気手段として吸気式エジェクタを用いる他の実施形態の生物処理装置を示す一部の断面図である。
図３において、高負荷処理ユニット１０を構成する高負荷処理槽１は、隔壁３４により曝気部３２と液取出部３３に区画されており、ポンプＰを有する循環路３５が液取出部３３の下部から曝気部３２の上部に連絡している。循環路３５の吐出端に、曝気手段として、液−気エジェクタ３６、液−液エジェクタ３７および筒状の下向管３８が垂直方向下向に直結するように設けられている。
【００４１】
液−気エジェクタ３６は循環路３５の末端であって、高負荷処理槽１の曝気部３２の液面より上方に、スロート４１の先端部が液面下に突入するように設けられる。液−気エジェクタ３６は循環路３５の末端に設けられるノズル４２と、このノズル４２を囲むように設けられる吸入室４３と、吸入室４３に開口する吸気口４４と、吸気室の先端に液面に突出するように形成されるスロート４１とから構成され、吸気口４４には吸気路４５が連絡している。液−液エジェクタ３７は液−気エジェクタ３６のスロート４１をノズルとし、このノズルに対向するように液中に設けられるスロート４６と、ノズルおよびスロート間に形成される吸液口４７とから構成されている。
【００４２】
液−気エジェクタ３６は循環流を噴射することにより気体を吸入するように構成され、液−液エジェクタ３７は気液混相流を噴射することにより高負荷処理槽１上部の液を吸入するように構成されている。液−気エジェクタ３６のノズル４２はスロート４１に対向するように上下方向の直線上に設けられ、循環流の勢いを減殺しないようにされている。液−気エジェクタ３６にスロート（すなわち液−液エジェクタ３７のノズル）４１もスロート４６に対向するように、上下方向の直線上に設けられ、気液混相流の勢いを減殺しないようにされている。液−気エジェクタ３６のスロート４１は先端を絞らないで管状の状態で開口させ、気液混相流の勢を減殺しないようにされている。液−液エジェクタ３７のスロート４６は中間部に最狭部４６ａ、吸入側および吐出側に拡管部４６ｂ、４６ｃが形成されている。拡管部４６ｃの吐出側には拡管した口径の下向管３８が高負荷処理槽１の底部に開口するように接続される。
【００４３】
液−気エジェクタ３６のノズル４２の口径をＤ１、液−気エジェクタ３６のスロート（液−液エジェクタ３７のノズル）４１の口径をＤ２、液−液エジェクタ３７のスロート４６の最狭部４６ａの口径をＤ３とするとき、Ｄ１／Ｄ２＝０．５〜０．８、Ｄ２／Ｄ３＝０．４〜０．７とされており、それぞれのガスおよび液の吸入量が大きくされている。液−気エジェクタ３６のスロート４１の長さは直径の４〜１０倍とされ、気液混相流の勢いを保持してガスおよび液の吸入量を大きくされている。また液−液エジェクタ３７のスロート４６の最狭部４６ａの長さはその直径の５〜１５倍とされ、圧損を小さくして気液を微細化できるようにされている。
【００４４】
液取出部３３の下部には被処理液路１１が連絡し、また上部には隔壁３４の上端より若干低い位置に開口する溢流路２１が設けられて低負荷処理槽２に連絡している。高負荷処理槽１は上部に液−気エジェクタ３６を含めて覆う蓋３１が設けられて実質的に密閉構造となっている。
【００４５】
上記の曝気装置ではポンプＰを駆動して高負荷処理槽１の液を液取出部３３から取り出し、循環路３５を通して高負荷処理槽１の曝気部３２に循環すると、循環流は液−気エジェクタ３６のノズル４２から吸入室４３を通してスロート４１に噴射され、この時の吸引力によりガスが吸気路４５から吸入口４４を通して吸入されて気液混相流が生成しスロート４１から吐出される。このとき気液混相流は液−液エジェクタ３７のスロート４６に向けて噴射することにより、その勢いを利用して吸液口４７から高負荷処理槽上部の液を吸入し、気液混相流と混合して気泡を細分化して酸素を溶解させる。液−液エジェクタ３７のスロート４６から吐出される混合流はさらに下向管３８を下向流で通過することにより気泡の上昇力を利用して気泡を強く攪拌し、気泡の細分化状態で高負荷処理槽１内に放出する。気泡は高負荷処理槽１内を上昇する間にも液中に溶解し液面から泡として液とともに隔壁３４を越えて液取出部３３に流れる。液取出部３３では液面付近の処理水が泡とともに溢流路２１から低負荷処理槽２に流出する。被処理水および返送汚泥は被処理水路１１および返送汚泥路１２から液取出部３３に導入され、ポンプＰにより循環路３５から曝気部３２に送られ、吸入されるガスにより曝気を受け有機物等の被酸化成分が酸化される。
【００４６】
上記の高負荷処理ユニット１０では、循環路３５の末端に液−気エジェクタ３６を設けて気液混相流を生成させ、その吐出流を直接液−液エジェクタ３７に噴射して高負荷処理槽１上部の液を吸入して混合するため、圧力損失が少なく、気液混相流の勢いを利用して液を大量に吸入して混合できる。さらに混合流は下向管３８で気泡の上昇力に反する方向に流れるため気泡は強く攪拌され、さらに酸素を溶解することができる。下向管３８を出た混合流は大量の微細な気泡を含んで上昇する間にガスが液中に溶解する。これによりエネルギー消費率が低くて効率よくガスを液中に溶解することができる。下向管３８の下向流は５００〜２５００ｍｍ／ｓが微細気泡からの酸素溶解促進に良好であった。高負荷処理槽１として水深３．０ｍのものを用いポンプＰの吐出圧を１０ｍ−Ｈ２Ｏで循環を行ったところ、吸入空気の３８容量％の溶解効率が可能であった。
【００４７】
上記の高負荷処理ユニット１０で高負荷処理を受けた高負荷処理液は溢流路２１から低負荷処理槽２に流入して槽内の活性汚泥と混合され、散気装置５から出る空気で曝気され、好気性生物反応によりＢＯＤの分解を行うとともに、活性汚泥をフロック化する。他の構成および効果は図１と同様である。
【００４８】
図４は複数の図３の高負荷処理ユニット１０を用いる他の実施形態の生物処理装置を示す系統図である。図４の生物処理装置は図３とほぼ同様に構成されているが、複数の高負荷処理ユニット１０は高負荷処理槽１および１ａが直列または並列に接続できるように配置されている。高負荷処理槽１および１ａは図３とほぼ同様に構成されている。高負荷処理槽１には被処理液路１１および返送汚泥路１２が連絡しているが、高負荷処理槽１ａにはこれから分岐する被処理液路１１ａおよび返送汚泥路１２ａが連絡している。高負荷処理槽１および１ａは溢流路２１、２１ａから低負荷処理槽２に高負荷処理液が流出するように連絡しているが、高負荷処理槽１から高負荷処理槽１ａにも溢流路２１ｂから高負荷処理液が流出するように連絡している。溢流路２１、２１ａ、２１ｂは開閉可能となっている。
【００４９】
上記の装置では、図３の装置とほぼ同様に処理が行われるが、複数の高負荷処理ユニット１０を直列で運転する場合は、被処理液路１１および返送汚泥路１２から被処理液および返送汚泥を高負荷処理槽１に導入して高負荷処理を行い、高負荷処理液を溢流路２１ｂから高負荷処理槽１ａに導入してさらに高負荷処理を行い、その高負荷処理液を溢流路２１ａから低負荷処理槽２に流入して低負荷処理を行う。
【００５０】
複数の高負荷処理ユニット１０を並列で運転する場合は、被処理液路１１、１１ａおよび返送汚泥路１２、１２ａから被処理液および返送汚泥を高負荷処理槽１、１ａに導入してそれぞれ高負荷処理を行い、高負荷処理液を溢流路２１、２１ａから高負荷処理槽１ａに導入してさらに高負荷処理を行うように、溢流路２１、２１ａ、２１ｂおよび弁Ｖ１、Ｖ２を開閉する。
【００５１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
実施例１：
図１の処理装置において、滞留時間（ＨＲＴ）３．３日、槽負荷０．６ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ、被処理液ＢＯＤ１５００〜２０００ｍｇ／ｌ、処理液ＢＯＤ３．２〜６．８ｍｇ／ｌの活性汚泥処理槽（低負荷処理槽２）の上流に、槽容積１／８、槽負荷１０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄの高負荷処理槽１を有する高負荷処理ユニット１０を浸漬させて、高負荷処理を行ったところ、全体の槽負荷１．２５ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄで処理液ＢＯＤ７．６〜１０．５ｍｇ／ｌに処理することができた。
【００５２】
実施例２：
図２の処理装置において、滞留時間（ＨＲＴ）３．３日、槽負荷０．６ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ、被処理液ＢＯＤ１５００〜２０００ｍｇ／ｌ、処理液ＢＯＤ３．２〜６．８ｍｇ／ｌの活性汚泥処理槽（低負荷処理槽２）の上流に、槽容積１／１６、槽負荷３０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄの高負荷処理槽１、１ａを２個直列に有する高負荷処理ユニット１０を浸漬させて、高負荷処理を行ったところ、全体の槽負荷１．９ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄで処理液ＢＯＤ９．６〜１２．５ｍｇ／ｌに処理することができた。
【００５３】
実施例３：
図３の処理装置において、滞留時間（ＨＲＴ）１．９日、槽負荷０．７ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ、被処理液ＢＯＤ１０００〜１５００ｍｇ／ｌ、処理液ＢＯＤ５．４〜８．１ｍｇ／ｌの活性汚泥処理槽（低負荷処理槽２）の上流に、槽容積１／７．３、槽負荷１３ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄの高負荷処理槽１を有する高負荷処理ユニット１０を浸漬させて、高負荷処理を行ったところ、全体の槽負荷１．８ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄで処理液ＢＯＤ８．８〜１６．３ｍｇ／ｌに処理することができた。
【００５４】
実施例４：
図４の処理装置において、滞留時間（ＨＲＴ）３．３日、槽負荷０．６ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ、被処理液ＢＯＤ１５００〜２０００ｍｇ／ｌ、処理液ＢＯＤ３．２〜６．８ｍｇ／ｌの活性汚泥処理槽（低負荷処理槽２）の上流に、槽容積１／１６、槽負荷３０ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄ、処理量の高負荷処理槽１、１ａを２個直列に有する高負荷処理ユニット１０を浸漬させて、高負荷処理を行ったところ、全体の槽負荷１．９ｋｇ−ＢＯＤ／ｍ３／ｄで処理液ＢＯＤ７．６〜１４．８ｍｇ／ｌに処理することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は曝気手段として散気装置を用いる実施形態の生物処理装置を示し、（ａ）は系統図、（ｂ）は要部拡大図である。
【図２】図２は複数の高負荷処理ユニットを用いる他の実施形態の生物処理装置を示す系統図である。
【図３】図３は曝気手段として吸気式エジェクタを用いる他の実施形態の生物処理装置を示す一部の断面図である。
【図４】図４は複数の図３の高負荷処理ユニットを用いる他の実施形態の生物処理装置を示す系統図である。
【図５】図５は従来の２段活性汚泥法による処理装置を示す系統図である。
【符号の説明】
１、１ａ    高負荷処理槽
２    低負荷処理槽
３    固液分離槽
４、４ａ、５    散気装置
６、６ａ、７    散気装置
１０    高負荷処理ユニット
１１、１１ａ    被処理液路
１２、１２ａ    返送汚泥路
１５    処理液路
１６    汚泥路
１７    排汚泥路
２１、２１ａ、２１ｂ    溢流路
２２、２２ａ    開口部
２３、２３ａ    支持部
２４    固着部材
３１    蓋
３２    曝気部
３３    液取出部
３４    隔壁
３５    循環路
３６    液―気エジェクタ
３７    液―液エジェクタ
３８    下向管
４１    スロート
４２    ノズル
４３    吸入室
４４    吸気口
４５    吸気路
４６    スロート
４６ａ    最狭部
４６ｂ、４６ｃ    拡管部
４７    吸液口
【図１】
2004321899.tif 000003
【図２】
2004321899.tif 000004
【図３】
2004321899.tif 000005
【図４】
2004321899.tif 000006
【図５】
2004321899.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月24日(2003.4.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004321899.tif 000008
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004321899.tif 000009
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004321899.tif 000010
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004321899.tif 000011