(57)【要約】【課題】水処理では各種単位操作が別個に行われ、それらが互いに連結されてシステムを構成することが多いが、従来各処理槽は横につながっているため水処理に必要な面積は大きくなる。それは単に所要面積の問題にとどまらず、効率の低下、コストの上昇を招き、維持管理の上でも好ましくない。【解決手段】従来の垂直な越流堰を有する箱型の水処理槽において、越流堰上端から槽を半ば覆うかたちで斜め上向きに張り出した傾斜堰を新たに設けることによって、一次処理水は傾斜堰上面を経由して流下する。この一次処理水に対して傾斜堰上部の空間を利用して生物膜ろ過を含むろ過や吸着、イオン交換、触媒反応、晶析、紫外線照射などの二次処理を行うことができる。例えば、有機性排水処理の場合、傾斜堰上面に生物膜濾過のためのろ床を設け、傾斜堰下方で曝気を行えば、活性汚泥法に引き続き散水ろ床法が可能となり、効率の高いコンパクトな水処理が実現する。【選択図】　図１
2004042014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つの側壁のうち１つの側壁が短縮された箱型の槽において、その短縮された側壁の上端から該槽を覆うように斜め上向きに張り出したかたちの傾斜堰を有する水処理槽であって、該傾斜堰下方の該槽内で一次処理を行い、その処理水が越流して流下するのに対し該傾斜堰上部で二次処理を行うことを特徴とする傾斜堰水処理槽。
【請求項２】
４つの側壁のうち１つの側壁が短縮された箱型の槽において、その短縮された側壁の上端から該槽を覆うように斜め上向きに張り出したかたちの傾斜堰を有する水処理槽であって、該傾斜堰の上部において該傾斜堰の越流水に対して、ろ過と化学的処理のいずれかまたは両方を行うことを特徴とする傾斜堰水処理槽。
【請求項３】
槽内が隔壁によって第１槽と第２槽に分割され、第１槽が前記傾斜堰水処理槽であり、第２槽が第１槽で処理された処理水を受け入れる受水槽であり、該受水槽内の該処理水の少なくとも一部を第１槽に返送する返送装置を有する、請求項１または２に記載の傾斜堰水処理槽。
【請求項４】
前記第１槽の前記傾斜堰下方の槽内において曝気を行う散気装置と、該傾斜堰上部において生物膜ろ過を行うろ床を有する、請求項３記載の傾斜堰水処理槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水処理槽に関するものであり、とりわけ排水処理に適した水処理槽に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水処理では各種単位操作が別個に行われ、それらが互いに連結されてシステムを構成することが多いが、従来各処理槽は横につながっているため水処理に必要な面積は大きくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
水処理槽が横に拡がることは単に所要面積の問題にとどまらず、効率の低下を招き、維持管理の上でも好ましいことではない。そこで本発明はコンパクトな上下二段構造で複合処理できる効率の高い水処理槽を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、４つの側壁のうち１つの側壁が短縮された箱型の槽において、その短縮された側壁の上端から対向する側壁へ向けて槽を覆うように斜め上向きに張り出したかたちの傾斜堰を有する水処理槽であって、該傾斜堰下方の槽内で一次処理を行い、その処理水が越流して流下するのに対し該傾斜堰上部で二次処理を行うことを特徴とする傾斜堰水処理槽である。
すなわち、傾斜堰下方で、沈降分離、凝集沈殿、曝気、浮上分離、ｐＨ調整、オゾン処理などの一次処理を行った後、越流する一次処理水に対して傾斜堰上部において生物膜ろ過を含むろ過や、吸着、イオン交換、触媒反応、晶析、紫外線照射などの化学的処理を二次処理として行う。
【０００５】
傾斜堰上部における二次処理は、ろ過と化学的処理の二つに大別されるが、まずろ過については、ろ床を付設してこれを行う。すなわち傾斜堰上面にろ材、ろ布、スクリーンなどのろ過資材や接触材からなるろ床を構成する。ろ床の構成は自由であるが例えば、傾斜堰上面の上端と下端の間を傾斜方向と直交して仕切り、水は通すが固体は通さない一つないし複数のスクリーンと、該スクリーンによってできた桝目を充填する一つないし複数のろ材からなり、必要に応じて、ろ布や接触材を使用することもできる。化学的処理も上記に準じ吸着剤、イオン交換体、触媒、種晶などの化学素材を用いて、ろ材、ろ布、スクリーン、接触材などに化学的機能をもたせることによって化学的処理を行う。そのほか、紫外線照射を用いることができる。
【０００６】
さらに、傾斜堰水処理槽においては返送装置を付設することができる。すなわち、槽内を隔壁によって第１槽と第２槽に分割して、第１槽を傾斜堰水処理槽とし、第２槽を第１槽で処理された処理水を受け入れる受水槽とし、受水槽内の処理水の少なくとも一部を第１槽に返送する返送装置を設けることができる。こうして従来の一次処理に新たに二次処理が加わり、さらにこれらの処理を経た水を返送することによって同一槽内で複合循環処理が可能となる。
【０００７】
本発明の傾斜堰水処理槽はとりわけ有機性排水処理に有効である。すなわち、傾斜堰下方の槽内において散気装置を付設し、曝気することによって活性汚泥法に代表される微生物浮遊懸濁法にしたがって主として好気性菌からなるフロックにより有機物の微生物分解がなされる。さらに傾斜堰上部に、ろ床を設けることにより細菌や微小動物がろ材に付着して形成された生物膜によって有機物の微生物分解が進む。同時に無機性の浮遊物も、ろ材によって物理的にろ過される。
ろ床に固定された生物膜による水処理は活性汚泥法にはない利点を有しており、二つの処理を連結して行うことによって有機性排水の浮遊物と有機物を効率的に除去し、同時に汚泥発生を抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に有機性排水処理に適用した本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の傾斜堰水処理槽の概略縦断面図である。
図１において槽を曝気槽１と受水槽２に分割する隔壁３と、隔壁３上端から槽を覆うように斜め上向きに張り出したかたちの傾斜堰４と、傾斜堰４上部に付設したスクリーン５と、スクリーン５と傾斜堰４の上端の間を埋めるろ材６で構成されるろ床７と、受水槽２の処理水の少なくとも一部を曝気槽１に返送するためのポンプＰ、配管、バルブなどから構成される返送装置８と、曝気のためのブロワーＢ、配管、バルブ、散気管などから構成される散気装置９と、受水槽２の処理水を堰を介して排出する処理水排出樋１０とからなる傾斜堰水処理槽を示す。
【０００９】
かかる傾斜堰水処理槽で有機性排水を処理するには、有機性排水を曝気槽１に流入させ、汚泥種菌を植菌して曝気・循環処理することによって傾斜堰４の下方の曝気槽１では微生物浮遊懸濁法にしたがって好気性菌がフロックを形成して有機物を分解するが、曝気槽１内への流入水によってやがて押し出されて傾斜堰４の上端を越流する。流水中の有機物は微生物固定化法にしたがって、ろ床７を構成するろ材６に付着した細菌や微小動物からなる生物膜によって分解され、同時に無機質の浮遊物もろ床７で捕捉されて、ろ過される。ろ過された処理水は受水槽２に入り、一部は返送装置８によって再び曝気槽１に流入し、残りは処理水排出樋１０に流出する。
【００１０】
曝気槽１における流体の動きとしては先ず散気装置９によって水中に噴射された気泡は、水中を上昇して傾斜堰４の下面に達し、その後傾斜堰４の下面をつたわって進みやがて傾斜堰４の上端の開口部から大気に放散する。一方、水は気泡の上昇流に伴って上昇し、傾斜堰４の下面に達すると上昇流の周辺から沈み込み下降流となって対流する。
【００１１】
傾斜堰４の上部のろ床７では、生物膜による有機物の分解が進む。一方、生物膜は肥厚し、さらに微生物分解されない浮遊物が加わってろ材６はやがて閉塞するが、越流水はそれを乗り越えて流れるので、ろ材６の相当部分が閉塞するまで、ろ過を続行できる。また、ろ床７における流れを観察することによって閉塞状況を把握することができるほか、対策が比較的容易にとれることも利点である。
【００１２】
傾斜堰４の越流水量は曝気槽１への新規流入水量と循環水量の合計である。したがって、新規流入水と循環水を止めれば越流水は止まり、ろ材６の自然脱水が始まる。これによって、ろ材６の環境が液相から気相に変わり、酸化反応が促進され菌体の基質の供給も止まるので菌体の自己消化が起こり、肥厚した生物膜は痩せていく。過度に進むと問題であるが、夜間処理の必要がない場合などは、ろ材６の再生に利用できるほか、使用済みのろ材６を脱水状態で取り替えることが可能で後処理にも有利である。
【００１３】
次に本発明の効果を検証するために行った実施例を記載する。
従来、有機性排水処理の主流は活性汚泥法であり、その基本構成は図２に示す通りである。
この図２の一点鎖線内のプロセスを従来の水処理槽で行った場合および本発明の水処理槽で行った場合について回分式による同時比較テストを実施した。
ここで、この比較テストに用いた従来法の水処理槽を図３に示し、本発明の水処理槽を図４に示す。受水槽２は沈殿槽の役割を果たす必要があり、受水槽２において汚泥の沈殿を助長するためにいずれも返送装置８は１５分休止、１５分起動の間欠運転とし、他方、散気装置９は連続運転とした。
本発明の水処理槽は図４に示すように、傾斜堰４と、スクリーン５とろ材６からなるろ床７を備えているが、従来法の水処理槽では図３に示すようにこのろ床７がない。これ以外は両水処理槽は基本的に同一仕様とした。
【００１４】
一方、この比較テストに供する試料として、実際の都市下水処理場から流入水と返送汚泥の分譲を受け、この流入水、返送汚泥、さらに希釈用水道水を用いて、これらを６：１：４の比率で混合し混合液を調製した。この混合液の性状は、ＣＯＤ：３２０ｐｐｍ、ＳＳ：５１５ｐｐｍ、ｐＨ：７．１、ＥＣ（電気伝導率）：４２ｍＳ／ｍであった。
この混合液を従来法の水処理槽と本発明の水処理槽に入れ、上記のとおり、返送装置８は１５分休止、１５分起動の間欠運転とし、散気装置９は連続運転として、定期的にサンプリングしてＣＯＤ、ＳＳを調べた。
【００１５】
ＣＯＤ、ＳＳのテスト結果をそれぞれ図５、図６に示す。図５、図６のいずれにおいても、実線は本発明の場合を表し、破線は従来法の場合を表す。さらに、本発明と従来法との相対的比較のため、図７に、本発明のＣＯＤ値を従来法のＣＯＤ値で除した値を実線で示し、本発明のＳＳ値を従来法のＳＳ値で除した値を破線で示した。
これらの図から明らかなように、ＣＯＤ、ＳＳのいずれも本発明の方が従来法に比べて速やかに減少し、同一時間では本発明の方が従来法に比べて、ＣＯＤは約１／２、ＳＳは約１／３〜１／４に低下している。
また、処理後の目視観察によれば、汚泥発生量は本発明が従来法に比べて明らかに少なく、実験終了時点で曝気槽内を撹拌混合してＳＳを測定したところ、本発明は１１３ｐｐｍ、従来法は３９７ｐｐｍで、その比は０．２８と低かった。
以上から本発明の傾斜堰水処理槽を用いれば、有機性排水の処理効率は従来に比べて約２倍向上する一方、汚泥発生量は約１／３〜１／４に低下すると推定される。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、水処理槽に傾斜堰という簡単な設備を付設することによって、傾斜堰下方の槽内における一次処理に引き続いて、傾斜堰上部において二次処理が可能となり、さらにこの一次、二次処理された処理水を受水槽から処理槽に返送することによって複合処理の効果を高めることができる。
とりわけ有機性排水処理の場合、傾斜堰下方を曝気槽として曝気を行い、傾斜堰上部にろ床を設けて生物膜ろ過を行うことによって浮遊物と有機物を効率的に除去し、同時に汚泥発生量を抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る傾斜堰水処理槽は、前述の有機性排水処理以外に、脱臭、脱色、脱ガスの他、紫外線照射による殺菌や難分解性物質の酸化分解など広い範囲に利用できる。また、複数槽を連結したり、他装置を組み込むことによってさらに適用範囲が拡がり、脱窒や脱リンなども可能である。
このように、本発明に係る傾斜堰水処理槽は、上下二段の複合処理が可能なため効率が高く、省面積、省設備、省エネルギーであるうえ、運転や維持管理が比較的容易でかつ自由度が高いため適用範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
【図１】有機性排水処理に適用した本発明の傾斜堰水処理槽の概略縦断面図である。
【図２】従来の活性汚泥法による有機性排水処理フロー図である。
【図３】本発明の効果検証のために用いた、従来の活性汚泥法の水処理槽の概略縦断面図である。
【図４】本発明の効果検証のために用いた、本発明の水処理槽の概略縦断面図である。
【図５】本発明および従来法による処理水のＣＯＤの経時変化を示す図である。
【図６】本発明および従来法による処理水のＳＳの経時変化を示す図である。
【図７】処理水における本発明と従来法とのＣＯＤ値比、ＳＳ値比の経時変化を示す図である。
【符号の説明】
１　　曝気槽
２　　受水槽
３　　隔壁
４　　傾斜堰
５　　スクリーン
６　　ろ材
７　　ろ床
８　　返送装置
９　　散気装置
１０　　処理水排出樋
【図１】
2004042014.tif 000003
【図２】
2004042014.tif 000004
【図３】
2004042014.tif 000005
【図４】
2004042014.tif 000006
【図５】
2004042014.tif 000007
【図６】
2004042014.tif 000008
【図７】
2004042014.tif 000009