(57)【要約】【課題】沈殿槽において沈殿堆積汚泥から微生物活動等によりガスが発生する場合、沈殿槽の汚泥かき寄せ機の構造を改良して発生するガスによる汚泥の圧密不良やキャリーオーバーなどのトラブルを防止する方法を示す。【解決手段】沈殿槽の機械的な汚泥かき寄せ機の構造において、沈殿汚泥中に捕捉されていた気泡がスクレーパーの移動による流動ではずれて沈殿槽表面へと上昇するのを捕集する機能と、捕集した気泡をガス抜き配管で沈殿槽の汚泥の沈降に支障の生じないところに導き大気開放する機能をもったフードをスクレーパーの上部に設ける。【選択図】        図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
沈殿槽の機械的な汚泥かき寄せ機の構造において、沈殿汚泥中に捕捉されていた気泡がスクレーパーの移動による流動ではずれて沈殿槽表面へと上昇するのを捕集する機能と、捕集した気泡をガス抜き配管で沈殿槽の汚泥の沈降に支障の生じない位置に大気開放する機能を備えたフードをスクレーパーの上部に設けることを特徴とする汚泥かき寄せ機
【請求項２】
フードからのガス抜き配管をガス開放タンク内に導きガスを大気開放した液を送液ポンプで沈殿槽の汚泥の沈降に支障の生じない位置に排出することにより、沈殿槽液面とガス開放タンク内液面とのレベル差によりガス抜き配管内にフードからガス開放タンクへと強制的な流れをつくることができるガス開放タンクと送液ポンプを設けることを特徴とする請求項１の汚泥かき寄せ機
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
活性汚泥処理装置をはじめとする微生物を利用する廃水処理装置の沈殿槽や凝集沈殿処理、沈砂池等の沈殿槽の汚泥かき寄せ機の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
活性汚泥処理をはじめとする微生物を利用する廃水処理装置、凝集沈殿処理、沈砂池等の廃水処理では汚泥と水を分離する機能が必要であり、そのための装置として沈殿槽が広く用いられている。沈殿槽は汚泥と廃水の混合液を水流にできるだけ乱れのないように流し、重力により汚泥を底部に沈降させ、汚泥を分離した廃水を沈殿槽表面から排出する。底部に沈降した汚泥は重力により圧密され、定期的に汚泥かき寄せ機により一ヶ所にかき寄せられ排泥ポンプ等により沈殿槽から排出される。
【０００３】
沈殿汚泥が土砂や無機質の汚泥の場合には、ガスの発生はないが、有機質成分が多い汚泥の場合には微生物活動によるガス発生の潜在的な危険性がある。しかしながら、沈殿槽の機能としては、これらの微生物活動によるガスが発生させないような条件で操業することを基本としており、沈降汚泥量や汚泥の質などから、スクレーパーの形状や配置などの機械的条件や汚泥かき寄せ機の移動速度などの運転条件で、沈殿汚泥が局部的にも過度に滞留しないように定期的に汚泥をかき寄せ沈殿槽外に排出するようにして、腐敗などの微生物活動によるガスの発生を防止している。
【０００４】
微生物活動によるガスの発生には、嫌気性菌によるメタンガスや炭酸ガスの発生、好気性菌による炭酸ガス、脱窒菌による窒素ガス、炭酸ガス等がある。沈殿槽の沈殿汚泥堆積層でガスが発生する場合、ガスの発生量が少なく、発生した気泡の体積が微小なあいだは汚泥に付着した状態で汚泥の見掛け比重を軽くすることになり、汚泥の圧密性を阻害しスラッジゾーンを増大させる弊害を生じさせる（以下▲１▼の現象と称す）。ガスの発生量が大きくなると、気泡の体積が大きくなって浮力が増大し、汚泥からはずれて気泡が上昇して水流を乱し、圧密性とともに汚泥の沈降性そのものを阻害する（以下▲２▼の現象と称す）。さらにその程度が強くなると水流の乱れで汚泥は沈降せず、沈殿槽から流出する（以下▲３▼の現象と称す）。また▲２▼または▲３▼の状態でも汚泥の粘性が強い場合には、気泡による浮上分離のようになり、沈殿槽表面に汚泥のスカムを形成し、沈殿槽の役目を果たさなくなる（以下▲４▼の現象と称す）。
【０００５】
このような現象は通常おこらないが、汚泥や廃水に有機性成分が多く、微生物活動が活発な場合には起こりうることで、この典型な例として活性汚泥処理の場合について以下に述べる。
活性汚泥処理では曝気槽で処理された混合液を沈殿槽に導き、沈殿槽で汚泥を沈降分離し、上澄水を処理水として沈殿槽表面から排出する。沈殿汚泥は返送汚泥として曝気槽に戻す。曝気槽で正常な処理が行われている場合には沈殿槽に入る混合液はすでに処理されているため廃水中のＢＯＤ成分は少なく、沈殿槽では新たな酸素の供給を行わないためＢＯＤの分解にともなう炭酸ガス等の気泡の発生は少なく、上記▲１▼以上の現象は起こらない。また沈殿槽での汚泥の平均滞留時間は数時間から１日程度なので汚泥かき寄せ機のトラブルでもない限り、腐敗によるメタンガス等の気泡の発生も少ない。ところが曝気槽での処理が悪くなると、沈殿槽へＢＯＤ成分を含む混合液が流入するため、沈殿槽でもＢＯＤの分解が進み、炭酸ガス等が発生する。ただし新たな酸素の供給がないためこの場合でも上記▲１▼〜▲２▼程度の現象にとどまる。しかしながら、廃水中に窒素成分が多く含まれ曝気槽で窒素成分が硝酸イオンにまで酸化され、曝気槽や沈殿槽に硝酸イオンが多く存在している状態で、曝気槽でのＢＯＤ処理が不良で多量のＢＯＤ成分が混合液とともに沈殿槽に流入すると、堆積している沈殿汚泥中で嫌気状態で脱窒菌の作用により、ＢＯＤ成分と硝酸イオンから窒素ガスと炭酸ガスを発生させる。この現象は硝酸イオンの量やＢＯＤ量や汚泥の状態により、軽い場合は上記▲１▼の現象でとどまる場合もあるが、ひどい場合には上記▲４▼の現象までになることもあり、活性汚泥処理にとって致命的なトラブルとなる。またこの現象とは別に、活性汚泥の生物相に糸状菌が多く発生して元々沈降性の悪い汚泥の場合には上記▲２▼程度の現象でも汚泥が沈殿槽からキャリーオーバーするトラブルとなる場合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
沈殿槽において沈殿汚泥から微生物活動等によりガスが発生する場合、沈殿槽の汚泥かき寄せ機の構造を改良して発生するガスによる汚泥の圧密不良やキャリーオーバーなどのトラブルを防止する方法を示す。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
沈殿槽の機械的な汚泥かき寄せ機の構造において、沈殿汚泥中に捕捉されていた気泡がスクレーパーの移動による流動ではずれて沈殿槽表面へと上昇するのを捕集し、捕集した気泡をガス抜き配管で沈殿槽の汚泥の沈降に支障の生じないところに導き大気開放する機能をもったフードをスクレーパーの上部に設ける。
またフードからのガス抜き配管をガス開放タンク内に導きガスを大気開放した液を送液ポンプで沈殿槽の汚泥の沈降に支障の生じない位置に排出することにより、沈殿槽液面とガス開放タンク内液面とのレベル差によりガス抜き配管内にフードからガス開放タンクへと強制的な流れをつくることができるガス開放タンクと送液ポンプを設ける。
【０００８】
【実施例】
沈殿槽の形式には大別して横流式沈殿池方式と円形沈殿池方式の２方式に大別され、汚泥かき寄せ機の基本構造もそれぞれにみあった構造となっており、図１、図２に示す。円形沈殿池方式にはスクレーパーアームの駆動方式でセンター駆動方式と周辺駆動式がある。図２の周辺駆動式円形沈殿池の場合、１のスクレーパーアームの下面には沈殿槽の底部の勾配にしたがって２のスクレーパーが図３のように回転方向に対し斜めに取り付けられており、スクレーパーアームの回転にしたがってスクレーパーが堆積した沈殿汚泥をセンター方向へかき寄せてセンターの３の汚泥だめに集積する構造となっている。スクレーパーが移動する際にはスプレーパーの前後で堆積した沈殿汚泥が少し攪拌され流動する。沈殿汚泥中に微生物活動でガスが発生している場合、流動したとき汚泥にトラップされていた小さな気泡がはずれ、上昇する。スクレーパーの移動で汚泥が流動する範囲の上部には図４、図５、図６に示すような７のフードを設け、上昇する気泡を捕集する。捕集した気泡は会合して粗大になり、フードのガス抜き配管８を伝わって、沈殿槽のセンターの混合液流入位置付近から大気に放出される。
【０００９】
フードの形状、取り付け位置は沈殿汚泥の濃度、比重、粘度等の性状やスクレーパーの形状、取り付け角度、スクレーパーアームの回転速度などで変わるが、一般的にはスクレーパーの移動にともない図７の矢印のような流動が生じ、流動が生じた部分では汚泥に付着した小さな気泡がはずれ、上昇する。流動の大きさは図７の矢印の大きさで示すようにスクレーパーの両サイドとスクレーパーの上端での汚泥の回りこみの流動が大きい。したがってスクレーパーの位置と汚泥の流動による気泡の上昇する範囲の関係は図４の点線のようになるが、フードの製作し易さを考慮すると図４の実線で示すようになる。フードの取り付けの高さとスクレーパーの位置との関係はスクレーパーの上端での汚泥の回り込みの流動の厚み程度が確保できればよく１０ｃｍから１００ｃｍ程度が適当であるが、スクレーパーアームによる汚泥の流動もあり、フードをスクレーパーアームに固定する必要もあることからスクレーパーアームの上に取り付けるのが実際的である。フードの中央部には８のガス抜き配管を設ける。中央部と周辺の勾配は大きすぎると中央部が高くなってフード自体の動きでフードの上側の汚泥層を乱してしまうことになり、小さすぎると捕捉した気泡の移動がスムーズでなくなったり、フードの上に汚泥が堆積することになる。スクレーパーの規模や形状にもよるが概ね、勾配の角度は５度から３０度程度が適当である。
【００１０】
図８、図９は円形沈殿池の場合の汚泥かき寄せ機全体に図４、図５、図６の例に示したフードを施工した一例である。ガス抜きの配管は片側のスクレーパーアームに設置したフードのガス抜き配管８を集合した９の配管で汚泥の沈降の支障にならないように６の整流筒の内側の混合液流入配管の吐出口の近傍に導き大気開放する。汚泥の沈降に支障を生じない位置は混合液が流入する位置またはその近傍が適当であるが、液の乱れを生じさせないようにすればもっと広い範囲が可能である。図８はスクレーパーごとにフードを設置した例であるが、片側スクレーパーアームに取り付けてある全てのスクレーパーをひとつのフードで一括カバーしても差し支えない。またフードの形状や配置はあくまで期待する効果との兼ね合いであり、フードの面積や取り付け位置を効率的な範囲に限定してもそれなりの効果があり、また実際の工事にあたっては、５のスクレーパートラスや１のスクレーパーアームなどの構造との関係や施工のやり易さなどの要素があり、上記実施例に限定されるものでない。
【００１１】
横流式沈殿池方式の場合、汚泥かき寄せ機は往復運動が必要なため、汚泥かき寄せ機自体の機械的構造がいろいろな方法、形状があるため、具体的なフードの形状、取り付け方は一律ではないが、基本は円形沈殿池の場合と同様にフードはスクレーパー上部に設置する。円形沈殿池の場合と異なるのはガス抜き配管を大気開放するための施工方法でフードと混合液の流入位置との相対位置が変化するため固定配管をもちいることができず、また混合液の流入位置までの距離が一般に非常に長い。このため一例として図１０のような施工となる。図１０では１０のガス開放タンクを駆動装置４と一緒に移動するように水中に固定する。１０のガス開放タンクの構造は図１１のようにフードからのガス抜き配管の開放口のレベルｈ１を沈殿槽液面より低くする。駆動装置には送液ポンプ１１を設置しポンプの吸い込み口のレベルをガス開放タンク１０のガス抜き配管の開放レベルｈ１より低くｈ２のようにしておく。スクレーパー上部のフードのガス抜き配管を、ガス開放タンク１０に配管する。送液ポンプ１１でタンク内の液面をレベルコントロールで沈殿槽液面より低くすれば、圧力差によりフードのガス抜き配管からはガスと汚泥を自噴する。送液ポンプ１１の吐出液はフレキシブル配管１２で混合液流入位置に排出する。フレキシブル配管１２は沈殿池の外側でたるませることにより、沈殿槽の水流の乱れを最小にすることができる。また送液ポンプ１１によりガス抜き配管にフードからガス開放タンクへと強制的に液の流れをつくることで、ガス抜き配管内で汚泥が詰まるのを防止できる。送液ポンプの吐出量は全体の混合液流量からすればわずかで目的は達成できるので許容できる。
【００１２】
図１２は周辺駆動円形沈殿池にガス開放タンク１０と送液ポンプ１１を設置した例である。ガス開放タンク１０はスクレーパーアームと一緒に回る例えば６の整流筒の内側に固定する。送液ポンプ１１は同様に一緒に回る例えば歩廊上に設置する。ガス開放タンク内の液レベル関係は図１１と同じである。送液ポンプ１１の吐出は６の整流筒の内側の混合液流入パイプ吐出口の近傍に排出する。図１３は中心駆動円形沈殿池にガス開放タンク１０と送液ポンプ１１を設置した例である。ガス開放タンク１０は駆動軸１２が貫通するように固定する。こうすることで送液ポンプ１１は動かない位置に固定してもポンプの吸引口がガス開放タンク１０内を円状に移動することで設置できる。
【００１３】
ガス開放タンク１０と送液ポンプ１１の設置によりガス抜き配管内に強制的に液の流れをつくることは、沈殿槽が大型でフードからのガス抜き配管が長い場合やガス抜き配管の傾斜が十分とれない場合などガス抜き配管内での汚泥詰まりを防止する方法として有効な手段である。
【００１４】
【発明の効果】
有機質成分が多い汚泥の場合には微生物活動によるガスの発生の潜在的な危険性がある。特に活性汚泥処理においては沈殿槽での汚泥の沈降分離に関するトラブルが多く、その多くがガスの発生が原因である。また近年においては処理水の一層の良化や窒素除去の必要性などから沈殿槽での脱窒反応によるガス発生でのトラブルが活性汚泥の安定運転上に重要な課題となっている。本発明は活性汚泥をはじめととする有機物と微生物を多量に含んだ混合液の沈降処理におけるガス発生によるトラブルを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】横流式沈殿池方式を説明する図である。
【図２】周辺駆動式円形沈殿池を説明する図である。
【図３】周辺駆動式円形沈殿池の場合のスクレーパーを示す図である。
【図４】スクレーパーとフードの位置関係を示す上から見た図である。
【図５】スクレーパーとフードの位置関係を示す前から見た図である。
【図６】スクレーパーとフードの位置関係を示す横から見た図である。
【図７】スクレーパーの移動による汚泥の流動を示す図である。
【図８】円形沈殿池におけるフード設置例（平面図）である。
【図９】円形沈殿池におけるフード設置例（側面図）である。
【図１０】横流式沈殿池におけるフード設置例（側面図）である。
【図１１】ガス開放タンクを説明する図である。
【図１２】周辺駆動円形沈殿池にガス開放タンクを設置した例を示す図である。
【図１３】中心駆動円形沈殿池にガス開放タンクを設置した例を示す図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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