(57)【要約】【課題】負荷変動が生じても、汚水の処理効率の低下を十分に防止することができるオキシデーションディッチ及びその運転方法を提供すること。【解決手段】本発明のＯＤ１の運転方法は、混合液２の好気処理を行う際に、ＯＤ１の負荷に応じて、混合液２の液面に対するインペラ１３の相対的な位置を、インペラ１３の回転数を変えずに、高さの異なる第１の位置Ｓ及び第２の位置に切り替え、インペラ１３が第１の位置Ｓに配置される場合はインペラ１３により混合液２の撹拌及び曝気を行うと共にブロワ２２により散気部２３に空気を供給して散気部２３により混合液２を曝気し、インペラ１３が第２の位置に配置される場合は、インペラ１３により混合液２の撹拌のみを行うと共にブロワ２２により散気部２３に空気を供給して散気部２３により混合液２を曝気することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水と生物汚泥との混合液を貯水する水槽と、
前記水槽内に無端状の循環水路を形成する区画壁と、
前記循環水路に沿って前記混合液の循環水流を形成する縦軸型撹拌装置と、
を備えるオキシデーションディッチであって、
前記循環水路中に設けられ、前記混合液を曝気する散気部と、前記散気部に空気を供給する空気供給手段とを有する散気装置を備え、
前記縦軸型撹拌装置が、
前記混合液の液面に対する位置によって前記混合液の撹拌及び曝気の両方、又は撹拌のみを行うインペラと、
上下方向に延びて前記インペラを回転させる縦軸と、
前記縦軸を回転駆動させる回転駆動手段と、
前記混合液の液面に対する前記インペラの相対的な位置を切り替える位置切替手段と、
を備えることを特徴とするオキシデーションディッチ。
【請求項２】
前記循環流の流速を測定する流速計を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のオキシデーションディッチ。
【請求項３】
前記位置切替手段が、前記混合液の液面の位置を調整する液面位置調整手段であることを特徴とする請求項１又は２に記載のオキシデーションディッチ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のオキシデーションディッチの運転方法であって、
前記混合液の好気処理を行う際に、前記オキシデーションディッチの負荷に応じて、前記混合液の液面に対する前記インペラの相対的な位置を、前記インペラの回転数を変えずに、高さの異なる第１の位置及び第２の位置に切り替え、前記インペラが前記第１の位置に配置される場合は、前記インペラにより前記混合液の撹拌及び曝気を行うと共に前記空気供給手段により前記散気部に空気を供給して前記散気部により前記混合液を曝気し、前記インペラが前記第２の位置に配置される場合は、前記インペラにより前記混合液の撹拌のみを行うと共に前記空気供給手段により前記散気部に空気を供給して前記散気部により前記混合液を曝気することを特徴とするオキシデーションディッチの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水中の窒素成分を、生物汚泥を用いて分解除去するオキシデーションディッチ及びその運転方法に関する。
【０００２】
【従来技術】
汚水中の窒素成分を生物学的に分解除去する装置として、オキシデーションディッチ（Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  Ｄｉｔｃｈ：ＯＤ）が知られている。ＯＤは、水槽内に導入される汚水と生物汚泥との混合液により汚水中の窒素成分を分解除去するものである。ＯＤは一般に、水槽内に設けられる区画壁と、区画壁の一端側に設けられる縦軸型撹拌装置とを有し、水槽内には区画壁により無端状の循環水路が形成されている（例えば特許文献１参照）。この縦軸型撹拌装置は、循環水路に沿った循環水流を形成すると共に混合液を撹拌及び曝気するものであり、混合液を撹拌及び曝気するためのインペラと、上下方向に延びてインペラを回転させる縦軸と、縦軸を回転駆動する回転駆動装置を有している。混合液に対しインペラにより撹拌及び曝気が行われるのは、インペラの回転により混合液が上下に撹拌されることで気液界面が増大して空気が混合液中に溶け込むためである。そして、ＯＤの運転に際しては、インペラの回転により混合液の撹拌及び曝気が行われ、負荷が変動する時には、その負荷に応じて縦軸型撹拌装置のインペラの回転数を変えることにより汚水の処理が行われる。即ち縦軸型撹拌装置のインペラは、初期運転時等の低負荷時には混合液への曝気量を減少させるために低回転で運転され、高負荷時には混合液への曝気量を増加するために高回転で運転される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２１６４８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の公報に記載のＯＤは、以下に示す課題を有していた。
【０００５】
即ち縦軸型撹拌装置は、インペラを回転させることにより混合液を上下に撹拌させ、気液界面を増大させることによって曝気が行われるため、縦軸型撹拌装置により、曝気量を的確に調整することが難しい。このため、縦軸型撹拌装置のインペラが高回転で運転される場合、汚泥が過曝気される場合があり、この場合、汚泥は解体して減少するため、汚泥による汚水の処理効率が低下する。一方、インペラが低回転で運転される場合、曝気量は少なくなるが、同時にインペラによる撹拌力が不十分となって汚泥が沈降し、汚泥による汚水の処理効率が低下する。このように、上記従来のＯＤの運転方法にあっては、特に負荷変動が生じる場合に、混合液に対し負荷に応じた適切な処理を行うことができず、汚水の処理効率が低下する場合があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、負荷変動が生じても、汚水の処理効率の低下を十分に防止することができるオキシデーションディッチ及びその運転方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、汚水と生物汚泥との混合液を貯水する水槽と、水槽内に無端状の循環水路を形成する区画壁と、循環水路に沿って混合液の循環水流を形成する縦軸型撹拌装置とを備えるオキシデーションディッチであって、循環水路中に設けられ、混合液を曝気する散気部と、散気部に空気を供給する空気供給手段とを有する散気装置を備え、縦軸型撹拌装置が、混合液の液面に対する位置によって混合液の撹拌及び曝気の両方、又は撹拌のみを行うインペラと、上下方向に延びてインペラを回転させる縦軸と、縦軸を回転駆動させる回転駆動手段と、混合液の液面に対するインペラの相対的な位置を切り替える位置切替手段とを備えることを特徴とする。また、本発明のオキシデーションディッチの運転方法は、上記オキシデーションディッチの運転方法であって、汚水の好気処理を行う際に、オキシデーションディッチの負荷に応じて、混合液の液面に対するインペラの相対的な位置を、インペラの回転数を変えずに、高さの異なる第１の位置及び第２の位置に切り替え、インペラが第１の位置に配置される場合は、インペラにより混合液の撹拌及び曝気を行うと共に空気供給手段により散気部に空気を供給して散気部により混合液を曝気し、インペラが第２の位置に配置される場合は、インペラにより混合液の撹拌を行うと共に空気供給手段により散気部に空気を供給して散気部により混合液を曝気することを特徴とする。
【０００８】
これらの発明によれば、汚水の好気処理を行う際に、オキシデーションディッチの負荷に応じて、位置切替手段により混合液の液面に対するインペラの相対的な位置が切り替えられる。例えばオキシデーションディッチが高負荷であるときは、インペラは、位置切替手段によって、混合液の液面に対して撹拌及び曝気が可能な位置に配置される。そして、回転駆動手段により縦軸が回転駆動されるとインペラが回転し、それにより混合液の曝気及び撹拌が行われる。このとき、インペラの回転数は変えず、その負荷に対して足りない分の空気は、空気供給手段により散気部に空気が供給され散気部より混合液に空気が供給されることによって供給される。このため、空気供給手段により散気部に供給される空気量を調整することで、混合液への曝気量を高負荷に応じた的確な量に調整することが可能となり、混合液の過曝気が十分に防止される。一方、オキシデーションディッチが低負荷であるときは、インペラは、位置切替手段によって、混合液の液面に対して撹拌のみが可能な位置に配置される。そして、回転駆動手段により縦軸が回転駆動されるとインペラが回転し、それにより混合液の撹拌が行われる。このとき、インペラの回転数は変えずにインペラの位置を切り替えて混合液の撹拌のみを行うと共に、空気は、空気供給手段により散気部に空気が供給され散気部より混合液に空気が供給されることによって供給される。このため、インペラによる撹拌力の低下を防止しながら、混合液への曝気量を低負荷に応じた的確な量に調整することが可能となる。
【０００９】
上記オキシデーションディッチは、循環水路における流速を測定する流速計を更に備えることが好ましい。この場合、流速計により、循環水路における流速を測定することが可能となる。流速は、汚泥沈降の目安となるため、測定された流速に基づいて、インペラの回転数を設定することが可能となる。
【００１０】
なお、上記位置切替手段は、具体的には、混合液の液面の位置を調整する液面位置調整手段である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面の説明において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明のオキシデーションディッチの一実施形態を概略的に示す平面図である。図１に示すように、オキシデーションディッチ（以下、「ＯＤ」という）１は、汚水と活性汚泥との混合液２を貯水する長円形状の水槽３と、水槽３内に無端状の循環水路４を形成する区画壁５と、区画壁５の一端５ｂ側に設けられ、混合液２の流れを整える整流壁８と、区画壁５の一端５ｂと反対の端部５ａ側に設けられ、区画壁５の周囲に循環水流を形成する縦軸型撹拌装置６と、混合液２に散気空気を供給することにより混合液２を曝気する散気装置７とを備える。
【００１３】
また水槽３には、汚水が流入される流入部９と、混合液２が流出される流出部１０とが設けられており、流出部１０には、水槽３内の混合液２の液面位置を調整する液面位置調整手段が設けられている（図４参照）。
【００１４】
さらに、縦軸型撹拌装置６の下流側であって整流壁８の上流側端部８ａの上流側には、区画壁５の端部５ｂの近傍に流速計３０が設けられ、流速計３０で測定された流速は、水槽３の外に設けられる表示装置（不図示）に表示されるようになっている。
【００１５】
また、循環水路４の最下流側には、混合液２中のＤＯ値を測定するＤＯ計３１が設けられている。
【００１６】
上記縦軸型撹拌装置６について詳細に説明する。図２は、縦軸型撹拌装置６を示す部分断面図である。
【００１７】
図２に示すように、縦軸型撹拌装置６は、インペラ回転用電動機１１と、インペラ回転用電動機１１の回転駆動力を減速して伝達する減速機１２と、上下方向に延在して下端部にインペラ１３を備え、減速機１２の回転駆動力が伝達される縦軸１４とを備えている。
【００１８】
インペラ回転用電動機１１は、縦型を成して減速機１２上に設置され、所定の回転数での運転が可能とされている。
【００１９】
減速機１２は、架台１５上に設置され、筐体１２ａ内に、図示は省略するが、複数の減速用歯車及びインペラ回転用中空縦型伝達軸を備えていて、インペラ回転用電動機１１の回転駆動力を減速用歯車を介して出力軸としてのインペラ回転用中空縦型伝達軸に伝達し当該インペラ回転用中空縦型伝達軸を回転させる。減速機１２が架台１５上に設置されていることで、そのメンテナンスを極めて容易に行うことができる。
【００２０】
縦軸１４は、上記インペラ回転用中空縦型伝達軸に内挿され、例えばスプライン構造又はキー構造等により、当該インペラ回転用中空縦型伝達軸と共に回転可能に係合されている。
【００２１】
縦軸１４の下部の周囲には、複数の羽根状のインペラ１３（本実施形態では八枚）が放射状に取り付けられている。各インペラ１３は、側面としてのインペラ対向面にコーン状板１３ａを備えると共にその上部に折曲部１３ｂを備え、回転時に例えば混合液２を容易に撹拌し得る構造とされている。そして、このインペラ１３にあっては、コーン状板１３ａの上端部が混合液２の水位ＷＬと一致する位置が、当該インペラ１３の混合液２に対する第１の位置Ｓとされている。この第１の位置Ｓでインペラ１３が回転されると、混合液２に対して撹拌と曝気が同時に行われる。一方、インペラ１３の折曲部１３ｂの最上部と液面との差がＬとなるように液面位置が上昇され、インペラ１３が水没され、この位置（第２の位置）でインペラ１３が回転されると、混合液２に対して撹拌のみが行われる。
【００２２】
このように構成された縦軸型撹拌装置６にあって、インペラ１３を回転する場合には、インペラ回転用電動機１１が駆動される。このインペラ回転用電動機１１の回転駆動力は、減速機１２のインペラ回転用中空縦型伝達軸に伝達されて当該インペラ回転用中空縦型伝達軸が回転し、このインペラ回転用中空縦型伝達軸に係合される縦軸１４が回転することでインペラ１３が回転する。
【００２３】
次に、散気装置７について説明する。
【００２４】
散気装置７は、図１に示すように、メンブレン型の散気部２３と、散気部２３に空気を供給する空気供給手段としてのブロワ２２とを備えている。メンブレン型散気部２３は、図３に示すように、ベースプレート１９と、ベースプレート１９上に設けられ、微細孔２０ａを有する多孔膜２０とで構成され、ブロワ２２は、多孔膜２０とベースプレート１９との間に空気を供給するようになっている。このメンブレン型散気部２３においては、通気時には多孔膜２０とベースプレート１９との間に空気圧で空気層２１が形成されることにより多孔膜２０の表面積が広がり微細孔２０ａが広がることで散気空気が混合液２に供給され、非通気時には空気層２１が形成されず微細孔２０ａが塞がるため微細孔２０ａの目詰まり等が十分に防止される。
【００２５】
次に、上記液面位置調整手段について説明する。図４は、液面位置調整手段の一例を概略的に示す正面図である。図４に示すように、液面位置調整手段は、流出部１０の流出口１０ａに設けられる可動堰３２と、可動堰３２を上下にスライドさせるスライド機構（不図示）とを備えており、スライド機構で可動堰３２の上端部３２ａの高さを調整することにより液面位置が調整される。具体的には、可動堰３２の上端部３２ａを実線で示す位置にすることで液面位置を高く、２点鎖線で示す位置にすることで液面位置を低くすることができる。この場合、混合液２の好気処理時において、高負荷時には可動堰３２をスライド機構により下方にスライドさせて液面位置を低くし、水位ＷＬが第１の位置Ｓに一致するようにし、低負荷時には可動堰３２をスライド機構により上方にスライドさせて液面位置を高くし、インペラ１３が水没されるようにする。
【００２６】
次に、上記ＯＤ１の運転方法について説明する。
【００２７】
ＯＤ１は、上記縦軸型撹拌装置６により循環水路４内の混合液２に循環水流を与え当該循環水路４内に好気状態と嫌気状態とを別々に形成するものであるが、かかるＯＤ１の運転方法としては、循環水路４内全体を交互に好気状態と嫌気状態とする運転方法と、１サイクルの循環水路１４内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成する運転方法とに大別される。
【００２８】
ここでは、循環水路４内全体を交互に好気状態と嫌気状態とするＯＤ１の運転方法について説明する。
【００２９】
先ず、縦軸型撹拌装置６のインペラ１３の回転数を決定する。インペラ１３の回転数は、流速計３０で測定された流速に基づいて決定する。インペラ１３の回転数は通常、流速計３０の位置における流速が０．１ｍ／ｓ以上となる回転数とする。インペラ１３の回転数をこの範囲とすることで汚泥の沈降を十分に防止することができる。
【００３０】
こうしてインペラ１３の回転数を決定した後は、水槽３中の混合液２全体を好気状態として混合液２の好気処理を行う。
【００３１】
この場合、縦軸型撹拌装置６を作動して、循環水路４内に循環水流を形成すると共に、散気装置７により混合液２に散気空気を供給して混合液２を曝気する。これにより、混合液２が好気状態とされ、有機物の分解と硝化反応が促進される。このとき、ＯＤ１の負荷が変動する場合には、負荷に応じて縦軸型撹拌装置６を次のように操作する。
【００３２】
即ち初期運転時のようにＯＤ１の負荷が低い場合には、縦軸型撹拌装置６において、インペラ１３を水没させて、混合液２の撹拌のみが可能な位置（第２の位置）に配置する。より具体的に述べるならば、インペラ１３の折曲部１３ｂの最上部が液面下に配置されるようにする。ここで、ＯＤ１の負荷は、流入水量が通常負荷の１／１０〜１／４程度の場合にＯＤ１の負荷が低いと判断する。インペラ１３を水没させる場合には、図４に示すように、スライド機構により可動堰３２を上方にスライドさせればよい。これにより液面位置が上昇し、インペラ１３が混合液２中に水没する。
【００３３】
インペラ１３を水没させた後は、インペラ回転用電動機１１を作動させることによりインペラ１３を回転させる。すると、縦軸型撹拌装置６では混合液２の撹拌のみが行われると共に、散気装置７により混合液２に空気が供給されて混合液２が曝気される。このとき、散気装置７は、ブロワ２２から散気部２３に供給される空気量を調整することによって、混合液２への曝気量を所望の量に的確に調整することが可能である。このため、インペラ１３による撹拌力の低下を防止しながら、混合液２への曝気量を低負荷に応じた的確な量に調整することが可能となる。従って、汚泥の沈降が十分に防止されると共に、ＯＤ１の負荷が低い状態にあっても、混合液２の処理効率の低下が十分に防止される。
【００３４】
このとき、ＤＯ計３１で測定されたＤＯ値に基づいて散気装置７による曝気量を調整することが好ましい。これにより、ＯＤ１の負荷に応じてより的確に混合液２を曝気することができ、混合液２の過曝気がより十分に防止される。
【００３５】
一方、ＯＤ１の負荷が高い場合には、縦軸型撹拌装置６において、インペラ１３を、混合液２の液面に対して混合液２の撹拌及び曝気の両方を行うことが可能な位置、即ち混合液２の水位ＷＬが第１の位置Ｓと一致する位置となるように配置する。ここで、流入水量（設計水量）が２４ｍ３／ｍ２・ｈｒ以上の場合にＯＤ１の負荷が高いと判断する。インペラ１３の位置を変える場合には、スライド機構により可動堰３２の上端３２ａを下降させればよい。これにより液面位置が下降するため、インペラ１３が液面位置に対して相対的に上昇する。このようにして、インペラ１３を、混合液２の液面に対して、混合液２の撹拌及び曝気の両方が可能な位置、即ち混合液２の水位ＷＬが第１の位置Ｓと一致する位置に配置することができる。
【００３６】
この第１の位置Ｓでインペラ１３が回転されると、貯水されている混合液２が上下に攪拌される。この上下攪拌によって気液界面が増大させられることで、気液接触が促進され、いわゆる曝気により大量の酸素が空気中から混合液中に溶け込む。こうして、混合液２に対して撹拌と曝気が同時に行われる。このとき、インペラ１３の回転数は変えずに当初の設定のままとし、その負荷に対して足りない分の空気は、ブロワ２２により散気部２３に空気が供給され散気部２３より混合液２に空気が供給されることによって供給される。このとき、散気装置７は、ブロワ２２から供給される空気量を調整することによって、混合液２への曝気量を所望の量に的確に調整することが可能である。このため、混合液２への曝気量を高負荷に応じた的確な量に調整することが可能となり、混合液２の過曝気が十分に防止される。従って、活性汚泥の解体が防止され、ＯＤ１の負荷が高い状態にあっても、混合液２の処理効率の低下が十分に防止される。
【００３７】
このとき、ＤＯ計３１で測定されたＤＯ値に基づいて散気装置７による曝気量を調整することが好ましい。これにより、ＯＤ１の負荷に応じてより的確に混合液２を曝気することができる。
【００３８】
他方、ＯＤ１の負荷が高くも低くもない場合、即ち流入水量（設計水量）が１２以上２４ｍ３／ｍ２・ｈｒ未満である場合には、縦軸型撹拌装置６のインペラ１３の混合液２の液面に対する位置をＯＤ１の負荷が高い場合と同一の位置とする。そして、散気装置７に導入する空気の流量を高負荷時よりも少なくすることによって混合液２への曝気量を少なくする。これにより、撹拌力の低下を防止しながら混合液２への曝気量を負荷に応じた適切なものとすることができる。
【００３９】
上記のように、ＯＤ１は、負荷に応じて縦軸型撹拌装置６及び散気装置７を操作することによって、ＯＤ１の負荷が変動する場合であっても、混合液２を適切に好気処理することができ、混合液２の処理効率の低下を十分に防止することができる。
【００４０】
好気処理を行った後は、水槽３中の混合液２全体を嫌気処理する。この場合、混合液２への曝気が不要となるので、縦軸型撹拌装置６において、ＯＤ１の負荷が低い場合と同様にインペラ１３を水没させると共に、散気装置７を停止させる。このときも、インペラ１３の回転数は変化させない。これにより、汚泥の沈降を十分に防止しながら、循環水路４に沿った循環水流の形成を維持できると共に、脱窒反応を十分に促進して混合液２から窒素分を除去することができる。
【００４１】
以後、必要に応じ、上記と同様にして好気処理と嫌気処理を交互に行う。このとき、インペラ１３の回転数は変えずに好気処理および嫌気処理を行う。
【００４２】
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、液面位置調整手段により水槽３内の混合液２の液面位置が調整されて混合液２の液面位置に対するインペラ１３の相対的な位置の切替が行われているが、本発明のＯＤは、混合液２の液面位置に対するインペラ１３の相対的な位置の切替が可能であれば、液面位置調整手段を備えたものに限定されるものではない。例えばＯＤは、縦軸１４を昇降させる昇降機構を有する縦軸型撹拌装置を備えたものであってもよい。この場合でも、縦軸１４を昇降機構で昇降させることにより、混合液２の液面位置に対するインペラ１３の相対的な位置の切替が可能である。
【００４３】
なお、本発明のＯＤは、上記液面位置調整手段と、上記昇降機構を有する縦軸型撹拌装置の双方を備えてもよい。
【００４４】
更に、上記実施形態では、散気装置７は、メンブレン型の散気部２３を有しているが、本発明のＯＤを構成する散気装置の散気部は、メンブレン型の散気部に限定されるものではない。例えば散気部は、水槽３の底部に並べられる複数本の散気管で構成されてもよい。また散気部は、メンブレン型に限定されず、筒型、ディスク型であってもよい。
【００４５】
また上記実施形態では、循環水路４内全体を交互に好気状態と嫌気状態とするＯＤ１の運転方法について説明したが、ＯＤ１の運転に際しては、１サイクルの循環水路１４内に好気領域と嫌気領域とを分けて形成する運転方法を用いることもできる。この場合も、上記実施形態の運転方法と同様にして混合液２の好気処理及び嫌気処理を行うことができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のオキシデーションディッチ及びその運転方法によれば、混合液の好気処理を行う際に、オキシデーションディッチの負荷に応じて混合液の液面に対するインペラの位置が切り替えられ、混合液に対して適切な曝気が行われると共に汚泥の沈降が十分に防止される。従って、オキシデーションディッチの負荷が変動する場合であっても、汚水の処理効率の低下を十分に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のオキシデーションディッチの一実施形態を概略的に示す平面図である。
【図２】図１の縦軸型撹拌装置を示す部分断面図である。
【図３】散気装置の一例を概略的に示す断面図である。
【図４】液面位置調整手段の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１…オキシデーションディッチ、２…混合液、３…水槽、４…循環水路、５…区画壁、６…縦軸型撹拌装置、７…散気装置、１２…減速機（回転駆動手段）、１３…インペラ、１４…縦軸、３０…流速計、３２…可動堰（液面位置調整手段）。
【図１】
2005040702.tif 000003
【図２】
2005040702.tif 000004
【図３】
2005040702.tif 000005
【図４】
2005040702.tif 000006