(57)【要約】【課題】曝気槽１４の小型化を可能にし、また曝気槽１４への酸素供給を適切に実施できる汚水浄化装置１０を提供すること。【解決手段】曝気槽１４中の汚水に酸素を供給する手段としてルーツポンプ１５を用い、ルーツポンプ１５を曝気槽１４の酸化還元電位を計測するセンサ１８の測定値（ＯＲＰ値）に基づいて駆動制御する。ＯＲＰ値は曝気槽１４の汚水が酸化状態にあるか、還元状態にあるかを表すものであり、ＯＲＰ値がプラスのときは曝気槽１４中で微生物が消費する酸素が足りていることを示し、マイナスのときは酸素が不足していることを示す。ＯＲＰ値を計測することにより、曝気槽１４中で微生物が消費する酸素が不足していることを判別できるので、ＯＲＰ値に基づいてルーツポンプ１５の駆動を制御することにより、より適切に汚水を曝気することが可能となる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
吸入口と吐出口及び空気導入口を設けたケーシングに一対のルーツロータを内蔵したルーツポンプを備え、吸入口から吸引される汚水と空気導入口から取り込まれる空気をケーシング内で混合して汚水中に気泡を発生させ、吐出口から気泡を含む汚水を曝気槽に注水する汚水浄化装置であって、
前記ルーツポンプの駆動を制御する制御手段と、
前記曝気槽に注水された汚水の酸化還元電位を計測するセンサを備え、
センサの測定値に基づいてルーツポンプを駆動制御することを特徴とする汚水浄化装置。
【請求項２】
前記測定値が所定値以上であるときルーツポンプを駆動し、所定値未満のときはルーツポンプの駆動を停止することを特徴とする請求項１に記載の汚水浄化装置。
【請求項３】
前記所定値として、１００ｍＶを基準とすることを特徴とする請求項２に記載の汚水浄化装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、曝気槽の汚水中の有機物を好気性微生物の働きで分解処理する汚水浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の汚水浄化装置では、好気性微生物が有機物を分解するとき消費する酸素を補給するため、曝気槽中の汚水に空気を送り込み、空気中の酸素を汚水に溶け込ませている。
【０００３】
汚水中に空気を送り込む手段としてブロワを用いる汚水浄化装置では、曝気槽が浅いと汚水に酸素が溶け込み難い。そのため、溶存酸素濃度を高めるには曝気槽を深くする必要があり、装置が大型にならざるを得ない。
【０００４】
一方、特開２０１０−２６９３０１号公報には、汚水中に空気を送り込む手段として、吸入口と吐出口及び空気導入口を設けたケーシングに一対のルーツロータを内蔵したルーツポンプを用いる汚水浄化装置が開示されている。
【０００５】
この形式の汚水浄化装置では、空気導入口から取り込まれる空気と吸入口から吸引される汚水を混合して吐出口から曝気槽に注水している。
【０００６】
この汚水浄化装置によれば、空気導入口からケーシングに取り込んだ空気がルーツロータの回転に伴う圧縮作用により微細気泡となって汚水に混入する。そのため空気中の酸素が汚水に溶け込み易くなり、曝気槽が浅くても汚水の溶存酸素濃度を高めることができる。
【０００７】
上述した従来の汚水浄化装置では、曝気槽に溶存酸素濃度計を設置し、その計測値（ＤＯ値）に基づいてブロワやルーツポンプを駆動し、空気を曝気槽に送って汚水に酸素を補給しているが、曝気槽では汚水中に補給された酸素は好気性微生物によって瞬時に消費されてしまう。従って、溶存酸素濃度計で計測したＤＯ値は「微生物が消費できない過剰酸素」を表している。
【０００８】
しかして、供給される酸素量と微生物が消費する酸素量が等しければ、ＤＯ値は０ｍｇ／Ｌを示し、この場合、酸素供給効率が最適状態にあるといえる。しかし、酸素供給量より微生物の酸素消費量が多い場合、すなわち曝気槽中の汚水の酸素が不足している場合でもＤＯ値は０ｍｇ／Ｌを示すため、ＤＯ値に基づいて適切な曝気を行うことは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−２６９３０１号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１０】
本考案の課題は、曝気槽の小型化を可能にし、また曝気槽への酸素供給を適切に実施できる汚水浄化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】
【００１１】
本考案は、吸入口と吐出口及び空気導入口を設けたケーシングに一対のルーツロータを内蔵したルーツポンプを備え、吸入口から吸引される汚水と空気導入口から取り込まれる空気をケーシング内で混合して汚水中に気泡を発生させ、吐出口から気泡を含む汚水を曝気槽に注水する汚水浄化装置であって、
前記ルーツポンプの駆動を制御する制御手段と、
前記曝気槽に注水された汚水の酸化還元電位を計測するセンサを備え、
センサの測定値に基づいてルーツポンプを駆動制御することを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、前記測定値が所定値以上であるときルーツポンプを駆動し、所定値未満のときはルーツポンプの駆動を停止する。また、好ましくは、前記所定値として、１００ｍＶを基準とする。
【考案の効果】
【００１３】
本考案によれば、曝気槽中の汚水に酸素を供給する手段としてルーツポンプを用いるので、空気導入口からケーシングに取り込んだ空気がルーツロータの回転に伴う圧縮作用により微細気泡となって吸入口からケーシングに吸入された汚水に混入する。そのため空気中の酸素が汚水に溶け込み易くなり、曝気槽が浅くても汚水の溶存酸素濃度を高めることができる。
また、本考案は曝気槽に酸素を供給するルーツポンプを曝気槽の酸化還元電位を計測するセンサの測定値（ＯＲＰ値）に基づいて駆動制御する。ＯＲＰ値は曝気槽の汚水が酸化状態にあるか、還元状態にあるかを表すものであり、ＯＲＰ値がプラスのときは曝気槽中で微生物が消費する酸素が足りていることを示し、マイナスのときは酸素が不足していることを示す。従って、汚水のＯＲＰ値を計測することにより、曝気槽中で微生物が消費する酸素が不足していることを判別できるので、ＯＲＰ値に基づいてルーツポンプの駆動を制御することにより、より適切に汚水を曝気することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案一実施例に係る汚水浄化装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】同汚水浄化装置のルーツポンプを示す縦断側面図である。
【図３】本考案に係る汚水浄化装置におけるＤＯ値とＯＲＰ値の変化を示すグラフである。
【図４】本考案に係る汚水浄化装置におけるＤＯ値とＯＲＰ値の変化を示す他のグラフである。
【図５】本考案に係るルーツポンプによる曝気と、ブロワ散気管による曝気における溶存酸素量を示すグラフである。
【実施例】
【００１５】
本考案の一実施例に係る汚水浄化装置１０を図１に示す。当該汚水浄化装置１０は輸送管１１から導入された生活排水、畜産排水、工場排水等を溜める流量調整層１２、流量調整ポンプ１３、曝気槽１４、ルーツポンプ１５、ルーツポンプ１５を駆動する駆動モータ１６、駆動モータ１６を制御する制御装置１７、曝気槽１４の汚水の酸化還元電位（ＯＲＰ値）を計測するセンサ１８、沈殿槽１９、汚泥返送ポンプ２０を備えている
【００１６】
図２に示すように、ルーツポンプ１５はケーシング１５ａを備えている。このケーシング１５ａの周壁の上部に吸入口１５ｂが設けられ、ケーシング１５ａの天部に吐出口１５ｃが設けられている。ケーシング１５ａの内部にはロータケーシング１５ｄが設けられている。ロータケーシング１５ｄには吸入口部１５ｅと吐出口部１５ｆが設けられ、ケーシング１５ａの吸入口１５ｂとロータケーシング１５ｄの吸入口部１５ｅを連通する連通路１５ｇが隔壁１５ｈとケーシング１５ａの周壁で区画形成され、ケーシング１５ａの吐出口１５ｃとロータケーシング１５ｄの吐出口部１５ｆを連通する連通路１５ｉが凹円弧形の隔壁１５ｊとケーシング１５ａの周壁で区画形成されている。ロータケーシング１５ｄの内部には一対の２葉ルーツロータ１５ｋが収納されている。各ルーツロータ１５ｋは回転軸１５ｍに取り付けられている。一方の回転軸１５ｍのケーシング１５ａから突出する端部にはプーリ２１（図１参照）が取り付けられ、駆動モータ１６の駆動軸と伝動ベルト２２（図１参照）で連結されている。また、両回転軸１５ｍの他端にはタイミングギヤ(図示略)が固定され、両タイミングギヤが噛み合わされている。駆動モータ１６はセンサ１８で計測されたＯＲＰ値が１００ｍＶ未満のとき運転され、１００ｍＶを超えると停止するように制御装置１７によって運転・停止が自動で行われる。
【００１７】
ケーシング１５ａの吸入口１５ｂにはフランジ金具２３で逆止弁２４が取り付けられ、フランジ金具２３に空気導入口２３ａが設けられている。また、ケーシング１５ａの吐出口１５ｃにフランジ金具２５が取り付けられている。隔壁１５ｊとケーシング１５ａの底部との間に設けた隔壁１５ｎにはバイパス穴１５ｐが形成されている。ケーシング１５ａの周壁の下部にはドレン用穴１５ｑが形成され、キャップ２６がネジ付けられている。ケーシング１５ａの天部に給水穴１５ｒが設けられ、キャップ２６がネジ付けられている。
【００１８】
フランジ金具２３の空気導入口２３ａには所定の真空圧で開放作動する空気流入量調整弁２７（図１参照）が取り付けられている。吸入口１５ｂはフランジ金具２３に接続した吸入管２８を介して曝気槽１４に連通している。吸入管２８には開閉弁２９が設けられている。吐出口１５ｃはフランジ金具２５に接続した排出管３０を介して曝気槽１４に連通している。排出管３０には開閉弁３１が設けられている。
【００１９】
本実施例に係る汚水浄化装置１０の構成は以上の通りであって、輸送管１１から流量調整層１２に導入された汚水は流量調整ポンプ１３で曝気槽１４に送水される。曝気槽１４の汚水はルーツポンプ１５で吸引された後、再びルーツポンプ１５から曝気槽１４に送水され、曝気槽１４で有機物が分解処理される。曝気槽１４で有機物が分解処理された処理水は沈殿槽１９に流入し、処理水中の浮遊物や夾雑物等の固形物が沈殿槽１９で沈殿分離し、汚泥となって底部に溜まる。溜まった汚泥は返送ポンプ２０で流量調整槽１２に戻される。一方、固形物を分離した沈殿槽１９の処理水は消毒槽（図示略）に流れ、排水される。
【００２０】
曝気槽１４における曝気状態の検出方法として、ＯＲＰ値を用いる場合と、ＤＯ値を用いる場合の違いを示すため、以下の条件で実験を行った。
（実験１）
用水路の水（水温：２７℃）を水槽（容積：２９００Ｌ）に汲み上げ、空気を吸引させながら連続運転を行った。水質負荷を任意に多くするため、実験開始時とＯＲＰ値がプラス域に達した時に醤油７．２Ｌを各々水槽に投与した。図３は吐出水量２００Ｌ／分、空気量１０Ｌ／分の場合のＯＲＰ値の変化とＤＯ値の変化を示すグラフ、図４は吐出水量２００Ｌ／分、空気量２０Ｌ／分の場合を示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
実験の結果、溶存酸素量（ＢＯＤ）の減少に効果が見られ、ＢＯＤ減少率は共に約５０％であるが、空気量が多い（２０Ｌ／分）方が分解時間が早い傾向である。ＯＲＰ値がプラス域に移行すると、連
動してＤＯ値は上昇するが、その間のＢＯＤ減少効果は少ない。これは、分解可能な有機物が少なくなったため、微生物類が酸素を消費する量が減少し、結果として、分解に使用されない余剰酸素がＤＯ値として表われたためである。
曝気槽においては、その汚水中に［どれだけ過剰に酸素が溶けているか］を測定していると言い換えた方が排水処理におけるＤＯ値の本質が見えてくると考えられる。
ＯＲＰ値がマイナス域に振れる時は、酸素量が不足している状態で、言い換えれば、微生物類が有機物を分解している状態であり、空気量が多い（２０Ｌ／分）方がＯＲＰ値の下限値は小さくなる傾向である。
以上より、従来のＤＯ値での運転管理方式は、酸素を必要としている時間が判断しにくいので、今回の実験結果で得られた酸化還元電位（ＯＲＰ値）で管理し、曝気槽１４内に於ける酸化還元電位が１００ｍＶ以下マイナス領域になったとき、当該回転ポンプの運転を開始し、曝気槽１４内に於ける酸化還元電位が１００ｍＶ以上プラス領域になったとき、当該回転ポンプの運転を停止するように制御した方が合理的である。
【００２３】
（実験２）
本考案に係る汚水浄化装置１０に採用した２葉式２軸容積回転ポンプと従来ブロワを用いる散気管において、溶存酸素濃度（ＤＯ値）を比較する実験を表２に示す条件の下で行った。
その結果を図５のグラフに示す。
【００２４】
（実験方法）
水道水（水温：２４℃）を水槽（容積：２９００Ｌ）に給水し、溶存酸素濃度をゼロ付近にするため、水槽に無水亜硫酸ナトリウムを適量投与した。
その後、空気を３０分間混入させながら運転し、比較例として従来ブロワ散気管でも曝気を行った。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
実験の結果、３０分間運転後の溶存酸素濃度は、本考案の容積回転ポンプ１では７（ｍｇ／Ｌ）、本考案の容積回転ポンプ２では８（ｍｇ／Ｌ）、比較例のブロワでは５．４（ｍｇ／Ｌ）となり、本考案の容積回転ポンプは水温２４℃の飽和溶存酸素濃度８．２５（ｍｇ／Ｌ）に近く、従来ブロワを用いる散気管より酸素溶存効率が優れていることが確認された。
【００２７】
本実施例に係る汚水浄化装置１０によれば、曝気槽１４中の汚水に酸素を供給する手段としてルーツポンプ１５を用いるので、空気導入口２３ａからケーシング１５ａに取り込んだ空気がルーツロータ１５ｋの回転に伴う圧縮作用により微細気泡となって吸入口１５ｂからケーシング１５ａに吸入された汚水に混入する。そのため空気中の酸素が汚水に溶け込み易くなり、曝気槽１４が浅くても汚水の溶存酸素濃度を高めることができる。
【００２８】
また、本考案は曝気槽１４に酸素を供給するルーツポンプ１５を曝気槽１４の酸化還元電位を計測するセンサ１８の測定値（ＯＲＰ値）に基づいて駆動制御する。ＯＲＰ値は曝気槽１４の汚水が酸化状態にあるか、還元状態にあるかを表すものであり、ＯＲＰ値がプラスのときは曝気槽１４中で微生物が消費する酸素が足りていることを示し、マイナスのときは酸素が不足していることを示す。
このようにＯＲＰ値を計測することにより、曝気槽１４中で微生物が消費する酸素が不足していることを判別できるので、ＯＲＰ値に基づいてルーツポンプ１５の駆動を制御することにより、より適切に汚水を曝気することが可能となる。
【符号の説明】
【００２９】
１０…汚水浄化装置
１１…輸送管
１２…流量調整槽
１３…流量調整ポンプ
１４…曝気槽
１５…ルーツポンプ
１５ａ…ケーシング
１５ｂ…吸入口
１５ｃ…吐出口
１５ｋ…ルーツロータ
１６…駆動モータ
１７…制御装置
１８…センサ
１９…沈殿槽
２３ａ…空気導入口
【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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