(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水の処理工程に組み込まれた貯水槽と前記貯水槽内に設置されたリアクターとからなり、前記貯水槽内の排水と前記リアクター内に充填された腐植物質を含むペレットとを好気的条件下で接触させて前記排水中で土壌細菌を培養することが可能な排水処理装置において、
前記貯水槽には、前記排水の流入口と流出口とを設けるとともに、前記流入口と流出口との間に複数の前記リアクターを設置し、
前記リアクターのそれぞれは、前記ペレットを充填するためのペレット充填部と、支脚と、前記ペレット充填部の直下に位置する散気管とを有し、前記ペレット充填部は、周壁と、頂部のメッシュプレートと、底部のメッシュプレートとを有し、
前記リアクターおよび前記リアクターに附属している前記ペレット充填部のいずれかを前記貯水槽から取り出し可能に形成し、
前記散気管からは前記ペレット充填部へ向かう気泡の流れを生じさせることによって、前記ペレット充填部の内部に前記排水の上昇流を生じさせ、前記排水が前記支脚の間を通って前記ペレット充填部へ入った後に前記ペレット充填部の前記頂部から出て、隣接する前記リアクターへ向かって流れることが可能となるように、前記ペレット充填部の前記周壁のうちで前記流出口寄りに位置する周壁がその他の位置の周壁に比べて前記貯水槽の底部の近傍にまで延びていることを特徴とする前記排水処理装置。
【請求項２】
複数の前記リアクターが前記貯水槽において少なくとも一方向へ列を成すように設置されている請求項１記載の排水処理装置。
【請求項３】
前記貯水槽には、前記排水の流れる方向を規制することが可能な整流板が設けられている請求項１または２記載の排水処理装置。
【請求項４】
前記貯水槽の排水処理能力が５，０００ｍ３／日以上であり、前記貯水槽に設置される前記リアクターの台数ｎと、前記貯水槽の排水処理能力ｔ（単位１，０００ｍ３／日）とが次の関係にある請求項１〜３のいずれかに記載の排水処理装置。
ｎ＝（ｔ＋５）×（１±０．４）
【請求項５】
前記貯水槽の排水処理能力が５，０００ｍ３／日以上であり、前記貯水槽に使用される前記ペレットの総重量ｒ（単位１，０００ｋｇ）と前記貯水槽の排水処理能力ｔ（単位１，０００ｍ３／日）とが次の関係にある請求項１〜４のいずれかに記載の排水処理装置。
0003878130.tif 000006
【請求項６】
前記貯水槽には、前記流出口寄りの位置から前記流入口寄りの位置へ向かって前記排水の一部を戻すことが可能な送水設備が附属している請求項１〜５のいずれかに記載の排水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
この発明は、農業集落排水や下水等の汚水を土壌細菌を利用して浄化する排水処理装置に関する。
背景技術
従来、農業集落排水等を土壌細菌の作用によって浄化する技術は周知である。特公平５−１０９９９号公報には、その土壌細菌を培養し、活性化するために腐植物質を利用すべきことと、その腐植物質をペレットに成形して、貯水槽内でそのペレットと排水とを好気的条件下に接触させて種汚泥を得るための技術とが開示されている。貯水槽内に設置されてペレットが充填される装置は、当業者間においてリアクターと呼ばれることがある。なお、このリアクターと貯水槽とを併せてリアクターと呼ばれることもあるが、この発明でリアクターというときには、前者のペレットが充填される装置を意味している。
【０００２】
前記従来技術では、貯水槽１基に対して前記リアクターが１台使用される。リアクターに充填される腐植物質のペレットは、貯水槽の排水処理能力にほぼ比例して増加する。例えば、排水処理能力が１０，０００ｍ３／日の貯水槽のリアクターには約１，２００ｋｇのペレットが充填され、排水処理能力２０，０００ｍ３／日の貯水槽のリアクターには約２，４００ｋｇのペレットが充填される。しかるに、本願の発明者が知見したところによれば、排水処理能力にほぼ比例させて充填したペレットは、その充填量が約１，０００ｋｇを超えるようになると、ペレット容器の中心部は排水の流れが速やかでないということや、空気が十分に供給されないということ等によって、特にその中心部のペレットが必ずしも有効には利用されていない。また、充填量がそのように多くなればリアクターが大型化し、リアクターに対するペレットの補充や入れ替えのための作業に大型重機が必要となり、それによって排水処理装置の維持費が嵩むようになる。
【０００３】
そこで、この発明は、ペレットを効率よく使用することによって、貯水槽１基当たりのペレットの使用量を減らし、併せて排水処理装置の維持費の上昇を抑えることが可能な排水処理装置の提供を課題にしている。なお、この発明においてペレットが容器や装置に充填されるというときには、ペレットが容器や装置に一杯に詰められている場合だけを意味するのではなく、容器や装置にかなりの空隙を残して詰められている場合をも意味している。
【０００４】
発明の開示
前記課題解決のために、この発明が対象とするのは、有機性排水の処理工程に組み込まれた貯水槽と前記貯水槽内に設置されたリアクターとからなり、前記貯水槽内の排水と前記リアクター内に充填された腐植物質を含むペレットとを好気的条件下で接触させて前記排水中で土壌細菌を培養することが可能な排水処理装置である。
【０００５】
かかる排水処理装置において、この発明が特徴とするところは、前記貯水槽には、前記排水の流入口と流出口とを設けるとともに、前記流入口と流出口との間に複数の前記リアクターを設置し、前記リアクターのそれぞれは、前記ペレットを充填するためのペレット充填部と、支脚と、前記ペレット充填部の直下に位置する散気管とを有し、前記ペレット充填部は、周壁と、頂部のメッシュプレートと、底部のメッシュプレートとを有し、前記リアクターおよび前記リアクターに附属している前記ペレット充填部のいずれかを前記貯水槽から取り出し可能に形成し、前記散気管からは前記ペレット充填部へ向かう気泡の流れを生じさせることによって、前記ペレット充填部の内部に前記排水の上昇流を生じさせ、前記排水が前記支脚の間を通って前記ペレット充填部へ入った後に前記ペレット充填部の前記頂部から出て、隣接する前記リアクターへ向かって流れることが可能となるように、前記ペレット充填部の前記周壁のうちで前記流出口寄りに位置する周壁がその他の位置の周壁に比べて前記貯水槽の底部の近傍にまで延びていること、にある。
【０００６】
発明を実施するための最良の形態
添付の図面を参照し、この発明に係る排水処理装置の詳細を説明すると、以下のとおりである。
【０００７】
図１は、農業集落排水や下水等の排水Ｗを土壌細菌の作用によって浄化する排水処理工程の一例を示す図面である。図１では、この発明に係る排水処理装置が培養槽４とその中に設置された複数のリアクター１２（図２参照）とによって形成されている。この図において、排水Ｗは、調整槽１に導かれ、ここで土壌細菌を多量に含む汚泥と排水Ｗとが排水Ｗの性状に応じた適宜の割合で混合される。混合されたものは、反応槽２へ進み、好気的条件の下に、または、嫌気的条件とそれに続く好気的条件の下に排水が土壌細菌の作用を受けて、排水の浄化が進む。分離槽３では、排水Ｗが浄化された水と汚泥を多く含む排水とに分けられ、浄化された水は処理水として工程の外へ出て、有効利用される。もう一方の汚泥は、排水Ｗとともに培養槽４へ送られる他に、調整槽１や反応槽２へ戻される。
【０００８】
図２，３，４は、培養槽４の斜視図、同図のＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視図およびリアクター１２の部分破断斜視図である。培養槽４の中には、多数のリアクター１２が設置されている。例示の培養槽４は、２０，０００ｍ３／日の排水処理能力を有するもので、コンクリート製の底部１３と、互いに向かい合う第１、２側壁部１６，１７と、同じく互いに向かい合う第３、４側壁部１８，１９とからなる。第１側壁部１６では、分離槽３から延びた送水管２１が流入口２２につながり、第２側壁１７では、培養槽４から外ヘ延びる送水管２３が流出口２４につながっている。流入口２２は、流出口２４よりもやや高い位置にあり、これら流入口２２と流出口２４との水位の差によって、排水Ｗは、培養槽４の中を流入口２２から流出口２４へ向かって流れる。第２側壁１７の近傍にまで流れて来た排水Ｗの一部は、還流用ポンプＰの働きで送水管２６を通し、流入口２２の近傍にまで戻すことが可能である。
【０００９】
リアクター１２は、培養槽４の第１側壁１６から第２側壁１７へ向かうｘ方向と、この方向に直交するｙ方向とに列をなして配置されている。どの列にも５台のリアクター１２が並び、合計で２５台のリアクターが１日に２０，０００ｍ３の排水を処理するために使用されている。図示例のリアクター１２は、縦に長い直方体のペレット充填部２７と、充填部２７の直下に位置する散気管２８と、４本の支脚２９とを有し、培養槽４の底部１３に静置されていて、小型クレーンを使用して培養槽４から取り出すことができる。ペレット充填部２７は、四周の周壁３１と、頂部と底部のメッシュプレート３２，３３とからなり、内部には約４５ｋｇのペレット３４が充填されている。散気管２８には、培養槽４の上方から延びる空気配管３６がつながり、散気管２８からは底部のメッシュプレート３３へ向かう多数の気泡の流れが生じている。この気泡の流れは、リアクター１２の内部に排水Ｗの上昇流を生じさせると同時にペレット充填部２７を好気的条件にすることができる。その上昇流に伴い、排水Ｗは、矢印３７に沿って支脚２９の間からリアクター１２へ進入して底部メッシュプレート３３へ向かい、ペレット充填部２７へ入って頂部メッシュプレート３２から外へ出て、矢印３８に沿って隣接するリアクター１２へ向かって流れる。リアクター１２の周壁３１のうち、流出口２４寄りに位置する周壁３１ａは、その他の周壁３１に比べて培養槽４の底部１３の近傍にまで延びていることが好ましい。かかる周壁３１ａは、頂部メッシュプレート３２から出た排水Ｗの流れのうちで流出口２４方向へ向かう流れ３８ａが再び同じリアクター１２の底部メッシュプレート３３へ向かうことを防ぎ、その流れ３８ａが流出口２４寄りに位置する別のリアクター１２へ向かうことを促す。ペレット３４は、腐植物質または腐植物質と安山岩や軽石等の無機物質との混合物を粒子状に成形したもので、これには公知ないしは周知のものを使用することができる。また、ペレット充填部２７に充填されたペレット３４は、その総量の８０重量％を上限として、軽石等の無機質粒子に置き換えることができる。この発明でペレット３４の重量というときには、これら腐植物質を含む粒子と無機質粒子との合計の重量を意味している。これら粒子の混在は、土壌細菌の培養と活性化とに有効である。
【００１０】
かような培養槽４とリアクター１２とで形成されるこの発明の排水処理装置では、培養槽４の流入口２２から入った排水Ｗがいくつかのリアクター１２の中を通り抜け、通り抜けるときには好気的条件下にペレット３４に接触して流出口２４へと徐々に進む。排水Ｗが培養槽４に滞留している間に、排水Ｗを浄化するのに有効な土壌細菌が培養されたり、活性化されたりする。このような土壌細菌を多量に含む排水Ｗは、その一部のものが種汚泥として流出口２４から出て、調整槽１や反応槽２に供給される。また、この発明に係る装置を運転するうえで必要ならば、排水Ｗの一部のものがポンプＰによって送水管２６へ導かれ、流入口２２の近傍にまで戻される。戻された排水Ｗは、再びリアクター１２のペレット３４との接触を繰り返す。長期間の運転でペレット３４の多くが消耗したリアクター１２は、小型クレーンを使用して培養槽４から取り出し、ペレット３４を補充したり、消耗して細粒となったペレット３４を新しいペレット３４と交換したりする。クレーンで取り出すときには、リアクター１２に取り付けられているアイボルト４０(図４参照)を利用することができる。
【００１１】
この発明は、排水処理能力が５，０００ｍ３／日以上の培養槽４で実施したときに効果が顕著である。この発明では、そのような培養槽４の処理能力をｔ(単位１０００ｍ３／日)としたときに、培養槽４に設置すべきリアクター１２の台数ｎは、次の式１によって求められる。
【式１】
ｎ＝（ｔ＋５）×（１±０．４）
例えば、２０×１０００ｍ３／日の処理能力を有する培養槽４に設置すべきリアクター１２の台数ｎは、次のとおりである。
【００１２】
ｎ＝（２０＋５）×（０．６〜１．４）＝１５〜３５
リアクター１２は、１５〜３５台設置することが好ましく、図示例の培養槽４では、２５台のリアクター１２が設置されている。
【００１３】
また、このような台数ｎのリアクター１２に対して使用されるペレット３４の総重量ｒ（単位１，０００ｋｇ）は、培養槽４の排水処理能力ｔに対して、次の式２によって求められる。
【式２】
0003878130.tif 000002
リアクター１２の１台当りについてのペレット充填量ｓ(単位１，０００ｋｇ)は、次の式３によって求められる。
【式３】
0003878130.tif 000003
２０×１０００ｍ３／日の排水処理能力を有する図示例の培養槽４では、２５台のリアクター１２を使用したから、ペレット３４の総重量ｒとリアクター１２の１台当りのペレット３４の充填量ｓは、それぞれ次のようになる。
0003878130.tif 000004
総重量ｒとして１．５×０．７５＝１．１２５(単位１，０００ｋｇ)を使用すれば、
0003878130.tif 000005
図５は、リアクター１２の配置例を示す培養槽４の平面図であるが、送水管２６と空気配管３６との図示が省略されている。図５（１）は図２の培養槽４の平面図であり、図５（２）はこの発明の実施態様の他の一例を示す平面図である。図５（１）において、培養槽４の平面形状は矩形で、互いに直交するｘ方向とｙ方向とを有する。リアクター１２は、ｘ方向とｙ方向とに等間隔で並び、ｘ方向ヘ延びる列Ａ，Ｂ，Ｃ…とｙ方向ヘ延びる列ａ，ｂ，ｃ…とを形成している。図５（２）において、リアクター１２は、ｘ方向とｙ方向とに等間隔で並んでいるが、ｙ方向ヘ延びる列ａと列ｂとの間では、列ｂのリアクター１２が列ａのリアクター１２と１２との間に位置している。このようにリアクター１２が配置されていると、列ａのリアクター１２と１２との間を通りぬけた排水Ｗは、列ｂのリアクター１２においてペレット３４との接触が可能になる。列ｃ，ｅのリアクター１２は列ａと同じように並び、列ｄのリアクター１２は列ｂと同じように並んでいる。
【００１４】
図６（１）はこの発明の実施態様の他の一例を示す図５（１）と同様な図面であり、図６（２）は図５（１）のＡ−Ａ線断面図である。この排水処理装置では、ａ，ｂ，ｃ…の各列の間に、排水Ｗの流れる方向を規制する整流板４１が設置されている。整流板４１の上端部４２は、リアクター１２の頂部メッシュプレート３２よりも上方に、より好ましくは水面Ｌよりも上方に位置している。下端部４３は、培養槽４の底部１３の上方に位置している。かような整流板４１の存在によって、排水Ｗが流入口２２から入ってリアクター１２の上方を通過し、そのまま流出口２４から外へ出るという流れを防止することができる。排水Ｗは、図６（２）に鎖線の矢印で示されるように、リアクター１２の頂部メッシュプレート３２から出ると、整流板４１に沿って下方へ流れ、隣接するリアクター１２へ進入することが可能である。このようにすれば、排水Ｗはペレット３４との接触の機会が増し、土壌細菌の培養と活性化とを促進することができる。整流板４１は、培養槽４やリアクター１２に取り付けることができる。整流板４１は、図示されるようにｙ方向において一連のものではなくて、複数に分割され、分割されたもの一つ一つがリアクター１２に取り付けられていてもよい。
【００１５】
この発明において、リアクター１２は、その全体ではなくて、ペレット充填部２７が培養槽４から取り出せるように作ることもできる。ペレット充填部２７の形状には特別な制約がなく、図示例のものに代えて円筒状のものにすることもできる。培養槽４におけるリアクター１２は、槽４のｘ方向とｙ方向とのうちの少なくとも一方向に列をなしていることが好ましい。リアクター１２が列をなすことによって、リアクター１２の槽４における設置や取り出しの作業が容易になる。ただし、ペレット３４と排水Ｗとの接触をよくするために、リアクター１２を任意の位置に設置することも可能である。
【００１６】
この発明に係る排水処理装置では、培養槽に複数のリアクターを設置して腐植物質からなるペレットをそれぞれのリアクターに分散させたから、ペレットと排水と空気との接触の機会が多くなり、従来技術のように排水処理量に比例させてペレット使用量を多くするという必要がない。複数のリアクターの採用によってそれぞれのリアクターを小型化することができるから、リアクターの点検、ペレットの補充・交換作業が容易になる。
【図面の簡単な説明】
図１は、排水処理の工程の一例を示す図。
図２は、貯水槽（培養槽）の斜視図。
図３は、図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線断面図。
図４は、リアクターの部分破断斜視図。
図５は、（１）、（２）によって実施態様例を示す培養槽の平面図。
図６は、（１）は実施態様例を示す図５（１）と同様の図、（２）は図６(１)のＡ−Ａ線断面図。
【図１】
0003878130.tif 000007
【図２】
0003878130.tif 000008
【図３】
0003878130.tif 000009
【図４】
0003878130.tif 000010
【図５】
0003878130.tif 000011
【図６】
0003878130.tif 000012