(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮遊状態に保持した微生物を固定化した担体を有する汚水の好気性処理槽内に設置される曝気装置であって、
前記曝気装置は、ケーシングと、該ケーシング内に形成された被処理液体の流路内に設けられた軸流羽根車とを備え、該軸流羽根車の回転により、好気性処理槽内の被処理液体が、該ケーシングより流入し、該軸流羽根車内の流路を流れ、該ケーシングより好気性処理槽内へ吐出され、好気性処理槽内を撹拌する水中エアレータからなり、該軸流羽根車の翼部と該翼部が相対する前記ケーシングとの間のクリアランスを前記担体の最大径又は最大寸法より大きく設定したことを特徴とする汚水の好気性処理槽用曝気装置。
【請求項２】
前記羽根車の翼部をコーティング材で被覆したことを特徴とする請求項１記載の汚水の好気性処理槽用曝気装置。
【請求項３】
前記羽根車の翼部表面を滑らかに形成したことを特徴とする請求項１記載の汚水の好気性処理槽用曝気装置。
【請求項４】
前記羽根車の翼部表面は、研磨により滑らかに形成したことを特徴とする請求項３記載の汚水の好気性処理槽用曝気装置。
【請求項５】
前記羽根車の翼部表面は、樹脂材の成形によって滑らかに形成したことを特徴とする請求項３記載の汚水の好気性処理槽用曝気装置。
【請求項６】
前記被処理液体の流路を構成する部材の縁部又は稜部を角のない丸みをおびた曲面に形成したことを特徴とする請求項１記載の汚水の好気性処理槽用曝気装置。
【請求項７】
浮遊状態に保持した微生物を固定化した担体を有する汚水の好気性処理槽において、槽内を均一に曝気混合できる位置に曝気装置を１基又は複数基配置し、
前記曝気装置は、ケーシングと、該ケーシング内に形成された被処理液体の流路内に設けられた軸流羽根車とを備え、該軸流羽根車の回転により、好気性処理槽内の被処理液体が、該ケーシングより流入し、該軸流羽根車内の流路を流れ、該ケーシングより好気性処理槽内へ吐出され、好気性処理槽内を撹拌する水中エアレータからなり、該軸流羽根車の翼部と該翼部が相対する前記ケーシングとの間のクリアランスを前記担体の最大径又は最大寸法より大きく設定したことを特徴とする汚水の好気性処理槽。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は汚水の好気性処理槽用曝気装置及び該曝気装置を備えた汚水の好気性処理槽に係り、特に下水、し尿、産業排水等の有機性排水を微生物固定化担体を利用して、生物学的に処理するための好気性処理槽と、該好気性処理槽に設置される曝気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、活性汚泥法、生物膜法、固定化微生物法等の普及が著しいが、土地利用の効率化が叫ばれる国内においては、より省面積で処理が可能な高性能汚水処理装置の開発が急務である。
この中で、特に微生物固定化担体を利用する汚水処理装置は、担体素材の性能向上と相まって注目を集めている。
【０００３】
本件出願人は、図９に示す固定化担体を利用した汚水処理装置の開発を行ってきた。図９において、符号１は好気性処理槽（以下、好気タンクという）であり、好気タンク１内には浮遊状態に保持した微生物を固定化した多数の担体２が収容されている。好気タンク１の底部にはディフューザや散気管からなる微細気泡の散気装置５３が配設されている。散気装置５３は給気管５を介してブロワ４に接続されている。被処理液は、流入管７より好気タンク１内に流入し、好気処理された処理液は処理液流出管８より流出する。流出管８の入口部には処理液から担体２を分離するための担体分離機６が配設されている。
【０００４】
本件出願人は、図９に示す固定化担体を利用した汚水処理装置用の開発過程で次のような技術的課題に遭遇した。
すなわち、固定化担体が被処理液とともに生物反応槽を流下する結果、反応槽の先端部の担体濃度が低下し、末端部の担体濃度が高くなる現象及び好気反応槽の底部全体に亘って配置した散気装置とコンクリート底部の隙間に担体が堆積し、計画予想担体量を大幅に上回る担体の注入率が必要となった。また担体の片寄りにより処理性能が著しい低下をきたした。
【０００５】
このため、担体流下防止壁を配置したり、別途攪拌移送手段を配備したりすることが検討されてきたが、処理容量や設備費、運転費の点で問題があった。
これらは、担体の破壊を懸念するため、曝気手段として酸素溶存率が高いが、攪拌力のあまりないディフューザや散気管による全面曝気槽等を用いて処理を行っていたためである。
ところで、現時点においては、攪拌に対して十分の強度をもつ微生物固定化担体が種々開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述の事情に鑑みなされたもので、担体濃度分布の不均一及び担体機能を発揮できないような装置の配置に伴う処理性能の低下を防止できる好気性処理槽用曝気装置及び該曝気装置を備えた汚水の好気性処理槽を提供することを課題とする。
また本発明は曝気装置を担体が通過する際の担体の損傷、破壊および消耗を抑制することができる好気性処理槽用曝気装置及び該曝気装置を備えた汚水の好気性処理槽を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の１態様は、浮遊状態に保持した微生物を固定化した担体を有する汚水の好気性処理槽内に設置される曝気装置であって、前記曝気装置は、ケーシングと、該ケーシング内に形成された被処理液体の流路内に設けられた軸流羽根車とを備え、該軸流羽根車の回転により、好気性処理槽内の被処理液体が、該ケーシングより流入し、該軸流羽根車内の流路を流れ、該ケーシングより好気性処理槽内へ吐出され、好気性処理槽内を撹拌する水中エアレータからなり、該軸流羽根車の翼部と該翼部が相対する前記ケーシングとの間のクリアランスを前記担体の最大径又は最大寸法より大きく設定したことを特徴とするものである。
【０００８】
また本発明の他の態様は、浮遊状態に保持した微生物を固定化した担体を有する汚水の好気性処理槽において、槽内を均一に曝気混合できる位置に曝気装置を１基又は複数基配置し、前記曝気装置は、ケーシングと、該ケーシング内に形成された被処理液体の流路内に設けられた軸流羽根車とを備え、該軸流羽根車の回転により、好気性処理槽内の被処理液体が、該ケーシングより流入し、該軸流羽根車内の流路を流れ、該ケーシングより好気性処理槽内へ吐出され、好気性処理槽内を撹拌する水中エアレータからなり、該軸流羽根車の翼部と該翼部が相対する前記ケーシングとの間のクリアランスを前記担体の最大径又は最大寸法より大きく設定したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の好気性処理槽は、汚水を循環式硝化脱窒素又は脱窒素・脱リン処理する処理装置における好気性処理槽として用いることができる。
本発明は、槽内流により好気性処理槽の流末部に担体が集積してしまうという従来法の問題を解決するため、従来用いられてきたディフューザや散気管による微気泡による全面曝気方式のような単なる散気装置ではなく、攪拌流を形成する能力に優れた水中エアレータからなる曝気装置を配備するものである。
【００１０】
本発明によれば、攪拌機能に優れた曝気装置を使用するので、好気槽底部に沈積したまま機能を発揮しない余分な担体を投入せずに、好気槽内を均一に攪拌することにより、担体の片寄りも大幅に改善することができる。
また、本発明によって、好気槽に曝気装置を使用することにより、従来の微細気泡による全面曝気方式に比べると経年変化による酸素溶解効率の低下がないため、好気槽において高い処理性能を得ることができる。
【００１１】
本発明の曝気装置においては、羽根車の翼部と該翼部が相対するケーシングとの間のクリアランスを担体の最大径又は最大寸法より大きく設定している。そのため、担体が羽根車の翼部とケーシングとの間にかみ込まれることがなく、担体自身の損傷や消耗を防止することができる。なお、担体の最大径とは、担体が球体又は楕円体等の場合に最大外径をいう。そして、担体の最大寸法とは、担体が直方体、立方体又は角錘等の場合に相対する２点が最も長い場合の最大寸法をいう。
【００１２】
また、本発明の曝気装置においては、羽根車の翼部をコーティング材で被覆するか、又は翼部表面を滑らかに形成しているため、担体が羽根車を通過する際に羽根車の翼部に接触したとしても、接触時の衝撃を緩和することができ、担体表面の硝化菌等の微生物が剥離することを防止することができるとともに担体自身の損傷や消耗を防止することができる。
【００１３】
本発明に使用する固定化担体としては、砂、活性炭、ポリウレタンフォーム、ポリビニルアルコール、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレングリコール、セルロース等の流動性担体が好ましいが、必ずしも、これらの担体に適用を限定するものではない。なお担体への微生物固定化手段としては、付着固定化法が一般的であるが、包括固定化法も適用可能である。なお担体の形状は、球体、楕円体、直方体、立方体、角錘等の種々のものがある。
更に、好気槽の流出端には、担体の流出を防止するネット、グレーチング、パンチングプレート等の多孔性部材よりなる担体流出防止手段を配備するのがよい。
【００１４】
また、本発明の好気性処理槽は、例えば、無酸素工程、好気工程、沈澱工程を順次連結し、好気工程流出水を無酸素工程へ循環し、沈澱工程の沈澱汚泥を無酸素工程へ返送する循環式硝化脱窒素法及びその装置、又は、更に前記無酸素工程の前に嫌気工程を設け、沈澱工程の沈澱汚泥を嫌気工程へ返送する、脱窒素・脱りん活性汚泥法及び装置における好気工程及び好気性処理槽に好適に用いることができる。
【００１５】
曝気装置の設置は、槽の形状により均一な曝気が行えるように、台数、配置を適宜選定することができる。
また、流入水の流水の影響により、極めて長期的には担体が流出端に片寄り、処理性能が安定化しなくなることもあるが、このような場合、担体を含む混合液を流入部に返送して処理性能を安定させることもできる。
上記方法を嫌気・好気処理に使用する場合、担体を含む混合液は、返送先において、担体は好気槽へ、混合液は嫌気槽へ戻るように装置を設置することもできる。このように分別して返送するとポンプ能力は増大する。
また、好気槽末端に設備する移送ポンプとしては、一軸ねじポンプ及びエアリストポンプ等の特殊仕様のポンプを使用するのが望ましい。その場合の移送水量は、周波数制御によるモータ回転数の変更等で任意に変更できるものが望ましい。
【００１６】
また、移送にあたっては、ポンプ以外には担体及び生物膜の破壊なしに移送できる手段を適宜使用してもよい。さらに、担体移送管途中に液体サイクロンやトロンメル篩のような担体の分離手段を配備し、移送水を前段に設けた各処理装置に、担体を好気槽へ分配してもよい。
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る汚水の好気性処理槽用曝気装置及び該曝気装置を備えた汚水の好気性処理槽の一実施例を図１乃至図７を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明の汚水の好気性処理槽（以下、好気タンクという）の一例を示す断面図であり、図２は平面図である。図１および図２において、符号１は好気タンクであり、好気タンク１内には浮遊状態に保持した硝化菌等の微生物を固定化した多数の担体２が収容されている。好気タンク１の底部には２基の水中エアレータからなる曝気装置１０が配備されている。曝気装置１０は給気管５を介してブロワ４に接続されている。給気管５には空気風量計９が設置されている。
【００１８】
被処理液（汚水）は、流入管７より好気タンク１内に流入し、好気処理された処理液は処理液流出管８より流出する。流出管８の入口部には処理液から担体２を分離するための担体分離機６が配設されている。被処理液の流下に伴って、徐々にではあるが担体２が流出端に移動するため、好気タンク１の末端部には、配管１１内を担体と循環硝化液とを移送させる担体移送ポンプ３が設置されている。なお、担体移送ポンプ３を設置し、担体２を移送させることで、担体濃度の微調整も可能となる。
【００１９】
図１及び図２では、好気タンク１に阻流板等の仕切板を入れることなしに、好気タンクの平面寸法の縦と横の長さができるだけ１：１になるよう破線部４０の前半、後半に各１台ずつの水中エアレータからなる曝気装置１０を配置している。
この好気タンク１において、図１に示すような循環流が形成されている。固定化担体２は、このような循環流によって、仕切板がなくても、ある程度、タンク内全般にわたって均一分散する。
【００２０】
次に、曝気装置１０の一例を図３乃至図６を参照して説明する。
図３は本発明の曝気装置の断面図、図４は本発明の曝気装置の平面図である。本例の曝気装置は下方吹出式の曝気装置である。
図３及び図４に示すように、曝気装置１０は、被処理液の流路を形成する吸込ケーシング１２と吐出ケーシング１３とからなるケーシング１４と、ケーシング１４に支持されているモータ１５と、空気室ケーシング１６と、ケーシング１４内に形成された被処理液の流路内に設けられた羽根車１７とを備えている。空気室ケーシング１６内には空気室１９が形成されており、この空気室１９にはブロワ４（図１参照）に接続された給気管５を介して空気又は酸素が供給されるようになっている。
【００２１】
上述の構成において、モータ１５を駆動すると、羽根車１７の回転により、担体２を含む槽内の処理液は上部の吸込ケーシング１２より流入して羽根車１７内の流路を下向きに流れ、下部の吐出ケーシング１３の吐出口１３ａより槽内へ吐出される。一方、給気管５を経て空気室１９へ供給された空気は、下向き流路２２を経て、最下部の噴射口２３よりケーシング１４内の流路の被処理液中に噴出され、被処理液と混合撹拌して気液混相流として吐出口１３ａより好気タンク１内に送り込まれる。
【００２２】
本発明においては、図４に示すように、羽根車１７の翼部１７ａと該翼部１７ａが相対するケーシング１４の内周面との間のクリアランスＣは、担体２の最大径又は最大寸法より大きく設定されている。これによって、担体２が羽根車１７の翼部１７ａとケーシング１４との間にかみ込まれることがなく、担体自身の損傷や消耗を防止することができる。このクリアランスＣは、従来例においては、ケーシングの内径が３００mmの場合、約１．５mmであったものが、本発明においては、ケーシングの内径が３００mmの場合、約４mm以上に設定されている。この場合、担体２のサイズは、最大径又は最大寸法が４mm未満である。
【００２３】
また本発明においては、図５に示すように、羽根車１７は軸流羽根車から構成されている。そして、羽根車１７の翼部１７ａは、コーティング材１８によって被覆されている。このコーティング材１８は、プラスチックやゴム等の樹脂材から構成されている。羽根車１７の翼部１７ａは、コーティング材１８によって滑らかになっている。そして、コーティング材１８の材質を適宜選択することにより、担体２と接触したときの衝撃を緩和することができる。
【００２４】
図５に示す例においては、羽根車の翼部をコーティング材によって被覆することによって、翼部表面を滑らかにしたが、羽根車の翼部を研磨によって滑らかに形成してもよい。また、羽根車の翼部全体を樹脂材の成形によって形成し、翼部表面が滑らかになるようにしてもよい。
【００２５】
図６は本発明の曝気装置における空気室ケーシング１６の拡大断面図である。図６に示すように、空気室ケーシング１６の縁部１６ａおよび稜部１６ｂは、角のない丸みをおびた曲面に形成されている。そのため、担体２が縁部１６ａや稜部１６ｂに接触したとしても、担体２が損傷又は消耗することがない。図６においては、空気室ケーシング１６のみを示したが、本発明においては、被処理液体の流路を構成する全ての部材の縁部又は稜部を角のない丸みをおびた曲面に形成している。そのため、被処理液中の担体２がケーシング１４内の流路中を流れる間に、担体２の損傷又は消耗を防止することができる。
【００２６】
次に、曝気装置１０の他の例を図７を参照して説明する。
図７は本発明の曝気装置の他の例を示す断面図である。本例の曝気装置は上方吹出式である。
図７に示すように、曝気装置１０は、被処理液の流路を形成する吸込ケーシング３２と吐出ケーシング３３とからなるケーシング３４と、ケーシング３４に支持されているモータ１５と、空気室ケーシング３６と、ケーシング３４内に形成された被処理液の流路内に設けられた羽根車１７とを備えている。空気室ケーシング３６内には空気室３９が形成されており、この空気室３９にはブロワ４（図１参照）に接続された給気管５を介して空気又は酸素が供給されるようになっている。
【００２７】
上述の構成において、モータ１５を駆動すると、羽根車１７の回転により、担体２を含む槽内の処理液は下部の吸込ケーシング３２より流入して羽根車１７内の流路を上向きに流れ、上部の吐出ケーシング３３の吐出口３３ａより槽内へ吐出される。一方、給気管５を経て空気室３９へ供給された空気は、噴射口４３よりケーシング３４内の流路の被処理液中に噴出され、被処理液と混合撹拌して気液混相流として吐出口３３ａより好気タンク１内に送り込まれる。
本実施例の曝気装置１０においても、羽根車１７の翼部１７ａとケーシング３４との相対する部分のクリアランスＣは、担体２の最大径又は最大寸法より大きく設定されている。また羽根車１７の構成は図５に示す例と同様である。
【００２８】
以上説明したように、図１乃至図７に示す実施例においては、従来の微細気泡の散気装置のかわりに、水中エアレータからなる曝気装置１０を設置することにより、経年変化にもかかわらず、安定した酸素溶解効率を得ることができる。その結果、高い処理性能を得ることができるとともに、維持管理、点検作業が大幅に削減できる。
【００２９】
次に、本発明の好気性処理槽を用いた循環式硝化脱窒素法について述べる。図８は、循環式硝化脱窒素法に用いた装置の概略縦断面図である。
図８において、好気タンク１は、本発明の好気タンクを用いており、符号２５は無酸素タンク、符号２７は担体と硝化循環液の分離装置である。図１に示す例と同様の構成要素は、同一符号を用いて説明を省略する。
【００３０】
図８を用いて、硝化脱窒素法を説明すると、流入管７を流れた汚水は、分離装置２７で担体と硝化循環液に分離され、分離された硝化循環液と共に配管２８を通して無酸素タンク２５に流入し、脱窒素処理を受けたのち、無酸素タンク２５と好気タンク１を仕切る壁２９の上部に設けた流入口より好気タンク１に流入する。
【００３１】
好気タンク１では曝気装置１０により循環流が生成され、図１および図２の実施例で記載した作用効果により、充分に硝化処理を受けて、処理水は担体分離機６を通り流出する。流出端に設置した担体移送ポンプ３により、担体プラス硝化循環液は、配管１１を通して分離装置２７に運ばれて担体と硝化循環液に分離される。そして、分離された硝化循環液は、配管２８を通して無酸素タンク２５に循環される。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば微生物固定化担体を利用する水処理装置において、担体濃度分布の形成を防止・解消でき、かつ、槽内の酸素供給速度を均一化したため槽全体において高い処理性能を得ることができる。
【００３３】
本発明の曝気装置においては、羽根車の翼部と該翼部が相対するケーシングとの間のクリアランスが担体の最大径又は最大寸法より大きく設定されている。そのため、担体が羽根車の翼部とケーシングとの間にかみ込まれることがなく、担体自身の損傷や消耗を防止することができる。
【００３４】
また、本発明においては、羽根車の翼部をコーティング材で被覆するか、又は翼部表面を滑らかに形成しているため、担体が羽根車を通過する際に羽根車の翼部に接触したとしても、接触時の衝撃を緩和することができ、担体表面の硝化菌等の微生物が剥離することを防止することができるとともに担体自身の消耗を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好気性処理槽の一例を示す断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明の曝気装置の一例を示す断面図である。
【図４】本発明の曝気装置の一例を示す平面図である。
【図５】本発明の曝気装置における羽根車の要部拡大図である。
【図６】本発明の曝気装置における空気室ケーシングの拡大断面図である。
【図７】本発明の曝気装置の他の例を示す断面図である。
【図８】本発明の硝化脱窒素法に用いた装置の概略縦断面図である。
【図９】従来の担体を用いた好気性処理タンクの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１    好気タンク
２    担体
３    担体移送ポンプ
４    ブロワ
５    給気管
６    担体分離機
７    流入管
８    流出管
１０    曝気装置
１２，３２    吸込ケーシング
１３，３３    吐出ケーシング
１４，３４    ケーシング
１５    モータ
１６，３６    空気室ケーシング
１７    羽根車
１７ａ  翼部
１９，３９    空気室
１８    コーティング材
２５    無酸素タンク
２７    分離装置
２９    仕切壁
５３    散気装置
【図１】
0003894606.tif 000002
【図２】
0003894606.tif 000003
【図３】
0003894606.tif 000004
【図４】
0003894606.tif 000005
【図５】
0003894606.tif 000006
【図６】
0003894606.tif 000007
【図７】
0003894606.tif 000008
【図８】
0003894606.tif 000009
【図９】
0003894606.tif 000010