(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
オキシデーションディッチの循環水路内に、汚泥混合液の取込口と排出口を有する濾過水槽を、少なくとも水路側壁との間に所定の空間を有するようにして配設し、該濾過水槽内に浸漬形の分離膜と膜洗浄用の散気管とを配設した膜分離式オキシデーションディッチにおいて、濾過水槽の前後に、水路断面積の変化をなめらかにするための水流ガイド壁を設けたことを特徴とする膜分離式オキシデーションディッチ。
【請求項２】
濾過水槽の混合液排出口を、開閉装置を設けたスリット状とし、水路内に配設した曝気及び攪拌混合と攪拌混合のみを選択的に行う曝気攪拌機を用い、好気運転を行うときに前記スリットを開放し、嫌気運転を行うときに前記スリットを閉鎖するようにしたことを特徴とする請求項１記載の膜分離式オキシデーションディッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、膜分離式オキシデーションディッチに関し、特に、窒素を含む下水等の汚水を、浸漬膜を配設したオキシデーションディッチで生物処理し、活性汚泥中の硝化細菌と脱窒細菌の作用で、生物学的に窒素を除去するようにした膜分離式オキシデーションディッチに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、中小規模の下水処理場等に流入する汚水を処理するために、活性汚泥の曝気槽に汚水を導入し、これを曝気、攪拌して生物処理を行う活性汚泥法、中でもオキシデーションディッチ法が多く採用されている。
また、浸漬膜を用いた膜分離活性汚泥法は、反応槽内に膜分離装置を浸漬させて、吸引ポンプで処理水を排出するようにしているため、従来の膜分離法のように高圧ポンプを必要とせず、ランニングコストが安価であり、従来のオキシデーションディッチ法よりも清澄な処理水が得られる利点がある。
しかし、浸漬膜は、膜表面に汚泥が付着するのを防止するため、浸漬膜の下部に配設した散気管から空気を吹き込み、膜面を洗浄する必要があり、洗浄用の散気を止める時間帯は、吸引濾過を行えないことから、通常はほぼ連続的に散気を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の単槽式反応槽からなるオキシデーションディッチに、浸漬膜を用いた場合、膜洗浄用の散気によって循環水路内において常時曝気が行われるようになり、同一水路内に嫌気条件を作るのが難しく、このため、好気条件での硝化と嫌気条件での脱窒の組み合わせによって処理される窒素の除去が難しいという問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記従来のオキシデーションディッチの有する問題点に鑑み、膜洗浄用散気により溶解した酸素がオキシデーションディッチの水路に流入するのを調整することにより、好気・嫌気の条件をゾーンで分割、又は時間的に変化させて、硝化・脱窒を促進して、汚水中の窒素を除去することができるようにした膜分離式オキシデーションディッチを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の膜分離式オキシデーションディッチは、オキシデーションディッチの循環水路内に、汚泥混合液の取込口と排出口を有する濾過水槽を、少なくとも水路側壁との間に所定の空間を有するようにして配設し、該濾過水槽内に浸漬形の分離膜と膜洗浄用の散気管とを配設した膜分離式オキシデーションディッチにおいて、濾過水槽の前後に、水路断面積の変化をなめらかにするための水流ガイド壁を設けたことを特徴とする。
【０００６】
この膜分離式オキシデーションディッチは、オキシデーションディッチの循環水路内に、汚泥混合液の取込口と排出口を有し、かつ内部に浸漬形の分離膜と膜洗浄用の散気管とを配設した濾過水槽を、水路内に、かつ少なくとも水路側壁との間に所定の空間を有するようにして配設しているので、循環水路内の水流を確実に確保しながら、膜洗浄用空気により溶解した酸素が、オキシデーションディッチの水路に流入する状態を調整することができ、これにより、循環水路内に好気・嫌気の条件をゾーンで分割、又は時間的に変化させることが可能となる。
そして、濾過水槽の前後に、水路断面積の変化をなめらかにするための水流ガイド壁を設けることにより、水路内の水流阻害を防止することができ、水路内に乱流が生じることなく、汚泥混合液を水路内に配設した濾過水槽内へ円滑に取り込み、濾過水槽内での濾過を効果的に行うことができる。
【０００７】
また、循環水路長の短いオキシデーションディッチにおいては、濾過水槽の混合液排出口を、開閉装置を設けたスリット状とし、水路内に配設した曝気及び攪拌混合と攪拌混合のみを選択的に行う曝気攪拌機を用い、好気運転を行うときに前記スリットを開放し、嫌気運転を行うときに前記スリットを閉鎖するようにすることができる。
【０００８】
これにより、硝化に必要な好気時間帯と脱窒に必要な嫌気時間帯を確保するため、曝気攪拌機を好気運転と嫌気運転を交互に繰り返し行うが、この場合、好気運転時には、スリットを開放することにより、膜洗浄用に散気され、膜分離装置内を上昇する間に汚泥混合液中に溶解した酸素が、濾過水槽の排出口のスリットから汚泥混合液と共にオキシデーションディッチの水路部分へと流出し、曝気攪拌機は、酸素の不足分を補うための曝気運転を行っているため、洗浄用と曝気用の酸素が一緒になり、水路が短いために、水路全体が好気状態になる。一方、嫌気運転時には、スリットを閉鎖することにより、濾過水槽内は好気状態であっても、オキシデーションディッチの水路全体は嫌気状態にすることができ、膜洗浄用に散気され、汚泥混合液中に溶解した酸素によって、嫌気条件が阻害されないようにすることができ、単一の水槽において硝化と脱窒を行い、汚水中の窒素を除去することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の膜分離式オキシデーションディッチの実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１に、本発明の膜分離式オキシデーションディッチの第１実施例として、循環水路長の長いオキシデーションディッチを示す。
このオキシデーションディッチ１の中央内部長手方向に仕切壁１１を配設して、オキシデーションディッチ１内に循環水路１２を形成し、この循環水路１２内には濾過水槽３を配設する。
【００１１】
循環水路１２内に配設する濾過水槽３は、図１の上半部に示すように、水路１２の仕切壁１１、又はオキシデーションディッチ１の側壁に接するように配置し、濾過水槽３の長手方向の一側面に沿って水路を形成するようにすることも、また、図１の下半分に示すように、オキシデーションディッチ１の側壁と仕切壁１１との間に形成される直線状の水路１２のほぼ中央部に配置し、濾過水槽３の長手方向の両側面に沿って水路を形成するようにすることもでき、また、１つのオキシデーションディッチ１において、上記配置を組み合わせることもできる。
この場合、濾過水槽３は、少なくとも外周側の水路側壁、すなわち、オキシデーションディッチ１の側壁との間に所定の空間を有するようにして配設することが、循環水路１２内の水流の流速の低下を少なくすることができる点で好ましい。
【００１２】
水路１２内に配設した濾過水槽３には、その前後位置において水流ガイド壁４，４を配設する。
この水流ガイド壁４は、水路１２の断面積の変化をなめらかにして、水路１２の断面積の急激な変化によって、水路１２内を流下する水流が阻害され、乱流が生じるのを防止するようにするもので、濾過水槽３が仕切壁１１、あるいはオキシデーションディッチ１の側壁に接するように配設される場合、一方向に傾斜した水流ガイド壁４１とし、これにより直線状水路の端部位置に配設された曝気機５により攪拌された水流が、該水流ガイド壁４１により整流されて、濾過水槽３の一側面に沿う水路内へ導かれ、流下するようにする。
また、濾過水槽３が、直線状の水路１２のほぼ中央部に配置される場合、水流ガイド壁４を山形とし、この山形の水流ガイド壁４２を、濾過水槽３の両端に取り付けるようにし、曝気機５により攪拌された水流が、水流ガイド壁４２により濾過水槽３の両側に分割して形成された水路内を分流し、整流されて濾過水槽３の両側に沿って流下するようにする。
なお、この水流ガイド壁４として、一方向に傾斜した水流ガイド壁４１、山形の水流ガイド壁４２のいずれにおいても、濾過水槽３の後端（下流）側に取り付ける場合、濾過水槽３の側面に沿った水路から、直線状の水路１２のコーナ部側へ整流して流下するようにする。
【００１３】
この濾過水槽３は、循環水路１２内で仕切壁１１を挟んだほぼ直線の水路内にそれぞれ１台ずつ配設したが、これは特に限定されるものではない。
また、この各濾過水槽３の内部には、ユニット化された浸漬型の膜分離装置２の複数台が、互いに連結して配設されている。
【００１４】
この膜分離装置２は、濾過水槽３内部に配設される分離膜２０と、この分離膜２０の下部位置に配設され、散気により分離膜２０の膜面に付着する汚泥の除去、洗浄を行うための散気管２３と、オキシデーションディッチ１の外部に配設され、分離膜２０にて濾過された処理水を吸引し、濾過水槽外部へ排水するための吸引ポンプ２１と、同様にオキシデーションディッチ１の外部に配設され、膜洗浄用の空気Ｅを散気管２３へ送気するためのブロア２２とで構成されている。
なお、この吸引ポンプ２１を用いずに、オキシデーションディッチ１と別個に処理水槽（図示省略）を、オキシデーションディッチ１より低位置に設けて、この両槽の水位差により重力濾過する方法を用いることもできる。
【００１５】
また、オキシデーションディッチ１の循環水路１２部分には、各濾過水槽３の上流側に曝気機５が設けられ、循環水路１２内に供給される汚水Ａに、酸素を供給し、所要の曝気を行えるようにするとともに、水流を与え、循環水路内を汚水が循環するように構成する。
曝気機５は、特に限定されるものではないが、図１に示したようなスクリュー式など、オキシデーションディッチ法に適した任意の曝気機を適用することができる。
【００１６】
この場合において、濾過水槽３は、図３（ただし、図３は、後述の第２実施例のものを示すが、基本的な構造に差はない。）に示すように、底部に汚泥混合液Ｃの取込口３１を、上部の水面付近には排出口３２が形設されるとともに、この排出口３２は、曝気機５の近傍に設けられる。なお、図１には、図示されていないが、汚泥混合液の取込口３１は、排出口３２から、できるだけ離れた位置に配置するのが好ましい。
【００１７】
また、濾過水槽３をオキシデーションディッチ１の中央部に配設した仕切壁１１に接して設けるときは、濾過水槽３とオキシデーションディッチ１の外壁との空間が、水路幅の１／２程度以上とし、濾過水槽３の前後には、仕切壁１１に向かって斜めに、水流ガイド壁４１を設けることが好ましい。水路端部のコーナ部では、図２に示すように、円弧状の水流ガイド壁４３を設けることも可能である。  また、濾過水槽３をオキシデーションディッチ１の幅方向の水路中央位置に設けるときは、濾過水槽３と仕切壁１１及びオキシデーションディッチ１の外壁との距離が、少なくとも５００ｍｍ以上となるように空間を設け、スムーズな水流を形成させるために、山形の水流ガイド壁４２を設けることが望ましい。
【００１８】
図２〜図３に、本発明の膜分離式オキシデーションディッチの第２実施例として、循環水路長の短いオキシデーションディッチを示す。
循環水路長の短いオキシデーションディッチ１０の場合、その構成や配置は、図１に示す第１実施例の循環水路長の長いオキシデーションディッチ１とほぼ同じであるが、濾過水槽３の上部には、開閉装置が組み込まれた、汚泥混合液排出用のスリット３３が設けられる。
このスリット３３の開閉装置を開閉する機構は、特に限定されるものではなく、スリットを塞ぐ蓋状の板が前後又は左右にスライドするように構成するようにしたり、ルーバーのように格子状の板が回転して、自動的に開閉する機構等を採用することができる。
したがって、図には示していないが、このような動きを、水路内に設けられた曝気攪拌機５０の運転に連動して自動的に行うことができるように、スリット開閉用の駆動装置と制御装置とを配設する。
【００１９】
この場合において、曝気攪拌機５０は、特に限定されるものではないが、循環水路長の短いオキシデーションディッチ１０では、汚水Ａに含まれる窒素を除去するために、好気時間帯と嫌気時間帯を交互に繰り返す必要があり、嫌気時間帯においても、オキシデーションディッチ１０内の循環水流を保持することが好ましいため、曝気攪拌機５０は、曝気及び攪拌混合と攪拌混合のみを選択的に行うことができるもの（本明細書において、攪拌機と散気装置で構成されるものを含む。）を用いるようにする。
【００２０】
また、開閉装置付きスリット３３は、図３に示すように、濾過水槽３の水面付近に配設するが、水流調整壁の底部に設ける汚泥混合液の取込口３１は、開閉装置付きスリット３３からある程度離れた位置であれば、任意の位置に設けることができる。
【００２１】
次に、上記膜分離式オキシデーションディッチ１，１０の動作及び作用について説明する。
流入する汚水Ａに含まれる窒素成分は、アンモニア態と有機態であり、窒素を除去するためには、オキシデーションディッチ１，１０において、まず、曝気機又は曝気攪拌機により曝気を行って好気状態とし、硝化細菌の作用により、硝酸態に酸化する必要がある。
次に、嫌気状態にして、脱窒菌が汚水中の有機物をエネルギー源として利用しながら、硝酸態の窒素を窒素分子に還元することにより、窒素ガスとして大気中に放散させる。
【００２２】
そして、図１に示す第１実施例の循環水路長の長いオキシデーションディッチ１の場合は、水路を流れる間に微生物の呼吸等によって、汚泥混合液に含まれる溶存酸素が消費されるため、膜洗浄用の散気管２３からの散気により、汚泥混合液の取込口３１から濾過水槽３に流入した汚泥混合液Ｃは、膜洗浄用空気と共に上昇し、一部は汚泥混合液の排出口３２から曝気機５の近傍へと排出されるが、この汚泥混合液Ｄに含まれる溶存酸素は、曝気機５により供給された溶存酸素と混合され、微生物の呼吸や、有機物の酸化分解に有効に用いられることにより、水路を流れる間に消失する。
【００２３】
したがって、流入した汚水は、曝気機５から１周する間に、溶存酸素の多い好気ゾーンと溶存酸素のない嫌気ゾーンを通過し、これを繰り返すため、膜洗浄用の散気管から常時散気を行っても、硝化と脱窒の両方を進めることができる。
【００２４】
一方、図２に示す第２実施例の循環水路長の短いオキシデーションディッチ１０の場合は、水路を流れる間に溶存酸素が消失しないため、好気時間帯と嫌気時間帯を交互に繰り返す必要がある。
好気と嫌気の２つの条件は、曝気攪拌機５０の好気運転と嫌気運転によって作ることができるが、膜洗浄によって供給された溶存酸素によって、嫌気条件が阻害されないようにするため、嫌気運転時は、開閉装置付きスリット３３を閉鎖して運転を行う。
【００２５】
すなわち、好気運転時には、スリット３３を開放することにより、膜洗浄用の散気管２３からの散気により、汚泥混合液の取込口３１から濾過水槽３に流入した汚泥混合液Ｃは、膜洗浄用空気と共に上昇し、一部はスリット３３から汚泥混合液と共にオキシデーションディッチ１０の水路部分へと流出し、曝気攪拌機５０は、酸素の不足分を補うための曝気運転を行っているため、洗浄用と曝気用の酸素が一緒になり、水路が短いために、水路全体を好気状態にして、微生物の呼吸や、有機物の酸化分解を行うことができる。
【００２６】
一方、嫌気運転時にも、膜分離装置２を運転して、膜濾過を継続するため、膜によって濾過された処理水Ｂに相当する量の汚泥混合液Ｃが、汚泥混合液取込口３１から濾過水槽３の内部へと流入するが、スリット３３を閉鎖することにより、濾過水槽３内は好気状態であっても、オキシデーションディッチ１０の水路全体は嫌気状態にすることができ、膜洗浄用に散気され、汚泥混合液中に溶解した酸素によって、嫌気条件が阻害されないようにすることができる。
【００２７】
このように、制御用のタイマー等を用いて所定の時間、嫌気運転を行った後、好気運転に切替えて曝気を開始すると同時に、スリット３３の開閉装置を起動させて、スリット３３を開放させる。
【００２８】
したがって、好気・嫌気の２つのゾーンを形成させることが困難な、循環水路長の短いオキシデーションディッチ１０においても、洗浄用の散気によって悪影響を受けることなく、好気時間帯と嫌気時間帯を交互に繰り返すことにより、硝化と脱窒を進め、汚水中の窒素をガス化して、除去することができる。
【００２９】
なお、上記いずれの実施例の場合においても、膜洗浄用の散気管２３からの散気により、濾過水槽３に流入した汚泥混合液Ｃは、膜洗浄用空気と共に上昇し、膜分離装置２によって濾過されて処理水Ｂとして外部に排出されたり、汚泥混合液の排出口３２や開放されたスリット３３から水路に排出されるが、濾過水槽３内では、一端上昇した汚泥混合液Ｃは気泡のない部分を下降して、上下の循環水流を形成するものとなる。
【００３０】
そして、本実施例においては、膜分離装置２を組み込んだ濾過水槽３を、オキシデーションディッチ１，１０の水路側壁との間に空間を持たせて配設するため、従来のオキシデーションディッチ設備の設計を変更する必要がなく、また、既設のオキシデーションディッチにも配設することが可能である。
また、膜洗浄用空気により溶解した酸素が、オキシデーションディッチの水路に流入するのを調整し、好気・嫌気の条件をゾーンで分割、又は時間的に変化させることにより、従来、オキシデーションディッチ法のように単槽式の膜分離活性汚泥法では困難であった硝化と脱窒を効率良く進めることができる。
また、循環水路長の短いオキシデーションディッチにおいても、嫌気時間帯に膜洗浄を停止することなく、膜濾過を継続して行えるため、分離膜の必要枚数を増やす必要がなく、設備費を安価にすることができる。
さらに、膜洗浄用空気により溶解した酸素も、微生物の呼吸や有機物の酸化分解に利用できるため、溶存酸素を無駄に消費することなく、ランニングコストの上昇が抑えられる
【００３１】
【発明の効果】
本発明の膜分離式オキシデーションディッチによれば、オキシデーションディッチの循環水路内に、汚泥混合液の取込口と排出口を有し、かつ内部に浸漬形の分離膜と膜洗浄用の散気管とを配設した濾過水槽を、水路内に、かつ少なくとも水路側壁との間に所定の空間を有するようにして配設しているので、循環水路内の水流を確実に確保しながら、膜洗浄用空気により溶解した酸素が、オキシデーションディッチの水路に流入する状態を調整することができ、これにより、循環水路内に好気・嫌気の条件をゾーンで分割、又は時間的に変化させることが可能となり、同一の水路内で硝化・脱窒を促進して、汚水中の窒素を効率的に除去することができる。
そして、膜洗浄用空気により溶解した酸素を、微生物の呼吸や有機物の酸化分解に利用できるため、溶存酸素を無駄に消費することなく、ランニングコストの上昇が抑えられる。
また、既設のオキシデーションディッチにも、濾過水槽を浸漬させることにより、簡単に適用することができる。
さらに、濾過水槽の前後に、水路断面積の変化をなめらかにするための水流ガイド壁を設けることにより、水路内の水流阻害を防止することができ、水路内に乱流が生じることなく、汚泥混合液を水路内に配設した濾過水槽内へ円滑に取り込み、濾過水槽内での濾過を効果的に行うことができる。
【００３２】
また、濾過水槽の混合液排出口を、開閉装置を設けたスリット状とし、水路内に配設した曝気及び攪拌混合と攪拌混合のみを選択的に行う曝気攪拌機を用い、好気運転を行うときに前記スリットを開放し、嫌気運転を行うときに前記スリットを閉鎖するようにすることにより、硝化に必要な好気時間帯と脱窒に必要な嫌気時間帯を確保するため、曝気攪拌機を好気運転と嫌気運転を交互に繰り返し行うが、この場合、好気運転時には、スリットを開放することにより、膜洗浄用に散気され、膜分離装置内を上昇する間に汚泥混合液中に溶解した酸素が、濾過水槽の排出口のスリットから汚泥混合液と共にオキシデーションディッチの水路部分へと流出し、曝気攪拌機は、酸素の不足分を補うための曝気運転を行っているため、洗浄用と曝気用の酸素が一緒になり、水路が短いために、水路全体が好気状態になる。一方、嫌気運転時には、スリットを閉鎖することにより、濾過水槽内は好気状態であっても、オキシデーションディッチの水路全体は嫌気状態にすることができ、膜洗浄用に散気され、汚泥混合液中に溶解した酸素によって、嫌気条件が阻害されないようにすることができ、単一の水槽において硝化と脱窒を行い、汚水中の窒素を除去することができる。
また、循環水路長の短いオキシデーションディッチにおいても、嫌気時間帯に膜洗浄を停止することなく、膜濾過を継続して行えるため、分離膜の必要枚数を増やす必要がなく、設備費を安価にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の膜分離式オキシデーションディッチの第１実施例を示す平面図である。
【図２】  本発明の膜分離式オキシデーションディッチの第２実施例を示す平面図である。
【図３】  同縦断面図である。
【符号の説明】
１    オキシデーションディッチ
１０  オキシデーションディッチ
１１  仕切壁
１２  循環水路
２    膜分離装置
２０  分離膜
２１  吸引ポンプ
２２  ブロア
２３  散気管
３    濾過水槽
３０  架台
３１  汚泥混合液の取込口
３２  汚泥混合液の排出口
３３  開閉装置付きスリット（汚泥混合液の排出口）
４、４１、４２、４３  水流ガイド壁
５    曝気機
５０  曝気攪拌機
Ａ    汚水
Ｂ    処理水
Ｃ    汚泥混合液
Ｄ    汚泥混合液
Ｅ    膜洗浄用の空気
【図１】
0003865207.tif 000002
【図２】
0003865207.tif 000003
【図３】
0003865207.tif 000004