(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環水路内の被処理水に循環水流を与え当該被処理水を流しながら好気状態と嫌気状態とを別々に形成するオキシデーションディッチにおいて、
前記循環水路内に配設され、前記被処理水を吸引し吐出することで前記循環水流を形成する水中循環ポンプと、
この水中循環ポンプの吐出管に接続されると共に大気開放される空気導入管と、
前記吐出される被処理水の前記空気導入管よりも下流側に、前記吐出される被処理水が衝突しこれよりも下流の流れを螺旋流とするように当該吐出される被処理水に対して傾斜して配設される螺旋流形成板と、
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】
前記水中循環ポンプよりも上流側に、当該水中循環ポンプに向かう循環水流を与えるプロペラを備えることを特徴とする請求項１記載のオキシデーションディッチ。
【請求項３】
前記空気導入管を開閉するバルブを備えることを特徴とする請求項１または２記載のオキシデーションディッチ。
【請求項４】
好気状態と嫌気状態とを切り替えるべく、前記バルブの開閉を制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項３記載の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、オキシデーションディッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば小規模下水場等での水処理設備として、無終端状に形成される循環水路で汚水等の被処理水を循環して流しながら好気状態と嫌気状態とを別々に形成して硝化脱窒を行うオキシデーションディッチが注目されている。
【０００３】
このオキシデーションディッチでは、被処理水が導入される循環水路内に、曝気と撹拌を同時に行う縦型インペラーを配設し、このインペラーから下流側の所定範囲の領域迄を好気状態域として硝化を行い、この領域から下流側のインペラー迄の領域を嫌気状態域として脱窒を行い、１サイクルの循環水路内で硝化脱窒を行うものが知られている。
【０００４】
また、最近にあっては、被処理水が導入される循環水路内に、循環水流を形成すると共に撹拌も行うプロペラを配設すると共に、このプロペラよりも下流側の底部に、配管を介してブロワに接続される散気板を設置し、プロペラを駆動して循環水流を形成し且つブロワを駆動して散気板から気泡を発生させて曝気状態とすることで循環水路内全体を好気状態として硝化を行う一方で、ブロワを停止しプロペラのみを駆動して循環水流を形成することで循環水路内全体を嫌気状態として脱窒を行い、循環水路内全体を好気状態と嫌気状態とに交互に切り替えて運転するオキシデーションディッチが、硝化脱窒の効果が高いとして注目されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記何れのオキシデーションディッチにあっても、設備コストの低減が望まれている。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、設備コストが低減される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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によるオキシデーションディッチは、循環水路内の被処理水に循環水流を与え当該被処理水を流しながら好気状態と嫌気状態とを別々に形成するオキシデーションディッチにおいて、循環水路内に配設され、被処理水を吸引し吐出することで循環水流を形成する水中循環ポンプと、この水中循環ポンプの吐出管に接続されると共に大気開放される空気導入管と、吐出される被処理水の空気導入管よりも下流側に、吐出される被処理水が衝突しこれよりも下流の流れを螺旋流とするように当該吐出される被処理水に対して傾斜して配設される螺旋流形成板と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
このようなオキシデーションディッチによれば、循環水路内に配設され、被処理水を吸引し吐出することで循環水流を形成する水中循環ポンプが駆動されると、水中循環ポンプの吐出管に接続されると共に大気開放される空気導入管を通して空気が、吐出される被処理水に気液接触して誘引され、被処理水は気泡を混入した水流として流される。このため、循環水路の空気導入管から下流側の所定範囲の領域迄を硝化を行う好気状態域とするのが可能とされ、この領域から下流側の空気導入管迄の領域を脱窒を行う嫌気状態域とするのが可能とされる。従って、１サイクルの循環水路内での硝化脱窒が従来のインペラーを用いる場合に比して簡易な構成で成される。更に、吐出される被処理水の空気導入管よりも下流側に、吐出される被処理水が衝突しこれよりも下流の流れを螺旋流とするように当該吐出される被処理水に対して傾斜して配設される螺旋流形成板を備えているため、螺旋流形成板によって形成される螺旋流による撹拌に従って汚泥の沈積が防止され、好気状態、嫌気状態が一層良好に形成される。また、吐出される被処理水が空気導入管からの気泡を含む場合には当該被処水が螺旋流形成板に衝突することで、微細気泡が効率良く発生し、微細気泡が広く拡散すると共に、効率良く被処理水中に溶解するようになる。
【０００９】
ここで、水中循環ポンプよりも上流側に、当該水中循環ポンプに向かう循環水流を与えるプロペラを備えると、水中循環ポンプ、空気導入管（バルブを備える場合にはさらにバルブ）を専ら気泡を発生する装置として使用するのが可能とされ、プロペラを専ら循環水流を発生すると共に撹拌を行う装置として使用するのが可能とされる。
【００１０】
また、空気導入管を開閉するバルブを備えていると、このバルブを開とすることで上記作用を奏することが可能とされる。加えて、水中循環ポンプを駆動すると共に当該バルブを開とすることで、循環水路内全体を硝化を行う好気状態とするのが可能とされる一方で、水中循環ポンプを駆動すると共にバルブを閉とすることで、吐出される被処理水と大気との接触が遮断され、循環水路内全体を脱窒を行う嫌気状態とするのが可能とされる。このように空気導入管を開閉するバルブを備えることで、循環水路内全体を好気状態と嫌気状態とに交互に切り替えて運転して硝化脱窒を行うオキシデーションディッチに対する適用が可能とされ、このようなオキシデーションディッチにあって、硝化に必要とされていた動力源としてのブロワ、目詰まり対策が必要な散気板及びこれらを接続する配管が全て不要とされる。
【００１１】
また、好気状態と嫌気状態とを切り替えるべく、バルブの開閉を制御する制御装置を備えていると、この制御装置に従ってバルブの開閉が自動的に好適に成される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るオキシデーションディッチの好適な実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明によるオキシデーションディッチの構成を示す平面図、図２は、図１のＩ−Ｉ矢視図であり、本実施形態のオキシデーションディッチは、例えば小規模下水処理場等の水処理設備として採用されているものである。
【００１４】
図１に示すように、オキシデーションディッチ１は、長円形の平面外形を成す槽２を備え、この槽２の中央部に長手方向に延在する隔壁３が配設され、この隔壁３周囲の領域が無終端状の循環水路４とされている。この循環水路４には導入口２ａを通して汚水（被処理水）５が導入されていると共に、この循環水路４からは当該循環水路４で浄化された（詳しくは後述）浄化水が導出口２ｂを通して導出されている。
【００１５】
この循環水路４には、その直線状水路部分（隔壁３の側方）の幅方向（図１の上下方向）略中央位置に、図１及び図２に示すように、循環水路４の汚水５に好気状態と嫌気状態とを選択的に形成するのを可能とする好気／嫌気状態形成装置１０が設置されている。この好気／嫌気状態形成装置１０は、水中循環ポンプ６、空気導入管７及びバルブ８を備えて成る。
【００１６】
水中循環ポンプ６は、槽２に導入されている汚水５に浸漬し、後方（図示左側）の汚水を吸引する吸引管６ａと、吸引した汚水を前方（図示右側）に吐出する吐出管６ｂと、を備え、吐出管６ｂから汚水を吐出することで循環水路４の汚水５に図１の反時計回りの循環水流を与える。なお、配置によっては、時計回りの循環水流でも構わない。
【００１７】
空気導入管７は、図１及び図２に示すように、吐出管６ｂの途中に接続されている。この空気導入管７は、上方の水上に向かって延在しその端部が大気開放されている。
【００１８】
バルブ８は、空気導入管７の水上位置に設けられている。このバルブ８は、空気導入管７を開閉するもので、開とされることで吐出管６ｂ内の汚水と大気との接触を可能とし、閉とされることで吐出管６ｂ内の汚水と大気との接触を遮断し、遠隔操作が可能に構成されている。
【００１９】
また、吐出管６ｂの吐出先には、一対の螺旋流形成板９，９が設置されている。なお、図が煩雑になるのを避けるために、図では螺旋流形成板９は一つしか示していない。これらの螺旋流形成板９，９は、吐出される汚水が衝突しこれよりも下流の流れを、図に矢印Ａで示す螺旋流とするように当該吐出される汚水に対して所定に傾斜して配設されていると共に、当該螺旋流形成板９，９により概ね対称に流れる螺旋流Ａ，Ａ（図では煩雑さを避けるために一つの螺旋流Ａのみを図示）が各々形成されるように配設されている。
【００２０】
さらに、このオキシデーションディッチ１は、図１に示すように、汚水５に浸漬され、当該汚水５中の溶存酸素を計測する溶存酸素濃度計（ＤＯ計）１１と、バルブ８の開閉を制御すると共に水中循環ポンプ６の回転数を制御する制御装置１２を備えている。
【００２１】
この制御装置１２は、例えばタイマによる経時や溶存酸素濃度計１１により計測される計測値に基づいて、汚水５を好気状態とするか嫌気状態とするかを判定し、汚水５を好気状態とすべき場合にはバルブ８を開とし、嫌気状態とすべき場合にはバルブ８を閉とするように自動的に切り替え制御する。また、制御装置１２は、好気状態とする場合には、溶存酸素濃度計１１により計測される計測値に基づいて、最適な好気状態を形成するように水中循環ポンプ６の回転数を制御する。
【００２２】
そして、循環水路４での汚水の循環処理の関係上、前述した導入口２ａは、水中循環ポンプ６よりも上流側に設置され、導出口２ｂは、この導入口２ａよりも下流側且つ水中循環ポンプ６よりも下流側に設置されている。
【００２３】
このように構成されたオキシデーションディッチ１によれば、汚水５が槽２に貯められている状態で水中循環ポンプ６が駆動され、この水中循環ポンプ６の駆動により、水中循環ポンプ６の吐出管６ｂから汚水が吐出され、汚水５は循環水路４を循環する。
【００２４】
ここで、汚水５を好気状態とする場合には、バルブ８が開とされる。すると、吐出管６ｂ内を吐出するようにして流れる汚水に対して、大気開放される空気導入管７を通して空気が気液接触して誘引され、汚水は気泡を混入した水流として流される。このため、循環水路４内全体が好気状態とされる。
【００２５】
この時、吐出管６から吐出される汚水は、螺旋流形成板９，９との衝突に従って、対称的に流れる螺旋流とされ、この螺旋流は、循環水路４内の汚水５を全体的に撹拌しながら、図に矢印Ｂで示す方向に向かい循環する。このため、汚泥の沈積が防止され、好気状態が一層良好に形成されている。
【００２６】
また、同時に、吐出管６ｂから気泡を含んで吐出される汚水が螺旋流形成板９，９に衝突することで、微細気泡が効率良く発生し、微細気泡が広く拡散すると共に、効率良く被処理水中に溶解されている。このため、酸素溶解効率が向上し、好気状態が一層良好に形成されている。
【００２７】
すなわち、本実施形態では、好気／嫌気状態形成装置１０による好気運転によって、循環水路４に好気状態が良好に形成され、汚水５の硝化が効果的に実施されている。
【００２８】
ここで、制御装置１２が汚水５を嫌気状態にすべきと判定すると、バルブ８が閉とされる。すると、吐出管６ｂ内を吐出するようにして流れる汚水に対して、大気の接触が遮断されるため、循環水路４内全体が嫌気状態とされる。
【００２９】
この時、螺旋流形成板９，９により形成される螺旋流によって、循環水路４内の汚水５は、全体的に撹拌されながら循環するため、汚泥の沈積が防止され、嫌気状態が一層良好に形成されている。
【００３０】
すなわち、本実施形態では、好気／嫌気状態形成装置１０による嫌気運転によって、循環水路４に嫌気状態が良好に形成され、汚水５の脱窒が効果的に実施されている。
【００３１】
そして、制御装置１２が汚水５を好気状態にすべきと判定すると、上記と同様に好気運転が行われ、以降は、この好気運転と嫌気運転が交互に繰り返される。
【００３２】
このように、本実施形態においては、水中循環ポンプ６、空気導入管７及びバルブ８を備える好気／嫌気状態形成装置１０により、循環水路４内全体を硝化を行う好気状態と脱窒を行う嫌気状態とに交互に切り替えて運転するのが可能とされ、硝化に必要とされていた動力源としてのブロワ、目詰まり対策が必要な散気板及びこれらを接続する配管が全て不要とされている。このため、設備コストが低減されている。
【００３３】
なお、水中循環ポンプ６より上流側に、当該水中循環ポンプ６に向かう循環水流を与えるプロペラを設けるようにしても良い。このように構成することで、水中循環ポンプ６、空気導入管７及びバルブ８を専ら気泡を発生する装置とし、プロペラを専ら循環水流を発生すると共に撹拌を行う装置としても良い。この場合も、螺旋流を形成する螺旋流形成板９，９を備えていると、螺旋流の形成と酸素溶解効率の向上の観点からより好ましい。
【００３４】
また、他の実施形態として、好気／嫌気状態形成装置１０のバルブ８を常時開とすることで、循環水路４の空気導入管７から下流側の所定範囲の領域迄を好気状態域とし、この領域から下流側の空気導入管７迄の領域を嫌気状態域として、１サイクルの循環水路４内で硝化脱窒を行うことも可能である。その結果、１サイクルの循環水路４内での硝化脱窒が従来のインペラーを用いる場合に比して簡易な構成で成され設備コストが低減されると共に、運転も簡易とされる。なお、この場合には、バルブ８は無くても勿論良い。
【００３５】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、吐出管６ｂの外に螺旋流形成板９，９が配設されているが、小型化を図るべく、吐出管６ｂ内に螺旋流形成板９，９を設けるようにしても良い。この場合には、螺旋流形成板９，９は、吐出管６ｂ内の空気導入管７の接続部よりも下流側の位置に設けられることになる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、循環水路４を長円形としているが、例えば馬蹄形であっても良く、また、好気／嫌気状態形成装置１０は、複数個配設されていても良い。
【００３７】
また、水中循環ポンプ６は例えば低揚程の軸流ポンプ等であっても良く、要は、被処理水を吸引し吐出することで循環水流を形成するものであれば良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によるオキシデーションディッチは、水中循環ポンプを駆動して、この水中循環ポンプの吐出管に接続されると共に大気開放される空気導入管を通して空気を、吐出される被処理水に気液接触させて誘引し、被処理水を気泡を混入した水流として流すことを可能とし、循環水路の空気導入管から下流側の所定範囲の領域迄を硝化を行う好気状態域とするのを可能とし、この領域から下流側の空気導入管迄の領域を脱窒を行う嫌気状態域とするのを可能として、１サイクルの循環水路内での硝化脱窒を従来のインペラーを用いる場合に比して簡易な構成で成すように構成したものであるから、設備コストを低減することが可能となる。更に、吐出される被処理水の空気導入管よりも下流側に、吐出される被処理水が衝突しこれよりも下流の流れを螺旋流とするように当該吐出される被処理水に対して傾斜して配設される螺旋流形成板を備えているため、螺旋流形成板によって形成される螺旋流による撹拌に従って汚泥の沈積が防止され、好気状態、嫌気状態が一層良好に形成される。また、吐出される被処理水が空気導入管からの気泡を含む場合には当該被処水が螺旋流形成板に衝突することで、微細気泡が効率良く発生し、微細気泡が広く拡散すると共に、効率良く被処理水中に溶解するようになる。
【００３９】
また、空気導入管を開閉するバルブを備え、水中循環ポンプを駆動すると共にバルブを開とすることで、循環水路内全体を硝化を行う好気状態とするのを可能とする一方で、水中循環ポンプを駆動すると共にバルブを閉とすることで、吐出される被処理水と大気との接触を遮断して、循環水路内全体を脱窒を行う嫌気状態とするのを可能とし、循環水路内全体を好気状態と嫌気状態とに交互に切り替えて運転して硝化脱窒を行うオキシデーションディッチにあって、硝化に必要とされていた動力源としてのブロワ、目詰まり対策が必要な散気板及びこれらを接続する配管を全て不要とするように構成したものであるから、このようなオキシデーションディッチでの設備コストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるオキシデーションディッチの構成を示す平面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ矢視図である。
【符号の説明】
１…オキシデーションディッチ、２…槽、３…隔壁、４…循環水路、５…汚水（被処理水）、６…水中循環ポンプ、６ａ…吸引管、６ｂ…吐出管、７…空気導入管、８…バルブ、９…螺旋流形成板、１０…好気／嫌気状態形成装置、１１…溶存酸素濃度計、１２…制御装置。
【図１】
0003884641.tif 000002
【図２】
0003884641.tif 000003