(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微生物を保持した担体を用いて排水を浄化処理する水処理装置であって、
担体および排水を貯留する反応槽と、
この反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置され、循環流路を内部に有する両端面開口状の筒状体と、
この筒状体の前記循環流路を通る循環流を前記反応槽内に発生させる循環流発生手段と、
排水中の担体を分離する担体分離手段と、
この担体分離手段によって担体が分離された排水を前記筒状体の前記循環流路から前記反応槽外に流出させる排水流出手段と、
この排水流出手段の途中に設けられ、この排水流出手段内に排水とともに流入した気泡を除去する気泡除去手段であるチャンバーとを備え、
前記担体分離手段は、前記筒状体の循環流路に面するように配置され担体の通過を禁止しつつ排水を通過させる排水通過部を有し、
前記排水流出手段は、
上流端部が前記担体分離手段に接続されかつ下流端部が前記チャンバーに接続された第１流出管と、
上流端部が前記チャンバーに接続された第２流出管とを有する
ことを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微生物を保持した担体を用いて排水を浄化処理する水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の担体法の水処理装置としては、例えば特開２００１−２９９７５号公報、特開２００１−３８３７７号公報等に記載された構造のもの知られている。
【０００３】
この従来の水処理装置は、反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置され循環流路を内部に有する両端面開口状の筒状体と、この筒状体の循環流路を通る循環流を反応槽内に発生させる循環流発生手段とを備えている。また、この水処理装置は、スクリーン等の担体分離手段で担体の分離された排水が、流出管等の排水流出手段によって筒状体の循環流路から反応槽外に流出する構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の水処理装置では、例えば排水流出手段内に排水とともに気泡が流入した場合に、排水流出手段内で気液二相流が形成され、排水が排水流出手段内を通過する際の圧力損失が大きく増大するため、排水流出手段内における排水の流れが悪くなるおそれがあるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、排水流出手段内における排水の流れが悪くなることを防止できる水処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の水処理装置は、微生物を保持した担体を用いて排水を浄化処理する水処理装置であって、担体および排水を貯留する反応槽と、この反応槽内に軸方向が上下方向に一致するように配置され、循環流路を内部に有する両端面開口状の筒状体と、この筒状体の前記循環流路を通る循環流を前記反応槽内に発生させる循環流発生手段と、排水中の担体を分離する担体分離手段と、この担体分離手段によって担体が分離された排水を前記筒状体の前記循環流路から前記反応槽外に流出させる排水流出手段と、この排水流出手段の途中に設けられ、この排水流出手段内に排水とともに流入した気泡を除去する気泡除去手段であるチャンバーとを備え、前記担体分離手段は、前記筒状体の循環流路に面するように配置され担体の通過を禁止しつつ排水を通過させる排水通過部を有し、前記排水流出手段は、上流端部が前記担体分離手段に接続されかつ下流端部が前記チャンバーに接続された第１流出管と、上流端部が前記チャンバーに接続された第２流出管とを有するものである。
【０００７】
そして、この構成では、排水流出手段内に排水とともに流入した気泡を気泡除去手段であるチャンバーで適切に除去することができるので、排水流出手段内における排水の流れが悪くなることが防止され、また、担体分離手段の排水通過部で分離された担体が循環流により洗い流され、排水通過部が担体で閉塞されることが防止される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の水処理装置の一実施の形態の構成を図面を参照して説明する。
【０００９】
図１において、１は水処理装置で、この水処理装置１は、生活排水、産業排水、埋立浸出水等の排水２を、微生物を保持した担体（微生物固定化担体）３を用いて生物学的に浄化処理する担体法の水処理装置である。なお、担体３は、例えば排水２に浮遊可能な多孔質粒状体でその表面および微細孔に微生物が固定化されている。
【００１０】
そして、水処理装置１は、図１に示すように、担体３および排水２を貯留する反応槽５を備えている。すなわち、この反応槽５内には、浄化処理すべき排水２が流入管６から流入されて貯留されているとともに複数の担体３が投入されている。なお、この反応槽５は、例えば脱窒槽等の嫌気性反応槽であり、固定化微生物はそれに応じた脱窒菌等の嫌気性微生物である。
【００１１】
そして、反応槽５内には、両端面開口状でやや細長の略円筒形状の整流体である筒状体７が、この筒状体７の軸方向が上下方向に一致した状態で配置されている。
【００１２】
この筒状体７は、この筒状体７全体が排水２に浸漬されるように反応槽５の容量に対応した所定の大きさ形成されている。すなわち、筒状体７の上面開口部８が反応槽５内に貯留された排水２の水面より下方に位置し、この筒状体７の下面開口部９が反応槽５の底面より上方に位置し、筒状体７全体が排水２に浸漬されている。また、筒状体７の内周面にて囲まれた内部空間によって、略円柱状の循環流路10が構成されている。
【００１３】
また、水処理装置１は、排水２と担体３とが反応槽５内全体で撹拌されるように筒状体７の循環流路10を通る循環流を反応槽５内全体に発生させる循環流発生手段11を備えている。
【００１４】
この循環流発生手段11は、例えば筒状体７の循環流路10内で駆動回転してこの循環流路10に下降流Ａを生じさせる回転可能なインペラ等の撹拌翼である回転羽根12にて構成されている。
【００１５】
この回転羽根12は、循環流路10の途中、すなわち例えば筒状体７の上下方向略中央部内に回転可能に配置されている。また、回転羽根12は、筒状体７内に挿入された回転軸13の一端側である下端側に取り付けられ、この回転軸13の他端側である上端側には駆動源である駆動モータ14が取り付けられている。そして、この回転羽根12の駆動回転による下降流Ａに基づいて、筒状体７の循環流路10を通る循環流が反応槽５内全体に発生するようになっている。
【００１６】
さらに、水処理装置１は、回転羽根12より下方の位置で排水２中の担体３を分離して排水２から担体３を除去する担体分離手段としてのスクリーン16を備え、このスクリーン16によって担体３の分離除去された排水２が管、ダクト等の排水流出手段17内を通って筒状体７の循環流路10内から反応槽６外に流出する構成となっている。
【００１７】
ここで、スクリーン16は、図２にも示すように、例えば、筒状体７の下部外周に外周全体にわたって位置するように配置された円形環状の中空連絡部21を有している。この中空連絡部21は、担体３の通過を禁止しつつ排水２を通過させる分離部である排水通過部22を介して筒状体７の循環流路10に連通している。
【００１８】
すなわち、筒状体７の下部には、循環流路10を流れる排水２の流れ方向（筒状体７の軸方向）に長手方向を有するスリット状の複数の開口部である排水通過部22が設けられている。これら複数の排水通過部22は、互いに所定間隔をおいて筒状体７の周方向に並んだ状態で筒状体７の循環流路10の略全周にわたって配置されている。また、これら複数の排水通過部22は、それぞれ筒状体７の循環流路10に面して配置され、筒状体７の内面と同一面上に位置している。そして、この各排水通過部22を介して中空連絡部21と循環流路10とが互いに連通している。
【００１９】
また、排水流出手段17は、例えば、全体が反応槽５内に位置する第１流出管24と、上流端側のみが反応槽５内に位置する第２流出管25とにて構成されている。
【００２０】
この第１流出管24は、上流端部がスクリーン16に接続されかつ下流端部が気泡除去手段であるチャンバー27に接続されており、第１流出管24の内部流路がスクリーン16の中空連絡部21およびチャンバー27の内部空間に連通している。
【００２１】
また、このチャンバー27には第２流出管25の上流端部が接続され、第２流出管25の内部流路がチャンバー27の内部空間の液相部に連通している。なお、第２流出管25の下流端側は、次処理工程の図示しない槽（反応槽、沈殿槽等）の内部で開口している。
【００２２】
さらに、チャンバー27には、このチャンバー27で捕集した気体を反応槽５外に放出する放出手段である放出管28の上流端部が接続され、この放出管28の内部流路がチャンバー27の内部空間の気相部に連通している。この放出管28の下流端部には気体抜き用のバルブ29が取り付けられている。なお、この排水流出手段17の途中に設けられたチャンバー27は、反応槽５内に配置され、このチャンバー27全体が排水２に浸漬されている。
【００２３】
次に、上記一実施の形態の水処理装置１の作用を説明する。
【００２４】
水処理装置１の運転時には、駆動モータ14からの動力で回転羽根12が回転軸13と一体となって所定方向に駆動回転し、その結果、筒状体７の循環流路10に下降流Ａが発生する。
【００２５】
排水２および担体３は、回転羽根12の駆動回転に基づく下降流Ａによって循環流路10を下方流動し、筒状体７の下面開口部９から反応槽５内下部に流出する。その後、排水２および担体３は、筒状体７の周囲に形成された上昇流Ｂによって反応槽５内上部に向って上方流動し、筒状体７の上面開口部８から循環流路10に流入する。
【００２６】
こうして、循環流発生手段11の回転羽根12の駆動回転による下降流Ａに基づいて発生する反応槽５内全体にわたる循環流により、排水２および担体３が反応槽５内で撹拌されながら循環流動する。
【００２７】
そして、排水２の汚濁物質と担体３の微生物（例えば脱窒菌等の嫌気性微生物）とが効率よく接触し、この微生物の生物反応により主として硝酸性窒素が無害の気体である窒素ガスに変換され、排水２の浄化処理が行われる。
【００２８】
この浄化処理後の排水２は、スクリーン16によって担体３が分離された後、排水流出手段17の内部流路を通って、反応槽６外の図示しない次処理工程の槽内に流れ込む。
【００２９】
このとき、筒状体７の循環流路10においては、スクリーン16の排水通過部22で分離された担体３が、循環流の一部である下降流Ａ（スクリーン16のスクリーン面に沿った掃流）により洗い流される。
【００３０】
このため、排水２中から分離された担体３でスリット状の各排水通過部22が閉塞されて詰まるようなことがなく、排水通過部22で担体３の分離が行われ、担体３の分離された排水２が排水通過部22を通過して中空連絡部21に流れ込み、第１流出管24、チャンバー27および第２流出管25を経て次処理工程の槽内に導かれる。
【００３１】
ここで、例えば、反応槽５内で発生した窒素ガスが、気泡となって排水２とともに排水通過部22を通過し、排水流出手段17の第１流出管24内に流入した場合には、この窒素ガスによる気泡は、チャンバー27によって除去されてチャンバー27の気相部に捕集され、その結果、第２流出管25内に流入することはない。チャンバー27内の排水２の平均流速は、気泡の上昇速度（例えば０．２〜１.２ｍ／ｓ、好ましくは０.２〜０.４ｍ／ｓ）以下に設定されている。なお、チャンバー27で捕集された窒素ガスは、例えば放出管28内を流動し、開成状態のバルブ29から反応槽５内の排水２の水面上方位置で大気に放出される。
【００３２】
このようにして、上記一実施の形態の水処理装置１によれば、処理後の排水２を筒状体７の循環流路10内から反応槽５外に流出させる排水流出手段17内に、スクリーン16の排水通過部22を通過して排水２とともに流入してしまった窒素ガスの気泡をチャンバー27で確実に除去することができるので、排水流出手段17内における排水２の流れが悪くなることを防止できる。
【００３３】
すなわち、チャンバー27の下流側の第２流出管25内では気液二相流が形成されず、圧力損失が大きく増大せず、第２流出管25内の排水２の流れをきわめて良好にでき、よって、例えば、排水流出手段17内の排水２を吸引する吸引手段を次処理工程の槽内等に設ける必要がなく、構成を簡単にでき、製造コストを低減できる。
【００３４】
また、スクリーン16の排水通過部22で分離された担体３を循環流により洗い流すことができ、排水通過部22が担体３で閉塞されることを防止でき、よって、担体３の分離除去した排水２を排水流出手段17で確実に取り出すことができ、次処理工程の槽に向けて確実に流出させることができる。
【００３５】
さらに、スクリーン16の排水通過部22が筒状体７の循環流路10を流れる排水２の流れ方向に長手方向を有するスリット状となっているので、排水２中に混入した毛髪等の繊維状物が絡みにくく、排水通過部22の開口状態を確実に維持できる。
【００３６】
また、循環流発生手段11の回転羽根12の回転で循環流路10に下降流Ａを生じさせることにより、反応槽５内に循環流を適切に発生させることができ、よって、排水２と担体３とを確実に十分に撹拌でき、処理効率を向上できる。
【００３７】
なお、上記実施の形態では、反応槽５は脱窒槽等の嫌気性反応槽であるとして説明したが、例えば、反応槽５は硝化槽等の好気性反応槽でもよく、この場合には固定化微生物として硝化菌等の好気性微生物を用いる。また、図示しないが、反応槽５を好気性反応槽とする場合には、酸素を含有する気体（例えば空気等）を筒状体７の循環流路10に供給する曝気手段を設ける。
【００３８】
この曝気手段は、例えば、ブロワ等の送風機の作動で供給管の先端側から気体を循環流路10の所定位置（例えば、回転羽根12の下方近傍位置でかつスクリーン16の排水通過部22よりやや上方の位置）に噴出供給する構成となっている。
【００３９】
そして、この曝気手段により供給された気体の気泡は、循環流発生手段11の回転羽根12の回転で下降流Ａとともに発生する略水平の旋回流によって裁断され、気泡単位容積当たりの表面積が増大し、酸素の溶解効率が高まる。また、曝気手段による気泡と回転羽根12とが直接接触しないので、回転羽根12近傍に気泡が滞留・蓄積するようなことがなく、反応槽５内全体にわたり安定した循環流が発生する。さらに、循環流の一部を構成する下降流Ａによって反応槽５内の比較的深い位置で気液接触が行われるので、その水圧により酸素の溶解効率が高まる。また一方、曝気手段により循環流路10に供給された空気等の気泡が、排水通過部22を通過して排水流出手段17内に排水２とともに流入したとしても、上述の嫌気性反応槽の場合と同様、気泡をエアーチャンバー等のチャンバー27で確実に除去でき、排水流出手段17内における排水２の流れが悪くなることを防止できる。
【００４０】
また、上記いずれの実施の形態においても、循環流発生手段11は、筒状体７の循環流路10内で駆動回転してこの循環流路10に下降流Ａを生じさせる回転羽根12にて構成されているとして説明したが、例えば、筒状体７の循環流路10内で駆動回転してこの循環流路10に上昇流を生じさせる回転羽根にて構成してもよい。
【００４１】
さらに、循環流発生手段11は、インペラ等の回転羽根を用いることなく、例えば筒状体７内への気体の吹き込みにより循環流路10に下降流または上昇流を生じさせて循環流を発生させるものでもよい。
【００４２】
また、循環流路10を流れる排水２の流れ方向に長手方向を有するスリット状の排水通過部22は、図２に示す構成には限定されず、例えば、図示しない棒状の鋼材を格子状に組んで形成したものでもよい。
【００４３】
さらに、担体３を分離して担体３が反応槽５外に流出するのを防ぐスクリーン16は、排水通過部22を筒状体７の循環流路10の略全周にわたって配置して筒状体７略全周から排水２を取り出す構成には限定されず、例えば、筒状体７周方向一部から部分的に排水２を取り出す構成としてもよい。
【００４４】
また、気泡除去手段であるチャンバー27で捕集した気体（すなわち例えば嫌気性反応槽の場合は主として窒素ガス、好気性反応槽の場合は主として空気）は、放出管28内を流動させてバルブ29から大気に放出するとして説明したが、例えば図１の２点鎖線で示すように、放出管28およびバルブ29を設ける代わりに、筒状体７およびチャンバー27間に返送管31を設けてこの返送管31でその気体を循環流路10に返送するようにしてもよい。すなわち、例えば、返送管31の上流端側をチャンバー27の気相部に連通させかつ返送管31の下流端側を筒状体７の循環流路10の負圧位置（例えば、下降流Ａを発生させる回転羽根12の上方近傍位置）に連通させてもよい。
【００４５】
また、チャンバー27で捕集した気体を大気に放出せず図示しない回収手段で回収して気体の有効利用を図ることも可能である。さらに、チャンバー27を反応槽５外に配置してもよい。
【００４６】
【実施例】
図１に示す水処理装置１の排水流出手段17の第２流出管25の下流端側を図示しない循環槽に接続して実験を行った。排水流出手段17の途中に設けたチャンバー27内の流体平均流速は、気泡の上昇速度（０．２〜１.２ｍ／ｓ、好ましくは０.２〜０.４ｍ／ｓ）以下の平均流速とし、気泡の上昇時間以上の滞留時間をもつこととした。循環槽内に配置した循環ポンプをスクリーン流量面積負荷３００ｍ3／ｍ2ｈとして運転した。
【００４７】
エア抜き用のバルブ29を閉成状態として運転したところ、経過時間とともに反応槽５と循環槽との水位差は増加し、運転開始６０分後でも水位差はまだ増加傾向を示していた。
【００４８】
エア抜き用のバルブ29を開成状態として運転したところ、経過時間とともに反応槽５と循環槽との水位差は増加したが、運転後３０分過ぎから、水位は一定となり、安定して、反応槽５内液である浄化処理後の排水２の移送が行われた。
【００４９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、排水流出手段内に排水とともに流入した気泡を気泡除去手段であるチャンバーで適切に除去することができるので、排水流出手段内における排水の流れが悪くなることを防止でき、また、担体分離手段の排水通過部で分離された担体を循環流により洗い流すことができ、排水通過部が担体で閉塞されることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の水処理装置の一実施の形態を示す断面図である。
【図２】  同上水処理装置のスクリーンを示す断面図である。
【符号の説明】
１    水処理装置
２    排水
３    担体
５    反応槽
７    筒状体
10    循環流路
11    循環流発生手段
16    担体分離手段としてのスクリーン
17    排水流出手段
22    排水通過部
24 第１流出管
25 第２流出管
27    気泡除去手段であるチャンバー
【図１】
0004318870.tif 000002
【図２】
0004318870.tif 000003