(57)【要約】【課題】水槽に供給する空気が活性汚泥微生物による汚濁物質の分解に効率よく利用され、かつ該水槽内の攪拌が十分になされるようにした廃水処理装置及び廃水処理方法を提供すること。【解決手段】汚水と活性汚泥微生物を水槽１内にて曝気・攪拌することにより、汚水中の汚濁物を活性汚泥微生物によって分解させる廃水処理装置において、水槽１内に気泡を発生させる散気装置１０を設けるとともに、略鉛直方向上下にそれぞれ水流を起こし、水槽１の上部と下部で異なる旋回流を発生させる攪拌機２を水槽１内に設置する。【選択図】図１
2009039673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚水と活性汚泥微生物を水槽内にて曝気・攪拌することにより、汚水中の汚濁物を活性汚泥微生物によって分解させる廃水処理装置において、水槽内に気泡を発生させる散気装置を設けるとともに、略鉛直方向上下にそれぞれ水流を起こし、水槽の上部と下部で異なる旋回流を発生させる攪拌機を水槽内に設置したことを特徴とする廃水処理装置。
【請求項２】
攪拌機が鉛直方向にパイプを有し、かつ該パイプ中央部近傍に設けた吸い込み口から水槽内の液体を吸い込むとともに、パイプの上下部から吐き出すことを特徴とする請求項１記載の廃水処理装置。
【請求項３】
パイプ内に駆動軸を配設するとともに、該駆動軸にパイプの上下部でインペラを設け、各インペラを回転させることによりパイプの上下部から水槽内の液体を吐き出すようにしたことを特徴とする請求項２記載の廃水処理装置。
【請求項４】
散気装置をパイプの下部開口部付近に設置したことを特徴とする請求項２又は３記載の廃水処理装置。
【請求項５】
散気装置をパイプの吸い込み口付近に設置したことを特徴とする請求項２又は３記載の廃水処理装置。
【請求項６】
汚水と活性汚泥微生物を水槽内にて曝気・攪拌することにより、汚水中の汚濁物を活性汚泥微生物によって分解させる廃水処理方法において、散気装置により水槽内に気泡を発生させるとともに、水槽内に設置した攪拌機により、略鉛直方向上下にそれぞれ水流を起こし、水槽の上部と下部で異なる旋回流を発生させることを特徴とする廃水処理方法。
【請求項７】
攪拌機が鉛直方向にパイプを有し、かつ該パイプ中央部近傍に設けた吸い込み口から水槽内の液体を吸い込むとともに、パイプの上下部から吐き出すことを特徴とする請求項６記載の廃水処理方法。
【請求項８】
パイプ内に駆動軸を配設するとともに、該駆動軸にパイプの上下部でインペラを設け、各インペラを回転させることによりパイプの上下部から水槽内の液体を吐き出すようにしたことを特徴とする請求項７記載の廃水処理方法。
【請求項９】
散気装置をパイプの下部開口部付近に設置することを特徴とする請求項７又は８記載の廃水処理方法。
【請求項１０】
散気装置をパイプの吸い込み口付近に設置することを特徴とする請求項７又は８記載の廃水処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水あるいは汚水を処理する廃水処理装置及び廃水処理方法に関し、特に、微生物を主体とする活性汚泥と流入した汚水とを曝気・攪拌する廃水処理装置及び廃水処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水処理場などの廃水処理施設では、流入した下水あるいは汚水を処理するに際し、該汚水あるいは下水と微生物を主体とする活性汚泥とを水槽において混合・攪拌し、さらに該水槽に空気を供給、すなわち曝気することによって、活性汚泥微生物が空気中の酸素を利用して、下水あるいは汚水中の汚濁物を分解するようにしている。
【０００３】
曝気・攪拌方法としては様々な方法が提示されているが、そのなかには微細な気孔を有する装置を水槽内に設置し、該装置に外部より空気を供給することで曝気・攪拌を行う散気装置があり、その一例として特許文献１に記載のものがある。
この散気装置は、水槽内に空気を供給し、導入された空気が上向流として該水槽内を移動することから、該水槽内の溶液に流れが生じ、槽内を攪拌することができる。
その際に、散気装置以外の機構を備えることで、散気装置による攪拌を効率的に行うための方法も提示されており、その一例として特許文献２に記載のものがある。
【特許文献１】特開２００７−０１４８９８号公報
【特許文献２】特公平０６−０７７７５２号公報
【０００４】
ところで、散気装置は、そもそも水槽内の活性汚泥微生物が必要とする量の空気あるいは酸素を供給するのが目的であるが、同時に該槽内の攪拌の役割を果たすことも求められており、通常の運転では、活性汚泥微生物が必要とする空気量よりも多くの空気を供給する。
このため、水槽内に供給された空気は、上向流として該水槽を移動するが、供給された空気中の酸素すべてが活性汚泥微生物に利用されるわけではなく、そのほとんどは利用されないままに大気中に放出される。
一方で、水槽内に設置した散気装置に空気を供給するためには、水槽外に設けた送風機から加圧した空気を送る必要があり、それに要するエネルギーは多大なものである。
すなわち、これまでの散気装置だけによる曝気・攪拌方法では、そもそもの活性汚泥微生物による廃水処理に必要となる以上の空気を供給、いいかえれば余分なエネルギーを投入していることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記従来の廃水処理装置及び廃水処理方法が有する問題点に鑑み、水槽に供給する空気が活性汚泥微生物による汚濁物質の分解に効率よく利用され、かつ該水槽内の攪拌が十分になされるようにした廃水処理装置及び廃水処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達するために、本発明の廃水処理装置は、汚水と活性汚泥微生物を水槽内にて曝気・攪拌することにより、汚水中の汚濁物を活性汚泥微生物によって分解させる廃水処理装置において、水槽内に気泡を発生させる散気装置を設けるとともに、略鉛直方向上下にそれぞれ水流を起こし、水槽の上部と下部で異なる旋回流を発生させる攪拌機を水槽内に設置したことを特徴とする。
【０００７】
また、同じ目的を達成するため、本発明の廃水処理方法は、汚水と活性汚泥微生物を水槽内にて曝気・攪拌することにより、汚水中の汚濁物を活性汚泥微生物によって分解させる廃水処理方法において、散気装置により水槽内に気泡を発生させるとともに、水槽内に設置した攪拌機により、略鉛直方向上下にそれぞれ水流を起こし、水槽の上部と下部で異なる旋回流を発生させることを特徴とする。
【０００８】
この場合において、攪拌機が鉛直方向にパイプを有し、かつ該パイプ中央部近傍に設けた吸い込み口から水槽内の液体を吸い込むとともに、パイプの上下部から吐き出すことができる。
【０００９】
また、パイプ内に駆動軸を配設するとともに、該駆動軸にパイプの上下部でインペラを設け、各インペラを回転させることによりパイプの上下部から水槽内の液体を吐き出すようにすることができる。
【００１０】
また、散気装置をパイプの下部開口部付近に設置することができる。
【００１１】
また、散気装置をパイプの吸い込み口付近に設置することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の廃水処理装置及び廃水処理方法によれば、汚水と活性汚泥微生物を水槽内にて曝気・攪拌することにより、汚水中の汚濁物を活性汚泥微生物によって分解させる廃水処理において、散気装置により水槽内に気泡を発生させるとともに、水槽内に設置した攪拌機により、略鉛直方向上下にそれぞれ水流を起こし、水槽の上部と下部で異なる旋回流を発生させることから、散気装置より供給される空気の水槽内における滞留時間を長くすることができ、これにより、空気を活性汚泥微生物による汚濁物質の分解に効率よく利用するとともに、水槽内の攪拌も十分に行うことができる。
【００１３】
また、攪拌機が鉛直方向にパイプを有し、かつ該パイプ中央部近傍に設けた吸い込み口から水槽内の液体を吸い込むとともに、パイプの上下部から吐き出すことにより、水槽の上下部で異なる旋回流を生み出す上昇噴出し流及び下降噴出し流を発生させることができる。
【００１４】
また、パイプ内に駆動軸を配設するとともに、該駆動軸にパイプの上下部でインペラを設け、各インペラを回転させることによりパイプの上下部から水槽内の液体を吐き出すようにすることにより、水槽の上下部で異なる旋回流を生み出す上昇噴出し流及び下降噴出し流を容易に発生させることができる。
【００１５】
また、散気装置をパイプの下部開口部付近に設置することにより、散気装置より供給された気泡が、下降噴出し流によって水槽底部に導かれる。
その後、気泡はそれ自身にかかる浮力によって上昇するが、一旦底部に導かれるためにその間の滞留時間が増えることになる。
【００１６】
また、散気装置をパイプの吸い込み口付近に設置することにより、供給された気泡は吸い込み口から攪拌機へ導かれ、次いで下降噴出し流によって水中へ放出される。この場合においても、一旦底部に導かれるため、滞留時間が増えることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明による廃水処理装置及び廃水処理方法について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１に、本発明の廃水処理装置及び廃水処理方法の第１実施例を示す。
本実施例の廃水処理装置及び廃水処理方法では、活性汚泥微生物が必要とする空気あるいは酸素を、水槽内に設置した散気装置に水槽外に設けた送風機より加圧した空気を送風することにより、該散気装置から気泡として供給する。
【００１９】
水槽内の攪拌については、該水槽水中の単数又は複数の位置において、鉛直方向上下各々に水流を発生させるが、その流れの様子を図１に示す。
なお、以下は図１の左半分の流れについて説明するが、右半分の流れについても同様の説明ができる。
【００２０】
水槽１内の水中略中央に設けた攪拌機２により鉛直方向上向きに発生した上昇噴出し流Ａは、水面付近に達するにいたり水平方向へと流れを変え、攪拌機２から遠ざかる方向、すなわち該水槽１の壁面へと向かう表層流Ｂとなるが、壁面との衝突によって再び流れ方向を変え表層下降流Ｃとなる。
【００２１】
一方、鉛直方向下向きに発生した下降噴出し流Ｄは、水槽底部付近に達するにいたり水平方向に流れを変え、攪拌機２から遠ざかる方向、すなわち水槽壁面へと向かう底部流Ｅとなり、該水槽底部壁面付近では壁面との衝突によって再び流れ方向を変え、底部上昇流Ｆとなる。
【００２２】
これら表層下降流及び底部上昇流は、水槽中層付近で衝突するが、攪拌機２による吸い込みもあって中層吸い込み流Ｇとして水槽壁面から攪拌機２方向への流れが生じる。
これら、上昇噴出し流Ａ、表層流Ｂ、表層下降流Ｃ及び中層吸い込み流Ｇの一連の流れによって構成される上部旋回流Ｈ、あるいは下降噴出し流Ｄ、底部流Ｅ、底部上昇流Ｆ及び中層吸い込み流Ｇによって構成される下部旋回流Ｉは、各々水槽の上部あるいは下部を十分に攪拌する能力をもち、また中層付近では中層吸い込み流Ｇによる流れ以外にも上部及び下部の間での流体の入れ替わりが起こる。
【００２３】
特に、上部旋回流Ｈについては、水槽内に設置した散気装置から発生した気泡が気泡自身にかかる浮力によって該水槽表面から大気に開放されるのに対し、蓋のような働きをし、また、表層下降流Ｃにより再び水槽内部への気泡を導くことによって気泡の水槽内における滞留時間を長くし、もって水槽内の活性汚泥微生物による空気あるいは酸素の利用が効率的になされる。
【００２４】
攪拌機２に関しては、鉛直方向にパイプを有し、かつ該パイプ中央部近傍に設けた吸い込み口から水槽内の液体を吸い込むとともに、パイプの上下部から吐き出す構造をもたせることで、上昇噴出し流Ａ及び下降噴出し流Ｄを発生させることができる。
【実施例２】
【００２５】
このような機能を果たす攪拌機の一例を図２に示す。
駆動装置３に回転軸４が接続されており、該回転軸４には上部スクリュー５及び下部スクリュー６が各々取り付けられている。
この場合、上部スクリュー５は上部パイプ７内に、下部スクリュー６は下部パイプ８内に収まるように各々が設置される。
また、上部パイプ７と下部パイプ８の間には、仕切り板９が設けられている。
【００２６】
回転軸４が回転することにより、上部スクリュー５によって上部パイプ７内に上昇流が生じるため、上部パイプ内へ流入する流れとして、中層吸い込み流Ｇが生じるが、仕切り板９によってその流れはふたつに分離され、上部パイプ７と仕切り板９の間を通過した流れが、流出する流れとして上昇噴出し流Ａとなる。
同様に、下部スクリュー６によって下部パイプ８内に下降流が生じ、中層吸い込み流Ｇ及び下降噴出し流Ｄが生じる。
【００２７】
一方、散気装置の設置場所として、攪拌機のパイプの下部開口部付近とすることにより、散気装置より供給された気泡が、下降噴出し流Ｄによって水槽底部に導かれる。
その後、気泡はそれ自身にかかる浮力によって上昇するが、一旦底部に導かれるためにその間の滞留時間が増えることになる。
【００２８】
あるいは、パイプ中央部の吸い込み口付近に散気装置を設置すると、供給された気泡は吸い込み口から攪拌機へ導かれ、次いで下降噴出し流Ｄによって水中へ放出される。この場合においても、一旦底部に導かれるため、滞留時間が増えることになる。
このように、水中に供給された気泡の水中での滞留時間が長くなることで、気泡中の酸素が水中へ溶解する量が増加し、もって効率的な曝気がなされることになる。
【実施例３】
【００２９】
図３に、本発明による廃水処理装置及び廃水処理方法を適用した場合の、反応水槽内の設置状況及び運転状況の一例を示す。
活性汚泥微生物と汚水を曝気・攪拌する水槽１において、水槽上部に攪拌機２を設置している。攪拌機２は、駆動装置３に回転軸４が接続されており、該回転軸４には上部スクリュー５及び下部スクリュー６が各々取り付けられている。
上部スクリュー５及び下部スクリュー６は、各々上部パイプ７及び下部パイプ８内に収まるように設置されており、上部パイプ７と下部パイプ８の間には仕切り板９が設けられている。
【００３０】
駆動装置３に接続された回転軸４が回転することにより、上部スクリュー５によって上部パイプ７内に上昇流が、また下部スクリュー６によって下部パイプ８内に下降流が生じるため、パイプ上下部内に水を供給する流れとして中層吸い込み流Ｇが生じる。
この中層吸い込み流Ｇは、上部パイプ７及び下部パイプ８の間に設けられた仕切り板９によって分断され、上部パイプ７を通過した流れが上昇噴出し流Ａとして、下部パイプ８を通過した流れが下降噴出し流Ｄとして、それぞれ水槽１の水中に放出される。
【００３１】
上昇噴出し流Ａは、水面付近に達するにいたり水平方向へと流れを変え、表層流Ｂとなるが、水面付近では再び流れ方向を変え、表層下降流Ｃとなる。
一方、下降噴出し流Ｄは、水槽底面付近に達するにいたり水平方向に流れを変えて底部流Ｅとなり、水槽底部壁面付近では再び流れ方向を変え、底部上昇流Ｆとなる。
これら、表層下降流Ｃ及び底部上昇流Ｆは水槽中層部付近において衝突するが、前述のように攪拌機２によって中層吸い込み流Ｇとしての流れが生じており、もって一連の流れとして、上部旋回流Ｈ及び下部旋回流Ｉが形成される。
【００３２】
一方、水槽１には、活性汚泥微生物に酸素を供給するために散気装置１０が設置されるが、本実施例においては該水槽１の底部に設置するものとする。
散気装置１０には、槽外に設けられた送風機１１より空気が導入され、水槽１内の水中に気泡１２を供給する。
水中に供給された気泡１２は、自身にかかる浮力によって鉛直方向に上昇しようとするが、同時に攪拌機２によって形成された下部旋回流Ｉの流れに従い、水槽底部を水平方向へも移動させられる。
したがって、攪拌機２がない場合では気泡が達しない場所、すなわち活性汚泥微生物に酸素を供給できない場所に対しても酸素の供給が可能となる。
また、水槽１の中層付近に達した気泡１２はさらに鉛直方向に上昇しようとするが、その一部は中層吸い込み流Ｇによって、強力に水平方向に引き寄せられ、次いで攪拌機２に導かれ、さらにその一部は下降噴出し流Ｄに乗って、すなわち鉛直方向下向きの流れとして、水槽１低層部に再び導入される。
【００３３】
攪拌機２に導かれなかった気泡１２に関しては、さらに浮力によって水槽表面へと移動するが、その一部は上部旋回流Ｈに乗り、その表層下降流Ｃによって鉛直方向下向きに水槽中層部へと導かれる。
このように、散気装置１０によって水槽１内に供給された気泡１２の一部は、自身にかかる浮力による鉛直上向きに移動することで大気放出されるのではなく、攪拌機２によって形成された鉛直下向きの流れに従うことによって、さらに水槽１内に滞留するようになる。
気泡１２の水槽１における滞留時間が長くなるということは、それだけ気泡１２中の酸素が水槽１内の水に溶解することができることになり、もって送風機１１から供給された空気が効率的に利用されることになる。
【実施例４】
【００３４】
図４に、本発明による廃水処理装置及び廃水処理方法を適用した場合の、反応水槽内の設置状況及び運転状況の他の例を示す。
活性汚泥微生物と汚水を曝気・攪拌する水槽１において、水槽上部に攪拌機２を設置しており、該攪拌機２によって、水槽１内には上部旋回流Ｈ及び下部旋回流Ｉが発生する。
また、攪拌機２の直下には散気装置１０が設置されており、槽外に設けた送風機１１から供給された空気が、気泡１２として水槽１内に導かれる。
【００３５】
気泡１２は自身にかかる浮力によって上昇しようとするが、攪拌機２によって発生した下部旋回流Ｉに従って水槽底部へと導かれ、次いで水槽中層部へと上昇する。
水槽１の中層付近に達した気泡１２はさらに鉛直方向に上昇しようとするが、その一部は中層吸い込み流Ｇによって、強力に水平方向に引き寄せられ、次いで攪拌機２に導かれ、さらにその一部は下降噴出し流Ｄに乗って、すなわち鉛直方向下向きの流れとして、水槽１低層部に再び導入される。
【００３６】
攪拌機２に導かれなかった気泡１２に関しては、さらに浮力によって水槽表面へと移動するが、その一部は上部旋回流に乗る、すなわち表層下降流Ｃによって、鉛直方向下向きに水槽中層部へと導かれる。
このように、散気装置１０によって水槽１内に供給された気泡１２の一部は、自身にかかる浮力による鉛直上向きに移動することで大気放出されるのではなく、攪拌機２によって形成された鉛直下向きの流れに従うことによって、さらに水槽１内に滞留するようになる。
気泡１２の水槽１における滞留時間が長くなるということは、それだけ気泡１２中の酸素が水槽１内の水に溶解することができることになり、もって送風機１１から供給された空気が効率的に利用されることになる。
【００３７】
以上、本発明の廃水処理装置及び廃水処理方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の廃水処理装置及び廃水処理方法は、散気装置より供給される空気の水槽内における滞留時間を長くすることにより、空気を活性汚泥微生物による汚濁物質の分解に効率よく利用するとともに、水槽内の攪拌も十分に行うという特性を有していることから、省エネルギーを目指した曝気・攪拌の廃水処理装置及び廃水処理方法の用途に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の廃水処理装置及び廃水処理方法の第１実施例を示す断面図である。
【図２】同第２実施例を示す断面図である。
【図３】同第３実施例を示す断面図である。
【図４】同第４実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１    水槽
２    攪拌機
３    駆動装置
４    回転軸
５    上部スクリュー
６    下部スクリュー
７    上部パイプ
８    下部パイプ
９    仕切り板
１０  散気装置
１１  送風機
１２  気泡
Ａ    上昇噴出し流
Ｂ    表層流
Ｃ    表層下降流
Ｄ    下降噴出し流
Ｅ    底部流
Ｆ    底部上昇流
Ｇ    中層吸い込み流
Ｈ    上部旋回流
Ｉ    下部旋回流
【図１】
2009039673.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2009039673.tif 000006