(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円筒形の反応容器１０と、
該反応容器１０の中心から放射４方向に延設され、該反応容器１０の内周面に連結されたバッフル６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇと、
該バッフル６ａに対峙し、該バッフル６ｃと反応容器１０とに連なり、該バッフル６ａとの間に下降室５を形成しているバッフル６ｂと、
該バッフル６ｃに対峙し、該バッフル６ｅと反応容器１０とに連なり、該バッフル６ｃとの間に下降室６を形成しているバッフル６ｄと、
該バッフル６ｅに対峙し、該バッフル６ｇと反応容器１０とに連なり、該バッフル６ｅとの間に下降室７を形成しているバッフル６ｆと、
を備え、
該バッフル６ａ，６ｃ，６ｅの下端が該反応容器１０の底面に連結され、該反応容器１０内に、該バッフル６ｇ，６ａ間の槽１と、バッフル６ｂ，６ｃ間の槽２と、バッフル６ｄ，６ｅ間の槽３と、バッフル６ｆ，６ｇ間の槽４とが区画形成され、
該槽１に原水を導入する流入配管１１と、槽４から処理水を流出させる配管１２とが設けられ、
該バッフル６ｂの下部に、下降室５から槽２へ液を導く通路が設けられ、
該バッフル６ｄの下部に、下降室６から槽３へ液を導く通路が設けられ、
該バッフル６ｆの下部に、下降室７から槽４へ液を導く通路が設けられ、
該バッフル６ｇの下部に、槽４から槽１へ汚泥を返送する開口８が設けられており、
該流入配管１１から槽１内に供給された原水が、バッフル６ａをオーバーフローし、下降室５を経て槽２内に流入し、次いで、バッフル６ｃをオーバーフローし、下降室６を経て槽３に流入し、バッフル６ｅをオーバーフローし、下降室７を経て槽４に流入し、処理水が配管１２から取り出され、汚泥が開口８を介して槽１に返送可能とされていることを特徴とする生物処理装置。
【請求項２】
請求項１において、該バッフル６ａ〜６ｇの高さが３ｍ以上であることを特徴とする生物処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記槽１，２において、酸素を含むガスによって曝気が行われることを特徴とする生物処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記槽３において、非酸化性ガスによる曝気又は機械的撹拌が行われることを特徴とする生物処理装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記汚泥が造粒汚泥であることを特徴とする生物処理装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の生物処理装置によって排水を生物処理することを特徴とする生物処理方法。
【請求項７】
請求項６において、該生物処理装置の運転開始時に、造粒した汚泥又は活性汚泥を用いることを特徴とする生物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工業排水や都市排水等からの脱窒、脱硝等のために有用な排水の生物処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
造粒汚泥を用いた排水の生物処理装置が特公平６−３６９２０に開示されている。同号公報の第１図には、散気装置を備えた反応槽と、好気性微生物群、嫌気性微生物群及び固形物を含む自己造粒汚泥が抑留された上向流式反応槽とが交互に６槽ずつ配管で直列に接続された生物処理装置が記載されている。この散気装置を備えた反応槽から流出した排水中の溶存酸素濃度を溶存酸素濃度測定装置で測定し、この溶存酸素濃度が所定値となるように散気装置を制御している。また、第４段目と第６段目の上向流式反応槽から所定量の余剰汚泥を抜き出して第２段目の上向流式反応槽に返送している。
【０００３】
この生物処理装置にあっては、上向流式反応槽を散気によって好気的に保つことができると共に、前段（第１段〜第４段）で生成した嫌気性微生物を主体とした汚泥が後段（第５，６段）に流入することが防止される。
【０００４】
また、従来、エアリフト式反応器が、生物処理用の高速反応器として適用されている。
【０００５】
このエアリフト式反応器内には微生物を含む造粒汚泥が保持、育成されている。また、反応器の上部には気−固分離装置及び通気配管が設けられており、分離された気体は系外に排出される。
【０００６】
この従来のエアリフト式反応器は、反応器内が完全に混合されるためにこの反応器内の環境が均一となり、好気酸化、脱窒、脱リン等のそれぞれにとって最適な環境条件を一つの反応器で実現することはできない。また、この反応器の上部で固形物を分離することは困難である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、単一の装置内で種々の異なる環境条件を実現することができ、これにより良好な排水処理が可能な排水の生物処理装置及び生物処理方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の生物処理装置は、略円筒形の反応容器１０と、該反応容器１０の中心から放射４方向に延設され、該反応容器１０の内周面に連結されたバッフル６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇと、該バッフル６ａに対峙し、該バッフル６ｃと反応容器１０とに連なり、該バッフル６ａとの間に下降室５を形成しているバッフル６ｂと、該バッフル６ｃに対峙し、該バッフル６ｅと反応容器１０とに連なり、該バッフル６ｃとの間に下降室６を形成しているバッフル６ｄと、該バッフル６ｅに対峙し、該バッフル６ｇと反応容器１０とに連なり、該バッフル６ｅとの間に下降室７を形成しているバッフル６ｆとを備え、該バッフル６ａ，６ｃ，６ｅの下端が該反応容器１０の底面に連結され、該反応容器１０内に、該バッフル６ｇ，６ａ間の槽１と、バッフル６ｂ，６ｃ間の槽２と、バッフル６ｄ，６ｅ間の槽３と、バッフル６ｆ，６ｇ間の槽４とが区画形成され、該槽１に原水を導入する流入配管１１と、槽４から処理水を流出させる配管１２とが設けられ、該バッフル６ｂの下部に、下降室５から槽２へ液を導く通路が設けられ、該バッフル６ｄの下部に、下降室６から槽３へ液を導く通路が設けられ、該バッフル６ｆの下部に、下降室７から槽４へ液を導く通路が設けられ、該バッフル６ｇの下部に、槽４から槽１へ汚泥を返送する開口８が設けられており、該流入配管１１から槽１内に供給された原水が、バッフル６ａをオーバーフローし、下降室５を経て槽２内に流入し、次いで、バッフル６ｃをオーバーフローし、下降室６を経て槽３に流入し、バッフル６ｅをオーバーフローし、下降室７を経て槽４に流入し、処理水が配管１２から取り出され、汚泥が開口８を介して槽１に返送可能とされていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の生物処理方法は、かかる生物処理装置によって排水を生物処理するものである。
【００１０】
かかる生物処理方法及び装置にあっては、単一の生物処理装置内を複数の異なる環境条件とすることができる。従って、単一装置内で好気酸化、硝化−脱窒、嫌気処理、生物学的脱リン等の異なる条件で処理を行うことができる。また、槽４において曝気を行わないようにすることにより、該槽４内の汚泥をより速い沈降速度で沈降させることができる。
【００１２】
本発明の生物処理装置は、構成がコンパクトであると共に、槽１，２，３からの液が次段の槽２，３，４の下部に導入されるので、液が該槽２，３内を短絡的に流れて次々段に流出することがなく、十分な処理が行われる。
【００１３】
上記のバッフル６ａ〜６ｇの高さは３ｍ以上（例えば３〜１０ｍ）とりわけ５ｍ以上であることが好ましい。このようにバッフルの高さを十分に高くすることにより、槽４内において固液分離を十分に行うことができると共に、沈降した汚泥の密度と分離された水の比重差に基づいて槽４内の沈降汚泥を槽１へ重力によってスムーズに流出させることができる。
【００１４】
本発明では、槽１，２において空気などの酸素を含むガスによって曝気することにより混合を行うと共に好気処理を行ってもよい。
【００１５】
また、本発明では、槽３において嫌気処理あるいは無酸素処理を行ってもよく、この場合には、窒素などの非酸化性ガスによる曝気や、機械的な撹拌により液を混合するのが好ましい。
【００１６】
本発明では、汚泥が造粒汚泥であることが好ましく、特に装置の運転開始時には造粒した汚泥又は活性汚泥を用いることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は実施の形態に係る生物処理装置（この実施の形態では生物学的窒素除去装置）を示す内部透視斜視図、図２は図１の装置の平面図、図３，４は図１のIII−III線及びIV−IV線に沿う断面図、図５は図１の装置の作動を説明する周方向展開図である。
【００１９】
この生物処理装置の反応容器１０は、略円筒形であり、バッフル６ａ〜６ｇによって内部に槽１〜４（第１硝化槽１、第２硝化槽２、脱窒槽３及び固液分離槽４）と下降室５〜７が区画形成されている。
【００２０】
これらのバッフル６ａ〜６ｇは上下方向に延在しており、高さは３ｍ以上である。バッフル６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇは、円筒形容器１０の中心から放射４方向に延設されており、該容器１０の内周面に連結されている。各バッフル６ａ，６ｃ，６ｅ，６ｇは、容器１０の中心部（軸心部）において相互に連結されている。各バッフル６ａ，６ｃ，６ｅはその下端の全体が容器１０の底面に連結されている。バッフル６ｇの下端には、槽４と槽１とを連通する汚泥返送用開口８が設けられている。
【００２１】
バッフル６ｂは該バッフル６ａに対し第２硝化槽２側から対峙し、バッフル６ｄは該バッフル６ｃに対し脱窒槽３側から対峙し、バッフル６ｆは該バッフル６ｅに対し固液分離槽４側から対峙している。
【００２２】
各バッフル６ｂ，６ｄ，６ｆの外周側の側辺は容器１０の内周面に連結されている。バッフル６ｂの内周側の側辺はバッフル６ｃに連結され、バッフル６ｄの内周側の側辺はバッフル６ｅに連結され、バッフル６ｆの内周側の側辺はバッフル６ｇに連結されている。バッフル６ｂ，６ｄ，６ｆの下辺は容器１０の底面から離隔しており、下降室５，６，７内を下降してきた液が槽２，３，４内に流入可能となっている。
【００２３】
バッフル６ａ，６ｂの高さは略同一であり、バッフル６ｃ，６ｄの高さは略同一であり、バッフル６ｅ，６ｆの高さは略同一である。バッフル６ａ，６ｂの上縁はバッフル６ｃ，６ｄの上縁よりも高位であり、バッフル６ｃ，６ｄの上縁はバッフル６ｅ，６ｆの上縁よりも高位である。バッフル６ｇの上縁はバッフル６ａ，６ｂの上縁よりも高位である。
【００２４】
バッフル６ａ，６ｂの間が下降室５となっており、バッフル６ｃ，６ｄの間が下降室６となっており、バッフル６ｅ，６ｆの間が下降室７となっている。槽１内の液はバッフル６ａをオーバーフローして下降室５に流入し、槽２内の液はバッフル６ｃをオーバーフローして下降室６に流入し、槽３内の液はバッフル６ｅをオーバーフローして下降室７に流入する。
【００２５】
槽１の下部に原水の流入配管１１が接続され、槽４の上部に処理水の流出配管１２が接続されている。
【００２６】
第１硝化槽１と第２硝化槽２にはそれぞれ空気の散気管１Ａ，２Ａが設けられ、脱窒槽３には窒素ガスの散気管３Ａが設けられている。
【００２７】
固液分離槽４は、下降室７から流入してきた液を重力によって固液分離するためのものであり、散気管や撹拌機などの撹拌手段は設けられていない。固液分離槽４では、汚泥が下方に沈降し、上澄液が上方に溜まる。この上澄液が流出配管１２により取り出される。
【００２８】
なお、固液分離槽４内の水面位は第１硝化槽１内の水面位よりも低いが、これは第１硝化槽１内では曝気が行われ、水中に多量の気泡が混在した気液混合状態となっていることにより液の比重が固液分離槽４内の液よりも小さくなっているためである。
【００２９】
また、第１硝化槽１内で散気管１Ａから散気を行うと、該第１硝化槽１内で液に上昇流が生じ、開口８を通して固液分離槽４内の汚泥が該第１硝化槽１側へ抜き出される。
【００３０】
このように構成された生物処理装置による排水の生物処理方法について次に説明する。
【００３１】
第１硝化槽１及び第２硝化槽２には、硝化細菌を含む造粒汚泥が入れられ、脱窒槽４内には脱窒細菌を含む造粒汚泥が入れられている。この状態で、排水が流入配管１１を通して第１硝化槽１に供給される。この排水と造粒汚泥とは、散気管１Ａからの散気によって十分に撹拌混合される。この第１硝化槽１内において、排水中の有機成分は汚泥中の硝化細菌によって硝化される。この第１硝化槽１内の液は、バッフル６ａの上部をオーバーフローして下降室５に流入する。そして、下降室５内を流下し、バッフル６ｂの下側を通って第２硝化槽２に流入する。この第２硝化槽２内では散気管２Ａから空気が供給されており、流入水中の有機成分は該槽２内の造粒汚泥と十分に混合され、汚泥中の硝化細菌によって硝化されながら、上方に流れる。
【００３２】
槽２内の液は、バッフル６ｃをオーバーフローして下降室６内に流入する。そして、この下降室６内を流下し、バッフル６ｄの下方を通り抜けて脱窒槽３に流入する。この脱窒槽３では散気管３Ａから窒素が散気されている。流入水は、この散気により脱窒細菌を含む造粒汚泥と十分に撹拌混合され、汚泥中の脱窒細菌によって脱窒される。この脱窒槽３内の液は、その後バッフル６ｅをオーバーフローして下降室７内に流入し、次いでバッフル６ｆの下側を通って固液分離槽４内に流入し、ここで液中の汚泥が沈降する。固液分離槽４内で固液分離された上澄液は、流出配管１２を通して装置外に抜き出される。また、固液分離槽４と混合槽１とを区分けするバッフル６ｇの下方には返送汚泥用開口８が設けられており、固液分離槽４内に沈降した汚泥はこの開口８を通って徐々に第１硝化槽１に導入される。このように、造粒汚泥が次段の槽に移動することによって、当初の硝化細菌を含む造粒汚泥と、脱窒細菌を含む造粒汚泥とが混合され、両細菌を含む造粒汚泥が形成されていく。なお、必要に応じ沈降した汚泥の一部が排泥管（図示略）を介して容器１０外に取り出される。
【００３３】
流入配管１１から原水が連続的に第１硝化槽１に供給され、固液分離槽４から上澄液が連続的に取り出され、上記工程が繰り返されることにより、連続的に生物学的窒素除去が行われる。
【００３４】
この実施の形態に係る排水の生物学的窒素除去方法によると、単一の装置内で硝化、脱窒及び沈殿の３種類の処理操作を行うことが可能である。また、槽内の混合のためにいかなる機械的撹拌装置も使用しておらず、またある槽から次槽への処理水の移送にポンプ等の装置を使用していないことから、装置が簡易であり、製造コスト及びランニングコストが低い。上記固液分離槽４内では、液の混合が行われないため、汚泥の沈降速度が速い。
【００３５】
この汚泥は、沈降速度が大きいことから造粒汚泥であることが好ましい。特に、運転開始時に造粒汚泥を用いてスタートアップさせることが望ましい。
【００３６】
なお、この実施の形態では生物学的窒素除去を行っているが、これに限定されず、例えば好気性ＢＯＤやアンモニアの酸化処理、脱リン処理、アンモニアの亜硝酸塩への部分酸化処理等を行ってもよい。また、必要に応じて機械的撹拌装置を使用してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によると種々の異なる環境条件を実現することが可能な排水の生物処理装置と、この生物処理装置を用いた生物処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態に係る排水の生物学的窒素除去装置の内部構成を示す透視斜視図である。
【図２】図１の生物学的窒素除去装置の平面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿う断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿う断面図である。
【図５】図１〜４の生物処理装置において、排水が流れる状態を説明する展開図である。
【符号の説明】
１  第１硝化槽
２  第２硝化槽
３  脱窒槽
４  固液分離槽
６ａ〜６ｇ  バッフル
５，６，７  下降室
８  汚泥返送用開口
１０  反応容器
１１  流入配管
１２  流出配管
【図１】
0003835323.tif 000002
【図２】
0003835323.tif 000003
【図３】
0003835323.tif 000004
【図４】
0003835323.tif 000005
【図５】
0003835323.tif 000006