(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性廃水の超深層曝気生物処理工程における超深層曝気廃水処理装置を、超深層空気溶解部と好気性生物処理部とを別置構成とした超深層空気溶解槽と好気性酸化反応槽とを個別に設ける。そして、超深層空気溶解槽と好気性酸化反応槽間の内容水循環手段と、前記超深層空気溶解槽の内容水への超深層空気溶解手段と、前記好気性酸化反応槽内を超深層内の水圧状態とほぼ等しくする水圧保持手段と、前記好気性酸化反応槽内過圧力防止手段及び点検保全手段とを備えることを特徴とした超深層曝気廃水処理装置。
【請求項２】
前記好気性酸化反応槽の後処理に浮上分離及び沈降分離の両機能を有する浮上分離槽を設ける事を特徴とする請求項１記載の超深層曝気廃水処理装置。
【請求項３】
前記好気性酸化反応槽の後処理に膜分離装置を設ける事により、清澄な好気性処理水を排出すべく構成する事を特徴とする請求項１記載の超深層曝気廃水処理装置。
【請求項４】
前記好気性酸化反応槽の後処理に担体流動生物濾過槽を設ける事を特徴とする請求項１記載の超深層曝気廃水処理装置。
【請求項５】
前記好気性酸化反応槽の後処理の固液分離に凝集沈澱処理装置を設ける事を特徴とする請求項１記載の超深層曝気廃水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、都市下水や各種有機性産業廃水等を生物処理する超深層曝気廃水処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の活性汚泥法による超深層曝気廃水処理装置を図１３によって説明する。図示のように、超深層曝気廃水処理装置Aは内筒管Bの内部を下降流部Cとし前記内筒管Bと外筒管Dで形成される層を上昇流部Eとしている。そして前記内筒管Bの最下部B−aは完全に開口していて、しかも前記外筒管Dの底部D−aとで底部流路Fを形成して連通している。又、前記内筒管Bの最上部B−bは合流槽Gと連通連結し、前記外筒管Dの最上部D−bは分流槽Hと連通連結している。そして又ポンプIを配設した循環管Jで前記分流槽Hの処理水を前記合流槽Gに送水して循環させる。又ポンプKを配設した送水管Lで原水貯留槽Mの原水を前記合流槽Gに送水する。又ポンプNを配設した汚泥返送管Oで浮上分離槽Pの固液分離した汚泥を返送汚泥として前記合流槽Gに送水する。そして又原水が前記合流槽Gへ流入するに伴って、超深層曝気廃水処理装置Aでの処理水が前記分流槽Hから前記浮上分離槽Pへ流入して固液分離される。そしてブロワQを配設した空気供給管Rで空気を供給している散気装置Sを前記下降流部Cの上層水部Tに配設する事により、前記上層水部Tの下降流によって前記散気装置Sで噴出した空気流が引き込まれると共に混合水に溶解する。なお、所要の処理水質の程度により前記浮上分離槽Lの後処理として、凝集沈澱・砂濾過の各処理法を付加することもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の超深層曝気廃水処理装置においては、大口径の竪穴を地中深く掘削するため建設費が高価である。又地震国の我が国では耐震への配慮も必要である。又、超深層曝気活性汚泥法ではMLSSの調整および活性汚泥の返送が必要であり、そして、BOD負荷変動に対して処理水質が安定しなく、又、余剰汚泥の発生が多く、或いは又、汚泥のバルキング現象が生じ易い等の問題点があった。又、従来の超深層曝気生物膜法においては、接触材を深層水部に装着する方式においては、肥厚生物膜による該接触材の閉塞除去がし難く、そして又、接触材を浅層水部に装着する方式においては、せっかく深層水部で高飽和溶存酸素水となった混合水が浅層水部の生物膜に達した時には、多くの溶存酸素が遊離し、さらに又、接触材その他の部品を深層に装備した場合には、該接触材その他の部品の補修がし難い実用上の問題点があった。
【０００４】
本発明は、超深層曝気生物処理法による都市下水又は各種有機性産業廃水処理において、小口径の竪穴とする事によって建設費を安価にすると共に地震対策もし易くし、MLSSの調整及び活性汚泥の返送を不要とし、BOD負荷変動に対して処理水質を安定させ、そして又、生物膜による接触材の閉塞を除去し易くし、或いは、接触材その他の部品の補修をし易くし、又、固液分離を改善して清澄な処理水とし、生物酸化反応槽に混合水を供給する吐水ヘッダーと逆洗用散気管とを兼用することで生物酸化反応槽内の構造を簡素化する事を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の超深層曝気廃水処理装置においては、少なくとも、超深層曝気と生物酸化の二つの機能を有する超深層曝気槽を超深層空気溶解槽と生物酸化反応槽に分割し、そして該二つの槽間を槽内水が循環出来るように循環ポンプを配設した循環往管と循環復管等で連通連結する。そして前記循環復管は生物酸化反応槽の上部に連通連結すると共に上方に伸長して生物酸化反応槽内の水圧を超深層空気溶解槽の下層水部とほぼ同等の水圧状態とする。又、上方に伸長した循環復管は所要の高さで下方に折り返すと良い。
【０００６】
生物酸化反応槽内水圧を超深層空気溶解槽の下層水部とほぼ同等の水圧状態とする為に循環復管を生物酸化反応槽の上部に連通連結すると共に上方に伸長する代替として、生物酸化反応槽の上部に減圧弁を配設すると共に循環復管を通して処理水を循環及び排出するようにしたものである。
【０００７】
超深層空気溶解槽内水を生物酸化反応槽に供給開始する時に好気性処理槽、循環往管及び循環復管に充満している空気を排出する為に循環復管の最高位に空気抜き弁を配設すると良い。
【０００８】
生物処理方式は活性汚泥処理方式、接触曝気方式、担体流動方式及び回転膜方式とする事が出来る。
【０００９】
生物酸化反応処理の後処理工程には、浮上分離槽、膜分離装置、担体流動生物濾過槽、凝集沈澱槽又は砂濾過槽の一つを選択するか或いは又何れかを二つ以上選択して設けると良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に示す本発明に係わる超深層曝気廃水処理装置１の第一の実施形態は、図１３に示した従来の超深層曝気活性汚泥法における下降槽aの代替として超深層空気溶解槽２とし、上昇槽bの代替として生物酸化反応槽３としてこの二槽を別置している。前記超深層空気溶解槽２の上部には、分流槽４を連通連結している。そしてさらに該分流槽４に浮上分離槽５を連通連結している。ポンプ６を配設した循環往管７の吸水口７a及び吐水口７bを多数備えたノズルヘッダー７cをそれぞれ前記超深層空気溶解槽２の下層水部２a及び生物酸化反応槽３の下層水部３aに配設している。又、前記生物酸化反応槽３の上部には循環復管８を連通連結すると共に上方へ伸長して水頭部８aを形成した後、水平に向きを変えて頂部８bを形成し、さらに、前記頂部８bから折り返して下方へ向いサイホン部８cを形成して、該サイホン部８cの吐水口８dは前記分流槽４に連通連結する。そして前記水頭部８aと前記頂部８bとの交差部から上方に分岐して、自動空気抜き弁９を配設した空気抜き管１０としている。そして又、前記生物酸化反応槽３には、点検口１１とゲート弁１２を配設した排水管１３とを設ける。又、原水貯留槽１４の有機性廃水である原水が、ポンプ１５を配設した送水管１６で前記超深層空気溶解槽２の上層水部２bに流入している。又、循環復管８で分流槽４に流入した生物酸化反応処理水の一部は循環水として前記超深層空気溶解槽２に入り他の残水は原水の流入量に応じた量が移流管１７で前記浮上分離槽５に分流すると共に浮上性のスカム及び沈降性のスラッジとなった活性汚泥を浮上分離及び沈降分離した処理水が前記浮上分離槽５から流出する。又該浮上分離槽５において、集泥されたスカムはポンプ１８を配設した、汚泥返送管１９で前記超深層空気溶解槽２の上層水部２bに返送汚泥として返送され、又排泥管２０で嫌気濾床槽２１に排泥される。又集泥されたスラッジは、ポンプ２２を配設した排泥管２３で前記嫌気濾床槽２１に排泥される。そして又前記超深層空気溶解槽２の上層水部２bに散気装置２４を配設して、該散気装置２４にブロワ２５を配設した空気供給管２６で空気を供給する。すると前記散気装置２４に供給された空気は、前記超深層空気溶解槽２から前記生物酸化反応槽３間への循環水に伴う下降水流により急速に水中に溶解する。そして、この高濃度に溶存酸素を飽和した原水と返送汚泥との混合水が前記生物酸化反応槽３の下層水部３aに供給される。
【００１１】
図３に示される第二の実施例では、図１及び図２に示される循環復管８を上方に必要最低限度で伸長して該循環復管８に減圧弁２７を配設することで生物酸化反応槽３の下層水部３aを前記超深層空気溶解槽２の下層水部２bと同等の水圧状態としている、そして水平に向きを変えて頂部８bを形成し、該頂部８bから上方に分岐して自動空気抜き弁９を配設した空気抜き管１０を形成しておく。又、前記頂部８bから折り返して下方へ向い吐出口８dを前記分流槽４に連通連結する。そして前記生物酸化反応槽３に過圧防止用の安全弁２８を設けている。
【００１２】
図４及び図５に示される第三の実施例では、生物酸化反応槽３に担体２９の流出を防ぐ為に設ける多孔体の担体受け３０と多孔体の担体押え３１を下面と上面に配設した内部に前記担体２９を充填して構成した担体流動床３２を装備すると共に、該担体流動床３２の下部位置にノズルヘッダー７cを装備して超深層空気溶解槽２から送水された混合水を噴出して槽内水を攪拌する。又前記担体流動床３２に生物膜が肥厚する事による槽内閉塞を防止する為に、前記担体流動床３２の下部位置に逆洗装置３３を配設すると共にブロワ３４を配設した空気供給管３５で送気された空気で逆洗する。
【００１３】
図６に示される第四の実施例では、生物酸化反応槽３に接触濾材受け３６及び接触濾材押え３７で接触濾材３８を固着して接触濾床３９を構成する。前記生物酸化反応槽３の下層水部３aの、しかも前記接触濾床３９を装着してない槽域にノズルヘッダー７cを装備して超深層空気溶解槽２から送水された混合水を噴出して槽内水を攪拌する。又前記接触濾床３９に生物膜が肥厚する事による槽内閉塞を防止する為に前記接触濾床３９の下部に逆洗装置３３を配設して、ブロワ３４を配設した空気供給管３５で送気された空気で逆洗する。
【００１４】
図７に示される第五の実施例では、図４〜図６に示したノズルヘッダー７cと逆洗装置３４における吐水機能及び逆洗機能を統合したノズルヘッダー４０とし、これに水及び空気兼用の供給管４１を連結して上方に伸長し、そしてさらに上方に電動弁４２と自動空気抜弁４３を配設している。又前記供給管４１には前記ノズルヘッダ−４０と電動弁４２との間に循環往管７及びブロワ３４を配設した空気供給管３５を接続している。
【００１５】
図８に示す第六の実施例では、原水は送水管１６で前記超深層空気溶解槽２の上層水部２bに流入している。又、循環復管８で分流槽４に流入した好気性生物処理水の一部は循環水として前記超深層空気溶解槽２に入り他の残水は原水の流入量に応じた量が移流管１７で浮上分離槽４４に分流する。そして該浮上分離槽４４に配設した膜分離装置４５で固液分離した処理水は、前記浮上分離槽４４の水位を検出して自動制御する機能を有する制御装置４６で制御されるポンプ４７を配設した排水管４８で排水される。そして前記浮上分離槽４４において、スカムとして浮上分離した余剰汚泥はポンプ４９を配設した排泥管５０で、又スラッジとして沈降分離した余剰汚泥はポンプ５１を配設した排泥管５２で嫌気濾床槽２１に排泥されている。
【００１６】
図９に示す第七の実施例では、生物酸化反応槽３の後処理工程として、生物酸化処理及び固液分離の機能を合わせ持つ担体流動生物濾過槽５３を配設していて、循環復管８で分流槽４に流入した好気性生物処理水の一部は循環水として前記超深層空気溶解槽２に入り他の残水は原水の流入量に応じた量が循環復管１７で前記担体流動生物濾過槽５３に分流する。該担体流動生物濾過槽５３は前記担体２９の流出を防ぐ為に設ける担体受け５４と担体押え５５を下面と上面に配設した内部に前記担体２９を充填すると共に、ブロワ５６を配設した空気供給管５７で空気を供給する散気装置５８と逆洗装置５９を上下に離隔して配設することにより形成される担体流動床６０と生物濾過床６１で構成されている。又前記生物濾過床６１の下部に位置する前記担体流動生物濾過槽５３の下層水部５３aに連通連結して処理水槽６２を配設すると共に、該処理水槽６２の下層水部６２aの処理水を分流槽４に循環する為にポンプ６３を配設した循環往管６４を装備する。さらに又前記担体流動生物濾過槽５３の下層水部５３aの汚泥を嫌気濾床槽２１に排泥するポンプ６５を配設した排泥管６６を装備する。そして運転は制御装置６７のタイマ６８により、通常の生物酸化反応処理及び生物濾過処理中は前記担体流動床６０の下部に配設した散気装置５８から空気を噴出して曝気すると共に前記ポンプ６３で前記処理水槽６２の下層水部６２aの処理水を分流槽４に常時循環している。そして前記タイマ６８による設定時刻になると空気の噴出が前記散気装置５８から前記逆洗装置５９に切り替わり、前記生物濾過床６１で濾過した浮遊物質を逆洗して剥離する。又、前記逆洗装置５９への切り替わりと同時に排泥用の前記ポンプ６５が稼動し、剥離した浮遊物質から成る汚泥は、前記担体流動生物濾過槽５３の下層水部５３aから嫌気濾床槽２１へ排泥される。又前記散気装置５８で前記担体流動床６０を曝気する事により微生物その他の浮遊物質に付着した微細気泡を破壊して沈降性固形物質とすると共に生物酸化反応処理して前記生物濾過床６１で濾過された処理水は前記処理水槽６２を通過して流出する。
【００１７】
図１０に示される第八の実施例では、図1、図２、図３、図４、図５、図６、図７及び図９に示される自動空気抜き弁９を配設した空気抜き管１０の機能の代替として、空気開放槽６９を循環復管８の水頭部８aと頂部８bとの交差部に配設している。そして前記空気開放槽６９の底板６９aを前記水頭部８aと、又側板６９bを前記頂部８bと連通連結している。
【００１８】
図１１に示される第九の実施例では、図1、図２、図３、図４、図５、図６、図７及び図９に示される生物酸化反応槽３内部水を攪拌する為に、ノズルヘッダーによる前記生物酸化反応槽３の内部水と同じ方向の循環水流を生起する攪拌機７０を装備している。
【００１９】
図１２に示される第十の実施例では、処理水槽７１に膜分離装置４５を配設している。そして該膜分離装置４５で固液分離した処理水は、前記処理水槽７１の水位を検出して自動制御する機能を有する制御装置４６で制御されるポンプ４７を配設した排水管４８で排水される。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【００２１】
地中深い竪穴は超深層空気溶解槽用の小口径のものでよいと共に単純な構造と軽量の為に、耐震上も有利となるので建設費も安価になる。
【００２２】
生物酸化反応槽に連通連結して上方に伸長した循環復管は廃水処理以外の建造物、傾斜地、大口径地中竪穴掘削に比較して遥かに安価な建設費となる支持構造体等に支持し又は生物酸化反応槽自体を地上高い構造物とする事も出来る。
【００２３】
生物酸化反応槽の溶存酸素濃度を超深層空気溶解槽の下層水部とほぼ同等にする事が出来る.
【００２４】
生物酸化反応槽の後処理工程として浮上分離槽を設ける事により気泡を担持した固形物も或いは単独の固形物も効率良く固液分離が出来る。
【００２５】
循環復管の水頭部に減圧弁を設けることにより、水頭部がほとんど無くても生物酸化反応槽の内部水圧を高く維持できるので、建設費を低く抑えられる。
【００２６】
吐水用のノズルヘッダーと逆洗用散気装置とを統合して吐水逆洗兼用のノズルヘッダーとし、電動弁と自動空気抜き弁を供給管の上部に付けて、超深層曝気槽の混合水を生物酸化反応槽に供給開始する時に吐水逆洗兼用のノズルヘッダーと供給管とに充満している空気を排出し、又、空気を供給する時に吐水逆洗兼用のノズルヘッダー以外からの空気の排出を阻止することが出来る為に、生物酸化反応槽内部の構成を簡素にし、設備費を低く出来る。
【００２７】
生物酸化反応槽に活性汚泥法を適用する代替として、生物担体流動法又は接触濾床法とする事により、MLSSの調整及び活性汚泥の返送が不要であるため管理が容易であり、余剰汚泥の発生量が少なく汚泥処理に手間がかからず、汚泥のバルキング現象もなく、BOD負荷変動に対して処理水質が安定している。
【００２８】
生物酸化反応槽の後処理工程として膜分離装置を設ける事によって、より高次の固液分離が出来る。
【００２９】
生物酸化反応槽の後処理工程として担体流動生物濾過槽を設ける事により、生物酸化反応槽で微細気泡が付着して生成した浮上性浮遊物質の微細気泡が破壊され沈降性浮遊物質となるので必要な固液分離機構が単純化されると共に、より高次の生物処理と固液分離が出来る。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】第一の実施例を示す超深層曝気廃水処理装置を含む系統図である。
【図２】第一の実施例を示す超深層曝気廃水処理装置の縦断面図である。
【図３】第二の実施例を示す循環復管に減圧弁を取付けた縦断面図である。
【図４】第三の実施例を示す生物酸化反応槽に担体流動床を設けた超深層曝気廃水処理装置を含む系統図である。
【図５】第三の実施例を示す生物酸化反応槽に担体流動床を設けた縦断面図である。
【図６】第四の実施例を示す生物酸化反応槽に接触濾床を設けた縦断面図である。
【図７】第五の実施例を示す吐水逆洗兼用のノズルヘッダーとした縦断面図である。
【図８】第六の実施例を示す浮上分離槽の後処理に膜分離装置を設けた縦断面図である。
【図９】第七の実施例を示す生物酸化反応槽の後処理に担体流動生物濾過槽を設けた超深層曝気廃水処理装置を含む系統図である。
【図１０】第八の実施例を示す循環復管の頂部に開放槽を配設している縦断面図である。
【図１１】第九の実施例を示す生物酸化反応槽に攪拌機を配設している縦断面図である。
【図１２】第十の実施例を示す処理水槽に膜分離装置を配設している縦断面図である。
【図１３】従来における超深層曝気配水処理装置の系統図である。
【符号の説明】
１  超深層曝気廃水処理装置
２  超深層空気溶解槽
２a、３a、５３a、６２a  下層水部
２b  上層水部
３  生物酸化反応槽
４  分流槽
５、４４  浮上分離槽
６、１５、１８、２２、４７、４９、５１、６３、６５  ポンプ
７、６４  循環往管
７a  吸水口
７b、８d  吐水口
７c、４０  ノズルヘッダー
８  循環復管
８a  水頭部
８b  頂部
８c  サイホン部
９、４３  自動空気抜き弁
１０  空気抜き管
1１  点検口
１２  ゲート弁
１３、４８  排水管
１４  原水貯留槽
１６  送水管
１７  移流管
１９  汚泥返送管
２０、２３、５０、５２、６６  排泥管
２１  嫌気濾床槽
２４  、５８  散気装置
２５、３４、５６  ブロワ
２６、３５、５７  空気供給管
２７  減圧弁
２８  安全弁
２９  担体
３０、５４  担体受け
３１、５５  担体押え
３２、６０  担体流動床
３３、５９  逆洗装置
３６  接触濾材受け
３７  接触濾材押え
３８  接触濾材
３９  接触濾床
４１  供給管
４２  電動弁
４５  膜分離装置
４６、６７  制御装置
５３  担体流動生物濾過槽
６１  生物濾過床
６２、７１  処理水槽
６８  タイマ
６９  空気開放槽
６９a  底板
６９b  側板
７０  攪拌機
A  超深層曝気廃水処理装置
B  内筒管
C  下降流部
D  外筒管
E  上昇流部
B-a  最下部
D-a  底部
F  底部流路
B-b、D-b  最上部
G  合流槽
H  分流槽
I、K、N  ポンプ
L  送水管
M  原水貯留槽
O  汚泥返送管
P  浮上分離槽
Q  ブロワ
R  空気供給管
S  散気装置
T  上層水部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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