(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥中の微生物の生物反応により汚水を浄化する活性汚泥処理装置において、
内部に処理対象の汚水と活性汚泥を貯留する水槽と、
厚み方向に貫通している多数の孔を有する複数枚の多孔プレートと、
前記多孔プレートを盤面間に所定の間隔をおいて前記水槽内に上下方向に移動可能に固定・配置している１つあるいは複数のシャフトと、
前記各シャフトを上下方向に駆動する駆動装置と、
前記シャフトに保持されている前記多孔プレートの周囲を取り囲み、上下が開放されている筒状部材と、
前記水槽に汚水を供給する汚水供給手段と、
前記水槽内に空気を供給する空気供給手段と、
前記水槽から処理汚水を排出する処理水排出手段と、
を備えていることを特徴とする活性汚泥処理装置。
【請求項２】
前記汚水供給手段は、前記筒状部材のそれぞれの下へと延びる配管を用いて各筒状部材の下側から汚水を供給することを特徴とする請求項１記載の活性汚泥処理装置。
【請求項３】
前記水槽は、仕切壁により前記シャフトを少なくとも１つ以上含む領域に区分されていることを特徴とする請求項１あるいは２のいずれかに記載の活性汚泥処理装置。
【請求項４】
前記空気供給手段は、前記多孔プレートのそれぞれの間に配置されたノズルを用いて空気を供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の活性汚泥処理装置。
【請求項５】
前記処理水排出手段に接続され、処理汚水から混入している活性汚泥を除去する沈殿槽と、前記沈殿槽で除去した活性汚泥を前記水槽に返送する返送手段と、をさらに備えている請求項１〜４のいずれかに記載の活性汚泥処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、汚水の浄化処理等に使用される活性汚泥処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超高負荷（２０〜５０ｋｇＢＯＤ／ｍ3日）での運転が可能な活性汚泥処理装置として、特開平５−３０９３８６号公報に開示されているようなレシプロジェットリアクタがある。
【０００３】
図４は、こうしたレシプロジェットリアクタを用いた活性汚泥処理系の構成を示す全体フロー図である。図に示されるように、この処理系は、活性汚泥処理を行なうレシプロジェットリアクタ１００と、活性汚泥と処理水の分離を行なう沈殿槽２００とからなる。このうち、レシプロジェットリアクタ１００は、密閉タンク１０１内には、駆動装置１０２によって矢印Ａ方向、すなわち、上下方向に移動可能なシャフト１０３に多数の多孔プレート１０４が間隔をおいて取り付けられている。
【０００４】
リアクタ１００の下部から、汚水原水と攪拌用の空気を導入するとともに、沈殿槽２００から汚泥を返送し、駆動装置１０２により、シャフト１０３を矢印Ａ方向に駆動することで、多孔プレート１０４がタンク内の汚水原水、空気、汚泥を混合・攪拌する。この混合・攪拌により、活性汚泥及び気泡の微細化が行われ、微生物への物質移動速度、酸素溶解効率が向上することで、有機物の分解速度も向上し、従来の活性汚泥法よりも高いＢＯＤ負荷に対応することが可能となっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このレシプロジェットリアクタは、密閉構造をなしているため、装置自体の大型化が困難であるため、大規模処理施設への適用が難しい。また、密閉性を保つためには、タンクのシャフト取り付け部に軸シールを必要とし、その抵抗からシャフト駆動に必要な電力量が大きく、ランニングコストがかかるという欠点がある。
【０００６】
上記の問題点に鑑みて、本発明の活性汚泥処理装置は、大型化が容易でランニングコストを低減し、かつ高負荷に対応できる活性汚泥処理装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の活性汚泥処理装置は、汚泥中の微生物の生物反応により汚水を浄化する活性汚泥処理装置において、内部に処理対象の汚水と活性汚泥を貯留する水槽と、厚み方向に貫通している多数の孔を有する複数枚の多孔プレートと、この多孔プレートを盤面間に所定の間隔をおいて水槽内に上下方向に移動可能に固定・配置している１つあるいは複数のシャフトと、各シャフトを上下方向に駆動する駆動装置と、シャフトに保持されている多孔プレートの周囲を取り囲み、上下が開放されている筒状部材と、水槽に汚水を供給する汚水供給手段と、水槽内に空気を供給する空気供給手段と、水槽から処理汚水を排出する処理水排出手段と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、駆動装置を駆動することで、シャフトが上下し、これにより、シャフトに固定されて水槽内に間隔をおいて配置された多孔プレートが上下運動する。この多孔プレートの上下運動により、水槽に供給された汚水、空気、貯留されている活性汚泥とが混合・攪拌される。さらに筒状部材により、その内部で多孔プレートにより攪拌された汚水、空気、汚泥の混合流の流れの多孔プレートの径方向への拡散が遮られるので、汚水、空気、汚泥が強力に混合・攪拌される。この混合・攪拌により活性汚泥及び気泡の微細化が行われ、微生物への物質移動速度、酸素溶解効率が向上することで、有機物の分解速度も向上し、密閉型のレシプロジェットリアクタと同様に、高いＢＯＤ負荷に対応することが可能となる。一方、密閉型の構造ではないので、軸シールが不要となり、駆動に必要な電力量も削減することができ、ランニングコストが低下する。そして、例えば、上部が開放されている水槽に設置可能であるため、製造が簡単であり、水槽の上部に梁等を渡してその上に駆動装置を設置し、シャフトを取りつけることが可能であり、また、既存の曝気槽や活性汚泥槽の改造による設置が容易である。
【０００９】
また、汚水供給手段は、筒状部材のそれぞれの下へと延びる配管を用いて各筒状部材の下側から汚水を供給することが好ましい。このように、筒状部材のそれぞれの下へと延びる配管を用いて汚水を供給することにより、筒状部材内部で多孔プレートを貫いて下から上への流れを形成することができ、汚水が筒状部材内部の攪拌流へと確実に導かれるので好ましい。
【００１０】
水槽は、仕切壁によりシャフトを少なくとも１つ以上含む領域に区分されていることが好ましい。多孔プレートによる混合・攪拌効果を発揮するには、少なくとも水槽内の汚水の水面は、最上段の多孔プレートより上に位置する必要がある。水槽に仕切壁を設けることで、領域ごとに貯留水量、つまり、水面位置を調整することができるので、必要なシャフトのみを駆動することで、負荷調整が容易になる。
【００１１】
空気供給手段は、多孔プレートのそれぞれの間に配置されたノズルを用いて空気を供給することが好ましい。このようにすれば、供給された空気により多孔プレートでの混合・攪拌が促進されるとともに、高い酸素移動効率を達成し、かつ、空気の浮力により上昇流を確実に形成することができる。
【００１２】
処理水排出手段に接続され、処理汚水から混入している活性汚泥を除去する沈殿槽と、沈殿槽で除去した活性汚泥を水槽に返送する返送手段と、をさらに備えていてもよい。沈殿槽で処理汚水に混入した活性汚泥を回収して返送することで、活性汚泥を追加する必要がなく、ランニングコストの低減が図れる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１は、本発明に係る活性汚泥処理装置の実施の形態を示す全体概略図である。図２は、その多孔プレートの断面図、図３は、曝気配管の説明図である。
【００１５】
図１に示されるようにこの処理装置は、障壁１ａによって内部が区分された水槽１内に処理水を貯蔵して活性汚泥処理を行う装置であり、区分された各区画には、固定部材９により水中でその上下を開放した状態で固定されている円筒部材２が１つずつ配置され、その内部には、数枚〜数十枚の数ｍｍ厚、直径数百ｍｍのＳＵＳ板からなる多孔プレート３が各盤面間に数十ｍｍの所定のピッチをおいて配置されている。これらの多孔プレート３は、下端を水槽の底に設置された下部軸受け８、上端近傍を水面付近に固定された上部軸受け６により上下方向移動可能に固定されているドライブシャフト４に固定支持されている。図２に示されるように、任意の位置の多孔プレート３nは、隣接する多孔プレート３n-1及び３n+1と、各多孔プレート３に設けられた孔３ａの水平方向の位置が一致しないように配置されている。シャフト４の上端は、水面より上に配置された駆動モータ５に接続され、駆動モータ５により上下方向に駆動されるようになっている。
【００１６】
さらに、各プレート３の下に空気を導入する曝気配管１１が配置され、円筒部材２の内側かつ下側の位置に処理対象の原水を導入するよう各区画に原水配管１０が配置されている。図３は、曝気配管１１の詳細構造を説明する説明図である。空気あるいは高濃度酸素ガスを供給する供給配管１１ａにフレキシブルチューブ１１ｂを介してシャフト４の外側に配置された吹き込み配管１１ｃが接続される。この吹き込み配管１１ｃには、多孔プレート３間にシャフト４から外側に向けて空気を放出するノズル１１ｄが配置されている。
【００１７】
一方、水槽１の水面部分には、処理水を排出する排出口１２が配置され、これに接続されている処理水配管１３は、沈殿槽１４へと接続されており、沈殿槽１４での沈殿物を各区画に返送する汚泥返送配管１６と、清澄液を排出する排出配管１５とが設けられている。
【００１８】
次に、本装置の動作を図１〜図３を参照して説明する。処理対象汚水である原水は、原水配管１０により円筒部材２の下側から供給される。一方、供給配管１１ａから供給された空気あるいは高濃度酸素ガス（以下、単にガスと称する。）は、フレキシブルチューブ１１ｂ、吹き込み配管１１ｃを介してノズル１１ｄから各ディスク３間に供給される。水槽内には好気性微生物が飼養された活性汚泥が存在している。駆動モータ５を駆動してシャフト４及びこれに固定されたディスク３を１分間に数十回上下させると、ディスク３によって原水、ガス、活性汚泥は激しく混合・攪拌される。この結果、ガスは微細な気泡と化すと同時に、その浮力によって原水、活性汚泥を巻き込んで上昇流を形成する。このときに、図２に示されるように多孔プレート３の孔３ａが水平方向で互い違いの位置に配置されているため、この上昇流は孔３ａを通過した後に多孔プレート３のプレート部分に衝突して渦を形成するため、原水が円筒部材２内部を下から上まで通過するのに要する時間は、プレート３がない場合よりも長くなる。
【００１９】
また、攪拌に伴う気泡の微細化によって気泡→液相→活性汚泥への物質移動速度が非常に高くなり、酸素移動速度が高くなるとともに酸素溶解効率も極端に大きくなる。これにより、原水中の有機物の分解（最終的には水と二酸化炭素に分解される）速度も上昇する。
【００２０】
円筒部材２内部の上昇流により、各区画内部には図１中破線矢印で示されるような流れが形成され、原水が効率良く円筒部材２内部へと導かれる。有機物が分解された処理水は、排出口１２から処理水配管１３を介して沈殿槽１４へと導かれる。ここで、清澄水のみが排出配管１５を介して排出され、処理水中に混入していた活性汚泥は濃縮され、汚泥返送配管１６を経て水槽１の各区画へと返送される。
【００２１】
本実施形態においては、各区画を密閉する必要がないので、軸受け６、８はシール性が要求されず、エネルギーロスの少ない運転が可能となる。そして、単純な曝気式の活性汚泥処理装置と比較して高負荷での運転が可能となる。
【００２２】
さらに、水槽内に多孔プレート３を固定支持するシャフト４からなるレシプロジェットリアクタユニット（以下、単にリアクタユニットと呼ぶ）を複数配置することで、大規模化が容易である。また、既存の活性汚泥槽にリアクタユニットを追加するだけで、高負荷に対応させることが可能となる。
【００２３】
リアクタユニットを複数個配置する場合、障壁１ａを設ける必要はないが、障壁１ａを設けて区画化することにより、処理水量が少ないときに、一部の区画のみを動作させることが可能となるので、障壁１ａを設けることが好ましい。ただし、リアクタユニットそれぞれを区分するように障壁１ａを設ける必要はなく、区画内に複数のリアクタユニットが配置されていてもよい。
【００２４】
本実施形態では、リアクタユニットを円筒部材２内に配置したが、筒状であれば、断面形状は円に限られるものではない。さらに、多孔プレート自体も円盤に限られない。
【００２５】
また、曝気の供給は本実施形態のようにシャフト４側に設けたノズルで行うのではなく、円筒部材２側に固定したノズルで行ってもよく、原水と同様に円筒部材２の下側から供給してもよい。シャフト側あるいは円筒部材側に設けたノズルで曝気供給を行う場合は、多孔プレート間の全てにノズルを設ける必要はないが、気泡が消えない程度の間隔で上方のプレート位置にもノズルを設けておくことが好ましい。
【００２６】
この実施形態では、各区画を独立して並列運転する例について説明したが、ある区画で処理した処理水を別の区画に原水として導くことで、数個ずつ直列させて処理を行ってもよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明は、水槽中にレシプロジェットリアクタユニットを配置する構成であるから、密閉型のレシプロジェットリアクタに比較して大型化が容易であり、既存の活性汚泥槽の改造も容易である。さらに、開放型とすることで、軸シールを不要とし、軸シールによるエネルギーロスをなくして、省電力化することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る活性汚泥処理装置の全体構成図である。
【図２】図１の装置の多孔プレートの孔の配置を示す図である。
【図３】図１の装置の曝気配管の構成を示す図である。
【図４】従来の活性汚泥処理装置の全体構成図である。
【符号の説明】
１…水槽、１ａ…障壁、２…円筒部材、３…多孔プレート、４…ドライブシャフト、５…駆動モーター、６…上部軸受け、７…固定部材、８…下部軸受け、９…固定部材、１０…原水供給配管、１１…曝気供給配管、１２…排出口、１３…処理水配管、１４…沈殿槽、１５…排出配管、１６…汚泥返送配管。
【図１】
0003857830.tif 000002
【図２】
0003857830.tif 000003
【図３】
0003857830.tif 000004
【図４】
0003857830.tif 000005