(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機性排水を粒状担体に担持された活性汚泥と混合して好気性下に反応させる生物処理装置であって、
有機性排液を導入して活性汚泥と混合し好気性下に反応させる反応槽と、
反応槽の槽内液に旋回流を形成するように曝気を行う曝気手段と、
反応槽の有効容積に対する見掛け充填率で５０〜９０容積％となるように添加され、かつ活性汚泥を担持した状態で比重０．５〜１．０となる球形または疑似球形のプラスチックビーズからなる粒状担体と
を含む生物処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機性排水を担体に担持された活性汚泥と混合して好気性下に反応させる生物処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
活性汚泥処理の高負荷化、硝化の促進等のため、曝気槽に粒状担体を添加して活性汚泥を担持させ、好気性下に反応させる生物処理方法が実用化されている。この方法は通常の活性汚泥処理において曝気槽内に保持する活性汚泥を担体に担持させて汚泥濃度を高める方法であり、これにより処理能力を高めることができる。
【０００３】
従来このような方法で用いられていた担体としては、立方体状（サイコロ状）に裁断したスポンジ、円柱状に裁断したセルロース、包括固定化菌、ＰＶＡゲル、ＰＥＧゲルなどが用いられており、通常、曝気槽の有効容積に対する見掛け充填率で５〜３０容積％の量で添加されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の担体は多量に添加すると沈降しやすく、全体を均一に流動化できないため、少量しか添加できず、処理能力のアップには限界があるという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、担体を多量に添加しても全体を均一に流動化することができ、これにより汚泥の保有量と接触効率を高めて、処理効率を高めることができる生物処理装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、有機性排水を粒状担体に担持された活性汚泥と混合して好気性下に反応させる生物処理装置であって、
有機性排液を導入して活性汚泥と混合し好気性下に反応させる反応槽と、
反応槽の槽内液に旋回流を形成するように曝気を行う曝気手段と、
反応槽の有効容積に対する見掛け充填率で５０〜９０容積％となるように添加され、かつ活性汚泥を担持した状態で比重０．５〜１．０となる球形または疑似球形のプラスチックビーズからなる粒状担体と
を含む生物処理装置である。
【０００７】
本発明において処理の対象となる有機性排液は、生物処理の対象となる有機物を含む排液であり、下水、し尿、食品工業その他の産業排水などがあげられる。これらの排液は単独で処理してもよく、また他の排液と混合して処理することもできる。
【０００８】
反応槽は上記の有機性排液を導入して、担体に担持させた活性汚泥と混合し、好気性下に反応させるように構成される。ここで排液の導入手段は単に導入路を接続するだけでよいが、処理液の取出手段は、担体が流出しないように、スクリーン、沈殿分離部などの担体分離機構を介して行うように接続する。
【０００９】
上記の反応槽には槽内液に旋回流を形成するように、曝気を行う曝気手段を設ける。曝気手段としては液を機械的に攪拌ないし循環させて空気と接触させる装置でもよいが、散気により液に循環流を形成する散気装置が好ましい。散気装置は散気管、散気板等の散気手段から空気を気泡化して導入する装置であり、これにより好気状態に維持するとともに、上向流が生じる。
【００１０】
このため散気装置を反応槽の一部の領域、側えば槽の片側または両側に沿って設け、他の部分に下向流路を確保することにより槽内に旋回流が形成される。この場合上向流路と下向流路を区画するように隔壁を設けるのが好ましい。
【００１１】
反応槽の形式は完全混合型、プラグフロー型など、任意の形式のものが採用できる。一般的には直方体状の反応槽を横長に用いる形式のものが用いられるが、ドラフトチューブ型のものでもよい。この場合中央部または周辺部に曝気装置を配置して液が循環するように構成する。
【００１２】
本発明で用いる担体は、活性汚泥を担持した状態で比重０．５〜１．０好ましくは０．６〜１．０の球形または疑似球形のプラスチックビーズからなる粒状担体を用いる。ここで疑似球形とは、だ円球、卵形など球面に近い曲面により構成される粒子である。上記球形または疑似球形は粒子の外形が実質的にこのような球状であればよく、粒子の表面に微細な凹凸があったり、あるいは内部に間隙があったりしてもよいが、極端な角形の突出部が形成されないようにするのが好ましい。
【００１３】
上記の粒状担体は汚泥が付着した状態で、上記比重を有する球形または疑似球形状になればよいので、その汚泥付着前の担体自体の材質、形状は任意であるが、汚泥付着前に上記範囲の比重および形状を有する担体を用いるのが好ましい。内部に空隙があってもよいが、連続気泡の場合には汚泥が詰まって比重が大きくなるので好ましくない。表面は汚泥が付着しやすいように粗面に形成するのが好ましいが、これに限定されない。
【００１４】
このような粒状担体としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等のプラスチックビーズが使用できる。ポリエチレンビーズ、ポリプロピレンビーズはそのまま使用できるが、ポリスチレンビーズは比重が１より大きいので、低発泡体、または活性炭、炭酸カルシウム等の充填材を包括した発泡体など、比重を調整したものが好ましい。発泡体を用いる場合は独立気泡の発泡体が好ましい。これらの中では未発泡のポリエチレンビーズ、または未発泡のポリプロピレンビーズが比重０．９程度であり、これに汚泥が付着した状態で比重１以下になるので好ましい。
【００１５】
汚泥が付着した状態の粒状担体の比重は、旋回流によって循環することにより、過剰に付着した汚泥が剥離した状態の汚泥、すなわち処理に使用中で安定化した状態の汚泥であり、この状態で前記範囲の比重の担体を使用する。粒状担体の粒径は１〜３０ｍｍ、好ましくは２〜５ｍｍのものを使用すると、担体が流動化しやすいので好ましい。
【００１６】
上記の粒状担体は水に近い比重を有し、かつ球形または疑似球形であるため、反応槽内で旋回流を形成することにより容易に流動化し、沈降しない。従来使用されていたサイコロ形あるいは円柱形のように角形の突出部を有するものは沈降しやすく、流動化を阻害するが、球形または疑似球形のものを使用すると沈降が阻害され、流動化する。比重は１より小さいので、旋回流により流動化は可能である。反応槽も旋回流を生じやすくし、かつ汚泥の沈降を防止するようにコーナー部をなくし、内壁を旋回流に沿った形状にするのが好ましい。
【００１７】
上記のように粒状担体の流動性を高めることにより、粒状担体の添加量を多くすることができ、本発明では粒状担体を反応槽の有効容積に対する見掛け充填率で５０〜９０容積％、好ましくは５０〜８０容積％となるように添加する。ここで反応槽の有効容積とは、反応槽内の液が収容されている容積である。また粒状担体の見掛け充填率は、静置状態としたときに有効容積に対し粒状担体層が占める容積の割合で、担体粒子間の間隙を含む容積の割合である。
【００１８】
このように反応槽に添加する粒状担体の量を多くすることにより、汚泥の保有量が多くなり、処理効率が高くなる。汚泥の保有量を高めるものとして、汚泥を付着させた担体を用いる生物濾過装置があるが、この装置は担体を固定状態で用いるため、汚泥と原水の相対的な接触効率が低いが、本発明のように旋回流で粒状担体に付着した汚泥を流動させると、相対的な接触効率が高くなる。このため全体的な処理効率は高くなり、小型の反応槽を用いて高負荷、かつ高除去率で有機性排水を処理することが可能になる。
【００１９】
反応槽で処理を行った処理水を活性汚泥と分離して取出すために固液分離手段が設けられる。この固液分離手段は固液分離槽のように反応槽の外に設けることができ、この場合は、スクリーン等の担体分離手段を介して連絡し、分離汚泥の一部を返送するように汚泥返送路を反応槽に連絡する。透過膜装置のように反応槽内に設置し、汚泥を分離して処理水のみを取出す場合は、スクリーン等の分離手段は不要となるが、余剰汚泥を濃縮して取出す構成が必要になる。
【００２０】
上記の装置による処理は、有機性排液を反応槽に導入し、ここで槽内の担体に保持された活性汚泥と混合し、曝気手段により旋回流を生じさせるように曝気して好気性下に反応を行い、有機物を分解する。この段階で過剰に曝気して有機物の除去とともにアンモニア性窒素の硝化をも行うことができる。処理を行った槽内液は固液分離により処理液を汚泥から分離して取出し、必要により汚泥を反応槽に返送する。
【００２１】
上記の処理では粒状担体は旋回流により旋回して流動化し、槽内で沈降しないので多量の担体を添加することが可能である。このように粒状担体を多量に添加しても沈降しないため、多量の汚泥を保持して処理効率を高めることができ、高負荷運転により高除去率で処理を行うことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は実施形態の装置を示す系統図、図２（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ断面である。
【００２３】
図１〜３において、１は反応槽、２は固液分離槽である。反応槽１は直方体状に形成され、長手方向の一端側に原水路３および返送汚泥路４が連絡し、反体側の一端側にスクリーン５を介して槽内液取出部６が設けられ、連絡路７を介して固液分離槽２に連絡している。反応槽１の槽内液１０中にはポリエチレンビーズ、ポリプロピレンビーズ等の比重０．５〜１．５の球形または疑似球形の粒状担体が添加されている。
【００２４】
反応槽１には長手方向に沿って散気装置８が設けられ、給気路９に連絡している。散気装置８は反応槽１の長手方向に沿って設けられ、図２（ａ）では側壁に沿った両側に設けられて、その部分に上向流部１１が形成され、散気装置８のない部分に下向流部１２が形成されている。図２（ｂ）では中央部に散気装置８が設けられて上向流部１１が形成され、その両側に隔壁１３が設けられてその外側に下向流部１２が形成されている。反応槽１は汚泥の堆積部分をなくすために底部のコーナー部がなくなるように斜壁１４が設けられている。
【００２５】
固液分離槽２には、上部に処理液路１５が連絡し、下部に汚泥取出路１６が連絡している。汚泥取出路１６は返送汚泥路４と排泥路１７に分岐する。
【００２６】
上記の装置による処理は、反応槽１に原水路３から有機性排液を導入し、返送汚泥路４から返送汚泥を導入して混合し、給気路９内から空気を送って散気装置８から散気して曝気を行うとともに粒状担体を含む槽内液１０に旋回流を生じさせて好気性処理を行う。
【００２７】
反応槽１では槽内液中に存在する活性汚泥が粒状担体に付着して保持され増殖する。このため汚泥の保持量が多くなる。また粒状担体は旋回流により流動化して沈降が防止されるので、多量の添加が可能であり、その分汚泥保持量が多くなる。このため反応効率が高くなり、小型の装置により高負荷運転を行って高除去率で処理を行うことができる。なお過剰に付着した汚泥は旋回中に剥離し、付着汚泥量はほぼ一定になる。
【００２８】
反応槽１の槽内液１０はスクリーン５によって担体の流出を防止しながら、槽内液取出部６に取出され、連絡路７から固液分離槽２に導入される。ここで沈殿分離により固液分離され、処理液は処理液路１５から取出される。分離汚泥は汚泥取出路１６から取出され、返送汚泥路４から一部が反応槽１に返送され、残部は排泥路１７から排出される。
【００２９】
図３は他の実施形態を示し、ドラフトチューブ型の反応槽を用いる例である。この例では反応槽１は縦型円筒状に形成され、中央部にドラフトチューブ２０を有し、その下部に散気装置８が設けられて、ドラフトチューブ２０内に上向流路１１が形成され、その周囲に下向流路１２が形成されている。
【００３０】
上記装置による処理は、図１〜２の場合と同様であるが、ドラフトチューブ２０における上向流は強力となるので担体の旋回による流動化効率は高くなる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例について説明する。
縦横の辺の長さの比が１：２、有効容積２５０ literの曝気槽の長辺に沿って片側のみに散気装置を設け、空気流速１０ｍ／ｈｒで通気しながら、担体粒子を添加して流動性を調べた。担体粒子としては直径３．８ｍｍ、比重０．９５のポリエチレン球状粒子（実施例１）、または一辺の長さ３ｍｍ、比重１．１、空隙率９５％のポリウレタンスポンジ立方体粒子（比較例１）を用い、その充填率（有効容積に対する見掛充填率）（％）を変えたとき、担体粒子が沈殿または浮上して動かなくなった割合（％）を調べた結果を図４に示す。
【００３２】
図４の結果より、比較例１では充填率３０％以上で急激に流動性が低下するのに対し、実施例１では充填率が高くなっても流動性の低下は小さいことがわかる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、比重０．５〜１．０の球形または疑似球形のプラスチックビーズからなる粒状担体を反応槽の有効容積に対する見掛け充填率で５０〜９０容積％となるように添加し、旋回流を形成して曝気を行うようにしたので、担体を多量に添加しても全体を均一に流動化して堆積を防止することができ、このため担体の添加量を多くして汚泥保持量を多くすることができ、これにより反応効率を高くして小型の装置により高負荷率、高除去率で処理を行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の処理装置の系統図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１のＡ−Ａ断面である。
【図３】他の実施形態の系統図である。
【図４】実施例における試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  反応槽
２  固液分離槽
３  原水路
４  返送汚泥路
５  スクリーン
６  槽内液取出部
７  連絡路
８  散気装置
９  給気路
１０  槽内液
１１  上向流部
１２  下向流部
１３  隔壁
１４  斜壁
１５  処理液路
１６  汚泥取出路
１７  排泥路
【図１】
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【図２】
0003735959.tif 000003
【図３】
0003735959.tif 000004
【図４】
0003735959.tif 000005